JPH0440407B2

JPH0440407B2 -

Info

Publication number: JPH0440407B2
Application number: JP59124953A
Authority: JP
Inventors: Yoshihide Kato; Tetsuya Fujii; Yasuhiro Kakio; Rinzo Tachibana; Nobumoto Takashiba
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1984-06-18
Filing date: 1984-06-18
Publication date: 1992-07-02
Also published as: JPS613817A

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、例えば転炉等の製鋼容器の底部に
設けられた羽口から製鋼容器内溶鉄中に不活性ガ
ス等の気体を吹込む製鋼容器内溶鉄中への気体吹
込み方法に関するものである。近時、転炉の炉底からはArやN₂ガスを底吹き
し、炉上からは上吹きランスによつて酸素を吹き
込む複合吹錬法が工業的に広く行なわれている。
この複合吹錬法によれば溶鉄からの脱炭を低炭素
濃度まで行なつても鉄が過剰に酸化するようなこ
とはなく、また、スプラツシユの発生が少いこと
から鉄歩留も良好で、更に底吹きされる吹活性ガ
スによる溶鉄の撹拌効果でスラグーメタル反応が
促進され、精錬効果が良好となる、等の種々の効
果が得られる。しかしながらこの複合吹錬法を実施するために
転炉底部に設けられる羽口として従来用いられて
いた金属製の１本または複数本の集合したパイプ
や多孔状の耐火物製プラグ（例えば特開昭47−
42531号公報記載のプラグ）には次のような問題
があつた。すなわち、金属製パイプを羽口とする構造は、
安価であるという利点がある反面、ガス流量を絞
ると転炉内の溶鉄がパイプ内に差し込み、羽口の
閉塞を生じるおそれがあり、流量を変化させて調
整し得る範囲が狭いという欠点がある。また、多
孔状の耐火物製プラグ（いわゆるポーラスプラ
グ）は、ガス流量を絞つても羽口の閉塞を生じる
おそれはなく、流量を調整し得る範囲が広いとい
う利点がある反面、高価であるという欠点があ
る。更に、上記金属製パイプ及び多孔状の耐火物
製プラグ共に、転炉炉底耐火物と較べた場合、耐
用寿命が短く、転炉炉底耐火物が未だ健全である
にもかかわらず金属パイプまたは耐火物製プラグ
の羽口が寿命に達し、そのために炉体を交換した
り、あるいは羽口を閉塞して底吹き不活性ガスの
吹込みを停止し、上吹きランスから吹込まれる酸
素のみによつて精錬を行なう、等の不経済な対策
を採らざるを得なかつた。この発明は、以上の従来の事情に鑑みてなされ
たものであり、羽口の溶損を有効に防止できると
同時に、広い範囲で吹込み流量の調整ができる製
鋼容器内溶鉄中への気体吹込み方法を提供するこ
とを目的とするものである。この発明の発明者等は、上記目的を達成するた
めに、ガス通孔としての金属製パイプが耐火物組
成物（いわゆる羽口レンガ）中に埋込まれてなる
底吹き用の羽口について種々実験検討を行なつた
ところ、複数本の金属製パイプを集合した構造
（すなわち同一の羽口レンガに複数本の金属製パ
イプを埋込んだ構造）とするとともに、それらの
各金属製パイプの内径を従来よりも格段に小さく
（３mm以下）して、羽口に送られる不活性ガスの
圧力を大きくすれば、羽口の溶損を有効に抑制し
得ることを見出した。その理由は次の通りであ
る。すなわち第１に、羽口に送られる不活性ガスの
圧力を大きくすれば、羽口出口での不活性ガスの
膨張による吸熱効果が大きく、羽口の冷却効果が
向上されるからである。すなわち、羽口のガス通
孔としてのパイプの径を小さくし、高圧ガスを用
いれば、羽口の各パイプ内壁の単位面積当りのガ
スの質量流量が増加し、ガスによる羽口の冷却効
果が向上する。また、高圧ガスは流速が大きく、
そのためガスと羽口のパイプの内壁との間の伝熱
係数が大きくなり、それによつてもガスが羽口を
冷却する効果は向上される。さらに、複数本のパ
イプを集合させる構造であるので、単管に比べて
羽口全体のガス流通部分の表面積が大きく、パイ
プを通過中のガスと周囲の耐火物の熱交換も促進
され、羽口全体の冷却が保たれる。第２に、羽口から溶鉄中に吹込まれる不活性ガ
スの噴出流の挙動の違いに起因し、吹込ガスの圧
力を高くした方が、羽口の溶損が少なくなる。す
なわち、本発明者等の水を用いたコールドモデル
実験によれば、第１図Ａ及びＢに見られるよう
に、ガス圧力が50〜100Kg／cm²の場合と、10〜20
Kg／cm²の場合では、水中に吹込まれたガスのジエ
ツト領域と気泡領域に違いが生じることが判
明している。第１図Ａに示されるようにガス圧力
が50〜100Kg／cm²の場合は、羽口１から吹込まれ
たガスは相当距離ジエツト状で進行した後に、気
泡となつて浮上する。したがつて、ジエツト領域
が長い。これに比較すると、第１図Ｂに示され
るようにガス圧力が10〜20Kg／cm²の場合は、羽口
１から吹込まれたガスがジエツト状で進行する距
離、すなわちジエツト領域は短い。一般に、吹
込まれるガス圧が低い程ジエツト状で進行する領
域が短く、そのようにジエツト状で進行する領
域が短いと、吹込まれたガスの気泡が羽口出口
近傍で生成し、その気泡によつて羽口出口近傍の
水には乱流が発生して、水流の流速が速くなる。
したがつて現実の転炉においては、羽口出口近傍
の耐火物表面の溶鉄の流速がそのような乱流の発
生により加速され、それにより羽口出口近傍の耐
火物が他の部分の耐火物よりも早く溶損する。ま
た、そのため羽口自体の溶損も早められてしまう
こととなる。なお第１図Ａ，Ｂにおいてはこの発
明に対応して複数本の金属パイプ２を同一の羽口
レンガ３中に埋込んでなる羽口１の例を示してい
る。この発明は以上のような知見に基いてなされた
ものであり、製鋼容器底部に、ガス通孔としての
金属製パイプを耐火物組成物中に埋込んでなる羽
口を設置し、その羽口から前記製鋼容器の溶鉄中
に気体を底吹きする製鋼容器内の溶鉄中への気体
吹込み方法において、前記羽口として、共通の耐火物組成物中に複数
本の金属製パイプが埋込まれかつそれぞれのパイ
プの内径が３mm以下とされた羽口を用い、かつそ
の羽口の入口の気体圧力が全吹込み期間の少なく
とも一部の期間において50Kg／cm²以上となるよう
に気体を吹込むことを特徴とするものである。以下にこの発明の方法を実施例により更に詳細
に説明する。第２図は、この発明の実施に供される羽口の構
造を示している。第２図において、転炉の底部鉄
皮４の内側を被覆する炉底レンガ５にこの発明の
特徴的な羽口１が配設されている。この羽口１
は、羽口の共通耐火物組成物としての羽口レンガ
３に、金属製パイプとしての内径３mm以下の複数
本のステンレスパイプ２が埋込まれている。これ
らのステンレスパイプ２の下端は蓄気室６の共通
に連結され、さらに不活性ガス送給管７に連通さ
れている。このような構造の羽口を１本用いて、その羽口
のステンレスパイプ２の内径、本数を各種設定
し、この発明の方法を次のようにして実施した。
なお各ステンレスパイプ２の材質はSUS304であ
る。第１実施例のパイプ２の径は0.8mmで28本、
第２の実施例では1.5mmで８本、第３実施例では
３mmで２本とした。比較例としてステンレスパイ
プ２の内径を４mmとし、６本を集合させた。また
羽口先端における羽口レンガの断面はいずれの例
でも円形とし、その径を100mmとした。そして上記各羽口を用いて溶銑に対する吹錬を
行なつた。各実施例及び比較例において、精錬さ
れる溶銑の温度は1270〜1350℃、吹錬時間は、14
〜17分、出鋼温度は1660〜1720℃であつた。ま
た、各実施例において不活性ガスの吹込条件は、
ガス流量を0.01〜0.03Nm³／min・ｔ、ガス圧力
を50〜100Kg／cm²とした。一方、比較例において
は、ガス流量を0.01〜0.03Nm³／min・ｔ、ガス
圧力を５〜20Kg／cm²とした。以上の各条件で溶銑に対する吹錬を行ない、所
定のチヤージ間隔で各実施例及び比較例における
羽口の残長さを測定し、羽口の溶損速度を求め
た。その結果、第１実施例における溶損速度は
0.17mm〜0.21mm／チヤージ、第２実施例では0.16
〜0.24mm／チヤージ、第３実施例では0.19〜0.24
mm／チヤージであつた。これに対し、比較例における溶損速度は0.32〜
0.59mm／チヤージであつた。この結果を第１表に
示す。

【表】以上の結果から明らかなように、比較例の溶損
速度に較べ各実施例における溶損速度は、はるか
に小さく、しかも、各ステンレスパイプ２は吹錬
後もすべて貫通している。それに対して比較例で
は６本のステンレスパイプ２のうち２本のパイプ
が閉塞してガスが流れなかつた。上記各実施例でも実施されたように、この発明
の製鋼容器内溶鉄中への気体吹込み方法では、溶
鉄中へ吹込まれる気体の羽口入口圧力が50Kg／cm²
以上となるように設定されるが、溶鉄中に気体が
吹込まれる全期間を通じて羽口の入口ガス圧力を
50Kg／cm²以上とする必要はなく、羽口の入口ガス
圧力を50Kg／cm²以上とする期間は、転炉底部から
転炉内溶鉄中にガスを吹込む目的に応じて任意に
設定することができる。一般に、転炉底部からの不活性ガスの吹込み
は、次の(1)〜(3)を目的として行なわれる。 (1) 溶鉄の炭素濃度が低くなつても、鉄の酸化に
優先して脱炭反応を生じさせ、鉄の過剰な酸化
を防止して鉄歩留を向上させる。 (2) スラグと溶鉄との間の脱硫・脱燐反応を促進
し、不純物の除去効果を増大する。 (3) 吹錬前半におけるスロツピングの防止を図
る。転炉底部からの不活性ガスの吹込みについて、
上記(1)を目的とする場合には、吹錬後半における
不活性ガスの流量を増大する必要がある。一方、
上記(2)の脱Ｐ反応の促進する場合には、吹錬後半
において不活性ガス流量を絞る必要がある。すな
わち、吹錬後半において不活性ガス流量が多いと
鉄の酸化が少なくなり、スラグ中の酸化鉄濃度が
低下して、脱燐が良好に行なわれなくなるのであ
る。したがつて、上記(2)及び(3)を目的とする場合に
は、吹錬前半において不活性ガスを多量に吹込
み、後半には不活性ガス吹込み流量を減少させる
必要がある。この発明の方法によれば、内径が３mm以下の複
数本の金属パイプが用いられるので、上記(2)及び
(3)を目的とした吹込ガス流量の調整も容易に行な
える。すなわち、従来の大径ノズルを用い、低圧
ガスを吹込む方法では、吹錬の途中で吹込ガスの
流量を大幅に減らすと、羽口が溶鉄によつて閉塞
するおそれがあつた。しかしながらこの発明の方
法によればそのようなおそれはなく、吹錬の途中
でガス流量を大幅に減らすことができる。以上のことは、前記各実施例から明らかであ
る。すなわち実施例１〜３においてはガス圧力を
50〜100Kg／cm²としてもガス流量は0.01〜0.03N
m³／min・ｔ程度と、過剰に流れることはない。
これに対し、比較例の４mmのステンレスパイプを
用いればガス圧力が５〜20Kg／cm²で0.01〜0.03N
m³／min・ｔのガス流量が流れ、しかも２本パイ
プの閉塞が生じた。これは、低圧力では同一流量
でも羽口閉塞が生じることを意味しており、低圧
力下での流量低減は操業上問題となることが明ら
かである。次に、この発明の方法によつて、実際に前記(2)
及び(3)を目的とした吹錬を実施した実施例を説明
する。羽口のステンレスパイプ径、本数等の吹錬の条
件は、前記したこの発明の第１実施例と同じく
し、また、結果を比較するために、前記各実施例
に対する比較例の方法によつても前記(2)及び(3)を
目的とした吹錬を実施した。対象となる溶銑の成分は、Ｃが4.3〜4.4％、Si
が0.12〜0.40％、Mnが0.35〜0.45％、Ｐが0.10〜
0.12％、Ｓが0.02〜0.03％であり、吹錬終了時の
溶鋼成分のＣ濃度は0.04〜0.09％、温度は1680〜
1730℃であつた。この発明の方法を実施した吹錬においては、吹
錬開始時から吹錬終了時までの全期間のうち、吹
錬開始時から７割の時間におけるガス圧力を60〜
90Kg／cm²、ガス流量を平均0.03Nm³／min・ｔと
し、その後ガス圧力を10〜15Kg／cm²に減圧し、ま
たガス流量を平均0.003〜0.005Nm³／min・ｔに
減量した。一方、比較例では、吹錬開始時から７
割の期間におけるガス圧力を10〜20Kg／cm²、ガス
流量を上記実施例と同様に平均0.03Nm³／min・
とし、その後ガス圧力を３〜５Kg／cm²に減圧し
て、ガス流量を溶銑が羽口に流入して羽口が閉塞
しないようにするために必要な最小の流量である
0.01〜0.02Nm³／min・ｔに減量した。以上の実施例及び比較例において、吹錬終了時
の溶鋼の成分を分析し、炭素濃度と燐濃度との関
係を求めた。その結果を第３図に示す。第３図に
示されるように、吹錬末期のガス流量の大きいこ
の発明の実施例の方が比較例に較べて燐濃度が低
く、この発明の方法が脱燐特性に優れていること
がわかる。なお、この発明の方法の対象となるのは転炉の
みに限らず、例えば、取鋼製錬を行なう場合につ
いてもこの発明の方法を実施することができる。以上のようにこの発明によれば、内径が３mm以
下の複数本の金属製パイプを共通の羽口レンガ中
に埋込んだ羽口を用い、羽口の入口圧力が50Kg／
cm²以上となるように製鋼容器内の溶鉄中へ気体を
吹込むようにしたことによつて、羽口の溶損を防
止して羽口の耐用寿命を長くすることができる。
更に、この発明の方法を実施する際には、ガス吹
込流量を広い範囲で調整することができ、したが
つて、脱燐及び脱硫或いは鉄歩留の向上等の目的
に応じた吹錬を行なうことが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ，Ｂは、水中に吹込まれるガスの圧力
と吹込まれたガスジエツトの挙動との関係を示す
模式図、第２図はこの発明の実施に供される羽口
の断面図、第３図は吹錬終了時の炭素濃度と燐濃
度との関係を示す図である。１……羽口、２……金属製パイプ（ステンレス
パイプ）、３……耐火物組成物（羽口レンガ）、７
……不活性ガス送給管。

Claims

【特許請求の範囲】１製鋼容器底部に、ガス通孔としての金属製パ
イプを耐火物組成物中に埋込んでなる羽口を設置
し、その羽口から前記製鋼容器の溶鉄中に気体を
底吹きする製鋼容器内の溶鉄中への気体吹込み方
法において、前記羽口として、共通の耐火物組成物中に複数
本の金属製パイプが埋込まれかつそれぞれのパイ
プの内径が３mm以下の羽口を用い、かつその羽口
の入口の気体圧力が全吹込み期間の少なくとも一
部の期間において50Kg／cm²以上となるように気体
を吹込むことを特徴とする製鋼容器内の溶鉄中へ
の気体吹込み方法。