JP2018131675A - Decarbonization blowing lance tip - Google Patents

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JP2018131675A
JP2018131675A JP2017028038A JP2017028038A JP2018131675A JP 2018131675 A JP2018131675 A JP 2018131675A JP 2017028038 A JP2017028038 A JP 2017028038A JP 2017028038 A JP2017028038 A JP 2017028038A JP 2018131675 A JP2018131675 A JP 2018131675A
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卓 對馬
Taku Tsushima
卓 對馬
康一郎 瀬村
Koichiro Semura
康一郎 瀬村
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce a corrosion flow velocity to a molten metal surface while blowing without reducing an Oflow rate and changing a lance height.SOLUTION: A decarbonization blowing lance tip 1 is attached to a tip of a decarbonization blowing lance 4 used when performing the decarbonization treatment of molten iron in a converter vessel, and has a plurality of nozzles 7 for jetting oxygen to the molten iron. These plural nozzles 7 have throat parts 9 having smaller diameters than these of outlets 8 in a hole. Each of sectional shapes formed in the plural nozzles 7 in the throat parts 9 and the outlets 8 is an equal shape and noncircular. The throat parts 9 and the outlets 8 of the plural nozzles 7 are arranged in a mutually rotational symmetry state about an axis so as to be arrayed in a concentric circle taking an axis of the decarbonization blowing lance 4 as a reference, and so as to depart each other at an equal angle around the axis. The aspect ratios and the hole occupying angels of the plural nozzles 7 satisfy a predetermined condition.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、転炉での脱炭吹錬に使用する脱炭用吹錬ランスチップであって、特に、スピッテイングの少ない脱炭用吹錬ランスチップに関するものである。   The present invention relates to a decarburizing blown lance tip used for decarburization blowing in a converter, and more particularly to a decarburized blown lance tip with less spitting.

我が国の粗鋼生産量の約7割を占める高炉−転炉法では、高炉から出銑された溶銑をバッチ式の転炉容器に装入し、上方からの酸素ジェット吹付あるいは転炉羽口からの酸素吹込により、脱炭([C]+1/2O2=CO)により鋼に転化することが一般的に行われている。
なお、従来の転炉では脱炭と同時に脱珪/脱燐処理を実施していたが、近年では、コストダウン/品質要求厳格化への対応のため、転炉での脱炭処理の前に、事前脱りん処理(同時に脱Si処理も実施される)を実施し、転炉では脱炭に特化している場合が多い。
In the blast furnace-converter method, which accounts for approximately 70% of Japan's crude steel production, the hot metal discharged from the blast furnace is charged into a batch-type converter vessel and sprayed with oxygen jet from above or from the converter tuyere. Conversion to steel by decarburization ([C] + 1 / 2O 2 = CO) by oxygen blowing is generally performed.
In conventional converters, desiliconization / dephosphorization was performed at the same time as decarburization, but in recent years, before decarburization processing in the converter, in order to respond to cost reduction and stricter quality requirements. In many cases, converters specialize in decarburization by performing pre-dephosphorization treatment (simultaneous de-Si treatment is also performed).

事前脱りん処理の実施により、転炉におけるスラグ発生量は従来より大幅に低下しているが、今度はスピッティングによるダストロスの問題が顕著になってきている(スラグが多い場合はそれがカバーとなりダスト発生量を低減する効果がある)。
ダストロスを防ぐためには、上方から投入される酸素の溶銑浴面への衝突流速(衝突圧)を下げる必要があり、その方法としては(1)O流量を低減させる、(2)ランス高さを上げてランスから湯面までの距離を大きくとるなどの方法が一般的には採用される。
Although the amount of slag generated in the converter has been significantly lower than before due to the advance dephosphorization treatment, this time the problem of dust loss due to spitting has become more prominent (if there is a lot of slag, it becomes a cover). This has the effect of reducing dust generation).
In order to prevent dust loss, it is necessary to reduce the collision flow velocity (collision pressure) of oxygen introduced from above onto the hot metal bath surface. (1) Reduce the O 2 flow rate, (2) Lance height Generally, a method such as increasing the distance from the lance to the hot water surface is adopted.

ただ、(1)に示すようにO流量を低減させると、処理時間が長くなり、生産性の観点から望ましくない。また、(2)に示すようにランス高さを上げて湯面からランスまでの距離を大きくとると、二次燃焼(CO+1/2O2=CO2)が増加して炉内耐火物に悪影響を及ぼす。それゆえ、O流量を低減させることなく、またランス高さを高くすることなく、スピッティングによるダストロスの問題を解決する手段を採用するのが望ましい。このようなスピッティングの抑制手段としては、以下の特許文献1〜特許文献2に示すような技術が開発されている。 However, if the O 2 flow rate is reduced as shown in (1), the processing time becomes longer, which is not desirable from the viewpoint of productivity. Also, as shown in (2), when the lance height is increased and the distance from the molten metal surface to the lance is increased, secondary combustion (CO + 1 / 2O 2 = CO 2 ) increases, resulting in a refractory in the furnace. Adversely affect. Therefore, it is desirable to adopt a means for solving the problem of dust loss due to spitting without reducing the O 2 flow rate and without increasing the lance height. As such spitting suppression means, techniques as shown in Patent Documents 1 and 2 below have been developed.

例えば、特許文献1には、送酸速度の調整幅が広く、炉内状況に応じて送酸速度を自由に変更でき、高送酸速度時の鉄飛散やダスト発生を低減し、吹錬末期での低送酸速度時の鉄酸化を抑制し、反応の安定化を向上させた転炉吹錬用上吹きランスが開示されている。
この特許文献1の転炉吹錬用上吹きランスは、ランスの先端にラバールノズルが設置されたものであって、ラバールノズルのスロート径Dt(mm)が、ノズル背圧P(kPa)が392から588(kPa)の範囲内において、ノズル背圧P(kPa)と転炉容量W(t)とラバールノズルの設置個数nとの間に所定の関係が成立し、かつラバールノズルの出口径Deとスロート径Dtの比(De/Dt)が所定の関係を満たすものとなっている。
For example, Patent Document 1 has a wide range of adjustment of the acid feed rate, the acid feed rate can be freely changed according to the conditions in the furnace, iron scattering and dust generation at the high acid feed rate are reduced, and the final stage of blowing Discloses an upper blowing lance for converter blowing that suppresses iron oxidation at a low acid feed rate and improves the stabilization of the reaction.
The top blowing lance for converter blowing of Patent Document 1 has a Laval nozzle installed at the tip of the lance, and the Laval nozzle has a throat diameter Dt (mm) and a nozzle back pressure P (kPa) of 392 to 588. Within the range of (kPa), a predetermined relationship is established among the nozzle back pressure P (kPa), the converter capacity W (t), and the number of installed Laval nozzles n, and the outlet diameter De and the throat diameter Dt of the Laval nozzle The ratio (De / Dt) satisfies the predetermined relationship.

また、特許文献2には、上底吹き転炉精錬において、ダスト発生量を低減するための転炉上吹きランスが開示されている。この特許文献2の転炉上吹きランスは、ガスにより鋼浴を撹拌せしめる上底吹き転炉型精錬炉における転炉上吹きランスであって、同心の3〜16角形の多角形または同心円の断面を有する1条のスリット状の酸素供給管の先端開口面の一部に2〜10個の遮蔽板を配し、ランス本体とランス中心点を含むランス先端部とが遮蔽板を介して固着された転炉上吹きランスが開示されている。この転炉上吹きランスは、遮蔽板で分離された個々の先端開口面の長辺長さB(mm)と短辺長さh(mm)の比B/hが10〜225、ランス直径をR(mm)とした場合の(B×h)/Rが0.4〜4で、隣接する2孔の先端開口面の、互いに最も接近した周上の点と、ランス中心点とのなす角度ωが10〜60度とされている。   Patent Document 2 discloses a converter top blowing lance for reducing dust generation in top bottom blowing converter refining. The converter top blowing lance of Patent Document 2 is a converter top blowing lance in an upper bottom blowing converter type refining furnace in which a steel bath is stirred by gas, and is a concentric 3 to 16-sided polygon or concentric cross section. 2 to 10 shielding plates are arranged on a part of the opening surface of the slit-shaped oxygen supply pipe having a slit, and the lance body and the lance tip including the lance center point are fixed to each other through the shielding plate. A converter top blowing lance is disclosed. This converter top blowing lance has a ratio B / h of the long side length B (mm) to the short side length h (mm) of each tip opening surface separated by a shielding plate, 10 to 225, and the lance diameter. When (B x h) / R is 0.4 to 4 in the case of R (mm), the angle ω formed by the point on the circumference closest to each other and the center point of the lance on the opening surface of the adjacent two holes is 10-60 degrees.

特開2003−105425号公報JP 2003-105425 A 特開平8−157928号公報JP-A-8-157828

ところで、特許文献1の転炉吹錬用上吹きランスでは、ノズル出口の配置状況が一切記載されていない。そのため、ラバールノズルの配置状況によってはノズルから噴出したジェットが湾曲し、湾曲したジェットの噴流同士が重なり合い、噴流同士の合流によって噴流がハードブロー化してスピッティングが発生する可能性がある。つまり、特許文献1の技術はスピッティングを抑制するための指針としては不十分なものである。   By the way, in the top blowing lance for converter blowing of patent document 1, the arrangement | positioning condition of a nozzle exit is not described at all. Therefore, depending on the arrangement state of the Laval nozzle, the jets ejected from the nozzles may be curved, the jets of the curved jets may overlap, and the jets may be hard blown by the joining of the jets, causing spitting. That is, the technique of Patent Document 1 is insufficient as a guideline for suppressing spitting.

また、特許文献2にはジェット流速に大きく影響を及ぼすスロートの開口形状とノズル出口の開口形状との関係が一切記載されておらず、特許文献2の転炉吹錬用上吹きランスでもスピッティングによるダスト低減を抑制する指針としては不十分である。
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、O流量を低減させることなく、またランス高さを変えることなく、吹錬中における湯面への衝突流速を低下させることができ、吹錬中に発生するスピッティングを低減することが可能となる脱炭用吹錬ランスチップを提供することを目的とする。
Further, Patent Document 2 does not describe any relationship between the throat opening shape and the nozzle outlet opening shape which greatly affects the jet flow velocity, and even the top blowing lance for converter blowing in Patent Document 2 is spitting. It is not enough as a guideline to suppress dust reduction due to
The present invention has been made in view of the above-described problems, and can reduce the collision flow velocity to the molten metal surface during blowing without reducing the O 2 flow rate and without changing the lance height. An object of the present invention is to provide a decarburizing blown lance tip capable of reducing spitting generated during blowing.

上記課題を解決するため、本発明の脱炭用吹錬ランスチップは以下の技術的手段を講じている。
即ち、本発明の脱炭用吹錬ランスチップは、転炉容器において溶銑の脱炭処理を実施する際に使用する脱炭用吹錬ランスの先端に取り付けられる脱炭用吹錬ランスチップであって、前記溶銑に対して酸素を噴出するノズルを複数有しており、これら複数のノズルは出口よりも小径に絞られたスロート部を孔内に有するスロート構造を備えており、前記スロート部において複数のノズルに形成される断面形状の各々が等しい形状で且つ非円形とされており、前記出口において複数のノズルに形成される断面形状の各々が等しい形状で且つ非円形とされていて、前記複数のノズルのスロート部及び出口が、前記脱炭用吹錬ランスの軸心を基準として同心円上に並ぶように、かつ軸心回りに互いに等角度をあけて、前記軸心に対して互いに回転対称な状態で配置されており、前記複数のノズルが以下の条件を満足することを特徴とする。
(条件1)
「前記スロート部の断面形状を楕円換算した場合、当該楕円換算された断面形状のアスペクト比が2.4〜5.5とされている」
(条件2)
「前記脱炭用吹錬ランスチップの底面において脱炭用吹錬ランスの軸心を中心として周方向360°を見た場合に、前記ノズルが存在している角度範囲を合計した孔占有角度が330°以下とされている」
なお、好ましくは、前記ノズルの出口には、当該ノズルから噴出した噴流の流れを抑制する抑制部が形成されており、前記抑制部は、前記ノズルの出口における軸心側の開口縁から軸心から離れる方向に向かって開口幅の1/4以上の突出幅で突出するように形成されており、前記ノズルから噴出する酸素の流量、前記スロート部の断面積、及び前記出口の断面積より求まる不適性度が0.6〜0.9とされているとよい。
In order to solve the above problems, the decarburizing blown lance tip of the present invention employs the following technical means.
That is, the decarburizing blown lance tip of the present invention is a decarburized blown lance tip attached to the tip of a decarburized blown lance used when performing decarburization treatment of hot metal in a converter vessel. The nozzle has a plurality of nozzles for ejecting oxygen to the molten iron, each of the plurality of nozzles has a throat structure having a throat portion narrowed in a diameter smaller than the outlet in the hole, Each of the cross-sectional shapes formed on the plurality of nozzles is equal and non-circular, and each of the cross-sectional shapes formed on the plurality of nozzles at the outlet is equal and non-circular, The throats and outlets of a plurality of nozzles rotate with respect to the axis so that they are arranged concentrically with respect to the axis of the decarburizing blow lance and at an equal angle around the axis. Symmetry Are arranged in a state, wherein the plurality of nozzles to satisfy the following condition.
(Condition 1)
“When the cross-sectional shape of the throat portion is converted into an ellipse, the aspect ratio of the cross-sectional shape converted into an ellipse is 2.4 to 5.5”
(Condition 2)
“When the bottom surface of the decarburizing blown lance tip is viewed in the circumferential direction 360 ° around the axis of the decarburizing blown lance, the total hole occupation angle is the angle range in which the nozzles are present. 330 ° or less. ''
Preferably, the outlet of the nozzle is formed with a restraining portion that restrains the flow of the jet flow ejected from the nozzle, and the restraining portion is axially centered from an opening edge on the axial center side at the outlet of the nozzle. Is formed so as to protrude with a protrusion width of 1/4 or more of the opening width in the direction away from the nozzle, and is determined from the flow rate of oxygen ejected from the nozzle, the cross-sectional area of the throat portion, and the cross-sectional area of the outlet The degree of inappropriateness is preferably 0.6 to 0.9.

本発明の脱炭用吹錬ランスチップによれば、O流量を低減させることなく、またランス高さを変えることなく、吹錬中における湯面への衝突流速を低下させることができ、吹錬中に発生するスピッティングを低減することが可能となる。 According to the decarburizing blown lance tip of the present invention, the collision flow velocity to the molten metal surface during blowing can be reduced without reducing the O 2 flow rate and without changing the lance height. It becomes possible to reduce spitting generated during smelting.

本実施形態の脱炭用吹錬ランスチップが設けられた転炉設備を示した図である。It is the figure which showed the converter equipment provided with the blown lance tip for decarburization of this embodiment. 本実施形態の脱炭用吹錬ランスチップの先端面におけるノズルの配置状態を示した図である。It is the figure which showed the arrangement | positioning state of the nozzle in the front end surface of the blown lance tip for decarburization of this embodiment. ノズルのアスペクト比の算出方法を示した図である。It is the figure which showed the calculation method of the aspect-ratio of a nozzle. 不適性度の算出方法を説明する際に用いるノズルの断面図である。It is sectional drawing of the nozzle used when demonstrating the calculation method of an improper degree. 孔占有角度の算出方法を説明する際に用いるノズルの先端面の図である。It is a figure of the front end surface of a nozzle used when explaining the calculation method of a hole occupation angle. 断面形状が真円形状とされたノズルを6孔有したベース形状のランスチップ先端面を示した図である。It is the figure which showed the base-shaped lance tip front end surface which has six holes by which the cross-sectional shape was made into the perfect circle shape. 本実施形態の脱炭用吹錬ランスチップに設けられるノズルの断面構造を示した図である。It is the figure which showed the cross-sectional structure of the nozzle provided in the blowing lance tip for decarburization of this embodiment. 本実施形態の脱炭用吹錬ランスチップに設けられるノズルにおけるスロート部の設置位置を示した図である。It is the figure which showed the installation position of the throat part in the nozzle provided in the blowing lance tip for decarburization of this embodiment. ベース形状のノズルを孔結合させて形成される断面形状が非等円のノズルを示した図である。It is the figure which showed the nozzle whose cross-sectional shape formed by carrying out hole coupling | bonding of the nozzle of a base shape is an unequal circle.

[第1実施形態]
以下、本発明の脱炭用吹錬ランスチップ1の実施形態を、図面に基づき詳しく説明する。
図1は、本実施形態の脱炭用吹錬ランスチップ1が設けられた転炉設備2を模式的に示したものである。
[First Embodiment]
Hereinafter, embodiments of the decarburizing blown lance tip 1 of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 schematically shows a converter facility 2 provided with a decarburizing blown lance tip 1 of the present embodiment.

図1に示すように、第1実施形態の転炉設備2は、予めスクラップ、冷銑等の冷鉄源が装入された上底吹きの転炉容器(転炉3)に、脱りん工程で脱りんが行われた溶銑を流し込み、次に溶銑に対して石灰などの副原料を投入し、転炉3の炉口から脱炭用吹錬ランス4を挿入して先端のノズル7より気体酸素を溶銑に吹き付け、それと同時に炉底に設けられた羽口5から窒素やアルゴンなどのガスを吹き込み溶銑を攪拌しつつ脱炭精錬(吹錬)を行うものとなっている。   As shown in FIG. 1, the converter equipment 2 of 1st Embodiment is a dephosphorization process in the top bottom blowing converter container (converter 3) beforehand charged with cold iron sources, such as a scrap and a cold metal. Then, the hot metal after dephosphorization was poured into the hot metal, and then auxiliary materials such as lime were added to the hot metal, and the decarburization blow lance 4 was inserted from the furnace port of the converter 3, and the gas was discharged from the nozzle 7 at the tip. Oxygen is blown to the hot metal, and simultaneously, decarburization refining (blowing) is performed while blowing a gas such as nitrogen or argon from a tuyere 5 provided at the bottom of the furnace and stirring the hot metal.

図1に拡大して示すように、この脱炭用吹錬ランス4は、上下方向に延びる長尺管状の部材であり、内部を長手方向に貫通する酸素流路6や冷却水を流通させる冷却流路(図示略)を備えている。脱炭用吹錬ランス4の先端、言い換えれば酸素流路6の終端には、本発明の脱炭用吹錬ランスチップ1が取り付けられている。
上述した脱炭用吹錬ランスチップ1は、酸素流路6の酸素をランスの外側(湯面)に導き、導かれた酸素を溶銑に対して噴出させるノズル7を複数備えており、また冷却流路の冷却水を導入してチップ自体を冷却可能な構造となっている(図示略)。これら複数のノズル7は、それぞれのノズル7の出口8よりも小径に絞られたスロート部9を孔内に有するスロート構造(ノズル7の入口から出口8に向って、孔内が一旦狭くなった後で、再び広がるような構造)を備えている。このスロート部9での断面形状は複数のノズル7のいずれでも非円形であって、互いに等しい形状とされており、出口8での断面形状は複数のノズル7のいずれでも非円形な等しい形状とされている。そして、複数のノズル7のスロート部9及び出口8は、脱炭用吹錬ランスチップ1の先端面を下方(正面)から見た場合に、脱炭用吹錬ランス4の軸心を基準として同心円の円上にノズル7の中心が位置するように配備され、かつ脱炭用吹錬ランス4の軸心回りに互いに等角度をあけて配置されている。このような複数のノズル7の配置は、脱炭用吹錬ランス4の軸心を中心に脱炭用吹錬ランス4の底面を回転させると、所定の回転角度毎にノズル7が重なり合うものとなっているため、脱炭用吹錬ランス4の軸心に対して複数のノズル7同士が互いに回転対称な状態であるということもできる。
As shown in an enlarged view in FIG. 1, the decarburizing blow lance 4 is a long tubular member extending in the vertical direction, and is a cooling system that circulates an oxygen channel 6 that penetrates the inside in the longitudinal direction and cooling water. A flow path (not shown) is provided. The decarburizing blown lance tip 1 of the present invention is attached to the tip of the decarburizing blown lance 4, in other words, the end of the oxygen flow path 6.
The decarburizing blown lance tip 1 described above is provided with a plurality of nozzles 7 for guiding oxygen in the oxygen flow path 6 to the outside (water surface) of the lance and ejecting the introduced oxygen to the molten metal. It has a structure capable of cooling the chip itself by introducing cooling water in the flow path (not shown). The plurality of nozzles 7 each have a throat structure 9 having a throat portion 9 that is narrower in diameter than the outlet 8 of each nozzle 7 (the inside of the hole is once narrowed from the inlet of the nozzle 7 toward the outlet 8). It has a structure that will spread again later). The cross-sectional shape at the throat portion 9 is non-circular in all of the plurality of nozzles 7 and is the same shape as each other, and the cross-sectional shape at the outlet 8 is the same non-circular shape in any of the plurality of nozzles 7. Has been. The throat portions 9 and the outlets 8 of the plurality of nozzles 7 are based on the axis of the decarburization blown lance 4 when the front end surface of the decarburization blown lance tip 1 is viewed from below (front). The nozzles 7 are arranged so that the centers of the nozzles 7 are located on concentric circles, and are arranged at equal angles around the axis of the decarburizing blow lance 4. The arrangement of the plurality of nozzles 7 is such that when the bottom surface of the decarburizing blow lance 4 is rotated around the axis of the decarburizing blow lance 4, the nozzles 7 overlap each other at a predetermined rotation angle. Therefore, it can also be said that the plurality of nozzles 7 are rotationally symmetric with respect to the axial center of the decarburizing blow lance 4.

例えば、図2に例示する脱炭用吹錬ランスチップ1の場合であれば、ノズル7は脱炭用吹錬ランス4の軸心回りに120°の角度をあけて3箇所設けられており、それぞれのノズル7が脱炭用吹錬ランス4の軸心に対して互いに回転対称(3回対称)とされている。
言い換えれば、複数のノズル7は、脱炭用吹錬ランスチップ1(ランス)の軸心からの等距離となるように配備されている。また、複数のノズル7は、脱炭用吹錬ランスチップ1の軸心から見た場合に、それぞれのノズル7が周方向に互いに等しい角度をあけて配備されているということもできる。
For example, in the case of the decarburization blown lance tip 1 illustrated in FIG. 2, the nozzles 7 are provided at three positions with an angle of 120 ° around the axis of the decarburization blown lance 4. The nozzles 7 are rotationally symmetric with respect to the axis of the decarburizing blow lance 4 (three-fold symmetry).
In other words, the plurality of nozzles 7 are arranged so as to be equidistant from the axis of the decarburizing blown lance tip 1 (lance). Moreover, when the nozzle 7 is seen from the axial center of the decarburization blowing lance tip 1, it can also be said that each nozzle 7 is arranged at an equal angle to each other in the circumferential direction.

ここで「回転対称」とは、ノズル7を脱炭用吹錬ランス4の軸心に対して所定の回転角度だけ回転させた場合に、隣りに位置していたノズル7に回転したノズル7が完全に重なる場合を言う。なお、「回転対称」を用いずに表現するなら、複数のノズル7は、脱炭用吹錬ランス4の軸心を通るいずれかの線に対してノズル7同士が線対称となるように配備されているといっても良い。   Here, “rotation symmetry” means that when the nozzle 7 is rotated by a predetermined rotation angle with respect to the axis of the decarburizing blow lance 4, the nozzle 7 rotated to the nozzle 7 located adjacent to the nozzle 7 is rotated. Say the case of complete overlap. In addition, if expressed without using “rotation symmetry”, the plurality of nozzles 7 are arranged so that the nozzles 7 are line-symmetric with respect to any line passing through the axis of the decarburizing blow lance 4. It may be said that it has been.

また、それぞれのノズル7は、脱炭用吹錬ランス4の軸心に対して垂直な断面がいずれも非円形状とされ、かつ、どのノズル7も同じ断面形状を備えている(同形状とされている)。なお、非円形状とは、直線又は曲線を組み合わせて無端の形状(閉鎖図形形状)に形成されたもののうち、真円以外のもの(アスペクト比が1とならない形状)を示す意味である。このような非円形状としては、楕円形状、ライスボール形状、多角形形状のような形状だけでなく、卵形、アレイ形などのような歪な形状も含まれる。   In addition, each nozzle 7 has a non-circular cross section perpendicular to the axis of the decarburizing blow lance 4, and each nozzle 7 has the same cross sectional shape (the same shape). Have been). The non-circular shape means a shape other than a perfect circle (a shape in which the aspect ratio does not become 1) among shapes formed in an endless shape (closed figure shape) by combining straight lines or curves. Such non-circular shapes include not only elliptical shapes, rice ball shapes, and polygonal shapes, but also distorted shapes such as egg shapes and array shapes.

さらに、それぞれのノズル7では、出口8のさらに上方に出口8よりも断面積が小さなスロート部9を備えているが、これらのスロート部9の断面形状と出口8の断面形状とは同じ形状でなくても良い。つまり、スロート部9の断面形状と出口8の断面形状とは、楕円形状と卵形のように互いに異なる形状とされていても良い。しかし、好ましくは両断面形状は、スロート部9の断面をそのまま拡大すれば出口8の断面となるような相似形状とされているのが良い。なお、この相似形状には、例えばスロート部9の断面形状が周方向に長い楕円形状で、出口8の断面形状が径方向に長い楕円形状となるような場合、つまり形成方向が異なるが形状としては相似なものも含まれる。このようにスロート部9の断面形状と出口8の断面形状とを互いに相似形状とすれば、鋳造などの既存の加工方法を用いて本発明の脱炭用吹錬ランスチップ1を作製することが容易となるからである。   Further, each of the nozzles 7 is provided with a throat portion 9 having a smaller cross-sectional area than the outlet 8 above the outlet 8. The sectional shape of the throat portion 9 and the sectional shape of the outlet 8 are the same. It is not necessary. That is, the cross-sectional shape of the throat portion 9 and the cross-sectional shape of the outlet 8 may be different from each other such as an elliptical shape and an oval shape. However, it is preferable that the both cross-sectional shapes be similar to each other so that the cross-section of the outlet 8 can be obtained by enlarging the cross-section of the throat portion 9 as it is. Note that this similar shape includes, for example, a case where the cross-sectional shape of the throat portion 9 is an elliptical shape that is long in the circumferential direction and the cross-sectional shape of the outlet 8 is an elliptical shape that is long in the radial direction, that is, the formation direction is different. Includes similar items. Thus, if the cross-sectional shape of the throat portion 9 and the cross-sectional shape of the outlet 8 are similar to each other, the decarburizing blown lance tip 1 of the present invention can be produced using an existing processing method such as casting. This is because it becomes easy.

上述した複数のノズル7は、いずれもジェットを形成させるために、スロート構造を備えている。このようなスロート構造を備えたノズル7は、一般にラバールノズル(例えば、特開2014−224309号公報などを参照)と言われている。このようなラバールノズルを用いれば、ノズル7から噴出される噴流がいわゆるジェット噴流となり、音速噴流を形成することも可能となる。そのため、湯面への到達段階における流速が低くなり過ぎず(湯面で流速30m/s以上を確保できるような噴流を形成でき)、脱炭反応を効率的に行うことができる(特開平7−3318号等を参照)。   Each of the plurality of nozzles 7 described above has a throat structure in order to form a jet. The nozzle 7 having such a throat structure is generally called a Laval nozzle (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-224309). If such a Laval nozzle is used, the jet ejected from the nozzle 7 becomes a so-called jet jet, and a sonic jet can be formed. Therefore, the flow velocity at the stage of reaching the molten metal surface does not become too low (a jet flow that can ensure a flow velocity of 30 m / s or more can be formed on the molten metal surface), and the decarburization reaction can be performed efficiently (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 7). -3318 etc.).

上述した脱炭用吹錬ランスチップ1に形成されるノズル7を複数とすれば、複数のノズル7に分かれて噴出することで噴流が減衰されやすくなり、湯面衝突時点における流速を十分に低くすることができる。すなわち、ノズル7から噴出した噴流の減衰は、外部のガスと噴流との境界面で噴流が外部のガスを巻き込み、噴流の運動量(運動エネルギ)が外部のガスに伝達されることにより生じる。つまり、ノズル7が単孔のチップの場合、ノズル7から噴出される噴流は1本だけであり、外部のガスに接触する噴流の表面積は小さい。そのため、ノズル7が単孔のチップを採用すると、噴流の運動量の減衰が小さく、湯面衝突時点における流速は高いままとなる。しかし、ノズル7が複数(複孔)のチップの場合、ノズル7から噴出される噴流は複数となり、外部のガスと接触する噴流の表面積がトータルで見ると大きくなるため、噴流の運動量の減衰も大きくなる。そのため、ノズル7が複数設けられたチップを採用すると、複数のノズル7に分かれて噴出することで湯面衝突時点における流速を十分に下げる(減衰させる)ことが可能となる。   If a plurality of nozzles 7 are formed on the decarburizing blown lance tip 1 described above, the jet flow is easily attenuated by being divided into a plurality of nozzles 7 and the flow velocity at the time of the hot water surface collision is sufficiently low. can do. That is, the attenuation of the jet flow ejected from the nozzle 7 is caused by the jet flow involving the external gas at the boundary surface between the external gas and the jet flow, and the momentum (kinetic energy) of the jet flow is transmitted to the external gas. That is, when the nozzle 7 is a single-hole tip, there is only one jet ejected from the nozzle 7, and the surface area of the jet contacting the external gas is small. Therefore, when the nozzle 7 employs a single-hole tip, the jet momentum attenuation is small, and the flow velocity at the time of the hot water surface collision remains high. However, in the case where the nozzle 7 has a plurality of (multi-hole) tips, there are a plurality of jets ejected from the nozzle 7, and the total surface area of the jet contacting the external gas becomes large. Therefore, the momentum of the jet is also attenuated. growing. For this reason, when a chip having a plurality of nozzles 7 is employed, the flow velocity at the time of a hot water surface collision can be sufficiently lowered (attenuated) by being divided into a plurality of nozzles 7 and ejected.

このように湯面衝突時における流速を低くできれば、火点(湯面付近)において激しいスピッテイングが発生しにくくなり、スピッティングによるダストロスの増加を防止することが可能となる。そのため、ノズル7を複数設けたチップ、具体的にはノズル7の孔占有角度が330°以下となるような脱炭用吹錬ランスチップ1を本実施形態では用いているのである。   Thus, if the flow velocity at the time of the hot water surface collision can be reduced, it becomes difficult for intense spitting to occur at the fire point (near the hot water surface), and it is possible to prevent an increase in dust loss due to spitting. Therefore, a tip provided with a plurality of nozzles 7, specifically, a decarburizing blown lance tip 1 in which the hole occupation angle of the nozzle 7 is 330 ° or less is used in this embodiment.

また、ノズル7の開口形状については、楕円などのように円に比べれば扁平(偏平)な開口形状、言い換えればアスペクト比が大きな開口形状を採用することにより、ノズル7から出た噴流の流速の減衰を大きくできる(特開平8-60219号公報参照)。そのため、湯面衝突時点における流速を十分に下げることができるようなノズル7の開口形状を採用するという観点、すなわちソフトブロー化の観点では、開口形状が真円であるよりも細長い開口形状のノズル7を用いるのが好ましい。   As for the opening shape of the nozzle 7, by adopting a flat (flat) opening shape compared to a circle such as an ellipse, in other words, an opening shape having a large aspect ratio, the flow velocity of the jet flow from the nozzle 7 can be reduced. Attenuation can be increased (see JP-A-8-60219). Therefore, from the viewpoint of adopting the opening shape of the nozzle 7 that can sufficiently reduce the flow velocity at the time of the hot water surface collision, that is, from the viewpoint of soft blow, the nozzle having an opening shape that is longer than a perfect circle. 7 is preferably used.

なお、上述したような細長い開口形状(アスペクト比の大きな開口形状)のノズルをチップ先端に複数設ける場合であっても、ノズルから噴出された噴流が湾曲して噴流同士が合流すると、ソフトブローが得られにくくなる。
すなわち、チップの先端面で隣り合うノズルから噴出された噴流の間は、噴流内よりも負圧になるため、圧力差により噴流が内側に向かって湾曲するという現象が起こる。このような現象は、例えば同一円上に複数のノズルが並ぶ場合であれば円の中心付近などで特に起こりやすい。また、特にノズルから噴出された噴流の流速が低い場合は、この湾曲は大きくなる傾向(起きやすくなる傾向)がある。
Even when a plurality of nozzles having the elongated opening shape (opening shape having a large aspect ratio) as described above are provided at the tip of the chip, if the jets ejected from the nozzles are curved and the jets merge, It becomes difficult to obtain.
That is, since a negative pressure is generated between the jets ejected from the nozzles adjacent to the tip end surface of the tip, the phenomenon that the jets are curved inward due to the pressure difference occurs. Such a phenomenon is particularly likely to occur near the center of a circle, for example, when a plurality of nozzles are arranged on the same circle. In particular, when the flow velocity of the jet ejected from the nozzle is low, this curvature tends to increase (prone to occur easily).

湾曲のために隣り合ったノズルから噴出した噴流同士が重なると、噴流同士が合流して強い流れになってしまい(ハードブローとなってしまい)、湯面衝突時点における流速を十分に下げるというソフトブロー効果が得られなくなる。
その為、断面形状が非等円のノズルをもつチップによりソフトブロー化を実現するためには必ず湾曲による噴流の重なりを防止する必要がある。
When jets ejected from adjacent nozzles overlap due to curvature, the jets merge to form a strong flow (hard blow), and the flow velocity at the point of molten metal collision is sufficiently reduced. The blow effect cannot be obtained.
For this reason, in order to realize soft blow with a tip having a nozzle having an unequal cross-sectional shape, it is necessary to prevent the overlapping of jets due to bending.

つまり、本発明の脱炭用吹錬ランスチップ1は、湾曲による噴流の重なりが防止可能となるようなノズル7の開口形状と孔数とを規定したものとなっている。
なお、近年では、計算技術が飛躍的に発展を遂げており、従来困難であった圧縮性流体の流動解析が比較的簡便にできるようになされており、本技術のように流動解析の結果を元にチップ形状を設計するケースが増えてきている。
That is, the decarburizing blown lance tip 1 of the present invention defines the opening shape and the number of holes of the nozzle 7 so as to prevent the overlapping of jets due to bending.
In recent years, computational technology has made great progress, and it has become possible to perform flow analysis of compressible fluids, which has been difficult in the past, relatively easily. The number of cases where the chip shape is originally designed is increasing.

具体的には、本実施形態の脱炭用吹錬ランスチップ1は、上述したようにノズル7のスロート部9や出口8がいずれも同じ非円形状の断面形状となっており、かつ、これらのスロート部9及び出口8が脱炭用吹錬ランス4の軸心に対して同心円上に等角度をあけて回転対称な状態で並んで配置されているといった特徴を備えている。ただ、本実施形態の脱炭用吹錬ランスチップ1は、これらの特徴だけでなく、以下の(条件1)及び(条件2)に示される特徴も備えたものとなっている。
(条件1)
「スロート部9の断面形状を楕円換算した場合、当該楕円換算された断面形状のアスペクト比が2.4〜5.5、好ましくは2.4〜3.8とされている」
(条件2)
「前記脱炭用吹錬ランスチップ1の底面において脱炭用吹錬ランス4の軸心を中心として周方向360°を見た場合に、ノズル7が存在している角度範囲を合計した孔占有角度θが330°以下とされている」
上述した2つの条件のうち、(条件1)は、スロート部9が形成されている箇所で切断したノズル7の断面(スロート部9の断面)に対して、この断面を楕円として扱った上で、アスペクト比を求めた場合にアスペクト比が2.4以上であって、且つ、5.5以下、好ましくは3.8以下という好適な範囲になることを規定したものである。
Specifically, in the decarburization blown lance tip 1 of the present embodiment, the throat portion 9 and the outlet 8 of the nozzle 7 have the same non-circular cross-sectional shape as described above, and these The throat portion 9 and the outlet 8 of the decarburizing lance 4 have a feature that they are arranged side by side in a rotationally symmetric state at an equal angle on a concentric circle with respect to the axis of the decarburizing blow lance 4. However, the decarburizing blown lance tip 1 of the present embodiment has not only these characteristics but also the characteristics shown in the following (Condition 1) and (Condition 2).
(Condition 1)
“When the cross-sectional shape of the throat portion 9 is converted into an ellipse, the aspect ratio of the cross-sectional shape converted into an ellipse is 2.4 to 5.5, preferably 2.4 to 3.8.”
(Condition 2)
“When the bottom surface of the decarburizing blown lance tip 1 is viewed 360 ° in the circumferential direction around the axis of the decarburized blown lance 4, the total hole area occupied by the nozzle 7 is occupied. The angle θ is set to 330 ° or less. ''
Of the two conditions described above, (Condition 1) is obtained by treating this section as an ellipse with respect to the section of the nozzle 7 (the section of the throat section 9) cut at the location where the throat section 9 is formed. When the aspect ratio is obtained, the aspect ratio is 2.4 or more and 5.5 or less, preferably 3.8 or less.

なお、上述したアスペクト比は、楕円や円における長軸(長径)を短軸(短径)で除した比である。例えば、円のアスペクト比は1となる。このようなアスペクト比を用いれば、スロート部9の断面形状が円や楕円形状でないような場合、言い換えれば断面形状がライスボール形状やフットボール形状のように歪んだ形状の場合でも、アスペクト比という同じ指標を用いてノズル7のスロート部9や出口8の断面形状を評価することができる。   The aspect ratio described above is a ratio obtained by dividing the major axis (major axis) of an ellipse or circle by the minor axis (minor axis). For example, the aspect ratio of the circle is 1. When such an aspect ratio is used, even when the cross-sectional shape of the throat portion 9 is not a circle or an ellipse, in other words, even when the cross-sectional shape is a distorted shape such as a rice ball shape or a football shape, the aspect ratio is the same. The cross-sectional shape of the throat portion 9 and the outlet 8 of the nozzle 7 can be evaluated using the index.

具体的には、このアスペクト比は、図3に示す<手順1>〜<手順3>を行うことで求めることができる。
<手順1>
スロート断面位置(ノズル7の軸心に対して垂直なスロート部9の断面)において、ノズル7の軸心より放射状に伸びる直線を引き、放射状に引かれた直線の中でスロート部9の開口縁を掠める(スロート部9の開口縁の接線となる)ように伸びる2本の直線L、Lに対して、2本の直線L、Lの間に形成される角を二等分する直線Lがスロート部9の断面を横断する長さを短径bとする。
<手順2>
スロート部9の断面の面積S(スロート部9の開口面積S)及び<1>の手順で求めた短径bを以下の式(1)に代入し、スロート部9を楕円として扱った場合の長径aを求める。
<手順3>
<2>の手順で求められた長径aを、<1>の手順で求められた短径bで除すことにより、スロート部9の断面のアスペクト比を求める。
Specifically, this aspect ratio can be obtained by performing <Procedure 1> to <Procedure 3> shown in FIG.
<Procedure 1>
At the throat cross-sectional position (the cross section of the throat portion 9 perpendicular to the axis of the nozzle 7), a straight line extending radially from the axis of the nozzle 7 is drawn, and the opening edge of the throat portion 9 in the radially drawn straight line The angle formed between the two straight lines L 1 and L 2 is divided into two equal parts with respect to the two straight lines L 1 and L 2 extending so as to give up (being tangent to the opening edge of the throat portion 9) the length of the straight line L M to traverse the cross-section of the throat portion 9 and the short diameter b.
<Procedure 2>
When the cross-sectional area S of the throat portion 9 (opening area S of the throat portion 9) and the minor axis b obtained in the procedure of <1> are substituted into the following formula (1), the throat portion 9 is treated as an ellipse. The major axis a is obtained.
<Procedure 3>
The aspect ratio of the cross section of the throat portion 9 is obtained by dividing the major axis a obtained by the procedure <2> by the minor axis b obtained by the procedure <1>.

なお、上述した<1>〜<3>の手順はノズル7の断面形状を楕円換算する一例を示したものに過ぎない。例えば、計測されたノズル7の断面形状の輪郭に対して、予めモデル化した(数式化した)楕円をフィッティングさせて、計測された断面形状の輪郭を最も正確に表現可能な楕円を数式として求め、求められた楕円の数式からアスペクト比を算出することもできる。   Note that the above-described procedures <1> to <3> are merely examples for converting the cross-sectional shape of the nozzle 7 into an ellipse. For example, an ellipse that can represent the contour of the measured cross-sectional shape most accurately is obtained as a mathematical formula by fitting a pre-modeled (formulated) ellipse to the measured cross-sectional contour of the nozzle 7. The aspect ratio can also be calculated from the obtained ellipse formula.

上述したスロート部9のアスペクト比が2.4〜5.5(2.4以上であって、且つ、5.5以下)、好ましくは2.4〜3.8(2.4以上であって、且つ、3.8以下)とされるのは、以下の理由に従うものである。
すなわち、上述した(条件1)は、複数のノズル7の少なくとも1つについて成立するのが好ましく、より好ましくは全てのノズル7について成立するのがより好ましい。
The aspect ratio of the throat portion 9 described above is 2.4 to 5.5 (2.4 or more and 5.5 or less), preferably 2.4 to 3.8 (2.4 or more, And 3.8 or less) for the following reason.
That is, the above (Condition 1) is preferably satisfied for at least one of the plurality of nozzles 7, and more preferably is satisfied for all the nozzles 7.

一般的にはスロート部9の断面のアスペクト比が大きくなるとソフトブロー化の効果が大きくなるが、上述したスロート部9の断面のアスペクト比が2.4未満の場合は楕円噴流の効果(ソフトブロー化の効果)が十分に得られず、流速が高いままで湯面に衝突するため、満足なソフトブロー効果を得ることができなくなる。
また、アスペクト比が5.5、好ましくは3.8を超えてしまうと、1本1本のノズル7から噴出するジェット噴流は確かに弱くなるが、上記した通りに、湾曲によって噴流同士が合体するためにソフトブロー効果が得られなくなる。その為、アスペクト比は、2.4以上であって、且つ5.5以下、好ましくは3.8以下である必要がある。
Generally, when the aspect ratio of the cross section of the throat portion 9 is increased, the effect of soft blowing is increased. However, when the above-described aspect ratio of the cross section of the throat portion 9 is less than 2.4, the effect of the elliptical jet (soft blow) Cannot be obtained sufficiently, and the collision with the molten metal surface remains at a high flow rate, so that a satisfactory soft blow effect cannot be obtained.
Also, if the aspect ratio exceeds 5.5, preferably 3.8, the jet jets ejected from each nozzle 7 will surely weaken, but as described above, the jets merge together due to the curvature. Therefore, the soft blow effect cannot be obtained. Therefore, the aspect ratio needs to be 2.4 or more and 5.5 or less, preferably 3.8 or less.

また、上述の通り、ソフトブロー化を実現するためには、ノズル7から噴出した噴流が脱炭用吹錬ランス4の軸心側に向かって湾曲し、隣り合ったノズル7から噴出した噴流同士が一体化することを防止することが重要である。この噴流の湾曲は噴流に囲まれた空間(本実施形態の場合であれば脱炭用吹錬ランス4の軸心付近に形成される空間)が噴流に対して負圧であるために発生する。しかし、隣り合った噴流(ジェット噴流)同士の間に外気が入り込む程度の隙間があると、このような隙間を通って外気が噴流に囲まれた空間に入り込むため、噴流間の空間が負圧になりにくくなり(負圧が低減され)、結果として噴流の湾曲も抑制される。言い換えると、噴流同士の間の隙間が狭すぎる、つまり、上述した孔占有角度が大きすぎると、ジェット噴流同士の間の隙間が小さくなり、外気が入り込まなくなる。これは、例えばノズル7の出口8が円環形の開口形状をしている場合を想定すると、隙間が皆無のため外気の入り込みが無くなる点からも明らかである。つまり、孔占有角度θが大きくなりすぎると、噴流(ジェット噴流)で囲まれた空間の圧力が低くなりやすく、湾曲が起きやすくなる。   Further, as described above, in order to realize soft blow, the jets ejected from the nozzles 7 are curved toward the axial center side of the decarburization lance 4 and jets ejected from the adjacent nozzles 7 It is important to prevent the components from being integrated. The curvature of the jet is generated because the space surrounded by the jet (in the case of the present embodiment, the space formed near the axis of the decarburizing lance 4 for decarburization) has a negative pressure with respect to the jet. . However, if there is a gap that allows outside air to enter between adjacent jets (jet jets), the outside air enters the space surrounded by the jet through such a gap, so the space between the jets is negative pressure. (Negative pressure is reduced), and as a result, the curvature of the jet is also suppressed. In other words, if the gap between the jets is too narrow, that is, if the above-described hole occupying angle is too large, the gap between the jets becomes small and outside air does not enter. For example, assuming that the outlet 8 of the nozzle 7 has an annular opening, it is clear from the fact that there is no gap and no outside air enters. That is, if the hole occupation angle θ is too large, the pressure in the space surrounded by the jet (jet jet) tends to be low, and bending tends to occur.

具体的には、上述した孔占有角度θは以下のようにして求めることができる。
図5に示すように、まず図の右上に位置するノズル7について、孔占有角度θを求める。上述した脱炭用吹錬ランス4の軸心から径方向に放射状に沿って直線を引いた場合に、図の右上に位置するノズル7の出口8の外縁と点接触する線分を2本引くことができる。この2本の線分をL、Lとした場合、2本の線分L、Lに囲まれた角度が、このノズル7の占有角度θとなる。このようにして求めた占有角度θは図5の右上に位置するノズル7についてのものであるが、右上以外のノズル7についても同様にして占有角度θ、θを求めることができる。このようにして脱炭用吹錬ランスチップ1の先端に形成された全てのノズル7について、占有角度θ〜θを積算したものが(条件2)における孔占有角度θ(図5の例であれば、θ=θ+θ+θ)である。また、このようにして求められる孔占有角度は、周方向に連続した無端で円環状の断面形状を備えるノズル7の場合であれば360°となる。
Specifically, the hole occupation angle θ described above can be obtained as follows.
As shown in FIG. 5, the hole occupation angle θ 1 is first obtained for the nozzle 7 located in the upper right of the figure. When a straight line is drawn radially in the radial direction from the axial center of the decarburizing blow lance 4 described above, two line segments that make point contact with the outer edge of the outlet 8 of the nozzle 7 located at the upper right of the drawing are drawn. be able to. When these two line segments are L 3 and L 4 , the angle surrounded by the two line segments L 3 and L 4 is the occupation angle θ 1 of the nozzle 7. The occupation angle θ 1 obtained in this way is for the nozzle 7 located in the upper right of FIG. 5, but the occupation angles θ 2 and θ 3 can be obtained in the same manner for the nozzles 7 other than the upper right. In this way, for all the nozzles 7 formed at the tip of the decarburizing blown lance tip 1, the occupied angles θ 1 to θ 3 are integrated to obtain the hole occupied angle θ in (Condition 2) (example in FIG. 5). If so, θ = θ 1 + θ 2 + θ 3 ). Further, the hole occupying angle obtained in this way is 360 ° in the case of the nozzle 7 having an endless and annular cross-sectional shape continuous in the circumferential direction.

つまり、上述した「孔占有角度が330°以下」とは、ノズル7の数に依らず孔占有角度θの上限を示したものである。孔占有角度θが330°を超えてしまうと、ノズル7から噴出される噴流の湾曲が激しくなるために、ジェット噴流同士の一体化によってハードブローが発生し、目的であるソフトブロー化を実現できなくなる。
なお、上述したノズル7の出口8に、ノズル7から噴出した噴流の流れを抑制する抑制部10を形成することもできる。このような抑制部10を形成すれば、ノズル7から噴出したジェット(噴流)が脱炭用吹錬ランス4の軸心側に向かって湾曲して隣り合うジェット同士が一体化することを防止することができる。
In other words, the above-mentioned “hole occupation angle is 330 ° or less” indicates the upper limit of the hole occupation angle θ regardless of the number of nozzles 7. If the hole occupying angle θ exceeds 330 °, the jet flow ejected from the nozzle 7 becomes severely curved, so that hard blow occurs due to integration of the jet jets, and the intended soft blow can be realized. Disappear.
In addition, the suppression part 10 which suppresses the flow of the jet flow spouted from the nozzle 7 can also be formed in the exit 8 of the nozzle 7 mentioned above. If such a suppression part 10 is formed, it prevents that the jet (jet) which spouted from the nozzle 7 curves toward the axial center side of the decarburization blow lance 4, and adjoins adjacent jets. be able to.

このような抑制部10の設置は、「発明が解決しようとする課題」で示した特開平8−157928号公報や特開昭61−143507号公報などの先行文献にも、開示されていない。つまり、これらの先行文献には、ノズル出口にノズルから噴出されたジェット噴流を内側に湾曲させない(外側に広げる)ための邪魔板や突起のような噴流を抑制する部材(抑制部10)は開示されていない。言い換えれば、これらの先行文献では、内側へのジェット噴流の湾曲を抑制できないため、噴流同士の合流によって噴流がハードブロー化する可能性があり、ソフトブロー化は望めないものとなっている。   Such installation of the suppression unit 10 is not disclosed in prior literatures such as Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 8-1557928 and 61-143507 described in “Problems to be Solved by the Invention”. In other words, these prior documents disclose a member (suppressing portion 10) that suppresses a jet flow such as a baffle plate or a protrusion to prevent the jet jet flow ejected from the nozzle at the nozzle outlet from being curved inward (spread outward). It has not been. In other words, in these prior documents, since the bending of the jet jet inward cannot be suppressed, the jet may be hard blown by the merge of the jets, and soft blow cannot be expected.

ところが、本実施形態の抑制部10は、脱炭用吹錬ランスチップ1の先端側に着脱自在に設けられて、ノズル7の出口8(出口8の開口)の一部を閉鎖可能な板部材とされている。なお、抑制部10は、ノズル7から噴出される噴流を減衰可能な板部材(邪魔板のような部材)でも良いが、ノズル7の出口8に突状に形成された部位(突起)でも良い。
このような抑制部10を設ける理由は、以下の通りである。すなわち、上述した通りに、ラバール構造を採用する本実施形態の脱炭用吹錬ランスチップ1では、スロート部9で圧縮された流体はノズル7の出口8に向かって膨張することでジェット噴流が形成される。このジェット噴流が形成されている領域、例えばノズル7の出口8付近において、ジェット噴流が障害物に接触すると、ソニックブーム(衝撃波)を発生させながらジェット噴流の流速が低下することが知られている。つまり、ノズル7の出口8に抑制部10を設置することにより、ノズル7から噴出する噴流の流速を低減し、ソフトブロー化を実現することができる。
However, the restraining portion 10 of the present embodiment is a plate member that is detachably provided at the distal end side of the decarburizing blown lance tip 1 and can close a part of the outlet 8 (opening of the outlet 8) of the nozzle 7. It is said that. The suppressing unit 10 may be a plate member (a member such as a baffle plate) capable of attenuating the jet flow ejected from the nozzle 7, or may be a portion (projection) formed in a protruding shape at the outlet 8 of the nozzle 7. .
The reason for providing such a suppression unit 10 is as follows. That is, as described above, in the decarburizing blown lance tip 1 of the present embodiment adopting the Laval structure, the fluid compressed in the throat portion 9 expands toward the outlet 8 of the nozzle 7, thereby generating a jet jet. It is formed. It is known that when the jet jet comes into contact with an obstacle in the area where the jet jet is formed, for example, in the vicinity of the outlet 8 of the nozzle 7, the flow velocity of the jet jet decreases while generating a sonic boom (shock wave). . That is, by installing the suppression unit 10 at the outlet 8 of the nozzle 7, the flow velocity of the jet ejected from the nozzle 7 can be reduced and soft blowing can be realized.

なお、抑制部10は、ノズル7の出口8における軸心側の開口縁から軸心から離れる方向に向かって開口幅の1/4以上の突出幅で突出するように形成するのが好ましい。抑制部10の大きさがこれ以下になると、噴流との接触面積が小さくなり、満足なソフトブロー効果を得ることはできなくなる。また、上述の通り、単純に噴流の流速を下げるだけでは湾曲が大きくなり、合体しやすくなる。そのため、軸心側の開口縁に抑制部10を設置し、合体しやすい軸心側の噴流を抑えることでジェットの合体を防止している。   In addition, it is preferable to form the suppressing part 10 so that it protrudes with the protrusion width more than 1/4 of opening width toward the direction away from an axial center from the opening edge of the axial center side in the exit 8 of the nozzle 7. FIG. When the size of the suppressing portion 10 is less than this, the contact area with the jet becomes small, and a satisfactory soft blow effect cannot be obtained. Further, as described above, simply lowering the flow velocity of the jet increases the curvature and makes it easy to merge. Therefore, the suppression part 10 is installed in the opening edge by the side of an axial center, and the coalescence of a jet is prevented by suppressing the jet flow of the axial center side which is easy to unite.

一方、上述した抑制部10を設置するに際しては、脱炭用吹錬ランス4から噴出される酸素ガスの総流量を0.5〜1.5 [Nm3/分]とした場合(酸素ガスの総流量が0.5 Nm3/分以上であって、且つ、1.5 Nm3/分以下)に、ノズル7から噴出する酸素の流量、スロート部9の断面積、及び出口8の断面積より求まる不適性度が0.6〜0.9となるように抑制部10を形成するのが好ましい。 On the other hand, when the above-described suppression unit 10 is installed, the total flow rate of oxygen gas ejected from the decarburizing blow lance 4 is 0.5 to 1.5 [Nm 3 / min] (the total flow rate of oxygen gas is 0.5 Nm 3 / min or more and 1.5 Nm 3 / min or less), the improper degree determined from the flow rate of oxygen ejected from the nozzle 7, the cross-sectional area of the throat portion 9 and the cross-sectional area of the outlet 8 is 0.6 to It is preferable to form the suppression part 10 so that it may become 0.9.

ここで、不適性度とは、ジェット噴流について適性な圧縮が行われているかを示す指標であり、不適性度=1の場合にノズルの出口における圧力が外気圧と等しくなり、もっともエネルギー変換効率が良くなって、強力なジェット噴流が得られる。この不適性度=1の場合は「適正膨張」と言われる。これに対して不適性度≠1の場合は、「不適性膨張」と呼ばれ、出口圧力が外気圧と等しくならなくなる。特に、不適性度<1の場合は、「過膨張」と呼ばれ、出口圧力が外気圧以下となる。この場合は、ノズル7での圧力→運動エネルギーの変換効率が低いため、ソフトブローを実現することができる。ただ、あまりソフトブローにし過ぎると、上述した湾曲が起こってジェット噴流が合体して一体化する現象が発生し、結果としてソフトブロー効果が得られなくなる。そのため、不適性度には、ソフトブロー効果を確実に発揮可能な最適範囲が存在する。   Here, the improper degree is an index indicating whether or not the jet jet is appropriately compressed. When the improper degree = 1, the pressure at the nozzle outlet becomes equal to the external pressure, and the energy conversion efficiency is the highest. And a powerful jet can be obtained. When this degree of improperness = 1, it is said to be “proper expansion”. On the other hand, when the degree of improperness ≠ 1, it is called “improper expansion” and the outlet pressure does not become equal to the external pressure. In particular, when the degree of improperness <1, it is called “overexpansion” and the outlet pressure is equal to or lower than the external pressure. In this case, since the conversion efficiency of pressure → kinetic energy at the nozzle 7 is low, soft blow can be realized. However, if the soft blow is performed too much, the above-described curve occurs and the jet jets are united and integrated, and as a result, the soft blow effect cannot be obtained. Therefore, there exists an optimal range in which the soft blow effect can be surely exhibited in the unsuitability degree.

具体的には、本実施形態の不適性度の最適範囲は、0.6〜0.9とされる。不適性度が0.9以上であると、圧力が運動エネルギーに変換される際のエネルギー変換効率が高くなり、強力なジェット噴流が形成されてしまい、湯面への衝突流速も高くなってしまう(ソフトブロー効果が得られなくなる)。
また、不適性度が0.6以下となると、ノズル7の出口8近傍でソフトブロー化されているものの、隣り合うノズル7から噴出されたジェット噴流同士が湾曲により一体化するため、ジェット噴流の減衰が遅くなり、結果として湯面への衝突流速が高くなってしまう(ソフトブロー効果が得られなくなる)。
Specifically, the optimum range of the inappropriateness degree of the present embodiment is set to 0.6 to 0.9. When the degree of improperness is 0.9 or more, the energy conversion efficiency when pressure is converted into kinetic energy increases, a powerful jet jet is formed, and the collision flow velocity on the molten metal surface also increases. (Soft blow effect cannot be obtained).
Further, when the degree of improperness is 0.6 or less, although the soft blow is performed in the vicinity of the outlet 8 of the nozzle 7, the jet jets ejected from the adjacent nozzles 7 are integrated by bending, so that the jet jet Attenuation becomes slow, resulting in a high collision flow velocity on the molten metal surface (soft blow effect cannot be obtained).

そのため、不適性度は0.6〜0.9の範囲である必要がある。
なお、上述した不適性度は、以下のような手順で実際に算出することができる。
上述したように不適性度(以降の数式では不適性度を示すのにfという記号を用いる場合がある)とは、ジェットの膨張度合を表す指標であり、以下の式(2)で表される。
Therefore, the unsuitability degree needs to be in the range of 0.6 to 0.9.
It should be noted that the degree of inappropriateness described above can be actually calculated by the following procedure.
As described above, the degree of improperness (in the following formulas, the symbol f may be used to indicate the degree of improperness) is an index that represents the degree of expansion of the jet, and is expressed by the following formula (2). The

不適性度f=1の場合は適正膨張と呼ばれ、ノズル効率が最大となる。また不適性度f<1、あるいは不適性度f>1の場合は、各々過膨張、不足膨張と呼ばれ、適正膨張時よりノズル効率が低くなる。
式(2)において、分母p0pは「適正膨張時のノズル前圧力」を表し、以下のように算出する。なお、この「ノズル前圧力」とは、図4中に示す「ノズル前」での圧力を示している。
When the degree of improperness is f = 1, this is called proper expansion, and the nozzle efficiency is maximized. Further, when the degree of inadequate f <1 or the degree of inadequate f> 1, it is called overexpansion and underexpansion, respectively, and the nozzle efficiency is lower than that at the time of appropriate expansion.
In equation (2), the denominator p 0p represents “the pre-nozzle pressure during proper expansion” and is calculated as follows. The “pressure before nozzle” indicates the pressure before “nozzle” shown in FIG.

すなわち、ジェット膨張が断熱膨張と仮定すると、ノズル7の出口8の断面積(Ae)を、ノズル7のスロート部9の断面積(A*)で除した面積比と、ノズル7の出口8での噴流の流速をマッハ数で示した値(Me)は式(3)の関係にあるため、比熱比をλとすると面積比(Ae/A*)よりノズル7の出口8での噴流のマッハ数Meを以下のように算出することができる。 That is, assuming that the jet expansion is adiabatic expansion, the area ratio obtained by dividing the cross-sectional area (A e ) of the outlet 8 of the nozzle 7 by the cross-sectional area (A * ) of the throat portion 9 of the nozzle 7 and the outlet 8 of the nozzle 7. Since the value (M e ) showing the flow velocity of the jet at Mach number in Equation (3) is in the relationship of Equation (3), if the specific heat ratio is λ, the jet at the outlet 8 of the nozzle 7 from the area ratio (Ae / A *) The Mach number Me can be calculated as follows.

また、ノズル7の出口8における噴流のマッハ数と、計測しようとするノズル7の入側の圧力、及びノズル7の出側の圧力は式(4)の関係にある。なお、上述した適正膨張とは出口圧力が外気圧と等しくなる場合なので、式(3)で求めたノズル7の出口8でのマッハ数Me、およびノズル7の出口8での圧力pe=1.013×105[Pa]を代入すると、適正膨張時のノズル7の入側の圧力p0p=p0が求まる。 Further, the Mach number of the jet flow at the outlet 8 of the nozzle 7, the pressure on the inlet side of the nozzle 7 to be measured, and the pressure on the outlet side of the nozzle 7 are in the relationship of Expression (4). Since the proper expansion described above a case where the outlet pressure is equal to the outside pressure, the pressure p e of the outlet 8 of the Mach number M e, and the nozzle 7 at the outlet 8 of the nozzle 7 was calculated by the formula (3) = When 1.013 × 105 [Pa] is substituted, the pressure p 0p = p 0 on the inlet side of the nozzle 7 at the time of proper expansion is obtained.

また、式(2)において、分子p0は求めようとする実際のノズル7の入側の圧力であり、ノズル7を流れるガス(酸素)の質量流速m*より、以下の式(5)で求められる。 In equation (2), the numerator p 0 is the actual pressure on the inlet side of the nozzle 7 to be obtained. From the mass flow velocity m * of the gas (oxygen) flowing through the nozzle 7, the following equation (5) Desired.

なお、上述した式(2)〜式(5)中に用いられる各パラメータは、以下の表1に示すようなものとなっている。   In addition, each parameter used in the above-described formulas (2) to (5) is as shown in Table 1 below.

上述した特徴を兼ね備えた本実施形態の脱炭用吹錬ランスチップ1を用いれば、ノズル7から噴出する噴流の流速を低減させることができ、ソフトブロー化を実現することができる。つまり、本実施形態の脱炭用吹錬ランスチップ1を用いれば、ノズル7から噴出される酸素ガスの流量(O流量)を低減させなくてもソフトブローを実現できるし、またランス高さを高くしなくてもソフトブローを実現できる。そのため、吹錬中における湯面への衝突流速を低下させることができ、吹錬中に発生するスピッティングを低減することが可能となる。 If the decarburizing blown lance tip 1 of the present embodiment having the above-described features is used, the flow velocity of the jet flow ejected from the nozzle 7 can be reduced, and soft blow can be realized. That is, if the decarburization blown lance tip 1 of the present embodiment is used, soft blow can be realized without reducing the flow rate (O 2 flow rate) of the oxygen gas ejected from the nozzle 7 and the lance height. Soft blow can be realized without increasing the height. Therefore, the collision flow velocity to the molten metal surface during blowing can be reduced, and spitting generated during blowing can be reduced.

上述した本発明の脱炭用吹錬ランスチップ1の作用効果を、実施例及び比較例を用いてさらに詳しく説明する。
実施例及び比較例は、ノズル7の開口形状、ノズル7の孔数、抑制部10(邪魔板)の有無などの条件を変化させた場合に、ノズル7から噴出された噴流が溶湯表面に衝突する際の中心動圧(ジェット噴流の中心での動圧)及び中心流速(ジェット噴流の中心での流速)がどのように変化するかを、Fluent(Ver.ansys14.5)を用いた流動解析により計算したものである。なお、実施例及び比較例は、いずれも酸素流量が1000Nm3/分のものである。
The operational effects of the decarburizing blown lance tip 1 of the present invention described above will be described in more detail using Examples and Comparative Examples.
In the example and the comparative example, when the conditions such as the opening shape of the nozzle 7, the number of holes of the nozzle 7, and the presence / absence of the suppressing portion 10 (baffle plate) are changed, the jet flow ejected from the nozzle 7 collides with the molten metal surface. Flow analysis using Fluent (Ver. Ansys14.5) to see how the central dynamic pressure (dynamic pressure at the center of the jet jet) and the central flow velocity (velocity at the center of the jet jet) change It is calculated by. In all of the examples and comparative examples, the oxygen flow rate is 1000 Nm 3 / min.

また、流動解析に用いた実施例及び比較例の脱炭用吹錬ランスチップは、開口形状が真円の6孔ランスをベース形状とし、この6孔のうちから隣接し合うノズル同士を複数孔に亘って適宜結合させて、アスペクト比を大きくしたノズル7を適宜形成したものである。
さらに、実施例1は上述した(条件1)及び(条件2)を満足するものであり、実施例2は、上述した(条件1)及び(条件2)に加えて、ノズル7の出口8における軸心側の開口縁から軸心から離れる方向に向かって出口8の開口幅の1/4以上の突出幅で突出する抑制部10(邪魔板)を形成すると共に、ノズルから噴出する酸素の流量、スロート部の断面積、及び出口の断面積より求まる不適性度が0.6〜0.9という条件を満足するものとなっている。なお、出口8に形成される抑制部10の厚みはいずれも10mmとしている。
Further, the decarburization blown lance tips of the examples and comparative examples used in the flow analysis have a 6-hole lance with a perfect opening as a base shape, and a plurality of adjacent nozzles are formed from these 6 holes. As a result, the nozzle 7 having an increased aspect ratio is appropriately formed.
Furthermore, Example 1 satisfies the above-mentioned (Condition 1) and (Condition 2). In addition to (Condition 1) and (Condition 2) described above, Example 2 is provided at the outlet 8 of the nozzle 7. A flow rate of oxygen ejected from the nozzle is formed while forming a restraining portion 10 (baffle plate) that projects with a projecting width that is 1/4 or more of the opening width of the outlet 8 in the direction away from the axial center opening edge. The degree of inadequacy obtained from the cross-sectional area of the throat portion and the cross-sectional area of the outlet satisfies the condition of 0.6 to 0.9. In addition, all the thickness of the suppression part 10 formed in the exit 8 is 10 mm.

まず、ノズル7の孔結合のベース形状について説明する。このベース形状の脱炭用吹錬ランスチップは、太さ(直径)がφ355.6mmの短尺な円柱状(円盤状)で、中心から234mmの同心円上に、互いに等間隔を開けて6孔の真円形状のノズル出口を持つ。なお、孔結合のベース形状には、上述した6孔のもの以外に、4孔のものも用意した。つまり、これらのベース形状は、真円形状のノズルを脱炭用吹錬ランスの軸心に対して60°で回転対称となるか、または90°で回転対称となるものと言うこともできる。また、脱炭用吹錬ランスの内部には、酸素ガスを流通させる酸素流路が形成されている。これら6孔または4孔のノズルは、いずれも脱炭用吹錬ランスの内部の酸素流路に開口する入口と、脱炭用吹錬ランスチップの先端面に開口形成される出口とを結ぶものであり、本例では全長が173mmとされている。それぞれのノズル孔の内部には、出口から奥側に向かって140mmの位置に、スロート部が形成されている。このスロート部は、ノズル孔の出口の開口径よりも小径に絞られた部分であり、ランス孔の長手方向に対して10mmの長さに亘って形成されたものとなっている。   First, the base shape of the hole connection of the nozzle 7 will be described. This decarburized blown lance tip for base decarburization is a short cylindrical shape (disk shape) with a diameter (diameter) of φ355.6 mm, and has 6 holes at equal intervals on a concentric circle 234 mm from the center. Has a round nozzle outlet. In addition, as the base shape of the hole connection, in addition to the above-described six holes, a four-hole shape was also prepared. That is, it can be said that these base shapes are rotationally symmetric at 60 ° with respect to the axis of the decarburizing blow lance, or are rotationally symmetric at 90 °. Further, an oxygen flow path for circulating oxygen gas is formed inside the decarburization blow lance. Each of these 6-hole or 4-hole nozzles connects the inlet that opens to the oxygen flow path inside the decarburizing blow lance and the outlet that is formed at the tip of the decarburizing blow lance tip. In this example, the total length is 173 mm. Inside each nozzle hole, a throat portion is formed at a position of 140 mm from the outlet toward the back side. The throat portion is a portion that is narrower than the opening diameter of the outlet of the nozzle hole, and is formed over a length of 10 mm with respect to the longitudinal direction of the lance hole.

上述したベース形状に対して、実施例及び比較例のノズルは、ベース形状の6孔または4孔のノズルのうち、隣接し合うノズル同士を2孔、3孔、6孔結合させて、非円形状のノズルを作成したものとなっている。
具体的には、実験番号1〜実験番号19は、隣接し合う2孔または3孔同士を連結させて、非円形状(円弧形状)のノズル7としたものである。これらの実験番号1〜実験番号19は、表3において「実施例1」として示している。また、実験番号20〜実験番号28は、隣接し合う2孔同士を連結させて、非円形状(円弧形状)のノズル7としたものである。これらの実験番号20〜実験番号28は、表4において「実施例2」として示している。さらに、実験番号29〜実験番号34は、3孔または6孔すべてを連結させてノズルを形成したものであり、表5の「比較例1」を構成している。
In contrast to the base shape described above, the nozzles of the example and the comparative example are non-circular by joining two, three, and six holes adjacent to each other among the six or four holes in the base shape. A nozzle with a shape is created.
Specifically, in Experiment No. 1 to Experiment No. 19, adjacent two holes or three holes are connected to form a non-circular (arc-shaped) nozzle 7. These experiment numbers 1 to 19 are shown as “Example 1” in Table 3. Experiment numbers 20 to 28 are two non-circular (arc-shaped) nozzles 7 formed by connecting two adjacent holes. These experiment numbers 20 to 28 are shown as “Example 2” in Table 4. Furthermore, Experiment No. 29 to Experiment No. 34 are nozzles formed by connecting all three or six holes, and constitute “Comparative Example 1” in Table 5.

なお、図5に示すように、実施例1、実施例2、及び比較例1のノズルは、脱炭用吹錬ランスの軸心(図5の紙面における上下方向)に対して、傾角(傾斜角)10〜30[deg.]で傾斜したものとなっている。
なお、上述したものを除く寸法等のデータ、言い換えれば流動解析に用いるFluentの計算条件は、表2に示すようなものとなっている。
As shown in FIG. 5, the nozzles of Example 1, Example 2, and Comparative Example 1 are inclined (inclined) with respect to the axis of the decarburization blow lance (up and down direction on the paper surface of FIG. 5). Angle) It is inclined at 10 to 30 [deg.].
In addition, data such as dimensions other than those described above, in other words, Fluent calculation conditions used for the flow analysis are as shown in Table 2.

上述した実施例及び比較例に対しては、「中心動圧」と「中心流速」とを求めて、ソフトブローが実現できているかどうかを評価した。
なお、評価に用いる「中心動圧」は、ジェットの自由噴流(障害物が無い)において、ランス高さ(出口)より2.8m下方の位置における噴流中心の動圧をFluentを用いて計算したものである。この「中心動圧」を19.6[kPa]以下とすることにより、吹錬中期以降のダスト発生量を低減できる(特開2013−49890号公報参照)。それゆえ、本実施例及び比較例では、「中心動圧」が19.6[kPa]以下のものを「○(ソフトブロー化の効果あり)」の評価、「中心動圧」が19.6[kPa]未満のものを「×(ソフトブロー化の効果なし)」の評価とした。
For the examples and comparative examples described above, “central dynamic pressure” and “central flow velocity” were obtained to evaluate whether or not soft blow could be realized.
The “central dynamic pressure” used for the evaluation is calculated using the Fluent for the dynamic pressure at the center of the jet at a position 2.8 m below the lance height (exit) in the free jet of the jet (no obstacles). It is. By setting the “central dynamic pressure” to 19.6 [kPa] or less, the amount of dust generated after the middle stage of blowing can be reduced (see JP 2013-49890 A). Therefore, in the present example and the comparative example, when the “central dynamic pressure” is 19.6 [kPa] or less, the evaluation of “◯ (there is an effect of soft blowing)” and the “central dynamic pressure” is 19.6. Those with less than [kPa] were evaluated as “× (no effect of soft blowing)”.

さらにまた、「中心流速」は、ジェットの自由噴流(障害物が無い)において、ランス高さ(出口)より2.8m下方の位置における噴流中心の流速をFluentを用いて計算したものである。この「中心流速」を70[m/s]以下とすることにより、吹錬時のダスト発生量を低減できる(特開平7−3318号公報参照)。それゆえ、本実施例及び比較例では、「中心流速」が70[m/s]以下のものも「○(ソフトブロー化の効果あり)」の評価、「中心流速」が70[m/s]未満のものも「×(ソフトブロー化の効果なし)」の評価とした。   Furthermore, the “center flow velocity” is the flow velocity calculated at the center of the jet 2.8 m below the lance height (exit) using Fluent in the free jet of the jet (no obstacles). By setting the “center flow velocity” to 70 [m / s] or less, the amount of dust generated during blowing can be reduced (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-3318). Therefore, in the present example and the comparative example, even when the “center flow velocity” is equal to or less than 70 [m / s], the evaluation of “◯ (there is an effect of soft blow)” and the “center flow velocity” is 70 [m / s]. ] Was also evaluated as “× (no effect of soft blow)”.

なお、この「中心流速」の条件は、上述した「中心動圧」よりも厳しい条件となっている。
それゆえ、「総合評価」として、「中心動圧」が「○」であるばかりでなく「中心流速」も「○」の評価となる場合は、「総合評価」を「◎(ソフトブロー化の効果が大きい)」とした。一方、「中心流速」または「中心動圧」のいずれかが「○」のものは「○(ソフトブロー化の効果がある)」としている。
The condition of “center flow velocity” is stricter than the above-mentioned “center dynamic pressure”.
Therefore, as the “comprehensive evaluation”, if the “central dynamic pressure” is not only “○” but also the “central flow velocity” is also evaluated as “◯”, the “comprehensive evaluation” is set to “◎ ( The effect is great). On the other hand, the case where either “center flow velocity” or “center dynamic pressure” is “◯” is set to “◯ (the effect of soft blow)”.

表6に示すように、上述した実験番号1〜実験番号34のうち、「実施例1」として実験番号1、2、3、「実施例2」として実験番号20、21、22について、中心動圧を求めると、2.1kPa〜6.3kPaとなり、閾値である19.6kPa以下となる。ところが、比較例1の実験例は、いずれも中心動圧が、閾値である19.6kPaを超える。このことから、実施例1及び実施例2は、比較例1に比べて湯面衝突時の中心動圧を低減可能であることがわかる。   As shown in Table 6, among the experiment numbers 1 to 34 described above, the center motions of the experiment numbers 1, 2, and 3 as “Example 1” and the experiment numbers 20, 21, and 22 as “Example 2” When the pressure is obtained, it becomes 2.1 kPa to 6.3 kPa, which is a threshold value of 19.6 kPa or less. However, in all the experimental examples of Comparative Example 1, the central dynamic pressure exceeds the threshold value of 19.6 kPa. From this, it can be seen that Example 1 and Example 2 can reduce the center dynamic pressure at the time of the molten metal collision as compared with Comparative Example 1.

一方、表7に示すように、「実施例1」として実験番号1、2、3、「実施例2」として実験番号20、21、22について、中心流速を求めると、実施例1については80.1 m/s〜97.8m/sとなり、閾値である70m/sを超えるが、実施例2については54.9m/s〜68.3m/sとなり、閾値である70m/s以下となる。このことから、実施例2は、比較例1だけでなく実施例1に比べても、湯面衝突時の中心流速を低減可能であることがわかる。   On the other hand, as shown in Table 7, when the center flow velocity was determined for Experiment Nos. 1, 2, and 3 as “Example 1” and Experiment Nos. 20, 21, and 22 as “Example 2”, 80.1 was found for Example 1. m / s to 97.8 m / s, which exceeds the threshold value of 70 m / s, but in Example 2, it is 54.9 m / s to 68.3 m / s, which is the threshold value of 70 m / s or less. From this, it can be seen that Example 2 can reduce the center flow velocity at the time of a hot water surface collision not only in Comparative Example 1 but also in Example 1.

なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. In particular, in the embodiment disclosed this time, matters that are not explicitly disclosed, for example, operating conditions and operating conditions, various parameters, dimensions, weights, volumes, and the like of a component deviate from a range that a person skilled in the art normally performs. Instead, values that can be easily assumed by those skilled in the art are employed.

1 脱炭用吹錬ランスチップ
2 転炉設備
3 転炉
4 脱炭用吹錬ランス
5 羽口
6 酸素流路
7 ノズル
8 ノズルの出口
9 スロート部
10 抑制部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Blowing lance tip for decarburization 2 Converter equipment 3 Converter 4 Blowing lance for decarburization 5 Tuyere 6 Oxygen flow path 7 Nozzle 8 Nozzle outlet 9 Throat part 10 Control part

Claims (2)

転炉容器において溶銑の脱炭処理を実施する際に使用する脱炭用吹錬ランスの先端に取り付けられる脱炭用吹錬ランスチップであって、
前記溶銑に対して酸素を噴出するノズルを複数有しており、これら複数のノズルは出口よりも小径に絞られたスロート部を孔内に有するスロート構造を備えており、
前記スロート部において複数のノズルに形成される断面形状の各々が等しい形状で且つ非円形とされており、前記出口において複数のノズルに形成される断面形状の各々が等しい形状で且つ非円形とされていて、
前記複数のノズルのスロート部及び出口が、前記脱炭用吹錬ランスの軸心を基準として同心円上に並ぶように、かつ軸心回りに互いに等角度をあけて、前記軸心に対して互いに回転対称な状態で配置されており、前記複数のノズルが以下の条件を満足することを特徴とする脱炭用吹錬ランスチップ。
(条件1)
「前記スロート部の断面形状を楕円換算した場合、当該楕円換算された断面形状のアスペクト比が2.4〜5.5とされている」
(条件2)
「前記脱炭用吹錬ランスチップの底面において脱炭用吹錬ランスの軸心を中心として周方向360°を見た場合に、前記ノズルが存在している角度範囲を合計した孔占有角度が330°以下とされている」
A decarburization blown lance tip attached to the tip of a decarburization blown lance used when performing decarburization treatment of hot metal in a converter vessel,
It has a plurality of nozzles for ejecting oxygen to the hot metal, and the plurality of nozzles has a throat structure having a throat portion narrowed in a diameter smaller than the outlet in the hole,
Each of the cross-sectional shapes formed in the plurality of nozzles in the throat portion is equal and non-circular, and each of the cross-sectional shapes formed in the plurality of nozzles in the outlet is equal and non-circular. And
The throat portions and outlets of the plurality of nozzles are arranged on a concentric circle with respect to the axis of the decarburization blow lance, and are equiangular with each other around the axis, and are mutually A blown lance tip for decarburization, which is arranged in a rotationally symmetric state, and wherein the plurality of nozzles satisfy the following conditions.
(Condition 1)
“When the cross-sectional shape of the throat portion is converted into an ellipse, the aspect ratio of the cross-sectional shape converted into an ellipse is 2.4 to 5.5”
(Condition 2)
“When the bottom surface of the decarburizing blown lance tip is viewed in the circumferential direction 360 ° around the axis of the decarburizing blown lance, the total hole occupation angle is the angle range in which the nozzles are present. 330 ° or less. ''
前記ノズルの出口には、当該ノズルから噴出した噴流の流れを抑制する抑制部が形成されており、
前記抑制部は、前記ノズルの出口における軸心側の開口縁から軸心から離れる方向に向かって開口幅の1/4以上の突出幅で突出するように形成されており、
前記ノズルから噴出する酸素の流量、前記スロート部の断面積、及び前記出口の断面積より求まる不適性度が0.6〜0.9とされている
ことを特徴とする請求項1に記載の脱炭用吹錬ランスチップ。
The outlet of the nozzle is formed with a suppressing portion that suppresses the flow of the jet ejected from the nozzle,
The suppressing portion is formed so as to protrude with a protruding width of 1/4 or more of the opening width toward the direction away from the axial center from the opening edge on the axial center side at the outlet of the nozzle,
2. The decarburization blow according to claim 1, wherein an inadequate degree determined from a flow rate of oxygen ejected from the nozzle, a cross-sectional area of the throat portion, and a cross-sectional area of the outlet is 0.6 to 0.9. Alchemy lance tip.
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