JP2010047830A - Method for operating converter - Google Patents

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Takeshi Suzuki
健史 鈴木
Seiji Nabeshima
誠司 鍋島
Yuta Hino
雄太 日野
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Jfe Steel Corp
Jfeスチール株式会社
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the generation of pitting during refining, when the oxidize-refining of molten iron is performed by top-blowing oxygen gas through a top-blowing lance. <P>SOLUTION: In a method for operating a converter, the top-blowing lance 8 is used, which is provided with three or more gas-jetting nozzles 9 which respectively have one or more gas-supplying holes 10 for control on the wall-surface of the end-widening part in the Laval-type nozzle and supply the control gas the blowing-rate of which can be controlled, independently of the blowing oxygen, through the control-gas supplying holes 10, thereby controlling the direction of the oxygen jetting flow jetted from the jetting nozzle 9, in the circular direction of the tip-end part of the top-blowing lance 8. The flowing rate of the control gas supplied from the control gas-supplying holes 10 is adjusted so that the minimum value in the blowing in the one-heat of the diameter of circle (D<SB>CPC</SB>) formed by connecting the center positions of cavities formed with jetting-flow from respective gas-jetting nozzles, which is calculated by formula: D<SB>CPC</SB>=2×H×tan(θ+α)+D<SB>NPC</SB>, becomes ≥80% of the maximum value in the one-heat blowing. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、転炉内の溶銑に上吹きランスから酸素ガスを吹き付けて、溶銑に対して酸化精錬を行う転炉操業方法に関し、詳しくは、精錬中に炉外に逸散するダストの発生及び転炉の炉口や側壁への地金の付着を抑制し、安定した転炉精錬を行うための操業方法に関するものである。   The present invention relates to a converter operating method in which oxygen gas is blown from an upper blowing lance to hot metal in a converter and oxidative refining is performed on the hot metal, and more specifically, generation of dust that diffuses outside the furnace during refining and The present invention relates to an operation method for suppressing the adhesion of bullion to the furnace mouth and side wall of a converter and performing stable converter refining.
上吹き転炉或いは上底吹き転炉では、上吹きランスから高速噴流の酸素ガスを溶銑表面に吹き付けて精錬を実施している。酸素ガスが吹き付けられた溶銑表面の部位には、酸素ガスの圧力による凹み(「キャビティ」と称す)が形成される。このキャビティは「火点」とも呼ばれている。また、高速噴流の酸素ガスの吹き付けにより、溶銑の表面から溶銑及び溶融スラグの液滴が飛散する現象、所謂、スピッティングが発生し、飛散した溶銑及びスラグの一部は、転炉の炉口や炉内側壁に地金として付着し、一部は、ダストとして炉外へ逸脱する。   In the top blowing converter or the top bottom blowing converter, refining is carried out by blowing high-speed oxygen gas from the top blowing lance onto the hot metal surface. A recess (referred to as a “cavity”) due to the pressure of the oxygen gas is formed at a portion of the hot metal surface to which the oxygen gas is sprayed. This cavity is also called "fire point". In addition, the phenomenon that so-called spitting occurs, that is, spattering of the molten iron and molten slag droplets from the surface of the molten iron due to the high-speed jet of oxygen gas, a part of the scattered molten iron and slag is Or adheres to the inner wall of the furnace as bare metal, and part of it departs from the furnace as dust.
付着した地金は操業を続けるにつれて成長し、その大きさが或る限度以上になると、溶銑及びスクラップの炉内への装入の障害になるばかりでなく、吹錬中に地金が浴内へ落下したり或いは溶融流下したりすることで、浴の成分組成や温度の変動を来たし、操業に大きな支障をもたらす。このような付着地金は適切に除去しないと、その付着地金の下側の耐火物まで損傷する危険性もある。ダストは回収されて鉄源として再使用されるが、回収工程において酸化してしまうことにより再度の還元剤が必要となり効率的ではない上に、ダストを回収するための費用を必要とする。   Adhered bullion grows as it continues to operate, and when its size exceeds a certain limit, it not only hinders the introduction of hot metal and scrap into the furnace, but the bullion is bathed in the bath during blowing. Dropping into the melt or flowing down causes fluctuations in the composition and temperature of the bath, causing a significant hindrance to the operation. There is also a risk of damaging the refractory underneath the attached bullion if it is not properly removed. Dust is recovered and reused as an iron source. However, since it is oxidized in the recovery process, a reductant is required again, which is not efficient and requires a cost for recovering the dust.
そこで、スピッティングの発生を軽減するための改善が、上吹きランスに対して精力的に行われてきた。上吹きランスの具体的な改善方法としては、ガス噴射ノズルの多孔化、ガス噴射ノズルの大径化、ガス噴射ノズルの傾斜角度の拡大化といった内容が代表的である。このうちのガス噴射ノズルの傾斜角度を拡大する技術の1つとして、特許文献1には、傾斜角度の異なる2種類のガス噴射ノズルを円周方向に交互に配置し、これらの各ノズルから噴射されるガスジェットによって形成される浴面キャビティの幾何学的な重なり面積率を30%以下とし、スピッティングを低減する技術が開示されている。   Therefore, improvements to reduce the occurrence of spitting have been made energetically with respect to the top blowing lance. As a specific method for improving the upper lance, contents such as making the gas injection nozzle porous, increasing the diameter of the gas injection nozzle, and increasing the inclination angle of the gas injection nozzle are typical. As one of the techniques for expanding the inclination angle of the gas injection nozzles, in Patent Document 1, two types of gas injection nozzles having different inclination angles are alternately arranged in the circumferential direction, and injection is performed from these nozzles. A technique for reducing spitting by setting the geometric overlap area ratio of the bath surface cavity formed by the gas jet to be 30% or less is disclosed.
しかしながら、これらの改善方法には限界がある。即ち、現在一般的に使用されている上吹きランスのノズル孔数は、4孔から8孔程度であり、これ以上に孔数を増加させても、更なるスピッティングの抑制効果は期待できないといわれている。これは、孔数の増加に伴い、隣り合うノズル孔同士の間隔が狭くなるため、各ノズル孔から噴出した酸素ガス噴流が浴面に到達する前に集合・合体し、あたかも1つのノズル孔から噴出した噴流のような挙動を示すことによる。   However, these improvement methods have limitations. That is, the number of nozzle holes of the upper blowing lance that is generally used at present is about 4 to 8 holes, and even if the number of holes is increased more than this, no further spitting suppression effect can be expected. It is said. This is because, as the number of holes increases, the interval between adjacent nozzle holes becomes narrower, so that the oxygen gas jets ejected from each nozzle hole gather and merge before reaching the bath surface, as if from one nozzle hole. By showing the behavior like an ejected jet.
ノズル孔の大径化については、スピッティングが明らかに低減する範囲までノズル孔を拡大すると、酸素ガス噴流が弱くなりすぎ(「ソフトブロー」という)、脱炭反応効率が低下するという別の問題を生ずる。   Another problem with increasing the nozzle hole diameter is that if the nozzle hole is enlarged to the extent that spitting is clearly reduced, the oxygen gas jet becomes too weak (referred to as “soft blow”) and the decarburization reaction efficiency decreases. Is produced.
また、ノズル傾斜角度の拡大化については、操業時のランス先端から溶銑浴面までの距離(以下、「ランス高さ」とも称す)を適切に設定する必要があることから、自ずと限界がある。例えば、ノズル傾斜角度の大きい上吹きランスを用いた操業では、ランス高さが小さい条件では問題ないが、ランス高さが大きい条件では、酸素ガス噴流と炉壁耐火物とが近接することになり、炉壁耐火物の損耗増加を招く恐れがある。前述した特許文献1の技術は、こうした問題を解決するために開発されたが、特に酸素ガス供給量を増加させて吹錬時間の短縮を図ろうとした場合には、スピッティングの発生、つまり地金付着やダスト発生を抑制するまでには至っていない。   Further, the enlargement of the nozzle tilt angle is naturally limited because it is necessary to appropriately set the distance from the tip of the lance to the hot metal bath surface (hereinafter also referred to as “lance height”) during operation. For example, in an operation using an upper blow lance with a large nozzle tilt angle, there is no problem if the lance height is small. However, if the lance height is large, the oxygen gas jet and the furnace wall refractory will be close to each other. There is a risk of increasing the wear of the furnace wall refractory. The technique of Patent Document 1 described above was developed to solve these problems. However, particularly when an attempt was made to shorten the blowing time by increasing the oxygen gas supply amount, the occurrence of spitting, that is, It has not yet been achieved to suppress gold adhesion and dust generation.
ところで、特許文献2には、上部及び下部に孔を有し、一方の孔から他方の孔に向かって口径が徐々に拡大し、最大径をすぎた後に逆に口径が徐々に狭くなる西洋梨形状のチェンバを、超音速ジェットの噴流を噴射する吹出口に接続させて設置し、前記チェンバ側壁に開口するように配置したガス吐出口から、超音速ジェットの噴流を供給する経路とは別の経路から供給されるガスを噴出させ、超音速ジェットの噴出方向を変更する技術が開示されている。   By the way, Patent Document 2 discloses a pear that has holes at the top and bottom, the diameter gradually increases from one hole toward the other, and the diameter gradually decreases after exceeding the maximum diameter. A chamber having a shape is connected to an outlet for ejecting a jet of supersonic jet, and is separated from a path for supplying the jet of supersonic jet from a gas outlet arranged to open to the side wall of the chamber. A technique for ejecting gas supplied from a path and changing the ejection direction of a supersonic jet is disclosed.
特許文献2によれば、精錬中に、酸素ジェットによるキャビティの位置が変更されるので、メタルとスラグとの攪拌が促進され、効率的な精錬が可能になるとしているが、ラバールノズルの出口に更に西洋梨形状のチェンバを設置した形態であり、ラバールノズルからの酸素噴流が前記チェンバによって減速され、酸素ジョットが音速を維持できなくなり、溶銑の酸化精錬自体を効率的に実施できなくなるという問題点がある。   According to Patent Document 2, since the position of the cavity by the oxygen jet is changed during refining, the stirring of the metal and the slag is promoted and efficient refining becomes possible, but at the outlet of the Laval nozzle further A pear-shaped chamber is installed, and the oxygen jet from the laval nozzle is decelerated by the chamber, so that the oxygen giotto cannot maintain the speed of sound and the hot metal oxidation refining itself cannot be performed efficiently. .
特開平6−57320号公報JP-A-6-57320 特開昭62−205213号公報JP-A-62-205213
上述したように、従来の技術では、上吹きランスや操業方法の改善によってスピッティングの発生を完全に防止することは困難であり、地金付着やダスト発生を余儀なくされ、更なる技術開発が切望されていた。   As mentioned above, with the conventional technology, it is difficult to completely prevent the occurrence of spitting by improving the top blowing lance and the operation method, which necessitates metal adhesion and dust generation, and further technical development is eagerly desired. It had been.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、転炉内の溶銑に上吹きランスを介して酸素ガスを上吹きして溶銑の酸化精錬を行うに当たり、精錬中におけるスピッティングの発生を抑制し、それにより、炉外に逸散するダストや転炉炉口への付着地金などに起因したトラブルや、これを防ぐための処置に伴う生産性の低下を回避しつつ、しかも冶金特性の悪化や炉内側耐火物を損傷させることもない転炉操業方法を提供することである。   The present invention has been made in view of such circumstances. The object of the present invention is to perform oxygen refining of hot metal by blowing oxygen gas over the hot metal in the converter through an upper blowing lance. This prevents the occurrence of spitting in the interior, thereby reducing troubles caused by dust diffusing out of the furnace, metal deposits on the converter furnace mouth, etc., and a decrease in productivity due to measures to prevent this. An object of the present invention is to provide a converter operating method that avoids the deterioration of metallurgical characteristics and does not damage the furnace refractory.
上記課題を解決するための第1の発明に係る転炉操業方法は、スロート部と、該スロート部の下流側の末広がり部と、を有するとともに、前記末広がり部の壁面に少なくとも1個の制御用ガス供給孔を有し、前記スロート部及び末広がり部を介して吹錬用酸素ガスを噴射し、一方、前記制御用ガス供給孔を介して前記吹錬用酸素ガスとは独立して流量制御の可能な制御用ガスを供給し、それにより、前記スロート部及び末広がり部を介して噴射される吹錬用酸素ガスの噴流の方向を制御することが可能なガス噴射ノズルを、その先端部の円周方向に3個以上具備する上吹きランスを用いた転炉操業方法であって、下記の(1)式で計算される、各ガス噴射ノズルからの噴流によって溶銑浴面に形成されるキャビティの中心位置を結ぶ円の直径(DCPC)の1チャージの吹錬のなかの最小値が、1チャージの吹錬のなかの最大値の80%以上となるように、吹錬中の上吹きランスのランス高さに応じて前記制御用ガス供給孔から供給する制御用ガスの流量を調整することを特徴とするものである。
CPC=2×H×tan(θ+α)+DNPC …(1)
但し、(1)式において、DCPCは、溶銑浴面上に形成されるキャビティの中心位置を結ぶ円の直径(mm)、Hは、ランス高さ、つまりランス先端から静止浴面までの距離(mm)、θは、上吹きランス先端の円周方向に配置したガス噴射ノズルの傾斜角度(°)、αは、制御用ガスを供給することによるガス噴射ノズルからの噴流の角度変化(°)、DNPCは、上吹きランスでの各ガス噴射ノズルの中心位置を結ぶ直径(mm)である。
A converter operating method according to a first aspect of the present invention for solving the above-described problem has a throat portion and a divergent portion downstream of the throat portion, and at least one control wall is provided on the wall surface of the divergent portion. A gas supply hole for injecting the blowing oxygen gas through the throat portion and the divergent portion, while controlling the flow rate independently of the blowing oxygen gas through the control gas supply hole; A gas injection nozzle capable of supplying a possible control gas and thereby controlling the jet direction of the blowing oxygen gas injected through the throat portion and the divergent portion; A converter operating method using three or more top blowing lances in the circumferential direction, which is calculated by the following equation (1), and is a cavity formed on the hot metal bath surface by a jet flow from each gas injection nozzle. Diameter of the circle connecting the center positions The minimum value of among the first charge of blowing the D CPC) is such that more than 80% of the maximum value of among the first charge blowing, in response to said lance height of lance on during blowing The flow rate of the control gas supplied from the control gas supply hole is adjusted.
D CPC = 2 × H × tan (θ + α) + D NPC (1)
In equation (1), D CPC is the diameter (mm) of the circle connecting the center positions of the cavities formed on the hot metal bath surface, and H is the lance height, that is, the distance from the tip of the lance to the stationary bath surface. (Mm), θ is the inclination angle (°) of the gas injection nozzle disposed in the circumferential direction of the tip of the top blowing lance, and α is the change in angle of the jet flow from the gas injection nozzle by supplying the control gas (° ), D NPC is a diameter (mm) connecting the center positions of the gas injection nozzles in the upper blowing lance.
第2の発明に係る転炉操業方法は、スロート部と、該スロート部の下流側の末広がり部と、を有し、前記スロート部及び末広がり部を介して吹錬用酸素ガスを噴射するガス噴射ノズルを、その先端部の円周方向に4個以上具備し、前記ガス噴射ノズルの設置数をnとしたとき、設置数nが偶数の場合には、「n/2」個のガス噴射ノズルが、前記末広がり部の壁面に少なくとも1個の制御用ガス供給孔を有し、該制御用ガス供給孔を介して前記吹錬用酸素ガスとは独立して流量制御の可能な制御用ガスを供給し、それにより、前記スロート部及び末広がり部を介して噴射される吹錬用酸素ガスの噴流の方向を制御することが可能なガス噴射ノズルであり、一方、設置数nが奇数の場合には、「(n−1)/2+1」個のガス噴射ノズルが、前記末広がり部の壁面に少なくとも1個の制御用ガス供給孔を有し、該制御用ガス供給孔を介して前記吹錬用酸素ガスとは独立して流量制御の可能な制御用ガスを供給し、それにより、前記スロート部及び末広がり部を介して噴射される吹錬用酸素ガスの噴流の方向を制御することが可能なガス噴射ノズルであり、且つ、前記制御用ガス供給孔を有するガス噴射ノズルと、制御用ガス供給孔を有していないガス噴射ノズルとを、円周方向の交互に配置する上吹きランスを用いた転炉操業方法であって、下記の(1)式で計算される、制御用ガス供給孔を有するガス噴射ノズルからの噴流によって溶銑浴面に形成されるキャビティの中心位置を結ぶ円の直径(DCPC)の1チャージの吹錬のなかの最小値が、1チャージの吹錬のなかの最大値の80%以上となるように、吹錬中の上吹きランスのランス高さに応じて、前記制御用ガス供給孔から供給する制御用ガスの流量を調整することを特徴とするものである。
CPC=2×H×tan(θ+α)+DNPC …(1)
但し、(1)式において、DCPCは、溶銑浴面上に形成されるキャビティの中心位置を結ぶ円の直径(mm)、Hは、ランス高さ、つまりランス先端から静止浴面までの距離(mm)、θは、上吹きランス先端の円周方向に配置したガス噴射ノズルの傾斜角度(°)、αは、制御用ガスを供給することによるガス噴射ノズルからの噴流の角度変化(°)、DNPCは、上吹きランスでの各ガス噴射ノズルの中心位置を結ぶ直径(mm)である。
A converter operation method according to a second aspect of the present invention includes a throat portion and a divergent portion downstream of the throat portion, and gas injection for injecting blowing oxygen gas through the throat portion and the divergent portion When four or more nozzles are provided in the circumferential direction of the tip of the nozzle and the number of gas injection nozzles is n, and the number n is an even number, “n / 2” gas injection nozzles However, the control gas supply hole having at least one control gas supply hole on the wall surface of the divergent portion, the flow rate of which can be controlled independently of the blowing oxygen gas is provided via the control gas supply hole. A gas injection nozzle capable of controlling the direction of the jet of blowing oxygen gas injected through the throat portion and the divergent portion, while the installation number n is an odd number "(N-1) / 2 + 1" gas injection nozzles Having at least one control gas supply hole on the wall surface of the divergent portion, and supplying a control gas whose flow rate can be controlled independently of the blowing oxygen gas through the control gas supply hole; Thereby, a gas injection nozzle capable of controlling the direction of the jet of blowing oxygen gas injected through the throat portion and the divergent portion, and having the control gas supply hole And a gas injection nozzle that does not have a control gas supply hole in a converter operation method using an upper blowing lance that is alternately arranged in the circumferential direction, and is calculated by the following equation (1): The minimum value of one charge of the diameter (D CPC ) of the circle connecting the center positions of the cavities formed on the hot metal bath surface by the jet from the gas injection nozzle having the control gas supply hole is 1 charge. 80 of the maximum value in the blowing of The flow rate of the control gas supplied from the control gas supply hole is adjusted in accordance with the lance height of the top blowing lance during blowing so that it becomes equal to or greater than%.
D CPC = 2 × H × tan (θ + α) + D NPC (1)
In equation (1), D CPC is the diameter (mm) of the circle connecting the center positions of the cavities formed on the hot metal bath surface, and H is the lance height, that is, the distance from the tip of the lance to the stationary bath surface. (Mm), θ is the inclination angle (°) of the gas injection nozzle disposed in the circumferential direction of the tip of the top blowing lance, and α is the change in angle of the jet flow from the gas injection nozzle by supplying the control gas (° ), D NPC is a diameter (mm) connecting the center positions of the gas injection nozzles in the upper blowing lance.
本発明によれば、制御用ガス供給孔を介して供給する制御用ガスにより、吹錬中、ガス噴射ノズルの傾斜角度を実質的に変更し、それにより、酸素ガス噴流により形成される溶銑浴面上のキャビティの中心位置を結ぶ円の直径(DCPC)の最小値が、最大値の80%以上になるように制御して吹錬するので、スピッティングの発生が減少し、その結果、付着地金やダストに起因する操業トラブルや、これを防ぐための処置に伴う生産性の低下が回避できる。しかも、冶金特性の悪化を伴わず、炉口や炉壁の耐火物を損傷させることもなく、安定した操業が継続でき、大幅な生産性の向上が実現される。 According to the present invention, the control gas supplied through the control gas supply hole substantially changes the inclination angle of the gas injection nozzle during blowing, thereby forming the hot metal bath formed by the oxygen gas jet Since the minimum value of the diameter (D CPC ) of the circle connecting the center positions of the cavities on the surface is controlled to be 80% or more of the maximum value, the occurrence of spitting is reduced. It is possible to avoid operational troubles caused by adhered metal and dust, and a decrease in productivity due to measures to prevent this. In addition, stable operation can be continued without deteriorating the metallurgical characteristics and without damaging the refractories at the furnace opening and the furnace wall, and a significant improvement in productivity can be realized.
本発明を実施するために用いる転炉設備の一例の概略図である。It is the schematic of an example of the converter equipment used in order to implement this invention. 図1に示す上吹きランスの拡大図である。It is an enlarged view of the top blowing lance shown in FIG. 図2に示すガス噴射ノズルの拡大図である。It is an enlarged view of the gas injection nozzle shown in FIG. 図1に示す上吹きランスの別の形態例の拡大図である。It is an enlarged view of another example of the top blowing lance shown in FIG. 制御用酸素ガス流量/(制御用酸素ガス流量+吹錬用酸素ガス流量)と角度(α)との関係を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the relationship between control oxygen gas flow rate / (control oxygen gas flow rate + oxygen gas flow rate for blowing) and angle ((alpha)).
以下、本発明を具体的に説明する。先ず、本発明に至った経緯について説明する。   The present invention will be specifically described below. First, the background to the present invention will be described.
転炉での吹錬において、上吹きランスからの酸素ガス噴流によるスピッティングの発生、及び、転炉の炉口や側壁への地金付着量及び付着位置は、ランス高さやガス噴射ノズルの傾斜角度が大きな影響を及ぼすことが知られている。また、同時に、これらランス高さやガス噴射ノズルの傾斜角度は、脱炭反応効率に代表される冶金特性は勿論のこと、炉内耐火物の損耗状況にも大きな影響を及ぼすことが知られている。従って、ランス高さやガス噴射ノズルの傾斜角度は上記の影響を総合的に考慮して経験的に決定されている。   In blowing in a converter, the occurrence of spitting due to an oxygen gas jet from the top blowing lance, and the amount and position of adhesion of the metal to the furnace port and side wall of the converter, the lance height and the inclination of the gas injection nozzle It is known that the angle has a great influence. At the same time, it is known that the lance height and the inclination angle of the gas injection nozzle have a great influence on the wear status of the refractory in the furnace as well as the metallurgical characteristics represented by the decarburization reaction efficiency. . Accordingly, the lance height and the inclination angle of the gas injection nozzle are determined empirically in consideration of the above-mentioned influences comprehensively.
一般的には、酸素ガス流量を一定とした場合には、ランス高さ或いはガス噴射ノズルの傾斜角度を大きくすると、酸素ガス噴流の浴面に到達するまでの流速の減衰が大きくなり、所謂、ソフトブローの条件となり、スピッティングの発生は減少する。また、ランス高さ或いはガス噴射ノズルの傾斜角度を一定としても酸素ガス流量を減少すれば、ソフトブローの条件となり、スピッティングは減少する。但し、冶金特性から見るとソフトブローの条件では脱炭反応に対して相対的に鉄の酸化に消費される酸素量が増加する。吹錬中、溶銑の炭素濃度に応じて酸素ガス供給量を変更する操業が一般的に行われており、この酸素ガス供給量の変更に合わせてランス高さを変更する操業が行われている。具体的には、酸素ガス供給量の多い吹錬の初期にはランス高さを大きくして、投入した造滓剤の滓化を促進させる程度に鉄の酸化を抑制する。一方、酸素ガス供給量が低下する吹錬末期には、脱炭反応速度が溶湯中炭素の物質移動律速となるために、浴の攪拌を強化して脱炭反応を促進させることを狙って、ランス高さを小さくすることが一般的である。   In general, when the oxygen gas flow rate is constant, increasing the lance height or the inclination angle of the gas injection nozzle increases the attenuation of the flow velocity until reaching the bath surface of the oxygen gas jet. As a result of soft blow conditions, the occurrence of spitting is reduced. Further, even if the lance height or the inclination angle of the gas injection nozzle is kept constant, if the oxygen gas flow rate is reduced, the soft blow condition is established and the spitting is reduced. However, from the viewpoint of metallurgical characteristics, the amount of oxygen consumed for iron oxidation increases relative to the decarburization reaction under soft blow conditions. During blowing, an operation to change the oxygen gas supply amount according to the carbon concentration of the hot metal is generally performed, and an operation to change the lance height is performed in accordance with the change of the oxygen gas supply amount. . Specifically, the lance height is increased at the initial stage of blowing with a large oxygen gas supply amount, and iron oxidation is suppressed to the extent that the hatching of the added slagging agent is promoted. On the other hand, at the end of blowing, when the oxygen gas supply rate decreases, the decarburization reaction rate becomes the mass transfer rate control of the carbon in the molten metal, aiming to enhance the stirring of the bath and promote the decarburization reaction, It is common to reduce the lance height.
例えば、スピッティングの発生を減少させるために、ガス噴射ノズルの傾斜角度を大きくした上吹きランスを用いて、上述したように吹錬の時期に応じてランス高さを変更する操業を考える。吹錬の初期には、ランス高さを大きくするので、過度のソフトブローとなる可能性があり、結果として、造滓剤の滓化が進み過ぎてスロッピングを起こしたり、炉内耐火物を損耗させたりする原因となる。尚、スロッピングとは、転炉内のスラグが泡立ち(「フォーミング」という)、操業中に転炉炉口から溢れる現象である。   For example, in order to reduce the occurrence of spitting, an operation in which the lance height is changed in accordance with the timing of blowing as described above using an upper blowing lance with a large inclination angle of the gas injection nozzle is considered. Since the lance height is increased in the early stage of blowing, there is a possibility of excessive soft blow. As a result, the hatching of the slagging agent proceeds too much, causing slopping, and refractory in the furnace. It may cause wear. In addition, slopping is a phenomenon in which slag in the converter foams (referred to as “forming”) and overflows from the converter furnace opening during operation.
一方、上記とは逆に、ガス噴射ノズルの傾斜角度を小さくした上吹きランスを用いて、上述したように吹錬の時期に応じてランス高さを変更する操業を考えると、特にランス高さを小さくする吹錬の末期には、過度のハードブローとなり、スピッティングの発生が増加するばかりか、酸素ガスが衝突して形成されるキャビティの面積、つまり反応面積が小さくなり、ランス高さを小さくして吹錬するにも拘わらず、脱炭反応効率が向上しない場合も生ずる。   On the other hand, conversely to the above, when considering an operation in which the lance height is changed according to the timing of blowing as described above using the upper blowing lance with the inclination angle of the gas injection nozzle being reduced, the lance height is particularly high. At the end of the blowing process, the amount of spitting increases, and the cavity area formed by the collision of oxygen gas, that is, the reaction area is reduced, reducing the lance height. There is a case where the decarburization reaction efficiency is not improved despite the fact that it is reduced and blown.
このように、スピッティングの発生を減少させると同時に、冶金特性の向上や耐火物損耗の防止などの要因をも満足させるためには、上吹きの条件に或る適正範囲が存在し、吹錬の全期間を通じてその範囲内に制御することが肝要である。   Thus, in order to reduce the occurrence of spitting and at the same time satisfy factors such as improved metallurgical properties and prevention of refractory wear, there is a certain appropriate range in the top blowing condition, It is important to control within that range throughout the entire period.
本発明者らは、ランス先端部の円周方向に3個以上のガス噴射ノズルを具備する上吹きランスを用いた吹錬において、上記上吹きの条件の適正範囲を定めるための代表値となり得る因子について検討した。その結果、各ガス噴射ノズルからの噴流により溶銑浴面上に形成されるキャビティの中心位置を結ぶ円の直径(DCPC)(以下、単に「直径DCPC」とも記す)が1チャージの吹錬中に極力一定値となるように、ガス噴射ノズルの傾斜角度及びランス高さを調整することで、スピッティングの発生を減少させると同時に、冶金特性の向上や耐火物損耗の防止などの要因をも満足させ得ることを見出した。 The present inventors can be a representative value for determining an appropriate range of the above-mentioned top blowing conditions in the blowing using the top blowing lance having three or more gas injection nozzles in the circumferential direction of the tip of the lance. Factors were examined. As a result, the diameter of the circle (D CPC ) (hereinafter also simply referred to as “Diameter D CPC ”) connecting the center positions of the cavities formed on the hot metal bath surface by the jet from each gas injection nozzle is one charge. By adjusting the inclination angle and lance height of the gas injection nozzle so that the value is as constant as possible, the occurrence of spitting can be reduced, and at the same time, factors such as improved metallurgical properties and prevention of refractory wear can be achieved. Also found that it can be satisfied.
この直径DCPCの値は、下記の(1)式により求めることができ、ガス噴射ノズルの傾斜角度が大きい上吹きランスを使用すれば大きくなり、ガス噴射ノズルの傾斜角度が同一の上吹きランスではランス高さが大きいほど大きくなる。
CPC=2×H×tan(θ+α)+DNPC …(1)
但し、(1)式において、DCPCは、溶銑浴面上に形成されるキャビティの中心位置を結ぶ円の直径(mm)、Hは、ランス高さ、つまりランス先端から静止浴面までの距離(mm)、θは、上吹きランス先端の円周方向に配置したガス噴射ノズルの傾斜角度(°)、αは、制御用ガスを供給することによるガス噴射ノズルからの噴流の角度変化(°)、DNPCは、上吹きランスでの各ガス噴射ノズルの中心位置を結ぶ直径(mm)である。
The value of this diameter D CPC can be obtained by the following equation (1), and increases if an upper blowing lance with a large inclination angle of the gas injection nozzle is used, and the upper blowing lance with the same inclination angle of the gas injection nozzle. Then, the larger the lance height, the larger.
D CPC = 2 × H × tan (θ + α) + D NPC (1)
In equation (1), D CPC is the diameter (mm) of the circle connecting the center positions of the cavities formed on the hot metal bath surface, and H is the lance height, that is, the distance from the tip of the lance to the stationary bath surface. (Mm), θ is the inclination angle (°) of the gas injection nozzle disposed in the circumferential direction of the tip of the top blowing lance, and α is the change in angle of the jet flow from the gas injection nozzle by supplying the control gas (° ), D NPC is a diameter (mm) connecting the center positions of the gas injection nozzles in the upper blowing lance.
通常は、生産性確保の観点から、1チャージの吹錬中に上吹きランスを交換することはなく、ガス噴射ノズルの傾斜角度は一定となるので、直径DCPCはランス高さのみで決まってしまう。そのため、直径DCPCを吹錬中に極力一定値にしようとしても、自ずと限界があった。 Normally, from the viewpoint of securing productivity, the top blowing lance is not replaced during one charge blowing, and the inclination angle of the gas injection nozzle is constant, so the diameter D CPC is determined only by the lance height. End up. Therefore, even if an attempt diameter D CPC as much as possible constant value during blowing, there is a limit.
ところで、本発明者らは、特開2007−77489号公報において、流体素子の応用によりガス噴射ノズルの傾斜角度を実質的に変化させる方法を開示している。即ち、入口部にスロート部を有し、且つ前記スロート部の下流側に末広がり部を有する、所謂ラバールノズル型のガス噴射ノズルにおいて、末広がり部の壁面に制御用ガス供給孔を配置し、この制御用ガス供給孔に供給する制御用ガスの流量を変化させることにより、前記ガス噴射ノズルから噴出される噴流の噴出方向を自在に変更するという技術である。   By the way, the present inventors have disclosed a method of substantially changing the inclination angle of the gas injection nozzle by applying a fluid element in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-77489. That is, in a so-called Laval nozzle type gas injection nozzle having a throat portion at the inlet portion and a divergent portion downstream of the throat portion, a control gas supply hole is arranged on the wall surface of the divergent portion, and this control This is a technique for freely changing the jet direction of the jet jetted from the gas jet nozzle by changing the flow rate of the control gas supplied to the gas supply hole.
この構成のガス噴射ノズルを利用して、ランス高さの変更と同時に、吹錬中に制御用ガスの流量を調整することによってガス噴射ノズルの傾斜角度を実質的に変化させれば、直径DCPCの値を吹錬中に極力一定値にした吹錬条件が設定可能であり、その結果として、スピッティングの発生を減少させると同時に、冶金特性の向上や耐火物損耗の防止などの要因をも満足させ得る操業が実現可能になるとの知見を得た。 If the inclination angle of the gas injection nozzle is substantially changed by adjusting the flow rate of the control gas during blowing while simultaneously changing the lance height using the gas injection nozzle of this configuration, the diameter D Blowing conditions can be set to keep the CPC value as constant as possible during blowing, and as a result, the occurrence of spitting can be reduced, and at the same time, factors such as improved metallurgical properties and prevention of refractory wear can be achieved. Obtained the knowledge that the operation that can satisfy even becomes feasible.
本発明は、上記知見に基づきなされたものであり、ラバールノズル形式のガス噴射ノズルの末広がり部に制御用ガス供給孔を配置し、この制御用ガス供給孔から制御用ガスを供給してガス噴射ノズルから噴出される酸素ガス噴流の方向を吹錬中の上吹きランスのランス高さに応じて変更し、それにより、上記の(1)式で計算される、各ガス噴射ノズルからの噴流によって溶銑浴面に形成されるキャビティの中心位置を結ぶ円の直径(DCPC)の1チャージの吹錬のなかの最小値が、1チャージの吹錬のなかの最大値の80%以上となるように制御することを特徴とする。 The present invention has been made on the basis of the above-mentioned knowledge. A gas injection nozzle is provided by arranging a control gas supply hole in a divergent portion of a Laval nozzle type gas injection nozzle and supplying a control gas from the control gas supply hole. The direction of the oxygen gas jet ejected from the nozzle is changed in accordance with the lance height of the upper blowing lance during blowing, and thereby the hot metal is produced by the jet from each gas injection nozzle calculated by the above equation (1). The minimum value in one charge blowing of the diameter (D CPC ) of the circle connecting the center positions of the cavities formed on the bath surface is 80% or more of the maximum value in one charge blowing. It is characterized by controlling.
以下、本発明の好ましい形態例について、図面を参照して説明する。図1は、本発明を実施するために用いる転炉設備の一例の概略図である。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram of an example of a converter facility used for carrying out the present invention.
図1において、外殻を鉄皮3とし、その内側を耐火物4とする転炉本体2に対して、上吹きランス8が、炉口5を介して転炉本体2の内部に挿入可能に構成されている。上吹きランス8は、その下端部から吹錬用の酸素ガスを供給するための装置である。また、転炉本体2には、側壁上部に出湯口6が設けられ、底部に複数の底吹き羽口7が設置されている。出湯口6は、酸素吹錬により得られた溶鋼や脱燐処理された溶銑を出湯するための排出孔であり、底吹き羽口7は、溶銑11にArガス、窒素ガスなどの攪拌用ガスを吹き込むための装置である。このようにして転炉設備1が構成されている。尚、図中、符号12はスラグ、13は炉口付着地金、14は側壁付着地金である。   In FIG. 1, an upper blow lance 8 can be inserted into the converter main body 2 through the furnace port 5 with respect to the converter main body 2 whose outer shell is the iron shell 3 and whose inner side is the refractory 4. It is configured. The top blowing lance 8 is an apparatus for supplying oxygen gas for blowing from the lower end portion thereof. Further, the converter main body 2 is provided with a hot water outlet 6 at the upper part of the side wall and a plurality of bottom blowing tuyere 7 at the bottom. The tap 6 is a discharge hole for pouring molten steel obtained by oxygen blowing or hot metal that has been dephosphorized, and the bottom blow tuyere 7 is a stirring gas such as Ar gas or nitrogen gas. It is a device for blowing in. In this way, the converter equipment 1 is configured. In the figure, reference numeral 12 is a slag, 13 is a furnace-portion ingot, and 14 is a side-wall ingot.
本発明で使用する吹錬用の上吹きランス8を、図面に基づき詳細に説明する。図2は、図1に示す上吹きランス8の拡大図である。図2に示すように、上吹きランス8は、円筒状のランス本体8aと、このランス本体8aの下端に溶接などにより接続されたランスチップ8bとで構成されており、ランス本体8aは、外管18、仕切管17、内管16、最内管15からなる同心円状の4種の鋼管、即ち四重管で構成され、先端部の銅製のランスチップ8bには、鉛直斜め下向き方向を向いた複数個のガス噴射ノズル9が設置されている。それぞれの吹錬用酸素ガス噴射ノズル9の中心線は、鉛直方向に対して角度θだけ傾斜しており、この鉛直方向に対する角度θをガス噴射ノズル9の傾斜角度と称している。   The top blowing lance 8 for blowing used in the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 2 is an enlarged view of the upper blowing lance 8 shown in FIG. As shown in FIG. 2, the upper blowing lance 8 is composed of a cylindrical lance body 8a and a lance tip 8b connected to the lower end of the lance body 8a by welding or the like. Consists of four types of concentric steel pipes consisting of a pipe 18, a partition pipe 17, an inner pipe 16, and an innermost pipe 15, that is, a quadruple pipe. The tip of the copper lance tip 8b faces a vertically diagonally downward direction. A plurality of gas injection nozzles 9 are installed. The center line of each blowing oxygen gas injection nozzle 9 is inclined by an angle θ with respect to the vertical direction, and the angle θ with respect to the vertical direction is referred to as the inclination angle of the gas injection nozzle 9.
このガス噴射ノズル9の拡大図を図3に示す。図3に示すように、ガス噴射ノズル9は、その断面が縮小する部分と拡大する部分の2つの円錐体で構成された、所謂ラバールノズル形式のノズルであり、縮小部分は絞り部19、拡大部分は末広がり部21、絞り部19から末広がり部21に遷移する部位である、最も狭くなった部位はスロート20と呼ばれている。ランス本体8aの内部を通ってきた酸素ガスは、絞り部19、スロート20、末広がり部21を順に通って、ガス噴射ノズル9の先端から噴射される。噴射されたガスは、その流量により亜音速から超音速のジェットとなる。図3中のDtはスロート径、Deは出口径であり、末広がり部21の広がり角度θoは通常10度以下である。   An enlarged view of the gas injection nozzle 9 is shown in FIG. As shown in FIG. 3, the gas injection nozzle 9 is a so-called Laval nozzle type nozzle composed of two cones whose section is reduced and enlarged, and the reduced part includes a throttle part 19 and an enlarged part. Is the part that transitions from the narrowed part 21 and the narrowed part 19 to the widest part 21, and the narrowest part is called a throat 20. The oxygen gas that has passed through the inside of the lance main body 8 a is jetted from the tip of the gas jet nozzle 9 through the throttle portion 19, the throat 20, and the divergent portion 21 in order. The injected gas becomes a subsonic to supersonic jet depending on its flow rate. In FIG. 3, Dt is the throat diameter, De is the outlet diameter, and the spread angle θo of the divergent portion 21 is usually 10 degrees or less.
ここで、ガス噴射ノズル9の1孔当たりの酸素ガス供給流量は、それぞれのガス噴射ノズル9のスロート径Dtの合計断面積に対する個々のガス噴射ノズル9のスロート径Dtの断面積の比と、上吹きランス8からの酸素ガス供給流量(総量)とを、乗算することにより求めることができ、通常、複数個のガス噴射ノズル9を設置する場合には、各ガス噴射ノズル9のスロート径Dtを実質的に同一とするので、酸素ガス供給流量(総量)をガス噴射ノズル9の設置個数で除算することにより求めることができる。   Here, the oxygen gas supply flow rate per hole of the gas injection nozzle 9 is the ratio of the cross-sectional area of the throat diameter Dt of each gas injection nozzle 9 to the total cross-sectional area of the throat diameter Dt of each gas injection nozzle 9; The oxygen gas supply flow rate (total amount) from the top blowing lance 8 can be obtained by multiplication. Normally, when a plurality of gas injection nozzles 9 are installed, the throat diameter Dt of each gas injection nozzle 9 is obtained. Can be obtained by dividing the oxygen gas supply flow rate (total amount) by the number of gas injection nozzles 9 installed.
尚、図3に示すラバールノズル形状のガス噴射ノズル9では、絞り部19及び末広がり部21が円錐体であるが、ラバールノズルとしては絞り部19及び末広がり部21は円錐体である必要はなく、内径が曲線的に変化する曲面で構成してもよく、また、絞り部19はスロート20と同一の内径であるストレート状の円筒形としてもよい。絞り部19及び末広がり部21を、内径が曲線的に変化する曲面で構成する場合には、ラバールノズルとして理想的な流速分布が得られるが、ノズルの加工が極めて困難であり、一方、絞り部19をストレート状の円筒形とした場合には、理想的な流速分布とは若干解離するが、転炉吹錬での使用には全く問題とならず、且つ、ノズルの加工が極めて容易となる。本発明ではこれら全ての末広がりのノズルをラバールノズルと称する。   In the gas injection nozzle 9 having the Laval nozzle shape shown in FIG. 3, the constricted portion 19 and the divergent portion 21 are conical, but the constricted portion 19 and the divergent portion 21 do not need to be conical as a Laval nozzle, and the inner diameter is not limited. The throttle part 19 may be a straight cylindrical shape having the same inner diameter as that of the throat 20. When the throttle portion 19 and the divergent portion 21 are configured by curved surfaces whose inner diameter changes in a curved manner, an ideal flow velocity distribution can be obtained as a Laval nozzle, but it is extremely difficult to process the nozzle. In the case of a straight cylindrical shape, it is slightly dissociated from the ideal flow velocity distribution, but there is no problem for use in converter blowing, and the nozzle processing becomes very easy. In the present invention, all these divergent nozzles are called Laval nozzles.
この構成のガス噴射ノズル9には、その末広がり部21の壁面に、図2に示すように、少なくとも1個の制御用ガス供給孔10が設けられている。制御用ガス供給孔10からは、当該ガス噴射ノズル9から噴射される噴流の方向及び/または流速を制御するための制御用ガスが噴射される。この制御用ガスとしては、窒素ガスであろうと、空気であろうと、またArガスであろうと、どのような種類のガスであっても使用可能であるが、制御用ガスは、最終的にはガス噴射ノズル9で吹錬用酸素ガスと混合されて噴射されることから、酸素ガスを使用すれば精錬にも利用できるので望ましい。以下、制御用ガスとして酸素ガスを使用した例で説明する。   The gas injection nozzle 9 having this configuration is provided with at least one control gas supply hole 10 on the wall surface of the divergent portion 21 as shown in FIG. From the control gas supply hole 10, a control gas for controlling the direction and / or flow velocity of the jet injected from the gas injection nozzle 9 is injected. The control gas can be any type of gas, whether nitrogen gas, air, or Ar gas, but the control gas is ultimately Since the gas injection nozzle 9 is mixed with the blowing oxygen gas and injected, it is preferable to use oxygen gas because it can be used for refining. Hereinafter, an example in which oxygen gas is used as the control gas will be described.
外管18と仕切管17との間隙、及び、仕切管17と内管16との間隙は、上吹きランス8を冷却するための冷却水の流路となっており、上吹きランス8の上部に設けられた給水継手(図示せず)から供給された冷却水は、仕切管17と内管16との間隙を通ってランスチップ8bの部位まで至り、ランスチップ8bの部位で反転して外管18と仕切管17との間隙を通って上吹きランス8の上部に設けられた排水継手(図示せず)から排出される。この場合に給排水の径路を逆としてもよい。   The gap between the outer pipe 18 and the partition pipe 17 and the gap between the partition pipe 17 and the inner pipe 16 serve as a cooling water flow path for cooling the upper blowing lance 8. The cooling water supplied from a water supply joint (not shown) provided in the pipe passes through the gap between the partition pipe 17 and the inner pipe 16 to reach the portion of the lance tip 8b, and reverses at the portion of the lance tip 8b to be removed. The water is discharged from a drainage joint (not shown) provided on the upper portion of the upper blowing lance 8 through a gap between the pipe 18 and the partition pipe 17. In this case, the water supply / drainage path may be reversed.
内管16と最内管15との間隙は、ガス噴射ノズル9への酸素ガスの供給流路となっており、上吹きランス8の上端部から内管16と最内管15との間隙に供給された酸素ガスは、内管16と最内管15との間隙を通り、ガス噴射ノズル9から転炉本体内に噴出される。   The gap between the inner pipe 16 and the innermost pipe 15 serves as a supply flow path for oxygen gas to the gas injection nozzle 9, and the gap between the inner pipe 16 and the innermost pipe 15 from the upper end of the upper blowing lance 8. The supplied oxygen gas passes through the gap between the inner pipe 16 and the innermost pipe 15 and is jetted from the gas jet nozzle 9 into the converter main body.
また、最内管15の内部は、制御用ガス供給孔10への制御用ガス(ここでは酸素ガス)の供給流路となっており、上吹きランス8の上端部から最内管15の内部に供給された制御用ガスとしての酸素ガス(以下、「制御用酸素ガス」と記す)は、最内管15の内部を通り、制御用ガス供給孔10から噴射される。このように、制御用酸素ガスの供給経路を、吹錬用酸素ガスの供給経路から独立させて制御できるようにしてある。   Further, the inside of the innermost pipe 15 is a supply flow path for the control gas (in this case, oxygen gas) to the control gas supply hole 10, and the inside of the innermost pipe 15 extends from the upper end of the upper blowing lance 8. Oxygen gas (hereinafter referred to as “control oxygen gas”) supplied as a control gas passes through the innermost tube 15 and is injected from the control gas supply hole 10. Thus, the control oxygen gas supply path can be controlled independently of the blowing oxygen gas supply path.
制御用ガス供給孔10は、ガス噴射ノズル9から噴射される噴流の方向及び/または流速を制御するための装置であり、制御用ガス供給孔10からの噴射方向が、図2に示すように、上吹きランス8の中心から外面側に向いている場合には、吹錬用酸素ガスの流量に対する制御用酸素ガスの流量を増加させると、ガス噴射ノズル9から噴射される噴流は、より一層、上吹きランス8の外周側へ偏向し、ガス噴射ノズル9の傾斜角度を増加させた場合(水平方向に近くする)と同じ効果を発現する。逆に、吹錬用酸素ガスの流量に対する制御用酸素ガスの流量を減少させると、ガス噴射ノズル9から噴射される噴流は偏向しにくくなり、ガス噴射ノズル9の傾斜角度を減少させた場合(鉛直下向きに近くする)と同じ効果を発現する。   The control gas supply hole 10 is a device for controlling the direction and / or flow velocity of the jet flow injected from the gas injection nozzle 9, and the injection direction from the control gas supply hole 10 is as shown in FIG. When the flow rate of the control oxygen gas is increased with respect to the flow rate of the blowing oxygen gas when the center of the top blowing lance 8 is directed to the outer surface side, the jet flow injected from the gas injection nozzle 9 is further increased. The same effect as when the deflection is made to the outer peripheral side of the upper blowing lance 8 and the inclination angle of the gas injection nozzle 9 is increased (close to the horizontal direction) is exhibited. Conversely, when the flow rate of the control oxygen gas is decreased with respect to the flow rate of the blowing oxygen gas, the jet flow injected from the gas injection nozzle 9 becomes difficult to deflect, and the inclination angle of the gas injection nozzle 9 is reduced ( The effect is the same as that of (vertically downward).
更に、本発明で使用する吹錬用の上吹きランス8の別の形態例について、図面に基づき説明する。図4は、本発明で使用する上吹きランスの、図2とは別の形態例の拡大図である。ここでは、上記で説明した上吹きランス8と区別するために、別の形態例の吹錬用の上吹きランスを、「上吹きランス8A」と表示している。尚、上吹きランス8Aは上吹きランス8と類似しており、重複することもあるが説明する。   Furthermore, another embodiment of the top blowing lance 8 for blowing used in the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is an enlarged view of another embodiment of the top blowing lance used in the present invention, which is different from FIG. Here, in order to distinguish from the upper blowing lance 8 described above, the upper blowing lance for blowing in another embodiment is displayed as “upper blowing lance 8A”. The upper blowing lance 8A is similar to the upper blowing lance 8 and will be described although it may overlap.
図4に示すように、上吹きランス8Aは、円筒状のランス本体8cと、このランス本体8cの下端に溶接などにより接続されたランスチップ8dとで構成されており、ランス本体8cは、外管18、仕切管17a、仕切管17b、内管16からなる同心円状の4種の鋼管、即ち四重管で構成され、先端部の銅製のランスチップ8dには、鉛直斜め下向き方向を向いた複数個のガス噴射ノズル9が設置されている。このガス噴射ノズル9は、前述した図3に示すラバール形状のノズルであり、それぞれのガス噴射ノズル9の中心線は、図2に示すガス噴射ノズル9と同様に鉛直方向に対して傾斜している。   As shown in FIG. 4, the upper blowing lance 8A includes a cylindrical lance body 8c and a lance tip 8d connected to the lower end of the lance body 8c by welding or the like. Consists of four types of concentric steel pipes consisting of a pipe 18, a partition pipe 17a, a partition pipe 17b, and an inner pipe 16, that is, a quadruple pipe. The tip of the copper lance tip 8d faces vertically downward. A plurality of gas injection nozzles 9 are installed. The gas injection nozzle 9 is the Laval nozzle shown in FIG. 3 described above, and the center line of each gas injection nozzle 9 is inclined with respect to the vertical direction in the same manner as the gas injection nozzle 9 shown in FIG. Yes.
また、ガス噴射ノズル9には、その末広がり部21の壁面に、少なくとも1個の制御用ガス供給孔10が設けられている。制御用ガス供給孔10からは、当該ガス噴射ノズル9から噴射される噴流の方向及び/または流速を制御するための制御用ガスが噴射される。この制御用ガスの種類としては、図2の場合と同様に、窒素ガスであろうと、空気であろうと、またArガスであろうと、どのような種類のガスであっても使用可能であるが、制御用ガスは、最終的にはガス噴射ノズル9で吹錬用酸素ガスと混合され、噴射されることから、酸素ガスを使用すれば精錬にも利用できるので望ましい。以下、制御用ガスとして酸素ガスを使用した例で説明する。   The gas injection nozzle 9 is provided with at least one control gas supply hole 10 on the wall surface of the divergent portion 21. From the control gas supply hole 10, a control gas for controlling the direction and / or flow velocity of the jet injected from the gas injection nozzle 9 is injected. As the type of control gas, any type of gas can be used, whether it is nitrogen gas, air, or Ar gas, as in FIG. The control gas is finally mixed with the blowing oxygen gas at the gas injection nozzle 9 and injected, so that it is desirable to use oxygen gas for refining. Hereinafter, an example in which oxygen gas is used as the control gas will be described.
外管18と仕切管17aとの間隙、及び、仕切管17bと内管16との間隙は、上吹きランス8Aを冷却するための冷却水の流路となっており、上吹きランス8Aの上部に設けられた給水継手(図示せず)から供給された冷却水は、仕切管17bと内管16との間隙を通ってランスチップ8dの部位まで至り、ランスチップ8dの部位で反転して外管18と仕切管17aとの間隙を通って上吹きランス8Aの上部に設けられた排水継手(図示せず)から排出される。この場合に給排水の径路を逆としてもよい。   The gap between the outer pipe 18 and the partition pipe 17a and the gap between the partition pipe 17b and the inner pipe 16 serve as a cooling water flow path for cooling the upper blowing lance 8A, and the upper part of the upper blowing lance 8A. The cooling water supplied from a water supply joint (not shown) provided in the pipe reaches the site of the lance tip 8d through the gap between the partition tube 17b and the inner tube 16, and reverses at the site of the lance tip 8d to be removed. The water is discharged from a drainage joint (not shown) provided on the upper portion of the upper blowing lance 8A through the gap between the pipe 18 and the partition pipe 17a. In this case, the water supply / drainage path may be reversed.
内管16の内部は、ガス噴射ノズル9への酸素ガスの供給流路となっており、上吹きランス8Aの上端部から内管16の内部に供給された酸素ガスは、ガス噴射ノズル9から転炉本体内に噴射される。また、仕切管17aと仕切管17bとの間隙は、制御用ガス供給孔10への制御用酸素ガスの供給流路となっており、上吹きランス8Aの上端部から仕切管17aと仕切管17bとの間隙に供給された制御用酸素ガスは、制御用ガス供給孔10から噴射される。このように、制御用酸素ガスの供給経路を、吹錬用酸素ガスの供給経路から独立させて制御できるようにしてある。   The inside of the inner pipe 16 serves as a supply flow path for oxygen gas to the gas injection nozzle 9, and oxygen gas supplied from the upper end of the upper blowing lance 8 </ b> A to the inside of the inner pipe 16 passes through the gas injection nozzle 9. It is injected into the converter body. The gap between the partition tube 17a and the partition tube 17b serves as a supply flow path for the control oxygen gas to the control gas supply hole 10, and the partition tube 17a and the partition tube 17b from the upper end of the upper blowing lance 8A. The control oxygen gas supplied to the gap is injected from the control gas supply hole 10. Thus, the control oxygen gas supply path can be controlled independently of the blowing oxygen gas supply path.
制御用ガス供給孔10は、ガス噴射ノズル9から噴射される噴流の方向及び/または流速を制御するための装置であり、図4に示すように、制御用ガス供給孔10からの噴射方向が、上吹きランス8Aの外面側から中心側に向いている場合には、吹錬用酸素ガスの流量に対する制御用酸素ガスの流量を増加させると、ガス噴射ノズル9から噴射される噴流は、より一層、上吹きランス8Aの中心軸側へ偏向し、ガス噴射ノズル9の傾斜角度を減少させた場合(鉛直下向きに近くする)と同じ効果を発現する。逆に、吹錬用酸素ガスの流量に対する制御用酸素ガスの流量を減少させると、ガス噴射ノズル9から噴射される噴流は偏向しにくくなり、ガス噴射ノズル9の傾斜角度を増加させた場合(水平方向に近くする)と同じ効果を発現する。   The control gas supply hole 10 is a device for controlling the direction and / or flow velocity of the jet flow ejected from the gas injection nozzle 9, and the injection direction from the control gas supply hole 10 is as shown in FIG. If the flow rate of the control oxygen gas is increased with respect to the flow rate of the blowing oxygen gas when the upper blowing lance 8A is directed from the outer surface side to the center side, the jet flow injected from the gas injection nozzle 9 is more The same effect as when the deflection is further made toward the central axis side of the upper blowing lance 8A and the inclination angle of the gas injection nozzle 9 is reduced (closed vertically downward) is exhibited. Conversely, if the flow rate of the control oxygen gas is decreased with respect to the flow rate of the blowing oxygen gas, the jet flow injected from the gas injection nozzle 9 becomes difficult to deflect, and the inclination angle of the gas injection nozzle 9 is increased ( (Similar to the horizontal direction).
上記2種類の上吹きランス8及び上吹きランス8Aを用いた操業の形態について、以下、その概要を説明する。   The outline of the operation mode using the above-described two types of the upper blowing lance 8 and the upper blowing lance 8A will be described below.
上記の上吹きランス8或いは上吹きランス8Aには、傾斜角度をθ(°)とするガス噴射ノズル9が、各ガス噴射ノズル9の中心を結ぶ円の直径をDNPC(mm)としてランスチップ8b或いはランスチップ8dに3個以上配置されており、この上吹きランス8或いは上吹きランス8Aを用い、ランス高さをH(mm)として溶銑11を吹錬する場合を想定する。ここで、各ガス噴射ノズル9から噴出する噴流によって溶銑11の浴面に形成されるキャビティの中心位置を結ぶ円の直径をDCPC(mm)とし、また、制御用ガス供給孔10から供給する制御用酸素ガスによって、ガス噴射ノズル9から噴射される噴流は角度α(°)だけ傾斜角度から偏向するものとすると、キャビティの中心位置を結ぶ円の直径(DCPC)は、幾何学的関係から、上記の(1)式で表される。 In the upper blowing lance 8 or the upper blowing lance 8A, a gas injection nozzle 9 having an inclination angle of θ (°) has a diameter of a circle connecting the centers of the gas injection nozzles 9 as D NPC (mm). It is assumed that three or more pieces are arranged on 8b or the lance tip 8d, and the upper lance 8 or the upper lance 8A is used to blow the hot metal 11 with the lance height being H (mm). Here, the diameter of the circle connecting the center positions of the cavities formed on the bath surface of the hot metal 11 by the jets ejected from the gas injection nozzles 9 is D CPC (mm), and is supplied from the control gas supply hole 10. Assuming that the jet jetted from the gas jet nozzle 9 by the control oxygen gas is deflected from the inclination angle by an angle α (°), the diameter (D CPC ) of the circle connecting the center positions of the cavities is geometrically related. From the above, it is expressed by the above equation (1).
尚、使用する上吹きランス8或いは上吹きランス8Aにおいて、予め、相似形状の模型を利用した実験などにより、制御用ガス供給孔10から供給する制御用酸素ガスの流量を変化させたときの角度(α)がどの程度になるかを把握しておくものとする。即ち、吹錬用酸素ガスの流量及び制御用酸素ガスの流量を種々変更し、そのときの酸素ガス噴流の噴流方向を調査し、角度(α)に及ぼす影響を定量化しておく必要がある。   The angle when the flow rate of the control oxygen gas supplied from the control gas supply hole 10 is changed in advance in the upper blow lance 8 or the upper blow lance 8A to be used by an experiment using a model having a similar shape. Let us know how much (α) is. That is, it is necessary to variously change the flow rate of the blowing oxygen gas and the flow rate of the control oxygen gas, investigate the jet direction of the oxygen gas jet at that time, and quantify the influence on the angle (α).
図5は、模型実験によって得られた、「制御用酸素ガス流量/(制御用酸素ガス流量+吹錬用酸素ガス流量)」と角度(α)との関係を模式的に示す図である。図5に示すように、総ガス流量に対する制御用酸素ガス流量の比が定まれば角度(α)が決まるので、それぞれの吹錬条件において、上記(1)式によって直径DCPCを定めることができる。 FIG. 5 is a diagram schematically showing the relationship between “control oxygen gas flow rate / (control oxygen gas flow rate + blowing oxygen gas flow rate)” and the angle (α) obtained by the model experiment. As shown in FIG. 5, since the angle (α) is determined if the ratio of the control oxygen gas flow rate to the total gas flow rate is determined, the diameter D CPC can be determined by the above equation (1) under each blowing condition. it can.
一般的には、溶銑11の炭素濃度が低下する吹錬の後半或いは末期には、ランス高さをそれ以前よりも相対的に小さくする操業が行われる。前述したように、制御用ガス供給孔10を有していない通常の上吹きランスを用いた場合には、(1)式による直径DCPCの値はランス高さのみで一義的に決まるため、ランス高さを小さくすると、直径DCPCの値が小さくなるが、本発明の場合には、制御用ガス供給孔10から供給する制御用酸素ガスによってガス噴射ノズル9から噴射する噴流の方向を変えることのできる上吹きランス8,8Aを使用しているので、ランス高さを小さくしたときの直径DCPCの縮小を軽減することができる。 In general, in the latter half or the last stage of the blowing in which the carbon concentration of the hot metal 11 is lowered, an operation for making the lance height relatively smaller than before is performed. As described above, when a normal top blowing lance that does not have the control gas supply hole 10 is used, the value of the diameter DCPC according to the equation (1) is uniquely determined only by the lance height. When the lance height is reduced, the value of the diameter DCPC is reduced. However, in the present invention, the direction of the jet flow injected from the gas injection nozzle 9 is changed by the control oxygen gas supplied from the control gas supply hole 10. Since the upper blowing lances 8 and 8A that can be used are used, the reduction of the diameter DCPC when the lance height is reduced can be reduced.
即ち、図2に示す上吹きランス8を使用したときには、吹錬用酸素ガスの流量に対する制御用酸素ガスの流量を増加させると、ガス噴射ノズル9から噴射される噴流は、より一層、上吹きランス8の外周側へ偏向する。つまり、上吹きランス8の場合、(1)式中の角度(α)は正であり且つ角度(α)は制御用酸素ガス流量の増加に伴って増大するので、ランス高さの低下に合わせて、吹錬用酸素ガスの流量に対する制御用酸素ガスの流量を増加させるように調整すればよい。   That is, when the upper blowing lance 8 shown in FIG. 2 is used, if the flow rate of the control oxygen gas is increased with respect to the flow rate of the blowing oxygen gas, the jet flow injected from the gas injection nozzle 9 is further increased. Deflection to the outer peripheral side of the lance 8. That is, in the case of the top blow lance 8, the angle (α) in the equation (1) is positive and the angle (α) increases with an increase in the control oxygen gas flow rate. Thus, the flow rate of the control oxygen gas may be adjusted to be increased with respect to the flow rate of the blowing oxygen gas.
一方、図4に示す上吹きランス8Aを使用したときには、吹錬用酸素ガスの流量に対する制御用酸素ガスの流量を増加させると、ガス噴射ノズル9から噴射される噴流は、より一層、上吹きランス8Aの中心側へ偏向する。つまり、上吹きランス8Aの場合、(1)式中の角度(α)は負であり且つ角度(α)の絶対値は制御用酸素ガス流量の増加に伴って増大するので、ランス高さの低下に合わせて、吹錬用酸素ガスの流量に対する制御用酸素ガスの流量を減少させるように調整すればよい。   On the other hand, when the upper blowing lance 8A shown in FIG. 4 is used, if the flow rate of the control oxygen gas is increased relative to the flow rate of the blowing oxygen gas, the jet flow injected from the gas injection nozzle 9 is further increased. Deflection toward the center of the lance 8A. That is, in the case of the upper blow lance 8A, the angle (α) in the equation (1) is negative and the absolute value of the angle (α) increases with an increase in the control oxygen gas flow rate. In accordance with the decrease, the flow rate of the control oxygen gas relative to the flow rate of the blowing oxygen gas may be adjusted to decrease.
このように、一般的には、吹錬初期はランス高さを大きくし、吹錬末期にはランス高さを小さくするので、図2に示す上吹きランス8の場合は、吹錬初期から末期に向けて制御用ガスの流量を増加させる操業となり、一方、図4に示す上吹きランス8Aの場合は、吹錬初期から末期に向けて制御用ガスの流量を減少させる操業となる。制御用ガスが酸素ガスであれまた他のガスであれ、制御用ガス流量を増加させると、吹錬用酸素ガスと制御用ガスとが合流した後の噴流ガスの流速低下が大きくなるので、吹錬末期に酸素流量を低下させる操業を行う場合には、図4に示す上吹きランス8Aを使用して酸素流量の低下によるソフトブロー化を最小限にすることが好ましい。一方、吹錬末期に酸素流量を低下させない操業を行う場合には、図2に示す上吹きランス8を使用して、吹錬末期の制御用ガス流量の増加によるソフトブロー化を図り、スピッティング量を低下させることがより好ましい。   Thus, in general, the lance height is increased at the initial stage of blowing and the lance height is decreased at the end of blowing process. Therefore, in the case of the upper blowing lance 8 shown in FIG. On the other hand, in the case of the upper blowing lance 8A shown in FIG. 4, the operation is performed to decrease the flow rate of the control gas from the initial stage to the final stage. Regardless of whether the control gas is oxygen gas or another gas, increasing the control gas flow rate increases the flow velocity drop of the jet gas after the blowing oxygen gas and the control gas merge. When an operation for reducing the oxygen flow rate is performed at the end of smelting, it is preferable to minimize the soft blow due to the decrease in the oxygen flow rate by using the upper blowing lance 8A shown in FIG. On the other hand, when an operation that does not reduce the oxygen flow rate is performed at the end of blowing, the upper blowing lance 8 shown in FIG. 2 is used to achieve soft blowing by increasing the control gas flow rate at the end of blowing and spitting. More preferably, the amount is reduced.
上吹きランス8,8Aによって溶銑11を吹錬する際に、本発明においては、このようにして1チャージの吹錬中の直径DCPCの最小値が最大値の80%以上になるように制御する。その結果、スピッティングの発生が抑制され、炉口付着地金13や側壁付着地金14の発生及びダストの発生が抑制される。 When the hot metal 11 is blown by the top blowing lances 8 and 8A, in the present invention, the minimum value of the diameter D CPC during one charge blowing is controlled to be 80% or more of the maximum value. To do. As a result, the occurrence of spitting is suppressed, and the generation of the furnace mouth adhering metal 13 and the side wall adhering metal 14 and the generation of dust are suppressed.
尚、上吹きランス8或いは上吹きランス8Aでは、ガス噴射ノズル9の全数に制御用ガス供給孔10が設置されているが、ガス噴射ノズル9の全数に対して制御用ガス供給孔10を設置しなくても、制御用ガス供給孔10が下記の条件を満たす範囲内で設置されたガス噴射ノズル9を配置すれば、上述した効果を得ることができる。   In the upper blowing lance 8 or the upper blowing lance 8A, the control gas supply holes 10 are provided in the total number of the gas injection nozzles 9. However, the control gas supply holes 10 are provided in the total number of the gas injection nozzles 9. Even if it does not do, if the gas injection nozzle 9 installed within the range in which the control gas supply hole 10 satisfies the following conditions is arranged, the above-described effects can be obtained.
つまり、n個(N≧4)のガス噴射ノズル9が配置された上吹きランスにおいて、nが偶数の場合には、n/2個のガス噴射ノズル9に制御用ガス供給孔10を設置し、一方、nが奇数の場合には、(n−1)/2+1個のガス噴射ノズル9に制御用ガス供給孔10を設置し、且つ、制御用ガス供給孔10を有するガス噴射ノズル9と、制御用ガス供給孔10を有していないガス噴射ノズル9とを、円周方向の交互に配置することである。この場合、nが奇数のときにはガス噴射ノズル9のうちの隣り合う1組に制御用ガス供給孔10が配置され、制御用ガス供給孔10を有するガス噴射ノズル9のうちの1組は互いに隣合うことになり、厳密にいえば「円周方向の交互に配置する」ことにはならないが、この場合も含めて、本発明においては、「円周方向の交互に配置する」と定義する。   That is, when n is an even number in the upper blowing lance where n (N ≧ 4) gas injection nozzles 9 are arranged, the control gas supply holes 10 are provided in the n / 2 gas injection nozzles 9. On the other hand, when n is an odd number, the control gas supply holes 10 are installed in the (n−1) / 2 + 1 gas injection nozzles 9 and the control gas supply holes 10 are provided. The gas injection nozzles 9 that do not have the control gas supply holes 10 are alternately arranged in the circumferential direction. In this case, when n is an odd number, the control gas supply holes 10 are arranged in adjacent sets of the gas injection nozzles 9, and one set of the gas injection nozzles 9 having the control gas supply holes 10 is adjacent to each other. Strictly speaking, it does not mean “alternately arranged in the circumferential direction”, but including this case, the present invention defines “alternately arranged in the circumferential direction”.
この上吹きランスを用い、前述した上吹きランス8或いは上吹きランス8Aを用いた酸化精錬と同様の方法で、溶銑の酸化精錬を実施する。但し、この場合には、溶銑浴面に形成されるキャビティの位置を変更できるのは、制御用ガス供給孔10を有するガス噴射ノズル9からの噴流により形成されるキャビティだけであるので、(1)式を用いて、制御用ガス供給孔10を有するガス噴射ノズル9からの噴流によって溶銑浴面に形成されるキャビティの中心位置を結ぶ円の直径(DCPC)を求め、(1)式で求められるキャビティ中心位置を結ぶ円の直径(DCPC)の1チャージの吹錬のなかの最小値が、1チャージの吹錬のなかの最大値の80%以上となるように、吹錬中の上吹きランスのランス高さに応じて、制御用ガス供給孔10から供給する制御用ガスの流量を調整する。 Using this top blowing lance, the hot metal oxidation refining is carried out in the same manner as the oxidation refining using the above top blowing lance 8 or 8A. However, in this case, only the cavity formed by the jet flow from the gas injection nozzle 9 having the control gas supply hole 10 can change the position of the cavity formed on the hot metal bath surface. ) To obtain the diameter (D CPC ) of the circle connecting the center positions of the cavities formed in the hot metal bath surface by the jet from the gas injection nozzle 9 having the control gas supply hole 10, During the blowing process, the minimum value of the one-charge blowing of the diameter (D CPC ) of the circle connecting the cavity center positions is 80% or more of the maximum value of the one-charge blowing. The flow rate of the control gas supplied from the control gas supply hole 10 is adjusted according to the lance height of the top blowing lance.
以上説明したように、本発明によれば、制御用ガス供給孔10を介して供給する制御用ガスにより、吹錬中、ガス噴射ノズル9の傾斜角度を実質的に変更し、それにより、酸素ガス噴流により形成される溶銑浴面上のキャビティの中心位置を結ぶ円の直径(DCPC)の最小値が、最大値の80%以上になるように制御して吹錬するので、スピッティングの発生が減少し、その結果、付着地金やダストに起因する操業トラブルや、これを防ぐための処置に伴う生産性の低下が回避できる。 As described above, according to the present invention, the control gas supplied through the control gas supply hole 10 substantially changes the inclination angle of the gas injection nozzle 9 during blowing, thereby oxygen Since the minimum value of the diameter (D CPC ) of the circle connecting the center positions of the cavities on the hot metal bath surface formed by the gas jet is controlled to be 80% or more of the maximum value, Occurrence decreases, and as a result, it is possible to avoid operational troubles caused by adherent metal and dust, and a decrease in productivity associated with measures to prevent this.
本発明を実施例により更に詳細に説明する。試験方法は、300トン転炉に溶銑310トン及びスクラップ10トン、並びに造滓剤を所定量装入し、図2に示す上吹きランスを用いて脱炭精錬した(本発明例1)。上吹きランスには、傾斜角度を14°、各ガス噴射ノズルの中心を結ぶ円の直径(DNPC)を250mmとする6孔のガス噴射ノズルが設置されている。用いた転炉設備は図1に示したものに準ずる。 The present invention will be described in further detail with reference to examples. The test method was as follows: a 300-ton converter was charged with 310 tons of hot metal, 10 tons of scrap, and a predetermined amount of a slagging agent, and decarburized and refined using an upper blowing lance shown in FIG. The upper blowing lance is provided with a six-hole gas injection nozzle having an inclination angle of 14 ° and a diameter (D NPC ) of a circle connecting the centers of the gas injection nozzles of 250 mm. The converter equipment used is similar to that shown in FIG.
上吹きランスからの総酸素ガス流量は45000〜60000Nm3/hrであり、最大でこのうちの約4%を制御用酸素ガスとして制御用ガス供給孔から供給した。尚、事前に実施した模型実験から、今回、本発明例1で用いた上吹きランスにおいては、総酸素ガス流量に対する制御用酸素ガス流量の比率が5%以下の範囲では、総酸素ガス流量に対する制御用酸素ガス流量の比率1%あたり+1°の割合で、角度(α)が大きくなることが確認されている。つまり、総酸素ガス流量が60000Nm3/hrで、制御用酸素ガス流量が比率1%の600Nm3/hrの場合には、角度(α)は+1°であり、同様に、総酸素ガス流量が60000Nm3/hrで、制御用酸素ガス流量が比率4%の2400Nm3/hrの場合には、角度(α)は+4°である。ランス高さは、吹錬開始直後の2.8mから吹錬終了の2.0mまで、吹錬の進行に伴って減少させた。 The total oxygen gas flow rate from the top blowing lance was 45,000 to 60000 Nm 3 / hr, and about 4% of the maximum was supplied from the control gas supply hole as the control oxygen gas. In addition, from the model experiment conducted in advance, in the top blowing lance used in the present invention example 1, the ratio of the control oxygen gas flow rate to the total oxygen gas flow rate is 5% or less in the range of the total oxygen gas flow rate. It has been confirmed that the angle (α) increases at a rate of + 1 ° per 1% of the control oxygen gas flow rate. That is, when the total oxygen gas flow rate is 60000 Nm 3 / hr and the control oxygen gas flow rate is 600 Nm 3 / hr with a ratio of 1%, the angle (α) is + 1 °, and similarly the total oxygen gas flow rate is in 60000Nm 3 / hr, when the controlling oxygen gas flow rate ratio of 4% of 2400 nm 3 / hr, the angle (alpha) is + 4 °. The lance height was decreased from 2.8 m immediately after the start of blowing to 2.0 m at the end of blowing, as the blowing progressed.
また、第2の発明例として、別の上吹きランスを使用した試験操業も実施した(本発明例2)。本発明例2で用いた上吹きランスは、傾斜角度を14°、各ガス噴射ノズルの中心を結ぶ円の直径(DNPC)を250mmとする6孔のガス噴射ノズルが設置されているもので、基本形状は本発明例1で用いた上吹きランス同じである。異なる点は、6孔のガス噴射ノズルのうちの3孔に制御用ガス供給孔が設置され、制御用ガス供給孔が設置されたガス噴射ノズルと、制御用ガス供給孔が設置されていないガス噴射ノズルとが円周方向の交互に配置されており、制御用ガス供給孔が設置されているガス噴射ノズルのみに制御用ガスを供給したことである。 In addition, as a second example of the invention, a test operation using another top blowing lance was also carried out (Example 2 of the present invention). The top blowing lance used in Example 2 of the present invention is provided with a six-hole gas injection nozzle having an inclination angle of 14 ° and a diameter (D NPC ) of a circle connecting the centers of the gas injection nozzles of 250 mm. The basic shape is the same as the top blowing lance used in Example 1 of the present invention. The difference is that a control gas supply hole is installed in three of the six-hole gas injection nozzles, a gas injection nozzle in which the control gas supply hole is installed, and a gas in which no control gas supply hole is installed The injection nozzles are alternately arranged in the circumferential direction, and the control gas is supplied only to the gas injection nozzles provided with the control gas supply holes.
上吹きランスからの総酸素ガス流量は45000〜60000Nm3/hrであり、最大でこのうちの約2%を制御用酸素ガスとして制御用ガス供給孔から供給した。全てのガス噴射ノズルに対して制御用ガス供給孔の設置されたガス噴射ノズルは半数(50%)であるので、制御用ガス供給孔の設置されたガス噴射ノズル1孔あたりの総酸素ガス流量に対する比率は最大で約4%となる。 The total oxygen gas flow rate from the top blowing lance was 45,000 to 60000 Nm 3 / hr, and about 2% of the maximum was supplied from the control gas supply hole as the control oxygen gas. Since the number of gas injection nozzles provided with control gas supply holes for all the gas injection nozzles is half (50%), the total oxygen gas flow rate per one gas injection nozzle provided with control gas supply holes The maximum ratio is about 4%.
尚、事前に実施した模型実験から、本発明例2で用いた、制御用ガス供給孔が設置されたガス噴射ノズルと、制御用ガス供給孔が設置されていないガス噴射ノズルとが3孔づつ円周方向の交互に配置され上吹きランスにおいては、制御用ガス供給孔が設置されたガス噴射ノズル1孔あたりの総酸素ガス流量に対する制御用酸素ガス流量の比率が5%以下の範囲では、総酸素ガス流量に対する制御用酸素ガス流量の比率1%あたり+1°の割合で、角度(α)が大きくなることが確認されている。つまり、制御用ガス供給孔が設置されたガス噴射ノズル1孔あたりの総酸素ガス流量が10000Nm3/hr(60000Nm3/hr÷6孔)で、制御用酸素ガス流量が比率1%の100Nm3/hrの場合には、角度(α)は+1°であり、同様に、制御用ガス供給孔が設置されたガス噴射ノズル1孔あたりの総酸素ガス流量が10000Nm3/hrで、制御用酸素ガス流量が比率4%の400Nm3/hrの場合には、角度(α)は+4°である。 In addition, from the model experiment carried out in advance, the gas injection nozzle provided with the control gas supply hole and the gas injection nozzle not provided with the control gas supply hole used in Example 2 of the present invention have three holes. In the upper blow lance that is alternately arranged in the circumferential direction, the ratio of the control oxygen gas flow rate to the total oxygen gas flow rate per one gas injection nozzle hole in which the control gas supply holes are installed is 5% or less. It has been confirmed that the angle (α) increases at a rate of + 1 ° per 1% ratio of the control oxygen gas flow rate to the total oxygen gas flow rate. In other words, the total oxygen gas flow rate per gas injection nozzle 1 hole control gas supply hole is installed 10000 Nm 3 / hr at (60000Nm 3 / hr ÷ 6 holes), control the flow rate of the oxygen gas is 1% ratio of 100 Nm 3 In the case of / hr, the angle (α) is + 1 °, and similarly, the total oxygen gas flow rate per hole of the gas injection nozzle provided with the control gas supply hole is 10,000 Nm 3 / hr, and the control oxygen When the gas flow rate is 400 Nm 3 / hr with a ratio of 4%, the angle (α) is + 4 °.
ランス高さは、本発明例1と同様に、吹錬開始直後の2.8mから吹錬終了の2.0mまで、吹錬の進行に伴って減少させた。   As with Example 1 of the present invention, the lance height was decreased from 2.8 m immediately after the start of blowing to 2.0 m after the end of blowing, as the blowing progressed.
一方、比較のために、制御用酸素ガスを供給しない従来の上吹きランスを使用した試験も実施した。比較例1で使用した上吹きランスは、傾斜角度を14°、各ガス噴射ノズルの中心を結ぶ円の直径(DNPC)を250mmとする6孔のガス噴射ノズルが設置された上吹きランスであり、制御用ガス供給孔が設置されていないことが異なるが、その他の形状は、本発明例で使用した上吹きランスと同一である。 On the other hand, for comparison, a test using a conventional top blowing lance that does not supply control oxygen gas was also conducted. The upper blowing lance used in Comparative Example 1 is an upper blowing lance provided with a six-hole gas injection nozzle having an inclination angle of 14 ° and a diameter (D NPC ) of a circle connecting the centers of the gas injection nozzles of 250 mm. There is a difference that the control gas supply hole is not provided, but the other shapes are the same as those of the top blowing lance used in the example of the present invention.
比較例2で使用した上吹きランスは、傾斜角度を18°、各ガス噴射ノズルの中心を結ぶ円の直径(DNPC)を250mmとする6孔のガス噴射ノズルが設置された上吹きランスであり、本発明例1で使用した上吹きランスにおいて、制御用酸素ガスを4%程度供給したときの条件に相当する。比較例1及び比較例2ともに酸素ガス供給速度及びランス高さは本発明例1と同一とした。本発明例1,2及び比較例1,2における吹錬条件を表1に示す。 The upper blowing lance used in Comparative Example 2 is an upper blowing lance provided with a six-hole gas injection nozzle having an inclination angle of 18 ° and a diameter (D NPC ) of a circle connecting the centers of the gas injection nozzles of 250 mm. Yes, in the top blowing lance used in Example 1 of the present invention, this corresponds to the condition when about 4% of the control oxygen gas is supplied. In both Comparative Example 1 and Comparative Example 2, the oxygen gas supply rate and the lance height were the same as those of Example 1 of the present invention. Table 1 shows the blowing conditions in Invention Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2.
表1中には、(1)式によって定まる、各上吹きランスから噴射される噴流により形成されるキャビティの中心位置を結ぶ円の直径(DCPC)を示す。ここで、本発明例2については、制御用ガス供給孔が設置されたガス噴射ノズルから噴射される噴流により形成されるキャビティの中心位置を結ぶ円の直径を、直径DCPCとして表示している。 Table 1 shows the diameter (D CPC ) of the circle connecting the center positions of the cavities formed by the jets injected from the upper blowing lances, which are determined by the equation (1). Here, in the present invention example 2, the diameter of the circle connecting the center positions of the cavities formed by the jets injected from the gas injection nozzles provided with the control gas supply holes is indicated as the diameter DCPC . .
吹錬中の直径DCPCの最大値を100%としたときの直径DCPCの変化率は、本発明例1及び本発明例2の場合、ランス高さを低下させた吹錬末期でも94%に留まるが、比較例1及び比較例2では75%程度まで低下する。このようにして実施した試験操業の結果を表2に示す。表2では、比較例1を基準としている。 The change rate of the diameter D CPC when the maximum value of the diameter D CPC during blowing is 100% is 94% even in the final stage of blowing where the lance height is lowered in the case of the present invention example 1 and the present invention example 2. However, in Comparative Example 1 and Comparative Example 2, it decreases to about 75%. The results of the test operation performed in this way are shown in Table 2. Table 2 is based on Comparative Example 1.
比較例1を基準とした場合、比較例2はガス噴射ノズルの傾斜角度を大きくしており、スピッティングは低減し、それにより炉口付着地金は減少したが、吹錬終了時のスラグ中のT.Feが増加するなど、冶金特性は劣化した。また、吹錬の初期にスロッピングの生ずるチャージが見られるとともに、炉内耐火物の損耗速度も上昇した。尚、スラグ中のT.Feとは、スラグ中の全ての鉄酸化物の鉄分の合計値である。   When Comparative Example 1 is used as a reference, Comparative Example 2 increases the inclination angle of the gas injection nozzle, and spitting is reduced, thereby reducing the furnace metal deposit, but in the slag at the end of blowing The metallurgical properties deteriorated as T.Fe increased. In addition, there was a charge that caused slapping in the early stage of blowing, and the wear rate of the refractory in the furnace also increased. In addition, T.Fe in slag is the total value of the iron content of all the iron oxides in slag.
これに対して、本発明例1及び本発明例2では、ランス高さに応じてガス噴射ノズルの傾斜角度を大きくするようにしているので、冶金特性や炉内耐火物への悪影響はなく、且つ、スピッティングが軽減されてダスト発生量及び炉口付着地金を減少させることができた。   On the other hand, in the present invention example 1 and the present invention example 2, since the inclination angle of the gas injection nozzle is increased according to the lance height, there is no adverse effect on the metallurgical characteristics and the refractory in the furnace, Moreover, spitting was reduced, and the amount of dust generated and the furnace mouth deposit metal could be reduced.
このように、本発明を適用することにより、転炉の生産性を阻害することなく、炉口及び炉内側壁耐火物の損傷を抑制しつつ、ダスト発生量及び地金付着を効率的に抑制できることが確認された。   Thus, by applying the present invention, it is possible to efficiently suppress dust generation and metal adhesion while suppressing damage to the furnace mouth and the inner wall of the furnace refractory without impairing the productivity of the converter. It was confirmed that it was possible.
1 転炉設備
2 転炉本体
3 鉄皮
4 耐火物
5 炉口
6 出湯口
7 底吹き羽口
8 上吹きランス
8A 上吹きランス
9 ガス噴射ノズル
10 制御用ガス供給孔
11 溶銑
12 スラグ
13 炉口付着地金
14 側壁付着地金
15 最内管
16 内管
17 仕切管
18 外管
19 絞り部
20 スロート
21 末広がり部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Converter equipment 2 Converter main body 3 Iron skin 4 Refractory material 5 Furnace port 6 Outlet 7 Bottom blowing tuyere 8 Top blowing lance 8A Top blowing lance 9 Gas injection nozzle 10 Control gas supply hole 11 Hot metal 12 Slag 13 Furnace Adhesion metal 14 Side wall adhesion metal 15 Innermost pipe 16 Inner pipe 17 Partition pipe 18 Outer pipe 19 Throttle part 20 Throat 21 End spreading part

Claims (2)

  1. スロート部と、該スロート部の下流側の末広がり部と、を有するとともに、前記末広がり部の壁面に少なくとも1個の制御用ガス供給孔を有し、前記スロート部及び末広がり部を介して吹錬用酸素ガスを噴射し、一方、前記制御用ガス供給孔を介して前記吹錬用酸素ガスとは独立して流量制御の可能な制御用ガスを供給し、それにより、前記スロート部及び末広がり部を介して噴射される吹錬用酸素ガスの噴流の方向を制御することが可能なガス噴射ノズルを、その先端部の円周方向に3個以上具備する上吹きランスを用いた転炉操業方法であって、
    下記の(1)式で計算される、各ガス噴射ノズルからの噴流によって溶銑浴面に形成されるキャビティの中心位置を結ぶ円の直径(DCPC)の1チャージの吹錬のなかの最小値が、1チャージの吹錬のなかの最大値の80%以上となるように、吹錬中の上吹きランスのランス高さに応じて、前記制御用ガス供給孔から供給する制御用ガスの流量を調整することを特徴とする転炉操業方法。
    CPC=2×H×tan(θ+α)+DNPC …(1)
    但し、(1)式において、DCPCは、溶銑浴面上に形成されるキャビティの中心位置を結ぶ円の直径(mm)、Hは、ランス高さ、つまりランス先端から静止浴面までの距離(mm)、θは、上吹きランス先端の円周方向に配置したガス噴射ノズルの傾斜角度(°)、αは、制御用ガスを供給することによるガス噴射ノズルからの噴流の角度変化(°)、DNPCは、上吹きランスでの各ガス噴射ノズルの中心位置を結ぶ直径(mm)である。
    The throat portion and a divergent portion downstream of the throat portion, and at least one control gas supply hole in the wall surface of the divergent portion, for blowing through the throat portion and the divergent portion Oxygen gas is injected, and on the other hand, a control gas whose flow rate is controllable independently of the blowing oxygen gas is supplied through the control gas supply hole, whereby the throat portion and the end spread portion are In a converter operation method using an upper blowing lance having three or more gas injection nozzles in the circumferential direction at the tip of the gas injection nozzle capable of controlling the direction of the jet of blowing oxygen gas injected through There,
    The minimum value of one charge of the diameter (D CPC ) of the circle connecting the center positions of the cavities formed on the hot metal bath surface by the jet from each gas injection nozzle, calculated by the following equation (1) The flow rate of the control gas supplied from the control gas supply hole according to the lance height of the upper blowing lance during blowing so that it becomes 80% or more of the maximum value in one charge blowing A converter operating method characterized by adjusting the pressure.
    D CPC = 2 × H × tan (θ + α) + D NPC (1)
    In equation (1), D CPC is the diameter (mm) of the circle connecting the center positions of the cavities formed on the hot metal bath surface, and H is the lance height, that is, the distance from the tip of the lance to the stationary bath surface. (Mm), θ is the inclination angle (°) of the gas injection nozzle disposed in the circumferential direction of the tip of the top blowing lance, and α is the change in angle of the jet flow from the gas injection nozzle by supplying the control gas (° ), D NPC is a diameter (mm) connecting the center positions of the gas injection nozzles in the upper blowing lance.
  2. スロート部と、該スロート部の下流側の末広がり部と、を有し、前記スロート部及び末広がり部を介して吹錬用酸素ガスを噴射するガス噴射ノズルを、その先端部の円周方向に4個以上具備し、前記ガス噴射ノズルの設置数をnとしたとき、
    設置数nが偶数の場合には、「n/2」個のガス噴射ノズルが、前記末広がり部の壁面に少なくとも1個の制御用ガス供給孔を有し、該制御用ガス供給孔を介して前記吹錬用酸素ガスとは独立して流量制御の可能な制御用ガスを供給し、それにより、前記スロート部及び末広がり部を介して噴射される吹錬用酸素ガスの噴流の方向を制御することが可能なガス噴射ノズルであり、
    一方、設置数nが奇数の場合には、「(n−1)/2+1」個のガス噴射ノズルが、前記末広がり部の壁面に少なくとも1個の制御用ガス供給孔を有し、該制御用ガス供給孔を介して前記吹錬用酸素ガスとは独立して流量制御の可能な制御用ガスを供給し、それにより、前記スロート部及び末広がり部を介して噴射される吹錬用酸素ガスの噴流の方向を制御することが可能なガス噴射ノズルであり、
    且つ、前記制御用ガス供給孔を有するガス噴射ノズルと、制御用ガス供給孔を有していないガス噴射ノズルとを、円周方向の交互に配置する上吹きランスを用いた転炉操業方法であって、
    下記の(1)式で計算される、制御用ガス供給孔を有するガス噴射ノズルからの噴流によって溶銑浴面に形成されるキャビティの中心位置を結ぶ円の直径(DCPC)の1チャージの吹錬のなかの最小値が、1チャージの吹錬のなかの最大値の80%以上となるように、吹錬中の上吹きランスのランス高さに応じて、前記制御用ガス供給孔から供給する制御用ガスの流量を調整することを特徴とする転炉操業方法。
    CPC=2×H×tan(θ+α)+DNPC …(1)
    但し、(1)式において、DCPCは、溶銑浴面上に形成されるキャビティの中心位置を結ぶ円の直径(mm)、Hは、ランス高さ、つまりランス先端から静止浴面までの距離(mm)、θは、上吹きランス先端の円周方向に配置したガス噴射ノズルの傾斜角度(°)、αは、制御用ガスを供給することによるガス噴射ノズルからの噴流の角度変化(°)、DNPCは、上吹きランスでの各ガス噴射ノズルの中心位置を結ぶ直径(mm)である。
    A gas injection nozzle that has a throat portion and a divergent portion downstream of the throat portion and injects blowing oxygen gas through the throat portion and the divergent portion is arranged in the circumferential direction of its tip portion. When the number of gas injection nozzles is n,
    When the installation number n is an even number, “n / 2” gas injection nozzles have at least one control gas supply hole on the wall surface of the divergent portion, and the control gas supply hole A control gas whose flow rate can be controlled independently from the blowing oxygen gas is supplied, thereby controlling the direction of the flow of the blowing oxygen gas injected through the throat portion and the divergent portion. A gas injection nozzle capable of
    On the other hand, when the installation number n is an odd number, “(n−1) / 2 + 1” gas injection nozzles have at least one control gas supply hole on the wall surface of the divergent portion, A control gas whose flow rate can be controlled independently of the blowing oxygen gas is supplied through a gas supply hole, whereby the blowing oxygen gas injected through the throat portion and the divergent portion is supplied. A gas injection nozzle capable of controlling the direction of the jet,
    And in the converter operation method using the upper blowing lance which arranges the gas injection nozzle which has the gas supply hole for control, and the gas injection nozzle which does not have the gas supply hole for control alternately in the circumference direction There,
    One charge of the diameter (D CPC ) of the circle connecting the center positions of the cavities formed on the hot metal bath surface by the jet from the gas injection nozzle having the control gas supply hole, calculated by the following equation (1) Supply from the control gas supply hole according to the lance height of the upper lance during blowing so that the minimum value in smelting is 80% or more of the maximum value in blowing of one charge. A method for operating a converter, comprising adjusting a flow rate of a control gas.
    D CPC = 2 × H × tan (θ + α) + D NPC (1)
    In equation (1), D CPC is the diameter (mm) of the circle connecting the center positions of the cavities formed on the hot metal bath surface, and H is the lance height, that is, the distance from the tip of the lance to the stationary bath surface. (Mm), θ is the inclination angle (°) of the gas injection nozzle disposed in the circumferential direction of the tip of the top blowing lance, and α is the change in angle of the jet flow from the gas injection nozzle by supplying the control gas (° ), D NPC is a diameter (mm) connecting the center positions of the gas injection nozzles in the upper blowing lance.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012167364A (en) * 2011-01-26 2012-09-06 Jfe Steel Corp Refining method in converter excellent in suppression effect of dust generation

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