JP2013249504A - 精錬用ランス設備 - Google Patents

Abstract

【課題】粉体吹込機能と火炎を形成する機能とを有する精錬用ランス設備において、火炎検出器により火炎が形成されていることを確実に検出すること。
【解決手段】粉体流路１２およびガス流路１３を有するランス本体１１と、粉体流路１２に接続され、粉体を供給する粉体供給管１５と、粉体流路１２に接続され、火炎を形成するための第１のガスを供給する第１のガス配管１６と、ガス流路１３に接続され、火炎を形成するための第２のガスを供給する第２のガス配管１７と、ランス本体１１の上方に設けられ、ランス本体１１の下端で第１のガスおよび第２のガスの反応により形成される火炎を検出する火炎検出器１４と、火炎検出器１４とランス本体１１との間に設けられた保護弁２０とを有し、粉体供給配管１５から粉体流路１２に粉体を供給している際に保護弁２０を閉状態とし、粉体の供給を停止して火炎を形成する際に保護弁２０を開状態とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、転炉等の精錬炉に用いられる燃焼機能および粉体投射機能を有する精錬用ランス設備に関する。

転炉精錬、二次精錬、溶銑予備処理等の精錬を行う際には、転炉、二次精錬炉、溶銑容器（溶銑鍋、トーピードカー）のような精錬炉にランスを挿入し、精錬炉中の溶鉄（溶銑、溶鋼）にランスから精錬ガスや粉体状の精錬剤を吹き込むことが一般的である。

また、最近では、転炉等での精錬炉において、ＣａＯ系媒溶剤等の粉体状の精錬剤を噴射する機能と、酸素含有ガス（支燃ガス）および燃料（可燃ガス）の反応、つまり可燃ガスの燃焼により火炎を形成するバーナー機能とを有するランスを用いて精錬（例えば脱燐）することが提案されている（例えば特許文献１）。

特開２０１１−１５７５７０号公報

ところで、上記特許文献１のように、可燃ガスを燃焼させて火炎を形成する設備を用いる場合には、可燃ガスが燃焼しない状態で流れると危険であるため、通常、実際に火炎が形成されているか否かを紫外線等の光を用いた火炎検出器で検出している。

しかし、このように粉体吹込機能を有する場合には、支燃ガスと可燃ガスとを反応させて火炎を形成する際に、実際に火炎が形成されているにも関わらず火炎を検出できない場合がある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、粉体吹込機能と火炎を形成する機能とを有する精錬用ランス設備において、火炎検出器により火炎が形成されていることを確実に検出することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明は、以下の（１）〜（５）を提供する。
（１）溶鉄を貯留する精錬炉内に粉体を投射する機能および火炎を形成する機能を有する精錬用ランス設備であって、
粉体流路およびガス流路を有するランス本体と、
前記粉体流路に接続され、粉体を供給する粉体供給管と、
前記粉体流路に接続され、火炎を形成するための第１のガスを供給する第１のガス配管と、
前記ガス流路に接続され、火炎を形成するための第２のガスを供給する第２のガス配管と、
前記ランス本体の上方に設けられ、前記ランス本体の下端で前記第１のガスおよび前記第２のガスの反応により形成される火炎を検出する火炎検出器と、
前記火炎検出器と前記ランス本体との間に設けられた保護弁と
を有し、
前記粉体供給配管から前記粉体流路に粉体を供給している際に前記保護弁を閉状態とし、前記粉体の供給を停止して前記火炎を形成する際に前記保護弁を開状態とすることを特徴とする精錬用ランス設備。
（２）前記第１のガス配管は、前記粉体流路における前記粉体供給管の接続部の下流側に接続され、前記精錬用ランス設備は、前記粉体供給管の末端から、前記粉体流路における前記第１のガス配管の接続部よりも下流位置まで延びるインサートノズルをさらに有することを特徴とする（１）に記載の精錬用ランス設備。
（３）前記第１のガス配管の前記粉体流路への接続部近傍に、逆止弁を設けたことを特徴とする（２）に記載の精錬用ランス設備。
（４）前記第１のガスおよび前記第２のガスの一方が支燃ガスであり、他方が可燃ガスであることを特徴とする（１）から（３）のいずれかに記載の精錬用ランス設備。
（５）前記第１のガスは支燃ガスとしての酸素ガスまたは酸素含有ガスであり、前記第２のガスは可燃ガスとしての燃料ガスであることを特徴とする（４）に記載の精錬用ランス設備。

本発明によれば、火炎検出器とランス本体との間に保護弁を設け、粉体流路に粉体を供給している際に保護弁を閉状態とし、粉体の供給を停止して火炎を形成する際に保護弁を開状態とするので、火炎検知器の検出窓に粉体が付着することが防止され、火炎が形成されていることを確実に検出することができる。また、粉体供給管の末端から、粉体流路における第１のガス配管の接続部よりも下流位置まで延びるインサートノズルを設けたので、第１のガス配管に粉体が侵入することが防止され、火炎検知器の検出窓に付着することをより確実に防止することができ、火炎が形成されていることをより確実に検出することができる。

本発明に係るランス設備を転炉に適用した状態を示す概略図である。 本発明の第１の実施形態に係るランス設備を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態に係るランス設備の酸素ガス配管に粉体が侵入した状態を説明するための図である。 本発明の第２の実施形態に係るランス設備を示す断面図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について具体的に説明する。
図１は、本発明に係るランス設備を転炉に適用した状態を示す概略図である。本例では、精錬炉である転炉１に、ランス設備１０を適用している。

転炉１は、外殻をなす鉄皮の内側に耐火物が施工されて構成され、内部に精錬されるべき溶銑２が貯留される。なお、溶銑２の上にはスラグ３が存在している。転炉１の上部には、脱燐処理等の精錬後の溶銑を出湯するための出湯口４が設けられている。また、転炉１の炉底部には、攪拌ガスを吹き込むための底吹き羽口５が設けられている。

ランス設備１０は、転炉１の上部開口から挿入される棒状をなすランス本体１１を有しており、ランス本体１１に石灰等の粉体、酸素ガス、および可燃ガスとして都市ガス等の燃料ガスが供給され、粉体を溶銑に投射するとともに、酸素ガスと燃料ガスとを反応させて火炎を形成するようになっている。

ランス設備１０の第１の実施形態は、図２に示すように、ランス本体１１に、その中央に長手方向に沿って延びる粉体流路１２と、粉体流路１２の外側に同心状に配置された燃料ガス流路１３とが形成され、ランス本体１１の上方に設けられた、ランス本体１１の下部に形成される火炎を検出する火炎検出器１４を有している。粉体流路１２には粉体供給管１５が接続されており、石灰等の粉体Ｐが供給されるようになっている。粉体は、Ａｒガスのような不活性ガスにより粉体供給管１５を搬送される。また、粉体流路１２には酸素ガス配管１６も接続されており、酸素ガスも供給されるようになっている。また、燃料ガス流路１３には、都市ガス等の燃料ガスを供給する燃料ガス配管１７が接続されている。火炎検出器１４としては、火炎からの光、例えば紫外線を検出することにより火炎を検出するものが用いられる。

ランス本体１１の内部には冷却水流路（図示せず）が設けられており、冷却水流路には冷却水導入配管１８と冷却水排出配管１９が接続されていて、ランス本体１１を冷却水で冷却可能となっている。

ランス本体１１と火炎検出器１４との間には火炎検出器１４を保護する保護弁２０が設けられている。粉体供給管１５はホース状をなし、粉体流路１２の上部に接続され、その接続部の直下は大径の導入部１２ａとなっている。そして、酸素ガス配管１６は導入部１２ａに接続されている。粉体供給管１５には粉体供給管保護弁２１が設けられている。

このようなランス設備１０を用いて転炉１内で、溶銑の脱燐処理や脱炭後の溶鋼の脱硫処理等の精錬を行うことができる。

精錬に際しては、例えば、粉体供給管１５からランス本体１１内の粉体流路１２を経て、精錬剤としての石灰等の粉体Ｐを転炉１内に投射する。その後酸素ガス配管１６からランス本体１１の粉体流路１２に酸素ガスを供給し、かつ燃料ガス配管１７からランス本体の燃料ガス流路１３に燃料ガスを供給して、ランス本体１１の下端部で酸素ガスと燃料ガスとを反応させて（燃料ガスを燃焼させて）火炎を形成し、粉体を滓化させる。これにより精錬反応が迅速に進行する。

このとき、火炎検出器１４を常時検出状態とする場合には、粉体を投射した際に火炎検出器１４のガラス製の検出窓（サイトグラス）に粉体が付着し、その後に火炎を形成する場合に、火炎を検知することができず、実際には火炎が形成されているにも関わらず失火状態であると誤検出してしまうことが判明した。失火状態であることを検出した場合には、設備を停止しなければならず、大きな損失となってしまう。

このため、本実施形態では、ランス本体１１と火炎検出器１４との間に保護弁２０を設け、粉体投射時には保護弁２０が閉状態とされることで、検出窓への粉体付着を防止することができる。このとき、火炎検出器１４が失火状態を検出して装置を停止させないように、火炎検出器１４は非検出状態とされる。粉体投射を停止し、酸素ガスと燃料ガスとを供給して火炎を形成する際には、保護弁２０を開状態とし、火炎検出器１４を検出状態として、火炎検出器１４により火炎の検出を行う。この際には、粉体投射時に検出窓への粉体の付着が防止されているので、粉体の影響を受けずに正確に火炎検知を行うことが可能となる。

しかし、粉体流路１２に粉体供給管１５から粉体を供給し、酸素ガス配管１６からは酸素ガスを供給しない場合、図３に示すように、粉体Ｐが酸素ガス配管１６に侵入する可能性がある。このように酸素ガス配管１６に粉体Ｐが侵入すると、火炎形成時に、酸素ガス配管１６から粉体が排出され、火炎検出器１４の検出窓に付着し、失火状態と認識してしまうことがある。

そこで、ランス設備１０の第２の実施形態は、図４に示すように、粉体供給管１５の末端から粉体流路１２の酸素ガス配管１６接続部の下流位置までインサートノズル２２を設置する。これにより、粉体Ｐが酸素ガス配管１６に侵入することが防止され、火炎検出器１４の検出窓に粉体が付着することをより確実に防止することができ、火炎検出器１４により火炎が形成されていることをより確実に検出することができる。

また、本実施形態では、酸素ガス配管１６に逆止弁２３を設け、粉体投射時に酸素ガス配管１６に粉体が侵入しないようにしている。これにより、一層確実に検出窓への粉体の付着を防止することができ、火炎検出器１４により火炎が形成されていることを一層確実に検出することができる。

なお、上記第１および第２の実施形態に係るランス設備は、全ての場合に粉体投射機能および火炎形成機能を用いる必要はなく、例えば、転炉で脱炭する場合等には、酸素ガスのみを供給すればよい。

なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態では支燃ガスとして酸素ガスを用いた例を示したが、酸素を含有するガス、例えば空気であってもよい。また、ランス本体の粉体流路に接続されるガス配管としては支燃ガス用のものに限らず、可燃ガス用であっても、Ａｒガス等の他のガスを供給するものであってもよい。さらに、上述したように精錬炉としては転炉に限るものではなく、二次精錬炉、溶銑容器（溶銑鍋、トーピードカー）等、他のものであってもよい。さらにまた、粉体としては石灰に限らず、精錬の内容に応じて適宜のものを選択することができる。

１ 転炉
２ 溶銑
３ スラグ
４ 出湯口
５ 底吹き羽口
１０ ランス設備
１１ ランス本体
１２ 粉体流路
１３ 燃料ガス流路
１４ 火炎検出器
１５ 粉体供給管
１６ 酸素ガス配管
１７ 燃料ガス配管
２０ 保護弁
２２ インサートノズル
２３ 逆止弁
Ｐ 粉体

Claims (5)

1. 溶鉄を貯留する精錬炉内に粉体を投射する機能および火炎を形成する機能を有する精錬用ランス設備であって、
   粉体流路およびガス流路を有するランス本体と、
   前記粉体流路に接続され、粉体を供給する粉体供給管と、
   前記粉体流路に接続され、火炎を形成するための第１のガスを供給する第１のガス配管と、
   前記ガス流路に接続され、火炎を形成するための第２のガスを供給する第２のガス配管と、
   前記ランス本体の上方に設けられ、前記ランス本体の下端で前記第１のガスおよび前記第２のガスの反応により形成される火炎を検出する火炎検出器と、
   前記火炎検出器と前記ランス本体との間に設けられた保護弁と
   を有し、
   前記粉体供給配管から前記粉体流路に粉体を供給している際に前記保護弁を閉状態とし、前記粉体の供給を停止して前記火炎を形成する際に前記保護弁を開状態とすることを特徴とする精錬用ランス設備。
2. 前記第１のガス配管は、前記粉体流路における前記粉体供給管の接続部の下流側に接続され、前記精錬用ランス設備は、前記粉体供給管の末端から、前記粉体流路における前記第１のガス配管の接続部よりも下流位置まで延びるインサートノズルをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の精錬用ランス設備。
3. 前記第１のガス配管の前記粉体流路への接続部近傍に、逆止弁を設けたことを特徴とする請求項２に記載の精錬用ランス設備。
4. 前記第１のガスおよび前記第２のガスの一方が支燃ガスであり、他方が可燃ガスであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の精錬用ランス設備。
5. 前記第１のガスは支燃ガスとしての酸素ガスまたは酸素含有ガスであり、前記第２のガスは可燃ガスとしての燃料ガスであることを特徴とする請求項４に記載の精錬用ランス設備。

Images