JP4742770B2 - Top blowing lance and converter operation method using the same - Google Patents
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Description
本発明は、転炉を用いて溶鋼の脱炭精錬、および、あるいは溶銑の脱りん吹錬を行う際に酸化性ガスを転炉内に供給する上吹きランス、およびその上吹きランスを用いた転炉の操業方法に関する。 The present invention uses an upper blowing lance for supplying an oxidizing gas into the converter when decarburizing and refining molten steel and / or dephosphorizing blowing hot metal using a converter, and the upper blowing lance. The present invention relates to a converter operation method.
製鋼工程において、転炉に溶鋼を収容して酸化性ガスを供給することによって脱炭精錬を行なうことが公知の技術として利用されている。酸化性ガスとして酸素を含有するガスを使用するが、工業的には酸素ガスが広く使用されている。こうして酸化性ガスを転炉内に供給することによって、転炉内に収容された溶鋼中のCと酸化性ガス中のOとを反応させて脱炭処理を行なう。 In a steelmaking process, decarburization refining is performed as a known technique by containing molten steel in a converter and supplying an oxidizing gas. A gas containing oxygen is used as the oxidizing gas, and oxygen gas is widely used industrially. By supplying the oxidizing gas into the converter in this way, C in the molten steel accommodated in the converter reacts with O in the oxidizing gas to perform a decarburization process.
脱炭処理では、下記の(1)式で表わされるように溶鋼中のCと酸化性ガス中のOとが反応してCOを生成させる反応(以下、 1次燃焼という)、および1次燃焼によって生成したCOと酸化性ガス中のOとが反応してCO2を生成させる下記の(2)式の反応(以下、2次燃焼という)が進行する。
C+1/2O2 →CO ・・・(1)
CO+1/2O2 →CO2 ・・・(2)
ここで、転炉内に供給された酸化性ガス中のOのうち、2次燃焼に寄与する割合を2次燃焼率として下記の(3)式で定義する(ただし、右辺のCO2、COはそれぞれ排ガス中のCO2、COの体積である)。
2次燃焼率=CO2 /(CO+CO2 ) ・・・(3)
1次燃焼によって生じる反応熱と2次燃焼によって生じる反応熱とを比べると、2次燃焼の方が1次燃焼の約2.5倍である。したがって2次燃焼率が低下すると、転炉上部の炉壁の温度が低下するので、炉壁上部に地金が付着しやすくなる。この状態で転炉の操業を継続すると地金が蓄積されて、炉内容積が減少するばかりでなく、出鋼歩留りが低下する。
In the decarburization treatment, as represented by the following formula (1), C in molten steel reacts with O in oxidizing gas to generate CO (hereinafter referred to as primary combustion), and primary combustion. The reaction of the following formula (2) (hereinafter referred to as secondary combustion) in which CO produced by the above reaction and O in the oxidizing gas react to produce CO 2 proceeds.
C + 1 / 2O 2 → CO (1)
CO + 1 / 2O 2 → CO 2 (2)
Here, the proportion of O in the oxidizing gas supplied into the converter that contributes to secondary combustion is defined as the secondary combustion rate by the following equation (3) (however, CO 2 and CO on the right side) Are the volumes of CO 2 and CO in the exhaust gas, respectively).
Secondary combustion rate = CO 2 / (CO + CO 2 ) (3)
Comparing the reaction heat generated by the primary combustion and the reaction heat generated by the secondary combustion, the secondary combustion is about 2.5 times the primary combustion. Therefore, when the secondary combustion rate is lowered, the temperature of the furnace wall at the upper part of the converter is lowered. If the operation of the converter is continued in this state, the metal is accumulated and not only the volume in the furnace is reduced but also the yield of steel is reduced.
一方、2次燃焼率を高めると発熱量が増大して炉内の温度が上昇するので、溶鋼への着熱が可能となり、地金を溶解することが可能となる。その一方で、2次燃焼率を低下させ、(1)式で示す脱反応に利用される酸素を高めることで吹錬時間の短縮を図ることができる。これらは上吹きランスから供給される酸化性ガス噴流(ソフトブロー/ハードブロー)を制御することによってなす場合が一般的である。 On the other hand, when the secondary combustion rate is increased, the calorific value increases and the temperature in the furnace rises, so that heat can be applied to the molten steel and the metal can be melted. On the other hand, it is possible to shorten the blowing time by reducing the secondary combustion rate and increasing the oxygen used for the dereaction represented by the formula (1). These are generally performed by controlling an oxidizing gas jet (soft blow / hard blow) supplied from an upper blow lance.
一方、製鋼工程においては転炉での負荷軽減(製鋼スラグ発生量の低減)、製鋼トータルコストの削減を図るために、溶銑中に含有するSi、Pを転炉で脱炭吹錬の前に予め酸化剤(以下フラックス)を用いて除去する方法がとられているが、その方法のひとつに、処理容器として転炉を用いた脱りん吹錬がある。 On the other hand, in the steelmaking process, to reduce the load in the converter (reduction in the amount of steelmaking slag) and reduce the total cost of steelmaking, before the decarburization blowing of Si and P contained in the hot metal in the converter A removal method using an oxidizing agent (hereinafter referred to as a flux) is taken in advance, and one of the methods is dephosphorization blowing using a converter as a processing vessel.
転炉を用いた脱りん吹錬は一般的には脱炭精錬と同様に鋼浴面上方から酸素ガスに代表される酸化性ガスを上吹きランスを通じて吹きつけるとともに石灰等の精錬剤(以下、フラックスと称する)を炉内に添加する方法をとる。このとき、上吹きランスからの酸化性ガス供給速度、ランス高さ等を調節して、脱炭吹錬時に比較してソフトブローで吹きつけ、吹錬時に生成するスラグ中のT.Fe濃度を制御する手法がとられる。 In general, dephosphorization blowing using a converter is similar to decarburization refining, in which an oxidizing gas typified by oxygen gas is blown from the upper surface of the steel bath through an upper blowing lance and a refining agent such as lime (hereinafter referred to as “refining”) (Referred to as flux) is added to the furnace. At this time, the oxidizing gas supply rate from the top blowing lance, the lance height, etc. are adjusted and sprayed with soft blow as compared with decarburization blowing, and the T.O. A technique for controlling the Fe concentration is taken.
このように、上吹きランスを要する転炉容器を用いる処理においては、上吹きランスから噴射される酸化性ガスの噴流特性を変化させることで、1次燃焼、2次燃焼、T.Fe制御などを行うことができる。 As described above, in the processing using the converter vessel that requires the top blowing lance, the primary combustion, the secondary combustion, the T.P. Fe control and the like can be performed.
このとき通常、ランスノズルからの噴流制御は特許文献1に開示されているように、酸化性ガスの流量、ランス高さなどを調節する方法が採られる。また、噴流制御のひとつにランスノズルの主噴流とは別の制御流の利用があげられる。例えば特許文献2にはラバールノズルのスロート部と出口部の内面にガス吹き出し孔を設け、ラバールノズルの面積比を制御し、低流量下でも適正膨張が可能なランスノズル、および転炉操業方法について開示している。
At this time, the jet flow control from the lance nozzle is usually performed by adjusting the flow rate of the oxidizing gas, the lance height, etc., as disclosed in Patent Document 1. In addition, one of the jet flow controls is the use of a control flow different from the main jet of the lance nozzle. For example,
しかしながら、特許文献2に開示された技術はノズルからの噴流流速の高速化は達成できるものの、流速を大きく低下させるような制御まではできない。また、通常ノズルの傾角は一度決定すると任意に変更できないため、地金などの溶解のためには付着した地金の位置に応じたノズル傾角にしなければならないが、そのためには、付着地金位置により、ノズルを変更しなければならないため、ランスコストが増大する問題がある。また、傾角を広げすぎると炉壁耐火物へのダメージも問題となる。
However, although the technique disclosed in
このような問題を解決するためには、ランスの傾角を任意に変更可能とする技術が好適であり、そのような技術として特許文献3には、上吹きランスのノズル先端部に配置したチャンバーの側壁に導管を配置し、その導管からガスを供給することによって酸素ジェットの角度を変化させる技術が開示されている。しかしながら、特許文献3に開示された技術は、超音速の酸素ジェットがメタル浴(すなわち溶融金属浴)の表面に衝突する衝撃点を遂時変化させて、メタル浴の攪拌を進行する技術であり、2次燃焼率の飛躍的な向上は期待できない。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、転炉を用いて溶鋼の脱炭精錬および/または溶銑の脱りん吹錬を行う際に1本のランスノズルを用いて、ランスノズルチップ、ランス高さ、酸化性ガス流量を変更することなく、酸化性ガス噴流を制御し、炉内付着地金溶解、2次燃焼増大による溶鋼着熱、高速吹錬を達成することができる上吹きランスノズルおよびそれを用いた転炉操業方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and a lance nozzle tip is used by using one lance nozzle when performing decarburization refining of molten steel and / or dephosphorization blowing of hot metal using a converter. Controlling the oxidizing gas jet without changing the lance height and oxidizing gas flow rate, melting the adhering metal in the furnace, molten steel heat-up by increasing secondary combustion, and high-speed blowing An object of the present invention is to provide a lance nozzle and a converter operating method using the lance nozzle.
上記課題を解決するため、本発明は以下の(1)〜(11)を提供する。
(1)入口部にスロート部を有しかつ前記スロート部の下流側に末広がり部を有するガス噴射ノズルを1個以上配設した上吹きランスであって、前記ガス噴射ノズルのうちの少なくとも1個は、当該ノズルの前記末広がり部の前記ガス噴射ノズルから噴射される噴流を偏向させようとする方向と反対側の壁面に配設された少なくとも1箇所の制御用ガス供給孔を有し、かつ、前記スロート部出口から前記制御用ガス供給孔中心間の距離xと、前記スロート部出口からノズル出口間の距離lとの比x/lが0.3≦x/l<1.0であり、前記制御用ガス供給孔から制御用ガスを供給することにより、当該ガス噴射ノズルから噴射される噴流の方向および/または流速が制御されることを特徴とする上吹きランス。
(2)上記(1)において、前記制御用ガス供給孔から供給されるガス流量Qs(Nm3/min)と、前記ガス噴射ノズルから供給されるガス流量Qm(Nm3/min)との比が0.02≦Qs/Qm≦0.3であることを特徴とする上吹きランス。
(3)上記(1)または(2)において、前記ガス噴射ノズルを複数有し、前記制御用ガス供給孔は、前記各ガス噴射ノズルの噴射口の中心点とランス横断面の中心点を結ぶ直線上に配設されることを特徴とする上吹きランス。
(4)上記(3)において、前記制御用ガス供給孔は、ランスの中心側から前記ガス噴射ノズルへ制御用ガスを供給することを特徴とする上吹きランス。
(5)上記(3)の前記制御用ガス供給孔は、ランスの半径方向外側から前記ガス噴射ノズルへ制御用ガスを供給することを特徴とする上吹きランス。
(6)上記(1)または(2)において、前記ガス噴射ノズルを複数有し、前記制御用ガス供給孔は、ランスの中心側から各ガス噴射ノズルへ制御用ガスを供給するように形成されていることを特徴とする上吹きランス。
(7)上記(1)または(2)において、前記ガス噴射ノズルを複数有し、前記制御用ガス供給孔は、ランス外側から各ガス噴射ノズルへ制御用ガスを供給するように形成されていることを特徴とする上吹きランス。
(8)上記(1)または(2)において、前記ガス噴射ノズルを複数有し、前記制御用ガス供給孔は、ランスの中心側から各噴射ノズルへの制御用ガスの供給およびランス外側から各ガス噴射ノズルへの制御用ガスの供給を選択的に行うことが可能なように形成されていることを特徴とする上吹きランス。
(9)入口部にスロート部を有しかつ前記スロート部の下流側に末広がり部を有するガス噴射ノズルを1個以上配設し、前記ガス噴射ノズルのうちの少なくとも1個は、当該ノズルの前記末広がり部の前記ガス噴射ノズルから噴射される噴流を偏向させようとする方向と反対側の壁面に配設された少なくとも1箇所の制御用ガス供給孔を有し、かつ、前記スロート部出口から前記制御用ガス供給孔中心間の距離xと、前記スロート部出口からノズル出口間の距離lとの比x/lが0.3≦x/l<1.0である上吹きランスを用いて酸化性ガスを転炉内に供給して所定の操業を行う転炉操業方法であって、転炉における処理の一部、もしくは全部の区間において、前記ガス噴射ノズルの制御用ガス供給孔から制御用ガスを噴射して当該ガス噴射ノズルから噴射される噴流の方向および/または流速を制御することを特徴とする転炉操業方法。
(10)入口部にスロート部を有しかつ前記スロート部の下流側に末広がり部を有する複数のガス噴射ノズルを有し、前記ガス噴射ノズルから噴射される噴流を偏向させようとする方向と反対側の壁面に配設された複数の制御用ガス供給孔を有し、かつ、前記スロート部出口から前記制御用ガス供給孔中心間の距離xと、前記スロート部出口からノズル出口間の距離lとの比x/lが0.3≦x/l<1.0である上吹きランスを用いて酸化性ガスを転炉内に供給する転炉操業方法において、前記ガス噴射ノズルのうちの少なくとも1個から噴射される前記酸化性ガスの噴射方向を、前記ガス噴射ノズルの噴射口中心点とランス横断面の中心点を結ぶ直線方向に沿って走査することを特徴とする転炉操業方法。
(11)上記(9)または(10)において、前記ガス噴射ノズルを用いて前記転炉内に前記酸化性ガスを供給して、前記溶鋼の脱炭処理、あるいは溶銑の脱りん処理を行なうとともに前記転炉の炉壁に付着した地金を溶解することを特徴とする転炉操業方法。
In order to solve the above problems, the present invention provides the following (1) to ( 11 ).
(1) An upper blowing lance having one or more gas injection nozzles having a throat portion at an inlet portion and a divergent portion downstream of the throat portion, wherein at least one of the gas injection nozzles may possess the diverging portion in at least one location control gas supply hole disposed on the opposite side of the wall the direction to try to deflect the jet to be injected from the gas injection nozzle of the nozzle, and, The ratio x / l of the distance x from the throat portion outlet to the center of the control gas supply hole and the distance l from the throat portion outlet to the nozzle outlet is 0.3 ≦ x / l <1.0, An upper blow lance characterized in that the direction and / or flow velocity of the jet flow ejected from the gas injection nozzle is controlled by supplying the control gas from the control gas supply hole.
( 2 ) In the above (1) , the ratio between the gas flow rate Qs (Nm 3 / min) supplied from the control gas supply hole and the gas flow rate Qm (Nm 3 / min) supplied from the gas injection nozzle Is an upper blowing lance characterized by 0.02 ≦ Qs / Qm ≦ 0.3.
( 3 ) In the above (1) or (2) , a plurality of the gas injection nozzles are provided, and the control gas supply hole connects the center point of the injection port of each gas injection nozzle and the center point of the lance cross section. An upper blowing lance arranged on a straight line.
( 4 ) In the above ( 3 ), the control gas supply hole supplies a control gas from the center side of the lance to the gas injection nozzle.
( 5 ) The upper blow lance characterized in that the control gas supply hole of ( 3 ) supplies the control gas to the gas injection nozzle from the radially outer side of the lance.
( 6 ) In the above (1) or (2) , a plurality of the gas injection nozzles are provided, and the control gas supply hole is formed so as to supply control gas to each gas injection nozzle from the center side of the lance. Top blow lance, characterized by
( 7 ) In the above (1) or (2) , a plurality of the gas injection nozzles are provided, and the control gas supply holes are formed so as to supply control gas to the gas injection nozzles from the outside of the lance. Top blow lance characterized by that.
( 8 ) In the above (1) or (2) , a plurality of the gas injection nozzles are provided, and the control gas supply holes are supplied from the center side of the lance to the injection nozzles and from the outside of the lance. An upper blowing lance formed so as to be able to selectively supply a control gas to a gas injection nozzle.
( 9 ) One or more gas injection nozzles having a throat portion at the inlet portion and a divergent portion on the downstream side of the throat portion are disposed, and at least one of the gas injection nozzles includes the nozzle of the nozzle have at least one position control gas supply holes of the disposed on the opposite side of the wall the direction to try to deflect the jets to be injected from the gas injection nozzle of a divergent portion, and the from said throat portion outlet using the distance x between the control gas supply hole center, a lance on the ratio x / l and the distance l between the nozzle exit from the throat outlet Ru 0.3 ≦ x / l <1.0 der A converter operation method in which an oxidizing gas is supplied into a converter to perform a predetermined operation, and is controlled from a gas supply hole for controlling the gas injection nozzle in a part or all of the processing in the converter. The gas is injected Converter operation method characterized by controlling the direction and / or flow rate of the jet ejected from the morphism nozzle.
(10) inlet portion have a plurality of gas injection nozzle having a diverging section having a throat portion and the downstream side of the throat portion, opposite to the direction it is intended to deflect the jets injected from the gas injection nozzle A plurality of control gas supply holes arranged on the side wall surface, and a distance x between the throat portion outlet and the control gas supply hole center and a distance l between the throat portion outlet and the nozzle outlet in converter operation method of supplying an oxidizing gas to the converter furnace with the upper lance ratio x / l is Ru 0.3 ≦ x / l <1.0 der with, among the gas injection nozzle A converter operating method characterized by scanning the injection direction of the oxidizing gas injected from at least one along a straight line direction connecting the injection nozzle center point of the gas injection nozzle and the center point of the lance cross section. .
( 11 ) In the above ( 9 ) or ( 10 ), the oxidizing gas is supplied into the converter using the gas injection nozzle, and the molten steel is decarburized or the molten iron is dephosphorized. A converter operating method, comprising melting a metal that has adhered to a furnace wall of the converter.
本発明によれば、入口部にスロート部を有しかつ前記スロート部の下流側に末広がり部を有するガス噴射ノズルを1個以上配設した上吹きランスを前提とし、少なくとも1個のガス噴射ノズルにおいて、その末広がり部の壁面に少なくとも1箇所の制御用ガス供給孔を配設し、そこから制御用ガスを供給することにより、当該ガス噴射ノズルから噴射される噴流の方向および/または流速が制御されるので、ソフトブローおよびハードブローを任意に調節でき、転炉を用いた脱りん処理、および脱炭処理の処理能力を向上させることが可能となる。このため、精錬機能の飛躍的な高度化を達成することができる。 According to the present invention, at least one gas injection nozzle is premised on an upper blow lance having one or more gas injection nozzles having a throat portion at an inlet portion and a divergent portion downstream of the throat portion. , At least one control gas supply hole is disposed on the wall surface of the divergent portion, and the control gas is supplied therefrom, whereby the direction and / or flow velocity of the jet injected from the gas injection nozzle is controlled. Therefore, soft blow and hard blow can be arbitrarily adjusted, and it is possible to improve the processing capacity of dephosphorization processing and decarburization processing using a converter. For this reason, a dramatic advancement of the refining function can be achieved.
以下、本発明について詳細に説明する。
まず、本発明の原理について説明する。
流体現象を利用した素子のひとつに流体素子があるが、本発明の原理はこの流体素子を利用したものである。流体素子とは、噴流と側壁との干渉効果、噴流と噴流との衝突効果、渦により生じる流体現象、噴流自体の流速変動による効果によって得られる機能を利用する素子の総称であり、流体力学の分野において、研究がなされている。例えば主ノズルの出口に横方向より制御ノズルを配した形をとる。制御ノズルより主ノズルへ流体を導入すると、主流と側壁の間に渦が生じる。この渦は大気圧よりも低圧であり、渦の静圧分布の平均値と大気圧との差圧によって力が生じ、主流はどちらかの側壁に沿って流れる。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
First, the principle of the present invention will be described.
One of the elements using the fluid phenomenon is a fluid element, and the principle of the present invention uses this fluid element. A fluid element is a generic term for elements that utilize the functions obtained by the effect of the interference between the jet and the side wall, the collision effect between the jet and the jet, the fluid phenomenon caused by the vortex, and the effect of the flow velocity fluctuation of the jet itself. Research is being done in the field. For example, the control nozzle is arranged in the lateral direction at the outlet of the main nozzle. When fluid is introduced from the control nozzle to the main nozzle, a vortex is generated between the main flow and the side wall. This vortex has a pressure lower than the atmospheric pressure, and a force is generated by the differential pressure between the average value of the static pressure distribution of the vortex and the atmospheric pressure, and the main flow flows along one of the side walls.
しかし、流体素子の研究は基本的には主流が層流条件のものであり、本発明が適用しようとする超音速流体素子に関する研究はほとんど行われていない。本発明はこのように流体素子においてほとんど研究されていない超音速噴流を用いた上吹きランスノズルにこの流体素子を適用する。 However, research on fluidic devices is basically conducted under laminar flow conditions, and there has been little research on supersonic fluidic devices to which the present invention is applied. The present invention applies this fluid element to an upper blowing lance nozzle using a supersonic jet which has been hardly studied in the fluid element.
発明者らは、本発明の原理を確認するため、ラバールノズルのスロート部と出口部の間にガス供給孔を設け、ラバールノズルからの噴流特性に及ぼす制御流(作動ガス)の影響について、粒子画像流速計による流速測定を行った。図1はこの際に用いた本発明の原理を確認するための実験装置を示す模式図である。 In order to confirm the principle of the present invention, the inventors have provided a gas supply hole between the throat portion and the outlet portion of the Laval nozzle, and the particle image flow velocity is affected by the influence of the control flow (working gas) on the jet characteristics from the Laval nozzle. The flow rate was measured with a meter. FIG. 1 is a schematic diagram showing an experimental apparatus for confirming the principle of the present invention used at this time.
この装置は、架台10に広がり部に制御流導入孔5を設けたラバールノズル4を取り付け、ラバールノズル4から下方へ噴射された噴流6に、レーザー3を照射するレーザー照射装置1および噴流を測定するカメラ2を設置してなる。
In this apparatus, a
また、上記の本発明の原理確認調査に用いたノズルを模式的に図2の(a)〜(c)に示す。ここでは流速測定に単孔円錐ラバールノズルを使用した。図中符号11はスロート部、12は末広がり部、15は作動ガス(制御用ガス)供給孔を示す。また、xはスロート部出口(スロート部11と末広がり部12の境界位置)と作動ガス(制御用ガス)供給孔15の中心間距離、lはスロート部出口からノズル出口間の距離(すなわち末広がり部長さ)dmはスロート径、dsは作動ガス(制御用ガス)供給孔15の径、Dはノズル出口径を表す。各ノズルにおいて、ジェット噴出方向と90°の方向よりΦ5mmの孔をあけ、制御流(作動ガス)を導入した。type−Aではノズル広がり部直下(スロート出口より2.5mm)、type−Bでは広がり部中央(スロート出口より5.0mm)、type−Cではノズル出口近傍(スロート出口より6.5mm)と作動ガスの導入位置を変化させた。各ノズルのディメンジョンを表1に示す。
Further, the nozzles used in the above-described principle confirmation survey of the present invention are schematically shown in FIGS. Here, a single-hole conical Laval nozzle was used for flow velocity measurement. In the figure,
本調査におけるガス流量の条件は表2に示す。ガス種はN2ガスを使用した。それぞれのノズルにおいて、メインガス流量は2.0〜4.0Nm3/minの間で変化させた。また、メインガス流量一定条件の下、作動ガス流量を0.0、0.5、1.0Nm3/minと変化させて、それぞれジェットの流速分布を測定した。 Table 2 shows the gas flow conditions in this study. N 2 gas was used as the gas type. In each nozzle, the main gas flow rate was changed between 2.0 and 4.0 Nm 3 / min. Further, under the condition of the main gas flow rate being constant, the working gas flow rate was changed to 0.0, 0.5, and 1.0 Nm 3 / min, and the flow velocity distribution of the jet was measured.
調査結果として、各ノズルからの噴流の流速分布を図3に示す。図3に示すように、作動ガスを導入することにより、噴流の方向および流速を変化し得ることがわかる。 As a result of the investigation, the flow velocity distribution of the jet flow from each nozzle is shown in FIG. As shown in FIG. 3, it can be seen that the direction and flow velocity of the jet can be changed by introducing the working gas.
具体的には、type−Bにおいて作動ガスの導入によりジェット(噴流)の偏向、および流速値の低下が明確に観察された。ここで着目すべきことは、作動ガスを導入すると導入方向と反対側にジェットが偏向することである。これは、従来の偏心急拡大ノズルで得られていた知見と逆の方向である。また、作動ガス流量がQs=0.5Nm3/min、1.0Nm3/minの条件を比較すると、ジェットの偏向はQs=0.5Nm3/minの方が大きくなり、最大流速値もQs=0.5Nm3/minの方が低下した。 Specifically, in type-B, the introduction of the working gas clearly observed jet (jet) deflection and a decrease in flow velocity value. It should be noted here that when the working gas is introduced, the jet is deflected in the direction opposite to the introduction direction. This is the opposite direction to the knowledge obtained with the conventional eccentric rapid expansion nozzle. Further, when the working gas flow rate is compared conditions Qs = 0.5Nm 3 /min,1.0Nm 3 / min , the deflection of the jet is increased is more of Qs = 0.5 Nm 3 / min, even the maximum flow rate value Qs = 0.5 Nm 3 / min was lower.
さらに、type−Cノズルでは作動ガスを導入すると、type−Bに比べジェットの偏向がさらに大きくなり、流速値も著しく低下した。また、type−Bと同様に作動ガス流量がQs=0.5Nm3/min、1.0Nm3/minの条件を比較すると、ジェットの偏向はQs=0.5Nm3/minの方が大きくなり、最大流速値もQs=0.5Nm3/minの方が低下した。 Further, when the working gas was introduced into the type-C nozzle, the jet deflection was further increased as compared with type-B, and the flow velocity value was also significantly reduced. Further, when likewise working gas flow rate and type-B compares the condition of Qs = 0.5Nm 3 /min,1.0Nm 3 / min , the deflection of the jet is increased is more of Qs = 0.5Nm 3 / min Also, the maximum flow velocity value was lower when Qs = 0.5 Nm 3 / min.
これに対して、type−Aにおいては作動ガスを導入してもジェットの偏向は極めて小さかった。Qm=2.0Nm3/minの場合、作動ガス流量が増加すると最大流速値が増加するが、これはメインガスの流量に対して作動ガス流量が過大な条件となっており、全流量が大きく増加するためである。このように作動ガスの導入位置により効果に差があることが確認された。 On the other hand, in type-A, even when working gas was introduced, jet deflection was extremely small. In the case of Qm = 2.0 Nm 3 / min, the maximum flow rate value increases as the working gas flow rate increases. This is because the working gas flow rate is excessive with respect to the main gas flow rate, and the total flow rate is large. This is because it increases. Thus, it was confirmed that there is a difference in effect depending on the position where the working gas is introduced.
また、各ノズルからの噴流の軸方向の流速分布図を図4に示す。図4より、各条件ともノズル出口からの距離が増加するに従いジェットの流速は減少していくが、type−Aノズルでは作動ガス導入の有無に関わらずジェットの流速値はあまり変化が見られなかった。type−Bノズルでは作動ガス導入により、ノズル出口近傍から流速が低下し、type−Cではさらに著しく低下した。また、同一作動ガス比率(Qs/Qm)の条件では、作動ガス孔がノズル出口に近いノズルほどジェットの減衰は大きくなった。 FIG. 4 shows an axial flow velocity distribution diagram of the jet flow from each nozzle. From FIG. 4, the jet flow velocity decreases as the distance from the nozzle outlet increases under each condition, but with the type-A nozzle, the jet flow velocity value does not change much regardless of whether or not the working gas is introduced. It was. In the type-B nozzle, the flow velocity decreased from the vicinity of the nozzle outlet due to the introduction of the working gas, and in the type-C, the flow rate further decreased significantly. Further, under the condition of the same working gas ratio (Qs / Qm), the jet attenuation was larger as the working gas hole was closer to the nozzle outlet.
各ノズルにおける噴流の最大流速値を示す半径方向距離、および軸方向距離から、作動ガス導入時のジェットの偏向角度βを幾何学的に計算した。ジェットの偏向角度はメインガスの流量によらず、メインガス/作動ガスの流量比で整理されることが判明しているからその前提のもとに計算を行った。図5に噴流の偏向角度βと作動ガス比率Qs/Qmとの関係を示す。 From the radial distance indicating the maximum flow velocity value of the jet at each nozzle and the axial distance, the jet deflection angle β when working gas was introduced was calculated geometrically. Since it has been found that the jet deflection angle is arranged by the main gas / working gas flow rate ratio regardless of the main gas flow rate, the calculation was performed based on this assumption. FIG. 5 shows the relationship between the jet deflection angle β and the working gas ratio Qs / Qm.
ノズルのタイプ別に偏向角度を比較すると、ノズル出口に最も近い位置で作動ガスを導入したtype−Cが最も偏向角度が大きい。また、type−B、type−Cにおいては作動ガス比率Qs/Qmが0.02以上で噴流の偏向が生じ、Qs/Qm=0.125のときに偏向角度は最大となった。その後偏向角度は低下し、Qs/Qm≧0.3ではほぼ一定になった。 When the deflection angle is compared for each type of nozzle, type-C into which the working gas is introduced at a position closest to the nozzle outlet has the largest deflection angle. In type-B and type-C, jet flow deflection occurred when the working gas ratio Qs / Qm was 0.02 or more, and the deflection angle was maximum when Qs / Qm = 0.125. Thereafter, the deflection angle decreased and became almost constant when Qs / Qm ≧ 0.3.
本調査におけるtype−B、type−Cノズルで作動ガス比率を増加させてもジェットの偏向角度は増加せず、逆にわずかに低下した理由については以下の通りである。 Even if the working gas ratio is increased with the type-B and type-C nozzles in this study, the deflection angle of the jet does not increase, but the reason for the slight decrease is as follows.
図6にジェットの偏向角度とメインフロー、作動ガスのノズル導入側圧力Pm、Ps(kgf/cm2)の差(Pm−Ps)の関係を示す。図よりメインフロー、作動ガス流の圧力差が小さくなるほどジェットの偏向角度は低下することがわかる。これより、作動ガス比率を増加させた場合はメインフローに対して作動ガス孔からの流れが強くなり、ノズル内部の流れは作動ガス流が主流になる。その結果、ジェットの偏向角度は低下する。 FIG. 6 shows the relationship between the jet deflection angle, the main flow, and the difference (Pm−Ps) in the working gas nozzle introduction pressure Pm, Ps (kgf / cm 2 ). The figure shows that the jet deflection angle decreases as the pressure difference between the main flow and working gas flow decreases. Thus, when the working gas ratio is increased, the flow from the working gas hole becomes stronger than the main flow, and the working gas flow is the main flow in the nozzle. As a result, the jet deflection angle decreases.
また、同一流量条件下で作動ガス導入位置が変化した時のジェットの偏向角度の比較を図7に示す。ここで、横軸にはスロート部出口を0とし、ノズル末広がり部長さに対するスロート出口〜作動ガス孔中心間距離(x)の比(x/l)を用いた。この図より、x/lの値が0.25より大きくなる、すなわち作動ガス孔がノズル出口に近くなるほど、作動ガス導入方向と反対側に大きく偏向し、逆に0.25よりも小さくなると作動ガス導入方向への偏向はわずかである。 FIG. 7 shows a comparison of jet deflection angles when the working gas introduction position changes under the same flow rate condition. Here, the ratio of the throat outlet to the working gas hole center distance (x) (x / l) with respect to the length of the nozzle end spread part was used on the horizontal axis, where the throat part outlet was 0. From this figure, the value of x / l becomes larger than 0.25, that is, the closer the working gas hole is to the nozzle outlet, the larger the deflection is in the direction opposite to the working gas introduction direction, and vice versa. There is little deflection in the direction of gas introduction.
この現象が生じる理由は以下のように説明することができる。作動ガス孔がスロート径に近いtype−Aでは側方からのガス流により、作動ガス孔直下に循環流(渦)が形成され、その結果、作動ガス側壁面付近の圧力の低下が起こり、負圧になると考えられる。ノズル出口付近においては作動ガス孔の反対側では作動ガス孔と反対側の壁面に押された状態のまま噴出されるが、その一方作動ガス孔側では、作動ガス孔側とその反対側との圧力差のために作動ガス孔側に向かう力が発生し、作動ガス孔側への偏向が起こる。しかし、メインの噴流が超音速であるために、メイン噴流の下向きの噴出力に比べて、その力は弱く、その結果、ノズル出口以降ではジェットはわずかに末広がり形状で噴出され、見かけ上偏向が極めて小さい。 The reason why this phenomenon occurs can be explained as follows. In type-A, in which the working gas hole is close to the throat diameter, a circulating flow (vortex) is formed immediately below the working gas hole due to the gas flow from the side. As a result, a pressure drop near the working gas side wall surface occurs, It is thought that it becomes pressure. In the vicinity of the nozzle outlet, it is ejected while being pushed against the wall opposite to the working gas hole on the opposite side of the working gas hole, but on the one side of the working gas hole, the working gas hole side and the opposite side are ejected. Due to the pressure difference, a force directed toward the working gas hole is generated, and deflection toward the working gas hole occurs. However, since the main jet is supersonic, its force is weak compared to the downward jet output of the main jet, and as a result, the jet is ejected in a slightly divergent shape after the nozzle exit, and apparently deflected. Very small.
一方type−B、Cノズルのように作動ガス孔がノズル出口に近い場合も、作動ガス流によってジェットが作動ガス孔と反対側の壁面に押される。このとき、作動ガス孔直下はノズル出口となるため、循環流は形成されず(形成しても小規模)、その結果ジェットは作動ガス孔と反対側の壁面に押された状態のまま噴出される。 On the other hand, when the working gas hole is close to the nozzle outlet as in the type-B and C nozzles, the jet is pushed against the wall surface on the side opposite to the working gas hole by the working gas flow. At this time, since the nozzle outlet is directly under the working gas hole, a circulating flow is not formed (even if formed), and as a result, the jet is ejected while being pushed against the wall surface on the side opposite to the working gas hole. The
以上より、作動ガス導入位置がノズル出口に近くなる程、ジェットの偏向は増加し角度噴流の減衰は大きくなることが明らかになった。 From the above, it has been clarified that as the working gas introduction position is closer to the nozzle outlet, the deflection of the jet increases and the attenuation of the angular jet increases.
以上の調査結果から、本発明においては、図8に示すような、入口部にスロート部11を有しかつ前記スロート部の下流側に末広がり部12を有するガス噴射ノズル13を1個設けたラバールノズルをランスノズルとして設けた上吹きランス14を前提とし、ガス噴射ノズル13の末広がり部12の壁面に制御用ガス供給孔15を配設し、制御用ガス供給孔15から制御用ガス16を供給することにより、ガス噴射ノズル13から噴射される噴流(ジェット)17の方向および流速を制御するようにする。
From the above investigation results, in the present invention, as shown in FIG. 8, a Laval nozzle provided with one
このような上吹きランス14では、上述のようにラバールノズルであるガス噴射ノズル13の制御用ガス供給孔15の位置や制御用ガスの流速を変化させることにより、ガス噴射ノズル13から噴出される噴流(ジェット)17の噴出方向および流速を自在に変更することができる。
In such an
本発明の上吹きランスにおいて、噴射ノズルは1個に限らず複数であってもよい。この場合に、ガス噴射ノズルのうちの噴流(ジェット)の噴出方向を変化させたい位置に配している少なくとも1個のノズルにおいて制御用ガス供給孔を設けることが望ましい。このとき、前述の調査結果より、制御用ガスの供給孔はガス噴射ノズルを変更させたい位置と反対方向に配置することが必要である。もちろん、複数の噴射ノズルのすべてのノズル孔に制御用ガス供給孔を設けてもかまわない。さらに、1つの噴射ノズルに設けられる制御用ガス供給孔は1個に限らず複数であってもよい。例えば、図9に示すように、ラバールノズル13の末広がり部12に相対向するように2つの制御用ガス供給孔15a,15bを設けることにより、噴流(ジェット)の偏向方向を一方だけでなく、その反対方向にも変化させることができ、より適用の自由度を高くすることができる。
In the top blowing lance of the present invention, the number of spray nozzles is not limited to one, and may be plural. In this case, it is desirable to provide a control gas supply hole in at least one nozzle arranged in a position where it is desired to change the jet direction of the jet (jet) among the gas injection nozzles. At this time, it is necessary to arrange | position the supply hole of control gas in the direction opposite to the position which wants to change a gas injection nozzle from the above-mentioned investigation result. Of course, control gas supply holes may be provided in all the nozzle holes of the plurality of injection nozzles. Furthermore, the number of control gas supply holes provided in one injection nozzle is not limited to one and may be plural. For example, as shown in FIG. 9, by providing two control
また、前述の調査結果より、ガス噴射ノズル13のスロート部11から制御用ガス供給孔15の中心間の距離xと、スロート部11からノズル出口間の距離lとの比x/lは0.3≦x/l<1.0が適切である。さらに、制御用ガス供給孔15から供給されるガス流量Qs(Nm3/min)と、前記ガス噴射ノズルから供給されるガス流量Qm(Nm3/min)との比が0.02≦Qs/Qm≦0.3の範囲が適切である。
Further, from the above investigation results, the ratio x / l between the distance x between the
ランスが複数のガス噴射ノズルを有する場合、制御用ガス供給孔は噴射口中心点とランス横断面の中心点を結ぶ直線上に配設することがより効果的である。例えば、図10に示すように、ランスノズル21に複数(この例では4つ)のガス噴射ノズル22が設けられている場合、ガス噴射ノズルの噴射口中心点Noとランス21の横断面の中心点Loとを結ぶ直線上に制御用ガス供給孔23を配設する。これは、制御用ガスを導入した場合、ジェットの噴出方向はランスノズル横断面の半径方向側に変化し、あたかもノズルの傾角を偏向した場合と同等の効果が得られるため、隣り合うガス噴射ノズルからのジェットの干渉を広範囲に制御することが可能となるためである。図10の場合、制御用ガス供給孔23が内側に配設されているが、図11のように外側に配設するようにしてもよい。図10の場合には、各ガス噴射ノズル22からの噴流は外側へ偏向するため、噴流が外側に広がりソフトブローとなり、図11の場合には各ガス噴射ノズル22からの噴流が合体してハードブローとなる。この場合に、各ノズルに図9に示すものを用いれば、ソフトブローおよびハードブローの両方を実現することができる。なお、制御用ガス供給孔を噴射口中心点とランス横断面の中心点を結ぶ直線上に配設することが好ましいが、必ずしも制御用ガス供給孔が噴射口中心点とランス横断面の中心点を結ぶ直線上に配設されていなくても、各ガス噴射ノズルの制御ガス供給孔が内側または外側に向いていればある程度の効果を得ることができる。
When the lance has a plurality of gas injection nozzles, it is more effective to dispose the control gas supply holes on a straight line connecting the injection port center point and the center point of the lance cross section. For example, as shown in FIG. 10, when a plurality (four in this example) of
本発明においては、ガス噴射ノズルからの噴流に制御流を導入することにより噴流流速も超音速(ハードブロー)から亜音速(ソフトブロー)まで大きく変化することができる。このため、ソフトブロー化による2次燃焼量増大による着熱向上、およびスラグ中のT.Feも制御することができるため、溶銑の脱りん処理に適用することができる。このようなソフトブローは、上述の図10のように複数のガス噴射ノズル22を配置し、その内側に制御用ガス供給孔23を配設し、噴流を外側に広げるとともに噴流の流速を減少させることにより実現することができる。
In the present invention, by introducing the control flow into the jet flow from the gas injection nozzle, the jet flow velocity can be greatly changed from supersonic speed (hard blow) to subsonic speed (soft blow). For this reason, the improvement in heat receiving due to the increase in the amount of secondary combustion by soft blow, and the T.V. Since Fe can also be controlled, it can be applied to hot metal dephosphorization. In such soft blow, a plurality of
また、溶鋼の脱炭処理においては、噴流流速を超音速(ハードブロー)にして行うが、複数のガス噴射ノズルの噴流を各ノズルからの噴流を合体させる方向に偏向させれば、噴流の減衰を抑制することもできる。このようなハードブローは、上述の図11のように複数のガス噴射ノズル22を配置し、その外側に制御用ガス供給孔を配設し、噴流を内側に偏向させることにより実現することができる。
In the decarburization process of molten steel, the jet flow velocity is set to supersonic (hard blow). However, if the jets of a plurality of gas injection nozzles are deflected in the direction in which the jets from the nozzles are combined, the jet flow is attenuated. Can also be suppressed. Such hard blow can be realized by disposing a plurality of
制御用ガスを供給する区間は脱りん、脱炭処理ともに全処理区間の一部(処理前半、中間、後半のいずれか以上)でもかまわないし、あるいは処理の全区間で供給してもかまわない。 The section for supplying the control gas may be a part of all the processing sections (either the first half, the middle, or the second half or more) in both the dephosphorization and decarburization processes, or may be supplied in the entire processing section.
さらに、噴流を半径方向に広げるように偏向させれば、偏向と噴流の減衰の両方の効果により転炉の炉壁に付着した地金を溶解することができる。 Furthermore, if the jet is deflected so as to expand in the radial direction, the metal that has adhered to the furnace wall of the converter can be melted by the effects of both deflection and jet attenuation.
このように、本発明ではガス噴射ノズル(ランスノズル)をその都度交換することなく幅広い用途に適用することができる。 Thus, in the present invention, the gas injection nozzle (lance nozzle) can be applied to a wide range of uses without being replaced each time.
<第1の実施例>
図12に示す300ton規模の上底吹き転炉設備を用いて溶銑の脱りん処理を行なう際の脱りん挙動、2次燃焼挙動および地金溶解挙動を調査した。なお溶銑は温度が1200〜1260℃のものを使用した。操業条件は表3に示すとおりである。
<First embodiment>
The dephosphorization behavior, the secondary combustion behavior, and the metal dissolution behavior when the hot metal was dephosphorized using the 300 ton scale top-bottom blowing converter shown in FIG. 12 were investigated. In addition, the hot metal used the temperature of 1200-1260 degreeC. The operating conditions are as shown in Table 3.
図12において符号31は上底吹き転炉であり、その底には底吹き羽口34が設けられており、転炉31の上方から上吹きランス36が挿入されている。転炉31の側壁には出鋼孔39が設けられている。転炉31の上方にはその開口を覆うように排ガス集塵設備35が設けられている。排ガス集塵設備35には上吹きランス挿入孔37が設けられている。転炉31内には溶銑33が貯留され、その上にはスラグ38が浮遊している。転炉31の上部の内壁には地金32が付着している。
In FIG. 12,
上吹きランスからは酸化性ガスとして酸素ガスを供給した。底吹きガスとしては窒素ガスを供給した。 Oxygen gas was supplied as an oxidizing gas from the top blowing lance. Nitrogen gas was supplied as the bottom blowing gas.
本発明例、および比較例の上吹きランスノズルの実施条件を表4に示す。ランスノズルとしては、4つのノズル噴射孔が形成された4孔のラバールノズルを使用した。本発明例1は図10と同様に、制御用ガスをランスノズル中心からすべてのガス噴射孔(ノズル)にランス中心点と各ガス噴射ノズルの中心点を結ぶ方向に供給した。制御用ガスはランスノズル中心部からすべてのガス噴射孔に供給するようにした。制御用ガスの供給はラバールノズルのスロート部と末広がり部長さの比x/lが0.25となる位置から行った。制御用ガス流量Qsはメインのガス噴射孔からの流量Qmに対して0.5の比率で供給した。本発明例2は発明例1と同様に制御用ガスをノズル中心からすべてのガス噴射ノズルにランス中心点と各ガス噴射孔の中心点を結ぶ方向に、すべてのガス噴射孔に供給するようにした。制御用ガスの供給はラバールノズルのスロート部と末広がり部長さの比x/lが0.5となる位置から行った。制御用ガス流量Qsはメインのガス噴射孔からの流量Qmに対して0.5の比率で供給した。本発明例3も発明例1、発明例2と同様に制御用ガスをノズル中心からすべてのガス噴射孔にノズル中心点と各ガス噴射孔の中心点を結ぶ方向に、すべてのガス噴射孔に供給するようにした。制御用ガスの供給はラバールノズルのスロート部と末広がり部長さの比x/lが0.5となる位置から行った。制御用ガス流量Qsはメインのガス噴射孔からの流量Qmに対して0.1の比率で供給した。以上の本発明例1〜3では制御用ガスの供給は処理の全区間において行った。 Table 4 shows the implementation conditions of the top blowing lance nozzle of the present invention example and the comparative example. As the lance nozzle, a four-hole Laval nozzle having four nozzle injection holes was used. In Example 1 of the present invention, the control gas was supplied from the center of the lance nozzle to all the gas injection holes (nozzles) in the direction connecting the center point of the lance and the center point of each gas injection nozzle, as in FIG. The control gas was supplied to all gas injection holes from the center of the lance nozzle. The control gas was supplied from a position where the ratio x / l of the length of the throat portion and the end spread portion of the Laval nozzle was 0.25. The control gas flow rate Qs was supplied at a ratio of 0.5 to the flow rate Qm from the main gas injection hole. In Invention Example 2, as in Invention Example 1, control gas is supplied to all gas injection holes from the center of the nozzle to all gas injection nozzles in the direction connecting the lance center point and the center point of each gas injection hole. did. The control gas was supplied from a position where the ratio x / l of the length of the throat portion to the end spread portion of the Laval nozzle was 0.5. The control gas flow rate Qs was supplied at a ratio of 0.5 to the flow rate Qm from the main gas injection hole. In Invention Example 3 as well as Invention Example 1 and Invention Example 2, control gas is supplied to all gas injection holes in the direction connecting the nozzle center point and the center point of each gas injection hole from the nozzle center to all gas injection holes. I tried to supply. The control gas was supplied from a position where the ratio x / l of the length of the throat portion to the end spread portion of the Laval nozzle was 0.5. The control gas flow rate Qs was supplied at a ratio of 0.1 to the flow rate Qm from the main gas injection hole. In the above invention examples 1 to 3, the supply of the control gas was performed in the entire section of the process.
さらに、本発明例4では発明例3と同様のノズル配置とし、制御用ガス供給孔の配置も本発明例3と同様とした。ノズルのスロート部と末広がり部長さの比x/lが0.5となる位置から行い、制御用ガス流量Qsはメインのガス噴射孔からの流量Qmに対して0.1の比率で供給したが、制御用ガスの供給は処理の前半(処理進行度50%まで)のみ行った。以上、本発明例1〜4のランス条件は総送酸速度27000Nm3/h、ランス高さ2.5mとした(表4参照)。 Further, in Invention Example 4, the nozzle arrangement was the same as in Invention Example 3, and the arrangement of the control gas supply holes was also the same as in Invention Example 3. The control gas flow rate Qs was supplied at a ratio of 0.1 with respect to the flow rate Qm from the main gas injection hole, from the position where the ratio x / l of the nozzle throat portion to the end spread portion length becomes 0.5. The control gas was supplied only in the first half of the process (up to a process progress of 50%). As described above, the lance conditions of Invention Examples 1 to 4 were set to a total acid feed rate of 27000 Nm 3 / h and a lance height of 2.5 m (see Table 4).
これに対し、比較例1では制御用ガスを供給しない通常のラバールノズルを使用した。総送酸速度は27000Nm3/h、ランス高さ2.5mとした。また、比較例2では比較例1と同様、制御用ガスを供給しない通常のラバールノズルを使用し、処理の前半(全処理区間の50%)を後半の半分の送酸速度で処理を行った。それぞれ表5に示すように10分間脱りん処理を行い、脱りん挙動(脱りん率)、スラグ中(%T.Fe)度、2次燃焼率(=(%CO2)/((%CO)+(%CO2)))、地金溶解挙動を調査した。ここで、総送酸速度はメインのガス噴射孔、および制御用ガス供給孔から単位時間当たりに供給した酸素ガスの総和を示す。 On the other hand, in Comparative Example 1, a normal Laval nozzle that does not supply control gas was used. The total acid feeding speed was 27000 Nm 3 / h, and the lance height was 2.5 m. In Comparative Example 2, as in Comparative Example 1, a normal Laval nozzle that does not supply a control gas was used, and the first half of the treatment (50% of the entire treatment section) was processed at a half-half acid feed rate. Each is dephosphorized for 10 minutes as shown in Table 5, dephosphorization behavior (dephosphorization rate), degree of slag (% T. Fe), secondary combustion rate (= (% CO 2 ) / ((% CO ) + (% CO 2 ))), and the dissolution behavior of the bullion was investigated. Here, the total acid feed rate indicates the sum of oxygen gas supplied per unit time from the main gas injection hole and the control gas supply hole.
結果を表5に示す。制御用ガスをノズル中心からすべてのガス噴射孔にノズル中心点と各ガス噴射孔の中心点を結ぶ方向に供給した本発明例1は噴流のソフトブロー化によりスラグ中のT.Fe濃度が比較例1に対し増加しており、脱りん率がわずかに増加している。また、処理中の2次燃焼率も比較例1よりも高位である。 The results are shown in Table 5. In the present invention example 1 in which the control gas is supplied from the nozzle center to all the gas injection holes in the direction connecting the nozzle center point and the center point of each gas injection hole, the T.I. The Fe concentration is increased with respect to Comparative Example 1, and the dephosphorization rate is slightly increased. Further, the secondary combustion rate during processing is also higher than that of Comparative Example 1.
また、制御用ガスの供給をラバールノズルのスロート部と末広がり部長さの比x/lが0.5となる位置から行った本発明例2は噴流のソフトブロー化が発明例1に比べて促進され、処理中の2次燃焼率、およびスラグ中のT.Fe濃度がさらに増加しており、脱りん率も向上している。また、制御ガス導出により、噴流がより炉壁へ偏向したことにより、炉内に付着した地金もよく溶解していた。さらに、制御用ガスの供給をラバールノズルのスロート部と末広がり部長さの比x/lが0.5となる位置から行い、かつ制御用ガス流量Qsはメインのガス噴射孔からの流量Qmに対して0.1の比率で供給した本発明例3では、噴流のソフトブロー化がさらに促進され、処理中の2次燃焼率、およびスラグ中のT.Fe濃度も本発明例2に比較して増加しており、脱りん率もさらに向上した。また、制御ガス導出により、噴流が発明例2よりもさらに、より炉壁へ偏向したことにより、炉内に付着した地金もよりよく溶解していた。 In addition, the control gas is supplied from the position where the ratio x / l of the length of the throat portion and the diverging portion length of the Laval nozzle is 0.5, and the soft blow of the jet is promoted compared to the first embodiment. , Secondary combustion rate during processing, and T. The Fe concentration is further increased and the dephosphorization rate is also improved. In addition, since the jet flow was deflected to the furnace wall by the control gas derivation, the metal in the furnace was well dissolved. Further, the control gas is supplied from a position where the ratio x / l of the length of the throat portion to the divergent portion of the Laval nozzle is 0.5, and the control gas flow rate Qs is relative to the flow rate Qm from the main gas injection hole. In Example 3 of the present invention supplied at a ratio of 0.1, the soft blow of the jet is further promoted, the secondary combustion rate during the treatment, and the T.V. The Fe concentration was increased as compared with Example 2 of the present invention, and the dephosphorization rate was further improved. In addition, due to the control gas being led out, the jet flow was further deflected to the furnace wall than in the invention example 2, so that the bare metal adhered in the furnace was also better dissolved.
制御用ガスの供給を前半のみに行った本発明4では前半にソフトブロー化することによりスラグ中のT.Feの上昇を促進させ、かつ、後半にハードブロー化することで、上吹きの攪拌力を向上させて脱りん率が大きく向上した。さらに処理前半をソフトブローとすることで本発明例1〜3ほどではないものの、2次燃焼も増加し、地金溶解も見られた。
In the
これに対し、前半を送酸速度を低下させてソフトブロー化させた比較例2ではスラグ中のT.Feの上昇、および後半のハードブロー化による上吹き攪拌力向上により脱りん率は増加したものの、2次燃焼率の増加は見られず、炉口に大量の地金が付着した。 On the other hand, in Comparative Example 2 in which the first half was soft blown by reducing the acid feed rate, the T.I. Although the dephosphorization rate increased due to the increase of Fe and the improvement of the top blowing stirring force due to hard blow in the latter half, the secondary combustion rate did not increase, and a large amount of metal was attached to the furnace port.
<第2の実施例>
ここでは、上記図12と同様の構造の300ton規模の上底吹き転炉設備を用いて溶鋼の脱炭処理を行うときの吹錬末期の脱炭挙動を調査した。なお操業中、溶鋼は温度が1580〜1600℃、鋼中炭素濃度を0.4〜0.5%のものを使用した。ここでは、温度が高いので、図12に示すような地金の付着は生じない。操業条件は表6に示すとおりである。上吹きランスからは酸化性ガスとして酸素ガスを供給した。底吹きガスとしては窒素ガスを供給した。
<Second embodiment>
Here, the decarburization behavior at the end of the blow smelting when the decarburization treatment of the molten steel was performed using the 300 ton scale upper bottom blowing converter equipment having the same structure as in FIG. 12 was investigated. During operation, molten steel having a temperature of 1580 to 1600 ° C. and a carbon concentration in the steel of 0.4 to 0.5% was used. Here, since the temperature is high, adhesion of the metal as shown in FIG. 12 does not occur. The operating conditions are as shown in Table 6. Oxygen gas was supplied as an oxidizing gas from the top blowing lance. Nitrogen gas was supplied as the bottom blowing gas.
本発明例、および比較例の上吹きランスノズルの実施条件を表7に示す。ランスノズルは6孔のラバールノズルを使用した。本発明例5では、上記図11に示すように(4孔が6孔に変わっただけ)、制御用ガスをすべてのガス噴射孔にノズル中心点と各ガス噴射孔の中心点を結ぶ方向にノズル断面の外側から供給した。制御用ガスはノズルの半径方向外側からすべてのガス噴射孔に供給するようにした。制御用ガスの供給はラバールノズルのスロート部と末広がり部長さの比x/lが0.5となる位置から行った。制御用ガス流量Qsはメインのガス噴射孔からの流量Qmに対して0.1の比率で供給した。 Table 7 shows the implementation conditions of the top blowing lance nozzle of the present invention example and the comparative example. A 6-hole Laval nozzle was used as the lance nozzle. In Example 5 of the present invention, as shown in FIG. 11 (the 4 holes are changed to 6 holes), the control gas is connected to all the gas injection holes in the direction connecting the nozzle center point and the center point of each gas injection hole. It was supplied from the outside of the nozzle cross section. The control gas was supplied to all the gas injection holes from the outside in the radial direction of the nozzle. The control gas was supplied from a position where the ratio x / l of the length of the throat portion to the end spread portion of the Laval nozzle was 0.5. The control gas flow rate Qs was supplied at a ratio of 0.1 to the flow rate Qm from the main gas injection hole.
これに対し、比較例3では制御用ガスを供給しない通常のラバールノズルを使用した。それぞれ表7に示すように総送酸速度55000Nm3/h、ランス高さ2.3mで5分間脱炭処理を行い、末期の脱炭速度を調査した。 On the other hand, in Comparative Example 3, a normal Laval nozzle that does not supply control gas was used. As shown in Table 7, decarburization treatment was carried out for 5 minutes at a total acid feed rate of 55000 Nm 3 / h and a lance height of 2.3 m, and the final decarburization rate was investigated.
結果を表8に示す。制御用ガスをノズルの半径方向外側からすべてのガス噴射孔に供給するようにした本発明例5は各ノズルからの噴流同士が合体することにより、上吹きジェットの攪拌力が増大し、処理末期の脱炭速度が比較例3に比べ、わずかに増加している。 The results are shown in Table 8. In Example 5 of the present invention in which the control gas is supplied to all the gas injection holes from the outside in the radial direction of the nozzle, the stirring force of the upper blowing jet is increased by combining the jets from the respective nozzles. Compared with Comparative Example 3, the decarburization rate of S is slightly increased.
11;スロート部
12;末広がり部
13;ガス噴射ノズル
14;上吹きランス
15,15a,15b;制御用ガス供給孔
16;制御用ガス
17;噴流(ジェット)
21;ランスノズル
22;ガス噴射ノズル
23;制御用ガス供給孔
DESCRIPTION OF
21;
Claims (11)
0.02≦Qs/Qm≦0.3
であることを特徴とする請求項1に記載の上吹きランス。 The ratio between the gas flow rate Qs (Nm 3 / min) supplied from the control gas supply hole and the gas flow rate Qm (Nm 3 / min) supplied from the gas injection nozzle is 0.02 ≦ Qs / Qm ≦ 0.3
The top blowing lance according to claim 1 , wherein:
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