(57)【要約】  【課題】  付着地金の溶解時間の確保を避けて効率よく、かつ、転炉の耐火物の溶損を抑制してランスからの水漏れの発生頻度を減少させながら、付着地金を除去する。  【解決手段】  上底吹き転炉型精錬炉８において、先端に配置されて吹錬のための酸素を噴射する先端噴射口１と、この先端噴射口１よりも上方の側面に配置されて炉内地金溶解のための酸素を噴射する側面噴射口２とを備え、軸回りに回転可能である吹錬及び炉内地金溶解兼用ランス７を用いて、炉内地金１０を溶解しながら吹錬を行う。【選択図】図３
2006213940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端に配置されて吹錬のための酸素を噴射する先端噴射口と、該先端噴射口よりも上方の側面に配置されて炉内地金溶解のための酸素を噴射する側面噴射口とを備え、軸回りに回転可能であることを特徴とする吹錬及び炉内地金溶解兼用ランス。
【請求項２】
先端に配置されて吹錬のための酸素を噴射する先端噴射口と、該先端噴射口よりも上方の側面に配置されて炉内地金溶解のための酸素を噴射する側面噴射口とを備え、該側面噴射口はランス横断面の同心円状に並設された１２方向以下の噴射口を有し、軸回りに回転可能であることを特徴とする吹錬及び炉内地金溶解兼用ランス。
【請求項３】
上底吹き転炉型精錬炉において、請求項１又は請求項２に記載された吹錬及び炉内地金溶解兼用ランスを用いて、炉内地金を溶解しながら吹錬を行うことを特徴とする上底吹き転炉型精錬炉の操業方法。
【請求項４】
前記炉内地金の溶解は前記吹錬及び炉内地金溶解兼用ランスを非吹錬中に回転させながら行われるとともに、前記吹錬は該吹錬及び炉内地金溶解兼用ランスを回転させずに行われる請求項３に記載された上底吹き転炉型精錬炉の操業方法。
【請求項５】
前記上底吹き転炉型精錬炉は溶銑脱燐を行う請求項３又は請求項４に記載された上底吹き転炉型精錬炉の操業方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吹錬及び炉内地金溶解兼用ランス、及び上底吹き転炉型精錬炉の操業方法に関し、例えば、上底吹き転炉型精錬炉において吹錬及び炉内地金溶解をいずれも行うことができる吹錬及び炉内地金溶解兼用ランスと、この吹錬及び炉内地金溶解兼用ランスを用いた上底吹き転炉型精錬炉の操業方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
転炉での吹錬時に飛散した地金やスラグは、転炉の内側壁の上部に付着する。付着した地金やスラグ（以下、「付着地金」という。）は吹錬を繰り返す毎に成長し、ある程度の大きさ以上になって転炉への注銑やスクラップの装入の障害になる。このため、転炉での吹錬では付着地金を効率良く除去することが必要である。
【０００３】
付着地金、主に転炉の炉口付近の付着地金を除去する手段として、スクラップシュートを付着地金に擦り当てるか、あるいはぶつける等によって付着地金を機械的に除去することが知られている。しかし、この手段では、炉口付近の付着地金しか除去できないとともに、ある程度の大きさ以上に成長した付着地金の除去にはかなりの時間を要してしまう。特に転炉型溶銑脱燐等により炉内の付着地金が成長し易い転炉吹錬では、この方法は効率的ではない。このように、転炉炉内へ付着した付着地金を機械的に除去する方法は除去可能な付着地金の量に限界があり、また除去に要する時間も長い。
【０００４】
特許文献１には、吹錬終了後の非製鋼中に地金溶解専用ランスを用いて付着地金を溶解除去する発明が、特許文献２には、さらにこの地金溶解専用ランスを回転させる発明が、それぞれ開示されている。しかし、これらの発明では、非製鋼中に付着地金の溶解除去を行うものであるために付着地金を溶解するための時間を確保する必要が生じるとともに、溶銑脱燐等の温度が低い条件下では付着地金の表面温度も低下するために付着地金に酸素を吹き付けても着火（高温酸化反応）せず、付着地金の溶解効率が悪化し易い。このように、非製鋼中に地金溶解専用ランスから酸素を吹き付けて付着地金を溶解する方法は、付着地金の溶解のために時間を確保する必要があり、効率的ではない。
【０００５】
そこで、特許文献３には、吹錬用ノズル及び炉口地金溶解用ノズルをいずれも備える吹錬及び炉口地金溶解兼用ランスを用いて、吹錬を行いながら同時に付着地金を溶解除去する発明が開示されている。この発明によれば、付着地金を溶解するための時間を確保する必要がないために効率的であるとともに、溶銑脱燐等の温度が低い場合においても付着地金の溶解除去を効率的に行うことができる。
【特許文献１】特開平１−１３６９２３号公報
【特許文献２】特開平６−２５７２９号公報
【特許文献３】特開平８−１２７８１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献３により開示された発明では、炉口地金溶解用ノズルは固定されておりその位置は不変である。このため、炉口地金溶解用ノズルが指向する方位に存在する付着地金が、他の方位に存在する付着地金よりも優先して溶解される。このため、他の方位に存在する付着地金も含めて炉内全域の付着地金が溶解するまでこのランスを使用し続けると、炉口地金溶解用ノズルが指向する方位に存在する耐火物を損傷させてしまう。また、炉内周方向へ不均一に付着地金が成長した場合も事情は同じであり、付着地金が少ない方位の耐火物を損傷させてしまう。
【０００７】
なお、炉口地金溶解用ノズルが指向する方位を除いた他の方位に存在する付着地金も含めて炉内全域の付着地金を溶解するには、特許文献３により開示された吹錬及び炉口地金溶解兼用ランスにおける炉口地金溶解用ノズルを、ランス横断面（水平面）の同心円上に多数配置すればいいのでは、と一見考えられる。しかし、炉口地金溶解用ノズルを同心円上に多数配置すると、ランス内部のランス冷却水の水路が不可避的に減少して冷却能力が不足するために、ランスからの水漏れが誘発される。一方、炉口地金溶解用ノズルを同心円状に疎らに配置したのでは、ランスからの水漏れを防止することはできるものの、付着地金を溶解できる範囲が狭まってしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、先端に配置されて吹錬のための酸素を噴射する先端噴射口と、この先端噴射口よりも上方の側面に配置されて炉内地金溶解のための酸素を噴射する側面噴射口とを備え、軸回りに回転可能であることを特徴とする吹錬及び炉内地金溶解兼用ランスである。
【０００９】
また、本発明は、先端に配置されて吹錬のための酸素を噴射する先端噴射口と、この先端噴射口よりも上方の側面に配置されて炉内地金溶解のための酸素を噴射する側面噴射口とを備え、側面噴射口がランス横断面の同心円状に並設された１２方向以下の噴射口を有し、軸回りに回転可能であることを特徴とする吹錬及び炉内地金溶解兼用ランスである。
【００１０】
別の観点からは、本発明は、上底吹き転炉型精錬炉において、上記の本発明に係る吹錬及び炉内地金溶解兼用ランスを用いて、炉内地金を溶解しながら吹錬を行うことを特徴とする上底吹き転炉型精錬炉の操業方法である。
【００１１】
この本発明に係る上底吹き転炉型精錬炉の操業方法では、炉内地金の溶解が吹錬及び炉内地金溶解兼用ランスを非吹錬中に回転させながら行われるとともに、吹錬が吹錬及び炉内地金溶解兼用ランスを回転させずに行われることが望ましい。
【００１２】
これらの本発明に係る上底吹き転炉型精錬炉の操業方法では、上底吹き転炉型精錬炉が溶銑脱燐を行うことが望ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、上底吹き転炉型精錬炉において回転機能を有する吹錬及び炉内地金溶解兼用ランスを使用するため、付着地金の溶解時間の確保を避けて炉内の付着地金を効率よく除去することが可能である。また、転炉の耐火物の溶損を抑制し、ランスからの水漏れの発生頻度を減少させながら付着地金を除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施の形態の吹錬及び炉内地金溶解兼用ランス７の構造を示す説明図であり、図１（ａ）は全体図であり、図１（ｂ）は地金溶解用ノズル部の横断面図であり、図１（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
【００１５】
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、吹錬及び炉内地金溶解兼用ランス７は３重管からなり、一番内側の内筒５ａを酸素供給管３として、その先端に吹錬のための酸素を噴出するための吹錬用ノズル１を有している。
【００１６】
吹錬及び炉内地金溶解兼用ランス７では，酸素供給管３を覆うように冷却水給水管４ａと、さらに冷却水給水管４ａを覆うように冷却水排水管４ｂとが配置されており、冷却水が中間筒５ｂの最下部で内筒５ａ側から外筒５ｃ側へ折り返す構造となっている。
【００１７】
さらに、吹錬用ノズル１から上下方向に所定の距離だけ離れたランス側面上方位置に、地金溶解用の酸素を噴出するための地金溶解用ノズル２が配置されている。この地金溶解用ノズル２は、酸素供給管３と連通した酸素通路２ａを有しており、この酸素通路２ａは冷却水給水管４ａ及び冷却水排水管４ｂを貫通して設けられている。
【００１８】
本実施の形態では、この地金溶解用ノズル２の設置数は、ランス横断面において４個としたが、これに限定されるものではなく、ランス横断面の同心円上に１２個以下であればよい。
【００１９】
図２は、吹錬及び炉内地金溶解兼用ランス７の横断面における同心円上に設けた地金溶解用ノズル２の個数（方位数）と、ランス水漏れトラブル頻度（吹錬用ノズル１の寿命以前に地金溶解用ノズル２が水漏れする頻度）（％）との関係の一例を示すグラフである。
【００２０】
例えば図１（ｂ）及び図２に示すように、地金溶解用ノズル２を、ランス横断面の同心円上に４方位程度の疎らに配置すれば、ランス水漏れトラブルは事実上発生しない。
しかし、図２にグラフで示すように、地金溶解用ノズル２の個数が１４個以上になると、冷却水給水管４ａ及び冷却水排水管４ｂの内径を十分に確保できなくなることに伴って冷却水の水路が不可避的に減少して冷却能力が不足するために、ランスの水漏れトラブルが頻発されて操業上の大きな問題となることから、地金溶解用ノズル２の個数は１２方位以下とすることが望ましい。地金溶解用ノズル２の個数は１２方位以下とすることにより、水漏れトラブルを発生させることなく、炉内全域の付着地金を溶解することが可能となる。
【００２１】
また、図１（ａ）に示すように、本実施の形態の吹錬及び炉内地金溶解兼用ランス７は、上部に公知のスイベル管継手６ａ及びランス回転用モーター６ｂを備えており、このスイベル管継手６ａを介して、酸素供給管３及び内筒５ａの内部、冷却水給水管４ａ及び内筒５ａ〜中間筒５ｂの間の空間、さらには、冷却水排水管４ｂ及び中間筒５ｂ〜外筒５ｃの間の空間が、連通されている。これにより、酸素供給管３及び内筒５ａの内部、冷却水給水管４ａ及び内筒５ａ〜中間筒５ｂの間の空間、さらには、冷却水排水管４ｂ及び中間筒５ｂ〜外筒５ｃの間の空間が、連通された状態で、酸素供給管３、冷却水給水管４ａ及び冷却水排水管４ｂに対して、内筒５ａの内部、内筒５ａ〜中間筒５ｂの間の空間、及び中間筒５ｂ〜外筒５ｃの間の空間が、回転することができる。すなわち、スイベル管継手６ａより下方に存在する部分を、ランス中心（鉛直方向）を軸として回転可能な構造となっている。
【００２２】
本実施の形態の吹錬及び炉内地金溶解兼用ランス７は、以上のように構成される。次に、この吹錬及び炉内地金溶解兼用ランス７を用いて、炉内に付着した地金を溶解除去しながら吹錬を行う状況を説明する。
【００２３】
図３は、本実施の形態の吹錬及び炉内地金溶解兼用ランス７を、上底吹き転炉型精錬炉８の内部に配置して、炉内に付着した地金１０を溶解除去しながら吹錬を行う状況を示す説明図である。なお、本実施の形態は、上底吹き転炉型精錬炉８は、溶銑脱燐を行うものである。
【００２４】
まず、上底吹き転炉型精錬炉８の内部に吹錬及び炉内地金溶解兼用ランス７を挿入した後、吹錬を行う。この時、吹錬及び炉内地金溶解兼用ランス７の吹錬用ノズル１からは溶銑９へ向けて精錬用の酸素が噴射され、吹錬が行われる。一方、地金溶解用ノズル２からは、付着地金１０へ向けて地金溶解用の酸素が噴射され、付着地金が溶解される。
【００２５】
図４は、図３におけるＢ−Ｂ断面を示す説明図であり、図４（ａ）は吹錬及び炉内地金溶解兼用ランス７を回転させない場合を示し、図４（ｂ）は吹錬及び炉内地金溶解兼用ランス７を回転させた場合を示す。
【００２６】
図４（ａ）に示すように、吹錬及び炉内地金溶解兼用ランス７を回転させない場合には、付着地金１０の溶解は地金溶解用ノズル２が指向する方位から優先的に進行し、本実施の形態のように地金溶解用ノズル２が４個であると、この４方位から付着地金１０の溶解が進行する。
【００２７】
これに対し、吹錬及び炉内地金溶解兼用ランス７を回転させると、図４（ｂ）に示すように、炉内全域の付着地金１０を均一に溶解除去することができる。吹錬及び炉内地金溶解兼用ランス７の回転は、吹錬中又は非製鋼中のいずれであってもよい。しかし、吹錬中に吹錬及び炉内地金溶解兼用ランス７を回転させるには、ランス架台等への応力やスイベル管継手６の密閉性への要求が高まり、設備負荷が大きくなる。これに対し、吹錬及び炉内地金溶解兼用ランス７を非製鋼中に回転させることとすれば、比較的簡単な設備で済むために設備負荷の上昇を抑制できる。このような観点から、吹錬及び炉内地金溶解兼用ランス７は、非製鋼中に回転させながら付着地金１０の除去を行うことが望ましい。
【００２８】
また、１ヒート毎に間欠的に吹錬及び炉内地金溶解兼用ランス７を回転させることとすれば、転炉耐火物の損傷をいっそう抑制して、炉内全域の付着地金１０を溶解除去することができる。
【００２９】
このように、本実施の形態によれば、吹錬及び炉内地金溶解兼用ランス７を用いるため、付着地金１０の溶解のために時間を確保する必要がなくなり、効率的に付着地金１０を溶解除去することができる。
【００３０】
また、本実施の形態では、例えばスイベル管継手６を用いて酸素供給管３及び内筒５ａの内部、冷却水給水管４ａ及び内筒５ａ〜中間筒５ｂの間の空間、さらには、冷却水排水管４ｂ及び中間筒５ｂ〜外筒５ｃの間の空間が、連通された状態で、酸素供給管３、冷却水給水管４ａ及び冷却水排水管４ｂに対して、内筒５ａの内部、内筒５ａ〜中間筒５ｂの間の空間、及び中間筒５ｂ〜外筒５ｃの間の空間が、回転することができるように構成することによって、吹錬及び炉内地金溶解兼用ランス７をその中心軸（鉛直軸）を軸として回転させるため、地金溶解用ノズル２から任意の方位へ吹酸できるようになり、これにより、炉内全域の付着地金１０を均一に溶解除去することができ、転炉耐火物の部分的な損傷を抑制できる。
【００３１】
さらに、本実施の形態の上底吹き転炉型精錬炉８は、溶銑脱燐を行うものである。上述したように、転炉型溶銑脱燐の出湯温度は、脱炭吹錬の出湯温度よりも低い。これに起因して、転炉型溶銑脱燐炉内に付着する地金の量は大きく、付着するスピードも速い。さらに、転炉型溶銑脱燐では出湯温度が低いために出湯終了後に短時間で付着地金の表面温度が低下し、非製鋼中に酸素で付着地金を溶解することが難しい。
【００３２】
これに対し、本実施の形態では、吹錬及び炉内地金溶解兼用ランス７に回転機能を付与しているため、転炉型溶銑脱燐炉８内であっても、効率良く付着地金１０を溶解することができる。
【００３３】
このように、本実施の形態により、付着地金１０の溶解時間の確保を避けて炉内の付着地金１０を効率よく除去可能することが可能である。また、転炉８の耐火物の溶損を抑制し、吹錬及び炉内地金溶解兼用ランス７からの水漏れの発生頻度を減少させながら付着地金１０を除去することができる。
【実施例】
【００３４】
さらに、本発明を、実施例を参照しながら具体的に説明する。
本実施例は、本発明を転炉型溶銑脱燐に適用したものである。この転炉型溶銑脱燐の条件は、出湯後の鍋中温度が１２５０〜１４００℃であり、出湯後の［Ｃ］含有量が３．０〜４．０質量％の場合である。
【００３５】
図１に示す本発明に係る吹錬及び炉内地金溶解兼用ランス７には、吹錬用ノズル１として直径４６ｍｍ、傾角１５°のラバールノズルを４個形成し、地金溶解用ノズル２として直径７ｍｍのストレートノズルを吹錬用ノズル１の上方位置に５００ｍｍピッチで３段、各々の高さの同心円上に４箇所形成した。
【００３６】
この本発明に係る吹錬及び炉内地金溶解兼用ランス７を、吹錬用ノズル１と溶銑９との間隔が２．０ｍとなるように転炉８の内部に挿入し、ランス前圧７．０ｋｇ／ｃｍ２、酸素流量３００００ＮＭ３／ｈｒの条件で吹錬を行った。そして、毎ヒート吹錬後、非製鋼中にランスを１０°毎に回転させた。
【００３７】
併せて比較例１〜３として、以下の条件で付着地金の除去を行った。
比較例１：スクラップシュートによる機械的除去
比較例２：非製鋼中に地金溶解専用ランスを用いた溶解除去
比較例３：回転機能を有さない吹錬及び炉内地金溶解兼用ランスを用いて溶解除去
結果を表１にまとめて示す。
【００３８】
【表１】
2006213940.tif 000003
【００３９】
表１に示すように、本発明例によれば、付着地金１０の溶解時間の確保を避けて炉内全域の付着地金１０を効率よく除去可能することが可能であった。また、転炉８の耐火物の溶損を抑制し、吹錬及び炉内地金溶解兼用ランス７からの水漏れの発生頻度を減少させながら付着地金１０を除去することができた。
【００４０】
これに対し、比較例１では、炉口近辺の付着地金を除去することはできたが、炉口から離れた部分の付着地金を除去することはできなかった。
比較例２では、転炉型溶銑脱燐の場合に、付着地金の表面温度が低いために付着地金に着火せず、付着地金は全く除去できなかった。
【００４１】
さらに、比較例３では、地金溶解用ノズル２が指向する方位の付着地金を効率良く除去することはできたが、その他の方位の付着地金を除去することはできなかった。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】実施の形態の吹錬及び炉内地金溶解兼用ランスの構造を示す説明図であり、図１（ａ）は全体図であり、図１（ｂ）は地金溶解用ノズルの横断面図であり、図１（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
【図２】吹錬及び炉内地金溶解兼用ランスの横断面における同心円上に設けた地金溶解用ノズルの個数（方位数）と、ランス水漏れトラブル頻度（％）との関係の一例を示すグラフである。
【図３】実施の形態の吹錬及び炉内地金溶解兼用ランスを、上底吹き転炉型精錬炉の内部に配置して、炉内に付着した地金を溶解除去しながら吹錬を行う状況を示す説明図である。
【図４】図３におけるＢ−Ｂ断面を示す説明図であり、図４（ａ）は吹錬及び炉内地金溶解兼用ランスを回転させない場合を示し、図４（ｂ）は吹錬及び炉内地金溶解兼用ランスを回転させた場合を示す。
【符号の説明】
【００４３】
１  吹錬用ノズル
２  地金溶解用ノズル
２ａ  酸素通路
３  酸素供給管
４ａ  冷却水給水管
４ｂ  冷却水排水管
５ａ  内筒
５ｂ  中間筒
５ｃ  外筒
６ａ  スイベル管継手
６ｂ  ランス回転用モーター
７  吹錬及び炉内地金溶解兼用ランス
８  上底吹き転炉型精錬炉
９  溶銑
１０  付着地金
【図１】
2006213940.tif 000004
【図２】
2006213940.tif 000005
【図３】
2006213940.tif 000006
【図４】
2006213940.tif 000007