JP5239596B2 - Converter operation method - Google Patents
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Description
本発明は、炉寿命が長く、生産性の高い転炉の操業方法に関するものである。 The present invention relates to a converter operating method having a long furnace life and high productivity.
転炉吹錬では、ランスから吐出する酸素噴流により、炭素等の不純物を燃焼除去して、精錬を行っているが、耐火物と地金付着の両方を良好な状態に維持管理することは、炉寿命が長く、生産性の高い操業を安定的に行う上で、非常に重要なポイントである。 In converter blowing, impurities such as carbon are burned and removed by an oxygen jet discharged from the lance, and refining is carried out, but maintaining both refractory and metal adhesion in good condition is This is a very important point for stable operation with a long furnace life and high productivity.
まず、第一のポイントである耐火物について述べる。耐火物の損耗の原因として、スラグによる侵食、炭素等の燃焼反応で発生する高温雰囲気による溶損、酸化性ガスによる侵食、スクラップや溶銑の装入に伴う衝撃等が挙げられるが、通常、損耗は、転炉内全体の耐火物で均一に進行するのではなく、損耗が局所的に顕著となる箇所（以降、「ネック箇所」と記載する場合がある。）が存在する場合が多い。 First, the refractory that is the first point will be described. Causes of refractory wear include erosion due to slag, erosion due to high temperature atmosphere generated by combustion reaction of carbon, etc., erosion due to oxidizing gas, impact due to charging scrap and hot metal, etc. In many cases, the refractory in the entire converter does not proceed uniformly, but there are places where wear is noticeable locally (hereinafter referred to as “neck places”).
ネック箇所の耐火物が薄くなると、耐火物の張り替えが必要となるが、ネック箇所以外の耐火物には、十分な残厚がある場合、耐火物を均一に損耗させ、ネック箇所を解消することができれば、炉寿命の延長が可能となる。 If the refractory at the neck is thin, it will be necessary to replace the refractory, but if the refractory other than the neck has a sufficient remaining thickness, the refractory should be evenly worn to eliminate the neck. If it is possible, the furnace life can be extended.
そこで、耐火物施工面からの対策として、予めネック箇所になりやすい耐火物の材質や厚みを変更するなどの対策がとられているが、損耗の原因は、上記のように、多岐に亘り、また、それらの要因が複合しているため、耐火物施工面の対策だけでは不十分であるというのが現状である。 Therefore, as a countermeasure from the refractory construction surface, measures such as changing the material and thickness of the refractory that tends to become a neck location in advance have been taken, but the cause of wear is as diverse as above, Moreover, since these factors are combined, it is the present situation that measures for refractory construction are not sufficient.
一方、操業面からの対策として、１）１対の上吹きランス（以降、「ランス」と記載する場合がある。）を使用するランス装置において、複数のノズルの転炉本体に対する周方向位置が、一方のランスと他方のランスで異なるようにノズルチップが取り付けられているランス装置（特許文献１、参照）、２）複数のノズルを、ランスの中心軸に対して非対称に配置し、耐火物の損耗状況に応じて、ランスを中心軸の回りに所定角度変位させる方法（特許文献２、参照）等が提案されている。
On the other hand, as countermeasures from the operational aspect, 1) In a lance device using a pair of top blowing lances (hereinafter sometimes referred to as “lances”), the circumferential positions of a plurality of nozzles with respect to the converter main body are A lance device in which nozzle tips are attached to be different between one lance and the other lance (see Patent Document 1), 2) a plurality of nozzles are arranged asymmetrically with respect to the central axis of the lance, and refractory A method of displacing the lance around the central axis by a predetermined angle in accordance with the wear state of the lens (see
これらは、両者とも、ランスから吐出する酸素噴流の転炉水平断面における位置を適宜変更することにより、耐火物を均一に損耗させることを狙いとしたものであるが、吐出する酸素噴流の水平断面における位置を変更するだけであるため、耐火物の損耗の周方向の不均一性を改善することはできるが、高さ方向の不均一性を改善することはできない。 Both of these aim to uniformly wear the refractory by appropriately changing the position of the oxygen jet discharged from the lance in the converter horizontal cross section, but the horizontal cross section of the oxygen jet discharged However, it is possible to improve the non-uniformity in the circumferential direction of the wear of the refractory, but not in the height direction.
次に、第二のポイントである炉口近傍の地金付着について述べる。地金付着は、酸素噴流の衝突や、脱炭で発生するＣＯガス気泡の破裂による溶鉄やスラグの飛散（＝スピッティング）、急激なＣＯガス発生により泡立った溶鉄とスラグの懸濁物が炉口近傍に達する現象（＝スロッピング）等により、溶鉄やスラグが炉口近傍の耐火物に付着することで進行する。 Next, the adhesion of the metal in the vicinity of the furnace port, which is the second point, will be described. The adhesion of bullion is caused by the collision of oxygen jets, the scattering of molten iron and slag caused by the bursting of CO gas bubbles generated by decarburization (= spitting), and the suspension of molten iron and slag that is foamed by sudden generation of CO gas. It progresses when molten iron or slag adheres to the refractory near the furnace mouth due to a phenomenon (= sloping) that reaches the vicinity of the mouth.
吹錬回数を重ねるに従い、地金が成長する場合、地金がスクラップや溶銑等の原料装入の障害となったり、地金が溶鉄中に落下する際に、溶鉄の成分や温度に予測不能な変動をもたらしたりするなど、操業に悪影響を与える。さらに、地金が落下する際に、地金の下にある耐火物を同伴剥離させることがあり、炉口近傍の耐火物を著しく損耗させる。 If the bullion grows as the number of times of blowing is repeated, the bullion becomes an obstacle to the charging of raw materials such as scrap and hot metal, and when the bullion falls into the molten iron, the composition and temperature of the molten iron are unpredictable. Adverse effects on operations, such as causing volatile fluctuations. Furthermore, when the bullion falls, the refractory under the bullion may be peeled off and the refractory in the vicinity of the furnace opening may be significantly worn.
これらの問題を防止するため、地金が成長する場合は、地金の状況を見ながら地金を適切な頻度で除去する必要が生じる。 In order to prevent these problems, when bullion grows, it is necessary to remove the bullion at an appropriate frequency while observing the status of the bullion.
地金除去の最も簡便な方法としては、スクラップシュ−トの先端を地金に衝突させ、物理的衝撃で除去する方法がよく知られている。しかし、この方法では、スクラップシュ−トを衝突させる際の衝撃で、炉口近傍の耐火物を、同時に損傷させる危険があるため、強い衝撃を与えることができず、地金除去の効率は低い。 As the simplest method of removing the bullion, a method of making the tip of the scrap shunt collide with the bullion and removing it by physical impact is well known. However, in this method, since there is a risk of damaging the refractory near the furnace mouth due to the impact when colliding the scrap shout, it is not possible to give a strong impact and the efficiency of removing the metal is low. .
その他、比較的効率の高い方法としては、ランス側面にノズルを設置した地金溶解専用ランスから横方向に酸素を吐出させて、地金を溶解除去する方法が提案されている（例えば、特許文献３、参照）。しかし、この方法は、転炉の非吹錬中にしか実施できないため、頻繁に実施すると転炉の非稼動時間の増加による生産性低下を招く。 In addition, as a relatively high efficiency method, a method of dissolving and removing the bare metal by discharging oxygen in a lateral direction from a dedicated lance melting lance having a nozzle installed on the side of the lance has been proposed (for example, Patent Documents). 3, see). However, since this method can be performed only during the non-blowing of the converter, if it is frequently performed, the productivity is reduced due to an increase in the non-operation time of the converter.
そこで、生産性を維持するため、吹錬中に炉内で発生するＣＯガスをＣＯ2まで二次燃焼させ、その燃焼熱で地金を溶解除去する方法が提案されている（例えば、特許文献４、５、参照）。しかし、これらの方法は、吹錬による成分や温度の制御と二次燃焼による地金の溶解除去の制御を同時に行うことから、制御が難しい上、制御の自由度も低いため、二次燃焼による燃焼熱で、耐火物まで損耗させてしまう危険性がある。 Therefore, in order to maintain productivity, a method has been proposed in which CO gas generated in the furnace during blowing is subjected to secondary combustion up to CO 2 , and the ingot is dissolved and removed by the combustion heat (for example, Patent Documents). 4, 5). However, these methods simultaneously control the components and temperature by blowing and control the dissolution and removal of ingots by secondary combustion, so it is difficult to control and the degree of freedom of control is low. There is a risk of burning the refractories with the heat of combustion.
以上、地金が及ぼす悪影響とその除去方法について述べたが、一方で、地金は、その下にある耐火物を保護する役割も担っている。例えば、適切な地金厚みを確保することにより、その下にある耐火物が炉内の高温雰囲気やＣＯ2のような酸化性ガスに晒されて損耗することを防止することが可能である。 As mentioned above, although the bad influence which a bullion has and the removal method were described, on the other hand, the bullion also has the role which protects the refractory under it. For example, by securing an appropriate metal thickness, it is possible to prevent the refractory underneath from being worn out by being exposed to a high-temperature atmosphere in the furnace or an oxidizing gas such as CO 2 .
そこで、地金の下にある耐火物を損耗させることなく、地金付着を良好な状態に管理する方法として、「吹錬専用ランス」と「地金溶解用ノズルを併設したランス」を交互に使用する方法が提案されている（特許文献６、参照）。 Therefore, as a method to manage the adhesion of the bullion in a good state without damaging the refractory underneath the bullion, the lance dedicated to blowing smelting and the lance equipped with a bullion melting nozzle are alternately used. A method of use has been proposed (see Patent Document 6).
この方法では、通常の「吹錬専用ランス」と「吹錬用酸素ガスの供給と同時に吹錬用酸素ガスと独立して流量制御が可能である地金溶解用酸素ガスを供給できるノズルを有するランス」を適宜使い分けることで、制御の自由度が向上し、地金を適量かつ均一に分布させておくことができる。 In this method, there is provided a normal blasting lance and a nozzle capable of supplying a metal melting oxygen gas that can be controlled independently of the blowing oxygen gas at the same time as supplying the blowing oxygen gas. By properly using the “lance”, the degree of freedom of control is improved, and the bullion can be distributed in an appropriate amount and uniformly.
しかし、「地金溶解用ノズルを併設したランス」において、地金溶解用ノズルの目詰まり防止のためのパージガス供給系統が必要になること、ガス系統が増加するため、ランス構造が複雑になること、さらに、ランス側面の「地金溶解用ノズル」が損耗した場合、交換範囲が広範となり、整備負荷が大きいこと、などの問題があるため、現実的ではない。 However, the “lance with a metal melting nozzle” requires a purge gas supply system to prevent clogging of the metal melting nozzle and increases the gas system, which complicates the lance structure. Furthermore, when the “metal melting nozzle” on the side of the lance is worn out, there are problems such as a wide replacement range and a large maintenance load, which is not realistic.
本発明は、転炉吹錬において、炉寿命が長く、生産性の高い操業を安定的に行うために、耐火物の損耗の不均一性を改善すること、地金付着を良好な状態に維持管理すること、さらに、それらを安価な方法で実現すること、を目的とする。 In the converter blowing, the present invention improves the non-uniformity of wear of refractories and maintains the adhesion of the metal in a good state in order to stably carry out operations with a long furnace life and high productivity. It aims to manage and to realize them in an inexpensive way.
前述した耐火物の損耗の原因の中で、スラグによる侵食、炭素等の燃焼反応で発生する高温雰囲気による溶損、酸化性ガスによる侵食については、ランスのノズルから吐出した酸素噴流が溶鉄やスラグに衝突し、燃焼反応により、ＣＯガスやＣＯ2ガスとなって炉内を上昇して、炉口から排出される過程における転炉内の「ガス流れ」や「燃焼反応帯」の分布が大きく影響していると考えられる。 Among the causes of refractory wear described above, the slag erosion, the erosion due to the high temperature atmosphere generated by the combustion reaction of carbon, etc. The distribution of “gas flow” and “combustion reaction zone” in the converter in the process of rising into the CO gas and CO 2 gas by the combustion reaction, rising in the furnace, and being discharged from the furnace port is large. It is thought to have influenced.
例えば、酸素噴流がスラグに衝突すると、スラグの飛散位置は、酸素噴流の衝突位置や衝突方向、即ち「ガス流れ」の影響を受けるはずであり、スラグの飛散位置近傍にある耐火物は、スラグによる侵食で局所的に損耗し易くなる。 For example, when an oxygen jet collides with slag, the slag scattering position should be affected by the collision position and direction of the oxygen jet, that is, the “gas flow”, and the refractory near the slag scattering position It becomes easy to wear locally by erosion due to.
同様に、燃焼反応が起こっているゾ−ン、即ち「燃焼反応帯」で発生する高温雰囲気に晒されやすい箇所や、燃焼反応により生成するＣＯ2などの酸化性ガスの流路近傍にある耐火物も、局所的に損耗し易くなるはずである。 Similarly, the zone where the combustion reaction is taking place, that is, the portion that is easily exposed to the high temperature atmosphere generated in the “combustion reaction zone”, and the refractory near the flow path of the oxidizing gas such as CO 2 generated by the combustion reaction. Objects should also be prone to local wear.
また、地金付着についても、耐火物と同様に考えられ、例えば、地金の付着原因となるスピッティングの飛散位置や、地金の溶解原因となる高温雰囲気に晒され易い箇所は、「ガス流れ」や「燃焼反応帯」の分布によって影響されるはずである。 In addition, metal adhesion can be considered in the same way as refractories.For example, the location of spitting scattering that causes adhesion of metal and places that are easily exposed to high-temperature atmospheres that cause metal dissolution are described as `` Gas It should be influenced by the distribution of “flow” and “combustion reaction zone”.
そこで、本発明者らは、この転炉内の「ガス流れ」と「燃焼反応帯」の分布に着目し、耐火物の損耗状況、地金の付着状況に応じて、「ガス流れ」と「燃焼反応帯」の分布を制御することにより、転炉吹錬における前述の課題に対応することができると考えて検討した。 Therefore, the present inventors pay attention to the distribution of the “gas flow” and “combustion reaction zone” in the converter, and depending on the wear state of the refractory and the adhesion state of the metal, “gas flow” and “ We considered that the above-mentioned problems in converter blowing could be addressed by controlling the distribution of the "combustion reaction zone".
その結果、ランスのノズルチップの内径、数、ピッチ円径、噴出角（以降、これらを総称して「ノズル配置」と記載する場合がある。）が異なる複数のランスを交換しながら使用することにより、「ガス流れ」と「燃焼反応帯」の分布を変更できることを知見し、本発明を完成させた。 As a result, a plurality of lances having different inner diameters, numbers, pitch circle diameters, and ejection angles (hereinafter sometimes collectively referred to as “nozzle arrangement”) of lance nozzle tips should be used while being replaced. Thus, it was found that the distribution of “gas flow” and “combustion reaction zone” can be changed, and the present invention has been completed.
即ち、本発明は、ノズル配置の異なるノズルチップを取り付けた複数のランスを使い分けることにより、耐火物の損耗状況、地金の付着状況に応じて、転炉内の「ガス流れ」と「燃焼反応帯」の分布を変更し、ネック箇所の耐火物の負荷を解消して、耐火物の損耗の不均一性を改善すること、さらに、地金付着を良好な状態に維持管理することを特徴とする。 That is, according to the present invention, by using a plurality of lances to which nozzle tips having different nozzle arrangements are used, the “gas flow” and “combustion reaction” in the converter according to the wear state of the refractory and the adhesion state of the metal. The distribution of the belt is changed, the load of the refractory at the neck is eliminated, the unevenness of the wear of the refractory is improved, and the adhesion of the metal is maintained and maintained in a good state. To do.
また、複数のランスの使い分け方法を規定することにより、前述した効果を最大限享受しつつ、吹錬の安定性も確保することを特徴とする。 In addition, by defining a method for properly using a plurality of lances, it is characterized by ensuring the stability of blowing while enjoying the above-mentioned effects to the maximum extent.
本発明の要旨は、以下の通りである。 The gist of the present invention is as follows.
（１）上吹きまたは上底吹き転炉における吹錬に際し、上吹きに用いるランスのノズルチップの内径、数、ピッチ円径、および、噴出角の少なくとも１つ以上が異なる複数のランスを用いて、該複数のランスを交換しながら使用する際に、吹錬中の噴流強度の差異が所定の範囲となるようにランス高さを調整し、攪拌状態をほぼ一定とすることを特徴とする転炉の操業方法。
(1) At the time of blowing in the top blowing or top-bottom blowing converter, using a plurality of lances that differ in at least one of the inner diameter, number, pitch circle diameter, and ejection angle of the nozzle tip of the lance used for top blowing The lance height is adjusted so that the difference in jet strength during blowing is within a predetermined range when the plurality of lances are exchanged , and the stirring state is made substantially constant. How to operate the furnace.
（２）前記複数のランスを交換しながら使用し、転炉内のガス流れと、燃焼反応帯の分布を変更することを特徴とする前記（１）に記載の転炉の操業方法。 ( 2 ) The converter operating method according to (1 ), wherein the plurality of lances are used while being exchanged, and the gas flow in the converter and the distribution of the combustion reaction zone are changed.
本発明によれば、耐火物の損耗の不均一性を改善することができ、炉寿命を延長することが可能となる。また、地金付着を良好な状態に維持管理することにより、地金落下時の耐火物の同伴剥離、高温雰囲気や酸化性ガスへの暴露による耐火物の損耗を改善することができ、炉寿命を延長することができる。 According to the present invention, it is possible to improve the non-uniformity of wear of the refractory and to extend the furnace life. Also, by maintaining and maintaining the adhesion of the metal in good condition, it is possible to improve the wear of the refractory due to the accompanying detachment of the refractory when the metal falls and the exposure to high temperature atmosphere and oxidizing gas. Can be extended.
さらに、地金による原料装入への障害、地金落下時の溶鉄成分や温度への予測不能な変動等の操業障害を解消するとともに、地金除去に伴う非稼働時間の増加を防止できるので、生産性が向上する。また、本発明は、設備改造や整備負荷の増加なしに、安価かつ簡便に実現できるので、コスト削減、生産性向上、操業安定化の効果を享受できる。 In addition, it eliminates obstacles to raw material charging by bullion, unpredictable fluctuations in molten iron composition and temperature when the bullion falls, and prevents increase in non-operating time due to bullion removal. , Improve productivity. Further, the present invention can be realized inexpensively and easily without remodeling equipment or increasing maintenance load, so that the effects of cost reduction, productivity improvement, and operation stabilization can be enjoyed.
本発明を実施するための最良の形態を、以下に説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below.
通常の転炉設備では、１基の転炉に対して２つのランス台車があり、それぞれの台車がランス１本を把持している。ランスの先端には、ノズルチップが取り付けられている。ノズルチップの下面には、複数のノズルが配置され、それらのノズルから酸素噴流を吐出させて吹錬を行う。 In an ordinary converter facility, there are two lance carts for one converter, and each cart holds one lance. A nozzle tip is attached to the tip of the lance. A plurality of nozzles are arranged on the lower surface of the nozzle tip, and blowing is performed by discharging an oxygen jet from these nozzles.
吹錬回数を重ねるに従い、ノズルチップが損耗するので、その都度、ランスを台車から取り外して、ノズルチップを交換する必要があるが、台車が２つあるのは、ノズルチップ交換時等の予備のためである。 As the number of times of blowing is repeated, the nozzle tip wears out, so each time it is necessary to remove the lance from the carriage and replace the nozzle tip. However, there are two carriages that are reserved for the replacement of the nozzle tip. Because.
ノズルチップ部分の断面の詳細を、図１に拡大して示す。図１（ａ）に、ノズルチップ部分の断面の一態様を示し、図１（ｂ）に、別のノズルチップ部分の断面の一態様を示す。図１に示すように、本発明のノズルチップ部分は、ノズル内径１、ピッチ内径２、および／または、ノズル噴出角３を変更して構成する。
Details of the cross section of the nozzle tip portion are shown in an enlarged manner in FIG. FIG. 1A shows an embodiment of a cross section of a nozzle tip portion, and FIG. 1B shows an embodiment of a cross section of another nozzle tip portion. As shown in FIG. 1, the nozzle tip portion of the present invention is configured by changing the nozzle
ノズルチップのノズル配置は、ノズルの内径、数、ピッチ円径、および／または、噴出角により決定されるが、従来は、ノズル配置が同一のノズルチップを、２つのランスに取り付けて使用することが、通常行われていた。 The nozzle arrangement of the nozzle tips is determined by the inner diameter, number, pitch circle diameter, and / or ejection angle of the nozzles. Conventionally, nozzle tips having the same nozzle arrangement are attached to two lances. But it was usually done.
なお、従来技術として、１）１対のランスを使用するランス装置において、複数のノズルの転炉本体に対する周方向位置が、一方のランスと他方のランスで異なるようにノズルチップが取り付けられているランス装置、２）複数のノズルを、ランスの中心軸に対して非対称に配置し、耐火物の損耗状況に応じて、ランスを中心軸の回りに所定角度変位させる方法があることは前述したが、これらは、両者とも、ノズル配置が同一のノズルチップの取り付け位置を周方向に変位させるだけであり、同一のノズルチップを使用することに変わりはない。 As a conventional technique, 1) In a lance device using a pair of lances, nozzle tips are attached so that the circumferential positions of a plurality of nozzles with respect to the converter main body are different between one lance and the other lance. As described above, there is a method in which a lance device and 2) a plurality of nozzles are arranged asymmetrically with respect to the central axis of the lance and the lance is displaced by a predetermined angle around the central axis in accordance with the wear state of the refractory. Both of these merely displace the mounting position of the nozzle tip having the same nozzle arrangement in the circumferential direction, and the same nozzle tip is used.
従って、ランスから吐出する酸素噴流の転炉水平断面における位置を変更することで、水平断面におけるガス流れを変更し、耐火物の損耗の周方向の不均一性を改善することはできるが、高さ方向の不均一性を改善することはできなかった。 Therefore, by changing the position of the oxygen jet discharged from the lance in the converter horizontal cross section, the gas flow in the horizontal cross section can be changed and the circumferential non-uniformity of refractory wear can be improved. The unevenness in the vertical direction could not be improved.
これに対して、本発明では、ノズル配置、即ち、ノズルチップのノズルの内径、数、ピッチ円径、噴出角のうち少なくとも一つを変更したランスを交換しながら使用することにより、酸素噴流が溶鉄やスラグに衝突する際の転炉垂直断面の角度や位置を変更し、垂直断面における「ガス流れ」や「燃焼反応帯」の分布も変更することができる。 On the other hand, in the present invention, the nozzle arrangement, that is, the oxygen jet can be changed by using a lance that changes at least one of the inner diameter, number, pitch circle diameter, and ejection angle of the nozzle of the nozzle tip. By changing the angle and position of the vertical cross section of the converter when it collides with molten iron or slag, the distribution of “gas flow” and “combustion reaction zone” in the vertical cross section can also be changed.
そのため、それらの分布の影響を受けるスラグの飛散位置、高温雰囲気、酸化性ガスの流路の垂直断面位置を変更することができ、複数のランスを使い分けることで、高さ方向の局所的な損耗も防止できることを、本発明者らは新たに見出した。 Therefore, it is possible to change the slag scattering position affected by their distribution, the high temperature atmosphere, and the vertical cross-sectional position of the oxidizing gas flow path, and by using multiple lances locally, local wear in the height direction can be changed. The present inventors have newly found that this can be prevented.
また、地金付着についても、同様に、垂直断面のガス流れや燃焼反応帯の分布の変更により、地金の付着原因となるスピッティングの飛散位置、地金の溶解原因となる高温雰囲気に晒されやすい箇所の垂直断面位置を変更することができ、複数のランスを使い分けることで、高さ方向の地金の付着位置や量を制御できることを、本発明者らは新たに見出した。 Similarly, for metal adhesion, exposure to a spattering position of spitting that causes adhesion of metal and high-temperature atmosphere that causes dissolution of metal by changing the gas flow in the vertical section and the distribution of the combustion reaction zone. The present inventors have newly found that the position of the vertical cross section of the portion that is likely to be changed can be changed, and the position and amount of the metal in the height direction can be controlled by properly using a plurality of lances.
なお、ノズルチップのノズル噴出角を変更することにより、酸素噴流が溶鉄やスラグに衝突する際の垂直断面の角度を変更することができるのは自明であるが、ノズルの内径、数、および／または、ピッチ円径を変更することでも、当該角度を変更することができる。 It is obvious that the angle of the vertical cross section when the oxygen jet collides with the molten iron or slag can be changed by changing the nozzle ejection angle of the nozzle tip. Alternatively, the angle can be changed by changing the pitch circle diameter.
その理由は、ノズルから吐出した噴流は、周囲の雰囲気を巻き込みながら進行するので、複数のノズルから吐出した噴流間には引力が作用するが、ノズルの内径、数、および／または、ピッチ円径を変更することで、引力の作用が変化し、噴流の進行方向が変化するということである。 The reason for this is that the jets ejected from the nozzles travel while entraining the surrounding atmosphere, so an attractive force acts between the jets ejected from a plurality of nozzles, but the inner diameter, number, and / or pitch circle diameter of the nozzles. By changing, the action of attractive force changes and the traveling direction of the jet changes.
具体的には、ノズル配置として、ノズルの内径、数、ピッチ円径、および、噴出角があるが、ノズルの内径と数については、酸素ガスの供給速度と供給圧力によって、断面積がある程度規定されるため、通常、内径を小さくする場合は、数が増加し、反対に内径を大きくする場合は、数が減少する。 Specifically, the nozzle arrangement includes the nozzle inner diameter, number, pitch circle diameter, and ejection angle. The nozzle inner diameter and number are defined to some extent by the oxygen gas supply speed and supply pressure. Therefore, in general, when the inner diameter is reduced, the number is increased. On the other hand, when the inner diameter is increased, the number is decreased.
噴流は、ノズルの内径が小さいほど、周囲の雰囲気を巻き込んで減衰し易くなるため、内径が小さい、すなわち、ノズルの数の多いノズルチップほど、噴流強度が低下し易い。 The smaller the inner diameter of the nozzle, the easier it is to dampen the surrounding atmosphere, and the smaller the inner diameter, that is, the nozzle tip with a larger number of nozzles, the lower the jet strength.
従って、内径が小さい、すなわち、ノズルの数の多いノズルチップのランスに交換した場合は、溶鉄やスラグ面に衝突する際の噴流強度が低く、また、周囲の雰囲気を巻き込み易い「ガス流れ」となり、「燃焼反応帯」も、ランスにより近い位置で周囲の雰囲気を巻き込むため、ランスにより近い位置に位置するようになる。 Therefore, when replacing the nozzle tip lance with a small inner diameter, that is, with a large number of nozzles, the jet flow strength when colliding with the molten iron or slag surface is low, and the surrounding gas atmosphere is easy to entrain. The "combustion reaction zone" is also located at a position closer to the lance because the surrounding atmosphere is involved at a position closer to the lance.
一方、ピッチ円径や、噴出角が大きくなると、通常、噴流間の距離が離れ、噴流同士が合体し難くなることから、噴流が中央に寄り難くなり、噴流が溶鉄やスラグに衝突する際の垂直断面の角度が浅くなる。従って、衝突して反転したガス流れや、ガス流れに同伴されて飛散する溶鉄やスラグ（＝スピッティング）は、低い位置の炉壁に衝突し易くなる。 On the other hand, when the pitch circle diameter and the jet angle are large, the distance between the jets is usually increased and it becomes difficult for the jets to merge with each other, so that the jets are difficult to move to the center, and the jets collide with molten iron or slag. The angle of the vertical section becomes shallow. Therefore, the gas flow reversed by collision, and the molten iron and slag (= spitting) scattered along with the gas flow easily collide with the furnace wall at a low position.
従って、ピッチ円径や噴出角が大きいノズルチップのランスに交換した場合は、反転した「ガス流れ」は、より低い位置で炉壁衝突するように変化し、「燃焼反応帯」は、より炉壁に近い位置に位置するようになる。 Therefore, when the lance is replaced with a nozzle tip lance with a large pitch circle diameter and ejection angle, the reversed “gas flow” changes so as to collide with the furnace wall at a lower position, and the “combustion reaction zone” It will be located near the wall.
上述のように、ノズル配置を変更することで、「ガス流れ」や「燃焼反応帯」を変更して、炉内の熱負荷の大きい位置や、スピッティングが飛散し易い位置を、高さ方向で、変更、制御することができる。 As described above, by changing the nozzle arrangement, the “gas flow” and “combustion reaction zone” are changed, and the position where the heat load in the furnace is large or the position where spitting is likely to scatter Can be changed and controlled.
ただし、上記のノズル配置が及ぼす影響の傾向は、あくまで、一般的な傾向であり、ノズルの内径、数、ピッチ円径、および／または、噴出角は、それぞれが相互に影響しあい、また、酸素ガスの供給速度の影響もあるため、常に、上述の傾向が成り立つとは限らない。例えば、過度にノズルの数を増やした場合、噴流間の距離が近づき、噴流同士の干渉や合体が促進され、噴流強度が増加することなどもある。 However, the tendency of the influence of the nozzle arrangement described above is a general tendency, and the inner diameter, number, pitch circle diameter, and / or ejection angle of the nozzles affect each other, and oxygen The above-mentioned tendency does not always hold because of the influence of the gas supply speed. For example, when the number of nozzles is excessively increased, the distance between the jets approaches, the interference and coalescence of the jets are promoted, and the jet strength may increase.
従って、実施に際しては、ノズル配置の影響を、操業経験や数値解析に基づいて、予め把握しておくことが重要である。なお、数値解析については、市販のソフトウエア（例えば、FLUENT等）を用いて計算することができる。 Therefore, in implementation, it is important to grasp in advance the influence of nozzle arrangement based on operational experience and numerical analysis. In addition, about numerical analysis, it can calculate using commercially available software (for example, FLUENT etc.).
本発明の実施の形態の一例を、図２に示す。図２（ａ）に所要のノズルチップ（例えば、図１（ａ）に示すノズルチップ）を取り付けたランス６（ランス台車５に把持されている）を用いて、転炉４に収容した溶鉄８とスラグ９に酸素を吹き付けて行なう吹錬の態様を示し、図２（ｂ）に、上記吹錬の後に、別のノズルチップ（例えば、図１（ｂ）に示すノズルチップ）を取り付けたランス６’（ランス台車５’に把持されている）を用いて行なう次の吹錬の態様を示す。なお、図２中、１０は、付着地金である。
An example of an embodiment of the present invention is shown in FIG. The molten iron 8 accommodated in the converter 4 using a lance 6 (held by the lance cart 5) having a required nozzle tip (for example, the nozzle tip shown in FIG. 1A) attached to FIG. FIG. 2 (b) shows a mode of blowing performed by blowing oxygen to the
本発明の実施に際しては、まず、ノズル配置の異なるノズルチップ（図１、参照）を取り付けた複数のランス６，６’を用意し、ランス台車に取り付ける。
In carrying out the present invention, first, a plurality of
どちらか一方のランス（例えば、図２中、ランス６）を用いて、１チャージ以上の吹錬を行った後、転炉内の耐火物の損耗状況や、地金の付着状況を、操作者による目視、炉内プロフィールメータによる測定等で把握しながら、次に使用するランスを選定し、ランスを交換して、次チャージの吹錬を行い、以降、同様の作業を繰り返す。
Using one of the lances (for example,
なお、使用するランスの選定基準は、転炉のサイズ、操業条件、および／または、転炉の使用回数に応じた耐火物の損耗状況等によっても異なるため、一概に述べることはできないが、ノズルチップ種によるガス流れや燃焼反応帯の分布への影響と、耐火物の損耗状況、地金の付着状況の関係を、予め、従来の操業経験や上述の数値解析等に基づいて把握しておき、決定する。 The selection criteria for the lance to be used vary depending on the size of the converter, operating conditions, and / or refractory wear depending on the number of times the converter is used. The relationship between the effect of the chip type on the gas flow and the distribution of the combustion reaction zone, the refractory wear state, and the adhesion state of the bullion should be grasped in advance based on conventional operational experience and the above numerical analysis. ,decide.
また、使い分けるノズルチップ種は、少なくとも２つであるが、３つ以上のノズルチップ種を使い分けてもよい。 Moreover, although there are at least two nozzle chip types to be used, three or more nozzle chip types may be used.
さらに、複数のランスを交換しながら使用する場合、吹錬中に、ほぼ一定の噴流強度となるように、ランス高さを調整することで、吹錬の安定性を確保しつつ、前述した効果を最大限享受することができる。また、ランス高さを変更することで、「ガス流れ」や「燃焼反応帯」の分布も変更することができ、操作因子の自由度を向上させることができる。 Furthermore, when using a plurality of lances while exchanging them, the above-mentioned effects are obtained while adjusting the lance height so that the jet strength is almost constant during blowing, while ensuring the stability of blowing. Can enjoy the maximum. Also, by changing the lance height, the distribution of “gas flow” and “combustion reaction zone” can also be changed, and the degree of freedom of the operating factor can be improved.
以下に、詳細に説明する。まず、ノズルチップの内径が小さくなり、ノズル数が多くなるとノズル周長の総和が大きくなるため、ノズルから吐出した噴流と雰囲気との接触部が増え、噴流が減衰しやすくなり、酸素噴流の噴流強度は通常低下（＝ソフトブロー化）する。 This will be described in detail below. First, as the inner diameter of the nozzle tip decreases and the number of nozzles increases, the sum of the nozzle circumference increases, so the contact area between the jet discharged from the nozzle and the atmosphere increases, and the jet tends to be attenuated. The strength usually decreases (= soft blow).
一方、ノズルのピッチ円径や噴出角が大きくなると、複数のノズルから吐出した噴流間の距離が広がり、噴流間の引力が弱まるため、噴流同士が合体し難くなり、この場合も、酸素噴流はソフトブロー化する。 On the other hand, when the pitch circle diameter and the ejection angle of the nozzle are increased, the distance between the jets discharged from the plurality of nozzles is increased, and the attractive force between the jets is weakened, so that the jets are difficult to merge. Soft blow.
ここで、ランスからの酸素噴流は、酸素の供給源としての役割だけでなく、転炉内の溶鉄やスラグを攪拌することにより、反応を促進する役割も担っているため、ノズルチップ種の異なるランスを使用した際に、酸素噴流の強度が変化し、攪拌状況が変化することは、吹錬の安定性の面から望ましくない。 Here, the oxygen jet from the lance not only serves as an oxygen supply source, but also plays a role in promoting the reaction by stirring the molten iron and slag in the converter. When the lance is used, it is not desirable from the viewpoint of blowing stability that the strength of the oxygen jet changes and the stirring state changes.
従って、ノズル配置の異なるノズルチップを取り付けたランスを交換しながら使用する場合、ランス高さを変更して、吹錬中の噴流強度をほぼ一定とし、吹錬の安定性を確保することが望ましい。なお、吹錬中の噴流強度を、ほぼ一定とするにあたり、複数のランスでの噴流強度の差異が、安定吹錬を実現できる所定の範囲内とすることが好ましい。 Therefore, when using while exchanging lances fitted with nozzle tips with different nozzle arrangements, it is desirable to change the lance height so that the jet strength during blowing is almost constant and to ensure the stability of blowing. . In addition, when making the jet strength during blowing substantially constant, it is preferable that the difference in jet strength at a plurality of lances is within a predetermined range in which stable blowing can be realized.
ここで、噴流強度とは、溶鉄面に衝突する際の酸素噴流の流速分布の中で最大となる部分の流速と定義され、モデル実験や数値解析等に基づいて推測することができる。また、所定の範囲とは、一般的に、±１０％の範囲であるが、転炉のサイズ、操業条件等によって異なるため、一概に述べることはできず、実際の操業の中で、微修正を行うのが妥当な方法である。 Here, the jet strength is defined as the maximum flow velocity in the flow velocity distribution of the oxygen jet when colliding with the molten iron surface, and can be estimated based on model experiments, numerical analysis, and the like. In addition, the predetermined range is generally a range of ± 10%, but since it varies depending on the size of the converter, operating conditions, etc., it cannot be described in general. It is a reasonable way to do this.
以上、本発明の方法により、耐火物の損耗の不均一性、特に、従来の方法では困難であった高さ方向の不均一性を改善すること、地金付着を良好な状態に維持管理することが可能となった、また、地金付着の管理については、地金溶解専用のランスやノズルが必要ないため、パージガス供給系統、や複雑なランス構造が不要となり、安価かつ簡便に実現することができる。 As described above, the method according to the present invention improves the non-uniformity of wear of the refractory, in particular, the non-uniformity in the height direction, which has been difficult with the conventional method, and maintains and manages the adhesion of the metal in a good state. In addition, for the management of metal adhesion, there is no need for lances and nozzles dedicated to metal melting, so there is no need for a purge gas supply system or complicated lance structure, and it should be cheap and simple. Can do.
本発明の操業方法による実施例について説明する。 Examples according to the operation method of the present invention will be described.
試験は、３７０ｔ転炉において実施した。スクラップおよび溶銑を装入した後、塩基度が約３〜３．５となるように生石灰等の副原料を投入して、吹錬を行った。上吹きランスからは、１４０〜２００Ｎｍ3／ｈ／ｔの酸素ガス、底吹き羽口からは、約８Ｎｍ3／ｈ／ｔの底吹きガスを供給した。表１に、使用したノズルチップを示し、表２に、試験水準および試験結果を示す。 The test was conducted in a 370 t converter. After charging scrap and hot metal, auxiliary raw materials such as quick lime were added so that the basicity was about 3 to 3.5, and blown. From the top lance, oxygen gas 140~200Nm 3 / h / t, from the bottom tuyeres were supplied bottom-blown gas of approximately 8Nm 3 / h / t. Table 1 shows the nozzle tips used, and Table 2 shows the test levels and test results.
実験は、同一の酸素ガス供給パターン（吹錬初期は、約１４０Ｎｍ3／ｈ／ｔ、吹錬中期は、約２００Ｎｍ3／ｈ／ｔ、吹錬末期は、約１６０Ｎｍ3／ｈ／ｔで酸素を供給）で、各水準につき、数百チャージずつ吹錬を行い、耐火物、地金付着、吹錬の状況を評価した。 Experiments identical oxygen gas supply pattern (blowing initially, about 140Nm 3 / h / t, blowing mid approximately 200Nm 3 / h / t, the blow end is oxygen about 160Nm 3 / h / t For each level, several hundred charges were blown at each level to evaluate the status of refractories, metal adhesion, and blowing.
噴流強度は、溶鉄面に衝突する際の酸素噴流の流速分布を数値解析により求め、水準１の噴流強度を１とした場合の比率で示した。
The jet strength was obtained by numerical analysis of the flow velocity distribution of the oxygen jet at the time of collision with the molten iron surface, and the ratio was shown when the jet strength at
評価方法としては、耐火物については、炉口近傍、炉腹上部、炉腹下部の定点の耐火物厚みを炉内プロフィールメータで測定して、各部位の周方向平均損耗速度を計算した。 As an evaluation method, for refractory materials, the thickness of the refractory material at fixed points in the vicinity of the furnace mouth, the upper part of the furnace belly, and the lower part of the furnace belly was measured with an in-furnace profile meter, and the average wear rate in the circumferential direction of each part was calculated.
地金付着については、炉口部の地金量を操作者の目視により、５段階で、「多」、「やや多」、「適度」、「やや少」、「少」として評価した。 Regarding the adhesion of the bullion, the amount of the bullion at the furnace port was evaluated as “many”, “slightly many”, “moderate”, “slightly small”, and “small” by visual inspection by the operator.
評価基準は、スクラップ装入時のスクラップシュートと炉口付着地金との間隔を目視で測定し、その間隔（間隔が狭い場合は、地金量が多く、広い場合は、地金量が少ない）を地金量に対応させ、評価期間中の平均的な地金量を評価した。 The evaluation standard is to visually measure the distance between the scrap chute and the furnace bottom adhering metal at the time of scrap charging, and the distance (when the distance is narrow, the amount of metal is large, and when it is wide, the amount of metal is small. ) Was matched to the amount of bullion, and the average amount of bullion during the evaluation period was evaluated.
吹錬状況については、吹錬終了時点のスラグ中全鉄分（Ｔ．Ｆｅ）の値を、吹錬終了時点の炭素濃度で補正（「吹錬終了時炭素濃度」と（Ｔ．Ｆｅ）の関係を操業データをもとに回帰式化し、吹錬終了時の炭素濃度の差異を補正）して、平均値を計算したが、通常、ソフトブローの場合に、（Ｔ．Ｆｅ）の値が高くなる。 Regarding the blowing condition, the total iron content (T.Fe) in the slag at the end of blowing is corrected with the carbon concentration at the end of blowing (the relationship between “carbon concentration at the end of blowing” and (T.Fe). Was converted into a regression equation based on the operation data and the difference in carbon concentration at the end of blowing was corrected), and the average value was calculated. However, in the case of soft blow, the value of (T.Fe) is usually high. Become.
水準１〜３は、ともに、同一のノズルチップ３種類を、それぞれ使用した本発明の範囲外の比較例、水準４〜６は、水準１〜３で使用したノズルチップを取り付けた複数のランスを交換しながら使用した本発明例で、それぞれ、組み合わせが異なる。さらに、水準５、６は、ノズル配置の異なるランスを使用する場合に、ランス高さを変更した本発明例である。
耐火物については、周方向平均耐火物損耗速度で比較すると、比較例の水準１〜３に比べ、本発明例の水準４〜６で、いずれも、最大値が低くなっており、このことは、耐火物の損耗の不均一性が改善されたことを示している。
As for refractories, when compared with the average refractory wear rate in the circumferential direction, the maximum value is lower at levels 4 to 6 of the example of the present invention than to
また、地金付着については、水準１〜３では、適度な地金付着がなかったのに対し、水準５、６では、適度に地金が付着していた。特に、地金が付着しにくい条件である水準１または水準２の条件と、地金付着が付着しやすい水準３の条件を組み合わせた水準５、水準６では、地金付着を良好な状態に維持管理することができることがわかる。
In addition, as for the adhesion of the bullion, the
また、水準４〜６で、２つのそれぞれのランスを用いた場合の（Ｔ．Ｆｅ）を比較すると、２つのランスの噴流強度の比が最も近い水準６で、（Ｔ．Ｆｅ）の差異が小さくなっており、噴流強度をほぼ一定とすることで、吹錬間の差異が小さくなり、吹錬の安定性が確保できていた。
Further, when comparing (T.Fe) when using two lances at levels 4 to 6, the difference in (T.Fe) is at
１ ノズル内径
２ ピッチ円径
３ ノズル噴出角
４ 転炉
５ ランス台車（ランス６を把持）
５’ ランス台車（ランス６’を把持）
６，６’ ランス
７ ノズルチップ（ランス６に取付）
７’ ノズルチップ（ランス６’に取付）
８ 溶鉄
９ スラグ
１０ 付着地金
1 Nozzle
5 'Lance cart (gripping lance 6')
6,6 'Lance 7 Nozzle tip (attached to lance 6)
7 'Nozzle tip (attached to lance 6')
8
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