JP6347199B2 - Hot metal refining method - Google Patents
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Description
本発明は、同一の上底吹き転炉型精錬容器を用いて、溶銑の予備脱りん処理および当該予備脱りん処理された溶銑の脱炭処理を行う、溶銑の精錬方法に関する。 The present invention relates to a hot metal refining method for performing hot metal preliminary dephosphorization treatment and hot metal decarburization treatment of the hot metal subjected to the preliminary dephosphorization treatment using the same top-bottom blowing converter type refining vessel.
近年、鉄鉱石価格の上昇に伴い、高炉法による鉄鋼製造プロセスにおいては、より安価な鉄鉱石を利用することが求められている。安価な鉄鉱石のりん濃度は高いことが多く、そのような鉄鉱石を高炉で利用して製造される溶銑はりん濃度が高くなるため、製鋼工程においては、より高効率な脱りん方法の開発が求められている。近年では、溶銑の脱りん処理を脱炭処理と明確に分けて、脱りん処理を脱炭処理に先立って行い、その脱りん処理後のスラグの少なくとも一部を排除した後に、その脱りん処理後の溶銑を脱炭処理する、溶銑の予備脱りん処理とその溶銑の脱炭処理との組合せが一般的になっている。 In recent years, with the increase in iron ore price, it is required to use cheaper iron ore in the steel manufacturing process by the blast furnace method. Inexpensive iron ore often has a high phosphorus concentration, and hot metal produced using such iron ore in a blast furnace has a high phosphorus concentration. Therefore, a more efficient dephosphorization method has been developed in the steelmaking process. Is required. In recent years, dephosphorization of hot metal is clearly separated from decarburization, dephosphorization is performed prior to decarburization, and at least part of the slag after the dephosphorization is eliminated, and then the dephosphorization is performed. A combination of a hot metal preliminary dephosphorization process and a decarburization process of the hot metal, which decarburizes the hot metal afterwards, has become common.
本発明は、そのような組合せを想定しているため、以下単に溶銑脱りん処理と記載した場合には上記の予備脱燐処理を、単に脱炭処理と記載した場合には上記の脱りん処理後の脱炭処理のことを指すものとする。 Since the present invention assumes such a combination, the preliminary dephosphorization treatment described above is simply referred to as hot metal dephosphorization treatment, and the dephosphorization treatment described above is simply described as decarburization treatment. It shall refer to the subsequent decarburization process.
溶銑脱りん処理には、トーピードカー、溶銑鍋、あるいは転炉等の様々な設備を用いたプロセスが採用されている。そのなかで、転炉はフリーボードが大きく、酸素ガスを大量に上吹きすることが可能であり、短時間かつ、高熱裕度での処理が可能なため、高生産性の点で有利である。 For hot metal dephosphorization, a process using various equipment such as a torpedo car, a hot metal ladle, or a converter is employed. Among them, the converter has a large freeboard, can blow a large amount of oxygen gas, and can be processed in a short time with high heat tolerance, which is advantageous in terms of high productivity. .
転炉は、溶銑の脱炭処理を主目的として設置されることが多いが、上記の理由から溶銑脱りん処理に使用されることもあり、転炉設備の運用を柔軟に行うため、一機の転炉において溶銑脱りん処理と脱炭処理とを混在させて実施することもある。また、溶銑脱りん処理後に一度転炉から溶銑鍋に出湯し、再度転炉に注銑して脱炭処理を行う場合もあるが、熱ロスを極力低減するために、溶銑脱りん処理を行った後、炉を傾動して脱りんスラグの一部を炉口から排出し、引続き炉内の脱りん溶銑を脱炭処理する場合もある。 The converter is often installed mainly for hot metal decarburization, but for the above reasons, it is sometimes used for hot metal dephosphorization. In some converters, hot metal dephosphorization and decarburization may be mixed. In some cases, after hot metal dephosphorization, the hot water from the converter is poured into the hot metal ladle and poured again into the converter for decarburization. However, to reduce heat loss as much as possible, hot metal dephosphorization is performed. In some cases, the furnace is tilted to discharge a part of the dephosphorization slag from the furnace port, and the dephosphorization hot metal in the furnace is subsequently decarburized.
以上のような背景から、転炉は溶銑脱りん処理、あるいは脱炭処理だけの専用炉として使用される場合のみではなく、一機の転炉で溶銑脱りん処理、および脱炭処理を両方実施できる状態にあることが求められる場合がある。転炉では酸素ガスを上吹きランスから溶銑に吹き付けて溶銑脱りん処理、および脱炭処理を行うが、溶銑脱りん処理ではスラグ中の(%T.Fe)を高めて脱りん率を上げるためにソフトブロー、脱炭処理ではスラグ中の(%T.Fe)を低くして鉄分ロスを抑えるためにハードブローが志向される。 Against this background, the converter is not only used as a dedicated furnace for hot metal dephosphorization or only for decarburization, but both hot metal dephosphorization and decarburization are performed in a single converter. It may be required to be ready. In the converter, oxygen gas is blown from the top blowing lance to the hot metal to perform hot metal dephosphorization and decarburization, but the hot metal dephosphorization process increases (% T. Fe) in the slag to increase the dephosphorization rate. In soft blow and decarburization treatment, hard blow is intended to reduce iron content loss by reducing (% T.Fe) in the slag.
一機の転炉で溶銑脱りん処理、および脱炭処理を両方行う場合、それぞれに適した上吹きを行うには、上吹きランスには溶銑脱りん処理用のソフトブローランスと脱炭処理用のハードブローランスの2種類のランスを備えておくことが必要である。 When both hot metal dephosphorization treatment and decarburization treatment are performed in a single converter, the top blow lance is used for soft blow lance and decarburization treatment for hot metal dephosphorization treatment. It is necessary to provide two types of lances of hard blow lance.
例えば、溶銑脱りん処理用ランスとしては、特許文献1に開示されているように、上吹き酸素がスラグによって遮断されて溶銑に直接酸素が接触しないようにソフトブローに設計する方法などがある。また、脱炭処理用の上吹きランスとして、スラグ中の(%T.Fe)を低減するため、ハードブローとするために孔径の小さいノズルを有するランスを用いるだけでなく、特許文献2に開示されているように、ランスを回転させることで火点を動かして鉄の酸化を抑制する方法もある。
For example, as a hot metal dephosphorization lance, as disclosed in Patent Document 1, there is a method of designing a soft blow so that the top blown oxygen is blocked by slag and oxygen does not contact the hot metal directly. Moreover, in order to reduce (% T.Fe) in the slag as a top blow lance for decarburization treatment, not only a lance having a nozzle having a small hole diameter is used for hard blow, but also disclosed in
しかし、これまで、一種類のランスで溶銑脱りん処理に適したソフトブロー条件、および脱炭処理に適したハードブロー条件をなし得ることは困難であった。溶銑脱りん処理に適したソフトブロー、あるいは脱炭処理に適したハードブローを一種類のランスで得るためには、ランス高さの調整だけでは困難な場合が多く、上吹きする酸素の流量も調整することが必要である。脱炭処理のハードブローに適したランスの場合、溶銑脱りん処理ではランス高さを上げ、かつ酸素流量を下げる必要があった。 However, until now, it has been difficult to achieve soft blow conditions suitable for hot metal dephosphorization treatment and hard blow conditions suitable for decarburization treatment with one type of lance. In order to obtain a soft blow suitable for hot metal dephosphorization or a hard blow suitable for decarburization with one type of lance, it is often difficult to adjust the lance height alone. It is necessary to adjust. In the case of a lance suitable for decarburization hard blow, it was necessary to raise the lance height and lower the oxygen flow rate in hot metal dephosphorization.
最近の一般的な転炉設備では、一機の転炉に対して2本のランスを備えたランス台車が設置されている。2本のランスを備える理由として、使用中のランスが水もれトラブル等で交換が必要になった際、すぐに健全なランスを使用できるように備えておくためである。したがって、現在でも2本のランスを備えることは可能であるが、2種類のランスを備えることは操業上困難である場合が多い。 In a recent general converter facility, a lance cart having two lances is installed for one converter. The reason for providing two lances is to prepare a lance so that a healthy lance can be used immediately when the lance in use needs to be replaced due to a leakage of water. Therefore, although it is possible to provide two lances even now, it is often difficult to provide two types of lances.
そこで、本発明は、溶銑脱りん処理と脱炭処理を同一炉で行う場合でも、1つのランスで高効率脱りんと高効率脱炭を実現できる溶鋼の精錬方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a molten steel refining method capable of realizing high-efficiency dephosphorization and high-efficiency decarburization with one lance even when the hot metal dephosphorization process and the decarburization process are performed in the same furnace.
本発明者らは、高効率溶銑脱りん処理と高効率脱炭処理を実現する観点から、特許文献3に記載されているノズルの向きをひねった多孔ランスを回転させた場合の諸効果について検討することにした。 The present inventors examined various effects when rotating the porous lance twisted in the direction of the nozzle described in Patent Document 3 from the viewpoint of realizing high-efficiency hot metal dephosphorization and high-efficiency decarburization. Decided to do.
ここで、ノズルの向きをひねった多孔ランスとは、ランス先端部分に複数の同一形状のラバールノズル(以下、「ノズル」という。)を有するランスの一種である。図1はランス10の先端部を示す概略図であるが、説明の都合上、複数のノズル11の中から任意に一つを抽出して図示したものである。図1に示すxyz座標系は、転炉吹錬用上吹きランス(以下、「ランス」という。)10の中心軸12がz軸となるようにし、z軸の正の方向がノズル11の出口13から噴出する上吹き酸素の上流側に向くようにし、上記の任意に一つを抽出したノズル11の出口13の中心がy軸上の正側に位置するようにして定めた右手系のxyz直交座標系である。
Here, the porous lance in which the direction of the nozzle is twisted is a type of lance having a plurality of Laval nozzles (hereinafter referred to as “nozzles”) having the same shape at the tip of the lance. FIG. 1 is a schematic view showing the tip portion of the
ここで、右手系のxyz座標系とは、手の親指・人差し指・中指を互いに直交させ、親指がx軸、人差し指がy軸、中指がz軸になるように定めた座標系である。 Here, the xyz coordinate system of the right hand system is a coordinate system in which the thumb, index finger, and middle finger of the hand are orthogonal to each other, the thumb is the x axis, the index finger is the y axis, and the middle finger is the z axis.
そして、ノズル11において、xy平面へのノズル11の中心軸(以下、「ノズル軸」という。)14の投影がy軸となす角度をひねり角α、ノズル11の出口13の中心を通り、かつz軸と平行な直線15とノズル軸14とのなす角度を傾斜角βとしたとき、ノズル11のひねり角α、および傾斜角βは複数の同一形状のノズルにおいてそれぞれ同一である。
Then, in the nozzle 11, the angle formed by the projection of the central axis 14 (hereinafter referred to as “nozzle axis”) 14 on the xy plane with the y-axis passes through the center of the
このようなランスを用いて以下の検討を行った。
検討には数値解析手法を用い、ノズル11の向きをひねったランス10を、ノズル11をひねった方向に回転させた場合とノズル11をひねった方向と逆の方向に回転させた場合のジェットの挙動について調査した。ここで、ノズル11の向きをひねった方向とは、ランス軸(z軸)12を回転軸として、xy平面へのノズル軸14の投影がその延長線まで含めてx軸上の正側でx軸と交差する場合には、上吹き酸素の上流側から見て左回りに回転させる方向であり、そのノズル軸14の投影がその延長線まで含めてx軸上の負側でx軸と交差する場合には、上吹き酸素の上流側から見て右回りに回転させる方向である。
The following examination was performed using such a lance.
The numerical analysis method is used for the examination, and the
解析は定常解析で、ランス10の回転はランス軸12を回転軸として座標を回転させて考慮し、溶銑は考慮せずに気相のみを考慮し、ランス10を回転させた場合のジェットの流動について解析した。
The analysis is a steady analysis, and the rotation of the
その結果、ノズル11の向きをひねったランス10を回転させた場合、回転方向によってジェットの挙動が異なることがわかった。回転方向によって異なるのはジェットの動圧であり、同じ回転数であっても、ノズル11の向きをひねった方向に回転させた場合には逆方向に回転させた場合よりもジェットの動圧が小さくなることがわかった。これは、ノズル11の向きをひねった方向にランス10を回転させる場合には、回転速度を上げていくと、ジェットが回転方向とは反対側になびくため、ジェットの進行方向側の空間ではジェットの流れが無い静止状態に近づいていき、ジェットの減衰が大きくなるためと考えられる。また、ノズル11の向きをひねった方向と逆方向にランス10を回転させる場合には、回転速度を上げてもひねった方向にランスを回転させた場合よりジェットがなびかないため、ジェットの進行方向の空間が静止状態に近づき難く、ジェットの減衰が小さいためと考えられる。このように、ノズル11の向きをひねったランス10を、ノズル11をひねった向きに回転させるとソフトブローになりやすく、ノズル11をひねった向きと逆方向に回転させるとソフトブローになりにくいことが明らかとなった。
As a result, it was found that when the
以上の結果から、ノズル11の向きをひねったランス10を用い、溶銑脱りん処理を行う場合にはノズル11をひねった向きにランス10を回転させソフトブロー効果でスラグ中の(%T.Fe)を増加させて脱りん効率を向上させ、脱炭処理を行う場合にはノズル11をひねった向きと逆方向にランス10を回転させ、ソフトブローになりにくくし、火点移動によって特に脱炭末期の鉄酸化を抑制してスラグ中の(%T.Fe)を減少させ、鉄分歩留りの良い高効率な脱炭処理を行う知見を得た。その結果、本発明の要旨を次のように纏めることができる。
From the above results, when performing the hot metal dephosphorization process using the
(1)同一の上底吹き転炉型精錬容器を用いて、1本の転炉吹錬用上吹きランスから酸素を上吹きして、溶銑の予備脱りん処理および当該予備脱りん処理された溶銑の脱炭処理を行う溶銑の精錬方法において、
前記転炉吹錬用上吹きランスは、ノズルの出口がランス先端面の同一円周上に等間隔で配置された複数の同一形状のラバールノズルを有し、かつ、
前記転炉吹錬用上吹きランスの中心軸をz軸として、その正方向を前記ノズルの出口から噴出する上吹き酸素の上流側に定め、前記複数のラバールノズルのうちの任意の一つのノズルに関し、その出口面の中心がy軸上の正側に位置するように定めた右手系のxyz直交座標系において、
xy平面への前記任意の一つのノズルの中心軸の投影がy軸となす角度をひねり角α、当該ノズルの出口面の中心を通り、かつz軸と平行な直線と当該ノズルの中心軸とのなす角度を傾斜角βとしたとき、前記複数の各ノズルのひねり角α、および傾斜角βはそれぞれ同一であって、そのひねり角α(°)が(1)式、傾斜角β(°)が(2)式を満足し、かつ、
xy平面への前記任意の一つのノズルの中心軸の投影とx軸との交点がx軸上の正側に位置する場合には、前記溶銑の予備脱りん処理では、前記転炉吹錬用上吹きランスの中心軸を回転軸として、酸素の上流側から見て左回りに当該上吹きランスを回転させ、一方、その予備脱りん処理を施された溶銑の脱炭処理では、当該上吹きランスを逆回りに回転させること、
および、
xy平面への前記任意の一つのノズルの中心軸の投影とx軸との交点がx軸上の負側に位置する場合には、前記溶銑の予備脱りん処理では、前記転炉吹錬用上吹きランスの中心軸を回転軸として、酸素の上流側から見て右回りに当該上吹きランスを回転させ、一方、その予備脱りん処理を施された溶銑の脱炭処理では、当該上吹きランスを逆回りに回転させることを特徴とする、溶銑の精錬方法。
(1) Using the same top-bottom blowing converter-type smelting vessel, oxygen was blown up from one top blowing lance for converter blowing, and the hot metal was preliminarily dephosphorized and preliminarily dephosphorized. In the hot metal refining method for decarburizing hot metal,
The top blowing lance for converter smelting has a plurality of Laval nozzles having the same shape in which outlets of the nozzles are arranged at equal intervals on the same circumference of the tip surface of the lance, and
The center axis of the upper blowing lance for converter smelting is defined as the upstream side of the upper blowing oxygen ejected from the outlet of the nozzle with the central axis as the z axis, and any one of the plurality of Laval nozzles In the right-handed xyz Cartesian coordinate system in which the center of the exit surface is positioned on the positive side on the y-axis,
An angle formed by projection of the central axis of the arbitrary nozzle on the xy plane with respect to the y axis is a twist angle α, a straight line passing through the center of the outlet surface of the nozzle and parallel to the z axis, and the central axis of the nozzle Is the same as the inclination angle β, the twist angle α and the inclination angle β of each of the plurality of nozzles are the same, and the twist angle α (°) is the equation (1) and the inclination angle β (° ) Satisfies the formula (2), and
When the intersection of the central axis projection of the arbitrary one nozzle on the xy plane and the x axis is located on the positive side on the x axis, the preliminary dephosphorization treatment of the hot metal is performed for the converter blowing With the central axis of the top blowing lance as the rotation axis, the top blowing lance is rotated counterclockwise as viewed from the upstream side of oxygen. On the other hand, in the decarburization treatment of the hot metal subjected to the preliminary dephosphorization treatment, Rotating the lance in the reverse direction,
and,
When the intersection of the projection of the center axis of the arbitrary one nozzle on the xy plane and the x axis is located on the negative side on the x axis, the preliminary dephosphorization treatment of the hot metal is performed for the converter blowing The upper blow lance is rotated clockwise with the central axis of the upper blow lance as viewed from the upstream side of the oxygen. On the other hand, in the decarburization treatment of the hot metal that has been subjected to the preliminary dephosphorization treatment, A method for refining hot metal, which comprises rotating a lance in the reverse direction.
10° < α < 100° (1)
10° < β < 30° (2)
10 ° <α <100 ° (1)
10 ° <β <30 ° (2)
本発明により、溶銑脱りん処理と脱炭処理を同一炉で行う場合でも、一つのランスで高効率脱りんと高効率脱炭を実現できる。 According to the present invention, even when hot metal dephosphorization treatment and decarburization treatment are performed in the same furnace, high efficiency dephosphorization and high efficiency decarburization can be realized with one lance.
本発明を実施するための形態を、図を用いて説明する。
1.転炉吹錬用上吹きランス
(1)ランスとxyz座標系との関係
本発明では、ランスの回転方向を規定するためにランスとxyz座標系との関係を明確にする必要がある。本発明で規定するxyz座標系は、図1に示すように、ランス10の中心軸12がz軸となるようにし、z軸の正の方向がノズル11の出口13から噴出する上吹き酸素の上流側に向くようにし、ノズル11の出口13の中心がy軸上の正側に位置するようにして定めた右手系のxyz直交座標系である。なお、図1では説明の便宜上一つのノズルのみを記載するが、本発明で使用するランスは多孔ランスであり、全てのノズルは同一形状で各ノズルの出口がランス先端面の同一円周上に等間隔に配置されている。
A mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
1. Top blowing lance for converter blowing (1) Relationship between lance and xyz coordinate system In the present invention, it is necessary to clarify the relationship between the lance and the xyz coordinate system in order to define the rotation direction of the lance. As shown in FIG. 1, the xyz coordinate system defined in the present invention is such that the
このようなxyz座標系を用いた場合、本発明で用いるランス10の任意の1つのノズル11の出口13の中心は、y軸上の正側に位置し、xy平面へのそのノズル軸14の投影がその延長線まで含めて考えてx軸の正側、あるいはx軸の負側に交点を有するようになる。
When such an xyz coordinate system is used, the center of the
(2)ノズル角
本発明のノズル11では、xy平面へのノズル軸14の投影がy軸となす角度をひねり角α、ノズル11の出口13の中心を通り、かつz軸と平行な直線15とノズル軸14とのなす角度を傾斜角βとしたとき、各ノズル11のひねり角α、および傾斜角βはそれぞれ同一とする。脱りん時と脱炭時でランスの回転方向を変えることによって、高脱りん効率および高脱炭効率が発揮されるようにするためである。
(2) Nozzle angle In the nozzle 11 of the present invention, the angle formed by the projection of the
ノズル11は、ひねり角α(deg)が(1)式、傾斜角β(deg)が(2)式を満足する。 In the nozzle 11, the twist angle α (deg) satisfies the expression (1) and the inclination angle β (deg) satisfies the expression (2).
10°<α<100° (1)
10°<β<30° (2)
ノズルの向きをひねったランスのひねり角αは、10°以下では本発明効果が小さく、また、100°以上ではジェットどうしの干渉が大きくなるため、(1)式の範囲にする必要がある。ノズルの傾斜角βは、10°以下ではジェットどうしの干渉が大きくなり、また、30°以上では火点と耐火物間の距離が小さくなって耐火物の溶損を促してしまうため、(2)式の範囲にする必要がある。
10 ° <α <100 ° (1)
10 ° <β <30 ° (2)
When the twist angle α of the lance with the nozzle orientation twisted is 10 ° or less, the effect of the present invention is small, and when it is 100 ° or more, the interference between the jets becomes large. When the nozzle inclination angle β is 10 ° or less, the interference between jets becomes large, and when the nozzle inclination angle is 30 ° or more, the distance between the fire point and the refractory becomes small and the refractory is melted. ) Must be in the range of the formula.
(3)ノズル形状
ノズル11はジェットの速度を稼ぐために、例えば図1に示すようなラバールノズルであることが好ましい。ノズル11は上吹き酸素流路17と連通して延設されているスロート直管部18と、スロート直管部18と連通して延設される末広部19とを有する。スロート直管部18は例えば円筒形である。スロート直管部18と末広部19とは境界面20を共有している。末広部19は境界面20からノズル11の出口13へ向けて断面積が大きくなる略切頭楕円錐形状である。境界面20はスロート直管部18と末広部19との境界部で囲まれた仮想面であり、例えば図1に示すようにノズル軸14に直交してもよく、ランス先端面16と並行であってもよい。
(3) Nozzle shape The nozzle 11 is preferably a Laval nozzle as shown in FIG. 1 in order to increase the jet speed. The nozzle 11 has a throat
(4)ノズル数
ノズル数は3〜6が適している。ノズル数が3未満ではノズル数が非常に少ないためにハードブローになりやすく、ノズルスロート径を非常に大きくするか、ランス高さを非常に高くする必要がある。しかし、スロート径があまりに大きくなりすぎるため、冷却水路等の確保等を考慮するとランスの製作が困難になる。また、ランス高さを非常に高くした場合にはジェットの拡がりが大きくなるため、ジェットどうしの干渉合体を防ぐことと耐火物にジェットが近接することとの両立が困難になる。ノズル数が7以上になると、ジェットの干渉合体が顕著になるため、不適である。
(4) Number of nozzles Three to six nozzles are suitable. If the number of nozzles is less than 3, the number of nozzles is very small and hard blow is likely to occur, and it is necessary to make the nozzle throat diameter very large or make the lance height very high. However, since the throat diameter becomes too large, it becomes difficult to manufacture the lance in consideration of securing a cooling water channel or the like. In addition, when the lance height is very high, the spread of the jet becomes large, so that it is difficult to prevent both jets from interfering with each other and the jet is close to the refractory. If the number of nozzles is 7 or more, the interference coalescence of the jet becomes significant, which is inappropriate.
(5)ランス先端部の形状
ランス10の先端面21は、例えば図1に示すように、ランス中心軸12を軸とした半頂角γ(°)を有する円錐面であり、この円錐面にノズル11の出口13が同一円周上に位置する。γは、ノズル軸14と先端面14とがなす角をなるべく直交に近づけることが好ましく、具体的には60°〜80°とすることが好ましい。
(5) Shape of Lance Tip A
2.本発明に係る溶銑の精錬方法
(1)検証実験
転炉実験にて、本発明の効果、および効果を発する条件について検討した。
2. Hot metal refining method according to the present invention (1) Verification experiment In the converter experiment, the effect of the present invention and the conditions for producing the effect were examined.
2.5t上底吹き転炉にて、上述の上吹きランスを回転させるためのモーター、およびギア、および酸素ガス配管、冷却水配管が回転可能なようにロータリージョイントをランス上端に設置し、上吹きランスを回転できるようにした。そして、この回転ランスの先端にノズルの向きをひねった多孔ランスの先端部、または、ノズルの向きをひねらないノーマルランスの先端部を取り付けて、溶銑脱りん実験、および脱炭実験を行った。 In a 2.5t top-bottom blow converter, install a rotary joint on the top of the lance so that the motor, gear, oxygen gas pipe and cooling water pipe can be rotated. The blowing lance can be rotated. Then, the tip of a porous lance with the nozzle orientation twisted or the tip of a normal lance without twisting the nozzle orientation was attached to the tip of the rotating lance, and hot metal dephosphorization experiment and decarburization experiment were conducted. .
溶銑脱りん実験では、溶銑2.0tを装入し、最大粒径が15mmの塊生石灰を30.0kg添加した後、上吹きランスから酸素を溶銑に吹き付けて脱りん吹錬を行い、処理後の脱りん率を調査する実験を行った。なお、塊生石灰中のCaO濃度は92%である。 In the hot metal dephosphorization experiment, 2.0 t of hot metal was charged, 30.0 kg of lump lime with a maximum particle size of 15 mm was added, oxygen was blown from the top blowing lance to the hot metal, and dephosphorization was performed. An experiment was conducted to investigate the dephosphorization rate. In addition, the CaO density | concentration in lump lime is 92%.
溶銑は、温度1300℃、[%C]=4.2質量%、[%Si]=0.4質量%、[%Mn]=0.3質量%、[%P]=0.1質量%、[%S]=0.001質量%の条件にて2.5t転炉に装入された。浴深は385mmとなった。 The temperature of the hot metal was 1300 ° C., [% C] = 4.2 mass%, [% Si] = 0.4 mass%, [% Mn] = 0.3 mass%, [% P] = 0.1 mass%. , [% S] = 0.001 mass% was charged into a 2.5 t converter. The bath depth was 385 mm.
上吹きランスは、スロート直径5.8mmでノズル傾斜角が20°のラバールノズルが同一円周上に等間隔で配置された5孔ランスとし、かつ、ノズルの向きをひねったランスはひねり角αを15°、および30°を付与したランスとした。また、ノズルの向きをひねらないランスは、ひねり角αは0°であり、その他の仕様はノズルの向きをひねったランスと同じとした。 The top blowing lance is a 5-hole lance in which Laval nozzles with a throat diameter of 5.8 mm and a nozzle inclination angle of 20 ° are arranged at equal intervals on the same circumference, and the lance with the nozzle orientation twisted has a twist angle α. The lances were given 15 ° and 30 °. The lance that does not twist the nozzle has a twist angle α of 0 °, and the other specifications are the same as those of the lance that twists the nozzle.
上吹き酸素流量は、8.0Nm3/min一定とし、吹錬時間は4.0minとした。ランスの高さは500mm一定とし、ランスを回転させる場合は吹錬中一定の回転数とし、回転数、および回転方向を変えた実験を行った。溶銑の撹拌のために底吹きガスによる撹拌も行い、底吹きは4本羽口とし、脱りん吹錬中に各底吹き羽口からArガスを0.2Nm3/minで流した。 The top blowing oxygen flow rate was constant at 8.0 Nm 3 / min, and the blowing time was 4.0 min. An experiment was conducted in which the height of the lance was fixed to 500 mm, and when rotating the lance, the rotation speed was constant during blowing, and the rotation speed and rotation direction were changed. Stirring with the bottom blowing gas was also performed to stir the hot metal, and the bottom blowing was performed with four tuyere, and Ar gas was allowed to flow at 0.2 Nm 3 / min from each bottom blowing tuyere during dephosphorization blowing.
脱炭実験では、脱りん溶銑2.0tを装入し、最大粒径が15mmの塊生石灰35.0kgと最大粒径が15mmの塊硅石10kgを添加した後、上吹きランスから酸素を溶銑に吹き付けて脱りん吹錬を行い、処理後の脱りん率を調査する実験を行った。脱りん溶銑は、温度1350℃、[%C]=3.5質量%、[%Si]=0.0質量%、[%Mn]=0.05質量%、[%P]=0.015質量%、[%S]=0.001質量%の条件にて2.5t転炉に装入された。浴深は385mmとなった。 In the decarburization experiment, 2.0 t of dephosphorized hot metal was charged, 35.0 kg of lump lime with a maximum particle size of 15 mm and 10 kg of lump meteorite with a maximum particle size of 15 mm were added, and then oxygen was introduced into the hot metal from the top blowing lance. An experiment was conducted to investigate the dephosphorization rate after treatment by spraying and dephosphorizing. The dephosphorized iron has a temperature of 1350 ° C., [% C] = 3.5 mass%, [% Si] = 0.0 mass%, [% Mn] = 0.05 mass%, [% P] = 0.015. The 2.5 t converter was charged under the conditions of mass% and [% S] = 0.001 mass%. The bath depth was 385 mm.
上吹きランスは、前述した溶銑脱りん実験で用いたランスと同じく、直径5.8mmでノズル傾斜角が20°のノズルが同一円周上に等間隔で配置された5孔ランスとし、かつ、ノズルの向きをひねったランスはひねり角αを15°、および30°を付与したランスとした。また、ノズルの向きをひねらないランスは、ひねり角αは0°であり、その他の仕様はノズルの向きをひねったランスと同じである。上吹き酸素流量は、8.0Nm3/min一定とし、吹錬時間はおよそ9.0minとし、吹錬後の溶鋼中[%C]は0.05〜0.06質量%となるようにした。ランスの高さは400mm一定とし、ランスを回転させる場合は吹錬中一定の回転数とし、回転数、および回転方向を変えた実験を行った。溶銑の撹拌のために底吹きガスによる撹拌も行い、底吹きは4本羽口とし、溶銑脱りん吹錬と同じく吹錬中に各底吹き羽口からArガスを0.2Nm3/minで流した。 The top blowing lance is a five-hole lance in which nozzles having a diameter of 5.8 mm and a nozzle inclination angle of 20 ° are arranged at equal intervals on the same circumference, similar to the lance used in the hot metal dephosphorization experiment described above, The lance in which the direction of the nozzle was twisted was a lance having a twist angle α of 15 ° and 30 °. A lance that does not twist the direction of the nozzle has a twist angle α of 0 °, and the other specifications are the same as those of the lance that twists the direction of the nozzle. The upper blowing oxygen flow rate was constant at 8.0 Nm 3 / min, the blowing time was about 9.0 min, and the [% C] in the molten steel after blowing was 0.05 to 0.06 mass%. . An experiment was conducted in which the height of the lance was fixed at 400 mm, and when the lance was rotated, the rotation speed was constant during blowing, and the rotation speed and rotation direction were changed. In order to stir the hot metal, the bottom blowing gas is also stirred, and the bottom blowing is set to four tuyere, and Ar gas is supplied from each bottom blowing tuyere at 0.2 Nm 3 / min during the blowing as with hot metal dephosphorization blowing. Washed away.
溶銑脱りん実験において得られた結果を図2、および図3に示す。
図2、および図3は、ランスの回転数と実験後の脱りん率の関係を示している。いずれの条件においてもランスを回転させることによって脱りん率は向上している。10rpmまではいずれも脱りん率が増加した。なかでも、ノズルの向きをひねったランスを使用し、かつ、ノズルをひねった方向にランスを回転させた場合には、その逆に回転させた場合や、ノーマルランスを使用した場合よりも脱りん率が30rpmまで大幅に向上した。これは、ノズルをひねったランスをひねった方向に回転させることによりジェットの減衰が促され、スラグ中の(%T.Fe)が増加して脱りん率が上昇したためと考えられる。ノズルをひねった方向にランスを回転させた場合には脱りん率が100rpmまで緩やかに増加したが、ノーマルランスの場合には変化がみられなかった。
The results obtained in the hot metal dephosphorization experiment are shown in FIG. 2 and FIG.
2 and 3 show the relationship between the rotation speed of the lance and the dephosphorization rate after the experiment. Under any condition, the dephosphorization rate is improved by rotating the lance. The dephosphorization rate increased in all cases up to 10 rpm. In particular, if a lance with a twisted nozzle is used and the lance is rotated in the direction in which the nozzle is twisted, it will be more dephosphorized than if it is rotated in the opposite direction or if a normal lance is used. The rate was greatly improved up to 30 rpm. This is presumably because the lance with the nozzle twisted is rotated in the twisted direction, the jet attenuation is promoted, and (% T.Fe) in the slag is increased to increase the dephosphorization rate. When the lance was rotated in the direction in which the nozzle was twisted, the dephosphorization rate gradually increased to 100 rpm, but no change was observed with the normal lance.
したがって、溶銑脱燐処理の場合には、ノズルの向きをひねったランスをノズルをひねった方向に10rpm以上の回転数で用いると、ノーマルランスを回転させて用いる方法に比べて脱燐率を高くすることができると分かった。特に、その回転数を30rpmにまで高くすると脱燐率向上効果が顕著に表れるので好適であり、この効果は回転数が上昇するほど緩やかに増加することが100rpmまでは確認されたといえる。 Therefore, in the case of hot metal dephosphorization, using a lance twisted in the direction of the nozzle at a rotation speed of 10 rpm or more in the direction twisted in the nozzle increases the dephosphorization rate compared to the method of rotating the normal lance. I knew I could do it. In particular, it is preferable to increase the rotational speed to 30 rpm, since the effect of improving the dephosphorization rate appears remarkably, and it can be said that this effect has been confirmed to increase gradually up to 100 rpm as the rotational speed increases.
脱炭実験において得られた結果を図4、および図5に示す。
図4、および図5は、ランスの回転数と実験後に得られたスラグ中(%T.Fe)との関係を示している。いずれの条件においてもランスを回転させることによって(T.Fe)が減少した。これは、溶鋼中のCの移動が律速となる脱炭末期において、ランスを回転させることによって火点が浴面上を移動することにより、反応界面積が増えて脱炭反応が促進されるためと考えられる。10rpmまではいずれも(%T.Fe)が減少し、ランスの種類や回転方向の違いによる影響は殆ど現れなかった。
The results obtained in the decarburization experiment are shown in FIG. 4 and FIG.
4 and 5 show the relationship between the rotational speed of the lance and the slag obtained after the experiment (% T. Fe). Under any condition, (T.Fe) decreased by rotating the lance. This is because, at the end of decarburization where the movement of C in the molten steel is rate-determining, the hot spot moves on the bath surface by rotating the lance, thereby increasing the reaction interfacial area and promoting the decarburization reaction. it is conceivable that. (% T. Fe) decreased in all cases up to 10 rpm, and there was almost no influence due to the difference in the type of lance and the rotation direction.
しかし、ノズルの向きをひねったランスを使用し、かつ、ノズルをひねった方向と逆方向にランスを回転させた場合には、回転数を10rpm以上にすることで(%T.Fe)が最も低位とする効果があることが明らかになり、その効果は30rpmまでは増大していることが分かった。これは、ノズルの向きをひねったランスをひねった方向と逆方向に回転させることにより、ジェットの減衰が抑制され、ランス回転による火点移動による(%T.Fe)低減効果を効率よく享受できたためと考えられる。ノズルの向きをひねったランスをひねった方向と逆方向に回転させた場合には(%T.Fe)が100rpmまで緩やかに減少したが、ノーマルランスの場合には変化がみられなかった。 However, when a lance with a twisted nozzle is used and the lance is rotated in the direction opposite to the direction in which the nozzle is twisted, the rotation speed is set to 10 rpm or more (% T. Fe). It became clear that there was an effect of lowering, and the effect increased to 30 rpm. This is because the rotation of the lance twisted in the direction of the nozzle is rotated in the direction opposite to the twisted direction, the jet attenuation is suppressed, and the reduction effect (% T. Fe) due to the movement of the fire point by the lance rotation can be enjoyed efficiently. It is thought that it was because of. When the lance with the nozzle direction twisted was rotated in the opposite direction to the twisted direction, (% T. Fe) gradually decreased to 100 rpm, but no change was observed with the normal lance.
以上より、ノズルの向きをひねったランスを回転させると、ノズルをひねった方向に回転させる場合と、ひねった逆方向に回転させる場合でジェットの挙動が大きく異なるという知見が得られた。そして、脱りん吹錬ではジェットがソフトブローになりやすいようにひねった方向にノズルの向きをひねったランスを回転させることで(%T.Fe)の増加による高脱りん率を享受できた。また、脱炭吹錬ではソフトブローになり難いようにひねった方向とは逆の方向にノズルの向きをひねったランスを回転させることで火点移動によるT.Fe低減効果を享受できることがわかった。 From the above, it has been found that when the lance with the nozzle direction twisted is rotated, the behavior of the jet is significantly different between when the nozzle is rotated in the twisted direction and when rotated in the opposite direction. In dephosphorization blowing, a high dephosphorization rate due to an increase in (% T. Fe) was obtained by rotating a lance with the nozzle direction twisted in the direction twisted so that the jet tends to be soft blow. Also, in decarburization blowing, T. by the movement of the fire point by rotating the lance that twists the direction of the nozzle in the direction opposite to the direction twisted so as not to be soft blow. It was found that the Fe reduction effect can be enjoyed.
以上のように、所定の要件を具備したひねりランスを用いると、同一の上吹きランスを用いながらその回転方向を変えるだけで、溶銑の脱りん処理と脱炭処理とでそれぞれに好適な条件を形成することができるので、本発明に係るランスを回転させて用いる精錬方法は、同一の転炉を用いて溶銑脱燐処理とその溶銑を脱炭処理する方法に特に適していると考えられる。 As described above, when a twist lance having predetermined requirements is used, suitable conditions for the dephosphorization treatment and the decarburization treatment of the hot metal can be changed only by changing the rotation direction while using the same top blowing lance. Therefore, the refining method used by rotating the lance according to the present invention is considered to be particularly suitable for the hot metal dephosphorization treatment and the method for decarburizing the hot metal using the same converter.
ヒートサイズが300t/Chの上底吹き転炉を用いて、本発明の効果を確認した。初めに、実施例と比較例とに共通する精錬処理条件を記す。 The effect of the present invention was confirmed using an upper bottom blowing converter with a heat size of 300 t / Ch. First, refining treatment conditions common to the examples and the comparative examples will be described.
溶銑脱りん処理では、溶銑270t、スクラップ30tを装入し、最大粒径が30mmの塊生石灰を4.0t添加した後、上吹きランスから酸素を溶銑に吹き付けて脱りん吹錬を行った。 In the hot metal dephosphorization treatment, 270 t of hot metal and 30 t of scrap were charged, and 4.0 t of massive lime having a maximum particle size of 30 mm was added, and then dephosphorization was performed by blowing oxygen to the hot metal from an upper blowing lance.
溶銑は、温度1300〜1340℃、[%C]=4.5〜4.7質量%、[%Si]=0.4〜0.5質量%、[%Mn]=0.3〜0.4質量%、[%P]=0.10〜0.11質量%、[%S]=0.003〜0.006質量%の条件にて転炉に装入した。 The hot metal has a temperature of 1300 to 1340 ° C., [% C] = 4.5 to 4.7 mass%, [% Si] = 0.4 to 0.5 mass%, [% Mn] = 0.3 to 0.00. The converter was charged under the conditions of 4% by mass, [% P] = 0.10 to 0.11% by mass, and [% S] = 0.003 to 0.006% by mass.
上吹き酸素流量は、1200Nm3/min一定とし、吹錬時間は4.0minとした。 The top blowing oxygen flow rate was constant 1200 Nm 3 / min, and the blowing time was 4.0 min.
その後、その脱燐処理後の溶銑からサンプルを採取するとともに、その処理後のスラグを70〜80%排除し、その後、その同じ転炉を用いてその脱燐処理後の溶銑を脱炭処理した。 Thereafter, a sample was taken from the hot metal after the dephosphorization treatment, and 70 to 80% of the slag after the treatment was eliminated, and then the hot metal after the dephosphorization treatment was decarburized using the same converter. .
その脱炭処理では、最大粒径が30mmの塊生石灰を3.0t、最大粒径が30mmの塊硅石を0.8t、MgO煉瓦屑を0.2t添加した後、上吹きランスから酸素を溶銑に吹き付けて脱炭吹錬を行った。 In the decarburization treatment, after adding 3.0 tons of massive lime with a maximum particle size of 30 mm, 0.8 tons of massive limestone with a maximum particle size of 30 mm and 0.2 tons of MgO brick scrap, oxygen is melted from the top blowing lance. Decarburized and blown.
溶銑は、温度1330〜1360℃、[%C]=3.5〜3.9質量%、[%Si]=0.02質量%未満、[%Mn]=0.15質量%未満、[%P]=0.018〜0.035質量%、[%S]=0.003〜0.006質量%であった。この溶銑に、上吹き酸素流量を1200Nm3/min一定として、処理後の[%C]を0.04質量%となるよう、吹錬時間を調整した。 The hot metal has a temperature of 1330 to 1360 ° C., [% C] = 3.5 to 3.9% by mass, [% Si] = 0.02% by mass, [% Mn] = 0.15% by mass, [% P] = 0.018-0.035 mass% and [% S] = 0.003-0.006 mass%. In this hot metal, the upper blowing oxygen flow rate was kept constant at 1200 Nm 3 / min, and the blowing time was adjusted so that the [% C] after the treatment was 0.04 mass%.
そして、以下に示す各条件にて、溶銑脱燐処理時の脱りん率と脱炭処理時の鉄分歩留りを評価した。 Then, the dephosphorization rate during hot metal dephosphorization treatment and the iron yield during decarburization treatment were evaluated under the following conditions.
(比較例1)
先ず脱燐処理では、上吹きランスにスロート直径68mmでノズル傾斜角が20°のノズルが同一円周上に等間隔で配置された6孔のノーマルランスを用いた。ランスの高さは溶銑の静止湯面から3000mmで一定とし、ランスは回転させなかった。その結果、処理後の脱りん率は68%であった。
(Comparative Example 1)
First, in the dephosphorization treatment, a six-hole normal lance in which nozzles having a throat diameter of 68 mm and a nozzle inclination angle of 20 ° are arranged at equal intervals on the same circumference was used as the upper blowing lance. The height of the lance was kept constant at 3000 mm from the hot water surface of the hot metal, and the lance was not rotated. As a result, the phosphorus removal rate after the treatment was 68%.
脱炭処理では、脱燐処理と同じ上吹きランスを用い、そのランスの高さも溶銑の静止湯面から3000mmで一定とし、ランスは回転させなかった。本条件における10Ch平均の鉄分歩留りは98.2%であった。 In the decarburization treatment, the same top blowing lance as that in the dephosphorization treatment was used, and the height of the lance was kept constant at 3000 mm from the hot water surface of the hot metal, and the lance was not rotated. Under this condition, the average iron yield of 10 Ch was 98.2%.
(比較例2)
先ず溶銑処理では、上吹きランスに比較例1で用いたノーマルランスを用い、ランスの高さも溶銑の静止湯面から3000mmで一定とし、処理中においてランスを50rpm一定で回転させた。その結果、処理後の脱りん率は70%であった。
(Comparative Example 2)
First, in the hot metal treatment, the normal lance used in Comparative Example 1 was used as the top blowing lance, the height of the lance was also kept constant at 3000 mm from the hot water surface of the hot metal, and the lance was rotated at a constant 50 rpm during the treatment. As a result, the phosphorus removal rate after the treatment was 70%.
脱炭処理では、脱燐処理と同じ上吹きランスを用い、そのランスの高さも溶銑の静止湯面から3000mmで一定とし、処理中においてランスを50rpm一定で回転させた。本条件における10Ch平均の鉄分歩留りは98.3%であった。 In the decarburization treatment, the same top blowing lance as that in the dephosphorization treatment was used, and the height of the lance was kept constant at 3000 mm from the hot water surface of the hot metal, and the lance was rotated at a constant 50 rpm during the treatment. Under this condition, the average iron yield of 10 Ch was 98.3%.
(実施例1)
先ず溶銑処理では、上吹きランスにスロート直径68mmでノズル傾斜角が20°、そのひねり角αが30°のノズルが同一円周上に等間隔で6個配置されたひねりランスを用いた。ランスの高さは銑の静止湯面から3000mmで一定とし、ランスをノズルをひねった方向に回転させ、その回転数を処理中一定で50rpmとした。その結果、処理後の脱りん率は82%であった。
Example 1
First, in the hot metal treatment, a twist lance in which six nozzles having a throat diameter of 68 mm, a nozzle inclination angle of 20 °, and a twist angle α of 30 ° were arranged at equal intervals on the same circumference was used as the upper blowing lance. The height of the lance was constant at 3000 mm from the surface of the still water of the bowl, and the lance was rotated in the direction in which the nozzle was twisted, and the rotation speed was constant at 50 rpm during processing. As a result, the phosphorus removal rate after the treatment was 82%.
脱炭処理では、脱燐処理と同じ上吹きランスを用い、そのランスの高さも溶銑の静止湯面から3000mmで一定とし、処理中においてランスをノズルをひねった方向と逆方向に50rpm一定で回転させた。本条件における10Ch平均の鉄分歩留りは98.5%であった。 In the decarburization treatment, the same top blowing lance as in the dephosphorization treatment is used, and the height of the lance is kept constant at 3000 mm from the hot water surface of the hot metal, and the lance is rotated at a constant 50 rpm in the direction opposite to the direction of twisting the nozzle during the treatment. I let you. Under this condition, the average iron yield of 10 Ch was 98.5%.
Claims (1)
前記転炉吹錬用上吹きランスは、ノズルの出口がランス先端面の同一円周上に等間隔で配置された複数の同一形状のラバールノズルを有し、かつ、
前記転炉吹錬用上吹きランスの中心軸をz軸として、その正方向を前記ノズルの出口から噴出する上吹き酸素の上流側に定め、前記複数のラバールノズルのうちの任意の一つのノズルに関し、その出口面の中心がy軸上の正側に位置するように定めた右手系のxyz直交座標系において、
xy平面への前記任意の一つのノズルの中心軸の投影がy軸となす角度をひねり角α、当該ノズルの出口面の中心を通り、かつz軸と平行な直線と当該ノズルの中心軸とのなす角度を傾斜角βとしたとき、前記複数の各ノズルのひねり角α、および傾斜角βはそれぞれ同一であって、そのひねり角α(°)が(1)式、傾斜角β(°)が(2)式を満足し、かつ、
xy平面への前記任意の一つのノズルの中心軸の投影とx軸との交点がx軸上の正側に位置する場合には、前記溶銑の予備脱りん処理では、前記転炉吹錬用上吹きランスの中心軸を回転軸として、酸素の上流側から見て左回りに当該上吹きランスを回転させ、一方、その予備脱りん処理を施された溶銑の脱炭処理では、当該上吹きランスを逆回りに回転させること、および、
xy平面への前記任意の一つのノズルの中心軸の投影とx軸との交点がx軸上の負側に位置する場合には、前記溶銑の予備脱りん処理では、前記転炉吹錬用上吹きランスの中心軸を回転軸として、酸素の上流側から見て右回りに当該上吹きランスを回転させ、一方、その予備脱りん処理を施された溶銑の脱炭処理では、当該上吹きランスを逆回りに回転させることを特徴とする、溶銑の精錬方法。
10° < α < 100° (1)
10° < β < 30° (2) Using the same top-bottom blown-type refining vessel, oxygen was blown up from one top-blowing lance for converter blowing, so that the hot metal was preliminarily dephosphorized and the preliminary dephosphorized hot metal was desorbed In the hot metal refining method for charcoal processing,
The top blowing lance for converter smelting has a plurality of Laval nozzles having the same shape in which outlets of the nozzles are arranged at equal intervals on the same circumference of the tip surface of the lance, and
The center axis of the upper blowing lance for converter smelting is defined as the upstream side of the upper blowing oxygen ejected from the outlet of the nozzle with the central axis as the z axis, and any one of the plurality of Laval nozzles In the right-handed xyz Cartesian coordinate system in which the center of the exit surface is positioned on the positive side on the y-axis,
An angle formed by projection of the central axis of the arbitrary nozzle on the xy plane with respect to the y axis is a twist angle α, a straight line passing through the center of the outlet surface of the nozzle and parallel to the z axis, and the central axis of the nozzle Is the same as the inclination angle β, the twist angle α and the inclination angle β of each of the plurality of nozzles are the same, and the twist angle α (°) is the equation (1) and the inclination angle β (° ) Satisfies the formula (2), and
When the intersection of the central axis projection of the arbitrary one nozzle on the xy plane and the x axis is located on the positive side on the x axis, the preliminary dephosphorization treatment of the hot metal is performed for the converter blowing With the central axis of the top blowing lance as the rotation axis, the top blowing lance is rotated counterclockwise as viewed from the upstream side of oxygen. On the other hand, in the decarburization treatment of the hot metal subjected to the preliminary dephosphorization treatment, Rotating the lance in the reverse direction, and
When the intersection of the projection of the center axis of the arbitrary one nozzle on the xy plane and the x axis is located on the negative side on the x axis, the preliminary dephosphorization treatment of the hot metal is performed for the converter blowing The upper blow lance is rotated clockwise with the central axis of the upper blow lance as viewed from the upstream side of the oxygen. On the other hand, in the decarburization treatment of the hot metal that has been subjected to the preliminary dephosphorization treatment, A method for refining hot metal, which comprises rotating a lance in the reverse direction.
10 ° <α <100 ° (1)
10 ° <β <30 ° (2)
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