JPS6044371B2 - 溶湯，溶滓の分離出湯方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、溶湯、清涼の分離出湯方法、とくに転炉か
らの出湯の際、溶鋼歩留りを低下させることなく溶鋼の
みの出湯を確実かつ迅速に行う分離出湯方法に関するも
のである。

吹錬終了後の転炉からの出湯に際し、溶鋼の出湯流動中
とくにその末期に、しばしば溶鋼中への清涼の混入を伴
い、その回避は一般に困難であり、かような混入清滓は
溶鋼の出湯中またはその後に添加される合金材たとえば
合金鉄類の添加歩留りを下げ、また受け取鍋の耐火物に
損傷を与える不利があり、さらに造塊の際に鎮魂の品質
の弊害をもたらすおそれがある。

そこで、転炉からの出湯に際する受け取鍋内への清涼の
混入流出を防止するために、従来から種々の手段が構じ
られてきたが、これらの手段はいずれも十分に満足し得
るものではなかつた。

たとえば、出鋼口にスライディングゲートなどの開閉装
置を取り付け、これによつて出鋼末期における清涼の流
出を防止する方法は、清涼の混入がない反面、溶鋼歩留
りが低下し、とくに大型転炉ではその保守管理が難しい
。また、受け取鍋にスラグポットを設置してこのスラグ
ポット内に清涼を捕捉する方法は、温度降下ヵ状きい不
利がある。

さらに一般的には、ノロ止めボールの使用や、出鋼完了
時に出鋼流を受け取鍋からはずすいわゆる鍋切りなどが
採用されているが、これらは確実性に劣る。

従来技術はのこれらろ問題を解決するため、発１明者ら
は先に、清涼の溶湯に対する比重差に着目して溶湯の出
湯流動の後尾における静圧で、これに追尾する溶滓の流
出を阻止することができる出湯装置を開発して特許出願
した（特開昭５５一９４４３吟（特願昭？−９５５号）
）。

この特許出願に係る発明は、融解した金属または合金の
溶湯を、その自由表面を覆つて浮遊する溶滓とともに湛
えた転炉に、その出湯姿勢で水平面と交わる面内に迂回
する出湯通路を設け、この出湯通路から出湯した溶鋼流
の後尾残湯の静圧を、該溶鋼流に追尾流動する溶滓の静
圧とつり合わせて溶滓の流出を阻止するものである。

以下にこの先願に係る発明を図示例に基いて説明する。

第１図に、出鋼口を含む転炉の部分断面について示し、
図中１は転炉の炉体、２はその出鋼口、３は出鋼口２に
着脱可能に取り付けるを可とする出湯装置である。炉体
１には通常その炉口寄りの肩部に出鋼口２を、炉体１の
出湯姿勢で下向きになるように設けるを例とし、図中４
は内張りれんが、５は導流れんが、また６はキャスタブ
ル耐火物、７は鉄皮である。

導流れんが５は、出鋼口２に面して設けたくぼみ８から
出鋼孔の中心に至るまで段積みした丸孔方形れんがより
成り、そのまわりには異形れんが４″を配置して内張り
れんが４との間に緊密に結合する。またここでは、出鋼
口２の先端で外向きに開くフランジ９を鉄皮７に設け、
またこのフランジ９と同一平面を占める取付縁１０をも
つたブラケット１１を、出鋼口２から距たつた位置で鉄
皮７に取付ける。

ブラケット１１は短い斜截角筒状の鉄皮部分１２を有し
、その内部に、かぎ形に組み合わせた変向れんが１３を
キャスタブル耐火材料６″で保持する。

そしてフランジ９と取付縁１０にまたがつて箱！形の着
脱鉄皮１４をねじ止め締結し、その内部に、導流れんが
５と、変向れんが１３とともに長さ方向断面がチャンネ
ル状をなす出湯通路１５を形成する転向れんが１６とを
これもキャスタブル耐火材料６″を用いて保持する。

この先願に係る溶湯，溶滓の分離出湯装置によれば、第
１図に示す転炉の出湯姿勢で、炉内溶鋼が出鋼口２の導
流れんが５から、転向れんが１６、変向れんが１３より
なる出湯通路１５を通り、図示しない受け取鍋へ払い出
されるのは明らかである。

またこの装置の出湯末期において、上述のごとき出湯通
路１５から出湯する溶鋼流の後尾残湯の静圧と、この溶
鋼流に追尾流動する溶滓の静圧とをつり合わせて溶滓の
流出を阻止するための条件は、第１図を模式的に簡略化
して示した第２図において、下記（１）式で示される。

ノ ここでρ啼溶鋼密度、Ｐ９：溶滓密度、ｈ１：出湯
通路の上昇路高さ、Ｈ２：出湯通路の下降路高さ、Ｈ，
：転炉内溶滓厚さである。従つて、先願発明にあつては
出湯通路１５を、（１）式を満足するＨｌ，ｈ２を具え
る構成とすることに・より溶滓１７の流出が阻止される
ことになる。

しかしながら、（１）式は溶鋼と溶滓の静的なつり合い
だけを考えた場合の条件式であつて、実際には溶湯流は
慣性力をもつているため、この点を考慮に入れると溶鋼
と溶滓の完全な分離出湯条件は・下記（２）式のとおり
になる。 Ｑノ「Ｖ？Ｖ●〜紹 ここでαは慣性力である。

このため溶滓を完全にカットして溶鋼のみの出湯を行う
には、■を相対的に大きくするか、出湯末期の溶湯流速
を低下させるかして慣性力αの影響を除去する必要があ
るが、実操業では炉体あるいはその傾動限界などの物理
的な制限があるので、■を大きくするのは難しい。

この点、出湯通路の溶湯入側の流路径を小さく、途中を
太くすることにより流速を低下させること、出湯末期に
出湯通路の入側通路内に不活性ガスを吹き込むことによ
り溶湯流速を低下させる試みがなされているが、前者で
はれんがの溶損を考慮すると出湯通路断面積の維持が極
めて難かしく、また後者では流速を低下させる時期の検
出が難かしいという問題があり、さらに、両者ともに、
分離出湯装置を設けない場合に比して出湯時間の延長を
もたらし、出鋼中の溶湯温度の低下をまねくという重大
な問題があつた。

この発明は、これらの問題を有利に解決するための分離
出湯方法に関するものであり、出湯末期における出湯流
速を低下させることにより、出湯通路に確実な溶湯，溶
滓の分離条件を与えて出湯末期における溶滓流出の完全
な阻止を実施する一方、出湯速度を速めることによつて
、全体としての出湯時間を短縮して溶鋼温度の低下を有
利に防止することを目的とし、その構成は、転炉の出鋼
口に連続させて設けられ、その出湯姿勢で水平面と交わ
る面内で迂回する出湯通路から出湯を行うに際し、出湯
開始前から出湯通路内へー個所のガス吹込口で不活性ガ
スを連続的に吹き込み、出湯開始から出湯末期に至るま
では吹込ガスを出湯通路の下流側へ押し流して出湯速度
を速める一方、出湯末期には噴出ガスを出湯通路の上流
側へ浮上させて出湯速度を低下させるところにある。

以下にこの発明を、図示例をもとに説明する。第３図は
この発明の実施に用いる装置を例示する第１図と同様の
断面図であり、第１図と同一部分は同一の番号で示す。
ここでは転炉の出湯姿勢において、長さ方向にほぼチャ
ンネル状に形成した出湯通路１５の出鋼口２に最も近い
迂回部１８に、ガス吹込口１９に設ける。

このガス吹込口１９は、導流れんが５内を流れる溶鋼流
と対抗する方向に開口しており、金属管２０によつて、
たとえばＮ２ガスその他の不活性ガス供給源（図示せず
）に連結される。なお、ガス吹込口１９の位置および向
きは、図示例のみに限定されず、迂回部１８の曲がりの
内側において、出湯通路１５の最下位部分の内壁に引い
た接線Ｔ１と出湯通路１５のうち下向通路部分の内壁に
引いた接線Ｔ２とで囲まれる範囲内で種々に変更するこ
とができる。その理由については後述する。さらにまた
、ガス吹込口１９にはポーラスプラグを設け、金属管２
０への溶湯の侵入を有効に防止することができる。この
ように構成してなる装置の使用に際しては、まず、出湯
開始前から金属管２０を介して出湯通路１５内へ不活性
ガスの継続した吹き込みを開始し、次いで、炉体１の傾
動に基いて出湯を開始する。

この出湯の開始からその末期に至るまでは出鋼流の流速
が速いため、ガス吹込口１９から出湯通路１５へ吹き込
まれたガス気泡の全ては、出鋼流とともに出湯通路１５
の下流側へ流され、その迂曲上昇部分１５ａにて浮力に
よる出鋼流の増速をもたらす。

すなわち、ガス気泡が出湯速度を速める。なお、ここに
おいて導流れんが５を通る流れと対抗する方向に噴出さ
れる不活性ガスのエネルギーは、吹込口１９を通る出鋼
流のそれに比して極めて小さいので、それが出鋼流に与
える影響は無視することができ、従つて、導流れんが５
を通る出鋼流はガス噴出によつて減速されることはない
。一方、出鋼末期に至つて出鋼流の流速が低下すると、
不活性ガスの気泡は出鋼流に押し流されることなく、導
流れんが内を上昇するので、出鋼流は、その気泡の浮力
による流動抵抗を受けて減速される。

つまり、前述したガス吹込口１９の位置は、溶湯にこの
ような作用をもたらすべく選択されたものであり、この
ことを第４図に基いて説明すれば、ガス吹込口を位置ａ
に設けたときには、噴出ガスの浮力は、常時出湯速度を
低下させるように機能するので、出湯時間が延長される
ことになる一方、位置ｂ（第３図の接線Ｔ１相当位置）
に設けた場合には、噴出ガスは、出湯速度が速い間は出
湯流の下流側へ流れて前述したような出湯流速の増加を
もたらし、逆に、炉内残湯量が減少して出湯流速が低下
してから出湯口側へ浮上して出湯速度をさらに低下させ
るので、この発明の所期した作用がもたらされる。

同様な作用は、ガス吹込口を、この位置ｂから位置ｃ（
第３図の接線Ｔ２相当位置）に至るまでのいずれの位置
に設けてももたらすことができ、位置ｃに設けた場合に
あつても、噴出ガスは、出湯速度が速い間は出湯流に流
され、出湯流速が低下してからは出鋼口側へ浮上する。

また、位置ｄにガス吹込口を設けた場合には、噴出ガス
は出湯流がある限り下流側へ流れ、さらに、位置ｅに設
けたときには、それは常に下流側へ流れて出湯流の増速
だけをもたらすので、溶滓の流出を阻止することができ
ない。従つて、上述した適正位置に設けられたガス吹込
口１９からガスの連続的な吹き込みを行うことにより、
出湯開始から末期に至るまでは出湯速度が速められ、残
湯が減少した出湯末期では、慣性力が無視し得る程度ま
で十分有効に速度の低減がｊなされる。

このため、溶滓の流出がほぼ完全に防止されることはも
ちろん、出湯末期における流速の低下があるにもかかわ
らず、全体としての出湯時間は、分離出湯装置を設けな
い場合と同程度に短縮されることになる。なお、出湯通
路１５を第５図に示すようにその長さ方向へほぼＵ字状
に形成した場合のガス吹込口１９の設定許容範囲は、第
４図について述べたと同様の理由により、出鋼口に最も
近い迂曲部の曲がりの内側において、出湯通路１５の最
下位部分の内壁に引いた接線Ｔ３と、その接点に立てた
法線Ｎ１とで囲まれる範囲である。

さらに、出湯通路１５が多角形状をなす場合にも、第４
図について述べたと同様にしてガス吹込口１９の位置を
決定することができる。以下にこの発明による所要出湯
時間、溶滓流出重量を従来技術との比較の下に説明する
。

第６，７図はこれらの比較結果を示す線図であり、図中
白丸は第３図に示す装置によつてこの発明を実施した場
合、黒丸は第１図に示す先願装置を適用した場合、×印
は分離出湯装置を用いない場合を示す。

第６図は所要出湯時間を表わすグラフであり、このグラ
フによれば、この発明による出湯時間は、溶湯量の多少
にかかわらず分離出湯装置を設５けない場合とほぼ等し
く、これは先願に係る装置を用いた場合よりも、溶湯量
が１８０ｔ，２５０ｔのいずれのときにも約１分短縮さ
れることが明らかである。

また第７図は流出溶滓重量を示すグラフであニリ、この
グラフによれば、この発明を適用した場合の流出溶滓重
量は、先願に係る装置を用いた場合と同様にほぼ零であ
り、この値は、分離出湯装置を用いない場合における溶
湯量１８Ｃｆｔ．および２５０ｔに対するそれぞれ約７
およびこよりも著しく小さいことが明らかである。

従つて、この発明によれば、前記（２）式の慣性力の影
響をほとんど取り除くことができるので、前記（１）式
に示した条件、すなわち溶鋼と溶滓との静圧のみのつり
合いから導びいた条件を満足すれば、歩留りを低下させ
たり、出湯装置を不要に拡大することなく完全な溶滓の
分離出湯を実現でき、しかも出湯時間を短縮して溶鋼温
度の低下を・有効に防止することができる。

さらに、ここでは出湯期間を通じて不活性ガスの吹込量
を一定に維持しても溶滓の完全な分離を行い得るので、
ガス流量を変更するための操作を省いて作業を単純化す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置を示す部分断面図、第２図はノロ切り
要領を示す説明図、第３図はこの発明の実施に用いる装
置を例示する第１図と同様の断面図、第４図はガス吹込
口位置の選択範囲を示す説明図、第５図は溶湯通路の変
形例におけるガス吹込口位置を示す説明図、第６，７図
はこの発明の適用結果を示すグラフである。 １・・・転炉、２・・・出鋼口、３・・・出湯装置、４
・・・内張りれんが、５・・・導流れんが、６・・・キ
ャスタブル耐火物、７・・・鉄皮、１５・・・出湯通路
、１６・・・転向れんが、１７・・・溶滓、１８・・・
迂曲部、１９・・・ガス吹込口、２０一金属管、Ｔｌ，
Ｔ２，Ｔ３・・・接線、Ｎ１・・・法線、Ａ，ｂ，ｃ，
ｄ，ｅ・・・位置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 転炉の出鋼口に連続させて設けられ、その出湯姿勢
   で水平面と交わる面内で迂回する出湯通路から出湯を行
   うに際し、出湯開始前から出湯通路内へ一個所のガス吹
   込口で不活性ガスを連続的に吹き込み、出湯開始から出
   湯末期に至るまでは吹込ガスを出湯通路の下流側へ押し
   流して出湯速度を速める一方、出湯末期には噴出ガスを
   出湯通路の上流側へ浮上させて出湯速度を低下させる溶
   湯、溶滓の分離出湯方法。