JP2002012907A - Method for operating metal melting furnace, smelting furnace, refining furnace and vacuum refining furnace - Google Patents

Method for operating metal melting furnace, smelting furnace, refining furnace and vacuum refining furnace

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JP2002012907A
JP2002012907A JP2000195485A JP2000195485A JP2002012907A JP 2002012907 A JP2002012907 A JP 2002012907A JP 2000195485 A JP2000195485 A JP 2000195485A JP 2000195485 A JP2000195485 A JP 2000195485A JP 2002012907 A JP2002012907 A JP 2002012907A
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Japan
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gas
oxygen
furnace
refining
operating
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JP2000195485A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshiteru Kikuchi
良輝 菊地
Ryo Kawabata
涼 川畑
Toshio Takaoka
利夫 高岡
Toshio Ishii
俊夫 石井
Hiroshi Shimizu
宏 清水
Eiju Matsuno
英寿 松野
Takeshi Murai
剛 村井
Yoshie Kawai
由枝 河合
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
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    • Y02P10/20—Recycling

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  • Carbon Steel Or Casting Steel Manufacturing (AREA)
  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
  • Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To develop techniques for eliminating the deterioration of operability or damage to refractories in a smelting or refining furnace for various metals, improving a secondary burning rate and heating efficiency, improving the efficiency of melting/refining reaction and thermal efficiency, saving resources and energy, and also reducing a slag generation quantity. SOLUTION: A gas adapted to a smelting or refining purpose is used by preheating at a high temperature. When an oxygen-containing gas is used, a gaseous oxygen concentration is set to be above a prescribed value. Even when any kind of gas is used, it is preheated at a temperature of above the prescribed one. The ratio of the maximum to the minimum of gas jetting flow rate or gas flow rate is regulated to be above a prescribed value, and the gas flow rate is reduced stepwise or continuously during smelting or refining. Further, a bottom blowing, agitating gas is properly blown in.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、金属の溶解並び
に製錬及び精錬反応を効率よく行なう方法に関し、特に
下記技術に関するものである。即ち、第一として、転炉
及び電気炉等の金属精錬炉、又は鉄鉱石の溶融還元炉等
の金属製錬炉において、溶解原料や燃料中の被燃焼物質
を燃焼させることにより、炉内に装入された原料の加
熱、溶解及び精錬ないし製錬を行なう時期に、当該炉の
操業性や耐火物の損傷を悪化させることなく、当該炉で
生成した一次燃焼ガスであるＣＯガスなどを効率よく二
次燃焼させ、こうして発生した二次燃焼熱を当該炉内の
溶解原料ないし溶融メタルに効率よく着熱させ、かくし
て、燃料や支燃性ガスの使用量を低減させ得る、溶解
炉、製錬炉及び精錬炉の操業方法に関するもの（以下、
本明細書において「金属溶解炉等の操業方法」という）
である。第二として、溶融した原料や固体原料を転炉、
電気炉等で、溶解、精錬する際に、第三として、このよ
うに転炉、電気炉等で溶融精錬されたものを真空精錬炉
で二次精錬する際に、それぞれにおいて、操業性や耐火
物の損傷を悪化させずに、溶解及び精錬反応効率、並び
に熱効率を高め、かつ省資源、省エネルギーを可能と
し、またスラグの発生量を少なくする等環境改善にも寄
与し得る精錬炉並びに真空精錬炉の操業方法に関するも
の（以下、本明細書において、それぞれ「酸素製鋼炉の
操業方法」及び「真空精錬炉の操業方法」という）であ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for efficiently dissolving a metal and performing a smelting and refining reaction, and more particularly to the following technology. That is, first, in a metal smelting furnace such as a converter and an electric furnace, or a metal smelting furnace such as a smelting reduction furnace of iron ore, by burning a material to be burned in a molten raw material or a fuel, the furnace is heated. During the heating, melting and refining or smelting of the charged raw materials, the efficiency of the primary combustion gas generated in the furnace, such as CO gas, is reduced without impairing the operability of the furnace and damage to refractories. A secondary furnace that is capable of performing secondary combustion well and efficiently heating the generated secondary combustion heat to the molten raw material or molten metal in the furnace, thus reducing the amount of fuel and supporting gas used. Refining furnaces and refining furnace operation methods (hereinafter referred to as
In the present specification, this is referred to as "operation method of a metal melting furnace or the like.")
It is. Secondly, the converter converts molten and solid raw materials,
Thirdly, when melting and refining in an electric furnace, etc., thirdly, when refining in a vacuum refining furnace what has been melt-refined in a converter, electric furnace, etc. Refining furnace and vacuum refining that can improve melting and refining reaction efficiency and thermal efficiency without compromising damage to materials, and can also contribute to environmental improvement such as enabling resource and energy savings and reducing the amount of slag generated. The present invention relates to a method of operating a furnace (hereinafter, referred to as an "operation method of an oxygen steelmaking furnace" and a "operation method of a vacuum refining furnace", respectively, in this specification).

【０００２】[0002]

【従来の技術】本発明に係る技術に対する従来技術につ
いて、便宜上下記（１）〜（３）項に分けて説明する。2. Description of the Related Art Conventional techniques for the technique according to the present invention will be described in the following sections (1) to (3) for convenience.

【０００３】（１）金属溶解炉等の操業方法 転炉においては、鋼屑やマンガン鉱石等の溶解速度や還
元速度を増大させるための燃焼技術が検討されてきた。
これには、主として溶鉄の脱炭用上吹きランスが用いら
れ、このランスには、脱炭用のメインノズル並びにその
周囲やランス外周部に二次燃焼用酸素ガスを噴射するた
めのノズルが設けられる。即ち、上記ランスには、メイ
ンノズルの他に、上記脱炭反応により発生した一次燃焼
ガスであるＣＯガスを燃焼させるための酸素ガスを噴射
させるためのノズルが設けられている。これら二次燃焼
用ノズルで、浴から発生したＣＯガスの一部をＣＯ2ガ
スまで二次燃焼させる。しかしながら、二次燃焼させる
場所的領域を制御することが困難であるために、溶融メ
タルや溶融スラグよりなる浴への着熱を十分に高めるこ
とが難しい。そして上記二次燃焼を効率よく行なわせ、
また二次燃焼熱を効率よく浴に着熱させようとすると、
過度の二次燃焼用の支燃性ガスを供給しなければなら
ず、その結果、炉壁の損傷を引き起こす。(1) Operating method of a metal melting furnace and the like In a converter, a combustion technique for increasing a melting rate and a reduction rate of steel scrap, manganese ore, and the like has been studied.
For this purpose, an upper blowing lance for decarburization of molten iron is mainly used, and this lance is provided with a main nozzle for decarburization and a nozzle for injecting oxygen gas for secondary combustion around the lance and on the outer periphery of the lance. Can be That is, in addition to the main nozzle, the lance is provided with a nozzle for injecting oxygen gas for burning CO gas, which is the primary combustion gas generated by the decarburization reaction. With these secondary combustion nozzles, a part of the CO gas generated from the bath is secondary-burned to CO 2 gas. However, since it is difficult to control the spatial region where the secondary combustion is performed, it is difficult to sufficiently increase the heat applied to the bath composed of the molten metal and the molten slag. And the above secondary combustion is performed efficiently,
Also, if you try to heat the secondary combustion heat to the bath efficiently,
Excessive combustion supporting gas must be supplied for secondary combustion, resulting in damage to the furnace wall.

【０００４】一方、電気炉においては、炉側壁に設置さ
れたランスや排滓用のゲートから挿入された水冷ランス
等を用いて、スラグ中に酸素ガスを吹き込み、メタル浴
の脱炭とその脱炭で生成したＣＯガスの二次燃焼を同時
に行なわせる。上記酸素ガス吹き込み時にコークス粉等
のいわゆる加炭材も吹き込んで、ＣＯガスの発生を増大
させたり、スラグを泡立ててスラグ中で二次燃焼させた
りすることも行なわれている。この場合における加炭材
吹込みは、元来、アーク熱等電気エネルギーの代替を目
的に行なう一次燃焼熱を発生させる手段である。いずれ
にしても、Ｏ2ガスの吹き込みによるメタル浴の直接酸
化によるＣＯガス生成も二次燃焼を起こさせるためには
不可欠であるが、この二次燃焼を起こさせる場所の制御
が困難であり、二次燃焼熱のメタル浴への十分な着熱は
実現できなかった。また、二次燃焼専用に、横吹きのノ
ズルを用いる場合もあるが、スラグ中での二次燃焼空間
の確保は難しく、大量に酸素ガスを添加して燃焼を増大
させようとすると、メタル浴との反応が避けられず、二
次燃焼率や着熱効率の向上は同様に困難である。On the other hand, in an electric furnace, oxygen gas is blown into the slag using a lance installed on the side wall of the furnace or a water-cooled lance inserted from a gate for waste, and decarburization of the metal bath and its degassing. The secondary combustion of the CO gas generated by the charcoal is performed simultaneously. A so-called carburizing material such as coke powder is also blown when the oxygen gas is blown, to increase the generation of CO gas, or to foam the slag to perform secondary combustion in the slag. The carburizing agent injection in this case is a means for generating primary combustion heat originally intended to replace electric energy such as arc heat. In any case, CO gas generation by direct oxidation of the metal bath by blowing O 2 gas is also indispensable for causing secondary combustion, but it is difficult to control the place where this secondary combustion occurs, Sufficient heat of the secondary combustion heat on the metal bath could not be realized. In some cases, a side-blown nozzle is used exclusively for secondary combustion.However, it is difficult to secure a secondary combustion space in the slag, and if a large amount of oxygen gas is added to increase combustion, a metal bath is used. Is inevitable, and it is similarly difficult to improve the secondary combustion rate and the heat transfer efficiency.

【０００５】一方、溶融還元法は、鉱石を高速で加熱・
溶融し、還元して溶銑を生成するものであるから、熱付
加量の向上は還元反応の促進には必須である。種々の炉
形式のプロセスが提案されており、転炉に類似した炉形
式の場合、前述の上吹きランスと同様の方法や、炉上部
の側壁に挿入可能なランスや羽口を設けたりする方法が
ある。鉱石が溶融還元されると、鉱石中の酸素はＣＯガ
スとして除去されるが、そのＣＯガスを別途設けたラン
スや羽口から供給される酸素ガスで二次燃焼させ、その
燃焼熱を還元反応に伴なう吸熱分の補償やメタル浴の加
熱のために利用する。溶融還元法で使用される鉄鉱石中
の脈石分がスラグ化し、大量のスラグ量となるため、二
次燃焼時に発熱した熱は、燃焼ガスからスラグへ伝達さ
れ、次いでメタル浴への最終的な着熱が行なわれる。こ
の二次燃焼率及び着熱効率を高めるためには、燃焼領域
や伝熱面積の増大のため、燃焼、伝熱サイトの分散を行
なう必要があり、一般には羽口やランスの数を増やした
りすることが行なわれる。しかしながら、吹き込み口数
の過度の増加は、設備が大がかりとなるばかりでなく、
添加される二次燃焼用酸素ガスの制御を行なうことにも
問題が起きる。On the other hand, the smelting reduction method heats ore at a high speed.
Since it melts and reduces to produce hot metal, it is essential to increase the amount of heat added to promote the reduction reaction. Various furnace-type processes have been proposed, and in the case of a furnace type similar to a converter, a method similar to the above-described top-blowing lance or a method of providing a lance or tuyere that can be inserted into the side wall of the furnace upper part. There is. When the ore is smelted and reduced, the oxygen in the ore is removed as CO gas, but the CO gas is subjected to secondary combustion with oxygen gas supplied from a separately provided lance or tuyere, and the heat of combustion is reduced by the reduction reaction. It is used for compensating the heat absorption accompanying heating and for heating the metal bath. The gangue in the iron ore used in the smelting reduction method is turned into slag, which generates a large amount of slag. Heating is performed. In order to increase the secondary combustion rate and the heat transfer efficiency, it is necessary to disperse the combustion and heat transfer sites to increase the combustion area and the heat transfer area, and generally increase the number of tuyeres and lances. Is done. However, an excessive increase in the number of blowing ports not only increases the size of the equipment,
There is also a problem in controlling the added secondary combustion oxygen gas.

【０００６】また、最近、添加する支燃性ガスが空気の
場合、事前に空気を高温にし、吹き込み口から添加され
る空気の制御性を高めようとすることが試みられてい
る。高炉の熱風のように、発生源から炉まで搬送が比較
的容易なこともあり、高温に予熱されたガスの炉内への
吹き込み技術は、空気に限られている。しかしながら、
空気は酸素濃度が低く、燃焼率の増大に関し不利である
ばかりでなく、大量に付帯するＮ2ガスにまで熱付与し
なければならず、トータルの熱効率の面では必ずしも優
位とはいえない。Further, recently, when the supporting gas to be added is air, attempts have been made to raise the temperature of the air in advance in order to improve the controllability of the air added from the blowing port. Like hot air from a blast furnace, transportation from the source to the furnace may be relatively easy, and techniques for blowing gas preheated to a high temperature into the furnace are limited to air. However,
Air has a low oxygen concentration and is disadvantageous not only with respect to an increase in the combustion rate but also with heat applied to a large amount of accompanying N 2 gas, which is not necessarily superior in terms of total thermal efficiency.

【０００７】（２）酸素製鋼炉の操業方法 ここで、酸素製鋼炉として扱う精錬炉としては、転炉及
び電気炉だけでなく、鍋及び混銑車も含むものとする。
例えば、転炉においては、鋼スクラップやマンガン鉱石
などの溶解や還元を増大させるため、送酸吹錬技術が検
討されてきた。特に、現在、各高炉メーカーでは、予め
脱燐・脱硫された所謂予備処理溶銑の吹錬が一般化しつ
つあり、この場合、転炉精錬でのスラグ量が少なくな
り、スラグ量が減少した分だけ、スラグ中に移行する有
価金属、特にマンガンの量が減少する。こうして、マン
ガン歩留まりの向上が期待され、例えばマンガン含有鉱
石の多量使用による製鋼コスト削減を目的とした操業が
採用されている。しかしながら、実際は、スラグ量が少
なくなった分だけ、酸化鉄濃度増大の変化巾が大きくな
り、またマンガンの酸化ロスも大きくなる傾向にある。
こうして、スラグ量の低減による歩留まり向上効果を相
当減殺している。そのために、スラグ量極少吹錬の本来
の効果が十分に発揮されないことが問題となっている。(2) Operating method of oxygen steelmaking furnace Here, smelting furnaces treated as oxygen steelmaking furnaces include not only converters and electric furnaces but also pots and mixed iron wheels.
For example, in a converter, an acid blowing technique has been studied in order to increase melting and reduction of steel scrap, manganese ore, and the like. In particular, at present, each blast furnace maker has been generalizing the blowing of so-called pre-treated hot metal that has been dephosphorized and desulfurized in advance.In this case, the amount of slag in converter refining has decreased, and the amount of slag has decreased. In addition, the amount of valuable metals, particularly manganese, transferred into the slag is reduced. Thus, an improvement in the manganese yield is expected, and for example, an operation for reducing the steelmaking cost by using a large amount of manganese-containing ore is adopted. However, in practice, the smaller the amount of slag, the greater the change in the increase in iron oxide concentration, and the greater the manganese oxidation loss.
Thus, the effect of improving the yield by reducing the amount of slag is considerably reduced. For this reason, there is a problem that the original effect of the slag amount blowing is not sufficiently exhibited.

【０００８】上記問題に関わる事項として、酸素吹錬の
終点におけるスラグ中酸化鉄濃度が要因として存在す
る。この終点の酸化鉄濃度を決定する要因はいくつか考
えられる。第１の要因は、終点のメタル中［Ｃ］濃度を
必要最小限の濃度まで低下させる際の脱炭制御である。
一般に、［Ｃ］濃度が低下すると熱力学の法則に従って
鋼中の［Ｏ］濃度が上昇し、その結果スラグ中の酸化鉄
濃度、及びマンガン酸化物濃度が上昇するからである。
第２の要因は、送酸速度であり、送酸速度が過大になる
と反応界面への［Ｃ］供給が遅れ、部分的に［Ｃ］の欠
乏した鉄が酸素と反応し、酸化鉄が多く生成するように
なる。第３の要因は浴の撹拌であり、特に上・底吹きの
撹拌力が最終の酸化鉄濃度を大きく左右することが良く
知られている。撹拌力が強くなれば、前に述べた反応界
面への［Ｃ］供給が活発になり、酸素は［Ｃ］と反応す
るので酸化鉄の生成が抑制される。これらの要因は既に
述べた内容からも伺えるように、相互に関連が深い。[0008] As a matter relating to the above problem, the iron oxide concentration in slag at the end point of oxygen blowing exists as a factor. Several factors determine the iron oxide concentration at this end point. The first factor is decarburization control when the [C] concentration in the metal at the end point is reduced to the minimum necessary concentration.
Generally, when the [C] concentration decreases, the [O] concentration in the steel increases according to the laws of thermodynamics, and as a result, the iron oxide concentration and the manganese oxide concentration in the slag increase.
The second factor is the acid feed rate. If the acid feed rate becomes excessive, the supply of [C] to the reaction interface is delayed, and iron partially deficient in [C] reacts with oxygen, and iron oxide is increased. Will be generated. The third factor is the stirring of the bath, and it is well known that the stirring power of the top and bottom blowing greatly affects the final iron oxide concentration. When the stirring power is increased, the supply of [C] to the reaction interface described above becomes active, and oxygen reacts with [C], so that the production of iron oxide is suppressed. These factors are closely related to each other, as can be seen from the content already described.

【０００９】本発明者等はこれらの要因の中から、本質
的に変更を加えなければ解決しない事項を抽出した。吹
錬の末期には溶湯の精錬反応上の原理から、反応界面で
の［Ｃ］欠乏状態に応じ送酸速度を低下させることが必
要である。具体的には、［Ｃ］濃度が４％程度から０．
５％程度までの間では、鉄１トンあたり３Ｎｍ3／ｍｉ
ｎ以上の最高送酸速度で吹錬しても脱炭遅れなく吹錬が
可能である。しかし、［Ｃ］濃度が約０．５％以下にな
ると反応界面への［Ｃ］供給が遅れるようになるため、
末期約鉄１トンあたり０．５〜１．５Ｎｍ3／ｍｉｎ程
度まで、送酸速度を低下させることが必要である。場合
によっては、この送酸速度を脱炭の進行と合わせて段階
的に、あるいは連続的に減少させて、反応界面への酸素
の供給速度と浴中［Ｃ］の移動とのマッチングを適正化
することにより、溶鋼の過酸化を抑制しつつ最高脱炭速
度を維持することが可能である。更には吹錬の末期に、
底吹きのガス吹き込み量を増大させ、溶鋼の撹拌を強化
して、反応界面への［Ｃ］供給を加速すると同時に反応
生成物であるＣＯガスの分圧を低下させ、脱炭反応を促
進させることなどを狙うことができる。The present inventors have extracted, from these factors, matters that cannot be solved without essentially changing them. At the end of blowing, it is necessary to reduce the acid supply rate according to the [C] deficiency state at the reaction interface, based on the principle of the refining reaction of the molten metal. Specifically, the [C] concentration ranges from about 4% to 0.1%.
Up to about 5%, 3Nm 3 / mi per ton of iron
Blowing is possible without delay of decarburization even when blowing at the maximum acid feed rate of n or more. However, when the [C] concentration becomes about 0.5% or less, the supply of [C] to the reaction interface is delayed.
It is necessary to reduce the acid supply rate to about 0.5 to 1.5 Nm 3 / min per ton of iron at the end of the period. In some cases, the acid supply rate is reduced stepwise or continuously in accordance with the progress of decarburization to optimize the matching between the oxygen supply rate to the reaction interface and the movement of [C] in the bath. By doing so, it is possible to maintain the maximum decarburization rate while suppressing peroxidation of the molten steel. Furthermore, at the end of blowing,
The amount of gas blown from the bottom blow is increased, the stirring of the molten steel is strengthened, the supply of [C] to the reaction interface is accelerated, and at the same time, the partial pressure of CO gas, which is a reaction product, is reduced to promote the decarburization reaction. You can aim for things.

【００１０】このような原理に基づいた最適操業が存在
し得るにも拘わらず、最も肝心な上吹き酸素ジェットの
供給方式に関しては解決されていなかった。底吹きによ
る浴撹拌を相当強化しても、送酸速度を下げると酸素ジ
ェットの運動エネルギーはそれに応じて減少するので、
反応界面への［Ｃ］の移動と酸素の供給との間にアンバ
ランスが生じる。従って、上吹きの酸素ジェットの運動
エネルギーの確保は極めて重要な事項であるにも拘わら
ず、未だ抜本的な解決に至ってない。酸素ジェットの基
本構成あるいは設計概念は酸素製鋼法が開発された時に
決定され、以来その構成と概念は維持されてきている。
例えば、上吹きランスノズルの孔数は転炉の炉容拡大に
伴って増えてきたが、設計の基本は変わっていない。そ
の基本とは、最高送酸速度を用いる時に、最高の効率で
酸素ガスを鉄浴に供給するために、ラバールノズルを用
い、マッハ数が２程度の超音速ジェットを適用するとい
うものである。しかし、転炉等で高炭素濃度から低炭素
濃度まで脱炭吹錬をするため、前にも述べたように送酸
流量を最大から最小まで１／３〜１／２程度に変動させ
て吹錬する時、その全域にわたっては、上吹きジェット
の運動エネルギーは確保されてはいない。[0010] Despite the possibility of an optimal operation based on such a principle, there has been no solution to the most important method of supplying a top-blown oxygen jet. Even if the bath agitation by bottom blowing is considerably strengthened, the kinetic energy of the oxygen jet decreases correspondingly when the acid transfer rate is reduced,
An imbalance occurs between the transfer of [C] to the reaction interface and the supply of oxygen. Therefore, although securing the kinetic energy of the top-blown oxygen jet is an extremely important matter, a drastic solution has not yet been reached. The basic configuration or design concept of the oxygen jet was determined when the oxygen steelmaking process was developed, and its configuration and concept have been maintained since then.
For example, the number of holes in the top-blowing lance nozzle has increased with the increase in the furnace capacity of the converter, but the basic design has not changed. The basis is that a Laval nozzle is used and a supersonic jet having a Mach number of about 2 is applied in order to supply oxygen gas to the iron bath with the highest efficiency when the maximum acid transfer rate is used. However, in order to perform decarburization blowing from a high-carbon concentration to a low-carbon concentration in a converter, etc., as described above, the blowing rate is changed by changing the acid supply flow rate from the maximum to the minimum to about 1/3 to 1/2. When smelting, the kinetic energy of the top-blown jet is not secured over its entire area.

【００１１】転炉で実際に使用する純酸素量は、転炉吹
錬の各時期により大きく異なる。例えば、３００トン転
炉では最大の６００００Ｎｍ3/ｈｒ（鉄１トンあたり
３．３Ｎｍ3／ｍｉｎ）程度から最小は２００００Ｎｍ3
/ｈｒ（鉄１トンあたり１．１Ｎｍ3／ｍｉｎ）程度を用
いている。吹錬上の本質的な問題は、最大流量（約鉄１
トンあたり３Ｎｍ3／ｍｉｎ）近傍で最適設計されてお
り、そのために、吹錬途中でランスやノズルを交換しな
い限り、最小流量（約鉄１トンあたり１Ｎｍ3／ｍｉ
ｎ）の条件に対しては、ジェットのノズルからの噴出や
それ以降の拡がり特性が最適条件からずれることであ
る。一般的には、吹錬の末期に最小流量とした場合、ノ
ズルが適切でないと、ジェットがより一層等方拡散し、
浴面への衝突がソフトブローになる傾向がある。ランス
高さを変えなくても、流量が低下することによりソフト
ブローにはなっているが、それ以上にジェットの等方拡
散が助長され、極端なソフトブローになることが問題と
なる。The amount of pure oxygen actually used in the converter greatly varies depending on each stage of the converter blowing. For example, the maximum 60000Nm 3 / hr from minimum (3.3Nm 3 / min per Iron One tons) degree 20000 nm 3 at 300 t converter
/ hr (1.1 Nm 3 / min per ton of iron). The essential problem in blowing is the maximum flow (about 1 iron
It is optimally designed in the vicinity of 3 Nm 3 / min per ton. Therefore, unless the lance or nozzle is replaced during blowing, the minimum flow rate (about 1 Nm 3 / mi per ton of iron)
For the condition (n), the jetting characteristics of the jet from the nozzle and the spreading characteristics thereafter deviate from the optimum conditions. In general, when the flow rate is set to the minimum at the end of blowing, if the nozzle is not appropriate, the jet will spread more isotropically,
Impacts on the bath surface tend to be soft blows. Even if the lance height is not changed, a soft blow is caused by a decrease in the flow rate. However, the isotropic diffusion of the jet is further promoted and an extreme soft blow becomes a problem.

【００１２】送酸吹錬の特殊な方法として、溶湯の脱燐
や非常昇熱を行なうために意図的にソフトブローをし
て、スラグ中の酸化鉄量を増やすこともあり得るが、多
くの場合、鉄以外の炭素などの被酸化元素を優先的に除
去するための酸素の効率を最大にするような吹錬が望ま
しい。そのような被酸化元素の酸化物生成傾向がもっと
も強い条件下においては、ハードブローが基本的に有利
である。この観点から、現在世界中で用いられている送
酸素ランスノズルは、吹錬の末期の脱炭精錬には適して
いないことが明らかである。As a special method of acid blowing, it is possible to intentionally perform a soft blow in order to dephosphorize the molten metal or perform an emergency heating to increase the amount of iron oxide in the slag. In this case, it is desirable to perform blowing to maximize the efficiency of oxygen for preferentially removing elements to be oxidized such as carbon other than iron. Under such a condition that the oxidizable element has a strong tendency to form an oxide, hard blow is basically advantageous. From this point of view, it is clear that oxygen lance nozzles currently used worldwide are not suitable for decarburization refining at the end of blowing.

【００１３】このような、吹錬末期の酸素効率を高める
ため、酸素と同時にアルゴンガスを添加し、ジェットの
噴出速度を高め、浴にハードブローで作用させることも
提案されている。しかし、アルゴンガスは、空気中に酸
素の数十分の一以下しか含有されておらず、それを高い
エネルギーをかけて分離したものであるから非常に高価
であり、経済性が課題とされている。In order to increase the oxygen efficiency at the end of blowing, it has also been proposed to add argon gas simultaneously with oxygen to increase the jet blasting speed and to apply a hard blow to the bath. However, argon gas is very expensive because it contains only a few tenths or less of oxygen in the air and is separated by applying high energy. I have.

【００１４】一方電気炉においては、炉側壁に設置され
たランスや排滓用のゲートから挿入された水冷ランスな
どが用いられ、スラグ中に酸素ガスを吹き込み、メタル
の脱炭とその脱炭で生成したCOガスの二次燃焼をも同時
に行うものである。最近、炭材や重油等各種燃料を多量
に用いたり、鉄源とし溶銑や還元鉄など炭素源を含むも
のを用い、電気に代わるエネルギーを大量使用すること
により、電力原単位の削減を狙うことが行われてきてい
る。この場合、転炉と同様、浴中の炭素を直接燃焼させ
るため、酸素も同時に大量に添加することが必要で、転
炉のような超音速噴流を発生させるノズルも適用される
ようになってきている。On the other hand, in the electric furnace, a lance installed on the side wall of the furnace or a water-cooled lance inserted from a waste gate is used, and oxygen gas is blown into the slag to decarburize the metal and decarburize the metal. The secondary combustion of the generated CO gas is also performed at the same time. Aim to reduce power consumption by using large amounts of various fuels such as carbon materials and heavy oil, or using large amounts of energy instead of electricity, using iron sources that contain carbon sources such as hot metal and reduced iron. Is being done. In this case, as in the converter, direct combustion of carbon in the bath requires a large amount of oxygen to be added at the same time, and nozzles that generate supersonic jets, such as converters, are also being applied. ing.

【００１５】以上のように転炉や電気炉においては、特
に吹錬末期の制御を改善するために、吹錬用ノズルばか
りでなく、各種反応制御方法や、ガス底吹きによる浴の
撹拌強化等、操業条件の最適化が試みられてきたにも拘
わらず、十分ではなく、そのために溶鋼の過酸化による
鋼品質の劣化、鉄およびマンガンなどの有価金属の歩留
低下による製鋼コストのアップや、また、スラグ中酸化
鉄の増加による耐火物損傷等の問題を引き起こしてい
る。As described above, in a converter or an electric furnace, not only the blowing nozzle, but also various reaction control methods, and enhanced stirring of the bath by gas bottom blowing, in order to improve the control at the end of blowing. Despite attempts to optimize operating conditions, they have not been sufficient, and as a result, steel quality has deteriorated due to peroxidation of molten steel, and steelmaking costs have increased due to reduced yields of valuable metals such as iron and manganese. In addition, it causes problems such as refractory damage due to an increase in iron oxide in the slag.

【００１６】（３）真空精錬炉の操業方法 ここで、真空精錬炉として扱うものとしては、ＲＨ真空
脱ガス精錬炉のような環流式脱ガス炉、ＶＯＤのような
浴面脱ガス炉、及びこれら両方式の機能を備えた精錬炉
も含むものとする。真空精錬炉においては、当該精錬材
の材料特性や圧延工程等における要求レベルに応じて、
水素、窒素等の脱ガス、脱炭、脱硫及び脱酸を短時間で
効率的に行なうため、あるいは転炉、電炉等の一次精錬
炉と鋳造工程との間の物流の管理をするため、溶湯温度
や上記以外の成分の最終的な微調整が要求される。(3) Operating method of vacuum refining furnace Here, as a vacuum refining furnace, a reflux degassing furnace such as an RH vacuum degassing refining furnace, a bath surface degassing furnace such as a VOD, and A smelting furnace equipped with both functions is also included. In a vacuum refining furnace, depending on the material properties of the refined material and the required level in the rolling process, etc.
In order to perform degassing, decarburization, desulfurization and deoxidation of hydrogen, nitrogen, etc. in a short time and efficiently, or to manage the distribution between the primary smelting furnace such as a converter and electric furnace and the casting process, the molten metal Final fine adjustment of temperature and other components is required.

【００１７】特に、真空精錬炉における脱炭においては
数十ｐｐｍ以下の極低炭素濃度も要求され、高炭素濃度
からの脱炭速度の増加の観点から、従来より気体酸素が
用いられている。真空精錬炉において、気体酸素を用い
て真空脱炭を行なえば、脱炭生成物である一酸化炭素
（ＣＯ）の分圧を低下させることができるため、脱炭速
度の増加や極低炭素までの炭素濃度低下に有利である。
溶湯の脱炭反応機構から、高炭素条件では、特に十分な
酸素の供給が必要であるため、気体酸素が用いられてい
る。Particularly, in decarburization in a vacuum refining furnace, an extremely low carbon concentration of tens of ppm or less is required, and gas oxygen has been conventionally used from the viewpoint of increasing the decarburization rate from a high carbon concentration. Vacuum decarburization using gaseous oxygen in a vacuum smelting furnace can reduce the partial pressure of carbon monoxide (CO), which is a decarburized product. This is advantageous for lowering the carbon concentration.
Due to the decarburization reaction mechanism of the molten metal, gas oxygen is used under high carbon conditions because a particularly sufficient supply of oxygen is required.

【００１８】真空精錬炉における気体酸素の添加方法は
種々検討されてきている。代表的な真空精錬炉であるＲ
Ｈ環流脱ガス法では、真空槽内の浴面下側壁羽口から浴
中に添加されたり、真空槽内の浴面上側壁羽口から吹付
けて添加されてきた。また、ステンレス鋼などの真空精
錬炉として代表的なVOD(Vacuum Oxygen Decarburizatio
n)法は浴面脱ガス法の一種であり、浴面上方にランスを
備え、これから酸素ガスを浴面に噴射して大量の酸素ガ
スを添加することが可能である。Various methods for adding gaseous oxygen in a vacuum refining furnace have been studied. R, a typical vacuum refining furnace
In the H-reflux degassing method, it has been added into the bath from the lower side tuyeres of the bath surface in the vacuum chamber, or added by spraying from the upper side tuyeres of the bath surface in the vacuum chamber. In addition, VOD (Vacuum Oxygen Decarburizatio) is a typical vacuum refining furnace for stainless steel.
The n) method is a type of bath surface degassing method, in which a lance is provided above the bath surface, and oxygen gas can be sprayed onto the bath surface to add a large amount of oxygen gas.

【００１９】最近、ＲＨ法でも真空槽の天蓋から真空槽
内に水冷ランスを挿入し、真空槽内の浴面に酸素ガスの
吹き付けができる設備が製作されている。この上吹き酸
素ガスは、前述のような溶湯脱炭の直接的な反応に関与
する以外に、浴面から発生するＣＯガスを燃焼させて発
生する燃焼熱により真空槽の内張部を高温化することが
できるので、上記ＣＯガス燃焼による真空槽内壁の地金
付着防止や付着地金の溶解に利用したり、溶湯に添加し
たアルミニウムの酸化により溶湯を昇温させたりするこ
とにも使われている。In recent years, even with the RH method, a facility has been manufactured in which a water-cooling lance is inserted into the vacuum chamber from the canopy of the vacuum chamber and oxygen gas can be sprayed on the bath surface in the vacuum chamber. This top-blown oxygen gas not only participates in the direct reaction of decarburization of molten metal as described above, but also raises the temperature of the lining of the vacuum chamber by the combustion heat generated by burning CO gas generated from the bath surface. It is also used for preventing the adhesion of metal on the inner wall of the vacuum chamber by the above-mentioned CO gas combustion and for dissolving the metal, and for raising the temperature of the molten metal by oxidizing aluminum added to the molten metal. ing.

【００２０】このように、ＲＨ法やＶＯＤ法における脱
炭やアルミニウム酸化昇熱のために酸素ガスを用いる場
合、目的以外の反応に消費され、即ち、鉄やマンガン等
の有価元素の酸化等も起こり、精錬材に品質上の問題が
あるとされてきた。このような、酸素ガスの反応効率が
十分でないことに対する対策として、従来、ＲＨにおい
ては、浸漬管から吹き込む環流ガスの量を増やし、また
浴面脱ガス法においては、容器底部のプラグからのガス
吹き込みを行なってきた。しかしながら、このような対
策によっても、十分な反応効率の増大は達成できていな
い。As described above, when oxygen gas is used for decarburization or heat-up of aluminum oxidation in the RH method or the VOD method, it is consumed for reactions other than the purpose, ie, oxidation of valuable elements such as iron and manganese. It has been said that smelting materials have quality problems. As a countermeasure against such insufficient reaction efficiency of oxygen gas, conventionally, in RH, the amount of reflux gas blown from a dip tube is increased, and in the bath surface degassing method, gas from a plug at the bottom of a container is used. I've been blowing. However, even with such measures, a sufficient increase in reaction efficiency has not been achieved.

【００２１】上記問題点に対して、本発明者等はこれら
の反応要因の中から、本質的に変更を加えなければ解決
しない事項を抽出した。With respect to the above-mentioned problems, the present inventors have extracted from these reaction factors items which cannot be solved without essentially changing them.

【００２２】先ず、溶湯精錬反応上の原理から、反応界
面での炭素濃度［Ｃ］の欠乏状態に応じ、送酸素速度を
低下させることが必要である。具体的には、溶湯中の炭
素に対し溶湯中に酸素を過不足なく供給できれば、精錬
材に品質上の問題を発生させることなく、脱炭速度の低
下をきたすこともない。炭素に対する酸素の供給を過不
足なく行ない、その上、ガス撹拌により反応サイトの反
応界面積を増大させ、更に強撹拌することが反応速度の
向上に有効である。即ち、送酸素速度を脱炭の進行と合
わせ段階的にあるいは連続的に減らし、しかも、酸素ガ
スの浴への作用を弱めずに酸素を浴に供給することがで
きれば、反応界面への浴中炭素の移動と酸素の供給速度
とのマッチングが適正化され、溶鋼の過酸化を抑制しつ
つ最高脱炭速度を維持することが可能である。First, from the principle of the smelting reaction, it is necessary to reduce the oxygen supply rate in accordance with the state of carbon concentration [C] deficiency at the reaction interface. Specifically, if oxygen in the molten metal can be supplied to the molten metal without excess or deficiency, the quality of the smelted material does not deteriorate and the decarburization rate does not decrease. It is effective to supply oxygen to carbon without excess and deficiency, to increase the reaction interface area of the reaction site by gas agitation, and to further strongly agitate to increase the reaction rate. That is, if the oxygen supply rate can be reduced stepwise or continuously in accordance with the progress of decarburization and oxygen can be supplied to the bath without weakening the effect of the oxygen gas on the bath, the oxygen can be supplied to the reaction interface. The matching between the movement of carbon and the supply rate of oxygen is optimized, and it is possible to maintain the maximum decarburization rate while suppressing peroxidation of molten steel.

【００２３】このような原理に基づいた最適操業が存在
し得るにも拘わらず、また、真空下での酸素ジェットの
基本構成あるいは設計概念がＶＯＤ法の稼動以来検討さ
れてきたにも拘わらず解決されていない。ＲＨにおける
環流ガスやＶＯＤにおける底吹きガスによる撹拌を相当
強化しても、送酸素速度を低下させると、ジェットの運
動エネルギーはそれに応じて減少するので、反応界面へ
の炭素の移動と酸素の供給との間にアンバランスが生じ
る。従って、上吹きのジェットの運動エネルギーの確保
は極めて重要な事項であるにも拘わらず、未だ抜本的な
解決に至ってない。実炉で実際に使用する純酸素量は炉
容により異なるが、例えば、３００トン炉では最大の３
０００Ｎｍ3／ｈｒ（鉄１トンあたり０．１６Ｎｍ3／ｍ
ｉｎ）程度から、最小は５００Ｎｍ3／ｈｒ（鉄１トン
あたり０．０２８Ｎｍ3／ｍｉｎ）程度を用いている。
吹錬上の本質的な問題は、従来、酸素ジェットが最大流
量近傍にあるときに反応効率が最大となる等の最適設計
がされている。これに対して、酸素ガス最小流量の条件
に対しては、ランスからの冷却水漏れ防止やランスへの
地金付着防止のため、ランス高さを大幅に低くすること
は不可能であるため、また、吹錬途中でランスやノズル
を交換しない限り、ノズルからのジェット噴出特性が最
適条件からずれるため、浴面への酸素ジェットの衝突が
ソフトブローになる傾向にある。真空精錬プロセスにお
いては、最終的な成分調整が目的の一つであるから、目
的とする炭素などの被酸化元素を優先的に除去するため
には、被酸化元素の酸化物生成傾向がもっとも強い条件
下においては、ハードブローを指向して、酸素効率を最
大にするような吹錬が望ましい。しかしランスノズルを
変えずにこの条件を達成することが課題になっている。
酸素効率を高めるため、酸素と同時にアルゴンガスを添
加し、ジェットの噴出速度を高め、浴にハードブローで
作用することも考えられる。しかし、アルゴンガスは、
空気中に酸素の数十分の一以下しか含有されていず、高
いエネルギーを使って分離したものであるから非常に高
価であり、経済性に問題がある。[0023] Despite the possibility of an optimal operation based on such principles, and despite the fact that the basic structure or design concept of the oxygen jet under vacuum has been studied since the operation of the VOD method, It has not been. Even if the agitation by the reflux gas at the RH and the bottom blown gas at the VOD is considerably enhanced, the kinetic energy of the jet decreases correspondingly when the oxygen supply rate is reduced, so that the transfer of carbon to the reaction interface and the supply of oxygen And an imbalance occurs. Therefore, although securing the kinetic energy of the top-blown jet is an extremely important matter, a drastic solution has not yet been reached. The amount of pure oxygen actually used in an actual furnace varies depending on the furnace volume.
000 Nm 3 / hr (0.16 Nm 3 / m per ton of iron)
In), the minimum is about 500 Nm 3 / hr (0.028 Nm 3 / min per ton of iron).
An essential problem in blowing is conventionally designed to maximize the reaction efficiency when the oxygen jet is near the maximum flow rate. On the other hand, under the condition of the minimum flow rate of oxygen gas, it is impossible to significantly reduce the height of the lance in order to prevent leakage of cooling water from the lance and to prevent metal from sticking to the lance, Also, unless the lance or nozzle is replaced during the blowing, the jet ejection characteristics from the nozzle deviate from the optimum conditions, so that the collision of the oxygen jet with the bath surface tends to be a soft blow. In the vacuum refining process, the final component adjustment is one of the objectives, so in order to remove the target oxidizable element such as carbon preferentially, the oxidizable element oxide generation tendency is the strongest Under certain conditions, blowing that maximizes oxygen efficiency with a preference for hard blowing is desirable. However, achieving this condition without changing the lance nozzle is an issue.
In order to increase oxygen efficiency, it is conceivable to add argon gas simultaneously with oxygen, increase the jet ejection speed, and act on the bath by hard blowing. However, argon gas
The air contains only a few tenths or less of oxygen and is separated using high energy, so that it is very expensive and has a problem in economy.

【００２４】一方、真空精錬炉の反応速度の増大も重要
な課題である。真空精錬炉は、環流方式あるいは浴面方
式のいずれにおいても、浴上部の反応サイトへ浴全体の
循環流により未反応溶湯を供給すると共に、浴上部での
反応を促進させるために、反応界面積を増大させ、更に
反応界面を強撹拌することが重要である。反応界面積の
増加や界面撹乱強化のため、環流ガスの大量吹き込みや
炉底プラグからのガス吹き込み量の増大が指向されてき
た。しかし、これらのガスは浴面下深い部位から吹き込
まれるため、反応サイトに到着するまでにガスの浮力や
運動エネルギーは既に消費されてしまうので、浴全体の
循環や撹拌には効果があるものの、反応サイト自身の激
しい撹乱にはそれほど有効ではない。またガスを大量に
用いると、溶湯のホールドアップやスピッティングによ
る装置内壁への地金付着や耐火物損傷も問題となる。On the other hand, increasing the reaction rate of a vacuum refining furnace is also an important issue. The vacuum refining furnace supplies the unreacted molten metal to the reaction site in the upper part of the bath by the circulating flow of the entire bath to the reaction site in the upper part of the bath, and promotes the reaction in the upper part of the bath. It is important that the reaction interface is strongly stirred. In order to increase the area of the reaction interface and enhance interface disturbance, a large amount of recirculating gas has been blown and the amount of gas blown from the bottom plug has been increased. However, since these gases are blown from deep below the bath surface, the buoyancy and kinetic energy of the gas are already consumed before reaching the reaction site, so although it is effective for circulation and stirring of the entire bath, It is not very effective for severe disturbance of the reaction site itself. When a large amount of gas is used, sticking of metal to the inner wall of the apparatus due to hold-up and spitting of the molten metal and damage to refractory are also problems.

【００２５】以上のように従来、真空精錬炉の反応を改
善すべく、吹錬ノズルばかりでなく、各種反応制御方法
や、ガス底吹きによる撹拌強化等の操業条件の最適化が
試みられてきたにも拘わらず十分でない。そして、真空
精錬中における溶鋼の過酸化により、精錬材の品質劣化
や、鉄及びマンガン等有価金属の歩留低下による製鋼コ
ストのアップや、また、スラグ中酸化鉄の増加による耐
火物損傷等の問題を引き起こしている。As described above, conventionally, in order to improve the reaction of the vacuum refining furnace, optimization of not only the blowing nozzle but also various reaction control methods and optimization of operating conditions such as enhanced stirring by gas bottom blowing have been attempted. Nevertheless, it is not enough. And, due to the peroxidation of molten steel during vacuum refining, the quality of refined materials deteriorates, steelmaking costs increase due to lower yields of valuable metals such as iron and manganese, and refractory damage due to an increase in iron oxide in slag. Causing the problem.

【００２６】[0026]

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題について、便宜上下記（１）〜（３）項に分け
て説明する。The problems to be solved by the present invention will be described in the following sections (1) to (3) for convenience.

【００２７】（１）金属溶解炉等の操業方法 上述した状況に鑑み、精錬用電気炉や転炉、あるいは溶
融還元炉のような溶解炉ないし精錬炉又は製錬炉で、一
次燃焼ガスを二次燃焼させることにより、有効熱を増大
させようとするに当たり、操業上の不安定要因となる耐
火物等の寿命を低めずに、また大量のガスを導入するこ
とによって起こるスラグ等の飛び出しを抑制しつつ、二
次燃焼率及び着熱効率を増大させようとするものであ
る。(1) Operation method of metal melting furnace, etc. In view of the above-mentioned situation, the primary combustion gas is discharged from a melting furnace, a refining furnace, or a smelting furnace such as a refining electric furnace, a converter, or a smelting reduction furnace. In order to increase the effective heat by the next combustion, the life of refractories, etc., which is an unstable factor in operation, is not shortened, and the slag etc. generated by introducing a large amount of gas is suppressed. While increasing the secondary combustion rate and the heat transfer efficiency.

【００２８】被加熱体への着熱を増加させるためには、
メタル浴の近傍で燃焼させ、直接的な輻射伝熱の効果
を増大させるか、メタル浴上部の溶融スラグから当該
メタル浴への伝熱の増大を狙い、先ず、溶融スラグ中や
スラグ浴の直上で燃焼させて、溶融スラグと燃焼ガス間
の伝熱を促進させることが有効である。In order to increase the heat applied to the object to be heated,
Burn in the vicinity of the metal bath to increase the effect of direct radiant heat transfer, or aim to increase the heat transfer from the molten slag at the top of the metal bath to the metal bath. It is effective to promote the heat transfer between the molten slag and the combustion gas by burning at the temperature.

【００２９】前者に関しては、このような溶解、精錬に
おける処理では、脱炭によるＣＯガスの生成を伴なうこ
とが前提であり、また、その処理の促進のため、ガス底
吹き等の浴の強制撹拌を伴なうことも一般的であるた
め、浴面の攪乱は避けられない。そのため、メタル浴の
近傍で燃焼させると、鉄、マンガン等のメタル浴中有効
成分の直接酸化が増え、メタル浴から生成したＣＯガス
を選択的に二次燃焼させることは難しい。スラグ組成の
制御も困難となり、耐火物損傷等により操業上も不安定
となりやすい。このため、この方法では最終的な着熱量
を増大させることは困難である。With respect to the former, it is premised that such a treatment in melting and refining involves generation of CO gas by decarburization, and in order to accelerate the treatment, a bath such as a gas bottom blow is used. Since it is common to use forced stirring, disturbance of the bath surface is inevitable. Therefore, when burning near the metal bath, direct oxidation of the effective components in the metal bath such as iron and manganese increases, and it is difficult to selectively burn the CO gas generated from the metal bath. Control of the slag composition is also difficult, and the operation tends to be unstable due to refractory damage and the like. For this reason, it is difficult to increase the final amount of heat by this method.

【００３０】一方、後者に関しては、溶融スラグ中やス
ラグ浴の直上で燃焼させるものであるから、メタル浴と
酸素ガスとの反応は避けやすくなる。しかしながら、燃
焼空間の確保や燃焼ガスのスラグとの接触面積を増やし
て伝熱を促進させることが必須となる。例えば、前述の
ように、ランス本数の増加やノズルの多孔化等で伝熱面
積を増大させたり、二次燃焼サイトを分散させたり、細
孔ノズルからガスを高速で噴射させ、そのガスの運動エ
ネルギーを利用してスラグの撹拌を高めることが行なわ
れる。しかしながら、このように伝熱を促進させようと
すると、炉壁耐火物への熱負荷が増大したり、溶融スラ
グやメタルの炉外への飛散を多くしたり、また更にノズ
ルの寿命を短くしたりするので、操業の安定性に問題が
ある。更に、このような溶融法においては、品質の制御
も重要であり、特にメタル浴への窒素の吸収問題を解消
するには、窒素を多量に含む空気以外の支燃性ガスの使
用が必須である。On the other hand, since the latter is burned in the molten slag or immediately above the slag bath, the reaction between the metal bath and oxygen gas can be easily avoided. However, it is essential to secure the combustion space and increase the contact area of the combustion gas with the slag to promote heat transfer. For example, as described above, the heat transfer area can be increased by increasing the number of lances, making the nozzle porous, dispersing the secondary combustion sites, or injecting gas at a high speed from the pore nozzle to move the gas. Energy is used to enhance the agitation of the slag. However, such an attempt to promote heat transfer increases the heat load on the furnace wall refractory, increases the amount of molten slag and metal scattered outside the furnace, and further shortens the life of the nozzle. There is a problem in the stability of operation. Furthermore, in such a melting method, quality control is also important, and in particular, in order to eliminate the problem of nitrogen absorption into the metal bath, it is essential to use a supporting gas other than air containing a large amount of nitrogen. is there.

【００３１】（２）酸素製鋼炉の操業方法 上述したように、酸素製鋼炉における酸素吹錬におい
て、脱炭末期等の低送酸速度条件下においても、ハード
ブローを行なうことができる技術を開発し、溶鋼の過酸
化を発生させず、高効率の酸化反応を行なわせることが
この発明の課題である。そして、吹錬中のランスノズル
からの最高送酸速度と最低送酸速度との比が１．５以上
である場合でも、ノズルやランスを吹錬途中で交換する
ことなく吹錬できることが必要である。更に、ノズルか
らの酸素ガス噴流が、最高送酸速度の条件のみならず、
最低送酸速度の条件において、ノズルと浴面との間に所
要の距離を維持した状態で、浴面に対する衝突速度を確
保することにより、浴に強く作用することができなけれ
ばならない。更に、精錬材の品質制御も重要であり、要
請される品質水準に応じた適切な吹錬が必要である。特
に、浴への窒素吸収の問題を解消するために、窒素や空
気を多量に含まない支燃性ガスを使用できるようにする
ことが必須要件である。(2) Method of Operating Oxygen Steelmaking Furnace As described above, in the oxygen blowing in the oxygen steelmaking furnace, a technology capable of performing hard blowing even under low acid feed rate conditions such as at the end of decarburization has been developed. However, it is an object of the present invention to perform a highly efficient oxidation reaction without causing peroxidation of molten steel. And, even when the ratio of the maximum acid supply rate and the minimum acid supply rate from the lance nozzle during blowing is 1.5 or more, it is necessary to be able to blow without replacing the nozzle and lance during blowing. is there. In addition, the oxygen gas jet from the nozzle is
The bath must be able to act strongly by ensuring a collision speed with the bath surface while maintaining the required distance between the nozzle and the bath surface at the condition of the minimum acid transfer rate. Furthermore, quality control of the refining material is also important, and appropriate blowing must be performed according to the required quality level. In particular, in order to eliminate the problem of nitrogen absorption into the bath, it is an essential requirement that a supporting gas that does not contain a large amount of nitrogen or air can be used.

【００３２】（３）真空精錬炉の操業方法 上述したように、真空精錬炉において、低送酸速度条件
下においてもハードブローを行なうことができる技術を
開発することにより、溶鋼の過酸化を発生させず、高効
率の酸化反応を行なわせると共に、従来のように浴中へ
大量のガスを吹き込まずに、反応サイト自身を効率的に
撹乱し、反応界面積を増大させて、反応効率を高めるこ
とが、この発明の重要課題である。これらの課題を解決
するためには、ノズルからの酸素ガス噴流が、ノズルと
浴面との間に所要の距離を維持した状態で、浴面に対す
る衝突速度を確保することにより、浴に強く作用するこ
とができなければならない。更に、精錬材の品質制御も
重要であり、要請される品質水準に応じた適切な吹錬が
必要である。(3) Method of Operating Vacuum Refining Furnace As described above, in the vacuum refining furnace, by developing a technique capable of performing hard blow even under conditions of low acid feed rate, peroxidation of molten steel is generated. The reaction site itself is efficiently disturbed, and the reaction site area is increased without increasing the amount of gas injected into the bath as before, thereby increasing the reaction area and increasing the reaction efficiency. This is an important subject of the present invention. In order to solve these problems, the oxygen gas jet from the nozzle acts strongly on the bath by securing the collision speed against the bath surface while maintaining the required distance between the nozzle and the bath surface. Must be able to. Furthermore, quality control of the refining material is also important, and appropriate blowing must be performed according to the required quality level.

【００３３】[0033]

【課題を解決するための手段】（１）金属溶解炉等にお
ける二次燃焼率及び着熱効率の向上を図るための操業方
法 金属溶解炉等の操業方法についての上述した課題に対し
て本発明者等は、適切な限られた空間内での燃焼率を高
め、更にはその燃焼熱の着熱を効率的に実現することが
有効であると考えた。更に鋼材特性に対しても問題のな
い操業を可能とすることが重要であると考えた。即ち、
従来、燃焼用の支燃性ガスとして常温の純酸素ガスが用
いられていたが、その燃焼率を高めるには、予め高温に
予熱した純酸素ガスの利用が有効であることを見い出し
た。本発明者等は、ＣＯガス等の燃料ガスの気流中に酸
素ガスの添加を行なった場合の当該燃料ガスの燃焼挙動
を詳細に検討した結果、高温に予熱した酸素ガスによ
り、燃焼速度が高まることが確認された。更に、着熱効
率を高めるためにも、予め高温に予熱した酸素ガスの利
用が有効であることを見い出した。Means for Solving the Problems (1) An operation method for improving the secondary combustion rate and the heat transfer efficiency in a metal melting furnace and the like The present inventor has solved the above-mentioned problems in the operation method of a metal melting furnace and the like. And others considered that it would be effective to increase the combustion rate in an appropriate limited space and to efficiently realize the heat of the combustion heat. Furthermore, it was considered important to enable operation without any problem with respect to the properties of steel materials. That is,
Conventionally, pure oxygen gas at room temperature has been used as a combustion supporting gas for combustion, but it has been found that the use of pure oxygen gas preheated to a high temperature is effective for increasing the combustion rate. The present inventors have studied in detail the combustion behavior of the fuel gas when the oxygen gas is added to the flow of the fuel gas such as the CO gas, and as a result, the combustion speed is increased by the oxygen gas preheated to a high temperature. It was confirmed that. Furthermore, it has been found that the use of oxygen gas preheated to a high temperature in advance is effective for improving the heat transfer efficiency.

【００３４】着熱効率を高めるためには、燃焼ガスと溶
融スラグとの接触・混合が重要であるが、燃焼ガスが反
応系外に出るまでの限られた時間内に接触機会をできる
だけ増やす必要がある。そのためには、二次燃焼用酸素
ガスジェットや燃焼ガスの溶融スラグ内での滞留時間を
増やす手段が有効である。高温のガスジェットのノズル
からの吐出挙動についての詳細は、複雑で詳細には解明
されていないが、本発明者等が詳細に検討した結果、下
記手段によりガスジェットの制御が容易となることを見
い出した。即ち、ノズルを適切に設計することにより、
吐出流速の制御幅を拡げ、極端に増大させたりすること
ができ、また、ジェットの拡がりを制御することが容易
となること等、望ましいノズル特性を得ることができる
ことがわかった。このため、限られた量の溶融スラグ内
での燃焼や酸素ガス及び燃焼ガスでの溶融スラグの撹拌
を高めることも容易になり、燃焼ガスから溶融スラグへ
の伝熱及び溶融スラグからメタル浴への伝熱を効率的に
高めることができる。更に、メタル浴面の位置、スラグ
の量及び流動性等の浴の炉内状況が時々刻々変わる中で
添加される酸素ガスを最適な吐出条件に制御できること
も、二次燃焼熱のメタル浴への伝達効率向上に有効であ
る。It is important to contact and mix the combustion gas with the molten slag in order to increase the heat transfer efficiency, but it is necessary to increase the contact opportunity as much as possible within a limited time until the combustion gas goes out of the reaction system. is there. For that purpose, means for increasing the residence time of the oxygen gas jet for secondary combustion or the combustion gas in the molten slag is effective. The details of the discharge behavior of the high-temperature gas jet from the nozzle are complicated and not clarified in detail, but as a result of a detailed study by the present inventors, it has been found that the gas jet can be easily controlled by the following means. I found it. That is, by properly designing the nozzle,
It has been found that a desired nozzle characteristic can be obtained, for example, the width of control of the discharge flow velocity can be widened and extremely increased, and the spread of the jet can be easily controlled. For this reason, it becomes easy to increase the combustion in the limited amount of molten slag and the stirring of the molten slag with oxygen gas and combustion gas, and to transfer heat from the combustion gas to the molten slag and from the molten slag to the metal bath. Heat transfer can be efficiently increased. Furthermore, it is possible to control the oxygen gas to be added to the optimal discharge condition while the conditions in the furnace of the bath such as the position of the metal bath surface, the amount of slag and the fluidity change every moment. This is effective for improving the transmission efficiency of the vehicle.

【００３５】更に、上述した二次燃焼用酸素ガスジェッ
ト中の酸素ガス濃度は、通常、理論的には１００％では
ない。この酸素ガス含有ガス中の酸素ガス濃度に関して
は、二次燃焼率や二次燃焼熱の着熱を高める条件に合致
するものであれば基本的に制限はない。詳細は下記の通
りである。Furthermore, the oxygen gas concentration in the oxygen gas jet for secondary combustion described above is usually not theoretically 100%. There is basically no limitation on the oxygen gas concentration in the oxygen gas-containing gas as long as it meets the conditions for increasing the secondary combustion rate and the heat of secondary combustion heat. Details are as follows.

【００３６】二次燃焼時に発生する熱量を溶解炉等内で
利用する場合、燃料の総発熱量を増大させるばかりでは
なく、排気される燃焼ガスの顕熱を極力小さくすること
が必要である。支燃性ガス中の酸素ガス濃度が変化した
場合、酸素量が同一であれば総発熱量自体は変化しない
が、燃焼ガスの顕熱が変化する。酸素ガス濃度が低下す
ると、酸素ガス以外のガス、特に窒素等の実質的に反応
しないガスの昇温に燃焼熱の一部が用いられ、そのガス
は炉内で活用しにくく、そのまま排気されることにな
る。酸素ガス含有ガスとして、酸素ガスと窒素ガスとの
混合ガスを用いて純粋な炭素源物質の所定量を所定量の
酸素ガスで燃焼させた場合、燃焼熱の一部が窒素ガスの
昇温に消費され、窒素ガスの顕熱として持ち去られる。
この損失熱量は、酸素ガス含有ガス中の酸素ガス濃度の
低下につれて増大する。そして、酸素ガス濃度が一定値
以下に下がると、上記損失熱量を無視することができな
くなる。例えば、酸素ガス１モルを含む酸素ガス濃度Ｘ
％の混合ガスで純粋な炭素源物質を燃焼させた場合、Ｃ
Ｏ2が１モル生成し、窒素ガスは（１−Ｘ／１００）モ
ルとなり、これらガスの比熱を考慮して計算される無効
熱は、酸素ガス濃度Ｘ％の低下につれて大きくなる。本
発明者等の検討によれば、この無効熱を増大させないた
めには、その酸素ガス濃度は少なくとも６０％以上であ
ることが必要であり、できるだけ高い方が有利である。
そして、酸素濃度が９０％以上になると、上記無効熱は
実質的に無視できる程度に小さくなる。他方、このよう
な金属の溶解、精錬ないし機能を十分に発揮するための
高温溶融条件の達成の他に、製品品質からの制約を考慮
する必要がある。例えば、鋼の品質に影響する窒素濃度
を低く維持するという実用的観点から、窒素濃度を１０
０〜１５０ｐｐｍ程度以下に抑えるためには、混合ガス
中窒素濃度を５〜１０％以下にするのが望ましい。な
お、工業的な酸素製造法からみると、空気の液化による
分離法（深冷法）により不純物を数１０ｐｐｍ以下とし
た酸素ガスが使えるし、数％の窒素を含む吸着法（ＰＳ
Ａ法：Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｗｉｎｇ Ａｂｓｏｒｐｔ
ｉｏｎ法）による酸素ガス等、一般的なものも使用でき
る。しかしながら、大量使用の場合の酸素製造設備が大
型となることや、経済性を重視する場合に、これらの製
造時に酸素ガス濃度を下げる方法や、製造後に純度の高
い酸素に空気を混合する方法等があるが、このような比
較的低濃度の酸素ガス含有ガスも問題なく使えることが
望ましい。When the amount of heat generated during the secondary combustion is used in a melting furnace or the like, it is necessary not only to increase the total calorific value of the fuel but also to minimize the sensible heat of the exhausted combustion gas. When the oxygen gas concentration in the supporting gas changes, the total calorific value itself does not change if the oxygen amount is the same, but the sensible heat of the combustion gas changes. When the oxygen gas concentration decreases, part of the combustion heat is used to raise the temperature of gases other than oxygen gas, particularly gases that do not substantially react, such as nitrogen, and the gas is difficult to use in the furnace and is exhausted as it is. Will be. When a predetermined amount of a pure carbon source substance is burned with a predetermined amount of oxygen gas using a mixed gas of oxygen gas and nitrogen gas as the oxygen gas-containing gas, a part of the combustion heat is caused by the temperature rise of the nitrogen gas. It is consumed and carried away as sensible heat of nitrogen gas.
The heat loss increases as the oxygen gas concentration in the oxygen-containing gas decreases. Then, when the oxygen gas concentration falls below a certain value, the lost heat cannot be ignored. For example, oxygen gas concentration X containing 1 mole of oxygen gas
% Of the pure carbon source material is burned with
O 2 is 1 mol product, the nitrogen gas becomes (1-X / 100) mole, ineffective heat is calculated by considering the specific heat of these gases increases as the oxygen gas concentration X% reduction. According to the study of the present inventors, the oxygen gas concentration needs to be at least 60% or more in order not to increase the ineffective heat, and it is more advantageous that the oxygen gas concentration is as high as possible.
When the oxygen concentration becomes 90% or more, the ineffective heat becomes substantially negligible. On the other hand, in addition to the melting, refining or achieving the high-temperature melting conditions for sufficiently exhibiting the function of the metal, it is necessary to consider restrictions from the product quality. For example, from a practical viewpoint of keeping the nitrogen concentration affecting the quality of steel low,
In order to suppress the concentration to about 0 to 150 ppm or less, the nitrogen concentration in the mixed gas is desirably 5 to 10% or less. According to the industrial oxygen production method, oxygen gas with impurities of several tens ppm or less can be used by the separation method by liquefaction of air (cryogenic method), and the adsorption method (PS) containing several% of nitrogen can be used.
Method A: Pressure Swing Absorbt
General gas such as oxygen gas by the ion method) can also be used. However, when the oxygen production equipment becomes large in the case of large-volume use, or when emphasis is placed on economy, a method of reducing the oxygen gas concentration at the time of these production, a method of mixing air with high-purity oxygen after production, etc. However, it is desirable that such a gas having a relatively low concentration of oxygen gas can be used without any problem.

【００３７】上述した理由により、本発明において使用
する酸素ガス含有ガス中の酸素ガス濃度は、６０％以上
であることが必要であり、できれば９０％以上であるこ
とが望ましい。For the reasons described above, the oxygen gas concentration in the oxygen gas-containing gas used in the present invention needs to be 60% or more, and preferably 90% or more.

【００３８】次に、酸素ガス含有ガスの温度について説
明する。二次燃焼をスラグ内あるいはその近傍で行なわ
せる場合、スラグに作用する動圧を高めてスラグの撹拌
流動を高めることや、その燃焼空間を可能な限り広める
ことが重要である。撹拌流動を高め燃焼空間を広げるた
めの酸素ガス含有ガスの吐出流速を鋭意検討した結果、
酸素ガス含有ガスを予め高温に予熱しておくことにより
スラグに作用し得る動圧、撹拌動力を高め、燃焼空間を
広げ得ることがわかった。その場合、３００℃以上に酸
素ガス含有ガスの温度を上げておくとその効果が大き
く、更に高温にし、実質的に６００℃にすると、これら
の効果は常温酸素をベースとした場合に比べて倍増する
ので、この温度以上に高温にすることが一層望ましい。
このように、酸素ガス含有ガスの温度は高いほど、この
動圧、撹拌動力及び燃焼空間の制御範囲を広げ得るので
有利であるが、配管の耐熱性、安全性及び圧送圧力の増
大を考慮して、１３００℃以下に限定すべきである。特
に、実用度の高い高合金製の耐熱配管を用いる場合、特
殊なセラミックスを用いる場合よりやや低温の１１００
℃以下が安定しよう条件となり望ましい。一方、酸素ガ
ス含有ガスの温度が耐火物の溶損に対する影響に関して
は、使用環境により異なるので、酸素ガス含有ガスの温
度を一義的に限定することは困難である。例えば、従
来、スラグ内の限られた空間でしか燃焼していなかった
場合、スラグ内の局部高温化が起ったり、あるいは燃焼
がスラグ内で完了せずスラグの上部空間でも起こる傾向
にあった。この場合、高温スラグによるスラグ部と接触
する耐火物の溶損や、スラグ上部での高温燃焼ガスによ
り耐火物の侵食が増大する傾向にあった。このような場
合、スラグ内での燃焼が均一化し、局部高温化の抑制に
より耐火物溶損の低減が可能である。Next, the temperature of the oxygen-containing gas will be described. When the secondary combustion is performed in or near the slag, it is important to increase the dynamic pressure acting on the slag to increase the agitation flow of the slag and to widen the combustion space as much as possible. As a result of intensive studies on the discharge flow rate of oxygen-containing gas to increase the stirring flow and expand the combustion space,
It has been found that by preheating the oxygen-containing gas to a high temperature, the dynamic pressure and stirring power that can act on the slag can be increased, and the combustion space can be expanded. In this case, if the temperature of the oxygen gas-containing gas is raised to 300 ° C. or more, the effect is large, and if the temperature is further increased to substantially 600 ° C., these effects are doubled as compared with the case where the normal temperature oxygen is used. Therefore, it is more desirable to set the temperature higher than this temperature.
As described above, the higher the temperature of the oxygen-containing gas is, the more advantageous it is that the dynamic pressure, the stirring power and the control range of the combustion space can be expanded. Therefore, the temperature should be limited to 1300 ° C. or lower. In particular, when heat-resistant piping made of a high alloy with high practicality is used, the temperature is slightly lower than that when special ceramics are used.
It is desirable that the temperature be lower than or equal to ℃. On the other hand, since the influence of the temperature of the oxygen gas-containing gas on the erosion of the refractory varies depending on the use environment, it is difficult to uniquely limit the temperature of the oxygen gas-containing gas. For example, conventionally, when combustion was performed only in a limited space in the slag, local high temperature in the slag occurred, or combustion did not complete in the slag and tended to occur also in the upper space of the slag. . In this case, the erosion of the refractory in contact with the slag by the high-temperature slag and the erosion of the refractory by the high-temperature combustion gas in the upper part of the slag tended to increase. In such a case, the combustion in the slag becomes uniform, and the refractory erosion can be reduced by suppressing the local high temperature.

【００３９】酸素ガス含有ガスのノズルからの吐出流速
については、上述した通り二次燃焼では高動圧、高撹拌
流動、遠方への到達性等の作用が必要であるから、所定
の流速を必要とする。実用的な電炉の容量を５０トン程
度から２００トン程度のものとし、その溶解、燃焼空間
を想定した場合、３ｍから６ｍ程度の直径を有する炉が
必要となる。このような空間に適用する場合、１５０ｍ
／ｓ以上であれば、炉内へのガス導入近傍のみとなら
ず、この近傍への局部的な偏熱やそれによる炉内壁損傷
等を防止できる。基本的には、音速以上の流速が適用で
きるので、酸素ガス含有ガスの温度にもよるが、比較的
低温領域での３００ｍ／ｓ以上が必要である。吐出ガス
流速の上限は限られた空間内への制御のし易さや、ガス
高圧化等の容易さや経済性等の制約で決まるが、約１０
００ｍ／ｓ程度までは問題なく適用できる。一方、酸素
ガス含有ガスのノズルからの吐出流速が耐火物の溶損に
対する影響に関しては、上述した酸素ガス含有ガスの温
度において述べたと同様、使用環境により異なるので、
酸素ガス含有ガスの吐出流速を一義的に限定することは
困難であるが、吐出流速を大きくすることによりスラグ
内の燃焼空間を広げることができるので、耐火物の溶損
を低減することができる。Regarding the discharge flow rate of the oxygen gas-containing gas from the nozzle, a predetermined flow rate is necessary because the secondary combustion requires actions such as high dynamic pressure, high stirring flow, and reachability to distant places as described above. And When a practical electric furnace has a capacity of about 50 to 200 tons and a melting and burning space is assumed, a furnace having a diameter of about 3 to 6 m is required. When applied to such a space, 150m
If it is not less than / s, it is possible to prevent not only the vicinity of the gas introduction into the furnace, but also local heat deviation to the vicinity and damage to the furnace inner wall due to the local heat deviation. Basically, since a flow velocity equal to or higher than the speed of sound can be applied, 300 m / s or more in a relatively low temperature range is required, depending on the temperature of the oxygen-containing gas. The upper limit of the flow rate of the discharge gas is determined by the ease of control into a limited space, the ease of increasing the pressure of gas, and the constraints of economics.
It can be applied without problems up to about 00 m / s. On the other hand, regarding the influence of the discharge flow rate of the oxygen gas-containing gas from the nozzle on the erosion of the refractory, as described above at the temperature of the oxygen gas-containing gas, it differs depending on the use environment,
Although it is difficult to uniquely limit the discharge flow rate of the oxygen gas-containing gas, the combustion space in the slag can be expanded by increasing the discharge flow rate, so that the melting loss of the refractory can be reduced. .

【００４０】なお、使用し得るノズルについては、二次
燃焼用ガスの流速に関しても基本的には、従来のノズル
から吐出されるガス噴流特性と同じであればよいから、
従来の亜音速領域から超音速領域まで問題なく使える。It should be noted that the nozzles that can be used are basically the same in terms of the flow velocity of the gas for secondary combustion as long as they have the same gas jet characteristics as those discharged from conventional nozzles.
It can be used without problems from the conventional subsonic range to the supersonic range.

【００４１】以上、溶解炉等での溶融スラグを介して、
二次燃焼熱のメタル浴への熱付加を行なう場合に関して
述べたが、溶解炉等の原料予熱過程にも上述した考え方
を同様に適用できる。この場合、原料充填層へ酸素ガス
を供給することにより二次燃焼を行なうが、その燃焼率
や着熱の増加が必要である。高温に予熱した酸素ガスを
用いることにより、燃焼空間を拡げ、燃焼率を高めるこ
とができ、限られた予熱層内で熱付加を容易に行なうこ
とができることに着眼した。As described above, through the molten slag in a melting furnace or the like,
Although the case where the heat of secondary combustion is applied to the metal bath has been described, the above concept can be similarly applied to a raw material preheating process such as a melting furnace. In this case, secondary combustion is performed by supplying oxygen gas to the raw material packed bed, but it is necessary to increase the combustion rate and heat generation. By using oxygen gas preheated to a high temperature, the combustion space can be expanded, the combustion rate can be increased, and heat addition can be easily performed within a limited preheating layer.

【００４２】請求項１〜請求項７に係る金属溶解炉等に
おける二次燃焼率及び着熱効率向上のための操業方法
は、上記諸検討及び知見に基づきなされたものであり、
その要旨は下記の通りである。「前記溶解炉等における
有効熱として利用するため、」請求項１に係る発明の金
属溶解炉等の操業方法は、溶解炉、精錬炉又は製錬炉に
おいて、高温に予熱した酸素ガス含有ガスを二次燃焼用
の支燃性ガスとして用いる操業方法である。この操業方
法において、前記二次燃焼用の支燃性ガスとして６０％
以上の酸素ガスを含有するガスを用い、前記溶解炉等に
おける二次燃焼率及び着熱効率の向上を図ることに特徴
を有するものである。そして、請求項１記載の発明にお
いては、特に、上記溶解炉、精錬炉又は製錬炉の炉内で
発生した一次燃焼ガスを当該炉内で二次燃焼させて、当
該溶解炉等における有効熱として利用することが好まし
い。The operation method for improving the secondary combustion rate and the heat transfer efficiency in the metal melting furnace and the like according to claims 1 to 7 is based on the above-mentioned various studies and findings.
The summary is as follows. The method for operating a metal melting furnace or the like according to the first aspect of the present invention relates to a method for operating a metal melting furnace or the like according to claim 1, wherein the oxygen gas-containing gas preheated to a high temperature is used in the melting furnace or the like. This is an operation method used as a supporting gas for secondary combustion. In this operation method, 60% as the supporting gas for the secondary combustion is used.
The present invention is characterized in that a gas containing the above-described oxygen gas is used to improve the secondary combustion rate and the heat transfer efficiency in the melting furnace and the like. In the invention according to claim 1, in particular, the primary combustion gas generated in the furnace of the melting furnace, the smelting furnace or the smelting furnace is secondarily burned in the furnace, and the effective heat in the melting furnace or the like is obtained. It is preferable to use as.

【００４３】請求項２に係る発明の金属溶解炉等の操業
方法は、請求項１に係る発明において、溶解炉等とし
て、鉄を溶解及び／又は精錬する転炉、電気炉及び高周
波溶解炉もしくは低周波溶解炉、並びに、金属鉱石を製
錬する溶融還元炉の内のいずれかを用いることに特徴を
有するものである。According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for operating a metal melting furnace or the like according to the first aspect of the present invention, wherein the melting furnace or the like includes a converter for melting and / or refining iron, an electric furnace and a high-frequency melting furnace. The present invention is characterized in that one of a low-frequency melting furnace and a smelting reduction furnace for smelting metal ores is used.

【００４４】請求項３に係る発明の金属溶解炉等の操業
方法は、請求項１又は請求項２に係る発明において、酸
素ガス含有ガスの温度を３００℃以上とすることに特徴
を有するものである。A method of operating a metal melting furnace or the like according to a third aspect of the present invention is characterized in that, in the first or second aspect, the temperature of the oxygen-containing gas is set to 300 ° C. or higher. is there.

【００４５】請求項４に係る発明の金属溶解炉等の操業
方法は、請求項１〜請求項３のいずれかに係る発明にお
いて、酸素ガス含有ガスがノズルから吐出される流速
を、１５０ｍ／ｓ以上とすることに特徴を有するもので
ある。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for operating a metal melting furnace or the like according to any one of the first to third aspects, wherein the flow rate of the oxygen gas-containing gas discharged from the nozzle is set to 150 m / s. The features described above are characteristic.

【００４６】請求項５に係る発明の金属溶解炉等の操業
方法は、請求項１〜請求項４のいずれかに係る発明にお
いて、高温に予熱された前記酸素ガス含有ガスを、前記
溶解炉等内に形成されたメタル浴面上に存在する溶融ス
ラグ中に吹き込むことに特徴を有するものである。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method for operating a metal melting furnace or the like according to any one of the first to fourth aspects, wherein the oxygen-containing gas preheated to a high temperature is mixed with the melting furnace or the like. It is characterized in that it is blown into molten slag existing on the metal bath surface formed therein.

【００４７】請求項６に係る発明の金属溶解炉等の操業
方法は、請求項１〜請求項４のいずれかに係る発明にお
いて、酸素ガス含有ガスを、前記溶解炉等内に形成され
た完全溶解していない原料充填部に吹き込むことに特徴
を有するものである。According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a method of operating a metal melting furnace or the like according to any one of the first to fourth aspects, wherein the oxygen gas-containing gas is completely removed by forming the oxygen gas in the melting furnace or the like. It is characterized in that it is blown into the unfilled raw material filling section.

【００４８】請求項７に係る発明の金属溶解炉等の操業
方法は、請求項１〜請求項６のいずれかに係る発明にお
いて、酸素ガス含有ガスの前記予熱工程が、酸素ガス含
有ガス供給装置から前記溶解炉等への酸素ガス含有ガス
吹込み口までの間の当該酸素ガス含有ガス供給系内にお
いて、燃料を燃焼させて当該酸素ガス含有ガスを直接加
熱することにより行なうものであることに特徴を有する
ものである。According to a seventh aspect of the present invention, in the method for operating a metal melting furnace or the like according to any one of the first to sixth aspects, the preheating step of the oxygen gas-containing gas includes an oxygen gas-containing gas supply device. In the oxygen gas-containing gas supply system between the oxygen gas-containing gas inlet to the melting furnace and the like, the fuel is burned to directly heat the oxygen gas-containing gas. It has features.

【００４９】（２）酸素製鋼炉及び真空精錬炉において
高反応効率吹錬を行なうための操業方法 酸素製鋼炉及び真空精錬炉の操業方法についての上述し
た課題に対して、本発明者等は、上吹きランスの高流量
のガス噴出用に設計されたノズルを用いて、低流量のガ
ス噴出時であってもその噴出流速を高めることを可能と
する技術が有効であることに着眼した。更に、鋼材の品
質的にも問題のない、真空精錬操業を可能とすることが
重要であると考えた。(2) Operation method for performing high-reaction efficiency blowing in an oxygen steelmaking furnace and a vacuum refining furnace In view of the above-mentioned problems with respect to the operation method of the oxygen steelmaking furnace and the vacuum refining furnace, the present inventors, etc. We focused on the effectiveness of a technology that allows the use of a nozzle designed for high-flow gas ejection from the upper blowing lance to increase the ejection flow velocity even when ejecting a low-flow gas. Furthermore, it was considered important to enable vacuum refining operation without any problem in the quality of steel products.

【００５０】高流量用ガス噴出ノズルを低流量で使用し
た場合に、ソフトブロー化させずに、ブロータイプをハ
ードブローに変換するための方法を、上記（１）項で説
明した「金属溶解炉等における二次燃焼率及び着熱効率
の向上を図るための操業方法」における試験研究に準じ
て、本発明者等は、上記観点から鋭意試験・研究を重ね
た。その結果、炉内溶融物に対するガスの冶金反応及び
撹拌作用を効果的に行なわしめるためには、当該低流量
期のガスとして高温に加熱したガスを使用することによ
り、上記目的が達成され得ることを見い出した。A method for converting a blow type to a hard blow without using a soft blow when a high flow rate gas ejection nozzle is used at a low flow rate is described in "Metal melting furnace" described in the above section (1). The present inventors have conducted intensive tests and researches from the above viewpoints in accordance with the test and research in "Operation method for improving secondary combustion rate and heat-charging efficiency in the above-mentioned method." As a result, in order to effectively perform the metallurgical reaction and the stirring action of the gas on the melt in the furnace, the above object can be achieved by using a gas heated to a high temperature as the gas in the low flow period. I found

【００５１】ここで、酸素製鋼炉における精錬において
は、高温の酸素ガス含有ガスの低流量とは、その吹錬に
おける最大流量と最小流量との比が、１．２以上望まし
くは１．５以上を満たすように少なくすると、吹錬中の
スピッティングによる耐火物損傷の抑制効果が著しい。Here, in the refining in the oxygen steelmaking furnace, the low flow rate of the high-temperature oxygen gas-containing gas means that the ratio of the maximum flow rate to the minimum flow rate in the blowing is 1.2 or more, preferably 1.5 or more. If it is reduced so as to satisfy the above, the effect of suppressing refractory damage by spitting during blowing is remarkable.

【００５２】上記低流量期の高温に加熱されたガスの温
度としては、３００℃以上にすることにより、ソフトブ
ローをハードブローに変換するのに効果が発揮され、高
温であるほどその効果は増大して望ましく、６００℃以
上であれば極めて望ましいことがわかった。By setting the temperature of the gas heated to a high temperature in the low flow period to 300 ° C. or more, the effect of converting the soft blow into the hard blow is exhibited, and the higher the temperature, the more the effect increases. It was found that the temperature was desirably 600 ° C. or higher, which was extremely desirable.

【００５３】また、上記低流量期の高温ガス流量は、そ
の上下限を制限することにより、この発明の所期の目的
達成のために一層効果的であることがわかった。即ち、
当該高温のガス流量が少な過ぎると、ハードブローへの
変換効果が必ずしも十分に発揮されない。一方、そのガ
ス流量が多すぎると、炉内溶融物の撹拌作用が強力にな
り、炉内耐火物の損傷抑制に必ずしも有利でなくなるこ
とがわかった。Further, it has been found that the high-temperature gas flow rate in the low flow rate period is more effective for achieving the intended object of the present invention by limiting the upper and lower limits. That is,
If the flow rate of the high-temperature gas is too small, the effect of converting to a hard blow is not always sufficiently exhibited. On the other hand, it was found that if the gas flow rate was too large, the action of stirring the melt in the furnace became strong, and it was not always advantageous to suppress damage to the refractory in the furnace.

【００５４】上記観点によるこの高温ガス流量の望まし
い流量範囲は、酸素製鋼炉における精錬においては、鉄
１トンあたり０．２〜２．０Ｎｍ3／ｍｉｎの範囲内に
ある。しかも、その効果を一層確実なものにするために
は、水冷ランスのノズルから吐出される高温ガスの流速
をマッハ数で０．５以上とし、望ましくはマッハ数で
１．０以上とするのがよいことがわかった。これに対し
て、真空精錬炉の操業方法においては、精錬雰囲気が減
圧下にあるので、その高温ガス流量の望ましい流量範囲
は、上記酸素製鋼炉における場合よりも著しく小さい領
域に移行し、鉄１トンあたり０．０１〜０．５Ｎｍ3／
ｍｉｎの範囲内にある。しかも、その効果を一層確実な
ものにするためには、水冷ランスのノズルから吐出され
る高温ガスの流速をマッハ数で１．０以上とし、望まし
くはマッハ数で１．５以上とするのがよいことがわかっ
た。The desirable range of the high-temperature gas flow rate from the above viewpoint is in the range of 0.2 to 2.0 Nm 3 / min per ton of iron in refining in an oxygen steelmaking furnace. Moreover, in order to further ensure the effect, the flow velocity of the high-temperature gas discharged from the nozzle of the water-cooling lance should be 0.5 or more in Mach number, and preferably 1.0 or more in Mach number. I found it good. On the other hand, in the operation method of the vacuum refining furnace, since the refining atmosphere is under reduced pressure, the desired flow rate range of the high-temperature gas flow shifts to a region significantly smaller than that in the oxygen steelmaking furnace, and the iron 1 0.01 to 0.5 Nm 3 / ton
min. Moreover, in order to further ensure the effect, the flow rate of the high-temperature gas discharged from the nozzle of the water-cooled lance should be 1.0 or more in Mach number, and preferably 1.5 or more in Mach number. I found it good.

【００５５】かくして、上述したランスノズルを用い
て、最大流量のガスで吹錬を実施するときには、従来通
りの常温の酸素ガスを、従来通りのランス高さで吹錬す
ることができる。即ち、従来、ガスとしては常温のガス
が用いられていたが、低流量期にも噴出流速を高めるに
は、予め高温に予熱したガスを用いることが有効である
ことを見い出した。Thus, when blowing with the gas of the maximum flow rate by using the above-mentioned lance nozzle, oxygen gas at normal temperature at the conventional temperature can be blown at the conventional lance height. That is, conventionally, a normal temperature gas has been used as a gas. However, it has been found that it is effective to use a gas preheated to a high temperature in order to increase the ejection flow velocity even in a low flow rate period.

【００５６】高温のガスジェットのノズルからの吐出挙
動の詳細は、解明されていないが、本発明者らが検討し
た結果、吐出流速の制御幅を拡げ極端に増大することが
できること、またジェットの拡がりを制御することも容
易となることなどの特性があることが分かった。従っ
て、短時間に吹錬することが求められ、吹錬途中でのラ
ンスやノズルの交換等が不可能で同一のランスやノズル
からの吹錬が必要であり、且つ精錬反応上、ガス流量を
大幅に変更しなければならない場合に、高温のガスジェ
ットを用いれば、浴への衝突流速等を減ずることなく吹
錬できる。また、酸素や炭酸ガスとの直接的な酸化反応
のみならず、酸素製鋼炉における酸素吹錬においては、
脱燐反応等その他の間接的な反応の効率も高められる
し、真空精錬においては、ガス吸収反応を促進させた
り、あるいは反応を伴わずにガスが作用する場合の撹拌
や、メタルやスラグの撹拌を高めることも容易になり、
介在物を除去する脱酸やスラグへの硫黄吸収を行なう脱
硫等間接的な反応も効率的に高められる。更に、浴面の
位置やスラグの量や流動性等の浴炉内状況が時々刻々変
わる中で添加される酸素等のガスを最適な吐出条件に制
御できることも効率向上に有効である。Although the details of the discharge behavior of the high-temperature gas jet from the nozzle have not been elucidated, as a result of investigations by the present inventors, it was found that the control range of the discharge flow rate could be increased and the jet speed of the jet could be extremely increased. It has been found that there is a characteristic that the spread can be easily controlled. Therefore, it is required to blow in a short time, it is not possible to replace the lance or nozzle during blowing, and it is necessary to blow from the same lance or nozzle. When a large change is required, the use of a high-temperature gas jet enables blowing without reducing the flow velocity of collision with the bath. In addition, not only in direct oxidation reaction with oxygen or carbon dioxide gas, but also in oxygen blowing in oxygen steelmaking furnace,
The efficiency of other indirect reactions such as the dephosphorization reaction can be increased, and in vacuum refining, the gas absorption reaction is promoted, or stirring when gas acts without reaction, or stirring of metal or slag. Is also easier to increase,
Indirect reactions such as deoxidation for removing inclusions and desulfurization for absorbing sulfur into slag can also be efficiently enhanced. Further, it is also effective for improving efficiency to be able to control a gas such as oxygen to be added to an optimal discharge condition while the condition in the bath furnace such as the position of the bath surface, the amount of the slag, and the fluidity changes every moment.

【００５７】請求項８〜請求項２０に係る諸発明は、上
記重要な知見に基づきなされたものであり、その要旨は
次の通りである。The inventions according to claims 8 to 20 have been made based on the above important findings, and the gist thereof is as follows.

【００５８】請求項８に係る発明の酸素製鋼炉の操業方
法は、水冷ランスから噴射される酸素ガス含有ガスを用
いて酸素吹錬を行なう酸素製鋼炉の操業方法であって、
前記酸素吹錬の全期間又は一部期間において、前記酸素
ガス含有ガスとして６０％以上の酸素ガスを含有し、且
つ３００℃以上の温度に予熱されたガスを用いて、前記
酸素製鋼炉への原料装入物に対して高反応効率の酸素吹
錬を行なうことに特徴を有するものである。The method for operating an oxygen steelmaking furnace according to the invention according to claim 8 is a method for operating an oxygen steelmaking furnace which performs oxygen blowing using an oxygen gas-containing gas injected from a water-cooled lance,
During the entire or partial period of the oxygen blowing, a gas containing 60% or more of the oxygen gas as the oxygen gas-containing gas and using a gas preheated to a temperature of 300 ° C. or more is used to feed the oxygen steelmaking furnace. It is characterized by performing oxygen blowing with high reaction efficiency on the raw material charge.

【００５９】請求項９に係る発明の酸素製鋼炉の操業方
法は、請求項８に係る発明において、酸素製鋼炉とし
て、鉄を溶解及び／又は精錬する機能を有する転炉、
鍋、混銑車又はアーク電気炉を用いることに特徴を有す
るものである。According to a ninth aspect of the present invention, there is provided the operation method of the oxygen steelmaking furnace according to the eighth aspect, wherein the oxygen steelmaking furnace comprises a converter having a function of melting and / or refining iron.
It is characterized by using a pot, a mixed iron wheel or an electric arc furnace.

【００６０】請求項１０に係る発明の酸素製鋼炉の操業
方法は、請求項９に係る発明において、酸素製鋼炉とし
ての前記転炉を用いた精錬として、予備脱燐処理された
溶銑を脱炭精錬するか、又は予備脱燐処理された溶銑を
用いてマンガン鉱石を還元精錬するか、又は当該溶銑の
脱炭精錬と当該マンガン鉱石の還元精錬との両方をする
か、の内いずれかを行なうことに特徴を有するものであ
る。A method for operating an oxygen steelmaking furnace according to a tenth aspect of the present invention is the method according to the ninth aspect, wherein the hot metal that has been subjected to the preliminary dephosphorization treatment is decarburized as refining using the converter as the oxygen steelmaking furnace. Either refining, or reducing and refining manganese ore using pre-phosphorus-treated hot metal, or performing both decarburizing and refining of the hot metal and reducing and refining of the manganese ore In particular, it has features.

【００６１】請求項１１に係る発明の酸素製鋼炉の操業
方法は、請求項８〜請求項１０のいずれかに係る発明に
おいて、酸素吹錬を行なっている時期における前記酸素
ガス含有ガスの流量の最大値と最小値との比が、１．２
以上であり、前記酸素吹錬の途中において、一度に若し
くは段階的又は連続的に、前記酸素ガス含有ガスの流量
を減らすことに特徴を有するものである。[0061] A method for operating an oxygen steelmaking furnace according to an eleventh aspect of the present invention is the method for operating an oxygen steelmaking furnace according to any one of the eighth to tenth aspects, wherein the flow rate of the oxygen-containing gas at the time of oxygen blowing is controlled. When the ratio between the maximum value and the minimum value is 1.2
As described above, the present invention is characterized in that the flow rate of the oxygen-containing gas is reduced at one time, or stepwise or continuously, during the oxygen blowing.

【００６２】請求項１２に係る発明の酸素製鋼炉の操業
方法は、請求項８〜請求項１１のいずれかに係る発明に
おいて、酸素吹錬時期における前記酸素ガス含有ガス中
の酸素ガスの流量を、鉄１トンあたり０．２〜２．０Ｎ
ｍ3／ｍｉｎの範囲内で吹錬し、且つ、前記水冷ランス
のノズルから吐出される当該酸素ガス含有ガスの流速を
マッハ数が０．５以上で吹錬することに特徴を有するも
のである。A method for operating an oxygen steelmaking furnace according to a twelfth aspect of the present invention is the method for operating an oxygen steelmaking furnace according to any one of the eighth to eleventh aspects, wherein the flow rate of the oxygen gas in the oxygen gas-containing gas at the oxygen blowing time is controlled. , 0.2-2.0N per ton of iron
m 3 / min, and blow at a flow rate of the oxygen-containing gas discharged from the nozzle of the water-cooled lance at a Mach number of 0.5 or more. .

【００６３】請求項１３に係る発明の酸素製鋼炉の操業
方法は、請求項８〜請求項１２のいずれかに係る発明に
おいて、酸素ガス含有ガスの前記予熱工程が、酸素ガス
含有ガス供給装置から前記金属精錬炉への酸素ガス含有
ガス吹込み口までの間の当該酸素ガス含有ガス供給系内
において、燃料を燃焼させて当該酸素ガス含有ガスを直
接加熱することにより行なうものであることに特徴を有
するものである。According to a thirteenth aspect of the present invention, in the method for operating an oxygen steelmaking furnace according to any one of the eighth to twelfth aspects, the preheating step of the oxygen gas-containing gas is performed by an oxygen gas-containing gas supply device. In the oxygen gas-containing gas supply system up to the oxygen gas-containing gas injection port to the metal smelting furnace, fuel is burned to directly heat the oxygen gas-containing gas. It has.

【００６４】請求項１４に係る発明の真空精錬炉の操業
方法は、溶融金属の真空精錬を行なう真空精錬炉の操業
方法であって、前記真空精錬の全期間又は一部期間にお
いて、３００℃以上の温度に予熱された高温ガスを用い
て、前記溶融金属に対して真空精錬処理を施すことに特
徴を有するものである。The method for operating a vacuum refining furnace according to the invention according to claim 14 is a method for operating a vacuum refining furnace for performing vacuum refining of a molten metal, wherein the temperature of the vacuum refining furnace is not lower than 300 ° C. The molten metal is subjected to vacuum refining treatment using a high-temperature gas preheated to the temperature described above.

【００６５】請求項１５に係る発明の真空精錬炉の操業
方法は、請求項１４に係る発明において、真空精錬炉と
して、溶融金属を真空雰囲気で精錬するための、環流式
脱ガス炉若しくは浴面脱ガス炉、又は前記環流式脱ガス
炉と前記浴面脱ガス炉との両方の機能を有する脱ガス炉
を用いることに特徴を有するものである。A method for operating a vacuum smelting furnace according to a fifteenth aspect of the present invention is the method according to the fourteenth aspect, wherein the vacuum smelting furnace is a reflux degassing furnace or a bath surface for smelting molten metal in a vacuum atmosphere. It is characterized by using a degassing furnace or a degassing furnace having both functions of the reflux degassing furnace and the bath surface degassing furnace.

【００６６】請求項１６に係る発明の真空精錬炉の操業
方法は、請求項１４又は請求項１５に係る発明におい
て、真空精錬として、前記溶融金属の脱炭、アルミニウ
ム酸化による昇熱、脱硫、介在物除去及び脱ガスの各処
理の内、一種又は二種以上の処理を行うことに特徴を有
するものである。The method for operating a vacuum refining furnace according to the invention according to claim 16 is the method according to claim 14 or claim 15, wherein the decarburization of the molten metal, heating by aluminum oxidation, desulfurization, It is characterized in that one or more of the respective processes of material removal and degassing are performed.

【００６７】請求項１７に係る発明の真空精錬炉の操業
方法は、請求項１４〜請求項１６のいずれかに係る発明
において、水冷ランスを用いて前記精錬炉内にガスを導
入することに特徴を有するものである。A method for operating a vacuum refining furnace according to a seventeenth aspect of the present invention is characterized in that, in the invention according to any one of the fourteenth to sixteenth aspects, gas is introduced into the refining furnace using a water-cooled lance. It has.

【００６８】請求項１８に係る発明の真空精錬炉の操業
方法は、請求項１４〜請求項１７のいずれかに係る発明
において、水冷ランスから噴射される高温ガスとして、
酸素ガス、アルゴンガス、窒素ガス、水素ガス、一酸化
炭素ガス及び二酸化炭素ガスの内、いずれか一種のガ
ス、又は二種以上のガスを用いることに特徴を有するも
のである。The method for operating a vacuum smelting furnace according to the invention according to claim 18 is the method according to any one of claims 14 to 17, wherein the high-temperature gas injected from the water-cooled lance is
It is characterized by using any one kind of gas, or two or more kinds of oxygen gas, argon gas, nitrogen gas, hydrogen gas, carbon monoxide gas and carbon dioxide gas.

【００６９】請求項１９に係る発明の真空精錬炉の操業
方法は、請求項１４〜請求項１８のいずれかに係る発明
において、水冷ランスから噴射される高温ガスの流量を
鉄１トンあたり０．０１〜０．５Ｎｍ3／ｍｉｎの範囲
内で、且つ、前記水冷ランスのノズルから吐出される前
記高温ガスの流速をマッハ数が１．０以上で吹錬するこ
とに特徴を有するものである。The method for operating a vacuum smelting furnace according to claim 19 is the method according to any one of claims 14 to 18, wherein the flow rate of the high-temperature gas injected from the water-cooling lance is set to 0.1 ton per ton of iron. The high-temperature gas discharged from the nozzle of the water-cooling lance is blown at a Mach number of 1.0 or more within a range of 01 to 0.5 Nm 3 / min.

【００７０】請求項２０に係る発明の真空精錬炉の操業
方法は、請求項１４〜請求項１９のいずれかに係る発明
において、水冷ランスから噴射される高温ガスとして酸
素ガス含有ガスを用い、当該酸素ガス含有ガスの前記予
熱工程は、当該酸素ガス含有ガス供給装置から前記真空
精錬炉への酸素ガス含有ガス吹込み口までの間の当該酸
素ガス含有ガス供給系内において、燃料を燃焼させて当
該酸素ガス含有ガスを直接加熱することにより行なうも
のであることに特徴を有するものである。The method for operating a vacuum refining furnace according to the invention according to claim 20 is the method according to any one of claims 14 to 19, wherein an oxygen gas-containing gas is used as a high-temperature gas injected from a water-cooled lance. The preheating step of the oxygen-containing gas is performed by burning fuel in the oxygen-containing gas supply system from the oxygen-containing gas supply device to the oxygen-containing gas injection port to the vacuum refining furnace. It is characterized in that it is performed by directly heating the oxygen-containing gas.

【００７１】[0071]

【発明の実施の形態】次に、この発明の実施の態様につ
いて詳細に述べる。 （１）図１は、本発明に係る金属溶解炉等の操業方法の
実施に用いられる溶解炉の例としてのアーク加熱電気炉
設備の概念図である。電気炉に装入された溶解原料及び
造滓材を電極１から供給されるアーク熱で加熱、溶解
し、精錬する。先ず、鋼屑や冷銑等の固体鉄源原料をバ
ケットから炉内に装入するため、炉口は上部が開放でき
る構造になっている。この炉口は旋回式の天井蓋で閉じ
て操業され、排気ダクト口を通って炉内で発生するガス
やダストが排出される。炉口には石灰等副原料の投入口
も設置されており、炉口から溶湯に直接装入可能であ
る。一方、炉口上部から昇降装置により挿入された電極
１の先端が湯面直上で停止され、装入原料のアーク加熱
が行なわれる。炉側壁部に固定されたランス２の下面側
にある単数又は複数個のノズルから、湯面に向けて酸素
ガスの吹き付けが可能となっている。また、炉底部に
は、単数又は複数個の炉底ノズル３を有し、不活性ガス
等の撹拌ガスが吹き込まれる。炉底ノズル３は多孔質の
通気媒体からなり、例えば、必要時にのみガスを吹き込
むことができるポーラス煉瓦ノズルや、金属製の単管ノ
ズル又は同心円状の多重管ノズルが用いられる。後者の
金属製管状ノズルの場合、ガス停止時にはノズルへの溶
湯の侵入があるため、溶銑装入時から溶湯を排出するま
での間、常にガスを吹き続ける必要がある。溶解炉等と
しては、アーク加熱電気炉以外に転炉型反応容炉等を用
いる場合も、基本的には、送酸、撹拌、原料装入及び排
ガス処理の機能を有するものを用いる。Next, embodiments of the present invention will be described in detail. (1) FIG. 1 is a conceptual diagram of an arc heating electric furnace facility as an example of a melting furnace used for implementing a method of operating a metal melting furnace or the like according to the present invention. The melting raw material and the slag-making material charged into the electric furnace are heated, melted and refined by the arc heat supplied from the electrode 1. First, in order to charge a solid iron source material such as steel scrap or cold pig into a furnace from a bucket, the furnace port has a structure in which an upper part can be opened. The furnace port is operated with the swiveling ceiling lid closed, and gas and dust generated in the furnace are discharged through the exhaust duct port. An inlet for auxiliary materials such as lime is also installed at the furnace port, and can be directly charged into the molten metal from the furnace port. On the other hand, the tip of the electrode 1 inserted from above the furnace port by the elevating device is stopped just above the surface of the molten metal, and the arc heating of the charged material is performed. Oxygen gas can be blown toward the molten metal surface from one or more nozzles on the lower surface side of the lance 2 fixed to the furnace side wall. In addition, the furnace bottom has one or more furnace bottom nozzles 3, and a stirring gas such as an inert gas is blown into the furnace bottom. The furnace bottom nozzle 3 is made of a porous ventilation medium, and for example, a porous brick nozzle capable of injecting gas only when necessary, a metal single-tube nozzle or a concentric multi-tube nozzle is used. In the case of the latter metal tubular nozzle, when the gas is stopped, the molten metal enters the nozzle. Therefore, it is necessary to continuously blow the gas from when the molten metal is charged until the molten metal is discharged. As a melting furnace or the like, even when a converter type reaction vessel furnace or the like other than the arc heating electric furnace is used, a furnace having functions of acid supply, stirring, charging of raw materials, and exhaust gas treatment is basically used.

【００７２】転炉型反応炉を用いる場合、鋼屑等の被溶
解物の他、溶銑や炉内で予め鉄源原料を溶解して得た溶
湯を、底吹きガスによる撹拌を行ないながら、送酸、発
熱による熱エネルギーで造滓、溶解、メタル浴の昇温を
進行させる。溶解に必要な熱量によっては、熱源供給の
ために加炭材の供給も送酸と同時に行なわれる。送酸方
法は種々の方法が可能であるが、メタル浴面上方からの
送酸にはランスが用いられ、一般に、耐用性を高めるた
めに水冷ランスが用いられ、先端のノズル孔から酸素ガ
スジェットが高速で吐出される。吐出された酸素ガスジ
ェットは、炉内で減衰しながらメタル浴面と衝突し、メ
タル浴と反応しこれを脱炭し、ＣＯガスが生成する。こ
のメタル浴面近傍等で発生したＣＯガスは、当該メタル
浴面上を覆う形で存在する溶融スラグを撹拌し上昇して
抜け出し、炉内空間及び炉口を通って排ガス処理系に吸
引される。In the case of using a converter type reactor, in addition to the material to be melted such as steel chips and the like, molten iron or a molten metal obtained by previously melting an iron source material in the furnace is fed while stirring with a bottom-blown gas. The slag-making, melting, and heating of the metal bath are advanced by the heat energy generated by the acid and heat. Depending on the amount of heat required for melting, the supply of the carburizing material is also performed at the same time as the acid supply to supply the heat source. A variety of methods are available for the acid supply method, but a lance is used for the acid supply from above the metal bath surface.In general, a water-cooled lance is used to enhance the durability, and an oxygen gas jet is introduced from the nozzle hole at the tip. Is discharged at a high speed. The discharged oxygen gas jet collides with the metal bath surface while attenuating in the furnace, reacts with the metal bath, decarbonizes it, and generates CO gas. The CO gas generated in the vicinity of the metal bath surface or the like agitates the molten slag existing in a form covering the metal bath surface, rises and escapes, and is sucked into the exhaust gas treatment system through the furnace space and the furnace port. .

【００７３】上述したように、メタル浴の脱炭で発生し
た一次燃焼ガスであるＣＯガスは、酸素ガスにより二次
燃焼が行なわれる。この二次燃焼はできるだけメタル浴
面に近い領域で行なわせることが、メタル浴への着熱効
率を上げるためには重要である。As described above, the CO gas, which is the primary combustion gas generated by the decarburization of the metal bath, is subjected to the secondary combustion by the oxygen gas. It is important that this secondary combustion be performed in a region as close as possible to the metal bath surface in order to increase the heat transfer efficiency to the metal bath.

【００７４】溶解炉等への酸素ガス含有ガスの供給は、
一般的には、前述のメタル浴面上方からの水冷ランス
に、脱炭用酸素ガスの供給ラインと二次燃焼用酸素ガス
の供給ラインとを設けて行なわれる。従って、酸素ガス
噴出ノズルも別々にも設ける。そして、二次燃焼用ノズ
ルの設計としては、その酸素ガスを直接メタル浴に吹き
付けるのではなく、メタル浴面よりやや上部の領域で燃
焼させるように工夫する。The supply of an oxygen gas-containing gas to a melting furnace or the like is as follows.
Generally, a water-cooling lance from above the metal bath surface is provided with a supply line for oxygen gas for decarburization and a supply line for oxygen gas for secondary combustion. Therefore, an oxygen gas ejection nozzle is also provided separately. The secondary combustion nozzle is designed so that the oxygen gas is not directly blown onto the metal bath, but is burned in a region slightly above the metal bath surface.

【００７５】一方、炉の側壁には別途設けたノズルよ
り、上記と同様、浴面よりやや上部の領域で燃焼させる
ようにする。このような二次燃焼は、前述したように広
い領域で行なわせることが重要であるから、ノズル、ラ
ンス及び羽口等を適切に設ける必要がある。この二次燃
焼用酸素ガスを含有するガスを、ノズルから吐出する前
に高温に予熱する方法としては、酸素ガス含有ガス配管
を各種プロセスで使用された高温度の燃焼ガス等の雰囲
気を通し、当該配管を通じて間接的に加熱する方式でも
よく、また、酸素ガス配管内で少量の燃料を燃焼させて
加熱する直接加熱方式でもよい。直接加熱方式として
は、例えば、特公平６−２９６５９号公報に開示された
方法を用いる。ここで、酸素ガス含有ガスの加熱温度と
しては前述した通り、二次燃焼反応面からは高いほど望
ましいが、加熱装置の耐熱性や加熱後ガスの輸送配管等
の制約から、通常は１３００℃程度以下にするのが望ま
しい。そして、二次燃焼速度を上げるためには少なくと
も３００℃以上にすることが必要であり、望ましくは、
６００℃以上にするのがよい。On the other hand, in a manner similar to the above, combustion is performed in a region slightly above the bath surface by a nozzle provided separately on the side wall of the furnace. Since it is important that such secondary combustion be performed in a wide area as described above, it is necessary to appropriately provide nozzles, lances, and tuyeres. As a method of preheating the gas containing the oxygen gas for secondary combustion to a high temperature before discharging it from the nozzle, the oxygen gas-containing gas pipe is passed through an atmosphere such as a high-temperature combustion gas used in various processes, A method of indirectly heating through the pipe may be used, or a direct heating method of burning and heating a small amount of fuel in the oxygen gas pipe may be used. As the direct heating method, for example, a method disclosed in Japanese Patent Publication No. 6-29659 is used. Here, as described above, the heating temperature of the oxygen gas-containing gas is preferably as high as possible from the secondary combustion reaction side. It is desirable to do the following. Then, in order to increase the secondary combustion rate, it is necessary to increase the temperature to at least 300 ° C., preferably,
The temperature is preferably set to 600 ° C. or higher.

【００７６】二次燃焼熱の着熱効率向上のためには、メ
タル浴とスラグ浴との撹拌が特に重要である。これに関
しては、電気炉のアーク加熱による電磁撹拌を利用した
り、炉底や炉壁に電磁撹拌コイルを設置したりすること
もできる。特に、ＣＯガスの二次燃焼による発熱エネル
ギーをメタル浴に効率的に伝達するためには、炉底側か
らの底吹きガス撹拌が効果的であり、種々のタイプのノ
ズルと底吹きガス種との組み合わせが可能である。ノズ
ル孔が多数集合した多孔ノズルによる方式や、酸素ガス
含有ガス用内管と冷却ガス用外管とからなる二重管方式
等がある。酸素ガス含有ガスを用いることにより、低コ
ストで大量のガスを底吹きできる場合もあるが、低い流
量域においては不活性ガスの場合と比べて浴内の反応や
熱的挙動は大差ないので、両方式とも可能である。To improve the heat transfer efficiency of the secondary combustion heat, it is particularly important to stir the metal bath and the slag bath. In this regard, electromagnetic stirring by arc heating of an electric furnace can be used, or an electromagnetic stirring coil can be provided on the furnace bottom or the furnace wall. Particularly, in order to efficiently transmit the heat generated by the secondary combustion of the CO gas to the metal bath, it is effective to agitate the bottom-blown gas from the furnace bottom side. Are possible. There are a multi-hole system in which a large number of nozzle holes are gathered, and a double-tube system including an inner tube for an oxygen-containing gas and an outer tube for a cooling gas. By using an oxygen gas-containing gas, a large amount of gas can be blown down at a low cost in some cases. Both types are possible.

【００７７】底吹きノズルからのガスジェットに関して
は、ノズルへの溶融メタルによるバックアタックによる
溶損対策とガスの吹き抜け対策上より制御される。ノズ
ルへのバックアタック防止については、ガス吐出流速を
一定速度とすることにより、またガスの吹き抜け防止に
ついては、ノズル１本当たりの流量を浴深さに応じて低
下させることが重要である。本発明においても、この点
に留意してノズルを設計することが必要である。具体的
には、処理炉の容量や溶湯装入時の浴深さに応じてノズ
ル数やノズル径を設計する。The gas jet from the bottom blow nozzle is controlled in view of measures against melt damage due to back attack by molten metal to the nozzle and measures against gas blow-through. In order to prevent back attack on the nozzle, it is important to keep the gas discharge flow rate constant, and to prevent gas blow-through, it is important to reduce the flow rate per nozzle in accordance with the bath depth. Also in the present invention, it is necessary to design a nozzle in consideration of this point. Specifically, the number of nozzles and the nozzle diameter are designed according to the capacity of the processing furnace and the bath depth at the time of charging the molten metal.

【００７８】（２）図２に、本発明の酸素製鋼炉の操業
方法を、溶銑並びに鋼屑、還元鉄及び冷銑等の固体鉄源
を主原料として実施するときに用いる、酸素製鋼炉の例
として、転炉の概略縦断面図を示す。(2) FIG. 2 shows the operation of the oxygen steelmaking furnace of the present invention, which is used when the method of operating the oxygen steelmaking furnace of the present invention is carried out using molten iron and solid iron sources such as steel scrap, reduced iron and cold iron as main raw materials. As an example, a schematic vertical sectional view of a converter is shown.

【００７９】同図に示すように、上部に炉口３１が設け
られて開放している構造を呈し、この炉口３１を通し
て、上記主原料を装入する他に、副原料投入口３２から
石灰等の副原料を溶湯３３に直接装入できる。そして、
炉内での送酸吹錬は、炉上方に設けられたランス昇降装
置により、炉口３１を通して水冷ランス３４を下降さ
せ、そのランスノズル３５を湯面上方の所定位置で停止
させ、これより酸素ジェット３６を噴射して行なう。一
方、炉底部には単数または複数個の底吹きガスノズル３
７を備え、浴中に窒素、アルゴン等の底吹きガス３８を
吹き込み、浴を撹拌する。こうして、炉内で発生するガ
スやダストは、炉口３１から排気ダクト３９を経由して
炉外へ排出する。As shown in the figure, a furnace port 31 is provided at the upper part and is open, and through the furnace port 31, in addition to the charging of the main raw material, a lime And the like can be directly charged into the molten metal 33. And
In acid blowing in the furnace, the water cooling lance 34 is lowered through the furnace port 31 by a lance elevating device provided above the furnace, and the lance nozzle 35 is stopped at a predetermined position above the surface of the molten metal. This is performed by jetting a jet 36. On the other hand, one or more bottom-blown gas nozzles 3
7, and a bottom-blowing gas 38 such as nitrogen or argon is blown into the bath to stir the bath. Thus, gas and dust generated in the furnace are discharged from the furnace port 31 to the outside of the furnace via the exhaust duct 39.

【００８０】ここで、溶解容器としては、転炉３０以外
に、鍋型の反応容器、混銑車あるいは電気炉等いずれを
用いてもよい。その場合にも酸素製鋼炉は基本的機能と
して、主・副原料の装入、送酸、浴の撹拌、及び排ガス
処理の各機能を有する装置とする。Here, as the melting vessel, other than the converter 30, any of a pot type reaction vessel, a mixed iron wheel, an electric furnace and the like may be used. In such a case, the oxygen steelmaking furnace is also a device having, as basic functions, functions of charging main and auxiliary raw materials, feeding acid, stirring the bath, and treating exhaust gas.

【００８１】酸素製鋼炉としての転炉３０への送酸方法
としては種々の方法が可能であるが、浴面上方からの送
酸には、所謂上吹きランス３４を用い、耐用性を高める
ために水冷構造とし、先端のノズル３５孔から酸素ジェ
ット３６を高速で吐出する。ノズル３５孔から吐出され
た酸素ジェット３６は、炉内で減衰しながら湯面と衝突
し、溶湯３３中［Ｃ］と脱炭反応を起こし、ＣＯガスを
生成する。この浴面近傍等で発生したＣＯガスは、溶湯
３３面上を覆う形で存在する溶融スラグ４０中を通過
し、炉内空間及び炉口３１を通って排ガス処理系に吸引
される。このノズル３５から吐出される酸素ガスを吐出
前に高温に加熱する方法は、酸素ガスラインの配管を、
所定のプロセスで使用された高温度燃焼ガス等の雰囲気
中に通し、その配管を介して間接的に酸素ガスを加熱す
る方式が可能である。その他、酸素ガスラインの配管内
で燃料を少量燃焼させて、当該酸素ガスを直接的に加熱
する方式が可能である。例えば、特公平６−２９６５９
号公報に開示された方法が使用可能である。Various methods can be used for the acid supply to the converter 30 as the oxygen steelmaking furnace. For the acid supply from above the bath surface, a so-called top blow lance 34 is used to improve the durability. The oxygen jet 36 is discharged at a high speed from the nozzle 35 at the tip. The oxygen jet 36 discharged from the nozzle 35 collides with the molten metal surface while attenuating in the furnace, causing a decarburization reaction with [C] in the molten metal 33 to generate CO gas. The CO gas generated in the vicinity of the bath surface or the like passes through the molten slag 40 existing over the surface of the molten metal 33 and is sucked into the exhaust gas treatment system through the furnace space and the furnace port 31. A method of heating the oxygen gas discharged from the nozzle 35 to a high temperature before the discharge is as follows.
It is possible to use a method in which oxygen gas is indirectly heated through an atmosphere of a high-temperature combustion gas or the like used in a predetermined process through the piping. Alternatively, a method of directly heating the oxygen gas by burning a small amount of fuel in the pipe of the oxygen gas line is possible. For example, Japanese Patent Publication No. 6-29659
Can be used.

【００８２】浴の撹拌に関しては、底吹きガス撹拌が有
効であり、種々のノズルと底吹きガス３８種の組み合わ
せが可能である。集合された多孔ノズルによる方式と、
酸素用の内管と冷却ガス用の外管とよりなる二重管方式
とがある。酸素を用いることによって、低いコストで大
量のガスを底吹きできる場合もあるが、低い流量域にお
いては不活性ガスを用いた場合と比べ、浴内での反応や
熱的挙動は大差ないので、両方式とも可能である。底吹
きガスノズル３７からのガスジェットに関しては、当該
ノズルへの溶湯のバックアタックによる溶損対策とガス
の吹き抜け対策上制御される。バックアタックの問題に
関しては、ガス吐出流速を一定速度以上とすることによ
り、またガス吹き抜けの問題に関しては、底吹きガスノ
ズル３７の１本当たり流量を、浴深に応じて低下するこ
とが重要であることが知られており、本発明における底
吹きガスノズル３７も、この点を留意して設計すること
が必要である。具体的には、処理容器の容量や、転炉へ
の溶湯装入時の浴深に応じ、底吹きガスノズル数やノズ
ル径をする。As for the stirring of the bath, bottom-blown gas stirring is effective, and a combination of various nozzles and 38 kinds of bottom-blown gas is possible. A method with a multi-hole nozzle assembled,
There is a double pipe system including an inner pipe for oxygen and an outer pipe for cooling gas. By using oxygen, a large amount of gas can be blown down at a low cost in some cases.However, in a low flow rate region, the reaction and thermal behavior in the bath are not much different from those using an inert gas. Both types are possible. The gas jet from the bottom blow gas nozzle 37 is controlled in view of measures against melt damage due to back attack of molten metal to the nozzle and measures against gas blow-through. With respect to the problem of the back attack, it is important to reduce the flow rate per gas of the bottom-blown gas nozzle 37 according to the bath depth by setting the gas discharge flow rate to a certain speed or more, and to reduce the gas blow-through. It is known that the bottom-blown gas nozzle 37 in the present invention needs to be designed with this point in mind. Specifically, the number of bottom blow gas nozzles and the nozzle diameter are determined according to the capacity of the processing container and the bath depth at the time of charging the molten metal into the converter.

【００８３】上記において使用するそれぞれのガスの純
度に関しては、反応を高める条件に合致するものであれ
ば基本的に制限は無い。但し、あまりにガスの純度が低
いと、窒素等不純物ガスの顕熱が増大するため、反応場
所の吸熱や全体の熱効率が低下するなど無視できなくな
ったり、酸素ガスを予熱する場合の付加する熱量も大き
くなるなどの問題もでてくる。従って、ある程度の純度
は必要である。また、本発明は金属の溶解炉に関するも
のであるから、溶解のための高温溶融条件の達成や製品
の品質からの制約をしなければならない。例えば、鋼の
品質に影響する窒素濃度に対しては、使用する酸素ガス
の純度はできる限り高いことが望ましい。工業的な酸素
製法でいえば、空気の液化による分離法、即ち深冷法に
より不純物を数十ｐｐｍ以下とした酸素が使えるし、数
％の窒素を含む吸着法、即ちＰＳＡ法（Ｐressure Ｓwi
ng Absorption法）の酸素等一般的なものも、鋼材製品
規格に応じて使用できる。しかし、大量使用の場合の製
造設備が大型となることや経済性を重視する場合には、
これらの製造時に純度を下げる場合や、製造後に純度の
高い酸素に空気を混合する場合等があるが、このような
比較的低純度の酸素も場合により使うことができる。The purity of each gas used in the above is basically not limited as long as it meets the conditions for enhancing the reaction. However, if the purity of the gas is too low, the sensible heat of the impurity gas such as nitrogen will increase. There are also problems such as becoming bigger. Therefore, some degree of purity is required. In addition, since the present invention relates to a metal melting furnace, it is necessary to achieve high-temperature melting conditions for melting and to restrict the quality of products. For example, for nitrogen concentration that affects the quality of steel, it is desirable that the purity of the oxygen gas used is as high as possible. Speaking of the industrial oxygen production method, a separation method by liquefaction of air, that is, oxygen whose impurity is several tens ppm or less by a cryogenic method can be used, and an adsorption method containing several% of nitrogen, that is, a PSA method (Pressure Swi)
General substances such as oxygen of the (ng Absorption method) can also be used according to steel product standards. However, in the case of large-scale production equipment and large economy,
There are cases such as lowering the purity during the production and mixing air with high-purity oxygen after the production, and such relatively low-purity oxygen can also be used in some cases.

【００８４】以上、転炉等で酸素吹錬を行う場合に関し
て述べたが、上述した酸素吹錬技術は、冶金反応的に共
通しているので、溶銑予備処理のための予備処理炉等に
おける精錬技術に対しても同様に適用することができ
る。即ち、溶銑での脱珪や脱燐処理のため、鍋や混銑車
で高温に予熱した酸素ガスを用いることにより、酸素流
量制御幅を拡げ、低硅素濃度での脱炭を抑制して優先脱
硅を行う場合や、脱燐のための酸素流量を変動させる場
合に、酸素流量制御幅を変えて反応の効率を高めること
が容易にできる。また、電気炉においては、転炉におけ
る脱炭のような機能が必要で、多くの場合、転炉よりも
撹拌が弱いので、電気炉においても、吹錬末期の過酸化
防止のためには、送酸量の低下の必要性は高い。この場
合にも、上記技術を適用することができる。The case where oxygen blowing is performed in a converter or the like has been described above. However, since the oxygen blowing technology described above is common to metallurgical reactions, refining in a pretreatment furnace or the like for pretreatment of hot metal is performed. The same applies to technology. In other words, the use of oxygen gas preheated to a high temperature in a hot pot or mixed iron wheel for desiliconization or dephosphorization treatment with molten iron expands the oxygen flow control range, suppresses decarburization at low silicon concentrations, and provides preferential decarburization. When performing silicon or changing the oxygen flow rate for dephosphorization, the oxygen flow rate control width can be changed to easily increase the efficiency of the reaction. Also, in an electric furnace, a function such as decarburization in a converter is required, and in many cases, stirring is weaker than in a converter, so even in an electric furnace, in order to prevent peroxidation at the end of blowing, The need to reduce the amount of acid transport is high. Also in this case, the above technique can be applied.

【００８５】（３）図３に、本発明に係る真空精錬炉の
操業方法を、転炉や電炉で一次精錬して得た溶鋼を処理
溶融物として実施するときに用いる装置の例として、Ｒ
Ｈ真空脱ガス炉の概略縦断面図を示す。同図に示すよう
に、鍋の上部に２本の浸漬管６１、６２を下端に有する
真空槽６３を有している。溶湯６４を一次精錬炉から受
鋼した鍋６５が処理ステーションに到着したならば、真
空槽６３が下降し、浸漬管６１、６２が溶湯６４に浸漬
されるとともに、真空槽６３内が排気され減圧状態とな
る。真空槽６３の上部は天蓋６６、天蓋下部の排気ダク
ト６７口を介し真空排気装置に接続しており、真空精錬
炉６０内で発生するガスやダストが排出される。合金、
副原料等の投入口も設置されている。天蓋６６からの水
冷ランス６８は昇降装置により湯面上部で停止され、ガ
ス６９吹付けが行なわれる。一方の浸漬管６１は上昇管
であって、複数個のノズル７０を有し、浴中に窒素、ア
ルゴンの環流ガス７１が吹き込まれ、このリフトアップ
効果により鍋内の溶湯６４の一部が真空槽６３に流れ込
み、もう一方の浸漬管６２を通って再び鍋６５内に戻
る。(3) FIG. 3 shows an example of an apparatus used when the method for operating a vacuum refining furnace according to the present invention is used as a processing molten material when molten steel obtained by primary refining in a converter or an electric furnace is used as a process molten material.
1 shows a schematic longitudinal sectional view of an H vacuum degassing furnace. As shown in the figure, a vacuum tank 63 having two immersion tubes 61 and 62 at the lower end is provided at the upper part of the pan. When the pot 65 having received the molten metal 64 from the primary smelting furnace arrives at the processing station, the vacuum tank 63 is lowered, the immersion pipes 61 and 62 are immersed in the molten metal 64, and the inside of the vacuum tank 63 is evacuated and depressurized. State. The upper portion of the vacuum chamber 63 is connected to a vacuum exhaust device via a canopy 66 and an exhaust duct 67 at the lower portion of the canopy, and gas and dust generated in the vacuum refining furnace 60 are discharged. alloy,
There is also an inlet for auxiliary materials. The water-cooling lance 68 from the canopy 66 is stopped above the surface of the molten metal by the elevating device, and gas 69 is blown. One immersion pipe 61 is a riser pipe, has a plurality of nozzles 70, and a reflux gas 71 of nitrogen and argon is blown into the bath, and a part of the molten metal 64 in the pot is evacuated by the lift-up effect. It flows into the tank 63 and returns to the pot 65 again through the other immersion tube 62.

【００８６】精錬容器として鍋型の反応容器を用い、浴
面脱ガス方式による真空精錬の場合も、鍋内の浴面自体
が真空に曝されるように、鍋全体が真空チャンバー内に
入る場合と、鍋上部のフランジシールでシールして浴面
を真空雰囲気にする場合とがある。これらいずれの場合
においても、基本的設備として、ランスを浴面上部に備
え、送酸、撹拌、原料装入及び排ガス処理の機能を有
し、ＲＨ真空脱ガス炉と同じ機能を備えている。In the case of using a pot-type reaction vessel as the refining vessel and performing vacuum refining by the bath surface degassing method, the whole pot is put into the vacuum chamber so that the bath surface itself in the pot is exposed to vacuum. In some cases, the bath surface is vacuumed by sealing with a flange seal at the top of the pot. In any of these cases, as a basic facility, a lance is provided above the bath surface, and has functions of acid supply, stirring, material charging, and exhaust gas treatment, and has the same functions as the RH vacuum degassing furnace.

【００８７】以下、ＲＨ真空脱ガス炉等環流脱ガス精錬
炉及び浴面脱ガス精錬炉のいずれにおいても、用いられ
るランスは、一般に耐用性を高めるため水冷され、浴面
とランス先端との間に所定の距離を確保するため、ラン
ス先端のノズル孔からガスジェットを高速で吐出する。
吐出されたガスジェットは、炉内で減衰しながら湯面と
衝突し、溶湯と反応する。この場合、反応で発生するガ
スや撹拌などの物理的に作用したガスは、炉内空間及び
ダクトを通って排ガス処理系に吸引される。Hereinafter, the lance used in both the reflux degassing smelting furnace such as the RH vacuum degassing furnace and the bath surface degassing smelting furnace is generally water-cooled in order to enhance the durability and the lance between the bath surface and the lance tip is used. In order to ensure a predetermined distance, a gas jet is discharged at high speed from a nozzle hole at the tip of the lance.
The discharged gas jet collides with the molten metal surface while attenuating in the furnace, and reacts with the molten metal. In this case, a gas generated by the reaction or a gas that has physically acted such as stirring is sucked into the exhaust gas treatment system through the furnace space and the duct.

【００８８】この発明においては、吹錬の所定時期にお
いて、高温のガスジェットをランスノズルから吐出す
る。このノズルから吐出されるガスを吐出前に高温に加
熱する方法は、酸素供給ラインに配管を、所定プロセス
で使用された高温度の燃焼ガス等の雰囲気中を通し、配
管を介した間接的加熱方式が可能である。その他に、酸
素供給ライン内で燃料を少量燃焼させて直接的に加熱す
る方式が可能である。直接加熱方式としては、例えば、
特公平６−２９６５９ で提供された方法が使用可能で
ある。In the present invention, a high-temperature gas jet is discharged from the lance nozzle at a predetermined timing of blowing. The method of heating the gas discharged from the nozzle to a high temperature before discharge is performed by passing a pipe through an oxygen supply line through an atmosphere such as a high-temperature combustion gas used in a predetermined process, and indirectly heating the pipe through the pipe. A scheme is possible. Alternatively, a method of directly heating the fuel by burning a small amount of fuel in the oxygen supply line is possible. As a direct heating method, for example,
The method provided in JP-B-6-29659 can be used.

【００８９】上記において使用するガスの純度に関して
は、精錬炉内反応を高める条件に合致するものであれば
基本的に制限は無い。但し、この発明は、金属の溶解炉
に関するものであるから、溶湯への不純物ガスの吸収が
あっても、要請される製品の品質水準を満たすのに十分
な純度を有するものでなければならない。例えば、鋼の
品質に影響する窒素濃度に関しては、使用する酸素の純
度はできる限り高いことが望ましい。工業的な酸素製法
でいえば、空気の液化による分離法、即ち深冷法により
不純物を数十ｐｐｍ以下とした酸素が使えるし、数％の
窒素を含む吸着法、即ちＰＳＡ法（Ｐressure Ｓwing A
bsorption法）の酸素など一般的なものも鋼材製品規格
に応じて使用できる。しかし、大量使用の場合の製造設
備が大型となることや経済性を重視する場合には、これ
らの製造時に純度を下げる場合や、製造後に純度の高い
酸素に空気を混合する場合などがあるが、このような比
較的低純度の酸素も場合により使うことができる。The purity of the gas used in the above is basically not limited as long as it meets the conditions for enhancing the reaction in the refining furnace. However, since the present invention relates to a metal melting furnace, it must have a purity sufficient to satisfy a required product quality level even if an impurity gas is absorbed into the molten metal. For example, with respect to the nitrogen concentration which affects the quality of steel, it is desirable that the purity of the oxygen used is as high as possible. Speaking of industrial oxygen production methods, a separation method by liquefaction of air, that is, oxygen whose impurities are several tens ppm or less by a cryogenic method can be used, and an adsorption method containing several% of nitrogen, that is, a PSA method (Pressure Swing A).
General substances such as oxygen of the bsorption method can also be used according to the steel product standard. However, when the production equipment becomes large and mass production is emphasized in the case of mass use, the purity may be reduced during the production, or air may be mixed with high purity oxygen after the production. However, such relatively low-purity oxygen may optionally be used.

【００９０】浴の撹拌に関しては、前述のように、浴全
体の循環流を高めたり、反応サイトの撹乱を強めるもの
であり、環流ガスや底吹きガス撹拌が有効であり、種々
のノズルとガス種の組み合わせが可能である。ノズル形
態としては、単管自体や単管が集合された多孔ノズルに
よる方式やポーラスなノズルによる方式などがある。精
錬処理容器の容量により必要なガス量、搬送鍋を用いて
溶湯を撹拌する場合における場合には、撹拌ガスのオン
オフの必要性等から、ノズル種やノズル数などを設計す
る。As described above, the stirring of the bath is to increase the circulating flow of the bath as a whole or to enhance the disturbance of the reaction site. The stirring of the reflux gas or the bottom blowing gas is effective. Combinations of species are possible. Examples of the nozzle form include a method using a single tube itself, a multi-hole nozzle in which the single tubes are assembled, and a method using a porous nozzle. In the case where the required amount of gas depends on the capacity of the refining vessel and the molten metal is stirred using the transfer pan, the nozzle type and the number of nozzles are designed based on the necessity of turning on and off the stirring gas.

【００９１】[0091]

【実施例】この発明を実施例により更に説明する。 〔実施例１〕図１に概要を示した５０ｔ規模の交流式ア
ーク電気炉の側壁に、二次燃焼用酸素ランス２を６本設
けて原料の溶解試験をした。試験は、本発明の範囲内の
条件で行なった実施例１〜９と、本発明の範囲外の条件
で行なった比較例１及び２からなる。溶解用の鉄源原料
の装入は、通常の溶解時と同様に、溶解原料として鋼屑
を主体とした鉄源原料５０ｔを、３０ｔと２０ｔとの２
回に分けてバケットで装入した。２回目の装入後約１０
分で、装入物が溶落し、メタル７浴面は見かけ上フラッ
トになった。この段階で炉側壁のランス２より所定流量
の送酸を行ない、メタル７浴から発生しているＣＯガス
を二次燃焼させ、メタル７浴の昇温速度を測定した。炉
のほぼ中心を向いている各二次燃焼用ランス２は、先端
に２個のノズル孔をもち、噴出角は水平面に対して下向
きに２０°とした。ランスとしては、同一ランスの２個
のノズル孔間の角度が、２０°及び１１０°の２種類と
し、２０°と１１０°のノズル孔間角度のランスを交互
に配置した。また、ノズルから酸素ガス濃度９９．５％
の純酸素ガスを噴出させた。但し、当該酸素ガスジェッ
トは、３本の電極１と干渉しないように、電極１の位置
に対するジェットの噴出方向を調整した。酸素ガス流量
は６本のすべてのランス２からの総量で１５００Ｎｍ3
／ｈとした。即ち、ノズル１孔当たりの平均流量は１２
５Ｎｍ3／ｈである。EXAMPLES The present invention will be further described with reference to examples. [Example 1] Six oxygen lances 2 for secondary combustion were provided on the side wall of an AC electric arc furnace of 50 t scale schematically shown in FIG. The test consisted of Examples 1 to 9 performed under conditions within the scope of the present invention and Comparative Examples 1 and 2 performed under conditions outside the scope of the present invention. The charging of the iron source raw material for melting is performed in the same manner as in normal melting, by using 50 t of the iron source raw material mainly composed of steel chips as the melting raw material and 2 to 30 t and 20 t.
Charged in buckets divided into times. Approximately 10 after the second charge
In minutes, the charge had melted down and the metal 7 bath surface seemed flat. At this stage, the acid was supplied at a predetermined flow rate from the lance 2 on the furnace side wall, and the CO gas generated from the metal 7 bath was secondarily burned, and the rate of temperature rise of the metal 7 bath was measured. Each of the lances 2 for secondary combustion, which is located substantially at the center of the furnace, has two nozzle holes at the tip, and the ejection angle is 20 ° downward with respect to the horizontal plane. As the lances, the angles between the two nozzle holes of the same lance were two types, 20 ° and 110 °, and the lances with the angles between the nozzle holes of 20 ° and 110 ° were alternately arranged. In addition, oxygen gas concentration 99.5% from the nozzle
Of pure oxygen gas was ejected. However, the jet direction of the jet with respect to the position of the electrode 1 was adjusted so that the oxygen gas jet did not interfere with the three electrodes 1. The oxygen gas flow rate is 1500 Nm 3 in total from all six lances 2.
/ H. That is, the average flow rate per nozzle hole is 12
5 Nm 3 / h.

【００９２】二次燃焼用酸素ガスを高温に予熱するた
め、各ランス２への酸素ガス導入部に、酸素ガス予熱装
置５を設けた。その形式は、酸素ガス配管を小型の電気
ヒーター内を通過させるものである。この予熱装置５で
酸素ガスを約１１００℃まで加熱でき、ランス２の吐出
口での酸素ガス温度を９５０℃以上に確保できる。酸素
ガス温度として、２５０、４５０、６５０、８５０℃及
び常温の５水準で試験した。また、ノズルから吐出され
る酸素ガス流速は、１００、２５０及び５００ｍ／ｓと
なるように、酸素ガス温度を考慮して各ノズル孔径を決
めた。In order to preheat the oxygen gas for secondary combustion to a high temperature, an oxygen gas preheating device 5 was provided at an oxygen gas introduction portion to each lance 2. In this type, an oxygen gas pipe is passed through a small electric heater. Oxygen gas can be heated to about 1100 ° C. by the preheating device 5, and the oxygen gas temperature at the discharge port of the lance 2 can be maintained at 950 ° C. or higher. The test was conducted at five levels of oxygen gas temperature: 250, 450, 650, 850 ° C. and room temperature. The nozzle hole diameters were determined in consideration of the oxygen gas temperature so that the flow rates of the oxygen gas discharged from the nozzles were 100, 250, and 500 m / s.

【００９３】上記条件で二次燃焼用酸素ガスを供給する
と同時に、排滓ゲートから水冷ランスを水平に挿入し、
その先端にある別々のノズルからそれぞれ加炭及び送酸
を行なった。送酸量は１時間当たり１５００Ｎｍ3で、
加炭はコークス粉を２５ｋｇ／ｍｉｎの一定とした。定
常的に浴からＣＯガスを発生させたので、浴面上のスラ
グ４はいわゆるフォーミング状態となり、スラグ４は泡
立ち、その高さは約６０ｃｍ以上になった。側壁のラン
ス２からの酸素ガスは高速で、このフォーミングスラグ
中に侵入後、スラグ内を進行し、電極１近傍まで到達
し、その間にそのスラグ中を上昇中のＣＯガスを燃焼さ
せ、一部あるいは大部分のＣＯガスはＣＯ 2ガスとな
る。その後、ＣＯ2ガスはスラグ４から抜け出て炉内上
部空間を通過し、排気ダクトを経て排ガス集塵系で処理
される。Supplying oxygen gas for secondary combustion under the above conditions
At the same time, insert a water cooling lance horizontally from the waste gate,
Carburizing and acid feeding from separate nozzles at the tip respectively
Was performed. Acid transfer rate is 1500Nm per hourThreeso,
The coking was performed at a constant coke powder of 25 kg / min. Set
Since CO gas was constantly generated from the bath, the slurry on the bath surface
Slag 4 is in a so-called forming state, and slag 4 is
Standing, the height became about 60 cm or more. Side wall run
The oxygen gas from the slag 2 is high speed,
After penetrating inside, proceed inside the slag and reach near electrode 1
Meanwhile, the CO gas rising in the slag is burned.
And some or most of the CO gas is CO TwoGas
You. Then, COTwoGas escapes from slag 4 and goes inside furnace
After passing through the internal space, it is treated by the exhaust gas collection system through the exhaust duct
Is done.

【００９４】なお、電極１による原料の加熱電力は一定
とし、１０分間の操業で、３８００ｋＷｈの電力を投入
した。このような条件で１０分間の操業を行ない、排ガ
ス分析から二次燃焼率を、そしてメタル浴の温度測定か
ら着熱効率を評価した。着熱効率は、通常のフォーミン
グ操作のみを行ない、二次燃焼なしで電極加熱を行なっ
た場合の昇温速度を、１５℃／分と見積もり、これをベ
ースとした。二次燃焼を行なったときの着熱量の見積も
りとしては、原料の未溶解が完全になくなった時以降に
おいて昇温速度から上記ベースの昇温速度を差し引き、
この値を二次燃焼によるメタル浴及び溶融スラグの顕熱
増加速度の実績とし、これを上記見積もり値とした。こ
のときの顕熱増加分と、二次燃焼率から求まる二次燃焼
による理論燃焼発熱分との比を、着熱効率とした。な
お、排滓ゲートから水冷ランスを水平にして吹き込んだ
方法による加炭及び送酸条件は、実施例及び比較例に共
通である。The power for heating the raw material by the electrode 1 was kept constant, and a power of 3800 kWh was supplied during the operation for 10 minutes. The operation was performed for 10 minutes under these conditions, and the secondary combustion rate was evaluated from exhaust gas analysis, and the heating efficiency was evaluated from the temperature measurement of the metal bath. Heating efficiency was based on an estimate of a heating rate of 15 ° C./min in the case where only normal forming operation was performed and electrode heating was performed without secondary combustion. As an estimate of the amount of heat when performing the secondary combustion, subtract the heating rate of the base from the heating rate after the time when the undissolved material completely disappeared,
This value was used as the actual sensible heat increase rate of the metal bath and the molten slag by the secondary combustion, and this was used as the above estimated value. The ratio of the sensible heat increase at this time to the theoretical combustion heat generated by the secondary combustion obtained from the secondary combustion rate was defined as the heat transfer efficiency. The conditions for carburizing and acid-supplying by a method in which a water-cooling lance is blown horizontally from a waste gate are common to Examples and Comparative Examples.

【００９５】更に、前述したように、炉内耐火物の溶損
に対する影響を評価した。二次燃焼する場所があまりに
ノズル設置側の側壁に近いと、ノズルを設置した側壁近
傍の耐火物部分が溶損し易い傾向があったので、ノズル
直下の耐火物部分の溶損程度を評価した。Further, as described above, the effect of the refractory in the furnace on the erosion was evaluated. If the location of the secondary combustion was too close to the side wall on the nozzle installation side, the refractory portion near the side wall where the nozzle was installed tended to be easily eroded. Therefore, the degree of erosion of the refractory portion immediately below the nozzle was evaluated.

【００９６】炉側のランスのノズルから噴出する純酸素
ガスの予熱温度及びその吐出流速を前述した通り変化さ
せ、上記試験を行なった。試験結果を表１に示す。The above test was conducted by changing the preheating temperature and the discharge flow rate of the pure oxygen gas ejected from the nozzle of the lance on the furnace side as described above. Table 1 shows the test results.

【００９７】[0097]

【表１】 [Table 1]

【００９８】上記結果より、電気炉製鋼操業において本
発明の方法で二次燃焼用酸素を供給すると、二次燃焼率
及び着熱効率の増加が可能となり、耐火物の溶損も少な
くなることがわかった。From the above results, it is found that, when the oxygen for secondary combustion is supplied by the method of the present invention in the electric furnace steelmaking operation, the secondary combustion rate and the heating efficiency can be increased, and the erosion of the refractory can be reduced. Was.

【００９９】〔実施例２〕３００ｔ規模の製鋼用転炉に
おいて、吹錬用ランス（主ランス）を用いて、予熱され
た酸素ガスを二次燃焼用酸素ガスとして用い、二次燃焼
及び着熱効率に関する試験を行なった。試験は、本発明
の範囲内の条件で行なった実施例１０〜１６と、本発明
の範囲外の条件で行なった比較例３及び４からなる。ラ
ンスは脱炭用酸素ガス配管と二次燃焼用酸素ガス配管と
の２系統をもつダブルフロー式である。脱炭用のノズル
は通常の吹錬ランスと同じで、ランス下端に常温の酸素
ガスを大量に送酸できるノズルを備えている。そのノズ
ル孔は、中心孔１孔とその周囲に４孔があるものを用い
た。ランス下端と湯面との間の距離（以下、ランス高さ
という）を２．０ｍとし、この計５個のノズルから５８
０００Ｎｍ3／ｈの送酸を行なった。二次燃焼用には、
同ランスの下端から８０ｃｍの高さの外周面に設けた複
数個のノズルを用いた。Example 2 In a 300-ton steelmaking converter, a preheating oxygen gas was used as a secondary combustion oxygen gas using a blowing lance (main lance), and secondary combustion and heating efficiency were measured. Was tested. The tests consisted of Examples 10 to 16 performed under conditions outside the scope of the present invention, and Comparative Examples 3 and 4 performed under conditions outside the scope of the present invention. The lance is of a double flow type having two systems, an oxygen gas pipe for decarburization and an oxygen gas pipe for secondary combustion. The decarburizing nozzle is the same as a normal blowing lance, and has a nozzle at the lower end of the lance that can send a large amount of oxygen gas at room temperature. The nozzle hole used had one center hole and four holes around the center hole. The distance between the lower end of the lance and the surface of the molten metal (hereinafter referred to as the lance height) is 2.0 m.
000 Nm 3 / h was fed. For secondary combustion,
A plurality of nozzles provided on the outer peripheral surface at a height of 80 cm from the lower end of the lance were used.

【０１００】転炉吹錬と同様に、冷銑１１０ｔ及び溶銑
１９０ｔを装入後、吹錬を開始した。吹錬初期から二次
燃焼用のノズルより所定流量の送酸を行ない、脱炭で発
生しているＣＯガスを二次燃焼させながら、最終的に冷
銑が全量溶解し、更に所定の成分及び温度が得られるま
で吹錬した。使用した送酸用酸素ガスは濃度９９．９％
の純酸素ガスである。二次燃焼ノズルは吐出角を水平面
に対して下向き４０°とした。二次燃焼用酸素ガス流量
は全ノズルの合計量で１２０００Ｎｍ3／ｈとした。脱
炭用の酸素ガスが全量ＣＯガスとなり、このＣＯガスの
内、二次燃焼用酸素ガス全量との反応当量分のＣＯガス
が、二次燃焼によりＣＯ2ガスに変換すると仮定する
と、二次燃焼比ＣＯ2／（ＣＯ＋ＣＯ2）は０．２１とな
る。実際には脱炭用の酸素ガスも一部が二次燃焼に消費
されるので、二次燃焼用酸素ガス分が完全に燃焼した場
合には、二次燃焼比は上記値０．２１よりも高値を示
す。そこで、二次燃焼比の評価としては、絶対値どうし
の比較はせず、各試験条件間で相対的比較により行なう
こととした。As in the case of the converter blowing, after the charging of 110 tons of hot metal and 190 tons of hot metal, the blowing was started. From the initial stage of blowing, acid is supplied at a predetermined flow rate from the nozzle for secondary combustion, and while the CO gas generated by decarburization is secondary-combusted, finally the entire amount of cold iron is dissolved, and furthermore, the predetermined component and Blowing was performed until a temperature was obtained. The concentration of oxygen gas used for acid supply was 99.9%.
Pure oxygen gas. The discharge angle of the secondary combustion nozzle was set to 40 ° downward with respect to the horizontal plane. The oxygen gas flow rate for the secondary combustion was 12000 Nm 3 / h in total of all nozzles. Assuming that the total amount of oxygen gas for decarburization becomes CO gas, and that CO gas equivalent to the reaction equivalent of the total amount of oxygen gas for secondary combustion is converted into CO 2 gas by secondary combustion, The combustion ratio CO 2 / (CO + CO 2 ) is 0.21. Actually, a part of the oxygen gas for decarburization is also consumed in the secondary combustion. Therefore, when the oxygen gas for the secondary combustion is completely burned, the secondary combustion ratio is larger than the above value of 0.21. Indicates a high value. Therefore, the evaluation of the secondary combustion ratio was not performed by comparing the absolute values, but by performing a relative comparison between the test conditions.

【０１０１】二次燃焼用の酸素ガスを高温に予熱するた
め、各ランスへの酸素ガス導入部に、酸素ガスの加熱装
置を設けた。形式は、酸素ガス配管の途中で燃料として
のプロパンガスを少量燃焼させて、直接当該酸素ガスを
加熱する方式のものである。この予熱装置で、配管やノ
ズルの損傷はなく、ランス吐出口での酸素ガス温度を９
００°以上に確保することができる。この試験では酸素
ガス温度は、２００、４００、７００、９００及び常温
の５水準で行なった。また、各ランスのノズル孔径及び
ノズル孔数は、吐出流速を考慮し、更に耐火物の溶損へ
の影響を少なくするため、二次燃焼する場所をあまり炉
壁近傍としないことを考慮して決めた。In order to preheat the oxygen gas for the secondary combustion to a high temperature, a heating device for the oxygen gas was provided at the oxygen gas introduction portion to each lance. The type is a method of directly heating the oxygen gas by burning a small amount of propane gas as fuel in the middle of the oxygen gas pipe. With this preheating device, there was no damage to the pipes and nozzles, and the oxygen gas temperature at the lance discharge port was 9
It can be secured to 00 ° or more. In this test, the oxygen gas temperature was set at five levels of 200, 400, 700, 900 and normal temperature. In addition, the nozzle hole diameter and the number of nozzle holes of each lance, taking into account the discharge flow rate, and further taking into account that the location of secondary combustion is not so close to the furnace wall in order to reduce the influence on the erosion of the refractory. decided.

【０１０２】二次燃焼用酸素ガスの供給と同時に加炭材
を投入した。加炭材にはコークス粉を使用した。定常的
にメタル浴からＣＯガスが発生するので、メタル浴面上
のスラグはいわゆるフォーミング状態となり、スラグは
泡立ち、その高さは約２００〜５００ｃｍになった。ラ
ンスからの二次燃焼用酸素ガスは高速で、このフォーミ
ングスラグ中に侵入後、スラグ内を進行し、その間に当
該スラグ内を上昇中のＣＯガスを燃焼させ、一部がＣ酸
素ガスとなる。その後、スラグから抜け出し、炉内の上
部空間を通過し、排気ダクトを経て、排ガス集塵系で処
理される。[0102] A carburizing agent was supplied simultaneously with the supply of the oxygen gas for secondary combustion. Coke powder was used as the carbonized material. Since CO gas was constantly generated from the metal bath, the slag on the metal bath surface was in a so-called forming state, the slag foamed, and its height was about 200 to 500 cm. Oxygen gas for secondary combustion from the lance is high-speed, penetrates into the forming slag, then travels in the slag, during which the CO gas rising in the slag is burned, and part of it becomes C oxygen gas . Then, it escapes from the slag, passes through the upper space in the furnace, passes through the exhaust duct, and is treated in the exhaust gas collection system.

【０１０３】上述した条件で、最終の溶鋼Ｃ濃度が０．
２〜０．３％、浴温度が１６３０〜１６４０℃となるま
で操業を行ない、全処理時間及び排ガス分析から二次燃
焼率を、そして、装入原料の成分、出鋼時のメタル浴成
分及び出鋼温度を用い、熱収支バランスに基づき二次燃
焼分の発熱量に対する着熱効率を評価した。Under the above-described conditions, the final molten steel C concentration is set to 0.1.
The operation is continued until the bath temperature reaches 1630 to 1640 ° C., the secondary combustion rate is determined from the total treatment time and exhaust gas analysis, and the components of the raw materials, metal bath components at the time of tapping and Using the tapping temperature, the heat transfer efficiency to the calorific value of the secondary combustion was evaluated based on the heat balance.

【０１０４】なお、主ランスから噴出させる酸素ガスの
予熱温度及び吐出流速を前述した通り変化させ、上記試
験を行なった。試験結果を、表２に示す。The above test was performed by changing the preheating temperature and the discharge flow rate of the oxygen gas ejected from the main lance as described above. The test results are shown in Table 2.

【０１０５】[0105]

【表２】 [Table 2]

【０１０６】上記結果より、転炉製鋼操業において本発
明の方法により、二次燃焼用酸素ガスを所定の高温に予
熱して用いると、二次燃焼場所を拡大し制御することが
可能になり、二次燃焼率及び着熱効率の増加が可能とな
り、耐火物の溶損も少なくなることがわかった。From the above results, when the secondary combustion oxygen gas is preheated to a predetermined high temperature and used by the method of the present invention in the converter steelmaking operation, the secondary combustion site can be expanded and controlled, It was found that it was possible to increase the secondary combustion rate and the heating efficiency, and to reduce the erosion of the refractory.

【０１０７】［試験３］酸素製鋼炉として１トンの転炉
を用い、溶銑の酸素吹錬による脱炭処理試験を行なっ
た。使用した精錬炉は、図２に示した転炉に準じたもの
である。炉上部には上吹き水冷ランス３４を設けた。水
冷ランス３４のノズルは、１トン転炉用の単孔ノズルで
あって、スロートの径は５．１ｍｍΦ、スカートの最大
径は８．５ｍｍΦである。これは送酸流量が１５０Ｎｍ
3／ｈｒ、圧力が１２ｋｇ／ｃｍ2Ｇにおけるラバールノ
ズルとして最適化されたものである。水冷ランス３４へ
の酸素ガス導入部に、ガスを高温に予熱するためのガス
加熱装置を設けた。当該加熱装置の形式は、 酸素ガス
を高温に予熱するため、酸素ガス配管を小型の電気ヒー
ター内を通過させる間接加熱方式のものであり、最高加
熱温度約１１００℃で、ランスノズル吐出口での酸素ガ
ス温度は９５０℃を確保できる。[Test 3] Using a 1-ton converter as an oxygen steelmaking furnace, a decarburization test was performed by oxygen blowing of hot metal. The refining furnace used was similar to the converter shown in FIG. An upper blow water cooling lance 34 was provided at the upper part of the furnace. The nozzle of the water-cooling lance 34 is a single-hole nozzle for a 1-ton converter, with a throat diameter of 5.1 mmΦ and a skirt maximum diameter of 8.5 mmΦ. This means that the acid flow rate is 150 Nm
It is optimized as a Laval nozzle at 3 / hr and a pressure of 12 kg / cm 2 G. A gas heating device for preheating the gas to a high temperature was provided in the oxygen gas introduction part to the water cooling lance. The type of the heating device is of the indirect heating type in which the oxygen gas pipe passes through a small electric heater in order to preheat the oxygen gas to a high temperature. An oxygen gas temperature of 950 ° C. can be secured.

【０１０８】上記設備を用い、本発明の範囲内の実施
例、及び本発明の範囲外の比較例を適宜試験した。硅素
をほとんど含まず炭素濃度が約４．２％の溶銑１トンを
転炉に装入し、酸素吹錬を行なった。吹錬方法は、上記
水冷ランスを用い純度９９．５％の酸素ガスを用いた。
初めに常温の酸素ガスを流量１５０Ｎｍ3／ｈｒ（鉄１
トンあたり２．５Ｎｍ3／ｍｉｎ）で１４分間送酸後、
末期吹錬に入った。末期吹錬においては、吹錬終点ま
で、各種水準の高温酸素ガス、又は常温酸素ガスを流量
５０〜１００Ｎｍ3／ｈｒ（鉄１トンあたり０．８３〜
１．６７Ｎｍ3／ｍｉｎ）の範囲内で供給した。そし
て、全吹錬時間、吹錬終点における溶鋼中［Ｃ］濃度、
スラグ中酸化鉄の全鉄濃度（Ｔ．Ｆｅ）、及びスラグ中
ＭｎＯ濃度を測定し、脱炭酸素効率及びマンガン歩留を
算定した。また、スラグが過酸化になるとスラグライン
耐火物部分が溶損しやすい傾向があったので、当該部分
の耐火物溶損程度を評価した。Using the above equipment, examples within the scope of the present invention and comparative examples outside the scope of the present invention were appropriately tested. One ton of hot metal containing almost no silicon and having a carbon concentration of about 4.2% was charged into the converter, and oxygen blowing was performed. The blowing method used the above-mentioned water-cooled lance and used oxygen gas having a purity of 99.5%.
First, a normal temperature oxygen gas is supplied at a flow rate of 150 Nm 3 / hr (iron 1).
After feeding for 14 minutes at 2.5 Nm 3 / min per ton)
The end of the season has begun. In the end-stage blowing, various levels of high-temperature oxygen gas or normal-temperature oxygen gas are supplied at a flow rate of 50 to 100 Nm 3 / hr (0.83 to 1 iron / ton) until the blowing end point.
(1.67 Nm 3 / min). Then, the total blowing time, [C] concentration in molten steel at the end point of blowing,
The total iron concentration (T.Fe) of the iron oxide in the slag and the MnO concentration in the slag were measured, and the decarbonation efficiency and the manganese yield were calculated. Further, when the slag became overoxidized, the slag line refractory portion tended to be melted easily. Therefore, the refractory erosion degree of the portion was evaluated.

【０１０９】上記試験結果は次の通りである。図４に、
末期吹錬において、送酸量を５０Ｎｍ3／ｈｒ（鉄１ト
ンあたり０．８３Ｎｍ3／ｍｉｎ）の一定流量で所定時
間吹錬した場合の、吹錬終点における溶鋼中［Ｃ］濃度
とスラグ中酸化鉄の全鉄分濃度（Ｔ．Ｆｅ）との関係
を、酸素ガス温度が６５０℃の場合と常温の場合とにつ
いて比較したグラフを示す。The test results are as follows. In FIG.
In the last stage blowing, when the amount of acid supply is blown at a constant flow rate of 50 Nm 3 / hr (0.83 Nm 3 / min per ton of iron) for a predetermined time, the [C] concentration in the molten steel and the slag in the slag at the end point of the blowing. 3 is a graph comparing the relationship between the total iron content of iron oxide (T.Fe) and the case where the oxygen gas temperature is 650 ° C. and the case where the oxygen gas temperature is normal temperature.

【０１１０】このように、低酸素濃度領域において、終
点［Ｃ］濃度の低下につれてスラグ中（Ｔ．Ｆｅ）濃度
は上昇するが、吹錬用酸素ガスが高温に予熱すると、終
点におけるスラグ中（Ｔ．Ｆｅ）濃度の水準は低下し、
溶鉄及びスラグの過酸化が抑制される。As described above, in the low oxygen concentration region, the concentration of slag (T.Fe) increases as the concentration of the end point [C] decreases, but when the oxygen gas for blowing is preheated to a high temperature, the concentration of slag in the end point ( The level of T.Fe) concentration decreases,
Peroxidation of molten iron and slag is suppressed.

【０１１１】図５には、同じく末期吹錬において、送酸
量を５０Ｎｍ3／ｈｒ（鉄１トンあたり０．８３Ｎｍ3／
ｍｉｎ）の一定流量で所定時間吹錬したが、酸素ガス温
度を常温、２５０℃、４５０℃、６５０℃及び８５０℃
の５水準に変化させた場合における、酸素ガス温度と吹
錬終点におけるスラグ中ＭｎＯ濃度との関係を示す。但
し、同図は、転炉への装入全Ｍｎ分を、溶銑中Ｍｎ分と
Ｍｎ約５０％含有のマンガン鉱石の１６ｋｇ装入による
Ｍｎ分との合計値で１．００％に設定し、吹錬終点にお
ける溶鋼中［Ｃ］濃度目標を０．０９％に設定したヒー
トの内、吹錬終点の溶鋼中［Ｃ］濃度が０．０８〜０．
１０％であったヒートを対象としたものである。[0111] Figure 5 is the same end blowing, oxygen-flow amount 50 Nm 3 / hr (iron per ton of 0.83 nM 3 /
min) at a constant flow rate for a predetermined time, but the oxygen gas temperature was kept at room temperature, 250 ° C., 450 ° C., 650 ° C. and 850 ° C.
5 shows the relationship between the oxygen gas temperature and the MnO concentration in the slag at the end point of the blowing when changing to the five levels shown in FIG. However, in the figure, the total Mn content charged to the converter is set to 1.00% as the sum of the Mn content in the hot metal and the Mn content by charging 16 kg of manganese ore containing about 50% Mn, Of the heat in which the target of [C] concentration in molten steel at the end point of blowing was set to 0.09%, the [C] concentration in molten steel at the end point of blowing was 0.08-0.
This is for the heat of 10%.

【０１１２】このように、低酸素濃度領域において、吹
錬用酸素ガスの温度を高温にするほど、終点におけるス
ラグ中ＭｎＯ濃度は低下し、終点における溶鉄中のＭｎ
歩留は上昇する。As described above, in the low oxygen concentration region, the higher the temperature of the oxygen gas for blowing, the lower the MnO concentration in the slag at the end point and the lower the MnO concentration in the molten iron at the end point.
Yield rises.

【０１１３】更に、吹錬終点の溶鋼中［Ｃ］濃度目標を
上記のように０．０９％とし、末期吹錬における送酸量
を、５０、７５及び１００Ｎｍ3／ｈｒの３水準に設定
し、吹錬用酸素ガスの温度を常温〜８５０℃の高温まで
の５水準に変化させた場合の、酸素ガスジェットの速
度、全吹錬時間、脱炭酸素効率、Ｍｎ歩留、及び耐火物
溶損状況を評価した。その結果を、表３に示す。Further, the target of [C] concentration in molten steel at the end of blowing was set at 0.09% as described above, and the amount of acid supplied in the last stage blowing was set at three levels of 50, 75 and 100 Nm 3 / hr. Gas velocity, total blowing time, decarbonation efficiency, Mn yield, and refractory melting when the temperature of oxygen gas for blowing was changed to five levels from room temperature to 850 ° C. The loss situation was evaluated. Table 3 shows the results.

【０１１４】[0114]

【表３】 [Table 3]

【０１１５】常温においては、酸素ガス流量を１５０Ｎ
ｍ3／ｈｒから５０Ｎｍ3／ｈｒに低下させると、その流
速はマッハ数が１．７５から１．４０まで低下する。し
かし、酸素ガスを高温に予熱すると、酸素ガス流量を５
０Ｎｍ3／ｈｒに低下させても、４５０℃、６５０℃及
び８５０℃に高めた場合には、その流速の低下は抑制さ
れ、それぞれマッハ数が１．５６、１．６０及び１．６
３に維持された。At room temperature, the oxygen gas flow rate is
When the flow rate is reduced from m 3 / hr to 50 Nm 3 / hr, the flow rate decreases from a Mach number of 1.75 to 1.40. However, when the oxygen gas is preheated to a high temperature, the oxygen gas flow rate becomes 5
Even when the flow rate is reduced to 0 Nm 3 / hr, when the flow rate is increased to 450 ° C., 650 ° C., and 850 ° C., the decrease in the flow rate is suppressed, and the Mach numbers are 1.56, 1.60, and 1.6, respectively.
Maintained at 3.

【０１１６】このように、吹錬末期の溶鋼中［Ｃ］濃度
の低酸素領域において、送酸量を低下させても、酸素ガ
スを高温に予熱し、酸素ガス流速を上げることにより、
溶鉄やスラグの過酸化を抑制しつつ、脱炭酸素効率よ
く、しかも、スラグライン耐火物の溶損を抑えた転炉に
おける酸素吹錬を行なうことができる。As described above, in the low oxygen region where the concentration of [C] in the molten steel at the end of blowing is low, the oxygen gas is preheated to a high temperature and the oxygen gas flow rate is increased even if the amount of acid supply is reduced.
It is possible to perform oxygen blowing in a converter with high decarboxylation efficiency and reduced erosion of slag line refractories while suppressing peroxidation of molten iron and slag.

【０１１７】これらの結果から、吹錬末期には、高温に
加熱した酸素ガスを用いて吹錬することにより、ノズル
を交換せずに、酸素噴流を浴に効率的に作用させて酸素
使用量も減らすことができ、吹錬終点でのスラグの酸化
を低減すると共に、マンガン歩留の上昇が可能となり、
耐火物の溶損も少なくできることがわかった。From these results, in the final stage of blowing, by blowing using oxygen gas heated to a high temperature, the oxygen jet is allowed to efficiently act on the bath without replacing the nozzle, thereby reducing the oxygen consumption. Can be reduced, oxidation of slag at the end of blowing can be reduced, and manganese yield can be increased.
It was found that the erosion of the refractory can be reduced.

【０１１８】さらに、前述のように、スラグが過酸化に
なるとスラグライン耐火物部分が溶損しやすい傾向があ
ったので、溶損程度を評価した。Further, as described above, when the slag becomes peroxidized, the slag line refractory portion tends to be easily melted. Therefore, the degree of melting was evaluated.

【０１１９】［試験４］酸素製鋼炉として１５０トン規
模の鍋を用い、溶銑の酸素吹錬による脱珪処理試験を行
なった。鍋上部から水冷ランスを挿入し、ランス下端と
湯面間距離（ランス高さ）を１．５ｍとした。ランス下
端には常温の酸素３０００Ｎｍ3／ｈｒを送酸できる２
ヶのノズルを有する。ランスへの酸素ガス導入部に、ガ
スを高温に予熱するためのガス加熱装置を設けた。当該
加熱装置の形式は、酸素ガス配管内で少量のプロパンガ
スを燃焼させる直接加熱方式のものである。この予熱装
置で、配管やノズルの損傷無く、ランス吐出口での酸素
ガス温度は９００℃以上を確保できる。[Test 4] A 150 ton scale pot was used as an oxygen steelmaking furnace, and a desiliconization test was performed on molten iron by oxygen blowing. A water-cooled lance was inserted from the top of the pot, and the distance between the lower end of the lance and the molten metal surface (lance height) was set to 1.5 m. 3,000 Nm 3 / hr of normal temperature oxygen can be sent to the lower end of the lance 2
With three nozzles. A gas heating device for preheating the gas to a high temperature was provided in the oxygen gas introduction part to the lance. The type of the heating device is a direct heating type in which a small amount of propane gas is burned in an oxygen gas pipe. With this preheating device, the oxygen gas temperature at the lance discharge port can be maintained at 900 ° C. or higher without damaging the pipes and nozzles.

【０１２０】上記設備を用い、本発明の範囲内の実施
例、及び本発明の範囲外の比較例を適宜試験した。硅素
濃度が０．２０〜０．２２％の溶銑１５０トンを上記鍋
に装入し、酸素吹錬を行なった。吹錬方法は、上記水冷
ランスを用い純度９９．５％の酸素ガスを用いた。初め
に常温の酸素ガスを流量２２００Ｎｍ3／ｈｒ（鉄１ト
ンあたり０．２４Ｎｍ3／ｍｉｎ）で５分間送酸後、各
種水準の高温酸素ガス、又は常温酸素ガスを、次の通り
送酸した。即ち、１分毎に酸素ガス流量を４００Ｎｍ3
／ｈｒ（鉄１トンあたり０．０４４Ｎｍ3／ｍｉｎ）ず
つ下げ、３分間で１０００Ｎｍ3／ｈｒ（鉄１トンあた
り０．１１Ｎｍ3／ｍｉｎ）まで低下させ、以降１００
０Ｎｍ3／ｈｒで、溶銑硅素濃度０．０２〜０．０３％
となるまで処理を行い、吹錬終点した。Using the above equipment, examples within the scope of the present invention and comparative examples outside the scope of the present invention were appropriately tested. 150 tons of hot metal having a silicon concentration of 0.20 to 0.22% was charged into the above pot, and oxygen blowing was performed. The blowing method used the above-mentioned water-cooled lance and used oxygen gas having a purity of 99.5%. First, oxygen gas at room temperature was sent at a flow rate of 2200 Nm 3 / hr (0.24 Nm 3 / min per ton of iron) for 5 minutes, and then high-temperature oxygen gas of various levels or room temperature oxygen gas was sent as follows. . That is, the oxygen gas flow rate is set to 400 Nm 3 every minute.
/ Hr reduced by (iron per ton 0.044Nm 3 / min), 1000Nm 3 / hr ( iron per tonne 0.11 nm 3 / min) to reduce, after 3 minutes 100
0 Nm 3 / hr, hot metal silicon concentration 0.02-0.03%
Processing was carried out until the end of blowing.

【０１２１】上記試験において使用した、高温酸素ガス
の温度水準は次の通り変化させた。実施例１〜３におい
て、それぞれ４００℃、７００℃及び９００℃の３水
準、比較例２において、２００℃の１水準とした。但
し、比較例１として常温の酸素ガスを用いた試験を行な
った。試験条件を表４に示す。The temperature level of the high-temperature oxygen gas used in the above test was changed as follows. In Examples 1 to 3, three levels of 400 ° C., 700 ° C., and 900 ° C. were used, and in Comparative Example 2, one level of 200 ° C. was used. However, as Comparative Example 1, a test using oxygen gas at room temperature was performed. Table 4 shows the test conditions.

【０１２２】[0122]

【表４】 [Table 4]

【０１２３】上記試験における全送酸時間、酸素原単
位、脱炭量、及び脱珪酸素効率を求めて、表４に併記し
た。このように、酸素吹錬後期における酸素ガスを、高
温に予熱して送酸することにより、酸素の反応効率が上
昇し、且つ短時間で目的の処理を完了させることができ
る。また、耐火物の溶損も少なくなることがわかった。The total acid supply time, oxygen consumption unit, decarburization amount, and desiliconization oxygen efficiency in the above test were determined and are shown in Table 4. As described above, by preheating the oxygen gas in the latter half of the oxygen blowing to a high temperature and sending the acid, the reaction efficiency of oxygen is increased, and the target treatment can be completed in a short time. In addition, it was found that the erosion of the refractory was reduced.

【０１２４】（３）［試験５］ ３００トンのＲＨ脱ガス精錬炉を用いて、溶鋼の真空精
錬による脱炭処理試験を行なった。使用した精錬炉は、
図５に示した真空精錬炉に準じたものであり、真空槽６
３内に上吹き水冷ランス６９を設けた。水冷ランス６９
はスロート径が２０ｍｍΦ、スカートの最大径が２６ｍ
ｍΦである。これは送酸素流量が１５００Ｎｍ3／ｈ
ｒ、圧力が７．９ｋｇ／ｃｍ2Ｇにおけるラバールノズ
ルとして最適化されたものである。各ランスへの酸素ガ
ス導入部に、ガスを高温に予熱するためのガス加熱装置
を設けた。当該加熱装置の形式は、酸素ガス配管内で少
量のプロパンガスを燃焼させる直接加熱方式のものであ
り、最高加熱温度約１１００℃で、ランスノズル吐出口
での酸素ガス温度は９５０℃を確保できる。(3) [Test 5] Using a 300-ton RH degassing refining furnace, a test for decarburization of molten steel by vacuum refining was performed. The smelting furnace used was
This is based on the vacuum refining furnace shown in FIG.
A top-blowing water-cooling lance 69 was provided in 3. Water cooling lance 69
Has a throat diameter of 20 mmΦ and a maximum skirt diameter of 26 m
mΦ. This means that the oxygen supply flow rate is 1500 Nm 3 / h
r, optimized as a Laval nozzle at a pressure of 7.9 kg / cm 2 G. A gas heating device for preheating the gas to a high temperature was provided at an oxygen gas introduction portion to each lance. The type of the heating device is a direct heating type in which a small amount of propane gas is burned in an oxygen gas pipe. The maximum heating temperature is about 1100 ° C., and the oxygen gas temperature at the lance nozzle outlet can be 950 ° C. .

【０１２５】上記設備を用い、本発明の範囲内の実施
例、及び本発明の範囲外の比較例を適宜試験した。炭素
濃度が約０．０７％の溶鋼３００トンを真空精錬処理し
た。吹錬方法は、上記水冷ランスから純度９９．５％の
酸素ガスを噴射させた。初めに常温酸素ガスを流量１５
００Ｎｍ3／ｈｒ（鉄１トンあたり０．０８３Ｎｍ3／ｍ
ｉｎ）で２．５分間送酸後、高温の酸素ガスを流量９０
０Ｎｍ3／ｈｒ（鉄１トンあたり０．０５Ｎｍ3／ｍｉ
ｎ）で４分間送酸し、次いで同じく高温の酸素ガスを流
量３００Ｎｍ3／ｈｒ（鉄１トンあたり０．０１７Ｎｍ3
／ｍｉｎ）で送酸して炭素濃度が０．０２％に低下する
まで継続した。次いで送酸を停止し、真空ままで脱ガス
処理して、すべての試験において、溶鋼中炭素濃度を、
精錬終点において１０〜２０ｐｐｍの範囲内まで低下さ
せた。Using the above equipment, examples within the scope of the present invention and comparative examples outside the scope of the present invention were appropriately tested. 300 tons of molten steel having a carbon concentration of about 0.07% was subjected to vacuum refining. In the blowing method, oxygen gas having a purity of 99.5% was injected from the water-cooled lance. First, supply normal-temperature oxygen gas at a flow rate of 15
00Nm 3 / hr (0.083 Nm 3 / m per ton of iron)
in) for 2.5 minutes, and then hot oxygen gas at a flow rate of 90
0 Nm 3 / hr (0.05 Nm 3 / mi per ton of iron)
feeding at n) 4 minutes sushi, then again the flow rate of hot oxygen gas 300 Nm 3 / hr (iron per ton 0.017Nm 3
/ Min) and continued until the carbon concentration was reduced to 0.02%. Next, the supply of acid was stopped, and the gas was degassed under vacuum.
At the end of refining, the content was reduced to the range of 10 to 20 ppm.

【０１２６】上記試験において使用した、高温の酸素ガ
ス温度の水準は次の通り変化させた。実施例１〜３にお
いて、それぞれ４５０℃、６５０℃及び８５０℃の３水
準、比較例２において、２５０℃の１水準とした。但
し、比較例１として更に、高温の酸素ガスを一切用い
ず、すべて常温の酸素ガスを用いた試験を行なった。試
験条件を表５に示す。The high-temperature oxygen gas temperature used in the above test was changed as follows. In Examples 1 to 3, three levels of 450 ° C., 650 ° C., and 850 ° C. were used, and in Comparative Example 2, one level of 250 ° C. was used. However, as Comparative Example 1, a test was conducted in which all high-temperature oxygen gas was used without using any high-temperature oxygen gas. Table 5 shows the test conditions.

【０１２７】[0127]

【表５】 [Table 5]

【０１２８】上記試験において、吹錬用酸素ガスを高温
に予熱した場合のランスノズルからの吐出流速の上昇に
及ぼす効果を試験した結果、次のことが判明した。即
ち、上記吹錬用の酸素ガスのランスノズル吐出口におけ
る流量と流速の関係について、当該酸素ガスが常温の場
合、流量１５００Ｎｍ3／ｈｒのときは流速がマッハ数
で１．６であり、流量を３００Ｎｍ3／ｈｒに減らす
と、流速がマッハ数で０．９に低下する。ところが、酸
素ガスを４５０℃、６５０℃、及び８５０℃の各温度に
加熱して流すと、酸素ガス流量を同じく３００Ｎｍ3／
ｈｒに減らしても、ノズルからの吐出流速はそれぞれ、
マッハ数で１．２、１．３、及び１．４まで高めること
ができることがわかった。In the above test, the effect of increasing the discharge flow rate from the lance nozzle when the blowing oxygen gas was preheated to a high temperature was examined, and the following was found. That is, regarding the relationship between the flow rate of the oxygen gas for blowing and the flow rate at the discharge port of the lance nozzle, when the oxygen gas is at room temperature, when the flow rate is 1500 Nm 3 / hr, the flow rate is 1.6 in Mach number. Is reduced to 300 Nm 3 / hr, the flow velocity decreases to 0.9 in Mach number. However, when the oxygen gas is heated to 450 ° C., 650 ° C., and 850 ° C. and flows, the oxygen gas flow rate is also set to 300 Nm 3 /
hr, the discharge flow rate from the nozzle is
It has been found that the Mach number can be increased to 1.2, 1.3, and 1.4.

【０１２９】このように、酸素ガスのランスノズルから
の吐出流速が上昇した場合における真空精錬炉での脱炭
反応を主とした真空精錬反応効率に及ぼす効果を評価す
るために、下記事項を測定した。 １．精錬全処理時間 ２．精錬終点における溶鋼中の溶解酸素濃度 ３．鍋内スラグ中Ｔ．Ｆｅ濃度の増加分 ４．精錬に要した酸素ガス原単位 表５に、それらの測定結果を併記した。In order to evaluate the effect on the vacuum refining reaction efficiency mainly of the decarburization reaction in the vacuum refining furnace when the discharge flow rate of the oxygen gas from the lance nozzle is increased, the following items were measured. did. 1. 1. Refining total processing time 2. Dissolved oxygen concentration in molten steel at the end of refining T. in slag in pot 3. Increase in Fe concentration Oxygen gas intensity required for refining Table 5 also shows the measurement results.

【０１３０】このように、酸素ガス温度を、２５０℃を
超えて高くすると、精錬全処理時間、精錬終点における
溶鋼中の溶解酸素濃度、鍋内スラグ中Ｔ．Ｆｅ濃度の増
加分、及び精錬に要した酸素ガス原単位のすべての特性
値が著しく改善される。即ち、生産性は向上し、溶鋼の
過酸化が抑制され、しかも酸素消費量が減る。As described above, when the oxygen gas temperature is increased beyond 250 ° C., the total refining time, the dissolved oxygen concentration in the molten steel at the end point of the refining, and the T.O. The increase in Fe concentration and all the characteristic values of the oxygen gas basic unit required for refining are remarkably improved. That is, productivity is improved, peroxidation of molten steel is suppressed, and oxygen consumption is reduced.

【０１３１】これらの結果から、酸素ガスを高温予熱す
ることにより、ランスノズルを交換せずに、酸素噴流を
浴に効率的に作用させることができ、反応時間を短縮す
ることができ、更に、終点でのメタル及びスラグの酸化
を低減できることがわかった。From these results, by preheating the oxygen gas at a high temperature, the oxygen jet can be efficiently applied to the bath without replacing the lance nozzle, and the reaction time can be shortened. It was found that oxidation of metal and slag at the end point could be reduced.

【０１３２】［試験６］試験５と同様、３００トンのＲ
Ｈ脱ガス精錬炉を用いて、溶鋼の真空精錬による脱硫処
理試験を行なった。使用した精錬炉は、図３に示したよ
うに、真空槽６３内に上吹き水冷ランス６９を設け、水
冷ランス６９のスロート径は２０ｍｍΦ、スカートの最
大径は２６ｍｍΦである。そして、鍋内溶鋼中に粉粒体
を吹き込むためのインジェクションランス７２を、その
下部先端ノズルが真空槽６３の上昇管６２下方に位置す
るように配設してある。水冷ランス６９への酸素ガス導
入部に、ガスを高温に予熱するためのガス加熱装置（図
示省略）を設けた。当該ガス加熱装置は、ガスを高温に
予熱するために、電気ヒーター内にガス配管を通したも
のであり、最高加熱温度約９００℃で、ランスノズル吐
出口での酸素ガス温度は７５０℃を確保できる。[Test 6] Similar to Test 5, 300 tons of R
Using a H degassing smelting furnace, a desulfurization treatment test by vacuum refining of molten steel was performed. As shown in FIG. 3, the smelting furnace used is provided with an upper blow water lance 69 in a vacuum chamber 63, the throat diameter of the water lance 69 is 20 mmΦ, and the maximum diameter of the skirt is 26 mmΦ. An injection lance 72 for blowing powder into the molten steel in the pot is provided such that the lower end nozzle thereof is located below the rising pipe 62 of the vacuum tank 63. A gas heating device (not shown) for preheating the gas to a high temperature was provided at an oxygen gas introduction portion to the water cooling lance 69. The gas heating device is a gas heating device that passes a gas pipe through an electric heater to preheat the gas to a high temperature. The maximum heating temperature is about 900 ° C, and the oxygen gas temperature at the lance nozzle outlet is 750 ° C. it can.

【０１３３】上記設備を用い、本発明の範囲内の実施
例、及び本発明の範囲外の比較例を適宜試験した。すべ
ての試験において、溶鋼中炭素濃度が約０．０５％、硫
黄濃度が３０〜３５ｐｐｍの鍋内溶鋼に、インジェクシ
ョンランス７２から、脱硫材７４を１８０ｋｇ／ｍｉｎ
の速度で、８分間気送でインジェクション添加し、その
間、真空槽６３内の上吹き水冷ランス６８から予熱され
た高温のアルゴンガスを浴面に吹き付けた。高温のアル
ゴンガス流量は、３００Ｎｍ3／ｈｒ（鉄１トンあたり
０．０１７Ｎｍ3／ｍｉｎ）である。こうして、試験精
錬全処理時間も、すべての試験において、１０分間で一
定とした。Using the above equipment, examples within the scope of the present invention and comparative examples outside the scope of the present invention were appropriately tested. In all tests, 180 kg / min of the desulfurized material 74 was injected from the injection lance 72 to the molten steel in the pot having a carbon concentration of approximately 0.05% in the molten steel and a sulfur concentration of 30 to 35 ppm.
Injection was carried out by pneumatic feeding at the above speed for 8 minutes, and during this time, a high-temperature argon gas preheated from the top-blowing water-cooling lance 68 in the vacuum chamber 63 was blown onto the bath surface. The high-temperature argon gas flow rate is 300 Nm 3 / hr (0.017 Nm 3 / min per ton of iron). Thus, the total test refining treatment time was also constant at 10 minutes in all tests.

【０１３４】上記試験において使用した、高温のアルゴ
ンガス温度の水準は次の通り変化させた。実施例１〜３
において、それぞれ４００℃、５５０℃及び７００℃の
３水準、比較例２において、２５０℃の１水準とした。
但し、比較例１として、高温のアルゴンガスを一切用い
ず、すべて常温のアルゴンガスを用いた試験を行なっ
た。試験条件を表６に示す。The temperature of the high-temperature argon gas used in the above test was changed as follows. Examples 1-3
, Three levels of 400 ° C., 550 ° C. and 700 ° C. respectively, and one level of 250 ° C. in Comparative Example 2.
However, as Comparative Example 1, tests were performed using no normal-temperature argon gas at all and using a normal-temperature argon gas at all. Table 6 shows the test conditions.

【０１３５】[0135]

【表６】 [Table 6]

【０１３６】上記試験において、脱硫精錬用アルゴンガ
スを高温に予熱した場合のランスノズルからの吐出流速
の上昇に及ぼす効果を試験した結果、次のことが判明し
た。即ち、上記吹錬用のアルゴンガスのランスノズル吐
出口における温度と流速との関係は、アルゴンガス流量
が３００Ｎｍ3／ｈｒで、常温のときは流速がマッハ数
で１．２であるが、温度を高めて２５０℃、４００℃、
５５０℃、及び７００℃の各温度に加熱して流すと、ノ
ズルからの吐出流速はそれぞれ、マッハ数で１．３２、
１．５６、１．６０、及び１．６３と高められることが
わかった。In the above test, as a result of testing the effect of increasing the discharge flow rate from the lance nozzle when the argon gas for desulfurization refining is preheated to a high temperature, the following was found. That is, the relationship between the temperature at the lance nozzle discharge port of the argon gas for blowing and the flow rate is such that the flow rate of the argon gas is 300 Nm 3 / hr, and the flow rate is 1.2 at Mach number at normal temperature. 250 ° C, 400 ° C,
When heated to 550 ° C. and 700 ° C. and flowed, the discharge flow rate from the nozzle is 1.32 in Mach number, respectively.
It was found to be 1.56, 1.60, and 1.63.

【０１３７】このように、ランスノズルからのアルゴン
ガスの吐出流速が上昇した場合における真空精錬炉での
脱硫反応効率に及ぼす効果を評価するために、精錬終点
における溶鋼中の硫黄濃度を測定し、真空精錬炉におけ
る脱硫率を算出した。表６に、それらの測定結果を併記
した。As described above, in order to evaluate the effect on the desulfurization reaction efficiency in the vacuum refining furnace when the discharge flow rate of the argon gas from the lance nozzle was increased, the sulfur concentration in the molten steel at the end point of the refining was measured. The desulfurization rate in the vacuum refining furnace was calculated. Table 6 also shows the measurement results.

【０１３８】このように、上吹きランスから噴射させる
アルゴンガスは予熱して、より高温のアルゴンガスを浴
面に吹き付けるほど、真空精錬炉における脱硫率は向上
する。これはアルゴンガスを高温に予熱するほど、真空
層内の浴面に吹き付けられたアルゴンガスの運動エネル
ギーによる、浴面に添加された脱硫材の混合が促進され
て、溶鋼の脱燐反応効率が向上するからである。その
際、アルゴンガスの予熱温度が２５０℃を超えると、脱
硫率が一段と向上している。As described above, the desulfurization rate in the vacuum refining furnace improves as the argon gas injected from the upper blowing lance is preheated and the argon gas having a higher temperature is sprayed on the bath surface. This is because, as the argon gas is preheated to a higher temperature, the kinetic energy of the argon gas sprayed on the bath surface in the vacuum layer promotes the mixing of the desulfurizing material added to the bath surface, thereby increasing the dephosphorization reaction efficiency of the molten steel. It is because it improves. At that time, if the preheating temperature of the argon gas exceeds 250 ° C., the desulfurization rate is further improved.

【０１３９】これらの結果から、高温に予熱したアルゴ
ンガスを真空槽内の浴面に吹きつけることにより、添加
した脱硫材の混合が促進され、反応効率を上昇させ得る
ことがわかった。From these results, it was found that mixing argon gas preheated to a high temperature onto the bath surface in the vacuum chamber promoted mixing of the added desulfurizing material, thereby increasing the reaction efficiency.

【０１４０】[0140]

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
次の効果が得られる。 （１）金属溶解炉等の操業において、高温に予熱した酸
素含有ガスを上吹きし、転炉、電気炉等の溶解炉で、原
料の溶解を促進したり、昇温したりする溶解時に、操業
性の悪化や耐火物損傷の悪化をさせずに、しかも二次燃
焼熱の着熱効率を高め、燃料や支燃性ガスの使用量を少
なくして溶解できる。そして、製造コストの低減のみな
らず、省資源や省エネルギーに寄与する。As described above, according to the present invention,
The following effects are obtained. (1) In the operation of a metal melting furnace or the like, an oxygen-containing gas preheated to a high temperature is blown upward, and in a melting furnace such as a converter or an electric furnace, the melting of the raw material is promoted or the temperature is raised. Melting can be performed without increasing the operability or the refractory damage, increasing the efficiency of the secondary combustion heat, and using less fuel and supporting gas. In addition, it contributes not only to reduction of manufacturing cost but also to resource and energy saving.

【０１４１】（２）酸素製鋼炉の操業において、吹錬末
期等の低送酸速度でも、高温に予熱した酸素を上吹き吹
錬に用いることによって、酸素効率が大幅に改善され、
且つ、対象成分の除去反応量のばらつきも最小化され
る。そして、溶鉄の過酸化や有効成分のロスが抑制さ
れ、マンガンの酸化ロスおよび耐火物の損傷なども最小
化され、溶鋼の品質の向上と溶製コストの低減が可能に
なる。以上のように、本発明により、転炉、電気炉等の
溶解炉で、原料の溶解を促進し、昇温し、そして酸素吹
錬する時に、操業性や耐火物の損傷を悪化させずに、且
つ、酸素による反応効率を高め、ガスの使用量を少なく
し、高歩留で精錬できる。そして、製造コストの低減ば
かりでなく、省資源、省エネルギーにも寄与する。(2) In the operation of the oxygen steelmaking furnace, the oxygen efficiency is greatly improved by using oxygen preheated to a high temperature for the upper blowing, even at a low acid feed rate such as at the end of blowing.
In addition, the variation in the removal reaction amount of the target component is also minimized. In addition, the peroxidation of molten iron and the loss of active components are suppressed, the oxidation loss of manganese and damage to refractories are minimized, and the quality of molten steel can be improved and the cost of smelting can be reduced. As described above, according to the present invention, in a melting furnace such as a converter or an electric furnace, the melting of the raw materials is promoted, the temperature is increased, and when oxygen is blown, the operability and damage to the refractory are not deteriorated. In addition, the reaction efficiency by oxygen is increased, the amount of gas used is reduced, and refining can be performed at a high yield. And it contributes not only to reduction of manufacturing cost but also to resource and energy saving.

【０１４２】（３）真空精錬炉の操業において、高温に
予熱したガスを用いることによって、反応効率が大幅に
改善され、かつ対象成分の除去反応量のばらつきも最小
化される。酸素ガスを大量に用いても、溶鋼の過酸化や
有効成分のロスが抑制され、鉄自体の酸化ロス及び耐火
物の損傷等も最小化され、溶鋼の品質の向上と溶製コス
トの低減が可能になる。以上のように、本発明により、
転炉、電気炉等から出鋼された溶鋼の最終成分調整工程
としての真空精錬炉の操業において、操業性や耐火物の
損傷を悪化させずに、且つ、真空精錬炉における反応効
率を高め、ガスの使用を少なくし高歩留で精錬できる。
製造コストの低減ばかりでなく、省資源、省エネルギー
にも寄与する。(3) In the operation of the vacuum refining furnace, by using a gas preheated to a high temperature, the reaction efficiency is greatly improved, and the variation in the amount of the reaction to remove the target component is minimized. Even if a large amount of oxygen gas is used, the peroxidation of molten steel and loss of active components are suppressed, the oxidation loss of iron itself and damage to refractories are minimized, and the quality of molten steel is improved and the cost of smelting is reduced. Will be possible. As described above, according to the present invention,
In the operation of a vacuum refining furnace as a final component adjustment step of molten steel discharged from a converter, an electric furnace, etc., without impairing operability and damage to refractories, and increasing the reaction efficiency in the vacuum refining furnace, Refining can be performed at high yield with less use of gas.
It not only reduces manufacturing costs, but also contributes to resource and energy savings.

【０１４３】以上のような金属溶解炉等の操業方法、酸
素製鋼炉の操業方法、及び真空精錬炉の操業方法を提供
することがで、工業上有用な効果がもたらされる。By providing the above-described method for operating a metal melting furnace and the like, the method for operating an oxygen steelmaking furnace, and the method for operating a vacuum refining furnace, industrially useful effects can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の実施に用いられるアーク加熱電気炉設
備の説明概念図である。FIG. 1 is an explanatory conceptual diagram of an arc heating electric furnace facility used for carrying out the present invention.

【図２】本発明に用いられる溶解炉の一例である転炉設
備の説明概念図である。FIG. 2 is an explanatory conceptual diagram of a converter facility as an example of a melting furnace used in the present invention.

【図３】本発明に用いられる溶解炉の一例であるＲＨ設
備の説明概念図である。FIG. 3 is an explanatory conceptual diagram of an RH facility as an example of a melting furnace used in the present invention.

【図４】本発明法と従来法とについて、吹錬終点におけ
る溶鋼中［Ｃ］濃度とスラグ中酸化鉄の全鉄分濃度
（Ｔ．Ｆｅ）との関係を比較したグラフである。4 is a graph comparing the relationship between the [C] concentration in molten steel and the total iron concentration (T.Fe) in iron oxide in slag at the end point of blowing for the method of the present invention and the conventional method.

【図５】吹錬末期の酸素ガス温度と吹錬終点におけるス
ラグ中ＭｎＯ濃度との関係を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing the relationship between the oxygen gas temperature at the end of blowing and the MnO concentration in slag at the end of blowing.

【符号の説明】 １ 電極 ２ ランス ３ 炉底ノズル ４ スラグ ５ 予熱装置 ６ 酸素ガス供給装置 ７ メタル ３０ 転炉 ３１ 炉口 ３２ 副原料投入口 ３３ 溶湯 ３４ 水冷ランス ３５ ランスノズル ３６ 酸素ジェット ３７ 底吹きガスノズル ３８ 底吹きガス ３９ 排気ダクト ４０ 溶融スラグ ６０ 真空精錬炉 ６１ 浸漬管（上昇管） ６２ 浸漬管（下降管） ６３ 真空槽 ６４ 溶湯 ６５ 鍋 ６６ 天蓋 ６７ 排気ダクト ６８ 水冷ランス ６９ ガス ７０ ノズル ７１ 環流ガス ７２ インジェクションランス ７３ スラグ ７４ 脱硫材 ７５ 環流ガス吹込み配管[Description of Signs] 1 Electrode 2 Lance 3 Furnace bottom nozzle 4 Slag 5 Preheating device 6 Oxygen gas supply device 7 Metal 30 Converter 31 Furnace port 32 Secondary material input port 33 Melt 34 Water cooling lance 35 Lance nozzle 36 Oxygen jet 37 Bottom blowing Gas nozzle 38 Bottom blow gas 39 Exhaust duct 40 Melt slag 60 Vacuum refining furnace 61 Immersion tube (rising tube) 62 Immersion tube (downcoming tube) 63 Vacuum tank 64 Melt 65 Pot 66 Canopy 67 Exhaust duct 68 Water cooling lance 69 Gas 70 Nozzle 71 Recirculation Gas 72 Injection lance 73 Slag 74 Desulfurizer 75 Recirculated gas injection piping

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２１Ｃ 5/52 Ｃ２１Ｃ 5/52 7/064 7/064 Ｚ 7/068 7/068 7/10 7/10 Ｊ Ｒ Ｆ Ｆ２７Ｂ 3/22 Ｆ２７Ｂ 3/22 (72)発明者 高岡 利夫 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 石井 俊夫 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 清水 宏 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 松野 英寿 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 村井 剛 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 河合 由枝 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 Ｆターム(参考） 4K002 AB01 AB02 AC07 AD02 AD05 BF05 4K013 BA02 BA05 BA07 BA14 CA01 CA02 CA04 CA05 CA13 CA15 CA21 CB04 CB09 CC02 CC04 CD07 CE01 CE04 CE05 CE06 CE08 CF12 CF13 DA06 DA10 DA12 DA13 DA14 EA19 4K014 AA01 AA02 AC11 AC17 AD01 AD23 AD27 CB01 CC02 CD12 CD18 CD19 4K045 AA04 AA05 BA02 BA03 RA02 RB02 RB16 RB17 RB26 RB29 RC04 RC06 RC08 RC18 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) C21C 5/52 C21C 5/52 7/064 7/064 Z 7/068 7/068 7/10 7/10 JR F27B 3/22 F27B 3/22 (72) Inventor Toshio Takaoka 1-2-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Inside Nihon Kokan Co., Ltd. (72) Toshio Ishii 1-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo No. 2 Nippon Kokan Co., Ltd. (72) Hiroshi Shimizu, Inventor 1-1-2, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Nihon Kokan Co., Ltd. (72) Inventor Hidetoshi Matsuno 1-1-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo, Japan No. Nippon Kokan Co., Ltd. (72) Inventor Takeshi Murai 1-2-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Japan Nippon Kokan Co., Ltd. (72) Inventor Yue Kawai 1-2-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Sun F-term (reference) in this steel pipe company 4K002 AB01 AB02 AC07 AD02 AD05 BF05 4K013 BA02 BA05 BA07 BA14 CA01 CA02 CA04 CA05 CA13 CA15 CA21 CB04 CB09 CC02 CC04 CD07 CE01 CE04 CE05 CE06 CE08 CF12 CF13 DA06 DA10 DA12 DA13 DA14 EA19 AK01A AC11 AC17 AD01 AD23 AD27 CB01 CC02 CD12 CD18 CD19 4K045 AA04 AA05 BA02 BA03 RA02 RB02 RB16 RB17 RB26 RB29 RC04 RC06 RC08 RC18

Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 溶解炉、精錬炉又は製錬炉において、高
温に予熱した酸素ガス含有ガスを二次燃焼用の支燃性ガ
スとして用いる操業方法であって、前記二次燃焼用の支
燃性ガスとして６０％以上の酸素ガスを含有するガスを
用い、前記溶解炉等における二次燃焼率及び着熱効率の
向上を図ることを特徴とする、金属溶解炉等の操業方
法。1. An operating method in which an oxygen-containing gas preheated to a high temperature is used as a combustion-supporting gas for secondary combustion in a melting furnace, a refining furnace, or a smelting furnace. A method for operating a metal melting furnace or the like, characterized by using a gas containing 60% or more oxygen gas as a reactive gas to improve the secondary combustion rate and the heat transfer efficiency in the melting furnace or the like. 【請求項２】 前記溶解炉等として、鉄を溶解及び／又
は精錬する転炉、電気炉及び高周波溶解炉もしくは低周
波溶解炉、並びに、金属鉱石を製錬する溶融還元炉の内
のいずれかを用いることを特徴とする、請求項１記載の
金属溶解炉等の操業方法。2. The melting furnace or the like may be any of a converter for melting and / or refining iron, an electric furnace, a high-frequency melting furnace or a low-frequency melting furnace, and a smelting reduction furnace for smelting metal ore. The method for operating a metal melting furnace or the like according to claim 1, wherein: 【請求項３】 前記酸素ガス含有ガスの温度を３００℃
以上とする、請求項１又は請求項２記載の金属溶解炉等
の操業方法。3. The temperature of the oxygen-containing gas is 300 ° C.
The method for operating a metal melting furnace or the like according to claim 1 or 2, wherein: 【請求項４】 前記酸素ガス含有ガスがノズルから吐出
される流速を、１５０ｍ／ｓ以上とすることを特徴とす
る、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の金属溶解炉
等の操業方法。4. The operation of a metal melting furnace or the like according to claim 1, wherein a flow rate of the oxygen-containing gas discharged from the nozzle is set to 150 m / s or more. Method. 【請求項５】 高温に予熱された前記酸素ガス含有ガス
を、前記溶解炉等内に形成されたメタル浴面上に存在す
る溶融スラグ中に吹き込むことを特徴とする、請求項１
〜請求項４のいずれかに記載の金属溶解炉等の操業方
法。5. The method according to claim 1, wherein the oxygen gas-containing gas preheated to a high temperature is blown into a molten slag existing on a metal bath surface formed in the melting furnace or the like.
An operating method of the metal melting furnace or the like according to any one of claims 1 to 4. 【請求項６】 前記酸素ガス含有ガスを、前記溶解炉等
内に形成された完全溶解していない原料充填部に吹き込
むことを特徴とする、請求項１〜請求項４のいずれかに
記載の金属溶解炉等の操業方法。6. The method according to claim 1, wherein the oxygen gas-containing gas is blown into a raw material filling portion formed in the melting furnace or the like and not completely melted. Operation method of metal melting furnace etc. 【請求項７】 前記酸素ガス含有ガスの前記予熱工程
は、酸素ガス含有ガス供給装置から前記溶解炉等への酸
素ガス含有ガス吹込み口までの間の当該酸素ガス含有ガ
ス供給系内において、燃料を燃焼させて当該酸素ガス含
有ガスを直接加熱することにより行なうものであること
を特徴とする、請求項１〜請求項６のいずれかに記載の
金属溶解炉等の操業方法。7. The preheating step of the oxygen-containing gas in the oxygen-containing gas supply system between the oxygen-containing gas supply device and an oxygen gas-containing gas injection port to the melting furnace or the like. The method for operating a metal melting furnace or the like according to any one of claims 1 to 6, wherein the method is performed by burning a fuel and directly heating the oxygen-containing gas. 【請求項８】 水冷ランスから噴射される酸素ガス含有
ガスを用いて酸素吹錬を行なう酸素製鋼炉の操業方法で
あって、前記酸素吹錬の全期間又は一部期間において、
前記酸素ガス含有ガスとして６０％以上の酸素ガスを含
有し、且つ３００℃以上の温度に予熱されたガスを用い
て、前記酸素製鋼炉への原料装入物に対して高反応効率
の酸素吹錬を行なうことを特徴とする、酸素製鋼炉の操
業方法。8. A method for operating an oxygen steelmaking furnace for performing oxygen blowing using an oxygen gas-containing gas injected from a water-cooled lance, wherein the oxygen blowing is performed for all or part of the period.
By using a gas containing 60% or more of oxygen gas as the oxygen gas-containing gas and preheated to a temperature of 300 ° C. or more, oxygen blowing with high reaction efficiency to the raw material charge to the oxygen steelmaking furnace is performed. A method for operating an oxygen steelmaking furnace, comprising performing smelting. 【請求項９】 前記酸素製鋼炉として、鉄を溶解及び／
又は精錬する機能を有する転炉、鍋、混銑車又はアーク
電気炉を用いることを特徴とする、請求項８記載の酸素
製鋼炉の操業方法。9. The oxygen steelmaking furnace, wherein iron is melted and / or
The method for operating an oxygen steelmaking furnace according to claim 8, wherein a converter, a pot, a mixed iron wheel, or an electric arc furnace having a refining function is used. 【請求項１０】 前記酸素製鋼炉としての前記転炉を用
いた精錬として、予備脱燐処理された溶銑を脱炭精錬す
るか、又は予備脱燐処理された溶銑を用いてマンガン鉱
石を還元精錬するか、又は当該溶銑の脱炭精錬と当該マ
ンガン鉱石の還元精錬との両方をするか、の内いずれか
を行なうことを特徴とする、請求項９記載の酸素製鋼炉
の操業方法。10. The refining using the converter as the oxygen steelmaking furnace includes decarburizing and refining hot metal that has been preliminarily dephosphorized, or reducing and refining manganese ore using hot metal that has been preliminarily dephosphorized. 10. The method for operating an oxygen steelmaking furnace according to claim 9, wherein the method comprises performing either of decarburization and refining of the hot metal and reduction and refining of the manganese ore. 【請求項１１】 前記酸素吹錬を行なっている時期にお
ける前記酸素ガス含有ガスの流量の最大値と最小値との
比が、１．２以上であり、前記酸素吹錬の途中におい
て、一度に若しくは段階的又は連続的に、前記酸素ガス
含有ガスの流量を減らすことを特徴とする、請求項８〜
請求項１０のいずれかに記載の酸素製鋼炉の操業方法。11. A ratio between a maximum value and a minimum value of the flow rate of the oxygen gas-containing gas at the time when the oxygen blowing is being performed is 1.2 or more, and during the oxygen blowing, Alternatively, the flow rate of the oxygen-containing gas is reduced stepwise or continuously.
The method for operating an oxygen steelmaking furnace according to claim 10. 【請求項１２】 前記酸素吹錬時期における前記酸素ガ
ス含有ガス中の酸素ガスの流量を、鉄１トンあたり０．
２〜２．０Ｎｍ3／ｍｉｎの範囲内で吹錬し、且つ、前
記水冷ランスのノズルから吐出される当該酸素ガス含有
ガスの流速をマッハ数が０．５以上で吹錬することを特
徴とする、請求項８〜請求項１１のいずれかに記載の酸
素製鋼炉の操業方法。12. The flow rate of oxygen gas in the oxygen gas-containing gas at the oxygen blowing time is set to 0.1 flow per ton of iron.
The blowing is performed within a range of 2 to 2.0 Nm 3 / min, and the flow rate of the oxygen-containing gas discharged from the nozzle of the water-cooling lance is blown at a Mach number of 0.5 or more. The method for operating an oxygen steelmaking furnace according to any one of claims 8 to 11. 【請求項１３】 前記酸素ガス含有ガスの前記予熱工程
は、酸素ガス含有ガス供給装置から前記金属精錬炉への
酸素ガス含有ガス吹込み口までの間の当該酸素ガス含有
ガス供給系内において、燃料を燃焼させて当該酸素ガス
含有ガスを直接加熱することにより行なうものであるこ
とを特徴とする、請求項８〜請求項１２のいずれかに記
載の酸素製鋼炉の操業方法。13. The preheating step of the oxygen-containing gas in the oxygen-containing gas supply system between the oxygen-containing gas supply device and an oxygen gas-containing gas inlet to the metal refining furnace. The method for operating an oxygen steelmaking furnace according to any one of claims 8 to 12, wherein the method is performed by burning a fuel and directly heating the oxygen-containing gas. 【請求項１４】 溶融金属の真空精錬を行なう真空精錬
炉の操業方法であって、前記真空精錬の全期間又は一部
期間において、３００℃以上の温度に予熱された高温ガ
スを用いて、前記溶融金属に対して真空精錬処理を施す
ことを特徴とする、真空精錬炉の操業方法。14. A method for operating a vacuum refining furnace for performing vacuum refining of a molten metal, comprising using a high-temperature gas preheated to a temperature of 300 ° C. or more during the entire or partial period of the vacuum refining. A method for operating a vacuum smelting furnace, comprising subjecting a molten metal to a vacuum smelting treatment. 【請求項１５】 前記真空精錬炉として、溶融金属を真
空雰囲気で精錬するための、環流式脱ガス炉若しくは浴
面脱ガス炉、又は前記環流式脱ガス炉と前記浴面脱ガス
炉との両方の機能を有する脱ガス炉を用いることを特徴
とする、請求項１４記載の真空精錬炉の操業方法。15. A reflux degassing furnace or a bath surface degassing furnace for refining a molten metal in a vacuum atmosphere, or a combination of the reflux type degassing furnace and the bath surface degassing furnace as the vacuum refining furnace. The method for operating a vacuum refining furnace according to claim 14, wherein a degassing furnace having both functions is used. 【請求項１６】 前記真空精錬において、前記溶融金属
の脱炭、アルミニウム酸化による昇熱、脱硫、介在物除
去及び脱ガスの各処理の内、一種又は二種以上の処理を
行うことを特徴とする、請求項１４又は請求項１５記載
の真空精錬炉の操業方法。16. In the vacuum refining, one or more of decarburization of the molten metal, heating by aluminum oxidation, desulfurization, removal of inclusions, and degassing are performed. The method for operating a vacuum smelting furnace according to claim 14 or claim 15, wherein 【請求項１７】 水冷ランスを用いて前記真空精錬炉内
にガスを導入することを特徴とする、請求項１４〜請求
項１６のいずれかに記載の真空精錬炉の操業方法。17. The method for operating a vacuum refining furnace according to claim 14, wherein gas is introduced into the vacuum refining furnace using a water-cooled lance. 【請求項１８】 前記水冷ランスから噴射される高温ガ
スとして、酸素ガス、アルゴンガス、窒素ガス、水素ガ
ス、一酸化炭素ガス及び二酸化炭素ガスの内、いずれか
一種のガス、又は二種以上の複合ガスを用いることを特
徴とする、請求項１４〜請求項１７のいずれかに記載の
真空精錬炉の操業方法。18. The high-temperature gas injected from the water-cooled lance may be any one of oxygen gas, argon gas, nitrogen gas, hydrogen gas, carbon monoxide gas and carbon dioxide gas, or two or more gases. The method for operating a vacuum refining furnace according to any one of claims 14 to 17, wherein a composite gas is used. 【請求項１９】 前記水冷ランスから噴射される高温ガ
スの流量を鉄１トンあたり０．０１〜０．５Ｎｍ3／ｍ
ｉｎの範囲内で、且つ、前記水冷ランスのノズルから吐
出される前記高温ガスの流速をマッハ数が１．０以上で
吹錬することを特徴とする、請求項１４〜請求項１８の
いずれかに記載の真空精錬炉の操業方法。19. The flow rate of the hot gas injected from the water-cooling lance is 0.01 to 0.5 Nm 3 / m per ton of iron.
20. The flow rate of the high-temperature gas discharged from the nozzle of the water-cooled lance within a range of in and at a Mach number of 1.0 or more, wherein the blowing is performed. 3. The method for operating a vacuum refining furnace according to item 1. 【請求項２０】 前記水冷ランスから噴射される高温ガ
スとして酸素ガス含有ガスを用い、当該酸素ガス含有ガ
スの前記予熱工程は、当該酸素ガス含有ガス供給装置か
ら前記真空精錬炉への酸素ガス含有ガス吹込み口までの
間の当該酸素ガス含有ガス供給系内において、燃料を燃
焼させて当該酸素ガス含有ガスを直接加熱することによ
り行なうものであることを特徴とする、請求項１４〜請
求項１９のいずれかに記載の真空精錬炉の操業方法。20. An oxygen gas-containing gas is used as the high-temperature gas injected from the water-cooled lance, and the preheating step of the oxygen gas-containing gas includes the step of supplying oxygen gas from the oxygen gas-containing gas supply device to the vacuum refining furnace. In the oxygen gas-containing gas supply system up to the gas injection port, fuel is burned and the oxygen gas-containing gas is directly heated to perform the heating. 20. The method for operating a vacuum smelting furnace according to any one of 19.
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