RU2773179C1

RU2773179C1 - Method for dephosforation of molten cast iron

Info

Publication number: RU2773179C1
Application number: RU2022103852A
Authority: RU
Inventors: Юми МУРАКАМИ; Нобухико ОДА; Хидэмицу НЭГИСИ; Рё КАВАБАТА; Наоки КИКУТИ; Юсукэ ФУДЗИЙ
Original assignee: ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН
Priority date: 2019-07-22
Filing date: 2020-07-02
Publication date: 2022-05-31

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: invention relates to metallurgy, in particular to the dephosphorization of molten iron in a converter with top and bottom blast. The position of the upper surface of the slag is measured, while the position of the upper surface of the molten iron is measured in advance; a slag top surface position difference calculation step for calculating a slag layer thickness which is a difference between the measured positions of the molten iron and slag top surfaces, and a jet injection condition adjusting step using the obtained slag layer thickness value, designed to regulate the jet injection conditions of the oxygen-containing gas injected by the jet from the overhead lance within the proper range. The jet injection conditions for injection from above are adjusted based on a comparison of the thickness of the slag layer and the depth of the depression on the surface.

EFFECT: invention makes it possible to stabilize the supply of iron oxide to the slag-metal interface, and also prevents the metal from splashing out of the converter.

6 cl, 2 dwg, 3 tbl, 3 ex

Description

Область техники, к которой относится изобретениеThe field of technology to which the invention belongs

Настоящее изобретение относится к способу дефосфорации расплавленного чугуна путём использования конвертера с верхним и нижним дутьём, загруженного расплавленным чугуном и шлаком, и вдувания кислородсодержащего газа из фурмы верхнего дутья.The present invention relates to a method for dephosphorizing molten iron by using a top and bottom blow converter loaded with molten iron and slag and blowing oxygen-containing gas from a top blow lance.

Предшествующий уровень техникиPrior Art

С точки зрения повышения эффективности каждой реакции окисления в процессе окислительного рафинирования расплавленного чугуна, важно разработать сопло, которое позволяет одновременно регулировать скорость истечения струи и скорость потока кислородсодержащего газа, впрыскиваемого из фурмы верхнего дутья на поверхность ванны, в соответствии с высотой шлака. Между тем, с точки зрения предотвращения глобального потепления посредством сбережения энергии и уменьшения образования CO₂, обычной практикой при выполнении операции рафинирования в конвертере является снижение коэффициента смешения расплавленного чугуна и введение источника железа, такого как металлический лом. Для ускорения науглероживания металлического лома и пр. и активирования его расплавления дополнительно используют перемешивание вдуваемым снизу газом.From the point of view of improving the efficiency of each oxidation reaction in the process of oxidative refining of molten iron, it is important to develop a nozzle that can simultaneously adjust the jet flow rate and the flow rate of oxygen-containing gas injected from the overhead lance to the surface of the bath, in accordance with the height of the slag. Meanwhile, from the viewpoint of preventing global warming by saving energy and reducing CO ₂ generation, it is a common practice in the converter refining operation to reduce the mixing ratio of molten iron and introduce an iron source such as scrap metal. To accelerate the carburization of scrap metal, etc., and to activate its melting, stirring is additionally used by gas blown from below.

Один из примеров можно обнаружить в процессе рафинирования путём дефосфорации расплавленного чугуна в конвертере. Известно, что реакция дефосфорации протекает по уравнению (1), приведённому ниже, на границе раздела шлак-металл:One example can be found in the refining process by dephosphorizing molten iron in a converter. It is known that the dephosphorization reaction proceeds according to equation (1), given below, at the slag-metal interface:

2[P] + 2(FeO) + 3 (CaO ⋅ FeO) (I) → (3CaO ⋅ P₂O₅) (s) + 5[Fe] … (1)2[P] + 2(FeO) + 3 (CaO ⋅ FeO) (I) → (3CaO ⋅ P ₂ O ₅ ) (s) + 5[Fe] … (1)

В данном случае [M] представляет элемент M в составе расплавленного чугуна, а (S) представляет химическое вещество S в составе шлака.In this case, [M] represents the M element in the molten iron composition, and (S) represents the S chemical in the slag composition.

Как можно видеть из уравнения реакции (1), реакция дефосфорации представляет собой реакцию окисления, для которой существенным является присутствие оксида железа (FeO). Поскольку образующийся оксид фосфора (P₂O₅) является нестабильным, необходимо подвергать его взаимодействию с известью (CaO) для образования 3CaO ⋅ P₂O₅ и стабилизации в виде шлака. С учётом вышесказанного, известь также является существенной для рафинирования путём удаления фосфора. FeO образуется в составе шлака по мере того, как кислородсодержащий газ, выбрасываемый струёй из фурмы верхнего дутья, поглощается расплавленным железом в горячей зоне и окисляет железо. Известь, которая реагирует с оксидом фосфора, при подаче имеет температуру плавления не ниже 2500°C, которая намного выше внутренней температуры печи, составляющей от 1300 до 1500°C, что делает эффективность реакции заметно низкой. Однако при взаимодействии с оксидом железа известь превращается в шлак с образованием феррита кальция (CaO ⋅ FeO), имеющего низкую температуру плавления, содействуя таким путём реакции дефосфорации. Таким образом, можно видеть, что оксид железа не только непосредственно окисляет P, но также и способствует повышению эффективности реакции дефосфорации путём превращения извести в шлак. На начальной стадии, где концентрация P в расплавленном железе является высокой, скорость реакции дефосфорации определяется поступлением кислорода или феррита кальция. С другой стороны, на конечной стадии, где концентрация P стала низкой, скорость реакции определяется поступлением P на границу раздела шлак-металл, и, следовательно, для снижения концентрации P, достигаемой в конце процесса, дополнительно используют перемешивание вдуваемым снизу газом.As can be seen from the reaction equation (1), the dephosphorization reaction is an oxidation reaction for which the presence of iron oxide (FeO) is essential. Because the resulting phosphorus oxide (P ₂ O ₅ ) is unstable, it must be reacted with lime (CaO) to form 3CaO ⋅ P ₂ O ₅ and stabilize as a slag. With that said, lime is also essential for refining by removing phosphorus. FeO is formed in the slag composition as the oxygen-containing gas blasted from the top lance is absorbed by the molten iron in the hot zone and oxidizes the iron. Lime that reacts with phosphorus oxide when fed has a melting point of at least 2500°C, which is much higher than the kiln's internal temperature of 1300 to 1500°C, making the reaction efficiency remarkably low. However, when interacting with iron oxide, lime turns into slag to form calcium ferrite (CaO ⋅ FeO), which has a low melting point, thus contributing to the dephosphorization reaction. Thus, it can be seen that iron oxide not only directly oxidizes P, but also contributes to the efficiency of the dephosphorization reaction by converting lime into slag. In the initial stage, where the concentration of P in the molten iron is high, the rate of the dephosphorization reaction is determined by the supply of oxygen or calcium ferrite. On the other hand, in the final stage, where the P concentration has become low, the reaction rate is determined by the supply of P to the slag-metal interface, and therefore, to reduce the P concentration reached at the end of the process, agitation by gas blown from below is additionally used.

В этой связи сообщалось о способе, в котором истечение струи вдуваемого сверху кислорода регулируют так, чтобы блокировать шлаком непосредственное приведение его в контакт с расплавленным чугуном, так что повышается активность кислорода на границе раздела шлак-металл и активируется образование оксида железа (FeO) с резким повышением эффективности дефосфорации. Например, в Патентном документе 1 предлагается способ, в котором скорость потока вдуваемого сверху кислорода, высоту фурмы верхнего дутья, диаметр отверстия и число сопел фурмы, а также объём добавляемого потока регулируют таким образом, чтобы приведение струйного потока вдуваемого сверху кислорода в прямой контакт с расплавленным железом блокировалось шлаком.In this regard, a method has been reported in which the jet of oxygen injected from above is controlled so as to block the slag from directly bringing it into contact with molten iron, so that the oxygen activity at the slag-metal interface is increased and the formation of iron oxide (FeO) is activated with a sharp increasing the efficiency of dephosphorization. For example, Patent Document 1 proposes a method in which the top-blown oxygen flow rate, top-blast lance height, orifice diameter and number of nozzles of the lance, and the amount of addition flow are controlled so as to bring the top-blown oxygen jet stream into direct contact with the molten iron was blocked by slag.

В Патентном документе 2, в котором принимается во внимание явление, заключающееся в том, что концентрация пыли является низкой, когда вдуваемый сверху кислород не находится в контакте с расплавленным чугуном, и что концентрация пыли чрезмерно повышается, когда вдуваемый сверху кислород вступает в контакт с расплавленным чугуном, предлагается способ надёжного осуществления бесконтактного вдувания посредством определения того, находятся ли вдуваемый сверху кислород и расплавленный чугун в контакте друг с другом, при использовании измерителя концентрации пыли, установленного в газоотводе, и путём регулирования скорости потока вдуваемого сверху кислорода и/или высоты расположения фурмы верхнего дутья.In Patent Document 2, which takes into account the phenomenon that the dust concentration is low when top-blown oxygen is not in contact with molten iron, and that the dust concentration is excessively high when top-blown oxygen comes into contact with molten iron, iron, a method is proposed to reliably perform non-contact injection by determining whether top-injected oxygen and molten iron are in contact with each other using a dust concentration meter installed in the gas outlet, and by adjusting the flow rate of top-injected oxygen and/or the height of the lance upper blast.

Список цитируемой литературыList of cited literature

Патентные документыPatent Documents

Патентный документ 1: Выложенный японский патент № 2002-322507Patent Document 1: Japanese Patent Laid-Open No. 2002-322507

Патентный документ 2: Выложенный японский патент № 2003-113412Patent Document 2: Japanese Patent Laid-Open No. 2003-113412

Сущность изобретенияThe essence of the invention

Техническая проблемаTechnical problem

Однако в вышеописанных традиционных технологиях имеются следующие проблемы.However, the conventional technologies described above have the following problems.

При дефосфорации в конвертере широко используются конвертеры с верхним и нижним дутьём, включающие в себя перемешивание расплавленного чугуна вдуваемым снизу газом, как описано выше. Однако в способах вдувания, описанных в Патентном документе 1 и Патентном документе 2, не упоминаются условия нижнего дутья, и указанные способы представляют собой технологии, в которых принимается во внимание только вдувание в конвертерах с верхним дутьём. С учётом вышесказанного, применительно к конвертерам с верхним и нижним дутьём в том виде, как они существуют, указанные технологии будут создавать препятствия для работы. Например, общеизвестно, что шлак в конвертере с верхним и нижним дутьём содержит гранулированный чугун, порождаемый вдуваемым снизу газом. Когда дутьё выполняют таким образом, чтобы предотвращать проникновение вдуваемого сверху струйного потока через шлак, содержащий такой гранулированный чугун, кислород, диспергированный в шлаке, может быть не в состоянии достигать поверхности ванны расплавленного чугуна в результате абсорбирования суспендированным гранулированным чугуном. Далее, в результате того, что гранулированный чугун поглощает кислород, гранулированный чугун в шлаке требует более длительного периода времени осаждения по отношению к времени вдувания. Таким образом, оксид железа (FeO), даже при его образовании, вносит меньший вклад на границе раздела шлак-металл, что может значительно замедлять протекание реакции дефосфорации. In converter dephosphorization, top-blown and bottom-blown converters are widely used, which involve stirring the molten iron with a bottom-blown gas, as described above. However, the blowing methods described in Patent Document 1 and Patent Document 2 do not mention bottom blowing conditions, and these methods are technologies in which only blowing in top blown converters is taken into account. With that said, for top blown and bottom blown converters as they exist, these technologies will create barriers to operation. For example, it is common knowledge that the slag in a top-blown and bottom-blown converter contains granulated iron generated by bottom-blown gas. When blowing is performed in such a manner as to prevent the overhead jet stream from penetrating the slag containing such granular iron, oxygen dispersed in the slag may not be able to reach the surface of the molten iron bath due to being absorbed by the slurried granular iron. Further, as a result of the fact that the granular iron absorbs oxygen, the granular iron in the slag requires a longer period of settling time relative to blowing time. Thus, iron oxide (FeO), even when it is formed, makes a smaller contribution at the slag-metal interface, which can significantly slow down the dephosphorization reaction.

Кроме того, избыточное накопление в шлаке оксида железа (FeO), который не содействует данной реакции, может стать серьезным препятствием для работы, поскольку он активирует образование пузырей в шлаке и порождает явление, называемое выплёскиванием, при котором шлак аномально вспучивается, пузырится и разбрызгивается через отверстие печи. Таким образом, применительно к конвертерам с верхним и нижним дутьём, способы дефосфорации с вдуванием, описанные в Патентном документе 1 и Патентном документе 2, не только значительно тормозят протекание реакции дефосфорации, но и могут делать невозможным само функционирование конвертера вследствие выплёскивания.In addition, excessive accumulation of iron oxide (FeO) in the slag, which does not contribute to this reaction, can become a serious obstacle to operation, since it activates the formation of bubbles in the slag and gives rise to a phenomenon called sloshing, in which the slag abnormally swells, bubbles and splashes through oven hole. Thus, with respect to top-blown and bottom-blown converters, the blowing dephosphorization methods described in Patent Document 1 and Patent Document 2 not only significantly retard the dephosphorization reaction, but may also prevent the operation of the converter itself due to sloshing.

Для решения указанных проблем следует поддерживать условия окружающей среды, в которых струйный поток кислорода для вдувания проникает через шлак. Традиционная фурменная технология, использованная в Патентном документе 2, в ходе продувки не может обеспечить для этой цели никаких мер, отличных от уменьшения высоты расположения фурмы до такой высоты, пока струйный поток кислорода не будет проникать через шлак. Однако с точки зрения площади границы раздела реакции, обеспечение большой области (площадь горячей зоны), в которой струйный поток попадает на поверхность ванны расплавленного чугуна, является результативным для эффективной подачи оксида железа (FeO), который способствует протеканию реакции дефосфорации на границе раздела шлак-металл. Уменьшение высоты расположения фурмы приводит к сокращению площади горячей зоны, а вследствие этого, к снижению эффективности реакции дефосфорации, и с учётом вышесказанного, является нежелательным.To solve these problems, it is necessary to maintain environmental conditions in which the jet stream of oxygen for injection penetrates the slag. The conventional lance technology used in Patent Document 2 during blowdown cannot provide any measures for this purpose other than lowering the height of the lance to such a height until the jet stream of oxygen penetrates the slag. However, in terms of reaction interface area, providing a large area (hot zone area) in which the jet stream hits the surface of the molten iron bath is effective in effectively supplying iron oxide (FeO), which promotes the dephosphorization reaction at the slag- metal. Reducing the height of the tuyere leads to a reduction in the area of the hot zone, and as a result, to a decrease in the efficiency of the dephosphorization reaction, and in view of the foregoing, is undesirable.

Настоящее изобретение направлено на решение упомянутых выше проблем, и в нём предлагается способ дефосфорации расплавленного чугуна, который применяет в ходе дефосфорации использование конвертера с верхним и нижним дутьём и который приводит к стабильному поступлению оксида железа (FeO), содействующего реакции дефосфорации, на границу раздела шлак-металл, а также предотвращает выплёскивание, являющееся фактором, затрудняющим работу.The present invention aims to solve the above problems, and provides a method for dephosphorizing molten iron, which adopts the use of a top-blown converter during dephosphorization, and which leads to a stable supply of iron oxide (FeO) facilitating the dephosphorization reaction to the slag interface. -metal, and also prevents sloshing, which is a factor that makes work difficult.

Решение проблемыSolution

Во-первых, способ дефосфорации расплавленного чугуна настоящего изобретения, в котором предпочтительно решаются вышеописанные проблемы, представляет собой способ дефосфорации расплавленного чугуна, в котором используют конвертер с верхним и нижним дутьём, загруженный расплавленным чугуном и шлаком, и в котором для осуществления дефосфорации расплавленного чугуна путём вдувания кислородсодержащего газа из фурмы верхнего дутьяFirst, the molten iron dephosphorization method of the present invention, which preferably solves the above-described problems, is a molten iron dephosphorization method in which a top- and bottom-blown converter loaded with molten iron and slag is used, and in which, in order to carry out the dephosphorization of molten iron by injection of oxygen-containing gas from the top blast lance

в качестве основного газа подают кислородсодержащий газ через выпускное отверстие одного или нескольких основных каналов для вдувания, которые расположены таким образом, что проходят через внешнюю оболочку фурмы верхнего дутья, иas the main gas, an oxygen-containing gas is supplied through the outlet of one or more main injection channels, which are located in such a way that they pass through the outer shell of the top blast lance, and

подают контрольный газ через отверстие, размещённое на внутренней поверхности стенки основного канала для вдувания, в направлении осевого центра основного канала для вдувания через канал подачи контрольного газа.the control gas is supplied through the hole located on the inner surface of the wall of the main injection channel in the direction of the axial center of the main injection channel through the control gas supply channel.

Способ дефосфорации расплавленного чугуна отличается тем, что он включает в себя:The method for dephosphorizing molten iron is characterized in that it includes:

стадию измерения положения верхней поверхности шлака путем непрерывного или периодического измерения в произвольном положении верхней поверхности шлака, присутствующего на расплавленном чугуне, при этом положение верхней поверхности расплавленного чугуна было измерено заранее;a step of measuring the position of the top surface of the slag by continuously or periodically measuring at an arbitrary position the top surface of the slag present on the molten iron, wherein the position of the top surface of the molten iron has been measured in advance;

стадию расчёта разницы верхней поверхности шлака, предназначенную для вычисления толщины слоя шлака, которая представляет собой разность между измеренными положениями верхних поверхностей расплавленного чугуна и шлака; иa slag top surface difference calculation step for calculating a slag layer thickness which is a difference between the measured positions of the top surfaces of the molten iron and the slag; and

стадию регулировки условий струйного впрыскивания с использованием полученной величины толщины слоя шлака, предназначенную для регулирования условий струйного впрыскивания кислородсодержащего газа, впрыскиваемого струёй из фурмы верхнего дутья, в надлежащем диапазоне.a step of adjusting the jet injection conditions using the obtained slag layer thickness value for adjusting the jet injection conditions of the oxygen-containing gas injected by the jet from the top blast lance to an appropriate range.

Во-вторых, способ дефосфорации расплавленного чугуна настоящего изобретения, в котором предпочтительно решаются вышеописанные проблемы, представляет собой способ дефосфорации расплавленного чугуна, в котором используют конвертер с верхним и нижним дутьём, загруженный расплавленным чугуном и шлаком, и в котором для осуществления дефосфорации расплавленного чугуна путём вдувания кислородсодержащего газа из фурмы верхнего дутьяSecondly, the molten iron dephosphorization method of the present invention, which preferably solves the above-described problems, is a molten iron dephosphorization method in which a top- and bottom-blown converter loaded with molten iron and slag is used, and in which, in order to carry out dephosphorization of the molten iron, by injection of oxygen-containing gas from the top blast lance

в качестве основного газа подают кислородсодержащий газ через выпускное отверстие одного или нескольких основных каналов для вдувания, которые расположены таким образом, что протянуты через внешнюю оболочку фурмы верхнего дутья, иoxygen-containing gas is supplied as the main gas through the outlet of one or more main injection channels, which are located in such a way that they extend through the outer shell of the top blast lance, and

стадию расчёта начальной толщины слоя шлака, предназначенную для вычисления толщины слоя шлака, при этом положение верхней поверхности расплавленного чугуна и положение верхней поверхности шлака измерено заранее;an initial slag layer thickness calculation step for calculating the slag layer thickness, wherein the position of the top surface of the molten iron and the position of the top surface of the slag are measured in advance;

стадию расчёта изменения толщины слоя шлака, измеренную путем непрерывного измерения положения верхней поверхности шлака при вдувании и вычисления изменений толщины слоя шлака; иa step of calculating a change in the thickness of the slag layer measured by continuously measuring the position of the upper surface of the slag when blown and calculating the change in the thickness of the slag layer; and

стадию регулировки условий струйного впрыскивания с использованием полученных величин начальной толщины шлака и её изменений, предназначенную для регулирования условий струйного впрыскивания кислородсодержащего газа, подаваемого из фурмы верхнего дутья, в надлежащем диапазоне.a step of adjusting the jet injection conditions using the obtained values of the initial slag thickness and its changes, for adjusting the jet injection conditions of the oxygen-containing gas supplied from the top blast lance in an appropriate range.

Способы дефосфорации расплавленного металла, согласно настоящему изобретению, могут представлять собой более предпочтительные решения в случае, если:Methods for dephosphorizing molten metal according to the present invention may be preferred solutions if:

a. Кислородсодержащий газ, подаваемый струёй из фурмы верхнего дутья, проникает через шлак, находящийся на расплавленном чугуне, и достигает верхней поверхности расплавленного чугуна;a. The oxygen-containing gas blasted from the top blast lance penetrates the slag on the molten iron and reaches the upper surface of the molten iron;

b. Глубина впадины в расплавленном чугуне, формируемой кислородсодержащим газом, проникшим через шлак, составляет меньше 10% от толщины слоя шлака;b. The depth of the depression in the molten iron formed by the oxygen-containing gas permeated through the slag is less than 10% of the thickness of the slag layer;

c. Регулирование условий нагнетания струи из фурмы верхнего дутья представляет собой регулировку соотношения между давлением подачи контрольного газа и давлением подачи основного газа; иc. The regulation of the injection conditions of the jet from the top blast lance is the regulation of the ratio between the pilot gas supply pressure and the main gas supply pressure; and

d. Регулирование условий нагнетания струи из фурмы верхнего дутья представляет собой регулировку соотношения между скоростью потока контрольного газа и скоростью потока основного газа.d. The regulation of the injection conditions of the jet from the top blast lance is the regulation of the ratio between the pilot gas flow rate and the main gas flow rate.

Полезные эффекты изобретенияUseful effects of the invention

В соответствии с настоящим изобретением при дефосфорации расплавленного чугуна путём использования конвертера с верхним и нижним дутьём, вдувание осуществляют при поддержании надлежащих условий струйного впрыскивания кислородсодержащего газа в виде струи из фурмы верхнего дутья, в частности, поддерживают условия окружающей среды, в которых вдуваемый сверху струйный поток кислорода находится в контакте с расплавленным чугуном. Это делает возможным стабильное поступление оксида железа (FeO) на границу раздела шлак-металл, а также предотвращение выплёскивания путём заблаговременного исключения избыточного накопления в шлаке оксида железа (FeO), который не вносит вклада в данную реакцию.In accordance with the present invention, when dephosphorizing molten iron by using a top and bottom blow converter, injection is carried out while maintaining proper conditions for jet injection of oxygen-containing gas in the form of a jet from the top blow lance, in particular, maintaining environmental conditions in which the jet stream blown from above oxygen is in contact with molten iron. This enables stable supply of iron oxide (FeO) to the slag-metal interface, as well as prevention of sloshing by early elimination of excessive accumulation of iron oxide (FeO) in the slag, which does not contribute to this reaction.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

Фиг. 1 представляет собой вид в разрезе переднего конца фурмы верхнего дутья, которую используют в способе дефосфорации расплавленного чугуна согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.Fig. 1 is a sectional view of the front end of an overhead lance that is used in a molten iron dephosphorization process according to one embodiment of the present invention.

Фиг. 2 представляет собой вид в разрезе устройства, демонстрирующего концепцию способа дефосфорации расплавленного чугуна согласно варианту осуществления настоящего изобретения.Fig. 2 is a sectional view of an apparatus showing the concept of a molten iron dephosphorization method according to an embodiment of the present invention.

Описание вариантов осуществленияDescription of Embodiments

Способ дефосфорации расплавленного чугуна настоящего изобретения будет описан подробно ниже на основе предпочтительного примера, показанного на чертежах.The molten iron dephosphorization method of the present invention will be described in detail below based on a preferred example shown in the drawings.

Фиг. 1 представляет собой схематичный вид, отображающий вертикальное сечение переднего конца фурмы 1 верхнего дутья в случае конвертера, который используют соответствующим образом для воплощения способа дефосфорации расплавленного чугуна согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. На фиг. 1 показана нижняя концевая часть фурмы 1 верхнего дутья. Фурма 1 верхнего дутья заключает в себе один или несколько основных каналов 3 для вдувания, через которые кислородсодержащий газ, находящийся внутри резервуара 34 для газа, впрыскивают струёй в направлении поверхности ванны, находящейся внутри реакционного сосуда, и она заключает в себе канал 4 подачи контрольного газа, имеющий отверстие 41, которое расположено на внутренней поверхности стенки каждого основного канала 3 для вдувания и предназначено для выпускания контрольного газа в виде струи в основной канал 3 для вдувания. Отверстие 41 выполнено с возможностью выпускания контрольного газа в виде струи в направлении осевого центра основного канала 3 для вдувания. Фурма 1 верхнего дутья имеет каналы 2 циркуляции охлаждающей воды. В примере фиг. 1 основной канал 3 для вдувания имеет форму песочных часов, образуемую путём сочетания двух усечённых конусов. Отверстие 41 сформировано на внутренней поверхности стенки горловины 32 основного канала 3 для вдувания, где площадь сечения является наименьшей. Форма указанного основного канала 3 для вдувания представляет собой форму так называемого сопла Лаваля. В качестве кислородсодержащего газа, подаваемого в основной канал 3 для вдувания, можно использовать, например, газообразный кислород, а контрольный газ может быть тем же газом, что и кислородсодержащий газ, или может быть инертным газом, таким как азот.Fig. 1 is a schematic view showing a vertical section of the front end of an overhead lance 1 in the case of a converter which is suitably used to implement a molten iron dephosphorization method according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1 shows the lower end part of the top blast lance 1. The top blow lance 1 includes one or more main blowing channels 3 through which the oxygen-containing gas inside the gas tank 34 is jet injected towards the surface of the bath inside the reaction vessel, and it includes a control gas supply channel 4 , having an opening 41 which is located on the inner surface of the wall of each main injection channel 3 and is designed to discharge the control gas in the form of a jet into the main injection channel 3. The hole 41 is configured to discharge the reference gas in the form of a jet towards the axial center of the main injection channel 3 . Tuyere 1 upper blast has channels 2 circulation of cooling water. In the example of FIG. 1 main channel 3 for blowing has an hourglass shape, formed by combining two truncated cones. The hole 41 is formed on the inner wall surface of the neck 32 of the main blowing passage 3 where the cross-sectional area is the smallest. The shape of said main injection channel 3 is that of a so-called Laval nozzle. As the oxygen-containing gas supplied to the main injection port 3, for example, oxygen gas may be used, and the reference gas may be the same gas as the oxygen-containing gas, or may be an inert gas such as nitrogen.

В фурме верхнего дутья, используемой в настоящем изобретении, внутри её сопла (основной канал 3 для вдувания), как показано на фиг. 1, контрольный газ сталкивается с основным потоком, в направлении, отличном от направления движения основного потока, в результате чего изменяется маршрут протекания основного потока и регулируется его скорость протекания. Первоначальным проточным каналом, по которому протекает основной поток, является всё сечение сопла. При введении контрольного газа основной поток протекает так, чтобы избегать потока контрольного газа, и, таким образом, площадь сечения канала протекания основного потока ограничивается.In the top blow lance used in the present invention, inside its nozzle (main injection port 3), as shown in FIG. 1, the control gas collides with the main flow in a direction different from the direction of the main flow, thereby changing the flow path of the main flow and controlling its flow rate. The initial flow channel through which the main flow flows is the entire section of the nozzle. When the test gas is introduced, the main flow flows so as to avoid the flow of the test gas, and thus the cross-sectional area of the main flow flow path is limited.

Данный принцип применяется во флюидном устройстве, представляющем собой одно из устройств, в котором используются флюидные явления. Термин «флюидное устройство» является общим термином для устройств, в которых используют функции, обеспечиваемые за счёт эффекта столкновения струйного потока с боковой стенкой, эффекта столкновения между двумя струйными потоками, флюидного явления, порождаемого завихрением, и за счёт флуктуаций скорости самого струйного потока, и оно изучается в области гидродинамики. Например, флюидное устройство принимает форму, в которой канал подачи контрольной текучей среды расположен вблизи выпускного отверстия проточного канала струйного потока, в направлении, находящемся под прямым углом к струйному потоку. При введении текучей среды в струйный поток через канал подачи контрольной текучей среды струйный поток сжимается под действием контрольной текучей среды, так что площадь сечения струйного потока отчасти уменьшается, и даже в случае проточного канала, имеющего прямолинейную форму (являющегося соплом с прямолинейной образующей), струйный поток ведёт себя так, как если бы оно являлось соплом Лаваля. Таким образом, газ, впрыскиваемый струёй из основного канала 3 для вдувания (смешанный газ, состоящий из основного кислородсодержащего газа и контрольного газа), имеет более высокую скорость потока в выпускном отверстии 31 основного канала 3 для вдувания. Флюидные устройства обладают тем преимуществом, что им не требуется подвижная механическая часть. В случае, когда сопло Лаваля образуется при помощи горловины 32 в основном канале для вдувания, как показано на фиг. 1, предпочтительно, чтобы отверстие 41 располагалось вблизи горловины 32. Кроме того, в случае, когда основной канал 3 для вдувания сформирован в виде прямолинейного цилиндрического сопла с постоянным диаметром трубы, предпочтительно, чтобы отверстие 41 располагалось на внутренней стенке удаленном от выпускного отверстия 31 основного канала 3 для вдувания на расстояние, составляющее 0,5 - 2,5-кратную величину диаметра трубы.This principle is applied in a fluid device, which is one of the devices that uses fluid phenomena. The term "fluid device" is a general term for devices that use the functions provided by the effect of the collision of the jet stream with the side wall, the effect of the collision between two jet streams, the fluid phenomenon generated by the swirl, and due to fluctuations in the speed of the jet stream itself, and it is studied in the field of hydrodynamics. For example, the fluid device takes the form in which the control fluid supply passage is located near the outlet of the jet stream flow path, in a direction at right angles to the jet stream. When fluid is introduced into the jet stream through the control fluid supply channel, the jet stream is compressed by the control fluid so that the cross-sectional area of the jet stream is somewhat reduced, and even in the case of a flow channel having a rectilinear shape (being a nozzle with a straight generatrix), the jet the flow behaves as if it were a Laval nozzle. Thus, the gas jet-injected from the main injection port 3 (mixed gas consisting of the main oxygen-containing gas and the reference gas) has a higher flow rate at the outlet 31 of the main injection port 3. Fluid devices have the advantage that they do not require a moving mechanical part. In the case where the Laval nozzle is formed by the neck 32 in the main blowing passage, as shown in FIG. 1, it is preferable that the hole 41 is located near the mouth 32. In addition, in the case where the main injection port 3 is formed as a straight cylindrical nozzle with a constant pipe diameter, it is preferable that the hole 41 is located on the inner wall remote from the main outlet 31. channel 3 for injection at a distance of 0.5 to 2.5 times the diameter of the pipe.

Касательно формы отверстия 41 канала 4 подачи контрольного газа, используемой в настоящем изобретении, отметим, что в случае, когда внутренняя поверхность стенки основного канала 3 для вдувания превращается в плоскость, соответствующим образом можно использовать, например, круглое отверстие, эллиптическое отверстие или многоугольное отверстие, которые имеют круглую форму, эллиптическую форму и многоугольную форму, соответственно, либо можно использовать круговую или частичную прорезь. Предпочтительно, чтобы отверстия 41 канала 4 подачи контрольного газа были предусмотрены практически с равными интервалами по окружности или имели форму прорези. Предпочтительно, чтобы общая длина отверстий 41 канала 4 подачи контрольного газа составляла не менее 25% от длины внутренней поверхности стенки основного канала 3 для вдувания в направлении окружности. Термин «практически равные интервалы по окружности» означает, что величина расстояния S между положениями центров каждой пары соседних отверстий 41 в направлении окружности находится в пределах ±20% от средней величины S_AVE расстояний между положениями центров всех пар соседних отверстий 41 в направлении окружности. Когда общая длина, которая приходится на долю отверстий 41, составляет меньше 25%, воздействие сжатия потока на кислородсодержащий газ как основной поток может становиться столь малым, что влияние увеличения скорости потока на струйный газ может оказываться недостаточным.With regard to the shape of the opening 41 of the test gas supply passage 4 used in the present invention, note that in the case where the inner wall surface of the main blowing passage 3 becomes flat, for example, a round hole, an elliptical hole, or a polygonal hole can be appropriately used, which are circular, elliptical, and polygonal, respectively, or a circular or partial slit may be used. Preferably, the openings 41 of the test gas supply passage 4 are provided at substantially equal intervals around the circumference, or have the shape of a slit. Preferably, the total length of the openings 41 of the test gas supply passage 4 is not less than 25% of the length of the inner wall surface of the main blowing passage 3 in the circumferential direction. The term "substantially equal circumferential intervals" means that the distance S between the center positions of each pair of adjacent holes 41 in the circumferential direction is within ±20% of the average value S _AVE of the distances between the center positions of all pairs of adjacent holes 41 in the circumferential direction. When the total length accounted for by the openings 41 is less than 25%, the effect of compressing the flow on the oxygen-containing gas as the main flow may become so small that the effect of increasing the flow rate on the jet gas may be insufficient.

Фиг. 2 представляет собой вид конвертера в разрезе, демонстрирующий концепцию воплощения способа дефосфорации расплавленного чугуна согласно настоящему изобретению с использованием фурмы 1 верхнего дутья. Расплавленный чугун 6 и шлак 7 загружают в сосуд 5 конвертера и в ходе продувки вводят кислородсодержащий газ в виде вдуваемого сверху струйного потока 8 из фурмы 1 верхнего дутья, при этом одновременно вдувают газ для перемешивания через фурму 11 нижнего дутья. Фурма 1 верхнего дутья снабжена трубой 9 основного газа, предназначенной для подачи основного газа в основной канал 3 для вдувания, и трубой 10 контрольного газа, предназначенной для подачи контрольного газа из отверстий 41, находящихся внутри основного канала 3 для вдувания, по каналу 4 подачи контрольного газа. При вдувании шлак 7 вспенивается.Fig. 2 is a sectional view of a converter showing the concept of an implementation of the molten iron dephosphorization process according to the present invention using an overhead lance 1. Molten iron 6 and slag 7 are loaded into the vessel 5 of the converter, and during the purge, oxygen-containing gas is introduced in the form of a top-blown jet stream 8 from the top blast lance 1, while mixing gas is simultaneously blown through the lance 11 of the bottom blast. The upper lance 1 is provided with a main gas pipe 9 for supplying the main gas to the main injection channel 3, and a control gas pipe 10 for supplying control gas from holes 41 located inside the main injection channel 3 through the control gas supply channel 4. gas. When injected, the slag 7 foams.

В настоящем изобретении определяют высоту вспенивания шлака 7, т.е. толщину слоя шлака, и без изменения расстояния от верхней поверхности расплавленного чугуна до переднего конца фурмы 1 верхнего дутья (высота расположения фурмы) регулируют скорость потока или давление подачи контрольного газа с целью обеспечения скорости вдуваемого сверху струйного потока 8 в надлежащем диапазоне. В результате, вдуваемый сверху струйный поток 8 проникает через слой шлака и вступает в контакт с расплавленным чугуном, что позволяет осуществлять эффективную дефосфорацию расплавленного чугуна.In the present invention, the foaming height of the slag 7 is determined, i. e. the thickness of the slag layer, and without changing the distance from the upper surface of the molten iron to the front end of the upper blast lance 1 (tuyere height), the flow rate or control gas supply pressure is adjusted to ensure that the speed of the jet stream 8 blown from above is in the proper range. As a result, the jet stream 8 blown from above penetrates the slag layer and comes into contact with the molten iron, which allows efficient dephosphorization of the molten iron.

В настоящем документе для измерения высоты H_S0 вспенивания шлака 7 можно использовать микроволновый уровнемер. Высоту H_M0слоя расплавленного чугуна 6 можно измерять при помощи вспомогательной фурмы. В качестве толщины слоя шлака D_S используют значение, полученное в результате вычитания измеренной величины высоты H_M0 слоя расплавленного чугуна из измеренной величины высоты H_S0 вспенивания шлака. В ходе продувки толщина D_S слоя шлака динамически изменяется по мере добавления реагента для дефосфорации. При необходимости можно использовать способ измерения высоты H_S верхней поверхности шлака или способ оценки толщины D_S слоя шлака на основе материального баланса и насыпной плотности шлака, определённой заранее.In this document, a microwave level gauge can be used to measure the foaming height H _S0 of the slag 7. The height H _M0 of the molten iron layer 6 can be measured using an auxiliary lance. As the thickness of the slag layer D _S , the value obtained by subtracting the measured value of the height H _M0 of the molten iron layer from the measured value of the slag foaming height H _S0 is used. During blowdown, the thickness D _S of the slag layer changes dynamically as the dephosphorizing agent is added. If necessary, a method for measuring the height H _S of the upper surface of the slag or a method for estimating the thickness D _S of the slag layer based on the material balance and the bulk density of the slag determined in advance can be used.

В первом варианте осуществления настоящего изобретения при продувке постоянно или периодически измеряют положение в произвольном месте на верхней поверхности шлака, присутствующего на расплавленном железе, например, при помощи микроволнового уровнемера (стадия измерения положения верхней поверхности). Затем измеряют положение верхней поверхности расплавленного чугуна с использованием зонда на основе вспомогательной фурмы, и в результате численного расчёта или эксперимента получают данные о форме описываемой ниже поверхности, характеризующейся глубиной впадины на верхней поверхности шлака, формируемой под действием кислородсодержащего газа, впрыскиваемого струёй из фурмы верхнего дутья. После этого, исходя из положения верхней поверхности шлака, полученного путём усреднения, с использованием положения верхней поверхности шлака, измеренного ранее реальным образом, вычисляют их разность как толщину слоя шлака (стадия расчёта разности положений верхней поверхности шлака). С использованием полученной толщины слоя шлака, без изменения высоты расположения фурмы верхнего дутья, регулируют давление или скорость потока контрольного газа внутри основного канала для вдувания с целью обеспечения условий струйного впрыскивания кислородсодержащего газа в надлежащем диапазоне и достижения таким образом идеальной формы поверхности (стадия регулировки условий струйного впрыскивания).In the first embodiment of the present invention, blowing continuously or periodically measures the position at an arbitrary location on the top surface of the slag present on the molten iron, for example, using a microwave level gauge (upper surface position measurement step). Then, the position of the upper surface of the molten iron is measured using a probe based on the auxiliary lance, and as a result of numerical calculation or experiment, data are obtained on the shape of the surface described below, characterized by the depth of the depression on the upper surface of the slag formed by the action of oxygen-containing gas injected by the jet from the top blast lance . After that, based on the position of the upper surface of the slag obtained by averaging, using the position of the upper surface of the slag measured previously in a real way, their difference is calculated as the thickness of the slag layer (the stage of calculating the position difference of the upper surface of the slag). Using the obtained thickness of the slag layer, without changing the height of the top blast lance, the pressure or flow rate of the control gas inside the main injection channel is adjusted in order to ensure that the oxygen-containing gas jet injection conditions are in the proper range and thus achieve the ideal surface shape (jet conditions adjustment step). injections).

Глубину L_S впадины на поверхности, образующейся при продувке, можно вычислять, например, при помощи объединения следующей ниже формулы (2) с формулой (3). Впадина на поверхности образуется по мере того, как шлак и расплавленное железо оттесняются вдуваемым сверху струйным потоком 8. Указанная впадина формируется как углубление в шлаке, пока вдуваемый сверху струйный поток 8 проходит через шлак 7. После того, как вдуваемый сверху струйный поток 8 проникнет через шлак 7, упомянутая впадина образуется как углубление в расплавленном чугуне.The depth L _S of the depression on the surface formed by blowing can be calculated, for example, by combining the following formula (2) with formula (3). A depression on the surface is formed as the slag and molten iron are pushed aside by the top-blown jet stream 8. Said depression is formed as a depression in the slag while the top-blown jet stream 8 passes through the slag 7. After the top-blown jet stream 8 penetrates through slag 7, said depression is formed as a recess in the molten iron.

L_S = L_h ⋅ exp ( -0,78 h/L_h) … (2)L _S = L _h ⋅ exp ( -0.78 h/L _h ) … (2)

L_h = 63 × ( ρ_S/ρ_M)^-1/3 × ( F_O2/n/d_t)^2/3 … (3)L _h = 63 × ( ρ _S /ρ _M ) ^-1/3 × ( F _O2 /n/d _t ) ^2/3 … (3)

Здесь L_S: глубина впадины, формирующейся при воздействии струйного потока кислорода, которая представляет собой расстояние по вертикали от верхней поверхности шлака перед началом рафинирования до дна впадины на поверхности (м);Here L _S : the depth of the cavity formed under the influence of a jet flow of oxygen, which is the vertical distance from the top surface of the slag before the start of refining to the bottom of the cavity on the surface (m);

h: расстояние по вертикали от переднего конца фурмы до верхней поверхности шлака перед началом рафинирования (м);h: vertical distance from the front end of the lance to the top surface of the slag before refining (m);

L_h: глубина впадины на поверхности при h = 0 (м);L _h : depth of depression on the surface at h = 0 (m);

ρ_S: насыпная плотность пенистого шлака (например, 200 кг/м³);ρ _S : bulk density of foamy slag (eg 200 kg/m ³ );

ρ_M: плотность расплавленного чугуна (расплавленных чушек чугуна) (например, 6900 кг/м³);ρ _M : density of molten iron (molten pig iron) (eg 6900 kg/m ³ );

F_O2: общая скорость потока вдуваемого сверху кислорода (сумма скорости потока основного газа и скорости потока контрольного газа) (нм³/ч);F _O2 : total flow rate of oxygen injected from above (sum of main gas flow rate and control gas flow rate) (nm ³ /h);

n: число отверстий сопел фурмы 1 верхнего дутья (-); иn: number of holes in the nozzles of the top lance 1 (-); and

d_t: диаметр горловины сопла (горловины 32 основного канала для вдувания) фурмы 1 верхнего дутья (м).d _t : diameter of the mouth of the nozzle (the neck 32 of the main injection channel) of the top lance 1 (m).

Если глубина L_S впадины на поверхности в формуле (2) является величиной, не меньше толщины D_S слоя шлака, можно заключить, что вдуваемый сверху струйный поток 8 проник через шлак 7 и достиг расплавленного чугуна 6.If the depth L _S of the cavity on the surface in formula (2) is a value not less than the thickness D _S of the slag layer, it can be concluded that the jet stream 8 blown from above penetrated the slag 7 and reached the molten iron 6.

Касательно метода расчёта глубины L_S впадины на поверхности отметим, что существуют и разные другие методы, включая следующую ниже формулу (4), о которой сообщалось в выложенном японском патенте № 2015-101734, а из приведённых формул следует выбирать и использовать метод, подходящий для конкретного применения.Regarding the method for calculating the depth L _S of a surface depression, there are various other methods, including the following formula (4) reported in Japanese Patent Laid-Open No. 2015-101734, and from the above formulas, a method suitable for specific application.

Vd_t = 0,73 (L_S + h) L_S ^1/2 … (4)Vd _t = 0.73 (L _S + h) L _S ^1/2 ... (4)

здесь V: вертикальная составляющая скорости истечения струи в переднем конце сопла (м/с).where V: vertical component of the jet flow velocity at the front end of the nozzle (m/s).

В данном варианте осуществления, для вычисления глубины L_S впадины, образующейся на поверхности в ходе продувки, по приведённой выше формуле (2), вначале определяют, например, положение точки 12 измерения, находящейся в произвольном положении на верхней поверхности шлака, при помощи микроволнового уровнемера или тому подобного устройства. Затем, исходя из рабочих условий, как например, высоты H_M0слоя расплавленного чугуна, измеренной перед началом процесса, высоты H_S0слоя шлака, измеренной в ходе продувки, высоты H_L расположения переднего конца фурмы верхнего дутья, количества шлака, полученного на основе материального баланса, состава и температуры шлака, а также насыпной плотности шлака, оцененной исходя из данного состава, температуры и количества шлака, в дополнение к расчёту толщины D_S слоя шлака, вычисляют глубину L_S впадины на верхней поверхности шлака, формируемой при воздействии кислородсодержащего газа, подаваемого струёй из фурмы верхнего дутья. Если в результате расчёта глубина L_S впадины на верхней поверхности шлака превышает 110% от толщины D_S слоя шлака, соотношение между давлениями или скоростями потоков основного газа, который является кислородсодержащим газом, и контрольного газа, впрыскиваемых струёй из фурмы верхнего дутья, регулируют таким образом, чтобы глубина L_S впадины на верхней поверхности шлака, вычисленная по указанным выше формулам (2) и (3), характеризовалась значением, не меньше того, при котором кислородсодержащий газ проникает через слой шлака и достигает расплавленного чугуна, и чтобы глубина L_Mвпадины в расплавленном чугуне, формируемой при воздействии кислородсодержащего газа, проникшего через шлак, не превышала 10% от толщины слоя шлака. В данном случае диаметр d_t горловины сопла фурмы 1 верхнего дутья в приведённой выше формуле (3) представляет собой кажущийся диаметр окружности, эквивалентной горловине 32 основного канала для вдувания, который определяется контрольным газом. Если L_S> D_S, то L_M вычисляют путём вычитания L_S - D_S.In this embodiment, in order to calculate the depth L _S of the cavity formed on the surface during blowing, according to the above formula (2), first determine, for example, the position of the measurement point 12 located at an arbitrary position on the upper surface of the slag, using a microwave level gauge or similar device. Then, based on operating conditions, such as the height H _M0 of the molten iron layer measured before the start of the process, the height H _S0 of the slag layer measured during blowing, the height H _L of the front end of the top blow lance, the amount of slag obtained based on the material balance, composition and temperature of the slag, as well as the bulk density of the slag, estimated from this composition, temperature and amount of slag, in addition to calculating the thickness D _S of the slag layer, calculate the depth L _S of the depression on the upper surface of the slag formed by exposure to oxygen-containing gas, supplied by a jet from the top blast lance. If, as a result of the calculation, the depth L _S of the depression on the upper surface of the slag exceeds 110% of the thickness D _S of the slag layer, the ratio between the pressures or flow rates of the main gas, which is an oxygen-containing gas, and the control gas injected by the jet from the top blast lance, is regulated in this way so that the depth L _S of the cavity on the upper surface of the slag, calculated according to the above formulas (2) and (3), is characterized by a value not less than that at which the oxygen-containing gas penetrates through the slag layer and reaches the molten iron, and that the depth L _M of the cavity in molten iron, formed under the influence of oxygen-containing gas that penetrated through the slag, did not exceed 10% of the thickness of the slag layer. In this case, the diameter d _t of the mouth of the nozzle of the top lance 1 in the above formula (3) is the apparent diameter of the circle equivalent to the neck 32 of the main injection channel, which is determined by the test gas. If L _S > D _S , then L _M is calculated by subtracting L _S - D _S .

Во втором варианте осуществления настоящего изобретения, если измерены заранее положение верхней поверхности расплавленного чугуна и положение верхней поверхности шлака вышеописанным методом или ему подобным, прежде всего, вычисляют начальную толщину слоя шлака (стадия расчёта толщины слоя шлака). Затем определяют изменения уровня поверхности в ходе продувки с использованием микроволнового уровнемера или ему подобного. В то же время, определяют образующееся при продувке количество оксида железа, которое рассчитывают на основе материального баланса, например, исходя из объёма потока реагента, вдуваемого для дефосфорации, и оценённого путём анализа количества отходящего газа, которые являются рабочими параметрами, и вычисляют кажущуюся насыпную удельную массу шлака. Это используется как резерв в случае, если уровень шлака трудно определять при помощи микроволнового уровнемера вследствие образования пыли или тому подобного (стадия расчёта изменения толщины слоя шлака). С использованием полученных величин начальной толщины слоя шлака и динамических изменений толщины слоя шлака, как в первом варианте осуществления, выполняют регулировку таким образом, чтобы вертикальная составляющая V скорости истечения струи кислородсодержащего газа, впрыскиваемого струёй из фурмы верхнего дутья, в переднем конце сопла характеризовалась значением, не меньше того, при котором кислородсодержащий газ проникает через слой шлака и достигает расплавленного чугуна, и чтобы глубина L_Mвпадины в расплавленном железе, формируемой при воздействии кислородсодержащего газа, проникшего через шлак, не превышала 10% от толщины слоя шлака (стадия регулировки условий струйного впрыскивания).In the second embodiment of the present invention, if the position of the top surface of the molten iron and the position of the top surface of the slag are measured in advance by the above method or the like, the initial thickness of the slag layer is calculated first (slag layer thickness calculation step). The changes in surface level during the purge are then determined using a microwave level gauge or the like. At the same time, the amount of iron oxide generated by blowing is determined, which is calculated based on the material balance, for example, based on the volume of the flow of the reagent blown for dephosphorization and estimated by analyzing the amount of exhaust gas, which are operating parameters, and calculate the apparent bulk specific mass of slag. This is used as a reserve in case the level of slag is difficult to detect with a microwave level gauge due to generation of dust or the like (slag layer thickness change calculation step). Using the obtained values of the initial thickness of the slag layer and dynamic changes in the thickness of the slag layer, as in the first embodiment, the adjustment is performed so that the vertical component V of the outflow velocity of the oxygen-containing gas jet injected by the jet from the top blast lance at the front end of the nozzle is characterized by the value not less than that at which the oxygen-containing gas penetrates through the slag layer and reaches the molten iron, and that the depth L _M of the depression in the molten iron formed by the action of the oxygen-containing gas penetrated through the slag does not exceed 10% of the thickness of the slag layer (the step of adjusting the conditions of the jet injections).

В настоящем изобретении желательно, чтобы кислородсодержащий газ, впрыскиваемый струёй из фурмы верхнего дутья, проникал через шлак на расплавленном чугуне и достигал верхней поверхности расплавленного чугуна. Это связано с тем, что, поскольку вдуваемый сверху струйный поток кислорода проникает через шлак и вступает в контакт с расплавленным чугуном, в области контакта данной струи, т.e. на границе раздела шлак-металл, образуется оксид железа (FeO), что активирует реакцию дефосфорации в соответствии с уравнением (1). Как описано выше, в случае дефосфорации при использовании конвертера с верхним и нижним дутьём, если вдувание осуществляют в условиях, когда струйный поток кислородсодержащего газа не проникает через шлак, кислород не способен достигать границы раздела шлак-металл, при этом в шлаке лишь избыточно накапливается оксид железа (FeO), который не вносит вклада в реакцию дефосфорации расплавленного чугуна, что не только снижает эффективность дефосфорации, но и также может приводить к выплёскиванию. В противном случае, когда напор вдуваемого сверху струйного потока кислорода возрастает до величины, выше требуемой для проникновения через шлак, кислород, поглощаемый со стороны поверхности расплавленного чугуна, образует оксид железа (FeO). Так как поверхность расплавленного чугуна перемешивается вдуваемым сверху струйным потоком кислорода, указанный оксид железа расходуется по реакции обезуглероживания, что может понижать эффективность дефосфорирующего кислорода. С учётом вышесказанного, желательно устанавливать глубину L_S впадины на поверхности, формируемой при воздействии вдуваемого сверху струйного потока кислорода, достаточную лишь для проникновения через шлак. Предпочтительно, чтобы глубина L_M впадины в расплавленном чугуне, формируемой при воздействии кислородсодержащего газа, проникшего через шлак, составляла меньше 10% от толщины слоя шлака.In the present invention, it is desirable that the oxygen-containing gas injected by the overhead lance jet penetrate the slag on the molten iron and reach the top surface of the molten iron. This is due to the fact that, since the jet stream of oxygen injected from above penetrates through the slag and comes into contact with molten iron, in the area of contact of this jet, i.e. at the slag-metal interface, iron oxide (FeO) is formed, which activates the dephosphorization reaction in accordance with equation (1). As described above, in the case of dephosphorization using a top and bottom blown converter, if injection is carried out under conditions where the jet stream of oxygen-containing gas does not penetrate the slag, oxygen is not able to reach the slag-metal interface, while only oxide accumulates excessively in the slag iron (FeO), which does not contribute to the dephosphorization reaction of molten iron, which not only reduces the efficiency of dephosphorization, but also can lead to sloshing. Otherwise, when the pressure of the oxygen jet stream blown from above increases to a value higher than required to penetrate the slag, the oxygen absorbed from the surface side of the molten iron forms iron oxide (FeO). Since the surface of the molten iron is agitated by the jet stream of oxygen injected from above, said iron oxide is consumed in the decarburization reaction, which can reduce the efficiency of the dephosphorizing oxygen. In view of the foregoing, it is desirable to set the depth L _S of the depression on the surface formed under the action of a jet stream of oxygen blown from above, sufficient only for penetration through the slag. Preferably, the depth L _M of the depression in the molten iron formed by the action of the oxygen-containing gas permeated through the slag is less than 10% of the thickness of the slag layer.

В настоящем изобретении, на основе комплекса элементов формул (2) и (3), приведённых выше, обнаружен подход к регулированию параметра d_t формы сопла без изменения величины h, относящейся к высоте расположения фурмы, и общей скорости F_O2потока кислорода. Например, с использованием фурмы 1 верхнего дутья, имеющей форму, показанную на фиг. 1, в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, формируют вышеописанное флюидное устройство за счёт вдувания контрольного газа через отверстия 41, предусмотренные в горловине 32 основного канала 3 для вдувания. Таким путём в настоящем изобретении реализуется динамическое изменение кажущейся формы горловины 32 основного канала 3 для вдувания. Экспериментально доказано, что взаимосвязь между отношением давления P_m подачи основного газа к давлению P_a подачи контрольного газа и кажущимся диаметром d_t окружности, эквивалентной горловине сопла, выражается следующей формулой (5):In the present invention, based on the set of elements of formulas (2) and (3) above, an approach has been found to adjust the nozzle shape parameter d _t without changing the value of h related to the height of the lance and the overall oxygen flow rate F _O2 . For example, using an overhead lance 1 having the shape shown in FIG. 1, according to one embodiment of the present invention, the above-described fluid device is formed by injecting a test gas through holes 41 provided in the neck 32 of the main injection port 3. In this way, the present invention realizes a dynamic change in the apparent shape of the neck 32 of the main blowing channel 3. It has been experimentally proven that the relationship between the ratio of the main gas supply pressure P _m to the reference gas supply pressure P _a and the apparent diameter d _t of a circle equivalent to the nozzle throat is expressed by the following formula (5):

d_t = d_t0 (-0,09 (P_a/P_m) + 1) … (5)d _t \u003d d _t0 (-0.09 (P _a / P _m ) + 1) ... (5)

В данном случае d_t0: диаметр основного канала для вдувания в месте расположения отверстий (мм);In this case, d _t0 : diameter of the main injection channel at the location of the holes (mm);

P_a: давление подачи контрольного газа (избыточное давление); иP _a : test gas supply pressure (overpressure); and

P_m: давление подачи основного газа (избыточное давление).P _m : main gas supply pressure (overpressure).

Рабочим параметром для фактического регулирования давления является скорость потока. Формулу (5) можно преобразовать относительно скорости потока в следующую формулу (5'):The operating parameter for the actual pressure control is the flow rate. Formula (5) can be converted with respect to the flow rate into the following formula (5'):

d_t = d_t0 (-0,09 (A_m0 ⋅ Q_a)/(A_aQ_m) + 1) … (5')d _t = d _t0 (-0.09 (A _m0 ⋅ Q _a )/(A _a Q _m ) + 1) … (5')

Здесь Q_a: скорость потока контрольного газа;Here Q _a : flow rate of the reference gas;

Q_m: скорость потока основного газа;Q _m : main gas flow rate;

A_m0: площадь сечения основного канала для вдувания в месте расположения отверстий (мм²); иA _m0 : cross-sectional area of the main injection channel at the location of the holes (mm ² ); and

A_a: площадь сечения отверстия для подачи контрольного газа (мм²).A _a : cross-sectional area of the test gas inlet (mm ² ).

Как можно видеть из приведённых выше формул (5) и (5'), регулирование по соотношению давлений и регулирование по соотношению скоростей потока являются эквивалентными. При воплощении настоящего изобретения можно использовать любой вид регулирования: как по соотношению давлений, так и по соотношению скоростей потока.As can be seen from formulas (5) and (5') above, pressure ratio control and flow ratio control are equivalent. In the implementation of the present invention, any kind of regulation can be used: both in relation to pressure and in relation to flow rates.

В данном варианте осуществления изменение кажущегося диаметра d_t окружности, эквивалентной горловине сопла, достигается путём управления соотношением между давлением подачи контрольного газа и давлением подачи основного газа, P_a/P_m, или соотношением между скоростью потока контрольного газа и скоростью потока основного газа, Q_a/Q_m. В результате, можно регулировать глубину L_S впадины на поверхности при одновременном сохранении того же самого значения h в отношении высоты расположения фурмы, без изменения общей скорости потока кислорода F_O2. Иными словами, можно позволять вдуваемому сверху струйному потоку 8 кислорода проникать через шлак 7 путём регулирования глубины L_S впадины на поверхности, без уменьшения площади горячей зоны.In this embodiment, changing the apparent diameter d _t of a circle equivalent to the nozzle throat is achieved by controlling the ratio between the pilot gas supply pressure and the main gas supply pressure, P _a /P _m , or the ratio between the pilot gas flow rate and the main gas flow rate, Q _a /Q _m . As a result, it is possible to adjust the depth L _S of the depression on the surface while maintaining the same value of h in relation to the height of the lance, without changing the overall flow rate of oxygen F _{O 2} . In other words, it is possible to allow the top-blown oxygen jet stream 8 to penetrate the slag 7 by adjusting the depth L _S of the depression on the surface, without reducing the area of the hot zone.

ПримерыExamples

Пример 1Example 1

В качестве одного из примеров первого варианта осуществления, в котором дефосфорацию расплавленного чугуна эффективно осуществляют способом в соответствии с настоящим изобретением, проводили испытание в конвертере для дефосфорации, включающее в себя вдувание кислорода на расплавленный чугун с использованием фурмы верхнего дутья и удаление таким образом фосфора, содержащегося в расплавленном чугуне, с использованием действующего конвертера с верхним и нижним дутьём. Количество расплавленного чугуна составляло 283,8 тонны, а количество металлического лома составляло 36,2 тонны. Скорость потока вдуваемого снизу газа составляла 2400 нм³/ч. Число основных каналов для вдувания в фурме верхнего дутья было равно пяти. Выходной диаметр составлял 0,071 м, и диаметр горловины составлял 0,071 м. Отверстие имело форму кольцевой прорези шириной 5,4 мм. Концентрация P до начала процесса составляла 0,125 мас.%. Уровень положения верхней поверхности шлака в положении 2/3 радиуса от центра измеряли из отверстия печи с использованием микроволнового уровнемера. Высоту H_M0 слоя расплавленного чугуна перед началом продувки измеряли заранее при помощи вспомогательной фурмы. В ходе продувки вводили дефосфорирующий поток со скоростью 10 кг/т в расчёте на расплавленные чушки чугуна. Это эквивалентно увеличению общего количества шлака на 10%.As one example of the first embodiment in which dephosphorization of molten iron is effectively carried out by the method of the present invention, a dephosphorization converter test was conducted, including blowing oxygen into the molten iron using an overhead lance, and thereby removing the phosphorus contained in molten iron, using an operating converter with top and bottom blast. The amount of molten iron was 283.8 tons, and the amount of scrap metal was 36.2 tons. The flow rate of the gas injected from below was 2400 nm ³ /h. The number of main injection channels in the top blast lance was five. The exit diameter was 0.071 m and the throat diameter was 0.071 m. The orifice was in the form of an annular slot 5.4 mm wide. The concentration of P before the start of the process was 0.125 wt.%. The level of the position of the upper surface of the slag at the position 2/3 of the radius from the center was measured from the furnace opening using a microwave level gauge. The height H _M0 of the layer of molten iron before blowing was measured in advance using an auxiliary lance. During blowing, a dephosphorizing stream was introduced at a rate of 10 kg/t, calculated on molten pig iron. This is equivalent to increasing the total amount of slag by 10%.

Начальная толщина D_S слоя шлака, полученная исходя из высоты H_M0 слоя расплавленного чугуна, измеренной перед началом процесса, и высоты H_S0 слоя шлака, измеренной при помощи микроволнового уровнемера, составляла 3,40 м.The initial thickness D _S of the slag layer, obtained from the height H _M0 of the molten iron layer measured before the start of the process, and the height H _S0 of the slag layer measured with a microwave level gauge, was 3.40 m.

Дутьё для дефосфорации начинали при высоте расположения фурмы и количестве продувочного кислорода, регулируемых на основе формул (2) и (3) таким образом, чтобы глубина L_S впадины на поверхности составляла 3,45 м. В данном случае соотношение между глубиной L_S впадины на поверхности и толщиной D_S слоя шлака составляло L_S/D_S × 100 = 101,5%, что является условием пребывания вдуваемого сверху струйного потока в контакте с расплавленным чугуном.The dephosphorization blast was started with the lance height and the amount of purge oxygen adjusted on the basis of formulas (2) and (3) so that the depression depth L _S at the surface was 3.45 m. In this case, the ratio between the depression depth L _S at surface and the thickness D _S of the slag layer was L _S /D _S × 100 = 101.5%, which is the condition for the jet stream blown from above to be in contact with the molten iron.

В ходе дутья для дефосфорации непрерывно измеряли уровень верхней поверхности шлака с использованием микроволнового уровнемера и в качестве величины, характеризующей уровень поверхности шлака, использовали среднее значение за 10 секунд. При продувке, по мере вдувания потока для дефосфорации, увеличивалось количество шлака и поднимался уровень его поверхности.During the dephosphorization blow, the level of the upper surface of the slag was continuously measured using a microwave level gauge, and the average value over 10 seconds was used as a value characterizing the level of the slag surface. When blowing, as the flow for dephosphorization was blown in, the amount of slag increased and its surface level rose.

Для того, чтобы позволить вдуваемому сверху струйному потоку проникать через шлак, коэффициент давления контрольного газа повышали от 0,00 до 0,50 в соответствии с формулой (5). В результате расстояние от поверхности расплавленного чугуна до поверхности шлака становилось эквивалентным отношению L_S/D_S глубины L_S впадины на поверхности к толщине D_S слоя шлака, которое составляло 101,5%.In order to allow the jet stream blown from above to penetrate the slag, the pressure ratio of the control gas was increased from 0.00 to 0.50 according to formula (5). As a result, the distance from the surface of the molten iron to the surface of the slag became equivalent to the ratio L _S /D _S of the depth L _S of the depression on the surface to the thickness D _S of the slag layer, which was 101.5%.

Когда вдувание осуществляли при доле контрольного газа, регулируемой с целью поддержания условия L_S/D_S × 100 = 101,5% от начальной ступени до конца продувки, согласно способу настоящего изобретения, количество удалённого фосфора ΔP, которое представляет собой разность между концентрацией P [мас. %] в исходном расплавленном чугуне и концентрацией P [мас. %] в расплавленном чугуне по завершении вдувания, составляло 0,115 мас.%.When blowing was carried out with the proportion of control gas adjusted to maintain the condition L _S /D _S × 100 = 101.5% from the initial stage to the end of blowing, according to the method of the present invention, the amount of phosphorus removed ΔP, which is the difference between the concentration P [ wt. %] in the original molten iron and concentration P [wt. %] in molten iron at the end of blowing was 0.115 wt.%.

С другой стороны, когда вдувание осуществляли в таких условиях, что вдуваемый сверху струйный поток не достигал расплавленного чугуна, то, поскольку количество шлака увеличивалось, количество удалённого фосфора ΔP составляло лишь 0,068 мас. %, несмотря на тот же самый общий объём продувочного кислорода.On the other hand, when injection was carried out under such conditions that the jet stream injected from above did not reach the molten iron, since the amount of slag increased, the amount of removed phosphorus ΔP was only 0.068 wt. % despite the same total volume of purge oxygen.

Пример 2Example 2

В качестве одного из примеров второго варианта осуществления, в котором дефосфорацию расплавленного чугуна эффективно осуществляют способом в соответствии с настоящим изобретением, проводили испытание в конвертере для дефосфорации, включающее в себя вдувание кислорода на расплавленный чугун с использованием фурмы верхнего дутья и удаление таким образом фосфора, содержащегося в расплавленном чугуне, с использованием действующего конвертера с верхним и нижним дутьём. Количество расплавленных чушек чугуна составляло 283,8 тонны, а количество металлического лома составляло 36,2 тонны. Скорость потока вдуваемого снизу газа составляла 2400 нм³/ч. Число основных каналов для вдувания в фурме верхнего дутья было равно пяти. Выходной диаметр составлял 0,071 м, и диаметр горловины составлял 0,071 м. Отверстие имело форму кольцевой прорези шириной 5,4 мм. Концентрация P до начала процесса составляла от 0,120 до 0,125 мас.%.As one example of the second embodiment, in which the dephosphorization of molten iron is efficiently carried out by the method of the present invention, a dephosphorization converter test was conducted, including blowing oxygen into the molten iron using an overhead lance, and thereby removing the phosphorus contained in molten iron, using an operating converter with top and bottom blast. The amount of molten pig iron was 283.8 tons, and the amount of scrap metal was 36.2 tons. The flow rate of the gas injected from below was 2400 nm ³ /h. The number of main injection channels in the top blast lance was five. The exit diameter was 0.071 m and the throat diameter was 0.071 m. The orifice was in the form of an annular slot 5.4 mm wide. The concentration of P before the start of the process ranged from 0.120 to 0.125 wt.%.

В таблице 1 показан результат выполнения операции в действующей печи для дефосфорации. В ходе данной операции глубину L_S впадины на поверхности рассчитывали по формуле (2) при одновременном регулировании соотношения между давлением подачи контрольного газа и давлением подачи основного газа, и при этом вычисляли динамическую высоту D_S слоя шлака исходя из рабочих условий, например, начального количества шлака, объёма вдуваемого для дефосфорации потока и насыпной плотности шлака, определённой на основе состава шлака и его температуры, и наблюдали, проникал ли вдуваемый сверху струйный поток через шлак. Значения глубины L_S впадины на поверхности и высоты D_Sслоя шлака, приведённые в таблице 1, представляют собой величины, достигнутые в конце дутья.Table 1 shows the result of the operation in the operating furnace for dephosphorization. In this operation, the depth L _S of the depression on the surface was calculated by the formula (2) while adjusting the ratio between the supply pressure of the control gas and the supply pressure of the main gas, and at the same time, the dynamic height D _S of the slag layer was calculated based on operating conditions, for example, the initial amount slag, the volume injected for dephosphorization flow, and the bulk density of the slag determined based on the composition of the slag and its temperature, and it was observed whether the jet stream injected from above penetrated the slag. The depths L _S of the depression on the surface and the heights D _S of the slag layer given in Table 1 represent the values reached at the end of the blast.

Количество удалённого фосфора, ΔP [мас. %] в таблице 1, было то же, что и в примере 1. The amount of removed phosphorus, ΔP [wt. %] in table 1 was the same as in example 1.

Во всех процессах № 1 – 5 таблицы 1 вдувание осуществляли при давлении контрольного газа, регулируемом таким образом, что глубина L_S впадины на поверхности, вычисленная по формуле (2), становилась больше толщины D_Sслоя шлака, рассчитанной на основе фактического измерения. С другой стороны, в процессах № 6 – 8 контрольный газ не подавали. В процессе № 6 высоту расположения фурмы уменьшали таким образом, чтобы доводить глубину L_S впадины на поверхности и толщину D_S слоя шлака до аналогичных таковым в процессе № 1. В каждом из процессов № 7 и 8 вдувание осуществляли в таких условиях, что глубина L_S впадины на поверхности, вычисленная по формуле (2), становилась меньше толщины D_Sслоя шлака, рассчитанной на основе фактического измерения.In all processes No. 1 - 5 of Table 1, injection was carried out at a control gas pressure controlled in such a way that the depth L _S of the depression on the surface, calculated by formula (2), became greater than the thickness D _S of the slag layer, calculated on the basis of the actual measurement. On the other hand, in processes No. 6 - 8 no control gas was supplied. In process No. 6, the height of the lance was reduced in such a way as to bring the depth L _S of the depression on the surface and the thickness D _S of the slag layer to similar to those in process No. 1. In each of the processes No. 7 and 8, injection was carried out under such conditions that the depth L _S depression on the surface, calculated by the formula (2), became less than the thickness D _S of the slag layer, calculated based on the actual measurement.

В процессах № 1 – 5, в которых вдуваемый сверху струйный поток кислорода регулировали таким образом, чтобы он проникал через шлак, количества удалённого фосфора ΔP являлись значительными, по сравнению с количествами в процессах № 7 и 8, в которых вдуваемый сверху струйный поток кислорода регулировали таким образом, чтобы он не проникал через шлак. Это доказывает, что проникновение вдуваемого сверху струйного потока кислорода через шлак является важным для активирования реакции дефосфорации при использовании конвертера с верхним и нижним дутьём.In processes Nos. 1-5, in which the top-blown oxygen jet was controlled to penetrate the slag, the amounts of phosphorus removed ΔP were significant compared to the amounts in Processes Nos. 7 and 8, in which the top-blown oxygen jet was controlled so that it does not penetrate through the slag. This proves that the penetration of the top-blown jet stream of oxygen through the slag is important for activating the dephosphorization reaction when using a top-blown and bottom-blown converter.

При сравнении процессов № 1 и 6, которые эквивалентны по глубине L_S впадины на поверхности относительно толщины D_S слоя шлака, видно, что количество удалённого фосфора ΔP больше в процессе № 1. Вероятно, это имеет место вследствие того, что в основной канал для вдувания подавали контрольный газ, а глубину L_S впадины на поверхности регулировали при одновременном сохранении площади горячей зоны, без уменьшения высоты расположения фурмы. Кроме того, в процессах № 1, 3 и 4, которые характеризуются тем, что глубина L_S впадины на поверхности, отнесённая к толщине D_S слоя шлака, составляет менее 10% от толщины D_S слоя шлака, т.е. глубина L_M впадины в расплавленном железе составляет меньше 10% от толщины D_S слоя шлака, количества удалённого фосфора ΔP являются превосходными, по сравнению с таковым в процессе № 6 как эталоне. С другой стороны, в процессах № 2 и 5, в которых глубина L_M впадины в расплавленном железе составляет не менее 10% от толщины слоя шлака, количества удалённого фосфора эквивалентны таковому в процессе № 6 или ниже его. Данный результат указывает на то, что излишне глубокая впадина на поверхности могла ослаблять эффект промотирования реакции дефосфорации.When comparing processes No. 1 and 6, which are equivalent in depth L _S to a depression on the surface relative to the thickness D _S of the slag layer, it can be seen that the amount of removed phosphorus ΔP is greater in process No. 1. This is probably due to the fact that in the main channel for control gas was supplied, and the depth L _S of the cavity on the surface was adjusted while maintaining the area of the hot zone, without reducing the height of the tuyere. In addition, in processes Nos. 1, 3 and 4, which are characterized in that the depth L _S of the depression on the surface, related to the thickness D _S of the slag layer, is less than 10% of the thickness D _S of the slag layer, i.e. the depth L _M of the depression in the molten iron is less than 10% of the thickness D _S of the slag layer, the amounts of phosphorus removed ΔP are excellent compared to those of Process No. 6 as a reference. On the other hand, in processes Nos. 2 and 5, in which the depth L _M of the depression in the molten iron is at least 10% of the thickness of the slag layer, the amounts of phosphorus removed are equivalent to or lower than those in process No. 6. This result indicates that an excessively deep depression on the surface could weaken the effect of promoting the dephosphorization reaction.

Пример 3Example 3

В таблице 2 показан результат выполнения операции с использованием того же устройства, что и в примере 2, при этом изменено соотношение Q_a/Q_m скоростей потоков контрольного газа и основного газа, подаваемых в фурму верхнего дутья. Количество расплавленного чугуна составляло 283,8 тонны, а количество металлического лома составляло 36,2 тонны. Скорость потока вдуваемого снизу газа составляла 2400 нм³/ч. Число основных каналов для вдувания в фурме верхнего дутья было равно пяти. Выходной диаметр составлял 0,071 м, и диаметр горловины составлял 0,071 м. Отверстие имело форму кольцевой прорези шириной 5,4 мм. Концентрация P до начала процесса составляла от 0,120 до 0,125 мас.%. В таблице 2 показан результат выполнения операции в действующей печи для дефосфорации. В ходе данной операции глубину L_S впадины на поверхности рассчитывали по формулам (2) и (5') при одновременном регулировании соотношения между скоростью подачи потока контрольного газа и скоростью подачи потока основного газа, и при этом вычисляли динамическую высоту D_S слоя шлака исходя из рабочих условий, например, начального количества шлака, объёма вдуваемого для дефосфорации потока и насыпной плотности шлака, определённой на основе состава шлака и его температуры, и наблюдали, проникал ли вдуваемый сверху струйный поток через шлак или нет. Значения глубины L_S впадины на поверхности и высоты D_Sслоя шлака, приведённые в таблице 2, представляют собой величины, достигнутые в конце дутья.Table 2 shows the result of performing the operation using the same device as in example 2, while changing the ratio Q _a /Q _m of the flow rates of the control gas and the main gas supplied to the top lance. The amount of molten iron was 283.8 tons, and the amount of scrap metal was 36.2 tons. The flow rate of the gas injected from below was 2400 nm ³ /h. The number of main injection channels in the top blast lance was five. The exit diameter was 0.071 m and the throat diameter was 0.071 m. The orifice was in the form of an annular slot 5.4 mm wide. The concentration of P before the start of the process ranged from 0.120 to 0.125 wt.%. Table 2 shows the result of the operation in the operating furnace for dephosphorization. During this operation, the depth L _S of the depression on the surface was calculated by formulas (2) and (5') while adjusting the ratio between the flow rate of the control gas flow and the flow rate of the main gas, and the dynamic height D _S of the slag layer was calculated based on operating conditions, for example, the initial amount of slag, the volume injected for dephosphorization of the stream and the bulk density of the slag determined based on the composition of the slag and its temperature, and observed whether the jet stream injected from above penetrated through the slag or not. The depths L _S of the depression on the surface and the heights D _S of the slag layer given in Table 2 represent the values reached at the end of the blast.

Во всех процессах № 9 - 11 таблицы 2 вдувание осуществляли при одновременном регулировании скорости потока контрольного газа таким образом, что глубина L_S впадины на поверхности, вычисленная по формуле (2), становилась больше толщины D_Sслоя шлака, рассчитанной на основе фактического измерения. С другой стороны, в процессе № 12 вдувание осуществляли при объёме подачи контрольного газа, уменьшенном так, что глубина L_S впадины на поверхности становилась не больше толщины D_Sслоя шлака.In all processes Nos. 9-11 of Table 2, injection was carried out while simultaneously adjusting the flow rate of the control gas so that the depth L _S of the depression on the surface, calculated by formula (2), became greater than the thickness D _S of the slag layer, calculated on the basis of the actual measurement. On the other hand, in process No. 12, injection was carried out with the amount of control gas supply reduced so that the depth L _S of the depression on the surface became no more than the thickness D _S of the slag layer.

В процессах № 9 – 11, в которых вдуваемый сверху струйный поток кислорода регулировали таким образом, чтобы он проникал через шлак, количества удалённого фосфора ΔP являлись значительными, по сравнению с таковыми в процессе № 12, в котором вдуваемый сверху струйный поток кислорода регулировали так, что он не проникал через шлак. Это представляет собой ту же тенденцию, что и в примере 2.In Processes No. 9-11, in which the top-blown oxygen jet was controlled to penetrate the slag, the amounts of phosphorus removed ΔP were significant compared to those in Process No. 12, in which the top-blown oxygen jet was controlled to that he did not penetrate the slag. This is the same trend as in example 2.

Промышленная применимостьIndustrial Applicability

Настоящее изобретение не ограничено объёмом вышеописанных примеров, и оно может изменяться соответствующим образом в пределах объёма технической идеи данного изобретения. Расплавленный чугун не ограничивается расплавленными чушками чугуна, и данное изобретение применимо также к расплавленным сплавам железа, таким как расплавленный ферромарганец и расплавленный феррохром.The present invention is not limited to the scope of the examples described above, and may be varied accordingly within the scope of the technical idea of the present invention. Molten iron is not limited to molten pig iron, and the present invention is also applicable to molten iron alloys such as molten ferromanganese and molten ferrochromium.

Перечень позицийList of positions

1one Фурма верхнего дутьяTop blast lance 22 Канал циркуляции охлаждающей воды Cooling water channel 33 Основной канал для вдуванияMain insufflation channel 3131 Выпускное отверстие основного канала для вдувания Outlet of the main channel for blowing 3232 Горловина основного канала для вдуванияThe neck of the main channel for blowing 3333 Входное отверстие основного канала для вдуванияThe inlet of the main channel for blowing 3434 Резервуар для газаgas tank 4four Канал подачи контрольного газаControl gas supply channel 4141 ОтверстиеHole 55 Сосуд конвертераConverter vessel 66 Расплавленный чугунMolten iron 77 ШлакSlag 8 eight Вдуваемый сверху струйный потокJet stream blown from above 99 Труба основного газаMain gas pipe 10 ten Труба контрольного газаTest gas pipe 11eleven Фурма нижнего дутьяBottom blast lance 1212 Точка измерения положения верхней поверхности шлака Slag top surface position measurement point

Claims

1. A method for dephosphorizing molten iron in a top- and bottom-blown converter loaded with molten iron and slag, in which, in order to dephosphorize molten iron by blowing oxygen-containing gas from a top-blown lance,

as the main gas, oxygen-containing gas is supplied from the outlet of one or more main injection channels, which are located in such a way that they pass through the outer shell of the upper blast lance, and

control gas is supplied from the hole located on the inner surface of the wall of the main injection channel in the direction of the axial center of the main injection channel along the control gas supply channel,

characterized in that

method includes

a slag top surface position measurement step for continuously or intermittently measuring the location at an arbitrary position of the top surface of the slag present on the molten iron, wherein the position of the top surface of the molten iron is measured in advance;

a slag top surface position difference calculation step for calculating a slag layer thickness which is a difference between the measured positions of the molten iron top surfaces and the slag; and

a step of adjusting the jet injection conditions using the obtained slag layer thickness value for adjusting the jet injection conditions of the oxygen-containing gas injected by the jet from the top blast lance to an appropriate range.

2. A method for dephosphorizing molten iron in a top-blown and bottom-blown converter loaded with molten iron and slag, in which molten iron is dephosphorized by blowing oxygen-containing gas from a top-blown lance

characterized in that

method includes

an initial slag layer thickness calculation step for calculating the slag layer thickness, wherein the position of the top surface of the molten iron and the position of the top surface of the slag are measured in advance;

a slag layer thickness change calculation step for continuously measuring the position of the top surface of the slag during blowing and calculating the slag layer thickness change; and

a step of adjusting the jet injection conditions using the obtained values of the initial slag layer thickness and changes thereof, for adjusting the jet injection conditions of the oxygen-containing gas injected by the overhead lance jet within an appropriate range.

3. A method for dephosphorizing molten iron according to claim 1 or 2, wherein the oxygen-containing gas injected by the jet from the overhead lance penetrates the slag on the molten iron and reaches the upper surface of the molten iron.

4. The molten iron dephosphorization method according to claim 3, wherein the depth of the depression in the molten iron formed by the oxygen-containing gas permeated through the slag is less than 10% of the thickness of the slag layer.

5. The method of dephosphorization of molten iron according to any one of paragraphs. 1-4, in which the adjustment of the conditions of jet injection from the top lance is the adjustment of the ratio between the pilot gas supply pressure and the main gas supply pressure.

6. The method of dephosphorization of molten iron according to any one of paragraphs. 1-4, in which the adjustment of the conditions of jet injection from the top lance is the adjustment of the ratio between the pilot gas flow rate and the main gas flow rate.