JP6911656B2 - Top-blown lance of RH device and secondary refining method - Google Patents
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Description
本発明は、ＲＨ真空脱ガス装置の上吹きランス、及び当該上吹きランスを用いた二次精錬方法に関する。 The present invention relates to a top-blown lance of an RH vacuum degassing device and a secondary refining method using the top-blown lance.
製鋼プロセスの二次精錬において、ＲＨ真空脱ガス装置（以下、ＲＨ装置とも呼称する）が広く用いられている。ＲＨ装置では、取鍋内の溶鋼に対して、真空槽の下部から延伸される２本の浸漬管（上昇側浸漬管及び下降側浸漬管）が浸漬された状態で、当該真空槽が減圧されることにより、当該浸漬管を介して当該真空槽内に溶鋼が吸い上げられる。 In the secondary refining of the steelmaking process, an RH vacuum degassing device (hereinafter, also referred to as an RH device) is widely used. In the RH device, the vacuum chamber is depressurized in a state where two immersion pipes (upper side immersion pipe and lower side immersion pipe) extending from the lower part of the vacuum chamber are immersed in the molten steel in the pan. As a result, the molten steel is sucked up into the vacuum chamber through the immersion pipe.
この状態で、上昇側浸漬管に設けられているガスの吹き込み口から、当該上昇側浸漬管内の溶鋼に対して不活性ガスが吹き込まれる。当該不活性ガスの吹き込みにより、上昇側浸漬管内の溶鋼に上昇流が生まれ、取鍋内の溶鋼が当該上昇側浸漬管内を通って真空槽内に上昇し、更に真空槽内の溶鋼が下降側浸漬管を通って取鍋内に移動する。このように、ＲＨ装置では、取鍋と真空槽との間で溶鋼を還流させながら、当該真空槽内で、溶鋼に対する二次精錬が行われる。 In this state, the inert gas is blown into the molten steel in the ascending-side immersion pipe from the gas blowing port provided in the ascending-side immersion pipe. By blowing the inert gas, an ascending flow is generated in the molten steel in the ascending side immersion pipe, the molten steel in the ladle rises into the vacuum chamber through the ascending side immersion pipe, and the molten steel in the vacuum tank further descends. Move into the ladle through the immersion tube. As described above, in the RH apparatus, the molten steel is subjected to secondary refining in the vacuum chamber while refluxing the molten steel between the ladle and the vacuum chamber.
具体的には、ＲＨ装置を用いた二次精練では、溶鋼を還流させながら、上吹きランスを用いて真空槽内の溶鋼に対して上方から酸素や粉体を吹き込むこと（上吹き）によって、溶鋼に対する、脱炭、脱硫、昇温等の処理が行われる。そこで、これらの処理の効率向上や、溶鋼の飛散（スプラッシュ）による真空槽の内壁の溶損の抑制等を目的として、上吹きランスによる酸素や粉体の噴射については、様々な技術が提案されている。 Specifically, in the secondary refining using the RH device, oxygen or powder is blown from above (top blowing) into the molten steel in the vacuum chamber using a top blowing lance while refluxing the molten steel. The molten steel is subjected to treatments such as decarburization, desulfurization, and temperature rise. Therefore, various techniques have been proposed for the injection of oxygen and powder by the top-blown lance for the purpose of improving the efficiency of these treatments and suppressing the melting damage of the inner wall of the vacuum chamber due to the splash of molten steel. ing.
例えば、特許文献１には、ＲＨ装置において、上吹きランスを用いて脱硫剤を溶鋼に対して噴射する際に、水平方向に対して所定の角度で当該脱硫剤を噴射することにより、脱硫効率を向上させる技術が開示されている。
For example, in
また、特許文献２には、上吹きランスのノズルの内側面に、当該ノズルからの酸素含有ガスの噴射方向と交差する方向にガスを噴き出すガス吹き出し口を設け、当該ガス吹き出し口からのガスの吹き出しによって、酸素含有ガスの噴射方向を制御する上吹きランスが開示されている。特許文献２には、当該上吹きランスを用いて、溶鋼の湯面の、上昇側浸漬管の直上に対応する領域に酸素含有ガスを噴射することにより、溶鋼中のマンガンの酸化が抑制され、鋼中マンガン濃度が高く、かつ、鋼中炭素濃度が低い溶鋼が得られることが記載されている。 Further, in Patent Document 2, a gas outlet for ejecting gas in a direction intersecting the injection direction of oxygen-containing gas from the nozzle is provided on the inner surface of the nozzle of the top blowing lance, and the gas from the gas outlet is provided. A top blowing lance that controls the injection direction of the oxygen-containing gas by blowing out is disclosed. In Patent Document 2, the oxidation of manganese in the molten steel is suppressed by injecting an oxygen-containing gas into the region of the molten steel surface directly above the rising-side immersion pipe using the top-blown lance. It is described that molten steel having a high manganese concentration in steel and a low carbon concentration in steel can be obtained.
また、特許文献３には、上吹きランスの中心軸とノズルの中心軸とが所定の角度だけずれて構成される上吹きランスを、鉛直方向を回転軸として回転させながら、当該上吹きランスから溶鋼に対して酸素含有ガスを噴射する技術が開示されている。当該技術によれば、溶鋼に対する酸素含有ガスの衝突位置を、水平面内における所定の円周上で、時間経過とともに変化させることができるため、溶鋼のスプラッシュによる真空槽の内壁の溶損を均一化することができる。
Further, in
また、特許文献４には、複数の噴射口が設けられた上吹きランスが開示されている。当該上吹きランスによれば、複数の噴射口により、酸素含有ガスが分散されて溶鋼に対して噴射されることとなるため、当該酸素含有ガスの湯面への衝突圧力が低減し、溶鋼のスプラッシュによる真空槽の内壁の溶損を抑制することが可能となる。 Further, Patent Document 4 discloses a top blowing lance provided with a plurality of injection ports. According to the top-blown lance, the oxygen-containing gas is dispersed and injected onto the molten steel by the plurality of injection ports, so that the collision pressure of the oxygen-containing gas with the molten metal surface is reduced, and the molten steel It is possible to suppress the melting damage of the inner wall of the vacuum chamber due to the splash.
ここで、特許文献１〜３に記載の技術のように、処理効率の向上や真空槽の内壁の溶損の均一化等の観点から、ＲＨ装置を用いた二次精錬においては、上吹きランスにおける噴射方向の制御が非常に重要である。従って、上吹きランスには、その噴射方向をより自由度高く変更可能であることが求められていた。
Here, as in the techniques described in
また、ＲＨ装置においては、操業時に、真空槽の内側の溶損を均一化するために、上昇側浸漬管と下降側浸漬管の役割を一定期間ごとに交替させることが一般的に行われている。従って、例えば特許文献２に記載の技術のように湯面上の所定の位置に酸素含有ガスを噴射する場合には、このような上昇側浸漬管及び下降側浸漬管の反転時には、その噴射位置を変更する必要が生じる。よって、上吹きランスにおいては、このような操業上の理由からも、その噴射方向が自在に変更可能であることが望まれる。 Further, in the RH device, in order to make the melting damage inside the vacuum chamber uniform during operation, it is common practice to switch the roles of the ascending-side immersion pipe and the descending-side immersion pipe at regular intervals. There is. Therefore, for example, when the oxygen-containing gas is injected into a predetermined position on the molten metal surface as in the technique described in Patent Document 2, the injection position is when the ascending side immersion pipe and the descending side immersion pipe are reversed. Will need to be changed. Therefore, it is desired that the injection direction of the top-blown lance can be freely changed for such operational reasons.
しかしながら、上記特許文献１〜４に記載の上吹きランスのうち、特許文献１、４に記載の上吹きランスは、噴射方向を変更可能には構成されていない。よって、特許文献１、４に記載の上吹きランスは、必ずしも上記の要望に合ったものとは言えない。
However, among the top-blowing lances described in
一方、特許文献２、３に記載の上吹きランスは、その噴射方向を変更可能に構成されている。例えば、特許文献２に記載の上吹きランスでは、水平面内における所定の直線に沿った方向に、その噴射方向を変更することができる。また、特許文献３に記載の上吹きランスでは、水平面内における所定の円周に沿った方向に、その噴射方向を変更することができる。
On the other hand, the top blowing lance described in
しかしながら、特許文献２、３に記載の上吹きランスでは、ノズルの内側面にガス吹き出し口を設けるという複雑な加工が必要であったり、上吹きランスを回転させるための機構を新たに設ける必要があったりするため、製作コストが増加することが懸念される。更に、特許文献２に記載の上吹きランスでは、その原理上、噴射する酸素含有ガスの流量が比較的大きい場合に、その噴射方向を鉛直方向から大きく変化させるためには、ガス吹き出し口からのガスを非常に大きな流量で吹き出す必要があると考えられるため、実用上は、変更可能な噴射方向が極狭い範囲に制限される可能性がある。
However, the top-blowing lance described in
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、より簡易な構成で、より自由度高く噴射方向を制御することが可能な、新規かつ改良されたＲＨ装置の上吹きランス、及び当該上吹きランスを用いた二次精錬方法を提供することにある。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is a new and improved method capable of controlling the injection direction with a simpler configuration and a higher degree of freedom. It is an object of the present invention to provide a top-blown lance of an RH device and a secondary refining method using the top-blown lance.
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、噴射流量をそれぞれ独立に制御可能な複数のノズル、を備える上吹きランスであって、複数の前記ノズルの開口部は、それぞれ、前記上吹きランスの先端において開口され、複数の前記ノズルにおける流量比が調整されることにより、噴射体の主噴射方向が制御される、ＲＨ装置の上吹きランスが提供される。
In order to solve the above problems, according to an aspect of the present invention, there is provided a top-blown lance Ru comprising a plurality of nozzles, which can be controlled independently of the injection flow rate, the opening of the plurality of nozzles, respectively The top blowing lance of the RH device is provided, which is opened at the tip of the top blowing lance and the flow rate ratios of the plurality of nozzles are adjusted to control the main injection direction of the injector.
また、当該上吹きランスにおいては、複数の前記ノズルは、前記噴射体の噴射方向が互いに交差するように設けられ、複数の前記ノズルの各々からの前記噴射体が互いに干渉することにより、前記主噴射方向が制御されてもよい。 Further, in the top blowing lance, the plurality of nozzles are provided so that the injection directions of the injection bodies intersect with each other, and the injection bodies from each of the plurality of nozzles interfere with each other, thereby causing the main. The injection direction may be controlled.
また、当該上吹きランスにおいては、前記ノズルは２本設けられ、２本の前記ノズルの各々からの噴射物が互いに干渉することにより、２本の前記ノズルの噴射口の並設方向と略平行な直線方向に沿って、前記主噴射方向が変更されてもよい。 Further, in the top blowing lance, two nozzles are provided, and the jets from each of the two nozzles interfere with each other, so that the two nozzles are substantially parallel to the parallel direction of the injection ports of the two nozzles. The main injection direction may be changed along a straight line direction.
また、当該上吹きランスにおいては、前記ノズルは３本設けられ、３本の前記ノズルのうちの２本の前記ノズルの各々からの噴射物が互いに干渉することにより、周方向に沿って前記主噴射方向が変更されてもよい。 Further, in the top blowing lance, three nozzles are provided, and the jets from each of the two nozzles out of the three nozzles interfere with each other, whereby the main main blower is provided along the circumferential direction. The injection direction may be changed.
また、当該上吹きランスにおいては、前記上吹きランスは、略円柱形状のランス本体の内部に複数の前記ノズルが延設されて構成されてもよい。 Further, in the top blowing lance, the top blowing lance may be configured by extending a plurality of the nozzles inside a substantially cylindrical lance body.
また、当該上吹きランスにおいては、前記上吹きランスは、１つの前記ノズルを有する単孔ランス又は複数の前記ノズルを有するランスが、複数並設されて構成されてもよい。
In the said on lance, wherein the lance is a lance having a single-hole lance or a plurality of said nozzles having one of the nozzle may be configured with a plurality parallel.
また、当該上吹きランスにおいては、前記ノズルは、少なくとも噴射口から所定の距離の領域が、前記上吹きランスの中心軸から所定の角度だけ傾いた中心軸を有する、偏心ノズルであってもよい。 Further, in the top blowing lance, the nozzle may be an eccentric nozzle having a central axis whose region at least a predetermined distance from the injection port is inclined by a predetermined angle from the central axis of the top blowing lance. ..
また、当該上吹きランスにおいては、前記ノズルは、噴射口に向かうにつれて徐々に内径が広がるラバールノズルであってもよい。 Further, in the top blowing lance, the nozzle may be a Laval nozzle whose inner diameter gradually increases toward the injection port.
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、ＲＨ装置において、真空槽内の溶鋼の浴面に対して上吹きランスを用いて噴射体を噴射することにより、前記溶鋼の成分調整を行う二次精錬方法において、前記上吹きランスは、噴射流量をそれぞれ独立に制御可能な複数のノズル、を備え、複数の前記ノズルの開口部は、それぞれ、前記上吹きランスの先端において開口され、複数の前記ノズルにおける流量比が調整されることにより、前記噴射体の主噴射方向が制御される、二次精錬方法が提供される。 Further, in order to solve the above-mentioned problems, according to another viewpoint of the present invention, the injection body is injected into the bath surface of the molten steel in the vacuum chamber by using a top-blown lance in the RH apparatus. In the secondary refining method for adjusting the composition of molten steel, the top-blown lance is provided with a plurality of nozzles, each of which can independently control the injection flow rate, and the openings of the plurality of nozzles are each of the top-blown lance. A secondary refining method is provided in which the main injection direction of the injector is controlled by opening at the tip and adjusting the flow rate ratios of the plurality of nozzles.
以上説明したように本発明によれば、ＲＨ装置に用いられる上吹きランスにおいて、より簡易な構成で、より自由度高く噴射方向を制御することが可能になる。 As described above, according to the present invention, in the top blowing lance used in the RH device, it is possible to control the injection direction with a higher degree of freedom with a simpler configuration.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the present specification and the drawings, components having substantially the same functional configuration are designated by the same reference numerals, so that duplicate description will be omitted.
（１．第１の実施形態）
（１−１．ＲＨ装置の構成）
図１を参照して、本開示の第１の実施形態に係るＲＨ装置の構成について説明する。図１は、第１の実施形態に係るＲＨ装置の概略構成を示す側断面図である。
(1. First Embodiment)
(1-1. Configuration of RH device)
The configuration of the RH apparatus according to the first embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a side sectional view showing a schematic configuration of the RH device according to the first embodiment.
図１を参照すると、第１の実施形態に係るＲＨ装置１０は、溶鋼１４０が貯留される取鍋１１０と、当該取鍋１１０の上方に設けられる真空槽１２０と、から構成される。ＲＨ装置１０を用いた二次精練では、減圧された真空槽１２０内に溶鋼１４０が吸い上げられ、当該真空槽内において、溶鋼１４０に対する、脱炭、脱硫、昇温等の処理が行われる。
Referring to FIG. 1, the
具体的には、取鍋１１０内には、転炉での一次精錬が完了した後の溶鋼１４０が貯留されている。真空槽１２０の下部には、２本の浸漬管１２１、１２２が、下方に向かって延伸するように設けられており、当該浸漬管１２１、１２２の先端は、取鍋１１０内の溶鋼１４０に浸漬されている。
Specifically, the
真空槽１２０の上部には、排気ダクト１２４が設けられている。当該排気ダクト１２４から真空槽１２０内のガスが排気されることにより、真空槽１２０内が減圧され、浸漬管１２１、１２２を通って、真空槽１２０内に溶鋼１４０が吸い上げられる。
An
浸漬管１２１には、不活性ガス（例えばＡｒガス等）を当該浸漬管１２１内に吹き込むための吹き込み口１２３（羽口１２３）が設けられている。真空槽１２０内に溶鋼１４０が吸い上げられている状態で、当該吹き込み口１２３から不活性ガスが吹き込まれることにより、浸漬管１２１内の溶鋼１４０に上昇流が生まれ、取鍋１１０内の溶鋼が浸漬管１２１を通って真空槽１２０内に上昇する。それに伴い、真空槽１２０内の溶鋼１４０は、他方の浸漬管１２２を通って取鍋１１０内に移動する。このように、ＲＨ装置１０では、取鍋１１０と真空槽１２０との間で溶鋼が還流させながら、溶鋼に対する二次精錬処理が行われる。
The
ここで、図示する例では、簡単のため、一方の浸漬管１２１にのみ吹き込み口１２３が設けられているが、実際には、他方の浸漬管１２２にも同様に、吹き込み口１２３が設けられていてもよい。浸漬管１２１、１２２のうち、いずれか一方に対して不活性ガスが吹き込まれることにより、当該不活性ガスが吹き込まれた方が、溶鋼１４０を上昇させ真空槽１２０内に導く浸漬管として機能し得る。溶鋼１４０による真空槽１２０の内壁の溶損を均一にするために、ＲＨ装置１０においては、浸漬管１２１、１２２における溶鋼の上昇及び下降の機能が、一定期間ごとに交替され得る。
Here, in the illustrated example, for the sake of simplicity, the
以下では、一例として、一方の浸漬管１２１が上昇側の浸漬管とし、他方の浸漬管１２２が下降側の浸漬管として機能する場合について説明する。また、浸漬管１２１のことを、上昇側浸漬管１２１とも呼称し、浸漬管１２２のことを、下降側浸漬管１２２とも呼称する。
In the following, as an example, a case where one
また、以下の説明では、ＲＨ装置１０における上下方向を、Ｚ軸方向又は鉛直方向とも呼称する。このとき、Ｚ軸方向において、取鍋１１０に対して真空槽１２０が設けられる方向（すなわち上方向）をＺ軸の正方向とする。更に、当該Ｚ軸方向と垂直な平面（水平面）内において互いに直交する２方向を、それぞれ、Ｘ軸方向及びＹ軸方向と呼称する。
Further, in the following description, the vertical direction in the
真空槽１２０内には上吹きランス１３０が挿入される。上吹きランス１３０の先端からは、真空槽１２０内の溶鋼１４０の湯面に対して、当該溶鋼１４０の成分を調整するための各種のガスや粉体（以下、噴射体と総称する）が吹き付けられる。このように、ＲＨ装置１０では、溶鋼１４０を還流させながら、上吹きランス１３０から溶鋼１４０に対して各種の噴射体を吹き付けることにより、二次精錬が行われる。例えば、上吹きランス１３０から溶鋼１４０に対して酸素含有ガスが噴射されることにより、溶鋼１４０からの脱炭が促進される。また、例えば、上吹きランス１３０から溶鋼１４０に対して脱硫剤が噴射されることにより、溶鋼１４０からの脱硫が促進される。
The
ここで、例えば、上記特許文献１〜３に記載されているように、従来、ＲＨ装置を用いた二次精錬においては、溶鋼の湯面に対する上吹きランスからの噴射体の噴射角度を制御することにより、溶鋼からの不純物の除去効率の向上や、真空槽の内壁の溶損の均一化等、各種の効果が得られることが知られている。
Here, for example, as described in
一方、下記（１−２．上吹きランスの構成）で詳述するように、第１の実施形態に係る上吹きランス１３０は、その噴射体の噴射方向をより自由度高く変更可能に構成される。従って、第１の実施形態によれば、目的に応じて、上吹きランス１３０からの噴射方向をより適切に変更することが可能となり、上述したような各種の効果をより好適に得ることが可能となる。また、上吹きランス１３０では、より簡易な構成で、噴射方向の変更機能が実現され得る。従って、上吹きランス１３０の製作コストが大幅に増加することはない。
On the other hand, as described in detail below (1-2. Configuration of the top blow lance), the
ＲＨ装置１０には、当該ＲＨ装置１０の各種の動作を制御する制御部１５０が設けられる。例えば、制御部１５０は、上述した、真空槽１２０の減圧や、吹き込み口１２３からの不活性ガスの吹き込み、上吹きランス１３０からの噴射体の噴射等を制御する機能を有する。特に、上吹きランス１３０については、制御部１５０は、後述する２本のノズル１３２における流量比を適宜調整することにより、当該上吹きランス１３０からの噴射体の噴射方向を制御する機能を有する。
The
制御部１５０は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等の各種のプロセッサによって構成される。上述した制御部１５０の機能は、当該プロセッサが所定のプログラムに従って動作されることにより実現され得る。なお、制御部１５０は、少なくとも上述した機能を実現するように構成されればよく、その具体的な構成は限定されない。例えば、制御部１５０は、上述したような各種のプロセッサによって構成されてもよいし、プロセッサとメモリ等の記憶装置とが一体的に構成されたいわゆるマイコンによって構成されてもよい。あるいは、制御部１５０は、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等の各種の情報処理装置によって構成されてもよい。
The
以上、図１を参照して、第１の実施形態に係るＲＨ装置１０の構成について説明した。なお、ＲＨ装置１０は、一般的に用いられている既存のＲＨ装置に対して、第１の実施形態に係る上吹きランス１３０が適用されたものに対応している。従って、ＲＨ装置１０の具体的な構成は、図示したものに限定されず、各種の公知のＲＨ装置に対して上吹きランス１３０が適用されることにより、第１の実施形態に係るＲＨ装置１０が構成されてよい。
As described above, the configuration of the
（１−２．上吹きランスの構成）
図２を参照して、第１の実施形態に係る上吹きランス１３０の構成についてより詳細に説明する。図２は、第１の実施形態に係る上吹きランス１３０の構成を示す図である。図２では、上段に上吹きランス１３０の上面図（Ｚ軸の正方向から見た図）を示し、中段に上吹きランス１３０の側断面図を示し、下段に上吹きランス１３０の下面図（Ｚ軸の負方向から見た図）を示している。
(1-2. Composition of top-blown lance)
The configuration of the
図２に示すように、上吹きランス１３０は、略円柱形状のランス本体１３１の内部に、ランス本体１３１の中心軸方向（すなわち上吹きランス１３０の中心軸方向）に沿って延伸する２本のノズル１３２が設けられて構成される。２本のノズル１３２は、その噴射流量がそれぞれ独立に制御可能に構成される。
As shown in FIG. 2, the top-blown
２本のノズル１３２は、ともに、その内径が略一定であるスロート部１３３と、その内径が噴射口に向かうにつれて徐々に広がるラバール部１３４と、を有する、いわゆるラバールノズルである。下面図に示すノズル１３２の開口部が、上吹きランス１３０の噴射口１３６に対応する。
Both of the two
また、２本のノズル１３２は、ともに、ラバール部１３４におけるノズル１３２の中心軸が、上吹きランス１３０の中心軸に対して所定の角度θ（以下、偏心角度θとも呼称する）だけ傾いた、偏心ノズルである。各ノズル１３２におけるラバール部１３４の当該傾きの方向は、２本のノズル１３２の噴射方向がともに上吹きランス１３０の中心軸を向くように調整されている。
Further, in both of the two
このように、上吹きランス１３０では、２本のノズル１３２の噴射方向が互いに交差するように、ランス本体１３１内に当該２本のノズル１３２が配設されている。従って、２本のノズル１３２からともに噴射体を噴射した場合には、各ノズル１３２からの噴射体が互いに干渉し合い、統合された総噴射体が、所定の方向に向かって噴射されることとなる。よって、上吹きランス１３０では、２本のノズル１３２における流量比を調整することにより、当該総噴射体の噴射方向を調整することが可能になる。
As described above, in the
なお、以下の説明では、区別のため、各ノズル１３２からの噴射体の噴射方向をノズル噴射方向とも呼称することとし、各ノズル１３２からの噴射体が統合された総噴射体の噴射方向を主噴射方向とも呼称することとする。なお、本明細書では、ノズル噴射方向及び主噴射方向を、それぞれ、ノズル１３２及び上吹きランス１３０の先端（すなわち噴射口１３６）から所定の距離に位置する平面に対して噴射体を吹き付けた際の、当該先端と、当該平面内で衝突圧力がピーク値を示した点とを結んだ直線の方向として定義している。
In the following description, for the sake of distinction, the injection direction of the injection body from each
例えば、２本のノズル１３２は、上吹きランス１３０の中心軸に対して対称となるように設けられる。この場合、上吹きランス１３０の中心軸と、スロート部１３３におけるノズル１３２の中心軸との水平方向における距離ｒ１が、２本のノズル１３２において略同一となるように、当該２本のノズル１３２が配設される。また、上吹きランス１３０の中心軸と、噴射口１３６の中心との水平方向における距離ｒ２が、２本のノズル１３２において略同一となるように、当該２本のノズル１３２が配設される。ただし、２本のノズル２３２は、ランス本体２３１内において、そのノズル噴射方向が互いに交差するように配設されればよく、その配設位置はかかる例に限定されない。
For example, the two
以上、図２を参照して、第１の実施形態に係る上吹きランス１３０の構成についてより詳細に説明した。以上説明したように、上吹きランス１３０では、ノズル噴射方向が互いに交差するように２本のノズル１３２が配設されるため、これら２本のノズル１３２における流量比を適宜調整することにより、各ノズル１３２からの噴射体を互いに干渉させ、総噴射体の主噴射方向を制御することが可能になる。具体的には、実施例１として後述するように、上吹きランス１３０では、噴射口１３６の並設方向と略平行な所定の直線方向に沿って主噴射方向を変更することができる。
As described above, the configuration of the
また、上吹きランス１３０は、ランス本体１３１内に２本のノズル１３２が設けられるという、比較的簡易な構成を有する。また、上吹きランス１３０においては、各ノズル１３２における流量を調整するという、比較的簡易な制御によって、主噴射方向を変更することが可能になる。従って、上吹きランス１３０によれば、比較的簡易な構成及び制御によって主噴射方向を変更することが実現され得る。
Further, the
ここで、従来技術として、例えば上記特許文献２に記載の上吹きランスにも、噴射方向の変更機能が備えられている。特許文献２に記載の上吹きランスは、当該上吹きランスのノズルの内側面に、当該ノズルからの噴射体の噴射方向と交差する方向にガスを噴き出すガス吹き出し口を設け、当該ガス吹き出し口からのガスの吹き出しによって、噴射体の噴射方向を制御するものである。しかしながら、一般的に、上吹きランスでは、噴射体が、より低圧の真空槽内に噴射されるため、上吹きランスから出射された直後の噴射体は、直進性が非常に強い状態であると考えられる。従って、特許文献２に記載の上吹きランスのように、ランスの内部でガスを吹き付けて噴射体の噴射方向を変えようとしても、上吹きランスから出射される際の強い直進性のために、その噴射方向の変更を精度良く制御できない可能性がある。一方、第１の実施形態によれば、複数のノズル１３２から噴射された噴射体が、真空槽内で互いに干渉することにより、その主噴射方向が変更され得る。従って、上記のような強い直進性が噴射方向の変更の妨げになり難く、より精度良く噴射方向を変更することが可能となる。
Here, as a conventional technique, for example, the top blowing lance described in Patent Document 2 also has a function of changing the injection direction. The upper blowing lance described in Patent Document 2 is provided with a gas outlet for ejecting gas in a direction intersecting the injection direction of the propellant from the nozzle on the inner surface of the nozzle of the upper blowing lance, and is provided from the gas outlet. The injection direction of the propellant is controlled by the blowout of the gas. However, in general, in the top-blown lance, the propellant is injected into a vacuum chamber having a lower pressure, so that the propellant immediately after being ejected from the top-blown lance is in a state of very strong straightness. Conceivable. Therefore, as in the case of the top-blown lance described in Patent Document 2, even if gas is blown inside the lance to change the injection direction of the injector, due to the strong straightness when emitted from the top-blown lance, It may not be possible to accurately control the change in the injection direction. On the other hand, according to the first embodiment, the main injection directions can be changed by the ejectors ejected from the plurality of
（１−３．上吹きランスの配設位置及び配設方向）
図３及び図４を参照して、第１の実施形態に係る上吹きランス１３０の真空槽１２０内における配設位置及び配設方向について説明する。図３は、第１の実施形態に係る上吹きランス１３０の真空槽１２０内における配設位置について説明するための説明図である。図３では、上吹きランス１３０の配設位置について説明するために、図１に示すＲＨ装置１０の構成を簡略化して、取鍋１１０、真空槽１２０、上吹きランス１３０及び溶鋼１４０を概略的に図示している。また、図４は、第１の実施形態に係る上吹きランス１３０の真空槽１２０内における配設方向について説明するための説明図である。図４では、上吹きランス１３０を上方向から見た様子を図示するとともに、説明のため、真空槽１２０の上昇側浸漬管１２１及び下降側浸漬管１２２の位置を概略的に図示している。
(1-3. Arrangement position and arrangement direction of top blow lance)
With reference to FIGS. 3 and 4, the arrangement position and arrangement direction of the
図３に示すように、第１の実施形態に係る上吹きランス１３０は、真空槽１２０内に上方から挿入され、その先端が溶鋼１４０の湯面から所定の距離に位置するように配設される。上吹きランス１３０の先端と溶鋼１４０の湯面との距離は、一般的な既存のＲＨ装置において適用されている距離であってよい。
As shown in FIG. 3, the top-blown
また、上吹きランス１３０は、主噴射方向が変更された際に、目的に応じた場所に噴射体を吹き付け可能な位置に配設される。例えば、特許文献２に記載の技術のように湯面の上昇側浸漬管１２１の直上に対応する領域に噴射体を吹き付けたい場合であれば、当該領域が、上吹きランス１３０の主噴射方向の変更可能範囲に含まれるような位置に、上吹きランス１３０が配設される。
Further, the
このとき、上述したように上昇側浸漬管１２１及び下降側浸漬管１２２の機能が一定期間で交替されることを考えると、上吹きランス１３０は、主噴射方向が変更された際に、湯面の上昇側浸漬管１２１の直上に対応する領域と湯面の下降側浸漬管１２２の直上に対応する領域の両方に対して噴射体を吹き付け可能な位置に配設されることが好ましい。従って、上吹きランス１３０は、上昇側浸漬管１２１及び下降側浸漬管１２２の配設位置に対して対称な位置に配設され得る。
At this time, considering that the functions of the ascending
このような対称性を考慮して、図３及び図４に示す例では、真空槽１２０の鉛直方向の中心軸上に上吹きランス１３０の中心軸が位置するように、上吹きランス１３０が配設されている。これにより、上吹きランス１３０は、上昇側浸漬管１２１の中心軸及び下降側浸漬管１２２の中心軸から略等距離に位置することとなる。
In consideration of such symmetry, in the examples shown in FIGS. 3 and 4, the
また、同じくこのような対称性を考慮して、図４に示すように、上吹きランス１３０は、２本のノズル１３２の噴射口１３６の並設方向が、上昇側浸漬管１２１の中心軸と下降側浸漬管１２２の中心軸とを結ぶ直線と略平行になるように、配設され得る。実施例１として後述するように、上吹きランス１３０をこのような向きで配設することにより、湯面の上昇側浸漬管１２１の直上に対応する領域と湯面の下降側浸漬管１２２の直上に対応する領域の両方に対して噴射体を吹き付けることが可能になる。
Further, in consideration of such symmetry, as shown in FIG. 4, in the
以上、図３及び図４を参照して、第１の実施形態に係る上吹きランス１３０の真空槽１２０内での配設位置及び配設方向について説明した。ただし、図３及び図４に示す上吹きランス１３０の配設位置及び配設方向は、あくまで一例であり、真空槽１２０における上吹きランス１３０の配設位置はかかる例に限定されない。上述したように、上吹きランス１３０は、目的に応じた場所に噴射体を吹き付け可能に配設されればよく、その配設位置及び配設方向は任意であってよい。
As described above, the arrangement position and the arrangement direction of the
（２．第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態について説明する。なお、第２の実施形態に係るＲＨ装置は、図１に示す第１の実施形態に係るＲＨ装置に対して、上吹きランスの構成が変更されたものに対応する。従って、以下の第２の実施形態についての説明では、ＲＨ装置についての説明は省略し、上吹きランスについて主に説明する。
(2. Second embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described. The RH device according to the second embodiment corresponds to a device in which the configuration of the top blow lance is changed with respect to the RH device according to the first embodiment shown in FIG. Therefore, in the following description of the second embodiment, the description of the RH device will be omitted, and the top blowing lance will be mainly described.
（２−１．上吹きランスの構成）
図５を参照して、第２の実施形態に係る上吹きランスの構成について説明する。図５は、第２の実施形態に係る上吹きランスの構成を示す図である。図５では、上段に上吹きランスの上面図（Ｚ軸の正方向から見た図）を示し、中段に上吹きランスの側断面図を示し、下段に上吹きランスの下面図（Ｚ軸の負方向から見た図）を示している。
(2-1. Composition of top-blown lance)
The configuration of the top blowing lance according to the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a top blowing lance according to the second embodiment. In FIG. 5, the upper surface of the upper blown lance (viewed from the positive direction of the Z axis) is shown in the upper row, the side sectional view of the upper blown lance is shown in the middle row, and the lower surface view of the upper blown lance (Z-axis) is shown in the lower row. The figure seen from the negative direction) is shown.
図５に示すように、第２の実施形態に係る上吹きランス２３０は、略円柱形状のランス本体２３１の内部に、ランス本体２３１の中心軸方向（すなわち上吹きランス２３０の中心軸方向）に沿って延伸する３本のノズル２３２が設けられて構成される。３本のノズル２３２は、その噴射流量がそれぞれ独立に制御可能に構成される。このように、上吹きランス２３０は、図２に示す第１の実施形態に係る上吹きランス１３０に対して、ノズル１３２の数が変更されたものに対応する。
As shown in FIG. 5, the top-blown
３本のノズル２３２の各々の構成は、第１の実施形態に係る上吹きランス１３０の各ノズル１３２と同様である。すなわち、ノズル２３２は、内径が略一定であるスロート部２３３と、内径が噴射口２３６に向かうにつれて徐々に広がるラバール部２３４と、を有する、ラバールノズルである。
The configuration of each of the three
また、ノズル２３２は、ラバール部２３４におけるノズル２３２の中心軸が、上吹きランス２３０の中心軸に対して所定の角度θだけ傾いた、偏心ノズルである。各ノズル２３２におけるラバール部２３４の当該傾きの方向は、３本のノズル２３２のノズル噴射方向がいずれも上吹きランス２３０の中心軸を向くように調整されている。
Further, the
このように、上吹きランス２３０では、３本のノズル２３２のノズル噴射方向が互いに交差するように、ランス本体２３１内に当該３本のノズル２３２が配設されている。従って、３本のノズル２３２のうちの少なくとも２本のノズル２３２から噴射体を噴射した場合には、各ノズル２３２からの噴射体が互いに干渉し合い、統合された総噴射体が、所定の方向に向かって噴射されることとなる。よって、上吹きランス２３０では、複数のノズル２３２における流量比を調整することにより、当該総噴射体の主噴射方向を調整することが可能になる。この際、上吹きランス２３０においては、噴射体が互いに干渉し合うように少なくとも２本のノズル２３２から噴射体が噴射されればよい。すなわち、３本のノズル２３２のうち、いずれか２本からのみ噴射体が噴射されてもよいし、３本全てから噴射体が噴射されてもよい。噴射体を噴射するノズル２３２、及び、その流量比は、所望の主噴射方向を実現し得るように適宜決定され得る。
As described above, in the
例えば、３本のノズル２３２は、上吹きランス２３０の中心軸に対して対称となるように設けられる。この場合、水平面内における３本のノズル２３２の配設位置は、上吹きランス２３０の中心軸を中心とする当該水平面内の円周上において、互いに１２０度回転した位置となる。また、上吹きランス２３０の中心軸と、スロート部２３３におけるノズル２３２の中心軸との水平方向における距離ｒ１が、３本のノズル２３２において略同一となるように、当該３本のノズル２３２が配設される。また、上吹きランス２３０の中心軸と、噴射口２３６の中心との水平方向における距離ｒ２が、３本のノズル２３２において略同一となるように、当該３本のノズル２３２が配設される。ただし、３本のノズル２３２は、ランス本体２３１内において、そのノズル噴射方向が互いに交差するように配設されればよく、その配設位置はかかる例に限定されない。
For example, the three
以上、図５を参照して、第２の実施形態に係る上吹きランス２３０の構成について説明した。以上説明したように、上吹きランス２３０では、ノズル噴射方向が互いに交差するように３本のノズル２３２が配設される。従って、これら３本のノズル２３２における流量比を適宜調整することにより、各ノズル２３２からの噴射体を互いに干渉させ、総噴射体の主噴射方向を制御することが可能になる。具体的には、実施例２として後述するように、上吹きランス３３０では、水平面内における噴射位置が回転するように、主噴射方向を変更することができる。このような、上吹きランス２３０によって実現される、水平面内における噴射位置が回転するような主噴射方向の変更のことを、本明細書では、周方向に沿った主噴射方向の変更とも呼称する。ただし、ここで言う周方向とは、必ずしも半径が一定の円の円周方向のことを意味しない。なお、上吹きランス２３０における主噴射方向の制御は、例えば図１に示す制御部１５０によって実行され得る。
As described above, the configuration of the
また、上吹きランス２３０は、ランス本体２３１内に３本のノズル２３２が設けられるという、比較的簡易な構成を有する。また、上吹きランス２３０においては、各ノズル２３２における流量を調整するという、比較的簡易な制御によって、主噴射方向を変更することが可能になる。従って、上吹きランス２３０によれば、比較的簡易な構成及び制御によって主噴射方向を変更することが実現され得る。
Further, the
ここで、従来技術として、例えば上記特許文献３に記載の上吹きランスにも、噴射方向の変更機能が備えられている。特許文献３に記載の技術は、上吹きランスの中心軸とノズルの中心軸とが所定の角度だけずれて構成される上吹きランスを、鉛直方向を回転軸として回転させながら、当該上吹きランスから溶鋼に対して噴射体を噴射するものである。しかしながら、当該技術では、上吹きランスにおけるノズルの偏心角度は変更不可能であるため、その湯面上における噴射位置の変更可能範囲は、半径が一定な円周上に限定されることとなる。一方、第２の実施形態によれば、複数のノズル２３２における流量比を適宜変更することにより、主噴射方向を変更することができる（詳細は実施例２を参照）。従って、第２の実施形態によれば、より自由度高く噴射方向を変更することが可能となる。
Here, as a conventional technique, for example, the top blowing lance described in
（２−２．上吹きランスの配設位置及び配設方向）
第２の実施形態に係る上吹きランス２３０の真空槽１２０内における配設位置及び配設方向について説明する。なお、上吹きランス２３０の真空槽１２０内における配設位置は、図３に示す第１の実施形態に係る上吹きランス１３０と同様である。すなわち、上吹きランス２３０は、主噴射方向が変更された際に、目的に応じた場所に噴射体を吹き付け可能な位置に配設される。
(2-2. Arrangement position and arrangement direction of top blow lance)
The arrangement position and arrangement direction of the
従って、以下の第２の実施形態についての説明では、図６を参照して、上吹きランス２３０の真空槽１２０内における配設方向について主に説明する。図６は、第２の実施形態に係る上吹きランス２３０の真空槽１２０内における配設方向について説明するための説明図である。図６では、図４と同様に、上吹きランス２３０を上方向から見た様子を図示するとともに、説明のため、真空槽１２０の上昇側浸漬管１２１及び下降側浸漬管１２２の位置を概略的に図示している。
Therefore, in the following description of the second embodiment, the arrangement direction of the top-blown
第１の実施形態と同様に、上吹きランス２３０は、例えば、主噴射方向が変更された際に、湯面の上昇側浸漬管１２１の直上に対応する領域と湯面の下降側浸漬管１２２の直上に対応する領域の両方に対して噴射体を吹き付け可能な位置に配設されることが好ましい。従って、上吹きランス２３０は、上昇側浸漬管１２１及び下降側浸漬管１２２の配設位置に対して対称な位置に配設され得る。このような対称性を考慮して、例えば、上吹きランス２３０は、真空槽１２０の鉛直方向の中心軸上に上吹きランス２３０の中心軸が位置するように配設される。
Similar to the first embodiment, the
また、同じくこのような対称性を考慮して、上吹きランス２３０は、図６に示すように、その３本のノズル２３２の噴射口２３６の配設位置が、上昇側浸漬管１２１の中心軸と下降側浸漬管１２２の中心軸とをともに含む鉛直面に対して対称になるように、配設され得る。実施例２として後述するように、上吹きランス２３０をこのような向きで配設することにより、湯面の上昇側浸漬管１２１の直上に対応する領域と湯面の下降側浸漬管１２２の直上に対応する領域の両方に対して噴射体を吹き付けることが可能になる。
Further, in consideration of such symmetry, as shown in FIG. 6, the position of the
以上、図６を参照して、第２の実施形態に係る上吹きランス２３０の真空槽１２０内での配設位置及び配設方向について説明した。ただし、図６に示す上吹きランス２３０の配設位置及び配設方向は、あくまで一例であり、真空槽１２０における上吹きランス２３０の配設位置はかかる例に限定されない。上述したように、上吹きランス２３０は、目的に応じた場所に噴射体を吹き付け可能に配設されればよく、その配設位置及び配設方向は任意であってよい。
As described above, with reference to FIG. 6, the arrangement position and the arrangement direction of the
（３．第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態について説明する。なお、第３の実施形態に係るＲＨ装置は、図１に示す第１の実施形態に係るＲＨ装置に対して、上吹きランスの構成が変更されたものに対応する。従って、以下の第３の実施形態についての説明では、ＲＨ装置についての説明は省略し、上吹きランスについて主に説明する。
(3. Third Embodiment)
A third embodiment of the present invention will be described. The RH device according to the third embodiment corresponds to a device in which the configuration of the top blow lance is changed with respect to the RH device according to the first embodiment shown in FIG. Therefore, in the following description of the third embodiment, the description of the RH device will be omitted, and the top blowing lance will be mainly described.
（３−１．上吹きランスの構成）
図７を参照して、第３の実施形態に係る上吹きランスの構成について説明する。図７は、第３の実施形態に係る上吹きランスの構成を示す図である。図７では、上段に上吹きランスの上面図（Ｚ軸の正方向から見た図）を示し、中段に上吹きランスの側断面図を示し、下段に上吹きランスの下面図（Ｚ軸の負方向から見た図）を示している。
(3-1. Composition of top-blown lance)
The configuration of the top blowing lance according to the third embodiment will be described with reference to FIG. 7. FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a top-blowing lance according to a third embodiment. In FIG. 7, the upper surface of the upper blown lance (viewed from the positive direction of the Z axis) is shown in the upper row, the side sectional view of the upper blown lance is shown in the middle row, and the lower surface view of the upper blown lance (Z-axis) is shown in the lower row. The figure seen from the negative direction) is shown.
図７に示すように、第３の実施形態に係る上吹きランス３３０は、略円柱形状のランス本体３３１の内部に、ランス本体３３１の中心軸方向（すなわち上吹きランス３３０の中心軸方向）に沿って延伸する４本のノズル３３２が設けられて構成される。４本のノズル３３２は、その噴射流量がそれぞれ独立に制御可能に構成される。このように、上吹きランス３３０は、図２に示す第１の実施形態に係る上吹きランス１３０に対して、ノズル１３２の数が変更されたものに対応する。なお、これら４本のノズル３３２は、その噴射流量がそれぞれ独立に制御可能に構成される。
As shown in FIG. 7, the top-blown
４本のノズル３３２の各々の構成は、第１の実施形態に係る上吹きランス１３０の各ノズル１３２と同様である。すなわち、ノズル３３２は、内径が略一定であるスロート部３３３と、内径が噴射口３３６に向かうにつれて徐々に広がるラバール部３３４と、を有する、ラバールノズルである。
The configuration of each of the four
また、ノズル３３２は、ラバール部３３４におけるノズル３３２の中心軸が、上吹きランス３３０の中心軸に対して所定の角度θだけ傾いた、偏心ノズルである。各ノズル３３２におけるラバール部３３４の当該傾きの方向は、４本のノズル３３２のノズル噴射方向がいずれも上吹きランス３３０の中心軸を向くように調整されている。
Further, the
このように、上吹きランス３３０では、４本のノズル３３２のノズル噴射方向が互いに交差するように、ランス本体３３１内に当該４本のノズル３３２が配設されている。従って、４本のノズル３３２のうちの少なくとも２本のノズル３３２から噴射体を噴射した場合には、各ノズル３３２からの噴射体が互いに干渉し合い、統合された総噴射体が、所定の方向に向かって噴射されることとなる。よって、上吹きランス３３０では、複数のノズル３３２における流量比を調整することにより、当該総噴射体の主噴射方向を調整することが可能になる。この際、上吹きランス３３０においては、噴射体が互いに干渉し合うように少なくとも２本のノズル３３２から噴射体が噴射されればよい。すなわち、４本のノズル３３２のうち、いずれか２本又はいずれか３本からのみ噴射体が噴射されてもよいし、４本全てから噴射体が噴射されてもよい。噴射体を噴射するノズル３３２、及び、その流量比は、所望の主噴射方向を実現し得るように適宜決定され得る。
As described above, in the
例えば、４本のノズル３３２は、上吹きランス３３０の中心軸に対して対称となるように設けられる。この場合、水平面内における４本のノズル３３２の配設位置は、上吹きランス３３０の中心軸を中心とする当該水平面内の円周上において、互いに９０度回転した位置となる。また、上吹きランス３３０の中心軸と、スロート部３３３におけるノズル３３２の中心軸との水平方向における距離ｒ１が、４本のノズル３３２において略同一となるように、当該４本のノズル３３２が配設される。また、上吹きランス３３０の中心軸と、噴射口３３６の中心との水平方向における距離ｒ２が、４本のノズル３３２において略同一となるように、当該４本のノズル３３２が配設される。ただし、４本のノズル３３２は、ランス本体３３１内において、そのノズル噴射方向が互いに交差するように配設されればよく、その配設位置はかかる例に限定されない。
For example, the four
以上、図７を参照して、第３の実施形態に係る上吹きランス３３０の構成について説明した。以上説明したように、第３の実施形態に係る上吹きランス３３０では、ノズル噴射方向が互いに交差するように４本のノズル３３２が配設される。従って、これら４本のノズル３３２における流量比を適宜調整することにより、各ノズルからの噴射体を互いに干渉させ、総噴射体の主噴射方向を制御することが可能になる。なお、第３の実施形態に係る上吹きランス３３０における主噴射方向の制御は、例えば図１に示す制御部１５０によって実行され得る。
As described above, the configuration of the
（３−２．上吹きランスの配設位置及び配設方向）
第３の実施形態に係る上吹きランス３３０の真空槽１２０内における配設位置及び配設方向について説明する。なお、第３の実施形態に係る上吹きランス３３０の真空槽１２０内における配設位置は、図３に示す第１の実施形態に係る上吹きランス１３０と同様である。すなわち、第３の実施形態に係る上吹きランス３３０は、主噴射方向が変更された際に、目的に応じた場所に噴射体を吹き付け可能な位置に配設される。
(3-2. Arrangement position and arrangement direction of top blow lance)
The arrangement position and arrangement direction of the
従って、以下の第３の実施形態についての説明では、図８を参照して、第３の実施形態に係る上吹きランス３３０の真空槽１２０内における配設方向について主に説明する。図８は、第３の実施形態に係る上吹きランス３３０の真空槽１２０内における配設方向について説明するための説明図である。図８では、図４及び図６と同様に、上吹きランス３３０を上方向から見た様子を図示するとともに、説明のため、真空槽１２０の上昇側浸漬管１２１及び下降側浸漬管１２２の位置を概略的に図示している。
Therefore, in the following description of the third embodiment, the arrangement direction of the
第１及び第２の実施形態と同様に、第３の実施形態に係る上吹きランス３３０は、例えば、主噴射方向が変更された際に、湯面の上昇側浸漬管１２１の直上に対応する領域と湯面の下降側浸漬管１２２の直上に対応する領域の両方に対して噴射体を吹き付け可能な位置に配設されることが好ましい。従って、上吹きランス３３０は、上昇側浸漬管１２１及び下降側浸漬管１２２の配設位置に対して対称な位置に配設され得る。このような対称性を考慮して、例えば、上吹きランス３３０は、真空槽１２０の鉛直方向の中心軸上に上吹きランス２３０の中心軸（すなわち、ランス本体３３１の中心軸）が位置するように配設される。
Similar to the first and second embodiments, the
また、同じくこのような対称性を考慮して、上吹きランス３３０は、その４本のノズル３３２の噴射口の配設位置が、上昇側浸漬管１２１の中心軸と下降側浸漬管１２２の中心軸とをともに含む鉛直面に対して対称になるように、配設され得る。図８に示す例では、４本のノズル３３２のうちの２本のノズル３３２の噴射口が上記鉛直面上に位置するように、上吹きランス３３０が配設されている。
Further, also in consideration of such symmetry, in the
ただし、第３の実施形態はかかる例に限定されない。上吹きランス３３０は、上昇側浸漬管１２１及び下降側浸漬管１２２の配設位置に対して対称な向きに配設されればよく、その配設方向は図８に示す配設方向とは異なっていてもよい。例えば、上吹きランス３３０は、図９に示すように、上昇側浸漬管１２１の中心軸と下降側浸漬管１２２の中心軸とをともに含む鉛直面を挟んで、ノズル３３２の噴射口が２つずつ位置するように、配設されてもよい。図９は、第３の実施形態に係る上吹きランス３３０の真空槽１２０内における配設方向の他の例を示す図である。
However, the third embodiment is not limited to such an example. The
以上、図８及び図９を参照して、第３の実施形態に係る上吹きランス３３０の真空槽１２０内での配設位置及び配設方向について説明した。ただし、図８及び図９に示す上吹きランス３３０の配設位置及び配設方向は、あくまで一例であり、真空槽１２０に対する上吹きランス３３０の配設位置はかかる例に限定されない。上述したように、上吹きランス３３０は、目的に応じた場所に噴射体を吹き付け可能に配設されればよく、その配設位置及び配設方向は任意であってよい。
As described above, with reference to FIGS. 8 and 9, the arrangement position and arrangement direction of the
（４．第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態について説明する。なお、第４の実施形態に係るＲＨ装置は、図１に示す第１の実施形態に係るＲＨ装置に対して、上吹きランスの構成が変更されたものに対応する。従って、以下の第４の実施形態についての説明では、ＲＨ装置についての説明は省略し、上吹きランスについて主に説明する。
(4. Fourth Embodiment)
A fourth embodiment of the present invention will be described. The RH device according to the fourth embodiment corresponds to a device in which the configuration of the top blow lance is changed with respect to the RH device according to the first embodiment shown in FIG. Therefore, in the following description of the fourth embodiment, the description of the RH device will be omitted, and the top blowing lance will be mainly described.
ここで、以上説明した各実施形態に係る上吹きランス１３０、２３０、３３０は、いずれも、１本の上吹きランス１３０、２３０、３３０に複数のノズルが設けられたものであった。ただし、本発明では、噴射口が複数設けられ、これら複数の噴射口の各々からの噴射体が互いに干渉するように上吹きランスが構成されればよく、上吹きランスの具体的な構成はかかる例に限定されない。例えば、本発明に係る上吹きランスは、噴射口を１つだけ有する（すなわちノズルを１本だけ有する）単孔ランスが複数組み合わされて構成されてもよい。第４の実施形態では、このような、上吹きランスが、単孔ランスが複数組み合わされて構成される場合について説明する。
Here, in each of the top blowing lances 130, 230, and 330 according to the above-described embodiments, one
（４−１．上吹きランスの構成）
図１０を参照して、第４の実施形態に係る上吹きランスの構成について説明する。図１０は、第４の実施形態に係る上吹きランスの構成を示す図である。図１０では、上段に上吹きランスの上面図（Ｚ軸の正方向から見た図）を示し、中段に上吹きランスの側断面図を示し、下段に上吹きランスの下面図（Ｚ軸の負方向から見た図）を示している。
(4-1. Composition of top-blown lance)
The configuration of the top blowing lance according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a top blowing lance according to a fourth embodiment. In FIG. 10, the upper surface view of the upper blown lance (viewed from the positive direction of the Z axis) is shown in the upper row, the side sectional view of the upper blown lance is shown in the middle row, and the lower surface view of the upper blown lance (Z-axis) is shown in the lower row. The figure seen from the negative direction) is shown.
図１０に示すように、第４の実施形態に係る上吹きランス４３０は、２本の単孔ランス４３５が並設されて構成される。２本の単孔ランス４３５は、その噴射流量がそれぞれ独立に制御可能に構成される。なお、実際には、噴射体が互いに干渉するように、２本の単孔ランス４３５は、より近接して並設されるが、図１０では、図面が煩雑になることを避けるため、２本の単孔ランス４３５の間の距離を誇張して図示している。
As shown in FIG. 10, the top-blown
２本の単孔ランス４３５は、互いに同様の構成を有する。単孔ランス４３５は、略円柱形状のランス本体４３１の内部に、ランス本体４３１の中心軸方向（すなわち単孔ランス４３５の中心軸方向）に沿って延伸する１本のノズル４３２が設けられて構成される。
The two single-
単孔ランス４３５のノズル４３２の具体的な構成は、第１〜第３の実施形態に係る上吹きランス１３０、２３０、３３０のノズル１３２、２３２、３３２と同様である。すなわち、ノズル４３２は、内径が略一定であるスロート部４３３と、内径が噴射口４３６に向かうにつれて徐々に広がるラバール部４３４と、を有する、ラバールノズルである。
The specific configuration of the
また、ノズル４３２は、ラバール部４３４におけるノズル４３２の中心軸が、単孔ランス４３５の中心軸に対して所定の角度θだけ傾いた、偏心ノズルである。２本の単孔ランス４３５は、各ノズル４３２におけるラバール部４３４の当該傾きの方向が、他方の単孔ランス４３５の中心軸の方を向くように配設される。このように、上吹きランス４３０では、各単孔ランス４３５のノズル４３２のノズル噴射方向が互いに交差するように、当該単孔ランス４３５が配設される。
Further, the
以上、図１０を参照して、第４の実施形態に係る上吹きランス４３０の構成について説明した。以上説明したように、上吹きランス４３０では、ノズル噴射方向が互いに交差するように、２本の単孔ランス４３５が配設される。従って、これら２本の単孔ランス４３５における流量比を適宜調整することにより、各単孔ランス４３５のノズル４３２からの噴射体を互いに干渉させ、総噴射体の主噴射方向を制御することが可能になる。図１０に示すように、２本の単孔ランス４３５によって上吹きランス４３０が構成される場合であれば、第１の実施形態に係る上吹きランス１３０と同様に、２つの噴射口４３６の並設方向（すなわち、単孔ランス４３５の並設方向）と略平行な所定の直線方向に主噴射方向を変更することが可能になる。なお、上吹きランス４３０における主噴射方向の制御は、例えば図１に示す制御部１５０によって実行され得る。
As described above, the configuration of the
また、上吹きランス４３０は、単孔ランス４３５を複数本配設するという、比較的簡易な構成を有する。単孔ランス４３５としては、例えば既存のものを用いることができる。また、上吹きランス４３０では、各単孔ランス４３５における流量を調整するという、比較的簡易な制御によって、主噴射方向を変更することが可能になる。従って、上吹きランス４３０によれば、比較的簡易な構成及び制御によって主噴射方向を変更することが実現され得る。
Further, the top-blown
なお、以上では、第４の実施形態の一例として、ノズル１３２が２本設けられる第１の実施形態に係る上吹きランス１３０に対応して、上吹きランス４３０が２本の単孔ランス４３５によって構成される場合について説明した。しかし、第４の実施形態はかかる例に限定されない。例えば、第２の実施形態に対応して、３本の単孔ランス４３５によって上吹きランス４３０が構成されてもよいし、第３の実施形態に対応して、４本の単孔ランス４３５によって上吹きランス４３０が構成されてもよい。このように、上吹きランス４３０を構成する単孔ランス４３５の本数は任意であってよい。
In the above, as an example of the fourth embodiment, the
また、上吹きランス４３０を構成するランスは、必ずしも１つのノズルが設けられた単孔ランスでなくてもよい。例えば、複数のノズルが設けられたランスが、複数並設されることにより、上吹きランス４３０が構成されてもよい。
Further, the lance constituting the
（４−２．上吹きランスの配設位置及び配設方向）
図１１及び図１２を参照して、第４の実施形態に係る上吹きランス４３０の真空槽１２０内における配設位置及び配設方向について説明する。図１１は、上吹きランス４３０の真空槽１２０内における配設位置について説明するための説明図である。図１１に示すように、第４の実施形態に係るＲＨ装置４０は、図３に概略的に示す第１の実施形態に係るＲＨ装置１０において、上吹きランス１３０が上吹きランス４３０に変更されたものに対応し、ＲＨ装置４０におけるその他の構成はＲＨ装置１０と同様であってよい。図１１では、上吹きランス４３０の配設位置について説明するために、ＲＨ装置４０の構成を簡略化して、図３と同様に、取鍋１１０、真空槽１２０、上吹きランス３３０及び溶鋼１４０を概略的に図示している。
(4-2. Arrangement position and arrangement direction of top blow lance)
With reference to FIGS. 11 and 12, the arrangement position and arrangement direction of the
また、図１２は、第４の実施形態に係る上吹きランス４３０の真空槽１２０内における配設方向について説明するための説明図である。図１２では、上吹きランス４３０を上方向から見た様子を図示するとともに、説明のため、真空槽１２０の上昇側浸漬管１２１及び下降側浸漬管１２２の位置を概略的に図示している。
Further, FIG. 12 is an explanatory diagram for explaining the arrangement direction of the
ここで、上吹きランス４３０の真空槽１２０内における配設位置は、図３に示す第１の実施形態に係る上吹きランス１３０と同様である。すなわち、上吹きランス４３０は、図１１に示すように、真空槽１２０内に上方から挿入され、その先端が溶鋼１４０の湯面から所定の距離に位置するように配設される。また、上吹きランス４３０は、主噴射方向が変更された際に、目的に応じた場所に噴射体を吹き付け可能な位置に配設される。例えば、上吹きランス４３０は、主噴射方向が変更された際に、湯面の上昇側浸漬管１２１の直上に対応する領域と湯面の下降側浸漬管１２２の直上に対応する領域の両方に対して噴射体を吹き付け可能なように、上昇側浸漬管１２１及び下降側浸漬管１２２の配設位置に対して対称な位置に配設され得る。
Here, the arrangement position of the
このような対称性を考慮して、図１１に示すように、例えば、上吹きランス４３０は、真空槽１２０の鉛直方向の中心軸上に上吹きランス４３０の中心軸が位置するように配設される。また、同じくこのような対称性を考慮して、上吹きランス４３０は、図１２に示すように、その２本の単孔ランス４３５のノズル４３２の噴射口４３６の並設方向が、上昇側浸漬管１２１の中心軸と下降側浸漬管１２２の中心軸とを結ぶ直線と略平行になるように、配設され得る。
In consideration of such symmetry, as shown in FIG. 11, for example, the top-blowing
上吹きランス４３０は、第１の実施形態に係る上吹きランス１３０と略同様の構成を、２本の単孔ランス４３５によって実現するものであるため、上吹きランス４３０では、上吹きランス１３０と同様に、その２本のノズル４３２の噴射口４３６の並設方向と略平行な所定の直線方向に沿って、主噴射方向を変更することが可能である。従って、図１１及び図１２に示すように上吹きランス４３０を配設することにより、湯面の、上昇側浸漬管１２１の上方に対応する領域と下降側浸漬管１２２の上方に対応する領域の両方に対して、略同一な噴射角度及び噴射流量で噴射体を吹き付けることが可能になる。
Since the top-blown
以上、図１１及び図１２を参照して、第４の実施形態に係る上吹きランス４３０の真空槽１２０内での配設位置及び配設方向について説明した。ただし、図１１及び図１２に示す上吹きランス４３０の配設位置及び配設方向は、あくまで一例であり、真空槽１２０に対する上吹きランス４３０の配設位置はかかる例に限定されない。上述したように、上吹きランス４３０は、目的に応じた場所に噴射体を吹き付け可能に配設されればよく、その配設位置及び配設方向は任意であってよい。
As described above, the arrangement position and the arrangement direction of the
なお、上吹きランス４３０を真空槽１２０に挿入する際には、上述した第１〜第３の実施形態に係る上吹きランス１３０、２３０、３３０に比べて、真空槽１２０に挿入されるランスの本数が増加することとなる。従って、上吹きランス４３０を適用する場合には、真空槽１２０内の気密を保つためのランス挿入口におけるシールに、より一層の注意を払うことが望ましい。
When the top-blown
以上説明した第１の実施形態に係る上吹きランス１３０における主噴射方向の変更機能について確認するために、気体の圧縮性を考慮したナビエストークス方程式に基づく数値解析モデルを用いて、上吹きランス１３０から噴出するジェットの流動場を求めた。具体的には、図１に示す真空槽１２０を模擬した円筒形状の内部に図３及び図４に示す位置に上吹きランス１３０を配置した数値解析モデルを作成し、２本のノズル１３２における流量比を変化させながら、各流量比での上吹きランス１３０の主噴射方向を調べた。
In order to confirm the function of changing the main injection direction in the top-blowing
このとき、数値解析モデルとしては、真空槽１２０における湯面よりも上の空間のみを扱い、湯面は水平な壁として扱った（後述する図１３を参照）。また、真空槽１２０の内径ＤはＤ＝２４５０（ｍｍ）とし、真空槽１２０内の圧力は１２（ｋＰａ）の減圧状態とした。また、上吹きランス１３０の先端は、真空槽１２０の中心軸上において、湯面からの高さＨがＨ＝２５００（ｍｍ）の位置に設置した。また、上吹きランス１３０から噴射されるガスは酸素とし、上吹きランス１３０に供給される酸素ガスの全流量は３０００（Ｎｍ３／ｈ）とした。
At this time, as the numerical analysis model, only the space above the molten metal surface in the
更に、上吹きランス１３０の各ノズル１３２の形状は、いずれも、ｒ１＝６５．６（ｍｍ）、ｒ２＝３１．３（ｍｍ）、θ＝１４．４（度）とした（ｒ１、ｒ２、θの定義については、図２を参照）。ここで、上記のｒ１、ｒ２の値としては、実際の設備における、構造上、操業上の制約等を考慮して、実現可能性が高いと思われる値を設定した。また、上記のθの値は、一方のノズル１３２からのみ噴射体を噴射した際に、当該噴射体が湯面の浸漬管１２１の直上の領域に達するように、設定した。
Further, the shapes of the
数値解析の結果を下記表１に示す。ここで、主噴射角度ｔ１は、各条件において、湯面上において衝突圧力値がピークを示した点と上吹きランス１３０の先端とを結んだ直線と、鉛直方向との角度として定義した（後述する図１３を参照）。
The results of the numerical analysis are shown in Table 1 below. Here, the main injection angle t1 is defined as an angle between the straight line connecting the point where the collision pressure value peaks on the molten metal surface and the tip of the
また、数値解析の結果得られた圧力分布の様子を図１３〜図１５に示す。図１３は、実施例１において、数値解析モデルにおける、表１に示すＣａｓｅ３での圧力分布を示す図である。図１４は、実施例１において、数値解析モデルにおける、表１に示すＣａｓｅ６での圧力分布を示す図である。図１３及び図１４では、色が濃い領域ほど圧力が大きい領域であることを示している。
Further, the state of the pressure distribution obtained as a result of the numerical analysis is shown in FIGS. 13 to 15. FIG. 13 is a diagram showing the pressure distribution at
図１５は、実施例１において、数値解析モデルにおける、湯面上での等圧力線を示す図である。図１５では、湯面上において、当該湯面に対する衝突圧力が所定の値以上である面（ジェット衝突面）に、色を付して図示している。また、図中の領域Ｃ１〜Ｃ６は、Ｃａｓｅ１〜Ｃａｓｅ６にそれぞれ対応するジェット衝突面である。当該ジェット衝突面は、上吹きランス１３０において、所定の値以上の衝突圧力で噴射体が吹き付けられ得る領域、すなわち、噴射体が有効に吹き付けられ得る領域（有効吹き付け領域）を示していると言える。
FIG. 15 is a diagram showing isobaric lines on the molten metal surface in the numerical analysis model in Example 1. In FIG. 15, on the molten metal surface, a surface (jet collision surface) in which the collision pressure with respect to the molten metal surface is equal to or higher than a predetermined value is shown in color. Further, the regions C1 to C6 in the figure are jet collision surfaces corresponding to
ここで、表１では、２本のノズル１３２の流量比を１０：０から５：５まで変化させた場合しか記載していないが、図２を参照して説明したように、２本のノズル１３２は上吹きランス１３０の中心軸に対して対称的に配設されているため、当該流量比を５：５から０：１０まで変化させた場合の結果としては、当該流量比を１０：０から５：５まで変化させた場合の結果と同様の結果が、上吹きランス１３０の中心軸に対して対称的に得られることとなる。図１５では、このような、表１には記載しない他の条件の結果も合わせたジェット衝突面を図示している。
Here, in Table 1, only the case where the flow rate ratio of the two
解析結果について詳細に説明する。表１に示すように、上吹きランス１３０では、一方のノズル１３２からのみ噴射体を噴射しているＣａｓｅ１において、主噴射角度ｔ１が最も大きくなり、その値はｔ１＝１３（度）であった。
The analysis results will be described in detail. As shown in Table 1, in the
表１、図１３及び図１４に示すように、他方のノズル１３２からの噴射流量の比率を徐々に増加させる（Ｃａｓｅ２〜Ｃａｓｅ６）と、主噴射角度ｔ１は徐々に小さくなり、Ｃａｓｅ６において主噴射角度ｔ１が０（度）になった。２本のノズル１３２における流量比を更に変化させると、結果的に、上吹きランス１３０においては、図１５に示すように、湯面上のＸ軸方向に沿って広がる所定の領域に対して有効に噴射体を吹き付け可能なように、Ｘ軸方向に沿って主噴射角度ｔ１を変更できることが分かる。
As shown in Table 1, FIG. 13 and FIG. 14, when the ratio of the injection flow rate from the
以上説明したように、数値解析の結果、上吹きランス１３０においては、２本のノズル１３２からの流量比を変化させることにより、その主噴射方向を、直線方向（図示する例ではＸ軸方向）に沿って変更可能であることが確認できた。
As described above, as a result of the numerical analysis, in the
ここで、主噴射角度ｔ１の最大値について考える。当該主噴射角度ｔ１の最大値は、上吹きランス１３０の有効吹き付け領域の大きさを規定し得るパラメータであると言える。上述したように、上吹きランス１３０では、一方のノズル１３２からのみ噴射体を噴射しているＣａｓｅ１において主噴射角度ｔ１が最も大きくなっている。従って、当該主噴射角度ｔ１の最大値は、ノズル１３２のラバール部１３４の偏心角度θによって規定され得る。よって、上吹きランス１３０において、もしもより大きな角度まで主噴射角度ｔ１を変更したい場合（すなわち、有効吹き付け領域をより大きくしたい場合）には、ノズル１３２のラバール部１３４の偏心角度θをより大きくすればよい。換言すれば、上吹きランス１３０を設計する際には、ノズル１３２のラバール部１３４の偏心角度θは、所望の主噴射角度ｔ１の最大値を実現可能なように適宜決定されてよい。主噴射角度ｔ１の最大値は、例えば、各種の効果を得るための所望の位置に噴射体が噴射可能であるように決定される。
Here, consider the maximum value of the main injection angle t1. It can be said that the maximum value of the main injection angle t1 is a parameter that can specify the size of the effective spraying region of the
ここで、数値解析の結果得られた、２本のノズル１３２における流量比と主噴射角度ｔ１との関係性について、図１６にまとめる。図１６は、第１の実施形態に係る上吹きランス１３０についての、２本のノズル１３２における流量比と主噴射角度ｔ１との関係性を示すグラフ図である。
Here, the relationship between the flow rate ratio of the two
図１６では、横軸に２本のノズル１３２における流量比を取り、縦軸に主噴射角度ｔ１を取り、両者の関係性をプロットしている。ただし、横軸の値は、一方のノズル１３２からの噴射流量の最大値が１となるように（すなわち、Ｃａｓｅ１における一方のノズル１３２からの噴射流量が１となるように）規格化している。また、縦軸の値は、主噴射角度ｔ１をノズル１３２のラバール部１３４の偏心角度θで除し、主噴射角度ｔ１がノズル１３２のラバール部１３４の偏心角度θと等しくなる場合が１となるように規格化している。
In FIG. 16, the horizontal axis represents the flow rate ratio of the two
図１６を参照すると、第１の実施形態に係る上吹きランス１３０においては、２本のノズル１３２における流量比と主噴射角度ｔ１との間に、線形の関係性があることが分かる。従って、実際に上吹きランス１３０を製作し、当該上吹きランス１３０の主噴射角度ｔ１を制御する場合には、図１６に例示するような関係性を数値解析によって事前に取得し、当該関係性に基づいて、所望の主噴射方向ｔ１が実現されるように２本のノズル１３２における流量比を調整すればよい。
With reference to FIG. 16, it can be seen that in the
ただし、図１６に示す関係性（例えば直線の傾き等）は、上吹きランス１３０に供給されるガスの全流量や真空槽１２０内の圧力等、数値解析を行う条件によって変化し得る。従って、実際には、現実の操業条件に基づいた条件で数値解析を行うことにより求められた関係性を用いて、上吹きランス１３０における主噴射方向ｔ１の制御が行われ得る。
However, the relationship shown in FIG. 16 (for example, the slope of a straight line) may change depending on the conditions for numerical analysis such as the total flow rate of the gas supplied to the top-blown
以上、実施例１として、数値解析を用いて、第１の実施形態に係る上吹きランス１３０における主噴射方向の変更機能について確認した。なお、以上説明した実施例１では、上吹きランス１３０から噴射されるガスが酸素である場合について説明したが、粉体とガスとがともに噴射される場合であっても、同様に、主噴射方向を変更することが可能である。
As described above, as the first embodiment, the function of changing the main injection direction in the
以上説明した第２の実施形態に係る上吹きランス２３０における噴射方向の変更機能について確認するために、上吹きランス２３０に対して上記実施例１と同様の数値解析を行い、３本のノズル２３２における流量比を変化させながら、各流量比での上吹きランス２３０の主噴射方向を調べた。
In order to confirm the function of changing the injection direction in the
数値解析モデルとしては、上記実施例１と同様の数値解析モデルにおいて、上吹きランス１３０を上吹きランス２３０に変更したものを用いた。また、数値解析を行う条件も、上記実施例１と同様とした。すなわち、数値解析モデルとしては、真空槽１２０における湯面よりも上の空間のみを扱い、湯面は水平な壁として扱った。真空槽１２０の内径ＤはＤ＝２４５０（ｍｍ）とし、真空槽１２０内の圧力は１２（ｋＰａ）の減圧状態とした。また、上吹きランス１３０の先端は、真空槽１２０の中心軸上において、湯面からの高さＨがＨ＝２５００（ｍｍ）の位置に設置した。更に、上吹きランス２３０から噴射されるガスは酸素とし、上吹きランス２３０に供給される酸素ガスの全流量は３０００（Ｎｍ３／ｈ）とした。
As the numerical analysis model, in the same numerical analysis model as in Example 1 above, the top-blown
また、上吹きランス２３０の配設方向は、図６に示す方向とした。更に、上吹きランス２３０の３本のノズル２３２の各々の形状は、上記実施例１における上吹きランス１３０の各ノズル１３２の形状と同様に、ｒ１＝６５．６（ｍｍ）、ｒ２＝３１．３（ｍｍ）、θ＝１４．４（度）とした。
The arrangement direction of the
数値解析の結果を下記表２に示す。なお、下記表２では、３本のノズル２３２のうち、１本のノズル２３２からは噴射を行わず、残りの２本のノズル２３２における流量比を変化させた場合の結果を示している。また、主噴射角度ｔ２は、湯面の中心と下記Ｃａｓｅ１におけるジェット衝突面（後述する図１９に示す領域Ｃ１）の中心とを結んだ直線の方向をゼロとし、当該直線からの周方向の角度として定義した（後述する図１９を参照）。
The results of the numerical analysis are shown in Table 2 below. Table 2 below shows the results when the flow rate ratio of the remaining two
また、数値解析の結果得られた圧力分布の様子を図１７〜図１９に示す。図１７は、実施例２において、数値解析モデルにおける、表１に示すＣａｓｅ１での圧力分布を示す図である。図１８は、実施例２において、数値解析モデルにおける、表１に示すＣａｓｅ６での圧力分布を示す図である。図１７及び図１８では、図１３及び図１４と同様に、色が濃い領域ほど圧力が大きい領域であることを示している。
Further, the state of the pressure distribution obtained as a result of the numerical analysis is shown in FIGS. 17 to 19. FIG. 17 is a diagram showing the pressure distribution at
図１９は、実施例２において、数値解析モデルにおける、湯面上での等圧力線を示す図である。図１９では、図１５と同様に、湯面上において、当該湯面に対する衝突圧力が所定の値以上である面（ジェット衝突面）に、色を付して図示している。また、図中の領域Ｃ１〜Ｃ６は、Ｃａｓｅ１〜Ｃａｓｅ６にそれぞれ対応するジェット衝突面である。当該ジェット衝突面は、上吹きランス２３０における有効吹き付け領域を示していると言える。
FIG. 19 is a diagram showing isobaric lines on the molten metal surface in the numerical analysis model in Example 2. In FIG. 19, similarly to FIG. 15, a surface (jet collision surface) on the molten metal surface where the collision pressure with respect to the molten metal surface is equal to or higher than a predetermined value is shown in color. Further, the regions C1 to C6 in the figure are jet collision surfaces corresponding to
ここで、表２では、３本のノズル２３２のうちの２本のノズル２３２における流量比を１０：０から５：５まで変化させた場合に、主噴射角度ｔ２が０（度）から６０（度）まで変化するという結果しか記載していない。しかしながら、図６を参照して説明したように、３本のノズル１３２は上吹きランス１３０の中心軸に対して対称的に配設されているため、当該流量比を５：５から０：１０まで変化させた場合の結果としては、当該流量比を１０：０から５：５まで変化させた場合の結果と同様の結果が、主噴射角度ｔ２が６０（度）から１２０（度）までの範囲において得られることとなる。図１９では、このような、表２には記載しない他の条件の結果も合わせたジェット衝突面を図示している。
Here, in Table 2, when the flow rate ratio of two
解析結果について詳細に説明する。上述したように、表２では、一のノズル２３２からのみ噴射体を噴射しているＣａｓｅ１における主噴射角度ｔ２を０（度）と定義している。Ｃａｓｅ１での圧力分布は、図１７に示すようになる。
The analysis results will be described in detail. As described above, in Table 2, the main injection angle t2 in
表２及び図１８に示すように、他の一方のノズル２３２からの噴射流量を徐々に増加させる（Ｃａｓｅ２〜Ｃａｓｅ６）と、主噴射角度ｔ２は徐々に大きくなり、Ｃａｓｅ６において主噴射角度ｔ２が６０（度）になった。３本のノズル２３２における流量比を更に変化させると、結果的に、上吹きランス２３０においては、図１９に示すように、湯面上の六角形形状の所定の領域に対して有効に噴射体を吹き付け可能なように、周方向に主噴射角度ｔ２を変更できることが分かる。
As shown in Table 2 and FIG. 18, when the injection flow rate from the
以上説明したように、数値解析の結果、上吹きランス２３０においては、３本のノズル２３２のうちの２本のノズル１３２からの流量比を変化させることにより、その主噴射方向を、周方向に変更することができることが確認できた。
As described above, as a result of the numerical analysis, in the
ここで、上吹きランス２３０についても、実施例１と同様の主噴射角度ｔ１を定義し、その最大値について考えてみる。主噴射角度ｔ１の最大値は、上吹きランス２３０の有効吹き付け領域（図１９に示す六角形形状）の大きさを規定し得るパラメータであると言える。
Here, for the
図１９に示す結果から、上吹きランス２３０においても、上吹きランス１３０と同様に、一のノズル２３２からのみ噴射体を噴射しているＣａｓｅ１において、その主噴射角度ｔ１が最大になると考えられる。従って、当該主噴射角度ｔ１の最大値は、ノズル２３２のラバール部２３４の偏心角度θによって規定され得る。よって、上吹きランス２３０において、もしもより大きな角度まで主噴射角度ｔ１を変更したい場合（すなわち、有効吹き付け領域をより大きくしたい場合）には、ノズル２３２のラバール部２３４の偏心角度θをより大きくすればよい。換言すれば、上吹きランス２３０を設計する際には、ノズル２３２のラバール部２３４の偏心角度θは、所望の主噴射角度ｔ１の最大値を実現可能なように適宜決定されてよい。主噴射角度ｔ１の最大値は、例えば、各種の効果を得るための所望の位置に噴射体が噴射可能であるように決定される。
From the results shown in FIG. 19, it is considered that the main injection angle t1 of the
ここで、数値解析の結果得られた、２本のノズル２３２における流量比と主噴射角度ｔ２との関係性について、図２０にまとめる。図２０は、第２の実施形態に係る上吹きランス２３０についての、２本のノズル２３２からの流量比と主噴射角度ｔ２との関係性を示すグラフ図である。
Here, the relationship between the flow rate ratio of the two
図２０では、横軸に２本のノズル２３２における流量比を取り、縦軸に主噴射角度ｔ２を取り、両者の関係性をプロットしている。ただし、横軸の値は、一方のノズル２３２からの噴射流量の最大値が１となるように（すなわち、Ｃａｓｅ１における一方のノズル２３２からの噴射流量が１となるように）規格化している。また、縦軸の値は、主噴射角度ｔ２が６０度の場合が１となるように規格化している。
In FIG. 20, the horizontal axis represents the flow rate ratio of the two
図２０を参照すると、第２の実施形態に係る上吹きランス２３０においては、２本のノズル２３２における流量比と主噴射角度ｔ２との間に、所定の多項式で表される関係性があることが分かる。図示する例では、２本のノズル２３２における流量比と主噴射角度ｔ２との間には、２次関数で表される関係性が見られる。従って、実際に上吹きランス２３０を製作し、当該上吹きランス２３０の主噴射角度ｔ２を制御する場合には、図２０に例示するような関係性を数値解析によって事前に取得し、当該関係性に基づいて、所望の主噴射方向ｔ２が実現されるように２本のノズル２３２からの流量比を調整すればよい。
Referring to FIG. 20, in the
ただし、図２０に示す関係性（例えば多項式の具体的な形等）は、上吹きランス２３０に供給されるガスの全流量や真空槽１２０内の圧力等、数値解析を行う条件によって変化し得る。従って、実際には、現実の操業条件に基づいた条件で数値解析を行うことにより求められた関係性を用いて、上吹きランス２３０における主噴射方向ｔ２の制御が行われ得る。
However, the relationship shown in FIG. 20 (for example, the concrete form of the polynomial) may change depending on the conditions for numerical analysis such as the total flow rate of the gas supplied to the top-blown
以上、実施例２として、数値解析を用いて、第２の実施形態に係る上吹きランス２３０における主噴射方向の変更機能について確認した。なお、以上説明した実施例２では、上吹きランス２３０から噴射されるガスが酸素である場合について説明したが、粉体とガスとがともに噴射される場合であっても、同様に、主噴射方向を制御することが可能である。また、上記実施例２では、一例として、上吹きランス２３０の３本のノズル２３２のうち、２本のノズル２３２からのみ噴射体を噴射させることにより主噴射方向が制御される場合について説明したが、３本のノズル２３２の全てから噴射体を噴射させた場合であっても、その流量比を適宜調整することにより、同様に、主噴射方向を制御することが可能である。
As described above, as the second embodiment, the function of changing the main injection direction in the
（５．補足）
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
(5. Supplement)
Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to such examples. It is clear that a person having ordinary knowledge in the field of technology to which the present invention belongs can come up with various modifications or modifications within the scope of the technical ideas described in the claims. , These are also naturally understood to belong to the technical scope of the present invention.
１０、４０ ＲＨ装置
１１０ 取鍋
１２０ 真空槽
１３０、２３０、３３０、４３０ 上吹きランス
１３１、２３１、３３１、４３１ ランス本体
１３２、２３２、３３２、４３２ ノズル
１３３、２３３、４３３ スロート部
１３４、２３４、４３４ ラバール部
１３６、２３６、４３６ 噴射口
４３５ 単孔ランス
10, 40
Claims (9)
複数の前記ノズルの開口部は、それぞれ、前記上吹きランスの先端において開口され、
複数の前記ノズルにおける流量比が調整されることにより、噴射体の主噴射方向が制御される、
ＲＨ装置の上吹きランス。 The injection flow rate to a top-blown lance plurality of nozzles independently controllable, Ru provided with,
The openings of the plurality of nozzles are opened at the tips of the top blowing lances, respectively.
By adjusting the flow rate ratios of the plurality of nozzles, the main injection direction of the injector is controlled.
Top blow lance of RH device.
複数の前記ノズルの各々からの前記噴射体が互いに干渉することにより、前記主噴射方向が制御される、
請求項１に記載のＲＨ装置の上吹きランス。 The plurality of nozzles are provided so that the injection directions of the injectors intersect with each other.
The main injection direction is controlled by the injection bodies from each of the plurality of nozzles interfering with each other.
The top blowing lance of the RH device according to claim 1.
２本の前記ノズルの各々からの噴射物が互いに干渉することにより、２本の前記ノズルの噴射口の並設方向と略平行な直線方向に沿って、前記主噴射方向が変更される、
請求項１又は２に記載のＲＨ装置の上吹きランス。 Two nozzles are provided.
When the ejected objects from each of the two nozzles interfere with each other, the main injection direction is changed along a linear direction substantially parallel to the juxtaposition direction of the injection ports of the two nozzles.
The top blowing lance of the RH device according to claim 1 or 2.
３本の前記ノズルのうちの２本の前記ノズルの各々からの噴射物が互いに干渉することにより、周方向に沿って前記主噴射方向が変更される、
請求項１又は２に記載のＲＨ装置の上吹きランス。 Three nozzles are provided.
The main injection direction is changed along the circumferential direction by the injections from each of the two nozzles of the three nozzles interfering with each other.
The top blowing lance of the RH device according to claim 1 or 2.
請求項１〜４のいずれか１項に記載のＲＨ装置の上吹きランス。 The top-blown lance is configured by extending a plurality of the nozzles inside a substantially cylindrical lance body.
The top blowing lance of the RH apparatus according to any one of claims 1 to 4.
請求項１〜４のいずれか１項に記載のＲＨ装置の上吹きランス。 Wherein the lance is a lance having a single-hole lance or a plurality of said nozzles having one of said nozzles is constituted by a plurality of juxtaposed,
The top blowing lance of the RH apparatus according to any one of claims 1 to 4.
請求項１〜６のいずれか１項に記載のＲＨ装置の上吹きランス。 The nozzle is an eccentric nozzle in which a region at least a predetermined distance from the injection port has a central axis inclined by a predetermined angle from the central axis of the top blowing lance.
The top blowing lance of the RH apparatus according to any one of claims 1 to 6.
請求項１〜７のいずれか１項に記載のＲＨ装置の上吹きランス。 The nozzle is a Laval nozzle whose inner diameter gradually increases toward the injection port.
The top blowing lance of the RH apparatus according to any one of claims 1 to 7.
前記上吹きランスは、
噴射流量をそれぞれ独立に制御可能な複数のノズル、を備え、
複数の前記ノズルの開口部は、それぞれ、前記上吹きランスの先端において開口され、
複数の前記ノズルにおける流量比が調整されることにより、前記噴射体の主噴射方向が制御される、
二次精錬方法。 In the secondary refining method in which the components of the molten steel are adjusted by injecting the propellant onto the bath surface of the molten steel in the vacuum chamber using a top-blown lance in the RH apparatus.
The top-blown lance
Equipped with multiple nozzles, each of which can control the injection flow rate independently,
The openings of the plurality of nozzles are opened at the tips of the top blowing lances, respectively.
By adjusting the flow rate ratios of the plurality of nozzles, the main injection direction of the injector is controlled.
Secondary refining method.
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