JPH08209223A - Lance for oxygen blowing - Google Patents
Lance for oxygen blowingInfo
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- JPH08209223A JPH08209223A JP7014167A JP1416795A JPH08209223A JP H08209223 A JPH08209223 A JP H08209223A JP 7014167 A JP7014167 A JP 7014167A JP 1416795 A JP1416795 A JP 1416795A JP H08209223 A JPH08209223 A JP H08209223A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、金属材料の溶解、溶融
金属の昇温・精錬等に用いられる電気炉、特に溶銑を使
用する電気炉に酸素を吹き込むためのランスに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lance for blowing oxygen into an electric furnace used for melting a metal material, raising the temperature of a molten metal, refining a molten metal, etc., and more particularly to an electric furnace using hot metal.
【０００２】[0002]
【従来の技術】電気炉としては、直流電気炉と交流電気
炉とが知られている。前者は、炉内に装入された金属材
料の上方に設けられた上部電極と、炉底あるいは側壁等
に設けられた下部電極との間に電流を流して発生したア
ークを熱源として金属の溶解、溶融金属の精錬等を行う
ものである。一方、後者は、前記金属材料の上方に設け
られた３本の電極間に電流を流して発生したアークを熱
源として金属材料の溶解、溶融金属の精錬等を行うもの
である。2. Description of the Related Art As an electric furnace, a DC electric furnace and an AC electric furnace are known. The former uses the arc generated by passing an electric current between the upper electrode provided above the metallic material charged in the furnace and the lower electrode provided at the furnace bottom or side wall to melt the metal. , Refining molten metal, etc. On the other hand, in the latter, an arc generated by passing an electric current between three electrodes provided above the metal material is used as a heat source for melting the metal material and refining the molten metal.
【０００３】この種の電気炉においては、金属材料の溶
解促進、溶融金属の精錬等を行うためにランスを用いて
炉内の溶融金属に酸素や粉体を吹き込む作業が一般に行
われている。従来のランスとしては、例えば、実開平２
−３８４５７号公報に記載のものが知られている。この
ランスａは、図６に示すように、直線状に形成されてお
り、自走台車ｂに搭載されて電気炉ｃの側壁から炉ｃ内
に挿入されている。該ランスａの先端部には一個の酸素
吹き込み用ノズルｄが形成されている。In this type of electric furnace, it is common practice to blow oxygen or powder into the molten metal in the furnace using a lance in order to accelerate the melting of the metal material and refine the molten metal. As a conventional lance, for example, an actual flatbed 2
The one described in Japanese Patent No. 38457 is known. As shown in FIG. 6, the lance a is formed in a straight line, is mounted on the self-propelled carriage b, and is inserted into the furnace c from the side wall of the electric furnace c. An oxygen blowing nozzle d is formed at the tip of the lance a.
【０００４】ところで、このランスａは、通常、４０Ａ
程度の小径のパイプが用いられている。従って、酸素吹
き込み用ノズルｄのノズル内背圧（ノズル出口側のガス
圧力）を臨界圧（ノズル内圧力／雰囲気圧力＞１．８
９）に維持するにはパイプ内の酸素流量が極めて多くな
って現実的でないので、ノズル内背圧を臨界圧以下、す
なわち、ノズルｄからの酸素噴射速度を音速以下にして
いる。そして、酸素噴射速度が音速以下であることと上
述したようにノズルｄの数が一個であることから、酸素
の利用効率をあげるためにランスａの先端部を溶融金属
ｅに浸漬して該溶融金属ｅ内で酸素ジェットを噴射して
いる。By the way, the lance a is usually 40A.
A small diameter pipe is used. Therefore, the back pressure in the nozzle of the oxygen blowing nozzle d (gas pressure at the nozzle outlet side) is set to the critical pressure (pressure in the nozzle / atmospheric pressure> 1.8).
In order to maintain 9), the oxygen flow rate in the pipe becomes extremely large and it is not realistic, so the back pressure in the nozzle is below the critical pressure, that is, the oxygen injection speed from the nozzle d is below the sonic speed. Since the oxygen injection speed is less than or equal to the speed of sound and the number of nozzles d is one as described above, the tip of the lance a is immersed in the molten metal e to improve the utilization efficiency of oxygen. An oxygen jet is jetted in the metal e.
【０００５】しかしながら、このようにランスａの先端
部を溶融金属ｅに浸漬すると、溶融金属ｅの熱によって
ランスａが次第に消耗してしまうので自走台車ｂに新た
なランスａを供給しなければならず、ランスａの供給作
業が面倒になると共に供給する新たなランスａのコスト
も多大なものとなる不都合がある。また、ランスａの先
端が熱で曲がって上方に酸素ジェットが噴射されるよう
な状況になると炉壁が熱負荷に耐えられなくなって炉壁
の損傷を招き炉の操業ができなくなるという不都合があ
る。However, if the tip of the lance a is immersed in the molten metal e in this way, the lance a is gradually consumed by the heat of the molten metal e. Therefore, a new lance a must be supplied to the self-propelled carriage b. As a result, the work of supplying the lance a becomes troublesome, and the cost of the new lance a to be supplied becomes large, which is inconvenient. Further, in a situation where the tip of the lance a is bent by heat and an oxygen jet is jetted upward, the furnace wall cannot withstand the heat load, causing damage to the furnace wall, which makes it impossible to operate the furnace. .
【０００６】そこで、このような不都合を解消するため
に、特開平６−１９２７１８号公報に記載の水冷式ラン
スが提案されている。この水冷式ランスｆは、図７に示
すように、直線状に形成されており、電気炉ｃの側壁に
設けられた作業口ｇから炉内に挿入されている。そして
挿入状態では溶融金属ｅ表面の上方に配置されている。
また、ランスｆの先端部には溶融金属ｅの表面に向けて
酸素ジェットを超音速で噴射する末広がり形状のラバー
ル形ノズルｈが形成されている。ここで、ラバール形ノ
ズルｈとは、図８に示すように、断面形状を末広がり形
状とすることにより、通常のストレート形ノズルや断面
急拡大ノズルでは達成できなかった超音速での酸素ジェ
ットの噴射を可能にしたものである。このように、水冷
式ランスｆは、ラバール形ノズルｈを用いて酸素ジェッ
トを超音速で噴射することにより、溶融金属ｅへの酸素
供給量を増大して、換言すれば、酸素の利用効率を高め
て溶融金属ｅの上方位置からの酸素噴射を可能にし、こ
れにより、ランスｆの先端部を溶融金属ｅに浸漬しなく
て済むようにして上述した不都合を解消している。Therefore, in order to eliminate such inconvenience, a water-cooled lance described in JP-A-6-192718 has been proposed. As shown in FIG. 7, the water-cooled lance f is formed in a straight line, and is inserted into the furnace through a working port g provided on the side wall of the electric furnace c. In the inserted state, it is arranged above the surface of the molten metal e.
In addition, a divergent Laval-shaped nozzle h is formed at the tip of the lance f to inject an oxygen jet at supersonic speed toward the surface of the molten metal e. Here, the Laval nozzle h is a jet of an oxygen jet at a supersonic velocity, which cannot be achieved by a normal straight nozzle or a nozzle with a rapidly expanding cross section, by making the cross-sectional shape end wide as shown in FIG. Is made possible. As described above, the water-cooled lance f increases the oxygen supply amount to the molten metal e by injecting the oxygen jet at the supersonic speed using the Laval-shaped nozzle h, in other words, improves the utilization efficiency of oxygen. By increasing the height, oxygen injection from the upper position of the molten metal e is made possible, whereby the tip of the lance f does not have to be immersed in the molten metal e, and the above-mentioned inconvenience is eliminated.
【０００７】また、溶融金属の精錬を行う転炉において
も、上述した水冷式ランスが用いられている。この水冷
ランスは、図示は省略するが転炉の上部炉口部から挿入
されており、ノズルはラバール形ノズルが用いられて超
音速（５００ｍ／ｓ以上）で溶融金属に向けて酸素ジェ
ットを噴射するようになっている。また、溶融金属の表
面からノズルまでの高さ（以下、「ランスハイト」とい
う。）は、噴射された酸素ジェットの溶融金属表面到達
速度が５０ｍ／ｓ以下となるように２〜４ｍの範囲で設
定される。このように溶融金属表面到達速度を５０ｍ／
ｓ以下にすることにより、酸素ジェットが溶融金属表面
に衝突した際の溶融金属及びスラグの飛散量を抑制して
いる。The water-cooled lance described above is also used in a converter for refining molten metal. Although not shown, this water cooling lance is inserted from the upper furnace opening of the converter, and a Laval nozzle is used as the nozzle to inject an oxygen jet toward the molten metal at supersonic speed (500 m / s or more). It is supposed to do. The height from the surface of the molten metal to the nozzle (hereinafter referred to as “lance height”) is in the range of 2 to 4 m so that the jetting oxygen jet reaches the molten metal surface at a velocity of 50 m / s or less. Is set. In this way, the molten metal surface arrival speed is 50 m /
By setting the s or less, the amount of the molten metal and the slag scattered when the oxygen jet collides with the surface of the molten metal is suppressed.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】ところで、ノズルから
噴射された酸素ジェットの流速はランスハイトに逆比例
して減衰するため、ランスハイトを高くすることが酸素
ジェットの溶融金属表面到達速度を低下させる有効な手
段であることは知られている。しかしながら、かかる水
冷式ランスｆを電気炉ｃに用いた場合には、直線状のラ
ンスｆを電気炉ｃの側壁の作業口ｇから挿入しているた
め、作業口ｇの大きさによってその挿入高さが規制さ
れ、従って、転炉に比べてランスハイトが著しく制限さ
れる。この場合、転炉のようにランスｆを炉の上部から
挿入するか、或いは図７で二点鎖線で示すようにランス
ｆ全体を上方に傾けて挿入してランスハイトを高くする
ことが考えられるが、電気炉ｃの高さは転炉の約１／２
程度であるため、いずれにしても転炉のようなランスハ
イトをとることができず、しかも、前者においては電気
炉ｃの上部には電極が設けられているためにランスｆを
電気炉ｃの上部から挿入することは困難であり、後者で
は溶融金属ｅに対する酸素ジェットの衝突角度が小さく
なってしまうため溶融金属ｅやスラグの上方への飛散量
が低減しても炉側壁への飛散量が増大してしまう。By the way, since the flow velocity of the oxygen jet injected from the nozzle is attenuated in inverse proportion to the lance height, increasing the lance height decreases the arrival velocity of the oxygen jet to the surface of the molten metal. It is known to be an effective means. However, when such a water-cooled lance f is used in the electric furnace c, since the linear lance f is inserted from the working port g on the side wall of the electric furnace c, the insertion height depends on the size of the working port g. Is regulated, and thus the lance height is significantly limited as compared with the converter. In this case, it is possible to increase the lance height by inserting the lance f from the upper part of the furnace as in a converter or by inserting the lance f as a whole by inclining upward as shown by the chain double-dashed line in FIG. However, the height of the electric furnace c is about half that of the converter.
Therefore, the lance height as in the converter cannot be obtained in any case, and in the former case, since the electrode is provided on the upper portion of the electric furnace c, the lance f of the electric furnace c is not provided. It is difficult to insert from the upper part, and in the latter case, the collision angle of the oxygen jet with respect to the molten metal e becomes small, so even if the amount of the molten metal e or slag scattered to the upper side is reduced, the amount of scattering to the furnace side wall is reduced. It will increase.
【０００９】従って、直線状のランスｆを電気炉ｃに用
いた場合はランスハイトが著しく制限されてノズルｈか
らの酸素噴射速度は転炉の場合とほぼ同等で５００ｍ／
ｓ以上を有しているにもかかわらず溶融金属表面到達速
度は１００ｍ／ｓ以上となり、酸素ジェットが溶融金属
ｅ表面に与える衝撃エネルギーは転炉の場合と比べて局
所的に極めて大きくなる。この結果、該衝撃エネルギー
が溶融金属やスラグ等に攪拌力やせん断力として作用し
て粒状化された該溶融金属やスラグが多量に飛散すると
いう不都合が生じる。Therefore, when the linear lance f is used in the electric furnace c, the lance height is remarkably limited, and the oxygen injection speed from the nozzle h is 500 m / m, which is almost the same as in the converter.
Despite having s or more, the arrival speed of the molten metal surface is 100 m / s or more, and the impact energy given to the surface of the molten metal e by the oxygen jet is locally extremely large as compared with the case of the converter. As a result, the impact energy acts on the molten metal or slag as a stirring force or a shearing force, and a large amount of the granulated molten metal or slag is scattered.
【００１０】そして、飛散した溶融金属やスラグが電気
炉内の炉壁或いはガス排気用のエルボ等に付着すると、
電極と炉蓋とがショートして大電流が流れてしまい、こ
の結果、炉蓋が焼損したり、炉の側壁を覆う水冷ボック
スの水冷配管の水漏れが生じたり、電極挿入部（小天
井）の寿命が低下したり、炉蓋付着地金が溶融金属に落
下して溶融金属の温度が低下したり、或いはカーボン外
れ等の種々の弊害を招く。また、飛散した溶融金属等が
炉蓋に付着すると炉蓋の重量が増加して炉蓋の昇降が不
能となり、さらに、水冷式ランスに付着すると該ランス
が溶損し、さらに、溶融金属の多量の飛散より鉄の歩留
りが低下するという種々の弊害を招く。When the scattered molten metal or slag adheres to the furnace wall in the electric furnace or the elbow for exhausting gas,
A large current flows due to a short circuit between the electrode and the furnace lid, resulting in burnout of the furnace lid, water leakage in the water cooling pipe of the water cooling box that covers the side wall of the furnace, and electrode insertion part (small ceiling). Of the furnace, the metal attached to the furnace lid falls on the molten metal to lower the temperature of the molten metal, and various adverse effects such as carbon removal occur. Further, if the scattered molten metal or the like adheres to the furnace lid, the weight of the furnace lid increases and it becomes impossible to move the furnace lid up and down. Further, if it adheres to the water-cooled lance, the lance is melted and a large amount of molten metal is generated. This causes various adverse effects such that the yield of iron is reduced due to scattering.
【００１１】本発明はかかる不都合を解消するためにな
されたものであり、炉内の溶融金属へ酸素を吹き込む作
業に際して、新たなランスの供給を不要にすることがで
きるのは勿論のこと、溶融金属やスラグの飛散を良好に
抑制することができる酸素吹き込み用ランスを提供する
ことを目的とする。The present invention has been made in order to eliminate such inconveniences. Needless to say, it is not necessary to supply a new lance when the oxygen is blown into the molten metal in the furnace. It is an object of the present invention to provide an oxygen blowing lance capable of suppressing the scattering of metal and slag.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、請求項１に係る酸素吹き込み用ランスは、電気炉
の側壁に形成された作業口から該電気炉内に挿入されて
該電気炉内の溶融金属の上方に配置され、該溶融金属の
表面に向けて酸素ジェットを噴射するノズルを先端部に
備えたランスにおいて、前記電気炉内に挿入された部分
を上方に傾けて延出させて先端部を前記作業口への挿入
方向の延長線より上方に配置し、前記ノズルを酸素流入
側と酸素流出側とにそれぞれ小径部と大径部とが形成さ
れた断面急拡大ノズルとすると共に、該ノズルを複数形
成したことを特徴とする。In order to achieve the above object, an oxygen blowing lance according to claim 1 is inserted into the electric furnace through a working port formed on a side wall of the electric furnace, and the lance for blowing oxygen is then inserted into the electric furnace. In a lance having a nozzle arranged at an upper part of the molten metal inside and injecting an oxygen jet toward the surface of the molten metal, a portion inserted into the electric furnace is inclined and extended upward. And a tip portion is disposed above an extension line in the insertion direction into the working port, and the nozzle is a cross-section sudden expansion nozzle having a small diameter portion and a large diameter portion formed on the oxygen inflow side and the oxygen outflow side, respectively. In addition, a plurality of the nozzles are formed.
【００１３】請求項２に係る酸素吹き込み用ランスは、
前記傾けた部分の先端部を前記溶融金属の表面に向けて
屈曲させ、該屈曲部分の先端面に前記ノズルを形成した
ことを特徴とする。請求項３に係る酸素吹き込み用ラン
スは、前電気炉の側壁と上部電極との間の溶融金属の表
面に酸素ジェットが噴射される位置に前記ノズルを配置
したことを特徴とする。The oxygen blowing lance according to claim 2 is
It is characterized in that the tip of the inclined portion is bent toward the surface of the molten metal, and the nozzle is formed on the tip surface of the bent portion. An oxygen blowing lance according to a third aspect of the present invention is characterized in that the nozzle is arranged at a position where an oxygen jet is jetted to the surface of the molten metal between the side wall of the front electric furnace and the upper electrode.
【００１４】[0014]
【作用】請求項１又は２の発明では、ランスの電気炉内
に挿入された部分を上方に傾けて延出させて先端部を作
業口への挿入方向の延長線より上方に配置することによ
り溶融金属に対する酸素ジェットの衝突角度を従来のよ
うに小さくすることなくランスハイトが高くとれるよう
にして高い位置からの酸素ジェットの噴射を可能にする
と共に、小径部（のど径）と大径部（出口径）との比及
びノズル内背圧を調整することで酸素ジェットの噴射速
度を音速以下の任意の速度に設定可能な断面急拡大ノズ
ルによって高い位置から溶融金属表面に向けて音速以下
の酸素ジェットを噴射することにより、酸素ジェットの
溶融金属表面到達速度を遅くし、これにより溶融金属表
面に与える衝撃エネルギーを小さくする。According to the invention of claim 1 or 2, the portion of the lance inserted into the electric furnace is inclined upward so as to extend, and the tip end portion is arranged above the extension line in the insertion direction into the working port. The lance height can be set high without making the angle of collision of the oxygen jet with the molten metal smaller than in the conventional case, so that the oxygen jet can be injected from a high position, and the small diameter portion (throat diameter) and the large diameter portion ( By adjusting the ratio with the outlet diameter) and the back pressure in the nozzle, the jet speed of the oxygen jet can be set to any speed below the speed of sound. A rapidly expanding cross-section nozzle directs oxygen below the speed of sound toward the surface of the molten metal from a high position. By jetting the jet, the arrival speed of the oxygen jet to the surface of the molten metal is slowed down, and thereby the impact energy applied to the surface of the molten metal is reduced.
【００１５】また、断面急拡大ノズルを複数形成するこ
とで、噴射速度を音速以下にすることによって生じる溶
融金属への酸素供給量不足を補って酸素と溶融金属とを
効率的に反応させると共に、断面急拡大ノズルを複数形
成することとランスハイトを高くすることで溶融金属表
面に広範囲に酸素ジェットを噴射して溶融金属表面にお
ける酸素ジェットの衝突面積を増大させ、これにより単
位面積当たりの衝撃エネルギーを小さくする。Further, by forming a plurality of nozzles with a rapidly expanding cross section, the insufficient supply of oxygen to the molten metal caused by making the injection velocity lower than the sonic velocity is compensated for, and oxygen and the molten metal are reacted efficiently. By forming multiple nozzles with a rapidly expanding cross section and increasing the lance height, an oxygen jet is sprayed over a wide area on the surface of the molten metal to increase the collision area of the oxygen jet on the surface of the molten metal. To reduce.
【００１６】請求項３の発明では、電気炉の側壁と上部
電極との間の溶融金属の表面に酸素ジェットが噴射され
るように前記ノズルを配置することによって、上部電極
に酸素ジェットが直接当たらないようにして該上部電極
の損耗量を低減する。According to the third aspect of the present invention, by arranging the nozzle so that the oxygen jet is jetted onto the surface of the molten metal between the side wall of the electric furnace and the upper electrode, the oxygen jet is directly hit on the upper electrode. By avoiding this, the amount of wear of the upper electrode is reduced.
【００１７】[0017]
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１〜図５を参照
して説明する。図１は本発明の一実施例である酸素吹き
込み用ランスを電気炉に配置した状態を示す概略断面
図、図２は図１の部分的詳細図、図３は図２の平面図、
図４は酸素吹き込み用ランスの断面図、図５は図４の矢
印方向から見た図である。尚、本実施例では、電気炉
として溶銑を使用する直流電気炉を例に採る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 is a schematic sectional view showing a state in which an oxygen blowing lance according to an embodiment of the present invention is arranged in an electric furnace, FIG. 2 is a partial detailed view of FIG. 1, FIG. 3 is a plan view of FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view of the oxygen blowing lance, and FIG. 5 is a view seen from the arrow direction of FIG. In this embodiment, a DC electric furnace using hot metal as an electric furnace is taken as an example.
【００１８】まず、図１を参照して直流電気炉（以下、
電気炉と略称する。）１から説明すると、符号２は耐火
物からなる炉体、３は炉体２の側壁４を覆う水冷ボック
ス、５は炉体２の上部に設けられた炉蓋、６は炉蓋５の
中心部から小天井７を介して電気炉１内に昇降自在に挿
入された上部電極であり、上部電極６と炉体２の炉底８
等に取り付けた下部電極（図示せず）との間に直流電流
を流して上部電極６にアークを発生させることにより、
該アークを熱源として電気炉１内に装入されたスクラッ
プの溶解、溶融金属９の精錬及び溶銑の昇温等を行う。First, referring to FIG. 1, a DC electric furnace (hereinafter,
It is abbreviated as an electric furnace. ) 1, reference numeral 2 is a furnace body made of refractory material, 3 is a water cooling box for covering the side wall 4 of the furnace body 2, 5 is a furnace lid provided on the upper part of the furnace body 2, and 6 is the center of the furnace lid 5. Is an upper electrode inserted into the electric furnace 1 via a small ceiling 7 in a vertically movable manner. The upper electrode 6 and the furnace bottom 8 of the furnace body 2 are
DC current is passed between the lower electrode (not shown) attached to the upper electrode 6 to generate an arc in the upper electrode 6,
Using the arc as a heat source, the scrap charged in the electric furnace 1 is melted, the molten metal 9 is refined, and the temperature of the hot metal is raised.
【００１９】そして、溶融金属９の加熱補助、精錬及び
溶銑の加熱補助を行うべく、図２及び図３に示すよう
に、炉体２の側壁４に形成された作業口１０から粉体吹
き込み用ランス１１と２本の水冷式酸素吹き込み用ラン
ス１２ａ，１２ｂとがそれぞれ電気炉１内に挿入されて
いる。各ランス１１，１２ａ，１２ｂは、駆動装置（図
示せず）よって電気炉１内での位置調整及び電気炉１へ
の進退移動ができるようになっている。In order to assist the heating of the molten metal 9, the refining and the heating of the hot metal, as shown in FIGS. 2 and 3, for injecting powder from the working port 10 formed in the side wall 4 of the furnace body 2. A lance 11 and two water-cooled oxygen blowing lances 12a and 12b are inserted into the electric furnace 1, respectively. Each of the lances 11, 12a, 12b can be adjusted in position in the electric furnace 1 and moved in and out of the electric furnace 1 by a driving device (not shown).
【００２０】次に、本発明の一実施例である酸素吹き込
み用ランス１２ａ，１２ｂを図２〜図５を参照して説明
する。尚、水冷式酸素吹き込み用ランス１２ａ，１２ｂ
は、図３に示すように、互いに水平方向に対称配置され
た点を除いてその構成が同一であるので、ここでは水冷
式酸素吹き込み用ランス１２ａのみを説明する。酸素吹
き込み用ランス１２ａは、図２及び図３に示すように、
作業口１０から電気炉１内に挿入されたランス本体１３
と、該ランス本体１３の先端部に設けられたランスチッ
プ１４とを備える。Next, the oxygen blowing lances 12a and 12b according to one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Water-cooled oxygen blowing lances 12a, 12b
Since they have the same configuration except that they are symmetrically arranged in the horizontal direction as shown in FIG. 3, only the water-cooled oxygen blowing lance 12a will be described here. The oxygen blowing lance 12a, as shown in FIG. 2 and FIG.
Lance body 13 inserted into the electric furnace 1 from the working opening 10
And a lance tip 14 provided at the tip of the lance body 13.
【００２１】ランス本体１３は、作業口１０から略水平
方向に電気炉１内に挿入された直線状の水平部１５と、
該水平部１５の先端から上方に傾斜して直線状に延出す
る傾斜部１６とを備える。ランス本体１３の内部中央に
は、図４に示すように、酸素流通路１７が形成され、該
酸素流通路１７の外側には冷却水流通路１８が形成され
ている。ランス本体１４の傾斜部１６の先端にはランス
チップ１４が接続されている。The lance body 13 has a linear horizontal portion 15 inserted into the electric furnace 1 from the working port 10 in a substantially horizontal direction,
The horizontal portion 15 is provided with an inclined portion 16 which is inclined upward and extends linearly. As shown in FIG. 4, an oxygen flow passage 17 is formed in the center of the inside of the lance body 13, and a cooling water flow passage 18 is formed outside the oxygen flow passage 17. The lance tip 14 is connected to the tip of the inclined portion 16 of the lance body 14.
【００２２】ランスチップ１４は、図２及び図４に示す
ように、傾斜部１６の先端から下方に屈曲して延出され
ており、その先端面が側壁４と上部電極６との間の溶融
金属９の表面を向くようにされている（図３参照）。ラ
ンスチップ１４の内部には、ランス本体１３に対応して
酸素流通路１９及び冷却水流通路２０が形成されてい
る。また、図２に示すように、ランスチップ１４の最先
端部は水平部１５の軸線延長線Ｘ1 （作業口への挿入方
向の延長線）より上方に配置されており、これにより、
溶融金属９に対する酸素ジェットの衝突角度を従来のよ
うに小さくすることなくランスハイトを高くとれるよう
にすると共に、電気炉１内でのランス１２ａの位置の調
整範囲を広くしてランスハイト調整の際の自由度の向上
を図っている。ランスチップ１４の先端面には、断面急
拡大ノズル２１が四個形成されている。As shown in FIGS. 2 and 4, the lance tip 14 is bent and extends downward from the tip of the inclined portion 16, and the tip surface thereof melts between the side wall 4 and the upper electrode 6. It is made to face the surface of the metal 9 (see FIG. 3). An oxygen flow passage 19 and a cooling water flow passage 20 are formed inside the lance tip 14 so as to correspond to the lance body 13. Further, as shown in FIG. 2, the most distal end portion of the lance tip 14 is arranged above the axis extension line X 1 of the horizontal portion 15 (extension line in the direction of insertion into the working port), whereby
When adjusting the lance height by widening the adjustment range of the position of the lance 12a in the electric furnace 1, the lance height can be increased without making the collision angle of the oxygen jet with the molten metal 9 smaller than in the conventional case. We are trying to improve the degree of freedom. Four sudden enlargement nozzles 21 are formed on the tip surface of the lance tip 14.
【００２３】断面急拡大ノズル２１は、図４に示すよう
に、酸素流入側と酸素流出側とにそれぞれ小径部２２と
大径部２３とが形成されたものであり、小径部（のど
径）２２と大径部（出口径）２３との比及びノズル内背
圧を調整することによって酸素ジェットの噴射速度を音
速以下の任意の速度に設定できるようにされている。そ
して、本実施例では、図５に示すように、四個の断面急
拡大ノズル２１を、ランスチップ１４の先端面において
下側、即ち、溶融金属９の表面に近い側の面と、上側、
即ち、溶融金属９の表面から遠ざかる側の面とにそれぞ
れ横方向に互いに離間させて二個ずつ形成している。ま
た、各断面急拡大ノズル２１の指向方向の延長線が側壁
４と上部電極６との間の溶融金属９の表面に到達するよ
うにし、これにより断面急拡大ノズル２１から噴射され
た酸素ジェットが上部電極６に直接当たらないようにし
ている。As shown in FIG. 4, the sudden enlargement nozzle 21 has a small diameter portion 22 and a large diameter portion 23 formed on the oxygen inflow side and the oxygen outflow side, respectively, and has a small diameter portion (throat diameter). By adjusting the ratio of 22 to the large diameter portion (outlet diameter) 23 and the back pressure in the nozzle, the injection speed of the oxygen jet can be set to any speed lower than the sonic speed. In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the four cross-section sudden expansion nozzles 21 are provided on the lower side of the tip surface of the lance tip 14, that is, on the side close to the surface of the molten metal 9, and on the upper side.
That is, two pieces are formed on the surface of the molten metal 9 on the side away from the surface so as to be laterally separated from each other. Further, the extension line in the direction of each of the cross-section rapid expansion nozzles 21 is made to reach the surface of the molten metal 9 between the side wall 4 and the upper electrode 6, whereby the oxygen jet ejected from the cross-section rapid expansion nozzles 21 is generated. The upper electrode 6 is not directly contacted.
【００２４】ここで、本実施例では、酸素吹き込み用ラ
ンス１２ａ，１２ｂの各送酸量を６０Ｎｍ3 ／ｍｉｎ、
ランスハイトを３００〜１２５０ｍｍとした場合に、断
面急拡大ノズル２１の噴射速度を１５０ｍ／ｓに調整し
て酸素ジェットの溶融金属表面到達速度を５０ｍ／ｓ以
下に抑制している。次に、電気炉１の操業手順に従って
酸素吹き込み用ランス１２ａ，１２ｂによる酸素吹き込
み方法を説明する。Here, in the present embodiment, the oxygen supply lances 12a and 12b have an oxygen transfer rate of 60 Nm 3 / min.
When the lance height is 300 to 1250 mm, the jet velocity of the cross-section sudden expansion nozzle 21 is adjusted to 150 m / s to suppress the molten metal surface arrival velocity of the oxygen jet to 50 m / s or less. Next, an oxygen blowing method using the oxygen blowing lances 12a and 12b will be described according to the operating procedure of the electric furnace 1.
【００２５】まず、製鋼原料のスクラップを直流電気炉
１に装入した後、上部電極６からアークを飛ばしてスク
ラップを溶解する。次いで、溶銑を直流電気炉１に装入
した後、作業口１０近傍におけるスクラップに向けて酸
素吹き込み用ランス１２ａ，１２ｂの各断面急拡大ノズ
ル２１から酸素ジェットを噴射してスクラップの溶解の
促進、いわゆるカッティング作業を行う。First, after scrap of steelmaking raw material is charged into the DC electric furnace 1, an arc is blown from the upper electrode 6 to melt the scrap. Then, after the molten iron is charged into the DC electric furnace 1, an oxygen jet is jetted from each of the cross-section rapid expansion nozzles 21 of the oxygen blowing lances 12a and 12b toward the scrap in the vicinity of the working port 10 to promote the melting of the scrap, So-called cutting work is performed.
【００２６】作業口１０近傍のスクラップの溶解が進行
すると、酸素吹き込み用ランス１２ａ，１２ｂを電気炉
１内の奥方向に前進させつつ断面急拡大ノズル２１から
酸素ジェットを噴射して作業口１０近傍から奥にかけて
のスクラップを順次溶解する。スクラップの溶解がほぼ
終了した時点で酸素吹き込み用ランス１２ａ，１２ｂを
上昇（図２において二点鎖線で示す。）させてランスハ
イトを高くとり、この状態で断面急拡大ノズル２１から
酸素ジェットを溶融金属９の表面に向けて噴射して該溶
融金属９の昇温・精錬を行う。When the scrap melting near the working port 10 progresses, the oxygen blowing lances 12a and 12b are advanced in the inner direction of the electric furnace 1 and the oxygen jet is jetted from the cross-section sudden expansion nozzle 21 to near the working port 10. The scraps from the inside to the inside are sequentially melted. When the scrap melting is almost completed, the oxygen blowing lances 12a and 12b are raised (shown by the chain double-dashed line in FIG. 2) to increase the lance height, and in this state, the oxygen jet is melted from the cross-section sudden expansion nozzle 21. The molten metal 9 is heated and refined by being jetted toward the surface of the metal 9.
【００２７】この時、上述したように溶融金属９に対す
る衝突角度を従来のように小さくすることなくランスハ
イトを高くとれるようにして高い位置から酸素ジェット
を噴射すると共に、各断面急拡大ノズル２１から噴射さ
れる酸素ジェットの噴射速度を共に音速以下にすること
によって、酸素ジェットの溶融金属表面到達速度を従来
の１／２の５０ｍ／ｓ以下にしているので、溶融金属９
表面に与える衝撃エネルギーを大幅に小さくすることが
でき、しかも、ランスチップ１４には断面急拡大ノズル
２１を四個形成しているので、噴射速度を音速以下にす
ることによって生じる溶融金属９への酸素供給量不足が
良好に補われて酸素と溶融金属９との効率的な反応が可
能になると共に、断面急拡大ノズル２１を複数形成する
こととランスハイトを高くとることで溶融金属９表面に
広範囲に酸素ジェットを噴射して溶融金属９の表面にお
ける酸素ジェットの衝突面積を増大させることができる
ので、単位面積当たりの衝撃エネルギーを小さくするこ
とができる。この結果、溶融金属やスラグ等に作用する
攪拌力やせん断力を従来に比べて大幅に低減することが
でき、溶融金属やスラグの飛散を大幅に少なくすること
ができる。At this time, as described above, an oxygen jet is jetted from a high position so that the lance height can be made high without making the collision angle to the molten metal 9 small as in the conventional case, and the cross-section sudden expansion nozzles 21 can be used. By making both the jet speeds of the jetted oxygen jets equal to or lower than the speed of sound, the arrival velocity of the oxygen jet on the surface of the molten metal is set to 50 m / s or less, which is 1/2 of the conventional value.
The impact energy applied to the surface can be significantly reduced, and since the four lance tips 14 are formed with the rapidly expanding cross-section nozzles 21, the injection speed to the molten metal 9 generated by making the injection speed below the sonic speed. Insufficient supply of oxygen is satisfactorily compensated to enable efficient reaction between oxygen and the molten metal 9, and by forming a plurality of rapidly expanding nozzles 21 and increasing the lance height on the surface of the molten metal 9. Since the oxygen jet can be jetted over a wide range to increase the collision area of the oxygen jet on the surface of the molten metal 9, the impact energy per unit area can be reduced. As a result, the stirring force and the shearing force acting on the molten metal, slag and the like can be significantly reduced as compared with the conventional one, and the scattering of the molten metal and slag can be greatly reduced.
【００２８】また、各断面急拡大ノズル２１の指向方向
の延長線が共に側壁４と上部電極６との間の溶融金属９
の表面に到達するようにして、各ノズル２１から噴射さ
れた酸素ジェットが上部電極６に直接当たらないように
しているので該上部電極６の損耗量の低減を図ることが
できる。さらに、酸素吹き込み用ランス１２ａ，１２ｂ
を溶融金属９の表面の上方に配置して酸素ジェットを噴
射しているので、従来のように溶融金属９の熱でランス
が消耗するようなことがなく、従って、酸素吹き込み作
業に際して新たなランスの供給を不要にすることができ
る。Further, the extension lines in the directing direction of each of the nozzles 21 for rapidly enlarging the cross-section have the molten metal 9 between the side wall 4 and the upper electrode 6,
Since the oxygen jet ejected from each nozzle 21 is prevented from directly hitting the upper electrode 6 by reaching the surface of, the wear amount of the upper electrode 6 can be reduced. Further, oxygen blowing lances 12a, 12b
Is disposed above the surface of the molten metal 9 and the oxygen jet is jetted, so that the lance is not consumed by the heat of the molten metal 9 as in the conventional case. Can be dispensed with.
【００２９】尚、上記実施例では、ランスチップ１４を
下方に屈曲させてその先端面に溶融金属９表面を指向す
る断面急拡大ノズル２１を形成しているが、これに代え
て、ランスチップ１４を傾斜部１６に沿って直線状に延
出させてその先端部に溶融金属９の表面に指向する断面
急拡大ノズル２１を形成してもよい。In the above-described embodiment, the lance tip 14 is bent downward and the abruptly enlarged cross-section nozzle 21 that directs the surface of the molten metal 9 is formed at the tip surface of the lance tip 14. However, instead of this, the lance tip 14 is used. May be linearly extended along the inclined portion 16 and a sharp cross-sectional enlargement nozzle 21 directed to the surface of the molten metal 9 may be formed at the tip portion thereof.
【００３０】[0030]
【発明の効果】上記の説明から明らかなように、請求項
１又は２の発明によれば、酸素ジェットの噴射速度を音
速以下の任意の速度に設定すると共に、ランスハイトを
高くすることにより、酸素ジェットの溶融金属表面到達
速度を遅くして溶融金属表面に与える衝撃エネルギーを
小さくし、また、断面急拡大ノズルを複数形成すること
で、噴射速度を音速以下にすることによって生じる溶融
金属への酸素供給量不足を補って酸素と溶融金属とを効
率良く反応させると共に、断面急拡大ノズルを複数形成
することとランスハイトを高くすることで溶融金属表面
における酸素ジェットの衝突面積を増大させて単位面積
当たりの衝撃エネルギーを小さくしているので、溶融金
属やスラグ等に作用する攪拌力やせん断力を従来に比べ
て大幅に低減することができ、この結果、溶融金属やス
ラグの飛散を大幅に少なくすることができるという効果
が得られる。As is apparent from the above description, according to the invention of claim 1 or 2, the injection speed of the oxygen jet is set to an arbitrary speed equal to or lower than the sonic speed, and the lance height is increased. The velocity of the oxygen jet reaching the surface of the molten metal is slowed down to reduce the impact energy applied to the surface of the molten metal, and by forming a plurality of nozzles with a rapidly expanding cross section, the jetting speed to the molten metal caused by making the jet speed below the sonic speed Insufficient supply of oxygen makes oxygen react with molten metal efficiently, and by forming multiple cross-section sudden expansion nozzles and increasing the lance height, the collision area of the oxygen jet on the molten metal surface is increased to increase the unit. Since the impact energy per area is reduced, the stirring force and shearing force acting on the molten metal, slag, etc. are greatly reduced compared to the conventional method. Bets can be, as a result, there is an advantage that it is possible to significantly reduce the scattering of molten metal and slag.
【００３１】また、酸素吹き込み用ランスを溶融金属の
表面の上方に配置して酸素ジェットを噴射しているの
で、従来のように溶融金属の熱でランスが消耗するよう
なことがなく、従って、酸素吹き込み作業に際して新た
なランスの供給を不要にすることができるという効果が
得られる。請求項３の発明によれば、電気炉の側壁と上
部電極との間の溶融金属の表面に酸素ジェットが噴射さ
れるように前記ノズルを配置することによって、上部電
極に酸素ジェットが直接当たらないようにしているの
で、該上部電極の損耗量を低減することができるという
効果が得られる。Further, since the oxygen blowing lance is arranged above the surface of the molten metal and the oxygen jet is jetted, the lance is not consumed by the heat of the molten metal as in the conventional case. It is possible to obtain the effect that it is not necessary to supply a new lance during the oxygen blowing operation. According to the invention of claim 3, by arranging the nozzle so that the oxygen jet is injected to the surface of the molten metal between the side wall of the electric furnace and the upper electrode, the oxygen jet does not directly hit the upper electrode. As a result, the effect that the amount of wear of the upper electrode can be reduced can be obtained.
【図１】本発明の一実施例である酸素吹き込み用ランス
を電気炉に配置した状態を示す概略断面図である。FIG. 1 is a schematic sectional view showing a state in which an oxygen blowing lance according to an embodiment of the present invention is arranged in an electric furnace.
【図２】図１の部分的詳細図である。FIG. 2 is a partial detailed view of FIG.
【図３】図２の平面図である。FIG. 3 is a plan view of FIG. 2;
【図４】酸素吹き込み用ランスの断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of an oxygen blowing lance.
【図５】図４の矢印方向から見た図である。FIG. 5 is a view as seen from the direction of the arrow in FIG.
【図６】従来の酸素吹き込み用ランスを説明するための
説明的概略図である。FIG. 6 is an explanatory schematic diagram for explaining a conventional oxygen blowing lance.
【図７】従来の他の酸素吹き込み用ランスを説明するた
めの説明的概略図である。FIG. 7 is an explanatory schematic diagram for explaining another conventional oxygen blowing lance.
【図８】図７の酸素吹き込み用ランスの先端部の断面図
である。8 is a cross-sectional view of the tip of the oxygen blowing lance of FIG.
１…電気炉 ４…側壁 ６…上部電極 ９…溶融金属 １０…作業口 １２ａ，１２ｂ…酸素吹き込み用ランス Ｘ1 …延長線 ２１…断面急拡大ノズル ２２…小径部 ２３…大径部1 ... electric furnace 4 ... side wall 6 ... upper electrode 9 ... molten metal 10 ... working port 12a, 12b ... oxygen blowing lance X 1 ... extension 21 ... cross-section abrupt expansion nozzle 22 ... small-diameter portion 23 ... large diameter portion
Claims (3)
電気炉内に挿入されて該電気炉内の溶融金属の上方に配
置され、該溶融金属の表面に向けて酸素ジェットを噴射
するノズルを先端部に備えたランスにおいて、前記電気
炉内に挿入された部分を上方に傾けて延出させて先端部
を前記作業口への挿入方向の延長線より上方に配置し、
前記ノズルを酸素流入側と酸素流出側とにそれぞれ小径
部と大径部とが形成された断面急拡大ノズルとすると共
に、該ノズルを複数形成したことを特徴とする酸素吹き
込み用ランス。1. An electric jet is inserted into the electric furnace from a working port formed on a side wall of the electric furnace, is arranged above the molten metal in the electric furnace, and an oxygen jet is jetted toward the surface of the molten metal. In the lance provided with a nozzle at the tip, the portion inserted into the electric furnace is tilted upward to extend and the tip is arranged above an extension line in the insertion direction into the working port,
An oxygen injection lance characterized in that the nozzle is a rapidly expanding cross-section nozzle having a small diameter portion and a large diameter portion on the oxygen inflow side and the oxygen outflow side, respectively.
の表面に向けて屈曲させ、該屈曲部分の先端面に前記ノ
ズルを形成したことを特徴とする請求項１記載の酸素吹
き込み用ランス。2. The oxygen blowing lance according to claim 1, wherein the tip of the inclined portion is bent toward the surface of the molten metal, and the nozzle is formed on the tip surface of the bent portion. .
金属の表面に酸素ジェットが噴射される位置に前記ノズ
ルを配置したことを特徴とする請求項１又は２記載の酸
素吹き込み用ランス。3. The oxygen injecting device according to claim 1, wherein the nozzle is arranged at a position where the oxygen jet is jetted on the surface of the molten metal between the side wall of the former electric furnace and the upper electrode. Lance.
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7014167A JP2851552B2 (en) | 1995-01-31 | 1995-01-31 | Oxygen blowing lance |
| US08/592,284 US5788920A (en) | 1995-01-31 | 1996-01-26 | Oxygen blowing lance capable of being used in an electric furnace |
| KR1019960001872A KR100208915B1 (en) | 1995-01-31 | 1996-01-29 | Lance for oxygen blowing |
| TW085216445U TW311621U (en) | 1995-01-31 | 1996-01-29 | Lance for oxygen blowing |
| EP96300646A EP0725150B1 (en) | 1995-01-31 | 1996-01-30 | Segmented oxygen blowing lance capable of being used in an electric arc furnace |
| DE69607664T DE69607664T2 (en) | 1995-01-31 | 1996-01-30 | Segmented oxygen blowing lance for an electric arc furnace |
| BR9600265A BR9600265A (en) | 1995-01-31 | 1996-01-30 | Oxygen insufflator and insufflation method |
| CN96105559A CN1046765C (en) | 1995-01-31 | 1996-01-31 | Oxygen blowing lance for electric furnace |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08209223A true JPH08209223A (en) | 1996-08-13 |
| JP2851552B2 JP2851552B2 (en) | 1999-01-27 |
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Family Applications (1)
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| JP7014167A Expired - Fee Related JP2851552B2 (en) | 1995-01-31 | 1995-01-31 | Oxygen blowing lance |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011241444A (en) * | 2010-05-18 | 2011-12-01 | Tokyo Yogyo Co Ltd | Lance for blowing gas |
| JP2011241443A (en) * | 2010-05-18 | 2011-12-01 | Tokyo Yogyo Co Ltd | Lance for blowing gas |
-
1995
- 1995-01-31 JP JP7014167A patent/JP2851552B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
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| JP2851552B2 (en) | 1999-01-27 |
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