JP6870450B2 - Top-blown lance and converter blowing method using it - Google Patents
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Description
本発明は、上底吹き転炉型精錬容器を用いて溶銑の脱炭処理を行う際に使用される転炉用の上吹きランス、およびそれを用いた転炉吹錬方法に関する。 The present invention relates to a top-blown lance for a converter used when decarburizing hot metal using a top-bottom blown converter type refining vessel, and a converter blowing method using the same.
従来、高炉で生産された溶銑中の炭素を除去するために、上底吹き転炉型精錬容器が広く使用されている。脱炭処理では、転炉型精錬容器に溶銑を装入し、底吹き羽口から攪拌用のガスを吹き込んで溶銑を攪拌しながら、上吹きランスから酸素を上吹きし、溶銑中の炭素を酸化して除去する。また、生産性を増加させて溶鋼を製造するコストを下げるために、上吹き酸素流量を増加させて高速に吹錬を行うことが挙げられる。ところが、無理に酸素流量を増加させて吹錬を行うと、地金等のスプラッシュが飛散する量および飛散する距離が増大し、ランスや炉体、あるいは、スカートやフードに地金が大量に付着(以下、スピッティング)し、冷却水漏れ等のトラブルを引き起こす。その結果、地金の除去や設備修理のための非稼働時間が増大し、生産性が低下してコストも多くかかってしまう。 Conventionally, a top-bottom blown converter type refining vessel has been widely used to remove carbon in hot metal produced in a blast furnace. In the decarburization process, hot metal is charged into a converter type refining vessel, and while stirring the hot metal by blowing a stirring gas from the bottom blowing tuyere, oxygen is blown up from the top blowing lance to remove carbon in the hot metal. Oxidize and remove. Further, in order to increase the productivity and reduce the cost of producing molten steel, it is possible to increase the flow rate of top-blown oxygen to perform high-speed smelting. However, if the oxygen flow rate is forcibly increased and blowing is performed, the amount of splashes such as bullion and the scattering distance increase, and a large amount of bullion adheres to the lance, the furnace body, the skirt, and the hood. (Hereinafter, spitting) causes troubles such as cooling water leakage. As a result, the non-operating time for removing the bullion and repairing the equipment increases, the productivity decreases, and the cost increases.
そこで、このようなスピッティングを抑制するために、上吹きランスを回転させることによって、上吹きランスから噴出されるジェットが溶銑浴面に衝突する火点を移動させ、ジェットの運動量が溶銑面の広範囲に分散されるようにする技術が提案されている。上吹きランスを回転させて吹錬を行う技術としては、例えば特許文献1及び2に開示されている。
Therefore, in order to suppress such spitting, by rotating the top blow lance, the fire point where the jet ejected from the top blow lance collides with the hot metal bath surface is moved, and the momentum of the jet is transferred to the hot metal surface. Techniques have been proposed for widespread distribution. As a technique for performing blowing by rotating the top blowing lance, for example,
しかし、上吹きランスを回転させるためには、上吹きランス本体を回転させるモーターやベアリング等が備わる設備へ変更しなければならない。さらにメンテナンスという観点でも、上吹きランスが長尺物であることから簡単に行うことができない。したがって、上吹きランスを回転させる方法は、それらの設備課題の克服が困難なため、現在では実用化することが困難である。したがって、上吹きランスを回転させる方法以外で、火点を移動させながらスピッティングを抑制しつつ、脱炭吹錬を高速化できる方法が望まれている。 However, in order to rotate the top blown lance, it is necessary to change to equipment equipped with a motor, bearings, etc. that rotate the top blown lance body. Furthermore, from the viewpoint of maintenance, it cannot be easily performed because the top blow lance is a long object. Therefore, it is difficult to put the method of rotating the top-blown lance into practical use at present because it is difficult to overcome these equipment problems. Therefore, other than the method of rotating the top blowing lance, a method capable of speeding up decarburization while suppressing spitting while moving the fire point is desired.
本発明は、前述の問題点を鑑み、上底吹き転炉型精錬容器において、ランスを回転させる以外の方法で、吹錬中に連続的に火点を移動させることが可能な上吹きランスおよ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。 In view of the above-mentioned problems, the present invention has a top-blown lance and a top-blown lance capable of continuously moving the fire point during blowing by a method other than rotating the lance in the top-bottom blown converter type refining vessel. It is an object of the present invention to provide a converter smelting method using it.
ランス中心軸を中心に上吹きランスを回転させた場合には、浴面中心を中心として円周方向に火点が移動するが、上吹きランスを回転させずに火点を円周方向に移動させるためには、ジェットの噴射方向を変化させることが必要である。ここで、ジェットの噴射方向を変化させるためには、上吹きランス先端のノズルの向きを機械的に変化させる方法も考えられるが、転炉内の高温場でダストや地金が飛散する状況で、ノズルの向きを機械的に変化させる機構を設けることは非常に困難である。したがって、上吹きランス先端のノズルにおいては機械的な変化を与えないで、ジェットの噴射方向を変化させる必要がある。 When the top blown lance is rotated around the center axis of the lance, the fire point moves in the circumferential direction around the center of the bath surface, but the fire point moves in the circumferential direction without rotating the top blown lance. In order to make it happen, it is necessary to change the injection direction of the jet. Here, in order to change the injection direction of the jet, a method of mechanically changing the direction of the nozzle at the tip of the top blowing lance can be considered, but in a situation where dust and bullion are scattered in a high temperature field in a converter. , It is very difficult to provide a mechanism to mechanically change the direction of the nozzle. Therefore, it is necessary to change the jet injection direction of the nozzle at the tip of the top blow lance without giving a mechanical change.
そこで本発明者らは、例えば図1及び図2に示すように、2系統のガス流路がノズル出口で合体する二股のノズルを有する上吹きランスを見出した。そして、その上吹きランスの2系統の流路のガス流量比を制御することにより、その上吹きランスから噴出されるジェットの方向を調整して、火点を円周方向に移動させる方法を見出した。 Therefore, the present inventors have found a top-blowing lance having a bifurcated nozzle in which two gas flow paths are united at a nozzle outlet, as shown in FIGS. 1 and 2, for example. Then, by controlling the gas flow rate ratio of the two flow paths of the upper blowing lance, the direction of the jet ejected from the upper blowing lance is adjusted, and a method of moving the fire point in the circumferential direction is found. It was.
本発明は、以下の通りである。
(1)先端面にガスを噴出する複数の噴出孔を有するノズル部を備えた上吹きランスであって、
前記複数の噴出孔は、ランス中心軸に同心の円上で円周方向に等間隔に配置されており、
前記複数の噴出孔はそれぞれ、ノズルの中心軸に垂直な断面が円形である2つのノズルが合流して共有する噴出孔であり、
前記2つのノズルは第1のノズル及び第2のノズルであり、
前記第1のノズルの中心軸を前記ランス中心軸に垂直な平面に投影した直線と前記第2のノズルの中心軸を前記ランス中心軸に垂直な平面に投影した直線との交点と、当該平面と前記ランス中心軸との交点とを通過する直線に対して、前記第1のノズルの中心軸を前記ランス中心軸に垂直な平面に投影した直線との角度をα、前記第2のノズルの中心軸を前記ランス中心軸に垂直な平面に投影した直線との角度をβ、とし、
前記ランス中心軸と平行でかつ前記第1のノズルの中心軸を含む平面において、前記ランス中心軸と平行な直線と前記第1のノズルの中心軸とのなす鋭角をγ、前記ランス中心軸と平行でかつ前記第2のノズルの中心軸を含む平面において、前記ランス中心軸と平行な直線と前記第2のノズルの中心軸とのなす鋭角をδ、とした場合に、
γ=δ、10°≦γ、δ≦30°、かつ(α+β)×sinγ≧20の条件を満たし、さらに前記第1のノズル及び前記第2のノズルには、それぞれ別個に前記ガスを運搬するための配管が結合されていることを特徴とする上吹きランス。
ここで、α、β、γ、δの単位は、「°(degree)」である。
(2)前記第1のノズルの中心軸と前記第2のノズルの中心軸とのなす角度をθとした場合に、θが38°以下であることを特徴とする上記(1)に記載の上吹きランス。
(3)さらに、α=βであることを特徴とする上記(1)又は(2)に記載の上吹きランス。
(4)上記(1)〜(3)のいずれかに記載の上吹きランスを用いて吹錬を行う転炉吹錬方法であって、
1秒あたりの火点移動距離Lと火点直径Dとの比L/Dを1.3以上とし、
前記第1のノズルから噴出させる酸素ガス流量Aと前記第2のノズルから噴出させる酸素ガス流量Bとのガス流量の割合:RA=A/(A+B)を周期的に変化させることを特徴とする転炉吹錬方法。
The present invention is as follows.
(1) A top-blowing lance provided with a nozzle portion having a plurality of ejection holes for ejecting gas on the tip surface.
The plurality of ejection holes are arranged at equal intervals in the circumferential direction on a circle concentric with the central axis of the lance.
Each of the plurality of ejection holes is an ejection hole shared by two nozzles having a circular cross section perpendicular to the central axis of the nozzles.
The two nozzles are a first nozzle and a second nozzle.
The intersection of a straight line in which the central axis of the first nozzle is projected on a plane perpendicular to the lance central axis and a straight line in which the central axis of the second nozzle is projected on a plane perpendicular to the lance central axis, and the plane. The angle of the straight line obtained by projecting the central axis of the first nozzle onto a plane perpendicular to the central axis of the lance with respect to the straight line passing through the intersection of the lance and the central axis of the lance is α. Let β be the angle of the central axis with the straight line projected on the plane perpendicular to the lance central axis.
In a plane parallel to the lance central axis and including the central axis of the first nozzle, a sharp angle formed by a straight line parallel to the lance central axis and the central axis of the first nozzle is defined as γ and the lance central axis. When the sharp angle formed by the straight line parallel to the lance central axis and the central axis of the second nozzle in a plane parallel to the center axis of the second nozzle is δ.
The conditions of γ = δ, 10 ° ≦ γ, δ ≦ 30 °, and (α + β) × sinγ ≧ 20 are satisfied, and the gas is separately transported to the first nozzle and the second nozzle. Top-blown lance characterized by the combined piping for.
Here, the unit of α, β, γ, and δ is “° (degree)”.
(2) The above-mentioned (1), wherein θ is 38 ° or less when the angle formed by the central axis of the first nozzle and the central axis of the second nozzle is θ. Top-blown lance.
(3) Further, the top-blown lance according to (1) or (2) above, wherein α = β.
(4) A converter blowing method in which blowing is performed using the top blowing lance according to any one of (1) to (3) above.
The ratio L / D of the fire point movement distance L and the fire point diameter D per second is set to 1.3 or more.
The feature is that the ratio of the gas flow rate between the oxygen gas flow rate A ejected from the first nozzle and the oxygen gas flow rate B ejected from the second nozzle: RA = A / (A + B) is periodically changed. How to blow the converter .
本発明によれば、上底吹き転炉型精錬容器において、ランスを回転させる以外の方法で、吹錬中に連続的に火点を移動させて、高速吹錬中にスピッティングの発生を抑制することができる。 According to the present invention, in the upper bottom blown converter type refining vessel, the fire point is continuously moved during blowing by a method other than rotating the lance to suppress the occurrence of spitting during high-speed blowing. can do.
以下、本発明について図面を参照しながら説明する。
図1は、本実施形態に係る上吹きランス先端のノズルの形状を説明するための図である。以下、図1に示す2つのノズル(1組のノズル)をそれぞれ「円筒管A」と「円筒管B」として説明する。上吹きガスを流す際には、図2に示すガス流路から円筒管Aと円筒管Bとに上吹きガスを流すが、円筒管Aと円筒管Bとの合計のガス流量は一定とし、円筒管Aと円筒管Bとの上吹きガスの流量比を変化させることによって、ジェットの方向を変更できる。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram for explaining the shape of the nozzle at the tip of the top blowing lance according to the present embodiment. Hereinafter, the two nozzles (one set of nozzles) shown in FIG. 1 will be described as "cylindrical tube A" and "cylindrical tube B", respectively. When the top-blown gas is flowed, the top-blown gas is flowed from the gas flow path shown in FIG. 2 to the cylindrical tube A and the cylindrical tube B, but the total gas flow rate of the cylindrical tube A and the cylindrical tube B is kept constant. The direction of the jet can be changed by changing the flow rate ratio of the top-blown gas between the cylindrical tube A and the cylindrical tube B.
図3は、円筒管Aと円筒管Bとからジェットを噴射した場合の火点の移動軌跡を説明するための図である。
例えば、ガスの流量比を円筒管A:円筒管B=100:0とすると、円筒管Aのみに上吹きガスが流れ、この円筒管Aの中心軸の方向に沿ってジェットは噴出される。また、ガスの流量比を円筒管A:円筒管B=0:100とすると、円筒管Bのみに上吹きガスが流れ、この円筒管Bの中心軸の方向に沿ってジェットは噴出される。この流量比を変化させることによって、図3に示すように、円筒管Aの中心軸方向と円筒管Bの中心軸方向との間においてジェットの進行方向を制御することができる。
FIG. 3 is a diagram for explaining the movement locus of the fire point when the jet is injected from the cylindrical tube A and the cylindrical tube B.
For example, assuming that the gas flow ratio is cylindrical tube A: cylindrical tube B = 100: 0, the top-blown gas flows only in the cylindrical tube A, and the jet is ejected along the direction of the central axis of the cylindrical tube A. Further, assuming that the gas flow ratio is cylindrical tube A: cylindrical tube B = 0: 100, the top-blown gas flows only in the cylindrical tube B, and the jet is ejected along the direction of the central axis of the cylindrical tube B. By changing this flow rate ratio, as shown in FIG. 3, the traveling direction of the jet can be controlled between the central axis direction of the cylindrical tube A and the central axis direction of the cylindrical tube B.
次に、ノズルの形状の詳細な条件について説明する。図1に示すように、円筒管A及び円筒管Bの噴出孔が、上吹きランスの中心軸に同心の円状に円周方向に等間隔に配置されている。そして、円筒管A及び円筒管Bは、それぞれねじれ角α、βで傾いたまま合体した形状となっており、また、図1に示すように、円筒管A及び円筒管Bの中心軸に直交する断面は円形であり、上吹きガスの出口である噴出孔は、円筒管A及び円筒管Bが合流して共有する噴出孔となっている。さらに合体した部分(重なった部分)は、ノズル壁を有していない。 Next, detailed conditions for the shape of the nozzle will be described. As shown in FIG. 1, the ejection holes of the cylindrical tube A and the cylindrical tube B are arranged concentrically with the central axis of the top blowing lance at equal intervals in the circumferential direction. The cylindrical tube A and the cylindrical tube B have a shape in which they are united while being tilted at twist angles α and β, respectively, and as shown in FIG. 1, they are orthogonal to the central axes of the cylindrical tube A and the cylindrical tube B, respectively. The cross section is circular, and the ejection hole, which is the outlet of the top blowing gas, is an ejection hole shared by the cylindrical tube A and the cylindrical tube B. Further, the united portion (overlapping portion) does not have a nozzle wall.
図1に示すように、上吹きランスの中心軸であるz軸と垂直な平面をxy平面とした場合、ねじれ角α、βは、それぞれ円筒管A及び円筒管Bの中心軸をxy平面に投影した直線が、xy平面上で噴出孔の中心と座標原点(上吹きノズルの中心点)とを結ぶ直線(図1のy軸)との間でなす角度を表している。このねじれ角α、βによって、ガスの流量比を制御して火点を移動させる範囲が決まる。ねじれ角α、βの範囲については後述する。 As shown in FIG. 1, when the plane perpendicular to the z-axis, which is the central axis of the top blowing lance, is the xy plane, the twist angles α and β are such that the central axes of the cylindrical tube A and the cylindrical tube B are set to the xy plane, respectively. The projected straight line represents the angle formed between the center of the ejection hole and the straight line (y-axis in FIG. 1) connecting the center of the ejection hole and the coordinate origin (center point of the top blowing nozzle) on the xy plane. The twist angles α and β determine the range in which the fire point is moved by controlling the gas flow rate ratio. The range of twist angles α and β will be described later.
さらに、図1に示すように、円筒管Aは、円筒管Aの噴出孔の中心を通り上吹きランスの中心軸(図1のz軸)に平行な直線と円筒管Aの中心軸との間に、(0)−(0)'面上で鋭角の傾斜角γが設けられている。同様に、円筒管Bも鋭角の傾斜角δが設けられている。なお、(0)−(0)'面は、円筒管Aの中心軸を含み、且つz軸に平行な平面である。この傾斜角γ、δによって、上吹きランス真下の位置から火点までの距離が決まる。傾斜角γ、δの範囲については後述する。 Further, as shown in FIG. 1, the cylindrical tube A has a straight line passing through the center of the ejection hole of the cylindrical tube A and parallel to the central axis of the top blowing lance (z axis in FIG. 1) and the central axis of the cylindrical tube A. An acute angle of inclination γ is provided between the (0)-(0)'planes. Similarly, the cylindrical tube B is also provided with an acute angle of inclination δ. The (0)-(0)'plane is a plane including the central axis of the cylindrical tube A and parallel to the z-axis. The inclination angles γ and δ determine the distance from the position directly below the top blow lance to the fire point. The range of the inclination angles γ and δ will be described later.
なお、図1及び図2に示す例では、上吹きノズルには、3組の円筒管A及び円筒管Bを設けた例について説明したが、円筒管A及び円筒管Bの組数は特に限定するものではないが、ノズル及びガス流路の製造の手間及びコストを考慮して、3〜4組程度とすることが好ましい。また、ガス流路についても図2に示した例に限定されない。 In the examples shown in FIGS. 1 and 2, an example in which three sets of the cylindrical tube A and the cylindrical tube B are provided in the top blowing nozzle has been described, but the number of sets of the cylindrical tube A and the cylindrical tube B is particularly limited. However, in consideration of the labor and cost of manufacturing the nozzle and the gas flow path, it is preferable to use about 3 to 4 sets. Further, the gas flow path is not limited to the example shown in FIG.
次に、ねじれ角α、βおよび傾斜角γ、δの範囲について説明する。なお、本実施形態では、ノズルの径はランス高さHに比べて小さい値となるため、計算上ノズルの径は無視するものとする。また、円筒管Aの傾斜角γ及び円筒管Bの傾斜角δは略同じ角度とし、計算上γ=δとみなして計算するものとする。 Next, the ranges of the twist angles α and β and the inclination angles γ and δ will be described. In this embodiment, the nozzle diameter is smaller than the lance height H, so the nozzle diameter is ignored in the calculation. Further, the inclination angle γ of the cylindrical tube A and the inclination angle δ of the cylindrical tube B are set to be substantially the same angle, and the calculation is performed assuming that γ = δ in the calculation.
傾斜角γ、δは10°以上30°以下とする。傾斜角γ、δが10°未満である場合には、ジェット同士が合体してしまう恐れがある。また、傾斜角γ、δが30°超であると、ジェットが炉壁に接近し過ぎてしまう。 The inclination angles γ and δ are 10 ° or more and 30 ° or less. If the inclination angles γ and δ are less than 10 °, the jets may coalesce. Further, if the inclination angles γ and δ are more than 30 °, the jet will come too close to the furnace wall.
一方、ねじれ角α、βについては、ねじれ角の和(α+β)で上限及び下限を規定することができるが、傾斜角γ、δによって上限及び下限が異なってくる。以下、ねじれ角α、βの範囲について説明する。 On the other hand, for the twist angles α and β, the upper limit and the lower limit can be defined by the sum of the twist angles (α + β), but the upper limit and the lower limit differ depending on the inclination angles γ and δ. Hereinafter, the ranges of the twist angles α and β will be described.
まず、ねじれ角の和の上限については、以下の数値流体解析の結果から求めた。下記の数値流体解析によって、円筒管Aと円筒管Bとが出口で重なる形状のノズルから酸素ガスを流した場合のジェットの挙動などについて確認した。円筒管A及び円筒管Bの形状については、直径8.0mmのストレートノズルとし、ねじれ角α、βが5〜60°の範囲で、傾斜角γ、δが10〜30°のノズルの形状とした。数値流体解析はk−ε乱流モデルを用いた非定常解析で行い、境界条件として、円筒管Aと円筒管Bの酸素ガス総流量を12.0Nm3/min一定で、円筒管Aに流す割合RAを0.0から1.0まで増加させ、その後0.0まで減少させることを連続的、かつ周期的に行った。RAを0.0から1.0まで増加させ、その後0.0まで減少させることを1周期と定義し、その周波数を3Hz一定に保持した。 First, the upper limit of the sum of twist angles was obtained from the results of the following computational fluid dynamics analysis. By the following numerical fluid analysis, the behavior of the jet when oxygen gas was flowed from a nozzle having a shape in which the cylindrical tube A and the cylindrical tube B overlap at the outlet was confirmed. Regarding the shapes of the cylindrical tube A and the cylindrical tube B, a straight nozzle having a diameter of 8.0 mm is used, the twist angles α and β are in the range of 5 to 60 °, and the inclination angles γ and δ are 10 to 30 °. did. Computational fluid analysis is performed by unsteady analysis using a k-ε turbulent flow model, and as a boundary condition, the total flow rate of oxygen gas in the cylindrical tube A and the cylindrical tube B is constant at 12.0 Nm 3 / min and flows through the cylindrical tube A. The ratio RA was increased from 0.0 to 1.0 and then decreased to 0.0 continuously and periodically. Increasing RA from 0.0 to 1.0 and then decreasing it to 0.0 was defined as one cycle, and its frequency was kept constant at 3 Hz.
酸素ガスを流し始めて5秒後以降の流れが一定のパターンに落ち着いた後に、ノズル先端から500mmのランス軸に垂直な面の動圧分布を測定した。なお、その最大動圧の箇所は溶銑に酸素を吹き付けた際のランス高さH=500mmの条件における火点であり、その動圧は火点の動圧とみなせるものとした。結果を以下の表1及び図4に示す。なお、数値流体解析では、α=β、γ=δとした。 After 5 seconds after the start of flowing oxygen gas, the flow settled in a constant pattern, and then the dynamic pressure distribution on the surface perpendicular to the lance axis 500 mm from the tip of the nozzle was measured. The location of the maximum dynamic pressure is the fire point under the condition of the lance height H = 500 mm when oxygen is blown onto the hot metal, and the dynamic pressure can be regarded as the dynamic pressure of the fire point. The results are shown in Table 1 and FIG. 4 below. In the numerical fluid analysis, α = β and γ = δ.
ここで、θは、円筒管Aと円筒管Bのそれぞれの中心軸のなす鋭角を表しており、動圧変動幅は、|瞬間動圧値−平均動圧値|/平均動圧値×100とした。解析の結果、いずれの条件においてもランス高さH=500mmの条件における火点位置は、3Hzで周期的に円筒管Aに酸素ガスを流す割合RAを変化させることにより、3Hzで円周方向に移動できることが確認できた。ただし、その火点動圧の安定性は条件によって異なることも確認した。 Here, θ represents the acute angle formed by the central axes of the cylindrical tube A and the cylindrical tube B, and the dynamic pressure fluctuation width is | instantaneous dynamic pressure value-average dynamic pressure value | / average dynamic pressure value × 100. And said. As a result of the analysis, the fire point position in the lance conditions height H = 500 mm in any of the conditions, by varying the ratio R A to flow periodically oxygen gas in the cylindrical tube A at 3Hz, circumferentially 3Hz I was able to confirm that I could move to. However, it was also confirmed that the stability of the fire point dynamic pressure differs depending on the conditions.
火点動圧が安定しないと、不安定なジェットの二次燃焼をもたらし、耐火物の局所溶損などをもたらす恐れがある。表1に示すように、α、β、γ、δの角度の大きさが大きくなるほど、ジェットの不安定性が大きくなるが、それは円筒管Aと円筒管Bのそれぞれの中心軸のなす角θが大きくなり、その角度が大きくなると酸素ガスの円筒管Aと円筒管Bの重なる箇所でのガスの乱れが大きくなるためと推測される。許容しうる平均動圧からの動圧変動幅を5%とした場合、図4に示すようにθは38°まで許容できることが確認できた。なお、θは、γ=δとした場合にα、β、γとの関係で以下の式(1)によって定義できる。
θ=2×arctan(tan((α+β)/2)・sin(arctan(tanγ・cos((α+β)/2))))
・・・(1)
If the fire point dynamic pressure is not stable, it may cause secondary combustion of an unstable jet, resulting in local melting damage of the refractory. As shown in Table 1, the greater the magnitude of the angles α, β, γ, and δ, the greater the instability of the jet, which is due to the angle θ formed by the central axes of the cylindrical tube A and the cylindrical tube B. It is presumed that the larger the angle, the greater the turbulence of the gas at the overlapping points of the cylindrical tube A and the cylindrical tube B of the oxygen gas. Assuming that the dynamic pressure fluctuation range from the allowable average dynamic pressure is 5%, it was confirmed that θ can be allowed up to 38 ° as shown in FIG. Note that θ can be defined by the following equation (1) in relation to α, β, and γ when γ = δ.
θ = 2 × arctan (tan ((α + β) / 2) ・ sin (arctan (tanγ ・ cos ((α + β) / 2))))
... (1)
以上のようにθは38°以下であることが好ましいことから、ねじれ角の和(α+β)の好ましい上限は、傾斜角γとの関係で式(1)の右辺が38°以下という条件によって定義される。 Since θ is preferably 38 ° or less as described above, the preferable upper limit of the sum of twist angles (α + β) is defined by the condition that the right side of the equation (1) is 38 ° or less in relation to the inclination angle γ. Will be done.
次に、ねじれ角の和(α+β)の下限について説明する。図3に示すように、ねじれ角の和(α+β)が小さいと、火点移動可能距離Kが小さくなる。火点移動可能距離Kは、以下の式(2)によって算出することができる。また、火点の直径Dは、ジェットの拡がり半角をφとした場合、以下の式(3)によって算出される。
K=2π×H×tanγ×(α+β)/360 ・・・(2)
D=2H/cosγ×tanφ ・・・(3)
Next, the lower limit of the sum of twist angles (α + β) will be described. As shown in FIG. 3, when the sum of the twist angles (α + β) is small, the fire point movable distance K becomes small. The fire point movable distance K can be calculated by the following equation (2). Further, the diameter D of the fire point is calculated by the following equation (3), where φ is the spread half-width of the jet.
K = 2π × H × tanγ × (α + β) / 360 ・ ・ ・ (2)
D = 2H / cosγ × tanφ ・ ・ ・ (3)
ここで、スピッティングを抑制するためには、火点の範囲のすべてが移動によって重ならないようにすることが必要である。つまり、後述する図7に示した実験結果からもわかるとおり、火点移動可能距離K(mm)と火点直径(mm)との比を1.0以上とする必要がある。つまり、ジェットの拡がり半角φ=10°として、K/D≧1.0の条件および上述の式(2)及び式(3)から、以下の式(4)の条件が算出される。
(α+β)×sinγ≧20 ・・・(4)
Here, in order to suppress spitting, it is necessary that the entire range of fire points does not overlap due to movement. That is, as can be seen from the experimental results shown in FIG. 7, which will be described later, the ratio of the fire point movable distance K (mm) to the fire point diameter (mm) needs to be 1.0 or more. That is, the condition of the following equation (4) is calculated from the condition of K / D ≧ 1.0 and the above equations (2) and (3), assuming that the jet spread half-width φ = 10 °.
(Α + β) × sinγ ≧ 20 ・ ・ ・ (4)
以上のようにスピッティングを抑制するためには、式(4)の条件を満たす必要があることから、ねじれ角の和(α+β)の下限は、傾斜角γとの関係で式(4)によって定義される。また、ねじれ角α、βは、製造コストの関係から同じ角度であることが好ましい。ねじれ角α、βが同じである場合は、ジェットの拡がり角度との関係でα、β≧5°であることが好ましい。 Since it is necessary to satisfy the condition of the equation (4) in order to suppress the spitting as described above, the lower limit of the sum of the twist angles (α + β) is determined by the equation (4) in relation to the inclination angle γ. Defined. Further, the twist angles α and β are preferably the same angles from the viewpoint of manufacturing cost. When the twist angles α and β are the same, it is preferable that α and β ≧ 5 ° in relation to the spread angle of the jet.
次に、前述した形状のノズルを備えた上吹きランスを用いて脱炭吹錬を行う好適な条件について説明する。さらに、上記の方法にて円筒管Aおよび円筒管Bのガス流量比制御の周波数の好適な範囲を調査するため、試験転炉を用いて脱りん後の溶銑の脱炭吹錬実験を実施した。また、脱りん後の溶銑の脱炭吹錬実験では、上記の方法での高速吹錬時のスピッティング低減に好適なガス流量比制御方法についても調査した。 Next, suitable conditions for decarburization using a top-blown lance equipped with a nozzle having the shape described above will be described. Further, in order to investigate a suitable range of frequencies for controlling the gas flow rate ratio of the cylindrical tube A and the cylindrical tube B by the above method, a decarburization experiment of hot metal after dephosphorization was carried out using a test converter. .. In the decarburization experiment of hot metal after dephosphorization, a gas flow rate ratio control method suitable for reducing spitting during high-speed blowing by the above method was also investigated.
[溶銑の脱炭実験]
まず、溶銑2.0tを転炉に装入し、最大粒径が20mmの塊生石灰10.0kgと硅石2.5kgとを添加した後、上吹きランスから酸素を溶銑に吹き付けて脱炭吹錬を行い、地金飛散の多少について調査する実験を行った。なお、塊生石灰中のCaO濃度は92%であった。
溶銑は、温度1300℃、[%C]=3.5質量%、[%Si]=0.01質量%、[%Mn]=0.10質量%、[%P]=0.02質量%、[%S]=0.001質量%の条件にて2.0tを転炉に装入した。浴深は385mmであった。
[Hot metal decarburization experiment]
First, 2.0 tons of hot metal is charged into a converter, 10.0 kg of quicklime with a maximum particle size of 20 mm and 2.5 kg of silica stone are added, and then oxygen is blown onto the hot metal from a top-blown lance to decarburize the hot metal. And conducted an experiment to investigate the amount of bullion scattering. The CaO concentration in the massive lime was 92%.
The hot metal has a temperature of 1300 ° C., [% C] = 3.5% by mass, [% Si] = 0.01% by mass, [% Mn] = 0.10% by mass, [% P] = 0.02% by mass. , [% S] = 0.001% by mass, 2.0t was charged into the converter. The bath depth was 385 mm.
上吹きランスは、一般的なノーマルランス、および本実施形態の二股のノズルを有するランスを用いて脱炭吹錬を行い、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。
ノーマルランスは、傾斜角20°、直径8.0mmのストレートノズルを同一円周上に等間隔に3孔配したものを用いた。一方、本実施形態の二股のノズルを有する上吹きランスは、ノズル部において、直径が8.0mmの2つの円筒管A及び円筒管Bからなり、円筒管Aのねじれ角α、および円筒管Bのねじれ角βは同じ45°で、円筒管Aの傾斜角γ、および円筒管Bの傾斜角δは同じ20°とした。つまり、円筒管Aと円筒管Bとのなす角度θが28.0°である二股のノズルを3組、同一円周上に等間隔に配したものを用いた。
The top-blown lance was decarburized using a general normal lance and a lance having a bifurcated nozzle of the present embodiment, and the degree of bullion scattering was evaluated based on the thickness of the bullion adhering to the furnace opening. ..
As the normal lance, a straight nozzle having an inclination angle of 20 ° and a diameter of 8.0 mm was used in which three holes were arranged at equal intervals on the same circumference. On the other hand, the top-blowing lance having a bifurcated nozzle of the present embodiment is composed of two cylindrical tubes A and a cylindrical tube B having a diameter of 8.0 mm at the nozzle portion, and has a twist angle α of the cylindrical tube A and a cylindrical tube B. The twist angle β of the cylinder tube A was the same 45 °, and the inclination angle γ of the cylindrical tube A and the inclination angle δ of the cylindrical tube B were the same 20 °. That is, three sets of bifurcated nozzles having an angle θ formed by the cylindrical tube A and the cylindrical tube B of 28.0 ° were arranged on the same circumference at equal intervals.
上吹き酸素流量は、12.0Nm3/min一定とし、吹錬時間は6.0minとした。また、ランスの高さHは500mm一定とした。さらに、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、脱炭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-blown oxygen flow rate was constant at 12.0 Nm 3 / min, and the blowing time was 6.0 min. The height H of the lance was fixed at 500 mm. Further, stirring with bottom blowing gas was also performed to stir the hot metal, and the bottom blowing was made into four tuyere, and Ar gas was flowed from each bottom blowing tuyere at 0.2 Nm 3 / min during decarburization blowing.
本実施形態の二股のノズルを有する上吹きランスを用いる際には、酸素ガス総流量は12.0Nm3/min一定で、かつ、円筒管Aと円筒管Bとのうち、円筒管Aに流す割合RAを0.0から1.0まで増加させ、その後0.0まで減少させることを連続的、かつ周期的に行った。RAを0.0から1.0まで増加させ、その後0.0まで減少させることを1周期と定義し、その周波数を0.1〜10Hzで一定に保持した。図5には、周波数Fを変化させた場合の脱炭吹錬実験において得られた炉口に付着した地金の厚みの結果を示す。なお、図5に示す縦軸の数値は、ノーマルランスを用いた条件にて付着した地金の厚みを1.0とした場合の比を表しており、その他の結果については、このノーマルランスを用いた条件の計測値で割った値で比較・評価した。 When the top-blowing lance having a bifurcated nozzle of the present embodiment is used, the total flow rate of oxygen gas is constant at 12.0 Nm 3 / min, and it flows through the cylindrical tube A of the cylindrical tube A and the cylindrical tube B. The ratio RA was increased from 0.0 to 1.0 and then decreased to 0.0 continuously and periodically. Increasing RA from 0.0 to 1.0 and then decreasing it to 0.0 was defined as one cycle, and its frequency was kept constant at 0.1-10 Hz. FIG. 5 shows the result of the thickness of the bare metal adhering to the furnace opening obtained in the decarburization smelting experiment when the frequency F was changed. The numerical values on the vertical axis shown in FIG. 5 represent the ratio when the thickness of the attached bullion is 1.0 under the condition of using the normal lance, and for other results, this normal lance is used. Comparison and evaluation were performed by dividing by the measured value of the conditions used.
本実施形態の上吹きランスを使用する条件では、ガス流量比制御の周波数を上げることによって炉口に付着した地金の厚みが小さくなり、0.5Hz以上とすることにより、ノーマルランスに比べて地金の厚みが半分にまで小さくなった。これは、高速のジェットが溶銑に衝突して飛散していた地金が、火点が移動することにより、ジェットの運動量が溶銑に分散することで、地金の飛散が抑制されたためと考えられる。 Under the condition that the top-blown lance of the present embodiment is used, the thickness of the bare metal adhering to the furnace mouth is reduced by increasing the frequency of the gas flow rate ratio control, and by setting it to 0.5 Hz or more, it is compared with the normal lance. The thickness of the bullion has been reduced by half. It is probable that this is because the high-speed jet collided with the hot metal and the bullion was scattered, but the momentum of the jet was dispersed to the hot metal by the movement of the fire point, and the scattering of the bullion was suppressed. ..
但し、スピッティングの低減効果はガス流量比制御の周波数だけでは決まらず、ランス形状、吹錬条件にも依存すると考えられる。そこで、まず、火点直径D(mm)と1秒あたりの火点移動距離L(mm/s)との比L/Dで評価することとした。前述したように、γ=δとし、火点直径D(mm)は前述した式(3)により求められる。また、1秒あたりの火点移動距離L(mm/s)は、式(2)に示した火点移動可能距離K(mm)とガス流量制御の周波数F(Hz)とを用いて以下の式(5)で求められる。
L=2×K×F ・・・(5)
However, the effect of reducing spitting is not determined only by the frequency of gas flow rate ratio control, but is considered to depend on the lance shape and blowing conditions. Therefore, first, it was decided to evaluate by the ratio L / D of the fire point diameter D (mm) and the fire point movement distance L (mm / s) per second. As described above, γ = δ, and the fire point diameter D (mm) is obtained by the above-mentioned equation (3). Further, the fire point movement distance L (mm / s) per second is calculated by using the fire point movement distance K (mm) shown in the equation (2) and the gas flow rate control frequency F (Hz) as follows. It is calculated by the formula (5).
L = 2 × K × F ・ ・ ・ (5)
図6は、図5の結果をL/Dで評価しなおした結果を示している。図6に示すように、L/D≧1.3(1/s)、つまり、1秒間で火点が直径の1.3倍分移動すればノーマルランスに比べて地金の厚みが半分となることがわかった。 FIG. 6 shows the result of re-evaluating the result of FIG. 5 by L / D. As shown in FIG. 6, L / D ≥ 1.3 (1 / s), that is, if the fire point moves 1.3 times the diameter in 1 second, the thickness of the bullion is half that of the normal lance. It turned out to be.
但し、L/D≧1.3(1/s)であっても、上吹きノズルの条件が前述の式(4)を満たさない場合は、火点が殆ど移動せずに狭い範囲を高速移動していることになり、スピッティングを抑制することができない。そこで、DおよびL/Dを固定して、K/Dを変えて同様の実験を行った。その際、L/Dは2.0(1/s)になるよう、ねじれ角と周波数とを変更し、それ以外の条件は前の実験と同様とした。その結果を図7に示す。図7に示すように、火点移動可能距離K(mm)と火点直径D(mm)との比が1.0以上とすることにより、地金が減ることが確認できた。つまり、上吹きランスのノズルが式(4)の条件を満たす必要があることが確認できた。 However, even if L / D ≥ 1.3 (1 / s), if the condition of the top blowing nozzle does not satisfy the above equation (4), the fire point hardly moves and moves at high speed in a narrow range. It means that the spinning cannot be suppressed. Therefore, the same experiment was conducted by fixing D and L / D and changing K / D. At that time, the twist angle and frequency were changed so that the L / D was 2.0 (1 / s), and the other conditions were the same as in the previous experiment. The result is shown in FIG. As shown in FIG. 7, it was confirmed that the amount of bare metal was reduced by setting the ratio of the fire point movable distance K (mm) to the fire point diameter D (mm) to 1.0 or more. That is, it was confirmed that the nozzle of the top blow lance needs to satisfy the condition of the equation (4).
次に、本発明を実施例に基づいて更に説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。 Next, the present invention will be further described based on Examples, but the conditions in the Examples are one conditional example adopted for confirming the feasibility and effect of the present invention, and the present invention is the same. It is not limited to the conditional example. The present invention can adopt various conditions as long as the gist of the present invention is not deviated and the object of the present invention is achieved.
300t/heatの上底吹き転炉において、脱りん後の溶銑の脱炭吹錬を行い、本発明の効果を確認した。まず、脱りん後の溶銑とスクラップとを合計290〜300t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、溶銑浴面から約3000mm上に設置した上吹きランスから1800Nm3/minにて酸素を溶銑に吹き付け、処理後の[%C]が0.04質量%となるよう、吹錬時間を調整した。評価は、上記条件に適合する10Chの平均鉄分歩留りで行った。鉄分歩留りは、吹錬前に転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重量比から求めた。 In a 300t / heat top-bottom blown converter, decarburization of hot metal after dephosphorization was performed, and the effect of the present invention was confirmed. First, a total of 290 to 300 tons of hot metal and scrap after dephosphorization are charged into a converter, and 3.0 to 4.0 tons of quicklime with a maximum particle size of 30 mm and 0. After adding 8 to 1.2t, MgO brick scrap 0.2 to 0.3t, and iron ore 1.5 to 2.0t, 1800Nm 3 / min from the top blowing lance installed about 3000mm above the hot metal bath surface. Oxygen was sprayed onto the hot metal at the above, and the blowing time was adjusted so that the [% C] after the treatment was 0.04% by mass. The evaluation was performed with an average iron yield of 10 Ch that meets the above conditions. The iron yield was determined from the weight ratio of the iron content in the molten steel in the ladle after smelting to the iron content in the hot metal and scrap charged into the converter before smelting.
(比較例1)
まず、上吹きランスに、スロート径が80mm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4孔のノーマルランスを用いて実験を行った。この実験では、ランスの高さHは溶銑の静止湯面から3000mmで一定とした。実験の結果、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。このノーマルランスを用いた場合の10Ch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)
First, an experiment was conducted using a 4-hole normal lance in which nozzles having a throat diameter of 80 mm and a nozzle inclination angle of 20 ° were arranged at equal intervals on the same circumference as the top blow lance. In this experiment, the height H of the lance was kept constant at 3000 mm from the surface of the still metal of the hot metal. As a result of the experiment, it was observed that the scale of the splash generated during the smelting was large and the spitting frequently flowed out from the furnace mouth to the outside of the furnace. The average iron yield (%) of 10 Ch when this normal lance was used was calculated, and the comparison with other conditions was performed using this as a reference.
(比較例2)
この実験では、上吹きランスには、二股のノズルを有する上吹きランスを用いた。実験に用いた上吹きランスは、ノズル部において、直径が80mmの2つの円筒管A、円筒管Bからなり、円筒管Aのねじれ角α、および円筒管Bのねじれ角βは同じ25°で、円筒管Aの傾斜角γ、および円筒管Bの傾斜角δは同じ20°で、円筒管Aと円筒管Bとのなす角θが16.6°である二股のノズルを4組、同一円周上に等間隔に配したランスである。
(Comparative Example 2)
In this experiment, a top-blown lance having a bifurcated nozzle was used as the top-blown lance. The top-blown lance used in the experiment consists of two cylindrical tubes A and a cylindrical tube B having a diameter of 80 mm at the nozzle portion, and the twist angle α of the cylindrical tube A and the twist angle β of the cylindrical tube B are the same at 25 °. , The inclination angle γ of the cylindrical tube A, and the inclination angle δ of the cylindrical tube B are the same 20 °, and the angle θ formed by the cylindrical tube A and the cylindrical tube B is 16.6 °. The lances are evenly spaced on the circumference.
酸素ガス総流量は一定として、円筒管Aと円筒管Bとのうち、円筒管Aに流す割合RAを0.0から1.0まで増加させ、その後0.0まで減少させることを連続的、かつ周期的に行った。RAを0.0から1.0まで増加させ、その後0.0まで減少させることを1周期と定義し、その周波数Fを1.0Hzで一定に保持した。また、ランスの高さHは溶銑の静止湯面から3000mmで一定とした。上記条件から、L/Dは1.7(1/s)であったが、K/Dは0.8であり、計算の結果、(α+β)×sinγ=17.1の条件であった。 As the oxygen gas total flow rate constant, of a cylindrical tube A and the cylindrical tube B, continuously that the ratio R A to be supplied to the cylindrical tube A was increased from 0.0 to 1.0, is then decreases to 0.0 And it was done periodically. Increasing RA from 0.0 to 1.0 and then decreasing it to 0.0 was defined as one cycle, and its frequency F was kept constant at 1.0 Hz. The height H of the lance was kept constant at 3000 mm from the surface of the still metal of the hot metal. From the above conditions, the L / D was 1.7 (1 / s), but the K / D was 0.8, and as a result of the calculation, the condition was (α + β) × sinγ = 17.1.
実験の結果、上吹きランスの形状が(4)式の条件を満たしていなかったため、吹錬中のスプラッシュの発生規模は小さくなっておらず、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と比較して同程度であった。このことから、10Chの平均鉄歩留り(%)を算出した結果、比較例1にてノーマルランスを用いた場合の平均鉄歩留り(%)に対して、変化が認められなかった。一方、円筒管Aと円筒管Bとのなす角θは16.6°で38°以下であったため、動圧変動幅は小さく、耐火物の大きな溶損など、ジェットが乱れることで生じうる影響などはなかった。 As a result of the experiment, since the shape of the top-blown lance did not meet the condition of Eq. (4), the scale of splash generation during blowing was not small, and the frequency of spitting flowing out of the furnace opening was high. It was about the same as that of Comparative Example 1. From this, as a result of calculating the average iron yield (%) of 10 Ch, no change was observed with respect to the average iron yield (%) when the normal lance was used in Comparative Example 1. On the other hand, since the angle θ formed by the cylindrical tube A and the cylindrical tube B was 16.6 ° and 38 ° or less, the dynamic pressure fluctuation range was small, and the influence that could occur due to the disturbance of the jet such as large melting damage of the refractory. There was no such thing.
(比較例3)
この実験では、上吹きランスには、二股のノズルを有するランスを用いた。実験に用いた上吹きランスは、ノズル部において、直径が80mmの2つの円筒管A、円筒管Bからなり、円筒管Aのねじれ角α、および円筒管Bのねじれ角βは同じ45°で、円筒管Aの傾斜角γ、および円筒管Bの傾斜角δは同じ20°で、円筒管Aと円筒管Bとのなす角θが28.0°である二股のノズルを4組、同一円周上に等間隔に配したランスである。
(Comparative Example 3 )
In this experiment, a lance with a bifurcated nozzle was used as the top blow lance. The top-blown lance used in the experiment consists of two cylindrical tubes A and a cylindrical tube B having a diameter of 80 mm at the nozzle portion, and the twist angle α of the cylindrical tube A and the twist angle β of the cylindrical tube B are the same at 45 °. , The inclination angle γ of the cylindrical tube A, and the inclination angle δ of the cylindrical tube B are the same, and the angle θ between the cylindrical tube A and the cylindrical tube B is 28.0 °. The lances are evenly spaced on the circumference.
酸素ガス総流量は一定として、円筒管Aと円筒管Bとのうち、円筒管Aに流す割合RAを0.0から1.0まで増加させ、その後0.0まで減少させることを連続的、かつ周期的に行った。RAを0.0から1.0まで増加させ、その後0.0まで減少させることを1周期と定義し、その周波数を0.25Hzで一定に保持した。また、ランスの高さHは溶銑の静止湯面から3000mmで一定とした。K/Dは1.5で(α+β)×sinγ=30.8の条件であったが、上記条件から、L/Dは0.76(1/s)であった。 As the oxygen gas total flow rate constant, of a cylindrical tube A and the cylindrical tube B, continuously that the ratio R A to be supplied to the cylindrical tube A was increased from 0.0 to 1.0, is then decreases to 0.0 And it was done periodically. Increasing RA from 0.0 to 1.0 and then decreasing it to 0.0 was defined as one cycle, and its frequency was kept constant at 0.25 Hz. The height H of the lance was kept constant at 3000 mm from the surface of the still metal of the hot metal. The K / D was 1.5 and the condition was (α + β) × sinγ = 30.8, but from the above conditions, the L / D was 0.76 (1 / s).
実験の結果、L/Dが1.3以上でなかったため、吹錬中のスプラッシュの発生規模は小さくならず、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と比較し同程度であった。このことから、10Chの平均鉄歩留り(%)を算出した結果、比較例1にてノーマルランスを用いた場合の平均鉄歩留り(%)に対して、変化が認められなかった。一方、円筒管Aと円筒管Bとのなす角θは28.0°で38°以下であったため、動圧変動幅は小さく、耐火物の大きな溶損など、ジェットが乱れることで生じうる影響などはなかった。 As a result of the experiment, since the L / D was not 1.3 or more, the scale of splash generation during blowing was not small, and the frequency of spitting flowing out from the furnace mouth to the outside of the furnace was about the same as that of Comparative Example 1. Met. From this, as a result of calculating the average iron yield (%) of 10 Ch, no change was observed with respect to the average iron yield (%) when the normal lance was used in Comparative Example 1. On the other hand, since the angle θ formed by the cylindrical tube A and the cylindrical tube B was 28.0 ° and 38 ° or less, the dynamic pressure fluctuation range was small, and the influence that could occur due to the disturbance of the jet such as large melting damage of the refractory. There was no such thing.
(実施例1)
この実験では、上吹きランスには、二股のノズルを有するランスを用いた。実験に用いた上吹きランスは、ノズル部において、直径が80mmの2つの円筒管A、円筒管Bからなり、円筒管Aのねじれ角α、および円筒管Bのねじれ角βは同じ45°で、円筒管Aの傾斜角γ、および円筒管Bの傾斜角δは同じ20°で、円筒管Aと円筒管Bとのなす角θが28.0°である二股のノズルを4組、同一円周上に等間隔に配したランスである。
(Example 1)
In this experiment, a lance with a bifurcated nozzle was used as the top blow lance. The top-blown lance used in the experiment consists of two cylindrical tubes A and a cylindrical tube B having a diameter of 80 mm at the nozzle portion, and the twist angle α of the cylindrical tube A and the twist angle β of the cylindrical tube B are the same at 45 °. , The inclination angle γ of the cylindrical tube A, and the inclination angle δ of the cylindrical tube B are the same, and the angle θ between the cylindrical tube A and the cylindrical tube B is 28.0 °. The lances are evenly spaced on the circumference.
酸素ガス総流量は一定として、円筒管Aと円筒管Bとのうち、円筒管Aに流す割合RAを0.0から1.0まで増加させ、その後0.0まで減少させることを連続的、かつ周期的に行った。RAを0.0から1.0まで増加させ、その後0.0まで減少させることを1周期と定義し、その周波数を1.0Hzで一定に保持した。また、ランスの高さHは溶銑の静止湯面から3000mmで一定とした。上記条件から、L/Dは3.1(1/s)で、K/Dは1.5、(α+β)×sinγ=30.8の条件であった。 As the oxygen gas total flow rate constant, of a cylindrical tube A and the cylindrical tube B, continuously that the ratio R A to be supplied to the cylindrical tube A was increased from 0.0 to 1.0, is then decreases to 0.0 And it was done periodically. Increasing RA from 0.0 to 1.0 and then decreasing it to 0.0 was defined as one cycle, and its frequency was kept constant at 1.0 Hz. The height H of the lance was kept constant at 3000 mm from the surface of the still metal of the hot metal. From the above conditions, L / D was 3.1 (1 / s), K / D was 1.5, and (α + β) × sinγ = 30.8.
実験の結果、吹錬中のスプラッシュの発生規模は小さく、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と比較して減少した。このことから、本実施例での10Chの平均鉄歩留り(%)を算出した結果、比較例1にてノーマルランスを用いた場合の平均鉄歩留り(%)に対して、0.13%増加した。また、円筒管Aと円筒管Bとのなす角θは28.0°で38°以下であったため、動圧変動幅は小さく、耐火物の大きな溶損など、ジェットが乱れることで生じうる影響などはなかった。 As a result of the experiment, the scale of splash generation during smelting was small, and the frequency of spitting flowing out from the furnace opening to the outside of the furnace was reduced as compared with Comparative Example 1. From this, as a result of calculating the average iron yield (%) of 10 Ch in this example, it increased by 0.13% with respect to the average iron yield (%) when the normal lance was used in Comparative Example 1. .. Further, since the angle θ formed by the cylindrical tube A and the cylindrical tube B was 28.0 ° and 38 ° or less, the dynamic pressure fluctuation range was small, and the influence that could occur due to the disturbance of the jet such as large melting damage of the refractory. There was no such thing.
Claims (4)
前記複数の噴出孔は、ランス中心軸に同心の円上で円周方向に等間隔に配置されており、
前記複数の噴出孔はそれぞれ、ノズルの中心軸に垂直な断面が円形である2つのノズルが合流して共有する噴出孔であり、
前記2つのノズルは第1のノズル及び第2のノズルであり、
前記第1のノズルの中心軸を前記ランス中心軸に垂直な平面に投影した直線と前記第2のノズルの中心軸を前記ランス中心軸に垂直な平面に投影した直線との交点と、当該平面と前記ランス中心軸との交点とを通過する直線に対して、前記第1のノズルの中心軸を前記ランス中心軸に垂直な平面に投影した直線との角度をα、前記第2のノズルの中心軸を前記ランス中心軸に垂直な平面に投影した直線との角度をβ、とし、
前記ランス中心軸と平行でかつ前記第1のノズルの中心軸を含む平面において、前記ランス中心軸と平行な直線と前記第1のノズルの中心軸とのなす鋭角をγ、前記ランス中心軸と平行でかつ前記第2のノズルの中心軸を含む平面において、前記ランス中心軸と平行な直線と前記第2のノズルの中心軸とのなす鋭角をδ、とした場合に、
γ=δ、10°≦γ、δ≦30°、かつ(α+β)×sinγ≧20の条件を満たし、さらに前記第1のノズル及び前記第2のノズルには、それぞれ別個に前記ガスを運搬するための配管が結合されていることを特徴とする上吹きランス。
ここで、α、β、γ、δの単位は、「°(degree)」である。 A top-blowing lance equipped with a nozzle portion having a plurality of ejection holes for ejecting gas on the tip surface.
The plurality of ejection holes are arranged at equal intervals in the circumferential direction on a circle concentric with the central axis of the lance.
Each of the plurality of ejection holes is an ejection hole shared by two nozzles having a circular cross section perpendicular to the central axis of the nozzles.
The two nozzles are a first nozzle and a second nozzle.
The intersection of a straight line in which the central axis of the first nozzle is projected on a plane perpendicular to the lance central axis and a straight line in which the central axis of the second nozzle is projected on a plane perpendicular to the lance central axis, and the plane. The angle of the straight line obtained by projecting the central axis of the first nozzle onto a plane perpendicular to the central axis of the lance with respect to the straight line passing through the intersection of the lance and the central axis of the lance is α. Let β be the angle of the central axis with the straight line projected on the plane perpendicular to the lance central axis.
In a plane parallel to the lance central axis and including the central axis of the first nozzle, a sharp angle formed by a straight line parallel to the lance central axis and the central axis of the first nozzle is defined as γ and the lance central axis. When the sharp angle formed by the straight line parallel to the lance central axis and the central axis of the second nozzle in a plane parallel to the center axis of the second nozzle is δ.
The conditions of γ = δ, 10 ° ≦ γ, δ ≦ 30 °, and (α + β) × sinγ ≧ 20 are satisfied, and the gas is separately transported to the first nozzle and the second nozzle. Top-blown lance characterized by the combined piping for.
Here, the unit of α, β, γ, and δ is “° (degree)”.
1秒あたりの火点移動距離Lと火点直径Dとの比L/Dを1.3以上とし、
前記第1のノズルから噴出させる酸素ガス流量Aと前記第2のノズルから噴出させる酸素ガス流量Bとのガス流量の割合:RA=A/(A+B)を周期的に変化させることを特徴とする転炉吹錬方法。 A converter blowing method for blowing using the top blowing lance according to any one of claims 1 to 3.
The ratio L / D of the fire point movement distance L and the fire point diameter D per second is set to 1.3 or more.
The feature is that the ratio of the gas flow rate between the oxygen gas flow rate A ejected from the first nozzle and the oxygen gas flow rate B ejected from the second nozzle: RA = A / (A + B) is periodically changed. How to blow the converter.
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