JPS5913011A - 溶鉄精錬用吹管羽口の保護方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、溶鉄精錬用軟管羽目の保護方法に関し、た
とえば底吹きまたは上、底吹き転炉などで、酸素または
少くともこれを含む気体よりなる精錬用ガス気流の吹込
みに多用されている２重管タイプのような、軟管羽目の
保護流体の適合についての永年にわたる検討と実験を経
た開発成果を、新規に提案するものである。

従来、溶鉄精錬用軟管羽目の保勝流体には、通常、ＯＢ
Ｍ／Ｑ−ＢＯＰ、すなわち酸素底吹き転炉法で慣用の、
炭化水素系ガスたとえばプロパン・ブタンまたは天然ガ
スなど、あるいはＬＷＳと呼ばれる類似の装態法では、
灯油が、主として用いられ、何れも軟管羽目の軸心流と
しての精錬用酸化性ガス、なかでも純酸素ガスを、さや
吠にくるむ被包ガス気流きして一緒に浴中へ噴射流出さ
せ、この被包ガスによる冷却作用で羽目寿命の延長が図
られた。

５”す半〒５．占掲、保饅流体は水素９子１含８０ない
影ｗ門示す。′”□゛ 一方、ステンレス鋼精錬におけるＡＯＤ法では、不活性
ガスとくにアルゴン・窒素など、水素原子を含まぬ保護
流体が使用されてい乞が、上記炭化水素系ガスにおける
ような分解熱の利用不能なため、鉄浴中に開口する軟管
羽目の先端を十分に冷１い、い８．。３゛］、ム、よ、
□、。３つ。

Ｑ　−Ｂ、ＯＰにおける１０００ヒートに比べてはるか
に劣る。

以上のべたところのほかにも、二酸化炭素の気体また、
は液□体を用いることが知られていて特公昭８９−２４
１８８’号公報に前者が、そしてＲｅｖ。

Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｅ　（１９”７　ｇ　）”、　Ｐ
’ｉ”８〜１９に後者が、そｈ゛卆・江開゛示−されて
ε）るがＪ如はり分解反応を伴わぬため、抜熱、冷却効
果は十分でない。

すなわち、炭化水素□のうちプロパン（０８Ｈ８）を例
にとると、精錬用ガスとしての酸素に対し体（８） 、、、・−百分率ではｘ４％程度の被包ガス流量により
、充分な軟管羽目の保護を達し、こ＼にプロパンの抜熱
作用は、一つに、常温から鉄浴温度（はソ１６００℃）
まで上昇する際の顕熱、いま一つとして、プロパンがＣ
とＨｇとに分解する際の吸熱が加わり、これらの熱力学
定数を用いて算定される抜装置の和は、約７８　ＫＣａ
／／ｍＯｌであるのに対し、二酸化炭素は気体の場合、
単純な顕熱変化のみで、】６００°Ｃに達す、る曲には
、、Ｘ、、　１８−４ＫＯａｌ／ｍ０４　、また液体で
は蒸発熱が加わるにしても約２１．５　Ｋｃａｌ／ｍｏ
１程度でともに大差がな≦、対酸素体積百分率で、１５
〜１７％、つまり上記プロパンの数倍にも及び保護流体
の供給が必要になる。こ−に製鋼品質下懸念される、゛
水素ピックアップは払拭されるにせよ、なお保護流体使
用量の着差で、プロパンより高価につく不利に□加重て
、転炉内熱収支の悪′化を伴い、通常の吹錬よりも、鉄
鉱石使用量をはｔ　２５１ｃ９／　ｔｓｔｅｅ、’＄４
’　ｊ’；’減しなければ、同で安価な鉄鉱石使用を事
実上不能にし、製、出鋼（４） ・歩留り、の低下を招来する。　　、　　　１　　。

さらに、二酸化炭素は酸化性ガスであるため、羽目周辺
部のマグネシャカー−ンれんがを、重化、させ、耐火物
寿命を低下さ、せる、。　　　、　　。

かようにして軟管羽口の堡−流体として、二、、酸化炭
竺の利用は、経済性にお、いて従来の、プロパン、には
るかに及ばず、それ故１、男業、的５実男される段階に
は至？て、いケい。１．　　　　　　　　　、他方１．
特、公昭６−−４．８５６８号公−に、よ、れば、はじ
めに触れたＯＢＭブｐセスに−して１．占掲炭（ｔ、水
素、希１ガ歪、岬および二酸化炭素に如えて、−酸１化
ツ素１について、も、６保護流体としてΩ無用に芦１及
されてい、るものの、その具体的な適用、眸前浦の。

／ロパンに限られている。爽た特開昭５６、−９８８１
．４号公報には、°′底吹精錬、炉、より未４勢焼で回
。

収シ、存排ガス°９の冷、知謀４体５点して１の利里鼾
つし入て開示さ、れている牟、新設は、−１排、ガ、ス
中の二酸化３轡素の使用に主、眼ｔ！人おかれていて１
、該、排ダーー権、の。

大半を占める一酸化炭！に４よる冷、却、機能５、？い
て。

は、全く等閑に付され、むしろ禁忌すべき旨、が言・及
されているよ、・うに、実際上、それによる冷却作用、
・の、如、きは、従歩顧られるところさえ、なかったの
である。

発明者、ら、は１．１．上記のような禁忌を踏み越えて
果敢に１１．酸、、化痺素をもってする軟管羽目の保護
に関し敢えて、究明を試みたところ、精錬用ガス流量に
即する適、切な供−給流蓋の下に、とぐに、有効な軟管
羽目に、対す、る冷却、保護作用が、炭化水素系ガスに
よ１．る、場合と比べて何らの遜色なく、シかもその最
・大の欠点である水素の、ピックアップを、全く伴うこ
となくして、有利に実現されることを見出した。

この発明、は、かような知見に基くもので、あって、鋼
中水素濃度の上昇を伴うこと、なく、シかも安価に、溶
鉄精製用、吹管羽４口、の消耗を軽減して、精錬賽、器
類１の有効な補修寿命の、延長を図ることを目的とする
もの、である。

この発、明、による上記目的の達成は、、次の構成を、
解決４手段の要旨とする。も、のである。　　。

この発明に従う溶鉄精錬は、上記の軟管羽口を・精錬用
ガスの鉄浴中吹込みに用いる限り、いわゆる底吹き転炉
、上、底吹き転炉や、電気炉または平炉あるいは、ＡＯ
Ｄ法などのような、精錬容器などを、その種類の如何に
拘らず適用でき、また溶鉄についても、高炉溶銑を主体
とする鉄−炭素系はもちろん瞥１気炉などにより主とし
てスクラップの如きを溶解した鉄−炭素系の浴や、主に
ＡＯＤ法での精錬に供されるような、高合蛍スクラップ
を主原料とする高合金、鉄−炭素系浴などの何れであっ
てもよい。

またこの発明で溶鉄精錬に用いる軟管羽目は、従来通り
の一般的な同心２重管構造のものを、そのま−用いて、
内管から酸素またはこれを含む気体よりなる精錬用ガス
気流を、そして外管、いま少しくわしく云うと内管と外
管との間の周隙から、軟管羽目先端に対する冷却、保護
を司る被包ガス気流を、それぞれ、精錬容器内に収容し
た鉄浴中に吹込む慣例に従って適用する。

この発明では、か＼る被包ガスとしてとくに一酸化炭素
が、すでにのべたようにして、従来のプロパンと匹敵す
る軟管羽目の冷却、保論作用を、プロパンの使用に付随
した不可避の水素ピックアップの弊害を生じることなし
に、実現し得ることの知見事実に由来している。

こ＼に御飯化炭素Ｃ以下ＯＯで示す。）は、Ｑｃで被包
ガス流ｉｔ　（Ｎｍ８／ｈｒ　）　ｑｏで内管より供給
する酸素流量（Ｎｍ　／ｈｒ　）およびＸで被包ガス中
００濃度（％）をそれぞれあられすものとして、次式％
式％ に従う被包ガス流量においてこの発明の目的に適合する
ことが、たしかぬられている。

こ＼に被包ガス使用量は、プロパンにつき１掲した必要
量に対して二酸化炭素では大幅にわたったような増加を
必要としないので、過剰量の冷却ガスによる神々な弊害
もない。

このようにして、従来のプロパンを冷却ガスとしたのと
同等以上の軟管羽目寿命を、それによる鋼浴水素濃度上
昇の不利ならびに冷却ガス使用量の増加によるコストお
よび歩留り上の不利益を伴・わないで、簡便容易に確保
することができるのである。

こ＼にＣＯガスは、製鉄所の高炉や転炉などの排ガス成
分なので、かような入手容易な排ガスを、この発明に従
い、軟管羽目の冷却、保護用被包ガスとして安価に活用
することができる。

さてこの発明に従う軟管羽目の作置機能に関し、炉容ｂ
トンの底吹き転炉で吹錬を実行した試験例について説明
する。

炉壁鉄皮１を高温焼成マグ・ドロ・レンガ２にて内張す
し、また炉底部８をマグネシア・カーボン・レンガ４で
築造した転炉の炉底部８に第１図のように４個の２重管
羽目すを、図示を省したトラニオン軸と平行に一列に配
置した。

ここに酸素ガスの通過する内管６は内径８囮、外径１２
゜７　ｗｔｎの鋼管を用い、保護流体を通過させる環状
周隙を形づくる外管７には、内径が１８．７關、外径１
９．０５ｓａ＠の銅管を用いた。したがって内管６と外
管７で形成する環状周隙は０．５１１１１１であった。

（９） 各軟管羽目５は第２図、第８図のように、内管６に配管
８、分岐管９およびヘッダ１０を介し、精錬用ガスの供
給管１１をつなぎ、外管７には、配管１２、分岐管１８
を介して、この試験ではとくに２連とした保護流体供給
管１４．１５を連ねた。

なお図示しないが、供給管１１．１４および１５は、転
炉の非吹錬時、たとえば傾動中などに、溶鉄浴の静圧と
対抗するのに必要な、窒素または不活性ガス圧力源と切
換可能に接続した。

この転炉に、次の組成の高炉溶銑を装入した。

０　：　４．５重量％Ｃ以下同じ）　、　Ｓｉ　：　０
．８６％。

ｉｎ　：　０．４５％、　Ｐ　：　０．１１％、　Ｓ　
：　０．０８％、溶銑温度は、１２７０°Ｃであった。

この装入中、各軟管羽目５に、その内管６には１−２５
　Ｎｍ８７ｍ１ｎ　、外管７には０．ｊｌｌ　８　Ｎｍ
８／ｍｉｎで、それぞれＮ、を供給して羽目の閉塞を防
ぎ、装入の終了後直ちに転炉を直立姿勢にして、次の吹
錬を行った。

軟管羽目５の１本当り内管６からＯＢを１．２５Ｎｖｎ
　’／ｍｉｎの割合いで供給し、被包ガスについては、
（１０） ・第１図にａとｂとで区別した２本宛に、ａ群の外管７
には０ｇ流量に対し１０％に相当する０、１２５ｌｍ”
／ｈ＋ｉｎの００を、また同じくｂ群については、０．
０５　Ｎ１１ｌ　／ｍｉｎのプロパンを羽目１本当りそ
れぞれ供給する一方、転炉の炉口から上吹ランスを炉内
に挿入し５　Ｎｍ”／ｒｎｉｎの０８ｔ−溶銑浴面に吹
付け、底吹き精錬Ｘス量の不足を補い、また吹錬開始と
同時に１５０７Ｇ９の焼石灰を炉頂から溶銑上に添加し
約２０分間の吹錬を行った。

つ、いで上吹ランスを引上げるとともに、各吹管羽目す
へは１掲のＮ、の供給に切かえ、ダ１続き炉体を装入側
へ傾け、溶鋼の測温とサンプリングを行い、次の吹錬成
績を得た。

ｏ　：　ｏ、ｏ　ａ％、　Ｍｎ：　ｏ、ｇ　８％、　８
ｉ　ｒ　ｔｒ　、　Ｐ　：０．０１７％、　８　＋　０
．０１８％、溶鋼温度１６４６℃そこで出鋼側へ反転傾
動して取鍋に出鋼した上で再び装入側に炉体を傾けて炉
口より溶滓を排除して空炉にするとともにＮ２の供給な
止め、第２図、第８図に示した内管直下の点検用プラグ
１６を取除いて軟管羽目６の先端溶損を計測し、たとこ
ろ、ａ群すなわちこの発明に従うＯＯガスを適用したも
のは、上記の１チヤージで１．５　ｓｍおよび１．８鰭
の溶損であったのに対しｂ群すなわちプロパンで冷却し
たものは、２本とも２．８鵬であった。

なおこれらの測定値は、内管６の端面輪郭の周上６カ所
の平均値で示した。

この試験によるＣＯ使用量においては、従来の一般的な
使用量でのプロパンを凌いだ溶損防止効果が明らかとな
った。

そこで、プロパン並みの保護機能を実現できる００使用
量を究明すべく次に、ａ、ｂ両群を通じＯ０濃度が４０
％に至る間にムｒガスと混合した拙々な組成で、まずＯ
２流量に対する００流量が１０％で一定となる条件の下
に、ついで軟管羽目１本当りの被包ガス流量が０．１６
　ＩＩＩ　／ｍｉｎで一定となる条件で、各ＯＯ濃度毎
に、さきに掲げたところに準じる吹錬操業をｂチャージ
づつ連続して行い、軟管羽目の先端に生じる溶損量を実
測して次表の成績を得た。この表には、参考のためにプ
ロパンによる１掲の結果も併記しである。

上表のうち試験番号１〜４の成績から、被包ガス中のＣ
Ｏ純分で考えた流量が、対酸素比で１０％のとき、被包
・ガス中ＣＯ濃度に拘らず、プロパン、に対しはるかに
すぐれた軟管羽目の溶損防止効果をあられし、一方、試
験番号ｂ〜８によれば、プロパンに比し、少くとも同等
の羽目保嚢効来が、被・包ガス中００純分として対酸素
比で４．８％以上で、４確保、さ、れることが明らかで
ある。

以上の結果をまとめて、内管６を通した０８ガス流置ｑ
。（Ｎ”／ｈｒ　）において、被包ガス中のＯ０濃度を
Ｘ（％）としたとき、羽目の有効な作置、に必要、な含
００被包ガス流量ｑ。（Ｎ１１ｌ　／ｈｒ　）は、ｑｏ
≧４・ｓ　ｑ− で与え、られる。

上表に示した試験吹錬で、吹止め時に採取した溶−試料
の水素濃度は、・この発明に従うときは！１．６　ｐｐ
ｍで、比較に掲げたプロパンの場合には、４−’ｊ、５
±ｌｊｌ　１）ｐｍ程度であったのと比べて、事実上、
水素のピックアップは生じないということができる。

この試験吹錬を通じて、吹止め排滓後、炉底にＩ１２察
された、軟管羽目先端部分におけるマツシュルームの生
長についての吟味と、検討を加えて、この発明に由来し
た著しい溶損軽減の機構は、およそ次のとおりであるこ
とがわがった。

、すなわち、鉄浴中への酸化性ガスの噴射流を取囲んだ
含Ｃｏ被包ガスの流出で、軟管羽目の内管と外管との周
隙上に、多孔質凝固鉄よりなる、いわゆるマツシュルー
ムが形成されるのは、従来とかわりはないが、その孔隙
を被包ガス気流が通過するとき、次式（１） ％式％ （１） の反応を生じて、多量に粉状炭素の析出を起す。

この粉状炭素は、被包ガス気流に帯同されて鉄浴中に侵
入し、一方吹管羽目の内管を通した０゜と溶鉄との反応
で生成した酸化鉄ＦｅＯとの間で次式（２） ％式％（２） の吸熱反応を生じ、この反応熱によって軟管羽口の先端
周辺が有効に冷却される。

加えて上記Ｏ２が鉄浴中に吹込まれて大量に生成される
ＦｅＯが、次式（８） ％式％（８） の反応で還元され、このため軟管羽目の先端周辺で、Ｆ
ｅＯ濃度が、低下するところ、一般に該周辺の炉底を構
成する耐火物は、ＦｅＯと反応して融点が低下し、高温
の溶鉄によって溶損するおそれがあることからも有利で
ある上、一方で００は、還元性であるため、すでに従来
技術として掲げた００ｇが酸化性であるのに対し、とく
に底吹き転炉の炉底耐大物として有用な、マグネシア−
カーボンないし、マグネシア−ドロマイト−カーボン系
れんがの酸化による劣化の観点においてより有利であり
、要するにこの発明の方法は、軟管羽目に多用される二
重管自体に生じる先端の溶損のみならず、軟管羽口の周
辺れんがを含めた消耗の有効な回避を成就し得るところ
にも、卓効をａする。

゛以上のべたようにこの発明は単なる２重管羽目の冷却
に限定されず一般Ｉ、−酸素ガス噴出管に付帯する装置
流体噴出管を用いる場合にも適用可能である。

この発明によれば、単に羽目を鉄浴面下方のみならず、
鉄浴面上方にセットして鉄浴の吹錬を行なう際にも有効
な羽目冷却刃状を提供することができる。

この発明によれば、軟管羽目の先端を含めその周辺炉底
れんがの溶損防止を、水素のピックアップを伴うことな
く実現し軟管羽目の作置を有利に達成することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は酸素底吹き転炉の炉床面を示す横断面図、 第２図は第１図のＡ　−Ａ’線に沿って切った縦断面図
であり、 第８図は炉底の裏面図である。 第１８パ 　　　第２図 １＋′ □ 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　精錬容器壁を貫通して、酸素またはこれを含む気体
   よりなる精錬用ガス気流を、該ガス気流の周囲に流出す
   る被包ガス気流とと′もに、精錬容器内に収容した鉄浴
   中に吹込む、溶鉄精錬用吹Ｖ羽口に、該被包ガス気流と
   して一酸化炭素（ＣＯ）を、（ｌｃで被包ガス流量（Ｎ
   ｍ　／ｈｒ　）、ｑｏで酸素ガス流量（Ｎｍ　／ｈｒ　
   ）およびＸで被包ガス中ＣＯＢ度ｃ％）をそれぞれあら
   れすものとして、次式ｑｃ≧４−８　ｑ□／Ｘに従い、
   供給することからなる、溶鉄精錬用軟管羽口の保護方法
   。 区　軟管羽口が、２重管よりなり内管から精錬用ガス、
   外管より被包ガスを、それぞれ鉄浴中に吹込むものであ
   る１記載の方法。 ＆　精錬操作が、専ら軟管羽口からのガス吹込みによる
   ものである１または２記藍の方法。 ４　精錬操作が、上吹きランスからの精錬ガスト１ 吹付けによる助成を伴うものであるｌまたは２記載の方
   法。