JP6888492B2 - Molten steel refining equipment and molten steel refining method - Google Patents

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  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

Description

本発明は、溶鋼の真空精錬において、真空槽中に配置したランスからガス単体又は粉体混合ガスを真空槽内溶鋼表面に吹き付けるための、溶鋼の精錬装置及び溶鋼の精錬方法に関するものである。 The present invention relates to a molten steel refining apparatus and a method for refining molten steel for spraying a single gas or a powder mixed gas from a lance arranged in a vacuum chamber onto the surface of the molten steel in the vacuum chamber in vacuum refining of molten steel.

転炉や電気炉での一次精錬が完了した溶鋼は、取鍋に収容される。取鍋内の溶鋼に対して、二次精錬として、溶鋼の真空精錬が行われる。溶鋼の真空精錬処理では、成分調整、不純物除去、温度調整などといった幅広い精錬が行われている。これらの精錬を行う際、真空槽内に収容された溶鋼の上方に設置されたランスからガス単体、またはガスと精錬用粉末を混合した精錬用粉末混合ガスを溶鋼に吹き付ける場合がある。吹き付けたガスと溶鋼、または精錬用粉末と溶鋼との間で精錬反応が進行する。この精錬反応の速度を増大させることで、真空精錬処理に要する時間の短縮、ガスまたは精錬用粉末の使用量削減などといった処理コストの低減ができる。 The molten steel that has undergone primary refining in a converter or electric furnace is stored in a ladle. Vacuum refining of molten steel is performed as secondary refining for the molten steel in the ladle. In the vacuum refining process of molten steel, a wide range of refining such as component adjustment, impurity removal, temperature adjustment, etc. is performed. When performing these refining, the molten steel may be sprayed with a single gas or a refining powder mixed gas in which the gas and the refining powder are mixed from a lance installed above the molten steel housed in the vacuum chamber. A refining reaction proceeds between the sprayed gas and molten steel, or between the refining powder and molten steel. By increasing the speed of this refining reaction, it is possible to reduce the processing cost such as shortening the time required for the vacuum refining process and reducing the amount of gas or refining powder used.

溶鋼の真空精錬装置として、RH真空脱ガス装置が好適に用いられる。図3に示すように、RH真空脱ガス装置は真空槽1を有し、真空槽1の底部に2本の浸漬管2が設けられている。溶鋼を収容した取鍋5内の溶鋼24中に浸漬管2を浸漬し、真空排気系23によって真空槽内を減圧することにより、取鍋内溶鋼が吸い上げられて真空槽中に溶鋼が導入される。2本の浸漬管2のうちの1本(上昇管3)については、内壁から環流ガス22としてArガスを吹き込むことによって溶鋼を上昇させる。上昇管3から真空槽1中に流入した溶鋼は、もう1本の浸漬管(下降管4)を経由して取鍋内に流出する。上昇管3は側面から環流ガス22を吹き込むため、耐火物の損耗が激しい。2本の浸漬管2の耐火物寿命を平準化する目的で、環流ガスを吹き込む浸漬管を入れ替えることが行われる。そのため、上昇管3が入れ替わることになる。 As a vacuum refining device for molten steel, an RH vacuum degassing device is preferably used. As shown in FIG. 3, the RH vacuum degassing device has a vacuum tank 1, and two immersion tubes 2 are provided at the bottom of the vacuum tank 1. By immersing the immersion pipe 2 in the molten steel 24 in the ladle 5 containing the molten steel and depressurizing the inside of the vacuum chamber by the vacuum exhaust system 23, the molten steel in the ladle is sucked up and the molten steel is introduced into the vacuum chamber. To. For one of the two immersion pipes 2 (rising pipe 3), the molten steel is raised by blowing Ar gas as the reflux gas 22 from the inner wall. The molten steel that has flowed into the vacuum chamber 1 from the ascending pipe 3 flows out into the ladle via another immersion pipe (lowering pipe 4). Since the rising pipe 3 blows the recirculation gas 22 from the side surface, the refractory material is severely worn. For the purpose of leveling the refractory life of the two immersion pipes 2, the immersion pipes into which the recirculation gas is blown are replaced. Therefore, the riser pipe 3 is replaced.

特許文献1には、真空槽の上蓋を貫通して挿入され、上下動可能に設けられた上吹ランス装置であって、前記上吹ランス装置のランスの先端部に軸芯に対して下向きに20〜50度の角度を有するランス孔を設けるとともに、前記ランスを軸芯中心に回転させる機構と、任意の位置でその回転を停止させる機構を設けた上吹ランス装置が開示されている。ランス孔から粉体を溶鋼表面に吹き付けて脱硫反応等を促進させるために、粉体分散ゾーンを上昇管直上まで広げるよう、ランスを回転させ任意の位置で回転を停止させるとしている。但し、ランスに回転機構を設けるためには、大規模な設備改造が必要となり、高コストとなる。 Patent Document 1 is an upper blowing lance device that is inserted through the upper lid of a vacuum chamber and is provided so as to be movable up and down, and is provided at the tip of the lance of the upper blowing lance device downward with respect to the shaft core. A top-blowing lance device provided with a lance hole having an angle of 20 to 50 degrees, a mechanism for rotating the lance about the center of the axis, and a mechanism for stopping the rotation at an arbitrary position is disclosed. In order to spray powder from the lance hole onto the surface of the molten steel to promote the desulfurization reaction, etc., the lance is rotated and the rotation is stopped at an arbitrary position so as to expand the powder dispersion zone to just above the rising pipe. However, in order to provide a rotating mechanism on the lance, a large-scale equipment modification is required, resulting in high cost.

特許文献2では、RH脱ガス設備で真空槽内に挿入した水冷上吹きランスを介して酸素含有ガスを真空槽内の溶鋼に吹き付ける酸素含有ガス上吹き装置において、前記水冷ランスの先端に真空槽内溶鋼に向けて酸素含有ガスを吹き付けるように設置されたノズルの内側面に、該酸素含有ガス噴出方向に交差する方向にガスを吹き出す方法を提案している。但し、このランスはガスのみを吹き付ける用途のみであり、精錬用粉末をガスと混合して吹き付けようとする場合、粉末がガス吹き込みの孔に詰まってしまう。 In Patent Document 2, in an oxygen-containing gas top-blowing device that blows oxygen-containing gas onto molten steel in a vacuum tank via a water-cooled top-blowing lance inserted into the vacuum tank in an RH degassing facility, a vacuum tank is provided at the tip of the water-cooled lance. We are proposing a method of blowing gas in a direction intersecting the oxygen-containing gas ejection direction on the inner surface of a nozzle installed so as to blow oxygen-containing gas toward the internally molten steel. However, this lance is only used for spraying gas only, and when the refining powder is mixed with gas and sprayed, the powder is clogged in the gas blowing hole.

特許文献3では、RH脱ガス設備での酸素含有ガス上吹き装置、真空槽内の溶鋼に酸素を吹き付ける上吹きランスであって、前記酸素を噴射する円形の開口部が前記上吹きランスの先端部に複数設けられ、前記溶鋼に吹き付ける酸素流を分散する方法が提案されている。真空槽内の溶鋼にガスを吹き付ける従来のランスノズルにおいては、ラバールノズルを1個設けたランスから音速を超える流速のガスを吹き付けている。吹き付けたガスが溶鋼表面の1箇所に集中し、溶鋼が飛び散って真空槽内地金付着の原因となる。特許文献3に記載のランスを用いることにより、ガス流を分散させ、飛沫生成量を抑制できるとしている。但し、このランスではガスが分離しているため、一つの開口部から噴出されるガスの流速は小さくなることで、溶鋼に到達する前に真空排気系へと散逸してしまう割合が高くなってしまう。 In Patent Document 3, an oxygen-containing gas top blower in an RH degassing facility, a top blow lance that blows oxygen onto molten steel in a vacuum chamber, and a circular opening for injecting oxygen is the tip of the top blow lance. A method has been proposed in which a plurality of portions are provided to disperse the oxygen flow sprayed on the molten steel. In a conventional lance nozzle that blows gas onto molten steel in a vacuum chamber, gas at a flow velocity exceeding the speed of sound is blown from a lance provided with one Laval nozzle. The sprayed gas concentrates on one place on the surface of the molten steel, and the molten steel scatters, causing the metal in the vacuum chamber to adhere. By using the lance described in Patent Document 3, it is said that the gas flow can be dispersed and the amount of droplets generated can be suppressed. However, since the gas is separated in this lance, the flow velocity of the gas ejected from one opening becomes small, and the ratio of gas dissipating to the vacuum exhaust system before reaching the molten steel increases. It ends up.

特開平7−41825号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-41825 特開2004−156083号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-156083 特開2005−60801号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-60801

前述のとおり、RH真空脱ガス装置を用いた真空精錬において、真空槽内の溶鋼表面にガスを吹き付けるに際し、上昇管直上の溶鋼表面に吹き付けることとすると好ましい。上昇管側壁から吹き込まれる攪拌ガス気泡が溶鋼表面において破裂する強攪拌領域に向けてガスを吹き付ける方法である。一方、2本の浸漬管を交互に入れ替えて上昇管とするので、上昇管を交替したときには、ガス吹き込み位置も変更する必要がある。特許文献1に記載の方法では、ランスに回転機構を設けるためには、大規模な設備改造が必要となり、高コストとなる。特許文献2に記載の方法では、精錬用粉末をガスと混合して吹き付けようとする場合、粉末がガス吹き込みの孔に詰まってしまう。 As described above, in the vacuum refining using the RH vacuum degassing device, when the gas is sprayed on the surface of the molten steel in the vacuum chamber, it is preferable to spray the gas on the surface of the molten steel directly above the riser pipe. This is a method of blowing gas toward a strong stirring region where the stirring gas bubbles blown from the side wall of the rising pipe burst on the surface of the molten steel. On the other hand, since the two immersion pipes are alternately replaced to form a rising pipe, it is necessary to change the gas blowing position when the rising pipe is replaced. In the method described in Patent Document 1, in order to provide the rotation mechanism in the lance, a large-scale equipment modification is required, resulting in high cost. In the method described in Patent Document 2, when the refining powder is mixed with gas and sprayed, the powder is clogged in the gas blowing holes.

本発明は、上昇管の位置が変更になっても上昇管直上の溶鋼表面にガスを吹き付けることが可能であり、さらに、安価な設備でかつ精錬用粉末混合ガスを吹き付けることを可能とする、溶鋼の精錬装置及び溶鋼の精錬方法を提供することを第1の目的とする。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, gas can be sprayed on the surface of molten steel directly above the riser pipe even if the position of the riser pipe is changed, and further, it is possible to spray a powder mixed gas for refining with inexpensive equipment. The first object is to provide a molten steel refining apparatus and a method for refining molten steel.

鋼の真空精錬において、真空槽内溶鋼表面にガス単体又は精錬用粉末混合ガスを吹き付けて精錬を行うに際し、精錬反応速度を増大することは重要である。これにより、不純物除去精錬においてはより低い不純物濃度まで精錬を進めることができ、あるいは精錬時間を短縮することができる。 In vacuum refining of steel, it is important to increase the refining reaction rate when refining by spraying a single gas or a powder mixed gas for refining on the surface of molten steel in a vacuum chamber. As a result, in the impurity-removing refining, the refining can be advanced to a lower impurity concentration, or the refining time can be shortened.

精錬反応速度の増大には、反応の生じる界面積の増加と、溶鋼中に溶解したガス成分の濃化領域または溶鋼に着地した精錬用粉末の滞留領域の低減、が有効である。そのためには、ガス単体またはガスと精錬用粉末を広い角度でランスから噴射する方法、あるいは、溶鋼表面においてガスが吹き付けられる位置を常に変化させる方法、が有効な手段として挙げられる。特許文献3に記載の発明は、複数の開口部(ノズル)からガスを吹き出すことにより、ガス流を分散させているが、同文献に記載の発明では、溶鋼に到達する前に真空排気系へと散逸してしまう割合が高くなってしまう。 In order to increase the refining reaction rate, it is effective to increase the boundary area where the reaction occurs and to reduce the concentrated region of the gas component dissolved in the molten steel or the retention region of the refining powder landed on the molten steel. For that purpose, a method of injecting the gas alone or the gas and the refining powder from a lance at a wide angle, or a method of constantly changing the position where the gas is sprayed on the surface of the molten steel can be mentioned as effective means. In the invention described in Patent Document 3, the gas flow is dispersed by blowing gas from a plurality of openings (nozzles), but in the invention described in the same document, the vacuum exhaust system is reached before reaching the molten steel. The rate of dissipation will increase.

本発明は、吹き付けるガスが散逸することなく、反応の生じる界面積を増加することのできる方法であって、さらに、溶鋼表面においてガスが吹き付けられる位置を常に変化させることができる、溶鋼の精錬装置及び溶鋼の精錬方法を提供することを第2の目的とする。 The present invention is a method capable of increasing the boundary area where a reaction occurs without dissipating the sprayed gas, and further, a molten steel refining apparatus capable of constantly changing the position where the gas is sprayed on the surface of the molten steel. A second object is to provide a method for refining molten steel.

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]溶鋼を収容する真空槽を有する溶鋼の精錬装置であって、
前記真空槽は、真空槽中の溶鋼表面にガス単体又は精錬用粉末混合ガスを吹き付けるためのランスを有し、
ランス先端の端部には2〜4個のガス吐出用のノズルを有し、前記ノズルの位置はランス中心軸を軸として回転対称となる位置に配置され、各ノズルからのガス流量をそれぞれ独立に定めることができ、
前記端部からガス吐出流の下流側に向けて、かつ、前記ランス中心軸から見てノズル外周よりも外方側に、スカート部を有し、前記ランス中心軸を含む断面において前記ランス中心軸に対する前記スカート部の傾斜角度をθとし、前記傾斜角度θが前記スカート部のいずれの位置においてもゼロ又は正の値であることを特徴とする溶鋼の精錬装置。
ただし、前記傾斜角度θが正の値であるとき、前記ランス中心軸と前記スカート部との距離は下流側にいくほど広くなる。
[2]ノズル直径をd0、隣接するノズル間のノズル外周の最短距離をd1、前記端部におけるスカート部とノズル外周との最短距離をd2、端部からスカート部先端までの距離をh、前記ランス中心軸を含む断面においてランス中心軸に対するスカート部の傾斜角度をθとし、以下の(1)式〜(4)式を満足することを特徴とする上記[1]に記載の溶鋼の精錬装置。
0°≦θ≦8° ・・・(1)
0.1≦d1/d0≦0.4 ・・・(2)
2.5≦h/d0≦4.0 ・・・(3)
0.1≦d2/d0≦2.0 ・・・(4)
[3]上記[1]又は[2]に記載の溶鋼の精錬装置を用いた溶鋼の精錬方法であって、前記ノズルからガス単体又は精錬用粉末混合ガスを吐出して真空槽内の溶鋼表面に吹き付けるに際し、一部のノズルについては、全ノズルの平均ガス流量よりもガス流量を多く(以下「大流量吐出」という。)することを特徴とする溶鋼の精錬方法。
[4]前記溶鋼の精錬装置がRH真空脱ガス装置であり、前記ノズルの個数が2個であり、前記大流量吐出を行うノズルを選択し、ランスからの吐出流が真空槽内溶鋼表面に到達する到達位置を、上昇管位置とすることを特徴とする上記[3]に記載の溶鋼の精錬方法。
[5]精錬中において、時間の経過とともに前記大流量吐出を行うノズルを順次交替することを特徴とする上記[3]に記載の溶鋼の精錬方法。
That is, the gist of the present invention is as follows.
[1] A molten steel refining apparatus having a vacuum chamber for accommodating molten steel.
The vacuum chamber has a lance for spraying a single gas or a powder mixed gas for refining on the surface of molten steel in the vacuum chamber.
There are 2 to 4 nozzles for gas discharge at the end of the tip of the lance, and the positions of the nozzles are arranged so as to be rotationally symmetric with respect to the central axis of the lance, and the gas flow rate from each nozzle is independent. Can be determined in
Toward the downstream side of the gas discharge flow from the end portion, and the outward side of the nozzle outer periphery when viewed from the lance center axis, have a skirt portion, the lance center axis in the cross section including the lance center axis wherein the inclination angle of the skirt portion and theta, the angle of inclination theta is refining apparatus of the molten steel characterized by zero or a positive value der Rukoto at any position of said skirt portion against.
However, when the inclination angle θ is a positive value, the distance between the lance central axis and the skirt portion becomes wider toward the downstream side.
[2] The nozzle diameter is d 0 , the shortest distance between adjacent nozzles on the outer circumference of the nozzle is d 1 , the shortest distance between the skirt and the outer circumference of the nozzle at the end is d 2 , and the distance from the end to the tip of the skirt is h. The molten steel according to the above [1], wherein the inclination angle of the skirt portion with respect to the lance central axis is θ in the cross section including the lance central axis, and the following equations (1) to (4) are satisfied. Smelting equipment.
0 ° ≤ θ ≤ 8 ° ・ ・ ・ (1)
0.1 ≤ d 1 / d 0 ≤ 0.4 ... (2)
2.5 ≤ h / d 0 ≤ 4.0 ... (3)
0.1 ≤ d 2 / d 0 ≤ 2.0 ... (4)
[3] A method for refining molten steel using the molten steel refining apparatus according to the above [1] or [2], wherein the gas alone or the powder mixed gas for refining is discharged from the nozzle to the surface of the molten steel in the vacuum chamber. A method for refining molten steel, characterized in that the gas flow rate of some nozzles is larger than the average gas flow rate of all nozzles (hereinafter referred to as "large flow rate discharge").
[4] The molten steel refining device is an RH vacuum degassing device, the number of the nozzles is two, the nozzle for performing the large flow rate discharge is selected, and the discharge flow from the lance is applied to the surface of the molten steel in the vacuum chamber. The method for refining molten steel according to the above [3], wherein the arrival position is set to the ascending pipe position.
[5] The method for refining molten steel according to the above [3], wherein during refining, the nozzles that discharge the large flow rate are sequentially replaced with the passage of time.

本発明により、溶鋼の真空精錬において、真空槽中に配置したランスからガス単体又は粉体混合ガスを真空槽内溶鋼表面に吹き付けるに際し、上昇管の位置が変更になっても上昇管直上の溶鋼表面にガスを吹き付けることが可能であり、さらに、安価な設備でかつ精錬用粉末混合ガスを吹き付けることが可能となる。さらに、溶鋼表面においてガスが吹き付けられる位置を常に変化させることができる。 According to the present invention, in vacuum refining of molten steel, when a single gas or a powder mixed gas is sprayed onto the surface of the molten steel in the vacuum chamber from a lance arranged in the vacuum chamber, the molten steel directly above the ascending pipe is changed even if the position of the ascending pipe is changed. It is possible to spray gas on the surface, and further, it is possible to spray a powder mixed gas for refining with inexpensive equipment. Further, the position where the gas is blown on the surface of the molten steel can be constantly changed.

2孔ノズルを有する本発明のランス先端部を示す図であり、(A)は下から見た図、(B)は側面断面図である。It is a figure which shows the lance tip part of this invention which has a two-hole nozzle, (A) is a view seen from the bottom, (B) is a side sectional view. 本発明のランス先端部を下から見た図であり、(A)は3孔ノズル、(B)は4孔ノズルを有する場合である。The lance tip portion of the present invention is viewed from below, where (A) has a 3-hole nozzle and (B) has a 4-hole nozzle. 本発明のランスを備えたRH真空脱ガス装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the RH vacuum degassing apparatus provided with the lance of this invention. スカート部の傾斜角度と吹き付け後N濃度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the inclination angle of a skirt part and N density | concentration after spraying. スカート部の高さと吹き付け後N濃度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the height of a skirt part and N density | concentration after spraying. ノズル間の間隔と吹き付け後N濃度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the interval between nozzles and N density | concentration after spraying. ノズルとスカート部の間隔と吹き付け後N濃度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the distance between a nozzle and a skirt part, and N density | concentration after spraying. ノズルの個数と吹き付け後N濃度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the number of nozzles and N density | concentration after spraying. 2孔ノズルのノズル出口でのガス噴出状況について、(A)は右側のノズルを大流量吐出ノズルとした場合、(B)は左側のノズルを大流量吐出ノズルとした場合について示す図である。Regarding the gas ejection situation at the nozzle outlet of the two-hole nozzle, (A) is a diagram showing a case where the right nozzle is a large flow rate discharge nozzle and (B) is a diagram showing a case where the left nozzle is a large flow rate discharge nozzle. 1孔ノズルのノズル出口でのガス噴出状況を示す図であり、(A)はスカート部なし、(B)はスカート部ありの場合である。It is a figure which shows the gas ejection state at the nozzle outlet of a 1-hole nozzle, (A) is the case without a skirt part, (B) is the case with a skirt part.

図1〜図10に基づいて本発明の説明を行う。
本発明は、溶鋼の真空精錬において、図3に示すように、真空槽1内にてランス6先端のノズル7から吹き出すガスを溶鋼表面25に吹き付けるに際し、ガス単体又は精錬用粉末混合ガスを用いることができ、大規模な設備改造を必要としない簡易な設備を用いて、下記目的を達成するものである。即ち、第1に、RH真空脱ガス装置の真空槽1において、上昇管3の位置が変更になっても、吹き付けるガスが上昇管位置26となるように吹き付け方向の変更を可能とする。第2に、ガスを散逸させることなく、溶鋼表面におけるガス吹き付け面積を増加する。第3に、溶鋼表面においてガスが吹き付けられる位置を常に変化させることを可能とする。
The present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 10.
In the present invention, in vacuum refining of molten steel, as shown in FIG. 3, when the gas blown from the nozzle 7 at the tip of the lance 6 is blown onto the molten steel surface 25 in the vacuum tank 1, a gas alone or a powder mixed gas for refining is used. The following objectives are achieved by using simple equipment that can be used and does not require large-scale equipment modification. That is, first, in the vacuum tank 1 of the RH vacuum degassing device, even if the position of the riser pipe 3 is changed, the blowing direction can be changed so that the gas to be blown becomes the riser pipe position 26. Second, it increases the gas sprayed area on the molten steel surface without dissipating the gas. Thirdly, it is possible to constantly change the position where the gas is blown on the surface of the molten steel.

真空精錬装置の真空槽1内は、減圧雰囲気である。ランス6先端のノズル7から真空槽中にガスを吹き出すに際し、ノズル出口の圧力が真空槽内雰囲気圧力よりも高い、いわゆる不足膨張の状態となったとき、吹き込んだガスは、図10(A)に示すように、ノズル7の出口で広がって膨張波34を形成する。ノズル7の形状が直管である場合、あるいはラバールノズルであっても不足膨張条件を用いる場合には、不足膨張の状態となってノズル出口で膨張波34を形成し、ノズル7の出口付近のジェット境界35は、図10(A)に示すように広がることとなる。さらにノズル7よりも下流における吐出流31の形状については、減圧雰囲気であるため、ガスの直進性が高く、ガス単体でも精錬用粉末混合ガスでも、吹き出したガスのジェット境界35の広がり角度は大きくならない(図10(A)参照)。従来のように、ランス先端に単一のノズルを設けてガスを吹き出す場合は、吹き出したガスの広がり角度が小さいため、真空槽内の溶鋼表面に到達したときのガス吹き付け表面積が小さく、本発明の目的を達成することができなかった。 The inside of the vacuum chamber 1 of the vacuum refining apparatus has a reduced pressure atmosphere. When the gas is blown into the vacuum chamber from the nozzle 7 at the tip of the lance 6, when the pressure at the nozzle outlet is higher than the atmospheric pressure in the vacuum chamber, that is, in a so-called insufficient expansion state, the blown gas is shown in FIG. 10 (A). As shown in, it spreads at the outlet of the nozzle 7 to form an expansion wave 34. When the shape of the nozzle 7 is a straight pipe, or when the underexpansion condition is used even for a Laval nozzle, an underexpansion state occurs and an expansion wave 34 is formed at the nozzle outlet, and a jet near the outlet of the nozzle 7 is formed. The boundary 35 will be widened as shown in FIG. 10 (A). Further, regarding the shape of the discharge flow 31 downstream of the nozzle 7, since the atmosphere is depressurized, the straightness of the gas is high, and the spread angle of the jet boundary 35 of the blown gas is large regardless of whether the gas is a single gas or a powder mixed gas for refining. (See FIG. 10 (A)). When a single nozzle is provided at the tip of the lance to blow out the gas as in the conventional case, the spread angle of the blown out gas is small, so that the surface area of the gas blown when reaching the surface of the molten steel in the vacuum chamber is small, and the present invention Could not achieve the purpose of.

図10(B)に示すように、ガスを吐出するノズル7の出口の先に、噴流の近くの一方の側に壁(スカート部8)を設けたところ、ノズルから吹き出した噴流の膨張波がこの壁に衝突し、その結果として、吐出流31は壁(スカート部8)設置方向の反対側に進路を変えるとともに、噴流の広がり角度も増大することが確認された(図10(B)参照)。そして、この現象を利用することにより、本発明の目的を達成する方法を見出すことができた。 As shown in FIG. 10B, when a wall (skirt portion 8) is provided on one side near the jet at the end of the outlet of the nozzle 7 for discharging gas, the expansion wave of the jet ejected from the nozzle is generated. It was confirmed that the discharge flow 31 collided with this wall, and as a result, the discharge flow 31 changed its course to the opposite side of the wall (skirt portion 8) installation direction, and the jet spread angle also increased (see FIG. 10 (B)). ). Then, by utilizing this phenomenon, it was possible to find a method for achieving the object of the present invention.

本発明の、真空槽中の溶鋼表面にガスを吹き付けるためのランスは、図1、図2に示すように、ランス6の先端の端部12には2〜4個のガス吐出用のノズル7を有している。ノズルの位置は、ランス中心軸29を軸として回転対称となる位置に配置される。さらに、端部12よりもガス吐出流31の下流側、かつ、ランス中心軸29から見てノズル外周11よりも外方側に、ノズル7を取り囲む形状のスカート部8を有するものである。2〜4個配置されたそれぞれのノズル7とスカート部8との関係については、ノズル7から吐出する吐出流31の一方の側にスカート部8の壁が位置しており、即ち、このスカート部8が、吐出流31の進路を変えるとともに吐出流31の広がり角度を増大する壁の役割を果たすこととなる。 As shown in FIGS. 1 and 2, the lance for blowing gas onto the surface of molten steel in a vacuum chamber of the present invention has 2 to 4 gas discharge nozzles 7 at the end 12 of the tip of the lance 6. have. The position of the nozzle is arranged so as to be rotationally symmetric with respect to the lance central axis 29. Further, the skirt portion 8 having a shape surrounding the nozzle 7 is provided on the downstream side of the gas discharge flow 31 from the end portion 12 and on the outer side of the nozzle outer circumference 11 as viewed from the lance central axis 29. Regarding the relationship between each of the 2 to 4 nozzles 7 and the skirt portion 8, the wall of the skirt portion 8 is located on one side of the discharge flow 31 discharged from the nozzle 7, that is, the skirt portion. 8 serves as a wall that changes the course of the discharge flow 31 and increases the spread angle of the discharge flow 31.

ランス先端に設けた2〜4個のノズル7については、各ノズル7からのガス流量をそれぞれ独立に定めることができるような装置構成とする。そのため、図3に示すように、各ノズル7にガスを供給するガス供給管13はノズル毎に設けられ、それぞれのガス供給管13に流量調整装置14が設けられる。これにより、各ノズル7から同一流量でガスを吹き出すのではなく、特定の1個のノズルについては、他のノズルよりもガス流量を多くする。他のノズルよりもガス流量を多くすることについて、「大流量吐出」といい、大流量吐出するノズルを「大流量吐出ノズル9」と名付ける。このような流量構成とする結果、大流量吐出ノズル9のガス流量は、全ノズルの平均ガス流量よりも多くなる。そして、大流量吐出ノズル9からの吐出流31が、2〜4個のノズル7を備えたランス6からのガス噴流の方向を主導することとなる。 For the 2 to 4 nozzles 7 provided at the tip of the lance, the device configuration is such that the gas flow rate from each nozzle 7 can be determined independently. Therefore, as shown in FIG. 3, a gas supply pipe 13 for supplying gas to each nozzle 7 is provided for each nozzle, and a flow rate adjusting device 14 is provided for each gas supply pipe 13. As a result, instead of blowing gas from each nozzle 7 at the same flow rate, the gas flow rate for one specific nozzle is higher than that for the other nozzles. Increasing the gas flow rate compared to other nozzles is referred to as "large flow rate discharge", and the nozzle that discharges a large flow rate is named "large flow rate discharge nozzle 9". As a result of such a flow rate configuration, the gas flow rate of the large flow rate discharge nozzle 9 becomes larger than the average gas flow rate of all the nozzles. Then, the discharge flow 31 from the large flow rate discharge nozzle 9 leads the direction of the gas jet from the lance 6 provided with the 2 to 4 nozzles 7.

ランス6の端部12に配置するノズル7個数が2個の場合について、図9に基づいて説明する。2個のノズル7は、図1に示すように、ランス中心軸29を軸として180°回転対称となる位置に配置されている。端部12よりもガス吐出流の下流側、かつ、ランス中心軸29から見てノズル外周11よりも外方側に、スカート部8が設けられている。図9の左側のノズルを第1ノズル7A、右側のノズルを第2ノズル7Bと名付ける。まず、図9(B)に示すように、左側の第1ノズル7Aを大流量吐出ノズル9とする。右側の第2ノズル7Bからのガス流量を1としたとき、第1ノズル7Aからのガス流量を3として、第1ノズル7A、第2ノズル7Bからガスを吐出する。大流量の第1ノズル7Aからの吐出流は、ノズルから出た直後に膨張波を形成し、スカート部側の膨張波はスカート部と衝突し、第1ノズル7Aからの吐出流は図9(B)の右側に吐出方向が曲げられると同時に、ガスの広がり角度も増大する。第2ノズル7Bからの吐出流については、ガス流量が少ないため、第1ノズル7Aからの噴流と合流し、図9(B)に示すように、主に第1ノズル7Bの吐出方向に流れることとなる。次に、ノズルごとのガス流量を変更し、図9(A)に示すように、第2ノズル7Bを大流量吐出ノズル9とすると、第2ノズル7Bからの吐出流が図9(A)の左側に曲げられ、第1ノズル7Aからの小流量の吐出流が第2ノズル7Bの吐出流と合流する。以上のとおりであるから、複数のノズル7とスカート部8を設けた上で、大流量吐出ノズル9を交替することにより、ランス6からのガスの噴流方向を変更することができる。また、スカート部8の作用により、噴流の広がり角度を広げる効果も発揮することができる。 A case where the number of nozzles 7 arranged at the end portion 12 of the lance 6 is two will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the two nozzles 7 are arranged at positions that are 180 ° rotationally symmetric with respect to the lance central axis 29. The skirt portion 8 is provided on the downstream side of the gas discharge flow from the end portion 12 and on the outer side of the nozzle outer circumference 11 as viewed from the lance central axis 29. The nozzle on the left side of FIG. 9 is named the first nozzle 7A, and the nozzle on the right side is named the second nozzle 7B. First, as shown in FIG. 9B, the first nozzle 7A on the left side is a large flow rate discharge nozzle 9. When the gas flow rate from the second nozzle 7B on the right side is 1, the gas flow rate from the first nozzle 7A is set to 3, and the gas is discharged from the first nozzle 7A and the second nozzle 7B. The discharge flow from the first nozzle 7A having a large flow rate forms an expansion wave immediately after exiting the nozzle, the expansion wave on the skirt portion side collides with the skirt portion, and the discharge flow from the first nozzle 7A is shown in FIG. At the same time that the discharge direction is bent to the right side of B), the spread angle of the gas also increases. Since the gas flow rate is small, the discharge flow from the second nozzle 7B merges with the jet flow from the first nozzle 7A and flows mainly in the discharge direction of the first nozzle 7B as shown in FIG. 9B. It becomes. Next, when the gas flow rate for each nozzle is changed and the second nozzle 7B is a large flow rate discharge nozzle 9 as shown in FIG. 9 (A), the discharge flow from the second nozzle 7B is shown in FIG. 9 (A). It is bent to the left, and the discharge flow of a small flow rate from the first nozzle 7A merges with the discharge flow of the second nozzle 7B. As described above, the jet direction of the gas from the lance 6 can be changed by providing the plurality of nozzles 7 and the skirt portion 8 and replacing the large flow rate discharge nozzles 9. In addition, the action of the skirt portion 8 can also exert the effect of widening the spread angle of the jet stream.

まず、本発明の第1の目的を達成する点について説明する。RH真空脱ガス装置を用いた真空精錬において、本発明のノズル7を2個有するランス6を用いることにより、上昇管3を交替したときに、ガス吹き込み位置を変更し、どちらの浸漬管2を上昇管3に用いる場合においても溶鋼表面25の上昇管位置26にガスを吹き付けることが可能となる。この点について図1、図3、図9に基づいて説明する。 First, a point of achieving the first object of the present invention will be described. In vacuum refining using the RH vacuum degassing device, by using the lance 6 having two nozzles 7 of the present invention, when the ascending pipe 3 is replaced, the gas blowing position is changed, and which immersion pipe 2 is used. Even when used for the riser pipe 3, gas can be sprayed on the riser pipe position 26 on the molten steel surface 25. This point will be described with reference to FIGS. 1, 3, and 9.

図1に示すランス先端において、2個のノズルの中心軸(28A、28B)を含む平面が、図3に示す2個の浸漬管2の中心軸を含む平面と同じ平面になるように、ノズルを配置する。図3において、左側の浸漬管(第1浸漬管2A)が上昇管3である場合は、図9(A)に示すようにランス6において右側のノズル(第2ノズル7B)を大流量吐出ノズル9とする。ランスからの吐出流31は、図9(A)、図3の左側に曲げられる。ランス先端と真空槽内溶鋼面との距離を調整するとともに、大流量吐出ノズル9(第2ノズル7B)ともう一方のノズル(第1ノズル7A)のガス流量を調整することにより、ランスからの吐出流31が、ちょうど第1浸漬管2Aの直上の溶鋼表面に到達できるようにする(図3参照)。次いで、上昇管3とする浸漬管が、第1浸漬管2Aから、右側の浸漬管(第2浸漬管2B)に移行した時点において、各ノズルからのガス流量を変更し、図9(B)に示すように、大流量吐出ノズル9を第2ノズル7Bから第1ノズル7Aに変更する。これにより、ランスからの吐出流31は図9(B)の右側に曲げられ、ちょうど第2浸漬管2Bの直上の溶鋼表面25に到達できるようになる。 At the tip of the lance shown in FIG. 1, the nozzles so that the plane including the central axes (28A, 28B) of the two nozzles is the same plane as the plane including the central axes of the two immersion tubes 2 shown in FIG. To place. In FIG. 3, when the immersion pipe (first immersion pipe 2A) on the left side is the rising pipe 3, the nozzle on the right side (second nozzle 7B) in the lance 6 is a large flow rate discharge nozzle as shown in FIG. 9 (A). Let it be 9. The discharge flow 31 from the lance is bent to the left side in FIGS. 9 (A) and 3 (A). By adjusting the distance between the tip of the lance and the molten steel surface in the vacuum chamber, and adjusting the gas flow rate of the large flow rate discharge nozzle 9 (second nozzle 7B) and the other nozzle (first nozzle 7A), the gas flow rate from the lance can be adjusted. Allow the discharge flow rate 31 to reach the surface of the molten steel just above the first immersion pipe 2A (see FIG. 3). Next, when the immersion tube to be the rising tube 3 shifts from the first immersion tube 2A to the right immersion tube (second immersion tube 2B), the gas flow rate from each nozzle is changed, and FIG. 9B is shown. As shown in, the large flow rate discharge nozzle 9 is changed from the second nozzle 7B to the first nozzle 7A. As a result, the discharge flow 31 from the lance is bent to the right side in FIG. 9B so that it can reach the molten steel surface 25 just above the second immersion tube 2B.

次に、本発明の第2、第3の目的である、ガスを散逸させることなく、溶鋼表面におけるガス吹き付け面積を増加する効果、溶鋼表面においてガスが吹き付けられる位置を常に変化させることを可能とする効果の検証を、以下のように行った。即ち、300トンの溶鋼を処理するRH式真空脱ガス処理装置にて、真空槽内の溶鋼の上方に設置したランス6からN2ガスを溶鋼に吹き付ける試験を行い、溶鋼中のN濃度の変化から、精錬反応効率を調査した。 Next, the second and third objects of the present invention are the effect of increasing the gas spraying area on the molten steel surface without dissipating the gas, and making it possible to constantly change the position where the gas is sprayed on the molten steel surface. The verification of the effect was performed as follows. That is, in an RH type vacuum degassing device that processes 300 tons of molten steel, a test was conducted in which N 2 gas was sprayed onto the molten steel from a lance 6 installed above the molten steel in the vacuum chamber, and a change in the N concentration in the molten steel was performed. Therefore, the refining reaction efficiency was investigated.

ランス先端の端部12に設けるノズル7の個数は、本発明については2〜4個とした(図1、図2参照)。比較例のノズル1個の場合、ノズルの一方にスカート部の代替としての壁を設けた比較例(図10(B)参照)と、従来例のスカート部なし(図10(A)参照)の2種類を用いた。ランス当たりの合計ガス流量は、いずれのランスにおいても同一流量とした。ノズルの開口断面積の合計が5000〜8000mm2となるようにノズル径を選択した。同一のランスにおいては、2〜4個のノズルの内径は同一としている。また、いずれのノズルも、出口付近のノズル形状は、ラバールノズルではなく、ノズル軸方向に同一径の円筒形状とし、ノズル中心軸の方向がランス中心軸と同一方向となるように配置している。2〜4個のノズルについては、ノズルの中心軸が端部を通過する位置は、ランス中心軸を軸として回転対称となる位置に配置され、各ノズルからのガス流量をそれぞれ独立に定めることができるような装置構成としている。 The number of nozzles 7 provided at the end 12 of the tip of the lance was set to 2 to 4 for the present invention (see FIGS. 1 and 2). In the case of one nozzle in the comparative example, there are a comparative example in which a wall is provided as a substitute for the skirt portion on one side of the nozzle (see FIG. 10B) and a conventional example without a skirt portion (see FIG. 10A). Two types were used. The total gas flow rate per lance was the same for all lances. The nozzle diameter was selected so that the total opening cross-sectional area of the nozzle was 5000 to 8000 mm 2. In the same lance, the inner diameters of 2 to 4 nozzles are the same. Further, in each nozzle, the nozzle shape near the outlet is not a Laval nozzle but a cylindrical shape having the same diameter in the nozzle axis direction, and the nozzle central axis is arranged so as to be the same direction as the lance central axis. For 2 to 4 nozzles, the position where the central axis of the nozzle passes through the end is arranged at a position that is rotationally symmetric with respect to the central axis of the lance, and the gas flow rate from each nozzle can be determined independently. The device configuration is such that it can be used.

試験に際し、ランスの共通の条件として、スカート部傾斜角度θ=5〜7°、h/d0=3.5〜4.0、d1/d0=0.20〜0.30、d2/d0=0.2〜0.8、ランス孔数=2を採用した。そして、それぞれの条件のうちのひとつを種々に変更したノズルとスカート部を有するランスを準備し、ガス吹き込み試験を行った。 Upon testing, a common condition of the lance, the skirt portion the inclination angle θ = 5~7 °, h / d 0 = 3.5~4.0, d 1 / d 0 = 0.20~0.30, d 2 / D 0 = 0.2 to 0.8 and the number of lance holes = 2 were adopted. Then, a lance having a nozzle and a skirt portion in which one of the conditions was changed was prepared, and a gas blowing test was conducted.

2ガス吹付け試験は以下のようにして行った。取鍋に収容された溶鋼300トンをRH式真空脱ガス処理装置にて精錬処理を開始した。溶鋼組成はC濃度=0.10〜0.30%、Si濃度=0.1〜0.4%、Mn濃度=0.6〜1.2%、Al濃度=0.010〜0.050%、S濃度=0.001〜0.003%、N濃度=0.0033〜0.0037%である。また、真空槽内の雰囲気圧力は1330〜4000Pa、環流ガスはArを溶鋼1トンあたり4.5〜7.4Nm3/(t・min)で導入した。 The N 2 gas spray test was conducted as follows. The refining process of 300 tons of molten steel contained in the ladle was started by the RH type vacuum degassing device. The molten steel composition is C concentration = 0.10 to 0.30%, Si concentration = 0.1 to 0.4%, Mn concentration = 0.6 to 1.2%, Al concentration = 0.010 to 0.050%. , S concentration = 0.001 to 0.003%, N concentration = 0.0033 to 0.0037%. The atmospheric pressure in the vacuum chamber was 1330 to 4000 Pa, and Ar was introduced as the reflux gas at 4.5 to 7.4 Nm 3 / (t · min) per ton of molten steel.

真空槽内の雰囲気圧力ならびに環流ガス流量の安定を確認した後、真空槽内の溶鋼表面から3.0mの高さにランス6を設置し、ランス先端のノズル7を通じて、ノズル合計でN2ガスを溶鋼トンあたり0.11〜0.15Nm3/(t・min)の流量で吹き付けた。各ノズルの流量比は、ノズル数=2では1:3、ノズル数=3では1:1:4、ノズル数=4では1:1:1:4、ノズル数=5では1:1:1:1:5とし、10〜40秒で各ノズルの流量を入れ替えた。吹付け時間は8分間とした。吹き付け後にサンプルを採取し、溶鋼中のN濃度を分析した。 After confirming the stability of the atmospheric pressure in the vacuum chamber and the flow rate of the circulating gas, install the lance 6 at a height of 3.0 m from the surface of the molten steel in the vacuum chamber, and pass the nozzle 7 at the tip of the lance through the nozzle 7 to the total of N 2 gas Was sprayed at a flow rate of 0.11 to 0.15 Nm 3 / (t · min) per ton of molten steel. The flow rate ratio of each nozzle is 1: 3 when the number of nozzles = 2, 1: 1: 4 when the number of nozzles = 3, 1: 1: 1: 4 when the number of nozzles = 4, and 1: 1: 1 when the number of nozzles = 5. The flow rate was 1: 5, and the flow rate of each nozzle was changed in 10 to 40 seconds. The spraying time was 8 minutes. A sample was taken after spraying and the N concentration in the molten steel was analyzed.

ノズル孔が1孔の場合の結果を図8に示す。ノズル1孔でスカート部なしの従来例(黒三角)に対し、同じノズル1孔でスカート部ありの比較例(白丸)は、窒素濃度上昇量が若干増大したが不十分であった。スカート部の効果により、吐出流の広がり角度が増大した効果であると推定している。ノズル数が2〜4個の本発明例(白丸)は、いずれも、ノズル1孔の従来例、比較例よりも窒素濃度上昇量が増大している。 The result when the nozzle hole is one hole is shown in FIG. In the comparative example (white circle) with one nozzle hole and no skirt, the amount of increase in nitrogen concentration increased slightly, but was insufficient, as opposed to the conventional example (black triangle) with one nozzle and no skirt. It is presumed that the effect of the skirt portion is the effect of increasing the spread angle of the discharge flow. In each of the examples of the present invention (white circles) having 2 to 4 nozzles, the amount of increase in nitrogen concentration is larger than that of the conventional example and the comparative example having one nozzle hole.

図4に示すスカート部の傾斜角度θと吹き付け後のN濃度の関係から、θは0〜8°の時にN濃度は高くなった。図5に示すスカート部高さをノズル直径で除したh/d0と吹付け後のN濃度との関係から、h/d0が2.5〜4.0の時にN濃度は高くなった。図6に示す隣接するノズル間隔をノズル直径で除したd1/d0と吹付け後のN濃度の関係から、d1/d0が0.10〜0.40の時にN濃度は高くなった。図7に示すノズルとスカート接続部の最近接距離をノズル直径で除したd2/d0と吹付け後のN濃度との関係から、d2/d0が0.1〜2.0の時にN濃度は高くなった。図8に示すノズル数と吹付け後のN濃度の関係から、ノズル数は2〜4の時にN濃度は高くなった。 From the relationship between the inclination angle θ of the skirt portion shown in FIG. 4 and the N concentration after spraying, the N concentration increased when θ was 0 to 8 °. From the relationship between h / d 0 obtained by dividing the height of the skirt portion shown in FIG. 5 by the nozzle diameter and the N concentration after spraying, the N concentration became high when h / d 0 was 2.5 to 4.0. .. From the relationship between d 1 / d 0 obtained by dividing the distance between adjacent nozzles shown in FIG. 6 by the nozzle diameter and the N concentration after spraying, the N concentration becomes high when d 1 / d 0 is 0.10 to 0.40. It was. From the relationship between d 2 / d 0 obtained by dividing the closest contact distance between the nozzle and the skirt connection portion shown in FIG. 7 by the nozzle diameter and the N concentration after spraying, d 2 / d 0 is 0.1 to 2.0. Sometimes the N concentration was high. From the relationship between the number of nozzles shown in FIG. 8 and the N concentration after spraying, the N concentration was high when the number of nozzles was 2-4.

以上の結果から、ノズルが1孔でかつスカート部を有しない従来例と比較して、2〜4個のノズルとスカート部を有する本発明においては、窒素濃度の上昇量が増大しており、ガスを散逸させることなく、溶鋼表面におけるガス吹き付け面積を増加するとともに、溶鋼表面においてガスが吹き付けられる位置を常に変化させることにより、精錬反応速度の増大が実現していることを確認できた。さらに、前記(1)式〜(4)式を満たすノズルとスカート部の配置とすることにより、優れた精錬反応速度増大効果を得られることが確認できた。 From the above results, in the present invention having 2 to 4 nozzles and a skirt portion, the amount of increase in nitrogen concentration is increased as compared with the conventional example in which the nozzle has one hole and does not have a skirt portion. It was confirmed that the refining reaction rate was increased by increasing the gas spraying area on the molten steel surface without dissipating the gas and constantly changing the position where the gas was sprayed on the molten steel surface. Further, it was confirmed that an excellent refining reaction rate increasing effect can be obtained by arranging the nozzle and the skirt portion satisfying the above equations (1) to (4).

本発明のノズルを備えたランスは、溶鋼を減圧条件下にて処理する真空脱ガス処理装置にて用いる。特に、RH式真空脱ガス処理装置は合金成分調整、脱ガス、脱硫、非金属介在物除去、温度調整などの処理を短時間で行うため、ランスからのガス単体またはガスと精錬用粉末の混合吹付け処理の時間短縮効果が大きく、望ましい。 The lance provided with the nozzle of the present invention is used in a vacuum degassing apparatus that processes molten steel under reduced pressure conditions. In particular, the RH type vacuum degassing treatment device performs processing such as alloy component adjustment, degassing, desulfurization, removal of non-metal inclusions, and temperature adjustment in a short time, so that the gas alone from the lance or a mixture of gas and refining powder It is desirable because it has a large effect of shortening the spraying process time.

ランスから吹き付けるガスはO2、N2、CHO4、Arなどが挙げられ、種類は問わない。ランスから吹き付ける精錬用の粉末については、CaOを主体とする脱硫のための粉末、FeOやMnOといった脱炭のための粉末、炭素濃度調整のための炭材などが挙げられ、種類は問わない。ただし、粉末の粒径は0.5mm以下が望ましい。0.5mmより大きくなると、粉末の慣性力が強くなるために、ガスがノズルから噴出した直後の急激な膨張に随伴されず、吹付け角度は大きくならないためである。 The gas blown from the lance includes O 2 , N 2 , CHO 4 , Ar, etc., regardless of the type. Examples of the refining powder sprayed from the lance include powders for desulfurization mainly containing CaO, powders for decarburization such as FeO and MnO, and carbonaceous materials for adjusting the carbon concentration, and the types are not limited. However, the particle size of the powder is preferably 0.5 mm or less. This is because when the size is larger than 0.5 mm, the inertial force of the powder becomes stronger, so that the spraying angle does not increase without being accompanied by the rapid expansion immediately after the gas is ejected from the nozzle.

ガス単体吹付け、またはガスと精錬用粉末の混合吹付け時の雰囲気圧力は133〜13300Paが望ましい。133Pa未満では、ノズルから噴出したガスの膨張の度合いが大きくなりすぎ、ジェットが不安定化してしまうためである。13300Paより大きくなると、ノズルから噴出したガスの膨張の度合いが小さく、スカート内壁での衝突、反射が殆ど生じなくなってしまうためである。 The atmospheric pressure at the time of spraying the gas alone or the mixed spraying of the gas and the refining powder is preferably 133 to 13300 Pa. If it is less than 133 Pa, the degree of expansion of the gas ejected from the nozzle becomes too large, and the jet becomes unstable. This is because when the value is larger than 13300 Pa, the degree of expansion of the gas ejected from the nozzle is small, and collision and reflection on the inner wall of the skirt hardly occur.

ランス先端の端部12と溶鋼表面25の距離は2.0〜4.5mが望ましい。2.0m未満ではガス単体吹付けまたはガスと精錬用粉末の混合吹付けでも、広がりが不十分になってしまう。4.5mより大きくなると、ガスまたは精錬用粉末の速度が減衰してしまい、溶鋼表面に到達せずに真空排気系に散逸する割合が大きくなる。 The distance between the end portion 12 of the tip of the lance and the surface 25 of the molten steel is preferably 2.0 to 4.5 m. If it is less than 2.0 m, the spread will be insufficient even by spraying a single gas or a mixed spray of gas and refining powder. If it is larger than 4.5 m, the speed of the gas or the refining powder will be attenuated, and the rate of dissipation to the vacuum exhaust system without reaching the surface of the molten steel will increase.

図1、図2に示すように、ランス先端の端部12には2〜4個のガス吐出用のノズル7を有し、ノズルの位置は、ランス中心軸29を軸として回転対称となる位置に配置する。ランスのノズル数は2〜4孔であることが必要である。1孔ではガスの吹き付け方向を時間経過とともに変更することができない。5孔以上では一つのノズルに流れるガス流量が小さくなり、ガスまたは精錬用粉末の速度が大きくならずに、溶鋼表面に到達せずに真空排気系に散逸する割合が大きくなる。 As shown in FIGS. 1 and 2, the end portion 12 of the tip of the lance has 2 to 4 nozzles 7 for gas discharge, and the nozzle positions are rotationally symmetrical with respect to the lance central axis 29. Place in. The number of nozzles of the lance needs to be 2 to 4 holes. With one hole, the gas blowing direction cannot be changed over time. If the number of holes is 5 or more, the flow rate of gas flowing through one nozzle becomes small, the speed of gas or refining powder does not increase, and the ratio of gas or refining powder not reaching the surface of molten steel and dissipating into the vacuum exhaust system increases.

ノズルの直径は全て同一であっても、異なっていても良い。但し、流量の制御のためには、全て同一であることが望ましい。各ノズルからのガス流量をそれぞれ独立に定めることができる装置構成とする。具体的には、図3に示すように、ノズル7毎にガス供給管13が接続され、それぞれに流量調整装置14を有し、ノズル7ごとの流量調整装置14からランス内のガス供給管13を経由して、各ノズルまでの流路をそれぞれに有するような装置構成とする。 The nozzle diameters may all be the same or different. However, in order to control the flow rate, it is desirable that they are all the same. The device configuration is such that the gas flow rate from each nozzle can be determined independently. Specifically, as shown in FIG. 3, a gas supply pipe 13 is connected to each nozzle 7, each of which has a flow rate adjusting device 14, and the flow rate adjusting device 14 for each nozzle 7 to the gas supply pipe 13 in the lance. The device configuration is such that each has a flow path to each nozzle via the above.

最近接のノズル間のノズル外周の最短距離d1はノズルの直径d0に対し0.1〜0.4倍であると好ましい。0.1倍未満では、隣接するノズルから噴出したガスジェットが急激に膨張する途上で干渉しあい、流れが乱される。0.4倍よりも大きいと、隣接するノズルから噴出したガスジェット間に発生する負圧部の影響が強くなり、ジェットの方向が鉛直下方に整流されてしまう。 The shortest distance d 1 on the outer circumference of the nozzle between the closest nozzles is preferably 0.1 to 0.4 times the diameter d 0 of the nozzle. If it is less than 0.1 times, the gas jets ejected from the adjacent nozzles interfere with each other during the rapid expansion, and the flow is disturbed. If it is larger than 0.4 times, the influence of the negative pressure portion generated between the gas jets ejected from the adjacent nozzles becomes strong, and the direction of the jets is rectified vertically downward.

端部よりもガス吐出流の下流側、かつ、ランス中心軸29から見てノズル外周11よりも外方側に、スカート部8を有する。スカート部8は、すべてのノズル中心軸部分を取り囲むように構成すると好ましい。スカート部を全ノズルの外周全周を取り囲むのではなく、ノズル付近の一部のみに設けることとしても良い。例えば、ノズルが2孔の場合、ノズル中心軸から見てランス中心軸の反対側に壁を設け、2孔のノズルに対応する2箇所の壁をもってスカート部とすることとしても良い。スカート部の傾斜角度θは0〜8°が望ましい。0°未満はランスの製作が困難である。8°より大きいと、ガスまたは精錬用粉末のスカート内壁への衝突が生じにくくなる。 The skirt portion 8 is provided on the downstream side of the gas discharge flow from the end portion and on the outer side of the nozzle outer circumference 11 as viewed from the lance central axis 29. It is preferable that the skirt portion 8 is configured to surround all the nozzle central shaft portions. The skirt portion may be provided only in a part near the nozzles instead of surrounding the entire circumference of all the nozzles. For example, when the nozzle has two holes, a wall may be provided on the opposite side of the lance central axis when viewed from the nozzle central axis, and two walls corresponding to the two-hole nozzle may be used as the skirt portion. The inclination angle θ of the skirt portion is preferably 0 to 8 °. It is difficult to manufacture a lance below 0 °. If it is larger than 8 °, collision of gas or refining powder with the inner wall of the skirt is less likely to occur.

スカート部の高さhはノズルの直径d0に対し2.5〜4.0倍であると好ましい。2.5倍未満では、ガスまたは精錬用粉末の衝突する面積が不十分となる。4.0倍より大きくなると、反射したガスまたは精錬用粉末の吹き付けられる向きが鉛直下方に整流されてしまう。 The height h of the skirt portion is preferably 2.5 to 4.0 times the diameter d 0 of the nozzle. If it is less than 2.5 times, the colliding area of the gas or the refining powder becomes insufficient. If it is larger than 4.0 times, the direction in which the reflected gas or the refining powder is sprayed is rectified vertically downward.

端部におけるスカート部とノズル外周との最短距離d2はノズルの直径d0に対し0.1〜2.0倍であると好ましい。0.1倍より小さいとノズルから噴出したガスまたは精錬用粉末はスカート内壁に沿って膨張してしまう。2.0倍より大きいと、スカート内壁への衝突が殆ど生じなくなる。 The shortest distance d 2 between the skirt portion and the outer circumference of the nozzle at the end portion is preferably 0.1 to 2.0 times the diameter d 0 of the nozzle. If it is less than 0.1 times, the gas or refining powder ejected from the nozzle expands along the inner wall of the skirt. If it is larger than 2.0 times, the collision with the inner wall of the skirt hardly occurs.

ガスの吹き付け方向については、それぞれのノズルに導入する時間経過とともにガス流量を調整することで変化させても良く、またRH式真空脱ガス処理装置の場合では上昇管に向けて固定して吹き付けても良い。ただし、吹付け方向については、予め数値流体計算で求めておく、装置の内部を観察できる窓からガスまたは精錬用粉末の噴出挙動を観察しておくことが望ましい。 The gas spraying direction may be changed by adjusting the gas flow rate with the passage of time for introduction into each nozzle, and in the case of the RH type vacuum degassing treatment device, the gas is fixedly sprayed toward the rising pipe. Is also good. However, it is desirable to observe the ejection behavior of gas or refining powder from a window that allows observation of the inside of the device, which is obtained in advance by numerical fluid calculation for the spraying direction.

図3に示すように、溶鋼290〜310tに対し、RH式真空脱ガス処理を行っている最中に、真空槽1の上部より本発明又は比較例のノズル7を有するランス6を、溶鋼表面25とランス下端の端部12との距離が2.5〜4.0mになるように配置した。ノズル7から真空槽内溶鋼表面25に窒素ガスを吹き付け、溶鋼中のN濃度の上昇程度を評価することにより、溶鋼への窒素添加能力の評価を行った。 As shown in FIG. 3, while the molten steel 290 to 310t is being subjected to the RH type vacuum degassing treatment, a lance 6 having the nozzle 7 of the present invention or the comparative example is applied to the surface of the molten steel from the upper part of the vacuum tank 1. The distance between the 25 and the end 12 at the lower end of the lance was 2.5 to 4.0 m. The ability to add nitrogen to the molten steel was evaluated by blowing nitrogen gas from the nozzle 7 onto the surface 25 of the molten steel in the vacuum chamber and evaluating the degree of increase in the N concentration in the molten steel.

ランス先端の端部に配置するノズル7として、1〜5孔のノズルを用意した。2〜4孔のノズル7については、各ノズルからのガス流量をそれぞれ独立に定めることができるような装置構成とした。ノズル7はストレートノズルとし、ノズル断面積の合計が、1〜5孔のノズルで同一となるようにノズル径を定めた。複数のノズル7を有するランス6において、ノズル径は同一とした。1孔のノズル7を有するランス6については、スカート部を有しないもの(No.11)、ノズルの全周にノズルと同心円のスカート部8を有するもの(比較例No.12)を用意した。2〜5孔のノズル7を有するランス6については、表1に記載するようなノズル配置及びスカート部配置とした。 Nozzles with 1 to 5 holes were prepared as the nozzles 7 to be arranged at the end of the tip of the lance. For the nozzles 7 having 2 to 4 holes, the device configuration is such that the gas flow rate from each nozzle can be determined independently. The nozzle 7 was a straight nozzle, and the nozzle diameter was determined so that the total nozzle cross-sectional area was the same for the nozzles having 1 to 5 holes. In the lance 6 having a plurality of nozzles 7, the nozzle diameters were the same. As the lance 6 having a single-hole nozzle 7, a lance 6 having no skirt portion (No. 11) and a lance 6 having a skirt portion 8 concentric with the nozzle on the entire circumference of the nozzle (Comparative Example No. 12) were prepared. For the lance 6 having the nozzles 7 having 2 to 5 holes, the nozzle arrangement and the skirt portion arrangement as shown in Table 1 were adopted.

ノズル7からのガス吹き込み時の真空槽内の雰囲気圧力は3000〜7000Pa、環流ガス22としてArを溶鋼1トンあたり0.0040〜0.0060Nm3/(t・min)の流量で上昇管3に設けられた羽口21から溶鋼中に吹き込んだ。ランス下降後、溶鋼中のN濃度を高めるため、ノズル7を通じN2ガスを溶鋼に吹き付けた。N2ガスは溶鋼1トンあたり0.13Nm3/(t・min)の流量で8分間吹き付けた。N2ガス吹き付け前後にてサンプル採取を行い、N濃度を分析した。 The atmospheric pressure in the vacuum chamber when the gas is blown from the nozzle 7 is 3000 to 7000 Pa, and Ar is used as the recirculation gas 22 in the ascending pipe 3 at a flow rate of 0.0040 to 0.0060 Nm 3 / (t ・ min) per ton of molten steel. It was blown into the molten steel from the provided tuyere 21. After the lance was lowered, N 2 gas was sprayed onto the molten steel through the nozzle 7 in order to increase the N concentration in the molten steel. N 2 gas was sprayed at a flow rate of 0.13 Nm 3 / (t · min) per ton of molten steel for 8 minutes. Samples were taken before and after N 2 gas spraying, and the N concentration was analyzed.

試験条件、ガス吹き込み前後のN濃度の変化を表1に示す。本発明範囲から外れる数値・項目に下線を付している。 Table 1 shows the test conditions and changes in N concentration before and after gas injection. Numerical values and items outside the scope of the present invention are underlined.

Figure 0006888492
Figure 0006888492

1本ノズルでスカート部なしの従来例(試験No.11)は窒素濃度上昇が最も少なかった。1孔ノズルでノズル全周にスカート部を設けた比較例(試験No.12)は、ガス吹き付け方向が真空槽中央であり、試験No.11よりは窒素濃度上昇が見られたがわずかであった。 In the conventional example (Test No. 11) with one nozzle and no skirt, the increase in nitrogen concentration was the smallest. In the comparative example (test No. 12) in which the skirt portion was provided on the entire circumference of the nozzle with a one-hole nozzle, the gas blowing direction was in the center of the vacuum chamber, and the test No. 12 was used. Nitrogen concentration increased from 11 but was slight.

本発明の好適な条件を用いた試験No.1〜10では、N2ガス吹き付け後のN濃度は0.0048〜0.0052%と、上記試験No.11、12と比較すると良好な結果を得ることができた。3孔ノズルで上昇管固定とする場合、上昇管の配置が替わるに際し、試験No.5と試験No.7で切り替えることによって対応できる。 Test No. using the suitable conditions of the present invention. In 1 to 10, the N concentration after spraying N 2 gas was 0.0048 to 0.0052%, and the above test No. Good results could be obtained as compared with 11 and 12. When the ascending pipe is fixed with a 3-hole nozzle, when the arrangement of the ascending pipe is changed, the test No. 5 and test No. It can be dealt with by switching with 7.

本発明の好適な範囲を外れたノズルを用いた発明例である試験No.13〜22では、N2ガス吹き付け後のN濃度は上記試験No.1〜10に比べると窒素上昇量が少なかった。試験No.13ではガスを溶鋼流動が比較的穏やかな下降管位置に向けて吹きつけたため、N濃度が局所的に高くなり、ガスからのNの吸収効率が低下したためである。試験No.14ではスカートの傾斜角度θが好適範囲より大きすぎて、膨張したガスジェットのスカートとの衝突による反射があまり生じなかったためである。試験No.15、21ではノズル間の距離d1/d0が好適範囲より小さく、隣接するランスから噴出されたガスジェットが急膨張している過程で合体してしまい、ジェットの流れが不安定となったためである。試験No.16ではノズル間の距離d1/d0が好適範囲より大きく、隣接するガスジェットの間に生じる負圧部の影響が大きくなり、ジェットの流れが不安定となったためである。試験No.17ではスカート部の高さが好適範囲より低く、ジェットの反射が限定的にしか生じなかったためである。試験No.18ではスカート部の高さh/d0が好適範囲より高く、反射されたジェットであっても、鉛直下方に吹付け方向を整流化されたためである。試験No.19ではノズルとスカート接続部との距離d2/d0が好適範囲より近く、スカートに沿ってガスジェットは膨張して反射しなかったためである。試験No.20、22ではノズルとスカート接続部との距離d2/d0が好適範囲より遠く、膨張したジェットがスカート部に衝突しなかったためである。 Test No. which is an example of the invention using a nozzle outside the suitable range of the present invention. In 13 to 22, the N concentration after spraying N 2 gas was the above-mentioned test No. The amount of nitrogen increase was smaller than that of 1 to 10. Test No. This is because in No. 13, since the gas was blown toward the position of the descending pipe where the molten steel flow was relatively gentle, the N concentration was locally increased and the absorption efficiency of N from the gas was decreased. Test No. This is because the inclination angle θ of the skirt in No. 14 was too large to exceed the preferable range, and the reflection of the expanded gas jet due to the collision with the skirt did not occur so much. Test No. In 15 and 21, the distance d 1 / d 0 between the nozzles was smaller than the preferable range, and the gas jets ejected from the adjacent lances merged in the process of rapid expansion, and the jet flow became unstable. Is. Test No. This is because in No. 16, the distance d 1 / d 0 between the nozzles is larger than the preferable range, the influence of the negative pressure portion generated between the adjacent gas jets becomes large, and the jet flow becomes unstable. Test No. This is because the height of the skirt portion in No. 17 was lower than the preferable range, and the reflection of the jet occurred only in a limited manner. Test No. In No. 18, the height h / d 0 of the skirt portion is higher than the preferable range, and even if the jet is reflected, the spraying direction is rectified vertically downward. Test No. This is because in No. 19, the distance d 2 / d 0 between the nozzle and the skirt connection portion was closer than the preferable range, and the gas jet expanded along the skirt and did not reflect. Test No. In 20 and 22, the distance d 2 / d 0 between the nozzle and the skirt connection portion was far from the preferable range, and the expanded jet did not collide with the skirt portion.

試験No.22ではノズルが多すぎて、一つのノズルから噴出されるガスジェットが弱くなってしまったためである。 Test No. This is because the number of nozzles in 22 is too large and the gas jet ejected from one nozzle is weakened.

上記実施例1と同様に、1〜5孔のノズルを有するランスを用意し、図3に示すように、溶鋼290〜310tに対し、RH式真空脱ガス処理を行っている最中に、真空槽1の上部より本発明のランス6を溶鋼表面25とランス下端の端部12との距離が2.5〜4.0mになるよう下降した。この時の真空槽内の雰囲気圧力は133〜3990Pa、環流ガスとしてArを溶鋼1トンあたり0.0040〜0.0060Nm3/(t・min)の流量で上昇管3に設けられた羽口21から溶鋼中に吹き込んだ。ランス下降後、脱炭反応を生じさせるため、ノズル7を通じArガスとFeO粉末を混合して溶鋼に吹き付けた。FeO粉末は粉体供給装置15から供給した。Arガスの流量は0.02Nm3/(t・min)、FeO粉末の供給速度は0.18〜0.20kg/(t・min)で7〜8分間吹き付けた。ArガスとFeO粉末の混合吹付け前後にてサンプル採取を行い、C濃度を分析した。3孔ノズルで上昇管固定とする比較例(試験No.3)の場合、上昇管の配置が替わるに際し、ガス流量比を、表2の試験No.3に示す「1:1:4」から「2:2:1」に切り替えることによって対応できる。 Similar to the first embodiment, a lance having 1 to 5 hole nozzles is prepared, and as shown in FIG. 3, a vacuum is applied to the molten steel 290 to 310 t during the RH type vacuum degassing treatment. The lance 6 of the present invention was lowered from the upper part of the tank 1 so that the distance between the molten steel surface 25 and the end portion 12 at the lower end of the lance was 2.5 to 4.0 m. At this time, the atmospheric pressure in the vacuum chamber was 133 to 3990 Pa, and Ar was used as the recirculation gas at a flow rate of 0.0040 to 0.0060 Nm 3 / (t · min) per ton of molten steel. Was blown into molten steel. After the lance was lowered, Ar gas and FeO powder were mixed and sprayed onto the molten steel through the nozzle 7 in order to cause a decarburization reaction. The FeO powder was supplied from the powder supply device 15. The flow rate of Ar gas was 0.02 Nm 3 / (t · min), and the supply rate of FeO powder was 0.18 to 0.20 kg / (t · min) for 7 to 8 minutes. Samples were taken before and after the mixed spraying of Ar gas and FeO powder, and the C concentration was analyzed. In the case of the comparative example (test No. 3) in which the ascending pipe is fixed by the 3-hole nozzle, when the arrangement of the ascending pipe is changed, the gas flow rate ratio is changed to the test No. 3 in Table 2. It can be dealt with by switching from "1: 1: 4" shown in 3 to "2: 2: 1".

試験条件、C濃度の変化を表2に示す。本発明範囲から外れる数値・項目に下線を付している。 Table 2 shows the test conditions and changes in C concentration. Numerical values and items outside the scope of the present invention are underlined.

Figure 0006888492
Figure 0006888492

1本ノズルでスカート部なしの従来例(試験No.7)はC濃度低下が最も少なかった。1孔ノズルでノズル全周にスカート部を設けた比較例(試験No.8)は、ガス吹き付け方向が真空槽中央であり、試験No.7よりC濃度は低下したがわずかであった。 In the conventional example (Test No. 7) with one nozzle and no skirt, the decrease in C concentration was the smallest. In the comparative example (test No. 8) in which the skirt portion was provided on the entire circumference of the nozzle with a one-hole nozzle, the gas blowing direction was in the center of the vacuum chamber, and the test No. 8 was used. The C concentration was lower than that of 7, but it was slight.

本発明の好適な条件を用いた試験No.1〜6では、ArガスとFeO粉末の混合吹き付け後のC濃度は0.0007〜0.0011%と、上記試験No.7、8に対し、低濃度化することができた。 Test No. using the suitable conditions of the present invention. In 1 to 6, the C concentration after the mixed spraying of Ar gas and FeO powder was 0.0007 to 0.0011%, and the above test No. The concentration could be reduced compared to 7 and 8.

本発明の好適な範囲を外れたノズルを用いた発明例である試験No.9〜18では、ガス吹き付け後のC濃度は上記試験No.1〜6に比べるとC低下量が少なかった。試験No.9は溶鋼流動が穏やかな真空槽の下降管側に吹付け局所的に溶鋼中FeOが滞留してしまい、FeO粉末と溶鋼の反応が進行せず、FeO粉末が真空排気系に散逸してしまったためである。試験No.10はスカートの傾斜角度θが好適範囲より大きく、粉体がスカート内壁に殆ど衝突して反射しなかったためである。試験No.11、17はノズルの間隔d1/d0が好適範囲より近すぎて、ノズルから噴出したガスジェットが急膨張している過程で合体してしまい、ジェットの流れが不安定となり、FeO粉末の加速が不十分となり、溶鋼表面に到達せずに真空排気系に散逸してしまったためである。試験No.12ではノズル間の距離d1/d0が好適範囲より大きすぎて、隣接するガスジェットの間に生じる負圧部の影響が大きくなり、FeO粉末の吹付け方向が固定されてしまったためである。試験No.13ではスカート部の高さh/d0が好適範囲より低すぎて、FeO粉末の反射が限定的にしか生じなかったためである。試験No.14ではスカート部の高さh/d0が好適範囲より高すぎて、FeO粉末の反射が生じても、スカート内でその吹付け方向が鉛直下方に整流化されてしまったためである。試験No.15ではノズルとスカート接続部との距離d2/d0が好適範囲より近すぎて、スカートに沿ってガスジェットが膨張して反射しないため、FeO粉末も反射しなかったためである。試験No.16、18ではノズルとスカート接続部との距離d2/d0が好適範囲より遠すぎて、FeO粉末がスカート部に衝突しなかったためである。 Test No. which is an example of the invention using a nozzle outside the suitable range of the present invention. In 9 to 18, the C concentration after gas blowing was the above-mentioned test No. The amount of C decrease was smaller than that of 1 to 6. Test No. No. 9 was sprayed onto the descending pipe side of the vacuum chamber where the molten steel flow was gentle, and FeO was locally retained in the molten steel, the reaction between the FeO powder and the molten steel did not proceed, and the FeO powder was dissipated into the vacuum exhaust system. This is because of the vacuum. Test No. 10 is because the inclination angle θ of the skirt is larger than the preferable range, and the powder hardly collides with the inner wall of the skirt and is not reflected. Test No. In Nos. 11 and 17, the nozzle spacing d 1 / d 0 is too close to the preferable range, and the gas jets ejected from the nozzles coalesce in the process of rapid expansion, resulting in unstable jet flow and FeO powder. This is because the acceleration was insufficient and the molten steel surface was not reached and was dissipated into the vacuum exhaust system. Test No. In No. 12, the distance d 1 / d 0 between the nozzles was too large than the preferable range, the influence of the negative pressure portion generated between the adjacent gas jets became large, and the spraying direction of the FeO powder was fixed. .. Test No. In No. 13, the height h / d 0 of the skirt portion was too lower than the preferable range, and the reflection of the FeO powder occurred only in a limited manner. Test No. This is because in No. 14, the height h / d 0 of the skirt portion is too high than the preferable range, and even if the FeO powder is reflected, the spraying direction is rectified vertically downward in the skirt. Test No. In No. 15, the distance d 2 / d 0 between the nozzle and the skirt connection portion was too close to the preferable range, and the gas jet expanded along the skirt and was not reflected, so that the FeO powder was not reflected either. Test No. This is because in 16 and 18, the distance d 2 / d 0 between the nozzle and the skirt connection portion was too far from the preferable range, and the FeO powder did not collide with the skirt portion.

試験No.19ではノズル数が大きすぎて、一つのノズルから噴出されるガスジェットの流速が低くなり、FeO粉末の加速も不十分となることで、溶鋼表面に到達せずに真空排気系に散逸してしまったためである。 Test No. At 19, the number of nozzles is too large, the flow velocity of the gas jet ejected from one nozzle is low, and the acceleration of FeO powder is insufficient, so that it dissipates into the vacuum exhaust system without reaching the molten steel surface. This is because it has been closed.

1 真空槽
2 浸漬管
3 上昇管
4 下降管
5 取鍋
6 ランス
7 ノズル
8 スカート部
9 大流量吐出ノズル
11 ノズル外周
12 端部
13 ガス供給管
14 流量調整装置
15 粉体供給装置
21 羽口
22 環流ガス
23 真空排気
24 溶鋼
25 溶鋼表面
26 上昇管位置
27 下降管位置
28 ノズルの中心軸
29 ランス中心軸
31 吐出流
32 上昇流
33 下降流
34 膨張波
35 ジェット境界
1 Vacuum tank 2 Immersion pipe 3 Ascending pipe 4 Lowering pipe 5 Topping pot 6 Lance 7 Nozzle 8 Skirt part 9 Large flow rate discharge nozzle 11 Nozzle outer circumference 12 End 13 Gas supply pipe 14 Flow rate adjusting device 15 Powder supply device 21 Tuft 22 Circulating gas 23 Vacuum exhaust 24 Molten steel 25 Molten steel surface 26 Ascending pipe position 27 Down pipe position 28 Nozzle central axis 29 Lance central axis 31 Discharge flow 32 Upflow 33 Downflow 34 Expansion wave 35 Jet boundary

Claims (5)

溶鋼を収容する真空槽を有する溶鋼の精錬装置であって、
前記真空槽は、真空槽中の溶鋼表面にガス単体又は精錬用粉末混合ガスを吹き付けるためのランスを有し、
ランス先端の端部には2〜4個のガス吐出用のノズルを有し、前記ノズルの位置はランス中心軸を軸として回転対称となる位置に配置され、各ノズルからのガス流量をそれぞれ独立に定めることができ、
前記端部からガス吐出流の下流側に向けて、かつ、前記ランス中心軸から見てノズル外周よりも外方側に、スカート部を有し、前記ランス中心軸を含む断面において前記ランス中心軸に対する前記スカート部の傾斜角度をθとし、前記傾斜角度θが前記スカート部のいずれの位置においてもゼロ又は正の値であることを特徴とする溶鋼の精錬装置。
ただし、前記傾斜角度θが正の値であるとき、前記ランス中心軸と前記スカート部との距離は下流側にいくほど広くなる。
A molten steel refining device having a vacuum chamber for accommodating molten steel.
The vacuum chamber has a lance for spraying a single gas or a powder mixed gas for refining on the surface of molten steel in the vacuum chamber.
There are 2 to 4 nozzles for gas discharge at the end of the tip of the lance, and the positions of the nozzles are arranged so as to be rotationally symmetric with respect to the central axis of the lance, and the gas flow rate from each nozzle is independent. Can be determined in
Toward the downstream side of the gas discharge flow from the end portion, and the outward side of the nozzle outer periphery when viewed from the lance center axis, have a skirt portion, the lance center axis in the cross section including the lance center axis wherein the inclination angle of the skirt portion and theta, the angle of inclination theta is refining apparatus of the molten steel characterized by zero or a positive value der Rukoto at any position of said skirt portion against.
However, when the inclination angle θ is a positive value, the distance between the lance central axis and the skirt portion becomes wider toward the downstream side.
ノズル直径をd0、隣接するノズル間のノズル外周の最短距離をd1、前記端部におけるスカート部とノズル外周との最短距離をd2、端部からスカート部先端までの距離をh、前記ランス中心軸を含む断面においてランス中心軸に対するスカート部の傾斜角度をθとし、以下の(1)式〜(4)式を満足することを特徴とする請求項1に記載の溶鋼の精錬装置。
0°≦θ≦8° ・・・(1)
0.1≦d1/d0≦0.4 ・・・(2)
2.5≦h/d0≦4.0 ・・・(3)
0.1≦d2/d0≦2.0 ・・・(4)
The nozzle diameter is d 0 , the shortest distance between adjacent nozzles on the outer circumference of the nozzle is d 1 , the shortest distance between the skirt and the outer circumference of the nozzle at the end is d 2 , the distance from the end to the tip of the skirt is h, the above. The molten steel refining apparatus according to claim 1, wherein the inclination angle of the skirt portion with respect to the lance central axis is θ in the cross section including the lance central axis, and the following equations (1) to (4) are satisfied.
0 ° ≤ θ ≤ 8 ° ・ ・ ・ (1)
0.1 ≤ d 1 / d 0 ≤ 0.4 ... (2)
2.5 ≤ h / d 0 ≤ 4.0 ... (3)
0.1 ≤ d 2 / d 0 ≤ 2.0 ... (4)
請求項1又は請求項2に記載の溶鋼の精錬装置を用いた溶鋼の精錬方法であって、前記ノズルからガス単体又は精錬用粉末混合ガスを吐出して真空槽内の溶鋼表面に吹き付けるに際し、一部のノズルについては、全ノズルの平均ガス流量よりもガス流量を多く(以下「大流量吐出」という。)することを特徴とする溶鋼の精錬方法。 The method for refining molten steel using the molten steel refining apparatus according to claim 1 or 2, wherein a single gas or a powder mixed gas for refining is discharged from the nozzle and sprayed onto the surface of the molten steel in a vacuum chamber. A method for refining molten steel, characterized in that the gas flow rate of some nozzles is larger than the average gas flow rate of all nozzles (hereinafter referred to as "large flow rate discharge"). 前記溶鋼の精錬装置がRH真空脱ガス装置であり、前記ノズルの個数が2個であり、前記大流量吐出を行うノズルを選択し、ランスからの吐出流が真空槽内溶鋼表面に到達する到達位置を、上昇管位置とすることを特徴とする請求項3に記載の溶鋼の精錬方法。 The molten steel refining device is an RH vacuum degassing device, the number of the nozzles is two, the nozzle for performing the large flow rate discharge is selected, and the discharge flow from the lance reaches the surface of the molten steel in the vacuum tank. The method for refining molten steel according to claim 3, wherein the position is a rising pipe position. 精錬中において、時間の経過とともに前記大流量吐出を行うノズルを順次交替することを特徴とする請求項3に記載の溶鋼の精錬方法。 The method for refining molten steel according to claim 3, wherein during refining, the nozzles that discharge the large flow rate are sequentially replaced with the passage of time.
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