JPS61213312A - 水冷ランス - 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】 本発明は、融成物から生じる反応ガスを後燃えさせるた
めに、金属特に鉄融成物上に酸素もしくは酸素含有ガス
金上吹する水冷吹込みランスであって、接数のノズル開
孔を備えたものに関する〇後燃えを行なわせる際の融成
物は好ましくは炭素含有鉄浴であプて、そのような炭素
含有浴例としては、製鋼用酸素転炉で銑鉄を精錬する際
の鉄浴がある。今日における酸素吹転炉の操業は、特Ｋ
　Ｇｍｅ　ｌ　ｉ　ｎ　−Ｄｕｒｅ　ｒの’Ｍｅｔａｌ
ｌｕｒｇｙ　ｏｆ　Ｉｒｏｎ　’、第７巻−８ｐｒｉｎ
ｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ　　１９８４に叙述されているよ
うに、益々複谷吹錬が多くなっている。この方法は熱バ
ランスを改善して、スクラヅプ、固体銑鉄、直接還元材
料、鉄〜、マンガン−２およびクロム−鉱石などの塗剤
使用量金高めていることが、該方法の経済性上の有意義
な点となつている。

銑鉄の例について説明すると精錬の際には例えば炭素、
ケイ素、リンおよびマンガンなどの鉄の随伴元素が酸比
されることおよび鉄が部分的にスラグ化されることが遊
離熱エネルギの生涯となっているロニ三の方法では例え
ば石炭もしくはコークスなどの含炭素燃料を融成物に供
給して、炭素の燃焼によって入熱を高めている一１トン
のスクラップを溶融するためには、鉄浴中では炭素をＣ
Ｏにしか燃焼できガいことを考えると、約４００陣のコ
ークスを供給しかければならない。融成物から出る反応
ガスＣＯおよびＨ８を浴上方でＣＯ□およびＨ，Ｏに後
燃えさせま念後燃えの際解放される熱全融成物に伝達さ
せることによって、燃料必要を著しく削減することがで
きる。反応ガスの４０％を後燃えさせま几燃焼熱を融成
物にもどす伝達を積極的に行なえば、上記炭素量はスク
ラップトン当り約４００　ｋｇから約１６０ｋｔに削減
される。さらに、これに対応して酸素必要量および吹込
み時間も削減される。できるだけ完全に後燃えを行なう
ことの経済的意味を銑鉄−鋼精錬の際熱バランスおよび
これにより生ずる塗材もしくはスクラップ量増加の面か
ら強調して説明すると以上のようになる。

転炉および電弧炉などにおける廃ガスの後燃え全改善す
るためＫは、一連の提案がなされている。

ドイツ出願公告明細＄２７　５５　１６５号により公知
となる、製鋼におけるスクラプブ添加量増加法が記載す
るところによれば浴表面上下から酸素は同時に供給され
％また全酸素量の２０ないし８０％？浴表面に向けられ
た上方から１条もしくは複数条のガス流として供給する
ことが特徴とされている。このガス流は精錬プロセスの
実質的部分についてフリージェットとしてガス室内に吹
込まれるように作用しそして著しい量の転炉廃ガスを吸
い込む。

転炉の耐火内張りに固定的に組込まれｔノズルが早期に
焼損しないように酸素を炭化水素外被で囲んで保鰻し、
かかる側壁ノズルを用いて浴表面に酸素を吹込むのは好
ましい方法である。簡単な形態では同心二重管よりなる
この側壁ノズル管用いると後燃え度および後燃えガスか
ら融成物への熱伝達の向上は平均で実質２０％ｆ越えな
い。さらに、浴温か高くかつ炭素含有量が低いに内張り
の摩滅を避けるためによりハードプローにししかも特に
、浴の運動を良好にするためには融成物下方で極〈少量
のガスを供給する場合にＦｉ、ノズル開口と浴表面の間
隔を変えることが有利である。

こめことは分かってはいるが上記側壁ノズルではノズル
開口と浴表面の間隔が可変ではない。

５ｔａｈｌｕｎｄＥｉｓｅｎ　　１９５７　、ｆＩＸ１
２９６ないし１３０３頁によると、酸素上吹の際にラン
ス間隔を大きくして後燃えを改良することが公知である
。２７０を複合吹錬転炉での独自の実験が示しているよ
うＶＣ，４孔上吹ランス間隔ｆｔ２ＷＬから４ｍに増大
させることによって後燃え度が向上する〇全酸素値に対
して酸素上吹率７０％およびランス間隔４ｍの複合吹錬
を行表−Ｊた際、時折石灰の粉末石灰を装入した酸素供
給することによって吹錬挙動が十分に制御可能となった
けれども、後燃え度は約８チから１３％に高めることが
でき九にすぎなかっ几り ドイツ出願公開明細書３１　３４　２４４号には、後燃
え度を高める几めの特別の２重円式ランスを用いて酸素
上吹を行なうと同時に底吹煉瓦から不活性ガス洗滌を行
なうことが記載されているっこのランスにあっては、脱
炭のための酸素を供給するために主ノズルが少なくとも
１個、好ましくは４個、ランスヘッドに備えられ、そし
て同数の副ノズルが後燃え用酸素を供給するためにラン
スヘッドに備えられているりこのランスにあっては、ラ
ンス軸に対して１４°表いし１７°の傾角を以って主ノ
ズルが伸びており、また副ノズルは近接する主ノズルに
対して３０ｏ　　ないし５０ｏ　の傾角を以って伸びて
いる。このランス構造はランスヘッドと融成・物の間の
距離が比較的旬かいことを必要とする。なぜならば、そ
うでないと、副ノズルからの酸素流が直接転炉の煉瓦積
みに当りそして早期内張り摩滅を招くからである〜しか
し々がらランス間隔が小さいと、浴から流出する反応ガ
スの後燃え度への融成物挙動の影響が必然的に強くなり
、ｔｅ多少とも強いフォーミングスラグ形成による後燃
え度への影響が特に強くなる。フォーミングスラグが形
成されると％酸素流への反応ガスの吸込みに重要な横断
流が作られない。このために後燃えによる入熱のバラン
スが困難になるとともにプロセスを導く際の欠点にもな
る〜さらに、ランス間隔が小さいと、ランスへの付着物
形成が著しくなる結果ランス寿命が短縮される。

本発明が基礎とする課題は、酸素もしくは酸素含有ガス
の上吹ランスを提供し、このランスの比較的簡単な構造
で以って公知のランスの欠点を避け、ランスの作用を金
属浴から出る反応ガスの燃焼全向上しかつ最適化するも
のとし、また発生する燃焼熱を融成物に効率的に伝達す
るランスとすることによって、精錬の際利用可能な入熱
を高めかつエリ多い塗材添加物ｋｇ解可能とし、しかも
耐火内張、ランス自体および廃ガス煙突を著しく高めら
れた廃ガス温度によって疵つけないようにすることにあ
る。

上記課題の解決手段は、酸素供給部に接続した数のノズ
ル片のそれぞれに複数の流出開孔が少なくとも２つの同
心円状に位置するように設けられており、そ典→＾の流
出開孔によってランスヘッド内にて単独の流れが分布せ
しめられることにある。

本発明の本質的特徴は、ランスヘッドにある複数のノズ
ル開孔によって酸化性ガスを相互に分離された個別流と
して融成物上に吹付けること、この吹付方式を、その吹
付路で個別流ができるだけ多くの、す々わち吹入れガス
量より数倍の、ガス量？その周りから吸込むようにする
ことである。なおここで通常の酸素吹込みランスの基本
的寸法は積極的に維持するものとする０驚ぐべきことに
は。

この条件は、本発明のランスヘッドを通常の颯円吹込ラ
ンスに配置しても、充足された０本発明によると、２な
いし５．好ましくは３つノズル開孔が共通のノズル片を
経て酸素供給部にまとまった群として接続されている。

このようなランスヘッドの特別の構造によると、ノズル
開孔の数を多くしまた循環水による冷却を十分なものと
することがＦ−１Ｈに可能にｋるために寿命延長が保証
される口さらに加えて酸素上吹転炉の現存のランスに簡
単表手法で本発明のランスヘッドを付は変えることが本
発明ではできるようになる。通常のランス直径が維持さ
れるためにランスの冷却に起因する熱損失は通常の程度
に留まる。

本発明によるランスでは酸化性ガス用流出孔は２個また
はそれ以上の同心円上に群としてランスヘプトに配置さ
れる。この円上ではノズル群間の間隔はほぼ等しいロ一
つの円上での開孔の個数は通常中心から外側に向って見
て、すなわち円の直径が大きくなるにしたがって増加す
る。好ましいランスす々わちそのへ・ソドの構成は、ラ
ンス長軸に対して流出開孔の軸が傾いて伸びるようにし
、また個々の流れは内径Ｄｉ　および外径Ｄａ　ｋ有す
る環平面の内側に位置し、下記条件を満足する距離を以
って、ランス長軸を横切る平面にある。

Ｄｔ：Ｌｈ＝ｏ、１５ないし０．６ Ｄ　ａ　：　Ｌ　ｈ＝０．６ないし１．２本発明による
ノズルを用いると、融成物から出る反応ガスの後燃えが
前記条件下で最適になることに相まって、発生した燃焼
熱の浴への伝達が有効になる。２７０を転炉金側にとる
と浴表面からのランス間隔は２ｔｒＬないし５ｍで変動
した。新しく内張すした転炉の内径は６．２ｆｌであり
ま几ガス流を流出する円環状流出領域は５ランス距離に
関係してＤｉ＝０．５ｆｉｌ巾し１．２１１１およびＤ
ａは１．７ｍないし４．５ｍで変動しｆｔ。

本発明による吹込みランスは１８個のノズル開孔を有し
、そのうち１２個は約２６ｏｎの外径を有する外側環上
に位置しまた６個は約１９ｃｒｒ１の直径を有する内側
環上に位置していた。

毎分および溶鋼トン当り２．６　Ｎｍ”の率で上吹を行
なうと同時に毎分および溶鋼トン当り約ｌＮｆｆ！”の
酸素を、時折石灰を負荷しながら底吹した。この操業方
式で約８０チの熱伝達の場合約４０チの後燃え率が達成
され念。

ここで、後燃えの作用度は、ＣＯおよびＨ２がＣＯ２お
よびＨ，Ｏへ燃焼する際の理論的燃焼熱から、転炉廃ガ
ス比熱が高まることにより不可避的に生じる熱損失を差
引いたものと、比較された融成物への入熱によシ定義さ
れるコ例えば０．３チケイ素を含むチャージでは、従来
のランスを用いる精錬と比較して溶鋼トン当１１０１ｗ
ｅ越えるスクラップ添加量増大が達成される。俗調の炭
素含有量がｏ、　ｏ　５　％の場合スラグの鉄含有量は
１１％と比較的低かった。主脱炭期間内に供給されｔ酸
素量に依存して炭素は一様に燃焼しｔｏ温温度適確確実
性よび後燃えの再現性は極めて信頼できるものであった
ため、サブランス（温度測定およ・び炭素決定）での検
定後の直接出鋼、すなわちさらに試料採取を行なわない
で出鋼、が可能であっｔ○本発明によるランスでは酸素
もしくは例えば空気などの酸素含有ガスはランスの流出
孔もしくはノズルから音速で流出する。しかし本発明の
ランスの意味には、ランスヘッドから酸化性ガス音速の
２倍までの速度で流出させるべくすべてのノズルもしく
は各２個のうち１個のノズルをラバルノズルとして構成
したものも含まれる。

本発明によれば、ランスヘッドの開孔直径はランスヘッ
ドと浴表面間の距離Ｌｈに対して一定の関係にある。開
孔直径のランス距離Ｌｈに対しての関係は０．００３な
いし０．０１であることが好ましいことが分かつ友。

ランスへ・シトにある複数開孔の軸の傾角を様々に変え
ることによって個々の流れが浴表面に至る途中でのこれ
らの流れの間隔の大きさ金変えることも本発明の範囲に
ある。この場合ガス流相互間の間隔を変えるばかりでな
く、ガス流を接触させるか交差させることによって、反
応室内の廃ガスとの渦流作用が追加して起こるようにし
て後燃えを活発にしかつ向上させることもできる。

本発明によるランスの運動が明らかになるようにすると
後燃えの最適化の九め有利である一ランスを例えば±０
．１５　ｆｆｌないし±１．５ｍ昇降させる振動させる
比較的簡単な運動によってさえも後燃え度および融成物
に熱をもどす伝達に対して好都合表影響がある。昇降よ
シも一層効果が大きいのは浴表面に対するランス間隔を
比較的大きくしつつランスを一様に回転することである
。両方の運動の組合わせも有利であるロランスを回転運
動させるには媒体供給用ランス入口に多重回転接合部が
あることが当然前提となる口摩擦ロールをランスの煙突
入口の上方に配設することによってランスを適度に回転
すること自体は可能になる。このランス運動によってチ
セージ当りの平均後燃え度ヲ５０　　ないしｌＯパーセ
ント点高めることができるロ ランスヘッドの中心領域に１個以上のノズル開孔を配置
し、独立の導管を介して場合によっては独立の導管と中
間部材を介して石灰、鉱石および特に炭素含有燃料を上
吹することも本発明の範囲内テアル。これらのノズルか
ら例えば石炭およびコークスなどの摩砕材料を浴上に吹
込んで融生物への入熱全さらに高めることが好ましい。

本発明によるランスは発生する反応熱の後燃えを改善す
るから、供給される燃料の熱工学凶作用度も向上される
。燃料に例えば鉱石、石灰および石灰万々どの摩砕塗材
を混合随伴させると、これらは融成物上方のガス室内で
既に加熱されるから上記燃料の作用度向上の支援となる
口燃料が上吹されずあるいは燃料−鉱石混合物もしくは
その他の混合物が上吹されないときでも、特に、浴地面
からの吹込みランスの距離が大きな場合には、冷えた固
体粒子は非常に温度が高い後燃え流に導入されるから上
記し几加熱は可能となる口 以下、本発明の実施例を図面を参照として詳しく説明す
る。

図示された本発明に係るランスは３本の同心管１．２．
３’ｔ、例えば型鍛造高純度鋼よりなるランスヘッド４
に浴接してなる。内径２５０■の内管１から酸素はラン
スヘッド４に流れる口外管３の外径は４１０■であり、
中間管２の外径は３４０■である。管１と２の間の環状
空間には冷却用冷却水がランスへ・ンドに向かって流れ
、また管２と３の開環状空間からもどされろう ランスヘッド４は６個の管状ノズル片５を有しており、
その流出開孔６け管外殻表面から外に通じる３個の流路
状となっているので、酸素の流れは酸素管ｌからノズル
片５を経て流出開孔６に至り、そして酸素はノズルヘッ
ド４から多数の個々の流れ状とがって流出する。

ノズル片５はランスの長軸７に対して傾いて配置されて
いる口傾き角度８は転炉形状と大きさに依存し１００　
ないし２５°　であるが、本例では２０°　であるロ ノズル片５の流出開孔６の軸の傾角９．ｌＯは異なって
いるが、傾角ｌＯは傾角８と一致している。流出開孔６
からのガス流−衝突面２０が円環状平面２１内にあり、
その外径りの２３が浴表面２４に近似する場合に、上記
のように傾角を一致・不一致させる方法は好ましい。円
環状領域２１の内径２２近傍で浴表面２４に当たるガス
流を流出させる流出開孔６の傾角９ば、外側流出開孔６
の傾角ｌＯよりも約ｌΩ°小さく、約５０　ないし２０
０　である。

ノズル片５はそれぞれ３個の流出開孔を有するが、第１
図の断面図では一つの流出開孔の全体と、第２の流出開
孔の一部とが示されているが％ｔ４３のものは示されて
いない０既に述べたように、傾角９を有する流出開孔の
ガス流は円環状領域２４の内径２２近傍で浴表面２４に
衝突する。これらガス流の衝突面６個は相互間の間隔が
ほぼ等しく、衝突面は直径２５の円を画く口傾角ｌＯを
有する流出開孔６と図示されていない別の流出開孔から
のガス流は円環状表面２１の外径近傍で浴表面２４と接
する口これらの流出開孔双方相互の傾角はランス長軸に
対して５°　と２０°の間である。

ランスヘッド４は全体としてそれぞれ３個の流出開孔６
を有する６個のノズル片５を駆使する０浴表面２４上に
吹付けられるガス流は相互に別れており％寸たその衝突
平面２０は直径２５．２６ｔ−それぞれ有する２つの円
内にあり、かつ相互の間隔はほぼ一定である。ここで、
形状がほぼ円形の衝突平面２００周縁は円弧状領域２１
の直径２２に接し、同様に衝突平面２０の周縁は円弧状
領域２１の直径２３にも接する。

本発明によるランスの裏銅における優位性は絶大なもの
があり、また融成物から出る反応ガスの後燃え度に関し
まｔ燃焼に対応する熱を浴に伝達することに関し驚くべ
き良好な結果が本発明のランスによりも之らされる。４
孔吹錬ランスなどの従来のランス構造に比較して本発明
によるランスでの後燃え度は約３倍、すなわち約１３％
から約４０％に、なるという驚くべき効果が得られる。

８０％を越える有効度を有する燃焼熱の伝達も非常に高
い。

【図面の簡単な説明】

ｉＥ１図は本発明によるランスヘッドの断面図、第２図
は、一定のランス高さで吹錬を行なう際のガス流の衝突
領域での仮想静止浴面図である。 １．２．３−同心管、４−ランスへ・ソド、５−ノズル
片。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、融成物から生じる反応ガスを後燃えさせそして燃焼
   熱を浴に伝達するために、金属特に鉄融成物上に酸素も
   しくは酸素含有ガスを上吹する水冷ランスであって、■
   数のノズル開孔を備えたものにおいて、 酸素供給部（１）に接続した複数のノズル片（５）のそ
   れぞれに複数の流出開孔（６）が少なくとも２つの同心
   円状に位置するように設けられており、そ の流出開孔によってランスヘッド（４）内にて単独の流
   れが分布せしめられることを特徴とする水冷ランス。 ２、ランス長軸（７）に対して流出開孔（６）の軸が傾
   いて伸びるようにし、また 個々の流れは内径Ｄｉおよび外径Ｄａを有する環状平面
   （２１）の内側に位置し、下記条件：Ｄｉ：Ｌｈ＝０．
   １５ないし０．６ Ｄａ：Ｌｈ＝０．６ないし１．２ を満足するランス距離Ｌｈを以って、ランス長軸を横切
   る平面にあるように構成したことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の水冷ランス。 ３、流出開孔直径のランス距離Ｌｈに対しての関係が０
   ．００３ないし０．０１である特許請求の範囲第１項ま
   たは第２項記載の水冷ランス。 ４、ノズル片（５）のそれぞれが３個の流出開孔（６）
   を有し、それぞれのノズル片からの１条の流れの中心点
   が内側円に位置し、他の２条の流れの中心点が外側同心
   円に位置する特許請求の範囲第１項から第３項までのい
   ずれか１項に記載の水冷ランス。 ５、流出開孔（６）の軸のランス長軸（７）に対する傾
   角（８、９、１０）が様々であることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項から第４項までのいずれか１項に記載
   の水冷ランス。 ６、流出開孔（６）の傾角（８、９、１０）が一つのノ
   ズル片（５）において様々であることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項から第５項までのいずれか１項に記載
   の水冷ランス。 ７、それぞれのノズル片（５）の流出開孔（５）が２個
   ないし５個であることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項から第６項までのいずれか１項に記載の水冷ランス。 ８、少なくとも１個の流出開孔に固体粉供給源を接続し
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項から第７項ま
   でのいずれか１項に記載の水冷ランス。 ９、回転および／または昇降駆動源を有する特許請求の
   範囲第１項から第８項までのいずれか１項に記載の水冷
   ランス。