JPH08277411A

JPH08277411A - 金属精錬用羽口

Info

Publication number: JPH08277411A
Application number: JP7081388A
Authority: JP
Inventors: Kyoji Okumura; 恭司奥村
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1995-04-06
Filing date: 1995-04-06
Publication date: 1996-10-22

Abstract

(57)【要約】【目的】細管系からの酸素の吐出流量を零から上限無
く流量可変幅を可能とし、しかも２種類以上のガスを同
一羽口から吹込むことが出来る金属精錬用羽口を提供す
ること。【構成】金属精錬用羽口において、該羽口は少なくと
も独立した２系統のガス供給管を有し、同一のガス供給
管から分岐した各配管の先端は２以上に分岐した細管を
構成し、それぞれ異なるガス供給管に接続され隣接した
該配管から分岐した２組以上の該細管を結ぶ直線は互い
に交差していること。また、それぞれ異なるガス供給管
に接続され隣接した該配管から分岐した２組以上の該細
管は互いに千鳥格子状に配置される。更には、細管の先
端部全面または一部の先端内にポーラス状耐火物を配し
た金属精錬用羽口。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属精錬炉の溶融金属
浴面下に配置した金属精錬用羽口に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、銑鉄より鋼に精錬する転炉の精錬
効果を向上させる方法として、純酸素上吹転炉の鋼浴浴
面下である炉底に設置した羽口より純酸素、炭酸ガスあ
るいはこれらの混合ガスおよびアルゴン、窒素等の不活
性ガスを吹込んで鋼浴の攪拌を強化することにより、上
吹転炉の精錬反応効率を著しく向上させる種々の方法が
提案されている。例えば、特公昭６１−４４９２３号公
報は精錬用ガスの全量もしくは一部を製鋼炉内浴湯の湯
面下から吹込む製鋼炉において、羽口１本当たりの最
小、最大吹込みガス量を広範囲に可変するために複数の
小径管からなる集合管体を管軸に対し、適宜角度で捻転
せしめて中空の羽口内管に内挿した精錬用ガス吹込管を
設けた精錬用ガス吹込管により、少数、同一サイズ羽口
で広範囲なガス流量可変が可能であるというものであ
る。また、特公昭６０−４５６８５号公報は銑鉄より鋼
に精錬する転炉の鋼浴面下に設置した、いわゆる金属製
二重管羽口に関するもので、特に外管に気体冷却剤を使
用することで安全性の向上と寿命の大幅な延長を図る金
属製二重管羽口にある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した特公昭６１−
４４９２３号公報に示す二重管羽口は酸素用細管の束を
窒素の大管の内径に入れたものであるが、流量可変幅に
制約があり、また、特公昭６０−４５６８５号公報につ
いても、同様に流量可変幅が小さく、かつ同時に吹込め
るガス種が２〜３種類に限定されるという問題がある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述したよう
な問題を解消し、細管系からの酸素の吐出流量を零から
上限無く流量可変幅が可能とし、しかも、２種類以上の
ガスを同一羽口から吹き込むことが出来る金属精錬用羽
口を提供するものである。その発明の要旨とするところ
は、（１）金属精錬用羽口において、該羽口は少なくとも独
立した２系統のガス供給管を有し、同一のガス供給管か
ら分岐した各配管の先端は２以上に分岐した細管を構成
し、それぞれ異なるガス供給管に接続され隣接した該配
管から分岐した２組以上の該細管を結ぶ直線は互いに交
差していることを特徴とする金属精錬用羽口。（２）それぞれ異なるガス供給管に接続され隣接した該
配管から分岐した２組以上の該細管は互いに千鳥格子状
に配置していることを特徴とする（１）記載の金属精錬
用羽口。（３）細管の先端部全面または一部の先端内にポーラス
状耐火物を配することを特徴とする（１）または（２）
記載の金属精錬用羽口にある。

【０００５】

【作用】以下、本発明について図面に従って詳細に説明
する。図１は本発明に係る溶解設備の一例で上底吹き電
気炉の断面図である。この図１（Ａ）及び（Ｂ）に示す
ように、一般に上底吹き可能な電気炉等の炉体１の中心
部分には１本の電極２と炉底電極２´が設けられ、これ
らの電極２と２´に通電することによりスクラップ等を
溶解する。また、炉底３の炉体中心付近には底吹き羽口
５を複数設けると共に冷却のための水冷パネル４を炉体
１の周囲に形成して底吹き羽口５からは炉体１内の溶融
金属浴６にガスを吹き込む構造であり、外部の酸素ガス
または不活性ガスの供給源（図示せず）に連通してい
る。そして底吹き羽口５は炉体１の略中心にあって、そ
のガス吹き込み流線が炉軸と同軸の鉛直方向となるよう
に設置される。この場合に、底吹き羽口５からの流量の
拡大および可変幅を大きくするに当たって、従来の２重
管羽口では大流量を図るためには大径羽口径のときは、
メタル浴深が浅いため初期（メタル浴深が一番浅い）に
ガスが吹き抜けてしまう。複数に分割すると羽口と羽口
との間のデットゾーンが発生し、また、細管を多くし、
羽口と羽口間を近接させ過ぎると羽口間の耐火物炉底が
昇温し過ぎて溶損の原因ともなる。

【０００６】図２は本発明に係る金属精錬用羽口の構造
を示す図であり、図２（Ａ）は単一の金属精錬用羽口を
示し、図２（Ｂ）はそれらの単一の金属精錬用羽口を組
合わせて、反応容器の炉底部に設置する状態を示してい
る。この図に示すように、羽口を、例えば酸素配管７お
よび酸素細管８並びに、例えば窒素配管９および窒素細
管１０にそれぞれ分岐させ、羽口は少なくとも独立した
２系統のガス供給管を有し、しかも同一のガス供給管か
ら分岐した各配管の先端は２つに分岐した細管から構成
する。そして、それぞれ異なるガス供給管に接続されて
隣接した配管から分岐した２組の細管を結ぶ。しかも、
隣接は図２（Ｂ）に示すように互いに交差しているよう
に配設する。このように酸素細管と窒素細管を互いに交
差して千鳥状に配設することにより、冷却ガスである窒
素ガス等を隣接させことができる。以上、酸素と窒素の
組合せについて述べたが、酸素と窒素ガスに限定される
ものではなく、ガス種は酸素、窒素、二酸化炭素、ＬＰ
Ｇ、ＣＯ、Ａｒでも良いし、また、炭材などの固体をキ
ャリヤーガスと共に吹いても良い。

【０００７】図３は本発明に係る他の実施例を示す金属
精錬用羽口の構造図である。この図は図２の変形であっ
て、酸素細管８および窒素細管１０が２個一対となった
形の細管に、さらに加えて酸素細管８と窒素細管１０の
外周に外管１１を配設させて、この一対の酸素細管８お
よび窒素細管１０が交互に配設させると共に外周から第
３種ガスを吹き込むようにする。このように酸素細管と
窒素細管を互いに交差して千鳥状に配設し、かつ外周か
ら第３種ガスを吹き込むことにより、無限に羽口面積を
拡げ、ガス種Ａの細管を全流量を零にしてもガス種Ｂな
いしはガス種Ｃの流出によって羽口が詰まらないように
することが出来る。

【０００８】図４は本発明に係る更に他の実施例を示す
金属精錬用羽口の構造図である。この図は図３の細管の
４本を一組としたもので、酸素細管８を４本を一組とし
て酸素配管７に接続され、また、窒素細管１０も同様に
４本を一組として窒素配管９に接続され、これら、それ
ぞれの酸素細管および窒素細管が一対として構成され交
互に配設された構成を成すものである。

【０００９】図５は本発明に係る更に他の実施例を示す
金属精錬用羽口の構造図であり、この図は図４の変形を
したものである。すなわち、図５（Ａ）は、例えば配管
に５本の細管によって構成され、その細管は交互に千鳥
状に構成し、その酸素細管と窒素細管が一体に組合わさ
れ、図５（Ｂ）に示すように、それぞれ異なるガス供給
管に接続されて、しかも隣接した配管から分岐した２組
の酸素細管と窒素細管が互いに千鳥格子状に配置するよ
うに組合せた状態でガスが供給されるように構成するも
のである。

【００１０】図６は本発明に係る細管の先端部にポーラ
ス状耐火物を配した金属精錬用羽口の構造を示す図であ
る。図６に示すように、酸素細管および窒素細管が、例
えば千鳥格子状に配設された細管を炉底耐火物１２中に
設け、しかも、その細管の先端部をポーラス状耐火物１
３を全面ないしは一部覆い、細管より供給された酸素ガ
スおよび窒素ガスはポーラス状耐火物１３を介して精錬
炉内１４に供給されるように構成する。なお、符号１５
は鉄皮を示し、各配管はこの鉄皮１５に固定されてい
る。このように各配管より供給された細管からの酸素ガ
スおよび窒素ガスはポーラス状耐火物を介して精錬炉内
に供給されるため、細管のみによって炉内の真上に吹込
むのと異なり、広範囲から大量吹込みが可能となり、か
つ酸素ガスおよび窒素ガス等が均一状態にて詰まり防止
ガスの流量まで続けられ、酸素の流量可変幅を大きくす
ることが可能となる。

【００１１】更には、一般的には細管を細くすると強度
不足となり、施工上困難となるが耐火物および鉄皮にて
保持されるため流速が必要なときには細管を出来るだけ
細くして高密度に製作することも出来る。好ましくは内
径０．２〜５０ｍｍ、細管個数４〜４０００個とする。
なお、ポーラス状耐火物はＭｇＯ−Ｃ、ＭｇＯ−Ｃｒ ₂
Ｏ₃、Ｚｒ₂Ｏ₃，ＳｉＣ系等が用いられ、その気孔率
は５０〜９８％が好ましく、また、ガスの種類も２種に
ついて説明したが、２種に限定されるものではなく２種
以上のガスを同一羽口から吹込むことが出来る。

【００１２】

【実施例】

実施例１電気炉の炉底に配する底吹き羽口に関し、内径５ｍｍ、
外径１０ｍｍの細管を先端に２本分岐して有する系統Ａ
と、同様な構造を有する系統Ｂとを嵌合して１ユニット
とし、系統Ａから酸素、系統Ｂから窒素を吹いた。これ
を１０ユニット互いに隣接させた。酸素の細管１本当た
り、０〜１００ｌ／ｍｉｎとしたので、本羽口全体とし
て０〜２０００ｌ／ｍｉｎの流量可変幅になった。これ
により溶解期には２０００ｌ／ｍｉｎ吹いて、溶解完了
後は酸素を零にした。酸素を止めたとき、窒素細管から
１０ｌ／ｍｉｎ吹いて地金差しを防止できた。この結
果、溶解電力が３２０ｋｗｈ／ｔから３００ｋｗｈ／ｔ
に低減できた。

【００１３】実施例２実施例１の電気炉の炉底の底吹き羽口全体に気孔７０％
のＭｇＯ−Ｃｒ₂Ｏ₃系製のポーラスレンガを装着し
た。これにより地金差し防止用窒素量を１０ｌ／ｍｉｎ
から５ｌ／ｍｉｎにまで低減できた。

【００１４】実施例３実施例１の各ユニットに系統Ｃを加えた３系統からなる
底吹き羽口に変更し、底吹き羽口の各系統の元管に弁を
設けて切替え可能とし、個数を２箇所設けた。切替えパ
ターンは２つ持ち、第１パターンでは底吹き羽口の系統
Ａからは酸素、系統ＢからはＬＰＧ、系統Ｃからは別の
電気炉溶解中に発生した高温排ガスＣＯ ₂を、第２パタ
ーンに切替えると系統Ａ´からは酸素のまま切替えせ
ず、Ｂ´からは微粉炭と共にキャリアガスをＮ₂に切替
え、Ｃ´からは窒素をそれぞれ吹き込んだ。予熱期には
第２パターン系統Ｃの高温排ガスＣＯ₂のみを１０Ｎｍ
³／ｍｉｎ吹き込み、系統Ａの酸素１０Ｎｍ³／ｍｉｎ
と、微粉炭とキャリアガスＮ ₂と共に２０ｋｇ／ｍｉｎ
バーナーとして吹き込み、溶解期には第２パターンに切
替え、系統Ａの酸素１０Ｎｍ³／ｍｉｎとＬＰＧ１０ｌ
／ｍｉｎと第２群の系統Ｃ´からは窒素をメタル攪拌の
ために１００Ｎｍ³／ｍｉｎ吹き込んだ。また、出湯前
後は第１パターンで吹き込んで脱炭しながら出湯した。
これにより予熱・溶解期・出湯期間全て同一羽口を利用
し、バーナー兼攪拌用底吹き羽口兼脱炭用羽口として機
能させ、バーナー、脱炭用斜め吹き吹酸ランス設備を無
くすることができた。

【００１５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明により、同一
羽口から２種類以上のガス吹込みが可能となり、特に大
径羽口径のときにも、ガス吹抜けを生じず冷却ガスであ
る窒素ガス等を隣接することが可能となり、羽口と羽口
との間のデットゾーンをなくし、しかも大流量、可変幅
の拡大が図られ、無限に羽口面積を拡大しても酸素細管
からの酸素ガスの全流量を止めても詰まることのない羽
口を提供することが出来る、極めて優れた効果を奏する
ものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る溶解設備の一例で上底吹き電気炉
の断面図、

【図２】本発明に係る金属精錬用羽口の構造を示す図、

【図３】本発明に係る他の実施例を示す金属精錬用羽口
の構造図、

【図４】本発明に係る更に他の実施例を示す金属精錬用
羽口の構造図、

【図５】本発明に係る更に他の実施例を示す金属精錬用
羽口の構造図、

【図６】本発明に係る細管の先端部にポーラス状耐火物
を配した金属精錬用羽口の構造を示す図である。

【符号の説明】

１炉体２電極３炉底４冷却パネル５底吹き羽口６溶融金属浴７酸素配管８酸素細管９窒素配管１０窒素細管１１外管１２炉底耐火物１３ポーラス状耐火物１４精錬炉内１５鉄皮

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属精錬用羽口において、該羽口は少な
くとも独立した２系統のガス供給管を有し、同一のガス
供給管から分岐した各配管の先端は２以上に分岐した細
管を構成し、それぞれ異なるガス供給管に接続され隣接
した該配管から分岐した２組以上の該細管を結ぶ直線は
互いに交差していることを特徴とする金属精錬用羽口。
【請求項２】それぞれ異なるガス供給管に接続され隣
接した該配管から分岐した２組以上の該細管は互いに千
鳥格子状に配置していることを特徴とする請求項１記載
の金属精錬用羽口。
【請求項３】細管の先端部全面または一部の先端内に
ポーラス状耐火物を配することを特徴とする請求項１ま
たは２記載の金属精錬用羽口。