JPH10287909A - 転炉吹錬兼炉口地金溶解用上吹きランス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のランスでは、操業停止や転炉耐火物溶
損を伴わず、さらに長期間にわたって安定的に、炉口付
着地金の溶解除去を図ることは難しかった。 【解決手段】 先端に下方外側へ向けて円周配置された
ラバール形状のノズル吐出孔2a,2b を有し、ノズル吐出
孔2a,2b を介して酸素ガスを溶融金属浴面へ向けて噴出
する上吹きランス１であって、ノズル吐出孔2a,2b の出
口開口面4a,4bが、ノズル吐出孔2a,2b のランス中心部
側長さl₁がランス外部側長さl₂よりも大きくなるよう
に、中心軸m,n に対して90°超120 °以下の範囲で傾斜
して形成される。これにより、噴出される酸素ガスが上
吹きランス１の下方中心側に向かい、２次燃焼率が適度
に向上し、炉口付着地金溶解促進と転炉耐火物溶損抑制
とがともに図られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、精錬プロセスであ
る吹錬時に転炉の炉口に付着する地金を、確実かつ容易
に溶解除去することができる転炉吹錬兼炉口地金溶解用
上吹きランスに関する。

【０００２】

【従来の技術】転炉を使った酸素吹錬は、炉口から酸素
吹き込み用のランスを挿入し、このランスから高純度酸
素ガスを転炉内に収容された溶融鉄浴の表面に音速のス
ピードで吹き付けることにより、行われる。このような
酸素吹錬では、溶融鉄浴の表面への高速の酸素ガス吹き
付けによって溶融鉄の一部は上方へ吹き飛ばされ、炉口
近傍において外気に接触することにより急冷されて凝固
し、炉口に付着する。

【０００３】このようにして炉口に付着・固化した地金
は、炉口閉塞によるスクラップ装入不能などの操業を阻
害して、転炉生産性を著しく低下させる原因の一つとな
る。一方、このようにして吹き飛ばされた溶融鉄の一部
は転炉内に挿入・配置されたランスにも衝突し、ノズル
を溶損させてランス寿命を短くする原因の一つにもな
る。

【０００４】特に、炉口に付着した地金は、操業を一時
中断して酸素ガス切断を行うことにより除去されてい
た。このような地金除去作業は“炉口地金切り”といわ
れる作業であり、オペレータの目視により操業に支障を
きたすと判断されると、切断器の手動操作により、行わ
れていた。そのため、この“炉口地金切り”は、精錬プ
ロセスにおける生産性低下の大きな要因になっており、
従来より、“炉口地金切り”を軽減しようとする発明が
種々提案されている。例えば、 特開平１−136923号公報には、ランス先端外方に円環
状金属板を取り付け、この円環状金属板を介して略水平
方向に吹き出される酸素ガスを、炉口付着地金に直接吹
き付けることにより溶解除去する発明が、 特開平４−88110 号公報には、ランス先端外方に、酸
素ガス流路が螺旋状となる溝を有するとともに酸素ガス
流により回転し、酸素ガスを略水平方向に吹き出す風車
を設置し、この風車より水平360 度方向へ均等に噴射さ
れる酸素ガスにより、炉口付着地金を溶解除去する発明
が、 特公平３−77248 号公報には、精錬用の主ノズル吐出
孔からは流路を独立させて２次燃焼促進用の副ノズル吐
出孔を設け、この副ノズル吐出孔内にガス流抵抗体を配
置することにより、副ノズル吐出孔からの酸素ガスの噴
出流速を２次燃焼促進に適した亜音速として２次燃焼率
を向上させ、増大した熱量により、炉口付着地金を溶解
除去する発明が、 特開平４−308020号公報には、水平面に対して０°〜
30°の下向き、かつ放射状に配置された複数のラバール
形状の炉口付着地金溶解用ノズルを有するランス用い、
このランスから酸素ガスを噴射することにより炉口付着
地金を溶解除去する発明が、 特開昭61−143507号公報には、長径軸と短径軸との比
が1.2 以上である非円形の開口部形状を呈し、複数配置
された互いに同形のノズル吐出孔を有するランスを用い
て、２次燃焼を促進させることにより炉口付着地金を溶
解除去する発明が、さらに、 特開平８−232010号公報には、ノズル吐出孔のランス
外側180 °もしくは360°の全領域にＲの曲率を設け、
溶融金属浴面と90°の方向に流れを作り、転炉炉内の２
次燃焼を促進させるランスを用い、炉口付着地金を溶解
除去する発明が、それぞれ提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平１−
136923号公報，特開平４−88110 号公報または特開
平４−308020号公報により提案された発明では、地金溶
解専用のランスを用いるため、炉口地金切りを行うには
操業を一時的にしろ停止しなければならない。そのた
め、転炉操業ピッチが低下し、生産性の低下は免れな
い。

【０００６】特公平３−77248 号公報により提案され
た発明では、吹錬中に炉口付着地金を溶解することは可
能となるものの、炉口付着地金とともに転炉の耐火物に
も酸素ガスが不可避的に噴射されるため、耐火物の溶損
をきたし、転炉寿命を低下させてしまう。

【０００７】特開昭61−143507号公報により提案され
た発明では、２次燃焼が促進されるものの、２次燃焼の
促進によりかえって転炉耐火物の溶損が発生し、転炉寿
命を低下させてしまう。

【０００８】特開平８−232010号公報により提案され
た発明によれば、確かに、２次燃焼率の上昇による炉口
付着地金溶解促進と転炉耐火物溶損抑制とをいずれも図
ることができる。しかし、本発明者らがより一層の改善
を図ってさらに検討を重ねた結果、長期間の使用に伴っ
て、Ｒ部の曲率の変形や損耗による噴流特性の変化が発
生するおそれがあることが判明した。したがって、この
発明によっても、長期間にわたって炉口付着地金溶解促
進と転炉耐火物溶損抑制とを安定的に持続することは難
しい。

【０００９】このように、従来の発明によっても、操業
一次中断や転炉耐火物溶損を伴わず、さらに長期間にわ
たって安定的に、炉口付着地金の溶解除去を図ることは
難しかったのである。

【００１０】ここに、本発明の目的は、転炉吹錬兼炉口
地金溶解用上吹きランスを用いる転炉の生産性を向上さ
せる技術を開発することである。さらに、本発明の別の
目的は、２次燃焼による炉口付着地金溶解促進と転炉耐
火物溶損の抑制という相反する要求を、製造コストの上
昇を伴わずに長期間安定して満足することができる技術
を開発することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、かかる目
的を達成すべく、特開平６−57320 号公報 (特願平３−
90915 号) に開示されたような溶融金属精錬用の低スピ
ッティング型上吹きランスに着目した。この低スピッテ
ィング型上吹きランスによれば、確かに、炉口付着地金
量が減少する効果が得られるものの、完全に解消するこ
とは難しい。

【００１２】そこで、本発明者らは、転炉内における２
次燃焼を、炉口付着地金溶解促進および転炉耐火物溶損
抑制の双方の観点から最適な程度に制御することによ
り、上述した目的を達成できないかと考え、ランスから
溶融金属浴面へ向けて噴出される酸素ガスの噴流特性に
ついて、詳細に検討した。

【００１３】従来のランスでは、超音速ジェット噴流を
形成するため、ランス下方外向きに複数円周配置される
ノズル吐出孔の中心軸と出口開口面とは垂直の位置関係
にあるが、この従来のランスとは異なり、ノズル吐出孔
の出口開口面がその中心軸（酸素ガスジェットの中心）
に対して斜めに傾斜して形成されたランスについて、酸
素ガスの噴流特性（特に噴流方向）を検討した。

【００１４】その結果、傾斜面の形成向きを適宜設定す
ることにより、ノズル吐出孔の延長方向であるランス下
方外向きへの従来の噴流特性とは異なり、ランス下方中
心側向きに噴流特性が変化し、噴流特性のこの変化によ
り、転炉内における２次燃焼が、炉口付着地金溶解およ
び転炉耐火物溶損抑制の双方の観点から最適化され、炉
口付着地金を溶解させるとともに転炉耐火物溶損抑制を
図りながら、転炉吹錬を行うことができ、上述した目的
が達成されることを知り、本発明を完成させた。

【００１５】ここに、本発明の要旨とするところは、先
端に下方外側へ向けて円周配置された複数のノズル吐出
孔を有し、ノズル吐出孔を介して酸素ガスを溶融金属浴
面へ向けて噴出する転炉吹錬兼炉口地金溶解用上吹きラ
ンスにおいて、少なくとも一つのノズル吐出孔の出口開
口面が、噴出される酸素ガスが転炉吹錬兼炉口地金溶解
用上吹きランスの下方中心側に向かうように、ノズル吐
出孔の中心軸に対して傾斜して形成されることを特徴と
する転炉吹錬兼炉口地金溶解用上吹きランスである。

【００１６】上記の本発明の好適実施態様によれば、ノ
ズル吐出孔の出口開口面が、ノズル吐出孔がラバール形
状である場合は、ノズル吐出孔のランス中心部側長さが
ノズル吐出孔のランス外部側長さよりも大きくなるよう
に、中心軸に対して90°超120 °以下の範囲で傾斜して
形成され、ノズル吐出孔がストレート形状である場合に
は、ノズル吐出孔の出口開口面が、ノズル吐出孔のラン
ス中心部側長さがランス外部側長さよりも小さくなるよ
うに、中心軸に対して60°以上90°未満の範囲で傾斜し
て形成されるようにしてもよい。

【００１７】この好適実施態様は、換言すれば、ラバ
ール形状のノズル吐出孔については、上記範囲を満足す
るようにして、出口開口面をランス下方外側向きに傾斜
させ、ストレート形状のノズル吐出孔については、上
記範囲を満足するようにして、出口開口面をランス下方
中心側向きに傾斜させるものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】次に、本発明にかかる転炉吹錬兼
炉口地金溶解用上吹きランスの実施形態を、添付図面を
参照しながらさらに具体的に説明する。

【００１９】図１は、本実施形態の転炉吹錬兼炉口地金
溶解用上吹きランス１の先端部分を抽出して示す説明図
であって、図1(a)は正面図，図1(b)は断面図である。

【００２０】本実施形態のランス１の先端部分には、下
方外側へ向けてノズル吐出孔2a，2b，3a，3bが円周状に
配置される。ノズル吐出孔2a，2bは、出口開口面4a，4b
に向かうにつれて内径がリニアに増加するラバール形状
であり、一方、ノズル吐出孔3a，3bは、出口開口面5a，
5bまで内径が一定であるストレート形状である。

【００２１】酸素ガスは、図示しない酸素供給装置から
ランス１の先端に供給され、図1(b)中に白抜き矢印によ
り示すようにして、ノズル吐出孔2a〜3bを介して、ノズ
ル吐出孔2a〜3bの前方に収容されている溶融金属（図示
しない）の表面へ向けて噴出される。

【００２２】本実施形態では、ノズル吐出孔2a，2bおよ
びノズル吐出孔3a，3bのそれぞれについて、中心軸ｍに
対して傾斜角αを有して傾斜するように出口開口面4a，
4bを形成し、また中心軸ｎに対して傾斜角αを有して傾
斜するように出口開口面5a，5bを形成した。出口開口面
4a,4b,5a,5b の形成は、ランス１の先端部を適宜加工す
ることにより、行った。

【００２３】ここで、設定した傾斜角αの値を表１にま
とめて示す。

【００２４】

【表１】

【００２５】なお、図1(b)は、傾斜角αが90°を超えて
いる場合を例示しており、図1(b)における一点鎖線は傾
斜角αが90°未満である場合のランス１の先端部外郭形
状を示している。

【００２６】試料No.1〜試料No.13 のランス１につい
て、酸素ガスを噴出させた場合における酸素ガスの噴流
特性、すなわち酸素ガスの噴流方向（噴流挙動）を調べ
た。なお、ノズル吐出孔2a,2b から酸素ガスを噴出させ
る場合にはノズル吐出孔3a,3bに栓をして閉塞し、ノズ
ル吐出孔3a,3b から酸素ガスを噴出させる場合にはノズ
ル吐出孔2a,2b に栓をして閉塞することにより、ノズル
吐出孔の形状（ラバール形状またはストレート形状）毎
に調査した。

【００２７】噴流特性の評価方法の概要を図２に模式的
に示す。図２において、テストノズル30からN₂ガスを吹
き込み、針31をトラバーサー32によりテストノズル30中
心から外側に向かって移動させ、針31を水を入れたＵ字
管33につなげて圧力分布を簡易的に測定し、これによっ
て噴流特性を評価した。

【００２８】図３は、試料No.1, 試料No.4および試料N
o.7について測定した噴流特性を示すグラフである。同
図に示すグラフにおいて、高さ:h(mm)はテストノズル30
中心からの距離を意味し、圧力指数は相対的圧力値を意
味する。また、図３に示すグラフにおける●印は試料N
o.1を、■印は試料No.4を、さらに▲印は試料No.7をそ
れぞれ示す。

【００２９】図３に示すグラフでは、各測定値が左方に
向かうことは、ノズル吐出孔から噴出される酸素ガス
が、ランスの下方中心側に向けて曲げられて噴流するこ
とを示す。

【００３０】図３に示すグラフから、試料No.1の従来ラ
ンス（●印）に比較すると、試料No.4のランス（■印)
はランスの下方外側に酸素ガスの噴流方向が変更され、
試料No.7のランス (▲印) はランスの下方内側に変更さ
れることがわかる。すなわち、ラバール形状のノズル吐
出孔2a,2b の出口開口面4a,4b を、ノズル吐出孔2a,2b
の中心軸ｍに対する傾斜面とすると、ランス１の下方中
心側を指向する傾斜面である場合（試料No.2〜試料No.
4) には酸素ガスはランス１の下方外側に向けて噴流
し、ランス１の下方外側を指向する傾斜面である場合
（試料No.5〜試料No.7) には酸素ガスはランス１の下方
中心側に向けて噴流する。

【００３１】一方、試料No.8〜試料No.13 のストレート
形状のランス１では、この結果とは正反対の結果が得ら
れた。すなわち、ノズル吐出孔3a,3b の出口開口面5a,5
b を、ノズル吐出孔3a,3b の中心軸ｎに対する傾斜面と
すると、ランス１の下方中心側を指向する傾斜面である
場合（試料No.8〜試料No.10)には酸素ガスはランス１の
下方中心側に向けて噴流し、ランス１の下方外側を指向
する傾斜面である場合（試料No.11 〜試料No.13)には酸
素ガスはランス１の下方外側に向けて噴流する。

【００３２】このように、ノズル吐出孔2a,2b の出口開
口面4a,4b を中心軸ｍに対する傾斜面とすること、また
はノズル吐出孔3a,3b の出口開口面5a,5b を中心軸ｎに
対する傾斜面とすることにより、酸素ガスの噴流方向が
変更される理由を、図４および図５を参照しながら説明
する。

【００３３】図４は、ノズル吐出孔から噴出される酸素
ガスの噴流方向が、ノズル吐出孔の出口圧力Ｐ₂ と炉内
圧力Ｐ_a との関係により、曲げられる理由を模式的に示
す説明図であって、図４(a) はＰ₂ ＞Ｐ_a の場合を示
し、図４(b) はＰ₂ ＜Ｐ_a の場合を示す。

【００３４】図４(a) ，図４(b) に示すように、酸素ガ
スは、Ｐ₂ ＞Ｐ_a の場合はノズル吐出孔の短い壁面側に
曲げられ、Ｐ₂ ＜Ｐ_a の場合にはノズル吐出孔の長い壁
面側に曲げられる。これは、ノズル吐出孔の出口圧力Ｐ
₂ が炉内圧力Ｐ_a よりも高い場合には短い側から噴出さ
れた酸素ガスは直ぐに膨張し、一方、ノズル吐出孔の出
口圧力Ｐ₂ が炉内圧力Ｐ_a よりも低い場合には短い側か
ら噴出された酸素ガスは収縮するために発生する現象で
ある、と考えられる。

【００３５】さらに、図５は、ランス１のノズル吐出孔
から噴出された酸素ガスの噴流方向を模式的に示す説明
図であって、図５(a) は試料No.1を、図５(b) は試料N
o.4を、図５(c) は試料No.7を示す。また、図５(d) は
試料No.1' を、図５(e) は試料No.8を、図５(f) は試料
No.11 を示す。

【００３６】本実施形態は、前述した図４(b) に示す、
ノズル吐出孔の出口圧力Ｐ₂ ＜炉内圧力Ｐ_a の場合であ
り、ノズル吐出孔からの酸素ガスは、以下に説明するよ
うな噴流特性を示す。

【００３７】すなわち、図５(a) 〜図５(c) に示すよう
に、ラバール形状のノズル吐出孔2a,2b の場合には、通
過する酸素ガスは、ノズル吐出孔2a,2b を通過するにし
たがって圧力が低下していき、膨張していく。酸素ガス
が出口開口面4aから噴流される際には、ノズル吐出孔2
a,2b の内壁面のうちの長さが短い壁面側（図５(b) に
おける壁面７，図５(c) における壁面６）を流れる酸素
ガスは、長さが長い壁面側（図５(b) における壁面６，
図５(c) における壁面７）を流れる酸素ガスよりも圧力
の低下程度が小さいために、酸素ガス流れに乱れが発生
し、全体として、長さが長い壁面側（図５(b) における
壁面６，図５(c) における壁面７）に噴流方向が曲げら
れる。したがって、ラバール形状のノズル吐出孔2a,2b
の場合には、出口開口面4aが指向する方向と反対方向
へ、酸素ガスが噴流される。

【００３８】一方、図５(d) 〜図５(f) に示すように、
ストレート形状のノズル吐出孔3a,3b の場合には、通過
する酸素ガスは、ノズル吐出孔3a,3b のどの位置におい
ても酸素ガスの流速は同じであり、酸素ガスが出口開口
面５ａから噴流される際に圧力の急激な低下が発生す
る。そのため、長さが長い壁面側（図５(e) における壁
面８，図５(f) における壁面９）を流れてきた酸素ガス
は、長さが短い壁面側（図５(e) における壁面９，図５
(f) における壁面８）を流れてきた酸素ガスよりも圧力
の低下程度が小さいために、酸素ガス噴流に乱れが発生
し、全体として、長さが短い壁面側（図５(e) における
壁面９，図５(f) における壁面８）に噴流方向が曲げら
れる。したがって、ストレート形状のノズル吐出孔3a,3
b の場合には、出口開口面5aが指向する方向と同じ方向
へ、酸素ガスが噴流される。

【００３９】本実施形態では、以上詳細に説明したノズ
ル吐出孔の出口開口面の傾斜と酸素ガスの噴流方向との
関係を利用して、ランス１の下方外側へ向けて円周配置
された複数のノズル吐出孔からその延長方向に向けて噴
出されるべき酸素ガスを、ランス１の下方中心側に向か
わせる。これにより、炉内における２次燃焼を適度に増
加させる。換言すれば、ランス１に形成されたノズル吐
出孔の出口開口面に、噴出される酸素ガスをランスの下
方中心側に向かわせる傾斜面を設けるものである。した
がって、前述した表１においては、試料No.5〜試料No.7
がラバール形状のノズル吐出孔における本発明例であ
り、試料No.8〜試料No.10 がストレート形状のノズル吐
出孔における本発明例である。

【００４０】試料No.2〜試料No.4または試料No.11 〜試
料No.13 では、酸素ガスがランス１の下方外側に向けて
噴出されるため、２次燃焼率の増加は望めない。

【００４１】図６は、ラバール形状のノズル吐出孔2a,2
b を有するランス１について、ノズル吐出孔2a,2b の出
口開口面4a,4b に、ノズル吐出孔2a,2b のランス中心部
側長さｌ₁ がランス外部側長さｌ₂ よりも大きくなるよ
うに、中心軸m,n に対して傾斜する傾斜面を形成した状
況を、酸素ガスの噴流特性の変化とともに示す説明図で
ある。

【００４２】このランス１は、一点鎖線で示す外形を呈
する従来のランスの先端部を、実線で示すように切削加
工することにより、形成されている。

【００４３】同図に示すように、ノズル吐出孔2a,2b を
通過した酸素ガスは、破線で示す従来の噴流特性とは異
なり、ランス１の下方中心側に向かい、これにより、転
炉耐火物溶損を伴うことなく、転炉内における２次燃焼
効果が増大する。

【００４４】本実施形態においては、ラバール形状のノ
ズル吐出孔2a,2b の出口開口面4a,4b と中心軸ｍとのな
す角度αは、90°超120 °以下の範囲が望ましい。角度
αが90°以下であると酸素ガスがランス１の下方外側に
向かってしまい、一方角度αが120 °超であると所望の
２次燃焼率よりも大きくなり耐火物溶損を増大させるお
それがあり、いずれの場合にも２次燃焼を適度に制御で
きなくなるおそれがある。

【００４５】また、ストレート形状のノズル吐出孔3a,3
b の出口開口面5a,5b と中心軸ｎとのなす角度αも、同
様の理由により、60°以上90°未満が望ましい。

【００４６】図７は、本実施形態のランス１により、転
炉10の内部における２次燃焼によって炉口付着地金11が
溶解される状況を模式的に示す説明図である。

【００４７】転炉10には、溶融鉄12が収容されており、
その表面にはスラグ13が形成されている。また、転炉10
の炉口からランス１が、横行台車に搭載された昇降装置
（いずれも図示しない）により保持されており、先端が
転炉10内の吹錬位置に配置されるように、垂下されてい
る。

【００４８】ランス１の先端から溶融鉄12の表面に向け
て酸素ガスを噴流すると、酸素ガスは、前述した図６に
も示すように、ランス１の下方中心側に向けて曲げられ
て噴流される。このため、ランス１の略鉛直下方付近に
おける２次燃焼効果が増加する。

【００４９】この２次燃焼は、下記式 CO＋1/2 O₂＝ CO₂＋Ｑ（発熱量） ・・・・・ により表される。

【００５０】すなわち、本実施形態によれば、転炉を構
成する耐火物から最も離れた転炉１０中央部付近におけ
る発熱量Ｑを増加して２次燃焼を促進することができ
る。２次燃焼の促進は、主に炉口付着地金の溶解に有効
な程度であって、転炉耐火物を溶損する程著しいもので
はない。すなわち、本実施形態のランス１は、いわば
「弱２次燃焼促進型ランス」であり、着熱効率を上昇さ
せるものではないため、発熱量Ｑの増加により炉口付着
地金の溶解を耐火物を損傷することなく行うことができ
る。

【００５１】また、同時に溶融鉄12へも酸素ガスを噴射
するために酸素吹錬による精錬も行うことができ、精錬
特性を損なうこともない。

【００５２】

【実施例】さらに、本発明を実験データを参照しなが
ら、より具体的に説明する。

【００５３】図８は、本実施例で用いたランス21の先端
形状を示す説明図であって、図８(a) は正面図，図８
(b) は図８(a) におけるＡ−Ａ断面図である。また、表
２には、このランス21の諸元をまとめて示す。

【００５４】

【表２】

【００５５】図８および表２に示すように、本実施例の
ランス21は、入口部径Ｄ₁:44(mm)，出口部径Ｄ₂:59.17
(mm) の先拡がりのラバール形状のノズル吐出孔22a 〜2
2f を等間隔で６孔配置されるとともに、その中心部に2
0(mm)のストレート形状の中心孔23を配置された転炉吹
錬兼炉口地金溶解用上吹きランスである。

【００５６】円周状に配置された全てのノズル吐出孔22
a 〜22f の出口開口面22a 〜22f が、中心軸m,n に対す
る傾斜角αが100 °になる傾斜面として、形成されてい
る。

【００５７】本実施例では、このランス21を用い、250
トン転炉において約1000チャージの酸素精錬を行った。
一方、従来例のランスは、ノズル吐出孔の出口開口面と
中心軸とのなす角度が90°であること以外は、図８に示
すランス21と全く同一である。

【００５８】本実施例のランス21では、通常60000Nm³/h
r 送酸した時にノズル吐出孔22a 〜22f の出口圧力が炉
内圧 (≒１気圧) になるように設計されている。このた
め、本実施例の送酸量では、出口圧力は１気圧以下にな
る。すなわち、出口において、ノズル吐出孔22a 〜22f
のうちの長さが短い内壁面側を通過した酸素ガスは、長
い内壁面側を通過した酸素ガスに比較すると、過剰に膨
張するため、噴流される酸素ガスは長い内壁面側（すな
わちランス21の中心部側) に曲げられる。したがって、
転炉内部（すなわちランス21の下方中心部側) におい
て、６個のノズル吐出孔22a 〜22f それぞれから噴流さ
れる酸素ガスが互いに衝突しあって酸素ガスの乱れが発
生し、これにより若干２次燃焼が発生し、炉口付着地金
が溶解される。

【００５９】本実施例における酸素吹錬の結果を、図９
〜図１１と、表３および表４とにまとめて示す。

【００６０】

【表３】

【００６１】

【表４】

【００６２】以下、酸素吹錬の結果を、精錬特性，転炉
耐火物溶損，および２次燃焼率と炉口地金切りの項目に
ついて、分析する。

【００６３】(1) 精錬特性 図９は、終点[C] と終点[O] （転炉吹き止め鋼中酸素濃
度) との関係により精錬特性を示すグラフであり、図１
０は、終点[C] とスラグ中（T-Fe)(スラグ中トータル
鉄) との関係により精錬特性を示すグラフであり、さら
に図１１は、吹錬時間と集塵水中ダスト[Fe]分量 (集塵
水中ダスト中鉄分ロス) との関係を示すグラフである。
なお、●印又は■印は本発明例を、○印は従来例をそれ
ぞれ示す。

【００６４】図９〜図１１に示すグラフにより、本発明
例と従来例との間には、吹錬特性の差は殆ど発生してい
ないことがわかり、本発明例のランスを用いても、操業
上何ら問題ないことがわかる。

【００６５】(2) 転炉耐火物溶損 表３には、ランスの影響を受ける転炉レンガ10〜40段で
の炉壁溶損速度（レンガ溶損速度）の測定結果を示す。

【００６６】表３に示すデータより、本発明例の炉壁溶
損速度は従来例と何ら変化がないことがわかり、本発明
例のランスを用いても、操業上何ら問題ないことがわか
る。

【００６７】(3) ２次燃焼率と炉口地金切り 表４には、２次燃焼率と炉口地金切り頻度とをあわせて
示す。

【００６８】表４に示すデータより、２次燃焼率は約1.
5 ％上昇することがわかる。この２次燃焼率の適度な上
昇により、効率的に炉口付着地金を溶解・除去すること
ができたため、炉口地金切り作業の頻度を約1/15に著し
く低減することができた。

【００６９】さらに、これらの効果は、前述したよう
に、約1000チャージにおいて維持されており、このこと
から、本発明のランスは充分実用的な耐久性をも備えて
いることがわかる。

【００７０】

【変形形態】以上詳細に説明してきた実施形態では、ラ
ンスに設けられた６つのノズル吐出孔の全てに、出口開
口面を中心軸に対する傾斜面とした場合を例にとった
が、本発明にかかる転炉吹錬兼炉口地金溶解用上吹きラ
ンスはこのような実施形態のみに限定されるものではな
く、少なくとも一つのノズル吐出孔の出口開口面を傾斜
面とする実施形態も包含される。

【００７１】また、実施形態では、ランスに対するノズ
ル吐出孔の設置数は、中心孔を除いて６つであるが、本
発明にかかる転炉吹錬兼炉口地金溶解用上吹きランス
は、このような実施形態には限定されず、ノズル吐出孔
が２以上設けられたランスも本発明に包含される。

【００７２】また、実施形態では、ノズル吐出孔がラバ
ール形状である場合を主体に説明を行った。これは、酸
素ガスの速度や送酸量等を所定の値とするために通常ラ
バール形状のノズル吐出孔が用いられるためであるが、
本発明にかかる転炉吹錬兼炉口地金溶解用上吹きランス
はこの実施形態に限定されるものではなく、ノズル吐出
孔の出口開口面を中心軸に対して適宜傾斜させて形成す
ることにより、噴出される酸素ガスを転炉吹錬兼炉口地
金溶解用上吹きランスの下方中心側に向かわせ、これに
より２次燃焼率を増加させて炉口付着地金の溶解除去を
行うランスであれば、等しく包含される。

【００７３】さらに、実施形態では、ノズル吐出孔の出
口開口面を平面状の傾斜面としたが、本発明にかかる転
炉吹錬兼炉口地金溶解用上吹きランスは、このような実
施形態に限定されるものではなく、出口開口面を曲面状
の傾斜面としたノズル吐出孔を有するランスをも、等し
く包含する。この場合、傾斜面は上に凸の曲面または下
に凸の曲面のいずれであってもよく、曲面状の傾斜面の
開始位置と終了位置とを結ぶ線分によって、前述した傾
斜角α等が決定される。

【００７４】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、転炉吹錬兼炉口地金溶解用上吹きランスにおけるノ
ズル吐出孔の出口開口面を適宜な傾斜面として、噴出さ
れる酸素ガスを転炉吹錬兼炉口地金溶解用上吹きランス
の下方中心側に向かわせるという極めて簡単な構成であ
るにもかかわらず、(1) 転炉生産性の著しい阻害要因で
ある炉口付着地金を吹錬時に溶解・除去すること、(2)
吹錬特性に何ら変化・悪影響を与えないこと、(3) 炉口
付着地金を溶解させ、かつ転炉耐火物を溶損させない程
度に、適度に２次燃焼率を向上させることができるこ
と、(4) 上記（３）項における適度に向上する２次燃焼
率（弱２次燃焼）により、吹錬中に炉口付着地金を溶解
し、非製鋼時間を必要とする炉口地金切り時間 (平均3.
7 分／ch) を激減でき、製造コストを低減できること、
さらには、(5) 実用上充分な期間にわたって、上記(1)
〜(4) の効果を維持することができることという効果を
得ることができた。

【００７５】かかる効果を有する本発明の実用上の意義
は、極めて著しい。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態の転炉吹錬兼炉口地金溶解用上吹きラ
ンスの先端部分を抽出して示す説明図であって、図1(a)
は正面図，図1(b)は断面図である。

【図２】実施形態において、噴流特性の評価方法の概要
を模式的に示す説明図である。

【図３】実施形態において、試料No.1, 試料No.4および
試料No.7について測定した噴流特性を示すグラフであ
る。

【図４】ノズル吐出孔から噴出される酸素ガスの噴流方
向が、ノズル吐出孔の出口圧力Ｐ₂ と炉内圧力Ｐ_a との
関係により、曲げられる理由を模式的に示す説明図であ
って、図４(a) はＰ₂ ＞Ｐ_a の場合を示し、図４(b) は
Ｐ₂ ＜Ｐ_a の場合を示す。

【図５】実施形態において、ランスのノズル吐出孔から
噴出された酸素ガスの噴流方向を模式的に示す説明図で
あって、図５(a) は試料No.1を、図５(b) は試料No.4
を、図５(c) は試料No.7を、図５(d) は試料No.1' を、
図５(e) は試料No.8を、図５(f) は試料No.11 を、それ
ぞれ示す。

【図６】実施形態において、ラバール形状のノズル吐出
孔を有するランスについて、ノズル吐出孔の出口開口面
に、ノズル吐出孔のランス中心部側長さｌ₁ がランス外
部側長さｌ₂ よりも大きくなるように、中心軸m,n に対
して傾斜する傾斜面を形成した状況を、酸素ガスの噴流
特性の変化とともに示す説明図である。

【図７】実施形態のランスにより、転炉の内部における
２次燃焼によって炉口付着地金が溶解される状況を模式
的に示す説明図である。

【図８】実施例で用いたランスの先端形状を示す説明図
であって、図８(a) は正面図，図８(b) は図８(a) にお
けるA-A 断面図である。

【図９】実施例において、終点[C] と終点[O] （転炉吹
き止め鋼中酸素濃度) との関係により精錬特性を示すグ
ラフである。

【図１０】実施例において、終点[C] とスラグ中（T-F
e)(スラグ中トータル鉄) との関係により精錬特性を示
すグラフである。

【図１１】実施例において、吹錬時間と集塵水中ダスト
[Fe]分量 (集塵水中ダスト中鉄分ロス) との関係を示す
グラフである。

【符合の説明】

１ 本発明にかかる転炉吹錬兼炉口地金溶解用上吹きラ
ンス 2a,2b ラバール形状のノズル吐出孔 3a,3b ストレート形状のノズル吐出孔 4a,4b,5a,5b 出口開口面 10 転炉 11 炉口付着地金 12 溶融鉄 ｍ，ｎ 中心軸 α 傾斜角

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷 潤一 茨城県鹿嶋市大字光３番地 住友金属工業 株式会社鹿島製鉄所内 (72)発明者 関 保 大阪府茨木市大字左保48番地 辰巳工業株 式会社内 (72)発明者 佐藤 浩司 大阪府茨木市大字左保48番地 辰巳工業株 式会社内 (72)発明者 伊藤 昌弘 大阪府茨木市大字左保48番地 辰巳工業株 式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端に下方外側へ向けて円周配置された
   複数のノズル吐出孔を有し、当該ノズル吐出孔を介して
   酸素ガスを溶融金属浴面へ向けて噴出する転炉吹錬兼炉
   口地金溶解用上吹きランスにおいて、少なくとも一つの
   前記ノズル吐出孔の出口開口面は、噴出される前記酸素
   ガスが前記転炉吹錬兼炉口地金溶解用上吹きランスの下
   方中心側に向かうように、前記ノズル吐出孔の中心軸に
   対して傾斜して形成されることを特徴とする転炉吹錬兼
   炉口地金溶解用上吹きランス。
2. 【請求項２】 前記ノズル吐出孔がラバール形状である
   場合は、前記出口開口面は、前記ノズル吐出孔のランス
   中心部側長さが前記ノズル吐出孔のランス外部側長さよ
   りも大きくなるように、前記中心軸に対して90°超120
   °以下の範囲で傾斜して形成され、前記ノズル吐出孔が
   ストレート形状である場合には、前記出口開口面は、前
   記ランス中心部側長さが前記ランス外部側長さよりも小
   さくなるように、前記中心軸に対して60°以上90°未満
   の範囲で傾斜して形成されることを特徴とする請求項１
   記載の転炉吹錬兼炉口地金溶解用上吹きランス。