JPH03138310A - 溶鉄浴面下への酸素吹込み手段の保護方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、転炉の溶鉄浴面下の酸素ガス吹込み手段（羽
目）の保護方法に関するものである。 〈従来の技術〉 転炉における酸素ガス底吹あるいは横吹き羽口の冷却保
護方法として、該羽口を二重管、三重管、群管でとりか
こむ形で単管内に挿着したような種々の多重管構造とし
、その最外環状流路に冷却ガスとしてＮ８、＾へＣ０１
ＣＯ，％Ｐｒ、メタノール等のガスを供給し、酸素吹出
し角管の溶損を防止する技術が一般的である。 該技術の作用は、冷却ガスにより酸素吹込み手段、すな
わち羽口自体を低温化することはもとより、羽口先端に
冷却ガスの顕熱、分解熱等により多孔質の凝固地金（以
下マツシュルームと称す）を形成させ、溶鉄中の吹込酸
素と溶鉄中炭素等との反応により発生する欠点と称する
高温の反応界面から羽目先端への輻射熱、熔鉄問拌流に
よる摩耗、溶鉄の対流熱伝達等から羽目先端及び羽目周
辺耐火物表面を保護するものである。 底吹羽口の冷却方法として、特開昭６１−３４１１４号
公報に開示されたように羽口温度に応じて冷却ガス流量
を吹錬中変化させる技術がある。しかしながら、羽目の
ｔＪｉ耗は実際ぼはゼロとはならないため、また熱電対
等の測定センサも溶鉄と接触すると断絶してしまうため
、羽口の長さ方向に多点挿入する必要がある。したがっ
て羽口数が多くなるき測定が非常に困難であり、また測
定用センサコストが高いため実用には耐えない。 さらに、冷却ガスにＣＯｔを用いた場合に限ったもので
あるが、特開昭５８−０６７８１６号公報に開示の技術
がある。すなわち、この技術は鋼中の炭素濃度によりｃ
ｏｔＷｋを変化させるものであるが、冷却ガス量を変化
させる目的は鋼中炭素濃度によって鋼中での炭素反応率
、火点温度が変化し、火点から羽口−・の輻射熱伝達量
が変化し、必要冷却能力が変化するためである。しかし
ながら、火点温度は鋼ｌ扛炭素濃度だけではなく、脱炭
速度、送酸流量によっても変化する。よって必要冷却能
力を把握するためには鋼中炭素濃度、脱炭速度（加炭な
どがある場合は、加炭量を考慮に入れた真の脱炭速度）
および送酸流量を考慮に入れる必要がある。 従って前記特開昭５８　０６７８１６号開示の技術では
、ＣＯ，等の冷却ガス量の変更を行っても羽目の損耗速
度はそれ程は向上しないという問題がある。 〈発明が解決しようとする課題〉 本発明は、前述のような問題に鑑み、火点温度への影響
因子や溶鉄の攪拌強度を考慮し、冷却流体量および／ま
たは流体種類を変化させて、酸素ガス吹込み手段、すな
わち羽目の損耗速度を改善できるような酸素吹込み手段
の保護方法を促供するためになされたものである。 く課題を解決するための手段〉 本発明は、■溶鉄浴面下に酸素ガスを吹込む手段を有す
る転炉において、酸素ガス吹込み手段を冷却保護するた
めの冷却流体通路を該手段の周囲に接するように周設し
、溶鉄中炭素濃度、送酸流量とを断続的に好ましくは連
続的に測定し、該溶鉄中炭素濃度、送酸流量および脱炭
速度に応じて冷却流体量および／または流体種類を変化
させることを特徴とする溶鉄浴面下への酸素吹込み手段
の保護方法で、かつ■前項■記載の酸素吹込み手段の保
護方法において、脱炭速度は転炉排ガス中のＣＯおよび
ＣＯ，濃度の連続測定結果および転炉排ガス流量の連続
測定結果から求め、溶鉄中炭素濃度は初期炭素濃度測定
結果と前記脱炭速度の時間積分値とから求める溶鉄浴面
下への酸素吹込み手段の保護方法である。 〈作　用〉 以下に発明をなすに至った背景および作用について説明
する。 溶鉄中の脱炭、脱酸反応速度は次の式で示される。 ｄ　　（Ｃ） −＝に、（Ｃゴ　　・　　（０）　　　−−−−（＋）
ｄ　【 ｄ　〔０〕 ＝に＋（ｃ）　　・　ｔｏ）　＋ｋｚ　［０１・−（２
） ここで、 〔Ｃ〕　・　〔０〕　：溶鉄中の炭素および酸素濃度、
ｋ６、ｋ、：見かけの反応速度定数で、吹込み酸素ガス
の攪拌力、気泡 径の関数である、 Ｌ：時間。 また、大気圧下がっ溶鉄温度一定の下で脱炭反応式につ
いてはっぎのように表される。 （Ｃ）　＋　（０）　−Ｃｏ　　　　　　−・−曲・　
（３）〔Ｃ〕　・　（０）　　　（Ｃ）　　・　［０］
（４） 二こで、Ｋ′　：平衡定数。 Ｐ、。：ＣＯの分圧。 （１１〜（４）式から（５）式が得られる。 ｔ ｔ ｋ’　　（Ｃ） （５） Ｌ 一方、火点温度Ｔは大略（６）弐で表される。 比熱）×（燃焼ガス流量）） （６） ここで、口、：Ｆｅの燃焼熱、 口ｚ　：　ＦｅＯトＣ−＋Ｆｅ＋ＣＯの吸熱量、（６）
式に（５）弐を代入すると（７）式が得られる。 ／（（火点発生ガス比熱）×（火点発 生ガス量）　ｌ　　　　　　　　−一一一一（７）（７
）式において輻射熱攪はＴ４に比例し、また火点発生ガ
ス量は、吹込酸素ガス流ｆｆｉ　Ｑｏｚと溶鉄中炭素濃
度（Ｃ）によって決まるので脱炭速度ｄＣＣ）、’ａｔ
、吹込み酸素ガス流量Ｑｏ、、溶鉄中炭素濃度ＥＣ）が
決まると、火点温度Ｔが一義的に決定されることは明ら
かである。 また、溶鉄流との摩擦による羽目周辺耐火物表面および
先端損耗速度は溶鉄の撹拌力に比例し、対流熱伝達によ
る熱量は溶鉄温度すなわち火点温度に比例し、かつ撹拌
力に比例する。 溶鉄量がほぼ同じであれば、脱炭速度ｄ　（Ｃ）／ｄｔ
、吹込み酸素ガス流１１０ｏｚ、溶鉄中炭素濃度（Ｃ）
によって火点温度Ｔが決まり、さらに火点温度Ｔによっ
て輻射伝達熱量、対流伝達熱量が決まり、従って本発明
方法によると羽目の冷却流体里は、（輻射伝達熱■）＋
（対流伝達熱量）に対する必要冷却能力に基づいて決め
られるので、従来方法に比べて適確にコントロールされ
る。 ここで羽目の損耗の残る因子としては溶鉄との機械的摩
擦のみとなるが、これは酸素ガス流量と関係が深いので
、酸素ガス流量を目安に、必要冷却能力以上の冷却流体
の供給によって、溶鉄とのＦｉ！ｍによる羽口の摩耗量
に見合ったマツシュルーム量を余剰に生じさせて、羽目
の損耗速度を確実にかつ大幅に減少させることができる
。 〈実施例〉 （実施例１） ２３０Ｔ／ｃｈの純酸素底吹転炉を用いて、炭素濃度４
．５重量％（以下％と略す）の溶銑２３０Ｔを受銑し、
底吹酸素ｔｅｌ約１約１０００公／吹錬を行った。 吹止め炭素濃度は０．０５％とし、脱炭吹錬途中にコー
クスを添加するヒートもテストした。吹錬時間はＩＯ分
／ヒートを守った。溶銑中炭素濃度はサブランスを１分
ピッチで用い溶銑の凝固点より逆算して求めるという従
来技術を利用した。また送酸流量はオリフィス型流量計
を用いて連続的に測定する方法をとり、底吹冷却ガスと
してはプロパン（以下Ｐｒと略す）とＮ２ガスとを単独
あるいは混合で用いた。 本発明の実施例として、冷却ガスがＰｒ単味の場合（本
発明実施例１−■）流量ＱＰｒを変化させることとし次
の数式モデルを用いた。 ｔ 十ＣＸ　１　／　（Ｃ）　＋　ｄ　　　−〜−−−（８
）ここで、　　　　　　Ｑｒｒ　：　Ｐｒ流量、ａ、　
ｂ、　ｃ、、ｄ　：定数。 ｒ’ｒとＮｇガスの混合ガスの場合（本発明実施例１−
■）、Ｐ「とＮｔガスの冷却能力は、Ｐｒガスの方は分
解吸熱反応があるためＮ、の７倍程度冷却能力が大きい
ため、Ｎ２ガス流量を０１とすると冷却能力を考慮した
等価Ｎ２ガス流量は、口□−１／７０１．。 と書け（９）式を用いて変化させた。 Ｌ １／（Ｃ）＋ａ’　　　　　　　−・−・−・−（９）
に選ぶ。 （実施例２） ２３０Ｔ／ｃｈの純酸素底吹転炉を用いて、炭素濃度４
．５％の溶銑２３０Ｔを受銑し、底吹酸素流盟約１００
０Ｍ／分で吹錬を行った。吹止め炭素濃度は０．０５％
とし、実施例１と同様に、脱炭吹錬途中コークスを添加
するヒートもテストした。吹錬時間は１０分／ヒートを
守った。 発生する排ガスのＣ０１ＣＯｔ濃度は排ガス回収装置ダ
クト内より連続的に排ガスをサンプリングし赤外分析計
（市販品）により求めた。排ガス流量は回収装置に付属
しているベンチュリータイプの流量計により連続的に求
めた。送酸流量はオリフィス型流量針により求め記録し
た。 底吹冷却ガスとしては、ＰｒとＮ、ガスを単独あるいは
混合で用いた。脱炭速度ｄ（Ｃ）／ｄｔは、排ガス中（
ＣＯ＋ＣＯｇ）濃度（−％）　ｘ　（１／１００）×〔
排ガス流量〕により脱炭量が連続的に求められるために
脱炭量の時間微分値として求められる。 また、刻々の炭素濃度［Ｃ］は初期炭素濃度と脱炭ｄ（
Ｃ）／ｄｔの積分値とより計算で求められる。よって冷
却ガスがＰ「単味の場合、Ｐｒの流量は次の数式モデル
を用いて変化させた（本発明実施例２−■）。 ＋ｃｘ　１／　（ｃ）＋Ｄ　　・・・−・・・・・・０
０ここで、Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ：定数。 また、ＰｒとＮアガスの混合ガスの場合（本発明実施例
２−■）、本発明実施例１−■と同様の考え方にて、冷
却ガス流量は次の数式モデルを用いて変化させた。 ｉ １／（Ｃ）＋Ｄ’　　　　　　　　−−・・・−（Ｉｎ
ここで、Ａ’　Ｂ’　Ｃ’　Ｄ’　　！定数。 （比較例：従来法） 本発明１−■および２−■に対応する従来法■では０２
１式、 ＱＰ−−ｂ　”　　Ｑｏｔ＋　ｄ　’　　　　　　−−
−−−−０２１本発本発明実施例び２−■に対応する従
来法■では０■式、 Ｑｒｒ＋ＱＮ＊−ｂ　”　　Ｑｏｔ＋　ｄ　”　　　　
　　（１３）ここで、ｂ″、ｄ″、ｂ９、ｄ″：定数。 を用いて冷却ガス流量を変化させた。その他の条件は実
施例Ｉ、実施例２と同様とした。 前述の本発明実施例、従来法■、■各々の条件で５０ヒ
ートずつ吹錬を行い、５０ヒートの前後の底吹羽口残存
長さを測定比較し、用耗速度（ｍ／ヒート〕を算出した
。但し、全ての実施例、比較例で底吹羽口周辺の条件を
同じとするため、常にワライニング後の新炉から５０ヒ
ート連続テストを実施した。 第１表に本発明実施例１−■、１−■、２−■、２−■
と従来法■、■の５０ヒート毎の平均の羽口…比速度（
鋪／ヒー日を比較して示した。 小さいことが明らかで、本発明方法の効果が確認された
。 〈発明の効果〉 本発明方法によると、溶銑中炭素濃度、排ガス中炭素量
を断続的又は連続的に測定し、ある時刻における溶銑中
炭素濃度、送酸流量および脱炭速度によって、羽口冷却
ガスの流量を適確にコントロールでき、羽口損耗速度が
大幅に改善される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、溶鉄浴面下に酸素ガスを吹込む手段を有する転炉に
   おいて、 酸素ガス吹込み手段を冷却保護するための冷却流体通路
   を該手段の周囲に接するように周設し、溶鉄中炭素濃度
   、送酸流量とを断続的に好ましくは連続的に測定し、該
   溶鉄中炭素濃度、送酸流量および脱炭速度に応じて冷却
   流体量および／または流体種類を変化させることを特徴
   とする溶鉄浴面下への酸素吹込み手段の保護方法。 ２、請求項１記載の酸素吹込み手段の保護方法において
   、脱炭速度は転炉排ガス中のＣＯおよびＣＯ＿２濃度の
   連続測定結果および転炉排ガス流量の連続測定結果から
   求め、溶鉄中炭素濃度は初期炭素濃度測定結果と前記脱
   炭速度の時間積分値とから求める溶鉄浴面下への酸素吹
   込み手段の保護方法。