JPH1136009A - Top-blown lance for refining and refining method - Google Patents

Top-blown lance for refining and refining method

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JPH1136009A
JPH1136009A JP19268197A JP19268197A JPH1136009A JP H1136009 A JPH1136009 A JP H1136009A JP 19268197 A JP19268197 A JP 19268197A JP 19268197 A JP19268197 A JP 19268197A JP H1136009 A JPH1136009 A JP H1136009A
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lance
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refining
nozzles
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Yukari Tago
ユカリ 田子
Yoshihiko Higuchi
善彦 樋口
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To effectively restrain the spitting in a high speed blowing and to improve the refining yield by arranging an outside nozzle having larger inclination than an inside nozzle at the outside in the same direction of the inside nozzle and reducing molten drips flying out to a direction near the vertical direction. SOLUTION: In this lance 1, three inside nozzles 2 having the inclining angle θ1 are arranged as the circular state having the same distance from a lance center and three outside nozzle 3 having the inclining angle θ2 (>θ1 ) are arranged on the extension of the lines connecting the lance center with the inside nozzles 2, i.e., the same direction as the inside nozzle 2. Overlapping area of cavities according to the jet of the inside nozzle 2 and the jet of the outside nozzle 3 arranged in the same direction is made to <=50% of the cavity area according to the jet of the inside nozzle 2. It is desirable that the inclining angle θ1 of the inside nozzle 2 is made to 7-14 deg., and the inclining angle θ2 of the outside nozzle 3 is made to 10-25 deg.. Such operational trouble as the sticking of metal on a furnace opening hole part is avoided, and the productivity can be improved.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、製鋼用転
炉において精錬用ガスを溶融金属に吹き付けるために使
用する上吹きランスとそれを用いた精錬方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an upper blowing lance used for blowing a refining gas to a molten metal in a steelmaking converter, for example, and a refining method using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】溶融金属の上吹きまたは上底吹き精錬炉
では、酸化性ガスジェットを上吹きランスから溶融金属
浴に吹き付け、溶融金属中の炭素(C)をC +1/2 O2
COなる脱炭反応により除去して、所定のC含有量の溶融
金属に精錬する。酸化性ガスが吹き付けられると溶融金
属浴は局部的に凹み、激しい酸化反応が起きる。この凹
みをキャビティという。
2. Description of the Related Art In a top-blown or top-bottom smelting furnace for molten metal, an oxidizing gas jet is sprayed from a top-blowing lance onto a molten metal bath, and carbon (C) in the molten metal is C +1/2 O 2 =
It is removed by a decarburization reaction of CO and refined into a molten metal having a predetermined C content. When the oxidizing gas is blown, the molten metal bath is locally dented and a vigorous oxidation reaction occurs. This recess is called a cavity.

【0003】近年、鉄鋼業の製鋼工程では溶銑予備処理
の普及により、転炉の精錬工程ではスラグ量の減少が可
能となり、スロッピング(フォーミングしたスラグが炉
口から溢れ出る現象)が低減されたことで、プロセスの
高能率化のため高速吹錬が指向されている。
In recent years, the spread of hot metal pretreatment in the steelmaking process of the iron and steel industry has made it possible to reduce the amount of slag in the refining process of a converter, thereby reducing slopping (a phenomenon in which formed slag overflows from a furnace port). Accordingly, high-speed blowing is being pursued in order to improve the efficiency of the process.

【0004】しかし、転炉では高速の酸素をランスで上
吹きをするため、溶鋼を覆うスラグ量が少なくなるとス
ピッティング(上吹きジェットにより溶鋼が飛散する現
象)が増加して炉口への地金付着やダスト発生が助長さ
れ、操業上のトラブルや歩留低下の問題を生ずる。
However, in a converter, high-speed oxygen is blown upward by a lance, so when the amount of slag covering the molten steel is reduced, spitting (phenomenon in which molten steel is scattered by the upwardly blown jet) increases and the ground to the furnace port increases. Adhesion of gold and generation of dust are promoted, which causes troubles in operation and a problem of reduced yield.

【0005】スピッティングを低減するためには、酸素
ジェットが鋼浴面に衝突するときのエネルギーを分散さ
せる目的でランスの多孔化が有効であり、製鋼用転炉に
おいては多孔ランスを用いるのが一般的である。通常多
孔ランスのノズルはランス中心軸に対して外向き傾斜角
θをつけて配置されている。このθは5 〜30°程度の範
囲である。すなわち、θが0 °に近いと多孔化の意味が
なくなり、θが30°を超えるとキャビティが転炉の内壁
に近づき、耐火物を著しく損耗するおそれがある。
In order to reduce spitting, it is effective to make the lance porous in order to disperse the energy when the oxygen jet collides with the steel bath surface. In a steelmaking converter, it is effective to use a porous lance. General. Usually, the nozzle of the multi-hole lance is arranged with an outward inclination angle θ with respect to the center axis of the lance. Is in the range of about 5 to 30 degrees. That is, when θ is close to 0 °, the meaning of porosity is lost, and when θ exceeds 30 °, the cavity approaches the inner wall of the converter, and the refractory may be significantly worn.

【0006】多孔ランスでは各ノズルに対応するキャビ
ティの重なりが問題となる。すなわち、キャビティの重
なりがある程度以上になるとスピッティング量が著しく
増加する現象がみられる。
[0006] In the porous lance, the overlap of the cavities corresponding to the respective nozzles becomes a problem. That is, when the overlap of the cavities exceeds a certain level, a phenomenon in which the amount of spitting significantly increases is observed.

【0007】この問題を解決する手段として、特開昭6
0−165313号公報、特開平6−57320号公報
には、キャビティの重なりが小さくなるようノズル孔傾
斜角を定める方法が開示されている。
As a means for solving this problem, Japanese Patent Application Laid-Open
JP-A-165313 and JP-A-6-57320 disclose a method of determining a nozzle hole inclination angle so as to reduce the overlap of cavities.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】特開昭60−1653
13号公報記載の方法はキャビティの重なりが小さくな
るようにノズルを広角化するものである。しかしなが
ら、ノズルを広角化しすぎると脱炭反応で発生するCOガ
スの二次燃焼率が大きくなるため、吹錬末期における脱
炭反応の酸素効率が著しく低下する。すなわち、スラグ
中のトータルFe(T.Fe)の増加によって歩留が低下
し、吹錬時間が長くなることによって耐火物の損耗が増
大するなどの問題が生じてしまう。
Problems to be Solved by the Invention
The method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 13-13813 is to widen the angle of the nozzle so as to reduce the overlap of the cavities. However, if the angle of the nozzle is made too wide, the secondary combustion rate of the CO gas generated in the decarburization reaction increases, so that the oxygen efficiency of the decarburization reaction in the final stage of blowing decreases significantly. That is, the yield decreases due to an increase in the total Fe (T.Fe) in the slag, and a problem such as an increase in wear of the refractory increases due to an increase in the blowing time.

【0009】これに対し、特開平6−57320号公報
記載の方法は傾斜角度が異なる2種類のノズルを同心円
上に交互に配置し、キャビティの重なりを小さくするも
のである。この場合、傾斜角の小さい方のノズルからの
酸素ジェットはCOガスの二次燃焼にほとんど寄与しない
ため上記問題は回避できる。
On the other hand, in the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-57320, two types of nozzles having different inclination angles are alternately arranged on concentric circles to reduce the overlapping of the cavities. In this case, the above problem can be avoided because the oxygen jet from the nozzle having the smaller inclination angle hardly contributes to the secondary combustion of the CO gas.

【0010】しかし、本発明者らの実験結果によれば、
特開平6−57320号公報に記載のランスを使用して
も、ランスからの送酸速度(流量)が溶鋼トンあたり3
Nm3/min 以上の場合はスピッティングを抑制するには十
分でないことが判明した。(以下、溶鋼トンあたり酸素
流量を Nm3/min・ton と記す)本発明の課題は、上吹き
ランスの酸素流量が、3Nm3/min・ton 以上となる高速吹
錬条件において、スピッティングを効果的に抑制できる
精錬用上吹きランスとそれを用いた精錬方法を提供する
ことにある。
However, according to the experimental results of the present inventors,
Even with the use of the lance described in JP-A-6-57320, the acid feed rate (flow rate) from the lance is still less than 3 tons of molten steel per ton.
It was found that the case of Nm 3 / min or more was not enough to suppress spitting. (Hereinafter, the oxygen flow rate per ton of molten steel is referred to as Nm 3 / min · ton) An object of the present invention is to perform spitting under high-speed blowing conditions in which the oxygen flow rate of the top blowing lance is 3 Nm 3 / min · ton or more. An object of the present invention is to provide an upper blowing lance for refining that can be effectively suppressed and a refining method using the same.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明者らはスピッティ
ング低減を目標に様々な形状のランスを検討した結果、
次のような知見を得た。
The present inventors have studied lances of various shapes with the aim of reducing spitting, and as a result,
The following findings were obtained.

【0012】a.キャビティの重なりを避けるため外側
ノズルの傾斜角を大きくしすぎると、COガスの二次燃
焼が増大し、反応効率の低下や耐火物損耗の問題を生じ
る。 b.ジェットによって飛散する溶鋼液滴のうち、炉口へ
の地金付着やダストロスとして問題となるものは、鉛直
に近い方向に飛散するものが主体である。
A. If the inclination angle of the outer nozzle is too large to avoid overlapping of the cavities, the secondary combustion of the CO gas increases, which causes a reduction in reaction efficiency and a problem of refractory wear. b. Of the molten steel droplets scattered by the jet, those that are problematic as metal adhesion to the furnace port or dust loss mainly scatter in a direction close to the vertical.

【0013】c.鋼浴面に衝突するジェットの進入角が
鉛直に近いほど、鉛直に近い方向に飛散する液滴が増加
する。特開平6−57320号公報に開示されているよ
うに、2種類の傾斜角のノズルを有する多孔ランスで
は、問題となるような溶鋼液滴の飛散は傾斜角の小さい
ノズルに起因するものが主体である。
C. As the approach angle of the jet colliding with the steel bath surface becomes closer to the vertical, the number of droplets scattered in the direction closer to the vertical increases. As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-57320, in a porous lance having nozzles of two kinds of inclination angles, the problematic scattering of molten steel droplets is mainly caused by nozzles having a small inclination angle. It is.

【0014】d.内側ノズルの同方位の外側に、内側ノ
ズルより傾斜角が大きい外側ノズルを配置することによ
り、鉛直に近い方向に飛び出す液滴を少なくすることが
できる。
D. By arranging the outer nozzle having a larger inclination angle than the inner nozzle outside the same direction of the inner nozzle, it is possible to reduce the number of droplets that fly in a direction close to the vertical.

【0015】本発明者らは前記の知見に基づき、図1に
示すような精錬用上吹きランスおよびこれを用いた精錬
方法を想到した。すなわち本発明の要旨とするところ
は、下記の(1) および(2) の通りである。
The present inventors have conceived a refining top blowing lance and a refining method using the same as shown in FIG. 1 based on the above findings. That is, the gist of the present invention is as follows (1) and (2).

【0016】(1) 円周上に外向き傾斜角θ1 で配置され
た3つ以上の内側ノズルと、前記内側ノズルと同方位に
外向き傾斜角θ2 で配置された同数の外側ノズルとを有
し、θ2 はθ1 より大きいことを特徴とする精錬用上吹
きランス。
(1) Three or more inner nozzles arranged on the circumference at an outward inclination angle θ 1 and the same number of outer nozzles arranged at an outward inclination angle θ 2 in the same direction as the inner nozzle. , Wherein θ 2 is larger than θ 1 .

【0017】(2) 前記(1) 項に記載の精錬用上吹きラン
スを用い、同方位に配置された内側ノズルのジェットと
外側ノズルのジェットによるキャビティの重なり面積
が、内側ノズルのジェットによるキャビティの面積の50
%以下であることを特徴とする精錬方法。
(2) Using the upper blowing lance for refining as described in the above item (1), the overlapping area of the cavity formed by the jets of the inner nozzle and the outer nozzle arranged in the same direction is equal to the cavity formed by the jet of the inner nozzle. Area of 50
% Or less.

【0018】なお、本発明の実施の態様において、ノズ
ル傾斜角は好ましくはθ1 は7 °〜14°、θ2 は10°〜
25°、さらに好ましくは、θ1 は8 °〜12°、θ2 は12
°〜17°の範囲にある。
In the embodiment of the present invention, the nozzle inclination angle is preferably θ 1 from 7 ° to 14 ° and θ 2 from 10 ° to 10 °.
25 °, more preferably θ 1 is 8 ° to 12 °, θ 2 is 12 °
In the range of ° to 17 °.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】本発明者らはまず水モデル実験に
よって2つのジェットによって生じるキャビティ重なり
の方向とスピッティングの関係について検討した。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present inventors first examined the relationship between the direction of cavity overlap generated by two jets and spitting by a water model experiment.

【0020】図2は縮尺1/20の水モデル実験の概略
図である。ランス1にはA、B、Cの3種用意してそれ
ぞれ実験した。Aのランスは本発明のランス(6孔)を
想定したもので、ランス1の先端にノズル2と3を同一
方位に開口して配置した。水モデル実験では噴出方向を
1方向のみとし、他の方向(120 °240 °方向)は盲と
した。内側ノズル2の傾斜角θ1 =10°、外側ノズル3
の傾斜角θ2 =15°である。
FIG. 2 is a schematic view of a 1/20 scale water model experiment. Three types of A, B, and C were prepared for the lance 1, and experiments were respectively performed. The lance A assumes the lance (six holes) of the present invention, and the nozzles 2 and 3 are arranged at the tip of the lance 1 so as to open in the same direction. In the water model experiment, only one jetting direction was used, and the other direction (120 ° 240 ° direction) was blind. Angle of inclination of inner nozzle 2 θ 1 = 10 °, outer nozzle 3
A tilt angle θ 2 = 15 °.

【0021】Bのランスは特開昭60−165313号
公報に開示された技術に対応するもので、ノズルを円周
上に6つ配置している。ノズル傾斜角θはいずれも15°
である。ただし、水モデル実験に用いたランスは0 °お
よび60°方向のみ開口し、他の方向( 120°,180°,240
°,300°方向)は盲とした。
The lance B corresponds to the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-165313, and has six nozzles arranged on the circumference. Nozzle inclination angle θ is 15 °
It is. However, the lances used in the water model experiments only open in the 0 ° and 60 ° directions, and in other directions (120 °, 180 °, 240 °
° and 300 ° directions) were blind.

【0022】Cのランスは特開平6−57320号公報
に開示された技術に対応するもので、2種の傾斜角のノ
ズルを円周上に6つ配置している。ノズル傾斜角は10°
および15°である。ただし、実験に用いたランスは0
°、60°方向のみ開口し、他の方向( 120°,180°,240
°,300°方向)は盲とした。ランス高さはA、B、Cの
ランスいずれも135 mmである。使用したガスは圧空であ
る。
The lance C corresponds to the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-57320, in which six nozzles having two kinds of inclination angles are arranged on the circumference. Nozzle tilt angle is 10 °
And 15 °. However, the lance used in the experiment was 0
Open only in ° and 60 ° directions, and in other directions (120 °, 180 °, 240
° and 300 ° directions) were blind. The lance height is 135 mm for each of the lances A, B and C. The gas used is compressed air.

【0023】水モデル試験では水面から300 mmの高さで
動圧測定用のプローブ10を下向きに配置し、スプラッ
シュ8の動圧を動圧センサ11で測定し、ある閾値以上
のものを弁別してその数をカウンタ12で計数した。プ
ローブ10を前記の高さで水平面内で走査し、飛散した
スプラッシュの分布を測定した。
In the water model test, the probe 10 for measuring the dynamic pressure is arranged downward at a height of 300 mm from the water surface, the dynamic pressure of the splash 8 is measured by the dynamic pressure sensor 11, and those having a certain threshold or more are discriminated. The number was counted by the counter 12. The probe 10 was scanned in the horizontal plane at the above-mentioned height, and the distribution of the splashed splash was measured.

【0024】図3は水モデル実験のスプラッシュの分布
をあらわしたものである。同図(a)はAのランスに対応
し、同図(b) はBのランス、同図(c) はCのランスに対
応する。同図では2つのキャビティ重なりの中心直上で
のカウント数を1カウントとして、各点におけるカウン
ト数を指数化し、0.8 カウント以上の等カウント線9を
描いている。
FIG. 3 shows the distribution of the splash in the water model experiment. FIG. 7A corresponds to the lance A, FIG. 7B corresponds to the lance B, and FIG. In the figure, the count number immediately above the center of the overlap between the two cavities is taken as one count, and the count number at each point is indexed, and an equal count line 9 of 0.8 count or more is drawn.

【0025】同図からわかるように、Aのランスの場
合、ランス中心から見て円周方向に長い繭型の飛散分
布、Bのランスの場合、ランス中心から見て半径方向に
長いひょうたん型の飛散分布、Cのランスの場合は半径
方向に対して傾斜したひょうたん型になっている。この
理由は、キャビティが重なった部分から発生し飛散した
スプラッシュはジェットに押し戻されるが、交点方向に
はジェットの壁が薄いので自由に飛散しうるためと推定
できる。また、ジェットが傾斜して鋼浴面に突入するた
め、等カウント線はキャビティ重なりの中心より外側
(ランスから遠い方向)にずれている。
As can be seen from the figure, in the case of the lance A, the cocoon-shaped scattering distribution is long in the circumferential direction from the center of the lance, and in the case of the lance B, the gourd is long in the radial direction when viewed from the center of the lance. In the case of a lance with a scattering distribution, the lance has a gourd shape inclined with respect to the radial direction. The reason is presumed to be that the splash generated and scattered from the overlapping portion of the cavity is pushed back to the jet, but can be scattered freely because the jet wall is thin in the direction of the intersection. Further, since the jet is inclined and enters the steel bath surface, the equal count line is shifted outward (in a direction away from the lance) from the center of the cavity overlap.

【0026】同図(a) 、(b) 、(c) を比較すると、ラン
ス中心であるC点近傍に到達するスプラッシュの量は
(a) の方が(b) および(c) よりも少ないことがわかる。
すなわち、転炉においても本発明に係るA型のランスの
方がB、C型のランスより炉口方向に飛散するスピッテ
ィング量を少なくできることがわかる。
Comparing FIGS. 7A, 7B and 7C, the amount of splash reaching the vicinity of point C which is the center of the lance is as follows.
It can be seen that (a) is less than (b) and (c).
That is, it can be seen that the A-type lance according to the present invention can also reduce the amount of spitting scattered in the furnace port direction in the converter from the B and C-type lances.

【0027】次に、本発明者らは内側ノズルと外側ノズ
ルが形成するキャビティの配置を検討するため、実炉で
ノズル傾斜角を種々変えたランスを用い、スピッティン
グ量、耐火物の溶損量を調査した。
Next, the present inventors examined the arrangement of the cavities formed by the inner nozzle and the outer nozzle. The amount was investigated.

【0028】図1は本発明の上吹きランス先端の要部を
6孔ランスを例に示した概略図で、同図(a) は縦断面
図、同図(b) はA−A矢視平面図である。ランス1には
傾斜角θ1 の3つの内側ノズル2が同心円上に配置され
ており、傾斜角がθ2 (>θ1 )の3つの外側ノズル3
がランス1の中心と内側ノズル2とを結ぶ線の延長線
上、つまり内側ノズル2と同方位に配置されている。こ
こで、内側ノズル2と外側ノズル3の出口の中心とラン
ス軸心との距離をr1 、r2、ノズルのスロート径をd
t1、dt2、ノズルの出口径をde1、de2とする。
FIG. 1 is a schematic view showing a main part of the tip of the upper blowing lance of the present invention, taking a 6-hole lance as an example. FIG. 1 (a) is a longitudinal sectional view, and FIG. It is a top view. In the lance 1, three inner nozzles 2 having an inclination angle θ 1 are arranged concentrically, and three outer nozzles 3 having an inclination angle θ 2 (> θ 1 ).
Are arranged on an extension of a line connecting the center of the lance 1 and the inner nozzle 2, that is, in the same direction as the inner nozzle 2. Here, the distances between the centers of the outlets of the inner nozzle 2 and the outer nozzle 3 and the lance axis are r 1 and r 2 , and the throat diameter of the nozzle is d.
Let t1 , dt2 , and the outlet diameter of the nozzle be de1 , de2 .

【0029】図4はジェットの広がりを示す図であり、
ノズル2または3によって溶融金属浴面4上に生成する
キャビティ5または6の位置関係を模式的に示す縦断面
図である。
FIG. 4 shows the spread of the jet.
It is a longitudinal cross-sectional view which shows typically the positional relationship of the cavity 5 or 6 formed on the molten metal bath surface 4 by the nozzle 2 or 3.

【0030】図5は溶融金属浴面4上で同方位に配置さ
れた内側ノズル2と外側ノズル3に対応する内側キャビ
ティ5および外側キャビティ6の重なりを示す説明図で
ある。なお、キャビティ重なり面積は図5のように平面
への投影図で考える。
FIG. 5 is an explanatory view showing the overlap of the inner cavity 5 and the outer cavity 6 corresponding to the inner nozzle 2 and the outer nozzle 3 arranged in the same direction on the molten metal bath surface 4. Note that the cavity overlapping area is considered by a projection onto a plane as shown in FIG.

【0031】図4に示すように、内側ノズル2または外
側ノズル3から超音速で噴出したジェットには、長さX
c の超音速コア7が存在する、その後、遷移域を経て完
全な乱流に発達し、広がり角2φ=約20°で広がる。こ
こで、超音速コア長さXc は下記実験式(1)より算出
される。
As shown in FIG. 4, the jet ejected from the inner nozzle 2 or the outer nozzle 3 at supersonic speed has a length X
There is a supersonic core 7 of c , which then develops into a complete turbulent flow through the transition region and spreads at a spreading angle of 2φ = about 20 °. Here, the supersonic core length Xc is calculated by the following empirical formula (1).

【0032】[0032]

【数1】 (Equation 1)

【0033】ここで、P0 はランス前の圧力(kgf/c
m2 )、de はノズル出口径(mm)である。ランス先端か
ら溶融金属浴面までの距離を示すランス高さH0 (mm)の
とき、図4に示す位置関係から、下式(2)に示す直径
i のキャビティが形成される。このキャビティの中心
とランス中心直下Cとの距離Ri は下式(3)によって
算出できる。
Here, P 0 is the pressure before the lance (kgf / c
m 2), d e is the nozzle outlet diameter (mm). When the lance tip lance showing the distance to the molten metal bath level height H 0 of the (mm), from the positional relationship shown in FIG. 4, the cavity diameter D i shown in the following formula (2) is formed. Distance R i between the center and the lance center just below C of the cavity can be calculated by the following equation (3).

【0034】[0034]

【数2】 (Equation 2)

【0035】[0035]

【数3】 (Equation 3)

【0036】ここで、iはノズルの番号でこの場合は、
ノズル2、3に対応して1と2である。キャビティの重
なり面積率Sr が50%を超えるとスピッティングロスが
著しく増加する。そこで、本発明ではこのSr が50%以
下となるようにノズル傾斜角θ 1 、θ2 を定める。Sr
の下限は特に制限はなく、0 %であってもよい。
Here, i is the nozzle number, in this case,
1 and 2 corresponding to nozzles 2 and 3, respectively. Cavity weight
Area ratio SrExceeds 50%, spitting loss
Increase significantly. Therefore, in the present invention, this SrIs 50% or less
Nozzle inclination angle θ 1, ΘTwoIs determined. Sr
The lower limit of is not particularly limited, and may be 0%.

【0037】図5に示す位置関係において、内側ノズル
2に対応するキャビティ5の中心と、内側キャビティ5
および外側キャビティ6の重なりの交点を結ぶ直線がな
す角をγ(rad )とすると、2つのキャビティの重なり面
積と、内側キャビティ5の面積に対する比Sr (キャビ
ティの重なり面積率)は次式(4)で示される。
In the positional relationship shown in FIG. 5, the center of the cavity 5 corresponding to the inner nozzle 2 and the inner cavity 5
And the straight line connecting the intersection point of overlap of the outer cavity 6 an angle and gamma (rad), and the overlapping areas of the two cavities, the ratio S r (overlapping area ratio of the cavity) to the area of the inner cavity 5 by the following equation ( 4).

【0038】[0038]

【数4】 (Equation 4)

【0039】ここで、γは次式(5)で表される。Here, γ is expressed by the following equation (5).

【0040】[0040]

【数5】 (Equation 5)

【0041】本発明のランスを上底吹き転炉プロセスに
適用する例を説明する。本発明のランスは、鉛直に近い
方向への溶鋼液滴の飛散を抑制するために、内側ノズル
の同方位に、内側ノズルより傾斜角が大きい外側ノズル
を配置したものである。後述の実施例で示すように、こ
の2つのノズルに対応するキャビティの、重なり面積率
r が小さいほどスピッティングは低減される。
An example in which the lance of the present invention is applied to a top-bottom blowing converter process will be described. In the lance of the present invention, an outer nozzle having a larger inclination angle than the inner nozzle is arranged in the same direction as the inner nozzle in order to suppress scattering of the molten steel droplet in a direction nearly vertical. As shown in Examples described later, the cavity corresponding to the two nozzles, spitting as the overlapping area ratio S r is small is reduced.

【0042】しかし、キャビティの重なり面積率Sr
小さくするために外側ノズルの傾斜角を大きくしすぎる
と、発生するCOガスの2次燃焼が助長され、反応効率
の低下にともなって歩留低下の問題や耐火物損耗の問題
を生じる。
[0042] However, if too large an inclination angle of the outer nozzle in order to reduce the overlapping area ratio S r of the cavity, the secondary combustion of CO gas generated is promoted, lowering the yield with a decrease in reaction efficiency Problems and refractory wear.

【0043】また、ランス高さH0 を小さくすれば、キ
ャビティを鋼浴面の中心近くに形成させることが可能で
あるが、溶鋼飛散によるランスの溶損や熱変形が発生し
やすく、ランス寿命を短くすることになる。また、ラン
ス高さH0 が大きすぎると、ジェットの広がりが大きく
なり、外側ノズルの傾斜角を大きくしすぎたのと同様、
COガスの2次燃焼や耐火物損耗の問題を生ずる。
If the lance height H 0 is reduced, the cavity can be formed near the center of the steel bath surface. Will be shortened. Also, if the lance height H 0 is too large, the spread of the jet becomes large, and similarly to the case where the inclination angle of the outer nozzle is made too large,
Problems such as secondary combustion of CO gas and wear of refractories occur.

【0044】上記外側ノズルに関する問題を回避するた
めに、例えば、内径6 mの転炉で、270 ton/ch、送酸速
度60,000Nm3/hrの吹錬を行う場合のランス条件の適正範
囲は下記の通りである。
In order to avoid the above problems relating to the outer nozzle, for example, in a converter having an inner diameter of 6 m, when blowing at 270 ton / ch and an acid feed rate of 60,000 Nm 3 / hr, the appropriate range of lance conditions is as follows. It is as follows.

【0045】θ2 ≦ 20 ° 2 m≦H0 ≦3 m ただし、θ2 は外側ノズルの傾斜角、H0 はランス高さ
である。
Θ 2 ≦ 20 ° 2 m ≦ H 0 ≦ 3 m where θ 2 is the inclination angle of the outer nozzle and H 0 is the lance height.

【0046】本発明のランスは上底吹き転炉プロセスに
使用するのが最適であるが、これに限らず上吹きランス
を使用する製鋼プロセスにも適用できる。その他AOD
炉や銅精錬炉のような上吹きの精錬用ランスを用いるあ
らゆるプロセスに適用可能である。
The lance of the present invention is optimally used in a top-bottom blow converter process, but is not limited to this and can also be applied to a steelmaking process using a top-blown lance. Other AOD
It is applicable to any process using a top-blown refining lance, such as a furnace or a copper refining furnace.

【0047】[0047]

【実施例】溶鋼量270 ton/chの上底吹き転炉において、
本発明の上吹きランスを用いて低炭素鋼を溶製し、スピ
ッテイングロス量の調査を実施した。その際、炉壁耐火
物の損耗量も調査した。
[Example] In a top and bottom blown converter with a molten steel amount of 270 ton / ch,
Low carbon steel was melted using the upper blowing lance of the present invention, and the amount of spitting loss was investigated. At that time, the amount of wear of the refractory on the furnace wall was also investigated.

【0048】吹錬はすべて脱りん銑を用いたレススラグ
吹錬であり、上吹き酸素流量は60,000Nm3/hr、底吹きガ
スとしてCO2 を2000Nm3/hr吹き込んだ。ランスは実施
例、 比較例とも6孔とし、ノズルのスロート径は内側ノ
ズル、外側ノズルともφ46mmとした。
The blowing is all a Resusuragu blowing with dephosphorizing pig iron, top-blown oxygen flow rate 60,000Nm 3 / hr, was blown 2000 Nm 3 / hr of CO 2 as a bottom-blown gas. The lance had 6 holes in both the example and the comparative example, and the throat diameter of the nozzle was φ46 mm for both the inner nozzle and the outer nozzle.

【0049】本発明のノズルの出口位置は内側ノズル、
外側ノズルをそれぞれランス中心からの距離r1 =160
mm、r2 =240 mmで、同心円上に、かつ外側ノズルを内
側ノズルと同方位に配置した。
The outlet position of the nozzle of the present invention is the inner nozzle,
The outer nozzles are each distanced from the center of the lance r 1 = 160
mm, r 2 = 240 mm, concentric with the outer nozzle and the same orientation as the inner nozzle.

【0050】比較例1、2のランスは、特開平6−57
320号公報に開示された2種類の傾斜角を持つノズル
を同一円周上に交互に配置したもので、その円周半径は
r=240 mmである。比較例3、4および実施例では、2
種類の傾斜角のノズルが同方位に配置されたランスを使
用した。
The lances of Comparative Examples 1 and 2 are disclosed in JP-A-6-57.
No. 320 discloses nozzles having two kinds of inclination angles alternately arranged on the same circumference, and the circumference radius is r = 240 mm. In Comparative Examples 3 and 4 and Example, 2
A lance having nozzles of various inclination angles arranged in the same direction was used.

【0051】また、ランス高さは、全条件で2.7 m一定
で操業した。表1に実施例、比較例のランスによるスピ
ッティングロスと炉壁耐火物損耗状況を示す。
The lance height was kept constant at 2.7 m under all conditions. Table 1 shows the spitting loss and the state of wear of the furnace wall refractories by the lances of the examples and comparative examples.

【0052】[0052]

【表1】 [Table 1]

【0053】表1においてキャビティの重なり面積率S
r は、前記の(5)式で計算したものである。スピッテ
ィングロスは比較例1を基準として、これに対する増減
を重量%で示し、また、炉壁耐火物の損耗は比較例1の
場合を基準として相対比較したものである。
In Table 1, the overlapping area ratio S of the cavity is shown.
r is calculated by the above equation (5). The spitting loss is expressed in terms of% by weight with respect to Comparative Example 1, and the wear of the furnace wall refractory is a relative comparison based on Comparative Example 1.

【0054】表1から明らかなように、2種類のノズル
傾斜角の組み合わせが同一で、これらの配置を同一円周
上に配置したもの(比較例1及び2)と内側と外側の同
方位に配置したもの(本発明例1及び4)を比較する
と、後者の方が重なり面積率が大きいのにもかかわら
ず、スピッティングロスは少なかった。
As is clear from Table 1, the combination of the two types of nozzle inclination angles is the same, and these arrangements are arranged on the same circumference (Comparative Examples 1 and 2). Comparing the arrangements (Examples 1 and 4 of the present invention), the latter showed a smaller spitting loss despite the larger overlapping area ratio.

【0055】また、2種類の傾斜角のノズルが同方位に
配置されたランスのうち、内側ノズルの傾斜角θ1 が同
一である例を比較すると、外側ノズルの傾斜角θ2 が大
きくなるに伴いキャビティの重なり面積率が小さくな
り、スピッティングロス量が減少した。また、外側ノズ
ルの傾斜角θ2 が18°以上のランスでは、炉壁耐火物の
損耗は若干悪化したが操業上問題とならない程度であっ
た。
Also, comparing a lance in which nozzles of two kinds of inclination angles are arranged in the same direction and in which the inclination angle θ 1 of the inner nozzle is the same, the inclination angle θ 2 of the outer nozzle becomes larger. Accordingly, the overlapping area ratio of the cavities was reduced, and the amount of spitting loss was reduced. Further, the lance inclination angle theta 2 is at least 18 ° of the outer nozzle, wear of the furnace wall refractories was the degree to which has been slightly worse not a operational problems.

【0056】図6は2種類の傾斜角のノズルが同方位に
配置されたランス(比較例3、4及び本発明例)におけ
るスピッティングロス量をキャビティの重なり面積率で
整理したものを示す。同図から明らかなように、スピッ
ティングロス量はキャビティの重なり面積率に大きく依
存しており、キャビティの重なり面積率が50%を超える
とスピッティングロス量は比較例1よりも増加した。
FIG. 6 shows the spitting loss amounts of the lances (Comparative Examples 3, 4 and Example of the present invention) in which nozzles of two kinds of inclination angles are arranged in the same direction, arranged by the overlapping area ratio of the cavities. As is clear from the figure, the spitting loss amount largely depends on the overlapping area ratio of the cavities. When the overlapping area ratio of the cavities exceeds 50%, the spitting loss amount is larger than that in Comparative Example 1.

【0057】これより、角度の異なる2種類のノズルが
同方位に配置されたランスはキャビティの重なり面積率
が50%以下となるようノズル傾斜角を決定することが必
要であることがわかった。
From the above, it was found that it is necessary to determine the nozzle inclination angle so that the lance in which two types of nozzles having different angles are arranged in the same direction has a cavity overlapping area ratio of 50% or less.

【0058】[0058]

【発明の効果】溶融金属浴面に精錬用ガスを吹き付ける
精錬プロセスにおいて、本発明のランスを使用すること
により、耐火物損耗に悪影響を及ぼすことなくスピッテ
ィングを大幅に低減することができる。これにより、精
錬歩留まりの向上および炉口地金付着等の操業トラブル
の回避が達成され、生産性を向上することができる。
EFFECT OF THE INVENTION In the refining process in which a refining gas is blown onto the surface of a molten metal bath, spitting can be greatly reduced by using the lance of the present invention without adversely affecting refractory wear. As a result, improvement of the smelting yield and avoidance of operation troubles such as the adhesion of furnace slab metal are achieved, and the productivity can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の上吹きランスの先端部を6孔ランスを
例にとって示した図であり、同図(a) は縦断面図、同図
(b) はA−A矢視平面図である。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram showing a tip portion of an upper blowing lance of the present invention taking a 6-hole lance as an example, and FIG.
(b) is an AA plan view.

【図2】2つのキャビティの干渉によるスプラッシュを
検討する水モデル実験の模式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram of a water model experiment for examining splash due to interference between two cavities.

【図3】スプラッシュの分布を示す説明図である。同図
(a) は本発明の場合、同図(b)は同一傾斜角のノズルを
同一円周上に配置した場合、同図(c) は2種の傾斜角の
ノズルを同一円周上に配置した場合を示す。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a distribution of splash. Same figure
(a) shows the case of the present invention, FIG. (b) shows the case where nozzles with the same inclination angle are arranged on the same circumference, and FIG. (c) shows the case where nozzles with two inclination angles are arranged on the same circumference. The following shows the case.

【図4】本発明の上吹きランスによるキャビティの位置
関係を示す縦断模式図である。
FIG. 4 is a schematic vertical sectional view showing a positional relationship of a cavity by an upper blowing lance of the present invention.

【図5】本発明のランスによるキャビティの重なりを示
す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory view showing overlapping of cavities by a lance according to the present invention.

【図6】キャビティの重なり面積率とスピッティングロ
ス量との関係を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the overlapping area ratio of cavities and the amount of spitting loss.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ランス 7 超音速コア 2 内側ノズル 8 スプラッシュ 3 外側ノズル 9 等カウント線 4 溶融金属浴面 10 プローブ 5 内側キャビティ 11 動圧センサ 6 外側キャビティ 12 カウンタ Reference Signs List 1 lance 7 supersonic core 2 inner nozzle 8 splash 3 outer nozzle 9 equal count line 4 molten metal bath surface 10 probe 5 inner cavity 11 dynamic pressure sensor 6 outer cavity 12 counter

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 円周上に外向き傾斜角θ1 で配置された
3つ以上の内側ノズルと、前記内側ノズルと同方位に外
向き傾斜角θ2 で配置された同数の外側ノズルとを有
し、θ2 はθ1 より大きいことを特徴とする精錬用上吹
きランス。
1. Three or more inner nozzles arranged on the circumference at an outward inclination angle θ 1 and the same number of outer nozzles arranged at an outward inclination angle θ 2 in the same direction as the inner nozzle. An upper blowing lance for refining, wherein θ 2 is larger than θ 1 .
【請求項2】 請求項1に記載の精錬用上吹きランスを
用い、同方位に配置された内側ノズルのジェットと外側
ノズルのジェットによるキャビティの重なり面積が、内
側ノズルのジェットによるキャビティの面積の50%以下
であることを特徴とする精錬方法。
2. An overlapping area of a cavity formed by a jet of an inner nozzle and a jet of an outer nozzle arranged in the same direction using an upper blowing lance for refining according to claim 1, wherein an area of a cavity formed by a jet of the inner nozzle is reduced. Refining method characterized by being 50% or less.
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