JPS6235447B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は酸素底吹用二重管羽口の保護方法に関
する。

銑鉄により鋼に精錬する転炉の鋼浴々面下に酸
素底吹用二重管羽口を設け、精錬用酸素の全量あ
るいは一部を二重管羽口より底吹きする転炉製鋼
法については、既に幾つかの方法が提案され、か
つ実用化されている。

これ等の転炉製鋼法において、安定した生産を
確保し、同時に酸素底吹きによる効果的、効率的
な治金反応を享受するためには二重管羽口の安定
した寿命が前提となることは当然のことである。

現在一般に用いられている酸素底吹用二重管羽
口の外管の冷却剤としては、天然ガス、プロパ
ン、ブタン等の気体炭化水素、灯油の如き液体炭
化水素、あるいは気体および液体の炭酸ガス等が
用いられており、これ等物質の羽口先端における
顕熱による吸熱、あるいは分解反応による吸熱に
より、羽口先端を冷却し二重羽口の保護を行なう
ものである。

然しながらこの二重羽口は鋼浴面下、一般には
炉底に設置され、羽口先端が鋼浴に直接、接する
状態で酸素を底吹するものであり、この羽口が前
述の外管の冷却ガスによつて冷却、保護されてい
るとは云いながら、極めて苛酷な条件にある。

特に本発明者の詳細な研究によれば、底吹羽口
より吹込まれた酸素が、羽口上部領域で激しい鋼
浴の酸化反応を行ない、この反応部所謂、火点域
の温度は精錬の時期にもよるが約2500℃にも達
し、これによつて羽口先端は強烈な輻射熱にさら
され、同時に底吹ガスのジエツト流及び浮上気泡
によつて引き起こされる羽口近傍の非常に激しい
鋼浴の運動、あるいは流れにもさらされており、
この様な条件で安定した羽口の性状と寿命を確保
することは極めて困難である。

このために実際の操業においては、微妙な羽口
先端の性状の変化によつて、ある時突然に急速な
溶損をし、羽口より溶鋼洩れなどの羽口事故を起
こしたり、あるいは羽口の残存長さが小さくなつ
て、当該羽口を止めて他の残つた羽口での操業を
余儀なくされて目的とする精錬効果、能率の低下
を生じたり、あるいはまた羽口間の羽口溶損速度
に大きな差異を生じることによる早期炉止めを行
なつたり、あるいは定常的な羽口溶損が大となる
など、操業上並びに精錬効率上からも種々の障害
の大きな原因となつている。

本発明の課題は上述のような種々の二重管羽口
の基本的な問題を解決して、安定した操業と精錬
効果を達成するための極めて現実的な効果的方法
を提供することにある。

本発明者の詳細な基礎的研究と実際操業におけ
る多くの経験によれば、二重管羽口の操業上遭遇
する重大な問題は羽口の急速な損傷（異常溶損と
称す）と、内管の地金による部分的あるいは完全
閉塞であり、このいづれも操業上致命的であるこ
とは当然である。

前者の羽口の異常溶損は、１チヤージの精錬で
数10mmから数100mmにもおよび、時によつては１
チヤージで羽口部炉底が貫通されて、溶鋼洩れ事
故となる場合もある。

この現象は前述した羽口先端の非常に苛酷な条
件の中で羽口先端性状、特に羽口先端に付着して
いる多孔質地金、所謂マツシユルームの変化によ
つて羽口先端の冷却バランスがくずれ、二重管羽
口先端の温度が上昇して、内管より吹込んでいる
酸素によつて羽口自体が燃焼して、急激な溶損を
することが判つた。

この羽口先端の燃焼を防止するため一般に、羽
口用パイプはステンレス鋼管が用いられている。
そこで本発明者は羽口先端の上述の異常燃焼を防
止するため、種々のCr系ステンレス、Ni―Cr系
ステンレスについて夫々の化学組成を変え、同時
に外管の冷却剤量を種々変えて詳細な試験を行つ
たが、これ等の羽口パイプの材質および冷却剤量
の選択調整のみでは、実生産炉が長期にわたる操
業で、完全に異常溶損を防止することは困難であ
つた。

次に後者の二重羽口内管の閉塞の問題も、その
基本的な原因は上述の羽口異常溶損と同じく羽口
先端部が局部的に酸素で燃焼し、これによつて溶
融した金属が、内管内壁に付着成長したものであ
り、基本的問題は羽口先端の酸素による燃焼であ
ることが判つた。

これ等二つの現象は、羽口先端に付着した多孔
質地金、所謂マツシユルームの性状によつて、異
つた形で現われるものであり、根本的な原因は羽
口先端の酸素による着火・燃焼であることが発見
された。

そこで本発明者は、羽口材質として一般に用い
られるNi―Cr系ステンレスの高温加熱下、酸素
気流中での燃焼特性を詳細に検討した結果、ステ
ンレス鋼の酸素による着火、燃焼、温度及び着火
後の燃焼速度は鉄の存在下で著しく促進されるこ
とを思い出し、従つて転炉々底の羽口より酸素を
吹込む場合には、羽口先端で溶鋼およびマツシユ
ルームが存在するため、羽口パイプ先端の酸素に
よる燃焼が起り易い、より厳しい条件にあること
が判つた。

例えばステンレス鋼は単体では酸素気流中で
1250℃まで加熱しても、着火、燃焼は無かつた
が、鉄の存在下では1150℃で燃焼を開始した。

そこで、この燃焼し易い鉄が共存する状態での
ステンレス鋼の燃焼を防止あるいは抑制するた
め、酸素中に容量比率で、３％のアルゴンを混合
すると、鉄の存在下でステンレス鋼を1250℃まで
加熱しても全く燃焼が見られず、このような少量
の不活性ガスの混合で鉄共存下のステンレス鋼の
燃焼抑制、防止に効果のあることを見い出した。
同様の効果は、窒素、炭酸ガスについて確認され
た。

このように極めて少量の不活性ガス（アルゴ
ン、窒素）あるいは炭酸ガスによつてステンレス
鋼の燃焼が抑制、防止出来ることは実用上極めて
重要である。

これはこれ等ガスのコストの問題、顕熱ロスに
よる熱効率の低下、炭酸ガスの如き吸熱反応によ
る熱効率低下、あるいは窒素の如き鋼浴の汚染
（鋼中〔Ｎ〕上昇）など、大量使用は種々の障害
を伴なうものであり、少量使用による著しい改善
の持つ意義は非常に大きいと云える。

これ等アルゴン、窒素及び炭酸ガスの鉄共存下
のステンレス鋼の酸素による燃焼抑制効果は、こ
れ等ガス種により多少異るが、いずれの場合も容
量比率で10％以下で充分な効果が得られることが
基礎実験で確認された。

次にこれまで述べた基礎実験により確認された
効果を70t転炉で確認した。

70t転炉々底に８本のステンレス鋼製の二重管
羽口を設け、内管径18mmの内管より合計2800N
m³／Ｈｒの酸素を、外管に合計250Nm³/Hrのプロパ
ンを流して300チヤージの連続操業を実施した。

この時の300チヤージ持続した羽口は、８本中
６本で、この６本の羽口の平均溶損係数は、1.8
mm／チヤージで、他の２本の羽口は１本目が75チ
ヤージ、２本目が167チヤージ目で異常溶損した
ため、羽口を抜き耐火物で閉塞した。

尚、上述の羽口閉塞の都度、内管、外管のガス
流量は稼動羽口本数に比例して減じた。

また、上述の羽口の異常溶損は突然に現われ、
１チヤージあたり数10mmから100mm以上にも及ん
だ。

そこで次の炉代で全く同じ二重管羽口および操
業条件で、内管の酸素に容量比で2.5％、つまり
70Nm³/Hrのアルゴンを混合した。

この結果羽口の異常溶損は全く見られず、８本
の全羽口とも703チヤージ持続し、羽口の溶損係
数は0.8mm／チヤージと、前炉代の溶損係数に対
して半減し寿命も二倍以上となつた。

また、前炉代の異常溶損した羽口で見られた内
管の地金による閉塞傾向も見られず、非常に安定
した羽口の性状が得られた。これによつて１炉代
全体にわたつて８本全羽口による操業が継続で
き、生産能率、精錬効果も充分なものが確保でき
た。

このように本発明の特徴は、極く少量の不活性
ガスあるいは炭酸ガスの底吹用酸素への混合を行
なうことによつて、底吹用二重管羽口の安定性と
寿命を著しく高めるものであり、しかもこの実現
が極く簡単な設備によつて、コスト負担も僅少に
して可能なことに存する。

これ等酸素に混合するガスの容量比率は混合す
るガス種類によつても多少異なるが、５％以下で
ほゞ充分なことが確認されたが、溶製する鋼種、
特に精錬末期の溶鋼の温度が高い鋼種の場合は、
羽口先端の温度も高くなるため本発明の効果をよ
り確実にするためには、５％以上の混合が必要な
場合がある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 転炉の鋼浴々面下の炉壁あるいは炉底に設け
   たステンレス鋼二重管羽口の内管より工業的純酸
   素を、外管より冷却用気体あるいは液体を夫々吹
   込んで、銑鉄より鋼に精錬する方法において、内
   管の酸素にアルゴン、窒素、炭酸ガスから選ばれ
   た稀釈ガスを、対酸素の容量比率で10％以下混合
   することを特徴とする酸素底吹用二重管羽口の保
   護方法。