TW201326408A - 粉體吹入噴管及使用該粉體吹入噴管的熔融鐵的精煉方法 - Google Patents

粉體吹入噴管及使用該粉體吹入噴管的熔融鐵的精煉方法 Download PDF

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Abstract

本發明提出可使生鐵調配率減小的粉體吹入噴管、使用該吹入噴管的熔鐵的精煉方法及金屬熔液的熔融還原方法。粉體吹入噴管包括：精煉用氧氣吹入噴嘴，具有多個噴出開口，噴出開口沿著圓形軌道隔開間隔地排列，將氧氣吹入至收容於反應容器的鐵浴中；以及燃燒器噴嘴，具有噴出開口，噴出開口具有與圓形軌道的中心軸同軸的軸心，於精煉用氧氣吹入噴嘴的內側形成火焰，並且將被火焰加熱的粉體吹入至鐵浴中，當將表示精煉用氧氣吹入噴嘴的噴出開口與燃燒器噴嘴的噴出開口的位置關係的指標設為A時，滿足下述的條件：記A=1.7(R-r-d/2)/L+tan(θ-12°)-0.0524＞0 R：精煉用氧氣吹入噴嘴的噴出開口的間距圈的半徑(mm)r：燃燒器噴嘴的噴出開口的半徑(mm)d：精煉用氧噴嘴的噴出開口的直徑(mm)θ：精煉用氧氣吹入噴嘴的軸心與圓形軌跡的中心軸所成的角度(傾角)(°)L：噴管高度(mm)。

Description

粉體吹入噴管及使用該粉體吹入噴管的熔融鐵的精煉 方法
本發明是有關於附帶燃燒器(burner)功能的粉體吹入噴管(lance)、與使用該粉體吹入噴管的熔融鐵的精煉方法及熔融還原方法。
根據環境保護的觀點，當務之急是抑制鋼鐵製造步驟中的CO2排出量。為了削減CO2排出量，已研究且實施了如下的應對措施，例如於製鋼步驟中，使作為鐵源的廢鐵(iron scrap)等冷鐵源的使用量增加，從而使生鐵(pig iron)的調配率下降。使冷鐵源的使用量增加的理由在於：當製造鋼鐵製品時，在利用高爐來製造生鐵(熔融鐵)的過程中，需要用以使鐵礦石還原且熔融的巨大的能量(energy)，同時會排出大量的CO2，相對於此，冷鐵源僅需要熔解熱，於製鋼步驟中利用越多的上述冷鐵源，則越可進一步抑制能量使用量及CO2產生量。所謂熔融鐵，是指將鐵源熔解所得的鐵，例如亦泛指由高爐製造出的生鐵、利用電爐來使廢鐵熔解所得的熔鋼、及由生鐵經脫碳精煉處理所得的熔鋼。
於包含高爐與轉爐的組合的鋼鐵製造步驟中，冷鐵源的熔解用熱源的主體為生鐵所具有的顯熱(sensible heat)、生鐵中的碳及矽的燃燒熱。因此，於上述鋼鐵製造步驟中，按理無法熔解大量的冷鐵源。而且，對生鐵實施預脫磷處理，生鐵的溫度會隨著追加該處理步驟而下降。 此外，生鐵中的碳及矽會於預脫磷處理中氧化，該碳及矽的濃度減少，此成為對於冷鐵源的熔解不利的主要原因。再者，所謂生鐵的預脫磷處理，是指如下的步驟，即，在利用轉爐來進行脫碳精煉處理之前，於生鐵階段預先實施脫磷處理，以某種程度將生鐵中的磷予以除去。又，於製鐵廠中的鋼鐵製造步驟中，不限於生鐵，例如亦對如下的熔鋼進行脫磷處理等氧化精煉處理，上述熔鋼是對生鐵進行脫碳處理之後的熔鋼。
因此，已提出了在預脫磷處理或轉爐中的脫碳精煉處理、及反應容器中的氧化精煉處理中，使生鐵及熔鋼等熔融鐵的熱容限提高的多種方法。例如於專利文獻1中提出了如下的方法，即，將碳源添加至預脫磷處理中所產生的熔渣(slag)中，並且將氧源吹入至熔渣中，使該碳源燃燒，將該燃燒所產生的燃燒熱施加至生鐵。
又，於專利文獻2中揭示有如下的方法，即，使轉爐內所產生的一氧化碳(CO)與由噴管吹入的氧於熔液的浴面上燃燒(所謂的二次燃燒)，將該燃燒熱施加至熔鐵。
另一方面，於生鐵的脫磷處理中，來自此時產生的熔渣的氟的溶析(elution)成為問題，且希望不使用螢石(fluorite)等氟化源而有效率地實施脫磷處理。
作為實現上述目的的方法，於專利文獻3中揭示有如下的方法，即，於頂底吹轉爐中，自頂吹噴管將CaO與Al2O3的混合粉噴射至生鐵，並且一面自爐底吹入攪拌用氣體來對生鐵進行攪拌，一面進行脫磷處理。
於專利文獻4中揭示有如下的方法，即，為了改善脫磷等的冶金反應特性，使助熔劑(flux)的渣化性提高。該方法除了供給氧氣之外，亦自頂吹噴管供給天然氣等燃料氣體與生石灰等助熔劑，使助熔劑於燃燒氣體的燃燒火焰中經過，藉此，能夠將上述助熔劑以熔融狀態供給至生鐵。
此外，於專利文獻5及專利文獻6中分別揭示有如下的方法，即，以使冶金反應的效率提高為目的，為了促進熔渣的渣化，將燃燒器功能賦予頂吹噴管，自該燃燒器的中心孔噴出脫磷劑，從而進行加熱、添加。
先前技術文獻
專利文獻
專利文獻1：日本專利特開平9-20913號公報
專利文獻2：日本專利特開昭60-67610號公報
專利文獻3：日本專利特開2000-345226號公報
專利文獻4：日本專利特開平11-080825號公報
專利文獻5：日本專利特開2005-336586號公報
專利文獻6：日本專利特開2007-92158號公報
然而，上述先前技術存在如下的問題點。於專利文獻1中，將碳源添加至產生的熔渣中，藉此，生鐵溫度上升，但會導致碳源中所含的硫混入至熔渣，鋼中的硫濃度會升高。又，存在如下的問題，即，為了確保碳源的燃燒時間，精煉時間延長，製造成本上升。此外，亦存在如下的問題， 即，由於使碳源燃燒，因此，CO2的產生量自然會增加。
然而，例如為了將生鐵等熔融鐵搬送至轉爐，可將該熔融鐵收容於魚雷車(torpedo car)或盛桶等出水高度(freeboard)小於轉爐的出水高度的反應容器。一般而言，轉爐是以進行脫碳處理為前提，考慮到因脫碳處理而產生的噴濺(splash)等的影響，出水高度比較大，為2.0 m~5.0 m。另一方面，上述反應容器的出水高度為0.8 m~2.2 m。於實際的製鐵廠的作業中，即便在出水高度比較小的反應容器中，亦可對熔融鐵進行脫磷處理等氧化精煉處理。於專利文獻1中，未特別地考慮此種情形時的反應容器與頂吹噴管的位置關係。
對於上述專利文獻2所揭示的方法而言，轉爐內所產生的CO與由噴管吹入的氧於生鐵的浴面上燃燒，因此，爐體耐火物的損耗劇烈。
對於專利文獻3所揭示的方法而言，CaO的熔點會因添加的Al2O3而降低，從而可促進CaO的渣化，但由於熔渣中的Al2O3濃度升高，因此，會導致爐體耐火物的損耗，反而有可能會使成本升高，並且會導致脫磷速度下降。
對於專利文獻4而言，當使用頂吹噴管，於轉爐中進行氧化精煉處理時，存在如下的情形，即，頂吹噴管高度在吹煉(blowing)途中發生變動。於頂吹噴管高度發生變動的情形時，導致火焰長度與噴管高度大不相同。藉此，認為不會有效果地對粉狀精煉劑加熱。
而且，專利文獻4是關於使用頂吹噴管的轉爐中的吹 煉，並未涉及出水高度比較小的反應容器中的吹煉。於熔融鐵的氧化精煉處理中，例如於脫磷處理中，反應容器的出水高度小於轉爐的出水高度，藉此，認為專利文獻4不會將燃燒器火焰所產生的熱有效果地施加至粉狀精煉劑。又，可預測在噴管高度內不會燃燒完畢，未燃燒的燃燒氣體會到達熔融鐵的浴面，引起燃燒氣體的分解反應。該分解反應為吸熱反應，若根據對於粉狀精煉劑加熱的觀點考慮，通常，此成為對於脫磷處理等氧化精煉處理而言非常不利的主要原因。
而且，對於專利文獻4、專利文獻5、及專利文獻6所揭示的方法而言，使用包含4重管或5重管構造的頂吹噴管，且利用氧氣來搬送脫磷劑等，因此，無法吹入包含純鐵等的反應性的粉體。又，吹入量、丙烷的流量低，無法期待充分地使生鐵調配率減小的效果。
因此，本發明的目的在於提出如下的粉體吹入噴管、使用該吹入噴管的熔融鐵的精煉方法及金屬熔液的熔融還原方法，上述粉體吹入噴管無如上所述的不良，可將燃燒器的燃燒熱有效率地給予(加熱)熔鐵，且可有利地使生鐵調配率減小。
本發明的其他目的在於提供如下的熔融鐵的精煉方法，該熔融鐵的精煉方法使用具有燃燒器功能的粉體吹入噴管(頂吹噴管)，於該粉體吹入噴管(頂吹噴管)的下端形成燃燒器火焰，一面經由粉體吹入噴管(頂吹噴管)，利用上述火焰來對粉狀精煉劑進行加熱，一面將該粉狀精煉 劑噴射至轉爐內的添加有冷鐵源的熔融鐵，每當對生鐵實施預脫磷處理或脫碳精煉等氧化精煉處理時，可效率良好地對粉狀精煉劑進行加熱，從而可穩定地使生鐵中的冷鐵源的調配比率提高。
又，本發明的其他目的在於提供如下的熔融鐵的精煉方法，該熔融鐵的精煉方法使用具有燃燒器功能的粉體吹入噴管(頂吹噴管)，於該粉體吹入噴管(頂吹噴管)的下端形成燃燒器火焰，一面經由粉體吹入噴管(頂吹噴管)，利用上述火焰來對粉狀精煉劑進行加熱，一面將該粉狀精煉劑噴射至出水高度比較小的反應容器內的熔融鐵，每當對熔融鐵實施脫磷處理等氧化精煉處理時，可效率良好地對粉狀精煉劑進行加熱，從而可使反應容器內的熔融鐵的熱容限提高。
用以解決上述問題的本發明的宗旨如下所述。
(1)一種附帶燃燒器功能的粉體吹入噴管，包括精煉用氧氣吹入噴嘴，具有多個噴出開口，上述噴出開口沿著圓形軌道隔開間隔地排列，將氧氣吹入至收容於反應容器的鐵浴中；以及燃燒器噴嘴，具有噴出開口，上述噴出開口具有與上述圓形軌道的中心軸同軸的軸心，於上述精煉用氧氣吹入噴嘴的內側形成火焰，並且將被上述火焰加熱的粉體吹入至上述鐵浴中，上述粉體吹入噴管的特徵在於：表示上述精煉用氧氣吹入噴嘴與上述燃燒器噴嘴的位置關係的指標A滿足下述條件。
記 A=1.7(R-r-d/2)/L+tan(θ-12°)-0.0524>0
R：精煉用氧氣吹入噴嘴的間距圈的半徑(mm)
r：燃燒器噴嘴的開口半徑(mm)
d：精煉用氧噴嘴的直徑(mm)
θ：精煉用氧氣吹入噴嘴的軸心與圓形軌跡的中心軸所成的角度(傾角)(°)
L：噴管高度(mm)
(2)一種附帶燃燒器功能的粉體吹入噴管，其特徵在於：(1)所述之粉體吹入噴管是用於脫磷吹煉或脫碳吹煉的精煉用頂吹噴管。
(3)一種熔鐵的精煉方法，使用(1)或(2)所述之粉體吹入噴管，對收容於反應容器的熔鐵進行精煉，該方法的特徵在於：使用丙烷氣體、煉焦爐氣(coke oven gas，COG)等氣體燃料、重油等液體燃料及塑膠等固體燃料中的一種或兩種以上作為上述燃燒器噴嘴的燃料。
(4)一種金屬熔液的熔融還原方法，將金屬氧化物、氧化物系礦石的粉體或粒體裝入至上述鐵浴型精煉爐內，進行熔融還原而獲得金屬熔液，該熔融還原方法的特徵在於：經由(1)~(3)中任一項所述之粉體吹入噴管的燃燒器噴嘴，吹入金屬氧化物及氧化物系礦石中的任一種或兩種以上的粉粒狀的副原料。
(5)一種熔融鐵的精煉方法，使用頂吹噴管，自燃燒 氣體供給流路供給燃燒氣體，且自燃燒用氧化性氣體供給流路供給燃燒用氧化性氣體，朝向收容於轉爐的熔融鐵的浴面，於頂吹噴管的噴嘴前面形成火焰，上述頂吹噴管分開地包括粉狀精煉劑供給流路、燃燒氣體供給流路、燃燒氣體的燃燒用氧化性氣體供給流路、及精煉用氧化性氣體供給流路， 自上述粉狀精煉劑供給流路供給粉狀精煉劑，一面利用上述火焰來對上述粉狀精煉劑進行加熱，一面朝熔融鐵的浴面噴射上述粉狀精煉劑，並且自上述精煉用氧化性氣體供給流路朝熔融鐵的浴面供給精煉用氧化性氣體，上述熔融鐵的精煉方法的特徵在於：當上述轉爐的出水高度為2.0 m~5.0 m時，使用上述(1)所述之附帶燃燒器功能的粉體吹入噴管作為上述頂吹噴管，一面使燃燒氣體與燃燒用氧化性氣體的流量比滿足下述(1)式，一面形成上述火焰。
0.4≦(G/F)/(G/F)st≦1.0………(1)
其中，於(1)式中，G：燃燒用氧化性氣體供給速度(Nm3/分)、F：燃燒氣體供給速度(Nm3/分)、(G/F)st：燃燒氣體與使該燃燒氣體完全燃燒所需的燃燒用氧化性氣體的化學計量係數之比。
(6)如上述(5)所述之熔融鐵的精煉方法，其特徵在於：以使上述燃燒用氧化性氣體的噴出流速VG滿足下述(2)式的方式，對上述燃燒用氧化性氣體供給速度G進行調整。
0.2≦VG/C≦1.0………(2)
其中，於(2)式中，VG：燃燒用氧化性氣體的噴出流速(Nm/秒)、C：音速(Nm/秒)。
(7)如上述(5)或上述(6)所述之熔融鐵的精煉方法，其特徵在於：上述粉狀精煉劑包含氧化鐵、石灰系溶劑、及可燃性物質中的至少一種，朝熔融鐵的浴面一併供給上述粉狀精煉劑與惰性氣體，對添加有冷鐵源的熔融鐵進行氧化精煉處理。
(8)如上述(7)所述之熔融鐵的精煉方法，其特徵在於：上述熔融鐵為生鐵，上述氧化精煉處理為生鐵的預脫磷處理。
(9)一種熔融鐵的精煉方法，使用頂吹噴管，自燃燒氣體供給流路供給燃燒氣體，且自燃燒用氧化性氣體供給流路供給燃燒用氧化性氣體，朝向收容於反應容器的熔融鐵的浴面，於頂吹噴管的噴嘴前面形成火焰，上述頂吹噴管分開地包括粉狀精煉劑供給流路、燃燒氣體供給流路、燃燒氣體的燃燒用氧化性氣體供給流路、及精煉用氧化性 氣體供給流路，自上述粉狀精煉劑供給流路朝熔融鐵的浴面，一併供給粉狀精煉劑與惰性氣體，上述粉狀精煉劑包含氧化鐵、石灰系溶劑、及可燃性物質中的至少一種，一面利用上述火焰來對上述粉狀精煉劑進行加熱，一面朝上述熔融鐵的浴面噴射上述粉狀精煉劑，並且自上述精煉用氧化性氣體供給流路朝上述熔融鐵的浴面供給精煉用氧化性氣體，上述熔融鐵的精煉方法的特徵在於：當上述反應容器的出水高度為0.5 m~2.0 m時，使用上述(1)所述之附帶燃燒器功能的粉體吹入噴管作為上述頂吹噴管，一面以滿足下述(3)式的方式，對燃燒氣體與燃燒用氧化性氣體的流量比進行調整，一面形成上述火焰。
1.0≦(G/F)/(G/F)st≦5.0………(3)
其中，於(3)式中，G：燃燒用氧化性氣體供給速度(Nm3/分)、F：燃燒氣體供給速度(Nm3/分)、(G/F)st：燃燒氣體與使該燃燒氣體完全燃燒所需的燃燒用氧化性氣體的化學計量係數之比。
(10)如上述(9)所述之熔融鐵的精煉方法，其特徵在於：以使燃燒用氧化性氣體噴出流速滿足下述(4)式的方式，對上述燃燒用氧化性氣體供給速度G進行調整。
1.0≦VG/C≦3.0………(4)
其中，於(4)式中，VG：燃燒用氧化性氣體的噴出流速(Nm/秒)、C：音速(Nm/秒)。
(11)如上述(9)或上述(10)所述之熔融鐵的精煉方法，其特徵在於：上述熔融鐵為生鐵，供給上述精煉用氧化性氣體而進行的熔融鐵的精煉為生鐵的脫磷處理。
根據本發明的附帶燃燒器功能的粉體吹入噴管，將表示精煉用氧氣吹入噴嘴與燃燒器噴嘴的位置關係的指標A設為A=1.7(R-r-d/2)/L+tan(θ-12°)-0.0524>0，因此，與吹入相關的精煉用氧氣與燃燒器所形成的火焰的干涉減小，燃燒器火焰的溫度被高度地保持，因此，粉體有效率地被加熱，結果，可使熔鐵的加熱效率提高。
又，根據包含上述構成的附帶燃燒器功能的粉體吹入噴管，由於對於熔鐵的加熱效率得到改善，因此，藉由用作使用於脫磷吹煉或脫碳吹煉的精煉用頂吹噴管，可大量地使用廢料(scrap)，從而能夠大幅度地使生鐵調配率減小。又，能夠藉由改善加熱效率來削減碳材的使用量，從而可削減CO2的排出量。
又，根據本發明的粉體吹入噴管，使用丙烷氣體、煉焦爐氣等氣體燃料、重油等液體燃料及塑膠等固體燃料中的一種或兩種以上作為燃燒器噴嘴的燃料，藉此，可對收容於鐵浴型精煉爐的熔鐵進行精煉。
而且，根據包含上述構成的本發明的粉體吹入噴管，經由該粉體吹入噴管的燃燒器噴嘴，吹入金屬氧化物及氧化物系礦石中的任一種或兩種以上的粉粒狀的副原料，藉此，亦可對金屬熔液進行熔融還原。
而且，根據本發明，以相對於燃燒氣體與使該燃燒氣體完全燃燒所需的燃燒用氧化性氣體的化學計量係數之比處於規定範圍的方式，對如下的流量比進行控制，該流量比是自用以於前端下方形成燃燒器火焰的頂吹噴管的燃燒氣體供給流路供給的燃燒氣體、與自燃燒用氧化性氣體供給流路供給的燃燒用氧化性氣體的流量比，因此，能夠將頂吹噴管高度L(m)與火焰長度l(m)之比(l/L)設定為0.8以上且為1.2以下。結果，可有效果地使上述火焰的熱傳導至自頂吹噴管供給的粉狀精煉劑，因此，熔融鐵的熱容限因經加熱的粉狀精煉劑而提高。結果，例如於轉爐中的熔融鐵的氧化精煉處理中，能夠大幅度地使廢鐵等冷鐵源的調配比率增大。又，亦存在如下的效果：可削減增碳(recarburization)用的碳材，使CO2的排出量減少，上述增碳用的碳材用以將對於反應容器內的熔融鐵的加熱效率穩定地維持為高加熱效率。
(實施形態1)
以下，使用圖式來更具體地對本發明進行說明。
圖1是表示將本發明的粉體吹入噴管設置於轉爐型精煉設備的狀態的圖，圖2(a)及圖2(b)是放大地表示本 發明的粉體吹入噴管的前端部分的剖面的圖。再者，於本發明的實施形態1中，所謂反應容器，例如包含鐵浴型精煉爐。
圖中的符號1為爐體。爐體1包含：鐵皮1a，形成該爐體1的骨架；以及耐火物層1b，設置於該鐵皮1a的內側。
又，符號2為底吹風口(tuyere)，底吹風口2設置於爐體1的底部，用以在進行精煉時，吹入如Ar氣體之類的惰性氣體，對鐵浴進行攪拌，3為收容於爐體1內的熔鐵，4為漂浮於熔鐵上的熔渣，5為粉體吹入噴管(頂吹噴管)，該粉體吹入噴管(頂吹噴管)使前端朝下而以立起姿勢配置。
供給精煉用氧氣的輸送管6、供給燃燒用氧氣的輸送管7、供給燃燒氣體的輸送管8、以及供給粉體的輸送管9分別連結於粉體吹入噴管5的上端。
此外，符號10為自頂吹噴管5吹入的粉體，11為因燃料燃燒而形成的火焰，12為與粉體10一併被吹入的精煉用氧氣。
如圖2(a)及圖2(b)所示，粉體吹入噴管5的具體構造包含噴管本體5a與噴嘴部5b，該噴嘴部5b一體地連結於該噴管本體5a的前端部。
噴管本體5a包含：外管5a1，具有冷卻水循環路徑m；以及內管5a2，以形成精煉用氧氣的吹入路徑的方式，同心地配置於上述外管5a1的內側。
又，於噴嘴部5b中設置有精煉用氧氣吹入噴嘴5b1與燃燒器噴嘴5b2，該精煉用氧氣吹入噴嘴5b1將氧氣吹入至收容於爐體1的鐵浴中，粉體10經由形成於內管5a2的最內側的通路而與惰性氣體等搬送氣體一併被吹入。
可預先將管體5a3、5a4適當同心地配置於噴管本體5a的內管5a2的內側，該管體5a3、5a4用以形成供給燃燒用氧化性氣體的路徑與供給燃料的路徑。於該情形時，位於最內側的管體5a4形成粉體的輸送路徑。
上述精煉用氧氣吹入噴嘴5b1包括多個噴出開口e，噴出開口e沿著圓形軌道K(參照圖2(b))隔開間隔地排列，且連結於精煉用氧氣的吹入路徑。
又，燃燒器噴嘴5b2包括噴出開口f，該噴出開口f具有與圓形軌道K的中心軸K1同軸的軸心J，於精煉用氧氣吹入噴嘴5b1的噴出開口e的直徑方向的內側形成火焰11，並且將被該火焰11加熱的粉體10吹入至鐵浴中。
上述圓形軌道K由假想線顯示，當噴出開口e的軸心處於圓形軌道K上時，將該圓形軌道K稱為噴出開口e的間距圈。
此處，當將精煉用氧氣吹入噴嘴5b1的噴出開口e的間距圈的半徑設為R(mm)，將燃燒器噴嘴5b2的噴出開口f的半徑設為r(mm)，將精煉用氧噴嘴5b1的噴出開口e的直徑設為d(mm)，將精煉用氧氣吹入噴嘴5b1的噴出開口e的軸心d1與圓形軌跡的中心軸K1所成的角度(傾角)設為θ(°)，將噴管高度(自鐵浴浴面直至噴管的噴嘴 前端為止的高度)設為L時，若將表示精煉用氧氣吹入噴嘴5a與燃燒器噴嘴5b的位置關係的指標設為A，則滿足A=1.7(R-r-d/2)/L+tan(θ-12°)-0.0524>0的條件。
以下，關於包含上述構成的粉體吹入噴管，對將精煉用氧氣吹入噴嘴5b1與燃燒器噴嘴5b2的位置關係設為A=1.7(R-r-d/2)/L+tan(θ-12°)-0.0524>0的原委進行說明。
首先，發明人等考慮了如下的方法對於使生鐵調配率下降而言是否有效果，且進行了與粉體的加熱、添加方法相關的研究，上述方法是指每當經由噴管而吹入金屬氧化物或氧化物系的粉體時，在與熔鐵發生接觸之前，預先對與吹入相關的粉體進行加熱。
接著，為了調查粉體的加熱狀況，使用內徑為1 m、高度為3 m的縱型管狀爐，於該縱型管狀爐的上部，使用可自中心部供給粉體且附帶燃燒器功能的包含如表1所示條件的各種不同的頂吹噴管，進行粉體(使用尺寸(size)：≦75 mm的石灰)的吹入實驗，使用輻射溫度計(radiation thermometer)來對與吹入相關的粉體的溫度進行測定。
將上述結果表示於圖3。根據圖3所示的結果，獲得了如下的發現：關於粉體吹入噴管，將精煉用氧氣吹入噴嘴5b1與燃燒器噴嘴5b2的位置關係設為A=1.7(R-r-d/2)/L+tan(θ-12°)-0.0524>0，藉此，粉體的溫度會顯著地上升。
上述條件是根據燃燒器氣體的噴流與精煉用氧氣的噴流的擴散軌跡而計算出的條件，且基於如下的考慮，即，若精煉用氧氣過剩地與燃燒器火焰發生接觸(干涉)，則燃燒器火焰的溫度會下降，藉此，精煉用氧氣與燃燒器火焰的干涉減小，燃燒器火焰的溫度被高度地保持，結果，粉體有效率地被加熱。
根據本發明，每當一面吹入頂吹精煉用氧氣，一面實施脫磷精煉(吹煉)或脫碳精煉時，能夠一面藉由燃燒器 的火焰來有效率地對作為副原料的粉體進行加熱，一面將經加熱的粉體供給至熔鐵，與先前相比較，能夠熔解大量的廢料。
而且，上述結果是能夠削減與脫磷、脫碳精煉相關的熔製成本，從而實現節省資源、節能。又，由於可使轉爐作業實現穩定化，因此，帶來了工業上有益的效果。
再者，根據防止耐火物因精煉用氧氣的二次燃燒而熔損的觀點，A值的上限值較佳為0.20。
又，噴管高度L於轉爐作業中，設定為2000 mm~5000 mm左右。於出水高度為0.5 m~2 m的反應容器中，上述噴管高度L設定為500 mm~2000 mm。
作為使用本發明的粉體吹入噴管來處理的熔鐵，高爐等生鐵製造設備所製造的熔鐵(脫磷步驟中所使用的熔鐵)、經由脫磷步驟的脫磷熔鐵較佳。
於熔鐵的精煉過程中，可使用丙烷氣體、煉焦爐氣等氣體燃料、重油等液體燃料及塑膠等固體燃料中的一種或兩種以上作為燃燒器噴嘴的燃料。
又，每當將金屬氧化物、氧化物系礦石的粉體或粒體裝入至鐵浴型精煉爐內，進行熔融還原而獲得金屬熔液時，必須另外添加用以使氧化物還原的碳材及用以補償還原熱的碳材。此處，金屬氧化物、氧化物系礦石是指鐵礦石、燒結粉、鉻礦石、錳礦石、以及製鐵塵(iron~making dust)等。
實例1
使用如上述圖2(a)及圖2(b)所示的構造的噴管作為頂吹噴管，將表2所示的成分組成的生鐵與廢鐵一併裝入至容量為2.5 t的如上述圖1所示的頂底吹轉爐，於表3的條件下進行脫磷吹煉。
然後，進行出鐵(tapping)、除渣，進而將經脫磷處理的生鐵與廢鐵一併裝入至同樣的頂底吹轉爐，於表3的條件下進行脫碳吹煉，調查頂吹噴管的A值對生鐵調配率造成的影響。將該結果表示於表4。
再者，於脫磷吹煉中，將廢鐵裝入至爐內之後，將溫度為1350℃的熔鐵裝入至爐內，自頂吹噴管供給吹煉氧氣，同時一面朝熔鐵面噴射生石灰粉、燃燒氧氣、及丙烷氣體，一面將氬氣作為攪拌氣體，自底吹風口吹入至熔鐵中。
又，於上述吹煉中，以使脫磷處理結束溫度達到1400℃的方式，對廢鐵的裝入量進行調整，以使爐內熔渣的鹼度(basicity)(質量%CaO/質量%SiO2)達到2.5的方式，對生石灰的添加量進行調整。
於脫碳吹煉中，將廢鐵裝入至爐內之後，將溫度為1350℃的熔鐵(已脫磷的熔鐵)裝入至爐內，自頂吹噴管供給吹煉氧氣，同時一面朝熔鐵面噴射生石灰粉、燃燒氧氣、及丙烷氣體，一面將氬氣作為攪拌氣體，自底吹風口吹入至熔鐵中。
以使脫碳處理結束溫度達到1680℃，且使碳濃度達到0.05質量%的方式，對廢鐵的裝入量進行調整。以使爐內 熔渣的鹼度(質量%CaO/質量%SiO2)達到3.5的方式，對生石灰的添加量進行調整。
根據表4已確認：當使用本發明的具有燃燒器功能的吹入噴管來進行脫磷、脫碳吹煉時，能夠使廢鐵調配比提高，可大幅度地使生鐵調配率減小。
又，為了使用本發明的吹入噴管來對金屬熔液進行熔融還原，將2.5 t的生鐵裝入至轉爐，於精煉用氧氣量：7.5 Nm3/min、底吹氮氣量：0.25 Nm3/min的條件下，一面適當地供給焦炭，一面開始吹煉。
接著，於生鐵溫度升溫至1600℃為止，且生鐵溫度達到1600℃的時點，開始自頂吹噴管供給鉻礦石粉，實施熔融還原吹煉。再者，於該熔融還原吹煉中，在開始熔融還原吹煉的同時，亦開始自頂吹噴管供給燃燒器的丙烷氣體 與氧氣。
丙烷氣體與氧氣的流量分別設為0.2 Nm3/min、1.0 Nm3/min，於熔融還原吹煉過程中，適當地對生鐵溫度進行測定，以達到適合於熔融還原的生鐵溫度1600℃的方式，使鉻礦石粉的供給速度發生變化地實施吹煉。
經過規定的時間(約30分鐘)之後，停止供給鉻礦石粉、丙烷氣體、及氧氣，進而進行3分鐘的吹煉，於該吹煉中僅供給頂吹氧氣。
將如下的結果與比較例(比較例3、比較例4，吹煉條件與適合例4、適合例5相同)的結果一併表示於表5，上述結果是於上述熔融還原吹煉中，對鉻礦石的使用量指數與A值的關係進行調查所得的結果。再者，表中的鉻礦石的使用量指數是將適合例5的指數設為1.00來進行比較而顯示的指數。
根據表5已確認：於A值為0以下的比較例3、比較例4中，熔融還原吹煉中的鉻礦石的使用量指數減小。
(實施形態2)
本發明的實施形態2以氧化精煉處理為對象，該氧化 精煉處理是自頂吹噴管，將精煉用氧化性氣體供給至收容於轉爐的生鐵來進行的處理。目前，進行生鐵的預脫磷處理及生鐵的脫碳精煉處理作為上述氧化精煉處理，本發明可應用於任一個氧化精煉處理。當將本發明應用於生鐵的脫碳精煉時，可對已實施了預脫磷處理的生鐵實施本發明，亦可對未實施預脫磷處理的生鐵實施本發明。即便當將本發明應用於預脫磷處理，利用轉爐對藉由上述預脫磷處理而經精煉的生鐵進行脫碳精煉時，亦可應用本發明。
本發明中所使用的生鐵(熔融鐵)是由高爐製造出的生鐵(熔融鐵)，利用生鐵桶、魚雷車等生鐵搬送容器來承接上述生鐵(熔融鐵)，將上述生鐵(熔融鐵)搬送至實施預脫磷處理及脫碳精煉的轉爐。以下，以轉爐中的生鐵的預脫磷處理為例，參照隨附圖式來具體地對本發明進行說明。
圖4是表示實施本發明時所使用的轉爐設備的概略剖面圖。如圖4所示，轉爐設備101包括爐本體102與頂吹噴管103，該頂吹噴管103插入至上述爐本體102的內部，且能夠在上下方向上移動。上述爐本體102的外殼包含鐵皮104。於該鐵皮104的內側設置有耐火物105。於爐本體102的上部設置有出液口106，該出液口106用以使脫磷處理結束之後的生鐵126流出，另外，於爐本體102的爐底部設置有多個底吹風口107，底吹風口107用以吹入攪拌用氣體128。上述底吹風口107與氣體導入管108連接。與生鐵桶或魚雷車等生鐵搬送容器相比較，轉爐的出水高 度更大，能夠強力地對生鐵進行攪拌，藉此，不僅對於冷鐵源的熔解能力高，而且可以少量的石灰系溶劑的使用量來迅速地進行脫磷處理。
粉狀精煉劑供給管109、燃燒氣體供給管110、燃燒用氧化性氣體供給管111、精煉用氧化性氣體供給管112、以及用以供給及排出冷卻水的冷卻水供水管及排水管(未圖示)連接於頂吹噴管103，上述冷卻水用以對頂吹噴管103進行冷卻。包含氧化鐵、石灰系溶劑、及可燃性物質中的至少一種的粉狀精煉劑129與氮氣、Ar氣體等惰性氣體一併供給至粉狀精煉劑供給管109。丙烷氣體、液化天然氣、及煉焦爐氣等氣體燃料被供給至燃燒氣體供給管110。用以使供給的燃燒氣體燃燒的氧氣或空氣等燃燒用氧化性氣體被供給至燃燒用氧化性氣體供給管111。一般使用氧氣作為燃燒用氧化性氣體。氧氣等精煉用氧化性氣體被供給至精煉用氧化性氣體供給管112。使用氧氣(工業用純氧)、富氧空氣(oxygen-enriched air)、及氧氣與惰性氣體的混合氣體作為精煉用氧化性氣體，但一般而言使用氧氣。於圖4中，供給氧氣作為燃燒用氧化性氣體及精煉用氧化性氣體。
亦可使用重油、煤油(kerosene)等烴系的液體燃料來代替燃燒氣體，但有可能於頂吹噴管103的流路出口的噴嘴等中引起堵塞，因此，於本實施形態中，較佳為使用燃燒氣體(氣體燃料)。若使用氣體燃料，則存在如下優點，例如不僅可防止噴嘴等的堵塞，而且容易對供給速度進行 調整且易點燃，因此，可防止熄火。
未連接於頂吹噴管103的一側的粉狀精煉劑供給管109的另一端連接於分配器(dispenser)113，該分配器113收容著粉狀精煉劑129。又，分配器113連接於粉狀精煉劑搬送用氣體供給管109A。經由粉狀精煉劑搬送用氣體供給管109A而供給至分配器113的惰性氣體是作為收容於分配器113的粉狀精煉劑129的搬送用氣體而發揮功能，收容於分配器113的粉狀精煉劑129可經由粉狀精煉劑供給管109而供給至頂吹噴管103，接著自頂吹噴管103的前端朝生鐵126噴射。於圖4中，氮氣作為粉狀精煉劑129的搬送用氣體而供給至頂吹噴管103。
圖5是本發明的頂吹噴管的概略剖面圖。如圖5所示，頂吹噴管103包括圓筒狀的噴管本體114與銅鑄物(copper casting)製的噴管尖端(lance tip)115，該銅鑄物製的噴管尖端115藉由焊接等而連接於上述噴管本體114的下端。上述噴管本體114包含：最內管120、分隔管121、內管122、中管123、外管124、及最外管125的同心圓形狀的6種鋼管即6重管。
粉狀精煉劑供給管109連通於最內管120，粉狀精煉劑129與搬送用氣體一併通過最內管120的內部。燃燒氣體供給管110連通於分隔管121，丙烷氣體等燃燒氣體通過最內管120與分隔管121的間隙。燃燒用氧化性氣體供給管111連通於內管122，燃料燃燒用氧化性氣體通過分隔管121與內管122的間隙。精煉用氧化性氣體供給管112 連通於中管123，精煉用氧化性氣體通過內管122與中管123的間隙。冷卻水供水管及排水管分別連通於外管124或最外管125中的任一個管，冷卻水通過中管123與外管124的間隙及外管124與最外管125的間隙。冷卻水通過中管123與外管124的間隙及外管124與最外管125的間隙，但上述兩個間隙均可作為供水流路。冷卻水是以於噴管尖端115的位置反轉的方式而構成。
最內管120的內部連通於中心孔116，該中心孔116配置於噴管尖端115的大致軸心位置，最內管120與分隔管121的間隙連通於燃燒氣體噴射孔117，該燃燒氣體噴射孔117作為圓環狀的噴嘴或同心圓上的多個噴嘴孔而於中心孔116的周圍形成開口，分隔管121與內管122的間隙連通於燃燒用氧化性氣體噴射孔118，該燃燒用氧化性氣體噴射孔118作為圓環狀的噴嘴或同心圓上的多個噴嘴孔而於燃燒氣體噴射孔117的周圍形成開口，而且，內管122與中管123的間隙連通於多個周圍孔119，上述周圍孔119設置於燃燒用氧化性氣體噴射孔118的周邊。中心孔116是用以一併噴射粉狀精煉劑129與搬送用氣體的噴嘴，燃燒氣體噴射孔117是用以噴射燃燒氣體的噴嘴，燃燒用氧化性氣體噴射孔118是用以噴射使燃燒氣體燃燒的氧化性氣體的噴嘴，周圍孔119是用以噴射精煉用氧化性氣體的噴嘴。亦即，最內管120的內部成為粉狀精煉劑供給流路131，最內管120與分隔管121的間隙成為燃燒氣體供給流路132，分隔管121與內管122的間隙成為燃燒 用氧化性氣體供給流路133，內管122與中管123的間隙成為精煉用氧化性氣體供給流路134。中管123與外管124的間隙及外管124與最外管125的間隙成為冷卻水的供水流路或排水流路。亦即，頂吹噴管103分開地包括粉狀精煉劑供給流路131、燃燒氣體供給流路132、燃燒用氧化性氣體供給流路133、以及精煉用氧化性氣體供給流路134，而且包括冷卻水的供水流路及排水流路。
中心孔116為直線(straight)形狀的噴嘴，周圍孔119採用細腰噴嘴(convergent-divergent nozzle)的形狀，該細腰噴嘴包含剖面縮小的部分與剖面擴大的部分的2個圓錐體，但中心孔116亦可設為細腰噴嘴形狀。燃燒氣體噴射孔117及燃燒用氧化性氣體噴射孔118是呈圓環的狹縫(slit)狀地形成開口的直線型的噴嘴、或剖面為圓形的直線形狀的噴嘴。將細腰噴嘴中的縮小的部分與擴大的部分的2個圓錐體的邊界即剖面最窄的位置稱為喉部(throat)。
為了使用上述構成的轉爐設備101，使冷鐵源的調配比率提高，以如下所示的方式對生鐵126實施本發明的脫磷處理。
首先，將冷鐵源裝入至爐本體102的內部。作為使用的冷鐵源，可使用由製鐵廠生產的鑄片及鋼板的切頭(crop)屑或市場回收屑(Consumer scrap)等廢鐵、藉由磁力分選而自熔渣回收的裸金屬(bare metal)，進而可使用冷鐵、還原鐵等。冷鐵源的調配比率較佳設為裝入的全部的鐵源的5質量%以上(冷鐵源的調配比率(質量%)= 冷鐵源調配量×100/(生鐵調配量+冷鐵源調配量))。原因在於：若冷鐵源的調配比率不足5質量%，則不僅使生產性提高的效果小，而且使CO2產生量削減的效果亦小。無需特別地決定冷鐵源的調配比率的上限，可添加冷鐵源直至可使預脫磷處理之後的生鐵溫度維持目標範圍的上限為止。冷鐵源的裝入完成之後，接著開始自底吹風口107吹入攪拌用氣體128。
將冷鐵源裝入至爐本體102之後，將生鐵126裝入至爐本體102。無論使用的生鐵126為何種組成，均可進行處理，亦可於預脫磷處理之前實施脫硫處理或脫矽處理。而且，預脫磷處理之前的生鐵126的主要化學成分為如下的程度，即，碳：3.8質量%~5.0質量%，矽：0.3質量%以下，磷：0.08質量%~0.2質量%，硫：0.05質量%以下。然而，若於預脫磷處理時，爐本體內所產生的熔渣127的量增多，則脫磷效率會下降，因此，為了使爐內的熔渣產生量減少而使脫磷效率提高，在預脫磷處理之前，預先將生鐵中的矽予以除去(稱為「生鐵的脫矽處理」)，較佳為預先將生鐵中的矽濃度減少至0.20質量%以下為止，較為理想的是減少至0.10質量%以下為止。又，只要生鐵溫度處於1200℃~1400℃的範圍，則可無問題地進行脫磷處理。於實施脫矽處理的情形時，對脫矽處理時所產生的熔渣進行除渣直至脫磷處理之前為止。
接著，將惰性氣體供給至分配器113，將粉狀精煉劑129與惰性氣體一併自頂吹噴管103的中心孔116朝生鐵 126的浴面噴射。噴射上述粉狀精煉劑129之後，接著自頂吹噴管103的燃燒氣體噴射孔117噴射燃料氣體，並且自燃燒用氧化性氣體噴射孔118噴射氧氣等氧化性氣體，朝向生鐵126的浴面，於頂吹噴管103的噴嘴前面的下方形成火焰。
每當使頂吹噴管103的前端產生火焰時，以使頂吹噴管高度L與火焰長度l之比(l/L)達到0.8以上且為1.2以下的方式，於滿足下述(1)式的範圍內，對供給至頂吹噴管103的燃燒氣體供給量與燃燒用氧化性氣體供給量進行調整，亦即，對燃燒氣體與燃燒用氧化性氣體的流量比進行調整而產生火焰，使燃燒氣體於轉爐的出水高度內完全燃燒。
0.4≦(G/F)/(G/F)st≦1.0………(1)
G：頂吹噴管的燃燒用氧化性氣體供給速度(Nm3/分)
F：頂吹噴管的燃燒氣體供給速度(Nm3/分)
(G/F)st：燃燒氣體與使該燃燒氣體完全燃燒所需的燃燒用氧化性氣體的化學計量係數(stoichiometric coefficient)之比。
此處，所謂頂吹噴管高度L，是指自靜止時的生鐵126的浴面，至沿著鉛垂方向的頂吹噴管的噴嘴前面的前端為止的距離。本發明中的頂吹噴管高度L的估計值處於2.0 m~5.0 m的範圍。原因在於：裝入有生鐵126的轉爐中的 出水高度的值大致處於2.0 m~5.0 m的範圍。再者，所謂出水高度，是指自靜止時的生鐵126的浴面至轉爐等精煉容器的裝入口為止的高度(距離)。
若(G/F)/(G/F)st的值低於0.4或超過1.0，則燃燒氣體會在到達爐本體102內的生鐵126的浴面之前耗盡，或會殘存未燃燒的燃料，對於粉狀精煉劑129的加熱效率變差。只要(G/F)/(G/F)st的值為0.4以上且為1.0以下，則能夠以使頂吹噴管高度L中所形成的火焰長度l相對於頂吹噴管高度L的值(l/L)達到0.8以上且為1.2以下的方式，對粉狀精煉劑129進行設定，上述頂吹噴管高度L是自頂吹噴管3的前端到達生鐵126的浴面為止的距離。只要頂吹噴管高度L與火焰長度l之比(l/L)接近於1，且火焰長度l相對於頂吹噴管高度L處於0.8以上且為1.2以下的範圍，則可以說已藉由來自頂吹噴管的火焰，根據對粉狀精煉劑129加熱的目的，效率良好地消耗了被火焰消耗的燃料，且此亦已由後述的實驗2確認，可以說藉由來自頂吹噴管的火焰來有效果地對粉狀精煉劑129加熱，加熱效率良好。
較佳為除了維持於滿足上述(1)式的範圍之外，亦將燃燒用氧化性氣體的噴出流速VG(Nm/秒)維持於滿足下述(2)式的範圍。
0.2≦VG/C≦1.0………(2)
VG：燃燒用氧化性氣體的噴出流速(Nm/秒)
C：音速(Nm/秒)
若VG/C的值低於0.2，則燃燒氣體與燃燒用氧化性氣體的混合狀態會變差，於生鐵126的浴面與頂吹噴管103的前端之間的空間內，燃燒氣體難以完全燃燒。又，若VG/C的值超過1.0，則燃燒氣體容易在到達生鐵126的浴面之前耗盡，對於粉狀精煉劑129的加熱效率變差。結果，對於生鐵(熔融鐵)的加熱效率亦變差，難以使廢鐵等冷鐵源的調配比率提高。
於滿足上述(1)式的條件下，供給燃燒氣體及燃燒用氧化性氣體，藉此，自燃燒氣體噴射孔117供給的燃料、與自燃燒用氧化性氣體噴射孔118供給的燃燒用氧化性氣體在頂吹噴管103的半徑方向的全部方位上接近，因此，亦存在彼此干涉且環境溫度高的情形，即便無點火裝置，會於氣體濃度達到燃燒極限範圍內的時點燃燒，於頂吹噴管103的下方形成火焰。
以滿足上述(1)式的方式，供給燃燒氣體及燃燒用氧化性氣體，且對燃燒用氧化性氣體的供給量進行調整，藉此，實驗是否能夠形成與噴管高度相匹配的火焰長度。
<實驗1>
使用圖4所示的轉爐設備101，調查使燃燒用氧化性氣體供給量發生變化時的火焰長度。轉爐設備101的爐本體102可收容350噸的熔融鐵。將300噸的熔融鐵収容於爐本體2。將頂吹噴管103配置於如下的位置，於該位置， 頂吹噴管高度L處於2.0 m~5.0 m的範圍。準備多個具有相同尺寸的噴管本體114，準備分別經設計變更的多個噴管尖端115。供給燃燒氣體或燃燒氣體燃燒用氧化性氣體的氣體，於頂吹噴管103的下端部形成火焰。
多個噴管尖端115為5孔細腰噴嘴，且相對於噴管中心軸以15°的角度配置，該5孔細腰噴嘴的中心孔的內徑為55 mm，燃燒氣體噴射孔的圓環狀狹縫的間隙為6.5 mm，周圍孔的喉部直徑為50 mm。另一方面，關於燃燒用氧化性氣體噴射孔118，分別對多個噴管尖端115的設計進行變更。上述燃燒用氧化性氣體噴射孔118為圓環狀狹縫的間隙，多個噴管尖端115的上述間隙的寬度於16.4 mm~25.4 mm的範圍中，具有各不相同的任意的尺寸。
分別對上述多個噴管尖端115與多個噴管本體114進行焊接，準備燃燒用氧化性氣體噴射孔118的間隙不同的多個頂吹噴管103。如此，當形成火焰時，即便於燃燒用氧化性氣體的同一流量(m3/秒)下，亦能夠使燃燒用氧化性氣體的噴出速度(噴出速度(Nm/秒))發生變更。
使用丙烷氣體(發熱量：100.5 MJ/Nm3)作為燃燒氣體，丙烷氣體的供給流量(供給速度)F設為12 Nm3/分。使用氧氣作為燃燒氣體燃燒用氧化性氣體及精煉用氧化性氣體。燃燒氣體燃燒用氧化性氣體的供給流量(供給速度)G設為0 Nm3/分~75 Nm3/分，精煉用氧化性氣體的供給流量設為485 Nm3/分~560 Nm3/分，吹入至爐本體2的全部氧氣的供給流量固定為560 Nm3/分。丙烷氣體與使該丙烷 氣體完全燃燒所需的燃燒用氧化性氣體的化學計量係數之比的值(G/F)st為5.0。
又，選擇多個頂吹噴管103中的適當的一個頂吹噴管103，自選擇的頂吹噴管103吹入燃燒氣體與燃燒用氧化性氣體，形成穩定的火焰之後，利用目視來對各條件下的火焰長度進行測定。將頂吹噴管高度L為2.5 m的測定結果表示於圖6。圖6中的縱軸的「火焰長度指數」是指利用目視進行測定時的自頂吹噴管103的前端部至形成的火焰的前端為止的火焰的長度l、與以化學計量比(stoichiometric proportion)計算的火焰長度lst之比的值即「l/lst」。圖6中的橫軸的「(G/F)/(G/F)st」是相對於(G/F)st的丙烷氣體與燃燒用氧化性氣體的流量比。
如圖6所示，已知：藉由使燃燒用氧化性氣體的供給量發生變化來使火焰長度發生變化。亦即，已知：藉由對燃燒用氧化性氣體的供給量進行調整，能夠形成與頂吹噴管高度L相匹配的恰當的火焰長度l。
接著，於上述實驗1中的理論燃燒比「(G/F)/(G/F)st=1」的條件下，將頂吹噴管高度L予以變更，調查對於生鐵的加熱舉動(實驗2)。
<實驗2>
於理論燃燒比為1的情形時，將理論燃燒比設為「(G/F)/(G/F)st=1」，除此以外，於與實驗1相同的條件下，供給燃燒氣體或燃燒氣體燃燒用氧化性氣體的氣體，於頂吹噴管103的下端部形成火焰。對粉狀精煉劑加 熱。根據熔融鐵的溫度上升，計算出頂吹噴管高度L已變更的各條件下的對於熔融鐵的加熱量。
圖7中表示火焰長度l相對於噴管高度L的值(l/L)、與各值(l/L)下的加熱量相對於以火焰長度l與噴管高度L相等的情形(l/L=1)為基準的加熱量的值(加熱指數)的關係。若被火焰加熱的粉狀精煉劑對於生鐵的加熱的加熱指數超過0.8，則估計大致已實現了效率佳的加熱，根據圖7，已確認如上所述的(l/L)的值處於0.8~1.2的範圍。
與惰性氣體一併自中心孔116噴射的粉狀精煉劑129接受形成的火焰的熱而被加熱或被加熱而熔融，該粉狀精煉劑129以被加熱或已熔融的狀態而噴射至生鐵126的浴面。藉此，粉狀精煉劑129的熱施加至生鐵126，生鐵126的溫度上升，從而促進添加的冷鐵源的熔解。粉狀精煉劑129較佳為包含氧化鐵、石灰系溶劑、及可燃性物質中的至少一種以上。
又，此時自頂吹噴管103的周圍孔119，朝生鐵126的浴面噴射氧氣等精煉用氧化性氣體。生鐵中的磷與氧化性氣體或氧化鐵發生反應而形成磷氧化物(P2O5)，接著該磷氧化物被因石灰系溶劑的渣化而形成的熔渣127吸收，藉此，進行生鐵126的脫磷反應。而且，石灰系溶劑越渣化，則脫磷速度越快。因此，較佳為使用生石灰(CaO)、石灰石(CaCO3)、及消石灰(Ca(OH)2)等石灰系溶劑作為粉狀精煉劑129。亦可使用如下的溶劑作為石灰系溶 劑，該溶劑是將螢石(CaF2)或氧化鋁(Al2O3)等作為渣化促進劑而混合於生石灰所得。又，亦可將生鐵126的脫碳吹煉步驟中所產生的轉爐熔渣(CaO-SiO2系熔渣)用作石灰系溶劑的全部或一部分。
作為粉狀精煉劑129而噴射至生鐵126的浴面的石灰系溶劑立即渣化而形成熔渣127，另外，供給的精煉用氧化性氣體與生鐵中的磷發生反應而形成磷氧化物。藉由攪拌用氣體128來強力地對生鐵126與熔渣127進行攪拌，與此相輔相成地，形成的磷氧化物迅速地被渣化的熔渣127吸收，生鐵126的脫磷反應會快速地進行。當不將石灰系溶劑用作粉狀精煉劑129時，另外自爐上漏斗(hopper)擺放投入石灰系溶劑。
當使用鐵礦石或鏽皮(mill scale)等氧化鐵作為粉狀精煉劑129時，氧化鐵作為氧源而發揮功能，與熔鋼中的磷發生反應而進行脫磷反應。又，氧化鐵與石灰系溶劑發生反應，於石灰系溶劑的表面形成FeO-CaO的化合物，促進石灰系溶劑的渣化，從而促進脫磷反應。當使用高爐塵或轉爐塵等含有可燃性物質的物質作為氧化鐵時，可燃性物質會因火焰而燃燒，除了上述燃燒熱以外，可燃性物質的燃燒熱亦有助於對生鐵126進行加熱。
又，當使用鋁灰(當利用熔解爐來使Al的裸金屬或廢料熔解時，Al與空氣中的氧發生反應而產生的含有30質量%~50質量%的金屬Al的Al氧化物)或焦炭等可燃性物質作為粉狀精煉劑129時，可燃性物質會因火焰而燃 燒，除了燃料的燃燒熱之外，可燃性物質的燃燒熱亦有助於對生鐵126進行加熱。當使用混合有石灰系溶劑、氧化鐵及可燃性物質的物質作為粉狀精煉劑129時，可同時獲得各個效果。
被來自頂吹噴管103的火焰加熱或因加熱而熔融的粉狀精煉劑129的熱傳導至生鐵126。進而，存在於生鐵126的上方的頂吹噴管前端的火焰的燃燒熱傳導至生鐵126。除了上述傳導至生鐵126的熱之外，生鐵126劇烈地被攪拌，與此相輔相成地，促進生鐵中的冷鐵源的熔解。對於裝入的冷鐵源的熔解會在進行脫磷處理的期間結束。
然後，在生鐵126的磷濃度為目標值或為目標值以下之後，使自頂吹噴管103朝向生鐵126的全部的供給停止，使脫磷處理結束。於脫磷處理之後，使爐本體102傾斜移動，使經預脫磷處理的生鐵126經由出液口106而流出至盛桶、轉爐裝入桶等生鐵保持容器，將流出的生鐵126搬送至下一步驟的設備。
如以上的說明所述，根據本發明，恰當地對用以在頂吹噴管前端下方形成燃燒器火焰的燃燒氣體與氧氣的供給量進行調節，藉此，能夠控制為與各種噴管高度相對應的火焰長度。結果，實現了在使經由頂吹噴管103而供給至爐本體102內的粉狀精煉劑129到達生鐵126的浴面為止的期間，連續且穩定地對該粉狀精煉劑129進行加熱，粉狀精煉劑129的熱確實地施加至生鐵126，因此，生鐵126的熱容限提高，實現了在轉爐設備101中的生鐵126的氧 化精煉處理中，大幅度地使廢鐵等冷鐵源的調配比率增大。
實例2
使用具有與上述實驗1、實驗2相同的尺寸的轉爐設備101及頂吹噴管103，將生鐵與廢鐵裝入至轉爐設備101，將噴管高度設為2.5 m，將頂吹噴管103插入至爐本體102，進行脫磷吹煉(生鐵的預脫磷處理)。與上述實驗同樣地，將丙烷氣體作為燃料而供給至頂吹噴管103，且供給氧氣作為燃燒用氧化性氣體及精煉用氧化性氣體。頂吹噴管103為5孔細腰噴嘴，且相對於噴管中心軸以15°的角度配置，該5孔細腰噴嘴的中心孔的內徑為55 mm，燃燒氣體噴射孔的圓環狀狹縫的間隙為6.5 mm，燃燒用氧化性氣體噴射孔的圓環狀狹縫的間隙為16.4 mm~25.4 mm，周圍孔的喉部直徑為50 mm。使圓環狀狹縫的間隙發生變化，藉此，即便於同一供給速度下，亦可使噴出流速發生變化。於脫磷吹煉時，以使如下的流量比(G/F)相對於燃燒氣體與使該燃燒氣體完全燃燒所需的燃燒用氧化性氣體的化學計量係數之比(G/F)st處於0.4~1.0的範圍內的方式，供給燃燒用氧化性氣體，使得頂吹噴管高度L與火焰長度l之比(l/L)達到0.8以上且為1.2以下，上述流量比(G/F)是自燃燒氣體供給流路供給的丙烷氣體的供給速度(Nm3/分)、與自燃燒用氧化性氣體供給流路供給的燃燒用氧化性氣體的供給速度(Nm3/分)的流量比(本發明例21~本發明例25)。為了進行比較，亦進行如下的條件下的作業，該條件是指以使(G/F)/(G/F)st的 值處於0.4~1.0的範圍外的方式，使燃燒用氧化性氣體的供給量低於完全燃燒所需的量的40%，或超過完全燃燒所需的量的100%(比較例21、比較例22)。又，於本發明例22~本發明例23中，對燃燒用氧化性氣體的噴出流速VG(Nm/秒)進行調整，以使VG/C處於0.2~1.0的範圍內的方式，供給燃燒氣體燃燒用氧化性氣體。另一方面，於本發明例24~本發明例25中，使VG/C處於0.2~1.0的範圍外。此處，C為音速(Nm/秒)，於1350℃的生鐵的周圍，該C大致為1150 m/秒。
以使廢鐵不會在脫磷處理之後有所剩餘的方式，將該廢鐵裝入至爐本體202之後，將溫度為1350℃的300噸的生鐵裝入至爐本體202。接著，一面將生石灰、鐵礦石及製鋼塵的混合粉、燃燒氣體、燃燒用氧化性氣體、以及精煉用氧化性氣體自頂吹噴管203朝生鐵面噴射，一面將氬氣作為攪拌用氣體而自底吹風口7吹入至生鐵中。
以使預脫磷處理結束溫度達到1400℃的方式，對廢鐵的裝入量進行調整。以使爐內熔渣的鹼度(質量%CaO/質量%SiO2)達到2.5的方式，對生石灰的添加量進行調整。
將預脫磷處理中所使用的生鐵的組成表示於表6。
將使用的製鋼塵的組成表示於表7。
以表8所示的方式，對預脫磷處理中的粉狀精煉劑吹入量、流向頂吹噴管的各種氣體流量及底吹氣體流量、以及火焰長度進行設定。對燃燒氣體燃燒用氧化性氣體的供給量進行調整，使(G/F)/(G/F)st的值及VG/C的值成為表8所示的值。
將利用以上所示的作業條件與作業方法的預脫磷處理結果表示於表9。使廢鐵調配率發生各種變化，表示廢鐵調配比率的上限，該廢鐵調配比率的上限不會使裝入的廢鐵在脫磷處理之後有所剩餘。
根據表9已知：對於本發明例21~本發明例25與比較例21、比較例22，若對吹煉時間與廢鐵的調配比進行比較，則根據本發明的方法，即便當生鐵的預脫磷處理所需的吹煉時間同樣為8分鐘時，亦能夠進行使廢鐵的調配比提高的作業。因此，根據本發明，能夠以高能率來對生鐵進行預脫磷處理。
又，已知：VG/C的值滿足0.2以上且為1.0以下的本發明例21~本發明例23，與VG/C的值不滿足0.2以上且為1.0以下的本發明例4、本發明例5相比較，能夠進行使廢鐵的調配比提高的作業。因此，當VG/C的值為0.2以上且為1.0以下時，能夠以高能率來對生鐵進行預脫磷處理。
(實施形態3)
本發明以氧化精煉處理為對象，該氧化精煉處理是自頂吹噴管，將精煉用氧化性氣體供給至收容於魚雷車或生鐵桶、電爐等出水高度小的反應容器的熔融鐵來進行的處理。目前，進行生鐵及熔鋼的脫磷處理及生鐵的脫碳精煉處理等作為上述氧化精煉處理，本發明可應用於任一個氧化精煉處理。當將本發明應用於生鐵的脫碳精煉時，可對已實施了脫磷處理的生鐵實施本發明，亦可對未實施脫磷處理的生鐵實施本發明。即便當將本發明應用於生鐵的脫磷處理，利用反應容器對藉由上述脫磷處理而經精煉的生鐵進行脫碳精煉時，亦可應用本發明。
本發明是關於利用反應容器，對熔融鐵實施氧化精煉處理的熔融鐵的精煉方法，但於以下的實施形態中，作為熔融鐵的例子，以由高爐製造出的生鐵為代表，以該生鐵在反應容器內的脫磷處理為例子，參照圖式來具體地對本發明進行說明。
圖8是表示實施本發明時所使用的精煉設備的概略剖面圖。如圖8所示，精煉設備201包括反應容器202與頂吹噴管203，該頂吹噴管203插入至上述反應容器202的內部，且能夠在上下方向上移動。於該反應容器202的內側設置有耐火物。粉狀精煉劑供給管204、燃燒氣體供給管205、燃燒用氧化性氣體供給管206、精煉用氧化性氣體供給管207、以及用以供給及排出冷卻水的冷卻水供水管及排水管(未圖示)連接於頂吹噴管203，上述冷卻水用 以對頂吹噴管208進行冷卻。包含氧化鐵、石灰系溶劑、及可燃性物質中的至少一種的粉狀精煉劑228與氮氣、Ar氣體等惰性氣體一併供給至粉狀精煉劑供給管204。丙烷氣體、液化天然氣、及煉焦爐氣等氣體燃料供給至燃燒氣體供給管205。用以使供給的燃燒氣體燃燒的氧氣或空氣等燃燒用氧化性氣體供給至燃燒用氧化性氣體供給管6。一般使用氧氣作為燃燒用氧化性氣體。氧氣等精煉用氧化性氣體供給至精煉用氧化性氣體供給管7。使用氧氣(工業用純氧)、富氧空氣、及氧氣與惰性氣體的混合氣體作為精煉用氧化性氣體，但一般而言使用氧氣。於圖8中，供給氧氣作為燃燒用氧化性氣體及精煉用氧化性氣體。
亦可使用重油、煤油等烴系的液體燃料來代替燃燒氣體，但有可能於頂吹噴管203的流路出口的噴嘴等中引起堵塞，因此，於本實施形態中，較佳為使用燃燒氣體(氣體燃料)。若使用氣體燃料，則存在如下的優點，例如不僅可防止噴嘴等的堵塞，而且容易對供給速度進行調整且易點燃，因此，可防止熄火。
未連接於頂吹噴管203的一側的粉狀精煉劑供給管204的另一端連接於分配器213，該分配器213收容著粉狀精煉劑228。又，分配器213連接於粉狀精煉劑搬送用氣體供給管204A。經由粉狀精煉劑搬送用氣體供給管204A而供給至分配器213的惰性氣體是作為收容於分配器213的粉狀精煉劑228的搬送用氣體而發揮功能，收容於分配器213的粉狀精煉劑228可經由粉狀精煉劑供給管204而 供給至頂吹噴管203，接著自頂吹噴管203的前端朝生鐵226噴射。於圖8中，氮氣作為粉狀精煉劑228的搬送用氣體而供給至頂吹噴管203。
圖9是本發明的頂吹噴管的概略剖面圖。如圖9所示，頂吹噴管203包括圓筒狀的噴管本體214與銅鑄物製的噴管尖端215，該銅鑄物製的噴管尖端215藉由焊接等而連接於上述噴管本體214的下端。上述噴管本體214包含：最內管220、分隔管221、內管222、中管223、外管224、及最外管225的同心圓形狀的6種鋼管即6重管。
粉狀精煉劑供給管204連通於最內管220，粉狀精煉劑228與搬送用氣體一併通過最內管220的內部。燃燒氣體供給管205連通於分隔管221，丙烷氣體等燃燒氣體通過最內管220與分隔管221的間隙。燃燒用氧化性氣體供給管206連通於內管222，燃料燃燒用氧化性氣體通過分隔管221與內管222的間隙。精煉用氧化性氣體供給管207連通於中管223，精煉用氧化性氣體通過內管222與中管223的間隙。冷卻水供水管及排水管分別連通於外管224或最外管225中的任一個管，冷卻水通過中管223與外管224的間隙及外管224與最外管225的間隙。冷卻水通過中管223與外管224的間隙及外管224與最外管225的間隙，但上述兩個間隙均可作為供水流路。冷卻水是以於噴管尖端215的位置反轉的方式而構成。
最內管220的內部連通於中心孔216，該中心孔216配置於噴管尖端215的大致軸心位置，最內管220與分隔 管221的間隙連通於燃燒氣體噴射孔217，該燃燒氣體噴射孔217作為圓環狀的噴嘴或同心圓上的多個噴嘴孔而於中心孔216的周圍形成開口，分隔管221與內管222的間隙連通於燃燒用氧化性氣體噴射孔218，該燃燒用氧化性氣體噴射孔218作為圓環狀的噴嘴或同心圓上的多個噴嘴孔而於燃燒氣體噴射孔217的周圍形成開口，而且，內管222與中管223的間隙連通於多個設置於燃燒用氧化性氣體噴射孔218的周邊的周圍孔119。中心孔216是用以一併噴射粉狀精煉劑228與搬送用氣體的噴嘴，燃燒氣體噴射孔217是用以噴射燃燒氣體的噴嘴，燃燒用氧化性氣體噴射孔218是用以噴射使燃燒氣體燃燒的氧化性氣體的噴嘴，周圍孔219是用以噴射精煉用氧化性氣體的噴嘴。亦即，最內管220的內部成為粉狀精煉劑供給流路231，最內管220與分隔管221的間隙成為燃燒氣體供給流路232，分隔管221與內管222的間隙成為燃燒用氧化性氣體供給流路233，內管222與中管223的間隙成為精煉用氧化性氣體供給流路234。中管223與外管224的間隙及外管24與最外管25的間隙成為冷卻水的供水流路或排水流路。換言之，頂吹噴管203分開地包括粉狀精煉劑供給流路231、燃燒氣體供給流路232、燃燒用氧化性氣體供給流路233、以及精煉用氧化性氣體供給流路234，而且包括冷卻水的供水流路及排水流路。
中心孔216為直線形狀的噴嘴，周圍孔219採用細腰噴嘴的形狀，該細腰噴嘴包含剖面縮小的部分與剖面擴大 的部分的2個圓錐體，但中心孔216亦可設為細腰噴嘴形狀。燃燒氣體噴射孔217及燃燒用氧化性氣體噴射孔218是呈圓環的狹縫狀地形成開口的直線型的噴嘴、或剖面為圓形的直線形狀的噴嘴。將細腰噴嘴中的縮小的部分與擴大的部分的2個圓錐體的邊界即剖面最窄的位置稱為喉部。
為了使用上述構成的精煉設備201，使生鐵的調配比率下降，且使冷鐵源的調配比率提高，亦即，為了使生鐵(熔融鐵)的熱容限提高，以如下所示的方式對生鐵226實施本發明的脫磷處理。
首先，將冷鐵源裝入至反應容器202的內部。作為使用的冷鐵源，可使用由製鐵廠生產的鑄片及鋼板的切頭屑或市場回收屑等廢鐵、藉由磁力分選而自熔渣回收的裸金屬，進而可使用冷鐵、還原鐵等。冷鐵源的調配比率較佳設為裝入的全部的鐵源的5質量%以上(冷鐵源的調配比率(質量%)=冷鐵源調配量×100/(生鐵調配量+冷鐵源調配量))。原因在於：若冷鐵源的調配比率不足5質量%，則不僅使生產性提高的效果小，而且使CO2產生量削減的效果亦小。無需特別地決定冷鐵源的調配比率的上限，可添加冷鐵源直至可使脫磷處理之後的生鐵溫度維持目標範圍的上限為止。
將冷鐵源裝入至反應容器202之後，將生鐵226裝入至反應容器202。無論使用的生鐵226為何種組成，均可進行處理。亦可於預脫磷處理之前實施脫硫處理或脫矽處 理。而且，預脫磷處理之前的生鐵226的主要化學成分為如下的程度，即，碳：3.8質量%~5.0質量%，矽：0.3質量%以下，磷：0.08質量%~0.2質量%，硫：0.05質量%以下。然而，若於預脫磷處理時，反應容器202內所產生的熔渣227的量增多，則脫磷效率會下降，因此，為了使爐內的熔渣產生量減少而使脫磷效率提高，在利用轉爐進行脫碳精煉之前的預脫磷處理之前，預先將生鐵中的矽予以除去(稱為「生鐵的脫矽處理」)，較佳為預先將生鐵中的矽濃度減少至0.20質量%以下為止，較為理想的是減少至0.10質量%以下為止。又，只要生鐵溫度處於1200℃~1400℃的範圍，則可無問題地進行脫磷處理。於實施脫矽處理的情形時，對脫矽處理時所產生的熔渣進行除渣直至脫磷處理之前為止。
接著，將惰性氣體供給至分配器213，將粉狀精煉劑228與惰性氣體一併自頂吹噴管203的中心孔216朝生鐵226的浴面噴射。噴射上述粉狀精煉劑228之後，接著自頂吹噴管203的燃燒氣體噴射孔217噴射燃料氣體，並且自燃燒用氧化性氣體噴射孔218噴射氧氣等氧化性氣體，朝向生鐵226的浴面，於頂吹噴管203的噴嘴前面的下方形成火焰。
每當使頂吹噴管203的前端產生火焰時，以使頂吹噴管高度L與火焰長度l之比(l/L)達到0.8以上且為1.2以下的方式，於滿足下述(3)式的範圍內，對供給至頂吹噴管203的燃燒氣體供給量與燃燒用氧化性氣體供給量進 行調整，亦即，以達到規定的範圍的方式，對燃燒氣體與燃燒用氧化性氣體的流量比、與相對於音速的燃燒用氧化性氣體噴出流速進行調整而產生火焰，使燃燒氣體於反應容器的出水高度內完全燃燒。
1.0≦(G/F)/(G/F)st≦5.0………(3)
G：頂吹噴管的燃燒用氧化性氣體供給速度(Nm3/分)
F：頂吹噴管的燃燒氣體供給速度(Nm3/分)
(G/F)st：燃燒氣體與使該燃燒氣體完全燃燒所需的燃燒用氧化性氣體的化學計量係數之比。
此處，所謂頂吹噴管高度L，是指自靜止時的生鐵226的浴面，至沿著鉛垂方向的頂吹噴管的噴嘴前面的前端為止的距離。本發明中的頂吹噴管高度L的估計值處於0.5 m~2.0 m的範圍。原因在於：裝入有生鐵226的精煉容器中的出水高度的值大致處於0.5 m~2.0 m的範圍。再者，所謂出水高度，是指自靜止時的生鐵226的浴面至反應容器的裝入口為止的高度(距離)。
若(G/F)/(G/F)st的值低於1.0或超過5.0，則燃燒氣體會在到達反應容器202內的生鐵226的浴面之前耗盡，或會殘存未燃燒的燃料，對於粉狀精煉劑228的加熱效率變差。只要(G/F)/(G/F)st的值為1.0以上且為5.0以下，則能夠以使頂吹噴管高度L中所形成的火焰長度l相對於頂吹噴管高度L的值(l/L)達到0.8以上且為1.2 以下的方式，對粉狀精煉劑228進行設定，上述頂吹噴管高度L是自頂吹噴管203的前端到達生鐵226的浴面為止的距離。只要頂吹噴管高度L與火焰長度l之比(l/L)接近於1，且火焰長度l相對於頂吹噴管高度L處於0.8以上且為1.2以下的範圍，則可以說已藉由來自頂吹噴管的火焰，根據對粉狀精煉劑228加熱的目的，效率良好地消耗了被火焰消耗的燃料，且此亦已由後述的實驗2確認，可以說藉由來自頂吹噴管的火焰來有效果地對粉狀精煉劑228加熱，加熱效率良好。
較佳為除了於滿足上述(3)式的範圍內，亦於燃燒用氧化性氣體噴出流速滿足下述(4)式的範圍內，對燃燒用氧化性氣體供給速度G進行調整而產生火焰。
1.0≦VG/C≦3.0………(4)
VG：燃燒用氧化性氣體的噴出流速(Nm/秒)
C：音速(Nm/秒)
若VG/C的值低於1.0，則燃燒氣體與燃燒用氧化性氣體的混合狀態會變差，即便為出水高度小的反應容器，燃燒氣體亦難以在生鐵(熔融鐵)226的浴面與頂吹噴管203的前端之間的空間內完全燃燒。又，若VG/C的值超過3.0，則燃燒氣體容易在到達生鐵226的浴面之前耗盡，對於粉狀精煉劑228的加熱效率變差。結果，對於生鐵(熔融鐵)的加熱效率亦變差，難以使熱容限提高。進而，當將廢鐵 等冷鐵源添加至生鐵226(熔融鐵)時，難以使該冷鐵源的調配比率提高。
於滿足上述(3)式及(4)式的條件下，供給燃燒氣體及燃燒用氧化性氣體，藉此，自燃燒氣體噴射孔217供給的燃料、與自燃燒用氧化性氣體噴射孔218供給的燃燒用氧化性氣體在頂吹噴管203的半徑方向的全部方位上接近，因此，亦存在彼此干涉且環境溫度高的情形，即便無點火裝置，會於氣體濃度達到燃燒極限範圍內的時點燃燒，於頂吹噴管203的下方形成火焰，進而亦可期待使對於熔鐵(熔融鐵)的加熱效率進一步提高。
接著，以滿足上述(3)式及(4)式的方式，供給燃燒氣體及燃燒用氧化性氣體，且對燃燒用氧化性氣體的供給量進行調整，藉此，已利用如下的實驗確認了能夠形成與噴管高度L相匹配的火焰長度l。
<實驗3>
使用與圖8所示的精煉設備1相同的反應容器設備，調查使燃燒用氧化性氣體供給量(Nm3/分)及燃燒用氧化性氣體的噴出速度(噴出速度(Nm/秒))發生變化時的火焰長度。精煉設備201的反應容器202可收容200噸的熔融鐵。將頂吹噴管203配置於如下的位置，於該位置，頂吹噴管高度L處於0.5 m~2.0 m的範圍。準備多個具有相同尺寸的噴管本體214，準備分別經設計變更的多個噴管尖端215。
多個噴管尖端215在如下的方面分別一致，即，多個 噴管尖端215為3孔細腰噴嘴，且相對於噴管中心軸以15°的角度配置，即，以與噴管中心軸同等的角度配置，上述3孔細腰噴嘴的中心孔的內徑為11.5 mm，燃燒氣體噴射孔的圓環狀狹縫的間隙為1 mm，周圍孔的喉部直徑為4.3 mm。另一方面，關於燃燒用氧化性氣體噴射孔218，分別對多個噴管尖端215的設計進行變更。上述燃燒用氧化性氣體噴射孔218為圓環狀狹縫的間隙，多個噴管尖端215的上述間隙的寬度於0.5 mm~1.5 mm的範圍中，具有各不相同的任意的尺寸。
分別對上述多個噴管尖端215與多個噴管本體214進行焊接，準備燃燒用氧化性氣體噴射孔218的間隙不同的多個頂吹噴管203。如此，當形成火焰時，即便於燃燒用氧化性氣體的同一流量(Nm3/秒)下，亦能夠使燃燒用氧化性氣體的噴出速度(噴出速度(Nm/秒))發生變更。
選擇多個頂吹噴管203中的適當的一個頂吹噴管203，自選擇的頂吹噴管203供給燃燒氣體或燃燒氣體燃燒用氧化性氣體的氣體，於頂吹噴管203的下端部形成火焰。粉狀精煉劑自頂吹噴管203的中心的圓形直線型的中心孔供給至反應容器2內，燃燒氣體自圓環狀(環狀)的燃燒氣體噴射孔供給至反應容器2內，燃燒氣體的燃燒用氧化性氣體自圓環狀(環狀)的燃燒用氧化性氣體噴射孔供給至反應容器2內，精煉用氧化性氣體自配置於同心圓上的多個細腰噴嘴型的周圍孔供給至反應容器2內。如此，多次地形成火焰。
使用丙烷氣體(發熱量：100.5 MJ/Nm3)作為燃燒氣體，丙烷氣體的供給流量(供給速度)F設為1.0 Nm3/分。使用氧氣作為燃燒氣體燃燒用氧化性氣體及精煉用氧化性氣體。燃燒氣體燃燒用氧化性氣體的供給流量(供給速度)G設為5 Nm3/分~8.8 Nm3/分，精煉用氧化性氣體的供給流量設為46.2 m3/分~50 Nm3/分，吹入至反應容器2的全部氧氣的供給流量固定為55 Nm3/分。丙烷氣體與使該丙烷氣體完全燃燒所需的燃燒用氧化性氣體的化學計量值之比的值(G/F)st為5.0。又，將燃燒用氧化性氣體的噴出流速設為音速以上。
自頂吹噴管203吹入燃燒氣體與燃燒用氧化性氣體，形成穩定的火焰之後，利用目視來對各條件下的火焰長度進行測定。將測定結果表示於圖10。圖10中的橫軸的「(G/F)/(G/F)st」是相對於(G/F)st的丙烷氣體與燃燒用氧化性氣體的流量比。圖10中的縱軸的「火焰長度指數」是指l與以化學計量比計算的火焰長度lst之比「l/lst」。(G/F)st中的丙烷氣體的供給流量(供給速度)F為1.0 Nm3/分，燃燒氣體燃燒用氧化性氣體的供給流量(供給速度)G為5.0 Nm3/分。該情形時的火焰長度為1.2 m。
如圖10所示，已知：使燃燒用氧化性氣體的供給量發生變化，且將燃燒用氧化性氣體的噴出流速設為音速以上，藉此，火焰長度相對於使燃燒氣體與燃燒用氧化性氣體完全燃燒的理論燃燒時的火焰長度的值會發生變化。結果，(G/F)st時的火焰長度l為0.9 m，頂吹噴管高度L為 0.8 m，因此，可以說藉由對燃燒用氧化性氣體的供給量進行調整，能夠形成與噴管高度相匹配的恰當的火焰長度。
接著，於上述實驗3中的理論燃燒比「(G/F)/(G/F)st=1」的條件下，將頂吹噴管高度L予以變更，調查對於生鐵的加熱舉動(實驗4)。
<實驗4>
於理論燃燒比為1的情形時，將理論燃燒比設為「(G/F)/(G/F)st=1」，除此以外，於與實驗3相同的條件下，供給燃燒氣體或燃燒氣體燃燒用氧化性氣體的氣體，於頂吹噴管203的下端部形成火焰。當(G/F)/(G/F)st=1時，l=0.9 m。對粉狀精煉劑加熱。根據熔鐵的溫度上升，計算出頂吹噴管高度L已變更的各條件下的對於生鐵的加熱量。圖4中表示火焰長度l相對於噴管高度L的值(l/L)、與各值(l/L)下的加熱量相對於以火焰長度l與噴管高度L相等的情形(l/L=1)為基準的加熱量的值(加熱指數)的關係。若被火焰加熱的粉狀精煉劑對於生鐵的加熱的加熱指數超過0.8，則估計大致已實現了效率佳的加熱，根據圖4，已確認如上所述的(l/L)的值處於0.8~1.2的範圍。
與惰性氣體一併自中心孔216噴射的粉狀精煉劑228接受形成的火焰的熱而被加熱或被加熱而熔融，該粉狀精煉劑228以被加熱或已熔融的狀態而噴射至生鐵226的浴面。藉此，粉狀精煉劑228的熱施加至生鐵226，生鐵226的溫度上升，從而促進添加的冷鐵源的熔解。
又，此時自頂吹噴管203的周圍孔219，朝生鐵226的浴面噴射氧氣等精煉用氧化性氣體。生鐵中的磷與氧化性氣體或氧化鐵發生反應而形成磷氧化物(P2O5)，接著該磷氧化物被因石灰系溶劑的渣化而形成的熔渣227吸收，藉此，進行生鐵226的脫磷反應。而且，石灰系溶劑越渣化，則脫磷速度越快。因此，較佳為使用生石灰(CaO)、石灰石(CaCO3)、及消石灰(Ca(OH)2)等石灰系溶劑作為粉狀精煉劑228。亦可使用如下的溶劑作為石灰系溶劑，該溶劑是將螢石(CaF2)或氧化鋁(Al2O3)作為渣化促進劑而混合於生石灰所得。又，亦可將生鐵226的脫碳吹煉步驟中所產生的轉爐熔渣(CaO-SiO2系熔渣)用作石灰系溶劑的全部或一部分。
作為粉狀精煉劑228而噴射至生鐵226的浴面的石灰系溶劑立即渣化而形成熔渣227，另外，供給的精煉用氧化性氣體與生鐵中的磷發生反應而形成磷氧化物。形成的磷氧化物迅速地被渣化的熔渣227吸收，生鐵226的脫磷反應會快速地進行。當不將石灰系溶劑用作粉狀精煉劑228時，另外自漏斗等擺放投入石灰系溶劑。
當使用鐵礦石或鏽皮等氧化鐵作為粉狀精煉劑228時，氧化鐵作為氧源而發揮功能，與熔鋼中的磷發生反應而進行脫磷反應。又，氧化鐵與石灰系溶劑發生反應，於石灰系溶劑的表面形成FeO-CaO的化合物，促進石灰系溶劑的渣化，從而促進脫磷反應。當使用高爐塵或轉爐塵等含有可燃性物質的物質作為氧化鐵時，可燃性物質會因火 焰而燃燒，除了上述燃燒熱以外，可燃性物質的燃燒熱亦有助於對生鐵226進行加熱。
又，當使用鋁灰(當利用熔解爐來使Al的裸金屬或廢料熔解時，Al與空氣中的氧發生反應而產生的含有30質量%~50質量%的金屬Al的Al氧化物)或焦炭等可燃性物質作為粉狀精煉劑228時，可燃性物質會因火焰而燃燒，除了燃料的燃燒熱之外，可燃性物質的燃燒熱亦有助於對生鐵226進行加熱。當使用混合有石灰系溶劑、氧化鐵及可燃性物質的物質作為粉狀精煉劑228時，可同時獲得各個效果。
被來自頂吹噴管203的火焰加熱或因加熱而熔融的粉狀精煉劑228的熱傳導至生鐵226。進而，存在於生鐵226的上方的頂吹噴管前端的火焰的燃燒熱傳導至生鐵226。除了上述傳導至生鐵226的熱之外，生鐵226劇烈地被攪拌，與此相輔相成地，促進生鐵中的冷鐵源的熔解。對於裝入的冷鐵源的熔解會在進行脫磷處理的期間結束。
然後，在生鐵226的磷濃度為目標值或為目標值以下之後，使自頂吹噴管203朝向生鐵226的全部的供給停止，使脫磷處理結束。
如以上的說明所述，根據本發明，對燃燒氣體噴射孔212的每單位剖面積的如下的燃燒氣體的投入熱量進行控制，且適當地對氧氣的供給量進行控制，上述燃燒氣體用以在頂吹噴管前端下方形成燃燒器火焰，藉此，能夠根據各種噴管高度而控制為噴管高度以下的火焰長度。結果， 實現了在使經由頂吹噴管203而供給至反應容器202內的粉狀精煉劑228到達生鐵226的浴面為止的期間，連續且穩定地進行加熱，粉狀精煉劑228的熱確實地施加至生鐵226，因此，生鐵226的熱容限提高。實現了在使用生鐵226作為精煉設備201中的熔融鐵且相對於該生鐵226的氧化精煉處理中，大幅度地使廢鐵等冷鐵源的調配比率增大。
本發明是有關於反應容器中的熔融鐵的氧化精煉，例如亦能夠應用於如下的情形，即，利用轉爐來對生鐵226進行脫碳處理而獲得熔鋼，將該熔鋼轉移至另外的反應容器，利用該另外的反應容器來對熔鋼進行氧化精煉。根據本發明，生鐵及熔鋼等熔融鐵的熱容限提高。
實例3
使用具有與上述實驗3、實驗4相同的尺寸的精煉設備201，及與上述實驗同樣地使用多個頂吹噴管203，將生鐵226與廢鐵裝入至精煉設備201，對噴管高度進行調整，將頂吹噴管203插入至反應容器202，進行多次的脫磷吹煉(生鐵的預脫磷處理)。
於與上述實驗相同的條件下，將丙烷氣體作為燃料而供給至頂吹噴管203，且供給氧氣作為燃燒用氧化性氣體及精煉用氧化性氣體。於脫磷吹煉時，以使頂吹噴管高度L與火焰長度l之比(l/L)達到0.8以上且為1.2以下的方式，對燃燒用氧化性氣體的供給量進行調整。(1)以使如下的流量比(G/F)相對於燃燒氣體與使該燃燒氣體完全 燃燒所需的燃燒用氧化性氣體的化學計量係數之比(G/F)st處於1.0~5.0的範圍內的方式，供給燃燒用氧化性氣體，上述流量比(G/F)是自燃燒氣體供給流路供給的丙烷氣體的供給速度(Nm3/分)、與自燃燒用氧化性氣體供給流路供給的燃燒用氧化性氣體的供給速度(Nm3/分)的流量比；且(2)以使燃燒用氧化性氣體的噴出流速(m/秒)相對於音速(VG/C)的值處於1.0~3.0的範圍內的方式，適當地使用燃燒氣體噴射孔的狹縫的間隙不同的多個頂吹噴管203中的如下的頂吹噴管203，對燃燒用氧化性氣體的噴出速度(Nm/秒)進行調整，該頂吹噴管203的燃燒用氧化性氣體噴射孔18的間隙具有所期望的尺寸。(本發明例31~本發明例35)。又，適當地使用(VG/C)的值處於1.0~3.0的範圍外的頂吹噴管3，對燃燒用氧化性氣體的噴出速度(Nm/秒)進行調整，除此以外，與本發明例1的條件同樣地進行作業(本發明例36、本發明例37)。
為了與本發明例31~本發明例37進行比較，亦進行如下的條件下的作業，該條件是指以使(G/F)/(G/F)st的值處於1.0~5.0的範圍外的方式，將燃燒用氧化性氣體的供給量設為完全燃燒所需的量(比較例31、比較例32)。此處，C為音速(Nm/秒)，於1350℃的生鐵的周圍，該C大致為1150 m/秒。
以使廢鐵不會在脫磷處理之後有所剩餘的方式，將廢鐵裝入至反應容器202之後，將溫度為1350℃的200噸的生鐵裝入至反應容器202。接著，將生石灰、鐵礦石及製 鋼塵的混合粉、燃燒氣體、燃燒用氧化性氣體、以及精煉用氧化性氣體自頂吹噴管203朝生鐵面噴射。
以使預脫磷處理結束溫度達到1400℃的方式，對廢鐵的裝入量進行調整。以使爐內熔渣的鹼度(質量%CaO/質量%SiO2)達到2.5的方式，對生石灰的添加量進行調整。
將脫磷處理中所使用的生鐵的組成表示於表10。
將使用的製鋼塵的組成表示於表11。
以表12所示的方式，對脫磷處理中的粉狀精煉劑吹入量、流向頂吹噴管的各種氣體流量、頂吹噴管高度、以及火焰長度l進行設定。對燃燒氣體燃燒用氧化性氣體的供給量進行調整，使(G/F)/(G/F)st的值及VG/C的值成為表12所示的值。
將利用以上所示的作業條件與作業方法的脫磷處理結果表示於表13。使廢鐵調配率發生各種變化，表示廢鐵調配比率的上限，該廢鐵調配比率的上限不會使裝入的廢鐵在脫磷處理之後有所剩餘。
根據表13已知：對於本發明例31~本發明例37與比較例31、比較例32，若對吹煉時間與廢鐵的調配比進行比較，則根據本發明的方法，即便當生鐵的預脫磷處理所需的吹煉時間同樣為8分鐘時，亦能夠進行使生鐵中的廢鐵調配比提高的作業。又，已知：VG/C的值滿足1.0以上且為3.0以下的本發明例31~本發明例35，與VG/C的值不滿足1.0以上且為3.0以下的本發明例6、本發明例7相比較，能夠進行使廢鐵的調配比提高的作業。因此，當VG/C的值為1.0以上且為3.0以下時，能夠以高能率來對生鐵進行預脫磷處理。
根據本發明，可經由粉體而效率良好地將燃燒器的燃 燒熱傳導至熔融鐵，因此，能夠改善熔融鐵的加熱效率，每當利用轉爐等反應容器來進行脫磷精煉、脫碳精煉時，可藉由大量地使用廢料來大幅度地使生鐵調配率減小。
又，根據本發明，能夠藉由改善加熱效率來削減碳材的使用量，從而可使CO2的排出量減少。
1‧‧‧爐體
1a、104‧‧‧鐵皮
1b‧‧‧耐火物層
2、107‧‧‧底吹風口
3‧‧‧熔鐵
4、127、227‧‧‧熔渣
5‧‧‧粉體吹入噴管
5a、114、214‧‧‧噴管本體
5a1、124、224‧‧‧外管
5a2、122、222‧‧‧內管
5a3、5a4‧‧‧管體
5b‧‧‧噴嘴部
5b1‧‧‧精煉用氧吹入噴嘴
5b2‧‧‧燃燒器噴嘴
6‧‧‧供給精煉用氧氣的輸送管
7‧‧‧供給燃燒用氧氣的輸送管
8‧‧‧供給燃燒氣體的輸送管
9‧‧‧供給粉體的輸送管
10‧‧‧粉體
11‧‧‧火焰
12‧‧‧精煉用氧氣
19、219‧‧‧周圍孔
101‧‧‧轉爐設備
102‧‧‧爐本體
103、203‧‧‧頂吹噴管
105‧‧‧耐火物
106‧‧‧出液口
108‧‧‧氣體導入管
109、204‧‧‧粉狀精煉劑供給管
109A、204A‧‧‧精煉劑搬送用氣體供給管
110、205‧‧‧燃燒氣體供給管
111、206‧‧‧燃燒用氧化性氣體供給管
112、207‧‧‧精煉用氧化性氣體供給管
113、213‧‧‧分配器
115、215‧‧‧噴管尖端
116、216‧‧‧中心孔
117、217‧‧‧燃燒氣體噴射孔
118、218‧‧‧燃燒用氧化性氣體噴射孔
120、220‧‧‧最內管
121、221‧‧‧分隔管
123、223‧‧‧中管
125、225‧‧‧最外管
126、226‧‧‧生鐵
128‧‧‧攪拌用氣體
129、228‧‧‧粉狀精煉劑
131、231‧‧‧粉狀精煉劑供給流路
132、232‧‧‧燃燒氣體供給流路
133、233‧‧‧燃燒用氧化性氣體供給流路
134、234‧‧‧精煉用氧化性氣體供給流路
201‧‧‧精煉設備
202‧‧‧反應容器
d‧‧‧精煉用氧噴嘴的直徑
d1、J‧‧‧軸心
e、f‧‧‧噴出開口
K‧‧‧圓形軌道
K1‧‧‧中心軸
l‧‧‧火焰長度
L‧‧‧噴管高度
m‧‧‧冷卻水循環路徑
r‧‧‧燃燒器噴嘴的噴出開口的半徑
R‧‧‧精煉用氧氣吹入噴嘴的噴出開口的間距圈的半徑
θ‧‧‧精煉用氧氣吹入噴嘴的軸心與圓形軌跡的中心軸所成的角度(傾角)
圖1是表示將本發明的第1實施形態的粉體吹入噴管設置於轉爐型精煉設備的狀態的圖。
圖2(a)及圖2(b)是模式性地表示本發明的第1實施形態的粉體吹入噴管的具體構造的圖。
圖3是表示本發明的第1實施形態的粉體溫度與A值的關係的圖。
圖4是表示實施本發明的第2實施形態時所使用的轉爐設備的概略剖面圖。
圖5是實施本發明的第2實施形態時所使用的頂吹噴管的概略放大縱剖面圖。
圖6是表示實施本發明的第2實施形態時的丙烷氣體與燃燒用氧氣的流量比、與火焰長度指數的關係的圖解。
圖7是表示實施本發明的第2實施形態時的火焰長度l相對於噴管高度L的值(l/L)、與各值(l/L)下的加熱量相對於以火焰長度l與噴管高度L相等的情形(l/L=1)為基準的加熱量的值(加熱指數)的關係的圖解。
圖8是表示實施本發明的第3實施形態時所使用的精煉設備的概略剖面圖。
圖9是實施本發明的第3實施形態時所使用的頂吹噴管的概略放大縱剖面圖。
圖10是表示實施本發明的第3實施形態時的丙烷氣體與燃燒用氧氣的流量比、與火焰長度指數的關係的圖解。
圖11是表示實施本發明的第3實施形態時的火焰長度l相對於噴管高度L的值(l/L)、與各值(l/L)下的加熱量相對於以火焰長度l與噴管高度L相等的情形(l/L=1)為基準的加熱量的值(加熱指數)的關係的圖解。
5‧‧‧粉體吹入噴管
5a‧‧‧噴管本體
5a1‧‧‧外管
5a2‧‧‧內管
5a3、5a4‧‧‧管體
5b‧‧‧噴嘴部
5b1‧‧‧精煉用氧氣吹入噴嘴
5b2‧‧‧燃燒器噴嘴
d‧‧‧精煉用氧噴嘴的直徑
d1、J‧‧‧軸心
e、f‧‧‧噴出開口
K‧‧‧圓形軌道
K1‧‧‧中心軸
m‧‧‧冷卻水循環路徑
r‧‧‧燃燒器噴嘴的噴出開口的半徑
R‧‧‧精煉用氧氣吹入噴嘴的噴出開口的間距圈的半徑
θ‧‧‧精煉用氧氣吹入噴嘴的軸心與圓形軌跡的中心軸所成的角度(傾角)

Claims (11)

  1. 一種附帶燃燒器功能的粉體吹入噴管，包括精煉用氧氣吹入噴嘴，具有多個噴出開口，上述噴出開口沿著圓形軌道隔開間隔地排列，將氧氣吹入至收容於反應容器的鐵浴中；以及燃燒器噴嘴，具有噴出開口，上述噴出開口具有與上述圓形軌道的中心軸同軸的軸心，於上述精煉用氧氣吹入噴嘴的內側形成火焰，並且將被上述火焰加熱的粉體吹入至上述鐵浴中，上述附帶燃燒器功能的粉體吹入噴管的特徵在於：表示上述精煉用氧氣吹入噴嘴的上述噴出開口與上述燃燒器噴嘴的上述噴出開口的位置關係的指標A滿足下述條件，記A=1.7(R-r-d/2)/L+tan(θ-12°)-0.0524>0 R：上述精煉用氧氣吹入噴嘴的上述噴出開口的間距圈的半徑(mm)r：上述燃燒器噴嘴的上述噴出開口的半徑(mm)d：上述精煉用氧噴嘴的上述噴出開口的直徑(mm)θ：上述精煉用氧氣吹入噴嘴的軸心與上述圓形軌跡的上述中心軸所成的角度(傾角)(°)L：噴管高度(mm)。
  2. 一種附帶燃燒器功能的粉體吹入噴管，其特徵在 於：如申請專利範圍第1項所述之附帶燃燒器功能的粉體吹入噴管是使用於脫磷精煉或脫碳精煉的精煉用頂吹噴管。
  3. 一種熔鐵的精煉方法，使用如申請專利範圍第1項或第2項所述之附帶燃燒器功能的粉體吹入噴管，對收容於反應容器的熔鐵進行精煉，上述熔鐵的精煉方法的特徵在於：使用丙烷氣體、煉焦爐氣等氣體燃料、重油等液體燃料及塑膠等固體燃料中的一種或兩種以上作為上述燃燒器噴嘴的燃料。
  4. 一種金屬熔液的熔融還原方法，將金屬氧化物、氧化物系礦石的粉體或粒體裝入至上述反應容器內，進行熔融還原而獲得金屬熔液，上述金屬熔液的熔融還原方法的特徵在於：經由如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之粉體吹入噴管的上述燃燒器噴嘴，吹入上述金屬氧化物及上述氧化物系礦石中的任一種或兩種以上的粉粒狀的副原料。
  5. 一種熔融鐵的精煉方法，使用頂吹噴管，自燃燒氣體供給流路供給燃燒氣體，且自燃燒用氧化性氣體供給流路供給燃燒用氧化性氣體，朝向收容於轉爐的熔融鐵的浴面，於上述頂吹噴管的噴嘴前面形成火焰，上述頂吹噴管分開地包括粉狀精煉劑供給流路、上述燃燒氣體供給流 路、上述燃燒氣體的上述燃燒用氧化性氣體供給流路、及精煉用氧化性氣體供給流路，自上述粉狀精煉劑供給流路供給粉狀精煉劑，一面利用上述火焰來對上述粉狀精煉劑進行加熱，一面朝上述熔融鐵的上述浴面噴射上述粉狀精煉劑，並且自上述精煉用氧化性氣體供給流路朝上述熔融鐵的上述浴面供給精煉用氧化性氣體，上述熔融鐵的精煉方法的特徵在於：當上述轉爐的出水高度為2.0 m~5.0 m時，使用如申請專利範圍第1項所述之附帶燃燒器功能的粉體吹入噴管作為上述頂吹噴管，一面使上述燃燒氣體與上述燃燒用氧化性氣體的流量比滿足下述(1)式，一面形成上述火焰，0.4≦(G/F)/(G/F)st≦1.0………(1)其中，於(1)式中，G：燃燒用氧化性氣體供給速度(Nm3/分)、F：燃燒氣體供給速度(Nm3/分)、(G/F)st：上述燃燒氣體與使上述燃燒氣體完全燃燒所需的上述燃燒用氧化性氣體的化學計量係數之比。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之熔融鐵的精煉方法，其中以使上述燃燒用氧化性氣體的噴出流速VG滿足下述(2)式的方式，對上述燃燒用氧化性氣體供給速度G進行調整， 0.2≦VG/C≦1.0………(2)其中，於(2)式中，VG：上述燃燒用氧化性氣體的上述噴出流速(Nm/秒)、C：音速(Nm/秒)。
  7. 如申請專利範圍第5項或第6項所述之熔融鐵的精煉方法，其中上述粉狀精煉劑包含氧化鐵、石灰系溶劑、及可燃性物質中的至少一種，朝上述熔融鐵的上述浴面一併供給上述粉狀精煉劑與惰性氣體，對添加有冷鐵源的上述熔融鐵進行氧化精煉處理。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之熔融鐵的精煉方法，其中上述熔融鐵為生鐵，上述氧化精煉處理為上述生鐵的預脫磷處理。
  9. 一種熔融鐵的精煉方法，使用頂吹噴管，自燃燒氣體供給流路供給燃燒氣體，且自燃燒用氧化性氣體供給流路供給燃燒用氧化性氣體，朝向收容於反應容器的熔融鐵的浴面，於上述頂吹噴管的噴嘴前面形成火焰，上述頂吹噴管分開地包括粉狀精煉劑供給流路、上述燃燒氣體供給流路、上述燃燒氣體的上述燃燒用氧化性氣體供給流路、及精煉用氧化性氣體供給流路，自上述粉狀精煉劑供給流路朝上述熔融鐵的上述浴面，一併供給粉狀精煉劑與惰性氣體，上述粉狀精煉劑包 含氧化鐵、石灰系溶劑、及可燃性物質中的至少一種，一面利用上述火焰來對上述粉狀精煉劑進行加熱，一面朝上述熔融鐵的上述浴面噴射上述粉狀精煉劑，並且自上述精煉用氧化性氣體供給流路朝上述熔融鐵的上述浴面供給精煉用氧化性氣體，上述熔融鐵的精煉方法的特徵在於：當上述反應容器的出水高度為0.5 m~2.0 m時，使用如申請專利範圍第1項所述之附帶燃燒器功能的粉體吹入噴管作為上述頂吹噴管，一面以滿足下述(3)式的方式，對上述燃燒氣體與上述燃燒用氧化性氣體的流量比進行調整，一面形成上述火焰，1.0≦(G/F)/(G/F)st≦5.0………(3)其中，於(3)式中，G：燃燒用氧化性氣體供給速度(Nm3/分)、F：燃燒氣體供給速度(Nm3/分)、(G/F)st：上述燃燒氣體與使上述燃燒氣體完全燃燒所需的上述燃燒用氧化性氣體的化學計量係數之比。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之熔融鐵的精煉方法，其中以使上述燃燒用氧化性氣體噴出流速滿足下述(4)式的方式，對上述燃燒用氧化性氣體供給速度G進行調整，1.0≦VG/C≦3.0………(4) 其中，於(4)式中，VG：上述燃燒用氧化性氣體的上述噴出流速(Nm/秒)、C：音速(Nm/秒)。
  11. 如申請專利範圍第9項或第10項所述之熔融鐵的精煉方法，其中上述熔融鐵為生鐵，供給上述精煉用氧化性氣體而進行的上述熔融鐵的精煉為上述生鐵的脫磷處理。
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