JP6578939B2 - Top blowing lance for converter blowing and converter blowing method - Google Patents
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本発明は、転炉内の溶湯に酸化性ガスを吹き付けて酸化精錬を行うための転炉吹錬用上吹きランス及びそれを用いた転炉吹錬方法に関するものである。 The present invention relates to an upper blowing lance for converter blowing for performing oxidizing refining by blowing an oxidizing gas to molten metal in the converter, and a converter blowing method using the same.
高炉で生産された溶銑の不純物を除去して溶鋼を製造するための精錬炉として、転炉型精錬炉(転炉)が用いられる。上底吹き転炉又は上吹き転炉においては、転炉型精錬容器内に溶湯を装入し、転炉型精錬容器上部に配設した上吹きランスから溶湯に対して酸素ガスを吹き付け、不純物を酸化除去する。不純物としてPとCを多く含む溶銑を転炉型精錬容器で精錬するに際しては、まず転炉脱りん精錬が行われ、その後に脱炭精錬が行われる。脱りん精錬終了後に転炉内の脱りんスラグを排滓し、その後にあらためて脱炭精錬が行われることがある。転炉での脱炭精錬においては、上吹きランスから酸素ガスを上吹きし、溶銑中のCを主に一酸化炭素として除去する。 A converter-type refining furnace (converter) is used as a refining furnace for producing molten steel by removing impurities from the hot metal produced in a blast furnace. In the top-bottom blowing converter or top-blowing converter, the molten metal is charged into the converter type refining vessel, and oxygen gas is blown to the molten metal from the top blowing lance disposed in the upper portion of the converter type refining vessel. Is removed by oxidation. When refining hot metal containing a large amount of P and C as impurities in a converter-type refining vessel, converter dephosphorization refining is performed first, followed by decarburization refining. After dephosphorization refining, dephosphorization slag in the converter is discharged, and then decarburization refining may be performed again. In decarburization refining in a converter, oxygen gas is blown up from an upper blowing lance, and C in the hot metal is mainly removed as carbon monoxide.
転炉型精錬容器での脱炭精錬の生産性を向上し、同時に溶鋼製造コストを低減するために、上吹きランスからの時間当たり上吹き酸素流量を増加させて精錬時間を短縮する、いわゆる高速吹錬を行うことが有効である。 In order to improve the decarburization refining productivity in the converter-type refining vessel and at the same time reduce the manufacturing cost of molten steel, the so-called high-speed operation shortens the refining time by increasing the flow rate of top blowing oxygen from the top blowing lance. It is effective to perform blowing.
上吹き酸素流量を増大するに伴い、地金等のスプラッシュが転炉炉口から炉外に飛散する量および距離が増大し、ランスや炉体、あるいは炉口の上に位置するスカートやフードに地金が大量に付着し、冷却水漏れ等のトラブルを引き起こし、地金の除去や設備修理のための非稼働時間が増大し、生産性をかえって低下させてしまう。また、上吹き酸素流量を増大するに伴い、排気ガスとともに炉外に排出されるダスト量も増大する。ダストの主成分は鉄酸化物であり、ダスト排出量が増大するほど、転炉での精錬歩留まりが低下することとなる。 As the flow rate of top blown oxygen is increased, the amount and distance of splashes of bullion, etc., from the converter furnace mouth to the outside of the furnace increase, and the lance, furnace body, or skirt or hood located above the furnace mouth increases. A large amount of bullion adheres, causing troubles such as cooling water leakage, increasing the non-operation time for removing the bullion and repairing the equipment, and reducing the productivity. Moreover, the amount of dust discharged to the outside of the furnace along with the exhaust gas increases as the flow rate of the top blown oxygen increases. The main component of the dust is iron oxide, and the refining yield in the converter decreases as the dust discharge increases.
特許文献1においては、酸化性ガスを上吹きして溶鉄の脱炭精錬を実施するにあたり、上吹きランスの中心軸に対するノズルの中心軸の傾角を18〜22°としたラバールノズルまたはストレートノズルを、上吹きランスの中心軸の周囲に4孔配設してなる上吹きランスを用いることにより、高い脱炭酸素効率を維持したままでダスト発生量を抑制することができるとしている。 In Patent Document 1, when performing decarburization and refining of molten iron by blowing up an oxidizing gas, a Laval nozzle or a straight nozzle in which the inclination angle of the central axis of the nozzle with respect to the central axis of the upper blowing lance is 18 to 22 °, By using an upper blowing lance having four holes arranged around the central axis of the upper blowing lance, the amount of dust generated can be suppressed while maintaining high decarbonation efficiency.
精錬容器内の溶湯を攪拌して精錬を行うに際し、攪拌に伴って容器内の溶湯が揺動(スロッシング)を起こすことが知られている。特許文献2、特許文献3には、底吹き転炉あるいは上底吹き転炉において、底吹きガスの作用によって発生する炉内溶湯の揺動(スロッシング)を防止するための方法が開示されている。特許文献4では、溶銑鍋やトーピードカーで攪拌精錬を行う際のスロッシングについて記載されている。 It is known that when the molten metal in the smelting vessel is stirred to perform the smelting, the molten metal in the vessel oscillates (sloshing) with stirring. Patent Documents 2 and 3 disclose a method for preventing rocking (sloshing) of the molten metal in the furnace generated by the action of the bottom blowing gas in the bottom blowing converter or the top bottom blowing converter. . Patent Document 4 describes sloshing when stirring and refining with hot metal ladle or torpedo car.
ランス中心軸の周りに4孔のノズルを設け、上吹きランスの中心軸に対するノズルの中心軸の傾角を18〜22°とする上吹きランスを用いて転炉精錬を行うことにより、特許文献1に記載のようにダストの発生を抑制することができる。一方、4孔のノズルを有するランスを用いて上吹きランスからの送酸量を増大すると、地金等のスプラッシュ発生が激しくなり、地金ロスによる精錬歩留まりの低下が発生するのみならず、ランス、炉体、スカート、およびフードに地金が付着し、それらの除去に費やす時間が増え、コストの圧下をもたらすこととなる。 By providing a nozzle with four holes around the center axis of the lance and refining the converter using an upper blowing lance in which the inclination angle of the center axis of the nozzle with respect to the center axis of the upper blowing lance is 18 to 22 °, Patent Document 1 As described in the above, generation of dust can be suppressed. On the other hand, if the amount of acid sent from the top blowing lance is increased using a lance having a four-hole nozzle, splashing of bullion will become more intense and not only will the refining yield decrease due to bullion loss, , Metal will adhere to the furnace body, skirt, and hood, increasing the time spent removing them, resulting in cost reduction.
本発明は、ランス中心軸の周りに4孔のノズルを有する転炉吹錬用上吹きランスを用いた転炉精錬において、ダスト低減のみならずスピッティングの発生を抑制して地金ロスの発生を低減することのできる転炉吹錬用上吹きランス及びそれを用いた転炉吹錬方法を提供することを目的とする。 The present invention is a converter refining using a top blowing lance for a converter blowing having a four-hole nozzle around the center axis of the lance. It is an object of the present invention to provide a top blowing lance for converter blowing and a converter blowing method using the same.
即ち、本発明の要旨とするところは以下のとおりである。
(1)ランス中心軸の周りに全部で4孔のノズルを有する転炉吹錬用上吹きランスにおいて、
前記4孔のノズルはランス中心軸に対するノズル中心軸の角度(傾斜角α)が10°以上であり、
ランス中心軸に垂直なランス先端の平面(以下「ランス先端面」という。)とランス中心軸、ノズル中心軸との交点をそれぞれランス中心点、ノズル中心点とし、ランス先端面上においてランス中心点からノズル中心点に向かう方向を放射方向とし、ランス中心点の周りで隣接するノズル同士の放射方向の間の角度を広がり角とし、
4孔のノズルによって構成される4つの広がり角のうち、ランス中心点に対して対向する2つの広がり角については、広がり角が95°以上120°以下であることを特徴とする転炉吹錬用上吹きランス。
(2)ランス中心点の周りで隣接する2つの広がり角の合計がいずれも180°であることを特徴とする上記(1)に記載の転炉吹錬用上吹きランス。
(3)転炉型精錬炉において溶銑の脱炭吹錬を行うに際し、上吹きランスとして、上記(1)又は上記(2)に記載の転炉吹錬用上吹きランスを用いることを特徴とする転炉吹錬方法。
That is, the gist of the present invention is as follows.
(1) In a top blowing lance for converter blowing having a total of four hole nozzles around the center axis of the lance,
The four-hole nozzle has an angle of the nozzle center axis with respect to the lance center axis (inclination angle α) of 10 ° or more,
The intersection of the plane of the lance tip perpendicular to the lance center axis (hereinafter referred to as “lance tip surface”), the lance center axis, and the nozzle center axis is defined as the lance center point and nozzle center point, respectively. The direction from the nozzle to the nozzle center point is the radial direction, and the angle between the radial directions of adjacent nozzles around the lance center point is the spread angle,
Of the four divergence angles formed by the four-hole nozzles, the two divergence angles facing the lance center point have a divergence angle of 95 ° or more and 120 ° or less. Top blowing lance.
(2) The top blow lance for converter blowing according to (1) above, wherein the sum of two spread angles adjacent to each other around the center point of the lance is 180 °.
(3) When performing decarburization blowing of hot metal in a converter-type refining furnace, the top blowing lance for converter blowing is used as the top blowing lance. The converter blowing method.
本発明のランス中心軸の周りに4孔のノズルを有する転炉吹錬用上吹きランスを用いることにより、上吹き酸素供給速度が大きい高速吹錬においても、スピッティングの発生を抑制して地金ロスの発生を低減することができる。 By using an upper blowing lance for converter blowing with a four-hole nozzle around the central lance axis of the present invention, the occurrence of spitting can be suppressed even in high-speed blowing with a high upper blowing oxygen supply rate. The occurrence of gold loss can be reduced.
本発明は、ランス中心軸5の周りに4孔のノズル3を有する転炉吹錬用上吹きランス1(以下「4孔ランス2」ともいう。)を対象とする。以下、図1、図2に基づいて説明する。
The present invention is directed to an upper blowing lance 1 for converter blowing (hereinafter also referred to as “four-hole lance 2”) having a four-hole nozzle 3 around a
転炉吹錬用上吹きランス1において、ランス中心軸5の周りに配置されるノズル3のノズル中心軸6は、通常はランス中心軸5との間に角度を有する。ランス中心軸5に対するノズル中心軸6の角度を、ここでは傾斜角αとする。
In the top blowing lance 1 for converter blowing, the
ここで、ランス中心軸5に垂直なランス先端の平面を「ランス先端面4」として定義する。図1(A)に示すように、ランス先端の外形は丸みを帯びていることが多いが、ランス先端面4として、例えばノズル3がランス外面に開口する部分を含む平面とすればよい(図1(A)参照)。図1(B)はランス先端面4を示す。ランス先端面4とランス中心軸5、ランス先端面4とノズル中心軸6との交点を、それぞれランス中心点7、ノズル中心点8とする。ランス先端面4上においてランス中心点7からノズル中心点8に向かう方向を放射方向9とする。ランス先端面4上において、ランス中心点7の周りで隣接するノズル同士の放射方向9の間の角度を広がり角βとする。4孔ランス2においては、図1(B)に示すように、4孔のノズル(3a、3b、3c、3d)それぞれに対応して4つの放射方向(9a、9b、9c、9d)を有し、広がり角βも4つ存在する。4つのβについて、ノズル中心軸の時計回りにβ1、β2、β3、β4と名付ける。例えば、ランス中心軸の周りで、広がり角β2と隣接するのは広がり角β1、β3である。
Here, the plane of the lance tip perpendicular to the
従来用いられていた4孔ランス2は、ランス先端面4において4つの放射方向(9a、9b、9c、9d)がそれぞれ直交し、β1=β2=β3=β4=90°であった。また、4つのノズル(3a、3b、3c、3d)はそれぞれ相等しい傾斜角αを有し、ランス先端面4においてノズル中心点(8a、8b、8c、8d)はランス中心点7の周りに同心円状に配置されたものが用いられていた。
The four-hole lance 2 conventionally used has four radial directions (9a, 9b, 9c, 9d) orthogonal to each other on the lance tip surface 4, and β 1 = β 2 = β 3 = β 4 = 90 °. It was. The four nozzles (3a, 3b, 3c, 3d) have the same inclination angle α, and the nozzle center point (8a, 8b, 8c, 8d) is around the
前述のとおり、上吹きランス1として4孔ランス2を用いて転炉吹錬を行うに際し、上吹き送酸量を増大すると、地金等のスプラッシュ発生が激しくなるという現象が見られた。図2に示すように、上吹きランス1を用いた精錬において発生するスプラッシュは、主に上吹きジェットが溶湯12に衝突する火点14において発生していると考えられる。そこで、水モデル実験を行うことにより、4孔ランス2を用いた上吹き吹錬におけるスプラッシュの発生挙動を調査した。
As described above, when the converter was blown using the four-hole lance 2 as the top blowing lance 1, a phenomenon was observed in which, when the amount of the top blowing acid was increased, the splash of the bullion became intense. As shown in FIG. 2, it is considered that the splash generated in the refining using the top blowing lance 1 is mainly generated at a
水モデル装置は、300トン実機転炉の1/14縮尺モデルとなっている。用いた4孔ランス2については、ノズル3はストレートノズルで、ノズル径が2.5mm、ノズル3の傾斜角α=20°であり、ランス先端面4において4つのノズルの放射方向(9a、9b、9c、9d)がそれぞれ直交し、β1=β2=β3=β4=90°である。4つのノズルについて、時計方向にノズル3a、ノズル3b、ノズル3c、ノズル3dと名付ける。ノズル3aとノズル3c、ノズル3bとノズル3dは放射方向9が互いに反対方向を向いている。上吹き圧縮空気流量は20.0Nm3/h、ランス高さ(ランス先端から静止液面までの距離)は100mmとした。
The water model device is a 1/14 scale model of a 300-ton real converter. Regarding the four-hole lance 2 used, the nozzle 3 is a straight nozzle, the nozzle diameter is 2.5 mm, the inclination angle α of the nozzle 3 is 20 °, and the radial directions (9a, 9b) of the four nozzles on the tip surface 4 of the lance. , 9c, 9d) are orthogonal and β 1 = β 2 = β 3 = β 4 = 90 °. The four nozzles are named
水モデル実験において、上吹きランス1からの上吹きを行ったときの液面13の挙動を観察したところ、液面13にスロッシング(揺動)の発生が見られた。スロッシングにおける液面13の波の移動は、ランス中心軸を含む平面内でランス中心軸部分を最下点としてランス中心軸の両側へ常に対称となる動きであった。そして、ある平面の炉壁部分において液面の高さが最高に達したとき、ランス中心軸を含んでその平面に直交する平面の炉壁部分では、液面の高さは最低に達していた。この互いに直交する平面において、液面の高さは一方が上昇すると、それに同期するように、他方は低下するという動きを周期的に繰り返した。また、スプラッシュの発生状況を確認したところ、スロッシングの波が炉壁から炉中心に向けて返ってくる時点において、火点14から発生するスプラッシュが顕著になることも確認できた。4孔ランス2をランス中心軸5周りに回転させてノズルの放射方向を変化させると、スロッシングの運動方向も回転し、スロッシングの波の移動方向は常にノズルの放射方向と関連付けられることも確認された。
In the water model experiment, when the behavior of the
水モデル実験における以上の観察結果から、4孔ランス2の上吹きジェットによる上記のスロッシングを抑制することができれば、4孔ランス2を用いた精錬におけるスプラッシュ発生を抑制し、転炉11からのスピッティングや地金付着を抑制できるものと推定した。また、スロッシングがランス中心軸を含む平面内でランス中心軸の両側へ常に対称となる動きをし、かつ、その平面とランス中心軸を含んで直交する平面内では常に逆の動きをするところから、ノズル放射方向9の90°回転対称性が、スロッシングの発生を助長している可能性が考えられた。そこで、ノズル放射方向9の90°回転対称性を崩した場合のスロッシング発生とスプラッシュの発生状況を水モデル実験で評価することとした。
From the above observation results in the water model experiment, if the above-described sloshing caused by the top blowing jet of the four-hole lance 2 can be suppressed, the occurrence of splash in refining using the four-hole lance 2 can be suppressed, and the splash from the
用意した4孔ランス2のノズル配置において、広がり角βのうちのβ1に着目する。そして上記水モデル実験に用いた、β1=90°の通常の4孔ランスに加え、β1=95°、100°、105°、110°、115°、120°、125°を準備した。残り3つの広がり角については、β3=β1、β2=β4=180°−β1とした。図1に示したものは、β3=β1=120°、β2=β4=60°の事例である。ノズル3はすべて、ノズル径が2.5mmのストレートノズルであり、傾斜角αはいずれも20°としている。その他の実験条件は、上吹き圧縮空気流量は20.0Nm3/h、ランス高さは100mmとした。 In the prepared nozzle arrangement of the four-hole lance 2, attention is paid to β 1 of the spread angle β. And in addition to the normal 4-hole lance of β 1 = 90 ° used in the water model experiment, β 1 = 95 °, 100 °, 105 °, 110 °, 115 °, 120 °, 125 ° were prepared. The remaining three spread angles were β 3 = β 1 and β 2 = β 4 = 180 ° −β 1 . FIG. 1 shows an example of β 3 = β 1 = 120 ° and β 2 = β 4 = 60 °. All the nozzles 3 are straight nozzles having a nozzle diameter of 2.5 mm, and the inclination angle α is 20 °. The other experimental conditions were such that the top blown compressed air flow rate was 20.0 Nm 3 / h and the lance height was 100 mm.
まず、浴面のスロッシング発生挙動を比較した。β1=90°の通常の4孔ランス2を用いた場合、前述のとおり、ノズル3の放射方向9と関連付けられる4つの方向に大きなスロッシングが発生した。それに対し、広がり角β1が95°〜120°のノズル3を用いた実験では、β1=90°の場合と比較し、スロッシングが大幅に抑制されることが確認できた。 First, the sloshing generation behavior of the bath surface was compared. When a normal four-hole lance 2 with β 1 = 90 ° was used, as described above, large sloshing occurred in the four directions associated with the radial direction 9 of the nozzle 3. On the other hand, in the experiment using the nozzle 3 having a spread angle β 1 of 95 ° to 120 °, it was confirmed that sloshing was significantly suppressed as compared with the case of β 1 = 90 °.
一方、広がり角β1=125°のランスでは、β1=90°の4孔ランス2よりもスロッシングが大きくなった。この場合、β2=β4=55°となり、隣接するノズルbとノズルcによる火点位置、ノズルdとノズルaによる火点位置がそれぞれ近接しすぎ、それら2つの火点位置における液面13の凹みが協調して、スロッシングを強める結果になったと推定できる。
On the other hand, the sloshing of the lance with the spread angle β 1 = 125 ° was larger than that of the 4-hole lance 2 with β 1 = 90 °. In this case, β 2 = β 4 = 55 °, the fire point positions by the adjacent nozzles b and c, and the fire point positions by the nozzles d and a are too close to each other, and the
次に、同じ水モデル実験において、上記の4孔ランス2を用いて上吹きを行い、水浴面上300mmの位置に吸水布を設置し、吸水布の吸水量を評価することにより、吸水布に達したスプラッシュの発生状況を評価した。1分間の上吹き継続によって吸水布に捕集された水の量(吸水布に到達したスプラッシュの量)を測定した結果を表1に示す。β1=90°の4孔ランス2を用いた場合(ランスNo.1)の捕集量を基準として1.0とおき、他の4孔ランス2の捕集量については、β1=90°の捕集量で除した値を表1に示している。 Next, in the same water model experiment, the above-described four-hole lance 2 is used for top blowing, a water absorbent cloth is installed at a position 300 mm above the water bath surface, and the amount of water absorbed by the water absorbent cloth is evaluated. The occurrence of the splash that was reached was evaluated. Table 1 shows the results of measuring the amount of water (the amount of splash reaching the water-absorbing cloth) collected on the water-absorbing cloth by continuing to blow up for 1 minute. When the 4-hole lance 2 of β 1 = 90 ° is used (lance No. 1), the collected amount is set to 1.0, and the collected amount of the other 4-hole lance 2 is β 1 = 90. Table 1 shows the values divided by the collected amount of °.
表1に示す結果から明らかなように、β1=95°〜120°の4孔ランス2を用いた場合(ランスNo.2〜7)、β1=90°の4孔ランス2と対比し、捕集された水の量(スプラッシュ量)が0.5〜0.7倍に低下しており、スプラッシュ発生量の低減効果が明らかである。上記スロッシング発生状況の観察結果と対比すると、β1=95°〜120°の4孔ランス2ではスロッシング発生量がβ1=90°の4孔ランス2の場合と比較して低減し、スロッシングによる波と上吹きジェットとの衝突によって発生するスプラッシュが抑制したものと推定される。 As is clear from the results shown in Table 1, when using a 4-hole lance 2 with β 1 = 95 ° to 120 ° (lance Nos. 2 to 7), it is compared with a 4-hole lance 2 with β 1 = 90 °. The amount of water collected (splash amount) is reduced by 0.5 to 0.7 times, and the effect of reducing the amount of splash generation is clear. Compared with the observation result of the sloshing occurrence state, the sloshing generation amount is reduced in the 4-hole lance 2 with β 1 = 95 ° to 120 ° as compared with the 4-hole lance 2 with β 1 = 90 °, and the sloshing is caused by the sloshing. It is presumed that the splash generated by the collision between the wave and the top blowing jet was suppressed.
以上の水モデル実験の結果から、4孔ランス2のノズル配置については、ランス中心点7の周りで隣接するノズル3同士の放射方向9の間の角度である広がり角βについて、従来のようにβ1=β2=β3=β4=90°とすると上吹きによる火点付近でのスプラッシュ発生が多くなるのに対し、4孔のノズルによって構成される4つの広がり角βのうち、ランス中心点に対して対向する2つの広がり角については、広がり角が95°以上120°以下とすることによって、スプラッシュ発生を抑制することができると期待される。
From the results of the water model experiment described above, regarding the nozzle arrangement of the four-hole lance 2, the spread angle β, which is the angle between the radial directions 9 of the adjacent nozzles 3 around the
なお、β1=β3=95°〜120°ということは、β2=β4=180°−β1であるから、β2=β4=85°〜60°となる。広がり角β1に隣接するのは広がり角β2と広がり角β4であり、即ち、ランス中心点7の周りで隣接する広がり角βが相等しくない場合にスプラッシュ発生が低減しているといえる。
Note that β 1 = β 3 = 95 ° to 120 ° is β 2 = β 4 = 180 ° −β 1 , and therefore β 2 = β 4 = 85 ° to 60 °. Adjacent to the divergence angle β 1 are the divergence angle β 2 and the divergence angle β 4, that is, when the adjacent divergence angles β around the
そこで次に、試験転炉を用いた脱りん溶銑の脱炭吹錬実験を行った。脱りん溶銑とは、高炉から出銑した溶銑(P含有量が0.1質量%前後)について脱りん処理を行い、P含有量を0.02質量%程度とする一方、脱炭処理は行わず、C含有量を3.7質量%前後にしている溶銑をいう。 Then, decarburization blowing smelting experiment of dephosphorizing hot metal using a test converter was conducted. With dephosphorizing hot metal, hot metal discharged from the blast furnace (P content is around 0.1% by mass) is dephosphorized to a P content of about 0.02% by mass, while decarburizing is performed. It refers to hot metal having a C content of around 3.7% by mass.
脱りん溶銑2.0tを試験転炉に装入し、溶銑浴面から400mm上に設置した上吹きランス1から480Nm3/hにて酸素を溶銑に10分間吹き付けて実験を行った。上吹きランス1については、ランス中心軸5の周りにノズル3として4つストレートノズルが配置された4孔ランス2とし、該ストレートノズルの直径は9.0mm、傾斜角αは20°とし、これらは全て同じ条件とした。広がり角β1は90°、95°、100°、105°、110°、115°、120°、125°の異なる7本の4孔ランス2を用意した。残り3つの広がり角については、β3=β1、β2=β4=180°−β1とした。
An experiment was conducted by charging 2.0 t of dephosphorized hot metal into a test converter and blowing oxygen over the hot metal for 10 minutes from an upper blowing lance 1 installed at 400 mm above the hot metal bath surface at 480 Nm 3 / h. The top blow lance 1 is a four-hole lance 2 in which four straight nozzles are arranged as nozzles 3 around the
スラグの影響を取り除くため、生石灰等の副原料は添加せずに吹錬を行い、集塵機へ向かう煙道から排ガスの一部をサンプリングしてフィルターでダストを採取してダスト発生速度の評価を行った。また、炉口に付着した地金の厚みをもって地金飛散の多少について評価した。 In order to remove the influence of slag, blowing is performed without adding auxiliary raw materials such as quick lime, and a part of the exhaust gas is sampled from the flue toward the dust collector and dust is collected with a filter to evaluate the dust generation rate. It was. Moreover, the thickness of the bullion attached to the furnace port was evaluated for the amount of bullion scattering.
ダスト発生速度、付着した地金の厚みの測定結果を表2に示す。これらの測定結果は、いずれも広がり角β1が90°の結果をベースとし、それぞれの測定結果をβが90°の結果で割った値で評価した。 Table 2 shows the measurement results of the dust generation rate and the thickness of the attached metal. These measurement results were evaluated based on values obtained by dividing each measurement result by the result of β being 90 ° based on the result of the spread angle β 1 being 90 °.
付着した地金の厚みは、広がり角β1が95°〜120°のランスでは、β1が90°の場合と比較して、大幅に薄くなった。広がり角β1が95°〜120°の4孔ランスでは、スロッシングが抑制されて地金の飛散も抑制されたと考えられる。 The thickness of the attached bare metal was significantly thinner with a lance having a spread angle β 1 of 95 ° to 120 ° than when β 1 was 90 °. In the four-hole lance with the divergence angle β 1 of 95 ° to 120 °, it is considered that sloshing is suppressed and scattering of the metal is also suppressed.
一方、ダスト発生速度は、広がり角β1が95°〜120°のランスでは、β1が90°の場合と比較して、低減される傾向であった。β1が95°〜120°のランスでは、スピッティングが抑制された結果、スピッティングが二次バーストを起こして発生するダストが低減されたと考えられる。 On the other hand, the dust generation rate tended to be reduced in the lance with the spread angle β 1 of 95 ° to 120 ° as compared to the case of β 1 of 90 °. In the lance with β 1 of 95 ° to 120 °, it is considered that as a result of the suppression of spitting, dust generated due to the secondary burst of spitting was reduced.
以上の試験転炉実験より、前述の水モデル実験の結果と同様、4孔ランス2のノズル配置については、ランス中心点7の周りで隣接するノズル同士の放射方向9の間の角度である広がり角βについて、従来のようにβ1=β2=β3=β4=90°とするとスピッティングとダスト発生が多くなるのに対し、4孔のノズル3によって構成される4つの広がり角βのうち、ランス中心点7に対して対向する2つの広がり角(上記実験の場合は広がり角β1と広がり角β3)については、広がり角が95°以上120°以下とすることによってスピッティングとダスト発生を抑制することができた。4つのノズル3の傾斜角αを等しい角度としても良く、それぞれ異なった角度としても良い。
From the test converter experiment described above, the nozzle arrangement of the four-hole lance 2 is the angle between the radial directions 9 of adjacent nozzles around the
なお、4孔の上吹きランス1のノズル3の配置は、ランス中心点7の周りで隣接する広がり角βが相等しくない場合にスプラッシュ発生が低減しているといえる。隣接する広がり角βの角度差が10°以上であると好ましい。20°以上であるとさらに好ましい。
It can be said that the arrangement of the nozzles 3 of the four-hole upper blowing lance 1 reduces the occurrence of splash when adjacent spread angles β around the
本発明の4孔ランス2において、4つのノズル3の傾斜角αを等しい角度とした場合、ランス先端面4において、4つのノズル中心点8の位置を、ランス中心点7を中心点とした同一円周上に配置することができる。このような配置を選択した場合、上底吹き転炉型精錬容器において、スプラッシュを抑制して高速吹錬を行うためには、ランス先端面4の同一円周上に配置された4孔のノズル3を有する転炉用上吹きランス1において、ランス中心軸5に垂直なランス先端面4において見たノズル3は、同一円周上に非等間隔に配置されることとなる。
In the four-hole lance 2 of the present invention, when the inclination angles α of the four nozzles 3 are equal, the positions of the four nozzle center points 8 on the lance tip surface 4 are the same with the
本発明において好ましくは、ランス中心点7の周りで隣接する2つの広がり角βの合計がいずれも180°であることとする。このような配置とすることにより、ランス中心点7周りで反対方向に向く2つのノズル3の放射方向9の間の角度は180°となる。この場合、対向する2つのノズル3からの噴射によって上吹きランス1に及ぼす水平方向の力が相殺されるので、上吹きランス1に余計な力がかかることを防止することができ、好ましい。このとき、ランス先端面4において、ランス中心点7を通る直線を対称軸とする線対称にノズル中心が配置されていることとなる。
In the present invention, preferably, the sum of two spread angles β adjacent around the
本発明の4孔のノズル傾斜角αは、10°以上、かつ25°未満が望ましい。傾斜角αが10°未満では、4孔のノズル3から噴出された酸素ジェットどうしが干渉して合体しやすくなり、合体したジェットは火点動圧が大きくなって粒鉄の飛散が活発化してしまうため、傾斜角αは10°以上が望ましい。一方、傾斜角αが25°を超えると、酸素ジェットが炉壁に接近して、炉壁耐火物の溶損速度を高めてしまうため好ましくない。 The nozzle inclination angle α of the four holes of the present invention is desirably 10 ° or more and less than 25 °. When the inclination angle α is less than 10 °, the oxygen jets ejected from the four-hole nozzles 3 interfere with each other and are easily merged. Therefore, the inclination angle α is preferably 10 ° or more. On the other hand, if the inclination angle α exceeds 25 °, the oxygen jet approaches the furnace wall and increases the melting rate of the furnace wall refractory, which is not preferable.
本発明において、ノズル中心軸6がランス中心軸5と交差する配置を好ましく用いることができる。図1に示す例では、4孔のノズル3がすべて同じ傾斜角αを有し、4孔のノズル3のノズル中心軸6がすべて同一の交点10でランス中心軸5と交差している。4つのノズル3それぞれのノズル中心軸6が、異なった位置でランス中心軸5と交差することとしても良い。また、ノズル中心軸6がランス中心軸5と交差しない配置を用い、いわゆるねじれランスとしても良い。
In the present invention, an arrangement in which the
本発明の上吹きランス1において、ランス中心軸5の周りに4孔のノズル3を有することに加え、ランス中心軸5付近に別のノズルを有することとしても良い。ランス中心軸5に、前記4孔のノズル3よりも内径が小さく傾斜角を有しないノズルを1個配置することにより、ランス先端への地金付着を防止することができる。
In the top blowing lance 1 of the present invention, in addition to the four-hole nozzle 3 around the
転炉型精錬炉(転炉11)において溶銑の脱炭吹錬を行うに際し、上吹きランス1として、上記本発明の転炉吹錬用上吹きランス1(4孔ランス2)を用いることにより、転炉からのスピッティングや地金付着を抑制し、さらにダスト発生をも抑制することができる。特に、酸素供給速度が高い高速吹錬においてその効果が顕著である。例えば、溶鋼トン当たり、時間当たりの酸素供給量が200Nm3/h・トン以上となる高速吹錬において、従来の4孔ランス2ではスピッティングや地金付着が顕著であったが、本発明の4孔ランス2を用いることにより、スピッティングと地金付着を大幅に抑制することが可能となる。 When performing decarburization blowing of hot metal in a converter-type refining furnace (converter 11), by using the above-described converter blowing upper blow lance 1 (four-hole lance 2) of the present invention as the upper blow lance 1 Moreover, spitting from the converter and adhesion of metal can be suppressed, and dust generation can also be suppressed. The effect is particularly remarkable in high-speed blowing with a high oxygen supply rate. For example, in high-speed blowing where the amount of oxygen supplied per ton of molten steel is 200 Nm 3 / h · ton or more, spitting and metal adhesion are significant in the conventional four-hole lance 2. By using the 4-hole lance 2, it is possible to greatly suppress spitting and metal adhesion.
300t/heatの上底吹き転炉(転炉11)において、脱りん溶銑の脱炭吹錬を行うに際し、本発明の転炉吹錬用上吹きランス1を用いて効果を確認した。脱りん溶銑(C含有量:3.7質量%、P含有量:0.02質量%程度)とスクラップを合計290〜300tを転炉に装入し、最大粒径が30mmの塊生石灰を3.0〜4.0t、最大粒径が30mmの塊硅石を0.8〜1.2t、MgO煉瓦屑を0.2〜0.3t、鉄鉱石を1.5〜2.0t添加した後、液面13から約3000mm上に設置した上吹きランス1から60000Nm3/hにて酸素を溶銑に吹き付けて脱炭吹錬を行い、脱炭吹錬後の鋼中C含有量が0.04質量%となるよう、吹錬時間を調整した。
When performing decarburization blowing of dephosphorized hot metal in the top bottom blowing converter (converter 11) of 300 t / heat, the effect was confirmed using the top blowing lance 1 for converter blowing. A total of 290 to 300 tons of dephosphorized hot metal (C content: 3.7% by mass, P content: about 0.02% by mass) and scrap are charged into a converter, and 3 flocculent lime with a maximum particle size of 30 mm is added. After adding 0.0 to 4.0 t, lump meteorite with a maximum particle size of 30 mm, 0.8 to 1.2 t, MgO brick waste 0.2 to 0.3 t, and iron ore 1.5 to 2.0 t, Decarburization blowing was performed by blowing oxygen to the hot metal at an upper blowing lance 1 to 60000 Nm 3 / h installed approximately 3000 mm above the
上吹きランス1は、ランス中心軸5の周りにノズル3として4つのラバールノズルが配置された4孔ランス2とし、該ラバールノズルの直径は59.0mm、傾斜角αは20°とし、これらは全て同じ条件とし、4孔のノズル3のノズル中心軸6がすべて同一の交点10でランス中心軸5と交差している。広がり角β1が異なる各条件にて、残り3つの広がり角については、β3=β1、β2=β4=180°−β1とした。これら4孔ランス2を用いて脱炭吹錬の操業を実施し、上記条件に適合する300chの平均鉄分歩留りを評価した。鉄分歩留りは、吹錬前に炉内へ装入した溶銑、スクラップ中の鉄分に対する、吹錬後の取鍋内の溶鋼中の鉄分の質量比から求めた。
The top blow lance 1 is a four-hole lance 2 in which four Laval nozzles are arranged as nozzles 3 around the
(比較例1)
広がり角β1、β3が90°の4孔ランス2を用いた場合、β1=β2=β3=β4=90°となり、吹錬中のスプラッシュの発生規模が大きく、スピッティングが炉口から炉外へ頻繁に流出する様子がみられた。この広がり角β1が90°の4孔ランス2を用いた場合の300Chの平均鉄歩留り(%)を算出し、これを基準として、他条件との比較を行った。
(Comparative Example 1)
When a 4-hole lance 2 with divergence angles β 1 and β 3 of 90 ° is used, β 1 = β 2 = β 3 = β 4 = 90 °, and the occurrence of splash during blowing is large, and spitting is Frequent outflow from the furnace mouth to the outside of the furnace was observed. An average iron yield (%) of 300 Ch in the case of using a 4-hole lance 2 having a spread angle β 1 of 90 ° was calculated and compared with other conditions using this as a reference.
(比較例2)
広がり角β1、β3が130°の4孔ランス2を用いた場合、β2=β4=50°となり、吹錬中のスプラッシュの発生規模が大きく、スピッティングが炉口から炉外へ頻繁に流出する様子がみられた。この広がり角β1が130°の4孔ランス2を用いた場合の300Chの平均鉄歩留り(%)を算出した結果、比較例1に記載した90°の4孔ランス2を用いた場合の平均鉄歩留り(%)に対して、0.02%低下した。
(Comparative Example 2)
When a 4-hole lance 2 with divergence angles β 1 and β 3 of 130 ° is used, β 2 = β 4 = 50 °, and the scale of splashing during blowing is large, and spitting goes from the furnace port to the outside of the furnace. There were signs of frequent spills. As a result of calculating the average iron yield (%) of 300 Ch when using the 4-hole lance 2 having a spread angle β 1 of 130 °, the average when using the 90-degree 4-hole lance 2 described in Comparative Example 1 was used. It was 0.02% lower than the iron yield (%).
(実施例1)
広がり角β1、β3が100°の4孔ランス2を用いた場合、β2=β4=80°となり、吹錬中のスプラッシュの発生規模が小さく、スピッティングが炉口から炉外へ流出する頻度は比較例1、および比較例2と比較し減少した。この広がり角β1、β3が100°の4孔ランス2を用いた場合の300Chの平均鉄歩留り(%)を算出した結果、比較例1に記載した90°の4孔ランス2を用いた場合の平均鉄歩留り(%)に対して、0.15%増加した。
Example 1
When a 4-hole lance 2 with divergence angles β 1 and β 3 of 100 ° is used, β 2 = β 4 = 80 °, so that the occurrence of splash during blowing is small, and spitting from the furnace port to the outside of the furnace The frequency of outflow decreased compared to Comparative Example 1 and Comparative Example 2. As a result of calculating the average iron yield (%) of 300 Ch when using the 4-hole lance 2 having the spread angles β 1 and β 3 of 100 °, the 4-hole lance 2 of 90 ° described in Comparative Example 1 was used. The average iron yield (%) in the case increased by 0.15%.
1 上吹きランス
2 4孔ランス
3 ノズル
4 ランス先端面
5 ランス中心軸
6 ノズル中心軸
7 ランス中心点
8 ノズル中心点
9 放射方向
10 交点
11 転炉
12 溶湯
13 液面
14 火点
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Top blow lance 2 4 hole lance 3 Nozzle 4
Claims (3)
前記4孔のノズルはランス中心軸に対するノズル中心軸の角度(傾斜角α)が10°以上であり、
ランス中心軸に垂直なランス先端の平面(以下「ランス先端面」という。)とランス中心軸、ノズル中心軸との交点をそれぞれランス中心点、ノズル中心点とし、ランス先端面上においてランス中心点からノズル中心点に向かう方向を放射方向とし、ランス中心点の周りで隣接するノズル同士の放射方向の間の角度を広がり角とし、
前記4孔のノズルによって構成される4つの広がり角のうち、ランス中心点に対して対向する2つの広がり角については、広がり角が95°以上120°以下であることを特徴とする転炉吹錬用上吹きランス。 In the top blowing lance for converter blowing, which has nozzles of 4 holes in total around the lance central axis,
The four-hole nozzle has an angle of the nozzle center axis with respect to the lance center axis (inclination angle α) of 10 ° or more,
The intersection of the plane of the lance tip perpendicular to the lance center axis (hereinafter referred to as “lance tip surface”), the lance center axis, and the nozzle center axis is defined as the lance center point and nozzle center point, respectively. The direction from the nozzle to the nozzle center point is the radial direction, and the angle between the radial directions of adjacent nozzles around the lance center point is the spread angle,
The 4 of the four spread angle formed by the nozzle holes, the two spread angles opposite to the lance center point, the converter blowing the divergence angle is equal to or is less than 120 ° 95 ° or more Top blow lance for smelting.
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