JP5974596B2 - Tuyere block - Google Patents

Tuyere block Download PDF

Info

Publication number
JP5974596B2
JP5974596B2 JP2012087896A JP2012087896A JP5974596B2 JP 5974596 B2 JP5974596 B2 JP 5974596B2 JP 2012087896 A JP2012087896 A JP 2012087896A JP 2012087896 A JP2012087896 A JP 2012087896A JP 5974596 B2 JP5974596 B2 JP 5974596B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
tuyere
metal thin
area
gas
metal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2012087896A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2012229487A (en
Inventor
聖司 細原
聖司 細原
清田 禎公
禎公 清田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
JFE Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JFE Steel Corp filed Critical JFE Steel Corp
Priority to JP2012087896A priority Critical patent/JP5974596B2/en
Publication of JP2012229487A publication Critical patent/JP2012229487A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5974596B2 publication Critical patent/JP5974596B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Furnace Charging Or Discharging (AREA)
  • Carbon Steel Or Casting Steel Manufacturing (AREA)
  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

Description

本発明は、上底吹き転炉など、溶融金属を精錬する炉内の溶融金属にガスを吹き込むためのノズルを構成する羽口ブロックに関する。   The present invention relates to a tuyere block that constitutes a nozzle for blowing gas into molten metal in a furnace for refining molten metal, such as an upper-bottom blowing converter.

溶融金属を精錬する場合、攪拌による反応促進等の目的で炉内にガスを吹き込むことがある。例えば、鉄鋼業の転炉において銑鉄の炭素を取り除く場合のように、容器の底からアルゴンや窒素などの不活性ガスを吹き込む場合がある。その羽口の一つの形式として鉄と鋼68(1982)4、S200には、耐火物中に複数のパイプを埋設した羽口ブロックの構造が開示されている。この構造の羽口はガス流量の下方弾力性に優れており、商業生産用の転炉に使用されている。   When refining molten metal, gas may be blown into the furnace for the purpose of promoting reaction by stirring. For example, an inert gas such as argon or nitrogen may be blown from the bottom of the container, such as when removing pig iron carbon in a converter in the steel industry. As one type of tuyere, iron and steel 68 (1982) 4, S200 discloses a tuyere block structure in which a plurality of pipes are embedded in a refractory. The tuyere of this structure is excellent in the downward elasticity of the gas flow rate, and is used in converters for commercial production.

上記羽口を構成する、底吹き転炉の羽口ブロック(ノズル)は、例えば、特許文献1や特許文献2に記載のような構造となっている。この従来の羽口ブロック(ノズル)は、ガス流路を構成する複数のパイプが軸を上下に向けて耐火物内に埋設されて構成され、上記複数のパイプは、ガス吹出方向からみて(上方からみて)、羽口ブロックの中央を含む所定のガス吹出領域内に対し、等間隔若しくは略等間隔に配置されている。すなわち、従来の羽口ブロックにあっては、ガス吹出方向からみて、一つのガス吹出領域内に全てのガス流路が等間隔に配置されるように設定されているものが多い。   The tuyere block (nozzle) of the bottom-blowing converter, which constitutes the tuyere, has a structure as described in Patent Document 1 and Patent Document 2, for example. This conventional tuyere block (nozzle) is constructed by embedding a plurality of pipes constituting a gas flow path in a refractory with the axis thereof vertically oriented, and the plurality of pipes are viewed from the gas blowing direction (upward In view of this, they are arranged at regular intervals or substantially regular intervals within a predetermined gas blowing region including the center of the tuyere block. That is, many of the conventional tuyere blocks are set so that all the gas flow paths are arranged at equal intervals in one gas blowing region as viewed from the gas blowing direction.

特開昭59−153818号公報JP 59-153818 A 実公昭62-17463号公報Japanese Utility Model Publication No. 62-17463

ここで、製造コスト低減から羽口ブロックの損耗速度の抑止が望まれる。また、精錬時間の短縮、スクラップの多量使用等の要求から底吹きガス流量を増加したい要求もあり、これに対応した羽口ブロックの損耗速度低減も望まれている。
本発明者らが、検討した結果、上記従来技術のように、一つのガス吹出領域内に対し複数のガス流路を等間隔に配置する構成では、ガス流量が増加するほど羽口ブロック内の温度勾配が大きくなって羽口ブロック内に発生する熱応力が増大するため、上記損耗速度が増大するといった課題があった。
本発明は、より損耗速度の低減を図ることが可能な羽口ブロックを提案することを目的とする。
Here, suppression of the wear rate of the tuyere block is desired from a manufacturing cost reduction. In addition, there is a demand to increase the flow rate of bottom blowing gas due to demands such as shortening of refining time and a large amount of scrap, and reduction of the wear rate of tuyere blocks corresponding to this demand is also desired.
As a result of the study by the present inventors, in the configuration in which a plurality of gas flow paths are arranged at equal intervals in one gas blowing region as in the above-described prior art, the inside of the tuyere block increases as the gas flow rate increases. The thermal gradient generated in the tuyere block is increased due to an increase in the temperature gradient, which increases the wear rate.
An object of the present invention is to propose a tuyere block capable of further reducing the wear rate.

上記課題を解決するために、本発明のうち請求項1に記載した発明は、炉内の溶融金属にガスを吹き込むための複数の金属細管を含んで、炭素含有耐火物で一体にプレス成型された羽口ブロックであって、
炉内に配置される該羽口ブロックのガス吹出面を上記金属細管の軸方向に沿った方向で且つ上記炉内側からみた平面である、平面視における羽口ブロックのガス吹出面において、
上記複数の金属細管の中心位置同士を結ぶ線分で囲まれる最大の領域を羽口存在領域と定義し、その羽口存在領域全体を含む最小の円を基準円と定義して、上記基準円と同心で且つ当該基準円の半径の2/3の半径の円の円周を境界として、上記羽口存在領域を、該2/3の半径の円の円周上を含む内側の内側羽口存在領域と該円周の外側の外側羽口存在領域の2つの領域に仮想的に区分し、
上記内側羽口存在領域の面積をTAi、外側羽口存在領域の面積をTAoとし、
中心位置が上記内側存在領域に含まれる金属細管のガス流路断面積を合計した合計ガス流路断面積をGAi、中心位置が上記外側存在領域に含まれる金属細管のガス流路断面積を合計した合計ガス流路断面積をGAoとした場合に、金属細管のガス流路断面積及び隣り合う金属細管の間隔のうち、少なくとも金属細管の間隔を調整することで、下記(1)式を満足することを特徴とする。
0.1≦ (GAo/TAo)/(GAi/TAi) ≦ 0.8
・・・(1)
ここで、上記「平面視における羽口ブロックのガス吹出面」は、羽口ブロックの炉内側(例えばガス吹出面から1cm以内)での上記金属細管群と垂直な断面と実質同じである。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention described in claim 1 of the present invention includes a plurality of metal thin tubes for injecting gas into molten metal in a furnace and is integrally press-molded with a carbon-containing refractory. A tuyere block,
In the gas blowing surface of the tuyere block in plan view, which is a plane seen from the inside of the furnace in the direction along the axial direction of the metal thin tube, the gas blowing surface of the tuyere block disposed in the furnace,
The maximum area surrounded by the line segment connecting the center positions of the plurality of metal thin tubes is defined as a tuyere existence area, the smallest circle including the whole tuyere existence area is defined as a reference circle, and the reference circle And an inner inner tuyere including the tuyere existing region on the circumference of the circle having the radius of 2/3, with the circumference of the circle having a radius of 2/3 of the radius of the reference circle as a boundary. Virtually divided into two areas, an existing area and an outer tuyere existing area outside the circumference,
The area of the inner tuyere existing area is TAi, the area of the outer tuyere existing area is TAo,
GAi is the total gas flow path cross-sectional area of the metal thin tubes included in the inner existence area at the center position, and GA gas is the cross-sectional area of the metal thin tubes included in the outer existence area at the center position. When the total gas flow path cross-sectional area is GAo, the following formula (1) is satisfied by adjusting at least the distance between the metal thin tubes among the gas flow path cross-sectional area of the metal thin tubes and the interval between the adjacent metal thin tubes. It is characterized by doing.
0.1 ≦ (GAo / TAo) / (GAi / TAi) ≦ 0.8
... (1)
Here, the “gas blowing surface of the tuyere block in plan view” is substantially the same as a cross section perpendicular to the metal tube group inside the furnace of the tuyere block (for example, within 1 cm from the gas blowing surface).

次に、請求項2に記載した発明は、請求項1に記載した構成に対し、上記羽口存在領域の面積は、上記平面視における羽口ブロックのガス吹出面の面積の0.15以上0.8以下の面積であることを特徴とする。
次に、請求項3に記載した発明は、請求項1又は請求項2に記載の構成に対し、更に、下記(2)式及び(3)式を満足することを特徴とする。
0.004≦(GAo/TAo)≦ 0.08 ・・・(2)
0.01 ≦(GAi/TAi)≦ 0.15 ・・・(3)
Next, the invention described in claim 2 is the configuration described in claim 1, wherein the area of the tuyere existing region is 0.15 or more of the area of the gas blowing surface of the tuyere block in the plan view. .8 or less in area.
Next, the invention described in claim 3 is characterized in that the following expressions (2) and (3) are further satisfied with respect to the configuration described in claim 1 or claim 2.
0.004 ≦ (GAo / TAo) ≦ 0.08 (2)
0.01 ≦ (GAi / TAi) ≦ 0.15 (3)

次に、請求項4に記載した発明は、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の構成に対し、上記複数の金属細管は、羽口ブロックの中心側に配置される内層の金属細管群と、その内層の金属細管群の外周を囲むようにして当該内層の金属細管群の外周側に配置される外層の金属細管群と、を備え、
上記内層の金属細管群と外層の金属細管群とは、内層の金属細管群を構成する金属細管における隣り合う金属細管の中心位置間の間隔の3倍以上の距離だけ離れ、且つ上記外層の金属細管群によるガス流路断面積は、上記内層の金属細管群によるガス流路断面積より小さいことを特徴とする。
次に、請求項5に記載の発明は、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の構成に対し、上記複数の金属細管は、内径4mm以下の管径であることを特徴とする。
Next, the invention described in claim 4 is the structure described in any one of claims 1 to 3, wherein the plurality of metal thin tubes are inner layers arranged on the center side of the tuyere block. A metal thin tube group, and an outer layer metal thin tube group disposed on the outer peripheral side of the inner metal thin tube group so as to surround the outer periphery of the inner metal thin tube group,
The inner-layer metal thin tube group and the outer-layer metal thin tube group are separated from each other by a distance of three or more times the distance between the center positions of adjacent metal thin tubes in the metal thin tube constituting the inner-layer metal thin tube group, and the outer-layer metal thin tube group The gas channel cross-sectional area by the thin tube group is smaller than the gas channel cross-sectional area by the inner metal thin tube group.
Next, the invention according to claim 5 is characterized in that, in the configuration according to any one of claims 1 to 4, the plurality of metal thin tubes have a tube diameter of 4 mm or less in inner diameter. To do.

本発明によれば、羽口存在領域を内側の領域と外側の領域とに区分して、それぞれの領域に占めるガス流路断面積比率の関係を規定して金属細管を配置したことで、羽口ブロック中央側から外周側に向かう方向(金属細管群に直交する断面)での羽口ブロック内の温度勾配を、従来よりもなだらかなものにすることが可能となる。
この結果、羽口ブロックの損耗速度をより低減することが出来るようになる。このことにより、例えばガス流量を従来よりも増加して操業することが可能となる。
According to the present invention, the tuyere existence region is divided into an inner region and an outer region, and the relationship between the gas flow path cross-sectional area ratios in the respective regions is defined, and the metal capillaries are arranged. The temperature gradient in the tuyere block in the direction from the center side of the mouth block toward the outer peripheral side (cross section perpendicular to the metal thin tube group) can be made gentler than before.
As a result, the wear rate of the tuyere block can be further reduced. This makes it possible to operate with an increased gas flow rate, for example.

底吹き転炉を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining a bottom blow converter. 羽口ブロック内のパイプ(ガス流路)を説明する図である。It is a figure explaining the pipe (gas flow path) in a tuyere block. 従来のパイプ配置例を示す図である。It is a figure which shows the example of the conventional pipe arrangement | positioning. 本発明に基づく実施形態に係るパイプの配置例を示す図である。It is a figure which shows the example of arrangement | positioning of the pipe which concerns on embodiment based on this invention. 本発明に基づく実施形態に係る別のパイプの配置例を示す図である。It is a figure which shows the example of arrangement | positioning of another pipe which concerns on embodiment based on this invention. 本実施形態の作用の一つを説明する図である。It is a figure explaining one of the effect | actions of this embodiment.

次に、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。
本実施形態では、本発明の羽口ブロック1を採用する炉として上底吹き転炉を例に挙げて説明する。但し、本発明の羽口ブロック1は、上底吹き転炉以外の炉であっても、溶融金属にガスを吹き込む炉であれば適用可能である。
Next, an embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings.
In the present embodiment, an upper bottom blowing converter will be described as an example of a furnace that employs the tuyere block 1 of the present invention. However, the tuyere block 1 of the present invention is applicable to any furnace other than the top-bottom converter, as long as it is a furnace that blows gas into the molten metal.

(構成)
上底吹き転炉では、上吹きランスから脱炭精錬用の酸素ガスを吹き込むと共に、図1に示すように、炉底に備えた羽口ブロック1から撹拌用ガスを吹込んで溶鉄5を撹拌しつつ脱炭精錬を行う。羽口ブロック1は、炉底の炉底煉瓦2に羽口受け煉瓦6を介して取付けられる。この羽口ブロック1は、通常は複数設置されるが、図1では1個に簡略化して模式的に示した。羽口ブロック1は、図2に示すように、炭素含有耐火物4を複数の金属細管3と共に直径0.2m程度の円柱形あるいは円錐台形などの形状に、静水圧プレス等の方法で一体にプレス成型して構成され、該羽口ブロック1は、上記複数の金属細管3を通じて炉内の溶鉄5(溶融金属)に攪拌ガス(CO,Ar、N等)を吹き込むために使用される。
(Constitution)
In the top-bottom blow converter, oxygen gas for decarburization and refining is blown from the top blow lance, and the molten iron 5 is stirred by blowing a stirring gas from the tuyere block 1 provided at the bottom of the furnace, as shown in FIG. While decarburizing and refining. The tuyere block 1 is attached to the furnace bottom brick 2 of the furnace bottom via the tuyere receiving brick 6. A plurality of the tuyere blocks 1 are usually installed, but in FIG. As shown in FIG. 2, the tuyere block 1 integrally forms the carbon-containing refractory 4 together with a plurality of thin metal tubes 3 into a cylindrical shape or a truncated cone shape having a diameter of about 0.2 m by a method such as isostatic pressing. The tuyere block 1 is configured by press molding, and is used to blow a stirring gas (CO 2 , Ar, N 2, etc.) into the molten iron 5 (molten metal) in the furnace through the plurality of metal thin tubes 3. .

上記複数の金属細管3を、それぞれ軸を上下に向けて配置されてガス流路を構成し、羽口ブロック1を構成する炭素含有耐火物4の上面(ガス吹出面)に開口してそれぞれ吹出口を構成する。上記各金属細管3の管径はそれぞれ、内径4mm以下、より望ましくは内径3mm以下のステンレス鋼製等の金属細管を使用すればよい。また金属細管3は、炭素含有耐火物4からの浸炭を防止する等の目的で、酸化物系の耐火材料でコーティングを施したものを用いても良い。なお、羽口ブロック1の上面であるガス吹出面は、精錬中は、炉内の溶鉄5に常に接触した状態となっている。
そして、本実施形態では、上記複数の金属細管3の上流側(下側)には、上記複数の金属細管3にガスを分配するための風箱7が、各羽口ブロック毎に羽口ブロックと一体に備えられている。その各羽口ブロックの風箱7はガス供給路に接続されている。
The plurality of thin metal tubes 3 are arranged with their axes facing up and down to form a gas flow path, and open to the upper surface (gas blowing surface) of the carbon-containing refractory 4 constituting the tuyere block 1, respectively. Configure the exit. The diameter of each of the metal thin tubes 3 may be a stainless steel tube made of stainless steel having an inner diameter of 4 mm or less, more preferably 3 mm or less. In addition, the metal thin tube 3 may be coated with an oxide-based refractory material for the purpose of preventing carburization from the carbon-containing refractory 4. In addition, the gas blowing surface which is the upper surface of the tuyere block 1 is always in contact with the molten iron 5 in the furnace during refining.
In the present embodiment, on the upstream side (lower side) of the plurality of metal thin tubes 3, a wind box 7 for distributing gas to the plurality of metal thin tubes 3 is provided for each tuyere block. And are provided as one. The wind box 7 of each tuyere block is connected to a gas supply path.

次に、上記複数の金属細管3(ガス流路)の配置若しくはガス流量の分布について説明する。
従来の羽口ブロック1にあっては、ガスの吹出方向(上方)からみて、例えば図3に示すように、炉内に配置されるガス吹出面(羽口ブロックの上面)において、中央側に1つの吹出領域を設定し、その吹出領域内に複数の金属細管3の開口を均等に配置している。
これに対し、本実施形態では、炉内に配置されるガス吹出面を、金属細管の軸方向に沿った方向で且つ上記炉内側からみた、つまり上方からみた平面(平面視での面)である、羽口ブロック1の上面に対し、次のようにして複数の金属細管の配置(分布)を規定する。
Next, the arrangement of the plurality of metal thin tubes 3 (gas flow paths) or the distribution of gas flow rates will be described.
In the conventional tuyere block 1, when viewed from the gas blowing direction (above), for example, as shown in FIG. 3, on the gas blowing surface (upper surface of the tuyere block) arranged in the furnace, on the center side One blowing area is set, and the openings of the plurality of thin metal tubes 3 are evenly arranged in the blowing area.
On the other hand, in this embodiment, the gas blowing surface disposed in the furnace is a direction along the axial direction of the metal thin tube and the plane viewed from the inside of the furnace, that is, a plane viewed from above (plane in plan view). The arrangement (distribution) of a plurality of metal thin tubes is defined on the upper surface of a tuyere block 1 as follows.

すなわち、図4に示すように、上記羽口ブロック1の上面において、上記複数の金属細管の中心位置同士を結ぶ線分で囲まれる最大の領域を羽口存在領域と定義する。ここで上記羽口存在領域は、その境界線10上を含む当該境界線10で囲まれる領域である。また、その羽口存在領域全体を含む最小の円を基準円8と定義する。上記基準円8と同心で且つ当該基準円8の半径の2/3の半径の円9で、上記羽口存在領域を、内側羽口存在領域と外側羽口存在領域の2つの領域に仮想的に区分する。そして、そして、内側羽口存在領域(円9内の円周上を含む領域)と外側羽口存在領域(円9より外側で境界線10の内側の当該境界線10上を含む領域)とで、各領域の面積に占めるガス流路断面積の比率を変更するように、上記内側羽口存在領域及び外側羽口存在領域にそれぞれ複数の金属細管3a、3bの開口を配置する。   That is, as shown in FIG. 4, on the upper surface of the tuyere block 1, the maximum region surrounded by the line segment connecting the center positions of the plurality of metal thin tubes is defined as a tuyere existing region. Here, the tuyere existence region is a region surrounded by the boundary line 10 including the boundary line 10. The minimum circle including the entire tuyere existence region is defined as a reference circle 8. The above-described tuyere existence area is virtually divided into two areas of an inner tuyere existence area and an outer tuyere existence area by a circle 9 that is concentric with the reference circle 8 and has a radius that is 2/3 of the radius of the reference circle 8. Divide into And, the inner tuyere existence area (area including the circumference within the circle 9) and the outer tuyere existence area (area including the boundary line 10 outside the circle 9 and inside the boundary line 10). The openings of the plurality of metal thin tubes 3a and 3b are arranged in the inner tuyere existing region and the outer tuyere existing region so as to change the ratio of the gas flow path cross-sectional area to the area of each region.

本実施形態では、上記内側羽口存在領域の面積をTAi、外側羽口存在領域の面積をTAoとし、また、中心位置が上記内側存在領域に含まれる金属細管のガス流路断面積を合計した合計ガス流路断面積をGAi、中心位置が上記外側存在領域に含まれる金属細管のガス流路断面積を合計した合計ガス流路断面積をGAoとした場合に、ガス流路断面積率比(外側/内側)H(=(GAo/TAo)/(GAi/TAi))が、下記(1)式を満足するように、複数の金属細管の配置を決定する。
なお、円9の円周上に中心位置が位置する金属細管は、内側羽口存在領域の金属細管とする。
0.1≦ H ≦ 0.8
但し、H=(GAo/TAo)/(GAi/TAi)
・・・(1)
なお、図3に示した従来例では、ガス流路断面積率比(外側/内側)Hは、1.7であった。
In this embodiment, the area of the inner tuyere existence area is TAi, the area of the outer tuyere existence area is TAo, and the gas channel cross-sectional area of the metal capillaries whose center position is included in the inner existence area is totaled. When the total gas channel cross-sectional area is GAi and the total gas channel cross-sectional area obtained by adding up the gas channel cross-sectional areas of the metal capillaries whose center positions are included in the outer region is GAo, the gas channel cross-sectional area ratio The arrangement of the plurality of metal thin tubes is determined so that (outer / inner) H (= (GAo / TAo) / (GAi / TAi)) satisfies the following expression (1).
The metal thin tube whose center position is located on the circumference of the circle 9 is a metal thin tube in the inner tuyere existence region.
0.1 ≦ H ≦ 0.8
However, H = (GAo / TAo) / (GAi / TAi)
... (1)
In the conventional example shown in FIG. 3, the gas channel cross-sectional area ratio (outside / inside) H was 1.7.

また、図4に示した本発明の実施形態では、内側羽口存在領域に配置される金属細管3aの数は61本で、図3に示した従来例の場合の中央部にある61本の金属細管3と同じ配置であり、円9よりも外側、つまり外側羽口存在領域にある30本の金属細管30bの配置をより外側に変更して、外側のガス流路断面積率を減少することにより、上記ガス流路断面積率比(外側/内側)Hを、図3の場合の1.7から0.57に減少している。   Further, in the embodiment of the present invention shown in FIG. 4, the number of the metal thin tubes 3a arranged in the inner tuyere existing region is 61, and 61 in the central portion in the case of the conventional example shown in FIG. The arrangement is the same as that of the metal thin tube 3, and the arrangement of the 30 metal thin tubes 30 b outside the circle 9, that is, in the outer tuyere existing region is changed to the outside to reduce the outer gas channel cross-sectional area ratio. Thus, the gas channel cross-sectional area ratio (outside / inside) H is reduced from 1.7 in the case of FIG. 3 to 0.57.

また本実施形態では、各羽口ブロック毎に、一つの風箱7に全ての金属細管を接続していることから、上述した外側羽口存在領域(円9と境界線10との間の領域)と内側羽口存在領域(円9内の領域)の各合計ガス流路断面積に応じて、上記各領域から吹込まれるガス流量が分配されるようになる。従って、上記のように外側羽口存在領域(円9と境界線10との間の領域)では、内側羽口存在領域(円9内の領域)に比べて面積当りのガス流路断面積が小さくなるようにしたことから、面積当りのガス流量についても、外側羽口存在領域(円9と境界線10との間の領域)の方が内側羽口存在領域(円9内の領域)に比べて小さくなる。   Moreover, in this embodiment, since all the metal thin tubes are connected to one wind box 7 for each tuyere block, the outer tuyere existence region (the region between the circle 9 and the boundary line 10) described above is used. ) And the inner tuyere existence area (area in the circle 9), the gas flow rate blown from each area is distributed according to the total gas flow path cross-sectional area. Therefore, as described above, in the outer tuyere existing region (the region between the circle 9 and the boundary line 10), the gas channel cross-sectional area per area is larger than that in the inner tuyere existing region (the region in the circle 9). Since the gas flow rate per area is also reduced, the outer tuyere existence area (area between the circle 9 and the boundary line 10) is the inner tuyere existence area (area within the circle 9). Smaller than that.

また本実施形態では、上記羽口存在領域の面積(境界線10で囲まれる領域の面積)は、平面視でのガス吹出面(羽口ブロック上面)の面積に対する比率(羽口存在領域面積率)が、0.15以上0.8以下の範囲となるように設置するのが好ましい。図3示した従来例の場合、上記羽口存在領域面積率は0.16であったが、図4に示した本発明の実施形態では、上記羽口存在領域面積率が図3に示した従来例の場合に比べて0.28に増大している。もっとも、羽口存在領域を変更しないで領域内において、金属細管3a、3bの分布を調節する形態でも、本発明を満足するように実施できる。   In the present embodiment, the area of the tuyere existing area (area of the area surrounded by the boundary line 10) is a ratio (the tuyere existing area area ratio) to the area of the gas blowing surface (upper tuyere upper surface) in plan view. ) Is preferably in the range of 0.15 to 0.8. In the case of the conventional example shown in FIG. 3, the area ratio of the tuyere existing area is 0.16. However, in the embodiment of the present invention shown in FIG. 4, the area ratio of the tuyere existing area is shown in FIG. Compared to the conventional example, it is increased to 0.28. However, the present invention can be implemented so as to satisfy the present invention by adjusting the distribution of the metal thin tubes 3a and 3b in the region without changing the tuyere existing region.

複数の金属細管の配置について、更に、下記(2)式及び(3)式を満足することが好ましい。
0.004≦(GAo/TAo)≦ 0.08 ・・・(2)
0.01 ≦(GAi/TAi)≦ 0.15 ・・・(3)
(GAo/TAo)は、上記外側羽口存在領域(円9と境界線10との間の領域)にその中心軸が含まれる上記金属細管3bの合計ガス流路断面積の、上記外側羽口存在領域(円9と境界線10との間の領域)の面積に対する比率(外側のガス流路断面積率)である。
(GAi/TAi)は、上記内側羽口存在領域(円9内の領域)にその中心軸が含まれる上記金属細管3aの合計ガス流路断面積の、上記内側羽口存在領域(円9内の領域)の面積に対する比率(内側のガス流路断面積率)である。
About arrangement | positioning of a some metal thin tube, it is further preferable to satisfy the following (2) Formula and (3) Formula.
0.004 ≦ (GAo / TAo) ≦ 0.08 (2)
0.01 ≦ (GAi / TAi) ≦ 0.15 (3)
(GAo / TAo) is the outer tuyere of the total gas flow path cross-sectional area of the metal thin tube 3b whose central axis is included in the outer tuyere existing region (the region between the circle 9 and the boundary line 10). It is a ratio (outside gas flow path cross-sectional area ratio) to the area of the existing region (region between the circle 9 and the boundary line 10).
(GAi / TAi) is the inner tuyere existing region (inside circle 9) of the total gas channel cross-sectional area of the metal thin tube 3a whose central axis is included in the inner tuyere existing region (inside circle 9). Is a ratio (inner gas flow path cross-sectional area ratio) to area.

図4に示した本発明の実施形態では、上記外側のガス流路断面積率(GAo/TAo)を0.028に、また上記内側のガス流路断面積率(GAi/TAi)を0.049に調節している。図4に示した例のように金属細管の配置を調整する方法と共に、配置する金属細管の位置によって金属細管の内径を調節する方法によっても、本発明を実施するためのガス流路断面積率を調節することができる。   In the embodiment of the present invention shown in FIG. 4, the outer gas channel cross-sectional area ratio (GAo / TAo) is 0.028, and the inner gas channel cross-sectional area ratio (GAi / TAi) is 0.00. It is adjusted to 049. As with the example shown in FIG. 4, the method of adjusting the arrangement of the metal thin tubes and the method of adjusting the inner diameter of the metal thin tubes according to the position of the metal thin tubes to be arranged also provide a gas flow path cross-sectional area for implementing the present invention. Can be adjusted.

また本実施形態では、羽口ブロックとして、ガス吹き込み用の金属細管を含んだ、一様材質の炭素含有耐火物(マグネシア・カーボン煉瓦など)によって、円柱形あるいは円錐台形などの形状に一体にプレス成型されたものを用いた例で説明した。羽口ブロックは、さらにこの羽口ブロックを含むように大型煉瓦に成型して使用する場合もある。このような使用例であっても、初めに金属細管を含んで一体成型された部分のみが、本発明における羽口ブロックとして取り扱うものとする。さらにガス吹き込み用の金属細管を酸化物系の耐火材料でコーティングした後、これを含むように炭素含有耐火物で一体にプレス成型して羽口ブロックとしても良く、この場合も炭素含有耐火物で一体にプレス成型された羽口ブロックの範疇に含まれる。   In this embodiment, the tuyere block is integrally pressed into a columnar shape or a truncated cone shape by using a uniform carbon-containing refractory material (magnesia, carbon brick, etc.) including a metal thin tube for gas blowing. An example using a molded product has been described. In some cases, the tuyere block is molded into a large brick so as to include the tuyere block. Even in such a use example, only the part that is first integrally formed including the metal thin tube is handled as the tuyere block in the present invention. Further, after coating a metal thin tube for gas blowing with an oxide-based refractory material, it may be integrally pressed with a carbon-containing refractory so as to include this, and a tuyere block may be formed. Included in the category of tuyere blocks that are press-molded together.

また、上記内側羽口存在領域に存在する内側の金属細管群と外側羽口存在領域に上記内側の金属細管群の外周を囲むようにして存在する外側の金属細管群との間に、図5に示すように、羽口が存在しない領域を、次の関係を満たすように設定することも好適である。すなわち、上記内側羽口存在領域に位置する金属細管3aつまり内側の金属細管群と、外側羽口存在領域の金属細管3bつまり外側の金属細管群との最短距離L1が、上記内側の金属細管群における隣り合う金属細管間の最小の中心位置間の間隔ΔLの3倍以上となるように設定する。すなわち、内側羽口存在領域に配置された金属細管3aと外側羽口存在領域に配置された金属細管3bとの一番近接している距離L1を、内側の金属細管群における隣り合う金属細管間の最小の中心位置間の間隔ΔLの3倍以上の距離に設定する。例えば、羽口が存在しない領域の幅を、上記内側の金属細管群における隣り合う開口の中心位置間の間隔の3倍以上の幅とする。上記幅は、羽口ブロック1上面の中央を中心点とした放射方向(径方向)での距離である。   Also, FIG. 5 shows between the inner metal tube group existing in the inner tuyere existing region and the outer metal tube group existing so as to surround the outer periphery of the inner metal tube group in the outer tuyere existing region. As described above, it is also preferable to set a region where no tuyere exists so as to satisfy the following relationship. That is, the shortest distance L1 between the metal thin tube 3a located in the inner tuyere existing region, that is, the inner metal thin tube group, and the metal thin tube 3b in the outer tuyere existing region, that is, the outer metal thin tube group, is the inner metal thin tube group. Is set to be at least three times the interval ΔL between the minimum center positions between adjacent metal capillaries. That is, the closest distance L1 between the metal capillaries 3a arranged in the inner tuyere existing region and the metal capillaries 3b arranged in the outer tuyere existing region is defined as the distance between adjacent metal capillaries in the inner metal tube group. Is set to a distance that is at least three times the distance ΔL between the minimum center positions. For example, the width of the region where there is no tuyere is set to be three times or more the interval between the center positions of the adjacent openings in the inner metal thin tube group. The width is a distance in the radial direction (radial direction) centered on the center of the upper surface of the tuyere block 1.

(作用その他について)
発明者らは、底吹き羽口の損耗は、羽口における熱応力による亀裂発生、伸展、剥離により進行していくと考え、羽口ブロック内の温度分布に着目した。
すなわち、羽口ブロックを構成する耐火物は、金属細管(ガス流路)と接触する部分はガス吹込みより冷却される一方、その他の部分では溶鉄からの受熱と隣の炉底煉瓦からの伝熱により高温になる。上記従来のような金属細管配置(図3参照)では、中央側に集中して金属細管3が配置されているため、中央側が冷却され、外周側が高温になる、この結果、従来の金属細管配置では、溶鉄に供給するガス流量を増加するほど、金属細管3近傍の冷却効果が大きくなると共に、図6(a)のように、ガス吹出の最外層の外周において溶鉄5の随伴流の流速も増大する結果、上記外周側の受熱も増大する。これによって、羽口ブロック1内の中央側から外周側に向かう方向での温度勾配が大きくなって熱応力が大きくなる。また、羽口ブロック近傍の煉瓦のスラグコーティングも剥離もしくは薄くなり、ますます煉瓦の稼動面(溶鉄との接触面)の受熱が大きくなる。
(About other functions)
The inventors considered that the wear of the bottom-blown tuyere proceeds due to crack generation, extension, and peeling due to thermal stress in the tuyere, and focused on the temperature distribution in the tuyere block.
That is, in the refractory constituting the tuyere block, the portion in contact with the metal thin tube (gas flow path) is cooled by gas blowing, while the other portion receives heat from the molten iron and transfers from the adjacent furnace bottom brick. High temperature due to heat. In the above-described conventional arrangement of metal thin tubes (see FIG. 3), the metal thin tubes 3 are arranged concentrated on the center side, so that the center side is cooled and the outer peripheral side becomes high temperature. Then, as the gas flow rate supplied to the molten iron is increased, the cooling effect in the vicinity of the thin metal tube 3 is increased, and the flow velocity of the accompanying flow of the molten iron 5 at the outer periphery of the outermost layer of the gas blowout is also as shown in FIG. As a result, the heat receiving on the outer peripheral side also increases. As a result, the temperature gradient in the direction from the center side to the outer periphery side in the tuyere block 1 increases, and the thermal stress increases. In addition, the slag coating on the brick near the tuyere block is also peeled off or thinned, and the heat receiving surface of the brick working surface (contact surface with molten iron) becomes larger.

これに対し、発明者らは、上記のような熱応力を低減する方法について鋭意検討と実験を重ねた結果、羽口ブロック内の金属細管の存在領域を外側と内側の2領域に分け、外側と内側のガス流路断面積率の比を適正範囲とするように金属細管を配置することで、羽口ブロック内の温度勾配を減少させて熱応力を低減することによって、羽口損耗速度の増大を抑制しつつガス吹き込み速度の増大を図ることが可能であることを見出した。   On the other hand, as a result of intensive studies and experiments on the method for reducing the thermal stress as described above, the inventors divided the existence region of the metal thin tube in the tuyere block into two regions, an outer side and an inner side. By arranging the metal thin tubes so that the ratio of the cross-sectional area ratio of the gas channel to the inside is within the proper range, the temperature gradient in the tuyere block is reduced to reduce the thermal stress, thereby reducing the tuyere wear rate. It has been found that it is possible to increase the gas blowing speed while suppressing the increase.

すなわち、羽口存在領域全体(境界線10で囲まれる領域)を含む最小の円(基準円8)と同心で半径が2/3の円9を境界として、外側羽口存在領域のガス流路断面積率を、内側ガス流路断面積率に比べて0.1以上0.8倍以下の範囲となるように抑えることで、外側羽口存在領域における吹き込みガスと羽口煉瓦間の伝熱面積を相対的に減少させて、外側羽口存在領域の羽口ブロックの冷却を緩和することができる。また外側羽口存在領域からのガス吹き込み速度も相対的に低減することから、図6(b)に示すように、上記ガス吹出の最外層の外周における溶鉄の随伴流の流速の増大が抑えられることで、羽口ブロック上面の熱伝達率が低下して、羽口ブロックへの入熱が減少する。これらの効果により羽口ブロック内の温度勾配が低減して、発生する熱応力が低減する。   That is, the gas flow path in the outer tuyere existence region is bounded by a circle 9 that is concentric with the smallest circle (reference circle 8) including the entire tuyere existence region (region surrounded by the boundary line 10) and has a radius 2/3. Heat transfer between the blown gas and the tuyere bricks in the outer tuyere existing area by suppressing the cross-sectional area so that it is in the range of 0.1 to 0.8 times that of the inner gas channel. By relatively reducing the area, cooling of the tuyere block in the outer tuyere existing region can be mitigated. Further, since the gas blowing speed from the outer tuyere existing region is also relatively reduced, as shown in FIG. 6B, an increase in the flow velocity of the accompanying flow of molten iron on the outer periphery of the outermost layer of the gas blowing is suppressed. As a result, the heat transfer coefficient on the upper surface of the tuyere block is reduced, and heat input to the tuyere block is reduced. These effects reduce the temperature gradient in the tuyere block and reduce the generated thermal stress.

ここで、外側と内側のガス流路断面積率の比Hが0.8より大きいと、温度勾配の低減効果が小さく、羽口損耗の抑制効果が十分に得られない。また0.1よりも小さくなると、最外周の金属細管への熱負荷が大きくなり、先端部の軟化や溶融により羽口損耗速度が増大する。さらに、同じ全羽口存在領域からのガス吹き込み速度を増大する観点からは、外側の羽口存在領域にもある程度のガスを分配することが望ましい。このため、外側と内側のガス流路断面積率の比Hは0.1以上0.8以下が好適範囲であり、比Hは0.2以上0.6以下の範囲がより望ましい。   Here, if the ratio H of the gas channel cross-sectional area ratio between the outer side and the inner side is larger than 0.8, the effect of reducing the temperature gradient is small, and the effect of suppressing the tuyere wear cannot be sufficiently obtained. On the other hand, if it is smaller than 0.1, the heat load on the outermost metal thin tube increases, and the tuyere wear rate increases due to softening or melting of the tip. Further, from the viewpoint of increasing the gas blowing speed from the same whole tuyere existing area, it is desirable to distribute a certain amount of gas to the outer tuyere existing area. For this reason, the ratio H of the gas channel cross-sectional area ratio between the outer side and the inner side is preferably in the range of 0.1 to 0.8, and the ratio H is more preferably in the range of 0.2 to 0.6.

また、羽口ブロックのガス吹出面(羽口ブロックの上面1)に対する羽口存在領域の比率(羽口存在領域面積率)は、0.15以上0.8以下の範囲が好適範囲であり、当該羽口存在領域面積率は0.2以上0.6以下の範囲がより望ましい。0.8倍より大きいと羽口ブロック側面と外周部の金属細管の間隔が小さすぎて、成型時に欠陥が発生するおそれがあり、使用原料の粒子径も制約を受けるおそれがある。また、羽口ブロック側面付近に熱応力が発生して、亀裂が内部に留まらずに側面に連通して破壊につながる確率が増大するため、羽口損耗速度が増大する問題も生じる。一方、0.15倍より小さいと金属細管が中央部に密集しすぎて冷却を緩和する効果が小さく、羽口損耗の抑制効果が十分に得られない。   In addition, the ratio of the tuyere existing area to the gas blowing surface of the tuyere block (upper surface 1 of the tuyere block) (the area ratio of the tuyere existing area) is preferably in the range of 0.15 to 0.8. The area ratio of the tuyere existing region is more preferably in the range of 0.2 to 0.6. If the ratio is larger than 0.8 times, the distance between the side surface of the tuyere block and the metal capillaries on the outer peripheral portion is too small, and there is a risk that defects will occur during molding, and the particle diameter of the raw material used may be restricted. In addition, a thermal stress is generated in the vicinity of the side surface of the tuyere block, and there is a problem that the tuyere wear rate increases because the probability that the crack does not stay inside but communicates with the side surface and leads to breakage increases. On the other hand, if it is smaller than 0.15 times, the metal thin tubes are too dense in the central portion and the effect of relaxing the cooling is small, and the effect of suppressing the tuyere wear cannot be sufficiently obtained.

また外側羽口存在領域におけるガス流路断面積率(GAo/TAo)は、0.004以上0.08以下が好適範囲であり、0.01以上0.05以下の範囲がより望ましい。外側のガス流路断面積率(GAo/TAo)が0.08より大きいと、温度勾配の低減効果が小さく、羽口損耗の抑制効果が十分に得られない。また0.004よりも小さくなると、最外周の金属細管への熱負荷が大きくなり、先端部の軟化や溶融により羽口損耗速度が増大するからである。羽口存在領域一定の条件下でガス吹き込み速度を増大するためには、外側羽口存在領域にも上記の範囲内である程度のガス流路断面積を設けることが望ましい。また内側の羽口存在領域におけるガス流路断面積率(GAi/TAi)は、主に羽口ブロック当たりのガス吹き込み速度の目標値に応じて決めれば良いが、0.01以上0.15以下が好適範囲であり、0.02以上0.12以下の範囲がより望ましい。内側のガス流路断面積率(GAi/TAi)が0.15より大きいと、羽口ブロック中央部の冷却が過剰となって大きな熱応力が発生するため、羽口損耗速度が増大する傾向があり、0.01より小さいと必要なガス吹き込み速度を確保するためには多数の羽口ブロックを設置することが必要となって効率的でないからである。   The gas channel cross-sectional area ratio (GAo / TAo) in the outer tuyere existing region is preferably in the range of 0.004 to 0.08, and more preferably in the range of 0.01 to 0.05. If the outer gas channel cross-sectional area ratio (GAo / TAo) is greater than 0.08, the effect of reducing the temperature gradient is small, and the effect of suppressing tuyere wear cannot be sufficiently obtained. On the other hand, when it is smaller than 0.004, the heat load on the outermost metal thin tube increases, and the tuyere wear rate increases due to softening or melting of the tip. In order to increase the gas blowing speed under a condition where the tuyere exists in a constant region, it is desirable to provide a certain amount of gas channel cross-sectional area within the above range also in the outer tuyere existing region. Further, the gas channel cross-sectional area ratio (GAi / TAi) in the inner tuyere existing region may be determined mainly according to the target value of the gas blowing speed per tuyere block, but is 0.01 or more and 0.15 or less. Is a preferable range, and a range of 0.02 to 0.12 is more desirable. If the inner gas channel cross-sectional area ratio (GAi / TAi) is greater than 0.15, the cooling at the center of the tuyere block is excessive and a large thermal stress is generated, so that the tuyere wear rate tends to increase. If it is smaller than 0.01, it is necessary to install a large number of tuyere blocks in order to secure a necessary gas blowing speed, which is not efficient.

以上のように、内側羽口存在領域に比べて相対的に外側羽口存在領域からのガス流量を抑えることで、上記ガス吹出の外層の外周における溶銑の随伴流の流速の増大を抑えることができ、内側羽口存在領域からのガス流量を増大しても、上記溶鉄の随伴流の流速への影響は小さい。
このとき、外側羽口存在領域に配置した複数の金属細管3bで、内側羽口存在領域を囲むように配置することで、最外周全周での随伴流の流速を低減することができる。この際、図4に示した本発明の実施形態は、金属細管の分布密度を内側羽口存在領域から外側羽口存在領域に向けてなだらかに変化させた場合の例であるが、図5のように内側の金属細管群と離間するように外側の金属細管群を配置しても同様の効果が得られる。
As described above, by suppressing the gas flow rate from the outer tuyere existing region relatively compared to the inner tuyere existing region, it is possible to suppress an increase in the flow velocity of the hot metal accompanying flow at the outer periphery of the outer layer of the gas blowing. Even if the gas flow rate from the inner tuyere existing region is increased, the influence on the flow velocity of the accompanying flow of the molten iron is small.
At this time, by arranging the plurality of metal thin tubes 3b arranged in the outer tuyere existing region so as to surround the inner tuyere existing region, the flow velocity of the accompanying flow around the outermost circumference can be reduced. At this time, the embodiment of the present invention shown in FIG. 4 is an example in which the distribution density of the metal tubules is gently changed from the inner tuyere existing region to the outer tuyere existing region. Thus, the same effect can be obtained even if the outer metal thin tube group is arranged so as to be separated from the inner metal thin tube group.

ここで、金属細管の総本数、各金属細管の直径は、要求される底吹きガス流量やガス圧力等により決まるが、必要に応じて金属細管を内層側に配置すれば良い。金属細管の内径については、ガス流量低下時の溶鉄の侵入を防止する観点から4mm以下とすることが望ましい。   Here, the total number of metal thin tubes and the diameter of each metal thin tube are determined by the required bottom blowing gas flow rate, gas pressure, etc., but the metal thin tubes may be arranged on the inner layer side as necessary. The inner diameter of the metal thin tube is desirably 4 mm or less from the viewpoint of preventing molten iron from entering when the gas flow rate is reduced.

羽口ブロック1から吹き込むガスとして不活性ガスであるNガス或いはArガスを用い、上記本実施形態に応じた金属細管配置とした実施例の羽口ブロックと、本発明外の金属細管配置である比較例の羽口ブロックとを、上底吹き転炉の炉底に設置して商用転炉実験(溶鉄量は250ton)を行った。
図3に示した従来の金属細管配置の場合を比較例1として、金属細管の配置及び内径を種々変更した実施例及び比較例について、羽口の平均損耗速度を測定して評価した。表1に各実施例及び比較例の主な条件と評価結果を示した。表1中に記載の合計ガス流路断面積比は、羽口ブロック当りの合計ガス流路断面積を比較例1の場合を基準とした比率で示したものである。なお羽口ブロックの形状は、全ての実施例及び比較例において等しく設定した。
Using the N 2 gas or Ar gas, which is an inert gas, as the gas blown from the tuyere block 1, the tuyere block of the example having the metal thin tube arrangement according to the present embodiment and the metal thin tube arrangement outside the present invention A tuyere block of a certain comparative example was installed at the bottom of an upper-bottom blow converter, and a commercial converter experiment (the amount of molten iron was 250 tons) was performed.
The case of the conventional metal thin tube arrangement shown in FIG. 3 was set as Comparative Example 1, and the average wear rate of the tuyere was measured and evaluated for Examples and Comparative Examples in which the arrangement and inner diameter of the metal thin tubes were variously changed. Table 1 shows the main conditions and evaluation results of each example and comparative example. The total gas flow path cross-sectional area ratio described in Table 1 indicates the total gas flow path cross-sectional area per tuyere block as a ratio based on the case of Comparative Example 1. The shape of the tuyere block was set equal in all examples and comparative examples.

実施例1〜8および比較例2、3は、羽口ブロック当りの合計ガス流路断面積を比較例1とほぼ等しくした例であり、転炉操業での羽口ブロック当りのガス吹き込み速度を比較例1の場合と等しくした。実施例9〜11および比較例4〜6は、金属細管の内径を拡大して羽口ブロック当りの合計ガス流路断面積を比較例1の約2倍とした例であり、転炉操業での羽口ブロック当りのガス吹き込み速度を、精錬反応特性を向上するために比較例1の場合の約2倍とした。一般的に羽口損耗速度に及ぼすガス吹き込み速度の影響は大きいため、ガス吹き込み速度が同じ実施例及び比較例同士で比較して、本発明に基づく羽口ブロックによる羽口損耗速度の低減効果を評価した。   Examples 1 to 8 and Comparative Examples 2 and 3 are examples in which the total gas flow path cross-sectional area per tuyere block is substantially equal to that of Comparative Example 1, and the gas blowing speed per tuyere block in the converter operation is It was equal to the case of Comparative Example 1. Examples 9 to 11 and Comparative Examples 4 to 6 are examples in which the inner diameter of the metal thin tube is enlarged to make the total gas flow path cross-sectional area per tuyere block approximately twice that of Comparative Example 1, and in the converter operation The gas blowing speed per tuyere block was about twice that in Comparative Example 1 in order to improve the refining reaction characteristics. Since the influence of the gas blowing speed on the tuyere wear rate is generally large, the tuyere block according to the present invention has the effect of reducing the tuyere wear rate compared to the examples and comparative examples having the same gas blowing speed. evaluated.

実施例6、7はそれぞれ図4、5の金属細管配置の例であり、実施例1〜5及び比較例2、3は図4よりも金属細管を配置する範囲をさらに広げて羽口存在領域面積率を0.51以上0.55以下の範囲とした例であり、羽口存在領域内での金属細管の分布を調整することにより、外側羽口存在領域におけるガス流路断面積率と内側羽口存在領域におけるガス流路断面積率とを変更している。また実施例1〜7及び比較例2、3では、管の内径と合計本数を比較例1と等しくしている。実施例8では、羽口存在領域を比較例1と等しくしたまま、金属細管の内径を拡大すると共に、外側羽口存在領域に属する金属細管本数を減少することによって、合計ガス流路断面積を比較例1とほぼ等しくしたまま、外側羽口存在領域におけるガス流路断面積率と内側羽口存在領域におけるガス流路断面積率とを変更している。
合計ガス流路断面積を比較例1の約2倍とした実施例9〜11および比較例4〜6のうち、比較例4は比較例1と同じ図3に示した金属細管配置とした例であり、その他は、実施例6と同じ図4に示した羽口存在領域内で金属細管の配置を調整した例である。
Examples 6 and 7 are examples of the arrangement of metal thin tubes shown in FIGS. 4 and 5, respectively. Examples 1 to 5 and Comparative Examples 2 and 3 further expand the range in which the metal thin tubes are arranged compared to FIG. This is an example in which the area ratio is in the range of 0.51 or more and 0.55 or less, and by adjusting the distribution of the metal capillaries in the tuyere existing area, the gas channel cross-sectional area ratio and the inner area in the outer tuyere existing area are adjusted. The gas channel cross-sectional area ratio in the tuyere existence region is changed. In Examples 1 to 7 and Comparative Examples 2 and 3, the inner diameter and the total number of the tubes are made equal to those of Comparative Example 1. In Example 8, while keeping the tuyere existing area equal to that of Comparative Example 1, the inner diameter of the metal thin tube was enlarged, and the number of metal thin tubes belonging to the outer tuyere existing area was reduced, so that the total gas channel cross-sectional area was reduced. The gas channel cross-sectional area ratio in the outer tuyere existing area and the gas channel cross-sectional area ratio in the inner tuyere existing area are changed while being substantially the same as in Comparative Example 1.
Of Examples 9 to 11 and Comparative Examples 4 to 6 in which the total gas channel cross-sectional area is approximately twice that of Comparative Example 1, Comparative Example 4 is an example in which the metal thin tube arrangement shown in FIG. The other is an example in which the arrangement of the metal thin tubes is adjusted in the tuyere existence region shown in FIG.

Figure 0005974596
Figure 0005974596

ここで、表1では、図3のように、羽口ブロック上面の1つの吹出領域に対して均一にパイプ3を配置した比較例1での損耗速度を1とした相対評価で、損耗速度比を記載している。
表1から分かるように、ガス流路面積率比(GAo/TAo)/(GAi/TAi)を本発明範囲に設定した実施例1〜8においては、比較例1〜3に比べて、損耗速度が2〜4割程度低減していることが分かる。またガス吹き込み速度を増大させた実施例9〜11においても、比較例4〜6に比べて羽口損耗速度が3〜4割程度低減しており、約半分のガス吹き込み速度の比較例1と同程度の損耗速度となっていることから、本発明の羽口ブロックによる羽口損耗の抑制効果が、ガス吹き込み速度を増大させた場合にも有効であることが分かる。
Here, in Table 1, as shown in FIG. 3, the wear rate ratio is a relative evaluation in which the wear rate in Comparative Example 1 in which the pipe 3 is uniformly arranged with respect to one blowing region on the upper surface of the tuyere block is 1. Is described.
As can be seen from Table 1, in Examples 1 to 8 in which the gas flow channel area ratio ratio (GAo / TAo) / (GAi / TAi) is set within the scope of the present invention, the wear rate is higher than that of Comparative Examples 1 to 3. As can be seen from FIG. Also, in Examples 9 to 11 in which the gas blowing rate was increased, the tuyere wear rate was reduced by about 30 to 40% compared to Comparative Examples 4 to 6, and Comparative Example 1 with about half the gas blowing rate and Since the wear rate is comparable, it can be seen that the tuyere wear suppression effect of the tuyere block of the present invention is also effective when the gas blowing rate is increased.

なお、実施例11の損耗速度度比が比較例1よりも若干高くなっているものの、これは精錬反応特性を向上するためにガス吹き込み速度を2倍に増大したことによるものであり、同じガス吹き込み速度で比較すれば、図3の金属細管配置からの損耗速度の低減効果は比較例2,3あるいは比較例5,6よりも大きい。実施例11は、比較例1に近い損耗速度比に抑えながらガス吹き込み速度を増大出来ることを示している。なお、比較例1〜3においても設備能力向上の最高圧力に近い条件でガスを吹き込んでおり、同じ羽口ブロックでガス吹き込み速度を大幅に増大することは出来ない。また、実施例11のガス吹き込み速度を比較例1に近づければ、実施例11の損耗速度比は、比較例1よりも小さな値となる。   In addition, although the wear rate ratio of Example 11 is slightly higher than that of Comparative Example 1, this is due to the fact that the gas blowing rate has been doubled in order to improve the refining reaction characteristics, and the same gas When compared with the blowing speed, the effect of reducing the wear rate from the arrangement of the thin metal tubes in FIG. 3 is greater than those of Comparative Examples 2 and 3 or Comparative Examples 5 and 6. Example 11 shows that the gas blowing rate can be increased while keeping the wear rate ratio close to that of Comparative Example 1. In Comparative Examples 1 to 3, gas is blown under conditions close to the maximum pressure for improving the equipment capacity, and the gas blowing speed cannot be increased significantly with the same tuyere block. Moreover, if the gas blowing speed of Example 11 is brought close to Comparative Example 1, the wear rate ratio of Example 11 becomes a value smaller than that of Comparative Example 1.

1 羽口ブロック
2 炉底煉瓦
3,3a、3b 金属細管
4 炭素含有耐火物
5 溶鉄
6 羽口受け煉瓦
7 風箱
8 基準円
9 基準円と同心で半径が2/3の円
10 羽口存在領域の境界線
1 Tuyere block 2 Furnace bottom bricks 3, 3a, 3b Metal capillaries 4 Carbon-containing refractories 5 Molten iron 6 Tuyere receiving bricks 7 Wind box 8 Reference circle 9 Circle concentric with reference circle and radius 2/3 10 Region border

Claims (5)

炉内の溶融金属にガスを吹き込むための複数の金属細管を含んで、炭素含有耐火物で一体にプレス成型された羽口ブロックであって、
炉内に配置される該羽口ブロックのガス吹出面を上記金属細管の軸方向に沿った方向で且つ上記炉内側からみた平面である、平面視における羽口ブロックのガス吹出面において、
上記複数の金属細管の中心位置同士を結ぶ線分で囲まれる最大の領域を羽口存在領域と定義し、その羽口存在領域全体を含む最小の円を基準円と定義して、上記基準円と同心で且つ当該基準円の半径の2/3の半径の円の円周を境界として、上記羽口存在領域を、該2/3の半径の円の円周上を含む内側の内側羽口存在領域と該円周の外側の外側羽口存在領域の2つの領域に仮想的に区分し、
上記内側羽口存在領域の面積をTAi、外側羽口存在領域の面積をTAoとし、
中心位置が上記内側存在領域に含まれる金属細管のガス流路断面積を合計した合計ガス流路断面積をGAi、中心位置が上記外側存在領域に含まれる金属細管のガス流路断面積を合計した合計ガス流路断面積をGAoとした場合に、金属細管のガス流路断面積及び隣り合う金属細管の間隔のうち、少なくとも金属細管の間隔を調整することで、下記(1)式を満足することを特徴とする羽口ブロック。
0.1≦ (GAo/TAo)/(GAi/TAi) ≦ 0.8
・・・(1)
A tuyere block that includes a plurality of thin metal tubes for blowing gas into the molten metal in the furnace, and is integrally press-molded with a carbon-containing refractory,
In the gas blowing surface of the tuyere block in plan view, which is a plane seen from the inside of the furnace in the direction along the axial direction of the metal thin tube, the gas blowing surface of the tuyere block disposed in the furnace,
The maximum area surrounded by the line segment connecting the center positions of the plurality of metal thin tubes is defined as a tuyere existence area, the smallest circle including the whole tuyere existence area is defined as a reference circle, and the reference circle And an inner inner tuyere including the tuyere existing region on the circumference of the circle having the radius of 2/3, with the circumference of the circle having a radius of 2/3 of the radius of the reference circle as a boundary. Virtually divided into two areas, an existing area and an outer tuyere existing area outside the circumference,
The area of the inner tuyere existing area is TAi, the area of the outer tuyere existing area is TAo,
GAi is the total gas flow path cross-sectional area of the metal thin tubes included in the inner existence area at the center position, and GA gas is the cross-sectional area of the metal thin tubes included in the outer existence area at the center position. When the total gas flow path cross-sectional area is GAo, the following formula (1) is satisfied by adjusting at least the distance between the metal thin tubes among the gas flow path cross-sectional area of the metal thin tubes and the interval between the adjacent metal thin tubes. A tuyere block characterized by
0.1 ≦ (GAo / TAo) / (GAi / TAi) ≦ 0.8
... (1)
上記羽口存在領域の面積は、上記平面視における羽口ブロックのガス吹出面の面積の0.15以上0.8以下の面積であることを特徴とする請求項1に記載の羽口ブロック。   2. The tuyere block according to claim 1, wherein an area of the tuyere existence region is an area of 0.15 or more and 0.8 or less of a gas blowing surface area of the tuyere block in the plan view. 更に、下記(2)式及び(3)式を満足することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の羽口ブロック。
0.004≦(GAo/TAo)≦ 0.08 ・・・(2)
0.01 ≦(GAi/TAi)≦ 0.15 ・・・(3)
Furthermore, the following (2) Formula and (3) Formula are satisfied, The tuyere block of Claim 1 or Claim 2 characterized by the above-mentioned.
0.004 ≦ (GAo / TAo) ≦ 0.08 (2)
0.01 ≦ (GAi / TAi) ≦ 0.15 (3)
上記複数の金属細管は、羽口ブロックの中心側に配置される内層の金属細管群と、その内層の金属細管群の外周を囲むようにして当該内層の金属細管群の外周側に配置される外層の金属細管群と、を備え、
上記内層の金属細管群と外層の金属細管群とは、内層の金属細管群を構成する金属細管における隣り合う金属細管の中心位置間の間隔の3倍以上の距離だけ離れ、且つ上記外層の金属細管群によるガス流路断面積は、上記内層の金属細管群によるガス流路断面積より小さいことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の羽口ブロック。
The plurality of metal capillaries include an inner layer metal tube group disposed on the center side of the tuyere block and an outer layer disposed on the outer periphery side of the inner layer metal tube group so as to surround the outer periphery of the inner layer metal tube group. A group of metal tubules,
The inner-layer metal thin tube group and the outer-layer metal thin tube group are separated from each other by a distance of three or more times the distance between the center positions of adjacent metal thin tubes in the metal thin tube constituting the inner-layer metal thin tube group, and the outer-layer metal thin tube group The tuyere block according to any one of claims 1 to 3, wherein a cross-sectional area of the gas flow path by the thin tube group is smaller than a cross-sectional area of the gas flow path by the metal thin tube group of the inner layer.
上記複数の金属細管はいずれも、内径4mm以下の管径であることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の羽口ブロック。
The tuyere block according to any one of claims 1 to 4, wherein each of the plurality of thin metal tubes has a tube diameter of 4 mm or less.
JP2012087896A 2011-04-11 2012-04-06 Tuyere block Expired - Fee Related JP5974596B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012087896A JP5974596B2 (en) 2011-04-11 2012-04-06 Tuyere block

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011087523 2011-04-11
JP2011087523 2011-04-11
JP2012087896A JP5974596B2 (en) 2011-04-11 2012-04-06 Tuyere block

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012229487A JP2012229487A (en) 2012-11-22
JP5974596B2 true JP5974596B2 (en) 2016-08-23

Family

ID=47431255

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012087896A Expired - Fee Related JP5974596B2 (en) 2011-04-11 2012-04-06 Tuyere block

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5974596B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6406517B2 (en) * 2015-04-10 2018-10-17 Jfeスチール株式会社 Bottom blowing tuyere for converter
WO2017060937A1 (en) 2015-10-07 2017-04-13 東京窯業株式会社 Bottom-blowing plug
KR102512612B1 (en) * 2018-09-21 2023-03-21 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 Refractories and gas injection nozzles for gas injection nozzles

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2845004C2 (en) * 1978-10-16 1980-12-11 Mannesmann Demag Ag, 4100 Duisburg Nozzle arrangement for steelmaking furnaces, especially for steel mill converters
JPS59118821A (en) * 1982-12-24 1984-07-09 Kawasaki Refract Co Ltd Gas blowing nozzle for vessel containing molten metal
JPS61207505A (en) * 1985-03-12 1986-09-13 Nippon Kokan Kk <Nkk> Bottom blowing nozzle of refining furnace for molten metal
JPS61264117A (en) * 1985-05-20 1986-11-22 Nippon Kokan Kk <Nkk> Preventive method for erosion of gas blowing tuyere
JPH01116022A (en) * 1987-10-29 1989-05-09 Nkk Corp Bottom blowing nozzle for melting furnace

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012229487A (en) 2012-11-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5974596B2 (en) Tuyere block
CN110846459B (en) Converter and smelting method thereof
JP2019077934A (en) Refractory for gas injection nozzles
JP2020002425A (en) Vacuum degassing apparatus and method for refining molten steel
JP6406517B2 (en) Bottom blowing tuyere for converter
US6017380A (en) Top-blown refining method in converter featuring excellent decarburization and top-blown lance for converter
JP7003947B2 (en) Top-blown lance and molten iron refining method
US20150114180A1 (en) Apparatus and process for surface gasification in a reduction reator shaft
CN112404380B (en) Method for reducing inclusions in bearing steel and continuous casting argon blowing control method
JP7225793B2 (en) Water-cooled lance for refining and decarburization blowing method
JP6935853B2 (en) Lance nozzle
CN108754065B (en) Oxygen lance nozzle parameter selection system and method
JP4765372B2 (en) Gas blown tuyere
CN202450112U (en) Novel rotating furnace bottom air blowing and supplying element
CN201942701U (en) Cluster-type bottom air supply element used for top-bottom combined blowing of converter
JP2006283052A (en) Gas-blowing tuyere
KR101261424B1 (en) A Lance Nozzle for Blow-Refinement
CN110331257B (en) Design method of side-blowing air gun parameters in AOD refining process
JP2009068099A (en) Structure for gas-blowing tuyere in refining vessel
CN211771421U (en) Novel slit type air brick
JPS61207505A (en) Bottom blowing nozzle of refining furnace for molten metal
US6403022B1 (en) Device for the direct reduction of iron oxides
JP2007224399A (en) Bottom-blow tuyere to be used in smelting vessel
JP2015101734A (en) Converter blowing top-blow lance
JPH01198417A (en) Bottom blowing tuyere in metal refining furnace of converter or the like

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150223

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160129

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160308

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160502

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160621

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160704

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5974596

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees