JPH093519A - 精錬用ランス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 精錬中に炉口や精錬用ランスに付着する地金
を除去する。 【構成】 先端に精錬用の酸素ノズルを備えた酸素管の
外側に冷却用の給水通路と排水通路とを備えた冷却用配
管を配置した多重管式の精錬用ランスにおいて、冷却用
配管の外周面の周方向に沿って水平方向または下向きに
酸素を噴射できる２次燃焼用ノズル６を一定間隔で複数
個配置し、かつこれら２次燃焼用ノズル６の各々を中心
として放射状に酸素を噴射できる地金溶融除去用ノズル
７を複数設け、これら２次燃焼用ノズル６および地金溶
融除去用ノズル７のそれぞれに、酸素を供給できる酸素
通路１０を連結させた精錬用ランス。 【効果】 鉄皮や耐火物あるいはランスの寿命が延びる
とともに、危険作業が回避できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、転炉や真空脱ガス
槽、あるいは溶銑・溶鋼容器内で精錬を行う場合に、精
錬に伴って発生する飛散物が、精錬用のランス自身、転
炉の炉口部、真空脱ガス槽の内部および溶銑・溶鋼容器
内に付着するのを、精錬しながら効率的かつ確実に防止
することのできる精錬用ランスに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、精錬用ランス（以下ラン
スという）は、転炉や真空脱ガス槽、あるいは溶銑・溶
鋼容器内で精錬を行う場合に、酸素、窒素、アルゴンガ
スあるいは空気等の気体を溶銑や溶鋼中に吹き込むため
の装置であり、例えば純酸素上吹き転炉における精錬反
応は、図４に示すように、転炉２１の炉口２２から挿入
された精錬用ランス２３から、高純度の酸素ガスを溶鋼
２４の浴面に噴射することにより進行する。そして、こ
の精錬反応においては、酸素ガス吹き付けにより、酸素
と溶鋼成分とが激しく反応し、転炉ガス（ＣＯガス）２
５が大量に発生する。

【０００３】この転炉ガス２５は、燃料としての有効成
分および顕熱を保有しているので、炉口２２から排ガス
フード２６を通って、排ガス回収装置（図示せず）に回
収される。

【０００４】転炉ガス２５が排ガス回収装置に導かれる
ときに、転炉ガス２５と共に多量の鉄塵が転炉の炉口２
２を通過するので、高温の鉄塵が炉口２２の部分に付
着、凝固して地金２７を形成する。そして、この地金２
７は、炉口２２から転炉２１の炉内に向かって成長し、
転炉２１の炉壁２８を構成する耐火煉瓦をも覆うように
なる。

【０００５】上述したような地金２７が、２００〜５０
０ｍｍの厚さに発達すると、炉口２２からスクラップや
溶銑を装入することが困難になるとともに、炉口２２を
通る転炉ガス２５の流速が上昇するために、スピッティ
ング（溶鋼のスピッティングする方向は符号２９の矢印
で表示）を助長するようになり、炉口２２に付着した地
金２７の成長を、更に促進させるようになる。

【０００６】このため、炉口部２２に付着した地金２７
は、１日に１〜３回の頻度で除去する必要が生じてく
る。

【０００７】又、スピッティングした溶鋼は、精錬用ラ
ンス２３にも付着、堆積して地金３０となる。

【０００８】このように、精錬用ランス２３に地金３０
が付着すると、精錬用ランス２３を、排ガスフード２６
を貫通するランス装入筒２６ａから抜き出すことが困難
となり、精錬作業終了後に精錬用ランス２３を炉内に切
り落とすという危険な作業を強いられることになる。そ
して、このような危険な作業を回避するために、地金３
０が大きく成長しない段階で、精錬用ランス２３を新し
いものと交換し、補修する必要が生じてくる。

【０００９】このように、地金３０が付着することによ
り、精錬用ランス２３の寿命は低下することになり、そ
の寿命はせいぜい３０チャージ止まりとなる。

【００１０】上述したような転炉炉口に付着する地金を
除去する方法、特に精錬しながら除去する従来の方法と
しては、特開昭６１−１３９６１６号公報に開示された
方法がある。この方法は、内管が酸素管で、外管が空気
管となっており、かつ外管の外側に更に冷却水の給排水
管が配置されている四重管式の精錬用ランスで、酸素管
の先端に連結された精錬用ノズルから酸素を噴射しなが
ら精錬を行っている最中に、空気管に連結された溶断用
ノズルから転炉の炉口に向かって空気を噴射することに
より、炉口付着物を除去するものである。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た特開昭６１−１３９６１６号公報に開示された転炉炉
口に付着した地金を除去する方法には、次のような問題
点があった。

【００１２】すなわち、この付着物除去方法において
は、普通の直管状のノズル孔から空気を噴射させて付着
物を除去するようにしているが、空気の噴射流速が小さ
く、炉口周辺ともなると、炉口の開口面積が小さくなる
ので、転炉ガスの流速は空塔速度と称して上昇し、空気
の噴射流は付着地金の近傍まで到達することができず、
炉口から炉内に向かって成長した地金を、除去すること
が困難であるという問題点があった。

【００１３】この発明は、従来技術の上述のような問題
点を解消するためになされたものであり、転炉の炉口部
や真空脱ガス槽内あるいは精錬用ランス自身に付着しよ
うとする地金を、発生ガスの２次燃焼熱を利用してほぼ
完全に溶解除去し得るばかりでなく、精錬中の地金の付
着量を少なくし（付着する地金を完全溶解させると、耐
火物が直接高温にさらされて損傷するので、少しは付着
させて高熱からのプロテクターの役目をさせる）、炉体
や槽を損傷することなく耐火煉瓦を防御することのでき
る精錬用ランスを提供することを目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明に係る精錬用ラ
ンスは、先端に精錬用の酸素ノズルを備えた酸素管の外
側に冷却用の給水通路と排水通路とを備えた冷却用配管
を配置した多重管式の精錬用ランスにおいて、冷却用配
管の外周面の周方向に沿って水平方向又は下向きに酸素
を噴射できる２次燃焼用ノズルを一定間隔で複数個配置
し、かつこれら２次燃焼用ノズルの各々を中心として放
射状に酸素を噴射できる地金溶融除去用ノズルを複数設
け、これら２次燃焼用ノズルおよび地金溶融除去用ノズ
ルのそれぞれに、酸素を供給できる酸素通路を連結させ
たものである。

【００１５】

【作用】本発明の精錬用ランスにおいては、精錬時にラ
ンスの転炉炉口や真空脱ガス槽の内壁等地金が付着する
部分に対面する長手方向の部位、あるいはランス自身に
地金が付着する長手方向の部位の一ケ所又は複数ケ所に
おいて、ランスを構成する冷却用配管の外周面に、その
周方向に沿って水平方向又は下向きに酸素を噴射できる
２次燃焼用ノズルを一定間隔で複数個配置し、かつこれ
ら２次燃焼用ノズルの各々を中心として放射状に酸素を
噴射できる地金溶融除去用ノズルを複数設けている。

【００１６】そして、この精錬用ランスを用いて精錬を
行う時には、酸素管先端の精錬用の酸素ノズルから溶鋼
浴面に酸素を噴射して精錬を行いながら、同時に２次燃
焼用ノズルおよび地金溶融除去用ノズルから酸素を噴射
する。

【００１７】あらかじめ、２次燃焼用ノズルの酸素到達
距離が、転炉炉体や真空脱ガス槽の内壁等に到達できる
距離となるように２次燃焼用ノズルの形式を選定してお
くと、噴射した酸素と炉ガスが反応（２次燃焼）し、そ
の２次燃焼熱が上昇気流となって、炉壁を伝って炉口等
地金が付着しやすい部分に到達し、炉口等に付着しよう
とする地金（スプラッシュ）を除去する。

【００１８】２次燃焼用ノズルから噴射した酸素と炉ガ
スの反応（２次燃焼）が十分でない場合にはランスの長
手方向複数カ所に２次燃焼用ノズルを設け、ランスのよ
り上方の位置に設けた２次燃焼用ノズルから噴射した酸
素と未燃焼の炉ガスとを反応させ、地金の除去をより完
全なものにする。

【００１９】尚、転炉のように炉口が絞られている場合
には、２次燃焼用ノズルの酸素到達距離は、ランスの上
方に設けられたものほど短くてすみ、炉口の絞り始めの
位置においては、すぐ下方に設けられたものよりも、酸
素到達距離は５００〜１０００ｍｍ短くてよい。

【００２０】しかしながら、炉口の終端近傍では、炉口
の開口面積は小さくなり、炉ガスの流速は空塔速度と称
して反対に上昇して速過ぎるため、２次燃焼用ノズルか
ら酸素を噴射しても、炉内では２次燃焼せず排ガスフー
ド内で燃焼するので、２次燃焼の効果はなく、炉口の鉄
皮と耐火煉瓦を損傷させるだけとなるため、このような
ランスの位置においては、２次燃焼用ノズルはやめて、
以下に説明する地金溶融除去用ノズルとした方がよい。

【００２１】ランス自身に付着しようとする地金（スプ
ラッシュ）は、酸素到達距離の短い地金溶融除去用ノズ
ルから酸素を噴射し、ランス外管の近傍で酸素と炉ガス
を反応させ、あるいは酸素と付着した地金とを直接反応
させ、これらの燃焼熱により付着しかかっている地金を
溶解して除去する。

【００２２】尚、ランス自身に付着しようとする地金
（スプラッシュ）は、ランス先端からランスの長手方向
に沿って３〜４ｍにも達するので、地金溶融除去用ノズ
ルをランスの上下方向に一定間隔をおいて、複数段設け
るとよい。

【００２３】

【実施例】この発明の実施例の精錬用ランスを、図１〜
図３により説明する。図１（ａ）はこの精錬用ランスの
長手方向一部断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ部拡
大図、図１（ｃ）は図１（ａ）のＢ部拡大図、図１
（ｄ）は図１（ａ）のＣ部拡大図、図１（ｅ）は図１
（ａ）のＤ部拡大図である。

【００２４】この精錬用ランス１は、先端に精錬用酸素
ノズル２を配置した酸素供給管３と、この酸素供給管３
を覆うように配置した冷却水排水管４と、この冷却水排
水管４を覆うように配置した冷却水給水管５とから構成
される三重管形式のランスであり、精錬用ランス１の長
手方向複数カ所｛図１（ａ）では３ケ所｝の位置におい
て、冷却水給水管５の外周面の周方向に沿って、複数個
の２次燃焼用ノズル６を所定の間隔をおいて配置してい
る。そして、それぞれの２次燃焼用ノズル６の回りに
は、２次燃焼用ノズル６を中心として放射状に複数個の
地金溶融除去用ノズル７を配置している。そして、それ
ぞれの２次燃焼用ノズル６および地金溶融除去用ノズル
７に連結するように、前記酸素供給管３から、酸素供給
管３と冷却水排水管４とで形成される排水通路８、およ
び冷却水排水管４と冷却水供給管５とで形成される給水
通路９を貫通して、酸素供給通路１０が設けられてい
る。

【００２５】本実施例では図１（ｄ）又は図１（ｅ）に
示すように、二次燃焼ノズル６及び地金溶融除去用ノズ
ル７は一体構造のノズルチップからなり、そして、銅鋳
物製で、酸素供給管３、冷却水排水管４、及び冷却水給
水管５を一体構造とした管状のノズル取付け管１２に、
ネジで脱着可能に取付けられている。

【００２６】尚、図１（ａ）においては、下から３段目
の部分には、２次燃焼用ノズル６は後述するような理由
により配置していない。

【００２７】このように構成された精錬用ランスを使用
し、転炉で鋼の精錬を行う方法を、図２により説明する
と、次のとおりである。すなわち、精錬用ランス１を、
転炉２１の炉口２２から精錬位置まで挿入する。そし
て、精錬用ランス１の酸素供給管を通して酸素を供給
し、精錬用の酸素ノズル２から酸素を溶鋼２４の浴面に
噴射する。この精錬反応においては、酸素ガス吹き付け
により、酸素と溶鋼成分とが激しく反応し、転炉ガス
（ＣＯガス）２５が大量に発生する。

【００２８】この転炉ガス２５は、燃料としての有効成
分および顕熱を保有しているので、炉口２２から排ガス
フード２６を通って、排ガス回収装置（図示せず）に回
収される。

【００２９】転炉ガス２５が排ガス回収装置に導かれる
ときに、転炉ガス２５とともに多量の鉄塵が転炉の炉口
２２を通過するので、高温の鉄塵が炉口部２２に付着、
凝固して地金２７を形成する。そして、この地金２７
は、炉口２２から転炉２１の炉内に向かって成長し、転
炉２１の炉壁２８を構成する耐火煉瓦をも覆うようにな
る。

【００３０】そこで、この精錬用ランス１においては、
ランス外周面に設けた２次燃焼用ノズル６から転炉２１
の炉壁に向けて酸素３１を噴射する。

【００３１】あらかじめ、２次燃焼用ノズル６の酸素３
１の到達距離が、転炉２１炉体に到達できる距離となる
ように２次燃焼用ノズル６の形式を選定しておくと、噴
射した酸素３１と転炉ガス２５が反応（２次燃焼）し、
その２次燃焼熱が上昇気流となって、炉壁を伝って炉口
２２に到達し、炉口２２に付着しようとする地金（スプ
ラッシュ）を除去する。

【００３２】２次燃焼用ノズル６から噴射した酸素３１
と転炉ガス２５の反応（２次燃焼）が十分でない場合に
は、ランス１のより上方の位置に設けた２次燃焼用ノズ
ル６ａから噴射した酸素３１ａと未燃焼の転炉ガス２５
とを反応させ、地金の除去をより完全なものにする。

【００３３】尚、転炉２１のように炉口２２が絞られて
いる場合には、２次燃焼用ノズル６の酸素３１の到達距
離は、ランス１の上方に設けられたものほど短くてす
み、炉口２２の絞り始めの位置においては、すぐ下方に
設けられたものよりも、酸素３１の到達距離は５００〜
１０００ｍｍ短くてよい。すなわち、酸素３１の到達距
離を短くしないと、炉壁に酸素が直接当り耐火物がスポ
ーリングを起こす。

【００３４】しかしながら、炉口２２の終端近傍では、
炉口２２の開口面積は小さくなり、転炉ガス２５の流速
は空塔速度と称して反対に上昇して速過ぎるため、２次
燃焼用ノズル６から酸素３１を噴射しても、２次燃焼の
効果はなく、炉口２２の鉄皮と耐火煉瓦を損傷させるだ
けとなるため、このようなランス１の位置においては、
２次燃焼用ノズル６はやめて、以下に説明する地金溶融
除去用ノズル７のみとした方がよい。

【００３５】ランス１自身に付着しようとする地金（ス
プラッシュ）は、酸素の到達距離の短い地金溶融除去用
ノズル７から酸素３２を噴射し、ランス１外周面の近傍
で酸素３２と転炉ガス２５を反応させ、あるいは付着し
た地金と直接反応させ、これらの燃焼熱により付着しか
かっている地金を溶解して除去する。

【００３６】尚、ランス１自身に付着しようとする地金
（スプラッシュ）は、ランス１の先端からランス１の長
手方向に沿って３〜４ｍにも達するので、地金溶融除去
用ノズル７をランス１の上下方向に一定間隔をおいて、
複数段設けるとよい。

【００３７】２次燃焼用ノズル６の酸素３１の噴射方向
は、ほぼ水平方向とするのが一般的であるが、転炉ガス
２５の流速に応じて下向きに傾斜させるのもよい。

【００３８】又、特に２次燃焼用ノズル６は、炉体近傍
での２次燃焼効果を高めるために、酸素３１を超音速で
噴射できる構造のものを使用するとよい。例えばラバー
ル型ランスに使用されるノズルを使用するのもよい。
尚、２次燃焼用ノズル６および地金溶融除去用ノズル７
の形式は、上述したものの外にも操業条件に合わせて選
定すればよく、使用個数も実験等により最適個数を選定
すればよい。

【００３９】又、２次燃焼用ノズル６および地金溶融除
去用ノズル７を、ランスの長手方向に何段設けるか、
又、どの程度の間隔をおいて設けるかは、炉の規模とか
操業条件に合わせて決定すればよい。例えば、容量２５
０Ｔｏｎ、炉内高さ（炉底煉瓦面から炉口までの距離）
１０．５ｍの転炉に適用した例では、下から１段目のノ
ズル位置を溶鋼面上３．０ｍ、２段目のノズル位置を１
段目ノズル上１〜２ｍ、３段目のノズル位置２段目ノズ
ル上１〜２ｍ（炉口から２．０ｍ下）として、良好な結
果が得られた。

【００４０】図３は、この発明の他の実施例の精錬用ラ
ンスの長手方向一部断面図である。この実施例の精錬用
ランス１１は、図１により説明した精錬用ランス１と異
なり、酸素供給管３と冷却水排水管４との管に地金除去
用酸素供給配管３ａを配置し（すなわち四重管形式）、
酸素供給管３と地金除去用酸素供給配管３ａとの間に形
成される酸素供給通路３ｂと２次燃焼用ノズル６および
地金溶融除去用ノズル７とを連結する酸素供給通路１０
ａを設けたものであり、その他は精錬用ランス１と同じ
構成である。この精錬用ランス１１の場合には、２次燃
焼用ノズル６および地金溶融除去用ノズル７に供給する
酸素の量を、精錬用ランス１の場合よりもコントロール
しやすいという特徴があり、地金付着量をコントロール
する等、よりきめ細かく地金除去を行うことができると
いう利点がある。

【００４１】

【発明の効果】この発明により、炉口や精錬用ランス自
身に付着する地金を、地金除去専用ランスを使用するこ
となく除去することができ、炉やランスの寿命を延ばし
て補修費の低減を図ることができるとともに、地金除去
のために操業を停止することもなく、かつ地金除去にと
もなう危険作業を行う必要がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例の精錬用ランスの説明図であ
り、（ａ）はこの精錬用ランスの長手方向一部断面図、
（ｂ）は（ａ）のＡ部拡大図、（ｃ）は（ａ）のＢ部拡
大図、（ｄ）は（ａ）のＣ部拡大図、（ｅ）は（ａ）の
Ｄ部拡大図である。

【図２】この発明の実施例の精錬用ランスの使用状態を
示す説明図である。

【図３】この発明の他の実施例の精錬用ランスの長手方
向一部断面図である。

【図４】従来の精錬用ランスの使用状態を示す説明図で
ある。

【符号の説明】

１ 精錬用ランス ２ 精錬用酸素ノズル ３ 酸素供給管 ３ａ 地金除去用酸素供給配管 ３ｂ 酸素供給通路 ４ 冷却水排水管 ５ 冷却水給水管 ６ ２次燃焼用ノズル ７ 地金溶融除去用ノズル ８ 排水通路 ９ 給水通路 １０ 酸素供給通路 １０ａ 酸素供給通路 １１ 精錬用ランス １２ ノズル取付け管

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端に精錬用の酸素ノズルを備えた酸素
   管の外側に冷却用の給水通路と排水通路とを備えた冷却
   用配管を配置した多重管式の精錬用ランスにおいて、冷
   却用配管の外周面の周方向に沿って水平方向又は下向き
   に酸素を噴射できる２次燃焼用ノズルを一定間隔で複数
   個配置し、かつこれら２次燃焼用ノズルの各々を中心と
   して放射状に酸素を噴射できる地金溶融除去用ノズルを
   複数設け、これら２次燃焼用ノズルおよび地金溶融除去
   用ノズルのそれぞれに、酸素を供給できる酸素通路を連
   結させたことを特徴とする精錬用ランス。