TWI830137B - 轉爐之頂吹噴槍、副原料添加方法及熔鐵之精煉方法 - Google Patents

轉爐之頂吹噴槍、副原料添加方法及熔鐵之精煉方法 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種關於在熔鐵之精煉處理中可使熱裕度增加、使冷鐵源之使用量增加之技術。本發明係一種轉爐之頂吹噴槍，其構成為，在對收容於轉爐型容器內之熔鐵頂吹氧化性氣體之一噴槍之前端部、或與該噴槍分開另外設置之其他噴槍之前端部，設置具有使燃料及助燃性氣體噴出之噴射孔之燃燒器，自上述一噴槍或上述其他噴槍吹入至上述熔鐵之粉狀副原料或加工成粉狀之副原料通過藉由上述燃燒器形成之火焰中，可確保既定之加熱時間，並且可確保既定之粉體燃料比。本發明係使用有該頂吹噴槍之副原料添加方法及熔鐵之精煉方法。

Description

轉爐之頂吹噴槍、副原料添加方法及熔鐵之精煉方法
本發明係關於一種轉爐之頂吹噴槍、副原料添加方法及熔鐵之精煉方法，具體而言，本發明係關於一種在收容於轉爐型容器內之熔鐵之精煉處理中使熱裕度增加、且使冷鐵源之使用量增加之技術。
習知，於熔融生鐵階段進行脫磷處理(以下，稱為預脫磷處理)，使熔融生鐵中之磷濃度降低某種程度後於轉爐中實施脫碳吹煉之製鋼方法已逐步發展。於該預脫磷處理中，將氣體氧或固體氧等氧源與石灰系媒溶劑一起添加至熔融生鐵中，故氧源除了與熔融生鐵中之磷反應外，亦與碳或矽反應，從而熔融生鐵溫度上升。
近年來，根據防止地球溫暖化之觀點，於鋼鐵業界亦在進行削減化石燃料之消耗量而使CO 2氣體之產生量減少。於製鐵業，係利用碳將鐵礦石還原而製造熔融生鐵。於該熔融生鐵之製造中為了鐵礦石之還原等，每1t之熔融生鐵需要500 kg左右之碳源。另一方面，於將廢鐵(scrap)等冷鐵源作為轉爐中之原料而製造鋼液之情形時，不再需要於鐵礦石之還原中所需之碳源。此時，即便考慮用於熔解冷鐵源所需之能量，將1 t之熔融生鐵置換成1 t之冷鐵源仍會導致約1.5 t之CO 2氣體產生量降低。亦即，於使用有熔鐵之轉爐製鋼方法中，增加冷鐵源之調配比率會導致CO 2產生量之降低。此處，所謂熔鐵係指熔融生鐵及經熔融之冷鐵源。
為了使冷鐵源之使用量增加。必需供給冷鐵源熔解所需之熱量。如上所述，通常利用熔融生鐵中作為雜質元素含有之碳或矽之反應熱進行冷鐵源之熔解熱補償，但於冷鐵源之調配率增加之情形時，僅憑熔融生鐵中所含之碳或矽之量則熱量不足。
例如，專利文獻1中提出一種技術，將矽鐵、石墨、焦炭等升溫劑供給至爐內，同時供給氧氣，進行用以熔解冷鐵源之熱補償。
又，於上述預脫磷處理中處理結束溫度為1300 ℃左右，該溫度係相較用作冷鐵源之廢鐵之熔點低之溫度。因此，於預脫磷吹煉中，熔融生鐵中含有之碳於廢鐵表層部分發生滲碳，藉此，滲碳部分之熔點降低，進行廢鐵之熔解。因此，為了促進廢鐵之熔解，重要的是促進熔融生鐵中含有之碳之物質轉移。
例如，專利文獻2中提出一種技術，藉由底吹氣體之供給而促進轉爐內熔鐵之攪拌，藉此促進冷鐵源之熔解。
又，專利文獻3或4中揭示有一種熔融還原方法，與設置於鐵浴型熔融還原爐之軸心上之供給氧化性氣體之頂吹噴槍分開另外設置副原料投入用噴槍，該噴槍中，將包含噴出粉粒狀之礦石或金屬氧化物之粉體用噴嘴、氣體燃料用噴嘴及氧氣噴嘴之燃燒器配置成同心圓狀，將礦石或金屬氧化物以通過自燃燒器產生之火焰中之方式裝入至鐵浴型熔融還原爐內。 [先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本專利特開2011-38142號公報 專利文獻2：日本專利特開昭63-169318號公報 專利文獻3：日本專利特開2007-138207號公報 專利文獻4：日本專利特開2008-179876號公報 [非專利文獻]
非專利文獻1：理科年表 非專利文獻2：日本機械學會 傳熱工學資料 修訂4版，1986 非專利文獻3：日本金屬學會 金屬煉製，2000
(發明所欲解決之問題)
然而，上述先前技術中存在以下問題。 專利文獻1所記載之方法中，由於要供給所供給之升溫劑之碳或矽之氧化燃燒所需之氧氣而進行熱補償，故引起轉爐中之處理時間延長，生產性降低之問題。又，因矽之燃燒而產生SiO 2，故存在料渣之排出量增加之問題。
專利文獻2所記載之技術可藉由使熔融生鐵之攪拌力增加而期待熔解促進效果、進而生產性之提高，但其並非係供給冷鐵源熔解所需之熱量之技術，故無法使冷鐵源使用量增加。
專利文獻3及4之技術中，並未考慮到於副原料通過燃燒器火焰中之期間之傳熱形態。由於僅規定了粉體/燃料之比，故乃難謂其已適當地操作噴槍高度等認為有助於傳熱效率之操作因素而可使熱裕度、例如燃燒器之傳熱最佳化。
本發明係鑒於此種情形而完成，其目的在於提供一種關於收容於轉爐型容器內之熔鐵之精煉處理中，可使熱裕度增加、使冷鐵源之使用量增加之技術。 (解決問題之技術手段)
有利地解決上述問題之本發明之轉爐之頂吹噴槍之特徵在於以如下方式構成，即，在對收容於轉爐型容器內之熔鐵頂吹氧化性氣體之一噴槍之前端部、或與該噴槍分開另外設置之另一噴槍之前端部，設置具有使燃料及助燃性氣體噴出之噴射孔之燃燒器，自上述一噴槍或上述另一噴槍吹入至上述熔鐵之粉狀副原料或加工成粉狀之副原料通過藉由上述燃燒器形成之火焰中，可確保既定之加熱時間，並且可確保既定之粉體燃料比。
再者，關於本發明之轉爐之頂吹噴槍，認為如下(1)、(2)、(3)等可成為更佳之解決手段，即， (1) 自上述具有燃燒器之噴槍之前端至液態金屬面之距離l h(m)、及構成上述粉狀副原料或上述加工成粉狀之副原料之粉體之噴出速度u p(m/s)係以滿足下述數式1之方式而決定，且上述燃料之供給流量Q fuel(Nm 3/min)與上述副原料之每單位時間之供給量V p(kg/min)係以滿足下述數式2之關係之方式而決定(數式中，t 0表示根據粉狀副原料或加工成粉狀之副原料之粒徑求出之加熱所需時間(s)，H combustion表示藉由燃料燃燒產生之熱量(MJ/Nm 3)，C 0表示常數(kg/MJ))， (2) 上述粉狀副原料或上述加工成粉狀之副原料之加熱所需時間t 0係根據上述粉狀副原料或上述加工成粉狀之副原料之粒徑d p、上述燃料之絕熱火焰溫度、上述燃料之燃燒氣體之流速、及上述粉體之噴出速度u p而決定， (3) 數式2中之常數C 0係根據使用之燃料氣體種類而決定。
[數1]
[數2]
又，有利地解決上述問題之本發明之副原料添加方法係對收容於轉爐型容器內之熔鐵供給氧化性氣體，而進行熔鐵精煉處理時，添加副原料之方法，其特徵在於，使用如請求項1至4中任一項之轉爐之頂吹噴槍，以通過藉由上述燃燒器形成之火焰中之方式將屬於上述副原料之一部分之粉狀副原料或加工成粉狀之副原料吹入至上述熔鐵，對上述粉狀副原料或上述加工成粉狀之副原料實施既定之加熱時間以上之加熱，並且以既定之粉體燃料比進行噴射。
又，有利地解決上述問題之本發明之熔鐵之精煉方法，係對收容於轉爐型容器內之熔鐵添加副原料並且供給氧化性氣體，而進行熔鐵精煉處理之方法，其特徵在於，使用如請求項1至4中任一項之轉爐之頂吹噴槍，以通過藉由上述燃燒器形成之火焰中之方式將屬於上述副原料之一部分之粉狀副原料或加工成粉狀之副原料吹入至上述熔鐵，對上述粉狀副原料或上述加工成粉狀之副原料實施既定之加熱時間以上之加熱，並且以既定之粉體燃料比進行噴射。 (對照先前技術之功效)
根據本發明，於頂吹氧化性氣體之噴槍之前端部、或與該頂吹噴槍分開另外設置之另一噴槍之前端部，設置具有使燃料及助燃性氣體噴出之噴射孔之燃燒器，以通過藉由該燃燒器形成之火焰中之方式將粉狀副原料或加工成粉狀之副原料吹入至熔鐵，對副原料實施既定之加熱時間以上之加熱，並且以既定之粉體燃料比噴射，藉此，粉狀副原料由燃燒器火焰充分加熱，成為傳熱媒體且能夠有效率地傳熱至轉爐內之熔鐵。其結果，傳熱效率提高，作為升溫劑投入之碳源或矽源較少即可，從而能夠縮短處理時間或抑制料渣產生量。又，作為熔劑原料而供給之粉體受到加熱，故亦有料渣之熔解時間縮短，冶金效率提高之效果。
以下，對本發明之實施形態具體地進行說明。再者，各圖式係示意圖，有時與實際情形不同。又，以下實施形態係例示用於使本發明之技術思想具體化之裝置或方法者，並非將構成特定為以下所述。即，本發明之技術思想可於申請專利範圍所記載之技術範圍內加以各種變更。
圖1係本發明之一實施形態之熔鐵之精煉方法中使用之具有頂吹底吹功能之轉爐型容器1之概略縱剖面圖。圖2係表示具有粉體供給功能之燃燒器構造之噴槍前端之概略圖，圖2(a)表示縱剖面圖，圖2(b)係A-A線剖面圖。
例如，首先，自未圖示之廢料槽將作為冷鐵源之廢鐵裝入至轉爐型容器1。其後，使用未圖示之裝入鍋將熔融生鐵裝入至轉爐型容器1內。
熔融生鐵裝入後，自以頂吹氧化性氣體之方式構成之一噴槍2朝熔鐵3頂吹氧氣。自設置於爐底之風口4供給作為攪拌氣體之氬氣或N 2等惰性氣體，攪拌熔鐵3。繼而，添加升溫劑或造渣材等副原料，對轉爐型容器1內之熔鐵3進行脫磷處理。此時，自設置於頂吹氧化性氣體之一噴槍2之粉體供給管或設置於與一噴槍分開另外設置之另一噴槍5之粉體供給管，使用載氣供給粉石灰等粉狀副原料或加工成粉狀之副原料(以下，亦將兩者合併稱為「粉狀副原料」)。此處，於一噴槍2之前端部、或與一噴槍2分開另外設置之另一噴槍5之前端部，進而設置具有使燃料及助燃性氣體噴出之噴射孔之燃燒器。繼而，於脫磷處理中之至少一部分之期間中，將自粉體供給管供給之粉狀副原料以通過藉由該燃燒器形成之火焰中之方式吹入。圖2中以概略圖表示與一噴槍2分開另外設置噴槍5，且於噴槍5之前端設置有燃燒器之情形時之噴槍5之前端部。於中心配置具有噴射孔之粉體供給管11，並於其周圍依序配置具有噴射孔之燃料供給管12及助燃性氣體供給管13。其外側具備具有冷卻水通路14之外殼。自設置於粉體供給管11之外周部之噴射孔供給燃料氣體16與助燃性氣體17而形成燃燒器火焰。繼而，於該燃燒器火焰中加熱上述粉狀副原料(粉體15)。藉此，粉狀副原料成為傳熱媒體，故能夠使傳熱至熔鐵中之傳熱效率提高。其結果，可降低如碳源或矽源之類的升溫劑之使用量，能夠抑制脫磷處理時間之延長。為了使粉體有效率地傳熱，重要的是確保粉體15於燃燒器火焰內之滯留時間。作為氧化性氣體，除純氧之外，可應用氧氣與CO 2或惰性氣體之混合氣體。作為助燃性氣體，可應用空氣或富氧空氣、氧化性氣體。作為所供給之燃料，可應用液化天然氣(LNG，Liquefied Natural Gas)或液化石油氣(LPG，Liquefied Petroleum Gas)等燃料氣體、重油等液體燃料、焦炭粉等固體燃料，但根據削減CO 2產生量之觀點，較佳為碳源較少之燃料。
發明人等使用轉爐型容器，對載氣流量或噴槍高度進行各種變更而實施粉石灰之燃燒器加熱試驗。其結果發現，藉由將粉體於燃燒器火焰內滯留時間設為0.05 s～0.1 s左右而可獲得較高之傳熱效率。為了確保火焰內滯留時間，有效的是降低粉體之流速。然而，為了於配管內輸送而必須供給固定流量之載氣。於實際之操作條件下，粉體之流速為30 m/s～60 m/s之範圍。因此，為了確保上述火焰內滯留時間，較理想為將粉體噴出孔(燃燒器噴槍之前端)設為距熔鐵面2～4 m左右之高度(噴槍高度)之位置。以下，詳細地進行說明。
即，圖1之裝置構成中，自燃燒器噴槍5將作為粉狀副原料之平均粒徑50 μm之CaO粉以500 kg/min供給至330 t規模之轉爐型容器1。該情形時，將藉由變更燃料氣體16之流量而變更粉體燃料比(V/QH)時對傳熱效率之影響示於圖3。此處，如下述數式3之(2)式所示，粉體燃料比(V/QH)係將粉狀副原料每單位時間之供給量除以燃料之供給流量與由燃料燃燒產生之熱量之積所得者。又，傳熱效率(%)係以根據熔鐵溫度相對於由燃料氣體燃燒產生之熱輸入量(MJ)之變化而計算所得之傳熱量(MJ)之百分率表示，以下相同。藉由增加粉體燃料比而傳熱效率提高。由此可知，將由燃燒器燃燒引起之放熱對粉體進行熱輸入，使加熱後之粉體滲入至熔鐵，藉此，傳熱效率提高。顯示出為了取得此種傳熱效率提高效果，需適當保持燃燒器火焰中之氣體量與粉體量。若粉體相對於火焰氣體過少，則作為氣體顯熱排出至爐外之比例增加，故顯示傳熱效率降低。繼而，作為氣體種類之影響，由圖3明確可知，於使用LPG之情形時，粉體燃料比為0.3 kg/MJ以上時傳熱效率固定。又，於使用LNG之情形時，粉體燃料比為0.45 kg/MJ以上時傳熱效率固定。因此，需根據所使用之燃料氣體種類而控制粉體燃料比。即，需滿足下述(2)式。(2)式中，V/QH表示粉體燃料比(kg/MJ)，V p表示粉狀副原料每單位時間之供給量(kg/min)，Q fuel表示燃料之供給流量(Nm 3/min)，H combustion表示由燃料燃燒產生之熱量(MJ/Nm 3)，C 0表示根據所使用之燃料氣體種類而決定之常數(kg/MJ)。再者，粉體燃料比之上限係由加熱後之粉體溫度成為熔鐵溫度以下之條件所決定。
[數3]
圖1之裝置構成中，自燃燒器噴槍5將作為粉狀副原料之CaO以700 kg/min供給至330 t規模之轉爐型容器1。該情形時，將粉體之平均粒徑d p(μm)及自噴槍前端至液態金屬面之距離(l h)對傳熱效率造成之影響示於圖4。燃料氣體使用LPG，粉體燃料比(V/QH)設為0.5 kg/MJ。若CaO粉之平均粒徑變大，則可見傳熱效率降低，於相同粒徑之情形時，噴槍高度較大時傳熱效率較高。再者，粉體之噴出流速為30～60 m/s之範圍。
認為其原因在於，於粉體通過燃燒器火焰內之期間，粉體被加熱至何種程度將造成影響。因此，將非專利文獻1至3作為參考以下述方法推定通過火焰內之粉體之溫度變遷。再者，粉體之比熱容量C p, P設為1004 J/(kg．K)，粒子密度ρ設為3340 kg/m 3，粒子輻射率ε p設為0.9，氣體之熱導率λ設為0.03 W/(m．K)。燃料氣體設為LPG，粉體供給速度/燃料流量(V/Q)設為100 kg/Nm 3。燃燒反應係基於下述化學式1至5所示之化學反應(a)至(e)。各反應之平衡常數K i可根據與(i)反應相關之氣體之分壓P G(G為氣體種類之化學式)而求出。此處，下標i表示下述化學式1至5所示之化學反應式(a)至(e)。燃燒火焰中之全壓P係作為各氣體種類之分壓之和，其為下述數式4所示之(3)式，共計為1 atm。
[化1]
[化2]
[化3]
[化4]
[化5]
[數4]
(4) 式係算出平衡火焰溫度之式。藉由反覆試驗法推定平衡火焰溫度，以使自基準溫度至平衡火焰溫度之粒子之焓變化(H 0-H 0 298) P與自基準溫度至平衡火焰溫度之氣體之焓變化(H 0-H 0 298) g之差和滿足(3)式之氣體反應(a)至(e)引起之焓變化(-∆H 0 298)相等。 (5) 式係將粒子之溫度變化推定為熱傳遞之熱輸入與輻射之熱輸入之和之式。 (6) 式係求出熱傳遞之熱通量之式。 (7) 式係求出輻射之熱通量之式。 (8) 式係將火焰作為熱流體而表示強制對流之無因次數之關係之式，Nu表示紐塞數，Re P表示雷諾數，Pr表示普朗特數。 此處，m為粉體之質量(kg)，C p, P為粉體之比熱容量(J/(kg．K))，A S, P為粒子之表面積(m 2)，T g及T P分別為氣體溫度及粒子溫度(K)，q P及q R分別為對流傳熱項與放射傳熱項，λ為氣體熱導率(W/(m．K))，d為以代表長度計之粒徑，ε P為粒子之輻射率(-)，σ為斯蒂芬-波滋曼係數。利用4次侖吉-枯他法算出粉體溫度T P。
[數5]
[數6]
[數7]
[數8]
[數9]
將粒子徑d p對由上述關係式推定之粉體通過火焰內之情形時之燃燒氣體溫度T g變化與粒子溫度T P變化之關係造成之影響示於圖5。由圖5可知，為了使火焰內粉體之溫度T P與火焰側之氣體溫度T g相等所需之時間係視粒徑d p而有較大差異。作為粉狀副原料之加熱所需時間t 0，例如可設為氣體溫度T g與粒子溫度T P之差成為10℃以下之時間。具體而言，為了控制傳熱效率，重要的是於粉體之噴出速度u p與噴槍高度l h之間成立下述(1)式之關係。
[數10]
關於構成本實施形態之轉爐之頂吹噴槍之燃燒器噴槍5，以如下方式構成，即，為了利用燃燒器之火焰將粉狀副原料充分加熱，例如可調整噴槍高度l h，以使粉體之火焰內滯留時間(l h/u p)成為加熱所需時間t 0以上。加熱所需時間t 0可使用上述推定式，根據粉狀副原料之粒徑d p、燃料之絕熱火焰溫度、燃料之燃燒氣體之流速、及粉體之噴出速度u p而計算。再者，噴槍高度l h存在設備限制，無法將噴槍前端露出至爐口之外。關於粉體之噴出速度u p，係根據粉體由載氣進行穩定氣送之觀點而求取適當之範圍。又，以粉體燃料比(V/QH)可滿足上述(2)式之方式，例如設計燃燒器噴槍5之噴嘴直徑。
圖6中圖示有基於(1)式及(2)式之較佳範圍。圖6之橫軸為粉體燃料比V/QH(kg/MJ)，縱軸為粉體於火焰內滯留時間l h/u p(s)。將粉體粒徑d p＝50 μm且燃料氣體種類為LPG之情形、以及粉體粒徑d p＝150 μm且燃料氣體種類為LNG之情形時之較佳範圍以影線區域表示。 [實施例]
使用具有與圖1所示之轉爐型容器1相同形式之容量300 t之頂吹底吹轉爐(氧氣頂吹、氬氣底吹)，進行熔鐵之脫碳精煉。氧氣吹煉用頂吹噴槍2係使用於前端部具有5個拉瓦噴嘴型之噴射噴嘴者。使用噴嘴之噴射角度設為15°、且等間隔地配置在相對於頂吹噴槍2之軸心之同一圓周上者。再者，噴射噴嘴之喉部直徑dt為73.6 mm，出口直徑de為78.0 mm。
首先，將廢鐵裝入轉爐內。其後，將預先實施了脫硫處理及脫磷處理之300 t熔融生鐵裝入轉爐。將熔融生鐵之化學成分及熔融生鐵溫度示於表1。
[表1]
熔融生鐵之化學成分(質量%) 熔融生鐵溫度 (℃)
C Si Mn P S Cr Fe
3.4～3.6 0.01～0.02 0.16～0.27 0.015～0.036 0.008～0.016 tr bal. 1310～1360
其次，一面自底吹風口4將作為攪拌用氣體之氬氣吹入至熔鐵3中，一面自頂吹噴槍2、朝熔鐵3浴面吹送作為氧化性氣體之氧氣，開始熔鐵3之脫碳精煉。廢鐵之裝入量係以使脫碳精煉結束後之鋼液溫度成為1650℃之方式進行調整。
其後，於脫碳精煉中自副原料投入用之燃燒器噴槍5投入作為CaO系媒溶劑之生石灰，進行脫碳精煉直至熔鐵中之碳濃度成為0.05質量%。生石灰之投入量係以爐內產生之料渣之鹼性度((質量%CaO)/(質量%SiO 2))成為2.5之方式進行調整。使用LNG作為燃料氣體，對燃料燃燒用之氧氣進行流量控制，以使空燃比成為1.2。如表2所示般控制粉體之供給速度u p、燃料氣體之流量Q fuel、及副原料投入用之燃燒器噴槍5之噴槍高度l h。
[表2]
No. d p u p l h l h/u p t 0 V p Q V/QH 熱輸入量 傳熱量 傳熱效率 備註
μm m/s m s s kg/min Nm 3/min kg/MJ MJ/t MJ/t %
1 50 30 2.5 0.08 0.02 700 35 0.48 36.0 29.2 81 發明例
2 50 60 4.0 0.07 0.02 700 35 0.48 36.0 29.9 83 發明例
3 50 60 4.0 0.07 0.02 700 25 0.67 25.7 21.1 82 發明例
4 50 30 3.5 0.12 0.02 700 35 0.48 36.0 31.7 88 發明例
5 100 30 3.5 0.12 0.06 700 25 0.67 25.7 22.3 87 發明例
6 100 60 3.5 0.06 0.06 500 25 0.48 25.7 20.8 81 發明例
7 150 30 3.5 0.12 0.11 700 25 0.67 25.7 22.3 87 發明例
8 50 30 2.5 0.08 0.02 350 35 0.24 36.0 14.0 39 比較例
9 50 30 2.5 0.08 0.02 500 35 0.34 36.0 15.5 43 比較例
10 100 50 2.0 0.04 0.06 700 25 0.67 25.7 13.4 52 比較例
11 100 60 2.5 0.04 0.06 350 35 0.24 36.0 12.2 34 比較例
12 150 30 3.0 0.10 0.11 350 35 0.24 36.0 22.0 61 比較例
13 150 60 3.0 0.05 0.11 550 35 0.38 36.0 20.9 58 比較例
根據表2明確可知，相對於比較例，發明例之傳熱效率格外提高。進而，以一連串之操作來評估料渣渣化狀況。進行料渣之成分分析，對未渣化之CaO濃度(%f-CaO)加以比較後發現，於處理條件No.1～7下，(%f-CaO)為0～0.5質量%，而於處理條件No.10～13下，(%f-CaO)為0.4～2.6質量%，可知本發明對於促進CaO熔融亦有效。 (產業上之可利用性)
根據本發明之轉爐之頂吹噴槍、副原料添加方法及熔鐵之精煉方法，傳熱效率提高，可縮短處理時間或抑制料渣產生量，而且可縮短料渣之熔解時間，取得冶金效率提高之效果，故於產業上有用。又，並不限於轉爐形式，適合應用於需要熱源之電爐等之製程。
1:轉爐型容器 2:氧化性氣體用頂吹噴槍 3:熔鐵 4:底吹風口 5:燃燒器噴槍 10:燃燒器噴槍前端部 11:粉體供給管 12:燃料供給管 13:助燃性氣體供給管 14:冷卻水通路 15:粉體 16:燃料 17:助燃性氣體 18:冷卻水
圖1係表示本發明之實施形態中使用之轉爐之概要之縱截面示意圖。 圖2係本發明之一實施形態之燃燒器之概略圖，(a)表示噴槍前端之縱剖面圖，(b)表示自噴出孔下方觀察之仰視圖。 圖3表示使用上述實施形態之燃燒器將粉體加熱而供給之情形時，粉體燃料比V/QH與傳熱效率之關係之圖表。 圖4係表示使用上述實施形態之燃燒器將粉體加熱而供給之情形時，自噴槍前端至液態金屬面之距離l h對於粉體粒徑d p與傳熱效率之關係所造成之影響之圖表。 圖5係表示使用上述實施形態之燃燒器將粉體加熱而供給之情形時，針對每一粉體粒徑d p之粒子溫度及燃燒氣體溫度之時間變化之圖表。 圖6係於粉體燃料比V/QH與粉體之火焰內滯留時間l h/u p之關係示出本發明之較佳範圍之圖表。
1:轉爐型容器
2:氧化性氣體用頂吹噴槍
3:熔鐵
4:底吹風口
5:燃燒器噴槍

Claims (5)

  1. 一種轉爐之頂吹噴槍，其特徵在於以如下方式構成：在對收容於轉爐型容器內之熔鐵頂吹氧化性氣體之一噴槍之前端部、或與該噴槍分開另外設置之其他噴槍之前端部，設置具有使燃料及助燃性氣體噴出之噴射孔之燃燒器，自上述一噴槍或上述其他噴槍吹入至上述熔鐵之粉狀副原料或加工成粉狀之副原料通過藉由上述燃燒器形成之火焰中，可確保既定之加熱時間，並且可確保既定之粉體燃料比；自上述具有燃燒器之噴槍之前端至液態金屬面之距離lh(m)、及構成上述粉狀副原料或上述加工成粉狀之副原料之粉體之噴出速度up(m/s)係以滿足下述數式1之方式決定，且上述燃料之供給流量Qfuel(Nm3/min)與上述副原料之每單位時間之供給量Vp(kg/min)係以滿足下述數式2之關係之方式決定，此處，t0表示根據粉狀副原料或加工成粉狀之副原料之粒徑求出之加熱所需時間(s)，Hcombustion表示藉由燃料燃燒產生之熱量(MJ/Nm3)，C0表示常數(kg/MJ)，
    Figure 111103894-A0305-02-0019-3
    Figure 111103894-A0305-02-0019-2
  2. 如請求項1之轉爐之頂吹噴槍，其中，上述粉狀副原料或上述加工成粉狀之副原料的加熱所需時間t0，係根據上述粉狀副原料 或上述加工成粉狀之副原料之粒徑dp、上述燃料之絕熱火焰溫度、上述燃料之燃燒氣體之流速、及上述粉體之噴出速度up而決定。
  3. 如請求項1或2之轉爐之頂吹噴槍，其中，上述數式2中之常數C0係根據使用之燃料氣體種類而決定。
  4. 一種副原料添加方法，其係對收容於轉爐型容器內之熔鐵供給氧化性氣體而進行熔鐵精煉處理時添加副原料之方法，其特徵在於，使用請求項1至3中任一項之轉爐之頂吹噴槍，以通過藉由上述燃燒器形成之火焰中之方式將屬於上述副原料之一部分之粉狀副原料或加工成粉狀之副原料吹入至上述熔鐵，對上述粉狀副原料或上述加工成粉狀之副原料實施既定之加熱時間以上之加熱，並且以既定之粉體燃料比進行噴射。
  5. 一種熔鐵之精煉方法，其係對收容於轉爐型容器內之熔鐵添加副原料並且供給氧化性氣體而進行熔鐵精煉處理之方法，其特徵在於，使用請求項1至3中任一項之轉爐之頂吹噴槍，以通過藉由上述燃燒器形成之火焰中之方式將屬於上述副原料之一部分之粉狀副原料或加工成粉狀之副原料吹入至上述熔鐵，對上述粉狀副原料或上述加工成粉狀之副原料實施既定之加熱時間以上之加熱，並且以既定之粉體燃料比進行噴射。
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