JPH0578730A

JPH0578730A - 溶融金属を攪拌精錬する設備の容器内地金除去方法

Info

Publication number: JPH0578730A
Application number: JP24118491A
Authority: JP
Inventors: Junichiro Katsuta; 順一郎勝田; Hisashi Yamana; 寿山名
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1991-09-20
Filing date: 1991-09-20
Publication date: 1993-03-30

Abstract

(57)【要約】【目的】容器の天井蓋に設けたランス先端のラバール
ノズルから酸素ガスを地金に吹きつけ、容器内の地金を
溶解除去する。【構成】容器５の天井蓋２の中央に地金除去設備１が
設置されている。この地金除去設備１は耐火物で被覆さ
れたランスとランス先端に固定したラバールノズルから
構成され、ラバールノズルの直径は26mmで、噴出角度は
θである。このラバールノズルから16〜17Nm³/分の酸素
ガスを地金に吹きつけて地金を溶解して、下部開孔部４
から排出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属精錬工程で使用す
る、溶融金属を攪拌精錬する設備の容器内地金除去方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】溶融金属の攪拌精錬は、通常は、空気、
窒素、アルゴン、酸素、一酸化炭素、二酸化炭素などの
ガスを用いて行っている。その場合、溶融金属がおど
り、スプラッシュが発生する。このスプラッシュが容器
内壁の耐火物に付着して地金となる。また、同様な現象
が脱ガス処理においても見られる。

【０００３】例えば、ＲＨ脱ガス設備の容器内の地金
は、脱ガス操業において大きな悪影響を及ぼす。すなわ
ち、容器内の地金は溶鋼の汚染源となり、特に、極低炭
素鋼の脱炭処理において、地金からの炭素が溶解し、脱
炭不良による処理時間の延長、〔Ｃ〕高め外れ等が生じ
る。また、地金が成長してくると合金投入口からの合金
の投入が困難になり、さらには地金により容器内が封鎖
され排気できなくなる等、ＲＨ操業そのものに支障をき
たす。さらに、容器内耐火物の張り替え、吹きつけ等、
修理をする場合、地金の除去に長時間を要し、修理期間
が長くなる。以上の背景から鉄鋼各社とも、地金除去技
術の開発に尽力してきた。

【０００４】従来の地金除去技術としては、図５に示す
合金投入口から鉄パイプを挿入して酸素ガスを地金に吹
きつけ、地金を溶解除去する方法、図６に示すバーナに
より地金を溶解する方法（材料とプロセス Vol.3(1990)
P1180）、図７に示す水冷式昇降ランスから酸素ガスを
地金に吹きつけ、地金を溶解除去する方法（Steelmakin
g Conference Vol.72(1989) P227〜233 ）等がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図５に示す方法は、人
力で合金投入口６あるいは排ガス孔７から鉄パイプ40を
挿入して酸素ガスを地金３に吹きつけ溶解除去するもの
で、地金除去能力が小さい上に、熱、粉塵による悪環境
と火傷等による人的負荷が大きい。また、容器内壁に付
着した地金厚みが判断できないため、耐火物を溶損する
トラブルが再々あった。

【０００６】図６に示す方法は、バーナ41により地金３
を溶解するもので、バーナ、燃料ガスおよび酸素設備
等、大規模な設備投資が必要となり、さらに、燃料費等
のコストが高い、地金除去能力が小さい等の不利な点が
多い。

【０００７】図７に示す方法は、金属製三重管型水冷式
昇降ランス44先端のノズル45から酸素ガスを地金に吹き
つけ溶解除去するもので、設備規模が大きい、容器移動
時にはランスを引き抜く必要があること、ランスの設置
場所でしか地金の除去ができないことなどの欠点があ
る。

【０００８】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、容器の天井蓋に設けたランス先端のラ
バールノズルから酸素ガスを地金に吹きつけ、容器内の
地金を溶解除去することにっよって行う、溶融金属を攪
拌精錬する設備の容器内地金除去方法を提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１発明は、溶融金属を
攪拌精錬する設備において、容器内に付着した地金に酸
素ガスを吹き付け地金を溶解除去するに際して、容器の
天井蓋に取り付けたランスの先端に、直径20〜30mmのラ
バールノズルを設け、このラバールノズルから8〜23Nm³
/分の酸素を地金に吹きつけ地金を溶解除去する溶融金
属を攪拌精錬する設備の容器内地金除去方法である。

【００１０】第２発明は、ラバールノズルの噴出角度θ
が下記式を満足するラバールノズルを使用する請求項１
の溶融金属を攪拌精錬する設備の容器内地金除去方法で
ある。 tan θ≦（ｄ／２ｈ）ただし、ｄ：容器内底面の直径（耐火物内張り後）ｈ：ラバールノズルから容器内底面までの距離

【００１１】

【作用】ラバールノズル（以下ノズルという）を容器の
天井蓋に取り付けることによって、地金除去作業が自動
化、機械化され人的負荷が大きく軽減される。また、ノ
ズルを容器の天井蓋に取り付けているため、小さな設備
投資ですみ、かつ、随意に地金除去作業が可能であると
ともに、ノズルから酸素ガスを吹き込むため燃料ガスが
不要である。

【００１２】地金除去能力を確保するうえで、ある程度
以上の酸素ガス流量とすること、強いジェット流を得る
こと、容器内壁の耐火物への悪影響を最小にすることが
重要な点である。すなわち、酸素ガス流量が多すぎる
と、容器内壁の耐火物の溶損を助長し、一方、少なすぎ
ると、地金除去能力が小さくなる。また、ノズル直径が
大きすぎると、酸素ガスのジェット流が形成されにくく
なり、その結果、酸素ガスの到達距離が短くなり、地金
除去能力が小さくなる。一方、ノズル直径が小さすぎる
と、酸素ガス流量を確保できなくなり、地金除去能力が
小さくなる。このように、地金除去条件には、最適範囲
が存在し、これに地金除去条件を調整することが、安価
で効率的な地金除去を行ううえで重要となる。

【００１３】そこで、発明者らは地金除去条件を最適化
するためにテストを重ねた結果、ノズル直径に応じた最
適な酸素ガス流量範囲を見出した。その結果を図３に示
す。図３に示すノズル直径と最適な酸素ガス流量範囲か
ら、本発明では、ノズルの直径を20〜30mmに規定し、地
金に吹きつける酸素ガス量を 8〜23Nm³/分に規定した。

【００１４】発明者らは、酸素ガス吹き込み量と地金除
去量との関係を知るために、酸素ガスの吹き込み量をい
ろいろ変えて地金除去を行い、図４に示す結果を得てい
る。この結果から、１時間に1000Nm³ の酸素ガスを吹き
つけることによって9tの地金除去が可能であることがわ
かる。ちなみに、前記規定の酸素ガス量を１時間、地金
に吹きつけることによって、毎時 4〜12t 程度の地金除
去が可能である。

【００１５】ノズルにラバールノズルを使用すること
で、ノズルに導入された酸素ガスがノズルの絞り部で圧
縮された後、断熱膨張することによって、音速を超えた
ジェット流を形成し、酸素ガスの到達距離を長くするこ
とができる。すなわち、ノズルにラバールノズルを使用
することで、酸素ガスを容器内底面まで到達させること
ができる。

【００１６】ラバールノズルの噴出角度θをtan θ≦
（ｄ／２ｈ）に管理することによって、ノズルから吹き
つけられる酸素ガスの拡がりは、容器内底部で容器内底
面の直径ｄに等しく、したがって、容器内壁の耐火物の
異常溶損を防止することができる。ここで、ｈはラバー
ルノズルから容器内底面までの距離である。

【００１７】

【実施例】本発明の実施例を図に基づいて説明する。図
１はＲＨ脱ガス設備に本発明法を適用した例で、図中１
は地金除去設備で、地金除去設備１は脱ガス容器の天井
蓋２の中央に設置されている。地金除去設備１から酸素
ガスを噴出角度θで地金３に吹きつけ地金を溶解する。
図１(a) は地金除去前の、(b) は地金除去後の状態を示
している。

【００１８】酸素ガスが吹きつけられた地金３はＭ＋Ｏ
₂＝ＭＯ₂の反応によって酸化物となり下部開口部４か
ら排出される。図１(b) に示すように、容器内壁に薄く
地金を残すことによって、耐火物の溶損を軽減すること
ができる。なお、図中５は容器を、６は合金投入口を、
７は排ガス孔を、ｄは容器内底面の直径を、ｈはラバー
ルノズルから容器内底面までの距離をそれぞれ示す。

【００１９】図２に地金除去設備１の詳細を示す。図中
21は導管で、導管21の下部はシール蓋23に固着されてお
り、シール蓋23は天井蓋外殻24のフランジ25に着脱可能
に固定されている。シール蓋23には水冷パイプ26があ
り、シール蓋23とフランジ25の重なり部分のパッキン
（図示せず）を冷却している。導管21の下部にはランス
27が垂設され、ランス27の先端にノズル28が固定されて
いる。ランス27とノズル28の外周にはスタッド30、リブ
31を設け、耐火物29で被覆している。ランス27はその先
端が天井蓋耐火物32より容器内側に垂設し、ノズル28か
ら吹きつける酸素ガスによって天井蓋耐火物32が溶損し
ないようにする。

【００２０】ノズル28は図２(b) に示すように、絞り部
33を有するラバール構造で、噴出角度をθにしており、
このラバール構造で酸素ガスのジェット流を形成する。
なお、本実施例ではノズル28はステンレス製である。

【００２１】なお、地金除去作業を行わないときは、ラ
ンス全体、とくにノズル部を高温と溶融金属から発生す
るダストによる変形とノズル詰まりから護るために、 1
〜3Nm³/ 分程度の非反応性ガスまたは不活性ガスを流し
ておく必要がある。また、地金除去作業は、高温状態の
方が着火しやすく、地金と酸素との反応速度がはやいた
め、溶融金属の攪拌精錬等の直後に実施することが望ま
しい。

【００２２】上記で説明した地金除去設備を用いて、地
金除去作業を行った。このときのノズル直径は26mmで、
酸素ガスの吹きつけ量は16〜17Nm³/分で60分間実施し
て、約9tの地金を除去した。本発明の地金除去能力と従
来技術のそれとの比較を表１に示す。

【００２３】

【表１】

【００２４】表１から明らかなように、本発明法は従来
の鉄パイプ法（図５）の 9倍以上、バーナ法（図６）の
2〜3 倍の地金除去能力を有している。また、地金１ｔ
当たり除去費用は本発明法に対して、鉄パイプ法が1.2
倍、バーナ法が 3倍である。

【００２５】また、水冷式昇降ランスを用いる方法（図
７）は、地金除去能力、地金１ｔ当たり除去費用は、本
発明法とほぼ同等であるが、前述のように、設備規模が
大きい、容器移動時にはランスを引き抜く必要があるこ
と、ランスの設置場所でしか地金の除去ができないこと
など、実操業面で制約が大きい。

【００２６】なお、本発明法では、三重管型ランスを使
用していないため、水もれによる水蒸気爆発の危険性が
ない。また、天井蓋に監視カメラを設置して、地金の溶
解状況を観察しながら地金除去作業を行うことができ
る。

【００２７】

【発明の効果】本発明は、溶融金属を攪拌精錬する設備
の容器内に付着した地金を、容器の天井蓋に取り付けた
ランスの先端に設けたラバールノズルから酸素ガスを地
金に吹きつけ地金を溶解除去する方法であって、本発明
法を採用することによって、地金除去作業が自動化、機
械化され人的負荷が大きく軽減される。また、本発明法
はノズルを容器の天井蓋に取り付けているため、小さな
設備投資ですみ、かつ、随意に地金除去作業が可能であ
るとともに、ノズルから酸素ガスを吹きつけるため燃料
ガスが不要である。さらに、ラバールノズルの噴出角度
を規定しているため、ノズルから吹きつけられる酸素ガ
スの拡がりは、容器内底部で容器内底面の直径に等し
く、したがって、容器内壁の耐火物の異常溶損を防止す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を説明する図である。

【図２】本発明の地金除去設備の説明図である。

【図３】本発明の最適ノズル直径と酸素ガス流量との関
係を示す図である。

【図４】本発明による酸素ガス吹きつけ量と地金除去量
との関係を示す図である。

【図５】従来の合金投入口から鉄パイプを挿入して酸素
ガスを地金に吹きつける方法の説明図である。

【図６】従来のバーナにより地金を溶解する方法の説明
図である。

【図７】従来の水冷式昇降ランスから酸素ガスを地金に
吹きつける方法の説明図である。

【符号の説明】

１…地金除去設備、２…天井蓋、３…地金、４…下部開
孔部、５…容器、６…合金投入口、７…排ガス孔、21…
導管、23…シール蓋、24…天井蓋外殻、25…フランジ、
26…水冷パイプ、27…ランス、28…ノズル、29…耐火
物、30…スタッド、31…リブ、32…天井蓋耐火物、33…
絞り部、40…鉄パイプ、41…バーナ、42…排気管、43…
クレーン、44…水冷式昇降ランス、45…ノズル、ｄ…容
器内底面の直径、ｈ…ラバールノズルから容器内底面ま
での距離、θ…噴出角度。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶融金属を攪拌精錬する設備において、
容器内に付着した地金に酸素ガスを吹き付け地金を溶解
除去するに際して、容器の天井蓋に取り付けたランスの
先端に、直径20〜30mmのラバールノズルを設け、このラ
バールノズルから 8〜23Nm³/分の酸素を地金に吹きつけ
地金を溶解除去することを特徴とする溶融金属を攪拌精
錬する設備の容器内地金除去方法。
【請求項２】ラバールノズルの噴出角度θが下記式を満
足するラバールノズルを使用することを特徴とする請求
項１の溶融金属を攪拌精錬する設備の容器内地金除去方
法。 tan θ≦（ｄ／２ｈ）ただし、ｄ：容器内底面の直径ｈ：ラバールノズルから容器内底面までの距離