JP2001011524A - Top-blown lance for dephosphorizing molten iron and method for dephosphorizing molten iron - Google Patents
Top-blown lance for dephosphorizing molten iron and method for dephosphorizing molten ironInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、溶銑脱りん処理に
おいて、溶銑浴の表面に酸素ガスを吹き付けるために使
用する溶銑脱りん用上吹きランス、およびそのランスを
用いて行う溶銑脱りん方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hot metal dephosphorization top lance used for blowing oxygen gas onto the surface of a hot metal bath in hot metal dephosphorization, and a hot metal dephosphorization method using the lance. .
【０００２】[0002]
【従来の技術】溶銑脱りん処理において、溶銑浴の表面
に酸素ガスを吹き付けるための上吹きランスは以下の役
割を果たすことが要求される。すなわち、送酸速度を低
減して吹錬時間を延長することなく、（イ）スピッティ
ングの発生を抑制すること、（ロ）溶銑中の鉄分を溶銑
中の炭素より極力優先して酸化し、スラグ中の酸化鉄濃
度を高値に維持して脱りん効率を向上させること、であ
る。2. Description of the Related Art In hot metal dephosphorization, an upper blowing lance for blowing oxygen gas onto the surface of a hot metal bath is required to play the following roles. That is, without reducing the acid feed rate and extending the blowing time, (a) suppressing the occurrence of spitting, (ii) oxidizing iron in hot metal as much as possible over carbon in hot metal, The purpose is to maintain the iron oxide concentration in the slag at a high value to improve the dephosphorization efficiency.
【０００３】これらの要求に応える一つの手段として、
酸素ガスジェットの浴面への衝突エネルギーを分散させ
ることがあげられる。そのために開発されたのが多孔ラ
ンスであり、現在はこの多孔ランスの使用が主流となっ
ている。[0003] As one means for responding to these requirements,
Dispersing the collision energy of the oxygen gas jet to the bath surface can be mentioned. For this purpose, a porous lance has been developed, and the use of this porous lance is currently the mainstream.
【０００４】通常の多孔ランスは、ランスの先端面のラ
ンス軸線（ランスの中心軸）を中心とする同一円周上
に、ランス軸線に対して一定の傾斜角度を有する複数の
ノズル（ランスの先端面に開口する気流の噴出孔）が配
設されたものである。孔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、４孔から
８孔のランスを用いるのが一般的である。A typical porous lance has a plurality of nozzles (tips of lances) having a fixed inclination angle with respect to the lance axis on the same circumference centered on the lance axis (center axis of the lance) on the tip surface of the lance. (A jet hole of an airflow opening on the surface). As the number of holes increases, the effect of dispersing the collision energy of the oxygen gas jet increases, and a lance having 4 to 8 holes is generally used.
【０００５】しかしながら、この通常の多孔ランスを使
用すると、各ノズルから噴出する酸素ガスジェットが互
いに干渉し合うことがあり、その干渉挙動によっては、
多孔化によって生じる上記の衝突エネルギーの分散効果
が有効に発揮されない場合がある。However, when this ordinary porous lance is used, the oxygen gas jets ejected from the nozzles may interfere with each other, and depending on the interference behavior,
In some cases, the above-described effect of dispersing the collision energy caused by the porosity is not effectively exerted.
【０００６】例えば、前記通常の多孔ランスを用いた場
合、各ノズルから噴出する酸素ガスジェットの浴面への
衝突により形成されるキャビティ（浴面の凹み）が重な
り、その重なり面積率がある一定値を超えると、酸素ガ
スジェットの吹き付けにより地金が浴から飛び出すスピ
ッティング現象が激しくなって、スピッティング量が著
しく増加する。For example, when the above-mentioned ordinary porous lance is used, cavities (dents in the bath surface) formed by collision of the oxygen gas jets ejected from the nozzles with the bath surface overlap, and the overlapping area ratio is constant. When the value exceeds the value, the spitting phenomenon in which the base metal jumps out of the bath due to the spraying of the oxygen gas jet becomes severe, and the spitting amount increases remarkably.
【０００７】このような問題を解決する手段として、特
開昭６０−１６５３１３号公報には、ラバールノズルに
より形成されたキャビティの直径Ｄとそのキャビティに
隣接するキャビティとの重なりｄ（二つのキャビティの
中心を結んだ直線上における重なり部分の距離ｄ）の比
で表されるオーバーラップ率γ（＝ｄ／Ｄ）を指標とし
て、ノズル傾斜角度を大きくし、キャビティの重複を小
さくする方法が提案されている。As means for solving such a problem, Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 60-165313 discloses an overlap d between a diameter D of a cavity formed by a Laval nozzle and a cavity adjacent to the cavity (the center of two cavities). A method has been proposed in which the overlap ratio γ (= d / D) expressed by the ratio of the distance d) of the overlapping portion on the straight line connecting the nozzles is used as an index to increase the nozzle inclination angle and reduce the cavity overlap. I have.
【０００８】しかしながら、上述のごとく改良した多孔
ランスであっても、ノズル傾斜角度を大きくし過ぎると
酸素ガスジェットが炉壁に衝突し、炉壁耐火物の溶損増
加を招く。また、ラバールノズルを溶銑脱りん処理に使
用する場合、他の条件（酸素流量、ランスの先端と浴面
間の距離等）が同じであれば、ストレートノズルに比べ
て酸素ガスジェットの浴面への衝突エネルギーが大き
く、スピッティング量や脱炭量が多くなるという問題が
ある。[0008] However, even with the porous lance improved as described above, if the nozzle inclination angle is too large, the oxygen gas jet collides with the furnace wall, causing an increase in erosion of the furnace wall refractory. When the Laval nozzle is used for hot metal dephosphorization, other conditions (oxygen flow rate, distance between the tip of the lance and the bath surface, etc.) are the same, and the oxygen gas jet to the bath surface can be There is a problem that the collision energy is large and the amount of spitting and decarburization increases.
【０００９】さらに、転炉吹錬時のスピッティングやダ
ストの発生を抑制すべく、酸素ガスジェットを円周方向
および半径方向に平滑化することを目的としたランスが
特開平９−２５６０２２号公報で提案されている。ここ
では、ランス軸線を中心にして複数の同心円周上にそれ
ぞれ環状のガス噴出ノズルを配設し、半径方向に互いに
隣り合う環状ノズルの軸心面がなす角度θを１０°以上
３０°以下とすることにより、噴出する酸素ガスジェッ
トの幾何学的な重なりが抑制されて、酸素ガスジェット
の速度分布を平滑化できるとしている。Furthermore, Japanese Patent Laid-Open No. 9-256022 discloses a lance for smoothing the oxygen gas jet in the circumferential and radial directions in order to suppress spitting and dust generation during converter blowing. Has been proposed. Here, annular gas ejection nozzles are respectively arranged on a plurality of concentric circles around the lance axis, and the angle θ between the axial surfaces of the annular nozzles adjacent to each other in the radial direction is set to 10 ° or more and 30 ° or less. By doing so, the geometrical overlap of the ejected oxygen gas jets is suppressed, and the velocity distribution of the oxygen gas jet can be smoothed.
【００１０】しかし、このランスは構造が複雑なため、
ランスの先端に冷却水を十分供給できず、ランス寿命が
短いという問題がある。However, since this lance has a complicated structure,
There is a problem that the cooling water cannot be sufficiently supplied to the tip of the lance and the lance life is short.
【００１１】[0011]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、溶銑脱りん
工程において、酸素ガスジェットの溶銑浴表面への衝突
エネルギーを極力小さくすること等により、以下の
（イ）および（ロ）を実現できる上吹きランス、および
そのランスを用いて行う溶銑脱りん方法を提供すること
を課題としてなされたものである。According to the present invention, in the hot metal dephosphorization step, the following (a) and (b) can be realized by minimizing the collision energy of the oxygen gas jet with the surface of the hot metal bath. An object of the present invention is to provide an upper blowing lance and a method for dephosphorizing hot metal using the lance.
【００１２】（イ）スピッティングの発生を抑制する。(A) The occurrence of spitting is suppressed.
【００１３】（ロ）溶銑中の鉄分を溶銑中の炭素より極
力優先して酸化し、スラグ中の酸化鉄濃度を高値に維持
することにより脱りん効率を向上させる。(B) The iron content in the hot metal is oxidized with priority over the carbon in the hot metal as much as possible, and the dephosphorization efficiency is improved by maintaining the iron oxide concentration in the slag at a high value.
【００１４】[0014]
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、下記
の上吹きランス、およびのそのランスを用いて行う溶
銑脱りん方法にある。SUMMARY OF THE INVENTION The gist of the present invention resides in the following top-blowing lance and a method for dephosphorizing hot metal using the lance.
【００１５】 溶銑浴の表面に酸素ガスを吹き付ける
ために用いる上吹きランスであって、ランスの先端部に
ランスの中心軸との間の傾斜角度（θ）およびノズル径
（ｄ）の異なる二種類のストレートノズルが円周方向に
交互にそれぞれ複数個配置され、傾斜角度の小さい方が
小径ノズル、傾斜角度の大きい方が大径ノズルで、小径
ノズルの径ｄ1 に対する大径ノズルの径ｄ2 の比（ｄ2
／ｄ1 ）が１．１を超え２．０未満であり、かつ大径ノ
ズルの傾斜角度θ2 に対する小径ノズルの傾斜角度θ1
の比（θ1 ／θ2 ）が０．２を超え０．８未満で、大径
ノズルの傾斜角度θ2 が１０°を超え３０°未満である
溶銑脱りん用上吹きランス。An upper blowing lance used for blowing oxygen gas onto the surface of a hot metal bath, wherein two types of lances each having a different inclination angle (θ) from a center axis of the lance and a different nozzle diameter (d). A plurality of straight nozzles are alternately arranged in the circumferential direction. The smaller the inclination angle is the smaller diameter nozzle, the larger the inclination angle is the larger diameter nozzle, and the diameter d 2 of the large diameter nozzle with respect to the diameter d 1 of the small diameter nozzle. Ratio (d 2
/ D 1 ) is more than 1.1 and less than 2.0, and the inclination angle θ 1 of the small diameter nozzle with respect to the inclination angle θ 2 of the large diameter nozzle
The ratio (θ 1 / θ 2 ) is more than 0.2 and less than 0.8, and the angle of inclination θ 2 of the large diameter nozzle is more than 10 ° and less than 30 °.
【００１６】 上底吹き転炉に脱硫溶銑を装入し、上
記に記載の上吹きランスを用いて送酸しつつ吹錬する
溶銑脱りん方法。A hot metal dephosphorization method in which a desulfurized hot metal is charged into an upper-bottom blow converter and is blown while being fed with an acid using the above-described upper lance.
【００１７】本発明者らは、上述した課題を解決するた
め、様々な形状のランスを使用して検討した結果、以下
の知見を得た。The present inventors have studied using lances of various shapes in order to solve the above-mentioned problems, and have obtained the following findings.
【００１８】（１）酸素ガスジェットの溶銑浴表面近傍
での速度がランスの直下付近で最大値をとり、その点か
ら半径方向への距離の増加に伴う酸素ガスジェット速度
の低下率がある値より大きい場合（すなわち、浴面の凹
みの形状が、半径方向に狭く、鉛直方向に深い場合）に
は、上述の（イ）および（ロ）のいずれも満足できな
い。(1) The velocity of the oxygen gas jet near the surface of the hot metal bath reaches its maximum value immediately below the lance, and there is a certain rate of decrease in the velocity of the oxygen gas jet with increasing radial distance from that point. If it is larger (that is, if the shape of the depression on the bath surface is narrow in the radial direction and deep in the vertical direction), neither (a) nor (b) above can be satisfied.
【００１９】（２）逆に、ランスの直下から半径方向へ
の距離の増加に伴う酸素ガスジェットの速度の低下率が
ある値より小さい場合（酸素ガスジェットの速度分布が
ある程度以上に平滑化された場合）には、上述の（イ）
および（ロ）を満たすことができる。(2) Conversely, when the rate of decrease in the velocity of the oxygen gas jet with an increase in the radial distance from immediately below the lance is smaller than a certain value (the velocity distribution of the oxygen gas jet is smoothed to a certain degree or more). ), The above (a)
And (b) can be satisfied.
【００２０】（３）円周方向に交互にそれぞれ複数個配
置された傾斜角度の異なる二種類のノズルを先端部に有
する多孔ランス（千鳥ランス）において、傾斜角度の大
きい方のノズル径を傾斜角度の小さい方のノズル径に対
し１．１倍を超え２倍未満にすることにより、傾斜角度
の大きい大径ノズルから噴出する酸素ガスジェットを傾
斜角度の小さい方の小径ノズルから噴出する酸素ガスジ
ェットより強くすることができる。この多孔ランス（異
径千鳥ランス）を用いることにより同一径のノズルを有
する通常の多孔ランスや上記の千鳥ランスを用いる場合
に比べて酸素ガスジェットの速度分布を平滑化できる。(3) In a porous lance (staggered lance) having two types of nozzles having different inclination angles arranged alternately in the circumferential direction, a plurality of nozzles having a larger inclination angle have a larger nozzle diameter. The oxygen gas jet ejected from the large-diameter nozzle having a large inclination angle is made to be more than 1.1 times and less than 2 times the nozzle diameter of the small-diameter nozzle having a small inclination angle. Can be stronger. By using this porous lance (staggered lances with different diameters), the velocity distribution of the oxygen gas jet can be smoothed as compared with the case of using a normal porous lance having nozzles of the same diameter or the above-described staggered lance.
【００２１】（４）前記の（３）において、小径ノズル
の傾斜角度を大径ノズルの傾斜角度の０．２を超え０．
８倍未満にすることにより、酸素ガスジェットの速度分
布を一層平滑化できる。(4) In the above (3), the inclination angle of the small-diameter nozzle exceeds 0.2 of the inclination angle of the large-diameter nozzle.
By making it less than eight times, the velocity distribution of the oxygen gas jet can be further smoothed.
【００２２】（５）同一条件下（酸素流量や、ランスと
浴面間の距離等が同一）では、酸素ガス流速を高めるた
めの絞り部を有するラバールノズルよりストレートノズ
ルの方が、酸素ガスジェットの浴面への衝突エネルギー
を小さくできる。(5) Under the same conditions (the same oxygen flow rate, the same distance between the lance and the bath surface, etc.), the straight nozzle is more suitable for the oxygen gas jet than the Laval nozzle having the constricted portion for increasing the oxygen gas flow rate. The collision energy to the bath surface can be reduced.
【００２３】上記本発明はこれらの知見に基づきなされ
たものである。The present invention has been made based on these findings.
【００２４】[0024]
【発明の実施の形態】以下、本発明の溶銑脱りん用上吹
きランス、およびそのランスを用いて行う溶銑脱りん方
法について詳細に説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, an upper blowing lance for dephosphorizing hot metal and a method for dephosphorizing hot metal using the lance according to the present invention will be described in detail.
【００２５】図１は、本発明の上吹きランスの先端部の
構造の一例を示す概略説明図で、（ａ）は縦断面図、
（ｂ）は下方から視た平面図である。FIG. 1 is a schematic explanatory view showing an example of the structure of the tip portion of the upper blowing lance of the present invention. FIG.
(B) is a plan view seen from below.
【００２６】図示するように、本発明の上吹きランス４
においては、その先端部に、ランスの中心軸との間の傾
斜角度（θ）の異なる二種類のストレートノズル、すな
わち小径ノズル１と大径ノズル２が円周方向に交互に配
置されている。小径ノズル１の径ｄ1 に対する大径ノズ
ル２の径ｄ2 の比（ｄ2 ／ｄ1 ）は１．１を超え２．０
未満であり、大径ノズル２の傾斜角度θ2 に対する小径
ノズル１の傾斜角度θ1 の比（θ1 ／θ2 ）が０．２を
超え０．８未満であり、しかも大径ノズル２の傾斜角度
θ2 が１０°を超え３０°未満である。As shown, the upper blowing lance 4 of the present invention
, Two types of straight nozzles having different inclination angles (θ) from the center axis of the lance, that is, small-diameter nozzles 1 and large-diameter nozzles 2 are alternately arranged in the circumferential direction at the tip end. The ratio of the diameter d 2 of the large-diameter nozzle 2 to the diameter d 1 of the small diameter nozzle 1 (d 2 / d 1) is 2.0 exceed 1.1
Less than inclination angle theta 1 ratio of the small-diameter nozzle 1 against the inclined angle theta 2 of the large diameter nozzle 2 (θ 1 / θ 2) is less than 0.8 greater than 0.2, yet the large diameter nozzle 2 the inclination angle theta 2 is less than 30 ° exceed 10 °.
【００２７】ノズルの数は、図示した例では小径ノズル
３孔、大径ノズル３孔の合計６孔であるが、これに限ら
ず、それぞれ複数孔、例えば、８孔またはそれ以上であ
ってもよい。Although the number of nozzles in the illustrated example is a total of six small nozzles and three large nozzles, the number of nozzles is not limited to this, and a plurality of nozzles, for example, eight or more, may be used. Good.
【００２８】本発明の上吹きランスにおいて、ラバール
ノズルではなくストレートノズルを用いるのは、ラバー
ルノズルの場合、超音速コア部が存在することに起因し
て、スピッティング量が増大するからである。The reason why the straight nozzle is used instead of the Laval nozzle in the upper blowing lance of the present invention is that the Laval nozzle increases the amount of spitting due to the presence of the supersonic core.
【００２９】ノズル径の比（ｄ2 ／ｄ1 ）を１．１を超
え２．０未満とするのは、後述する実施例に示すよう
に、ｄ2 ／ｄ1 がこの範囲内であれば、スピッティング
量が減少し、スラグ中の酸化鉄濃度が高く、脱りん効率
が向上するからである。The reason why the ratio (d 2 / d 1 ) of the nozzle diameter is set to more than 1.1 and less than 2.0 is that if d 2 / d 1 falls within this range, as will be described later in an embodiment. This is because the amount of spitting is reduced, the iron oxide concentration in the slag is high, and the dephosphorization efficiency is improved.
【００３０】ノズルの傾斜角度の比（θ1 ／θ2 ）を
０．２を超え０．８未満とするのは、θ1 ／θ2 が０．
２以下になると、小径ノズル１から噴出された酸素ガス
ジェットの速度ピーク（速度分布が最大値を示す部分）
の衝突により浴面に形成されるキャビティと大径ノズル
２から噴出された酸素ガスジェットの速度ピークの衝突
により同様に形成されるキャビティとが互いに離れて別
々に生じるため、酸素ガスジェットの速度分布を平滑化
することができず、一方、θ1 ／θ2 が０．８以上にな
ると、小径ノズル１から噴出された酸素ガスジェットと
大径ノズル２から噴出された酸素ガスジェットとが合体
して、大きな速度ピークを持ってしまい、やはり酸素ガ
スジェットの速度分布を平滑化できず、いずれの場合
も、スピッティング量が増大し、脱りん効率が低下する
からである。The reason why the ratio of the inclination angle of the nozzle (θ 1 / θ 2 ) is set to be more than 0.2 and less than 0.8 is that θ 1 / θ 2 is 0.1.
When it becomes 2 or less, the velocity peak of the oxygen gas jet ejected from the small-diameter nozzle 1 (the part where the velocity distribution shows the maximum value)
The cavity formed on the bath surface by the collision of the oxygen gas jet and the cavity similarly formed by the collision of the velocity peak of the oxygen gas jet ejected from the large-diameter nozzle 2 are separated from each other, so that the velocity distribution of the oxygen gas jet When θ 1 / θ 2 is 0.8 or more, the oxygen gas jet ejected from the small diameter nozzle 1 and the oxygen gas jet ejected from the large diameter nozzle 2 are combined. This has a large velocity peak, so that the velocity distribution of the oxygen gas jet cannot be smoothed, and in any case, the amount of spitting increases and the dephosphorization efficiency decreases.
【００３１】また、大径ノズル２の傾斜角度θ2 を１０
°を超え３０°未満とするのは、傾斜角度θ2 が１０°
以下では、酸素ガスジェットの鉛直方向へのエネルギー
が大き過ぎてジェットが溶銑中へ深く侵入し、一方、θ
2 が３０°以上の場合は、大径ノズル２から噴出された
酸素ガスジェットの二次燃焼率が増加しすぎ、脱りんに
寄与する酸素量が減少し、いずれの場合も、スピッティ
ング量が増大するとともに、脱りん効率が低下するから
である。The inclination angle θ 2 of the large-diameter nozzle 2 is set to 10
More than 30 ° and less than 30 ° means that the inclination angle θ 2 is 10 °
In the following, the energy of the oxygen gas jet in the vertical direction is too large and the jet penetrates deeply into the hot metal, while θ
When 2 is 30 ° or more, the secondary combustion rate of the oxygen gas jet ejected from the large-diameter nozzle 2 excessively increases, and the amount of oxygen contributing to dephosphorization decreases. This is because the dephosphorization efficiency decreases with the increase.
【００３２】なお、本発明の上吹きランス４において、
上記の小径ノズル１および大径ノズル２から噴出される
酸素ガスジェットとほとんど干渉することのない弱い噴
流を生じさせる小径のノズル３（図１参照）をランス４
の先端部の中央に設けてもよい。この中央部ノズル３の
取り付けにより、ランス４の下端中央部への粒鉄の付着
を防止することができる。In the upper lance 4 of the present invention,
The small-diameter nozzle 3 (see FIG. 1) that produces a weak jet that hardly interferes with the oxygen gas jets jetted from the small-diameter nozzle 1 and the large-diameter nozzle 2
May be provided at the center of the tip of the. The attachment of the central nozzle 3 can prevent the adhesion of the granular iron to the central portion of the lower end of the lance 4.
【００３３】上記の上吹きランスを用いて溶銑脱りんを
行うには、上底吹き転炉に脱硫溶銑を装入し、この上吹
きランスを用いて送酸しつつ吹錬すればよい。従来のラ
ンス、すなわち、ランス軸線に対して一定の傾斜角度を
有する複数のノズルが配設された通常の多孔ランス、ま
たは傾斜角度の異なる二種類のノズルを先端部に有する
千鳥ランスを用いる場合と同じである。In order to perform dephosphorization of hot metal using the above-mentioned upper-blowing lance, desulfurized hot metal is charged into an upper-bottom-blowing converter, and is blown while being fed with acid using the upper-blowing lance. Conventional lances, i.e., a case where a normal porous lance in which a plurality of nozzles having a constant inclination angle with respect to the lance axis are disposed, or a staggered lance having two types of nozzles having different inclination angles at the tip end. Is the same.
【００３４】上記本発明の溶銑脱りん用上吹きランスを
用い、本発明の溶銑脱りん方法を実施すれば、溶銑脱り
ん時のスピッティングを抑制しつつ、スラグ中の酸化鉄
濃度を高値に維持して脱りん効率を向上させることがで
きる。When the hot metal dephosphorizing method of the present invention is carried out using the above-described hot-metal dephosphorizing top blowing lance of the present invention, spitting at the time of hot metal dephosphorizing can be suppressed and the iron oxide concentration in the slag can be increased. By maintaining it, the dephosphorization efficiency can be improved.
【００３５】[0035]
【実施例】２５０ｔ上底吹き転炉を用い、これに温度約
１２８０℃、炭素濃度：約４．５重量％（以下、％は重
量％を意味する）、りん濃度：約０．１０％、珪素濃
度：０．３０％の脱硫溶銑を装入し、転炉滓約３ｔ、鉄
鉱石約３．５ｔ、造塊滓約１ｔを加え、さらに生石灰を
１．７ｔ添加し、その後、ノズルの傾斜角度およびノズ
ル径を種々変えた上吹きランスを用いて約１．３Ｎｍ3
／ｍｉｎ・溶銑ｔで送酸しつつ約７分間吹錬して溶銑脱
りん処理を行い、吹錬終了後、スピッティング量、スラ
グ中の酸化鉄濃度および脱りん率を調べた。なお、底吹
きＣＯ2 ガス流量は０．１３Ｎｍ3 ／ｍｉｎ・溶銑ｔと
した。EXAMPLE A 250-ton top-bottom blow converter was used at a temperature of about 1280 ° C., a carbon concentration of about 4.5% by weight (hereinafter,% means% by weight), a phosphorus concentration of about 0.10%, Charged desulfurized hot metal with a silicon concentration of 0.30%, added about 3 tons of converter slag, about 3.5 tons of iron ore, and about 1 ton of slag, and added 1.7 tons of quicklime, and then inclined the nozzle Approximately 1.3 Nm 3 using an upper blowing lance with various angles and nozzle diameters
The molten iron was dephosphorized by blowing for about 7 minutes while supplying acid at / min · hot metal t. After the blowing, the spitting amount, the iron oxide concentration in the slag, and the dephosphorization rate were examined. The flow rate of the bottom blown CO 2 gas was 0.13 Nm 3 / min · hot metal t.
【００３６】スピッティング量の測定は、吹錬時に炉口
から吹き出たスピッティング（粒鉄）の数を計測するこ
とにより行った。また、スラグ中の酸化鉄濃度は、スラ
グ中のＦｅ2 Ｏ3 、ＦｅＯ等の酸化物の濃度であるが、
スラグ中の全鉄濃度と対応するとみなし得るので、酸化
鉄濃度の測定に代えて全鉄濃度（ただし、スラグ中の粒
鉄分は除く）を測定した。The amount of spitting was measured by counting the number of spitting (granular iron) spouted from the furnace port during blowing. The iron oxide concentration in the slag is the concentration of oxides such as Fe 2 O 3 and FeO in the slag.
Since it can be considered to correspond to the total iron concentration in the slag, the total iron concentration (excluding the granular iron content in the slag) was measured instead of the iron oxide concentration measurement.
【００３７】用いた上吹きランスのノズルの傾斜角度お
よびノズル径を表１にまとめて示す。また、表２に、用
いた転炉滓、鉄鉱石および造塊滓等の組成を示す。Table 1 shows the inclination angle and nozzle diameter of the nozzle of the upper blowing lance used. Table 2 shows the compositions of the converter slag, iron ore, slag and the like used.
【００３８】調査結果を表１および図２〜図１０に示
す。The investigation results are shown in Table 1 and FIGS.
【００３９】[0039]
【表１】 [Table 1]
【００４０】[0040]
【表２】 [Table 2]
【００４１】表１において、スピッティング量比、スラ
グ中の全鉄濃度（Ｔ．Ｆｅ）比および脱りん率比のいず
れも、ノズル径の比（ｄ2 ／ｄ1 ）が１．０の千鳥ラン
スを用いた場合（比較例Ｎｏ．１）を基準に採り、これ
に対する比で表示したものである。なお、評価欄の○印
は、スピッティング量比が１．０より小さく、かつ脱り
ん率比が１．０を超える場合であり、それ以外は全て×
印とした。Ｎｏ．１〜Ｎｏ．２１はストレートノズルを
有する上吹きランスを、Ｎｏ．２２はラバールノズルを
有する上吹きランスをそれぞれ使用した場合である。In Table 1, all of the spitting ratio, the total iron concentration (T.Fe) ratio in the slag, and the dephosphorization ratio were staggered when the nozzle diameter ratio (d 2 / d 1 ) was 1.0. The case where a lance is used (Comparative Example No. 1) is taken as a reference, and the ratio is shown. Incidentally, the circles in the evaluation column indicate the case where the spitting amount ratio was smaller than 1.0 and the dephosphorization ratio exceeded 1.0, and all other cases were x.
Marked. No. 1 to No. No. 21 is an upper blowing lance having a straight nozzle. Reference numeral 22 denotes a case where an upper blowing lance having a Laval nozzle is used.
【００４２】表１のＮｏ．１〜Ｎｏ．７は、ノズルの傾
斜角度θ2 を２０°、θ1 を１０°（θ1 ／θ2 ＝０．
５）で一定とし、ノズル径の比（ｄ2 ／ｄ1 ）を１．０
から２．２の範囲で変化させた場合である。Ｎｏ．３〜
Ｎｏ．５が実施例に相当する。また、図２、図３および
図４は表１のＮｏ．１〜Ｎｏ．７に示した調査結果を図
示したもので、溶銑脱りん処理後における、ノズル径の
比（ｄ2 ／ｄ1 ）と、スピッティング量比、スラグ中酸
化鉄濃度比〔（Ｔ．Ｆｅ）比で図示、図５〜図１０にお
いても同様〕および脱りん率比の関係をそれぞれ示す。No. 1 in Table 1. 1 to No. 7, the inclination angle theta 2 to 20 ° of the nozzle, theta 1 and 10 ° (θ 1 / θ 2 = 0.
5) and the nozzle diameter ratio (d 2 / d 1 ) is 1.0
This is the case where it is changed in the range from 2.2 to 2.2. No. 3 ~
No. 5 corresponds to the embodiment. 2, 3, and 4 show No. 1 in Table 1. 1 to No. 7 shows the results of the investigation shown in FIG. 7, and shows the ratio of the nozzle diameter (d 2 / d 1 ), the ratio of the amount of spitting, and the ratio of the iron oxide concentration in slag [(T.Fe) ratio after the hot metal dephosphorization treatment. And the same applies to FIGS. 5 to 10] and the relationship between the dephosphorization ratios.
【００４３】表１および図２〜図４から明らかなよう
に、ｄ2 ／ｄ1 が１．１では、ｄ2 ／ｄ1 の影響はほと
んど認められなかった。これは、ノズルの傾斜角度の違
いから、傾斜角度の小さい小径ノズル１から噴出される
酸素ガスジェットの方が傾斜角度の大きい大径ノズル２
からの酸素ガスジェットに比べて溶銑に衝突する際のエ
ネルギーがかなり高かったためである。As is clear from Table 1 and FIGS. 2 to 4, when d 2 / d 1 was 1.1, the effect of d 2 / d 1 was hardly recognized. This is because the oxygen gas jet ejected from the small-diameter nozzle 1 having a small inclination angle is larger than the large-diameter nozzle 2 having a large inclination angle due to the difference in the inclination angle of the nozzle.
This is because the energy when colliding with the hot metal was considerably higher than that of the oxygen gas jet.
【００４４】一方、ｄ2 ／ｄ1 が２以上の場合、スピッ
ティング量比は基準であるＮｏ．１と同等かそれ以上
に、脱りん率比は同等かそれ以下になった。この場合、
小径ノズル１から噴射される酸素ガスジェットに比べて
大径ノズル２から噴射される酸素ガスジェットが強すぎ
るため、小径ノズル１からの酸素ガスジェットと大径ノ
ズル２からの酸素ガスジェットとがほとんど干渉せず、
酸素ガスジェットの速度分布がランスの直下から半径方
向に離れた場所に大きなピークを持ち、ランスの直下付
近では酸素ガスジェットの速度が非常に小さくなり、酸
素ガスジェットの速度分布を平滑化することができなか
ったためである。On the other hand, when d 2 / d 1 is 2 or more, the spitting amount ratio is the reference No. The dephosphorization rate ratio was equal to or less than 1 or less. in this case,
Since the oxygen gas jet injected from the large diameter nozzle 2 is too strong compared to the oxygen gas jet injected from the small diameter nozzle 1, the oxygen gas jet from the small diameter nozzle 1 and the oxygen gas jet from the large diameter nozzle 2 are almost Without interference
The velocity distribution of the oxygen gas jet has a large peak at a position radially away from immediately below the lance, and the velocity of the oxygen gas jet becomes very small immediately below the lance, and the velocity distribution of the oxygen gas jet is smoothed. Because he couldn't.
【００４５】表１のＮｏ．８〜Ｎｏ．１４は、ノズル径
ｄ1 を２９．０ｍｍ、ｄ2 を４３．５ｍｍ（ｄ2 ／ｄ1
＝１．５）で一定とし、かつノズル傾斜角度比（θ1 ／
θ2）を０．５で一定として、大径ノズル２の傾斜角度
θ2 を８°から３２°の範囲で変化させた場合である。
また、図５、図６および図７は表１のＮｏ．８〜Ｎｏ．
１４に示した調査結果を図示したもので、溶銑脱りん処
理後における、大径ノズル２の傾斜角度θ2 と、スピッ
ティング量比、スラグ中（Ｔ．Ｆｅ）比および脱りん率
比の関係をそれぞれ示す。No. 1 in Table 1. 8 to No. No. 14 has a nozzle diameter d 1 of 29.0 mm and d 2 of 43.5 mm (d 2 / d 1
= 1.5) and the nozzle inclination angle ratio (θ 1 /
θ 2 ) is fixed at 0.5, and the inclination angle θ 2 of the large-diameter nozzle 2 is changed in the range of 8 ° to 32 °.
5, 6, and 7 show No. 1 in Table 1. 8 to No.
14 shows the results of the investigation, showing the relationship between the inclination angle θ 2 of the large-diameter nozzle 2 after the hot metal dephosphorization treatment, the spitting amount ratio, the (T.Fe) ratio in the slag, and the dephosphorization ratio. Are respectively shown.
【００４６】大径ノズル２の傾斜角度θ2 が１０°以下
では、スピッティング量比は１以上に、（Ｔ．Ｆｅ）比
および脱りん率比は１以下になった。これは、酸素ガス
ジェットのランス直下方向へのエネルギーが大き過ぎた
ため、酸素ガスジェットが溶銑中へ深く侵入したことが
原因と考えられる。[0046] In the inclination angle theta 2 of the large-diameter nozzle 2 is 10 ° or less, spitting amount ratio is 1 or more, (T.Fe) ratio and dephosphorization ratio became 1 or less. This is considered to be because the energy of the oxygen gas jet immediately below the lance was too large, and the oxygen gas jet penetrated deeply into the hot metal.
【００４７】一方、大径ノズル２の傾斜角度θ2 が３０
°以上の場合、脱りん率比が１またはそれ以下になっ
た。これは、大径ノズル２から噴出した酸素ガスジェッ
トの二次燃焼率が高くなりすぎ、溶銑に到達して脱りん
に寄与する酸素量が減少したためである。また、この場
合、耐火物の溶損量が増加したが、大径ノズル２から噴
出された酸素ガスジェットが直接炉壁へ衝突したことに
よるものである。On the other hand, the inclination angle θ 2 of the large-diameter nozzle 2 is 30
When the temperature was not less than 0 °, the dephosphorization ratio was 1 or less. This is because the oxygen gas jet ejected from the large-diameter nozzle 2 has an excessively high secondary combustion rate, and the amount of oxygen that reaches the hot metal and contributes to dephosphorization decreases. In this case, the amount of erosion of the refractory increased, but this was due to the fact that the oxygen gas jet ejected from the large-diameter nozzle 2 directly collided with the furnace wall.
【００４８】表１のＮｏ．１５〜Ｎｏ．２１は、ノズル
径ｄ1 およびｄ2 を前記のＮｏ．８〜Ｎｏ．１４の場合
と同じく、それぞれ２９．０ｍｍおよび４３．５ｍｍ
（ｄ2／ｄ1 ＝１．５）で一定とし、かつ大径ノズル２
の傾斜角度θ2 を２０°として、傾斜角度の比（θ1 ／
θ2 ）を０．１から０．９の範囲で変化させた場合であ
る。また、図８、図９および図１０は表１のＮｏ．１５
〜Ｎｏ．２１に示した調査結果を図示したもので、溶銑
脱りん処理後における、ノズルの傾斜角度の比（θ1 ／
θ2 ）と、スピッティング量比、スラグ中（Ｔ．Ｆｅ）
比および脱りん率比の関係をそれぞれ示す。No. 1 in Table 1. 15-No. No. 21 sets the nozzle diameters d 1 and d 2 to the above No. 8 to No. 29.0 mm and 43.5 mm, respectively, as in the case of 14
(D 2 / d 1 = 1.5) constant and large-diameter nozzle 2
The inclination angle θ 2 is set to 20 °, and the inclination angle ratio (θ 1 /
θ 2 ) is changed in the range of 0.1 to 0.9. 8, 9, and 10 correspond to No. 1 in Table 1. Fifteen
-No. 21 is a graph showing the results of the investigation shown in FIG. 21. The ratio of the inclination angle of the nozzle (θ 1 /
θ 2 ), ratio of spitting amount, in slag (T.Fe)
The relationship between the ratio and the dephosphorization ratio is shown below.
【００４９】θ1 ／θ2 が０．２以下になると、スピッ
ティング量比は１以上に、（Ｔ．Ｆｅ）比および脱りん
率比は１またはそれ以下になった。これは、小径ノズル
１から噴出された酸素ガスジェットが大径ノズル２から
噴出された酸素ガスジェットとあまり干渉しなくなり、
酸素ガスジェットがランスの直下付近とそこから半径方
向に離れた位置の二カ所に大きな速度ピークを持ち、酸
素ガスジェットの速度分布を平滑化できなかったためで
ある。When θ 1 / θ 2 was 0.2 or less, the spitting ratio was 1 or more, and the (T.Fe) ratio and the dephosphorization ratio were 1 or less. This is because the oxygen gas jet ejected from the small-diameter nozzle 1 does not interfere much with the oxygen gas jet ejected from the large-diameter nozzle 2,
This is because the oxygen gas jet has two large velocity peaks near the position just below the lance and at a position radially away from the lance, and the velocity distribution of the oxygen gas jet could not be smoothed.
【００５０】一方、θ1 ／θ2 が０．８以上の場合、ス
ピッティング量比は１以上に、（Ｔ．Ｆｅ）比および脱
りん率比は１またはそれ以下になった。これは、小径ノ
ズル１から噴出された酸素ガスジェットが大径ノズル２
から噴出された酸素ガスジェットと合体したために、酸
素ガスジェットがランスの直下から半径方向に離れた位
置に大きなピークを持ってしまい、酸素ガスジェットの
速度分布を平滑化できなかったことが原因である。On the other hand, when θ 1 / θ 2 was 0.8 or more, the spitting ratio was 1 or more, and the (T.Fe) ratio and the dephosphorization ratio were 1 or less. This is because the oxygen gas jet ejected from the small-diameter nozzle 1
Because the oxygen gas jet merged with the oxygen gas jet ejected from, the oxygen gas jet had a large peak radially away from immediately below the lance, and the velocity distribution of the oxygen gas jet could not be smoothed. is there.
【００５１】表１のＮｏ．２２は、ラバールノズルを使
用した場合である。ストレートノズルを使用したＮｏ．
３と比較すると、ノズル径ｄ1 およびｄ2 が若干異なる
が、スピッティング量比、スラグ中（Ｔ．Ｆｅ）比およ
び脱りん率比のいずれもストレートノズルを用いた方が
優れている。これは、ノズルをラバールにした場合は超
音速コア部が存在するため、酸素ガスジェットが浴面に
衝突する際のエネルギーが大きく、ストレートノズルの
ランスを見かけ上コア長さの分だけ下げた場合に近い値
となったためである。No. 1 in Table 1. 22 is a case where a Laval nozzle is used. No. using a straight nozzle
Compared to No. 3, the nozzle diameters d 1 and d 2 are slightly different, but the spitting amount ratio, the (T.Fe) ratio in slag, and the dephosphorization ratio are all superior when a straight nozzle is used. This is because when the nozzle is Laval, the supersonic core is present, so the energy when the oxygen gas jet collides with the bath surface is large, and the lance of the straight nozzle is apparently lowered by the core length. This is because the value was close to.
【００５２】[0052]
【発明の効果】本発明の上吹きランスを用い、本発明の
方法により溶銑脱りんを行えば、溶銑脱りん時のスピッ
ティングを抑制しつつ、スラグ中の酸化鉄濃度を高値に
維持して脱りん率を向上させることができる。According to the method of the present invention, the hot blast lance of the present invention is used to perform hot metal dephosphorization, thereby suppressing the spitting during hot metal dephosphorization and maintaining the iron oxide concentration in the slag at a high value. The dephosphorization rate can be improved.
【図１】本発明の上吹きランス先端部の概略を６孔ラン
スを例にとって示した図であり、図１（ａ）は縦断面
図、図１（ｂ）は下方から視た平面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view schematically showing a tip of an upper blowing lance of the present invention, taking a 6-hole lance as an example, FIG. 1 (a) is a longitudinal sectional view, and FIG. 1 (b) is a plan view seen from below. is there.
【図２】ノズルの傾斜角度の比（θ1 ／θ2 ）を一定に
し、かつθ2 を２０°とした場合のスピッティング量比
とノズル径の比（ｄ2 ／ｄ1 ）の関係を示す図である。FIG. 2 shows the relationship between the spitting amount ratio and the nozzle diameter ratio (d 2 / d 1 ) when the nozzle inclination angle ratio (θ 1 / θ 2 ) is constant and θ 2 is 20 °. FIG.
【図３】ノズルの傾斜角度の比（θ1 ／θ2 ）を一定に
し、かつθ2 を２０°とした場合の溶銑脱りん処理後の
スラグ中（Ｔ．Ｆｅ）比とノズル径の比（ｄ2 ／ｄ1 ）
の関係を示す図である。[FIG. 3] Ratio of (T.Fe) ratio in slag after hot metal dephosphorization and nozzle diameter when the ratio of the angle of inclination of the nozzle (θ 1 / θ 2 ) is constant and θ 2 is 20 ° (d 2 / d 1)
FIG.
【図４】ノズルの傾斜角度の比（θ1 ／θ2 ）を一定に
し、かつθ2 を２０°とした場合の脱りん率比とノズル
径の比（ｄ2 ／ｄ1 ）の関係を示す図である。FIG. 4 shows the relationship between the dephosphorization ratio and the nozzle diameter ratio (d 2 / d 1 ) when the nozzle inclination angle ratio (θ 1 / θ 2 ) is constant and θ 2 is 20 °. FIG.
【図５】ノズルの傾斜角度の比（θ1 ／θ2 ）とノズル
径の比（ｄ2 ／ｄ1 ）を一定にした場合のスピッティン
グ量比とノズルの傾斜角度θ2 の関係を示す図である。FIG. 5 shows the relationship between the spitting amount ratio and the nozzle inclination angle θ 2 when the nozzle inclination angle ratio (θ 1 / θ 2 ) and the nozzle diameter ratio (d 2 / d 1 ) are kept constant. FIG.
【図６】ノズルの傾斜角度の比（θ1 ／θ2 ）とノズル
径の比（ｄ2 ／ｄ1 ）を一定にした場合の溶銑脱りん処
理後のスラグ中（Ｔ．Ｆｅ）比とノズルの傾斜角度θ2
の関係を示す図である。FIG. 6 shows the (T.Fe) ratio in slag after hot metal dephosphorization when the ratio of the nozzle inclination angle (θ 1 / θ 2 ) and the ratio of the nozzle diameter (d 2 / d 1 ) are kept constant. Nozzle inclination angle θ 2
FIG.
【図７】ノズルの傾斜角度の比（θ1 ／θ2 ）とノズル
径の比（ｄ2 ／ｄ1 ）を一定にした場合の脱りん率比と
ノズルの傾斜角度θ2 の関係を示す図である。FIG. 7 shows the relationship between the dephosphorization rate ratio and the nozzle inclination angle θ 2 when the nozzle inclination angle ratio (θ 1 / θ 2 ) and the nozzle diameter ratio (d 2 / d 1 ) are kept constant. FIG.
【図８】ノズル径の比（ｄ2 ／ｄ1 ）を一定にし、かつ
θ2 を２０°とした場合のスピッティング量比とノズル
の傾斜角度の比（θ1 ／θ2 ）の関係を示す図である。FIG. 8 shows the relationship between the spitting amount ratio and the ratio of the nozzle inclination angle (θ 1 / θ 2 ) when the nozzle diameter ratio (d 2 / d 1 ) is constant and θ 2 is 20 °. FIG.
【図９】ノズル径の比（ｄ2 ／ｄ1 ）を一定にし、かつ
θ2 を２０°とした場合の溶銑脱りん処理後のスラグ中
（Ｔ．Ｆｅ）比とノズルの傾斜角度の比（θ1 ／θ2 ）
の関係を示す図である。FIG. 9 shows the ratio of (T.Fe) ratio in slag after hot metal dephosphorization to the nozzle inclination angle when the nozzle diameter ratio (d 2 / d 1 ) is constant and θ 2 is 20 °. (Θ 1 / θ 2 )
FIG.
【図１０】ノズル径の比（ｄ2 ／ｄ1 ）を一定にし、か
つθ2 を２０°とした場合の脱りん率比とノズルの傾斜
角度の比（θ1 ／θ2 ）の関係を示す図である。FIG. 10 shows the relationship between the dephosphorization rate ratio and the nozzle inclination angle ratio (θ 1 / θ 2 ) when the nozzle diameter ratio (d 2 / d 1 ) is constant and θ 2 is 20 °. FIG.
１：小径ノズル ２：大径ノズル ３：中央部ノズル ４：上吹きランス 1: Small-diameter nozzle 2: Large-diameter nozzle 3: Central nozzle 4: Upper blowing lance
Claims (2)
に用いる上吹きランスであって、ランスの先端部にラン
スの中心軸との間の傾斜角度（θ）およびノズル径
（ｄ）の異なる二種類のストレートノズルが円周方向に
交互にそれぞれ複数個配置され、傾斜角度の小さい方が
小径ノズル、傾斜角度の大きい方が大径ノズルで、小径
ノズルの径ｄ1 に対する大径ノズルの径ｄ2 の比（ｄ2
／ｄ1 ）が１．１を超え２．０未満であり、かつ大径ノ
ズルの傾斜角度θ2 に対する小径ノズルの傾斜角度θ1
の比（θ1 ／θ2 ）が０．２を超え０．８未満で、大径
ノズルの傾斜角度θ2 が１０°を超え３０°未満である
ことを特徴とする溶銑脱りん用上吹きランス。An upper-blowing lance used to blow oxygen gas onto the surface of a hot metal bath, wherein the tip of the lance has a different inclination angle (θ) from a central axis of the lance and a different nozzle diameter (d). two straight nozzles are respectively plural arranged alternately in the circumferential direction, the inclination angle of smaller small diameter nozzle, at a larger large diameter nozzle inclination angle, the diameter of the large-diameter nozzle to the diameter d 1 of the small diameter nozzle the ratio of d 2 (d 2
/ D 1 ) is more than 1.1 and less than 2.0, and the inclination angle θ 1 of the small diameter nozzle with respect to the inclination angle θ 2 of the large diameter nozzle
The ratio (θ 1 / θ 2 ) is more than 0.2 and less than 0.8, and the inclination angle θ 2 of the large-diameter nozzle is more than 10 ° and less than 30 °. Lance.
１に記載の上吹きランスを用いて送酸しつつ吹錬するこ
とを特徴とする溶銑脱りん方法。2. A method for dephosphorizing molten iron, comprising charging a desulfurized hot metal into an upper-bottom blowing converter and blowing the acid while using an upper-blowing lance according to claim 1.
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|---|---|---|---|
| JP18825099A JP3733790B2 (en) | 1999-07-01 | 1999-07-01 | Top spray lance for hot metal dephosphorization and hot metal dephosphorization method |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100554750B1 (en) * | 2001-12-26 | 2006-02-24 | 주식회사 포스코 | Method for refining extra low carbon steel and lance used therein |
| JP2009091617A (en) * | 2007-10-09 | 2009-04-30 | Nippon Steel Corp | Method for dephosphorizing molten iron |
| JP2017020071A (en) * | 2015-07-10 | 2017-01-26 | 新日鐵住金株式会社 | Iron oxide-containing iron raw material reduction/melting method, and oxygen blowing lance |
| CN111850232A (en) * | 2020-09-09 | 2020-10-30 | 辽宁科技大学 | Oxygen lance nozzle for efficient dephosphorization and blowing process |
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1999
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