JPS60165313A - 溶融金属精錬用上吹ランス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、溶融金属精錬プロセスにおける上吹ランスの
改良に関するものである。

（従来技術） 従来の上吹ランスは、精錬ガスを供給するとともに、溶
融金属の冶金反応を促進させるため精錬ガスを強噴流で
浴面に衝突させ攪拌する意味もあυ・・−ドブローを指
向していた。従って従来の上吹ランスの設削は、例えは
製鉄研究Ａ　２６６　Ｐ８８５５〜に示される設計基準
に従い、ランスのノズル数等によらずランスの中心線と
ランス先端に円周配置されたノズルの中心線のなす角θ
（以下ノズル傾斜角）が（θ＝１２°、　ｄｎ　＝　５
３　ｍｍ　ｎ　＝　４　）、（θ＝１σ、　ｄｎ＝４０
　＋ｍｎ　ｎ　＝　３）等１２°以下に設計されており
、形成されるキャビティーは、１個に合体し、深いもの
であった。しかしこの様なノ・−ドブローランスは、深
いキャビティーの形成に伴ない垂直方向のスピッティン
グが増加し、スピッティング・ダストロスの面からは不
利であった。

また近年、底吹等上吹ランス以外から強攪拌力を供給可
能な複合精錬プロセスが普及してきたが、この様なプロ
セスで社上吹をノ・−ドブローにし攪拌力を得る必髪性
は薄れてくる。そこで従来の複合精錬プロセスでは、ラ
ンス高さを上昇して操業を行ないソフトブロー化を実現
している例もあったが、炉内においてＣＯガスの２次燃
焼が発生することやカバースラグの影響て精錬ガス噴流
が炉壁に衝突する等の現象のため、精錬ガス反応効率の
低下や炉寿命の低下といった欠点があった。

さらに、ノズル傾斜角を大きくとったランスの設計指針
として、特開昭５８−１６０１３に示されている手法が
あるが、これは炉体振動を防止することを目的としたも
のであり、底吹ガスの鋼浴面における浮上領域の外側に
上吹ランス各ノズルからの０、ｆス噴流を吹付けるもの
である。従ってスピッティング・ダスト低減に対する適
合粂件定加、化に対する知見は全くなくまたランス先端
部へ刺着しようとするヌビッティングダスト払い落し用
のランス先端に設けた小口径ノズルも見当らない。

（発明の目的） 本発明は、上吹ランス先端に設けた複数のノズルから噴
出される精錬ガス流によるキャビティーの直径りと隣接
するキャビティーの重なりｄの比であるキャビティーオ
ーバーラツプ率ｒを指標としてノズル傾斜角θを大きく
とυ、キャビティーの重なシを小さくすることによシス
ピッティング・ダスト等による損失を抑制し、歩留向上
、炉材寿命延長をはかシうる溶融金属精錬用上吹ランス
を提供するものである。なお、本発明は上吹ランスを有
する全ての精錬プロセスに適用可能であるが、ここでは
転炉を例にとって説明を進める。

（発明の構成、作用、実施例） 第１図は、上吹ランス先端部の断面を示した図である。

図中のθがノズル傾斜角であシ、この角度を大きくとる
ことＫよりキャビティーを分離し、ソフトブロー化を計
シ、ランス高さを上昇することなしにスピッティング・
ダストの発生を低減するものである。従って、ＣＯの炉
内２次燃焼や精錬ガスの炉壁への衝突なしにソフトブロ
ーが達成される。さらに、ノズル傾斜角をある程度以上
大きくとることにより、ノズル直下に精錬ガスが全く流
れない無風域が形成され、この領域を通りスピッティン
グ等が上昇しランスを溶損させるケースがある。この様
なケースにおいては、図中に示した様にランス先端中央
部にスピッティングを払い落とすことを目的としたキャ
ビティー形成に影響を及はさない程度の小口径ノズルを
設けることによりこの間朗を回避できる。

第２図は、本発明の使用実態を従来ランスのそれと比較
した図である。

（ａ）　ｌｒｊ従来タイプのθ≦１２″のランスである
が、隣接するキャビティー間の重なりが大きく事実上１
つのキャビティーに合体している。従って、面積の小さ
い深いキャビティーが形成され、攪拌が強く、界面が乱
れ、スピッティング・ダストの発生は多い。一方（ｂ）
は、本発明による改良型ランスであるが、完全にキャビ
ティーが分離しており、独立した浅いキャビティーが形
成される。従って攪拌力、界面の乱れ共に小さく、スピ
ッティングダスト発生は減少する１、特に近年急速に広
まった上底吹転炉等の複合精錬においては、底吹から強
・攪拌力が与えられておシ、上吹はソフトブローでも十
分な冶金効果が得られる様になった。これらのことから
も、（ｂ）の様なダストロス低減を狙ったソフトブロー
ランスの開発の必要性、可能性共に高まっている。

ノズル傾斜角θを大きくとりスピッティング・ダスト発
生月を抑制するのに際し、第３図に示した様なキャビテ
ィーの重なりを指標とするため、キャビティーオーバー
ラツプ率を次の様に定義した。

ここでＤはキャビティー直径に）、ｔはキャビティー間
距離に）、ｄはキャビティー重なり距離（−である。Ｄ
、ｔは第４図の幾何学的関係よシ次式の様にめられる。

Ｄ　＝　ｈ　ｓｅｅθ−ψ　（２） ｎ ｈはランス高さ一１ｎけランス先端に円周配置されたノ
ズル数、ψはノズル吐出後の噴流の広がり角で通常１２
°前後とされている。

以上の（１）　、　（２）　、　（３１式によりノズル
傾斜角θとキなる。

第５図は、模型実験結果より実機転炉におけるスピッテ
ィング量を推定し、現状ランスとの比率をめ、キャビテ
ィーオー・マーラップ率で整理したものである。ノズル
孔「夕に関係なくスピッティング量がキャビティーオー
バーラツプ率のみで説明でき、ｒが小さくなるに従かい
スピッティング量が著しく減少する。γが２０チ以Ｆに
なるとスピッティング量が実操髪上好適な範囲に入るの
で本発明はγ＜、０．２０に限定した。さらにキャビテ
ィーオーバーラツプ率を１０％以下に抑えることによυ
、はぼスピッティング部の減少が飽和し、良好なスピッ
ティング発生量で精錬を実施することができる。

（発明の効果） 酸素上底吹転炉の上吹ランスに本発明を適用し、θ≧１
７°、ｒ≦０．２で操業を行なったところ、スピッティ
ング・ダストロス、炉寿命とも良好な成績であった。第
１表に本発明の効果を従来のランスと対比して示す。

本発明の上吹ランスは、上記のごとく上吹ランス先端に
円周配置された複数ノズルによって形成されるキャビテ
ィーの重なシラ指標とし、ノズル傾斜角を大きくとるこ
とで上吹のソフトブロー化が達成され、従来のθ≦１２
°のランスに片べて大巾なスピッティング低減が可能と
なる。また、ランス高さを下けた！、まソフトブロー化
が行なわれるため、ランス高さを上昇するソフトブロー
手法の様に、精錬ガス反応効率の低下や炉内耐火物溶相
といった二次的問題を誘発することもない。さらに、本
発明の上吹ランスによるソフトブロー化手法は、指標が
キャビティーオーバーラツプ率γで定謬的にめられてお
り、容１・にソフトブローランスの設置１が行なえる。

また、中央にスピッティングを払い落す小口径ノズルを
設けることにょシランス高さを低く保ち、ノズル傾斜角
を拡りてもスピッティングがランスを＠撃することはな
く、ランス寿命も従来なみに保つことができる。小口径
ノズルの開口面積を３０ｑｂ以下とするのは、湯面での
キャビティーの形成を回避できる大きさに抑えるためで
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は上吹ランス先端の断面図、第２図（、）は従来
ランスによる操架状態の断面図、第２図（ｂ）は本発明
の実施状節を示す縦断面図、第３図は隣シ合うキャビテ
ィーの１なυを示す上面図、第４図はランスに円周配置
されたノズルとそれに対応するキャビティーの位置関係
を示す縦断面図、第５図はキャビティーオーバーラツプ
率とスピッティング量比の関係？示した図である。 １：上吹ランス、２：上吹ランス主ノズル、３：精錬ガ
ス噴流、４：キャビティー、５：溶融金属浴、６：中央
小口径ノズル。 第５図において：○ノズル紗４孔 Ｏｓ　６孔 ・　Ｉ　８孔 ＄／閉 ｌ　゛ 竿２図 （幻　（１）） 第３図　第４図 第９図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）溶融金属浴面に精錬用ガスを吹き付ける精錬プロ
   セスにおいて用いる、先端に円周配置の複数ノズルを有
   する上吹ランス、において、湯面に形成された各ノズル
   に対応するキャビティーの直径Ｄ（ハ）とそのキャビテ
   ィーに隣接するキャビティーとの重なｊ５ｄ（ハ）との
   比で表わされるキャビティーオーバーラッグ率ｒが となるようランス先端円周配置ノズルの傾斜角（θ）を
   定めたことを特徴とする溶融全屈精錬用上吹ランス。
2. （２）　更にランス先端中央に、吹錬用のノズルの３０
   ％以下の開口面積を有する小口径ノズルを配置したこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の溶融金！′Ａ
   精錬用上吹ランス１゜