JPS6274010A - 高炉粉体原料吹込み用ランス - Google Patents

高炉粉体原料吹込み用ランス

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JPS6274010A
JPS6274010A JP21221885A JP21221885A JPS6274010A JP S6274010 A JPS6274010 A JP S6274010A JP 21221885 A JP21221885 A JP 21221885A JP 21221885 A JP21221885 A JP 21221885A JP S6274010 A JPS6274010 A JP S6274010A
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tuyere
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blowing
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Yukio Konishi
小西 行雄
Seiji Taguchi
田口 整司
Haruo Kato
治雄 加藤
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JFE Steel Corp
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Kawasaki Steel Corp
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B5/00Making pig-iron in the blast furnace
    • C21B5/001Injecting additional fuel or reducing agents
    • C21B5/003Injection of pulverulent coal

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
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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、粉体原料および/または燃料の高炉吹込みに
利用されるランスの構造に関するものである。
〔従来の技術〕
高炉操業における原料としては、炉内の通気性を確保し
原料の順調な荷下りを得るために、ある粒径以上の鉱石
、コークスを使用し、粉鉱石、粉コークスの使用は避け
ている。従って、高炉操業における原料として従来は、
粉鉱石、粉コークスは使用されていなかったが、最近1
羽[1部から粉体原料を吹込み、炉内の溶銑、スラグの
成分調整と粉体原料の有効利用を目的に高炉操業を行う
ようになった。しかしながら羽口部より粉体原料を吹込
むことが従来の重油吹込みに比へて、ブローパイプ羽[
」内面の摩耗を起し、ひいてはブローパイプ、羽口の破
損により、大′江故になるという欠点があり、粉体吹込
みにちっては種々の対策を講する必要がある。
特開昭60−402は、第2図に示すように、多重筒構
造からなり、中心筒は固気2相流を形成する粉体送給通
路lであり、中間筒2および外筒3は冷却媒体通路とし
、粉体吹込みランス先端部4は下記条件式を満足する先
1紬状のテーパ状外形を形成したことを特徴とする粉体
燃料吹込みランスである。
0≦1400Lr 2 1290L1 +2950、1
 < L +≦0.35 0<0<180 ここで O:ランス先端部のテーバ角(0) Ll 二羽[〕とブローパイプの境界部からランス先端
までの距#(m) である。
この吹込みランスでは、次のような問題がある。
■う/ス溶Hj防止用冷却媒体通路を併設するため外径
の大きなランスとなり、送風通路を狭くする。
(?)ランス溶損防1に用冷却媒体を用いるために送風
温度は低ドする。
<4〉ランス先端部ではテーバキャップを取付けること
によって渦流の形成は抑制される方向にあるが、ブロー
パイプ内に挿入されている先端以外の部分の外径D1は
大きいためにランスの後方部分に大きな渦流ができる。
従って、渦流による乱流によって粉体吹込み粒子および
灰分はブローパイプおよび羽口内壁に衝突し、これに付
着する。この現象により摩Julのある粉体では羽口内
壁が摩耗する。
〔発明が解決しよさとする問題点〕
従来の高炉羽[1に連結される熱風吹込用ブローパイプ
内へ該ブローパイプの壁をrK b して突入するよう
に配置される重油吹込み用バーナでは粉体吹込み原料が
ブローパイプおよび羽[]内壁にV11突し、摩耗を起
す。
・方、ブローパイプおよび羽口内面に吹込み原料が衝突
り、ないようにバーナを羽口先端近くまで突き出すとレ
ースウェイ内からの輻射熱によってバーナ先端が軟化ま
たは溶損する。
従って、羽[1内壁に吹込み粉体を衝突させないような
ランス形状で且つ輻射熱によってランス先端が軟化した
り溶損したりしないランスの配置を選択しなければなら
ない。
本発明は高炉羽口部から粉体吹込みに利用されるランス
に関して1羽口からの送風を阻害することがなく、粉体
の安定吹込みを継続し、11つ羽口の内壁に粉体が衝突
させないように、適正な形状のランスを提供することを
目的とするものである。
〔問題点を解決するだめのf段〕
本発明のランスは羽[−1軸心線に対して挿入する角度
が10°〜60°である。またランス先端の開11面は
ランス軸心線に対して00±30°の範囲である。
〔作用〕
本発明のランスは次の特徴をもつものである。
(1)粉体の安定吹込みを継続し、羽口内壁に粉体が衝
突しないランス構造であること。
°(2)レースウェイ内からの輻射熱によってランスの
軟化しない位若であること。
第1図は高炉羽口6に連結される熱風吹込み用ブローパ
イプ7内へ該ブローパイプの壁7を貫通して突入するよ
うにした粉体原料吹込み用ランス4の配置図である。第
1図において熱風10は温度が900−1200℃の温
度で、圧力が3〜5kg/cm’G、速度は200〜2
50 m、 / s テ送風される。羽「16は熱風1
0を流すためと高炉内に突5出され高熱を受けるため、
内部を水冷する構造となっており、また通常、ブローパ
イプ7の中心軸に対しである角度Otをもって下向きに
設置されており、材質はCuである。吹込み用ランス4
の内壁面は集塵ダスト、鉄鉱石粉などの摩耗性のある粉
体11が通過するためセラミックまたは耐熱耐摩耗性の
ある金属でコーティング[7である。あるいは吹込み用
ランス4自体がセラミックまたは耐熱耐摩耗性の材質で
あってもよい。吹込みランス内を通過する摩耗性のある
粉体原料はランス先端部から噴出し、ブローパイプ内を
流れる熱[10により羽[16方向に運ばれる。
摩耗性のある粉体原料11が羽11方向に匝ばれ、羽口
内壁に衝突させないためにランス先端部を開先孔と17
、この間先孔面が送風方向と対面し、11つ送風流とy
行になるようにランスを配置する。
また、ランス4を羽[J先端まで突き出すとレースウェ
イ内からの輻射熱によってランスの曲りおよび溶損を生
ずる。
従って、摩耗性のある粉体を羽口内壁に衝突させないこ
とと、ランスの軟化を防止することの両面から、ランス
の形状と配置を定めると以下のようになる。
まずランス形状について、摩耗性のある粉体は吹込みラ
ンス先端から噴出すると、ブローパイプ7内を流れる熱
風10により羽口先端方向へ運ばれ、渦拡散によって第
3図に示すように次第に拡がっていく、この時の粉体の
拡散は(1)式で与えられる。
φ=  (Wf a Ustr /4πWa  e D
 e * 5)Xexp  (−Ustr  (s−1
) /2De・・・・・・(1) D e =O,Ol 5 uL(Re) G375 /
pRe=pD*Ustr  /JL ここで φ:粉体量/空気量比  [−] Wf:粉体吹込み量 Ustr :送風空気流速 Wa:空気の質呈流驕 De:渦拡散係数 立:吹込み点からの軸方向距離 S二母線長さ JL=空気の粘度 ρ:空気の密度 Re:レイノルズ数 ランス先端から噴出する粉体の拡散はランス形状によっ
て異なる。第4図に1380m’の高炉の繕モデル装置
を用い、羽口中心軸とランス挿入とのなす角度を30°
一定として吹込み点から100mm位置におけるランス
形状と粉体粒子の拡散の関係を示す。
第4図からランス先端の開孔面が羽口中心軸と同一の方
が吹込み粒子の拡散は最低となる。従ってランス形状と
してはブローパイプ内へ突入する角度に合わせて、ラン
ス先端の開孔面が送風方向と対向し、かつ羽口中心軸と
同一もしくは平行にすることが吹込み粒子を拡散させな
い最善の方法である。
次に羽「1先端からのランス先端の位置が問題どなる。
羽口先端までランス先端を突出させれば羽口内壁に摩耗
性のある吹込み粉体が衝突することはないがレースウェ
イ内の輻射熱によってランスが溶損する可能性がある。
この点からなるべく羽口先端から離す必要がある。しか
し、一方では羽口先端から離れるとランス先端から噴出
した粉体粒1は羽口内壁に衝突して羽口内壁の摩耗を生
ずる6f能性がある。この限界範囲を定めるため(1)
式を展開し次の(2)式が手えられる。
4πWalIDe・S・φ/W f e Ustr=e
xp  (−User  (s−41) /2Del・
・・・・・(2) ここで吹込み点からの距gI見の時ランス位置を羽1」
中心軸に配置した場合、羽口内壁D/2に粉体粒Pが衝
突しなければ良い。
この場合 S=(立2 + (D /2) 2 ) 1/2となり
、(2)式は(3)式に改められる。
4πWa@De* (立2  +  CD/2)  2  )  1/2 
 φ φ/Wf  ・ 5tr =exp  (−Ustr  ((u2 +(D、/2
)  2 )  ”2−41)/2De)・・・・・・
 (3) ここで、粉体量/空気着比φが小さいほど羽口内壁の摩
耗は起こらない、y2モデル実験において、粉体吹込み
を行い、羽口内壁の摩耗限界位置を測定した。この測定
結果を用い、(3)式に代入するとφ=0.0001を
得た。
従って、定められた設備で、種々の実操業条件において
φ=O,0OO1以下になる羽口先端からランス先端ま
での位置文を定めれば羽口内壁の摩耗は防止できる。こ
の位置文は(3)式からyl =4πWa@De・ (
文2+ CD/2) 2) ”2・φ/W f a Ustr・
・・・・・(4) y2 =exp  (−Ustr  ((412+CD
/2) 2)”2−1)/2De ・・・・・・(5) ここでl/I−y2であるから、(4)、(5)代に9
髪代人12、y+、lzvの交点が、求める羽1−1先
端か[モ))ンス先端までの位置9となる。
次にランスの軟化位;δ9−′を考慮する。ランス先端
部は、I2・−スウ□イ内で、コークス燃焼時に発生ず
る輻射伝Q 1.、丁よ−〕で加熱される。
I/−スウェイからランスへの輻射伝熱ns、 QIは (J+  =  (rx/2tr)  sA  (Tc
4−Tr4)・・・・・・ (6) また、ランスから大気温度への輻射伝熱穴Q2は Q2  =  (α/′2x)  * A  (Tr4
 −TO4)・・・・・・ (7) ここで α・ケ体色[1■] A:輻射熱を受ける面積[m′] TO,レースウェイ内温度[0K] Tr二ランスの軟化、溶損温度[0K]To  大気温
度[0k] である。
☆“体色αは(8)式で表わされる。
α二((1c、osβ)/21 X4π〜・・・・・(
8) ここでβは輻射熱の入射角であり、(8)戊は(9)式
に展開される。
cosβ=(1−(α/2π)) ・・・・・・(9) 従って、羽[1゛r−径D/2における立′が次の式(
10)のように求まる。
tanβ=D/2f     −−−−−−(10)以
りのことから、使用するランスの材質が決まり、その軟
化、溶融温度が決まれば、ランスの曲りおよび溶損に肘
する限界位置立′が算出できる。
ランス軟化限界位置yおよび羽口摩耗限界位置交を実高
炉について以北の式を用いて第1表の条件を代入して工
」算した。
第1表(操業条件) 炉容積V     1380rn’ 羽i:+1−ID     0.12m送風温+=BT
  tooo℃ 送風圧力BP   3000g/cm’羽]1流速U 
   200 m / s粉体吹込穴、WS  100
g/Nm’−air・粉体輸送ガス速度Uw   20
m/sランスの軟化温度Tr   1100℃l/−ス
ウェイ内温度Te  2000℃大気温度To    
   30℃ 羽口内壁摩耗に関しては(4)、(5)式から見=58
0mmと算出される。また、ランスの軟化限界位置文′
は63mmと算出される。なおランス開先孔面角度はO
oである。L記の値を羽【1径との関係で示すと次式と
なる。
0.53≦L/D<4.83 ここに、 L:羽に1先端からのランス先端位;i”7(mm)D
二羽]I径(mm) である。
〔実施例〕
I51表の高炉操業条件において、高炉羽口に連結され
る熱風吹込み用ブローバイブ内へ壁を貫通して挿入する
角度OB、ランスの開孔面の羽口中心軸となす角度θd
、および羽口先端からのランス位tなど種々変更し、羽
口からの粉体原料吹込み用ランスの影状および位置を検
討した。
ここで、ランスの開先孔面の角度θRは次の関係にある
θR=θB −(Od−θt) ここに、 θt・ブローバイブに対する羽口の取伺は角(’) である。
実施例を第2表、第3表に示す。
第2表では、ランスの位置が羽口先端から400 m 
mとした場合において、羽口内壁に吹込み粉体が衝突し
なかったランスの配置を○印で示している。
第2表より羽口内壁が摩耗しない好適条件を量定するこ
とができる。第3表には、ブローパイプ内への挿入角度
を30’、ランスの開先孔面と羽口中心軸となす角をO
″と30°(開先孔面と羽口中心軸とは上行である。)
として、羽口先端からのランス位置と1羽口内壁への吹
込み粉体の衝突位置の関係を実施し、示した。
第3表から開先孔面角度が00の場合羽口先端より50
mm以内では先述の如く、ランスの先端が熱によって曲
りが生じ、羽口先端部に粉体吹込み原料による摩耗が確
認された。
また、600 m m位置では1羽口先端からの距離が
長いため、吹込み粒子の拡散による拡がりが大きくなり
、羽口内壁の摩耗が確認された。
開先孔面角度が+30°では内壁の摩耗するランス限界
位置が00の場合より短くなる。
〔発明の効果〕
1380trfの高炉において、ブローパイプ内へのラ
ンス挿入角度300.ランス開先孔面の切断角度300
、羽口先端からのランス位置200mmとし、粉体原料
吹込み用ランスを経由し、羽口からの粉体吹込み操業を
行った9 本発明のランスの形状および配置によって羽口からの送
風を阻害することがなく、しかもランスの摩耗および軟
化、溶損することがなく、また吹込み粉体による羽口破
損を起すことなく、粉体の安定吹込みを11続すること
ができた。
これによって、高炉の安定操業り多大な効果を得ること
ができた。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例のランスの配置を示す縦断面図
、第2図は従来のランスの(a)ブロー管縦断面図、(
b)ランス先端部縦断面図、第3図はランス先端から噴
出する吹込み粒子の拡がりを小才模式図、第4図はラン
スの形状および配置と吹込み粒子−の拡散係数との関係
を示すグラフである。 1・・・内筒      2・・・中間筒3・・・外筒
      4・・・ランス5・・・テーパキャップ 
6・・・羽[]7・・・ブローパイプ  10・・・熱
風11・・・粉体吹込み原料 0・・・バーナ先端部のテーパ角度 O4・・・羽[1の取付は角度 OR・・・粉体吹込み用ランスの開孔角度L・・・羽1
1先端からのランス位置 D1・・・ランス径 D2・・・テーパ先端部の径 Ll・・・高炉用[]とブローパイプの境界部からラン
ス先端位置までの距離

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 高炉羽口に連設される熱風吹込用ブローパイプの壁
    を貫通し該羽口中心部に斜めに突出した粉体原料吹込み
    用ランスであつて、ランス先端の開孔面の角度が羽口軸
    心線に対し ±30°の範囲にある開先孔面を有するこ とを特徴とする高炉粉体原料吹込み用ラン ス。
JP60212218A 1985-09-27 1985-09-27 高炉粉体原料吹込み用ランス Expired - Fee Related JPH0674448B2 (ja)

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JPH0674448B2 JPH0674448B2 (ja) 1994-09-21

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013036091A (ja) * 2011-08-09 2013-02-21 Jfe Steel Corp 高炉用微粉炭吹込みランス

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58189147U (ja) * 1982-06-08 1983-12-15 石川島播磨重工業株式会社 微粉炭吹込み用配管

Patent Citations (1)

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JP2013036091A (ja) * 2011-08-09 2013-02-21 Jfe Steel Corp 高炉用微粉炭吹込みランス

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