JPS613817A - 製鋼容器内の溶鉄中への気体吹込み方法 - 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、例えば転炉等の製鋼容器の底部に設けられ
た羽口から製鋼容器内溶鉄中に不活性ガス等の気体を吹
込む製鋼容器内溶鉄中への気体吹込み方法に関するもの
である。

近時、転炉の炉底からはＡｒやＮ２ガスを底吹きし、炉
上からは上吹きランスによって酸素を吹き込む複合吹錬
法が工業的に広く行なわれている。

この複合吹錬法によれば溶鉄からの脱炭を低炭素濃度ま
で行なっても鉄が過剰に酸化するようなことシよなく、
また、スプラッシュの発生が少いことから鉄歩留も良好
で、更に底吹きされる不活性ガスによる溶鉄の撹拌効果
でスラグ−メタル反応が促進され、精錬効果が良好とな
る、等の種々の効果が得られる。

しかしながらこの複合吹錬法を実施するために転炉底部
に設けられる羽口として従来用いられていた金属製の１
本または複数本の集合したパイプや多孔状の耐火物製プ
ラグ（例えば特開昭４７−４２５３１号公報記載のプラ
グ）には次のような問題があった。

すなわち、金属製パイプを羽口とする構造は、安価であ
るという利点がある反面、ガス流量を絞ると転炉内の溶
鉄がパイプ内に差し込み、羽口の閉塞を生じるおそれが
あり、流量を変化させて調整し得る範囲が狭いという欠
点がある。また、多孔状の耐火物製プラグ（いわゆるポ
ーラスプラグ）は、ガス流量を絞っても羽口の閉塞を生
じるおそれはなく、流量を調整し得る範囲が広いという
利点がある反面、烏価であるという欠点がある。更に、
上記金属製パイプ及び多孔状の耐火物製プラグ共に、転
炉炉底耐大物と較べた場合、耐用寿命が短く、転炉炉底
耐大物が未だ健全であるにもかかわらず金属パイプまた
は耐火物製プラグの羽口が寿命に達し、そのために炉体
を交換したり、あるいは羽口を閉塞して底吹き不活性ガ
スの吹込みを停止し、上吹きランスから吹込まれるＷ１
素のみによって精錬を行なう、等の不経済な対策を採ら
ざるを得なかった。

この発明は、以上の従来の事情に鑑みてなされたもので
あり、羽口の溶損を有効に防止できると同時に、広い範
囲で吹込み流量の調整ができる製鋼容器内溶鉄中への気
体吹込み方法を提供することを目的とするものである。

この発明の発明者等は、上記目的を達成するために、ガ
ス通孔どしての金属製パイプが耐火物組成物（いわゆる
羽「］レンガ）中に埋込まれてなる底吹き用の羽口につ
いて積々実験検討を行なったところ、複数本の金属製パ
イプを集合した構造（°４なわち同一の羽口レンガに複
数本の金属製パイプを埋込んだ構造）とするとともに、
それらの各金属製パイプの内径を従来よりも格段に小さ
く（３ｍ！！１以下）して、羽口に送られる不活性ガス
の圧力を大きくすれば、羽口の溶損を有効に抑制し得る
ことを見出し・た。その理由は次の通りである。

ｆ％わち第１に、羽口に送られる不活性ガスの圧力を大
きくすれば、羽口出口での不活性ガスの膨張による吸熱
効甲が大きく、羽口の冷却効果が向−トされるからであ
る。すなわち、羽口のガス通孔としてのバイ１の径を小
さくし、高圧ガスを用いれば、羽口の各パイプ内壁の単
位面積当りのガスの質量流量が増加し、ガスによる羽口
の冷却効果が向上づる。また、高圧ガスは流速が大きく
、そのためガスと羽口のパイプの内壁との間の伝熱係数
が大きくなり、それによってもガスが羽口を冷却する効
果は向上される。さらに、複数本のパイプを集合させる
構造であるので、単管に比べて羽口全体のガス流通部分
の表面積が大きく、パイプを通過中のガスと周囲の耐火
物の熱交換も促進され、羽口金体の冷却が保たれる。

第２に、羽口から溶鉄中に吹込まれる不活性ガスの噴出
流の挙動の遠いに起因し、吹込ガスの圧力を高くした方
が、羽口の溶損が少なくなる。すなわち、本発明者等の
水を用いたコールドモデル実験によれば、第１図（Ａ）
及び（Ｂ）に見られるように、ガス圧力が５０〜１００
ｋ（Ｊ／ｃ！ｌｒの場合と、１０〜２０ｋＭａｒの場合
では、水中に吹込まれたガスのジェット領域工と気泡領
域Ｈに違いが生じることが判明している。第１図（Ａ）
に示されるようにガス圧力が５０〜１００ｋｇ／ａｌｒ
の場合は、羽口１から吹込まれたガスは相当距離ジェッ
ト状で進行した後に、気泡となって浮上する。したがっ
て、ジェット領域工が長い。これに比較すると、’１１
図（８）に示されるようにガス圧力が１０〜２０ｋｇ／
ｃｄの場合は、羽口１から吹込まれたガスがジェット状
で進行する距離、すなわちジｘ７に一領域Ｉ　＋−１短
い。一般に、吹込まれるガス圧が低い程ジエツ１−状で
進行する領域■が短く、そのようにジェット・状で進行
する領域■が短いと、吹込まれたガスの気泡が羽口出口
近傍で生成し、その気泡によって羽口出口近傍の水には
乱流が発生して、水流の流速が速くなる。したがって現
実の転炉においては、羽口出口近傍の耐火物表面の溶鉄
の流速がそのような乱流の発生により加速され、それに
よ番つ羽口出口近傍の耐火物が他の部分の耐火物よりも
〒く溶損する。また、そのため羽口自体の溶損ち早めら
れてしまうこととなる。なお￥１図（Δ）、（Ｂ）にお
いてはこの発明に対応して複数本の金属パイプ２を同一
の羽口レンガ３中に埋込んでなる羽口１の例を示し・て
いる。

この発明はｊ：１．上のような知見に基いてなされたも
のであり、製鋼容器底部に、ガス通孔としての金属製パ
イプを耐火物組成物中に埋込んでなる羽口を設置し、そ
の羽口から前記製鋼容器の溶鉄中に気体を底吹きする製
鋼容器内の溶鉄中への気体吹込み方法におい°て、 前記羽口として、共通の耐火物組成物中に複数本の金属
製パイプが埋込まれかつそれぞれのパイプの内径が３１
Ｉｌ以下とされた羽口を用い、かつその羽口の入口の気
体圧力が全吹込み期間の少なくとも一部の１３間におい
て５０　ｋａ／’ｃ！！ｒ以上となるＪ：うに気体を吹
込むことを特徴とするものである。

以下にこの発明の方法を実施例により更に詳細に説明す
る。

第２図は、この発明の実施に供される羽口の構造を示し
ている。第２図において、転炉の底部鉄皮４の内側を被
覆する炉底レンガ５にこの発明の特徴的な羽口１が配設
されている。この羽口１は、羽口の共通耐火物組成物と
しての羽口レンガ３に、金属製パイプとしての内径３ａ
＋ｍ以下の複数本のステンレスパイプ２が埋込まれてい
る。これらのステンレスパイプ２の下端は蓄気室６に共
通に連結され、さらに不活性ガス送給管７に連通されて
いる。

このようなｍｍの羽口を１本用いて、そ／７）羽口のス
テンレスパイプ２の内径、本数を各種設定し、この発明
の方法を次のようにして実施した。なお各ステンレスパ
イプ２のｔｉｔは５ＬＪＳ３０４である。第１実施例の
バｒブ２の径は０．８ｍ１１で２８本、第２の実施例で
は１．５１で８本、第３実施例では３Ｉで２木とした。

比較例としてステンレスパイプ２の内径を４１とじ、６
本を集合させた。また羽口光調における羽口レンガの所
面はいずれの例でも円形とし、その径を１００ｍｍとし
た。

そして上記各羽口を用いて溶銑に対する吹錬を行なった
。、各実施例及び比較例において、精錬されうｉ８銑の
潤度は１２７０〜１３５０℃、吹錬時ｍ　ｔｉｔ、１４
〜１７分、出ｗ４瀧度は１６６０〜１７２０℃であ）だ
。また１、各実施例において不活性ガスの吹込条件は、
ガス流量を０．０１〜０．０３　Ｎ−／馴・ｔ、ガス圧
力を５０〜１００ｋＬ’ｃｔとした。一方、比較例にお
いては、ガス流量を０．０１〜０．０３　Ｎ　ｍ’　、
、／ｎｍ　・ｔ　、ガス圧力を５〜２０ｋｇ／ｄとした
。

以上の各条件で溶銑に対する吹錬を行ない、所定のチャ
ージ間隔で各実施例及び比較例における羽口の残長さを
測定し、羽口の溶損速度を求めた。

その結果、第１実施例における溶損速度は０．１７１１
１１〜０．２１　＋ｕｅ、／チャージ、第２実施例では
０．１６〜０．２４ｍｍ　／チャージ、第３実施例では
０．１９〜０．２４ｎ＋ｍ　／チャージであった。

これに対し、比較例における溶損速度は０．３２〜０．
５９１１１１　／チャージであった。この結果を第１表
に示す。

第１表 以上の結果から明らかなように、比較例の溶損速度に較
べ各実施例における溶損３！度は、はるかに小さく、し
かも、各ステンレスパイプ２は吹錬後もすべて貫通して
いる。それに対して比較例では６本のステンレスパイプ
２のうち２本のパイプが閉塞してガスが流れなかった。

上記各実施例でも実施されたように、この発明の製鋼容
器内溶鉄中への気体吹込み方法では、溶鉄中へ吹込まれ
る気体の羽口入口圧力が５０　ｋＱ／ｃｌｌｒ以１とな
るように設定されるが、溶鉄中に気体が吹込−よれる全
期間を通じて羽口の入口ガス圧力を５０　ｂｇ、ｚ′Ｃ
ｌ１ｉ’以上とする必要はなく、羽口の入口ガス圧力を
５０　ｋａ、・’　ａｔ以上とする期間は、転炉底部か
ら転炉自溶鉄中にガスを吹込む目的に応じて任意に設定
することができる。

一般に、転炉底部からの不活性ガスの吹込みは、次の（
１）　−、−（３’）を目的として行なわれるー。

（１）溶鉄の炭素潤度が低くなっても、鉄の酸化に優先
して脱炭反応を生じさせ、鉄の過剰な酸化を防止して鉄
歩留を向上させる。

（２）スラグど溶鉄どの間の脱硫・脱燐反応を促進し、
不純物の除去効果を増大する。

（３）吹錬前半におけるスロッピングの防止を図る。

転炉底部からの不活性ガスの吹込みについて、上記（１
）を目的とする場合には、吹錬後半における不活性ガス
の流量を増大する必要がある。一方、上記（２）のＩＩ
ＲＰ反応の促進する場合には、吹＃Ａ後半において不活
性ガス流量を絞る必要がある。すなわち、吹錬後半にお
いて不活性ガス流量が多いと鉄の酸化が少なくなり、ス
ラグ中の酸化鉄濃度が低下して、脱燐が良好に行なわれ
なくなるのである。

したがって、上記（２）及び（３）を目的とする場合に
は、吹錬前半において不活性ガスを多量に吹込み、後半
には不活性ガス吹込み流量を減少させる必要がある。

この発明の方法によれば、内径が３１以下の複数本の金
属パイプが用いられるので、上記（２）及び（３）を目
的とした吹込ガス流量の調整も容易に行なえる。すなわ
ち、従来の大径ノズルを用い、低圧ガスを吹込む方法で
は、吹錬の途中で吹込ガスの流量を大幅に減らすと、羽
口が溶鉄によって閉塞するおそれがあった。しかしなが
らこの発明の方法によればそのようなおそれはなく、吹
錬の途中でガス流量な大幅に減らすことができる。

以上のことは、前記各実施例から明らかである。

すなわら実施例１・〜３においてはガス圧力を５０・−
１００ｋｇ／ｌ・シとしてもガス流量は０．０１〜０．
０３Ｎｒｎ”／＋傭・＋Ｐｉ！度と、過剰に流れること
はない。

これに対し、土較例の４ｎｕ＋＋のステンレスパイプを
用いればガスＩＦ力が５〜２０ｋｇ／ｃｌｌｒで０．０
１〜０．０３　Ｎ　ｍ’　／’輔・（のガス流量が流れ
、しかも２本パイプの閉塞が生じた。これは、低圧力で
は同一流量でも羽口閉塞が生じることを意味しており、
低圧力下での流Ｑ　（Ｌ！　ｆｉは操業上問題となるこ
とが明らかである。

次に、ごの発１ｉｑの方法によって、実際に前記（２）
及び（３）を目的とした吹錬を実施した実施例を説明す
る。

羽口のステラ１ノスパイブ径、本数等の吹錬の条件は、
前記したこの発明の第１実施例と同じくし、また、結果
を比較するために、前記各実施例に対する比較例の方法
によっても前記（２）及び（３）を目的とした吹錬を実
施した。

対象となる溶銑の成分は、Ｃが４．３〜４．４％、３ｉ
が０．１２〜０．４０％、Ｍｎが０．３５　・−０，４
５％、Ｐが０．１０〜０．１２％、Ｓが０ゴ０２〜０．
０３％であり、吹錬終了時の溶鋼成分のＣ濃度は０．０
４〜０．０９　％、ｆＪ　ｊＩ　４Ｊ　１６８０　＝−
’Ｉ　７３０　Ｃであつ　Ｉこ　。

この発明の方法を実施した吹錬においては、吹錬開始時
から吹ＩＩＩ了時までの全期間のうち、吹ｌＩ開始時か
ら７割の時囚におけるガス圧力を６０〜９０ｋｉｌＩ／
ｄ、ガス流量を平均０　、０３　Ｎ　ｍ’　／　ｒａ　
’ｔどし、その稜ガス圧力を１０−１５にΩ７・ｄに減
圧し、またガス流量を平均０．００３〜０．００５Ｎｍ
’ｚ’ｗｉ−１に減量した。一方、比較例では、吹錬開
始時から７割の期間におけるガス圧力を１０〜２０ｋａ
ｉａｉ、ガス流Ωを上記実施例と同様に平均０６０３Ｎ
ｍ’／篩・とじ、その後ガス圧力を３〜５ｋｏ／ｄに減
圧して、ガス流量を溶銑が羽口に流入して羽口が閉塞し
ないようにするために必要な最小のｔＲＩｒａル０．０
１〜０．０２　Ｎｍ３／ｌｌｌ１ｌ−ｔ　１．：ｍ１ｉ
ｂた。

以上の実施例及び比較例において、吹錬終了時の溶鋼の
成分を分析し、炭素濃度とｍｓ度との関係を求めた。、
（の結果を第３図に示す。第３図に示さ４するＪうに、
吹錬末期のガス流量の大きいこの発明の実Ｒ例の方が比
較例に較べてＰ４濃度が低く、この発明の方法が脱燐特
性に優れていることがわかる。

なお、この発明の方法の対象−となるのは転炉のみ１こ
限らず、例えば、取ｗ４製錬を行なう場合についてもこ
の発明の方法を実施することができる。

以上のようにこの発明によれば、内径が３＋ＩＩ！１１
以下の複数本の金属製パイプを共通の羽口レンガ中に埋
込んだ羽口を用い、羽口の入口圧力が５０ｋ。

７ｃｉ以上となるように製鋼容器内の溶鉄中へ気体を吹
込むようにしたことによって、羽口の溶損を防止して羽
口の耐用寿命を長くすることができる。

更に、この発明の方法を実施する際には、ガス吹込流量
を広い範囲でｒ：Ｉ整することができ、したがって、脱
燐及び脱硫或いは鉄歩留の向上等の目的に応じた吹錬を
行なうことが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）、（Ｂ）は、水中に吹込まれるガスの圧力
ど吹込まれたガスジェットの挙動との関係を示す模式図
、第２図はこの発明の実態に供される羽口の断面図、第
３図は吹ｓＰｉ了時の炭素濃度と燐濃度どの関係を示す
図である。 １・・・羽口、　２・・・金属製パイプ（ステンレスパ
イプ）、　３・・・耐火物組成物（羽口レンガ）、　ン
・・・不活性ガス送給管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 製鋼容器底部に、ガス通孔としての金属製パイプを耐火
   物組成物中に埋込んでなる羽口を設置し、その羽口から
   前記製鋼容器の溶鉄中に気体を底吹きする製鋼容器内の
   溶鉄中への気体吹込み方法において、 前記羽口として、共通の耐火物組成物中に複数本の金属
   製パイプが埋込まれかつそれぞれのパイプの内径が３ｍ
   ｍ以下の羽口を用い、かつその羽口の入口の気体圧力が
   全吹込み期間の少なくとも一部の期間において５０ｋｇ
   ／ｃｍ＾２以上となるように気体を吹込むことを特徴と
   する製鋼容器内の溶鉄中への気体吹込み方法。