JPH0598336A - 溶融金属精錬容器及び操業方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 底吹転炉におけるガス吹き込み用ノズルに溶
鋼が侵入して漏鋼事故に到ることを防止する事を目的と
する。 【構成】 溶融金属精錬容器の底または側壁にガス導入
管が開口したガス吹き込みノズルを２個、該ガス吹き込
みノズルを相互に結ぶ線を長方形の対角線としてその長
方形の対角線と交わる対角線上にガス導入管が閉口した
ガス吹き込みノズルを２個配設せしめた事を特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガス吹き込み用ノズル
を有する溶融金属精錬容器及び操業方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、製鋼プロセスにおいて、溶融金属
精錬容器の底部または側面から溶融金属内へ種々のガス
を吹き込み、その撹拌効果や酸素分圧を低下させる効果
により精錬効果を上げることが行なわれている。そのガ
スの吹き込みは、耐火物のノズル本体に貫通孔を設けた
ガス吹き込み用ノズルを容器の底部などに多数設置して
行なわれる。

【０００３】ところで、ガス吹き込み用ノズルを設置し
た容器において、溶融金属内へ精錬ガスの吹き込みを行
なうと、ガス吹き込みによって溶鋼が激しく撹拌流動さ
れる。このため、ガス吹き込みノズルおよびその周辺の
耐火物が激しく損耗し、ガス吹き込みノズルおよびその
周辺耐火物の局部的な損耗が溶融金属精錬容器全体の寿
命を決定し、溶融金属精錬容器の耐用性を低下させてい
た。

【０００４】このような問題点を解決する手段として、
特開昭５６−５８９１８号公報に炉底または炉側壁の内
張耐火物中に配設した複数個のガス吹き込み用羽口ノズ
ルを、耐火物内表面からガス吹き込み用羽口ノズルの先
端までの距離をそれぞれ異ならしめて埋設した底吹転炉
が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報の底吹転炉では、当初から使用せずに待機しているガ
ス吹き込みノズルには、ノズル管内に溶鋼が侵入して漏
鋼事故を起こす危険性があるため、ノズル管の炉内側先
端に盲キャップ煉瓦や盲キャップ受け煉瓦を装着し、さ
らに盲キャップの炉内側には当初稼動開始時の炉内耐火
物内張表面まで盲煉瓦を埋設するなど特殊な複雑な構造
としなければならないものであった。また、上記盲煉瓦
や盲キャップ煉瓦が溶損し、この羽口ノズルの先端が溶
鋼に直接接触する前にタイミングよく使用を開始する必
要があった。

【０００６】さらに、吹き込み羽口を切り替えて使用す
るに際しては、新たに使用開始する羽口についてその炉
内側の残存耐火物を撤去したり、吹き込み管内に炉外か
ら金属棒を差し込んで盲キャップ煉瓦を炉内に突き落と
したりする作業が必要であった。また、使用済みの羽口
を閉塞しようとする場合にも、羽口内に内挿したノズル
管を抜き取り、羽口レンガの内道に棒状盲煉瓦をその外
周にモルタル等を塗布して外側から押し込み、押し込ん
だ後盲フランジを装着し、次いで炉内側より溶損により
生じた羽口周辺の凹部に補修材等の吹き付けを行なうな
どの作業が必要であった。

【０００７】これらの作業は、溶鋼が溶融金属精錬容器
内に入っていない、各精錬の間の短時間に行なわねばな
らないが、現実には数時間を要するので、操業に支障を
きたすものであった。

【０００８】さらに、煉瓦の溶損速度は、炉の稼動条件
に左右されて必ずしも一定でないため、羽口ノズルの埋
設深さを予測した溶損速度の位置よりも１０％程度割増
しした位置としなければならず、もし予測値通りの煉瓦
溶損の場合、吹き込み羽口の先端に耐火物が数十ｍｍ残
存した状態となる。このように、羽口の切り替え使用に
際し、羽口の先端に残存する煉瓦の長さが長くなれば長
くなるほど、本来目的とした羽口切り替えによる炉底寿
命の延長効果は小さくなる。

【０００９】また、前記の待機している容器ノズルの炉
内側の盲煉瓦が、その周辺の煉瓦の溶損とともに厚みが
薄くなると、周辺煉瓦の膨張収縮作用により精錬中に突
然浮上したり、転炉の傾転時に脱落してしまうことが考
えられ、その場合予測したよりも早く吹き込み羽口の切
り替えが必要となって炉寿命の延長効果がさらに少なく
なる。このような盲煉瓦の浮き上がりに気がつかず適切
な処置を怠ると、盲キャップ煉瓦が抜け落ちたり、盲キ
ャップと周囲煉瓦の目地から羽口ノズルを伝わって漏鋼
する危険さえ考えられるものであった。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は従来技術の課題
を有利に解決するものであって、［１］ガスの吹き込み
ノズルを有する溶融金属精錬容器において、溶融金属精
錬容器の底または側壁に溶融金属精錬容器の使用開始時
からガス導入管が開口したガス吹き込みノズルを２個、
容器の使用開始時にはその先端面が溶融金属に接しかつ
先端部までガス導入管が閉塞していて迅速交換方法によ
ってガス導入管を開口するようにしたガス吹き込みノズ
ルを２個、長方形の頂点に対角線上で配設したことを特
徴とする溶融金属精錬容器、［２］上記［１］項記載の
容器にて溶融金属を精錬する操業方法において、ガス吹
き込みノズルを長方形の頂点に対角線上で配設した２個
を先行使用後、迅速交換方法により他の２個を使用す
る。先行使用したノズルは閉塞させ、精錬容器の使用回
数に従って２個を１組として交互使用することを特徴と
する溶融金属精錬容器の操業方法、である。

【００１１】以下図面にもとづいて本発明を詳細に説明
する。

【００１２】

【実施例及び作用】図１（ａ）は本発明を実施する上底
吹転炉の概要図である。上底吹転炉は鉄皮３の内部に耐
火物１があって、底吹羽口耐火物２から、Ａｒ，Ｃｏ
₂ ，Ｎ₂ ，及びＯ₂ ガスを吹込む。合せて、上吹ランス
１０よりＯ₂ を吹込む。底吹供給ガス配管４に設置した
圧力計５と流量計６からデーターを採取し、羽口に埋設
した熱電対７からのデーターも同時に採取することで、
演算器８で計算し、底吹羽口耐火物上に、付着形成する
凝固金属（マッシュルーム）１９の形態を常時把握管理
する。

【００１３】図１（ｂ）は底吹羽口耐火物２の炉底配置
図である。底吹羽口本数は４本装着可能であるが通常は
２本装着し、他の２本は盲をして使用しない。装着済み
の底吹羽口耐火物は使用回数に従って溶損して行くが残
存厚３００ｍｍ以下となると溶鋼もれの事故発生の危険
性が増すために盲をして、他の２本の残存厚３００ｍｍ
以上の個所に底吹羽口耐火物を新たに装着して使用す
る。

【００１４】また、残存３５０ｍ／ｍ以上においてもス
ラグ付着により埋込み鋼浴、コーナー部からガス噴出
時、状況により盲入れを行うことがある。

【００１５】図２（ａ）は底吹羽口耐火物２において溶
損し、残存厚３００ｍｍ以下となって、盲入れ作業が必
要な状態を示す。図２（ｂ）は迅速盲入れ作業を実施し
た後の状態を示す図である。

【００１６】迅速盲入れ作業の手順について説明する。
溶損して盲入れが必要な底吹羽口耐火物（図２（ａ））
においてまず鉄皮３を取外し、内部の耐火物１をドリル
によって解体しかつ、風箱１２に接続されているノズル
パイプ１３の内空間に不定形耐火物１４を充填する。耐
火物１を除去した空間にプラスチック製詰物１４’を装
着後鉄皮３を取付け盲入れ作業は終了する。

【００１７】その後転炉を直立させ盲入れした羽口耐火
物２の上に耐火性粉末の焼付材１５を装てんし、１チャ
ージ吹錬作業を実施後溶鋼を出鋼後、溶融スラグを炉内
に残留させスラグコーティング材１６として焼付材１５
の上に二重の耐火性被覆層を形成する。この一連の作業
により溶鋼もれの事故発生の危険性がない盲入れ作業が
完結する。

【００１８】図２（ｃ）（ｄ）は盲ガス吹込ノズルの開
口作業前後の状態を示す図である。盲ガス吹込ノズルの
開口方法については盲入れ作業より簡単で容器の使用開
始時にはその先端面が溶融金属に接しかつ先端部までガ
ス導入管が閉塞している盲レンガを抜きとり、又はドリ
ルによって解体し羽口レンガの内道にガス導入管が開口
したガス吹き込みノズルを外側より押し込み、押し込ん
だ後鉄皮３を取付けガス吹込ノズルの開口作業は完了す
る。

【００１９】上記盲入れから開口作業まで４個のノズル
の一斉迅速交換方法では約６〜８時間を所要するが操業
に支障をきたす時には１個づつ作業を分割することが可
能である。

【００２０】その時には盲入れは２個同時にすることな
く、１個のみとし開口作業も１個とすることにより開口
ノズルは２個確保できる。

【００２１】さらに残りの盲入れと開口作業を実施する
ことにより常時使用ノズルを２個確保できる。この方法
を採用すれば連続所要時間は約３〜４時間を２回費やす
ことで作業は完了する。

【００２２】図３は従来法におけるノズル本体２および
２０とその周辺耐火物２１，炉底部耐火物２２の築造平
面図（ａ），断面図（ｂ）である。ノズル本体は２個ト
ラニオン軸線上に配置している。

【００２３】ガス導入管については、ガス吹き込みを中
止しても、導入管内へ侵入した溶鋼が自然凝固して漏鋼
事故を防止できるように内径ほぼ２〜４ｍｍの範囲の金
属管で構成している。内径が２ｍｍよりかなり小さいと
必要なガス吹き込み流量を確保するために金属管の埋設
本数やガス吹き込みノズルの配設数を増やしたり、ガス
供給圧を高めたりする必要があり、ガス吹き込みノズル
のコストや吹き込み設備のコストが高くなるので好まし
くない。また、内径が４ｍｍよりかなり大きいと、金属
管の埋設本数や吹き込みノズルの配設数が少なくてよい
ものの、ガス吹き込みを中止した場合に、金属管内に侵
入して凝固する溶鋼の侵入深さが２００ｍｍ以上に達
し、ガス吹き込みノズルからの漏鋼の危険性を避けるた
めに、安全残存長さを少なくとも３００ｍｍ以上と長く
とらざるを得ず、ガス吹き込みノズル寿命、ひいては溶
融金属精錬容器の寿命の延長効果を少なくすることにな
り、好ましくない。また、ガス吹き込みノズル内に埋設
するガス導入管の数については、必要とするガス吹き込
み量によって異なってくるが、これはあまり少ないと溶
融金属精錬に配設するガス吹き込みノズルの数が増加し
たり、供給ガス圧を高くしたりする必要があり、経済的
に好ましくない。また、ガス吹き込みノズル周辺のすり
鉢状の溶損の個所が多くなり、使用途中でガス吹き込み
ノズルを変更することによりノズル寿命、ひいては容器
の寿命を延長することが実質的にできなくなる。このた
め１つのガス吹き込みノズルにガス導入管を２０〜１２
０本程度埋設して構成している。

【００２４】図４（ａ）は本発明の実施例におけるガス
吹き込みノズル２個２−１，２−３、盲ノズル２個２−
２，２−４の配置図である。

【００２５】本発明のガス吹き込みノズルは金属管内径
２〜４ｍｍの範囲のガス導入管で構成された集合型であ
り溶鋼侵入深さへの安全対策、ノズル本数・寿命による
ノズルコストおよび吹き込み圧力による設備コストの点
より決定するが、吹き込み圧力２０ｋｇ／ｃｍ² 一般的
ガス供給圧力では集合型ノズル体当たり最大流量１００
０Ｎｍ³ ／ｈｒが限界である。本実施例のように容量２
５０Ｔ以上の大型転炉において冶金効果を最大に得るた
めには０．１Ｎｍ³ ／Ｔ・ｍｉｎ×２５０Ｔ×６０ｍｉ
ｎ＝１５００Ｎｍ³ ／ｈｒ以上の流量が必須で、２本の
ガス吹き込み用集合型羽口ノズルの配設が必要となる。

【００２６】本発明ではこの２本の集合型ノズル（図１
（ｂ）、底吹羽口耐火物２）の配設において溶融金属精
錬容器の耐火物溶損の平滑化がはかれ、大幅な寿命延長
による耐火物コストの著しい低減がはかれることを目的
としている。

【００２７】図４（ｂ）はガス吹き込みノズル２０と羽
口耐火物２、その周辺耐火物２１の断面図である。ノズ
ル本体２および２０は炉底部耐火物２２に対して凸状に
突出した状態となっている。

【００２８】２５０Ｔ転炉で、従来は、内径２ｍｍのパ
イプ１１６本からなるガス導入管が先端まで貫通してい
るガス吹き込みノズルを２本使用して、最大１５００Ｎ
ｍ³／ｈｒの不活性精錬ガスを吹き込んでいた。

【００２９】図３に示すようにノズル２個はトラニオン
軸に対して線上に配置されノズル本体２および２０とそ
の周辺耐火物２１は炉底部耐火物２２に対しては平滑、
同レベルの状態となっていた。

【００３０】その場合、ガス吹き込みノズル部では、ガ
ス吹き込み中は０．４ｍｍ／ｃｈの溶損速度であり、周
辺の底部壁面は０．１ｍｍ／ｃｈの溶損速度であった。
上記ガス吹き込みノズルの全長は１０００であるが、漏
鋼防止から安全有効長を７００として使用していた。そ
のため、ガス吹き込みノズルから連続的に精錬ガスを吹
き込むと、７００÷０．４＝１７５０、すなわち約１８
００ｃｈの寿命であった。

【００３１】ところがノズル２本だけを連続使用すると
図５に示すように約１０００ｃｈで厚さＸの溶損量約４
００ｍｍとなりノズル本体およびその周辺耐火物はノズ
ルの溶損が進行し凹状すりばちとなり、さらに連続使用
するとスラグコーティングによりノズルの埋り込み、溶
鋼撹拌力低下、冶金効果の低下となる。さらにガスが逃
げ場を失い炉底耐火物を伝わってレンガからのガス抜
け、レンガのスポーリング欠損を招く。

【００３２】この時点で同じ場所のノズルの交換を実施
しても周辺耐火物２１が溶損しているため溶損速度は
０．８〜１．６ｍｍ／ｃｈとなり（図５破線状態）最終
結果は交換なしの状態と変らない。炉底部耐火物は８０
０ｍｍ程度の残寸があるにもかかわらずノズル本体およ
びその周辺耐火物の局部溶損が律速となり（図３
（ｃ））転炉の寿命は２５００回程度となった。

【００３３】従来法では転炉の寿命が２５００回程度で
あるためガス吹込ノズルの交換効果があまりなく、大幅
な寿命延長が得られなかった。

【００３４】そこで図４に示す炉底レンガ積とし、図６
に示す操業方法を発明した。

【００３５】図７にはその時の炉底部耐火物の溶損状態
を示している。

【００３６】従来法では転炉寿命が２５００回程度まで
は効果的であるが、最近の炉寿命延長傾向につれノズル
本体およびその周辺耐火物の局部溶損が律速となり、こ
れに対する改善が炉寿命延長対策となって来た。

【００３７】ノズル本体の間隔ｌはノズル本体およびそ
の周辺耐火物の溶損に対しては間隔ｌが大きい程相互の
影響が少ないが撹拌力の点では近接した方が良いとされ
ている（実願昭５５−２４２０６）。

【００３８】本発明法では４個のノズル本体を図４に示
す配置とし２_-1と２_-2，２_-3と２_-4の間隔ｌ₁ は従来法
のｌと同じとし２_-1と２_-4，２_-2と２_-3の間隔ｌ₂ はｌ
₂ ＜ｌ₁ とする。

【００３９】その理由はｌ₂ 方向にサブランスが配置さ
れておりそれに対する影響度を少なくしたいことと、ｌ
₁ については従来法並の撹拌力は確保したいためであ
る。

【００４０】４個のノズル本体にて溶融金属を精錬する
操業方法において、ガス吹き込みノズルを長方形の頂点
に対角線上で配設した２個を先行使用後、迅速交換方法
により他の２個を使用する。先行使用したノズルは閉塞
させ、精錬容器の使用回数に従って２個を１組として交
互使用することを特徴とする。

【００４１】精錬ガスをノズル本体より供給して精錬を
行うと、ガス吹き込みノズル２_-1，２_-3から精錬ガスが
吹き込まれ、他方のガス吹き込みノズル２_-2，２_-4から
は精錬ガスが吹き込まれずに精錬が行われる。

【００４２】その結果、図６のように精錬ガスを吹き込
んでいるガス吹き込みノズル２_-1，２_-3の周辺の炉底部
耐火物は、精錬ガスを吹き込んでない部分に比べて早く
溶損されていく。ａ→ｂ点０．４ｍｍ／ｃｈ（２_-1，２
_-3） そして、精錬ガスを吹き込んでないガス吹き込みノズル
２_-2，２_-4の周辺は、他の炉底部と同一の溶損速度率で
溶損していき、ａ→ｂ’点０．１ｍｍ／ｃｈ ガス吹き込みノズル２_-1，２_-3の周辺耐火物が厚さＸ
（溶損量４００ｍｍ）だけ溶損した時点（ａ→ａ’点）
で炉底耐火物と凸状ガス吹き込みノズルの残存寸法は接
近して平滑化してくる。従来法ではすりばち凹状となっ
ていた。その後連続使用すると凹状となりノズルの埋り
込み発生となる。その時点にて迅速ノズル交換方法にて
ノズル２_-1，２_-3を閉塞し（ｂ点）、ノズル２_-2，２_-4
を開口する（ｂ”点）。

【００４３】それ以後は、新たに精錬ガスを吹き込みを
始めたガス吹き込みノズル２_-2，２_-4の周辺の溶損速度
が大きくなり、ｂ”→ｃ’点０．４ｍｍ／ｃｈ 図６のようにガス吹き込みを中止したガス吹き込みノズ
ルの周辺部に対して５００ｍｍ新たに精錬ガスを吹き込
んでいる吹き込みノズル２_-2，２_-4の周辺部は厚さＹだ
け溶損して平滑化してくる（溶損７００ｍｍ、残寸６０
０ｍｍ）。

【００４４】ｃ’点にて再度ノズル交換し、ノズル
２_-2，２_-4を閉塞しノズル２_-1，２_-3を開口する。

【００４５】ノズル２_-1，２_-3は周辺部耐火物２１が残
存していないため溶損速度は速くｃ→ｄ点０．８ｍｍ／
ｃｈにて溶損状態がだんだん均等化されていき、炉底部
耐火物２２の溶損状態が全体にわたって平準化されてい
く。

【００４６】以後、ノズル交換後は同様な過程をくり返
していく。それ故ガス吹き込みノズル２０と羽口耐火物
２，周辺耐火物２１は炉底耐火物２２に対して凸状に突
出した状態として炉底部耐火物の溶損状態を全体に平準
化することを本発明は目的としている。

【００４７】本発明により炉底部耐火物とノズル本体お
よびその周辺耐火物は溶損が平準化され残寸３００ｍ
ｍ，炉寿命約７０００回に延長することができ大幅な寿
命延長による耐火物コストの著しい低減がはかれた。

【００４８】

【発明の効果】本発明は、従来の方法に比較し、少くな
い作業工数で、転炉耐火物の損耗を著しく低減できる優
れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の実施例を示す上底吹転炉の概
要図、（ｂ）は底吹羽口耐火物の炉底配置図。

【図２】（ａ），（ｂ）は本発明による羽口盲入れの状
態、（ｃ），（ｄ）はノズル開口作業の状態を示す説明
図。

【図３】従来法におけるノズル本体２および２０とその
周辺耐火物２１，炉底部耐火物２２の築造図で平面図
（ａ），断面図（ｂ），断面図（ｃ）である。

【図４】（ａ）は本発明の実施例におけるガス吹き込み
ノズル２個，盲ノズル２個の配置図、（ｂ）はガス吹き
込みノズルとその周辺耐火物の断面図。

【図５】従来法でのノズル本体とその周辺耐火物，炉底
部耐火物の溶損推移図を示す図。

【図６】本発明の実施例で精錬ガスをガス吹き込みノズ
ルから吹き込んだ時と吹き込んでいない時のノズル本体
とその周辺耐火物，炉底部耐火物の溶損推移図。

【図７】（ａ），（ｂ），（ｃ）は、本発明の実施例に
おける４個のガス吹き込みノズルを２個１組として精錬
容器の使用回数に従って交互に使用した時の炉底部耐火
物の溶損状態図。

【符号の説明】

１…耐火物 ２…底吹羽口耐火物 ３…鉄皮 ４…底吹供給ガス配
管 ５…圧力計 ６…流量計 ７…羽口埋設熱電対 ８…演算器 ９…表示装置 １０…上吹ランス １１…鋼浴 １２…風箱 １３…ノズルパイプ １４…詰物 １５…焼付材 １６…スラグコーテ
ィング材 １７…盲レンガ １８…金属管 １９…マッシュルーム ２０…ガス吹き込み
ノズル ２１…ノズル周辺耐火物 ２２…炉底部耐火物

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガスの吹き込みノズルを有する溶融金属
   精錬容器において、溶融金属精錬容器の底または側壁に
   溶融金属精錬容器の使用開始時からガス導入管が開口し
   たガス吹き込みノズルを２個、容器の使用開始時にはそ
   の先端面が溶融金属に接しかつ先端部までガス導入管が
   閉塞していて迅速交換方法によってガス導入管を開口す
   るようにしたガス吹き込みノズルを２個、長方形の頂点
   に対角線上で配設したことを特徴とする溶融金属精錬容
   器。
2. 【請求項２】 請求項１記載の溶融金属精錬容器にて溶
   融金属を精錬する操業方法において、ガス吹き込みノズ
   ルを長方形の頂点に対角線上で配設した２個を先行使用
   後、迅速交換方法により他の２個を使用し、先行使用し
   たノズルは閉塞させ、精錬容器の使用回数に従って２個
   を１組として交互使用することを特徴とする溶融金属精
   錬容器の操業方法。