JPH1121610A - ガス吹き用ランス及び転炉型精錬炉の操業方法 - Google Patents

ガス吹き用ランス及び転炉型精錬炉の操業方法

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JPH1121610A
JPH1121610A JP17714997A JP17714997A JPH1121610A JP H1121610 A JPH1121610 A JP H1121610A JP 17714997 A JP17714997 A JP 17714997A JP 17714997 A JP17714997 A JP 17714997A JP H1121610 A JPH1121610 A JP H1121610A
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JP
Japan
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lance
gas
oxygen
nozzles
blowing
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JP17714997A
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Masamichi Abe
正道 阿部
Kimiharu Yamaguchi
公治 山口
Hideji Takeuchi
秀次 竹内
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JFE Steel Corp
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Kawasaki Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、ランス高さの上昇、あるいは炉壁横
吹羽口の設置を不要とするガス吹き用ランス、及びそれ
を用いた転炉型精錬炉の操業方法を提供することを目的
としている。 【解決手段】酸素含有ガスを通過させる筒状のランス本
体と、該本体の先端に上記酸素含有ガスを外部に噴射さ
せる複数個のノズルを有するランス・チップとを設けて
なるガス吹き用ランスにおいて、各ノズルにガスの旋回
流れを付与する旋回手段を備えると共に、隣接するノズ
ルから噴射されるガス流が互いに反対向きの旋回流とな
るよう偶数個のノズルを配置した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガス吹き用ランス
及びそれを用いた転炉型精錬炉の操業方法に関し、特
に、溶銑又は溶鋼を所謂溶融還元法で精錬するに際し、
操業に支障を与えずに、溶銑等に添加した炭材の二次燃
焼を活発にする技術に係わる。
【0002】
【従来の技術】近年、転炉内に保持した溶銑又は溶鋼
に、クロム鉱石あるいは鉄鉱石等の鉱石原料とコークス
等の炭材とを添加して、それら鉱石を直接還元し、該鉱
石中に含まれる有価金属を回収する所謂溶融還元法の実
施が盛んである。その場合、通常、大量の加熱及び還元
エネルギーが必要となる。すなわち、実際の操業におい
ては、生産性向上の観点から、それら鉱石をできるだけ
大量に、且つ高速で転炉内に供給することが望ましいの
で、転炉には大きなエネルギーを供給しなければならな
い。また、溶融還元法ではなく通常の転炉操業において
も、該転炉内でスクラップ溶解を伴う溶鋼の精錬を行
い、高い生産性を確保する場合には、溶融還元法の実施
と同様、大量の熱エネルギーが必要である。
【0003】ところで、転炉に供給されるエネルギー源
としては、従来より、コークスや石炭等の炭材が一般的
であり、転炉操業においては、それらの燃焼で如何に多
量の熱を発生させるかが重要とされていた。しかしなが
ら、最近は、これら炭材の燃焼(一次燃焼と位置づけて
いる)で生成したCOガスを、排ガスとせずに転炉内で
さらにCO2 になるまで燃焼(二次燃焼と称する)さ
せ、その燃焼熱を精錬のためのエネルギーとして有効利
用することが盛んになっている。従って、最近は、この
二次燃焼を如何に上手に行うかが、溶鋼の生産性向上に
とって重要な技術となっている。
【0004】そこで、この二次燃焼に関して多くの研究
開発が行われ、転炉内で二次燃焼で生成したエネルギー
が効率的に利用されたかどうかの指標に、CO2 /(C
O+CO2 )で表わされる所謂二次燃焼率が使用される
ようになった。そして、この二次燃焼率を向上させるた
め、下記の技術が考えられた。 (1)溶鋼に精錬ガスを上吹きするランス(以下、本明
細書では、ガス吹きランスという)の高さ(以下、ラン
ス高さという)の上昇、つまり、精錬ガスを噴射する位
置の上昇 (2)上記ガス吹きランスあるいは転炉炉壁に設けた羽
口からの二次燃焼用酸素の供給、つまり精錬用ガスには
使用せず、精錬で発生したCOの燃焼のために、酸素を
別途供給する 例えば、上記(1)及び(2)については、特開平1−
219116号公報が「二次燃焼用酸素を噴射する円形
の副孔ノズルと精錬用酸素を噴射する主孔とを備えたラ
ンスを用い、該ランス高さを3m以上にすると共に、該
副孔のランス軸に対する傾角及び主孔から噴射される酸
素と副孔から噴射される酸素の流量配分比を適正にする
ことで、従来より高い二次燃焼率が達成できる」ことを
開示した。また、上記(2)の炉壁羽口から二次燃焼用
酸素を供給する方法については、特開昭64−3931
1号公報が、「ランスによる酸素吹込みをソフト化(酸
素ジェットの鉛直方向速度を遅くする)し、転炉炉壁に
別途設けた羽口から二次燃焼用酸素を供給することで、
二次燃焼率の向上を図る」技術を提案している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ランス
高さを増大すると、精錬ガスの噴射位置が溶鋼表面から
遠くなる、つまり二次燃焼帯が広くなるにつれて、溶鋼
の着熱効率が低下する。その結果、二次燃焼帯位置での
ガス温度が上昇して、耐火物溶損量が増大し、転炉の安
定操業が阻害されるという問題が生じた。
【0006】また、炉壁に別途設けた横吹き羽口を使用
すると、上記のような問題は生じないが、羽口の設置に
伴い設備費の負担が増加することに加え、羽口近傍の耐
火物溶損量が増大するという問題点があった。従って、
上記した2つの技術は、いずれも、まだ二次燃焼率を向
上させるものとしては不十分であった。本発明は、かか
る事情を鑑み、ランス高さの上昇、あるいは炉壁横吹羽
口の設置を不要とするガス吹き用ランス、及びそれを用
いた転炉型精錬炉の操業方法を提供することを目的とし
ている。
【0007】
【課題を解決するための手段】発明者は、上記目的を達
成するため研究を重ね、転炉内での二次燃焼の向上に
は、所謂炭材の一次燃焼によって生成したCOガスと、
ガス吹きランスによって供給される酸素ガスとの混合を
促進させることが最も重要な要素であると結論した。そ
して、その具現化に鋭意努力し、ランスから噴射される
酸素含有ガスに旋回成分を付与することに着眼し、ラン
スの構造を従来のものと変更した。
【0008】すなわち、本発明は、酸素含有ガスを通過
させる筒状のランス本体と、該本体の先端に上記酸素含
有ガスを外部に噴射させる複数個のノズルを有するラン
ス・チップとを設けてなるガス吹き用ランスにおいて、
各ノズルにガスの旋回流れを付与する旋回手段を備える
と共に、隣接するノズルから噴射されるガス流が互いに
反対向きの旋回流となるよう偶数個のノズルを配置した
ことを特徴とするガス吹き用ランスである。
【0009】また、本発明は、炉内に保持した溶融金属
の表面に、ガス吹きランスに設けた複数個のノズルを介
して酸素含有ガスを吹きつけ、該溶融金属を精錬するに
際し、噴射方向に直角な旋回成分を付与したガス流を、
隣接する旋回流同士が互いに逆向きになるように上記溶
融金属に吹きつけ、二次燃焼率を向上させたり、あるい
は上記転炉型精錬炉において、鉱石の溶融還元を行うこ
とを特徴とする転炉型精錬炉の操業方法である。
【0010】本発明では、転炉操業で溶銑あるいは溶鋼
に酸素を吹き付けるランスを上記のような構造にしたの
で、ランス高さの上昇、あるいは炉壁に横吹羽口の設置
をしなくても、発生したCOガスと供給酸素とが良く混
合し、完全燃焼するようになる。その結果、従来に比べ
て、精錬での二次燃焼率が著しく向上するようになっ
た。
【0011】
【発明の実施の形態】図1に、本発明法に係るガス吹き
用ランスの一例を模式図で示す。それは、まず、精錬に
用いる酸素含有ガスが高速で通過する筒状のランス本体
1と、その先端に設けたランス・チップ2とで構成され
ている。そして、該ランス・チップ2には、図2に示す
ように,平断面の周方向に偶数個(ここでは、No.1
〜4の4個)のノズル3が配置されている。これらのノ
ズル3からは、上部のランス本体1内を高速で通過して
きた酸素含有ガス4が噴射される。本発明は、その噴射
されるガスの流れに旋回成分5を付与し、図2に示すよ
うに、隣接したノズル3の旋回方向が互いに逆になるよ
うにしたのである。つまり、ランス・チップ2の先端方
向から見た場合、No.1及び3ノズル3から噴射され
るガス流は、右回りで、No.2及び4からのものは、
左回りの旋回成分5を有するのである。
【0012】このガス流れに旋回成分5を付与するに
は、ランス・チップ2に取り付けるノズル3に旋回手段
を細工することが必要である。例えば、図3(a)及び
(b)に示すランス・チップ2の内部構造は、ノズル3
上端の開口6を覆うキャップ7に、内周面の接線方向に
ガスを導入するよう孔8を2カ所設けている(逆向きに
旋回させる場合は、この孔は図3(a)の破線位置にな
る)。ランス本体を通過して来た酸素含有ガス4は、こ
の孔8を通過してノズル3の先端から噴射される間に、
開口6の内周面を沿って流れることで、旋回成分5が付
与されるのである。なお、ノズル3内でガス流に旋回成
分5を付与する旋回手段としては、この他にも、ノズル
内部に旋回羽根を設ける、あるいはノズル内部に螺旋状
の流路を設ける等があり、本発明では、これら手段のを
いずれを利用しても良い。
【0013】図1に示したノズル3を介して噴射された
ガス流は、旋回成分5を付与されない場合のガスジェッ
ト流れに加えて、図2に示すように、No.1ノズルと
No.2ノズル、及びNo.3ノズルとNo.4ノズル
の間よりランス中心軸へ向かう流れ(記号Aで示す)
と、No.2ノズルとNo.3ノズル、及びNo.4ノ
ズルとNo.1ノズルの間よりランス中心軸から離れる
方向に向かう流れ(記号Bで示す)が存在する。これら
の流れは、隣り合ったノズル3の旋回成分5が逆向きと
なっているために生ずるものである。その結果、これら
流れA,Bにより、転炉内の湯面上方においては、一次
燃焼によって生成したCOガスと上吹きランス11によ
り供給される該酸素含有ガス4との混合が促進されるよ
うになり、所謂二次燃焼率が活発になる。
【0014】
【実施例】ステンレス鋼製造のための母溶銑(高クロム
銑)を、転炉型精錬炉を用いて溶融還元法により溶製し
た。吹錬に用いた炉は、5ton容量の上底吹き転炉1
0であり、吹錬の状況を図4に示す。ガス吹きランス1
1は、本発明に係るものと(実施例)、従来通りのガス
流に旋回成分5を付与しない構造のもの(比較例)との
2種類準備し、それぞれを別個に使用した操業を多数行
なった。
【0015】予め脱燐処理された表1に示す化学組成の
溶銑を転炉9に装入した後、底吹羽口10を介して窒素
ガスを5.0Nm3 /min及びガス吹き用ランス11
を介して純酸素ガスを15Nm3 /min吹き込んだ。
その際、炉上シュータ12から塊コークスを溶湯中に投
入し、その温度が1550℃になるまで約10分間の吹
錬を行なった。その後、引き続いて、炉上シュータ12
から塊コークスを19kg/min及び塊成化されたク
ロム鉱石を、溶湯温度が1550±20℃となるように
調整しつつ、20〜25kg/minの投入速度で添加
した。また、同時に、炉上シュータ12からは、生成さ
れるスラグの塩基度が1.5となるように、塊状の生石
灰も添加された。使用した塊コークス及びクロム鉱石の
組成を表2及び表3に示す。
【0016】
【表1】
【0017】
【表2】
【0018】
【表3】
【0019】吹錬中、溶湯温度をサブランス(図示せ
ず)を用いて測定し、その測定値に基づき前述のように
クロム鉱石の投入速度を調整して、溶湯温度が1550
±20℃となるようにした。そして、クロム鉱石の添加
が約60分間行なわれた後、クロム鉱石の添加を止め、
スラグ中に残留したクロムを溶湯中に還元回収する仕上
還元が、溶湯温度を1550±20℃に調整して、約1
0分間行なわれた。なお、ランス高さは、比較例の操業
では、2水準で変更したが、実施例では従来の溶融還元
操業での位置に留めた。
【0020】表4に、本発明に係るランスを用いた場合
(実施例)及び通常のランスを用いた場合(比較例)の
平均二次燃焼率と耐火物損耗指数を比較して示す。この
平均二次燃焼率は、溶融還元の全吹錬期間中にわたる二
次燃焼率の平均値であり、耐火物損耗指数は、比較例1
の耐火物損耗量を1.0として相対的に評価したもので
ある。
【0021】
【表4】
【0022】表4において、比較例1と比較例2を比較
すると、比較例1よりランス高さを上昇させた比較例2
は、二次燃焼率が向上していることがわかる。しかし、
耐火物損耗も増大し、良好な操業結果とは言えない。一
方、本発明に係るガス吹きランスを用いた実施例では、
耐火物損耗は比較例1と同程度で低く、二次燃焼率は比
較例2の値以上に向上していた。
【0023】なお、上記実施例では、クロム鉱石を使用
する例であったが、本発明は、鉄鉱石、マンガン鉱石、
ニッケル鉱石、及びその他の炭素で還元可能な鉱石、及
びその塊成化鉱石及び還元鉱石等についても効果的に適
用することができる。また、本発明は、二次燃焼を利用
した効率的なエネルギー供給により、溶融還元法に限ら
ず、通常の転炉精錬でのスクラップの配合比率増加、あ
るいは転炉型スクラップ溶解炉での高生産性操業の達成
にも利用できる。
【0024】
【発明の効果】以上述べたように、本発明により、耐火
物の損耗を増大させることなく、二次燃焼率の大幅向上
が達成され、生産性の高い溶融還元操業が実施できるよ
うになった。また、二次燃焼率の上昇は、副次的に、ダ
スト発生の減少をもたらした。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るガス吹き用ランスの模式図であ
る。
【図2】ランスのノズルから噴射された旋回流の流れ方
向を説明する平面図である。
【図3】本発明に係るガス吹き用ランスのチップの構造
を示す図であり、(a)は平面、(b)は縦断面であ
る。
【図4】本発明に係る精錬方法の実施に用いた5ton
容量の転炉型精錬炉の模式図である。
【符号の説明】 1 ランス本体 2 ランス・チップ 3 ノズル 4 酸素含有ガス 5 旋回成分 6 開口 7 キャップ 8 孔 9 転炉 10 底吹羽口 11 ガス吹き用ランス(ランス) 12 炉上シュータ 13 溶湯(溶融メタル) 14 溶融スラグ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸素含有ガスを通過させる筒状のランス
    本体と、該本体の先端に前記酸素含有ガスを外部に噴射
    させる複数個のノズルを有するランス・チップとを設け
    てなるガス吹き用ランスにおいて、 各ノズルにガスの旋回流れを付与する旋回手段を備える
    と共に、隣接するノズルから噴射されるガス流が互いに
    反対向きの旋回流となるよう偶数個のノズルを配置した
    ことを特徴とするガス吹き用ランス。
  2. 【請求項2】 炉内に保持した溶融金属の表面に、ガス
    吹きランスに設けた複数個のノズルを介して酸素含有ガ
    スを吹きつけ、該溶融金属を精錬するに際し、 噴射方向に直角な旋回成分を付与したガス流を、隣接す
    る旋回流同士が互いに逆向きになるように上記溶融金属
    に吹きつけ、二次燃焼率を向上させることを特徴とする
    転炉型精錬炉の操業方法。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の転炉型精錬炉において、
    鉱石の溶融還元を行うことを特徴とする転炉型精錬炉の
    操業方法。
JP17714997A 1997-07-02 1997-07-02 ガス吹き用ランス及び転炉型精錬炉の操業方法 Withdrawn JPH1121610A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8313552B2 (en) 2007-11-13 2012-11-20 Siemens Vai Metals Technologies Gmbh Method for the production and the melting of liquid pig iron or of liquid steel intermediate products in a melt-down gasifier

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8313552B2 (en) 2007-11-13 2012-11-20 Siemens Vai Metals Technologies Gmbh Method for the production and the melting of liquid pig iron or of liquid steel intermediate products in a melt-down gasifier

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Effective date: 20040907