JP2017057468A - 転炉の上吹きランス及び転炉の操業方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】酸化性ガスを噴出する、ラバール形状の複数のノズル51を下端に有し、複数のノズル51は、ノズル51の数及びスロート径dcに基づいて算出される平均火点面積当たりの酸化性ガス流量Rgが0.78Nm3/(s・m2)以下である。
【選択図】 図3
Description
E(Qg):転炉での酸化精錬における酸化性ガスの平均流量[Nm3/s]
L:鉄浴面への酸化性ガスの衝突によって形成されるくぼみの深さ[m]
n:ノズルの数[孔]
P0:酸化性ガスの圧力[MPa]
r:鉄浴面への酸化性ガスの衝突によって形成されるくぼみの半径[m]
vg:鉄浴面における酸化性ガスの流速[m/s]
ρg:酸化性ガスの密度[kg/m3]
σl:溶鉄の表面張力[N/m]
本発明の具体的な説明に先立ち、図1〜図6を参照して、本発明に至った経緯について説明する。
複数の底吹き羽口4は、炉体3の底部に、炉体3の外側面から内側面へと挿通して設けられる。底吹き羽口4は、不活性ガスを供給する複数のパイプが埋め込まれた耐火物からなり、パイプを通じて炉体3の炉内へと不活性ガスであるアルゴンを吹き込む。
フード7は、炉体3の内部から排出される排ガスを回収するOG設備(Oxygen Converter Gas Recovery System)の一部であり、炉体3の炉口の上部を覆って形成され、集塵機等の他のOG設備へと接続される。
また、図5に、酸化精錬中の炉体振動のうち、(3)式から算出される、固有振動数fcalcが0.35Hzの最大加速度amaxと、平均火点面積当たりの酸化性ガスの流量Rgとの関係を示す。図5から明らかなように、0.35Hzの最大加速度amaxは、平均火点面積当たりの酸化性ガスの流量Rgの上昇に従い増加し、Rg>0.78Nm3/(s・m2)ではさらに大きくなる傾向を示すことがわかった。
上述の調査結果に基づいた、本発明の一実施形態に係る上吹きランス5を説明する。本実施形態に係る上吹きランス5は、図2及び図3に示すように、ラバール形状の複数のノズル51を下端に有する。複数のノズル51は、上記(1)式で算出される平均火点面積当たりの酸化性ガス流量Rgが0.78Nm3/(s・m2)以下となるように形成される。つまり、ノズル51のスロート径dc及び数nは、予め設定される酸化性ガスの平均流量E(Qg)、鉄浴面への酸化性ガスの衝突によって形成されるくぼみの半径r及び深さL、酸化性ガスの圧力P0並びに酸化性ガスの流速vgに応じて、Rg≦0.78Nm3/(s・m2)を満たすように決定される。
次に、本実施形態に係る転炉1の操業方法について説明する。本実施形態では、上述した調査と同様に、図1に示す転炉1を用いて、溶鉄2の酸化精錬を行う。まず、鉄スクラップ及び溶鉄2を炉体3に順に装入する。溶鉄2は、必要に応じて、予め脱硫処理及び脱燐処理の少なくともいずれか一方の予備処理が行われてもよい。次いで、上吹きランス5から酸化性ガスとして酸素を溶鉄2に吹き込むことで、酸化精錬を行う。この際、Rg≦0.78Nm3/(s・m2)を満たすように、予め設定された酸化性ガスの平均流量E(Qg)及び酸化性ガスの圧力P0で酸素が吹き込まれる。さらに、Rg≦0.78Nm3/(s・m2)を満たすため、予め設定されたくぼみの半径r、深さL及び酸化性ガスの流速vgとなるように、ランス高さLHが制御される。なお、Fg≦0.60Nm3/(s・m2)を満たす必要がある場合には、上記の条件に加え、Fg≦0.60Nm3/(s・m2)を満たすように、酸化性ガスの流量Qg、酸化性ガスの圧力P0及びランス高さLHが制御される。また、酸化精錬では、上吹きランス5からの酸素の吹込みと同時に、複数の底吹き羽口4から攪拌用のArやN2などの不活性ガスを溶鉄2に吹き込むことで、溶鉄2が攪拌される。さらに、酸化精錬の開始前や酸化精錬の処理中には、造滓剤(例えば、生石灰など)や合金、冷材などの副原料が副原料添加手段6から溶鉄2へ投入されてもよい。その後、溶鉄2が目標とする成分及び温度となることで、酸化精錬が終了し、酸化精錬をした溶鉄2を炉外の取鍋へと排出(出鋼)する。
以上で、特定の実施形態を参照して本発明を説明したが、これら説明によって発明を限定することを意図するものではない。本発明の説明を参照することにより、当業者には、開示された実施形態の種々の変形例とともに本発明の別の実施形態も明らかである。従って、特許請求の範囲は、本発明の範囲及び要旨に含まれるこれらの変形例または実施形態も網羅すると解すべきである。
また、上記実施形態に係る転炉1の操業方法では、少なくともRg≦0.78Nm3/(s・m2)を満たす上吹きランス5を用いるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、転炉1の操業方法として、複数のラバール形状のノズル51を有する上吹きランス5を用いて酸化精錬をする際に、Rg≦0.78Nm3/(s・m2)を満たすように、酸化性ガスの平均流量E(Qg)及びランス高さLHの少なくとも一方を制御する構成であってもよい。さらに、この構成に加え、Fg≦0.60Nm3/(s・m2)を満たすように、酸化精錬の時間率において最も多用される酸化性ガスの流量Qg及びランス高さLHの少なくとも1つを制御する構成であってもよい。
(1)本発明の一態様に係る転炉1の上吹きランス5は、酸化性ガスを噴出する、ラバール形状の複数のノズル51を下端に有し、複数のノズル51は、ノズル51の数及びスロート径dcに基づいて、(1)式で算出される平均火点面積当たりの酸化性ガス流量Rgが0.78Nm3/(s・m2)以下である。
上記(1)の構成によれば、溶鉄2の浴面搖動が適正化され、溶鉄2の搖動が抑制されることから、炉外への鉄分の逸散や炉口への地金の付着・堆積を低減させることができる。また、火点面積当たりの酸化性ガスの流量Fgを低減した場合と同様に、平均火点面積当たりの酸化性ガス流量Rgを低減することで、脱炭酸素効率が向上する傾向となることから、スラグ中の鉄分を低減することができる。これらの効果により、上記(1)の構成では、脱炭精錬における鉄歩留りの低下を抑制できるため、脱炭精錬などの酸化精錬に係る精錬コストを低減、及び転炉1における生産性を向上させることができる。また、鉄歩留りの低下が抑制されることにより、地金の回収と再利用に要する費用が削減され、さらには、炉体3の炉口などに付着し、堆積した地金の除去に伴う転炉1の稼働率の低下を抑制することができる。
上記(2)の構成によれば、上記(1)の構成による効果に加え、脱炭酸素効率をさらに向上させることができるため、スラグ中の鉄分をさらに低減することができる。このため、酸化精錬における鉄歩留りの低下をさらに抑制することができる。
上記(3)の構成によれば、上記(1)の構成と同様な効果を得ることができる。また、上記(3)の構成によれば、酸化精錬において通常用いられる、ラバール形状のノズルを有する上吹きランスにおいても、酸化性ガスの平均流量E(Qg)及びランス高さLHの少なくとも一方を制御するだけで、鉄歩留りの低減を抑制することができる。
上記(4)の構成によれば、上記(2)と同様な効果を得ることができる。
2 溶鉄
21 スラグ
3 炉体
4 底吹き羽口
5 上吹きランス
51,51a〜51e ノズル
52 最外筒
53 中管
54 内管
55 冷却水供給経路
56 冷却水排出経路
57 酸化性ガス供給経路
6 副原料添加手段
61 ホッパー
62 シュート
7 フード
dc スロート径
de 出口径
θ ノズル傾角
Claims (4)
- 酸化性ガスを噴出する、ラバール形状の複数のノズルを下端に有し、
複数の前記ノズルは、前記ノズルの数及びスロート径に基づいて、(1)式で算出される平均火点面積当たりの酸化性ガス流量Rgが0.78Nm3/(s・m2)以下であることを特徴とする転炉の上吹きランス。
E(Qg):転炉での酸化精錬における酸化性ガスの平均流量[Nm3/s]
L:鉄浴面への酸化性ガスの衝突によって形成されるくぼみの深さ[m]
n:ノズルの数[孔]
P0:酸化性ガスの圧力[MPa]
r:鉄浴面への酸化性ガスの衝突によって形成されるくぼみの半径[m]
vg:鉄浴面における酸化性ガスの流速[m/s]
ρg:酸化性ガスの密度[kg/m3]
σl:溶鉄の表面張力[N/m] - 酸化性ガスを噴出する、ラバール形状の複数のノズルを下端に有する上吹きランスを用いて、転炉に収容された溶鉄を酸化精錬する際に、
(1)式で算出される火点面積当たりの酸化性ガス平均流量Rgが0.78Nm3/(s・m2)以下となるように、前記転炉での酸化精錬における酸化性ガスの平均流量E(Qg)、及び前記上吹きランスのランス高さの少なくともいずれか一方を操作することを特徴とする転炉の操業方法。
E(Qg):転炉での酸化精錬における酸化性ガスの平均流量[Nm3/s]
L:鉄浴面への酸化性ガスの衝突によって形成されるくぼみの深さ[m]
n:ノズルの数[孔]
P0:酸化性ガスの圧力[MPa]
r:鉄浴面への酸化性ガスの衝突によって形成されるくぼみの半径[m]
vg:鉄浴面における酸化性ガスの流速[m/s]
ρg:酸化性ガスの密度[kg/m3]
σl:溶鉄の表面張力[N/m]
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