JP7488455B2 - 酸素吹き込みランス及び酸素吹き付け方法 - Google Patents
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Description
[1]上吹き酸素機能を有する転炉で溶鉄を精錬する際に、上吹き酸素を吹き込むための酸素吹き込みランスであって、前記酸素吹き込みランスの前記溶鉄に対向する側の端部には、前記酸素吹き込みランスの中心軸の周囲に複数の酸素ノズルが設けられており、前記複数の酸素ノズルのうち少なくとも一対は、2つの前記酸素ノズルの入口側の中心を結ぶ直線において他方の前記酸素ノズルに対向する方向をX軸正方向とし、前記酸素ノズルの入口側の中心を通り前記酸素ノズルの出口側に向かって鉛直方向下向きの方向をZ軸正方向とする右手系のXYZ直交座標系を、前記2つの酸素ノズルのそれぞれに定めたときに、前記酸素ノズルの入口側の中心と出口側の中心とを結ぶノズル軸のXY平面への射影がX軸となす角度をφとして、前記2つの酸素ノズルのそれぞれから吹き込まれる酸素ジェットがX軸正方向から時計回りに角度φで偏心した状態で互いに衝突するように配置され、前記角度φは、3~30°の範囲内である、酸素吹き込みランス。
[2]前記ノズル軸のXZ平面への射影がZ軸となす角度をθとしたときに、前記角度θは、5~20°の範囲内である、[1]に記載の酸素吹き込みランス。
[3]前記酸素ノズルの出口位置から、当該酸素ノズルからの前記酸素ジェットのマッハ数が1となる位置までを、ジェットコア領域としたときに、前記複数の酸素ノズルは、前記複数の酸素ノズルから吹き込まれる酸素ジェットが互いに前記ジェットコア領域内で衝突するように配置される、[1]又は[2]に記載の酸素吹き込みランス。
[4]前記複数の酸素ノズルは、以下の式(1)~式(9)に基づき算出される前記酸素ジェットのジェットコア長さHCが以下の式(10)に基づき算出される前記酸素ノズルの出口位置から前記酸素ジェットの衝突位置までの離隔距離L2よりも大きくなるように配置される、[1]~[3]の何れか1つに記載の酸素吹き込みランス。
[5]前記酸素ノズルの個数は、3~6個の範囲内である、[1]~[4]の何れか1つに記載の酸素吹き込みランス。
[6]前記溶鉄に対向する側の端部では、前記酸素吹き込みランスの中心軸の位置に、更に酸素ノズルが設けられる、[1]~[5]の何れか1つに記載の酸素吹き込みランス。
[7]上吹き酸素機能を有する転炉で溶鉄を精錬する際に、上吹き酸素を吹き込むための酸素吹き込み方法であって、前記酸素吹き込みランスの前記溶鉄に対向する側の端部には、前記酸素吹き込みランスの中心軸の周囲に複数の酸素ノズルが設けられており、前記複数の酸素ノズルのうちの少なくとも一対について、2つの前記酸素ノズルの入口側の中心を結ぶ直線において他方の前記酸素ノズルに対向する方向をX軸正方向とし、前記酸素ノズルの入口側の中心を通り鉛直方向下向きの方向をZ軸正方向とする右手系のXYZ直交座標系を、前記2つの酸素ノズルのそれぞれに定めたときに、前記酸素ノズルの入口側の中心と出口側の中心とを結ぶノズル軸のXY平面への射影がX軸となす角度をφとして、前記2つの酸素ノズルのそれぞれから吹き込まれる酸素ジェットを、X軸正方向から時計回りに角度φで偏心した状態で互いに衝突させ、前記角度φを、3~30°の範囲内とする、酸素吹き込み方法。
HC:ジェットコア長さ[mm]
HCP:ノズル適正マッハ数でのジェットコア長さ[mm]
MOP:ノズル適正マッハ数[-]
Dt:スロート径[mm]
PO:ノズル入口圧[kg/cm2-abs]
Q:送酸速度[Nm3/h]
T:雰囲気温度[℃]
n:酸素ノズルの個数[-]
Pe:雰囲気圧[kg/cm2-abs]
L1:ランスの中心軸と、2つの酸素ノズルの入口側の中心を両端とする線分の中点と、を通る平面と、酸素ノズルの出口側の中心との離隔距離[mm]
L2:酸素ノズルの出口位置から酸素ジェット衝突位置までの離隔距離[mm]
φ:ノズル軸のXY平面への射影がX軸となす角度[度]
θ:ノズル軸のXZ平面への射影がZ軸となす角度[度]
であり、上記式(7)で算出されるfの値は、0.4超5.0以下である。
まず、図1を参照しながら、本発明の実施形態で着目する溶鉄の精錬処理について、簡単に説明する。図1は、本実施形態に係る酸素吹き込みランスが用いられる溶鉄の精錬処理を説明するための説明図である。
次に、図2A~図8を参照しながら、本実施形態に係る酸素吹き込みランス10について、詳細に説明する。図2A~図8は、本実施形態に係る酸素吹き込みランス10を説明するための説明図である。
図4における第1群の配置例のように、ランス10の中心軸の周囲に、3個~6個の酸素ノズル101を均等に配置してもよいし、第2群の配置例のように、ランス10の中心軸上に更に酸素ノズル101を配置してもよい。また、第3群の配置例のように、複数の同心円を設定し、これらの同心円上に酸素ノズル101を配置するようにしてもよい。更に、第4群の配置例のように、酸素ジェットを互いに衝突させることが可能であれば、複数の酸素ノズルをランス10の中心軸の周囲に不均等に配置してもよい。
HCP:ノズル適正マッハ数でのジェットコア長さ[mm]
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Dt:スロート径[mm]
PO:ノズル入口圧[kg/cm2-abs]
Q:送酸速度[Nm3/h]
T:雰囲気温度(転炉内の温度)[℃]
n:酸素ノズルの個数[-]
Pe:雰囲気圧(転炉内の雰囲気圧)[kg/cm2-abs]
φ:ノズル軸のXY平面への射影がX軸となす角度[度]
θ:ノズル軸のXZ平面への射影がZ軸となす角度[度]
L1:ランスの中心軸と、2つの酸素ノズルの入口側の中心を両端とする線分の中点と、を通る平面と、酸素ノズルの出口側の中心との離隔距離[mm](図2Aを参照)
L2:酸素ノズルの出口位置から酸素ジェット衝突位置までの離隔距離[mm](図2Bを参照)
次に、以上説明したような本実施形態に係る酸素吹き込みランス10を利用した、酸素吹き込み方法について、簡単に説明する。
101 酸素ノズル
Claims (7)
- 上吹き酸素機能を有する転炉で溶鉄を精錬する際に、上吹き酸素を吹き込むための酸素吹き込みランスであって、
前記酸素吹き込みランスの前記溶鉄に対向する側の端部には、前記酸素吹き込みランスの中心軸の周囲に複数の酸素ノズルが設けられており、
前記複数の酸素ノズルのうち少なくとも一対は、
2つの前記酸素ノズルの入口側の中心を結ぶ直線において他方の前記酸素ノズルに対向する方向をX軸正方向とし、前記酸素ノズルの入口側の中心を通り前記酸素ノズルの出口側に向かって鉛直方向下向きの方向をZ軸正方向とする右手系のXYZ直交座標系を、前記2つの酸素ノズルのそれぞれに定めたときに、前記酸素ノズルの入口側の中心と出口側の中心とを結ぶノズル軸のXY平面への射影がX軸となす角度をφとして、
前記2つの酸素ノズルのそれぞれから吹き込まれる酸素ジェットがX軸正方向から時計回りに角度φで偏心した状態で互いに衝突するように配置されており、
前記角度φは、3~30°の範囲内である、酸素吹き込みランス。 - 前記ノズル軸のXZ平面への射影がZ軸となす角度をθとしたときに、
前記角度θは、5~20°の範囲内である、請求項1に記載の酸素吹き込みランス。 - 前記酸素ノズルの出口位置から、当該酸素ノズルからの前記酸素ジェットのマッハ数が1となる位置までを、ジェットコア領域としたときに、
前記複数の酸素ノズルは、前記複数の酸素ノズルから吹き込まれる酸素ジェットが互いに前記ジェットコア領域内で衝突するように配置される、請求項1又は2に記載の酸素吹き込みランス。 - 前記複数の酸素ノズルは、以下の式(1)~式(9)に基づき算出される前記酸素ジェットのジェットコア長さHCが以下の式(10)に基づき算出される前記酸素ノズルの出口位置から前記酸素ジェットの衝突位置までの離隔距離L2よりも大きくなるように配置される、請求項1~3の何れか1項に記載の酸素吹き込みランス。
ここで、以下の式(1)~式(10)において、
HC:ジェットコア長さ[mm]
HCP:ノズル適正マッハ数でのジェットコア長さ[mm]
MOP:ノズル適正マッハ数[-]
Dt:スロート径[mm]
PO:ノズル入口圧[kg/cm2-abs]
Q:送酸速度[Nm3/h]
T:雰囲気温度[℃]
n:酸素ノズルの個数[-]
Pe:雰囲気圧[kg/cm2-abs]
L1:ランスの中心軸と、前記2つの酸素ノズルの入口側の中心を両端とする線分の中点と、を通る平面と、前記酸素ノズルの出口側の中心との離隔距離[mm]
L2:酸素ノズルの出口位置から酸素ジェット衝突位置までの離隔距離[mm]
φ:前記ノズル軸の前記XY平面への射影が前記X軸となす角度[度]
θ:前記ノズル軸のXZ平面への射影がZ軸となす角度[度]
であり、下記式(7)で算出されるfの値は、0.4超5.0以下である。
- 前記酸素ノズルの個数は、3~6個の範囲内である、請求項1~4の何れか1項に記載の酸素吹き込みランス。
- 前記溶鉄に対向する側の端部では、前記酸素吹き込みランスの中心軸の位置に、更に酸素ノズルが設けられる、請求項1~5の何れか1項に記載の酸素吹き込みランス。
- 上吹き酸素機能を有する転炉で溶鉄を精錬する際に、上吹き酸素を吹き込むための酸素吹き込み方法であって、
前記酸素吹き込みランスの前記溶鉄に対向する側の端部には、前記酸素吹き込みランスの中心軸の周囲に複数の酸素ノズルが設けられており、
前記複数の酸素ノズルのうちの少なくとも一対について、
2つの前記酸素ノズルの入口側の中心を結ぶ直線において他方の前記酸素ノズルに対向する方向をX軸正方向とし、前記酸素ノズルの入口側の中心を通り鉛直方向下向きの方向をZ軸正方向とする右手系のXYZ直交座標系を、前記2つの酸素ノズルのそれぞれに定めたときに、前記酸素ノズルの入口側の中心と出口側の中心とを結ぶノズル軸のXY平面への射影がX軸となす角度をφとして、
前記2つの酸素ノズルのそれぞれから吹き込まれる酸素ジェットを、X軸正方向から時計回りに角度φで偏心した状態で互いに衝突させ、
前記角度φを、3~30°の範囲内とする、酸素吹き込み方法。
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