JP6024213B2 - Refining lance equipment - Google Patents

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Description

本発明は、転炉等の精錬炉に用いられる燃焼機能および粉体投射機能を有する精錬用ランス設備に関する。   The present invention relates to a lance facility for refining having a combustion function and a powder projecting function used in a refining furnace such as a converter.

転炉精錬、二次精錬、溶銑予備処理等の精錬を行う際には、転炉、二次精錬炉、溶銑容器（溶銑鍋、トーピードカー）のような精錬炉にランスを挿入し、精錬炉中の溶鉄（溶銑、溶鋼）にランスから精錬ガスや粉体状の精錬剤を吹き込むことが一般的である。   When refining converter refining, secondary refining, hot metal pretreatment, etc., insert a lance into a refining furnace such as converter, secondary refining furnace, hot metal vessel (hot metal pan, torpedo car) It is common to blow a refining gas or a powdered refining agent from a lance into molten iron (hot metal, molten steel).

また、最近では、転炉等での精錬炉において、ＣａＯ系媒溶剤等の粉体状の精錬剤を噴射する機能と、酸素含有ガス（支燃ガス）および燃料（可燃ガス）の反応、つまり可燃ガスの燃焼により火炎を形成するバーナー機能とを有するランスを用いて精錬（例えば脱燐）することが提案されている（例えば特許文献１）。   Further, recently, in a refining furnace such as a converter, a function of injecting a powdery refining agent such as a CaO-based solvent and a reaction of oxygen-containing gas (support gas) and fuel (combustible gas), that is, Refining (for example, dephosphorization) using a lance having a burner function for forming a flame by burning combustible gas has been proposed (for example, Patent Document 1).

特開２０１１−１５７５７０号公報JP 2011-157570 A

ところで、上記特許文献１のように、可燃ガスを燃焼させて火炎を形成する設備を用いる場合には、可燃ガスが燃焼しない状態で流れると危険であるため、通常、実際に火炎が形成されているか否かを紫外線等の光を用いた火炎検出器で検出している。   By the way, when using equipment that forms a flame by combusting combustible gas as in the above-mentioned Patent Document 1, it is dangerous if the combustible gas flows in a state where it does not burn. It is detected by a flame detector using light such as ultraviolet rays.

しかし、このように粉体吹込機能を有する場合には、支燃ガスと可燃ガスとを反応させて火炎を形成する際に、実際に火炎が形成されているにも関わらず火炎を検出できない場合がある。   However, in the case of having a powder blowing function in this way, when the flame is formed by reacting the supporting gas and the combustible gas, the flame cannot be detected even though the flame is actually formed. There is.

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、粉体吹込機能と火炎を形成する機能とを有する精錬用ランス設備において、火炎検出器により火炎が形成されていることを確実に検出することを課題とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and in a refining lance facility having a powder blowing function and a function of forming a flame, it is reliably detected that a flame is formed by a flame detector. This is the issue.

上記課題を解決するため、本発明は、以下の（１）〜（５）を提供する。
（１）溶鉄を貯留する精錬炉内に粉体を投射する機能および火炎を形成する機能を有する精錬用ランス設備であって、
粉体流路およびガス流路を有するランス本体と、
前記粉体流路に接続され、粉体を供給する粉体供給管と、
前記粉体流路に接続され、火炎を形成するための第１のガスを供給する第１のガス配管と、
前記ガス流路に接続され、火炎を形成するための第２のガスを供給する第２のガス配管と、
前記ランス本体の上方に設けられ、前記ランス本体の下端で前記第１のガスおよび前記第２のガスの反応により形成される火炎を検出する火炎検出器と、
前記火炎検出器と前記ランス本体との間に設けられた保護弁と
を有し、
前記粉体供給配管から前記粉体流路に粉体を供給している際に前記保護弁を閉状態とし、前記粉体の供給を停止して前記火炎を形成する際に前記保護弁を開状態とすることを特徴とする精錬用ランス設備。
（２）前記第１のガス配管は、前記粉体流路における前記粉体供給管の接続部の下流側に接続され、前記精錬用ランス設備は、前記粉体供給管の末端から、前記粉体流路における前記第１のガス配管の接続部よりも下流位置まで延びるインサートノズルをさらに有することを特徴とする（１）に記載の精錬用ランス設備。
（３）前記第１のガス配管に、逆止弁を設けたことを特徴とする（２）に記載の精錬用ランス設備。
（４）前記第１のガスおよび前記第２のガスの一方が支燃ガスであり、他方が可燃ガスであることを特徴とする（１）から（３）のいずれかに記載の精錬用ランス設備。
（５）前記第１のガスは支燃ガスとしての酸素ガスまたは酸素含有ガスであり、前記第２のガスは可燃ガスとしての燃料ガスであることを特徴とする（４）に記載の精錬用ランス設備。 In order to solve the above problems, the present invention provides the following (1) to (5).
(1) A refining lance facility having a function of projecting powder into a refining furnace for storing molten iron and a function of forming a flame,
A lance body having a powder passage and a gas passage;
A powder supply pipe connected to the powder flow path for supplying powder;
A first gas pipe connected to the powder flow path for supplying a first gas for forming a flame;
A second gas pipe connected to the gas flow path for supplying a second gas for forming a flame;
A flame detector provided above the lance body and detecting a flame formed by a reaction of the first gas and the second gas at a lower end of the lance body;
A protection valve provided between the flame detector and the lance body,
The protective valve is closed when powder is supplied from the powder supply pipe to the powder flow path, and the protective valve is opened when the powder supply is stopped to form the flame. Refining lance equipment characterized by being in a state.
(2) The first gas pipe is connected to a downstream side of the connecting portion of the powder supply pipe in the powder flow path, and the refining lance facility is connected to the powder from the end of the powder supply pipe. The lance facility for refining according to (1), further comprising an insert nozzle extending to a position downstream of the connection portion of the first gas pipe in the body flow path.
(3) the the first gas piping, refining lances facility described in (2) in that a check valve.
(4) The refining lance according to any one of (1) to (3), wherein one of the first gas and the second gas is a combustion supporting gas, and the other is a combustible gas. Facility.
(5) The first gas is an oxygen gas or an oxygen-containing gas as a combustion support gas, and the second gas is a fuel gas as a combustible gas. Lance equipment.

本発明によれば、火炎検出器とランス本体との間に保護弁を設け、粉体流路に粉体を供給している際に保護弁を閉状態とし、粉体の供給を停止して火炎を形成する際に保護弁を開状態とするので、火炎検知器の検出窓に粉体が付着することが防止され、火炎が形成されていることを確実に検出することができる。また、粉体供給管の末端から、粉体流路における第１のガス配管の接続部よりも下流位置まで延びるインサートノズルを設けたので、第１のガス配管に粉体が侵入することが防止され、火炎検知器の検出窓に付着することをより確実に防止することができ、火炎が形成されていることをより確実に検出することができる。   According to the present invention, a protective valve is provided between the flame detector and the lance body, the powder is supplied to the powder passage, the protective valve is closed, and the powder supply is stopped. Since the protective valve is opened when the flame is formed, the powder is prevented from adhering to the detection window of the flame detector, and it is possible to reliably detect the formation of the flame. In addition, since an insert nozzle extending from the end of the powder supply pipe to a position downstream of the connection portion of the first gas pipe in the powder flow path is provided, it is possible to prevent powder from entering the first gas pipe. Therefore, it is possible to more reliably prevent the flame detector from adhering to the detection window, and it is possible to more reliably detect the formation of the flame.

本発明に係るランス設備を転炉に適用した状態を示す概略図である。It is the schematic which shows the state which applied the lance equipment which concerns on this invention to a converter. 本発明の第１の実施形態に係るランス設備を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the lance installation which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態に係るランス設備の酸素ガス配管に粉体が侵入した状態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the state which the powder penetrate | invaded into the oxygen gas piping of the lance equipment which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態に係るランス設備を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the lance installation which concerns on the 2nd Embodiment of this invention.

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について具体的に説明する。
図１は、本発明に係るランス設備を転炉に適用した状態を示す概略図である。本例では、精錬炉である転炉１に、ランス設備１０を適用している。 Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic view showing a state in which the lance facility according to the present invention is applied to a converter. In this example, the lance facility 10 is applied to the converter 1 that is a refining furnace.

転炉１は、外殻をなす鉄皮の内側に耐火物が施工されて構成され、内部に精錬されるべき溶銑２が貯留される。なお、溶銑２の上にはスラグ３が存在している。転炉１の上部には、脱燐処理等の精錬後の溶銑を出湯するための出湯口４が設けられている。また、転炉１の炉底部には、攪拌ガスを吹き込むための底吹き羽口５が設けられている。   The converter 1 is configured by constructing a refractory inside an iron shell forming an outer shell, and a hot metal 2 to be refined is stored therein. In addition, the slag 3 exists on the hot metal 2. In the upper part of the converter 1, a hot water outlet 4 for pouring hot metal after refining such as dephosphorization is provided. Further, a bottom blowing tuyere 5 for blowing a stirring gas is provided at the bottom of the converter 1.

ランス設備１０は、転炉１の上部開口から挿入される棒状をなすランス本体１１を有しており、ランス本体１１に石灰等の粉体、酸素ガス、および可燃ガスとして都市ガス等の燃料ガスが供給され、粉体を溶銑に投射するとともに、酸素ガスと燃料ガスとを反応させて火炎を形成するようになっている。   The lance facility 10 has a lance body 11 having a rod shape inserted from the upper opening of the converter 1. The lance body 11 has a powder such as lime, oxygen gas, and a fuel gas such as city gas as a combustible gas. Is supplied, and the powder is projected onto the hot metal, and oxygen gas and fuel gas are reacted to form a flame.

ランス設備１０の第１の実施形態は、図２に示すように、ランス本体１１に、その中央に長手方向に沿って延びる粉体流路１２と、粉体流路１２の外側に同心状に配置された燃料ガス流路１３とが形成され、ランス本体１１の上方に設けられた、ランス本体１１の下部に形成される火炎を検出する火炎検出器１４を有している。粉体流路１２には粉体供給管１５が接続されており、石灰等の粉体Ｐが供給されるようになっている。粉体は、Ａｒガスのような不活性ガスにより粉体供給管１５を搬送される。また、粉体流路１２には酸素ガス配管１６も接続されており、酸素ガスも供給されるようになっている。また、燃料ガス流路１３には、都市ガス等の燃料ガスを供給する燃料ガス配管１７が接続されている。火炎検出器１４としては、火炎からの光、例えば紫外線を検出することにより火炎を検出するものが用いられる。   As shown in FIG. 2, the first embodiment of the lance facility 10 includes a lance body 11, a powder channel 12 extending in the longitudinal direction at the center thereof, and a concentric shape outside the powder channel 12. The fuel gas flow path 13 is formed, and has a flame detector 14 provided above the lance body 11 for detecting a flame formed in the lower portion of the lance body 11. A powder supply pipe 15 is connected to the powder flow path 12 so that powder P such as lime is supplied. The powder is conveyed through the powder supply pipe 15 by an inert gas such as Ar gas. Further, an oxygen gas pipe 16 is also connected to the powder passage 12 so that oxygen gas is also supplied. Further, a fuel gas pipe 17 for supplying a fuel gas such as city gas is connected to the fuel gas flow path 13. As the flame detector 14, a detector that detects a flame by detecting light from the flame, for example, ultraviolet rays, is used.

ランス本体１１の内部には冷却水流路（図示せず）が設けられており、冷却水流路には冷却水導入配管１８と冷却水排出配管１９が接続されていて、ランス本体１１を冷却水で冷却可能となっている。   A cooling water passage (not shown) is provided inside the lance body 11, and a cooling water introduction pipe 18 and a cooling water discharge pipe 19 are connected to the cooling water passage so that the lance body 11 is made of cooling water. Cooling is possible.

ランス本体１１と火炎検出器１４との間には火炎検出器１４を保護する保護弁２０が設けられている。粉体供給管１５はホース状をなし、粉体流路１２の上部に接続され、その接続部の直下は大径の導入部１２ａとなっている。そして、酸素ガス配管１６は導入部１２ａに接続されている。粉体供給管１５には粉体供給管保護弁２１が設けられている。   A protection valve 20 that protects the flame detector 14 is provided between the lance body 11 and the flame detector 14. The powder supply pipe 15 has a hose shape and is connected to the upper part of the powder flow path 12, and a large diameter introduction part 12 a is provided directly below the connection part. The oxygen gas pipe 16 is connected to the introduction part 12a. The powder supply pipe 15 is provided with a powder supply pipe protection valve 21.

このようなランス設備１０を用いて転炉１内で、溶銑の脱燐処理や脱炭後の溶鋼の脱硫処理等の精錬を行うことができる。   Using such a lance facility 10, refining such as dephosphorization of hot metal or desulfurization of molten steel after decarburization can be performed in the converter 1.

精錬に際しては、例えば、粉体供給管１５からランス本体１１内の粉体流路１２を経て、精錬剤としての石灰等の粉体Ｐを転炉１内に投射する。その後酸素ガス配管１６からランス本体１１の粉体流路１２に酸素ガスを供給し、かつ燃料ガス配管１７からランス本体の燃料ガス流路１３に燃料ガスを供給して、ランス本体１１の下端部で酸素ガスと燃料ガスとを反応させて（燃料ガスを燃焼させて）火炎を形成し、粉体を滓化させる。これにより精錬反応が迅速に進行する。   In refining, for example, powder P such as lime as a refining agent is projected into the converter 1 from the powder supply pipe 15 through the powder flow path 12 in the lance body 11. Thereafter, oxygen gas is supplied from the oxygen gas pipe 16 to the powder flow path 12 of the lance body 11, and fuel gas is supplied from the fuel gas pipe 17 to the fuel gas flow path 13 of the lance body 11, The oxygen gas and the fuel gas are reacted with each other (burning the fuel gas) to form a flame and hatch the powder. As a result, the refining reaction proceeds rapidly.

このとき、火炎検出器１４を常時検出状態とする場合には、粉体を投射した際に火炎検出器１４のガラス製の検出窓（サイトグラス）に粉体が付着し、その後に火炎を形成する場合に、火炎を検知することができず、実際には火炎が形成されているにも関わらず失火状態であると誤検出してしまうことが判明した。失火状態であることを検出した場合には、設備を停止しなければならず、大きな損失となってしまう。   At this time, when the flame detector 14 is always in the detection state, the powder adheres to the glass detection window (sight glass) of the flame detector 14 when the powder is projected, and then a flame is formed. In this case, it was found that the flame could not be detected, and the misfire was erroneously detected even though the flame was actually formed. If it is detected that a misfire has occurred, the facility must be stopped, resulting in a large loss.

このため、本実施形態では、ランス本体１１と火炎検出器１４との間に保護弁２０を設け、粉体投射時には保護弁２０が閉状態とされることで、検出窓への粉体付着を防止することができる。このとき、火炎検出器１４が失火状態を検出して装置を停止させないように、火炎検出器１４は非検出状態とされる。粉体投射を停止し、酸素ガスと燃料ガスとを供給して火炎を形成する際には、保護弁２０を開状態とし、火炎検出器１４を検出状態として、火炎検出器１４により火炎の検出を行う。この際には、粉体投射時に検出窓への粉体の付着が防止されているので、粉体の影響を受けずに正確に火炎検知を行うことが可能となる。   For this reason, in this embodiment, the protective valve 20 is provided between the lance body 11 and the flame detector 14, and the powder is attached to the detection window by closing the protective valve 20 during the powder projection. Can be prevented. At this time, the flame detector 14 is set to a non-detection state so that the flame detector 14 detects a misfire state and does not stop the apparatus. When the powder projection is stopped and the flame is formed by supplying oxygen gas and fuel gas, the protection valve 20 is opened, the flame detector 14 is in the detection state, and the flame detector 14 detects the flame. I do. In this case, since the powder is prevented from adhering to the detection window during the powder projection, it is possible to accurately detect the flame without being affected by the powder.

しかし、粉体流路１２に粉体供給管１５から粉体を供給し、酸素ガス配管１６からは酸素ガスを供給しない場合、図３に示すように、粉体Ｐが酸素ガス配管１６に侵入する可能性がある。このように酸素ガス配管１６に粉体Ｐが侵入すると、火炎形成時に、酸素ガス配管１６から粉体が排出され、火炎検出器１４の検出窓に付着し、失火状態と認識してしまうことがある。   However, when powder is supplied from the powder supply pipe 15 to the powder flow path 12 and oxygen gas is not supplied from the oxygen gas pipe 16, the powder P enters the oxygen gas pipe 16 as shown in FIG. there's a possibility that. When the powder P enters the oxygen gas pipe 16 as described above, the powder is discharged from the oxygen gas pipe 16 when the flame is formed, adheres to the detection window of the flame detector 14, and may be recognized as a misfire state. is there.

そこで、ランス設備１０の第２の実施形態は、図４に示すように、粉体供給管１５の末端から粉体流路１２の酸素ガス配管１６接続部の下流位置までインサートノズル２２を設置する。これにより、粉体Ｐが酸素ガス配管１６に侵入することが防止され、火炎検出器１４の検出窓に粉体が付着することをより確実に防止することができ、火炎検出器１４により火炎が形成されていることをより確実に検出することができる。   Therefore, in the second embodiment of the lance facility 10, as shown in FIG. 4, the insert nozzle 22 is installed from the end of the powder supply pipe 15 to the downstream position of the oxygen gas pipe 16 connection portion of the powder flow path 12. . Thereby, it is possible to prevent the powder P from entering the oxygen gas pipe 16 and more reliably prevent the powder from adhering to the detection window of the flame detector 14. It is possible to detect the formation more reliably.

また、本実施形態では、酸素ガス配管１６に逆止弁２３を設け、粉体投射時に酸素ガス配管１６に粉体が侵入しないようにしている。これにより、一層確実に検出窓への粉体の付着を防止することができ、火炎検出器１４により火炎が形成されていることを一層確実に検出することができる。   In this embodiment, the check valve 23 is provided in the oxygen gas pipe 16 so that the powder does not enter the oxygen gas pipe 16 during powder projection. Thereby, the adhesion of the powder to the detection window can be prevented more reliably, and the flame detector 14 can more reliably detect the formation of the flame.

なお、上記第１および第２の実施形態に係るランス設備は、全ての場合に粉体投射機能および火炎形成機能を用いる必要はなく、例えば、転炉で脱炭する場合等には、酸素ガスのみを供給すればよい。   The lance equipment according to the first and second embodiments does not need to use the powder projection function and the flame formation function in all cases. For example, in the case of decarburization in a converter, oxygen gas is used. Only need to be supplied.

なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態では支燃ガスとして酸素ガスを用いた例を示したが、酸素を含有するガス、例えば空気であってもよい。また、ランス本体の粉体流路に接続されるガス配管としては支燃ガス用のものに限らず、可燃ガス用であっても、Ａｒガス等の他のガスを供給するものであってもよい。さらに、上述したように精錬炉としては転炉に限るものではなく、二次精錬炉、溶銑容器（溶銑鍋、トーピードカー）等、他のものであってもよい。さらにまた、粉体としては石灰に限らず、精錬の内容に応じて適宜のものを選択することができる。   The present invention can be variously modified without being limited to the above embodiment. For example, in the above-described embodiment, an example in which oxygen gas is used as the combustion support gas has been described. However, a gas containing oxygen, for example, air may be used. In addition, the gas piping connected to the powder flow path of the lance body is not limited to that for combustion supporting gas, and may be used for flammable gas or other gas such as Ar gas. Good. Furthermore, as described above, the smelting furnace is not limited to the converter, but may be another one such as a secondary smelting furnace, a hot metal vessel (hot metal ladle, torpedo car), or the like. Furthermore, the powder is not limited to lime, and an appropriate powder can be selected according to the content of refining.

１ 転炉
２ 溶銑
３ スラグ
４ 出湯口
５ 底吹き羽口
１０ ランス設備
１１ ランス本体
１２ 粉体流路
１３ 燃料ガス流路
１４ 火炎検出器
１５ 粉体供給管
１６ 酸素ガス配管
１７ 燃料ガス配管
２０ 保護弁
２２ インサートノズル
２３ 逆止弁
Ｐ 粉体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Converter 2 Hot metal 3 Slag 4 Hot water outlet 5 Bottom blowing tuyere 10 Lance equipment 11 Lance main body 12 Powder flow path 13 Fuel gas flow path 14 Flame detector 15 Powder supply pipe 16 Oxygen gas piping 17 Fuel gas piping 20 Protection Valve 22 Insert nozzle 23 Check valve P Powder

Claims (5)

溶鉄を貯留する精錬炉内に粉体を投射する機能および火炎を形成する機能を有する精錬用ランス設備であって、
粉体流路およびガス流路を有するランス本体と、
前記粉体流路に接続され、粉体を供給する粉体供給管と、
前記粉体流路に接続され、火炎を形成するための第１のガスを供給する第１のガス配管と、
前記ガス流路に接続され、火炎を形成するための第２のガスを供給する第２のガス配管と、
前記ランス本体の上方に設けられ、前記ランス本体の下端で前記第１のガスおよび前記第２のガスの反応により形成される火炎を検出する火炎検出器と、
前記火炎検出器と前記ランス本体との間に設けられた保護弁と
を有し、
前記粉体供給配管から前記粉体流路に粉体を供給している際に前記保護弁を閉状態とし、前記粉体の供給を停止して前記火炎を形成する際に前記保護弁を開状態とすることを特徴とする精錬用ランス設備。 A refining lance facility having a function of projecting powder into a refining furnace for storing molten iron and a function of forming a flame,
A lance body having a powder passage and a gas passage;
A powder supply pipe connected to the powder flow path for supplying powder;
A first gas pipe connected to the powder flow path for supplying a first gas for forming a flame;
A second gas pipe connected to the gas flow path for supplying a second gas for forming a flame;
A flame detector provided above the lance body and detecting a flame formed by a reaction of the first gas and the second gas at a lower end of the lance body;
A protection valve provided between the flame detector and the lance body,
The protective valve is closed when powder is supplied from the powder supply pipe to the powder flow path, and the protective valve is opened when the powder supply is stopped to form the flame. Refining lance equipment characterized by being in a state. 前記第１のガス配管は、前記粉体流路における前記粉体供給管の接続部の下流側に接続され、前記精錬用ランス設備は、前記粉体供給管の末端から、前記粉体流路における前記第１のガス配管の接続部よりも下流位置まで延びるインサートノズルをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の精錬用ランス設備。   The first gas pipe is connected to a downstream side of the connecting portion of the powder supply pipe in the powder flow path, and the refining lance facility is connected to the powder flow path from an end of the powder supply pipe. The lance facility for refining according to claim 1, further comprising an insert nozzle that extends to a position downstream of the connection portion of the first gas pipe in the above. 前記第１のガス配管に、逆止弁を設けたことを特徴とする請求項２に記載の精錬用ランス設備。 Wherein the first gas piping, refining lance installation according to claim 2, characterized in that a check valve. 前記第１のガスおよび前記第２のガスの一方が支燃ガスであり、他方が可燃ガスであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の精錬用ランス設備。   The lance facility for refining according to any one of claims 1 to 3, wherein one of the first gas and the second gas is a support gas, and the other is a combustible gas. . 前記第１のガスは支燃ガスとしての酸素ガスまたは酸素含有ガスであり、前記第２のガスは可燃ガスとしての燃料ガスであることを特徴とする請求項４に記載の精錬用ランス設備。   The lance facility for refining according to claim 4, wherein the first gas is an oxygen gas or an oxygen-containing gas as a combustion support gas, and the second gas is a fuel gas as a combustible gas.
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