JPS6036612A - 精錬用ガス吹込みノズル - 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】 本発明は、製銅炉の精錬用ガス吹込みノズルに関するも
のであり、特に本発明は精錬用ガスの全量もしくは一部
が製鋼炉内溶湯湯面下から吹込まれる製鋼炉においてガ
ス吹込みノズル１本当りの最小、最大吹込みガス鼠を広
範囲に可変とすることができる精錬用ガス吹込みノズル
に関するものである。

一般に冶金操業においてスラグとメタルとの反応を促進
するには鋼浴を攪拌することが極めて重要である。この
ために、溶湯湯面下から種々のガスを吹込みノズルを介
ｌ−て吹込む試みがされており、ガス吹込みノズルにつ
いても種々の開発がなされてきた。

前記ガス吹込みノズルは主として耐火物ＩＩ成物（以下
耐火物組成物を単に耐火物と称す）よりなり、この耐火
物本体に複数個の貫通孔を設けたガス吹込みノズルは、
特開昭４７−４２５３１号、特開昭５５−１４９７５０
号、特開昭５７−５５３８７号等に開示されており、以
前から多く使用されてきた多孔質耐火物製ガス吹込みノ
ズルに比べてその優位性が立ＫＩＦされている。しかし
前記複数個の貫通孔を設けたガス吹込みノズルを実際の
使用に供した場合には、ノズルの損耗速度が予期以上に
大きいという経済性の面での欠点があるばかりでなく、
また貫通孔の閉塞がたびたび生起して予定１−穴吹込み
ガス流はを確保し得ないなどのトラブルが発生して操業
の安定性が欠けるという問題点がある。

一方、特開昭５５−１６４０１８号にて開示されている
内径が太いガス吹込み管を有するガス次込みノズルにあ
っては、溶湯がガス吹込み管に侵入し易く、この侵入を
阻止するために最低吹込みガス流社が限定されること、
およびガス飲込みノズルの溶損を防止するためにプロパ
ンなどの保饅ガスの飲込みが必要であるという欠点があ
る。このプロパンなどの炭化水素系ガスを吹込むと溶鋼
中の水素濃度の上昇をもたらし、極低温用鋼などの溶製
には不適当であるという欠点がある。

また一方吠込みガス量を増大させると攪拌力の強化およ
びノズル孔の閉塞事故防止については大きな効果がある
が、過度に増大させるといわゆるスピッティング、スロ
ッピング現象が生起シ、鋼の歩留低下、炉のライニング
の損傷などが避けられないという欠点がある。

本発明は、前記従来の諸欠点を除去、改善した精錬用ガ
ス吹込みノズルを提供することを目的とするものであっ
て、％許情求の範囲記載の精錬用ガス吹込みノズルを提
供することによって前記目的を達成することができる。

すなわち、本発明の精錬用ガス吹込みノズルは、耐火物
からなるノズル本体にガス吹込み用の金属製管が填装さ
れてなる精錬用ガス吹込みノズルにおいて、ノズル本体
の長手中心軸に直角方向の断面形はほぼ円形であり、前
記ノズル本体内には複数の金属製管がｈｔｌ記円形断面
内の少なくとも１つの同心円上にほぼ等間隔に配列され
ると共に前記長手中心軸を囲んで適宜の角度でラセン状
に捻転。

填装されてなる精錬用ガス吹込みノズルに関するもので
ある。

次に本発明の詳細な説明する。

本発明者は本発明の研究において、水モデルを用いて精
錬用ガスの底吹き形式の製鋼炉のガス吹込みノズルに見
られる底たたき現象について種々の実験を下記のように
行なった。底たたき現象とは、前記ガス吹込みノズルか
らガスを低圧で吹込むときに発生する現象である。

第１図（Ａ）の模式図に示すような直径ＩＱｍｓの羽口
ｌを有する水深８００ＩＩａｌの水槽横形装置において
、吹込み圧力フ　、　ＯＫｐ／ｍ２Ｇにてガスを羽口１
より水２中に吹込んだときに比べて、第１図（Ｂ）の模
式図に示すように吹込み圧力１６５に９／ｃ−１ＩＬ２
Ｇにてガスを羽］］１より水２中に吹込んだときは、気
泡３が羽口１の先端で膨らみ、さらに後退して水槽底に
強い衝撃を与える底たたき現象が発生した。

次に水モデルによる模擬試験において第１図の羽口１の
まわりにＮａＣ１の結晶板４をセットし、羽口１からガ
スを低圧で水２中に吹込んだところ第２図の平面図と第
３図の縦断面図に示すように羽口１のまわりに局部溶損
５，６が見られた。この局部溶損は底たたき現象による
ものであるので一般の製鋼炉において底たたき回数が少
ないガス次込みノズルを開発すれば前記ノズルの損耗速
度を低減させるのに効果があると本発明者は考えた。

よって水モデル試験によりガス吹込みノズルの形状、ガ
ス吹込み線速度、底たたき回数の３つの要因間の関係を
調べた。試験の結果は第４図に示す如くであつ走。同図
において、７．ＯｇφＩＫ単管（５） 羽目を用いた実験の結果は符号・印で、４．０關φ×３
本構成捻転管羽目を用いた実験の結果は符号○印で示す
。

ガス吹込み線速度と底たたき回数の関係を見ると、直単
管羽口は・印曲線の如くガス吹込み線速度が速くなると
底たたき回数は激減したが、この現象は従来よく知られ
ている通りでおる。一方、３本構成捻転管羽目け○印曲
線の如くガス吹込み線速度に関係なく底たたき回数が少
ないことが判った。また３本構成捻転管羽目にあっては
直単管羽口を用いる場合よりもガス吹込み線速度に関係
なしに底たたき回数が少ないことが判った。

以上複数本構成捻転管羽目を用いることにより、ガス吹
込み線速度の制約をうけることなしに底たたき回数を少
なくすることができることを新規に知見し、本発明に想
到した。

次に本発明を図面を参照して詳細に説明する。

第５図は本発明のガス飲込みノズルを装着した精錬用ガ
スの底吹き形式の製鋼炉の縦断面図であり、炉体７の炉
底部にｄ複数個のガス吹込みノズ（６） ル８が配設されており、ガス吹込み管配管９を経て０２
＋　ＣＯ２などの精錬用ガスやＮ２１　Ａｒなどの攪拌
用不活性ガスが吹込まれる。第６図はガス吹込みノズル
の平面図、第７図は第６図Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅ線に沿っ
て切った曲面縦断面矢視図であり、炉殻１０と炉底耐火
物１１とよりなる炉底部にガス吹込みノズル８が埋設さ
れている。ガス吹込みノズル８はノズル本体１２と金属
製管１３とガスレシーバ−１４とガス導入管１５とから
主として構成されている。

耐大物からなるノズル本体１２の長手中心軸に直角方向
の断面形はほぼ円形である。ノズル本体１２に横裂され
た複数の金属製管１３はそれぞれノズル本体１２の前記
円形断面内で少なくとも１つの同心円上にほぼ等間隔に
配列されていると共にノズル本体１２の長手中心軸を囲
んで適宜の角度でうセン状に捻転されている。

前記金属製管１３の下端はそれぞれガスレシーバ−１４
内に開口するようガスレシーバ−１４に一体結合されて
おり、一方金属製管１３の上端は炉内へ開口されている
。

金１１１製管１３は鋼管、銅管、ステンレス管などの中
から使用条件に合せて通釈することができ、ノズル本体
１２を構成する耐火物も使用条件に合せて通常使用され
る拐料の中から適宜選択して用いることができる。

ノズル本体１２の横断面形を円形にする理由は、角形ノ
ズルとすると角形ノズルのかど部に亀裂が発生し易く、
円形とすることによυ熱応力に対してより安定にするこ
とができるからである。さらに複数の金属製管１３をノ
ズル本体１２の円形横断面内で少なくとも１つの同心円
上にほぼ等間隔に配列させると共に前記長手中心軸を囲
んで適宜の角度でラセン状に捻転させることにより、ガ
ス吹込みノズル８を製作するときにノズル本体１２の成
形、乾燥２ｇＡ成による変形あるいは膨張収縮等に伴う
亀裂発生および炉底に装着後の熱応力による破損などを
防止することがより効果的にできる。

本発明のガス吹込みノズル８を使用するには、ガス吹込
みノズル８ｆ：製鋼炉炉底に埋設し、ガスレシーバ−１
４のガス導入管１５をガス吹込み管配管９に接続１〜た
後精針用ガスまたは攪拌用不活性ガスを供給すると、前
記ガスはガス導入管１５を経てガスレシーバ−１４に入
り、籾数の金−製管１３に分配され、各金鵡製管１３を
通過し７同管の上端より溶鋼中に噴出される。

次に、本発明を実施例について説明する。

実施例 本発明のガス吹込みノズルを用いて１８０トン転炉によ
り精錬を実施した。

Ｍｇ０７２％、カーボン２０％の組成を有するＭ　ｇ　
Ｏ−Ｃ系耐大物中に内径１　ａｓ　、外径３關、長さ１
０００關のステンレス管５０本をノズル本体の長手中心
軸に直角方向の円形断面形の２つの同心円それぞれの円
１Ｍ上にほぼ等間隔に横裂し、前記ステンレス管は３０
０關ピツチでノズル本体の長手中心軸を一周するように
ラセン状に捻転させて本発明のガス吹込みノズルを製作
した。このノズルを１８０トン転炉の炉底に８本配設し
て転炉を築炉した。この転炉を用いて７　Ｋｔｆ／＞２
のＡｒガスを８Ｎｍ”／ｒｎｉｎ（デ　） の割合で吹込んでＭ錬を行なった。

５００チヤージ使用の時点までは前記ガス吹込みノズル
に起因するトラブルは１件も発生せず、ノズルの損耗’
ｙＭ　ｆ！Ｊ’もｒｌｔ管ノズルと比較して約２０％も
減少１７、熱スポーリングによる剥離およびガス洩れ等
による異常溶損も詔められなかった。

さらに転炉吹錬中に、ガス吹込み量を極端に少なく、す
なわちわずかにガスを吹込みながら攪拌が殆んどなさｉ
ｌずに精蝕反応が実質的に生起しない状態に４分間保持
１〜たのち再びガス背圧を正常運転状態に戻したところ
、ガスの流量は正常運転時のガスの流ｋｔに復帰１〜た
。とのときのガス吹込みノズルの閉塞本数ｅ１５％であ
り単管ノズルのときのノズル閉塞本数４０〜５０％に比
べて大きな改善が見られた。この結果より本発明のノズ
ルによると、ガス流ｋ［を少なくなるように調整しても
ノズルの閉塞が融めて少なく、炉況に応じてノズルの閉
塞の危険なしに供給吹込みガス敏を最適量にｉｔするこ
とがｉＪ能であることが判る。

多数の金属製管がラセン状に捻転された管群を（１０） 有するオ発明のガス吹込みノズルによれば、」−述のよ
うに極く少畦のガス吹込みでもノズルの閉塞なしに安定
操業を行なうことができるばかりでなく、さらに以下に
述べるような棟々の有利な点がある。

Ａ、捻転管の先端から炉内に吹込まれるガス流は溶湯全
般に攪拌流を生起するので精錬反応が促進される。

Ｂ、上記攪拌流はスラグ中のＦｅＯのまき込みに起因す
る耐火物の溶損およびガスによる耐火物の冷却、溶鋼と
耐火物との接触による耐火物の昇温の繰返しによる熱ス
ポーリングに起因する損傷が抑制される。

Ｃ，ｆＩ′ＦＪ記攪拌流は前記溶損および損傷により炉
底に形成される凹状円形溝の円形直径を大きくかつ浅く
なるように変化させて、ガス吹込みノズルが損耗される
という障害が減少する。

Ｄ、金属製管とこれら管の下端部を支持固定するガスホ
ルダーとの中のみをガスは流れて、ノズル本体の耐火物
中へのガス漏れがなく、捷たガスが前記金縞製管中を流
れるときの抵抗はガスが耐人物製ノズルの耐火物中を流
れるときの抵抗よりも少なくかつ安定しているので、ガ
ス吹込み＆ｉの制御を過信１に行なうことができる。

Ｅ、ラセン状に捻転された金）４製管は耐火物からなる
ノズル本体の補強筋材の効果を有する。

」−述のように本発明のガス吹込みノズルによると、広
範囲に亘つでガス流ｉｔｔを選択することが古島である
ことから、精錬用ガスの底吠き形式の製鋼炉の操業にお
いて、一般の炭素鋼の溶製に対（〜て（ｆ４丁ガス吹込
み獣を少なく、低炭素鋼の溶製に対［２てはカス吹込み
匍を多く調整することができるので、鋼の炭素濃度を正
確に調整１７て所望品質の鋼を得ることが答易かつ確実
にできるばかりでなく、生匍性、経済性ならびに設備保
全面においても大きな効果が得らｉする。

【図面の簡単な説明】

第１図は底たたき現象実験装置の模式図、第２図は底た
たき現象に起因する羽口の局部溶損を示ず平面図、第３
図は第２図の縦断面図、第４図は羽目のガス線速度と底
たたき回数との関係を示す図、第５図１本元明のガス吹
込みノズルを装着１゜た精錬用ガスの底欧き形式の製鋼
炉の縦１す「面図、第６図は本発明のガス吹込みノズル
の平面図、第７図は第６図Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅ線に沿っ
て切った曲面縦断面矢視図である。 １・・・羽１］、２・・・水、３・・・気泡、４・・・
Ｎａｃｌの結晶板、５，６・・・局部溶損、７・・・炉
体、８・・・ガス吹込みノズル、９・・・ガス吹込み管
配管、１０・・・炉殻、１１・・・炉底耐大物、１２・
・・ノズル本体、１３・・・金属製管、１４・・・ガス
レシーバ−１１５・・・ガス導入管。 特ＩＴ出願人　川崎製鉄株式会社 代　理　人　弁理士　村　１）　政　治（／３）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ／、　耐火物組成物からなるノズル本体にガス吹込み用
   の金属製管が横裂されてなる精錬用ガス吹込みノズルに
   おいて、ノズル本体の長手中心軸に直角方向の断面形は
   ほぼ円形であり、前記ノズル本体内には複数の金属製管
   が前記円形断面内の少なくとも１つの同心円上にほぼ等
   間隔に配列されると共に前記長手中心軸を囲んで適宜の
   角度でラセン状に捻転、横裂されてなる精錬用ガス吹込
   みノズル。