JP2001131629A - 溶銑脱燐用上吹きランス及び溶銑脱燐方法 - Google Patents
溶銑脱燐用上吹きランス及び溶銑脱燐方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ハロゲン化物を用いることなく、脱燐反応効
率を上げてスラグ発生量を低下させることを可能とする
溶銑脱燐用上吹きランス及び溶銑脱燐方法を提供する。 【解決手段】 上底吹き転炉型反応容器により、生石灰
と、酸化鉄及び／又は酸素ガスを用いた溶銑脱燐用上吹
きランスであって、酸素ガスを供給するための複数の非
円形の酸素噴射孔５と、精錬剤粉体を搬送ガスとともに
供給するための一個又は複数個の円形の粉体噴射孔６と
を有し、ランス先端面において、該酸素噴射孔５はラン
ス中心軸Ｗと同軸の円周上に配置され、該粉体噴射孔６
は、該酸素噴射孔５が配置される円周と同軸で、かつ、
ランス中心軸Ｗにより近い円周上に配置される。
率を上げてスラグ発生量を低下させることを可能とする
溶銑脱燐用上吹きランス及び溶銑脱燐方法を提供する。 【解決手段】 上底吹き転炉型反応容器により、生石灰
と、酸化鉄及び／又は酸素ガスを用いた溶銑脱燐用上吹
きランスであって、酸素ガスを供給するための複数の非
円形の酸素噴射孔５と、精錬剤粉体を搬送ガスとともに
供給するための一個又は複数個の円形の粉体噴射孔６と
を有し、ランス先端面において、該酸素噴射孔５はラン
ス中心軸Ｗと同軸の円周上に配置され、該粉体噴射孔６
は、該酸素噴射孔５が配置される円周と同軸で、かつ、
ランス中心軸Ｗにより近い円周上に配置される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、溶銑の脱燐におい
てハロゲン化物を用いることなく脱燐反応効率を上げて
スラグ発生量を低下させることを可能とする溶銑脱燐用
上吹きランス及び溶銑脱燐方法に関する。
てハロゲン化物を用いることなく脱燐反応効率を上げて
スラグ発生量を低下させることを可能とする溶銑脱燐用
上吹きランス及び溶銑脱燐方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】溶銑脱燐技術は広く用いられている。輸
送容器であるトピードカーを反応容器として用いる場合
には、上部空間の体積（フリーボード）が少ないため、
高塩基度で低い（Ｔ・Ｆｅ）としてスラグフォーミング
を抑制するために、あらかじめ脱珪処理をした溶銑を用
いて多い生石灰原単位での脱燐を実施している（例え
ば、鉄と鋼,第６９巻,１９８３年発行,１８１８ページ
以降）。この場合には、高塩基度のため滓化が悪くな
り、蛍石や塩化カルシウムのようなハロゲン化物を多量
に用いる必要があるため、スラグ量が増え、耐火物溶損
が激しくなるという問題が生じる。
送容器であるトピードカーを反応容器として用いる場合
には、上部空間の体積（フリーボード）が少ないため、
高塩基度で低い（Ｔ・Ｆｅ）としてスラグフォーミング
を抑制するために、あらかじめ脱珪処理をした溶銑を用
いて多い生石灰原単位での脱燐を実施している（例え
ば、鉄と鋼,第６９巻,１９８３年発行,１８１８ページ
以降）。この場合には、高塩基度のため滓化が悪くな
り、蛍石や塩化カルシウムのようなハロゲン化物を多量
に用いる必要があるため、スラグ量が増え、耐火物溶損
が激しくなるという問題が生じる。
【０００３】従来より、ハロゲン化物を用いずに溶銑脱
燐の反応効率を向上させる試みはなされている。
燐の反応効率を向上させる試みはなされている。
【０００４】例えば、特開平８−１５７９２１号公報に
は、転炉での溶銑脱燐において、塩基度＝１．２〜２．
０、Ａｌ２Ｏ３＝２〜１６％、（Ｔ・Ｆｅ）＝７〜３０
％にする方法が開示されている。この場合は、転炉のた
め反応がトップスラグによってのみ起こるため、トップ
スラグの塩基度を低下させ、かつ、中性酸化物であるＡ
ｌ２Ｏ３を多量に添加することで脱燐能が大幅に低下す
るという問題がある。
は、転炉での溶銑脱燐において、塩基度＝１．２〜２．
０、Ａｌ２Ｏ３＝２〜１６％、（Ｔ・Ｆｅ）＝７〜３０
％にする方法が開示されている。この場合は、転炉のた
め反応がトップスラグによってのみ起こるため、トップ
スラグの塩基度を低下させ、かつ、中性酸化物であるＡ
ｌ２Ｏ３を多量に添加することで脱燐能が大幅に低下す
るという問題がある。
【０００５】一方、転炉型の場合、生石灰の粉体を用い
る技術が開示されている。特開昭５８−１４７５０６号
公報には、底吹き羽口から不活性ガスを吹き込む転炉に
おいて、酸素とともに上吹きランスから生石灰又はこれ
を主体とする脱燐剤を吹き付け、温度を１２５０〜１４
８０℃とする溶銑脱燐方法が開示されている。しかし、
精錬用酸素と生石灰の適正な吹き込み方法についての開
示は無く、また、本技術によりハロゲン化物を用いずに
溶銑脱燐の反応効率を向上させる試みはなされていな
い。
る技術が開示されている。特開昭５８−１４７５０６号
公報には、底吹き羽口から不活性ガスを吹き込む転炉に
おいて、酸素とともに上吹きランスから生石灰又はこれ
を主体とする脱燐剤を吹き付け、温度を１２５０〜１４
８０℃とする溶銑脱燐方法が開示されている。しかし、
精錬用酸素と生石灰の適正な吹き込み方法についての開
示は無く、また、本技術によりハロゲン化物を用いずに
溶銑脱燐の反応効率を向上させる試みはなされていな
い。
【０００６】一方、転炉上吹きランスとしては一般には
円形断面構造のものが用いられている。これに対して、
特開昭６２−２２８４２４号公報には変形度の大きいラ
ンスが、特開平１０−２６５８２０号公報にはスリット
状の断面を有するランスが開示されている。これらは、
いずれもソフトブローにより２次燃焼率と着熱効率を増
すことが目的であり、溶銑脱燐への適用や粉体の利用と
の組み合わせについては、何ら開示されていない。
円形断面構造のものが用いられている。これに対して、
特開昭６２−２２８４２４号公報には変形度の大きいラ
ンスが、特開平１０−２６５８２０号公報にはスリット
状の断面を有するランスが開示されている。これらは、
いずれもソフトブローにより２次燃焼率と着熱効率を増
すことが目的であり、溶銑脱燐への適用や粉体の利用と
の組み合わせについては、何ら開示されていない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術が
持つ、高塩基度の低（Ｔ・Ｆｅ）処理の場合の、生石灰
原単位が多く、滓化のためハロゲン化物を多量に用いる
必要があるという問題や、特開平８−１５７９２１号公
報に開示された転炉での溶銑脱燐におけるトップスラグ
組成を制御する方法では、脱燐能が大幅に低下するとい
う問題、及び、特開昭５８−１４７５０６号公報に開示
された技術では、精錬用酸素と生石灰の適正な吹き込み
方法についての開示が無く、ハロゲン化物を用いずに溶
銑脱燐の反応効率を向上させる試みはなされていないと
いう問題、さらには、特開昭６２−２２８４２４号公報
や特開平１０−２６５８２０号公報に開示されたランス
構造では、溶銑脱燐への適用や粉体の利用との組み合わ
せについては、何ら開示されていないという問題を解決
し、ハロゲン化物を用いることなく脱燐反応効率を上げ
てスラグ発生量を低下させることを可能とする溶銑脱燐
用上吹きランス及び溶銑脱燐方法を提供するものであ
る。
持つ、高塩基度の低（Ｔ・Ｆｅ）処理の場合の、生石灰
原単位が多く、滓化のためハロゲン化物を多量に用いる
必要があるという問題や、特開平８−１５７９２１号公
報に開示された転炉での溶銑脱燐におけるトップスラグ
組成を制御する方法では、脱燐能が大幅に低下するとい
う問題、及び、特開昭５８−１４７５０６号公報に開示
された技術では、精錬用酸素と生石灰の適正な吹き込み
方法についての開示が無く、ハロゲン化物を用いずに溶
銑脱燐の反応効率を向上させる試みはなされていないと
いう問題、さらには、特開昭６２−２２８４２４号公報
や特開平１０−２６５８２０号公報に開示されたランス
構造では、溶銑脱燐への適用や粉体の利用との組み合わ
せについては、何ら開示されていないという問題を解決
し、ハロゲン化物を用いることなく脱燐反応効率を上げ
てスラグ発生量を低下させることを可能とする溶銑脱燐
用上吹きランス及び溶銑脱燐方法を提供するものであ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は以下の通りであ
る。
る。
【０００９】（１）上底吹き転炉型反応容器により、生
石灰と、酸化鉄及び／又は酸素ガスを用いた溶銑脱燐用
上吹きランスであって、酸素ガスを供給するための複数
の非円形の酸素噴射孔と、精錬剤粉体を搬送ガスととも
に供給するための一個又は複数個の円形の粉体噴射孔と
を有し、ランス先端面において、該酸素噴射孔はランス
中心軸と同軸の円周上に配置され、該粉体噴射孔は、該
酸素噴射孔が配置される円周と同軸で、かつ、ランス中
心軸により近い円周上に配置されたことを特徴とする溶
銑脱燐用上吹きランス。
石灰と、酸化鉄及び／又は酸素ガスを用いた溶銑脱燐用
上吹きランスであって、酸素ガスを供給するための複数
の非円形の酸素噴射孔と、精錬剤粉体を搬送ガスととも
に供給するための一個又は複数個の円形の粉体噴射孔と
を有し、ランス先端面において、該酸素噴射孔はランス
中心軸と同軸の円周上に配置され、該粉体噴射孔は、該
酸素噴射孔が配置される円周と同軸で、かつ、ランス中
心軸により近い円周上に配置されたことを特徴とする溶
銑脱燐用上吹きランス。
【００１０】（２）前記（１）において、該酸素噴出孔
はランス中心軸と同軸の円筒又は円錐、あるいはこれら
の組み合わせからなる二つの壁面に挟まれた、ランス先
端の受熱面からガス噴出方向の奥行き長さがＹのスリッ
ト状の間隙であって、該間隙の受熱面の円周方向の一部
に、受熱面からガス噴出方向の奥行き長さＸが０.１５
Ｙ〜０.３５Ｙの遮蔽部材が配置されることで、該酸素
噴射孔は複数に分枝して受熱面に開口し、各酸素噴射孔
出口と遮蔽部材とが交互に連なってランス中心軸と同心
の円環形状を成し、該酸素噴出孔の受熱面側の断面形状
は酸素噴射孔出口で、長辺長さＢと短辺長さｈの比（Ｂ
／ｈ）が１．５〜３．０の部分円環形状であることを特
徴とする溶銑脱燐用上吹きランス。
はランス中心軸と同軸の円筒又は円錐、あるいはこれら
の組み合わせからなる二つの壁面に挟まれた、ランス先
端の受熱面からガス噴出方向の奥行き長さがＹのスリッ
ト状の間隙であって、該間隙の受熱面の円周方向の一部
に、受熱面からガス噴出方向の奥行き長さＸが０.１５
Ｙ〜０.３５Ｙの遮蔽部材が配置されることで、該酸素
噴射孔は複数に分枝して受熱面に開口し、各酸素噴射孔
出口と遮蔽部材とが交互に連なってランス中心軸と同心
の円環形状を成し、該酸素噴出孔の受熱面側の断面形状
は酸素噴射孔出口で、長辺長さＢと短辺長さｈの比（Ｂ
／ｈ）が１．５〜３．０の部分円環形状であることを特
徴とする溶銑脱燐用上吹きランス。
【００１１】（３）前記（１）又は（２）のランスを用
い、酸素噴射孔から噴出される酸素ガスにより溶鉄表面
に形成される凹み深さＬ(mm)と浴深(L0)との比（L/L0）
を０.００５〜０.２とすることを特徴とする溶銑脱燐方
法。
い、酸素噴射孔から噴出される酸素ガスにより溶鉄表面
に形成される凹み深さＬ(mm)と浴深(L0)との比（L/L0）
を０.００５〜０.２とすることを特徴とする溶銑脱燐方
法。
【００１２】ここで、Ｌ(mm)は式で計算する。
【００１３】 ２．５ρg[(ｃ×Hc)／(Ｚ＋Ｌ)]２＝ρ×ｇ×Ｌ …… ρg：常温常圧での酸素ガス密度(=1.43kg/m3) ρ：溶鉄密度(=7000kg/m3) ｃ：常温常圧での酸素ガス中の音速(=326m/s) Hc：超音速ジェットコアの長さ(m) Ｚ：ランス先端から溶鉄面までの鉛直距離(m) ｇ：重力加速度(=9.8m/s2)
【００１４】また、Hcは式で計算される。
【００１５】 Hc＝ｆ(P0/P0p)×Mop×{(4.2＋1.1Mop 2)×α}1/2×ht ……
【００１６】ここで、Ｑ＝P0/P0pとすると、0.2≦Ｑ≦
2.1の場合、次式となる。
2.1の場合、次式となる。
【００１７】 ｆ(Q)＝0.521Q4−2.422Q3＋3.372Q2−0.644Q＋0.28
【００１８】また、2.1＜Ｑ≦4.2の場合、次式となる。
【００１９】 ｆ(Q)＝−0.244Q3＋2.144Q2−6.014Q＋6.71 P0＝10×P0' P0'：ノズル絶対２次圧(ＭＰａ) P0p＝10×P0p' P0p'：ノズル適正膨張絶対２次圧(Ｍ
Ｐａ) Mop：適正膨張時吐出マッハ数(−) ht：スリット状の酸素噴出孔のスロート部スリット幅(m
m)
Ｐａ) Mop：適正膨張時吐出マッハ数(−) ht：スリット状の酸素噴出孔のスロート部スリット幅(m
m)
【００２０】αは噴流の転換点に対応するパラメータで
あり、式で計算される。
あり、式で計算される。
【００２１】α＝9.655(B/h)0.8701 …… Ｂ：スリット状の酸素噴出孔の先端開口面の長辺長さ(m
m) ｈ：スリット状の酸素噴出孔の先端開口面の短辺長さ(m
m)
m) ｈ：スリット状の酸素噴出孔の先端開口面の短辺長さ(m
m)
【００２２】また、ランスノズルの適正膨張絶対２次圧
P0pは、以下の式で計算される。
P0pは、以下の式で計算される。
【００２３】 Se/St＝0.259(1/P0p)−5/7{１−(1/ P0p)2/7}−1/2 …… Se：スリット状の酸素噴出孔の先端開口面から奥行き長
さＸの位置の断面積(mm2) St：スリット状の酸素噴出孔のスロート位置の断面積(m
m2)
さＸの位置の断面積(mm2) St：スリット状の酸素噴出孔のスロート位置の断面積(m
m2)
【００２４】式中の適正膨張時吐出マッハ数Mopは、
以下の式で計算される。
以下の式で計算される。
【００２５】Mop＝[５×{(P0p)2/7−1}]1/2 ……
【００２６】また、 ノズル絶対２次圧 P0は酸素ガス流
量FO2(Nm3/Hr)により式で計算される。
量FO2(Nm3/Hr)により式で計算される。
【００２７】FO2＝０.５８１×St×P0 ……
【００２８】（４）前記（１）〜（３）において、酸素
噴射孔から噴出される酸素ガス流速（ＶＯ：Nm/s）と、
粉体噴射孔から精錬剤粉体とともに噴出される搬送ガス
流速（ＶC：Nm/s）の比（ＶO／ＶC）を３〜１２とする
ことを特徴とする溶銑脱燐方法。ここでＶＯはスロート
面積St(mm2)と酸素ガス流量FO2(Nm3/Hr)により式で計
算され、ＶＣは粉体噴射用ノズル数ｎ、各ノズルのスロ
ート部面積Spt(mm2)と搬送ガス流量Fcg(Nm3/Hr)により
式で計算される。
噴射孔から噴出される酸素ガス流速（ＶＯ：Nm/s）と、
粉体噴射孔から精錬剤粉体とともに噴出される搬送ガス
流速（ＶC：Nm/s）の比（ＶO／ＶC）を３〜１２とする
ことを特徴とする溶銑脱燐方法。ここでＶＯはスロート
面積St(mm2)と酸素ガス流量FO2(Nm3/Hr)により式で計
算され、ＶＣは粉体噴射用ノズル数ｎ、各ノズルのスロ
ート部面積Spt(mm2)と搬送ガス流量Fcg(Nm3/Hr)により
式で計算される。
【００２９】 VO= （FO2／３６００）／(St／1000000) ……
【００３０】 VC＝（Fcg／３６００）／(ｎ×Spt／1000000) ……
【００３１】粉体噴射孔から噴出される精錬剤粉体を粒
径が２００μm以下である生石灰粉とすることが望まし
く、また、供給速度は１〜３kg/min/tonであることが望
ましい。
径が２００μm以下である生石灰粉とすることが望まし
く、また、供給速度は１〜３kg/min/tonであることが望
ましい。
【００３２】（５）前記（１）〜（４）において、生石
灰と酸化鉄及び／又は酸素ガスのみ、又は、生石灰と酸
化鉄及び／又は酸素ガスとともにSiO2、Al2O3、MgOの１
種又は２種以上を混合したものを用い、ハロゲン化物を
使用しないことを特徴とする溶銑脱燐方法。ここで、ハ
ロゲン化物とは蛍石、塩化カルシウムに代表されるＦ、
Ｃｌとの化合物を示す。また、生石灰には脱炭滓、脱燐
滓、２次精錬滓、脱珪滓の１種又は２種以上を再利用し
た場合には、それらに含まれるＣａＯ分も包含する。酸
化鉄、SiO2、Al2O3、MgOについても、再利用滓に含まれ
る各成分も包含する。
灰と酸化鉄及び／又は酸素ガスのみ、又は、生石灰と酸
化鉄及び／又は酸素ガスとともにSiO2、Al2O3、MgOの１
種又は２種以上を混合したものを用い、ハロゲン化物を
使用しないことを特徴とする溶銑脱燐方法。ここで、ハ
ロゲン化物とは蛍石、塩化カルシウムに代表されるＦ、
Ｃｌとの化合物を示す。また、生石灰には脱炭滓、脱燐
滓、２次精錬滓、脱珪滓の１種又は２種以上を再利用し
た場合には、それらに含まれるＣａＯ分も包含する。酸
化鉄、SiO2、Al2O3、MgOについても、再利用滓に含まれ
る各成分も包含する。
【００３３】
【発明の実施の形態】溶銑脱燐反応において脱燐効率を
上げるためには、反応界面での酸素活量を上げることが
効果的である。
上げるためには、反応界面での酸素活量を上げることが
効果的である。
【００３４】転炉型反応容器の場合、酸素源として上吹
きランスから酸化ガスを吹き付けるが、用いられるラン
ス構造としては複数の円形ノズルを同心円状に配置した
ものが一般的である。
きランスから酸化ガスを吹き付けるが、用いられるラン
ス構造としては複数の円形ノズルを同心円状に配置した
ものが一般的である。
【００３５】上吹きガスが溶鉄と衝突する面は火点と呼
ばれるが、この火点は上吹きガスによる撹拌エネルギー
が高く、また、酸素雰囲気のため脱燐には有利な条件で
あるが、以下のことから実際は脱燐には寄与していな
い。第１には、火点は２３００℃という高温であるた
め、脱燐反応よりも脱炭反応が優先して起こることであ
り、第２には、脱燐に必要なＣａＯを含むスラグが上吹
きガスの慣性力により火点からは排除されていることで
ある。たとえ従来技術のように中心孔から酸素ガスとと
もにＣａＯを吹き付けたとしても、火点が高温である限
り脱燐反応は起こらない。また、火点温度を下げるため
に、通常用いられている先広がりのラバールノズルでは
なくストレートノズルを用いた場合には、ジェットの超
音速コアが短くなるためランスの溶損が大きくなる。さ
らに、多孔化にはランス自体の直径の制約と隣接するノ
ズルから噴出されるガス間の合体という現象があるため
限界がある。
ばれるが、この火点は上吹きガスによる撹拌エネルギー
が高く、また、酸素雰囲気のため脱燐には有利な条件で
あるが、以下のことから実際は脱燐には寄与していな
い。第１には、火点は２３００℃という高温であるた
め、脱燐反応よりも脱炭反応が優先して起こることであ
り、第２には、脱燐に必要なＣａＯを含むスラグが上吹
きガスの慣性力により火点からは排除されていることで
ある。たとえ従来技術のように中心孔から酸素ガスとと
もにＣａＯを吹き付けたとしても、火点が高温である限
り脱燐反応は起こらない。また、火点温度を下げるため
に、通常用いられている先広がりのラバールノズルでは
なくストレートノズルを用いた場合には、ジェットの超
音速コアが短くなるためランスの溶損が大きくなる。さ
らに、多孔化にはランス自体の直径の制約と隣接するノ
ズルから噴出されるガス間の合体という現象があるため
限界がある。
【００３６】本発明は、火点温度を下げた上で火点へ生
石灰を供給するランスノズルである。
石灰を供給するランスノズルである。
【００３７】本発明者らの詳細な研究によれば、酸素噴
出用ノズルを非円形とした場合、ノズルから噴出した時
点では非円形の形状を維持した噴流であるのに対して、
ノズル軸方向に一定の距離まで進行すると、より安定な
円形噴流へと形状を変化させる、いわゆる噴流の転換が
おこる。特に、中心から粉体を噴射する場合、ガス噴流
との相互作用により噴流の転換に伴う減衰がより激しく
生じる。この非円形ノズルと粉体との両方の条件を満足
した場合に、噴流流速が大幅に低下するため、溶鉄に衝
突した時には非常に噴流が減衰されていて温度の低い火
点を形成することができる。
出用ノズルを非円形とした場合、ノズルから噴出した時
点では非円形の形状を維持した噴流であるのに対して、
ノズル軸方向に一定の距離まで進行すると、より安定な
円形噴流へと形状を変化させる、いわゆる噴流の転換が
おこる。特に、中心から粉体を噴射する場合、ガス噴流
との相互作用により噴流の転換に伴う減衰がより激しく
生じる。この非円形ノズルと粉体との両方の条件を満足
した場合に、噴流流速が大幅に低下するため、溶鉄に衝
突した時には非常に噴流が減衰されていて温度の低い火
点を形成することができる。
【００３８】具体的には、酸素ガスを供給するための複
数の非円形の酸素噴射孔と、精錬剤粉体を搬送ガスとと
もに供給するための一個又は複数個の円形の粉体噴射孔
とを有し、ランス先端面において、該酸素噴射孔はラン
ス中心軸と同軸の円周上に配置され、該粉体噴射孔は、
該酸素噴射孔が配置される円周と同軸で、かつ、ランス
中心軸により近い円周上に配置されたものである。
数の非円形の酸素噴射孔と、精錬剤粉体を搬送ガスとと
もに供給するための一個又は複数個の円形の粉体噴射孔
とを有し、ランス先端面において、該酸素噴射孔はラン
ス中心軸と同軸の円周上に配置され、該粉体噴射孔は、
該酸素噴射孔が配置される円周と同軸で、かつ、ランス
中心軸により近い円周上に配置されたものである。
【００３９】本発明のランスの軸方向の断面の模式図を
図１に示す。１は上吹きランス本体、２は酸素ガス流
路、３は粉体と搬送ガスの流路、４は冷却水流路、５は
末広がり形状で酸素ガス噴出方向の奥行き長さＹのスリ
ット状断面を有する酸素噴射孔、６は末広がり円錐形状
の粉体噴射孔、７は酸素噴出方向の奥行き長さＸの遮蔽
部材、８は受熱面、９は酸素噴射孔の２つのスリット壁
面の中心面であり、ランス中心軸（Ｗ）に対して角度θ
（１２〜２０度）で外側に傾斜している。Ｔはスロート
と称される酸素噴射孔の最も狭い部分であり、酸素噴射
孔の奥行き長さ（Ｙ）はＴ位置から受熱面での開口位置
までと定義する。Ｔの位置でのスリットの幅（２つのス
リット壁面の間隔）はhtであり、酸素噴射孔の断面積は
Stである。受熱面から奧行き長さＸの位置の遮蔽部材の
内側端部に相当する位置での酸素噴射孔の断面積はSeで
ある。図２は、受熱面（Ａ−Ｏ−A’面）の模式図を示
す。酸素噴射孔５は、受熱面上で、長辺長さＢと短辺長
さｈの、ランス中心軸を同軸とした部分円環形状を成
す。尚、ここでの長辺長さＢは、受熱面とスリット状断
面を形成する酸素噴出孔５の中心面との交切円の円周方
向長さである。また、粉体噴射孔６はランス中心軸Ｗを
同軸とした円形形状である。
図１に示す。１は上吹きランス本体、２は酸素ガス流
路、３は粉体と搬送ガスの流路、４は冷却水流路、５は
末広がり形状で酸素ガス噴出方向の奥行き長さＹのスリ
ット状断面を有する酸素噴射孔、６は末広がり円錐形状
の粉体噴射孔、７は酸素噴出方向の奥行き長さＸの遮蔽
部材、８は受熱面、９は酸素噴射孔の２つのスリット壁
面の中心面であり、ランス中心軸（Ｗ）に対して角度θ
（１２〜２０度）で外側に傾斜している。Ｔはスロート
と称される酸素噴射孔の最も狭い部分であり、酸素噴射
孔の奥行き長さ（Ｙ）はＴ位置から受熱面での開口位置
までと定義する。Ｔの位置でのスリットの幅（２つのス
リット壁面の間隔）はhtであり、酸素噴射孔の断面積は
Stである。受熱面から奧行き長さＸの位置の遮蔽部材の
内側端部に相当する位置での酸素噴射孔の断面積はSeで
ある。図２は、受熱面（Ａ−Ｏ−A’面）の模式図を示
す。酸素噴射孔５は、受熱面上で、長辺長さＢと短辺長
さｈの、ランス中心軸を同軸とした部分円環形状を成
す。尚、ここでの長辺長さＢは、受熱面とスリット状断
面を形成する酸素噴出孔５の中心面との交切円の円周方
向長さである。また、粉体噴射孔６はランス中心軸Ｗを
同軸とした円形形状である。
【００４０】前記（２）以降に係る発明は、より好まし
い態様を規定するものである。
い態様を規定するものである。
【００４１】前記（２）は先端の受熱面からガス噴出方
向の奥行き長さがＹのスリット状の間隙であって、該間
隙の受熱面の円周方向の一部に、受熱面からガス噴出方
向の奥行き長さＸが０.１５Ｙ〜０.３５Ｙの遮蔽部材が
配置されることで、該酸素噴射孔は複数に分枝して受熱
面に開口し、各酸素噴射孔出口と遮蔽部材とが交互に連
なってランス中心軸と同心の円環形状を成し、該酸素噴
出孔の受熱面側の断面形状は酸素噴射孔出口で、長辺長
さＢと短辺長さｈの比（Ｂ／ｈ）が１．５〜３．０の部
分円環形状であることを特徴とする溶銑脱燐用上吹きラ
ンスであり、その実施例を図２に示す。図３は（Ｂ／
ｈ）と脱燐効率との関係を示すが、１.５よりも小さい
場合には、非円形の度合いが小さいため噴流の転換によ
る減衰が小さくなり、火点温度が十分には低下しないた
め脱燐効率が低下し、３.０よりも大きい場合には、噴
流が減衰しすぎるためスラグの（Ｔ・Ｆｅ）が増加して
スロッピングが起こりやすくなる。
向の奥行き長さがＹのスリット状の間隙であって、該間
隙の受熱面の円周方向の一部に、受熱面からガス噴出方
向の奥行き長さＸが０.１５Ｙ〜０.３５Ｙの遮蔽部材が
配置されることで、該酸素噴射孔は複数に分枝して受熱
面に開口し、各酸素噴射孔出口と遮蔽部材とが交互に連
なってランス中心軸と同心の円環形状を成し、該酸素噴
出孔の受熱面側の断面形状は酸素噴射孔出口で、長辺長
さＢと短辺長さｈの比（Ｂ／ｈ）が１．５〜３．０の部
分円環形状であることを特徴とする溶銑脱燐用上吹きラ
ンスであり、その実施例を図２に示す。図３は（Ｂ／
ｈ）と脱燐効率との関係を示すが、１.５よりも小さい
場合には、非円形の度合いが小さいため噴流の転換によ
る減衰が小さくなり、火点温度が十分には低下しないた
め脱燐効率が低下し、３.０よりも大きい場合には、噴
流が減衰しすぎるためスラグの（Ｔ・Ｆｅ）が増加して
スロッピングが起こりやすくなる。
【００４２】ここで、脱燐効率（Ｋ）は式で定義し
た。
た。
【００４３】 Ｋ=ｌｎ（[Ｐ]１／[Ｐ]２）／ＷＣａＯ ・・・・・・
【００４４】[Ｐ]１は処理前溶銑燐濃度、[Ｐ]２は処理
後の溶銑燐濃度、ＷＣａＯは生石灰原単位（ｋｇ／ｔ）
である。
後の溶銑燐濃度、ＷＣａＯは生石灰原単位（ｋｇ／ｔ）
である。
【００４５】また、Ｘが０.１５Ｙよりも小さい場合に
は遮蔽部材の耐久性が低く、０.３５Ｙよりも大きい場
合はノズル噴射時点の噴流の減衰が小さいため火点温度
が十分には低下せず脱燐効率が低下する。
は遮蔽部材の耐久性が低く、０.３５Ｙよりも大きい場
合はノズル噴射時点の噴流の減衰が小さいため火点温度
が十分には低下せず脱燐効率が低下する。
【００４６】前記（３）以降に係る発明は溶銑脱燐方法
に関する。
に関する。
【００４７】前記（３）に係る発明は、酸素噴射孔から
噴出される酸素ガスにより溶鉄表面に形成される凹み深
さＬ(mm)と浴深(L0)との比（L/L0）を０.００５〜０.２
とするものである。図４に示すように、（L/L0）が０.
００５よりも小さい場合には、噴流が減衰しすぎるため
スラグの（Ｔ・Ｆｅ）が増加してスロッピングが起こり
やすく、０.２よりも大きい場合には、噴流流速が大き
いため火点温度が十分には低下せず脱燐効率が低下す
る。（L/L0）はノズル構造に加えて、酸素ガス流量やラ
ンス先端と溶鉄表面の距離によって制御する。
噴出される酸素ガスにより溶鉄表面に形成される凹み深
さＬ(mm)と浴深(L0)との比（L/L0）を０.００５〜０.２
とするものである。図４に示すように、（L/L0）が０.
００５よりも小さい場合には、噴流が減衰しすぎるため
スラグの（Ｔ・Ｆｅ）が増加してスロッピングが起こり
やすく、０.２よりも大きい場合には、噴流流速が大き
いため火点温度が十分には低下せず脱燐効率が低下す
る。（L/L0）はノズル構造に加えて、酸素ガス流量やラ
ンス先端と溶鉄表面の距離によって制御する。
【００４８】前記（４）に係る発明は、酸素噴射孔から
噴出される酸素ガス流速（ＶＯ：Nm/s）と、粉体噴射孔
から精錬剤粉体とともに噴出される搬送ガス流速（Ｖ
C：Nm/s）の比（ＶO／ＶC）を３〜１２とするものであ
る。噴流の転換点を粉体との相互作用で制御するには、
粉体流速と酸素ガス流速の相対関係が重要であり、図５
に示すように、（ＶO／ＶC）が１２よりも大きいと、酸
素ガス自体の噴流の転換点に達する前に粉体が慣性力を
失ってしまうため効果が小さく、逆に、３よりも小さい
場合には、粉体の慣性力が大きすぎるため酸素ガスが粉
体搬送ガスに巻き込まれるため減衰が小さくなり効果が
小さくなる。
噴出される酸素ガス流速（ＶＯ：Nm/s）と、粉体噴射孔
から精錬剤粉体とともに噴出される搬送ガス流速（Ｖ
C：Nm/s）の比（ＶO／ＶC）を３〜１２とするものであ
る。噴流の転換点を粉体との相互作用で制御するには、
粉体流速と酸素ガス流速の相対関係が重要であり、図５
に示すように、（ＶO／ＶC）が１２よりも大きいと、酸
素ガス自体の噴流の転換点に達する前に粉体が慣性力を
失ってしまうため効果が小さく、逆に、３よりも小さい
場合には、粉体の慣性力が大きすぎるため酸素ガスが粉
体搬送ガスに巻き込まれるため減衰が小さくなり効果が
小さくなる。
【００４９】前記（５）に係る発明は、適正な脱燐剤組
成を規定したものである。本発明によれば滓化が良く、
液相率の大きいスラグで精錬できるため、ハロゲン化物
を使用する必要はなく、脱燐剤としては生石灰と酸化鉄
及び／又は酸素ガスのみで良く、また、SiO2、Al2O3、M
gOの１種又は２種以上を混合したものを用いても良い。
ここで、SiO2、Al2O3、MgOを合計した混合比は、脱燐ス
ラグの脱燐能を低下させないために、全脱燐剤の１５％
を越えないものとする。また、ハロゲン化物を使用する
とスラグへのＭｇＯ溶解度が増加するため耐火物溶損が
激しくなる。
成を規定したものである。本発明によれば滓化が良く、
液相率の大きいスラグで精錬できるため、ハロゲン化物
を使用する必要はなく、脱燐剤としては生石灰と酸化鉄
及び／又は酸素ガスのみで良く、また、SiO2、Al2O3、M
gOの１種又は２種以上を混合したものを用いても良い。
ここで、SiO2、Al2O3、MgOを合計した混合比は、脱燐ス
ラグの脱燐能を低下させないために、全脱燐剤の１５％
を越えないものとする。また、ハロゲン化物を使用する
とスラグへのＭｇＯ溶解度が増加するため耐火物溶損が
激しくなる。
【００５０】
【実施例】実施例は３００トン規模の上底吹き転炉を用
いて実施した。上吹きランスは図１に示した構造とし、
Ｘが０.２５Ｙ、θは２０度とした。Stは１９９００m
m2、htは27.82mm、Seは３１２３６mm2、P0pは０．６８
１ＭＰａ、Ｍopは１.９１とし、Ｂは９０.１mm、ｈは４
９.６５mm、Ｂ／ｈは１.８１とした。中心の粉体投射孔
は６５mm直径の単孔とした。
いて実施した。上吹きランスは図１に示した構造とし、
Ｘが０.２５Ｙ、θは２０度とした。Stは１９９００m
m2、htは27.82mm、Seは３１２３６mm2、P0pは０．６８
１ＭＰａ、Ｍopは１.９１とし、Ｂは９０.１mm、ｈは４
９.６５mm、Ｂ／ｈは１.８１とした。中心の粉体投射孔
は６５mm直径の単孔とした。
【００５１】Ｃ：４．３％、Ｓｉ：０．２５％、Ｍｎ：
０．３１％、Ｐ：０．１５５％、Ｓ：０．０３２％で温
度が１３５０℃程度の溶銑とスクラップを装入して脱燐
精錬を実施した。
０．３１％、Ｐ：０．１５５％、Ｓ：０．０３２％で温
度が１３５０℃程度の溶銑とスクラップを装入して脱燐
精錬を実施した。
【００５２】上吹き送酸速度を４５０００Nm3/Hrとし、
Ｚを３５００mmとした結果、Ｌは６２.５mmとなりＬ／L
0は０.０３であった。粉体は生石灰粉とし１０００Nm3/
Hrの窒素ガスで搬送し、８４５kg/minの速度で吹き付け
た。
Ｚを３５００mmとした結果、Ｌは６２.５mmとなりＬ／L
0は０.０３であった。粉体は生石灰粉とし１０００Nm3/
Hrの窒素ガスで搬送し、８４５kg/minの速度で吹き付け
た。
【００５３】脱燐処理中には上記の上吹きランスより酸
素と生石灰を約６分間吹き付けるとともに、鉄鉱石を約
１０kg/t添加したが塊生石灰は添加しなかった。また、
蛍石等のハロゲン化物は添加しなかった。処理後成分は
Ｃ：約４．０％、Ｓｉ：約０．０１％、Ｐ：約０．０１
５％であり、温度は１４００℃程度であり脱燐効率は
０.１６１と良好であった。
素と生石灰を約６分間吹き付けるとともに、鉄鉱石を約
１０kg/t添加したが塊生石灰は添加しなかった。また、
蛍石等のハロゲン化物は添加しなかった。処理後成分は
Ｃ：約４．０％、Ｓｉ：約０．０１％、Ｐ：約０．０１
５％であり、温度は１４００℃程度であり脱燐効率は
０.１６１と良好であった。
【００５４】
【比較例１】実施例と同じ３００トン規模の上底吹き転
炉を用いて実施した。上吹きランスは６５mmφの粉体投
射孔を中心に有する６５mmφの４孔ランスとした。
炉を用いて実施した。上吹きランスは６５mmφの粉体投
射孔を中心に有する６５mmφの４孔ランスとした。
【００５５】Ｃ：４．３％、Ｓｉ：０．２２％、Ｍｎ：
０．３０％、Ｐ：０．１３５％、Ｓ：０．０２８％で温
度が１３５０℃程度の溶銑とスクラップを装入して脱燐
精錬を実施した。
０．３０％、Ｐ：０．１３５％、Ｓ：０．０２８％で温
度が１３５０℃程度の溶銑とスクラップを装入して脱燐
精錬を実施した。
【００５６】上吹き送酸速度を４５０００Nm3/Hr、Ｚを
３５００mmとし、粉体は生石灰粉とし１０００Nm3/Hrの
窒素ガスで搬送し、８４５kg/minの速度で吹き付けた。
３５００mmとし、粉体は生石灰粉とし１０００Nm3/Hrの
窒素ガスで搬送し、８４５kg/minの速度で吹き付けた。
【００５７】脱燐処理中には上記の上吹きランスより酸
素と生石灰を約６分間吹き付けるとともに、鉄鉱石を約
１０kg/t添加したが塊生石灰は添加しなかった。また、
蛍石等のハロゲン化物は添加しなかった。処理後成分は
Ｃ：約４．０％、Ｓｉ：約０．０１％、Ｐ：約０．０３
４％であり、温度は１４００℃程度であり脱燐効率は
０.０９５と低かった。
素と生石灰を約６分間吹き付けるとともに、鉄鉱石を約
１０kg/t添加したが塊生石灰は添加しなかった。また、
蛍石等のハロゲン化物は添加しなかった。処理後成分は
Ｃ：約４．０％、Ｓｉ：約０．０１％、Ｐ：約０．０３
４％であり、温度は１４００℃程度であり脱燐効率は
０.０９５と低かった。
【００５８】
【比較例２】実施例と同様に３００トン規模の上底吹き
転炉を用いて実施した。上吹きランスは図１と同様とし
たが、中心孔を設けず粉体投射を実施しなかった。他は
実施例と同様の条件とし、Ｃ：４．３％、Ｓｉ：０．２
１％、Ｍｎ：０．３３％、Ｐ：０．１４５％、Ｓ：０．
０３１％で温度が１３５０℃程度の溶銑とスクラップを
装入して脱燐精錬を実施した。
転炉を用いて実施した。上吹きランスは図１と同様とし
たが、中心孔を設けず粉体投射を実施しなかった。他は
実施例と同様の条件とし、Ｃ：４．３％、Ｓｉ：０．２
１％、Ｍｎ：０．３３％、Ｐ：０．１４５％、Ｓ：０．
０３１％で温度が１３５０℃程度の溶銑とスクラップを
装入して脱燐精錬を実施した。
【００５９】上吹き送酸速度を４５０００Nm3/Hrとし、
Ｚを３５００mmとした結果、Ｌは６２.５mmとなりＬ／L
0は０.０３であった。生石灰は５cm程度の塊状のもの１
４kg/t添加した。
Ｚを３５００mmとした結果、Ｌは６２.５mmとなりＬ／L
0は０.０３であった。生石灰は５cm程度の塊状のもの１
４kg/t添加した。
【００６０】脱燐処理中には上記の上吹きランスより酸
素を約６分間吹き付けるとともに、鉄鉱石を約１０kg/t
添加した。また、蛍石等のハロゲン化物は添加しなかっ
た。処理後成分はＣ：約４．０％、Ｓｉ：約０．０１
％、Ｐ：約０．０３３％であり、温度は１４００℃程度
であり脱燐効率は０.１０５と低かった。
素を約６分間吹き付けるとともに、鉄鉱石を約１０kg/t
添加した。また、蛍石等のハロゲン化物は添加しなかっ
た。処理後成分はＣ：約４．０％、Ｓｉ：約０．０１
％、Ｐ：約０．０３３％であり、温度は１４００℃程度
であり脱燐効率は０.１０５と低かった。
【００６１】
【発明の効果】本発明により脱燐効率を上げ、スラグ発
生量を低下させることが可能となる。
生量を低下させることが可能となる。
【図１】本発明の上吹きランスの実施例の、ランス中心
軸方向の断面図である（図２のＱ−Ｏ−Ｑ’断面）。
軸方向の断面図である（図２のＱ−Ｏ−Ｑ’断面）。
【図２】本発明の上吹きランスの受熱面の平面図である
（図１のＡ−Ｏ−Ａ’面）。
（図１のＡ−Ｏ−Ａ’面）。
【図３】Ｂ／ｈと脱燐効率との関係の実験結果を示す図
である。
である。
【図４】Ｌ／Ｌ０と脱燐効率との関係の実験結果を示す
図である。
図である。
【図５】ＶＯ／ＶＣと脱燐効率との関係の実験結果を示
す図である。
す図である。
１ 上吹きランス本体 ２ 酸素ガス流路 ３ 粉体と搬送ガスの流路 ４ 冷却水流路 ５ 酸素噴射孔 ６ 粉体噴射孔 ７ 遮蔽部材 ８ 受熱面 ９ 酸素噴射孔の２つのスリット壁面の中心面 Ｗ ランス中心軸 Ｔ スロート Ｙ 酸素噴射孔の奥行き長さ Ｘ 受熱面からの奧行き長さ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K002 AB04 AC05 AC07 AD02 BE05 BF01 BF03 4K014 AA03 AB03 AB04 AC01 AC14 AC16 AD27
Claims (5)
- 【請求項１】 上底吹き転炉型反応容器により、生石灰
と、酸化鉄及び／又は酸素ガスを用いた溶銑脱燐用上吹
きランスであって、酸素ガスを供給するための複数の非
円形の酸素噴射孔と、精錬剤粉体を搬送ガスとともに供
給するための一個又は複数個の円形の粉体噴射孔とを有
し、ランス先端面において、該酸素噴射孔はランス中心
軸と同軸の円周上に配置され、該粉体噴射孔は、該酸素
噴射孔が配置される円周と同軸で、かつ、ランス中心軸
により近い円周上に配置されたことを特徴とする溶銑脱
燐用上吹きランス。 - 【請求項２】 請求項１記載の溶銑脱燐用上吹きランス
において、該酸素噴出孔はランス中心軸と同軸の円筒又
は円錐、あるいはこれらの組み合わせからなる二つの壁
面に挟まれた、ランス先端の受熱面からガス噴出方向の
奥行き長さがＹのスリット状の間隙であって、該間隙の
受熱面の円周方向の一部に、受熱面からガス噴出方向の
奥行き長さＸが０.１５Ｙ〜０.３５Ｙの遮蔽部材が配置
されることで、該酸素噴射孔は複数に分枝して受熱面に
開口し、各酸素噴射孔出口と遮蔽部材とが交互に連なっ
てランス中心軸と同心の円環形状を成し、該酸素噴出孔
の受熱面側の断面形状は酸素噴射孔出口で、長辺長さＢ
と短辺長さｈの比（Ｂ／ｈ）が１．５〜３．０の部分円
環形状であることを特徴とする溶銑脱燐用上吹きラン
ス。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載の溶銑脱燐用上吹き
ランスを用いる溶銑脱燐方法において、酸素噴射孔から
噴出される酸素ガスにより溶鉄表面に形成される凹み深
さＬ(mm)と浴深(L0)との比（L/L0）を０.００５〜０.２
とすることを特徴とする溶銑脱燐方法。 - 【請求項４】 請求項１若しくは２記載の溶銑脱燐用上
吹きランスを用いる溶銑脱燐方法又は請求項３記載の溶
銑脱燐方法において、酸素噴射孔から噴出される酸素ガ
ス流速（ＶＯ：Nm/s）と、粉体噴射孔から精錬剤粉体と
ともに噴出される搬送ガス流速（ＶC：Nm/s）の比（ＶO
／ＶC）を３〜１２とすることを特徴とする溶銑脱燐方
法。 - 【請求項５】 請求項１若しくは２記載の溶銑脱燐用上
吹きランスを用いる溶銑脱燐方法又は請求項３若しくは
４記載の溶銑脱燐方法において、脱燐剤として、生石灰
と酸化鉄及び／又は酸素ガスのみ、又は、生石灰と酸化
鉄及び／又は酸素ガスとともにSiO2、Al2O3、MgOの１種
又は２種以上を混合したものを用い、ハロゲン化物を使
用しないことを特徴とする溶銑脱燐方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31319099A JP2001131629A (ja) | 1999-11-04 | 1999-11-04 | 溶銑脱燐用上吹きランス及び溶銑脱燐方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31319099A JP2001131629A (ja) | 1999-11-04 | 1999-11-04 | 溶銑脱燐用上吹きランス及び溶銑脱燐方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001131629A true JP2001131629A (ja) | 2001-05-15 |
Family
ID=18038197
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31319099A Withdrawn JP2001131629A (ja) | 1999-11-04 | 1999-11-04 | 溶銑脱燐用上吹きランス及び溶銑脱燐方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001131629A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002317218A (ja) * | 2001-04-20 | 2002-10-31 | Kawasaki Steel Corp | 溶銑の脱燐方法 |
| WO2007055404A1 (ja) * | 2005-11-09 | 2007-05-18 | Jfe Steel Corporation | 溶銑の脱燐処理方法 |
| JP2011038176A (ja) * | 2009-08-18 | 2011-02-24 | Jfe Steel Corp | 転炉製鋼方法 |
| JP2014159632A (ja) * | 2013-01-24 | 2014-09-04 | Jfe Steel Corp | 溶銑の予備処理方法 |
| JP2015206091A (ja) * | 2014-04-22 | 2015-11-19 | 新日鐵住金株式会社 | 溶銑の脱りん方法 |
-
1999
- 1999-11-04 JP JP31319099A patent/JP2001131629A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002317218A (ja) * | 2001-04-20 | 2002-10-31 | Kawasaki Steel Corp | 溶銑の脱燐方法 |
| WO2007055404A1 (ja) * | 2005-11-09 | 2007-05-18 | Jfe Steel Corporation | 溶銑の脱燐処理方法 |
| JP2011038176A (ja) * | 2009-08-18 | 2011-02-24 | Jfe Steel Corp | 転炉製鋼方法 |
| JP2014159632A (ja) * | 2013-01-24 | 2014-09-04 | Jfe Steel Corp | 溶銑の予備処理方法 |
| JP2015206091A (ja) * | 2014-04-22 | 2015-11-19 | 新日鐵住金株式会社 | 溶銑の脱りん方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20070109 |