JP2851552B2 - Oxygen blowing lance - Google Patents

Oxygen blowing lance

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JP2851552B2
JP2851552B2 JP7014167A JP1416795A JP2851552B2 JP 2851552 B2 JP2851552 B2 JP 2851552B2 JP 7014167 A JP7014167 A JP 7014167A JP 1416795 A JP1416795 A JP 1416795A JP 2851552 B2 JP2851552 B2 JP 2851552B2
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lance
oxygen
molten metal
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electric furnace
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浩志 岡本
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、金属材料の溶解、溶融
金属の昇温・精錬等に用いられる電気炉、特に溶銑を使
用する電気炉に酸素を吹き込むためのランスに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lance for blowing oxygen into an electric furnace used for melting a metal material, raising the temperature of a molten metal, refining the molten metal, etc., and particularly to an electric furnace using hot metal.
【0002】[0002]
【従来の技術】電気炉としては、直流電気炉と交流電気
炉とが知られている。前者は、炉内に装入された金属材
料の上方に設けられた上部電極と、炉底あるいは側壁等
に設けられた下部電極との間に電流を流して発生したア
ークを熱源として金属の溶解、溶融金属の精錬等を行う
ものである。一方、後者は、前記金属材料の上方に設け
られた3本の電極間に電流を流して発生したアークを熱
源として金属材料の溶解、溶融金属の精錬等を行うもの
である。
2. Description of the Related Art DC electric furnaces and AC electric furnaces are known as electric furnaces. The former uses an arc generated by applying an electric current between an upper electrode provided above a metal material charged in a furnace and a lower electrode provided on a furnace bottom or a side wall, etc., to melt the metal using a heat source as a heat source. For refining molten metal. On the other hand, the latter performs melting of a metal material, refining of a molten metal, and the like using an arc generated by flowing an electric current between three electrodes provided above the metal material as a heat source.
【0003】この種の電気炉においては、金属材料の溶
解促進、溶融金属の精錬等を行うためにランスを用いて
炉内の溶融金属に酸素や粉体を吹き込む作業が一般に行
われている。従来のランスとしては、例えば、実開平2
−38457号公報に記載のものが知られている。この
ランスaは、図6に示すように、直線状に形成されてお
り、自走台車bに搭載されて電気炉cの側壁から炉c内
に挿入されている。該ランスaの先端部には一個の酸素
吹き込み用ノズルdが形成されている。
[0003] In this type of electric furnace, an operation of blowing oxygen or powder into the molten metal in the furnace using a lance is generally performed to promote melting of a metal material, refining of the molten metal, and the like. As a conventional lance, for example,
The thing described in -38457 gazette is known. As shown in FIG. 6, the lance a is formed in a straight line, is mounted on a self-propelled trolley b, and is inserted into the furnace c from the side wall of the electric furnace c. At the tip of the lance a, one oxygen blowing nozzle d is formed.
【0004】ところで、このランスaは、通常、40A
程度の小径のパイプが用いられている。従って、酸素吹
き込み用ノズルdのノズル内背圧(ノズル出口側のガス
圧力)を臨界圧(ノズル内圧力/雰囲気圧力>1.8
9)に維持するにはパイプ内の酸素流量が極めて多くな
って現実的でないので、ノズル内背圧を臨界圧以下、す
なわち、ノズルdからの酸素噴射速度を音速以下にして
いる。そして、酸素噴射速度が音速以下であることと上
述したようにノズルdの数が一個であることから、酸素
の利用効率をあげるためにランスaの先端部を溶融金属
eに浸漬して該溶融金属e内で酸素ジェットを噴射して
いる。
By the way, the lance a is usually 40 A
Small diameter pipes are used. Therefore, the back pressure inside the nozzle (gas pressure at the nozzle outlet side) of the oxygen blowing nozzle d is increased to the critical pressure (pressure inside the nozzle / atmospheric pressure> 1.8).
In order to maintain 9), the flow rate of oxygen in the pipe becomes extremely large, which is not practical. Therefore, the back pressure in the nozzle is lower than the critical pressure, that is, the oxygen injection speed from the nozzle d is lower than the sonic speed. Since the oxygen injection speed is equal to or lower than the sound speed and the number of the nozzles d is one as described above, the tip of the lance a is immersed in the molten metal e in order to increase the utilization efficiency of oxygen. An oxygen jet is injected in the metal e.
【0005】しかしながら、このようにランスaの先端
部を溶融金属eに浸漬すると、溶融金属eの熱によって
ランスaが次第に消耗してしまうので自走台車bに新た
なランスaを供給しなければならず、ランスaの供給作
業が面倒になると共に供給する新たなランスaのコスト
も多大なものとなる不都合がある。また、ランスaの先
端が熱で曲がって上方に酸素ジェットが噴射されるよう
な状況になると炉壁が熱負荷に耐えられなくなって炉壁
の損傷を招き炉の操業ができなくなるという不都合があ
る。
However, when the tip of the lance a is immersed in the molten metal e, the lance a is gradually consumed by the heat of the molten metal e. Therefore, a new lance a must be supplied to the self-propelled carriage b. In addition, there is a problem that the supply operation of the lance a becomes troublesome and the cost of the new lance a to be supplied becomes large. Further, when the tip of the lance a is bent by heat and an oxygen jet is jetted upward, there is a disadvantage that the furnace wall cannot withstand the heat load, the furnace wall is damaged, and the furnace cannot be operated. .
【0006】そこで、このような不都合を解消するため
に、特開平6−192718号公報に記載の水冷式ラン
スが提案されている。この水冷式ランスfは、図7に示
すように、直線状に形成されており、電気炉cの側壁に
設けられた作業口gから炉内に挿入されている。そして
挿入状態では溶融金属e表面の上方に配置されている。
また、ランスfの先端部には溶融金属eの表面に向けて
酸素ジェットを超音速で噴射する末広がり形状のラバー
ル形ノズルhが形成されている。ここで、ラバール形ノ
ズルhとは、図8に示すように、断面形状を末広がり形
状とすることにより、通常のストレート形ノズルや断面
急拡大ノズルでは達成できなかった超音速での酸素ジェ
ットの噴射を可能にしたものである。このように、水冷
式ランスfは、ラバール形ノズルhを用いて酸素ジェッ
トを超音速で噴射することにより、溶融金属eへの酸素
供給量を増大して、換言すれば、酸素の利用効率を高め
て溶融金属eの上方位置からの酸素噴射を可能にし、こ
れにより、ランスfの先端部を溶融金属eに浸漬しなく
て済むようにして上述した不都合を解消している。
[0006] In order to solve such inconvenience, a water-cooled lance described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-192718 has been proposed. As shown in FIG. 7, the water-cooled lance f is formed in a straight line, and is inserted into the furnace from a working port g provided on a side wall of the electric furnace c. In the inserted state, it is arranged above the surface of the molten metal e.
A divergent Laval nozzle h that jets an oxygen jet at a supersonic speed toward the surface of the molten metal e is formed at the tip of the lance f. Here, as shown in FIG. 8, the Laval-type nozzle h is formed by diverging the cross-sectional shape so that injection of an oxygen jet at a supersonic speed, which cannot be achieved by a normal straight-type nozzle or a rapidly expanding nozzle, can be achieved. Is made possible. As described above, the water-cooled lance f increases the oxygen supply amount to the molten metal e by injecting the oxygen jet at a supersonic speed using the Laval nozzle h, in other words, increases the oxygen utilization efficiency. This makes it possible to inject oxygen from a position above the molten metal e, thereby eliminating the above-mentioned inconvenience by not having to immerse the tip of the lance f in the molten metal e.
【0007】また、溶融金属の精錬を行う転炉において
も、上述した水冷式ランスが用いられている。この水冷
ランスは、図示は省略するが転炉の上部炉口部から挿入
されており、ノズルはラバール形ノズルが用いられて超
音速(500m/s以上)で溶融金属に向けて酸素ジェ
ットを噴射するようになっている。また、溶融金属の表
面からノズルまでの高さ(以下、「ランスハイト」とい
う。)は、噴射された酸素ジェットの溶融金属表面到達
速度が50m/s以下となるように2〜4mの範囲で設
定される。このように溶融金属表面到達速度を50m/
s以下にすることにより、酸素ジェットが溶融金属表面
に衝突した際の溶融金属及びスラグの飛散量を抑制して
いる。
The above-mentioned water-cooled lance is also used in a converter for refining molten metal. Although not shown, the water-cooled lance is inserted from the upper furnace port of the converter, and a Laval nozzle is used to jet an oxygen jet toward the molten metal at supersonic speed (500 m / s or more). It is supposed to. The height from the surface of the molten metal to the nozzle (hereinafter referred to as "lance height") is in the range of 2 to 4 m so that the velocity of the jetted oxygen jet to reach the molten metal surface is 50 m / s or less. Is set. In this way, the molten metal surface reaching speed is 50 m /
By setting the value to s or less, the scattering amount of the molten metal and the slag when the oxygen jet collides with the surface of the molten metal is suppressed.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】ところで、ノズルから
噴射された酸素ジェットの流速はランスハイトに逆比例
して減衰するため、ランスハイトを高くすることが酸素
ジェットの溶融金属表面到達速度を低下させる有効な手
段であることは知られている。しかしながら、かかる水
冷式ランスfを電気炉cに用いた場合には、直線状のラ
ンスfを電気炉cの側壁の作業口gから挿入しているた
め、作業口gの大きさによってその挿入高さが規制さ
れ、従って、転炉に比べてランスハイトが著しく制限さ
れる。この場合、転炉のようにランスfを炉の上部から
挿入するか、或いは図7で二点鎖線で示すようにランス
f全体を上方に傾けて挿入してランスハイトを高くする
ことが考えられるが、電気炉cの高さは転炉の約1/2
程度であるため、いずれにしても転炉のようなランスハ
イトをとることができず、しかも、前者においては電気
炉cの上部には電極が設けられているためにランスfを
電気炉cの上部から挿入することは困難であり、後者で
は溶融金属eに対する酸素ジェットの衝突角度が小さく
なってしまうため溶融金属eやスラグの上方への飛散量
が低減しても炉側壁への飛散量が増大してしまう。
Since the flow velocity of the oxygen jet injected from the nozzle attenuates in inverse proportion to the lance height, increasing the lance height reduces the velocity of the oxygen jet reaching the molten metal surface. It is known to be an effective means. However, when such a water-cooled lance f is used for the electric furnace c, since the linear lance f is inserted from the working opening g on the side wall of the electric furnace c, the insertion height depends on the size of the working opening g. And the lance height is significantly limited compared to the converter. In this case, it is conceivable to insert the lance f from the upper part of the furnace as in a converter, or to insert the lance f by tilting the entire lance f upward as shown by a two-dot chain line in FIG. 7 to increase the lance height. However, the height of the electric furnace c is about 1/2 of that of the converter.
In any case, it is not possible to take a lance height like a converter, and in the former, the lance f is connected to the electric furnace c because an electrode is provided above the electric furnace c. It is difficult to insert the molten metal e from above, and in the latter case, the collision angle of the oxygen jet with the molten metal e becomes small. Will increase.
【0009】従って、直線状のランスfを電気炉cに用
いた場合はランスハイトが著しく制限されてノズルhか
らの酸素噴射速度は転炉の場合とほぼ同等で500m/
s以上を有しているにもかかわらず溶融金属表面到達速
度は100m/s以上となり、酸素ジェットが溶融金属
e表面に与える衝撃エネルギーは転炉の場合と比べて局
所的に極めて大きくなる。この結果、該衝撃エネルギー
が溶融金属やスラグ等に攪拌力やせん断力として作用し
て粒状化された該溶融金属やスラグが多量に飛散すると
いう不都合が生じる。
Therefore, when a linear lance f is used in the electric furnace c, the lance height is significantly limited, and the oxygen injection speed from the nozzle h is almost equal to that in the converter, that is, 500 m / h.
Despite having a length of s or more, the speed of reaching the molten metal surface becomes 100 m / s or more, and the impact energy applied by the oxygen jet to the surface of the molten metal e becomes extremely large locally compared with the case of the converter. As a result, there is a disadvantage that the impact energy acts on the molten metal or slag as a stirring force or a shearing force and a large amount of the granular molten metal or slag is scattered.
【0010】そして、飛散した溶融金属やスラグが電気
炉内の炉壁或いはガス排気用のエルボ等に付着すると、
電極と炉蓋とがショートして大電流が流れてしまい、こ
の結果、炉蓋が焼損したり、炉の側壁を覆う水冷ボック
スの水冷配管の水漏れが生じたり、電極挿入部(小天
井)の寿命が低下したり、炉蓋付着地金が溶融金属に落
下して溶融金属の温度が低下したり、或いはカーボン外
れ等の種々の弊害を招く。また、飛散した溶融金属等が
炉蓋に付着すると炉蓋の重量が増加して炉蓋の昇降が不
能となり、さらに、水冷式ランスに付着すると該ランス
が溶損し、さらに、溶融金属の多量の飛散より鉄の歩留
りが低下するという種々の弊害を招く。
When the scattered molten metal or slag adheres to a furnace wall in an electric furnace or an elbow for gas exhaustion,
The electrode and the furnace lid short-circuit, causing a large current to flow. As a result, the furnace lid burns out, water leaks from the water-cooled piping of the water-cooled box that covers the side wall of the furnace, and the electrode insertion part (small ceiling) Of the molten metal, the temperature of the molten metal drops due to the fall of the metal attached to the furnace lid onto the molten metal, or various adverse effects such as detachment of carbon are caused. In addition, if the scattered molten metal adheres to the furnace lid, the weight of the furnace lid increases, and the furnace lid cannot be moved up and down.Furthermore, if the molten metal adheres to the water-cooled lance, the lance is melted and damaged. This causes various adverse effects such as a reduction in the yield of iron due to scattering.
【0011】本発明はかかる不都合を解消するためにな
されたものであり、炉内の溶融金属へ酸素を吹き込む作
業に際して、新たなランスの供給を不要にすることがで
きるのは勿論のこと、溶融金属やスラグの飛散を良好に
抑制することができる酸素吹き込み用ランスを提供する
ことを目的とする。
The present invention has been made in order to solve such inconvenience, and it is of course possible to eliminate the need to supply a new lance during the operation of blowing oxygen into the molten metal in the furnace. An object of the present invention is to provide an oxygen blowing lance which can favorably suppress scattering of metal and slag.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、請求項1に係る酸素吹き込み用ランスは、電気炉
の側壁に形成された作業口から該電気炉内に挿入されて
該電気炉内の溶融金属の上方に配置され、該溶融金属の
表面に向けて酸素ジェットを噴射するノズルを先端部に
備えたランスにおいて、前記電気炉内に挿入された部分
を上方に傾けて延出させて先端部を前記作業口への挿入
方向の延長線より上方に配置し、前記ノズルを酸素流入
側と酸素流出側とにそれぞれ小径部と大径部とが形成さ
れた断面急拡大ノズルとすると共に、該ノズルを複数形
成したことを特徴とする。
In order to achieve the above object, an oxygen blowing lance according to claim 1 is inserted into the electric furnace through a working opening formed in a side wall of the electric furnace. In a lance, which is disposed above the molten metal in the inside and is provided with a nozzle for injecting an oxygen jet toward the surface of the molten metal at a tip portion, the portion inserted into the electric furnace is inclined and extended upward. The tip is disposed above an extension in the direction of insertion into the working port, and the nozzle is a rapidly enlarged cross-sectional nozzle having a small-diameter portion and a large-diameter portion formed on the oxygen inflow side and the oxygen outflow side, respectively. In addition, a plurality of the nozzles are formed.
【0013】請求項2に係る酸素吹き込み用ランスは、
前記傾けた部分の先端部を前記溶融金属の表面に向けて
屈曲させ、該屈曲部分の先端面に前記ノズルを形成した
ことを特徴とする。請求項3に係る酸素吹き込み用ラン
スは、前電気炉の側壁と上部電極との間の溶融金属の表
面に酸素ジェットが噴射される位置に前記ノズルを配置
したことを特徴とする。
[0013] The oxygen blowing lance according to claim 2 is
The tip portion of the inclined portion is bent toward the surface of the molten metal, and the nozzle is formed on the tip surface of the bent portion. According to a third aspect of the present invention, in the lance for blowing oxygen, the nozzle is disposed at a position where an oxygen jet is sprayed on a surface of the molten metal between a side wall of the front electric furnace and the upper electrode.
【0014】[0014]
【作用】請求項1又は2の発明では、ランスの電気炉内
に挿入された部分を上方に傾けて延出させて先端部を作
業口への挿入方向の延長線より上方に配置することによ
り溶融金属に対する酸素ジェットの衝突角度を従来のよ
うに小さくすることなくランスハイトが高くとれるよう
にして高い位置からの酸素ジェットの噴射を可能にする
と共に、小径部(のど径)と大径部(出口径)との比及
びノズル内背圧を調整することで酸素ジェットの噴射速
度を音速以下の任意の速度に設定可能な断面急拡大ノズ
ルによって高い位置から溶融金属表面に向けて音速以下
の酸素ジェットを噴射することにより、酸素ジェットの
溶融金属表面到達速度を遅くし、これにより溶融金属表
面に与える衝撃エネルギーを小さくする。
According to the first or second aspect of the present invention, the portion of the lance inserted into the electric furnace is inclined upward to extend and the tip is disposed above the extension in the direction of insertion into the working port. The lance height can be increased without reducing the collision angle of the oxygen jet with the molten metal as in the prior art, so that the oxygen jet can be ejected from a high position, and the small diameter portion (throat diameter) and the large diameter portion ( Oxygen jet speed can be set to any speed below the sonic speed by adjusting the ratio to the outlet diameter) and the back pressure inside the nozzle. By jetting the jet, the velocity of the oxygen jet reaching the molten metal surface is reduced, thereby reducing the impact energy applied to the molten metal surface.
【0015】また、断面急拡大ノズルを複数形成するこ
とで、噴射速度を音速以下にすることによって生じる溶
融金属への酸素供給量不足を補って酸素と溶融金属とを
効率的に反応させると共に、断面急拡大ノズルを複数形
成することとランスハイトを高くすることで溶融金属表
面に広範囲に酸素ジェットを噴射して溶融金属表面にお
ける酸素ジェットの衝突面積を増大させ、これにより単
位面積当たりの衝撃エネルギーを小さくする。
Further, by forming a plurality of nozzles having a suddenly enlarged cross section, the shortage of oxygen supply to the molten metal caused by reducing the injection speed to a sound speed or less can be compensated for, and oxygen and the molten metal can efficiently react with each other. By forming a plurality of nozzles with a rapidly expanding cross section and increasing the lance height, an oxygen jet is sprayed over a wide area on the molten metal surface to increase the collision area of the oxygen jet on the molten metal surface, thereby increasing the impact energy per unit area. Smaller.
【0016】請求項3の発明では、電気炉の側壁と上部
電極との間の溶融金属の表面に酸素ジェットが噴射され
るように前記ノズルを配置することによって、上部電極
に酸素ジェットが直接当たらないようにして該上部電極
の損耗量を低減する。
According to the third aspect of the present invention, by disposing the nozzle so that the oxygen jet is sprayed on the surface of the molten metal between the side wall of the electric furnace and the upper electrode, the oxygen electrode is directly hit on the upper electrode. So that the amount of wear of the upper electrode is reduced.
【0017】[0017]
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1〜図5を参照
して説明する。図1は本発明の一実施例である酸素吹き
込み用ランスを電気炉に配置した状態を示す概略断面
図、図2は図1の部分的詳細図、図3は図2の平面図、
図4は酸素吹き込み用ランスの断面図、図5は図4の矢
印方向から見た図である。尚、本実施例では、電気炉
として溶銑を使用する直流電気炉を例に採る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 is a schematic sectional view showing a state in which an oxygen blowing lance according to one embodiment of the present invention is arranged in an electric furnace, FIG. 2 is a partially detailed view of FIG. 1, FIG. 3 is a plan view of FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view of the lance for blowing oxygen, and FIG. 5 is a view as seen from the direction of the arrow in FIG. In the present embodiment, a DC electric furnace using hot metal is taken as an example of the electric furnace.
【0018】まず、図1を参照して直流電気炉(以下、
電気炉と略称する。)1から説明すると、符号2は耐火
物からなる炉体、3は炉体2の側壁4を覆う水冷ボック
ス、5は炉体2の上部に設けられた炉蓋、6は炉蓋5の
中心部から小天井7を介して電気炉1内に昇降自在に挿
入された上部電極であり、上部電極6と炉体2の炉底8
等に取り付けた下部電極(図示せず)との間に直流電流
を流して上部電極6にアークを発生させることにより、
該アークを熱源として電気炉1内に装入されたスクラッ
プの溶解、溶融金属9の精錬及び溶銑の昇温等を行う。
First, referring to FIG. 1, a DC electric furnace (hereinafter, referred to as a DC electric furnace)
Abbreviated as electric furnace. ) From 1), reference numeral 2 denotes a furnace body made of a refractory material, 3 denotes a water-cooled box that covers a side wall 4 of the furnace body 2, 5 denotes a furnace lid provided on the upper part of the furnace body 2, and 6 denotes a center of the furnace lid 5. The upper electrode, which is inserted into the electric furnace 1 so as to be able to move up and down through the small ceiling 7 from the upper part, and the upper electrode 6 and the furnace bottom 8 of the furnace body 2
By flowing a direct current between the lower electrode (not shown) and the like to generate an arc in the upper electrode 6,
Using the arc as a heat source, melting of the scrap charged in the electric furnace 1, refining of the molten metal 9, and raising the temperature of the hot metal are performed.
【0019】そして、溶融金属9の加熱補助、精錬及び
溶銑の加熱補助を行うべく、図2及び図3に示すよう
に、炉体2の側壁4に形成された作業口10から粉体吹
き込み用ランス11と2本の水冷式酸素吹き込み用ラン
ス12a,12bとがそれぞれ電気炉1内に挿入されて
いる。各ランス11,12a,12bは、駆動装置(図
示せず)よって電気炉1内での位置調整及び電気炉1へ
の進退移動ができるようになっている。
As shown in FIGS. 2 and 3, in order to assist the heating of the molten metal 9, the refining, and the heating of the molten iron, the powder is blown from a working opening 10 formed in the side wall 4 of the furnace body 2. A lance 11 and two water-cooled oxygen blowing lances 12a and 12b are inserted into the electric furnace 1, respectively. Each of the lances 11, 12a, and 12b can be adjusted in position in the electric furnace 1 and moved back and forth to the electric furnace 1 by a driving device (not shown).
【0020】次に、本発明の一実施例である酸素吹き込
み用ランス12a,12bを図2〜図5を参照して説明
する。尚、水冷式酸素吹き込み用ランス12a,12b
は、図3に示すように、互いに水平方向に対称配置され
た点を除いてその構成が同一であるので、ここでは水冷
式酸素吹き込み用ランス12aのみを説明する。酸素吹
き込み用ランス12aは、図2及び図3に示すように、
作業口10から電気炉1内に挿入されたランス本体13
と、該ランス本体13の先端部に設けられたランスチッ
プ14とを備える。
Next, the lances 12a and 12b for blowing oxygen according to one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The water-cooled oxygen blowing lances 12a, 12b
As shown in FIG. 3, the structure is the same except that they are arranged symmetrically in the horizontal direction. Therefore, only the water-cooled oxygen blowing lance 12a will be described here. The oxygen blowing lance 12a is, as shown in FIGS.
The lance body 13 inserted into the electric furnace 1 from the working port 10
And a lance tip 14 provided at the tip of the lance main body 13.
【0021】ランス本体13は、作業口10から略水平
方向に電気炉1内に挿入された直線状の水平部15と、
該水平部15の先端から上方に傾斜して直線状に延出す
る傾斜部16とを備える。ランス本体13の内部中央に
は、図4に示すように、酸素流通路17が形成され、該
酸素流通路17の外側には冷却水流通路18が形成され
ている。ランス本体14の傾斜部16の先端にはランス
チップ14が接続されている。
The lance body 13 includes a straight horizontal portion 15 inserted into the electric furnace 1 in a substantially horizontal direction from the working port 10,
An inclined portion 16 that is inclined upward from the tip of the horizontal portion 15 and extends linearly. As shown in FIG. 4, an oxygen flow passage 17 is formed in the center of the inside of the lance main body 13, and a cooling water flow passage 18 is formed outside the oxygen flow passage 17. The lance tip 14 is connected to the tip of the inclined portion 16 of the lance main body 14.
【0022】ランスチップ14は、図2及び図4に示す
ように、傾斜部16の先端から下方に屈曲して延出され
ており、その先端面が側壁4と上部電極6との間の溶融
金属9の表面を向くようにされている(図3参照)。ラ
ンスチップ14の内部には、ランス本体13に対応して
酸素流通路19及び冷却水流通路20が形成されてい
る。また、図2に示すように、ランスチップ14の最先
端部は水平部15の軸線延長線X1 (作業口への挿入方
向の延長線)より上方に配置されており、これにより、
溶融金属9に対する酸素ジェットの衝突角度を従来のよ
うに小さくすることなくランスハイトを高くとれるよう
にすると共に、電気炉1内でのランス12aの位置の調
整範囲を広くしてランスハイト調整の際の自由度の向上
を図っている。ランスチップ14の先端面には、断面急
拡大ノズル21が四個形成されている。
As shown in FIGS. 2 and 4, the lance tip 14 is bent downward from the tip of the inclined portion 16 and extends so that the tip end surface of the lance tip 14 is located between the side wall 4 and the upper electrode 6. It faces the surface of the metal 9 (see FIG. 3). Inside the lance tip 14, an oxygen flow passage 19 and a cooling water flow passage 20 are formed corresponding to the lance main body 13. Further, as shown in FIG. 2, the leading end of the lance tip 14 is disposed above the axial extension line X 1 of the horizontal portion 15 (extension line in the direction of insertion into the working opening).
The lance height can be increased without reducing the collision angle of the oxygen jet with the molten metal 9 as in the prior art, and the range of adjusting the position of the lance 12a in the electric furnace 1 is increased to adjust the lance height. To improve the degree of freedom. On the tip surface of the lance tip 14, four nozzles 21 with a rapidly enlarged cross section are formed.
【0023】断面急拡大ノズル21は、図4に示すよう
に、酸素流入側と酸素流出側とにそれぞれ小径部22と
大径部23とが形成されたものであり、小径部(のど
径)22と大径部(出口径)23との比及びノズル内背
圧を調整することによって酸素ジェットの噴射速度を音
速以下の任意の速度に設定できるようにされている。そ
して、本実施例では、図5に示すように、四個の断面急
拡大ノズル21を、ランスチップ14の先端面において
下側、即ち、溶融金属9の表面に近い側の面と、上側、
即ち、溶融金属9の表面から遠ざかる側の面とにそれぞ
れ横方向に互いに離間させて二個ずつ形成している。ま
た、各断面急拡大ノズル21の指向方向の延長線が側壁
4と上部電極6との間の溶融金属9の表面に到達するよ
うにし、これにより断面急拡大ノズル21から噴射され
た酸素ジェットが上部電極6に直接当たらないようにし
ている。
As shown in FIG. 4, the nozzle 21 has a small-diameter portion 22 and a large-diameter portion 23 formed on the oxygen inflow side and the oxygen outflow side, respectively. The injection speed of the oxygen jet can be set to an arbitrary speed equal to or lower than the sonic speed by adjusting the ratio between the diameter 22 and the large diameter portion (outlet diameter) 23 and the back pressure in the nozzle. In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the four rapidly expanding nozzles 21 are provided on the tip surface of the lance tip 14 on the lower side, that is, on the side closer to the surface of the molten metal 9 and on the upper side.
That is, two pieces are formed on the surface on the side away from the surface of the molten metal 9 so as to be laterally separated from each other. Further, the extension line in the directional direction of each of the nozzles 21 is made to reach the surface of the molten metal 9 between the side wall 4 and the upper electrode 6, so that the oxygen jet injected from the nozzle 21 is enlarged. It does not directly hit the upper electrode 6.
【0024】ここで、本実施例では、酸素吹き込み用ラ
ンス12a,12bの各送酸量を60Nm3 /min、
ランスハイトを300〜1250mmとした場合に、断
面急拡大ノズル21の噴射速度を150m/sに調整し
て酸素ジェットの溶融金属表面到達速度を50m/s以
下に抑制している。次に、電気炉1の操業手順に従って
酸素吹き込み用ランス12a,12bによる酸素吹き込
み方法を説明する。
Here, in this embodiment, the oxygen supply lances 12a and 12b are supplied with an amount of acid of 60 Nm 3 / min.
When the lance height is 300 to 1250 mm, the injection speed of the nozzle 21 for rapidly expanding the cross section is adjusted to 150 m / s, and the speed at which the oxygen jet reaches the molten metal surface is suppressed to 50 m / s or less. Next, an oxygen blowing method using the oxygen blowing lances 12a and 12b according to the operation procedure of the electric furnace 1 will be described.
【0025】まず、製鋼原料のスクラップを直流電気炉
1に装入した後、上部電極6からアークを飛ばしてスク
ラップを溶解する。次いで、溶銑を直流電気炉1に装入
した後、作業口10近傍におけるスクラップに向けて酸
素吹き込み用ランス12a,12bの各断面急拡大ノズ
ル21から酸素ジェットを噴射してスクラップの溶解の
促進、いわゆるカッティング作業を行う。
First, after scrap of a steelmaking raw material is charged into the DC electric furnace 1, an arc is blown from the upper electrode 6 to melt the scrap. Next, after charging the hot metal into the DC electric furnace 1, an oxygen jet is injected from each of the suddenly expanding cross-sectional nozzles 21 of the oxygen blowing lances 12 a and 12 b toward the scrap in the vicinity of the working port 10 to promote melting of the scrap. Perform the so-called cutting work.
【0026】作業口10近傍のスクラップの溶解が進行
すると、酸素吹き込み用ランス12a,12bを電気炉
1内の奥方向に前進させつつ断面急拡大ノズル21から
酸素ジェットを噴射して作業口10近傍から奥にかけて
のスクラップを順次溶解する。スクラップの溶解がほぼ
終了した時点で酸素吹き込み用ランス12a,12bを
上昇(図2において二点鎖線で示す。)させてランスハ
イトを高くとり、この状態で断面急拡大ノズル21から
酸素ジェットを溶融金属9の表面に向けて噴射して該溶
融金属9の昇温・精錬を行う。
As the melting of the scrap in the vicinity of the working port 10 progresses, the oxygen lances 12a and 12b are advanced in the depth direction inside the electric furnace 1 while an oxygen jet is jetted from the nozzle 21 having a suddenly enlarged cross section to close the working port 10. Dissolve the scrap from the back to the back in order. When the melting of the scrap is almost completed, the lances 12a and 12b for oxygen blowing are raised (indicated by a two-dot chain line in FIG. 2) to increase the lance height. The molten metal 9 is heated and refined by being sprayed toward the surface of the metal 9.
【0027】この時、上述したように溶融金属9に対す
る衝突角度を従来のように小さくすることなくランスハ
イトを高くとれるようにして高い位置から酸素ジェット
を噴射すると共に、各断面急拡大ノズル21から噴射さ
れる酸素ジェットの噴射速度を共に音速以下にすること
によって、酸素ジェットの溶融金属表面到達速度を従来
の1/2の50m/s以下にしているので、溶融金属9
表面に与える衝撃エネルギーを大幅に小さくすることが
でき、しかも、ランスチップ14には断面急拡大ノズル
21を四個形成しているので、噴射速度を音速以下にす
ることによって生じる溶融金属9への酸素供給量不足が
良好に補われて酸素と溶融金属9との効率的な反応が可
能になると共に、断面急拡大ノズル21を複数形成する
こととランスハイトを高くとることで溶融金属9表面に
広範囲に酸素ジェットを噴射して溶融金属9の表面にお
ける酸素ジェットの衝突面積を増大させることができる
ので、単位面積当たりの衝撃エネルギーを小さくするこ
とができる。この結果、溶融金属やスラグ等に作用する
攪拌力やせん断力を従来に比べて大幅に低減することが
でき、溶融金属やスラグの飛散を大幅に少なくすること
ができる。
At this time, as described above, an oxygen jet is jetted from a high position so that the lance height can be increased without reducing the collision angle with the molten metal 9 as in the prior art. Since the jet velocity of the jetted oxygen jet is set to be equal to or lower than the sonic speed, the speed at which the oxygen jet reaches the surface of the molten metal is set to 50 m / s or less, which is 1/2 of the conventional speed.
The impact energy applied to the surface can be significantly reduced, and the lance tip 14 is formed with four nozzles 21 with a rapidly enlarged cross section. Insufficient supply of oxygen is favorably compensated for, and efficient reaction between oxygen and molten metal 9 becomes possible. Also, by forming a plurality of nozzles 21 having a rapidly enlarged cross section and increasing the lance height, the surface of molten metal 9 is formed. Since the collision area of the oxygen jet on the surface of the molten metal 9 can be increased by spraying the oxygen jet over a wide range, the impact energy per unit area can be reduced. As a result, the stirring force and the shearing force acting on the molten metal, the slag, and the like can be significantly reduced as compared with the related art, and the scattering of the molten metal and the slag can be significantly reduced.
【0028】また、各断面急拡大ノズル21の指向方向
の延長線が共に側壁4と上部電極6との間の溶融金属9
の表面に到達するようにして、各ノズル21から噴射さ
れた酸素ジェットが上部電極6に直接当たらないように
しているので該上部電極6の損耗量の低減を図ることが
できる。さらに、酸素吹き込み用ランス12a,12b
を溶融金属9の表面の上方に配置して酸素ジェットを噴
射しているので、従来のように溶融金属9の熱でランス
が消耗するようなことがなく、従って、酸素吹き込み作
業に際して新たなランスの供給を不要にすることができ
る。
Further, the extension line in the directing direction of each of the nozzles 21 has a molten metal 9 between the side wall 4 and the upper electrode 6.
Thus, the oxygen jet injected from each nozzle 21 does not directly hit the upper electrode 6 so that the amount of wear of the upper electrode 6 can be reduced. Further, lances 12a and 12b for blowing oxygen are provided.
Is disposed above the surface of the molten metal 9 and the oxygen jet is jetted, so that the heat of the molten metal 9 does not cause the lance to be exhausted as in the prior art. Supply can be made unnecessary.
【0029】尚、上記実施例では、ランスチップ14を
下方に屈曲させてその先端面に溶融金属9表面を指向す
る断面急拡大ノズル21を形成しているが、これに代え
て、ランスチップ14を傾斜部16に沿って直線状に延
出させてその先端部に溶融金属9の表面に指向する断面
急拡大ノズル21を形成してもよい。
In the above embodiment, the lance tip 14 is bent downward to form a nozzle 21 with a sharply enlarged cross section pointing toward the surface of the molten metal 9 at the tip end thereof. May be extended linearly along the inclined portion 16, and a sharply enlarged nozzle 21 directed to the surface of the molten metal 9 may be formed at the tip portion.
【0030】[0030]
【発明の効果】上記の説明から明らかなように、請求項
1又は2の発明によれば、酸素ジェットの噴射速度を音
速以下の任意の速度に設定すると共に、ランスハイトを
高くすることにより、酸素ジェットの溶融金属表面到達
速度を遅くして溶融金属表面に与える衝撃エネルギーを
小さくし、また、断面急拡大ノズルを複数形成すること
で、噴射速度を音速以下にすることによって生じる溶融
金属への酸素供給量不足を補って酸素と溶融金属とを効
率良く反応させると共に、断面急拡大ノズルを複数形成
することとランスハイトを高くすることで溶融金属表面
における酸素ジェットの衝突面積を増大させて単位面積
当たりの衝撃エネルギーを小さくしているので、溶融金
属やスラグ等に作用する攪拌力やせん断力を従来に比べ
て大幅に低減することができ、この結果、溶融金属やス
ラグの飛散を大幅に少なくすることができるという効果
が得られる。
As is apparent from the above description, according to the first or second aspect of the present invention, by setting the injection speed of the oxygen jet to an arbitrary speed equal to or lower than the sonic speed and increasing the lance height, The impact energy given to the molten metal surface is reduced by slowing the velocity of the oxygen jet reaching the molten metal surface, and by forming a plurality of nozzles with a rapidly expanding cross section, the injection speed to the molten metal caused by reducing the injection speed to below the sound speed A unit that increases the collision area of the oxygen jet on the surface of the molten metal by increasing the lance height by forming a plurality of nozzles with a rapid expansion of the cross section while making the oxygen and the molten metal react efficiently by compensating for the lack of oxygen supply. Since the impact energy per area is reduced, the agitation and shearing forces acting on the molten metal, slag, etc., are significantly reduced compared to the past. Bets can be, as a result, there is an advantage that it is possible to significantly reduce the scattering of molten metal and slag.
【0031】また、酸素吹き込み用ランスを溶融金属の
表面の上方に配置して酸素ジェットを噴射しているの
で、従来のように溶融金属の熱でランスが消耗するよう
なことがなく、従って、酸素吹き込み作業に際して新た
なランスの供給を不要にすることができるという効果が
得られる。請求項3の発明によれば、電気炉の側壁と上
部電極との間の溶融金属の表面に酸素ジェットが噴射さ
れるように前記ノズルを配置することによって、上部電
極に酸素ジェットが直接当たらないようにしているの
で、該上部電極の損耗量を低減することができるという
効果が得られる。
Further, since the oxygen jet lance is arranged above the surface of the molten metal and the oxygen jet is jetted, the lance is not consumed by the heat of the molten metal as in the prior art. The effect of eliminating the need to supply a new lance during the oxygen blowing operation can be obtained. According to the invention of claim 3, by disposing the nozzle so that the oxygen jet is sprayed on the surface of the molten metal between the side wall of the electric furnace and the upper electrode, the oxygen jet does not directly hit the upper electrode. As a result, the effect of reducing the amount of wear of the upper electrode can be obtained.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図1】本発明の一実施例である酸素吹き込み用ランス
を電気炉に配置した状態を示す概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a state in which an oxygen blowing lance according to an embodiment of the present invention is arranged in an electric furnace.
【図2】図1の部分的詳細図である。FIG. 2 is a partial detailed view of FIG. 1;
【図3】図2の平面図である。FIG. 3 is a plan view of FIG. 2;
【図4】酸素吹き込み用ランスの断面図である。FIG. 4 is a sectional view of a lance for blowing oxygen.
【図5】図4の矢印方向から見た図である。FIG. 5 is a view as seen from the direction of the arrow in FIG. 4;
【図6】従来の酸素吹き込み用ランスを説明するための
説明的概略図である。
FIG. 6 is an explanatory schematic view for explaining a conventional oxygen blowing lance.
【図7】従来の他の酸素吹き込み用ランスを説明するた
めの説明的概略図である。
FIG. 7 is an explanatory schematic view for explaining another conventional oxygen blowing lance.
【図8】図7の酸素吹き込み用ランスの先端部の断面図
である。
FIG. 8 is a sectional view of a tip portion of the oxygen blowing lance of FIG. 7;
【符号の説明】[Explanation of symbols]
1…電気炉 4…側壁 6…上部電極 9…溶融金属 10…作業口 12a,12b…酸素吹き込み用ランス X1 …延長線 21…断面急拡大ノズル 22…小径部 23…大径部1 ... electric furnace 4 ... side wall 6 ... upper electrode 9 ... molten metal 10 ... working port 12a, 12b ... oxygen blowing lance X 1 ... extension 21 ... cross-section abrupt expansion nozzle 22 ... small-diameter portion 23 ... large diameter portion
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI // C21C 5/46 101 C21C 5/46 101 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C21C 5/52 C21C 7/072 F27B 3/22 F27D 3/16 F27D 7/02 C21C 5/46 101────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 identification symbol FI // C21C 5/46 101 C21C 5/46 101 (58) Investigated field (Int.Cl. 6 , DB name) C21C 5/52 C21C 7/072 F27B 3/22 F27D 3/16 F27D 7/02 C21C 5/46 101

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】(57) [Claims]
  1. 【請求項1】 電気炉の側壁に形成された作業口から該
    電気炉内に挿入されて該電気炉内の溶融金属の上方に配
    置され、該溶融金属の表面に向けて酸素ジェットを噴射
    するノズルを先端部に備えたランスにおいて、前記電気
    炉内に挿入された部分を上方に傾けて延出させて先端部
    を前記作業口への挿入方向の延長線より上方に配置し、
    前記ノズルを酸素流入側と酸素流出側とにそれぞれ小径
    部と大径部とが形成された断面急拡大ノズルとすると共
    に、該ノズルを複数形成したことを特徴とする酸素吹き
    込み用ランス。
    1. An oxygen jet inserted into an electric furnace through a working opening formed in a side wall of the electric furnace, disposed above the molten metal in the electric furnace, and injects an oxygen jet toward a surface of the molten metal. In a lance provided with a nozzle at the tip, the portion inserted into the electric furnace is extended upward by tilting the tip, and the tip is disposed above an extension in the direction of insertion into the working port,
    An oxygen blowing lance, characterized in that the nozzle is a rapidly enlarged cross-sectional nozzle having a small-diameter portion and a large-diameter portion formed on an oxygen inflow side and an oxygen outflow side, respectively, and a plurality of the nozzles are formed.
  2. 【請求項2】 前記傾けた部分の先端部を前記溶融金属
    の表面に向けて屈曲させ、該屈曲部分の先端面に前記ノ
    ズルを形成したことを特徴とする請求項1記載の酸素吹
    き込み用ランス。
    2. The oxygen injection lance according to claim 1, wherein the tip of the inclined portion is bent toward the surface of the molten metal, and the nozzle is formed at the tip of the bent portion. .
  3. 【請求項3】 前電気炉の側壁と上部電極との間の溶融
    金属の表面に酸素ジェットが噴射される位置に前記ノズ
    ルを配置したことを特徴とする請求項1又は2記載の酸
    素吹き込み用ランス。
    3. The oxygen injection nozzle according to claim 1, wherein the nozzle is arranged at a position where an oxygen jet is jetted onto a surface of the molten metal between a side wall of the front electric furnace and the upper electrode. Lance.
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