JPH0674448B2 - Blast furnace powder raw material injection lance - Google Patents

Blast furnace powder raw material injection lance

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JPH0674448B2
JPH0674448B2 JP60212218A JP21221885A JPH0674448B2 JP H0674448 B2 JPH0674448 B2 JP H0674448B2 JP 60212218 A JP60212218 A JP 60212218A JP 21221885 A JP21221885 A JP 21221885A JP H0674448 B2 JPH0674448 B2 JP H0674448B2
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JP
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tuyere
lance
tip
powder
blast furnace
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行雄 小西
整司 田口
治雄 加藤
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川崎製鉄株式会社
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    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B5/00Making pig-iron in the blast furnace
    • C21B5/001Injecting additional fuel or reducing agents
    • C21B5/003Injection of pulverulent coal

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、粉体原料および/または燃料の高炉吹込み用
に利用されるランスの構造に関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a structure of a lance used for blowing a powder raw material and / or a fuel into a blast furnace.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

高炉操業における原料としては、炉内の通気性を確保し
原料の順調な荷下りを得るために、ある粒径以上の鉱
石、コークスを使用し、粉鉱石、粉コークスの使用は避
けている。従って、高炉操業における原料として従来
は、粉鉱石、粉コークスは使用されていなかったが、最
近、羽口部から粉体原料を吹込み、炉内の溶銑、スラグ
の成分調整と粉体原料の有効利用を目的に高炉操業を行
うようになった。しかしながら羽口部より粉体原料を吹
込むことが従来の重油吹込みに比べて、ブローパイプ羽
口内面の摩耗を起し、ひいてはブローパイプ、羽口の破
損により、大事故になるという欠点があり、粉体吹込み
に当っては種々の対策を講ずる必要がある。
As the raw material in the blast furnace operation, in order to secure the air permeability in the furnace and obtain a smooth unloading of the raw material, ore and coke with a certain particle size or more are used, and use of powdered ore and coke is avoided. Therefore, powdered ore and powdered coke have not been conventionally used as raw materials in blast furnace operation, but recently, the powdered raw material is blown from the tuyere to adjust the components of the hot metal and slag in the furnace and the powder raw material. Blast furnace operation began to be carried out for the purpose of effective use. However, blowing the powder raw material from the tuyere causes abrasion on the inner surface of the blow pipe tuyere compared to the conventional heavy oil blowing, which in turn causes a serious accident due to damage to the blow pipe and tuyere. Therefore, it is necessary to take various measures when injecting powder.

特開昭60−402は、第2図に示すように、多重筒構造か
らなり、中心筒は固気2相流を形成する粉体送給通路1
であり、中間筒2および外筒3は冷却媒体通路とし、粉
体吹込みランス先端部4は下記条件式を満足する先細状
のテーパ状外形を形成したことを特徴とする粉体燃料吹
込みランスである。
As shown in FIG. 2, Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-402 has a multi-cylinder structure, and a central cylinder forms a powder feeding passage 1 forming a solid-gas two-phase flow.
The intermediate cylinder 2 and the outer cylinder 3 serve as cooling medium passages, and the powder injection lance tip 4 has a tapered tapered outer shape that satisfies the following conditional expression. It's Lance.

θ≦1400L1 2−1290L1+295 0.1<L1≦0.35 0<θ<180 ここで θ:ランス先端部のテーパ角(°) L1:羽口とブローパイプの境界部らランス先端までの距
離(m) である。
θ ≦ 1400L 1 2 −1290L 1 +295 0.1 <L 1 ≦ 0.35 0 <θ <180 where θ: taper angle of lance tip (°) L 1 : distance from tuyere and blow pipe boundary to lance tip (M).

この吹込みランスでは、次のような問題がある。This blow lance has the following problems.

ランス溶損防止用冷却媒体通路を併設するため外径の
大きなランスとなり、送風通路を狭くする。
Since the cooling medium passage for preventing lance melting damage is installed side by side, the lance has a large outer diameter and the air passage is narrowed.

ランス溶損防止用冷却媒体を用いるために送風温度は
低下する。
Since the cooling medium for preventing lance melting damage is used, the blast temperature is lowered.

ランス先端部ではテーパキャップを取付けることによ
って渦流の形成は抑制される方向にあるが、ブローパイ
プ内に挿入されている先端以外の部分の外径D1は大きい
ためにランスの後方部分に大きな渦流ができる。従っ
て、渦流による乱流によって粉体吹込み粒子および灰分
はブローパイプおよび羽口内壁に衝突し、これに付着す
る。この現象により摩耗性のある粉体では羽口内壁が摩
耗する。
At the tip of the lance, the formation of a vortex flow is suppressed by mounting the taper cap, but since the outside diameter D 1 of the part other than the tip inserted into the blow pipe is large, a large vortex flow is generated at the rear part of the lance. You can Therefore, the powder blown particles and the ash content collide with the blow pipe and the inner wall of the tuyere due to the turbulent flow due to the vortex flow, and adhere to the blow pipe and the inner wall of the tuyere. Due to this phenomenon, the inner wall of the tuyere is abraded by the abrasive powder.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

従来の高炉羽口に連結される熱風吹込用ブローパイプ内
へ該ブローパイプの壁を貫通して突入するように配置さ
れる重油吹込み用バーナでは粉体吹込み原料がブローパ
イプおよび羽口内壁に衝突し、摩耗を起す。
In a heavy oil blowing burner which is arranged so as to penetrate through the wall of a blow pipe for blowing hot air connected to a conventional blast furnace tuyere, the powder blowing raw material is the blow pipe and the tuyere inner wall. Collides with and causes wear.

一方、ブローパイプおよび羽口内面に吹込み原料が衝突
しないようにバーナを羽口先端近くまで突き出すとレー
スウェイ内からの輻射熱によってバーナ先端が軟化また
は溶損する。
On the other hand, when the burner is projected near the tip of the tuyere so that the blown raw material does not collide with the blow pipe and the inner surface of the tuyere, the radiant heat from the raceway softens or melts the burner tip.

従って、羽口内壁に吹込み粉体を衝突させないようなラ
ンス形状で且つ輻射熱によってランス先端が軟化したり
溶損したりしないランスの配置を選択しなければならな
い。
Therefore, it is necessary to select a lance arrangement that does not cause the blown powder to collide with the inner wall of the tuyere and that does not cause the lance tip to soften or melt due to radiant heat.

本発明は高炉羽口部から粉体吹込み用に利用されるラン
スに関して、羽口からの送風を阻害することがなく、粉
体の安定吹込みを継続し、且つ羽口の内壁に粉体が衝突
させないように、適正な形状のランスを提供することを
目的とするものである。
The present invention relates to a lance used for blowing powder from the tuyere of a blast furnace, does not hinder the blowing of air from the tuyere, continues the stable blowing of the powder, and powders the inner wall of the tuyere. The purpose is to provide a properly shaped lance so as not to collide with the lance.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明のランスは羽口軸心線に対して挿入する角度が10
°〜60°である。またランス先端の開口面は羽口軸心線
に対して0°±30°の範囲であり、さらに、ランス開口
部中心が羽口軸心線上にあり、かつ、羽口先端からの距
離lが以下の式で規定される条件を満たすものとする。
The lance of the present invention has an insertion angle of 10 with respect to the tuyere axis.
° to 60 °. The opening surface at the tip of the lance is in the range of 0 ° ± 30 ° with respect to the tuyere axis, and the center of the lance opening is on the tuyere axis and the distance l from the tuyere tip is The condition defined by the following formula shall be satisfied.

ここで、 Wf:粉体吹込み量(kg/sec) Ustr:送風空気流速(m/s) Wa:空気の質量流量 (kg/m2・sec) De:渦拡散係数(m2/sec) l:羽口先端からランス開口部中心までの距離(m) D:羽口径(m) 〔作用〕 本発明のランスは次の特徴をもつものである。 Where, Wf: powder injection rate (kg / sec) Ustr: blast air velocity (m / s) Wa: mass flow rate of air (kg / m 2 · sec) De: eddy diffusion coefficient (m 2 / sec) l: Distance from tip of tuyere to center of lance opening (m) D: Tuyere diameter (m) [Operation] The lance of the present invention has the following features.

(1)粉体の安定吹込みを継続し、羽口内壁に粉体が衝
突しないランス構造であること。
(1) A lance structure that continues stable blowing of powder and prevents the powder from colliding with the tuyere inner wall.

(2)レースウェイ内からの輻射熱によってランスの軟
化しない位置であること。
(2) The lance is not softened by the radiant heat from inside the raceway.

第1図は高炉羽口6に連結される熱風吹込み用ブローパ
イプ7内へ該ブローパイプの壁7を貫通して突入するよ
うにした粉体原料吹込み用ランス4の配置図である。第
1図において熱風10は温度が900〜1200℃の温度で、圧
力が3〜5kg/cm2G、速度は200〜250m/sで送風される。
羽口6は熱風10を流すためと高炉内に突き出され高熱を
受けるため、内部を水冷する構造となっており、また通
常、ブローパイプ7の中心軸に対してある角度θtをも
って下向きに設置されており、材質はCuである。吹込み
用ランス4の内壁面は集塵ダスト、鉄鉱石粉などの摩耗
性のある粉体11が通過するためセラミックまたは耐熱耐
摩耗性のある金属でコーティングしてある。あるいは吹
込み用ランス4自体がセラミックまたは耐熱耐摩耗性の
材質であってもよい。吹込みランス内を通過する摩耗性
のある粉体原料はランス先端部から噴出し、ブローパイ
プ内を流れる熱風10により羽口6方向に運ばれる。摩耗
性のある粉体原料11が羽口方向に運ばれ、羽口内壁に衝
突させないためにランス先端部を開先孔とし、この開先
孔面が送風方向と対面し、且つ送風流と平行に近い角度
になるようにランスを配置する。
FIG. 1 is a layout drawing of a powder raw material blowing lance 4 which is adapted to penetrate into a hot air blowing blow pipe 7 connected to a blast furnace tuyere 6 through a wall 7 of the blow pipe. In FIG. 1, the hot air 10 has a temperature of 900 to 1200 ° C., a pressure of 3 to 5 kg / cm 2 G, and a velocity of 200 to 250 m / s.
The tuyere 6 has a structure in which the inside is water-cooled in order to allow hot air 10 to flow and to be exposed to high heat by being projected into the blast furnace. Further, the tuyere 6 is normally installed downward at an angle θt with respect to the central axis of the blow pipe 7. And the material is Cu. The inner wall surface of the blowing lance 4 is coated with ceramics or a metal having heat resistance and abrasion resistance, since abrasion powder 11 such as dust collection dust and iron ore powder passes therethrough. Alternatively, the blowing lance 4 itself may be made of ceramic or a material having heat resistance and abrasion resistance. The abradable powder raw material passing through the blow-in lance is jetted from the tip of the lance and is carried in the tuyere 6 direction by the hot air 10 flowing in the blow pipe. The abrasive powder material 11 is carried in the tuyere direction, and the lance tip is made into a groove to prevent it from colliding with the inner wall of the tuyere, and the surface of this groove faces the air flow direction and is parallel to the air flow. Position the lance so that the angle is close to.

またランス4を羽口先端まで突き出すとレースウェイ内
からの輻射熱によってランスの曲りおよび溶損を生ず
る。
Further, when the lance 4 is projected to the tip of the tuyere, the lance bends and melts due to radiant heat from the raceway.

従って、摩耗性のある粉体を羽口内壁に衝突させないこ
とと、ランスの軟化を防止することの両面から、ランス
の形状と配置を定めると以下のようになる。
Therefore, the shape and arrangement of the lance are determined as follows in order to prevent the abrasive powder from colliding with the inner wall of the tuyere and to prevent the softening of the lance.

まずランス形状について、摩耗性のある粉体は吹込みラ
ンス先端から噴出すると、ブローパイプ7内を流れる熱
風10により羽口先端方向へ運ばれ、渦拡散によって第3
図に示すように次第に拡がっていく。
First, regarding the lance shape, when abrasive powder is ejected from the tip of the blowing lance, it is carried toward the tuyere tip by the hot air 10 flowing in the blow pipe 7 and is swirled to the third position.
It gradually expands as shown in the figure.

この現象は、J.T.Davies:Turbulence Phenomena,(197
2)[Academic Press]のP.86〜P.89の内、P.88の(2.1
8)式に一般式として明確に記載されているように、パ
イプ内を乱流状態で均一に流れている流体1内に流体2
を連続的に一定流量で吹き込んだ場合に相当し、流体2
が流体1の流れに乗り、かつ流体1の乱流渦によって流
体1と混合・拡散しながら流下してゆく挙動として把握
できる。
This phenomenon occurs in JTDavies: Turbulence Phenomena, (197
2) Of [Academic Press] P.86 to P.89, P.88 (2.1
As clearly stated as a general formula in Eq. (8), a fluid 1 flows into a pipe 1 in a turbulent state and a fluid 2 flows into the pipe.
Is equivalent to the case where air is continuously blown at a constant flow rate, and the fluid 2
Can be understood as a behavior of riding on the flow of the fluid 1 and flowing down while mixing / diffusing with the fluid 1 by the turbulent vortex of the fluid 1.

そしてこの混合・拡散過程は、渦拡散係数、流体1
の流速、流体2の吹込み速度に依存する。
And this mixing / diffusion process, eddy diffusion coefficient, fluid 1
And the blowing speed of the fluid 2.

本発明者らは上記公知文献の(2.18)式における流体2
が本発明のように微粉の噴流である場合でも適用できる
ことを確認した。
The inventors of the present invention described the fluid 2 in the equation (2.18) 2
It was confirmed that the present invention can be applied even in the case of a jet of fine powder as in the present invention.

すなわち、この時の粉体の拡散は(1)式で与えられ
る。
That is, the diffusion of the powder at this time is given by the equation (1).

φ={Wf・Ustr/4πWa・De・s} ×exp{−Ustr(s−l)/2De} ……(1) De=0.015μ(Re)0.875/ρ Re=ρD・Ustr/μ ここで φ:粉体量/空気量比[−] Wf:粉体吹込み量(kg/sec) Ustr:送風空気流速(m/sec) Wa:単位面積あたりの空気の質量流量 (kg/m2sec) De:渦拡散係数(m2/sec) l:羽口先端からランス開口部中心までの距離(m) s:母線長さ(m) μ:空気の粘度(kg/m・sec) ρ:空気の密度(kg/m3) Re:レイノルズ数(−) ランス先端ら噴出する粉体の拡散はランス形状によって
異なる。第4図に1380m3の高炉の1/2モデル装置を用
い、羽口中心軸とランス挿入とのなす角度θを30°一定
として吹込み点から100mm位置におけるランス形状と粉
体粒子の拡散の関係を示す。
φ = {Wf ・ Ustr / 4πWa ・ De ・ s} × exp {−Ustr (s−1) / 2De} …… (1) De = 0.015μ (Re) 0.875 / ρ Re = ρD ・ Ustr / μ where φ: powder amount / air amount ratio [-] Wf: powder blowing amount (kg / sec) Ustr: blast air velocity (m / sec) Wa: mass flow rate of air per unit area (kg / m 2 sec) ) De: Eddy diffusion coefficient (m 2 / sec) l: Distance from tuyere tip to center of lance opening (m) s: Bus length (m) μ: Air viscosity (kg / msec) ρ: Air density (kg / m 3 ) Re: Reynolds number (−) Diffusion of powder ejected from the tip of the lance depends on the shape of the lance. Fig. 4 shows a 1380 m 3 blast furnace 1/2 model device, and the angle θ between the tuyere center axis and the lance insertion is kept constant at 30 ° and the lance shape and powder particle diffusion at 100 mm from the injection point are shown. Show the relationship.

第4図からランス先端の開孔面が羽口中心軸と同一の方
が吹込み粒子の拡散係数Dpは最低となる。従ってランス
形状としてはブローパイプ内へ突入する角度に合わせ
て、ランス先端の開孔面ガ送風方向と対向し、かつ羽口
中心軸と同一もしくは平行にすることが吹込み粒子を拡
散させない最善の方法である。
From FIG. 4, the diffusion coefficient Dp of the blown particles is lowest when the aperture surface at the tip of the lance is the same as the central axis of the tuyere. Therefore, it is best for the shape of the lance to match the angle at which it enters the blow pipe and to face the opening surface of the lance, facing the air blowing direction, and to be the same as or parallel to the tuyere central axis so that blown particles do not diffuse. Is the way.

次に羽口先端からのランス先端の位置が問題となる。羽
口先端までランス先端を突出させれば羽口内壁に摩耗性
のある吹込み粉体が衝突することはないがレースウェイ
内の輻射熱によってランスが溶損する可能性がある。こ
の点からなるべく羽口先端から離す必要がある。しか
し、一方では羽口先端から離れるとランス先端から噴出
した粉体粒子は羽口内壁に衝突して羽口内壁の摩耗を生
ずる可能性がある。この限界範囲を定めるため(1)式
を展開し次の(2)式が与えられる。
Next, the position of the lance tip from the tuyere tip becomes a problem. When the tip of the lance is projected to the tip of the tuyere, the blown powder with abrasion does not collide with the inner wall of the tuyere, but the lance may be melted and damaged by the radiant heat in the raceway. From this point, it is necessary to separate from the tuyere tip as much as possible. However, on the other hand, if the powder particles ejected from the tip of the lance are separated from the tip of the tuyere, the powder particles may collide with the inner wall of the tuyere and cause abrasion of the inner wall of the tuyere. The equation (1) is expanded to determine the limit range, and the following equation (2) is given.

4πWa・De・s・φ/Wf・Ustr =exp{−Ustr(s−l)・2De} ……(2) ここで吹込み点からの距離lの時ランス位置を羽口中心
軸に配置した場合、羽口先端の内壁で軸心からD/2離れ
た位置に、粉体粒子が衝突しなければ良い。
4πWa ・ De ・ s ・ φ / Wf ・ Ustr = exp {-Ustr (s-1) ・ 2De} (2) Here, the lance position is located at the tuyere center axis when the distance is 1 from the blowing point. In this case, it is sufficient that the powder particles do not collide with the inner wall at the tip of the tuyere at a position D / 2 away from the axis.

この場合 s={l2+(D/2)21/2 ここで D:羽口内径(m) となり、(2)式は(3)式に改められる。In this case, s = {l 2 + (D / 2) 2 } 1/2 where D: tuyere inner diameter (m), and equation (2) can be rewritten as equation (3).

4πWa・De・ {l2+(D/2)21/2・φ/Wf・ Ustr =exp{−Ustr({l2+ (D/2)21/2−l)/2De} ……(3) ここで、粉体量/空気量比φが小さいほど羽口内壁の摩
耗は起こらない。1/2モデル実験において、粉体吹込み
を行い、羽口内壁の摩耗限界位置を測定した。この測定
結果を用い、(3)式に代入するとφ=0.0001を得た。
4πWa ・ De ・ {l 2 + (D / 2) 2 } 1/2・ φ / Wf ・ Ustr = exp {-Ustr ({l 2 + (D / 2) 2 } 1/2 -l) / 2De} (3) Here, the smaller the powder amount / air amount ratio φ, the less the abrasion of the tuyere inner wall. In the 1/2 model experiment, powder injection was performed and the wear limit position of the tuyere inner wall was measured. By substituting this measurement result into the equation (3), φ = 0.0001 was obtained.

従って、定められた設備で、種々の実操業条件において
φ=0.0001以下になる羽口先端からランス先端までの位
置lを定めれば羽口内壁の摩耗は防止できる。この位置
lは(3)式から、 の条件を満たすlとして求められる。
Therefore, the wear of the tuyere inner wall can be prevented by setting the position l from the tip of the tuyere to the tip of the lance where φ = 0.0001 or less under various actual operating conditions with the set equipment. This position l is calculated from equation (3), Is obtained as l satisfying the condition of.

また、lの上限値の数値解法としては、 y1=4πWa・De・{l2+ (D/2)21/2・φ/Wf・Ustr ……(4) y2=exp{−Ustr{(l2+ (D/2)21/2−l}/2De ……(5) ここでy1=y2であるから、(4)、(5)式にlを代入
し、y1、y2の交点が、求める羽口先端からランス先端ま
での上限位置lとなる。
As a numerical solution of the upper limit of l, y 1 = 4πWa · De · {l 2 + (D / 2) 2 } 1/2 · φ / Wf · Ustr …… (4) y 2 = exp {− Ustr {(l 2 + (D / 2) 2 ) 1/2 −l} / 2De (5) Here, y 1 = y 2 , so l is substituted into equations (4) and (5). , Y 1 , y 2 is the upper limit position 1 from the tuyere tip to the lance tip.

次にランスの軟化位置l′を考慮する。ランス先端部
は、レースウェイ内で、コークス燃焼時に発生する輻射
伝熱によって加熱される。
Next, consider the softening position l'of the lance. The tip of the lance is heated in the raceway by radiative heat transfer generated during coke combustion.

レースウェイからランスへの輻射伝熱量Q1は Q1=(α/2π)・A(Tc4−Tr4) ……(6) また、ランスから大気温度への輻射伝熱量Q2は Q2=(α/2π)・A(Tr4−To4) ……(7) ここで α:立体角[度] A:輻射熱を受ける面積[m3] Tc:レースウェイ内温度[°K] Tr:ランスの軟化、溶損温度[°K] To:大気温度[°K] である。The radiant heat transfer Q 1 from the raceway to the lance is Q 1 = (α / 2π) ・ A (Tc 4 −Tr 4 ) …… (6) Also, the radiant heat transfer Q 2 from the lance to the ambient temperature is Q 2 = (Α / 2π) ・ A (Tr 4 −To 4 ) …… (7) where α: Solid angle [degree] A: Area receiving radiant heat [m 3 ] Tc: Raceway temperature [° K] Tr : Lance softening and melting temperature [° K] To: Atmospheric temperature [° K].

立体角αは(8)式で表わされる。The solid angle α is expressed by equation (8).

α={(1−cosβ)/2}×4π ……(8) ここでβは輻射熱の入射角であり、(8)式は(9)式
に展開される。
α = {(1-cosβ) / 2} × 4π (8) where β is the incident angle of the radiant heat, and equation (8) is expanded to equation (9).

cosβ=(1−(α/2π)) ……(9) 従って、羽口半径D/2におけるl′が次の式(10)のよ
うに求まる。
cos β = (1− (α / 2π)) (9) Therefore, l ′ at the tuyere radius D / 2 is obtained as in the following equation (10).

tanβ=D/2l′ ……(10) 以上のことから、使用するランスの材質が決まり、その
軟化、溶融温度が決まれば、ランスの曲りおよび溶損に
対する限界位置l′が算出できる。
tan β = D / 2l ′ (10) From the above, if the material of the lance to be used is determined and the softening and melting temperatures thereof are determined, the limit position l ′ for bending and melting loss of the lance can be calculated.

ランス軟化限界位置l′および羽口摩耗限界位置lを実
高炉について以上の式を用いて第1表の条件を代入して
計算した。
The lance softening limit position 1'and the tuyere wear limit position 1 were calculated for the actual blast furnace by substituting the conditions in Table 1 using the above formula.

第1表(操業条件) 炉容積V 1380m3 羽口径D 0.12m 送風温度BT 1000℃ 送風圧力BP 3000g/cm2 羽口流速U 200m/s 粉体吹込量WS 100g/Nm3−air 粉体輸送ガス速度Uw 20m/s ランスの軟化温度Tr 1100℃ レースウェイ内温度Tc 2000℃ 大気温度To 30℃ 羽口内壁摩耗に関しては(4)、(5)式からl=580m
mと算出される。また、ンスの軟化限界位置l′は63mm
と算出される。なおランス開先孔面角度は0°である。
上記の値を羽口径との関係で示すと次式となる。
Table 1 (Operating conditions) Furnace volume V 1380m 3 Blade diameter D 0.12m Air temperature BT 1000 ℃ Air pressure BP 3000g / cm 2 Airflow velocity U 200m / s Powder injection rate WS 100g / Nm 3 −air Powder transportation Gas velocity Uw 20m / s Lance softening temperature Tr 1100 ℃ Raceway temperature Tc 2000 ℃ Atmospheric temperature To 30 ℃ Regarding tuyere inner wall wear, from equations (4) and (5), l = 580m
Calculated as m. Also, the softening limit position l'of the sensor is 63 mm.
Is calculated. The lance groove hole surface angle is 0 °.
The above equation is expressed by the following equation in relation to the tuyere diameter.

0.53≦l/D<4.83 ここに、 l:羽口先端からのランス先端位置(mm) D:羽口径(mm) である。0.53 ≦ l / D <4.83 where, l: Lance tip position from tuyere tip (mm) D: Tuyere diameter (mm).

しかし、この軟化限界位置l′はランス材質により大き
く条件が変化し、実質的に羽口先まで軟化しない材料を
選択することも可能である。
However, the softening limit position 1'may vary greatly depending on the lance material, and it is possible to select a material that does not substantially soften to the tuyere.

〔実施例〕〔Example〕

第1表の高炉操業条件において、高炉羽口に連結される
熱風吹込み用ブローパイプ内へ壁を貫通して挿入する角
度θB、ランスの開孔面の羽口中心軸となす角度θd
(第1図参照)、および羽口先端からのランス位置など
種々変更し、羽口からの粉体原料吹込み用ランスの形状
および位置を検討した。
Under the operating conditions of the blast furnace shown in Table 1, the angle θB to insert through the wall into the hot-air blowing blow pipe connected to the blast furnace tuyere, the angle θd to the tuyere central axis of the opening surface of the lance
(See FIG. 1), and the lance position from the tip of the tuyere were changed variously, and the shape and position of the lance for blowing the powder raw material from the tuyere were examined.

ここで、ランスの開先孔面の角度θRは次の関係にあ
る。
Here, the angle θR of the groove surface of the lance has the following relationship.

θR=θB−θt ここに、 θt:ブローパイプに対する羽口の取付角 (°) である。θR = θB−θt where θt is the installation angle (°) of the tuyere to the blow pipe.

実施例を第2表、第3表に示す。Examples are shown in Tables 2 and 3.

第2表では、ランスの位置が羽口先端から400mmとした
場合において、羽口内壁に吹込み粉体が衝突しなかった
ランスの配置を○印で示している。
In Table 2, when the position of the lance is 400 mm from the tip of the tuyere, the arrangement of the lance in which the blown powder did not collide with the inner wall of the tuyere is indicated by a circle.

第2表より羽口内壁が摩耗しない好適条件を判定するこ
とができる。第3表には、ブローパイプ内への挿入角度
を30°、ランスの開先孔面と羽口中心軸となす角を0°
と30°(開先孔面と羽口中心軸とは平行である。)とし
て、羽口先端からのランス位置と、羽口内壁への吹込み
粉体の衝突位置の関係を実施し、示した。
From Table 2, it is possible to determine a suitable condition in which the tuyere inner wall is not worn. Table 3 shows that the insertion angle into the blow pipe is 30 ° and the angle between the groove surface of the lance and the tuyere center axis is 0 °.
And 30 ° (the groove hole surface is parallel to the tuyere center axis), the relationship between the lance position from the tuyere tip and the collision position of the blown powder to the tuyere inner wall was carried out and shown. It was

第3表から開先孔面角度が0°の場合羽口先端より50mm
以内では先述の如く、ランスの先端が熱によって曲りが
生じ、羽口先端部に粉体吹込み原料による磨耗が確認さ
れた。
From Table 3, when the groove surface angle is 0 °, 50mm from the tuyere tip
As described above, it was confirmed that the tip of the lance was bent due to heat, and that the tip of the tuyere was worn by the powder-blown raw material.

また、600mm位置では、羽口先端からの距離が長いた
め、吹込み粒子の拡散による拡がりが大きくなり、羽口
内壁の摩耗が確認された。
Also, at the 600 mm position, the distance from the tip of the tuyere was long, so the spread due to the diffusion of blown particles increased, and wear on the tuyere inner wall was confirmed.

開先孔面角度が+30°では内壁の摩耗するランス限界位
置が0°の場合より短くなる。
When the groove surface angle is + 30 °, the lance limit position at which the inner wall is worn becomes shorter than when the lance limit position is 0 °.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

1380m3の高炉において、ブローパイプ内へのランス挿入
角度30°、ランス開先孔面の切断角度30°、羽口先端か
らのランス位置200mmとし、粉体原料吹込み用ランスを
経由し、羽口からの粉体吹込み操業を行った。
In a 1380 m 3 blast furnace, the lance insertion angle into the blow pipe was 30 °, the cutting angle of the lance groove hole surface was 30 °, and the lance position was 200 mm from the tuyere tip. Powder injection from the mouth was performed.

本発明のランスの形状および配置によって羽口からの送
風を阻害することがなく、しかもランスの摩耗および軟
化、溶損することがなく、また吹込み粉体による羽口破
損を起こすことなく、粉体の安定吹込みを継続すること
ができた。
The shape and arrangement of the lance according to the present invention does not hinder the blowing of air from the tuyere, does not cause wear and softening of the lance, does not melt, and causes no tuyere damage due to blown powder. It was possible to continue the stable blowing of.

これによって、高炉の安定操業上多大な効果を得ること
ができた。
As a result, it was possible to obtain a great effect on the stable operation of the blast furnace.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の実施例のランスの配置を示す縦断面
図、第2図は従来のランスの(a)ブロー管縦断面図、
(b)ランス先端部縦断面図、第3図はランス先端から
噴出する吹込み粒子の拡がりを示す模式図、第4図はラ
ンスの形状および配置と吹込み粒子の拡散係数との関係
を示すグラフである。 1……内筒、2……中間筒 3……外筒、4……ランス 5……テーパキャップ、6……羽口 7……ブローパイプ、10……熱風 11……粉体吹込み原料 θ……バーナ先端部のテーパ角度 θt……羽口の取付け角度 θR……粉体吹込み用ランスの開孔角度 l……羽口先端からのランス位置 D1……ランス径 D2……テーパ先端部の径 L1……高炉羽口とブローパイプの境界部からランス先端
位置までの距離
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing the arrangement of lances according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of a conventional lance (a) blow pipe.
(B) A longitudinal sectional view of the tip of the lance, FIG. 3 is a schematic view showing the spread of blown particles ejected from the tip of the lance, and FIG. 4 shows the relationship between the shape and arrangement of the lance and the diffusion coefficient of the blown particles. It is a graph. 1 ... Inner cylinder, 2 ... Middle cylinder, 3 ... Outer cylinder, 4 ... Lance, 5 ... Taper cap, 6 ... Tuyer, 7 ... Blow pipe, 10 ... Hot air, 11 ... Powder blowing raw material θ …… Taper angle of burner tip θt …… Installation angle of tuyere θR …… Aperture angle of powder injection lance l …… Lance position from tip of tuyere D 1 …… Lance diameter D 2 …… Diameter of taper tip L 1 ...... Distance from the boundary between blast furnace tuyere and blow pipe to the tip of the lance

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭58−189147(JP,U) 特公 昭39−806(JP,B1) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Bibliography Sho 58-189147 (JP, U) Japanese Patent Sho 39-806 (JP, B1)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】高炉羽口に連設される熱風吹込み用ブロー
パイプの壁を貫通し、該羽口中央部に斜めに突出した粉
体原料吹込み用ランスであって、ランス先端の開孔面の
角度が羽口軸心線に対し0°±30°の範囲にある開先孔
面を有すると共に、該ランス開口部中心が羽口軸心線上
にあり、かつ羽口先端からの距離lが以下の式で規定さ
れる条件を満たすことを特徴とする高炉粉体原料吹込み
用ランス。 ここで、 Wf:粉体吹込み量(kg/sec) Ustr:送風空気流速(m/s) Wa:空気の質量流量 (kg/m2・sec) De:渦拡散係数(m2/sec) l:羽口先端からランス開口部中心までの距離(m) D:羽口径(m)
1. A powder material blowing lance which penetrates through a wall of a hot air blowing blow pipe connected to a blast furnace tuyere and obliquely projects to the center of the tuyere. The groove surface has a groove hole surface whose angle is in the range of 0 ° ± 30 ° with respect to the tuyere axis, and the center of the lance opening is on the tuyere axis and the distance from the tip of the tuyere. A lance for injecting blast furnace powder raw material, wherein l satisfies the condition defined by the following formula. Where, Wf: powder injection rate (kg / sec) Ustr: blast air velocity (m / s) Wa: mass flow rate of air (kg / m 2 · sec) De: eddy diffusion coefficient (m 2 / sec) l: Distance from tuyere tip to center of lance opening (m) D: Tuyere diameter (m)
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