JP3882260B2 - Bottom-blown tuyere and converter operation method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は底吹き羽口及び転炉操業方法に係り、特に純酸素底吹き転炉、もしくは純酸素上底吹き転炉に用いられる多重構造の底吹き羽口及びそれを利用した転炉操業方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、純酸素底吹き転炉もしくは純酸素上底吹き転炉の底吹き羽口においては、図2に示す如き2重管構造の底吹き羽口が使用されている。鉄皮2にライニングされた永久れんが3および炉底れんが4には内管6と外管8の2重管構造の羽口が羽口取付けフランジ12上に固定して設けられ、内管6からは精錬用ガスとして純酸素、窒素、アルゴン、炭酸ガスを吹込み、外管8と内管6の間隙10からは羽口の保護冷却用ガスとしてプロパン、窒素、アルゴン、炭酸ガス等を吹込み、炉底羽口の損傷の防止を図っている。
上記の如き2重管構造の羽口においては保護冷却用ガスにより羽口先端に生成する凝固鉄いわゆるマッシュルームを安定して生成し、存在させることが重要である。しかし、操業中には、加熱、冷却による温度の変動が大きいうえ、炉底耐火物とマッシュルームの含熱量(比熱)、熱伝導率、線膨張率の差異から、マッシュルームが羽口保護の効果を従来十分に挙げ得ないことがある。
【0003】
底吹き機能を有する上記の如き転炉の冶金的な優位性、長所は周知であるが、底吹き羽口が、安定操業、炉寿命を左右し、その長寿命化、安定化が底吹き転炉の最大の課題の一つである。この課題に対し、従来以下の如き数々の対策、技術開発が行なわれてきている。
▲1▼耐スポーリング性に優れた羽口れんがの開発
▲2▼スラグコーティング技術の開発
▲3▼操業方法の改善(Q、D、T法;Quick Direct Tapping)
▲4▼羽口冷却の適正化
(イ)プロパン等の冷却ガス流量の適正制御
(ロ)酸素ガスへのAr、N2、CO2等の希釈冷却ガスの混入
【0004】
以上の従来技術は、いずれも羽口寿命の向上、損耗抑制に大きな効果を発揮しており、一応の成功を収めている。
しかし、羽口損耗現象面からみると、以下の点で未だ問題が残されている。
すなわち、羽口れんがの吹錬中と非吹錬中との大きな温度変化を抑制し、羽口冷却を適正化する手段としての下記技術において満足すべき技術が開発されていない。
▲1▼プロパン等の羽口冷却ガスの流量を低下させ、吹錬中の羽口外管温度、羽口れんがの過冷却を防止する。
▲2▼羽口冷却ガス(プロパン)に希釈ガス(Ar、N2、CO2など)を混合し、吹錬中の羽口外管温度、羽口れんがの過冷却を防止する。
▲3▼▲1▼、▲2▼と併せ、羽口内管から吹込まれる純酸素ガスに希釈ガス(Ar、N2、CO2)を混合し、冷却ガスによる必要冷却量を減少させる。
【0005】
以上の方法、手段は、羽口外管の過冷却を防止し、羽口れんがの温度変化を抑制可能であるが、羽口先端に形成されるマッシュルームまでもが縮小してしまい、羽口れんがのクラック発生、れんが欠落は抑制できても、溶鋼と接する面の保護層が小さくなることにより、羽口先端からの損耗を抑制できない。また、▲3▼の方法はマッシュルームに与える熱量が小さくなり、マッシュルーム維持保護には有効であるが、底吹きガスのほとんどを占める内管ガスに希釈ガスを混合することは、精錬ガスコストの上昇を招く結果となる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記底吹き羽口の従来技術の問題点、特に羽口れんがの吹錬中と非吹錬中との大なる温度変化を抑制し、羽口冷却を適正化し、もってマッシュルームの適正保護を有効とする底吹き羽口構造を提供しようとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明者は底吹き羽口構造の内、特に、羽口外管は吹錬時の過冷却ならびに非吹錬時の温度上昇により甚しい温度変化によって羽口れんが内にクラックの発生、れんがの欠落が生じ、−方羽口冷却ガス流量を低下させた場合には溶鋼と接する面のマッシュルームの保護層が小さくなり、羽口先端からの損耗も甚しい現状に鑑み、外管の外側に更に最外管を設けて不活性ガスを流す断熱管を設けることに着目し、さらに、該断熱管に流す不活性ガスの流量を調整することにより羽口れんがの温度変化量を小さくできることを発見して本発明を完成した。その要旨とするところは次のとおりである。
(1)精錬用ガスを吹込む内管と羽口の保護冷却用ガスを吹込む外管との2重管構造を有して成る純酸素底吹きもしくは純酸素上底吹き転炉の底吹き羽口において、前記外管の更に外側に不活性ガスを流す断熱管を設けるとともに、該断熱管に流す不活性ガス量を制御するために前記内管、外管および断熱管より成る羽口周辺の耐火物中に埋没して、もしくは前記断熱管の外面に接して温度センサーを設けたことを特徴とする底吹き羽口。
(2)前記断熱管は高温強度の大なるステンレス鋼もしくは耐熱鋼より成ることを特徴とする請求項1記載の底吹き羽口。
(3)請求項1又は2記載の底吹き羽口を用い、温度センサーより得られる温度情報に基づいて断熱管保護ガス流量を羽口れんがの温度変化が小さくなるように断熱管保護ガスの流量を増減する制御を行うことを特徴とする純酸素底吹きもしくは純酸素上底吹き転炉の操業方法。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。図1は本発明の底吹き羽ロの構成を示す断面図である。図1で示す本発明の底吹き羽ロの構成は、先に図2で説明した従来技術の2重管の底吹き羽口の外管の更に外側に、外管の過冷却を防止する断熱管を設けたものである。
すなわち、転炉鉄皮13にライニングされた永久れんが14および炉底れんが15には、羽口内管16と羽口外管18の2重構造の羽口が設けられ、羽口の外側には羽口れんが20が設けられており、羽口内管16からは精錬用ガスとして主として純酸素を吹込み、羽口外管18と羽口内管16との間隙19からは羽口の保護冷却用ガスとして主としてプロパンが吹込まれることは従来と同一である。
【0009】
本発明は羽口外管18および羽口れんが20が冷却ガス、プロパン、により過冷却されるのを防止するため、羽口外管の更に外側に断熱管22を設けたのが大きな特徴である。
羽口外管18と断熱管22との間の間隙24は一定に保ち、設置することにより、2重管羽口の外管18と、周囲の羽口れんが20との断熱化を図ることができ、羽口れんが20の温度変化を抑制し、羽口外管18の損耗速度を低減する作用を有している。
断熱管22の内面と羽口外管18の外面との間に形成される間隙24には、溶銑もしくは溶鋼26が侵入し閉塞するのを防止するため最低流量のガスを吹込む。このガスは羽口冷却ガスのように熱分解して吸熱冷却効果を有せず、また溶銑、溶鋼26と反応して発熱しない不活性ガス、例えば、アルゴンガス(Ar)、もしくは窒素ガス(N2ガス)を用いるのが望ましい。本発明では、このガスを断熱管保護ガスと呼ぶこととする。
【0010】
断熱管22には、その長手方向の適当な箇所に温度センサー28を設け、この温度センサー28より得られる温度情報に基づいて、断熱管保護ガス30の流量を制御する。具体的には該羽口れんが20の温度変化が小さくなるように断熱管保護ガス30の流量の増減を行う。
温度センサー28の設置位置は、必ずしも断熱管22の長手方向の位置でなくてもよい。すなわち、羽口れんが20の中の適当な位置に埋没して設けてもよい。
また、断熱管22の材料としては、溶融温度が高く、かつ高温強度の大なる材料の使用が望ましく、具体的にはステンレス鋼もしくは耐熱鋼が望ましい。
【0011】
【実施例】
250tのK−BOPと称される上底吹き転炉に本発明を適用し底吹き羽口の損耗速度を調査した。すなわち、図1において、底吹き羽口は2重管羽口で羽口内管16からは酸素ガスに希釈ガスとしてAr、N2を混入し、羽口外管18と内管16との間隙19から冷却ガスとしてプロパンに少量の希釈ガスAr、N2を吹込み、更に外管18の外側に本発明の断熱管22を組込み実吹錬した。
断熱管22と外管18との間の間隙24はほぼ1mmとし、その間隙を均一に維持するために外管18の外面に管長手方向に連続した突起のスプラインを数本設けた。この間隙24に流すガス、すなわち、断熱管保護ガス30は、ArもしくはN2とし、鋼種により適宜選択した。断熱管保護ガスの流量は吹錬中は最低流量を1Nm3/min(羽口1本当り)とし、断熱管22に設けた温度センサー28の値が適切な温度になるように、間隙24に流す不活性ガス流量を制御した。
【0012】
非吹錬中に間隙24が溶鋼16の侵入により閉塞するおそれがない場合には、保護ガス30の流量をゼロとし、それ以外の場合には羽口1本当り0.1Nm3/minまで減少して操業を行った。この試験操業の結果を従来法と比較して、羽口れんがの吹錬中および非吹錬中の温度変化量(最大値)および従来法における羽口損耗速度を1とした場合の本発明実施例の値を表1に示した。
なお、吹錬操業条件は従来法および本実施例ともほとんど同一とした。また羽口先端のマッシュルームも目視観察では両者ともにほとんど差異は認められなかった。
【0013】
【表1】
【0014】
【発明の効果】
本発明は従来の2重管羽口の外側に1mm程度の間隙をもって断熱管を設け、その間隙24に不活性ガスを流し、この断熱管22の長手方向に温度センサー28を設けて該温度センサーが適正な温度値になるように不活性ガス流量を制御したので次の効果を挙げることができた。
(イ)羽口先端に生成するマッシュルーム31を縮少させることなく、羽口れんが20の吹錬時および非吹錬時の最大温度変化量を従来の500℃から約50℃に1/10に激減させ、かつ羽口損耗指数を従来法の1から0.32まで低減させることができ、羽口寿命の延長を低コストで実現させることができた。
(ロ)(イ)の結果、底吹き、上底吹き転炉の炉寿命を向上でき、生産性の向上、コスト低減に大きく寄与できた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による底吹き羽口の実施例の構成を示す断面図である。
【図2】従来の底吹き羽口の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
2、13 転炉鉄皮
4、15 炉底れんが
6 内管
8 外管
10 間隙
14 永久れんが
16 羽口内管
18 羽口外管
19 間隙
20 羽口れんが
22 断熱管
24 間隙
26 溶鋼
28 温度センサー
30 断熱管保護ガス
31 マッシュルーム[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a bottom blowing tuyere and a converter operating method , and more particularly, to a pure oxygen bottom blowing converter or a multi-structure bottom blowing tuyer used for a pure oxygen top bottom blowing converter and a converter operating method using the same. About.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, in a bottom blowing tuyere of a pure oxygen bottom blowing converter or a pure oxygen top bottom blowing converter, a bottom blowing tuyere as shown in FIG. 2 is used. The permanent brick 3 and the furnace bottom brick 4 lined on the iron skin 2 are provided with tuyere of a double pipe structure of an inner pipe 6 and an outer pipe 8 fixed on the tuyere mounting flange 12, and from the inner pipe 6 Puffs pure oxygen, nitrogen, argon, carbon dioxide as refining gas, and blows propane, nitrogen, argon, carbon dioxide, etc. as protective cooling gas for tuyere from the
In a tuyere with a double pipe structure as described above, it is important to stably produce and present solidified iron, so-called mushrooms, produced at the tip of the tuyere by a protective cooling gas. However, during operation, the temperature fluctuates greatly due to heating and cooling, and the mushroom has a tuyere protection effect due to differences in the heat content (specific heat), thermal conductivity, and linear expansion coefficient between the bottom refractory and the mushroom. In the past, there may be cases where it cannot be sufficiently mentioned.
[0003]
The metallurgical advantages and advantages of the above converter with bottom blowing function are well known, but the bottom blowing tuyere affects stable operation and the life of the furnace. This is one of the biggest challenges of the furnace. In response to this problem, various countermeasures and technical developments have been made as follows.
(1) Development of tuyere bricks with excellent spalling resistance (2) Development of slag coating technology (3) Improvement of operation method (Q, D, T method; Quick Direct Tapping)
(4) Optimization of tuyere cooling (a) Proper control of the flow rate of cooling gas such as propane (b) Mixing of diluted cooling gas such as Ar, N 2 and CO 2 into oxygen gas
All of the above-described conventional techniques have shown great effects in improving the tuyere life and suppressing wear, and have achieved some success.
However, from the viewpoint of the tuyere wear phenomenon, problems still remain in the following points.
That is, a technology that is satisfactory in the following technology has not been developed as a means for suppressing a large temperature change between the blowing and non-blowing of tuyere bricks and optimizing tuyere cooling.
(1) Decrease the flow rate of tuyere cooling gas such as propane to prevent tuyere outer tube temperature and tuyere brick overcooling during blowing.
{Circle around (2)} Diluting gas (Ar, N 2 , CO 2, etc.) is mixed with tuyere cooling gas (propane) to prevent overcooling of tuyere outer tube temperature and tuyere brick during blowing.
In combination with ( 3 ), ( 1 ), and ( 2 ), a dilution gas (Ar, N 2 , CO 2 ) is mixed with pure oxygen gas blown from the tuyere inner tube to reduce the required cooling amount by the cooling gas.
[0005]
The above methods and means prevent overcooling of the tuyere outer tube and can suppress the temperature change of the tuyere brick, but the mushroom formed at the tip of the tuyere also shrinks, and the tuyere brick Even if crack generation and brick loss can be suppressed, wear from the tip of the tuyere cannot be suppressed because the protective layer on the surface in contact with the molten steel becomes small. The method (3) reduces the amount of heat given to the mushroom and is effective for maintaining and protecting the mushroom, but mixing the dilution gas with the inner pipe gas that occupies most of the bottom blown gas increases the refining gas cost. Result.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The object of the present invention is to suppress problems with the prior art of the above-mentioned bottom-blown tuyere, particularly a large temperature change between blowing and non-blowing of tuyere bricks, optimizing tuyere cooling, and mushroom It is intended to provide a bottom-blown tuyere structure that effectively protects the air.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The inventor found that the bottom tuyere structure, in particular, the tuyere outer tube was cracked in the tuyere brick due to excessive cooling due to supercooling during blowing and temperature rise during non-blowing, lack of brick -When the flow rate of the cooling gas at the tuyere is lowered, the protective layer of the mushroom on the surface in contact with the molten steel becomes smaller, and in view of the current situation where the wear from the tip of the tuyere is severe, the outermost of the outer tube is further reduced. Focusing on the provision of a heat insulating tube that flows an inert gas by providing an outer tube, and further discovering that the temperature change of tuyere bricks can be reduced by adjusting the flow rate of the inert gas flowing through the heat insulating tube. The present invention has been completed . The gist is as follows.
(1) Bottom blowing of pure oxygen bottom blowing or pure oxygen top bottom blowing converter having a double pipe structure of an inner pipe for blowing refining gas and an outer pipe for blowing tuyere protective cooling gas in tuyere, the outer tube further Rutotomoni provided a heat-insulating tube for flowing an inert gas to the outside of the inner tube in order to control the amount of inert gas flowing through the heat insulating tube consists of an outer tube and the heat-insulated pipe tuyere A bottom-blown tuyere having a temperature sensor buried in a surrounding refractory or in contact with the outer surface of the heat insulating tube .
(2) The bottom-blown tuyere according to claim 1, wherein the heat insulating pipe is made of stainless steel or heat-resisting steel having high temperature strength.
(3) The bottom blowing tuyere according to claim 1 or 2 is used, and the flow rate of the insulating tube protective gas is reduced so that the temperature change of the tuyere brick becomes small based on the temperature information obtained from the temperature sensor. A method for operating a pure oxygen bottom blown or pure oxygen top bottom blown converter, characterized by performing control to increase or decrease the value.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of the bottom blowing blade of the present invention. Bottom-blown feather Hollow structure of the present invention shown in Figure 1, prevents previously to the outside of the outer tube of the bottom tuyeres of a double tube of the prior art described in FIG. 2, the subcooling of the outer pipe insulation A tube is provided.
In other words, the permanent brick 14 and the bottom brick 15 lined on the converter core 13 are provided with a tuyere having a tuyere inner pipe 16 and a tuyere outer pipe 18 and the tuyere outside the tuyere. Brick 20 is provided, and pure oxygen is mainly blown from the tuyere inner pipe 16 as a refining gas, and from the
[0009]
The present invention is characterized in that a
By keeping the
A
[0010]
The
The installation position of the temperature sensor 28 is not necessarily the position in the longitudinal direction of the
Further, as the material of the
[0011]
【Example】
The present invention was applied to an upper bottom blowing converter called a 250-ton K-BOP, and the wear rate of the bottom blowing tuyere was investigated. That is, in FIG. 1, the bottom blowing tuyere is a double pipe tuyere, and Ar and N 2 are mixed as oxygen and dilution gas from the tuyere inner pipe 16, and from the
The
[0012]
If there is no possibility that the
The blowing operation conditions were almost the same for the conventional method and this example. The muzzle at the tip of the tuyere also showed little difference in visual observation.
[0013]
[Table 1]
[0014]
【The invention's effect】
In the present invention, a heat insulation pipe is provided outside the conventional double pipe tuyere with a gap of about 1 mm, an inert gas is allowed to flow through the
(I) Without reducing the mushroom 31 produced at the tip of the tuyere, the maximum temperature change during blowing and non-blowing of tuyere brick 20 is reduced to 1/10 from about 500 ° C. to about 50 ° C. The tuyere wear index could be reduced from 1 to 0.32 of the conventional method, and the tuyere life could be extended at a low cost.
(B) As a result of (a), it was possible to improve the life of bottom blowing and top-bottom blowing converters, greatly contributing to productivity improvement and cost reduction.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of an embodiment of a bottom blow tuyer according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration of a conventional bottom blowing tuyere.
[Explanation of symbols]
2, 13 Converter core 4, 15 Furnace bottom brick 6 Inner pipe 8
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