JP3402133B2 - 精錬用上吹きランスおよび精錬方法 - Google Patents
精錬用上吹きランスおよび精錬方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、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付けるために使
用する上吹きランスとそれを用いた精錬方法に関する。
炉において精錬用ガスを溶融金属に吹き付けるために使
用する上吹きランスとそれを用いた精錬方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】溶融金属の上吹きまたは上底吹き精錬炉
では、酸化性ガスジェットを上吹きランスから溶融金属
浴に吹き付け、溶融金属中の炭素（Ｃ）をC ＋1/2 O2＝
COなる脱炭反応により除去して、所定のＣ含有量の溶融
金属に精錬する。酸化性ガスが吹き付けられると溶融金
属浴は局部的に凹み、激しい酸化反応が起きる。この凹
みをキャビティという。
では、酸化性ガスジェットを上吹きランスから溶融金属
浴に吹き付け、溶融金属中の炭素（Ｃ）をC ＋1/2 O2＝
COなる脱炭反応により除去して、所定のＣ含有量の溶融
金属に精錬する。酸化性ガスが吹き付けられると溶融金
属浴は局部的に凹み、激しい酸化反応が起きる。この凹
みをキャビティという。
【０００３】近年、鉄鋼業の製鋼工程では溶銑予備処理
の普及により、転炉の精錬工程ではスラグ量の減少が可
能となり、スロッピング（フォーミングしたスラグが炉
口から溢れ出る現象）が低減されたことで、プロセスの
高能率化のため高速吹錬が指向されている。
の普及により、転炉の精錬工程ではスラグ量の減少が可
能となり、スロッピング（フォーミングしたスラグが炉
口から溢れ出る現象）が低減されたことで、プロセスの
高能率化のため高速吹錬が指向されている。
【０００４】しかし、転炉では高速の酸素をランスで上
吹きをするため、溶鋼を覆うスラグ量が少なくなるとス
ピッティング（上吹きジェットにより溶鋼が飛散する現
象）が増加して炉口への地金付着やダスト発生が助長さ
れ、操業上のトラブルや歩留低下の問題を生ずる。
吹きをするため、溶鋼を覆うスラグ量が少なくなるとス
ピッティング（上吹きジェットにより溶鋼が飛散する現
象）が増加して炉口への地金付着やダスト発生が助長さ
れ、操業上のトラブルや歩留低下の問題を生ずる。
【０００５】スピッティングを低減するためには、酸素
ジェットが鋼浴面に衝突するときのエネルギーを分散さ
せる目的でランスの多孔化が有効であり、製鋼用転炉に
おいては多孔ランスを用いるのが一般的である。通常多
孔ランスのノズルはランス中心軸に対して外向き傾斜角
θをつけて配置されている。このθは5 〜30°程度の範
囲である。すなわち、θが0 °に近いと多孔化の意味が
なくなり、θが30°を超えるとキャビティが転炉の内壁
に近づき、耐火物を著しく損耗するおそれがある。
ジェットが鋼浴面に衝突するときのエネルギーを分散さ
せる目的でランスの多孔化が有効であり、製鋼用転炉に
おいては多孔ランスを用いるのが一般的である。通常多
孔ランスのノズルはランス中心軸に対して外向き傾斜角
θをつけて配置されている。このθは5 〜30°程度の範
囲である。すなわち、θが0 °に近いと多孔化の意味が
なくなり、θが30°を超えるとキャビティが転炉の内壁
に近づき、耐火物を著しく損耗するおそれがある。
【０００６】多孔ランスでは各ノズルに対応するキャビ
ティの重なりが問題となる。すなわち、キャビティの重
なりがある程度以上になるとスピッティング量が著しく
増加する現象がみられる。
ティの重なりが問題となる。すなわち、キャビティの重
なりがある程度以上になるとスピッティング量が著しく
増加する現象がみられる。
【０００７】この問題を解決する手段として、特開昭６
０−１６５３１３号公報、特開平６−５７３２０号公報
には、キャビティの重なりが小さくなるようノズル孔傾
斜角を定める方法が開示されている。
０−１６５３１３号公報、特開平６−５７３２０号公報
には、キャビティの重なりが小さくなるようノズル孔傾
斜角を定める方法が開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】特開昭６０−１６５３
１３号公報記載の方法はキャビティの重なりが小さくな
るようにノズルを広角化するものである。しかしなが
ら、ノズルを広角化しすぎると脱炭反応で発生するCOガ
スの二次燃焼率が大きくなるため、吹錬末期における脱
炭反応の酸素効率が著しく低下する。すなわち、スラグ
中のトータルＦｅ（T.Fe）の増加によって歩留が低下
し、吹錬時間が長くなることによって耐火物の損耗が増
大するなどの問題が生じてしまう。
１３号公報記載の方法はキャビティの重なりが小さくな
るようにノズルを広角化するものである。しかしなが
ら、ノズルを広角化しすぎると脱炭反応で発生するCOガ
スの二次燃焼率が大きくなるため、吹錬末期における脱
炭反応の酸素効率が著しく低下する。すなわち、スラグ
中のトータルＦｅ（T.Fe）の増加によって歩留が低下
し、吹錬時間が長くなることによって耐火物の損耗が増
大するなどの問題が生じてしまう。
【０００９】これに対し、特開平６−５７３２０号公報
記載の方法は傾斜角度が異なる２種類のノズルを同心円
上に交互に配置し、キャビティの重なりを小さくするも
のである。この場合、傾斜角の小さい方のノズルからの
酸素ジェットはCOガスの二次燃焼にほとんど寄与しない
ため上記問題は回避できる。
記載の方法は傾斜角度が異なる２種類のノズルを同心円
上に交互に配置し、キャビティの重なりを小さくするも
のである。この場合、傾斜角の小さい方のノズルからの
酸素ジェットはCOガスの二次燃焼にほとんど寄与しない
ため上記問題は回避できる。
【００１０】しかし、本発明者らの実験結果によれば、
特開平６−５７３２０号公報に記載のランスを使用して
も、ランスからの送酸速度（流量）が溶鋼トンあたり3
Nm3/min 以上の場合はスピッティングを抑制するには十
分でないことが判明した。（以下、溶鋼トンあたり酸素
流量を Nm3/min・ton と記す）本発明の課題は、上吹き
ランスの酸素流量が、3Nm3/min・ton 以上となる高速吹
錬条件において、スピッティングを効果的に抑制できる
精錬用上吹きランスとそれを用いた精錬方法を提供する
ことにある。
特開平６−５７３２０号公報に記載のランスを使用して
も、ランスからの送酸速度（流量）が溶鋼トンあたり3
Nm3/min 以上の場合はスピッティングを抑制するには十
分でないことが判明した。（以下、溶鋼トンあたり酸素
流量を Nm3/min・ton と記す）本発明の課題は、上吹き
ランスの酸素流量が、3Nm3/min・ton 以上となる高速吹
錬条件において、スピッティングを効果的に抑制できる
精錬用上吹きランスとそれを用いた精錬方法を提供する
ことにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明者らはスピッティ
ング低減を目標に様々な形状のランスを検討した結果、
次のような知見を得た。
ング低減を目標に様々な形状のランスを検討した結果、
次のような知見を得た。
【００１２】ａ．キャビティの重なりを避けるため外側
ノズルの傾斜角を大きくしすぎると、ＣＯガスの二次燃
焼が増大し、反応効率の低下や耐火物損耗の問題を生じ
る。 ｂ．ジェットによって飛散する溶鋼液滴のうち、炉口へ
の地金付着やダストロスとして問題となるものは、鉛直
に近い方向に飛散するものが主体である。
ノズルの傾斜角を大きくしすぎると、ＣＯガスの二次燃
焼が増大し、反応効率の低下や耐火物損耗の問題を生じ
る。 ｂ．ジェットによって飛散する溶鋼液滴のうち、炉口へ
の地金付着やダストロスとして問題となるものは、鉛直
に近い方向に飛散するものが主体である。
【００１３】ｃ．鋼浴面に衝突するジェットの進入角が
鉛直に近いほど、鉛直に近い方向に飛散する液滴が増加
する。特開平６−５７３２０号公報に開示されているよ
うに、２種類の傾斜角のノズルを有する多孔ランスで
は、問題となるような溶鋼液滴の飛散は傾斜角の小さい
ノズルに起因するものが主体である。
鉛直に近いほど、鉛直に近い方向に飛散する液滴が増加
する。特開平６−５７３２０号公報に開示されているよ
うに、２種類の傾斜角のノズルを有する多孔ランスで
は、問題となるような溶鋼液滴の飛散は傾斜角の小さい
ノズルに起因するものが主体である。
【００１４】ｄ．内側ノズルの同方位の外側に、内側ノ
ズルより傾斜角が大きい外側ノズルを配置することによ
り、鉛直に近い方向に飛び出す液滴を少なくすることが
できる。
ズルより傾斜角が大きい外側ノズルを配置することによ
り、鉛直に近い方向に飛び出す液滴を少なくすることが
できる。
【００１５】本発明者らは前記の知見に基づき、図１に
示すような精錬用上吹きランスおよびこれを用いた精錬
方法を想到した。すなわち本発明の要旨とするところ
は、下記の(1) および(2) の通りである。
示すような精錬用上吹きランスおよびこれを用いた精錬
方法を想到した。すなわち本発明の要旨とするところ
は、下記の(1) および(2) の通りである。
【００１６】(1) 円周上に外向き傾斜角θ1 で配置され
て溶融金属へ精錬用ガスを噴出するための３つ以上の円
形の内側ノズルと、円周上に外向き傾斜角θ 2 でランス
中心軸からみて前記内側ノズルと同方位に配置されて前
記溶融金属へ精錬用ガスを噴出するための同数の円形の
外側ノズルとを先端部に有し、前記外向き傾斜角θ 2 は
前記外向き傾斜角θ 1 よりも大きいとともに、前記外向
き傾斜角θ 1 および前記外向き傾斜角θ 2 は、前記内側
ノズルおよび前記外側ノズルそれぞれのジェットによる
キャビティの重なり面積を該内側ノズルのジェットによ
るキャビティの面積の50％以下とする角度であることを
特徴とする精錬用上吹きランス。
て溶融金属へ精錬用ガスを噴出するための３つ以上の円
形の内側ノズルと、円周上に外向き傾斜角θ 2 でランス
中心軸からみて前記内側ノズルと同方位に配置されて前
記溶融金属へ精錬用ガスを噴出するための同数の円形の
外側ノズルとを先端部に有し、前記外向き傾斜角θ 2 は
前記外向き傾斜角θ 1 よりも大きいとともに、前記外向
き傾斜角θ 1 および前記外向き傾斜角θ 2 は、前記内側
ノズルおよび前記外側ノズルそれぞれのジェットによる
キャビティの重なり面積を該内側ノズルのジェットによ
るキャビティの面積の50％以下とする角度であることを
特徴とする精錬用上吹きランス。
【００１７】(2) 前記(1) 項に記載の精錬用上吹きラン
スを用い、同方位に配置された内側ノズルのジェットと
外側ノズルのジェットによるキャビティの重なり面積
が、内側ノズルのジェットによるキャビティの面積の50
％以下であることを特徴とする精錬方法。
スを用い、同方位に配置された内側ノズルのジェットと
外側ノズルのジェットによるキャビティの重なり面積
が、内側ノズルのジェットによるキャビティの面積の50
％以下であることを特徴とする精錬方法。
【００１８】なお、本発明の実施の態様において、ノズ
ル傾斜角は好ましくはθ1 は7 °〜14°、θ2 は10°〜
25°、さらに好ましくは、θ1 は8 °〜12°、θ2 は12
°〜17°の範囲にある。
ル傾斜角は好ましくはθ1 は7 °〜14°、θ2 は10°〜
25°、さらに好ましくは、θ1 は8 °〜12°、θ2 は12
°〜17°の範囲にある。
【００１９】
【発明の実施の形態】本発明者らはまず水モデル実験に
よって２つのジェットによって生じるキャビティ重なり
の方向とスピッティングの関係について検討した。
よって２つのジェットによって生じるキャビティ重なり
の方向とスピッティングの関係について検討した。
【００２０】図２は縮尺１／２０の水モデル実験の概略
図である。ランス１にはＡ、Ｂ、Ｃの３種用意してそれ
ぞれ実験した。Ａのランスは本発明のランス（６孔）を
想定したもので、ランス１の先端にノズル２と３を同一
方位に開口して配置した。水モデル実験では噴出方向を
１方向のみとし、他の方向（120 °240 °方向）は盲と
した。内側ノズル２の傾斜角θ1 ＝10°、外側ノズル３
の傾斜角θ2 ＝15°である。
図である。ランス１にはＡ、Ｂ、Ｃの３種用意してそれ
ぞれ実験した。Ａのランスは本発明のランス（６孔）を
想定したもので、ランス１の先端にノズル２と３を同一
方位に開口して配置した。水モデル実験では噴出方向を
１方向のみとし、他の方向（120 °240 °方向）は盲と
した。内側ノズル２の傾斜角θ1 ＝10°、外側ノズル３
の傾斜角θ2 ＝15°である。
【００２１】Ｂのランスは特開昭６０−１６５３１３号
公報に開示された技術に対応するもので、ノズルを円周
上に６つ配置している。ノズル傾斜角θはいずれも15°
である。ただし、水モデル実験に用いたランスは0 °お
よび60°方向のみ開口し、他の方向（ 120°,180°,240
°,300°方向）は盲とした。
公報に開示された技術に対応するもので、ノズルを円周
上に６つ配置している。ノズル傾斜角θはいずれも15°
である。ただし、水モデル実験に用いたランスは0 °お
よび60°方向のみ開口し、他の方向（ 120°,180°,240
°,300°方向）は盲とした。
【００２２】Ｃのランスは特開平６−５７３２０号公報
に開示された技術に対応するもので、２種の傾斜角のノ
ズルを円周上に６つ配置している。ノズル傾斜角は10°
および15°である。ただし、実験に用いたランスは0
°、60°方向のみ開口し、他の方向（ 120°,180°,240
°,300°方向）は盲とした。ランス高さはＡ、Ｂ、Ｃの
ランスいずれも135 mmである。使用したガスは圧空であ
る。
に開示された技術に対応するもので、２種の傾斜角のノ
ズルを円周上に６つ配置している。ノズル傾斜角は10°
および15°である。ただし、実験に用いたランスは0
°、60°方向のみ開口し、他の方向（ 120°,180°,240
°,300°方向）は盲とした。ランス高さはＡ、Ｂ、Ｃの
ランスいずれも135 mmである。使用したガスは圧空であ
る。
【００２３】水モデル試験では水面から300 mmの高さで
動圧測定用のプローブ１０を下向きに配置し、スプラッ
シュ８の動圧を動圧センサ１１で測定し、ある閾値以上
のものを弁別してその数をカウンタ１２で計数した。プ
ローブ１０を前記の高さで水平面内で走査し、飛散した
スプラッシュの分布を測定した。
動圧測定用のプローブ１０を下向きに配置し、スプラッ
シュ８の動圧を動圧センサ１１で測定し、ある閾値以上
のものを弁別してその数をカウンタ１２で計数した。プ
ローブ１０を前記の高さで水平面内で走査し、飛散した
スプラッシュの分布を測定した。
【００２４】図３は水モデル実験のスプラッシュの分布
をあらわしたものである。同図(a)はＡのランスに対応
し、同図(b) はＢのランス、同図(c) はＣのランスに対
応する。同図では２つのキャビティ重なりの中心直上で
のカウント数を１カウントとして、各点におけるカウン
ト数を指数化し、0.8 カウント以上の等カウント線９を
描いている。
をあらわしたものである。同図(a)はＡのランスに対応
し、同図(b) はＢのランス、同図(c) はＣのランスに対
応する。同図では２つのキャビティ重なりの中心直上で
のカウント数を１カウントとして、各点におけるカウン
ト数を指数化し、0.8 カウント以上の等カウント線９を
描いている。
【００２５】同図からわかるように、Ａのランスの場
合、ランス中心から見て円周方向に長い繭型の飛散分
布、Ｂのランスの場合、ランス中心から見て半径方向に
長いひょうたん型の飛散分布、Ｃのランスの場合は半径
方向に対して傾斜したひょうたん型になっている。この
理由は、キャビティが重なった部分から発生し飛散した
スプラッシュはジェットに押し戻されるが、交点方向に
はジェットの壁が薄いので自由に飛散しうるためと推定
できる。また、ジェットが傾斜して鋼浴面に突入するた
め、等カウント線はキャビティ重なりの中心より外側
（ランスから遠い方向）にずれている。
合、ランス中心から見て円周方向に長い繭型の飛散分
布、Ｂのランスの場合、ランス中心から見て半径方向に
長いひょうたん型の飛散分布、Ｃのランスの場合は半径
方向に対して傾斜したひょうたん型になっている。この
理由は、キャビティが重なった部分から発生し飛散した
スプラッシュはジェットに押し戻されるが、交点方向に
はジェットの壁が薄いので自由に飛散しうるためと推定
できる。また、ジェットが傾斜して鋼浴面に突入するた
め、等カウント線はキャビティ重なりの中心より外側
（ランスから遠い方向）にずれている。
【００２６】同図(a) 、(b) 、(c) を比較すると、ラン
ス中心であるＣ点近傍に到達するスプラッシュの量は
(a) の方が(b) および(c) よりも少ないことがわかる。
すなわち、転炉においても本発明に係るＡ型のランスの
方がＢ、Ｃ型のランスより炉口方向に飛散するスピッテ
ィング量を少なくできることがわかる。
ス中心であるＣ点近傍に到達するスプラッシュの量は
(a) の方が(b) および(c) よりも少ないことがわかる。
すなわち、転炉においても本発明に係るＡ型のランスの
方がＢ、Ｃ型のランスより炉口方向に飛散するスピッテ
ィング量を少なくできることがわかる。
【００２７】次に、本発明者らは内側ノズルと外側ノズ
ルが形成するキャビティの配置を検討するため、実炉で
ノズル傾斜角を種々変えたランスを用い、スピッティン
グ量、耐火物の溶損量を調査した。
ルが形成するキャビティの配置を検討するため、実炉で
ノズル傾斜角を種々変えたランスを用い、スピッティン
グ量、耐火物の溶損量を調査した。
【００２８】図１は本発明の上吹きランス先端の要部を
６孔ランスを例に示した概略図で、同図(a) は縦断面
図、同図(b) はＡ−Ａ矢視平面図である。ランス１には
傾斜角θ1 の３つの内側ノズル２が同心円上に配置され
ており、傾斜角がθ2 （＞θ1 ）の３つの外側ノズル３
がランス１の中心と内側ノズル２とを結ぶ線の延長線
上、つまり内側ノズル２と同方位に配置されている。こ
こで、内側ノズル２と外側ノズル３の出口の中心とラン
ス軸心との距離をｒ1 、ｒ2、ノズルのスロート径をｄ
t1、ｄt2、ノズルの出口径をｄe1、ｄe2とする。
６孔ランスを例に示した概略図で、同図(a) は縦断面
図、同図(b) はＡ−Ａ矢視平面図である。ランス１には
傾斜角θ1 の３つの内側ノズル２が同心円上に配置され
ており、傾斜角がθ2 （＞θ1 ）の３つの外側ノズル３
がランス１の中心と内側ノズル２とを結ぶ線の延長線
上、つまり内側ノズル２と同方位に配置されている。こ
こで、内側ノズル２と外側ノズル３の出口の中心とラン
ス軸心との距離をｒ1 、ｒ2、ノズルのスロート径をｄ
t1、ｄt2、ノズルの出口径をｄe1、ｄe2とする。
【００２９】図４はジェットの広がりを示す図であり、
ノズル２または３によって溶融金属浴面４上に生成する
キャビティ５または６の位置関係を模式的に示す縦断面
図である。
ノズル２または３によって溶融金属浴面４上に生成する
キャビティ５または６の位置関係を模式的に示す縦断面
図である。
【００３０】図５は溶融金属浴面４上で同方位に配置さ
れた内側ノズル２と外側ノズル３に対応する内側キャビ
ティ５および外側キャビティ６の重なりを示す説明図で
ある。なお、キャビティ重なり面積は図５のように平面
への投影図で考える。
れた内側ノズル２と外側ノズル３に対応する内側キャビ
ティ５および外側キャビティ６の重なりを示す説明図で
ある。なお、キャビティ重なり面積は図５のように平面
への投影図で考える。
【００３１】図４に示すように、内側ノズル２または外
側ノズル３から超音速で噴出したジェットには、長さＸ
c の超音速コア７が存在する、その後、遷移域を経て完
全な乱流に発達し、広がり角２φ＝約20°で広がる。こ
こで、超音速コア長さＸc は下記実験式（１）より算出
される。
側ノズル３から超音速で噴出したジェットには、長さＸ
c の超音速コア７が存在する、その後、遷移域を経て完
全な乱流に発達し、広がり角２φ＝約20°で広がる。こ
こで、超音速コア長さＸc は下記実験式（１）より算出
される。
【００３２】
【数１】
【００３３】ここで、Ｐ0 はランス前の圧力（kgf/c
m2 ）、ｄe はノズル出口径(mm)である。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Ｈ0 (mm)の
とき、図４に示す位置関係から、下式（２）に示す直径
Ｄi のキャビティが形成される。このキャビティの中心
とランス中心直下Ｃとの距離Ｒi は下式（３）によって
算出できる。
m2 ）、ｄe はノズル出口径(mm)である。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Ｈ0 (mm)の
とき、図４に示す位置関係から、下式（２）に示す直径
Ｄi のキャビティが形成される。このキャビティの中心
とランス中心直下Ｃとの距離Ｒi は下式（３）によって
算出できる。
【００３４】
【数２】
【００３５】
【数３】
【００３６】ここで、ｉはノズルの番号でこの場合は、
ノズル２、３に対応して１と２である。キャビティの重
なり面積率Ｓr が50％を超えるとスピッティングロスが
著しく増加する。そこで、本発明ではこのＳr が50％以
下となるようにノズル傾斜角θ 1 、θ2 を定める。Ｓr
の下限は特に制限はなく、0 ％であってもよい。
ノズル２、３に対応して１と２である。キャビティの重
なり面積率Ｓr が50％を超えるとスピッティングロスが
著しく増加する。そこで、本発明ではこのＳr が50％以
下となるようにノズル傾斜角θ 1 、θ2 を定める。Ｓr
の下限は特に制限はなく、0 ％であってもよい。
【００３７】図５に示す位置関係において、内側ノズル
２に対応するキャビティ５の中心と、内側キャビティ５
および外側キャビティ６の重なりの交点を結ぶ直線がな
す角をγ(rad )とすると、２つのキャビティの重なり面
積と、内側キャビティ５の面積に対する比Ｓr （キャビ
ティの重なり面積率）は次式（４）で示される。
２に対応するキャビティ５の中心と、内側キャビティ５
および外側キャビティ６の重なりの交点を結ぶ直線がな
す角をγ(rad )とすると、２つのキャビティの重なり面
積と、内側キャビティ５の面積に対する比Ｓr （キャビ
ティの重なり面積率）は次式（４）で示される。
【００３８】
【数４】
【００３９】ここで、γは次式（５）で表される。
【００４０】
【数５】
【００４１】本発明のランスを上底吹き転炉プロセスに
適用する例を説明する。本発明のランスは、鉛直に近い
方向への溶鋼液滴の飛散を抑制するために、内側ノズル
の同方位に、内側ノズルより傾斜角が大きい外側ノズル
を配置したものである。後述の実施例で示すように、こ
の２つのノズルに対応するキャビティの、重なり面積率
Ｓr が小さいほどスピッティングは低減される。
適用する例を説明する。本発明のランスは、鉛直に近い
方向への溶鋼液滴の飛散を抑制するために、内側ノズル
の同方位に、内側ノズルより傾斜角が大きい外側ノズル
を配置したものである。後述の実施例で示すように、こ
の２つのノズルに対応するキャビティの、重なり面積率
Ｓr が小さいほどスピッティングは低減される。
【００４２】しかし、キャビティの重なり面積率Ｓr を
小さくするために外側ノズルの傾斜角を大きくしすぎる
と、発生するＣＯガスの２次燃焼が助長され、反応効率
の低下にともなって歩留低下の問題や耐火物損耗の問題
を生じる。
小さくするために外側ノズルの傾斜角を大きくしすぎる
と、発生するＣＯガスの２次燃焼が助長され、反応効率
の低下にともなって歩留低下の問題や耐火物損耗の問題
を生じる。
【００４３】また、ランス高さＨ0 を小さくすれば、キ
ャビティを鋼浴面の中心近くに形成させることが可能で
あるが、溶鋼飛散によるランスの溶損や熱変形が発生し
やすく、ランス寿命を短くすることになる。また、ラン
ス高さＨ0 が大きすぎると、ジェットの広がりが大きく
なり、外側ノズルの傾斜角を大きくしすぎたのと同様、
ＣＯガスの２次燃焼や耐火物損耗の問題を生ずる。
ャビティを鋼浴面の中心近くに形成させることが可能で
あるが、溶鋼飛散によるランスの溶損や熱変形が発生し
やすく、ランス寿命を短くすることになる。また、ラン
ス高さＨ0 が大きすぎると、ジェットの広がりが大きく
なり、外側ノズルの傾斜角を大きくしすぎたのと同様、
ＣＯガスの２次燃焼や耐火物損耗の問題を生ずる。
【００４４】上記外側ノズルに関する問題を回避するた
めに、例えば、内径6 ｍの転炉で、270 ton/ch、送酸速
度60,000Nm3/hrの吹錬を行う場合のランス条件の適正範
囲は下記の通りである。
めに、例えば、内径6 ｍの転炉で、270 ton/ch、送酸速
度60,000Nm3/hrの吹錬を行う場合のランス条件の適正範
囲は下記の通りである。
【００４５】θ2 ≦ 20 °
2 ｍ≦Ｈ0 ≦3 ｍ
ただし、θ2 は外側ノズルの傾斜角、Ｈ0 はランス高さ
である。
である。
【００４６】本発明のランスは上底吹き転炉プロセスに
使用するのが最適であるが、これに限らず上吹きランス
を使用する製鋼プロセスにも適用できる。その他ＡＯＤ
炉や銅精錬炉のような上吹きの精錬用ランスを用いるあ
らゆるプロセスに適用可能である。
使用するのが最適であるが、これに限らず上吹きランス
を使用する製鋼プロセスにも適用できる。その他ＡＯＤ
炉や銅精錬炉のような上吹きの精錬用ランスを用いるあ
らゆるプロセスに適用可能である。
【００４７】
【実施例】溶鋼量270 ton/chの上底吹き転炉において、
本発明の上吹きランスを用いて低炭素鋼を溶製し、スピ
ッテイングロス量の調査を実施した。その際、炉壁耐火
物の損耗量も調査した。
本発明の上吹きランスを用いて低炭素鋼を溶製し、スピ
ッテイングロス量の調査を実施した。その際、炉壁耐火
物の損耗量も調査した。
【００４８】吹錬はすべて脱りん銑を用いたレススラグ
吹錬であり、上吹き酸素流量は60,000Nm3/hr、底吹きガ
スとしてCO2 を2000Nm3/hr吹き込んだ。ランスは実施
例、 比較例とも６孔とし、ノズルのスロート径は内側ノ
ズル、外側ノズルともφ46mmとした。
吹錬であり、上吹き酸素流量は60,000Nm3/hr、底吹きガ
スとしてCO2 を2000Nm3/hr吹き込んだ。ランスは実施
例、 比較例とも６孔とし、ノズルのスロート径は内側ノ
ズル、外側ノズルともφ46mmとした。
【００４９】本発明のノズルの出口位置は内側ノズル、
外側ノズルをそれぞれランス中心からの距離ｒ1 ＝160
mm、ｒ2 ＝240 mmで、同心円上に、かつ外側ノズルを内
側ノズルと同方位に配置した。
外側ノズルをそれぞれランス中心からの距離ｒ1 ＝160
mm、ｒ2 ＝240 mmで、同心円上に、かつ外側ノズルを内
側ノズルと同方位に配置した。
【００５０】比較例１、２のランスは、特開平６−５７
３２０号公報に開示された２種類の傾斜角を持つノズル
を同一円周上に交互に配置したもので、その円周半径は
ｒ＝240 mmである。比較例３、４および実施例では、２
種類の傾斜角のノズルが同方位に配置されたランスを使
用した。
３２０号公報に開示された２種類の傾斜角を持つノズル
を同一円周上に交互に配置したもので、その円周半径は
ｒ＝240 mmである。比較例３、４および実施例では、２
種類の傾斜角のノズルが同方位に配置されたランスを使
用した。
【００５１】また、ランス高さは、全条件で2.7 ｍ一定
で操業した。表１に実施例、比較例のランスによるスピ
ッティングロスと炉壁耐火物損耗状況を示す。
で操業した。表１に実施例、比較例のランスによるスピ
ッティングロスと炉壁耐火物損耗状況を示す。
【００５２】
【表１】
【００５３】表１においてキャビティの重なり面積率Ｓ
r は、前記の（５）式で計算したものである。スピッテ
ィングロスは比較例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。
r は、前記の（５）式で計算したものである。スピッテ
ィングロスは比較例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。
【００５４】表１から明らかなように、２種類のノズル
傾斜角の組み合わせが同一で、これらの配置を同一円周
上に配置したもの（比較例１及び２）と内側と外側の同
方位に配置したもの（本発明例１及び４）を比較する
と、後者の方が重なり面積率が大きいのにもかかわら
ず、スピッティングロスは少なかった。
傾斜角の組み合わせが同一で、これらの配置を同一円周
上に配置したもの（比較例１及び２）と内側と外側の同
方位に配置したもの（本発明例１及び４）を比較する
と、後者の方が重なり面積率が大きいのにもかかわら
ず、スピッティングロスは少なかった。
【００５５】また、２種類の傾斜角のノズルが同方位に
配置されたランスのうち、内側ノズルの傾斜角θ1 が同
一である例を比較すると、外側ノズルの傾斜角θ2 が大
きくなるに伴いキャビティの重なり面積率が小さくな
り、スピッティングロス量が減少した。また、外側ノズ
ルの傾斜角θ2 が18°以上のランスでは、炉壁耐火物の
損耗は若干悪化したが操業上問題とならない程度であっ
た。
配置されたランスのうち、内側ノズルの傾斜角θ1 が同
一である例を比較すると、外側ノズルの傾斜角θ2 が大
きくなるに伴いキャビティの重なり面積率が小さくな
り、スピッティングロス量が減少した。また、外側ノズ
ルの傾斜角θ2 が18°以上のランスでは、炉壁耐火物の
損耗は若干悪化したが操業上問題とならない程度であっ
た。
【００５６】図６は２種類の傾斜角のノズルが同方位に
配置されたランス（比較例３、４及び本発明例）におけ
るスピッティングロス量をキャビティの重なり面積率で
整理したものを示す。同図から明らかなように、スピッ
ティングロス量はキャビティの重なり面積率に大きく依
存しており、キャビティの重なり面積率が50％を超える
とスピッティングロス量は比較例１よりも増加した。
配置されたランス（比較例３、４及び本発明例）におけ
るスピッティングロス量をキャビティの重なり面積率で
整理したものを示す。同図から明らかなように、スピッ
ティングロス量はキャビティの重なり面積率に大きく依
存しており、キャビティの重なり面積率が50％を超える
とスピッティングロス量は比較例１よりも増加した。
【００５７】これより、角度の異なる２種類のノズルが
同方位に配置されたランスはキャビティの重なり面積率
が50％以下となるようノズル傾斜角を決定することが必
要であることがわかった。
同方位に配置されたランスはキャビティの重なり面積率
が50％以下となるようノズル傾斜角を決定することが必
要であることがわかった。
【００５８】
【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、耐火物損耗に悪影響を及ぼすことなくスピッテ
ィングを大幅に低減することができる。これにより、精
錬歩留まりの向上および炉口地金付着等の操業トラブル
の回避が達成され、生産性を向上することができる。
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、耐火物損耗に悪影響を及ぼすことなくスピッテ
ィングを大幅に低減することができる。これにより、精
錬歩留まりの向上および炉口地金付着等の操業トラブル
の回避が達成され、生産性を向上することができる。
【図１】本発明の上吹きランスの先端部を６孔ランスを
例にとって示した図であり、同図(a) は縦断面図、同図
(b) はＡ−Ａ矢視平面図である。
例にとって示した図であり、同図(a) は縦断面図、同図
(b) はＡ−Ａ矢視平面図である。
【図２】２つのキャビティの干渉によるスプラッシュを
検討する水モデル実験の模式図である。
検討する水モデル実験の模式図である。
【図３】スプラッシュの分布を示す説明図である。同図
(a) は本発明の場合、同図(b)は同一傾斜角のノズルを
同一円周上に配置した場合、同図(c) は２種の傾斜角の
ノズルを同一円周上に配置した場合を示す。
(a) は本発明の場合、同図(b)は同一傾斜角のノズルを
同一円周上に配置した場合、同図(c) は２種の傾斜角の
ノズルを同一円周上に配置した場合を示す。
【図４】本発明の上吹きランスによるキャビティの位置
関係を示す縦断模式図である。
関係を示す縦断模式図である。
【図５】本発明のランスによるキャビティの重なりを示
す説明図である。
す説明図である。
【図６】キャビティの重なり面積率とスピッティングロ
ス量との関係を示すグラフである。
ス量との関係を示すグラフである。
１ ランス ７ 超音速コア
２ 内側ノズル ８ スプラッシュ
３ 外側ノズル ９ 等カウント線
４ 溶融金属浴面 １０ プローブ
５ 内側キャビティ １１ 動圧センサ
６ 外側キャビティ １２ カウンタ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平８−165508（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−41018（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−57320（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−256022（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−218509（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C21C 5/00 - 5/50
Claims (2)
- 【請求項１】 円周上に外向き傾斜角θ1 で配置されて
溶融金属へ精錬用ガスを噴出するための３つ以上の円形
の内側ノズルと、円周上に外向き傾斜角θ 2 でランス中
心軸からみて前記内側ノズルと同方位に配置されて前記
溶融金属へ精錬用ガスを噴出するための同数の円形の外
側ノズルとを先端部に有し、前記外向き傾斜角θ 2 は前
記外向き傾斜角θ 1 よりも大きいとともに、前記外向き
傾斜角θ 1 および前記外向き傾斜角θ 2 は、前記内側ノ
ズルおよび前記外側ノズルそれぞれのジェットによるキ
ャビティの重なり面積を該内側ノズルのジェットによる
キャビティの面積の50％以下とする角度であることを特
徴とする精錬用上吹きランス。 - 【請求項２】 請求項１に記載の精錬用上吹きランスを
用い、同方位に配置された内側ノズルのジェットと外側
ノズルのジェットによるキャビティの重なり面積が、内
側ノズルのジェットによるキャビティの面積の50％以下
であることを特徴とする精錬方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19268197A JP3402133B2 (ja) | 1997-07-17 | 1997-07-17 | 精錬用上吹きランスおよび精錬方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19268197A JP3402133B2 (ja) | 1997-07-17 | 1997-07-17 | 精錬用上吹きランスおよび精錬方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1136009A JPH1136009A (ja) | 1999-02-09 |
| JP3402133B2 true JP3402133B2 (ja) | 2003-04-28 |
Family
ID=16295282
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19268197A Expired - Fee Related JP3402133B2 (ja) | 1997-07-17 | 1997-07-17 | 精錬用上吹きランスおよび精錬方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3402133B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2796569A4 (en) * | 2011-12-20 | 2015-03-18 | Jfe Steel Corp | PROCESS FOR MANUFACTURING STEEL BY CONVERTER |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7550108B2 (en) * | 2002-07-10 | 2009-06-23 | Corus Technology Bv | Metallurgical vessel |
| JP6044246B2 (ja) * | 2012-10-04 | 2016-12-14 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 溶融金属の精錬方法及びその設備 |
| JP6515284B2 (ja) * | 2015-07-10 | 2019-05-22 | 日本製鉄株式会社 | 酸化鉄含有鉄原料の還元・溶解方法及び酸素吹き込みランス |
-
1997
- 1997-07-17 JP JP19268197A patent/JP3402133B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2796569A4 (en) * | 2011-12-20 | 2015-03-18 | Jfe Steel Corp | PROCESS FOR MANUFACTURING STEEL BY CONVERTER |
| US9493854B2 (en) | 2011-12-20 | 2016-11-15 | Jfe Steel Corporation | Converter steelmaking method |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1136009A (ja) | 1999-02-09 |
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