JP5277979B2 - Top blowing lance for molten metal refining - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、製鋼用転炉において精錬用ガスを溶融金属に吹き付けるために使用する溶融金属精錬用上吹きランスに関する。 The present invention relates to an upper blowing lance for molten metal refining used for blowing a refining gas to molten metal in a steelmaking converter, for example.
近年、脱Si、脱P等の溶銑予備処理設備の普及により、転炉の主たる役割は脱炭のみとなっている。このため、これらの設備を有する製鋼工場においては、副原料を殆ど添加しないレススラグ吹錬が行われることが多い。製鋼プロセスにおいて生産性を向上させるためには、全ての溶鋼が対象となる転炉脱炭処理を如何に短縮するかが課題である。すなわち、送酸速度を上げて吹錬時間を短縮することが重要である。 In recent years, due to the widespread use of hot metal pretreatment facilities such as de-Si and de-P, the main role of the converter is decarburization only. For this reason, in the steelmaking factory which has these facilities, the less slag blowing which hardly adds an auxiliary raw material is performed. In order to improve productivity in the steelmaking process, it is a problem how to shorten the converter decarburization treatment for all molten steel. That is, it is important to shorten the blowing time by increasing the acid feed rate.
しかし、転炉で溶銑を高速脱炭すると、上吹き酸素ジェットによるスピッティングやダストが増加して、鉄歩留まりの低下や炉口への地金付着による操業阻害等を招く。このスピッティングを低減するためには、酸素ガスジェットが浴面に衝突する時のエネルギーを分散させることが可能なランス多孔化が有効であり、現状の製鋼用転炉においては多孔ランスを用いるのが一般的である。多孔ランスとは、同一円周上に3孔以上のノズルが、等間隔で、かつ通常各ノズル軸の延長がランスの中心軸上の1点で交わるように傾斜して、配置されたものである。 However, when the hot metal is decarburized at high speed in the converter, spitting and dust due to the top blown oxygen jet increase, resulting in a decrease in iron yield and an operation hindrance due to adhesion of metal to the furnace mouth. In order to reduce this spitting, it is effective to make the lance porous, which can disperse the energy when the oxygen gas jet collides with the bath surface. In the current steelmaking converter, a porous lance is used. Is common. Perforated lances are nozzles with three or more holes on the same circumference and are inclined at regular intervals and usually so that the extension of each nozzle axis intersects at one point on the center axis of the lance. is there.
多孔ランスでは、ノズル個数が多いほど酸素ガスジェットの衝突エネルギーを分散させる効果が大きく、スピッティング低減に有利である。しかしながら、多孔ランスにおけるノズル数の増加には自ずと限界がある。すなわち、ノズル数が大きくなり過ぎると各ノズルに対応するキャビティー(酸素ガスジェットの衝突による浴面の凹み)に重なりが生じ、これにより、スピッティングが助長されることがあるからである。 In the porous lance, the larger the number of nozzles, the greater the effect of dispersing the collision energy of the oxygen gas jet, which is advantageous for reducing spitting. However, the increase in the number of nozzles in the porous lance is naturally limited. That is, if the number of nozzles becomes too large, cavities corresponding to the nozzles (the dents in the bath surface due to the collision of the oxygen gas jet) are overlapped, which may promote spitting.
特許文献1には、この問題を解決するために、主噴出孔の出口部の内面に副噴出孔を複数個配置し、ジェットの流速分布を平滑化することによりスピッティングを低減する発明が開示されている。
In order to solve this problem,
しかしながら、特許文献1により開示された発明を実施するには、ランス内の酸素流路の数を増やす必要があること、およびランスの先端形状が複雑になることからランスの製作コストが増大することという問題がある。
However, in order to implement the invention disclosed in
そこで、本出願人は、特許文献2により、ランス先端形状を複雑にせずにジェットの流速分布を平滑化することができる溶融金属精錬用上吹きランス(以下、「ねじれランス」という)に係る特許発明を提案した。図1(a)は通常の多孔ランスの先端部を示す概要図であり、図1(b)はねじれランスの先端部を示す概要図である。図1(a)および図1(b)において、符号1はランスであり、符号2はノズルである。
Therefore, the applicant of the present invention, according to
通常の多孔ランス1は、図1(a)に示すように各ノズル2は、その中心軸の延長がランス1の中心軸上の1点で交わるように傾斜して配置されるのに対し、ねじれランス1は、図1(b)に示すように各ノズル2は、その中心軸の延長が相互にねじれた位置関係となるように傾斜して配置される。
In the normal
この特許文献2では、6孔のねじれランスにおいて、ランスの中心軸から半径方向のジェットの動圧分布を調査し、ランス中心からみて動圧が最大となる方位と、そこから30°ずれた隣接するノズルとの境界に相当する方位(最も動圧が小さくなる方位)で、各方位でのピーク動圧値が近い値になるような、すなわち円周方向の動圧変動が小さくなるようなねじれ度δの範囲を提案した。そして、このねじれランスによってスピッティング量を低減できることを開示した。
In this
特許文献2により提案されたねじれランスによれば、円周方向の動圧変動が小さくなるため、スピッティング量が低減される。ここで、スピッティング量には半径方向のジェットの動圧分布も影響する。しかし、このねじれランスは、半径方向のジェットの動圧変動の抑制は考慮していない。すなわち、特許文献2により提案されたねじれランスにおいて、半径方向の動圧分布を適正化することができれば、スピッティング量をさらに低減することが可能になる。
According to the torsion lance proposed by
本発明の目的は、特許文献2により提案されたねじれランスにおいて円周方向の動圧変動を小さくすることができるのみならず、半径方向の動圧分布を適正化することができ、これにより、スピッティング量をさらに低減することができる溶融金属精錬用上吹きランスを提供することである。
The object of the present invention is to not only reduce the dynamic pressure fluctuation in the circumferential direction in the torsion lance proposed by
特許文献2では、他のノズルからのジェットとほとんど干渉することがない程度の小径孔をランス中心部に配置してもよいとしている。すなわち、特許文献2では、中心孔からのジェットが他孔からのジェットと干渉しないことがよいとしている。
In
しかしながら、上述したように、半径方向の動圧分布もスピッティングに影響する。半径方向の動圧分布を変化させるには、中心孔からのジェットを他孔からのジェットと積極的に干渉させることが有効である。本発明は、特許文献2には開示されていないこのような新規な知見に基づくものである。
However, as described above, the dynamic pressure distribution in the radial direction also affects spitting. In order to change the dynamic pressure distribution in the radial direction, it is effective to make the jet from the central hole positively interfere with the jet from the other hole. The present invention is based on such novel findings that are not disclosed in
本発明は、同円周上に等間隔で配置された3孔以上のノズルを有する金属精錬用上吹きランスにおいて、ランス中心軸がZ軸、ノズルの出口位置がX軸上となるように定めたXYZ直交座標系において、YZ平面およびXZ平面への該ノズル軸の投影がZ軸となす角度をそれぞれαおよびβとしたとき、αとβが下記(1)式を満足し、かつノズル中心部に設置した中心孔の断面積がノズル総断面積に占める割合γが下記(2)式および(3)式を満足することを特徴とする溶融金属精錬用上吹きランスである。 According to the present invention, in a top lance for metal refining having nozzles having three or more holes arranged at equal intervals on the same circumference, the center axis of the lance is set to the Z axis, and the outlet position of the nozzle is set to the X axis. In the XYZ orthogonal coordinate system, when the angles formed by the projection of the nozzle axis on the YZ plane and the XZ plane with respect to the Z axis are α and β, respectively, α and β satisfy the following expression (1), and the nozzle center The upper blow lance for molten metal refining is characterized in that the ratio γ of the cross-sectional area of the central hole installed in the section to the total cross-sectional area of the nozzle satisfies the following formulas (2) and (3).
tan10°≦tanα/tanβ≦tan60°・・・・・・・(1)
3.2≦γ≦10 ・・・・・・・(2)
γ=(d1 2/(d1 2+n×d2 2))×100 ・・・・・・・(3)
(3)式において、d1は中心孔の直径(mm)、d2は他孔の直径(mm)であり、nは他孔の設置数であり、他孔の直径が一定でない異径多孔ランスの場合には、中心孔を除くノズルの総断面積をSとして、(3)式中の(d1 2+n×d2 2)を(d12+4S/π)で置き換える。
tan10 ° ≦ tanα / tanβ ≦ tan60 ° (1)
3.2 ≦ γ ≦ 10 (2)
γ = (d 1 2 / (d 1 2 + n × d 2 2 )) × 100 (3)
In the formula (3), d 1 is the diameter (mm) of the center hole, d 2 is the diameter (mm) of the other hole, n is the number of other holes, and the different-diameter porous where the diameter of the other hole is not constant. In the case of a lance, S is the total cross-sectional area of the nozzle excluding the center hole, and (d 1 2 + n × d 2 2 ) in equation (3) is replaced with (d12 + 4S / π).
本発明に係る溶融金属精錬用上吹きランスを、溶融金属浴面に精錬用ガスを吹き付ける精錬プロセスにおいて使用することによって、円周方向の動圧変動を小さくすることができるのみならず、半径方向の動圧分布を適正化することができるので、スピッティングロス量を大幅に低減することが可能になる。 By using the upper blow lance for molten metal refining according to the present invention in a refining process of blowing a refining gas on the molten metal bath surface, not only can the dynamic pressure fluctuation in the circumferential direction be reduced, but also in the radial direction. As a result, the amount of spitting loss can be greatly reduced.
これにより、精錬鉄歩留まりを向上できるとともに、炉口地金付着等の操業トラブルの発生を回避でき、生産性を向上することができる。 Thereby, while improving the refined iron yield, generation | occurrence | production of operation troubles, such as adhesion of a furnace neck metal, can be avoided and productivity can be improved.
以下、本発明を実施するための形態を、添付図面を参照しながら説明する。
図2は、本発明に係る溶融金属精錬用上吹きランス1の先端部の例を示す概要図であり、同図(a)は平面図、同図(b)は同図(a)のB−B断面のyz平面への投影図、同図(c)は同図(a)のC−C断面のxz平面への投影図である。すなわち、図2において、ランス中心軸がZ軸、ノズル2の出口位置がX軸上となるXYZ直交座標系を用いて、説明する。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of the tip of the
このランス1には、ノズルのひねりに相当する、YZ平面へのノズル軸の投影とZ軸とがなす角度α(以下、「ノズル旋回角」という)、およびノズルの外側方向の傾斜に相当するXZ平面へのノズル軸の投影とZ軸とのなす角度β(以下、「ノズル傾斜角」という)とを有する6つのノズル2が、ランス軸の周りに等間隔で軸対象に配置されている。そして、特許文献2により開示されたねじれランスと同様に、円周方向の動圧変動が小さくすることによる低スピッティング化を図るために、角度αおよびβが(1)式:0<tanα/tanβ<2.75の関係を満足する。
The
なお、ノズル軸がZ軸上の1点で交わる通常の多孔ランス(例えば、特許文献3に開示されたもの)では、角度αは0°であり、角度βは通常のランスでいうノズルの角度に相当する。 Note that in a normal porous lance where the nozzle axis intersects at one point on the Z axis (for example, disclosed in Patent Document 3), the angle α is 0 °, and the angle β is the angle of the nozzle in the normal lance. It corresponds to.
また、このランス1は、ノズル中心部に設置した中心孔3の断面積がノズル総断面積に占める割合γが、(2)式:3.2≦γ≦10、および(3)式:γ=(d1 2/(d1 2+n×d2 2))×100を満足する。ただし、(3)式において、d1は中心孔3の直径(mm)、d2は他孔であるノズル2の直径(mm)であり、nは他孔の設置数であり、他孔の直径が一定でない異径多孔ランスの場合には、中心孔3を除くノズル2の総断面積をSとして、(3)式中の(d1 2+n×d2 2)を(d1 2+4S/π)で置き換える。
In the
以下、この理由を説明する。
図3は、ねじれランス1を溶融金属精錬炉で使用する場合における一のノズル2とそれに対応する火点5の幾何学的位置関係を示す概要図である。
Hereinafter, the reason will be described.
FIG. 3 is a schematic diagram showing the geometrical positional relationship between one
同図に示すように、火点5の中心(ノズル軸の延長が溶融金属浴面4と交わる位置)からZ軸に降ろした垂線のXY平面への投影とX軸とがなす角度をねじれ度δと定義すると、δ、α、β、ねじれランス1−浴面間距離H0、ノズル2の出口位置とランス中心軸との距離D(図2(b)参照)との間には、(4)式の関係が成立する。
As shown in the figure, the angle formed by the projection of the perpendicular line drawn from the center of the fire point 5 (the position where the extension of the nozzle axis intersects the molten metal bath surface 4) to the Z axis on the XY plane and the X axis is a twist degree. When defined as δ, (δ, α, β,
tanδ=H0・tanα/(H0・tanβ+D) ・・・・・・・(4)
この(4)式において距離Dが距離H0に比較して十分に小さいとすると、近似的に(5)式によりδが求められる。
tan δ = H 0 tan α / (H 0 tan β + D) (4)
In this equation (4), if the distance D is sufficiently smaller than the distance H 0 , δ can be obtained approximately by equation (5).
δ=tan−1(tanα/tanβ) ・・・・・・・(5)
また、浴面上の火点5の中心とランス中心軸位置関係の距離Rは(6)式により与えられる。
δ = tan −1 (tan α / tan β) (5)
The distance R between the center of the
R=H0・(tan2α+tan2β)1/2 ・・・・・・・(6)
次に、各ノズル2の径が同じである同径多孔ランスにおいて、中心孔3の断面積と全孔2の断面積の比γを(7)式により定義する。
R = H 0 (tan 2 α + tan 2 β) 1/2 (6)
Next, in the same-diameter porous lance in which the diameters of the
γ=(d1 2/(d1 2+n×d2 2))×100 ・・・・・・・(7)
(7)式においてd1は中心孔3の直径を示し、d2は他孔であるノズル2の直径を示し、nは他孔の設置数を示す。なお、異径多孔ランスの場合には、中心孔3を除くノズル2の総断面積をSとして、(7)式における(d1 2+n×d2 2)を(d1 2+4S/π)により置き換える。
γ = (d 1 2 / (d 1 2 + n × d 2 2 )) × 100 (7)
In equation (7), d 1 indicates the diameter of the
そして、このねじれランス1について、水モデル実験により、ノズル2のねじれ度δおよび中心孔の断面積比γが液滴飛散速度に及ぼす影響を調査した。
図4は、縮尺1/10の水モデル実験装置を示す概略図である。図4における符号6は飛散した液滴を示し、符号7は測定用の給水紙を示す。
And about this
FIG. 4 is a schematic view showing a water model experimental apparatus with a scale of 1/10. In FIG. 4, reference numeral 6 indicates scattered droplets, and reference numeral 7 indicates water supply paper for measurement.
図4に示すねじれランス1として、表1に示す諸元を有するランス1〜19の6孔ランスを用意し、それぞれについて水モデル実験を行った。
As the
表1におけるランスNo.1、2は、各ノズル2の中心軸がZ軸上の1点で交わる従来型に相当するランスであり、中心孔3の断面積比率γのみを0%、4%と変化させたものである。また、表1におけるランスNo.3〜19は、中心孔3を除く各ノズル2の方向が互いにねじれ位置関係にあるランスであり、(6)式のRはランスNo.1、2と同様98mmで一定とし、かつ(2)式のねじれ度δが10〜70°、中心孔の断面積比γが0〜7.5%となるようにしたものである。
In Table 1, the lance No.
この水モデル実験では、図4において、ランス1と水面4との間の距離を270mmに設定し、ランス1より一定時間圧縮空気を流量1000Nl/minで上吹きした。その間、水面4の上方800mmの位置に吸水紙7を配置し、その前後の重量変化から液滴6の飛散速度Spを算出した。この液滴6は転炉におけるスピッティングを想定したものである。
In this water model experiment, in FIG. 4, the distance between the
ただし、測定した液滴飛散速度Spは、ランスNo.3での値を1として指数化して比較した。Sp値が0.8以下であるものの評価を○とし、Sp値が0.8超であるものの評価を×とした。また、同条件において、水面に相当する平面上のジェットの流速分布をピトー管による動圧分布で計測した。スピッティング測定結果を表1にあわせて示す。 However, the measured droplet scattering speed Sp is the lance No. The value at 3 was indexed as 1 and compared. The evaluation of those having an Sp value of 0.8 or less was evaluated as ◯, and the evaluation of those having an Sp value exceeding 0.8 was evaluated as ×. Under the same conditions, the flow velocity distribution of the jet on the plane corresponding to the water surface was measured by the dynamic pressure distribution by the Pitot tube. The spitting measurement results are also shown in Table 1.
ねじれ度δが10°以上60°以下であるとともに中心孔3の断面積比γが3.2%以上10%以下のランスではSp値が0.80以下となった。
これに対して、ねじれ度δが0°、70°の場合には、断面積比γを4%としてもSp値は1を大きく超えていた。
For a lance having a twist degree δ of 10 ° to 60 ° and a cross-sectional area ratio γ of the
On the other hand, when the twist degree δ was 0 ° and 70 °, the Sp value greatly exceeded 1 even if the cross-sectional area ratio γ was 4%.
図5〜10は、いずれも、6孔ランスのランス中心軸から半径方向のジェットの動圧分布を示すグラフであり、図5はねじれ度δが0°であるとともに中心孔の断面積比γが0%である場合を示し、図6は、ねじれ度δが0°であるとともに断面積比γが4%である場合を示し、図7は、ねじれ度δが30°であるとともに断面積比γが0%である場合を示し、図8は、ねじれ度δが30°であるとともに断面積比γが5.5%である場合を示し、図9は、ねじれ度δが70°であるともに断面積比γが0%である場合を示し、さらに、図10は、ねじれ度δが70°であるとともに中心孔の断面積比γが5.5%である場合を示す。図5〜10のグラフでは、ランス中心からみて動圧が最大値をとる方位と、最小値をとる方位についての半径方向の測定結果のみを示す。 5 to 10 are graphs showing the dynamic pressure distribution of the jet in the radial direction from the lance center axis of the 6-hole lance, and FIG. 5 shows the cross-sectional area ratio γ of the center hole when the twist δ is 0 °. 6 shows a case where the twist degree δ is 0 ° and the cross-sectional area ratio γ is 4%, and FIG. 7 shows a cross-sectional area where the twist degree δ is 30 °. 8 shows a case where the ratio γ is 0%, FIG. 8 shows a case where the twist degree δ is 30 ° and the cross-sectional area ratio γ is 5.5%, and FIG. 9 shows a case where the twist degree δ is 70 °. In both cases, the case where the cross-sectional area ratio γ is 0% is shown, and FIG. 10 shows the case where the twist degree δ is 70 ° and the cross-sectional area ratio γ of the center hole is 5.5%. The graphs of FIGS. 5 to 10 show only the measurement results in the radial direction with respect to the azimuth where the dynamic pressure takes the maximum value and the azimuth where the minimum value as seen from the center of the lance.
まず、図5、6にグラフで示すように、ねじれ度δが0°である従来のランス1では、断面積比γを4%としても中心孔3からのジェットと他ノズル2からのジェットとがあまり干渉せず、他孔からのジェットの最大動圧値は高いままだった。
First, as shown in the graphs of FIGS. 5 and 6, in the
これに対し、図7、8にグラフで示すように、ねじれ度δが30°であるランス1では、断面積比γを5.5%とすることにより中心孔3からのジェットと他ノズル2からのジェットとが干渉して動圧がほぼ一定となる領域が発生することがわかる。
On the other hand, as shown by graphs in FIGS. 7 and 8, in the
さらに、図9、10にグラフで示すように、ねじれ度δが70°であるランス1では、中心孔3からのジェットと他ノズル2からのジェットとが過度に干渉し、ランス中心軸に近い位置に動圧の最大値がみられた。
Further, as shown in graphs in FIGS. 9 and 10, in the
図5〜10のグラフを参照しながら説明したように、この水モデル実験により、ねじれ度δが30°であるとともに断面積比γが5.5%である場合、動圧分布が円周方向のみならず半径方向にも平滑に近くなり、その結果、液滴飛散速度Spが減少する。そして、表1に示す液滴飛散速度Spの低減効果から、ねじれ度δが10°以上60°以下であるとともに断面積比γが3.2%以上10%以下であるランスでは、同様に、動圧分布が円周方向のみならず半径方向にも平滑に近くなり、その結果、液滴飛散速度Spが減少する。 As described with reference to the graphs of FIGS. 5 to 10, according to this water model experiment, when the twist δ is 30 ° and the cross-sectional area ratio γ is 5.5%, the dynamic pressure distribution is in the circumferential direction. In addition to the smoothness in the radial direction, the droplet scattering speed Sp decreases as a result. And, from the effect of reducing the droplet scattering speed Sp shown in Table 1, in the lance where the twist δ is 10 ° or more and 60 ° or less and the cross-sectional area ratio γ is 3.2% or more and 10% or less, The dynamic pressure distribution becomes smooth not only in the circumferential direction but also in the radial direction, and as a result, the droplet scattering speed Sp decreases.
さらに、ねじれ度δが70°である場合、急激にジェット間の相互干渉による合体が進み、その結果、逆に液滴飛散速度を増加させてしまう。
次に、本発明に係るランスを、内径7mの転炉で、270トン/チャージ、送酸速度60000Nm3/時の吹錬を行う場合を例として、ノズル傾斜角度、ランス高さおよび中心孔の断面積比γを定める方法を説明する。
Furthermore, when the twist degree δ is 70 °, the coalescence due to the mutual interference between the jets proceeds rapidly, and as a result, the droplet scattering speed is increased.
Next, the case where the lance according to the present invention is blown at a converter with an inner diameter of 7 m at 270 tons / charge and an acid feed rate of 60000 Nm 3 / hour is taken as an example, the nozzle inclination angle, the lance height and the center hole A method for determining the cross-sectional area ratio γ will be described.
後述する実施例においても示すように、(6)式により求められるノズルのねじれ度δが70°以上であると、スピッティング量が増加する。これは、ジェット同士の干渉合体が強まり、動圧分布の平滑化の効果が薄れるからである。そこで、ねじれ度δが70°未満となるように定める。すなわち、α、β、δの関係は、0°<tan−1(tanα/tanβ)<70°、すなわち、0<tanα/tanβ<2.75である。 As shown in the examples described later, the spitting amount increases when the twist degree δ of the nozzle obtained by the equation (6) is 70 ° or more. This is because the interference coalescence between jets is strengthened and the effect of smoothing the dynamic pressure distribution is diminished. Therefore, the twist degree δ is determined to be less than 70 °. That is, the relationship between α, β, and δ is 0 ° <tan −1 (tan α / tan β) <70 °, that is, 0 <tan α / tan β <2.75.
次に、ランス1および液面間の距離H0について説明する。距離H0を小さくし過ぎると、溶鋼飛散によるランスの溶損や熱変形が発生し易くなり、ランス寿命を短くすることになる。一方、距離H0が大き過ぎるとジェットの広がりが大きくなり、ノズル傾斜角度を大きくし過ぎたときと同様に、COガスの二時燃焼や耐火物損耗の問題が生じる。以上の理由により、実際の転炉においては、距離H0は2200mm以上3500mm以下とすることが望ましい。
Next, the distance H 0 between the
本発明に係る溶融金属精錬用上吹きランス1では、中心孔3を除くノズル2の設置数は3以上とする。ノズル2の設置数が2以下であると転炉内での反応の対称性が失われるからである。ノズル2の設置数の上限は特に定めないが、ノズル2の設置数が過剰であるとランス1の先端の構造が複雑になることや、ノズル2の1本当たりのジェットの運動量が過小になること等の理由から、10以下とすることが望ましい。
In the
なお、本発明に係る溶融金属精錬用上吹きランス1は、上底吹き転炉による製鋼プロセスに使用するのが好適であるが、これに限定されるものではなく、上吹きランスだけを使用する製鋼プロセス、その他のAOD炉や銅精錬炉のような上吹きランスから精錬用ガスを供給するあらゆる金属の精錬プロセスに適用可能である。
In addition, although it is suitable to use the
このようにして、本発明に係る溶融金属精錬用上吹きランスを、溶融金属浴面に精錬用ガスを吹き付ける精錬プロセスにおいて使用することによって、円周方向の動圧変動を小さくすることができるのみならず、半径方向の動圧分布を適正化することができるので、スピッティングロス量を大幅に低減することが可能になる。 In this way, by using the upper blow lance for molten metal refining according to the present invention in a refining process in which a refining gas is sprayed on the molten metal bath surface, only the dynamic pressure fluctuation in the circumferential direction can be reduced. In addition, since the dynamic pressure distribution in the radial direction can be optimized, the amount of spitting loss can be greatly reduced.
本発明を、実施例を参照しながら、より具体的に説明する。
溶鋼量270トン/チャージの上底吹き転炉において、本発明に係る溶融金属精錬用上吹きランスを用いて低炭素鋼を溶製し、スピッティングロス量(Spロス)の調査を実施した。
The present invention will be described more specifically with reference to examples.
In an upper bottom blowing converter with a molten steel amount of 270 tons / charge, low carbon steel was melted using the top blow lance for molten metal refining according to the present invention, and the amount of spitting loss (Sp loss) was investigated.
吹錬は、全て脱P銑を用いたレススラグ吹錬(スラグ量は溶鋼トン当たり30〜35kg)であり、上吹き酸素流量は55000Nm3/hr、底吹きガスはCO2 2000Nm3/hr、ランス高さは約2.7mで一定とした。また、終点[C]は約0.05%で一定とした。 Blowing is all slag blowing using P-removal (slag amount is 30 to 35 kg per ton of molten steel), top flow oxygen flow rate is 55000 Nm 3 / hr, bottom blowing gas is CO 2 2000 Nm 3 / hr, lance The height was fixed at about 2.7 m. The end point [C] was constant at about 0.05%.
ランスは、ねじれの無い従来ランス、もしくは各ノズルの方向が互いにねじれの位置関係となり、かつ中心孔を付与したランスを用い、ねじれ度δは10〜70°、中心孔の断面積比γは0〜11%とした。 As the lance, a conventional lance without twist or a lance in which the directions of the nozzles are twisted with respect to each other and provided with a center hole, the twist degree δ is 10 to 70 °, and the sectional area ratio γ of the center hole is 0. -11%.
表2に、実施例1〜9および比較例1〜11のランスのノズル数、ノズル径、角度α、角度β、ねじれ度δおよび断面積比γを示すとともに、操業時のスピッティングロス量を示す。なお、これらの値は、各ランスを10〜20チャージ使用したときの平均値である。 Table 2 shows the number of nozzles, nozzle diameter, angle α, angle β, torsion δ and cross-sectional area ratio γ of Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 11, and the amount of spitting loss during operation. Show. These values are average values when 10 to 20 charges are used for each lance.
スピッティングロス量は比較例3を基準として、これに対する増減を重量%で示した。そして、Spロスが0.2%以上減った場合に効果ありとした。 With respect to the amount of spitting loss, the amount of increase / decrease relative to Comparative Example 3 was indicated by weight%. And it was considered effective when the Sp loss was reduced by 0.2% or more.
まずは、比較例1,2について述べる。ねじれ度δが0°である場合、断面積比γを5.5%としても、スピッティングロス量は+1.25〜1.28%と高かった。ねじれが無い状態では、中心孔からのジェットと他ノズルからのジェットを適正に干渉させてスピッティングロス量を低減することはできなかった。 First, Comparative Examples 1 and 2 will be described. When the twist δ was 0 °, the spitting loss amount was as high as +1.25 to 1.28% even when the cross-sectional area ratio γ was 5.5%. In a state where there is no twist, it was not possible to reduce the amount of spitting loss by properly interfering the jet from the central hole and the jet from other nozzles.
次に、比較例3〜8について述べる。ねじれ度δを10〜60°付与しても、断面積比γが0〜2.5%と小さい場合には、スピッティングロス量を0.08%以下しか低減できなかった。断面積比γが小さいため、中心孔からのジェットと他ノズルからのジェットの干渉が弱く、半径方向の平滑な動圧分布が得られなかったために、スピッティングロス量をあまり低減できなかった。 Next, Comparative Examples 3 to 8 will be described. Even when the twisting degree δ was applied at 10 to 60 °, the spitting loss amount could be reduced only by 0.08% or less when the cross-sectional area ratio γ was as small as 0 to 2.5%. Since the cross-sectional area ratio γ is small, the interference between the jet from the central hole and the jet from the other nozzles is weak, and a smooth dynamic pressure distribution in the radial direction cannot be obtained.
次に、比較例9〜11について述べる。ねじれ度δを10〜60°付与しても、断面積比γが11%と過度に大きい場合は、スピッティングロス量がむしろ増加してしまった。断面積比γが過度に大きいと、中心孔からのジェットが他ノズルからのジェットと干渉し過ぎて、中心軸付近に最大動圧位置が移動してしまう。そのため、鉛直上方へ飛散するスピッティング量が増えてしまった。 Next, Comparative Examples 9 to 11 will be described. Even when the twisting degree δ is given in the range of 10 to 60 °, if the cross-sectional area ratio γ is excessively 11%, the amount of spitting loss has rather increased. When the cross-sectional area ratio γ is excessively large, the jet from the center hole interferes with the jets from other nozzles, and the maximum dynamic pressure position moves near the center axis. Therefore, the amount of spitting scattered vertically upward has increased.
次に、実施例1〜9について述べる。ねじれ度δを10〜60°とするとともに断面積比γを3.2〜10%とすることにより、スピッティングロス量を0.2%以上低減できた。ねじれ度δと断面積比γとをいずれも適正な範囲にすることにより、中心孔からのジェットと他ノズルからのジェットが適度に干渉し、円周方向のみならず半径方向についても平滑な動圧分布が得られ、その結果、スピッティングロス量を顕著に低減できた。 Next, Examples 1 to 9 will be described. By setting the twist δ to 10 to 60 ° and the cross-sectional area ratio γ to 3.2 to 10%, the amount of spitting loss could be reduced by 0.2% or more. By setting both the torsion δ and the cross-sectional area ratio γ within the appropriate ranges, the jet from the center hole and the jet from the other nozzles interfere moderately, and smooth movement not only in the circumferential direction but also in the radial direction. A pressure distribution was obtained, and as a result, the amount of spitting loss could be significantly reduced.
以上の結果より、本発明に係る溶融金属精錬用上吹きランス、すなわちねじれ度δが0を超えて70°未満かつ断面積比γが3.2%以上10%以下であるねじれランスは、スピッティングロス量の抑制に最適なランスであることがわかる。 From the above results, the upper blow lance for molten metal refining according to the present invention, that is, the twist lance having a twist degree δ of more than 0 and less than 70 ° and a cross-sectional area ratio γ of 3.2% or more and 10% or less is determined. It can be seen that this is the optimal lance for suppressing the amount of ting loss.
1 ランス
2 ノズル
3 中心孔
4 浴面
5 火点
6 液滴
7 吸水紙
α ノズル旋回角
β ノズル傾斜角
δ ねじれ度
γ 断面積比
D ノズル出口とランス中心間距離
H0 ランスと浴面間距離
DESCRIPTION OF
Claims (1)
tan10°≦tanα/tanβ≦tan60°・・・・・・・(1)
3.2≦γ≦10 ・・・・・・・(2)
γ=(d1 2/(d1 2+n×d2 2))×100 ・・・・・・・(3)
(3)式において、d1は中心孔の直径(mm)、d2は他孔の直径(mm)であり、nは他孔の設置数であり、他孔の直径が一定でない異径多孔ランスの場合には、中心孔を除くノズルの総断面積をSとして、(3)式中の(d1 2+n×d2 2)を(d1 2+4S/π)で置き換える。 XYZ Cartesian coordinates determined so that the center axis of the lance is on the Z axis and the exit position of the nozzle is on the X axis in a metal refining top lance having nozzles with three or more holes arranged at equal intervals on the same circumference In the system, when the angles formed by the projection of the nozzle axis on the YZ plane and the XZ plane with respect to the Z axis are α and β, respectively, α and β satisfy the following formula (1), and the nozzle axis is installed at the center of the nozzle. An upper blow lance for molten metal refining, wherein the ratio γ of the cross-sectional area of the center hole to the total cross-sectional area of the nozzle satisfies the following expressions (2) and (3):
tan10 ° ≦ tanα / tanβ ≦ tan60 ° (1)
3.2 ≦ γ ≦ 10 (2)
γ = (d 1 2 / (d 1 2 + n × d 2 2 )) × 100 (3)
In the formula (3), d 1 is the diameter (mm) of the center hole, d 2 is the diameter (mm) of the other hole, n is the number of other holes, and the different-diameter porous where the diameter of the other hole is not constant. In the case of a lance, S is the total cross-sectional area of the nozzle excluding the center hole, and (d 1 2 + n × d 2 2 ) in equation (3) is replaced with (d 1 2 +4 S / π).
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