JP2848010B2 - Top blowing lance for refining molten metal - Google Patents

Top blowing lance for refining molten metal

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JP2848010B2
JP2848010B2 JP9091591A JP9091591A JP2848010B2 JP 2848010 B2 JP2848010 B2 JP 2848010B2 JP 9091591 A JP9091591 A JP 9091591A JP 9091591 A JP9091591 A JP 9091591A JP 2848010 B2 JP2848010 B2 JP 2848010B2
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nozzles
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誠一 増田
亨 松尾
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  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
  • Furnace Charging Or Discharging (AREA)
  • Carbon Steel Or Casting Steel Manufacturing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、例えば、製鋼用転炉
において精錬用ガスを溶融金属に吹きつけるために使用
する上吹ランスに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an upper lance used for blowing a refining gas to a molten metal in a converter for steelmaking, for example.

【0002】[0002]

【従来の技術】製鋼用転炉を例にとると、上底吹転炉が
開発され実用化される前のLD転炉では、精錬ガス(酸
素ガス)を供給すると共に、鉄浴の攪拌を強化して脱
炭、脱りん等の冶金反応を促進するため、上吹精錬ガス
を強噴流で浴面に衝突させるいわゆるハードブローを指
向していた。しかし、ハードブローによって浴面に深い
キャビティーが形成され、これにともなって粒鉄が飛散
するスピッチングが増加する。このスピッチングは製鋼
歩留りの低下を招き、また炉口地金付き等の操業トラブ
ルを発生させる。
2. Description of the Related Art Taking a steelmaking converter as an example, in an LD converter before an upper-bottom blower was developed and put into practical use, a refining gas (oxygen gas) was supplied and an iron bath was stirred. In order to strengthen and promote metallurgical reactions such as decarburization and dephosphorization, so-called hard blow, in which upper blowing refining gas collides with a bath surface with a strong jet, was intended. However, a deep cavity is formed in the bath surface by the hard blow, and accordingly, the spitting in which the granular iron is scattered increases. This spitting causes a reduction in the steelmaking yield, and also causes operational troubles such as sticking of the furnace mouth metal.

【0003】近年、上吹に加えて、炉底からもガスを吹
き込む上底吹転炉が実用化され、底吹羽口から吹き込む
ガスの攪拌動力による強攪拌が可能となり、上吹をハー
ドブローにする必要性は薄れてきた。しかし、通常の上
底吹転炉では羽口交換等のメンテナンスあるいは出鋼時
の操業面での制約により、底吹羽口位置が炉底中央部に
制限される。従って羽口からの吹込みガスの干渉を避け
るため、羽口の本数も制限される。また1本の羽口から
多量の精錬用ガスを吹込むと、吹抜けを起こしたり羽口
の寿命が短くなるという問題がある。このため一般に底
吹ガスは0.05〜0.3Nm3/min・t(溶鉄1トン当たり、1
分間に0.05〜0.3 Nm3)程度の流量で吹込まれ、通常 2.5
〜3.5Nm3/min・tの大部分の精錬用ガス(酸素)が上吹
ランスから供給されている。
[0003] In recent years, in addition to top blowing, a top-bottom blowing converter that blows gas from the furnace bottom has also been put into practical use, and it has become possible to perform strong stirring by the stirring power of the gas blown from the bottom blowing tuyere. The need to do so has diminished. However, in a normal top-bottom blowing converter, the position of the bottom-blowing tuyere is limited to the central part of the furnace bottom due to maintenance such as tuyere replacement or restrictions on operation during tapping. Therefore, the number of tuyeres is also limited in order to avoid interference of gas blown from the tuyeres. In addition, when a large amount of refining gas is blown from one tuyere, there is a problem that blow-by occurs and the life of the tuyere is shortened. For this reason, bottom blown gas is generally 0.05 to 0.3 Nm 3 / min · t (1 ton
0.05 to 0.3 Nm 3 ) per minute, usually 2.5
Most refining gas (oxygen) of ~ 3.5 Nm 3 / min · t is supplied from the upper blowing lance.

【0004】一方、脱炭末期における脱炭反応は火点近
傍の溶鉄中C (炭素) の物質移動に律速される。従って
ランス高さを上げたり、ノズル口径を大きくする等の手
段によって上吹をソフトブローにしすぎると、脱炭反応
率が低下するという問題を生じる。さらにソフトブロー
にしすぎた場合、炉内においてCOガスの2次燃焼が発生
することやカバースラグの影響で精錬ガス噴流が炉壁に
衝突する等の現象がおきて、精錬ガス反応効率の低下や
耐火物損耗の増加といった問題を生じる。このようなこ
とから上底吹転炉でもある程度ハードブロー気味のラン
スの設計が適正とされてきた。
On the other hand, the decarburization reaction in the last stage of decarburization is limited by the mass transfer of C (carbon) in molten iron near the flash point. Therefore, if the upper blow is made too soft blow by means such as increasing the lance height or increasing the nozzle diameter, there is a problem that the decarburization reaction rate is reduced. Furthermore, if the soft blow is performed too much, phenomena such as secondary combustion of CO gas occurring in the furnace and collision of the refining gas jet with the furnace wall due to the influence of cover slag may occur, resulting in a decrease in the refining gas reaction efficiency and Problems such as increased refractory wear occur. For this reason, it has been considered that the design of the lance which is somewhat hard-blow is appropriate even in the upper-bottom blower.

【0005】一方、最近、低りん鋼の溶製ならびに造滓
剤の節減による製鋼コスト削減を目的として、溶銑の脱
りん処理が普及しつつある。この場合は、事前に脱りん
された溶銑が転炉に装入されることになるので、転炉の
精錬機能は脱炭と昇温とが主となり、脱りんは従とな
る。従って、スラグを少なくして吹錬を行う、いわゆる
レススラグ吹錬が可能となり、炉内スラグが炉口から溢
流するスロッビングの問題もほとんどなくなるので、精
錬ガス供給速度を上げて吹錬の高速化を目指す方向にあ
る。
On the other hand, recently, for the purpose of melting low-phosphorus steel and reducing steelmaking costs by saving slag-making agents, dephosphorization of hot metal is becoming widespread. In this case, since the hot metal that has been dephosphorized in advance is charged into the converter, the refining function of the converter is mainly decarburization and temperature increase, and dephosphorization is subordinate. Therefore, the so-called less slag blowing, in which slag is reduced and blown, becomes possible, and there is almost no problem of slobbing in which the slag in the furnace overflows from the furnace opening, so the refining gas supply speed is increased to speed up the blowing. It is in the direction of aiming for.

【0006】しかし、レススラグ吹錬においては、カバ
ースラグ量が少ないので特にスピッチングの発生が増加
し、前記のように製鋼歩留りや操業面での支障を招く。
つまり、レススラグ精錬ではスピッチングの抑制が重要
な課題となっている。
[0006] However, in the case of blowing less slag, since the amount of cover slag is small, the occurrence of spitting is particularly increased, and as described above, the steelmaking yield and operation are hindered.
In other words, suppression of spitting is an important issue in reslag refining.

【0007】上記の過度のソフトブロー化で生ずる問題
を回避するため、ある程度のハードブローを行いながら
スピッチングロスを低減するには、上吹ランスのノズル
数を増加させる(多孔化する)手段が最適である。すな
わち、多孔化すれば各ノズルからのガス噴流が浴面に衝
突して生ずる攪拌エネルギーの総計は一定であるが、火
点を分散させることによりノズル1孔当たりの衝突エネ
ルギーを小さくすることができる。スピッチングの発生
量はガス噴流の衝突エネルギーで生ずる浴面のキャビテ
ィーの深さに大きく依存し、一定深さを超えるとスピッ
チングが発生し始め、深くなるに従い増加する。従っ
て、ランスノズルを多孔化するとキャビティー深さがス
ピッチング発生域以下、あるいは少量しか発生しない領
域にコントロールされることになる。
In order to avoid the problem caused by the excessive soft blowing described above, in order to reduce spitting loss while performing a certain amount of hard blowing, means for increasing the number of nozzles of the upper blowing lance (making the nozzles porous) is required. Optimal. In other words, if the nozzle is made porous, the total amount of stirring energy generated when the gas jet from each nozzle collides with the bath surface is constant, but the collision energy per nozzle hole can be reduced by dispersing the fire point. . The amount of spitting greatly depends on the depth of the cavity in the bath surface generated by the collision energy of the gas jet, and when the depth exceeds a certain depth, spitting starts to occur and increases as the depth increases. Therefore, when the lance nozzle is made porous, the cavity depth is controlled to be less than or equal to the spitting occurrence area or to an area where only a small amount occurs.

【0008】一方、ランスノズルを多孔化した場合の反
応効率についてはノズル1孔当たりの攪拌動力は減少す
るが、それに見合って精錬ガスの供給量も減少するため
基本的に大きな変化は生じない。
On the other hand, regarding the reaction efficiency when the lance nozzle is made porous, the stirring power per one nozzle hole decreases, but the supply amount of the refining gas also decreases correspondingly, so that there is basically no large change.

【0009】しかし、ランスノズルを多孔化して、上底
吹転炉吹錬を実施すると各ノズルに対応するキャビティ
ーの重なり (オーバーラップ) が問題となる。即ち、キ
ャビティーの重なり面積率がある一定値より大きくなる
とスピッチング発生量が著しく増加するという現象が見
られる。このような問題点への一つの対策が特開昭60−
165313号公報に開示されている。この公報には、スピッ
チングロスの低減を目的として、キャビティーのオーバ
ーラップ率γが 0.2以下になるようにノズルの傾斜角を
定め、さらに吹錬用ノズルの30%以下の開口面積を有す
る小口径ノズルをランス先端中央に配置することを特徴
とする上吹ランスが提案されている。
However, when the lance nozzles are made porous and the upper and lower blowers are blown, overlapping of cavities corresponding to the nozzles (overlap) becomes a problem. That is, when the overlapping area ratio of the cavities becomes larger than a certain value, a phenomenon in which the amount of spitching significantly increases is observed. One solution to such a problem is disclosed in
It is disclosed in JP-A-165313. In this publication, for the purpose of reducing spitting loss, the angle of inclination of the nozzle is determined so that the overlap ratio γ of the cavity is 0.2 or less, and a small nozzle having an opening area of 30% or less of the blowing nozzle is used. An upper-blowing lance has been proposed in which an aperture nozzle is disposed at the center of the lance tip.

【0010】上記公報に記載されるγの定義式から計算
してみると、各ノズルの傾斜角は同一であり、例えば6
孔以上の多孔ランスの場合、ノズルの傾斜角は約20°以
上の広角化が必要となる。このようにノズルを広角化す
るとランス前面中央部にスピッチングに起因する地金が
付着し、ランスが破損することが予想されるので、その
対策として中央部に吹錬用ノズルの30%以下の開口面積
を有する小口径ノズルを配置することとしているが、ス
ピッチングで発生するメタル粒は1〜20mm程度であり、
この程度の小口径ノズルからの噴流では大きなメタル粒
を払い落とすことは困難であり、地金付着が避けられな
い。一方、吹錬ノズルと同程度のノズルを中央部に配置
して、吹錬ノズル並みの強い噴流を流して地金付着を防
止すると、中央部ノズルによるキャビティーのオーバラ
ップ率が大きくなりすぎる。
When calculating from the definition of γ described in the above-mentioned publication, the inclination angles of the nozzles are the same.
In the case of a porous lance having more than holes, it is necessary to widen the angle of inclination of the nozzle by about 20 ° or more. If the nozzle is widened in this way, it is expected that the lance will be damaged due to the sticking of metal due to spitting at the center of the front of the lance, and as a countermeasure, less than 30% of the blowing nozzle at the center Although it is supposed to arrange a small-diameter nozzle having an opening area, the metal particles generated by spitting are about 1 to 20 mm,
With a jet from such a small-diameter nozzle, it is difficult to remove large metal particles, and it is unavoidable to adhere to the metal. On the other hand, if a nozzle similar to the blowing nozzle is arranged at the center and a strong jet similar to that of the blowing nozzle is flown to prevent sticking of metal, the overlap ratio of the cavity by the center nozzle becomes too large.

【0011】更に、前記のように、ノズル傾斜角を20°
以上といった広角にすると、発生するCOガスの2次燃焼
が大きくなることやスピッチングが側方に飛びやすくな
り、湯溜り面直上付近の耐火物を浸食して炉寿命を短く
する等の問題が発生する。
Further, as described above, the nozzle inclination angle is set to 20 °.
With the wide angle described above, the secondary combustion of the generated CO gas becomes large, spitting tends to fly to the side, and the refractory near the pool surface is eroded to shorten the furnace life. Occur.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、レススラグ
精錬における上記の諸問題を解決することを課題として
なされたものであり、その目的は、ノズルの傾斜角度を
あまり広げることなしにキャビティーの重なりを小さく
して、ランス寿命や炉壁耐火物に悪影響を及ぼさずにス
ピッチングロスを低減することができる溶融金属精錬用
上吹ランスを提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems in reslag slag refining, and an object of the present invention is to form a cavity without significantly increasing the inclination angle of a nozzle. An object of the present invention is to provide an upper blowing lance for refining molten metal which can reduce the overlap and reduce the spitting loss without adversely affecting the lance life and the furnace wall refractory.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、『各々
3孔以上の合計が偶数の傾斜角度の異なる2種類のラバ
ールノズルが円周方向に交互に配置され、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
面キャビティーの幾何学的重なり面積率が30%以下にな
ることを特徴とする溶融金属精錬用上吹ランス』にあ
る。なお、上記の「合計が偶数」というのは、後述する
ランス中心の小孔ノズル(図1の符合3)を除いたノズ
ルの合計が偶数であることを意味する。当然ながら、傾
斜角度の異なる2種類のラバールノズルのそれぞれは、
3個以上の奇数でも偶数でもよい。
The gist of the present invention is that "two types of Laval nozzles each having three or more holes each having an even number of different inclination angles are alternately arranged in the circumferential direction, and are injected from each of these nozzles. Characterized in that the geometrically overlapping area ratio of the bath cavity formed by the gas jet is 30% or less. The above “total is even” is described later.
Nose excluding small hole nozzle (3 in FIG. 1) at the center of the lance
Means that the sum of the rules is even. Of course, tilt
Each of the two types of Laval nozzles with different oblique angles,
Three or more odd or even numbers may be used.

【0014】ランス寿命や耐火物に悪影響を及ぼざずス
ピッチングロスを低減するには、6孔以上のノズルを有
するランスであって、隣接するノズルの傾斜角が異なる
ものを使用するのが有効である。この方法によりランス
傾斜角をあまり大きくしなくともキャビティーの重なり
を小さくすることができ、炉壁耐火物に悪影響を及ぼす
ことなく、スピッチングロスを低減でき、さらにランス
中央部直下付近にもある程度強い噴流を存在せしめるこ
とにより、スピッチングに起因する粒鉄がランス前面中
央部に付着することを防止し、ランス寿命の短縮を防止
することができる。
In order to reduce the spitting loss without adversely affecting the lance life and refractory, it is effective to use a lance having a nozzle having six or more holes and having different inclination angles of adjacent nozzles. It is. This method makes it possible to reduce the overlap of the cavities without increasing the inclination angle of the lance too much, to reduce the spitting loss without adversely affecting the furnace wall refractories, and to some extent near the center of the lance. The presence of the strong jet can prevent the granular iron caused by the spitting from adhering to the center portion of the lance front surface, thereby preventing the lance life from being shortened.

【0015】本発明において、ノズルの傾斜角度を設定
するのに用いるキャビティーの幾何学的重なり面積率の
定義は次のとおりである。
In the present invention, the definition of the geometrical overlapping area ratio of the cavity used for setting the inclination angle of the nozzle is as follows.

【0016】図1は本発明の上吹ランス先端部の概略を
6孔ランスを例にとって示した図であり、(a) は(b) の
B−B線断面図、 (b)は (a)のA−A矢視平面図であ
る。この上吹きランス1には、傾斜角度(ノズルの中心
軸とランスの中心軸とのなす角度)がそれぞれθ1 とθ
2(deg.) である2種類のノズル2、2′が一つおきに先
端の円周方向に配置されている。即ち、6個のノズル
は、ノズル傾斜角度がθ1のもの3個と、θ2 のもの3
個からなり、それらが交互に配置されている。
FIGS. 1A and 1B schematically show the tip of the upper blowing lance of the present invention, taking a six-hole lance as an example. FIG. 1A is a sectional view taken along the line BB of FIG. FIG. The upper blowing lance 1 has an inclination angle (an angle between the center axis of the nozzle and the center axis of the lance) of θ 1 and θ, respectively.
2 (deg.), Two types of nozzles 2 and 2 'are alternately arranged in the circumferential direction at the tip. That is, six nozzles, three and that of the nozzle inclination angle theta 1, those of theta 2 3
And they are arranged alternately.

【0017】いま、ノズル2と2′のそれぞれのノズル
出口中心とランス面中心との距離をrr1 、rr2(cm)
、ノズルスロート径をdt1 、dt2(cm) 、ノズル出口径
をde1、de2(cm) 、ノズル数をn(図1のランスではn
=6)とする。
Now, the distance between the center of the nozzle outlet of each of the nozzles 2 and 2 'and the center of the lance surface is rr 1 , rr 2 (cm).
, The nozzle throat diameters are dt 1 and dt 2 (cm), the nozzle outlet diameters are de 1 and de 2 (cm), and the number of nozzles is n (in the lance in FIG. 1, n
= 6).

【0018】なお、図1の3はランス中心に設ける小孔
ノズルであり、これは本発明のランスにおいては必須で
はない。
1 is a small hole nozzle provided at the center of the lance, which is not essential in the lance of the present invention.

【0019】図2は本発明の上吹ランスの使用状態を示
す図であり、ランスノズルとそれに対応するキャビティ
ーの幾何学的位置関係を模式的に示す縦断面図である。
FIG. 2 is a view showing a use state of the upper blowing lance of the present invention, and is a longitudinal sectional view schematically showing a geometric positional relationship between a lance nozzle and a cavity corresponding thereto.

【0020】図3は溶融金属浴面上で隣接ノズルに対応
するキャビティーの幾何学的重なりを近似的に示す図で
ある。
FIG. 3 is a diagram schematically showing the geometrical overlap of the cavities corresponding to the adjacent nozzles on the molten metal bath surface.

【0021】図2に示すようにノズル2、2’からの精
錬用ガスジェットは、乱流域では広がり角約20°で広が
る。ここで、ラバールノズルの場合、ランス出口から一
定距離の間、超音速から音速まで減衰する遷移領域が存
在し、この領域のジェットガスの広がり角は乱流域での
広がり角より小さいとされているが、本発明では上記遷
移領域も含めた平均の広がり角としてφを定義する。
して、ランス先端から溶融金属浴面までの距離を示すラ
ンス高さH(cm)のときに、図2に示す幾何学的関係から
下記(1) 式に示す直径Di (cm)のキャビティーが形成さ
れる。このキャビティーの中心とランス中心直下のC点
との距離Ri (cm)は、下記(2) 式によって算出できる。
As shown in FIG. 2, the refining gas jet from the nozzles 2 and 2 'spreads at a divergence angle of about 20 ° in a turbulent flow region.
You. Here, in the case of a Laval nozzle, one
During a fixed distance, there is a transition region that attenuates from supersonic to sonic speed.
The spread angle of the jet gas in this region is
Although it is said to be smaller than the divergence angle,
Φ is defined as an average spread angle including the shift region. Then, when the lance height H (cm) indicating the distance from the lance tip to the molten metal bath surface, the cavity having a diameter D i (cm) represented by the following equation (1) is obtained from the geometric relationship shown in FIG. Is formed. The distance R i (cm) between the center of the cavity and the point C immediately below the center of the lance can be calculated by the following equation (2).

【0022】 Di ≒2H/cosθi ×tan(φ/2) +de,i ・・・(1) Ri =Htan θi +rri ・・・(2) ここで、iはノズルの番号でこの場合は、ノズル2、
2′に対応して1と2である。
D i ≒ 2H / cos θ i × tan (φ / 2) + de, i (1) R i = H tan θ i + rr i (2) where i is the nozzle number and In case, nozzle 2,
1 and 2 corresponding to 2 '.

【0023】さて、図3に示す幾何学的関係において、
溶融金属浴面上のランス中心直下のC点と各ノズルに対
応するキャビティーの中心とを結ぶ直線がなす角をδ(d
eg.)=360/nとすると、隣接キャビティー中心間距離L
(cm)は下記 (3)式で示される。
Now, in the geometric relationship shown in FIG.
The angle formed by a straight line connecting the point C immediately below the center of the lance on the molten metal bath surface and the center of the cavity corresponding to each nozzle is δ (d
eg.) = 360 / n, distance L between centers of adjacent cavities
(cm) is represented by the following equation (3).

【0024】 L=(R1 2+R2 2−2R1 2cosδ)1/2 ・・・(3) 隣接キャビティーの中心を結ぶ直線と、キャビティー外
周円の重なり点と隣接キャビティーの中心を結ぶ直線と
がなす角をそれぞれβ1 、β2 とすると、幾何学的なキ
ャビティーの重なり面積率Sr は下記 (4)式で示され
る。
L = (R 1 2 + R 2 2 −2 R 1 R 2 cos δ) 1/2 (3) The straight line connecting the centers of the adjacent cavities, the overlapping point of the cavity outer circumference circle, and the Assuming that angles formed by the straight line connecting the centers are β 1 and β 2 , respectively, the overlapping area ratio Sr of the geometric cavity is expressed by the following equation (4).

【0025】[0025]

【数1】 (Equation 1)

【0026】ここで、β1 、β2 は下記 (5)および(6)
式を満足する。
Here, β 1 and β 2 are represented by the following (5) and (6)
Satisfies the formula.

【0027】 D1sinβ1 =D2sinβ2 ・・・(5) L=D1cosβ1 +D2cosβ2 ・・・(6) 後述の実施例で示すようにキャビティーの重なり面積率
Sr が30%を超えるとスピッチングロスが著しく増加す
る。そこで、本発明ではこのSr が30%以下になるよう
に各隣接ノズル傾斜角度θ1 、θ2 を定める。また、上
吹ランスのノズル数nが5孔以下の場合には、ノズルの
傾斜角度を交互に変化させてもキャビティーの重なり低
減効果が小さい。即ち、効果を確実にするためにはノズ
ル数は6孔以上とするのがよい。
D 1 sin β 1 = D 2 sin β 2 (5) L = D 1 cos β 1 + D 2 cos β 2 (6) As shown in the examples described later, the overlapping area ratio Sr of the cavity is If it exceeds 30%, the pitching loss increases significantly. Therefore, in the present invention, the inclination angles θ 1 and θ 2 of the adjacent nozzles are determined so that the Sr becomes 30% or less. Further, when the number n of nozzles of the upper blowing lance is 5 or less, even if the inclination angle of the nozzles is alternately changed, the effect of reducing the overlap of the cavities is small. That is, in order to ensure the effect, the number of nozzles is preferably set to 6 or more.

【0028】ノズルスロート径dtと出口径deは、精錬ガ
ス噴流の運動エネルギーを均一に分散させ、キャビティ
ー形状を均一にするために各ノズルで等しくするのが望
ましい。そしてノズルの傾斜角度は点対称性を保ち、反
応容器内を均一な状態にするためにθ1 、θ2 の2種類
でほぼ一定とするのが望ましい。またθ1 >θ2 とする
とθ2 はランス中央部直下にある程度強い噴流を存在さ
せてランスの粒鉄付着を防止し、かつ中央部でのキャビ
ティーの重なりを回避するため10°前後が望ましい。θ
1 はθ2 との関係で決定されるが、広角化による炉壁耐
火物への悪影響を回避し、かつキャビティーの重なりを
小さくするため、15〜20°程度が望ましい。
The nozzle throat diameter dt and the outlet diameter de are desirably equal for each nozzle in order to uniformly disperse the kinetic energy of the refining gas jet and make the cavity shape uniform. It is desirable that the angle of inclination of the nozzle is kept substantially constant between two types of θ 1 and θ 2 in order to maintain the point symmetry and keep the inside of the reaction vessel uniform. If θ 1 > θ 2 , θ 2 is preferably around 10 ° in order to prevent a granular iron from adhering to the lance by allowing a strong jet to exist to a certain extent directly below the center of the lance and to avoid overlapping of the cavities at the center. . θ
Although 1 is determined in relation to θ 2, it is desirably about 15 to 20 ° in order to avoid an adverse effect on the furnace wall refractory due to widening of the angle and to reduce the overlap of the cavities.

【0029】本発明のランスにおいてランス中央部への
粒鉄付着をより確実に防止するために、他のノズルに対
応するキャビティーと干渉するようなキャビティーを鋼
浴面上に形成することのない弱い噴流を生じせしめる小
口径ノズル(図1に3で示したノズル)をランス中央部
に配置することも可能である。
In the lance of the present invention, in order to more reliably prevent the adhesion of granular iron to the central portion of the lance, it is necessary to form a cavity on the steel bath surface that interferes with the cavity corresponding to another nozzle. It is also possible to arrange a small-diameter nozzle (nozzle indicated by 3 in FIG. 1) at the center of the lance, which produces a weak jet.

【0030】[0030]

【作用】多孔ノズルランスからの噴流で浴面上に形成さ
れるキャビティーの幾何学的重なり面積率がスピッチン
グにおよぼす影響を明らかにするため、水モデル実験を
行った。
A water model experiment was carried out to clarify the effect of the geometric overlapping area ratio of the cavity formed on the bath surface by the jet from the perforated nozzle lance on spitting.

【0031】水モデルとしては、実転炉を1/9 に縮小し
た寸法の炉腹径約66cmのものを用いた。水量は約390 l
(リットル) とし、上吹ランスから空気を約1020 l/min
吹きつけ、ランス高さは約35cmとした。また底吹ガスと
して約51 l/minの空気を4本の羽口から吹き込んだ。
上吹ランスはすべて同一口径の6孔ノズルで、各ノズル
の傾斜角度が10°、12°、15°、20°の各一定角度のも
のを6個備えたランス、および隣接するノズルの角度を
10°と20°、10°と18°、および10°と15°と交互に変
化させた本発明によるランスである。これらを用いスピ
ッチング発生量の変化を調査した。
As a water model, an actual converter having a furnace belly diameter of about 66 cm with a size reduced to 1/9 was used. Water volume is about 390 l
(Liter), and air is blown from the upper lance about 1020 l / min
The lance height was about 35 cm. About 51 l / min of air was blown from the four tuyeres as bottom blowing gas.
The upper blowing lances are all 6-hole nozzles with the same diameter, the lances each having 6 fixed angles of 10 °, 12 °, 15 °, and 20 °, and the angle of adjacent nozzles.
A lance according to the invention, alternating between 10 ° and 20 °, 10 ° and 18 °, and 10 ° and 15 °. Using these, the change in the amount of spitting was investigated.

【0032】図4にキャビティーの幾何学的重なり面積
率とスピッチング発生指数との関係を示す。なお、スピ
ッチング発生指数は傾斜角度が10°のノズルを6個備え
たランスのスピッチング発生量を100 としたときのスピ
ッチング発生量である。
FIG. 4 shows the relationship between the geometrical overlapping area ratio of the cavities and the spiking occurrence index. The spitting index is an amount of spitching when the lance pitching amount of a lance having six nozzles having an inclination angle of 10 ° is set to 100.

【0033】図4に示すように、スピッチング発生量は
前述のキャビティーの幾何学的重なり面積率Sr に大き
く依存している。即ち、Sr が30%を超えると急激にス
ピッチング発生量が増加する。このことからスピッチン
グロスを低減するにはSr を30%以下にすることが有効
であると言える。
As shown in FIG. 4, the amount of spitching greatly depends on the geometrical overlapping area ratio Sr of the cavity. That is, when Sr exceeds 30%, the amount of spitching sharply increases. From this, it can be said that it is effective to reduce Sr to 30% or less in order to reduce the spitting loss.

【0034】また、隣接するノズルの角度を交互に異な
らせた本発明のランス(図4の△印)では、全ノズルを
15°あるいは20°の傾斜角度に広角化したランス(図4
のA、D)とほぼ同程度のSr に調整することができ、
スピッチング発生量もほぼ同程度にすることができる。
従ってノズル傾斜角度をあまり大きくしなくてもスピッ
チングロスを少なくすることができ、ノズル傾斜角度を
大きくした場合に発生するノズルへの地金着きを避ける
ことができる。
Further, in the lance of the present invention in which the angles of adjacent nozzles are alternately changed (indicated by △ in FIG. 4), all the nozzles are
Lance widened to 15 ° or 20 ° (Fig. 4
A, D) can be adjusted to almost the same level as Sr.
The amount of spitching can be made substantially the same.
Therefore, it is possible to reduce the spitting loss without increasing the nozzle inclination angle too much, and it is possible to avoid the deposition of metal on the nozzles that occurs when the nozzle inclination angle is increased.

【0035】本発明のランスは、上底吹転炉による製鋼
プロセスに使用するのが最適であるが、これに限らず上
吹ランスだけを使用する製鋼プロセス、その他AOD炉
や銅精錬用転炉のような上吹ランスから精錬用ガスを供
給するあらゆる金属の精錬プロセスに適用可能である。
なお、本発明ランスを使用したとき、浴面に形成される
キャビティー全体の外周は厳密には円形にはならず、従
って、その外周と炉壁内周との距離は一定ではない。し
かし、このことは実際の精錬反応には何らの障害にもな
らない。
The lance of the present invention is optimally used in a steelmaking process using an upper-bottom blower, but is not limited to this, and is not limited to this, and may be used in a steelmaking process using only an upper-blower lance, and other AOD furnaces and converters for copper refining. The present invention is applicable to any metal refining process in which a refining gas is supplied from an upper blowing lance.
In addition, when using the lance of the present invention, it is formed on the bath surface.
The outer circumference of the entire cavity is not strictly circular,
Therefore, the distance between the outer periphery and the inner periphery of the furnace wall is not constant. I
However, this is no obstacle to the actual refining reaction.
No.

【0036】以下、製鋼用転炉における実施例によっ
て、本発明の効果を説明する。
Hereinafter, the effects of the present invention will be described with reference to examples in a converter for steelmaking.

【0037】[0037]

【実施例】溶鋼量約260t/ch の上底吹転炉において、本
発明の上吹ランスを用いて低炭素鋼を溶製し、スピッチ
ングロス量、ランス寿命および炉壁耐火物損耗量を含め
た総合的な調査を実施した。
EXAMPLE In an upper-bottom blowing converter with a molten steel amount of about 260 t / ch, low carbon steel was melted using the upper blowing lance of the present invention, and the spitting loss, lance life, and furnace wall refractory wear were determined. A comprehensive survey was conducted.

【0038】吹錬はすべて脱りん溶銑を用いたレススラ
グ吹錬であり、上吹酸素量は 5.5万Nm3/hr、底吹ガスは
CO2 2000Nm3/hrの一定とした。各ランスのノズルスロー
ト径は酸素ガス量 5.5万Nm3/hrでランス前圧が一定とな
るように定めた。ノズル傾斜角度は、比較例では各ノズ
ルとも一定で、実施例では隣接するノズルの角度を交互
に異なるものとした。ランス高さは約3.2mの一定で操業
した。ランス中央部に多孔ノズルの開口面積の30%に相
当する小径ノズルを配置したランス、及び円周方向に配
置したノズルと同一口径のノズルを中心に設けたランス
も試験した。
Blowing is all slag blowing using dephosphorized hot metal, the top blowing oxygen amount is 55,000 Nm 3 / hr, and the bottom blowing gas is
CO 2 was fixed at 2000 Nm 3 / hr. The nozzle throat diameter of each lance was determined so that the pressure before the lance was constant at an oxygen gas amount of 55,000 Nm 3 / hr. The nozzle inclination angle is constant for each nozzle in the comparative example, and the angles of the adjacent nozzles are alternately different in the example. The lance height was constant at about 3.2m. A lance in which a small-diameter nozzle corresponding to 30% of the opening area of the multi-hole nozzle was disposed in the center of the lance, and a lance which was provided around a nozzle having the same diameter as the nozzle disposed in the circumferential direction were also tested.

【0039】表1に実施例、比較例のランスノズルを用
いた操業時のスピッチングロス、ランス寿命および炉壁
耐火物損耗状況を示す。表1においてキャビティーの幾
何学的重なり面積率は、前記の (4)式で計算したもので
ある。スピッチングロスは比較例1を基準として、これ
に対する増減を重量%で示し、また、炉壁耐火物の損耗
は比較例1の場合を基準として相対比較したものであ
る。ランス寿命は、ノズルに地金が着いて使用できなく
なるまでのチャージ回数である。多数のランスを使用し
たので、その平均寿命を示した。
Table 1 shows the spitting loss, the lance life, and the state of wear of the refractory of the furnace wall during operation using the lance nozzles of the example and the comparative example. In Table 1, the geometrical overlapping area ratio of the cavities is calculated by the above equation (4). The spitting loss is expressed in terms of% by weight based on Comparative Example 1, and the wear of the furnace wall refractories is a relative comparison based on Comparative Example 1. The lance life is the number of charges before the metal arrives at the nozzle and becomes unusable. Since a number of lances were used, their life expectancy was indicated.

【0040】まず、表1のノズル傾斜角度を一定とした
比較例をみれば、次のような傾向が明らかである。
First, the following tendency is apparent from a comparative example in which the nozzle inclination angle in Table 1 is fixed.

【0041】 同一のノズル傾斜角では、4孔ランス
(比較例1)より6孔ランス(比較例2)の方がキャビ
ティーの幾何学的重なり面積率Sr 大きい。その結果、
ランス寿命、炉壁耐火物損耗は変化がないが、スピッチ
ングロスが増加する。
At the same nozzle inclination angle, the geometric overlap area ratio Sr of the six-hole lance (Comparative Example 2) is larger than that of the four-hole lance (Comparative Example 1). as a result,
Lance life and furnace wall refractory wear remain unchanged, but spitting loss increases.

【0042】 ノズル数が同じで、ノズル傾斜角が異
なる比較例2と比較例3、更に比較例6を対比するとノ
ズル傾斜角が大きいほどランス寿命が短くなり、耐火物
の損耗も多くなる。
Comparing Comparative Example 2, Comparative Example 3, and Comparative Example 6 with the same number of nozzles and different nozzle inclination angles, the larger the nozzle inclination angle, the shorter the lance life and the greater the wear of the refractory.

【0043】 比較例4のようにランス中央部に小径
ノズルを配置しても、ランス寿命改善効果は非常に小さ
い。さらに同じ口径のノズルを中心に設けた7孔ランス
(比較例5)ではキャビティーの幾何学的重なり面積率
が30%以上となり、スピッチングロスが増大する。
Even if a small-diameter nozzle is disposed at the center of the lance as in Comparative Example 4, the effect of improving the lance life is very small. Furthermore, in the seven-hole lance (Comparative Example 5) provided with a nozzle having the same diameter as the center, the geometrical overlapping area ratio of the cavity becomes 30% or more, and the spitting loss increases.

【0044】これに対して、本発明の隣接するノズルの
傾斜角度を交互に異ならせたランスを使用して場合(実
施例1、2)では、ランス寿命および耐火物損耗への悪
影響は小さく、スピッチングロスは少なくなっている。
また、中央部に小孔を設けた場合(実施例3)もほぼ同
様の効果が得られる。
On the other hand, in the case of using the lances of the present invention in which the inclination angles of the adjacent nozzles are alternately changed (Examples 1 and 2), the adverse effect on the lance life and refractory wear is small, and Spitching loss is reduced.
In the case where a small hole is provided in the center (Example 3), substantially the same effect can be obtained.

【0045】[0045]

【表1】 [Table 1]

【0046】[0046]

【発明の効果】溶融金属浴面に精錬用ガスを吹き付ける
精錬プロセスにおいて、本発明のランスを使用すること
により、ランス寿命や耐火物損耗に悪影響を及ぼすこと
なくスピッチングロスを大幅に低減することができる。
従って、精錬における歩留りの向上および炉口地金付着
等の操業トラブルを少なくして、精錬のトータルコスト
を低げることが可能となる。
EFFECT OF THE INVENTION In a refining process in which a refining gas is blown onto a molten metal bath surface, the use of the lance of the present invention greatly reduces spitting loss without adversely affecting lance life and refractory wear. Can be.
Therefore, it is possible to improve the yield in refining and reduce operational troubles such as adhesion of furnace mouth metal, thereby reducing the total cost of refining.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の上吹ランス先端部を示す図で (a) は
縦断面図、 (b) は (a) のA−A矢視平面図である。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view showing a tip portion of an upper blowing lance of the present invention, wherein (a) is a longitudinal sectional view, and (b) is a plan view taken along the line AA of (a).

【図2】本発明の上吹ランスの使用状態におけるランス
ノズルとそれに対応するキャビティーの幾何学的位置関
係を模式的に示す縦断面図である。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view schematically showing a geometrical positional relationship between a lance nozzle and a cavity corresponding to the lance nozzle in a use state of the upper blowing lance of the present invention.

【図3】図2に対応する溶融金属浴面上でのキャビティ
ーの幾何学的重なりを近似的に示す平面図である。
FIG. 3 is a plan view schematically showing the geometrical overlap of the cavities on the molten metal bath surface corresponding to FIG. 2;

【図4】キャビティーの幾何学的重なり面積率とスピッ
チング発生指数との関係を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a geometrical overlapping area ratio of a cavity and a spitting occurrence index.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 真屋 敬一 大阪府大阪市中央区北浜4丁目5番33号 住友金属工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−11716(JP,A) 特公 昭62−46611(JP,B2) 実公 昭53−36344(JP,Y2) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C21C 5/46 101 C21C 5/32 C21C 7/072 C22B 9/05 F27D 3/16──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Keiichi Maya Inventor 4-33, Kitahama, Chuo-ku, Osaka-shi, Osaka Sumitomo Metal Industries, Ltd. (56) References JP-A-2-11716 (JP, A) JP-B-62-46611 (JP, B2) JP-B-53-36344 (JP, Y2) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) C21C 5/46 101 C21C 5/32 C21C 7 / 072 C22B 9/05 F27D 3/16

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】各々3孔以上の合計が偶数の傾斜角度の異
なる2種類のラバールノズルが円周方向に交互に配置さ
れ、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ーの幾何学的重なり面積
率が30%以下になることを特徴とする溶融金属精錬用上
吹ランス。
1. A bath cavity formed by gas jets jetted from each of two types of Laval nozzles having three or more holes each having an even number of different Laval nozzles having different inclination angles. An upper blowing lance for refining molten metal, characterized in that the geometrical overlapping area ratio of the metal is 30% or less.
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