JPH08246021A - 転炉吹錬用ランスノズル - Google Patents
転炉吹錬用ランスノズルInfo
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- JPH08246021A JPH08246021A JP4730095A JP4730095A JPH08246021A JP H08246021 A JPH08246021 A JP H08246021A JP 4730095 A JP4730095 A JP 4730095A JP 4730095 A JP4730095 A JP 4730095A JP H08246021 A JPH08246021 A JP H08246021A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
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- C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
- C21C5/42—Constructional features of converters
- C21C5/46—Details or accessories
- C21C5/4606—Lances or injectors
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
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- C21C2250/04—Liquid gas
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- Carbon Steel Or Casting Steel Manufacturing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、転炉吹錬用ランスノズルに関し、
特に輻射熱によるランス先端部の吹錬用酸素吹出し孔の
熱変形およびコーナー部の損傷を防止した転炉吹錬用ラ
ンスノズルを提供する。 【構成】 複数の吹錬用酸素吹出し孔と冷却水通路を有
し、熱伝導に優れた金属からなるランスノズルにおい
て、吹錬用酸素吹出し孔内に、液体酸素を噴出する液体
酸素の噴出孔と、酸素供給管内に前記液体酸素を供給す
る液体酸素通路と、前記液体酸素通路を冷却する冷却媒
体通路を配設し、前記液体酸素の噴射によって、前記吹
錬用酸素吹出し孔を形成する金属壁内面の冷却を促進す
ることを特徴とする。
特に輻射熱によるランス先端部の吹錬用酸素吹出し孔の
熱変形およびコーナー部の損傷を防止した転炉吹錬用ラ
ンスノズルを提供する。 【構成】 複数の吹錬用酸素吹出し孔と冷却水通路を有
し、熱伝導に優れた金属からなるランスノズルにおい
て、吹錬用酸素吹出し孔内に、液体酸素を噴出する液体
酸素の噴出孔と、酸素供給管内に前記液体酸素を供給す
る液体酸素通路と、前記液体酸素通路を冷却する冷却媒
体通路を配設し、前記液体酸素の噴射によって、前記吹
錬用酸素吹出し孔を形成する金属壁内面の冷却を促進す
ることを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、転炉吹錬用ランスノズ
ルに関し、特に輻射熱によるランス先端部の吹錬用酸素
吹出し孔の熱変形およびコーナー部の損傷を防止した転
炉吹錬用ランスノズルに関する。
ルに関し、特に輻射熱によるランス先端部の吹錬用酸素
吹出し孔の熱変形およびコーナー部の損傷を防止した転
炉吹錬用ランスノズルに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、転炉吹錬用ランスノズルは、銅ま
たは銅合金からなるランスノズルとそれを冷却する冷却
用二重水管を締結一体化して使用されている。この際、
酸素ジェットを溶鋼面に吹きつける吹錬用酸素吹出し孔
の先端部は、輻射熱による熱変形および熱損傷を大きく
受けることが問題となっていた。
たは銅合金からなるランスノズルとそれを冷却する冷却
用二重水管を締結一体化して使用されている。この際、
酸素ジェットを溶鋼面に吹きつける吹錬用酸素吹出し孔
の先端部は、輻射熱による熱変形および熱損傷を大きく
受けることが問題となっていた。
【０００３】従来のランスノズルとして、吹錬用酸素吹
出し孔が５孔よりなる例を図３および図４に示す。図３
では、酸素供給管３の先端部には、吹錬用酸素吹出し孔
５が複数設けられ、純酸素を気体酸素ジェット流１７と
して溶鋼面に吹きつける状況を示している。これらの図
で、吹錬用酸素吹出し孔５の周辺の冷却は、冷却水内管
２の通路から冷却水を供給し、導水孔１４ａ、１４ｂ、
１４ｃを通って吹錬用酸素吹出し孔５の外周部が冷却さ
れる。同時に、受熱面７には大量な冷却水流を供給で
き、そして、最終的には冷却水管１の通路を通り排出さ
れる構造となっている。
出し孔が５孔よりなる例を図３および図４に示す。図３
では、酸素供給管３の先端部には、吹錬用酸素吹出し孔
５が複数設けられ、純酸素を気体酸素ジェット流１７と
して溶鋼面に吹きつける状況を示している。これらの図
で、吹錬用酸素吹出し孔５の周辺の冷却は、冷却水内管
２の通路から冷却水を供給し、導水孔１４ａ、１４ｂ、
１４ｃを通って吹錬用酸素吹出し孔５の外周部が冷却さ
れる。同時に、受熱面７には大量な冷却水流を供給で
き、そして、最終的には冷却水管１の通路を通り排出さ
れる構造となっている。
【０００４】この際、図３に示すように、輻射熱等によ
って吹錬用酸素吹出し孔５の先端部は、繰り返し加熱、
冷却されるために変形部１５およびコーナー損傷部１６
が発生する。特に、変形部１５では吹錬用酸素吹出し孔
の形状は偏平ないし楕円状になり、気体酸素ジェット流
１７は、その噴出方向成分が屈折することになる。この
ため、溶鋼精錬時の安定した操業に支障をきたし、また
鉄分歩留りが低下することが問題となっている。この分
野の従来技術として、特開平３−２２９８１４号公報に
は、転炉メインランスノズルの長寿命化をはかるため、
酸素吹き出し口の先端部の溶損を防止する方法として、
ガス通路と、このガス通路を取り囲む冷却水通路とを有
し、受熱面の冷却水の線速度が１８ｍ／秒以上となるよ
うに前記冷却水通路が形成したランスノズルが開示され
ている。
って吹錬用酸素吹出し孔５の先端部は、繰り返し加熱、
冷却されるために変形部１５およびコーナー損傷部１６
が発生する。特に、変形部１５では吹錬用酸素吹出し孔
の形状は偏平ないし楕円状になり、気体酸素ジェット流
１７は、その噴出方向成分が屈折することになる。この
ため、溶鋼精錬時の安定した操業に支障をきたし、また
鉄分歩留りが低下することが問題となっている。この分
野の従来技術として、特開平３−２２９８１４号公報に
は、転炉メインランスノズルの長寿命化をはかるため、
酸素吹き出し口の先端部の溶損を防止する方法として、
ガス通路と、このガス通路を取り囲む冷却水通路とを有
し、受熱面の冷却水の線速度が１８ｍ／秒以上となるよ
うに前記冷却水通路が形成したランスノズルが開示され
ている。
【０００５】このように、ランスノズルの損傷は、酸素
孔出口コーナー部の損傷１６と、酸素孔全体の変形６が
あり、交換の主因となっている。従来方式では後者の酸
素孔全体の変形に対する改善効果はない。
孔出口コーナー部の損傷１６と、酸素孔全体の変形６が
あり、交換の主因となっている。従来方式では後者の酸
素孔全体の変形に対する改善効果はない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記の吹錬用酸素吹出
し孔５の変形部１５およびコーナー損傷部１６の発生に
ついて、種々解析を進めた結果、変形は一定のパターン
によって生じることが明らかとなった。すなわち、輻射
熱等による加熱と吹錬終了時の待機による冷却の繰り返
しが、ランスノズルに残留圧縮歪みを発生し、これが加
熱冷却のサイクルとともに累積し加算され、変形が拡大
していく。初期の段階では、一端変形部１５は外側に膨
らみ、熱膨張差によって反対側の内側に収縮することが
繰り返され、最終的には初期形状から約１０ｍｍぐらい
の変形を残留した形状に変化することになる。
し孔５の変形部１５およびコーナー損傷部１６の発生に
ついて、種々解析を進めた結果、変形は一定のパターン
によって生じることが明らかとなった。すなわち、輻射
熱等による加熱と吹錬終了時の待機による冷却の繰り返
しが、ランスノズルに残留圧縮歪みを発生し、これが加
熱冷却のサイクルとともに累積し加算され、変形が拡大
していく。初期の段階では、一端変形部１５は外側に膨
らみ、熱膨張差によって反対側の内側に収縮することが
繰り返され、最終的には初期形状から約１０ｍｍぐらい
の変形を残留した形状に変化することになる。
【０００７】この変形はマクロ的には、酸素ジェット流
１７の成分が内側に曲げられ、そのため全体としてのジ
ェット流が内側に曲げられ、噴出衝突経路が定常の位置
からずれることになる。このため、溶鋼面の酸素ジェッ
ト衝突位置である火点位置をずらしていまい、定常的な
操業に支障を来すことになる。本発明は、吹錬用酸素吹
出し孔における以上のような変形およびコーナー部の損
傷を防止することを目的に、液体酸素を吹錬用酸素吹出
し孔内５に噴射し、吹出し孔金属部６の壁面を内部より
冷却することを検討し、吹錬のランスノズル一代での定
常安定化を実現し、かつ寿命を延長してその交換による
時間的およびコスト的負担の軽減改善をはかることを可
能とする転炉吹錬用ランスノズルを提供するものであ
る。
１７の成分が内側に曲げられ、そのため全体としてのジ
ェット流が内側に曲げられ、噴出衝突経路が定常の位置
からずれることになる。このため、溶鋼面の酸素ジェッ
ト衝突位置である火点位置をずらしていまい、定常的な
操業に支障を来すことになる。本発明は、吹錬用酸素吹
出し孔における以上のような変形およびコーナー部の損
傷を防止することを目的に、液体酸素を吹錬用酸素吹出
し孔内５に噴射し、吹出し孔金属部６の壁面を内部より
冷却することを検討し、吹錬のランスノズル一代での定
常安定化を実現し、かつ寿命を延長してその交換による
時間的およびコスト的負担の軽減改善をはかることを可
能とする転炉吹錬用ランスノズルを提供するものであ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決するもので、その要旨とするところは、 （１）複数の吹錬用酸素吹出し孔と冷却水通路を有し、
熱伝導に優れた金属からなるランスノズルにおいて、吹
錬用酸素吹出し孔内に、液体酸素を噴出する液体酸素の
噴出孔と、酸素供給管内に前記液体酸素を供給する液体
酸素通路と、前記液体酸素通路を冷却する冷却媒体通路
を配設し、前記液体酸素の噴射によって、前記吹錬用酸
素吹出し孔を形成する金属壁内面の冷却を促進すること
を特徴とする転炉吹錬用ランスノズル。
決するもので、その要旨とするところは、 （１）複数の吹錬用酸素吹出し孔と冷却水通路を有し、
熱伝導に優れた金属からなるランスノズルにおいて、吹
錬用酸素吹出し孔内に、液体酸素を噴出する液体酸素の
噴出孔と、酸素供給管内に前記液体酸素を供給する液体
酸素通路と、前記液体酸素通路を冷却する冷却媒体通路
を配設し、前記液体酸素の噴射によって、前記吹錬用酸
素吹出し孔を形成する金属壁内面の冷却を促進すること
を特徴とする転炉吹錬用ランスノズル。
【０００９】（２）前記液体酸素の噴射量が、吹錬用気
体酸素の全吹出し量に対し、気体容積比で０．３〜０．
５％である（１）記載の転炉吹錬用ランスノズル。
体酸素の全吹出し量に対し、気体容積比で０．３〜０．
５％である（１）記載の転炉吹錬用ランスノズル。
【００１０】（３）前記液体酸素の冷却媒体に液体窒素
を用いる（１）記載の転炉吹錬用ランスノズルである。
本発明の作用について、以下に説明する。
を用いる（１）記載の転炉吹錬用ランスノズルである。
本発明の作用について、以下に説明する。
【００１１】
【作用】本発明においては、冷却媒体として、例えば液
体窒素が流れる冷却媒体パイプ１１によって冷却されな
がら導入された液体酸素１０は、液体酸素パイプ９ａ、
９ｂを通じ、液体酸素噴出孔８より吹錬用酸素吹出し孔
５内部に噴出される。この噴出された液体酸素１３は、
気体酸素が吹錬用酸素吹出し孔５を通過する際、気化蒸
発し、気体酸素と供に吹錬用酸素吹出し孔５より噴出さ
れる。この際、液体酸素が気体酸素に変化する時の蒸発
気化熱および吹きだし酸素温度までの保有熱により、吹
錬用酸素吹出し孔５内面が直接冷却され、冷却水流４に
より間接冷却されているが、まだ十分低温ではない状態
の吹錬用酸素吹出し孔金属部６の温度を低下させる。こ
れにより吹錬用酸素吹出し孔５に発生する熱応力が減少
でき、酸素孔の全体変形を少なくし、また酸素孔出口近
傍の損傷を防止することができる。
体窒素が流れる冷却媒体パイプ１１によって冷却されな
がら導入された液体酸素１０は、液体酸素パイプ９ａ、
９ｂを通じ、液体酸素噴出孔８より吹錬用酸素吹出し孔
５内部に噴出される。この噴出された液体酸素１３は、
気体酸素が吹錬用酸素吹出し孔５を通過する際、気化蒸
発し、気体酸素と供に吹錬用酸素吹出し孔５より噴出さ
れる。この際、液体酸素が気体酸素に変化する時の蒸発
気化熱および吹きだし酸素温度までの保有熱により、吹
錬用酸素吹出し孔５内面が直接冷却され、冷却水流４に
より間接冷却されているが、まだ十分低温ではない状態
の吹錬用酸素吹出し孔金属部６の温度を低下させる。こ
れにより吹錬用酸素吹出し孔５に発生する熱応力が減少
でき、酸素孔の全体変形を少なくし、また酸素孔出口近
傍の損傷を防止することができる。
【００１２】本発明では、液体酸素の流量を、吹錬用酸
素吹出し孔５の吹山し酸素量の全流量に対して、気体容
積比で０．３〜０．５％と限定したが、この理由は次の
通りである。０．３％未満では、液体酸素から気化する
気体酸素によって、吹錬用酸素吹出し孔の内壁を冷却す
るのに十分な効果が得られず、一方０．５％超では過剰
な冷却酸素を転炉吹錬用として吹出すことになり、好ま
しくない。本発明において、仮に、全ての条件が液体お
よび気体酸素の平衡に近い状態である場合で、ただし、
熱伝達が十分に行われたとした場合について説明する。
液体酸素が噴出直後、気体酸素に気化する時の気化熱は
約６．８２kJ/molであり、熱容量が２９．４J/K.mol で
あるので、この時に約200 ℃の低温効果の能力を保有す
ることになる。。しかし、通常の吹錬用酸素吹出し量は
約3 万Nm3 ／分であるために、これに混合され希釈する
ことになり、その後定常温度になる。このことから、前
記０．３〜０．５％比の液体酸素量では、温度比で約６
５％以上を冷却でき、それだけ低温となった混合酸素が
得られることになる。
素吹出し孔５の吹山し酸素量の全流量に対して、気体容
積比で０．３〜０．５％と限定したが、この理由は次の
通りである。０．３％未満では、液体酸素から気化する
気体酸素によって、吹錬用酸素吹出し孔の内壁を冷却す
るのに十分な効果が得られず、一方０．５％超では過剰
な冷却酸素を転炉吹錬用として吹出すことになり、好ま
しくない。本発明において、仮に、全ての条件が液体お
よび気体酸素の平衡に近い状態である場合で、ただし、
熱伝達が十分に行われたとした場合について説明する。
液体酸素が噴出直後、気体酸素に気化する時の気化熱は
約６．８２kJ/molであり、熱容量が２９．４J/K.mol で
あるので、この時に約200 ℃の低温効果の能力を保有す
ることになる。。しかし、通常の吹錬用酸素吹出し量は
約3 万Nm3 ／分であるために、これに混合され希釈する
ことになり、その後定常温度になる。このことから、前
記０．３〜０．５％比の液体酸素量では、温度比で約６
５％以上を冷却でき、それだけ低温となった混合酸素が
得られることになる。
【００１３】一方、受熱面からの熱によって、吹錬用酸
素吹出し孔の金属内壁温度は約４００℃になるが、本発
明ではこの金属内壁温度を、前記限定した量の液体酸素
によって冷却された酸素よって、十分に変形およびコー
ナー損傷の発生しない温度領域まで効率良く冷却するこ
とを実現した。以下、本発明の実施例について説明す
る。
素吹出し孔の金属内壁温度は約４００℃になるが、本発
明ではこの金属内壁温度を、前記限定した量の液体酸素
によって冷却された酸素よって、十分に変形およびコー
ナー損傷の発生しない温度領域まで効率良く冷却するこ
とを実現した。以下、本発明の実施例について説明す
る。
【００１４】
【実施例】通常の転炉操業において、上吹き酸素を５
孔、直径６０mmの多孔ランスノズルを用い総計で６０，
０００ Nm3／hr送酸する条件で、液体酸素の比率を０．
３％とし、冷却媒体に安価である液体窒素を用いて吹錬
した。その結果、酸素孔内面に受熱される熱量約２０万
kcal／hrの１０％を奪うことが可能となった。これによ
りノズル全体の変形、酸素孔出口近傍の損傷を防止する
ことができた。液体酸素量が０．３％未満であると所定
の冷却効果が得られず変形、損傷の改善には至らなかっ
た。
孔、直径６０mmの多孔ランスノズルを用い総計で６０，
０００ Nm3／hr送酸する条件で、液体酸素の比率を０．
３％とし、冷却媒体に安価である液体窒素を用いて吹錬
した。その結果、酸素孔内面に受熱される熱量約２０万
kcal／hrの１０％を奪うことが可能となった。これによ
りノズル全体の変形、酸素孔出口近傍の損傷を防止する
ことができた。液体酸素量が０．３％未満であると所定
の冷却効果が得られず変形、損傷の改善には至らなかっ
た。
【００１５】
【発明の効果】本発明では、液体酸素による気体酸素孔
内部からの直接冷却により、ノズル酸素孔金属部の温度
を低下させ、かつ金属部に発生するに内部熱応力を緩和
し、酸素孔の変形、損傷防止がはかれる。また、酸素孔
の長期間使用による変形に対し、酸素ジェット流れを所
定の流れに保つことができ、鉄歩留まりの低下防止、酸
素原単位の増加防止、操業の安定化を図ることができ
る。
内部からの直接冷却により、ノズル酸素孔金属部の温度
を低下させ、かつ金属部に発生するに内部熱応力を緩和
し、酸素孔の変形、損傷防止がはかれる。また、酸素孔
の長期間使用による変形に対し、酸素ジェット流れを所
定の流れに保つことができ、鉄歩留まりの低下防止、酸
素原単位の増加防止、操業の安定化を図ることができ
る。
【図１】本発明に係る実施例の装置の概要を示す図であ
る。
る。
【図２】本発明に係る実施例の装置の概要を示す図で、
図１のＡＡ矢視図である。
図１のＡＡ矢視図である。
【図３】従来の転炉吹錬用ランスノズルの概要を示す図
である。
である。
【図４】従来の転炉吹錬用ランスノズルの概要を示す図
で、図３のＢＢ矢視図である。
で、図３のＢＢ矢視図である。
１…冷却外管 ２…冷却内管 ３…酸素供給管 ４…冷却水流 ５…吹錬用酸素吹出し孔 ６…吹出し孔金属部 ７…受熱面 ８…液体酸素噴出孔 ９ａ、９ｂ…液体酸素パイプ １０…液体酸素 １１…液体窒素 １２…気体酸素 １３…冷却酸素 １４ａ、１４ｂ、１４ｃ…導水孔 １５…変形部 １６…コーナー損傷部 １７…酸素ジェット流
Claims (3)
- 【請求項１】 複数の吹錬用酸素吹出し孔と冷却水通路
を有し、熱伝導に優れた金属からなるランスノズルにお
いて、吹錬用酸素吹出し孔内に、液体酸素を噴出する液
体酸素の噴出孔と、酸素供給管内に該液体酸素を供給す
る液体酸素通路と、該液体酸素通路を冷却する冷却媒体
通路を配設し、該液体酸素の噴射によって、該吹錬用酸
素吹出し孔を形成する金属壁内面の冷却を促進すること
を特徴とする転炉吹錬用ランスノズル。 - 【請求項２】 前記液体酸素の噴射量が、吹錬用気体酸
素の全吹出し量に対し、気体容積比で０．３〜０．５％
である請求項１記載の転炉吹錬用ランスノズル。 - 【請求項３】 前記液体酸素の冷却媒体に液体窒素を用
いる請求項１記載の転炉吹錬用ランスノズル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4730095A JPH08246021A (ja) | 1995-03-07 | 1995-03-07 | 転炉吹錬用ランスノズル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4730095A JPH08246021A (ja) | 1995-03-07 | 1995-03-07 | 転炉吹錬用ランスノズル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08246021A true JPH08246021A (ja) | 1996-09-24 |
Family
ID=12771441
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4730095A Withdrawn JPH08246021A (ja) | 1995-03-07 | 1995-03-07 | 転炉吹錬用ランスノズル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08246021A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004104231A2 (de) | 2003-05-23 | 2004-12-02 | Messer Griesheim Gmbh | Verfahren und vorrichtung zum behandeln von metallschmelzen mit einem frischmittel aus sauerstoff |
| KR101407504B1 (ko) * | 2007-12-21 | 2014-06-17 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 전로의 산소 공급 장치 |
-
1995
- 1995-03-07 JP JP4730095A patent/JPH08246021A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004104231A2 (de) | 2003-05-23 | 2004-12-02 | Messer Griesheim Gmbh | Verfahren und vorrichtung zum behandeln von metallschmelzen mit einem frischmittel aus sauerstoff |
| WO2004104231A3 (de) * | 2003-05-23 | 2005-03-03 | Messer Griesheim Gmbh | Verfahren und vorrichtung zum behandeln von metallschmelzen mit einem frischmittel aus sauerstoff |
| KR101407504B1 (ko) * | 2007-12-21 | 2014-06-17 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 전로의 산소 공급 장치 |
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