(57)【要約】【課題】上底吹き転炉型精錬容器において、ランスを回転させる以外の方法で、吹錬中に連続的に火点を移動させることが可能な上吹きランスおよびそれを用いた転炉吹錬方法を提供する。【解決手段】上吹きランスのノズル部に形成された複数の噴出孔はそれぞれ、ノズルの中心軸に垂直な断面が円形である２つのノズルが合流して共有する噴出孔であり、第１のノズルのねじれ角をα、第２のノズルのねじれ角をβ、前記第１のノズルの傾斜角をγ、前記第２のノズルの傾斜角をδ、とした場合に、γ＝δ、１０°≦γ、δ≦３０°、かつ（α＋β）×sinγ≧２０の条件を満たす。【選択図】図１
2018178204.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端面にガスを噴出する複数の噴出孔を有するノズル部を備えた上吹きランスであって、
前記複数の噴出孔は、ランス中心軸に同心の円上で円周方向に等間隔に配置されており、
前記複数の噴出孔はそれぞれ、ノズルの中心軸に垂直な断面が円形である２つのノズルが合流して共有する噴出孔であり、
前記２つのノズルは第１のノズル及び第２のノズルであり、
前記第１のノズルの中心軸を前記ランス中心軸に垂直な平面に投影した直線と前記第２のノズルの中心軸を前記ランス中心軸に垂直な平面に投影した直線との交点と、当該平面と前記ランス中心軸との交点とを通過する直線に対して、前記第１のノズルの中心軸を前記ランス中心軸に垂直な平面に投影した直線との角度をα、前記第２のノズルの中心軸を前記ランス中心軸に垂直な平面に投影した直線との角度をβ、とし、
前記ランス中心軸と平行でかつ前記第１のノズルの中心軸を含む平面において、前記ランス中心軸と平行な直線と前記第１のノズルの中心軸とのなす鋭角をγ、前記ランス中心軸と平行でかつ前記第２のノズルの中心軸を含む平面において、前記ランス中心軸と平行な直線と前記第２のノズルの中心軸とのなす鋭角をδ、とした場合に、
γ＝δ、１０°≦γ、δ≦３０°、かつ（α＋β）×sinγ≧２０の条件を満たし、さらに前記第１のノズル及び前記第２のノズルには、それぞれ別個に前記ガスを運搬するための配管が結合されていることを特徴とする上吹きランス。
【請求項２】
前記第１のノズルの中心軸と前記第２のノズルの中心軸とのなす角度をθとした場合に、θが３８°以下であることを特徴とする請求項１に記載の上吹きランス。
【請求項３】
さらに、α＝βであることを特徴とする請求項１又は２に記載の上吹きランス。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の上吹きランスを用いて吹錬を行う転炉吹錬方法であって、
前記第１のノズルから噴出させる酸素ガス流量Ａと前記第２のノズルから噴出させる酸素ガス流量Ｂとのガス流量の割合：ＲA＝Ａ／（Ａ＋Ｂ）を周期的に変化させることを特徴とする転炉吹錬方法。
【請求項５】
１秒あたりの火点移動距離Ｌと火点直径Ｄとの比Ｌ／Ｄを１．３以上とすることを特徴とする請求項４に記載の転炉吹錬方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上底吹き転炉型精錬容器を用いて溶銑の脱炭処理を行う際に使用される転炉用の上吹きランス、およびそれを用いた転炉吹錬方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高炉で生産された溶銑中の炭素を除去するために、上底吹き転炉型精錬容器が広く使用されている。脱炭処理では、転炉型精錬容器に溶銑を装入し、底吹き羽口から攪拌用のガスを吹き込んで溶銑を攪拌しながら、上吹きランスから酸素を上吹きし、溶銑中の炭素を酸化して除去する。また、生産性を増加させて溶鋼を製造するコストを下げるために、上吹き酸素流量を増加させて高速に吹錬を行うことが挙げられる。ところが、無理に酸素流量を増加させて吹錬を行うと、地金等のスプラッシュが飛散する量および飛散する距離が増大し、ランスや炉体、あるいは、スカートやフードに地金が大量に付着（以下、スピッティング）し、冷却水漏れ等のトラブルを引き起こす。その結果、地金の除去や設備修理のための非稼働時間が増大し、生産性が低下してコストも多くかかってしまう。
【０００３】
そこで、このようなスピッティングを抑制するために、上吹きランスを回転させることによって、上吹きランスから噴出されるジェットが溶銑浴面に衝突する火点を移動させ、ジェットの運動量が溶銑面の広範囲に分散されるようにする技術が提案されている。上吹きランスを回転させて吹錬を行う技術としては、例えば特許文献１及び２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６２−１３０２１１号公報
【特許文献２】特開２０１６−７４９５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上吹きランスを回転させるためには、上吹きランス本体を回転させるモーターやベアリング等が備わる設備へ変更しなければならない。さらにメンテナンスという観点でも、上吹きランスが長尺物であることから簡単に行うことができない。したがって、上吹きランスを回転させる方法は、それらの設備課題の克服が困難なため、現在では実用化することが困難である。したがって、上吹きランスを回転させる方法以外で、火点を移動させながらスピッティングを抑制しつつ、脱炭吹錬を高速化できる方法が望まれている。
【０００６】
本発明は、前述の問題点を鑑み、上底吹き転炉型精錬容器において、ランスを回転させる以外の方法で、吹錬中に連続的に火点を移動させることが可能な上吹きランスおよびそれを用いた転炉吹錬方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
ランス中心軸を中心に上吹きランスを回転させた場合には、浴面中心を中心として円周方向に火点が移動するが、上吹きランスを回転させずに火点を円周方向に移動させるためには、ジェットの噴射方向を変化させることが必要である。ここで、ジェットの噴射方向を変化させるためには、上吹きランス先端のノズルの向きを機械的に変化させる方法も考えられるが、転炉内の高温場でダストや地金が飛散する状況で、ノズルの向きを機械的に変化させる機構を設けることは非常に困難である。したがって、上吹きランス先端のノズルにおいては機械的な変化を与えないで、ジェットの噴射方向を変化させる必要がある。
【０００８】
そこで本発明者らは、例えば図１及び図２に示すように、２系統のガス流路がノズル出口で合体する二股のノズルを有する上吹きランスを見出した。そして、その上吹きランスの２系統の流路のガス流量比を制御することにより、その上吹きランスから噴出されるジェットの方向を調整して、火点を円周方向に移動させる方法を見出した。
【０００９】
本発明は、以下の通りである。
（１）先端面にガスを噴出する複数の噴出孔を有するノズル部を備えた上吹きランスであって、
前記複数の噴出孔は、ランス中心軸に同心の円上で円周方向に等間隔に配置されており、
前記複数の噴出孔はそれぞれ、ノズルの中心軸に垂直な断面が円形である２つのノズルが合流して共有する噴出孔であり、
前記２つのノズルは第１のノズル及び第２のノズルであり、
前記第１のノズルの中心軸を前記ランス中心軸に垂直な平面に投影した直線と前記第２のノズルの中心軸を前記ランス中心軸に垂直な平面に投影した直線との交点と、当該平面と前記ランス中心軸との交点とを通過する直線に対して、前記第１のノズルの中心軸を前記ランス中心軸に垂直な平面に投影した直線との角度をα、前記第２のノズルの中心軸を前記ランス中心軸に垂直な平面に投影した直線との角度をβ、とし、
前記ランス中心軸と平行でかつ前記第１のノズルの中心軸を含む平面において、前記ランス中心軸と平行な直線と前記第１のノズルの中心軸とのなす鋭角をγ、前記ランス中心軸と平行でかつ前記第２のノズルの中心軸を含む平面において、前記ランス中心軸と平行な直線と前記第２のノズルの中心軸とのなす鋭角をδ、とした場合に、
γ＝δ、１０°≦γ、δ≦３０°、かつ（α＋β）×sinγ≧２０の条件を満たし、さらに前記第１のノズル及び前記第２のノズルには、それぞれ別個に前記ガスを運搬するための配管が結合されていることを特徴とする上吹きランス。
（２）前記第１のノズルの中心軸と前記第２のノズルの中心軸とのなす角度をθとした場合に、θが３８°以下であることを特徴とする上記（１）に記載の上吹きランス。
（３）さらに、α＝βであることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の上吹きランス。
（４）上記（１）〜（３）のいずれかに記載の上吹きランスを用いて吹錬を行う転炉吹錬方法であって、
前記第１のノズルから噴出させる酸素ガス流量Ａと前記第２のノズルから噴出させる酸素ガス流量Ｂとのガス流量の割合：ＲA＝Ａ／（Ａ＋Ｂ）を周期的に変化させることを特徴とする転炉吹錬方法。
（５）１秒あたりの火点移動距離Ｌと火点直径Ｄとの比Ｌ／Ｄを１．３以上とすることを特徴とする上記（４）に記載の転炉吹錬方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、上底吹き転炉型精錬容器において、ランスを回転させる以外の方法で、吹錬中に連続的に火点を移動させて、高速吹錬中にスピッティングの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る上吹きランス先端のノズルの形状を説明するための図である。
【図２】本発明の実施形態に係る上吹きランス内のガスの流路を説明するための図である。
【図３】円筒管Ａと円筒管Ｂとからジェットを噴射した場合の火点の移動軌跡を説明するための図である。
【図４】円筒管Ａと円筒管Ｂとのなす角θと動圧変動幅との関係を示す図である。
【図５】周波数Ｆを変化させた場合の脱炭吹錬実験において得られた炉口に付着した地金の厚みの結果を示す図である。
【図６】火点直径Ｄ（ｍｍ）と１秒あたりの火点移動距離Ｌ（ｍｍ／ｓ）との比Ｌ／Ｄを変化させた場合の脱炭吹錬実験において得られた炉口に付着した地金の厚みの結果を示す図である。
【図７】火点直径Ｄ（ｍｍ）と火点移動可能距離Ｋ（ｍｍ）との比Ｋ／Ｄを変化させた場合の脱炭吹錬実験において得られた炉口に付着した地金の厚みの結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明について図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態に係る上吹きランス先端のノズルの形状を説明するための図である。以下、図１に示す２つのノズル（１組のノズル）をそれぞれ「円筒管Ａ」と「円筒管Ｂ」として説明する。上吹きガスを流す際には、図２に示すガス流路から円筒管Ａと円筒管Ｂとに上吹きガスを流すが、円筒管Ａと円筒管Ｂとの合計のガス流量は一定とし、円筒管Ａと円筒管Ｂとの上吹きガスの流量比を変化させることによって、ジェットの方向を変更できる。
【００１３】
図３は、円筒管Ａと円筒管Ｂとからジェットを噴射した場合の火点の移動軌跡を説明するための図である。
例えば、ガスの流量比を円筒管Ａ：円筒管Ｂ＝１００：０とすると、円筒管Ａのみに上吹きガスが流れ、この円筒管Ａの中心軸の方向に沿ってジェットは噴出される。また、ガスの流量比を円筒管Ａ：円筒管Ｂ＝０：１００とすると、円筒管Ｂのみに上吹きガスが流れ、この円筒管Ｂの中心軸の方向に沿ってジェットは噴出される。この流量比を変化させることによって、図３に示すように、円筒管Ａの中心軸方向と円筒管Ｂの中心軸方向との間においてジェットの進行方向を制御することができる。
【００１４】
次に、ノズルの形状の詳細な条件について説明する。図１に示すように、円筒管Ａ及び円筒管Ｂの噴出孔が、上吹きランスの中心軸に同心の円状に円周方向に等間隔に配置されている。そして、円筒管Ａ及び円筒管Ｂは、それぞれねじれ角α、βで傾いたまま合体した形状となっており、また、図１に示すように、円筒管Ａ及び円筒管Ｂの中心軸に直交する断面は円形であり、上吹きガスの出口である噴出孔は、円筒管Ａ及び円筒管Ｂが合流して共有する噴出孔となっている。さらに合体した部分（重なった部分）は、ノズル壁を有していない。
【００１５】
図１に示すように、上吹きランスの中心軸であるｚ軸と垂直な平面をｘｙ平面とした場合、ねじれ角α、βは、それぞれ円筒管Ａ及び円筒管Ｂの中心軸をｘｙ平面に投影した直線が、ｘｙ平面上で噴出孔の中心と座標原点（上吹きノズルの中心点）とを結ぶ直線（図１のｙ軸）との間でなす角度を表している。このねじれ角α、βによって、ガスの流量比を制御して火点を移動させる範囲が決まる。ねじれ角α、βの範囲については後述する。
【００１６】
さらに、図１に示すように、円筒管Ａは、円筒管Ａの噴出孔の中心を通り上吹きランスの中心軸（図１のｚ軸）に平行な直線と円筒管Ａの中心軸との間に、（０）−（０）'面上で鋭角の傾斜角γが設けられている。同様に、円筒管Ｂも鋭角の傾斜角δが設けられている。なお、（０）−（０）'面は、円筒管Ａの中心軸を含み、且つｚ軸に平行な平面である。この傾斜角γ、δによって、上吹きランス真下の位置から火点までの距離が決まる。傾斜角γ、δの範囲については後述する。
【００１７】
なお、図１及び図２に示す例では、上吹きノズルには、３組の円筒管Ａ及び円筒管Ｂを設けた例について説明したが、円筒管Ａ及び円筒管Ｂの組数は特に限定するものではないが、ノズル及びガス流路の製造の手間及びコストを考慮して、３〜４組程度とすることが好ましい。また、ガス流路についても図２に示した例に限定されない。
【００１８】
次に、ねじれ角α、βおよび傾斜角γ、δの範囲について説明する。なお、本実施形態では、ノズルの径はランス高さＨに比べて小さい値となるため、計算上ノズルの径は無視するものとする。また、円筒管Ａの傾斜角γ及び円筒管Ｂの傾斜角δは略同じ角度とし、計算上γ＝δとみなして計算するものとする。
【００１９】
傾斜角γ、δは１０°以上３０°以下とする。傾斜角γ、δが１０°未満である場合には、ジェット同士が合体してしまう恐れがある。また、傾斜角γ、δが３０°超であると、ジェットが炉壁に接近し過ぎてしまう。
【００２０】
一方、ねじれ角α、βについては、ねじれ角の和（α＋β）で上限及び下限を規定することができるが、傾斜角γ、δによって上限及び下限が異なってくる。以下、ねじれ角α、βの範囲について説明する。
【００２１】
まず、ねじれ角の和の上限については、以下の数値流体解析の結果から求めた。下記の数値流体解析によって、円筒管Ａと円筒管Ｂとが出口で重なる形状のノズルから酸素ガスを流した場合のジェットの挙動などについて確認した。円筒管Ａ及び円筒管Ｂの形状については、直径８．０ｍｍのストレートノズルとし、ねじれ角α、βが５〜６０°の範囲で、傾斜角γ、δが１０〜３０°のノズルの形状とした。数値流体解析はｋ−ε乱流モデルを用いた非定常解析で行い、境界条件として、円筒管Ａと円筒管Ｂの酸素ガス総流量を１２．０Ｎｍ3／ｍｉｎ一定で、円筒管Ａに流す割合ＲAを０．０から１．０まで増加させ、その後０．０まで減少させることを連続的、かつ周期的に行った。ＲAを０．０から１．０まで増加させ、その後０．０まで減少させることを１周期と定義し、その周波数を３Ｈｚ一定に保持した。
【００２２】
酸素ガスを流し始めて５秒後以降の流れが一定のパターンに落ち着いた後に、ノズル先端から５００ｍｍのランス軸に垂直な面の動圧分布を測定した。なお、その最大動圧の箇所は溶銑に酸素を吹き付けた際のランス高さＨ＝５００ｍｍの条件における火点であり、その動圧は火点の動圧とみなせるものとした。結果を以下の表１及び図４に示す。なお、数値流体解析では、α＝β、γ＝δとした。
【００２３】
【表１】
2018178204.tif 000003
【００２４】
ここで、θは、円筒管Ａと円筒管Ｂのそれぞれの中心軸のなす鋭角を表しており、動圧変動幅は、｜瞬間動圧値−平均動圧値｜／平均動圧値×１００とした。解析の結果、いずれの条件においてもランス高さＨ＝５００ｍｍの条件における火点位置は、３Ｈｚで周期的に円筒管Ａに酸素ガスを流す割合ＲAを変化させることにより、３Ｈｚで円周方向に移動できることが確認できた。ただし、その火点動圧の安定性は条件によって異なることも確認した。
【００２５】
火点動圧が安定しないと、不安定なジェットの二次燃焼をもたらし、耐火物の局所溶損などをもたらす恐れがある。表１に示すように、α、β、γ、δの角度の大きさが大きくなるほど、ジェットの不安定性が大きくなるが、それは円筒管Ａと円筒管Ｂのそれぞれの中心軸のなす角θが大きくなり、その角度が大きくなると酸素ガスの円筒管Ａと円筒管Ｂの重なる箇所でのガスの乱れが大きくなるためと推測される。許容しうる平均動圧からの動圧変動幅を５％とした場合、図４に示すようにθは３８°まで許容できることが確認できた。なお、θは、γ＝δとした場合にα、β、γとの関係で以下の式（１）によって定義できる。
θ＝２×arctan(tan((α＋β)／２)・sin(arctan(tanγ・cos((α＋β)／２))))
・・・（１）
【００２６】
以上のようにθは３８°以下であることが好ましいことから、ねじれ角の和（α＋β）の好ましい上限は、傾斜角γとの関係で式（１）の右辺が３８°以下という条件によって定義される。
【００２７】
次に、ねじれ角の和（α＋β）の下限について説明する。図３に示すように、ねじれ角の和（α＋β）が小さいと、火点移動可能距離Ｋが小さくなる。火点移動可能距離Ｋは、以下の式（２）によって算出することができる。また、火点の直径Ｄは、ジェットの拡がり半角をφとした場合、以下の式（３）によって算出される。
Ｋ＝２π×Ｈ×tanγ×（α＋β）／３６０    ・・・（２）
Ｄ＝２Ｈ／cosγ×tanφ                      ・・・（３）
【００２８】
ここで、スピッティングを抑制するためには、火点の範囲のすべてが移動によって重ならないようにすることが必要である。つまり、後述する図７に示した実験結果からもわかるとおり、火点移動可能距離Ｋ（ｍｍ）と火点直径（ｍｍ）との比を１．０以上とする必要がある。つまり、ジェットの拡がり半角φ＝１０°として、Ｋ／Ｄ≧１．０の条件および上述の式（２）及び式（３）から、以下の式（４）の条件が算出される。
（α＋β）×sinγ≧２０      ・・・（４）
【００２９】
以上のようにスピッティングを抑制するためには、式（４）の条件を満たす必要があることから、ねじれ角の和（α＋β）の下限は、傾斜角γとの関係で式（４）によって定義される。また、ねじれ角α、βは、製造コストの関係から同じ角度であることが好ましい。ねじれ角α、βが同じである場合は、ジェットの拡がり角度との関係でα、β≧５°であることが好ましい。
【００３０】
次に、前述した形状のノズルを備えた上吹きランスを用いて脱炭吹錬を行う好適な条件について説明する。さらに、上記の方法にて円筒管Ａおよび円筒管Ｂのガス流量比制御の周波数の好適な範囲を調査するため、試験転炉を用いて脱りん後の溶銑の脱炭吹錬実験を実施した。また、脱りん後の溶銑の脱炭吹錬実験では、上記の方法での高速吹錬時のスピッティング低減に好適なガス流量比制御方法についても調査した。
【００３１】
［溶銑の脱炭実験］
まず、溶銑２．０ｔを転炉に装入し、最大粒径が２０ｍｍの塊生石灰１０．０ｋｇと硅石２．５ｋｇとを添加した後、上吹きランスから酸素を溶銑に吹き付けて脱炭吹錬を行い、地金飛散の多少について調査する実験を行った。なお、塊生石灰中のＣａＯ濃度は９２％であった。
溶銑は、温度１３００℃、［％Ｃ］＝３．５質量％、［％Ｓｉ］＝０．０１質量％、［％Ｍｎ］＝０．１０質量％、［％Ｐ］＝０．０２質量％、［％Ｓ］＝０．００１質量％の条件にて２．０ｔを転炉に装入した。浴深は３８５ｍｍであった。
【００３２】
上吹きランスは、一般的なノーマルランス、および本実施形態の二股のノズルを有するランスを用いて脱炭吹錬を行い、炉口に付着した地金の厚みをもって地金飛散の多少について評価した。
ノーマルランスは、傾斜角２０°、直径８．０ｍｍのストレートノズルを同一円周上に等間隔に３孔配したものを用いた。一方、本実施形態の二股のノズルを有する上吹きランスは、ノズル部において、直径が８．０ｍｍの２つの円筒管Ａ及び円筒管Ｂからなり、円筒管Ａのねじれ角α、および円筒管Ｂのねじれ角βは同じ４５°で、円筒管Ａの傾斜角γ、および円筒管Ｂの傾斜角δは同じ２０°とした。つまり、円筒管Ａと円筒管Ｂとのなす角度θが２８．０°である二股のノズルを３組、同一円周上に等間隔に配したものを用いた。
【００３３】
上吹き酸素流量は、１２．０Ｎｍ3／ｍｉｎ一定とし、吹錬時間は６．０ｍｉｎとした。また、ランスの高さＨは５００ｍｍ一定とした。さらに、溶銑の撹拌のために底吹きガスによる撹拌も行い、底吹きは４本羽口とし、脱炭吹錬中に各底吹き羽口からＡｒガスを０．２Ｎｍ3／ｍｉｎで流した。
【００３４】
本実施形態の二股のノズルを有する上吹きランスを用いる際には、酸素ガス総流量は１２．０Ｎｍ3／ｍｉｎ一定で、かつ、円筒管Ａと円筒管Ｂとのうち、円筒管Ａに流す割合ＲAを０．０から１．０まで増加させ、その後０．０まで減少させることを連続的、かつ周期的に行った。ＲAを０．０から１．０まで増加させ、その後０．０まで減少させることを１周期と定義し、その周波数を０．１〜１０Ｈｚで一定に保持した。図５には、周波数Ｆを変化させた場合の脱炭吹錬実験において得られた炉口に付着した地金の厚みの結果を示す。なお、図５に示す縦軸の数値は、ノーマルランスを用いた条件にて付着した地金の厚みを１．０とした場合の比を表しており、その他の結果については、このノーマルランスを用いた条件の計測値で割った値で比較・評価した。
【００３５】
本実施形態の上吹きランスを使用する条件では、ガス流量比制御の周波数を上げることによって炉口に付着した地金の厚みが小さくなり、０．５Ｈｚ以上とすることにより、ノーマルランスに比べて地金の厚みが半分にまで小さくなった。これは、高速のジェットが溶銑に衝突して飛散していた地金が、火点が移動することにより、ジェットの運動量が溶銑に分散することで、地金の飛散が抑制されたためと考えられる。
【００３６】
但し、スピッティングの低減効果はガス流量比制御の周波数だけでは決まらず、ランス形状、吹錬条件にも依存すると考えられる。そこで、まず、火点直径Ｄ（ｍｍ）と１秒あたりの火点移動距離Ｌ（ｍｍ／ｓ）との比Ｌ／Ｄで評価することとした。前述したように、γ＝δとし、火点直径Ｄ（ｍｍ）は前述した式（３）により求められる。また、１秒あたりの火点移動距離Ｌ（ｍｍ／ｓ）は、式（２）に示した火点移動可能距離Ｋ（ｍｍ）とガス流量制御の周波数Ｆ（Ｈｚ）とを用いて以下の式（５）で求められる。
Ｌ＝２×Ｋ×Ｆ        ・・・（５）
【００３７】
図６は、図５の結果をＬ／Ｄで評価しなおした結果を示している。図６に示すように、Ｌ／Ｄ≧１．３（１／ｓ）、つまり、１秒間で火点が直径の１．３倍分移動すればノーマルランスに比べて地金の厚みが半分となることがわかった。
【００３８】
但し、Ｌ／Ｄ≧１．３（１／ｓ）であっても、上吹きノズルの条件が前述の式（４）を満たさない場合は、火点が殆ど移動せずに狭い範囲を高速移動していることになり、スピッティングを抑制することができない。そこで、ＤおよびＬ／Ｄを固定して、Ｋ／Ｄを変えて同様の実験を行った。その際、Ｌ／Ｄは２．０（１／ｓ）になるよう、ねじれ角と周波数とを変更し、それ以外の条件は前の実験と同様とした。その結果を図７に示す。図７に示すように、火点移動可能距離Ｋ（ｍｍ）と火点直径Ｄ（ｍｍ）との比が１．０以上とすることにより、地金が減ることが確認できた。つまり、上吹きランスのノズルが式（４）の条件を満たす必要があることが確認できた。
【実施例】
【００３９】
次に、本発明を実施例に基づいて更に説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。
【００４０】
３００ｔ／ｈｅａｔの上底吹き転炉において、脱りん後の溶銑の脱炭吹錬を行い、本発明の効果を確認した。まず、脱りん後の溶銑とスクラップとを合計２９０〜３００ｔ転炉に装入し、最大粒径が３０ｍｍの塊生石灰を３．０〜４．０ｔ、最大粒径が３０ｍｍの塊硅石を０．８〜１．２ｔ、ＭｇＯ煉瓦屑を０．２〜０．３ｔ、鉄鉱石を１．５〜２．０ｔ添加した後、溶銑浴面から約３０００ｍｍ上に設置した上吹きランスから１８００Ｎｍ3／ｍｉｎにて酸素を溶銑に吹き付け、処理後の［％Ｃ］が０．０４質量％となるよう、吹錬時間を調整した。評価は、上記条件に適合する１０Ｃｈの平均鉄分歩留りで行った。鉄分歩留りは、吹錬前に転炉内へ装入した溶銑、スクラップ中の鉄分に対する、吹錬後の取鍋内の溶鋼中の鉄分の重量比から求めた。
【００４１】
（比較例１）
まず、上吹きランスに、スロート径が８０ｍｍでノズル傾斜角が２０°のノズルが同一円周上に等間隔で配置された４孔のノーマルランスを用いて実験を行った。この実験では、ランスの高さＨは溶銑の静止湯面から３０００ｍｍで一定とした。実験の結果、吹錬中のスプラッシュの発生規模が大きく、スピッティングが炉口から炉外へ頻繁に流出する様子がみられた。このノーマルランスを用いた場合の１０Ｃｈの平均鉄歩留り（％）を算出し、これを基準として、他条件との比較を行った。
【００４２】
（比較例２）
この実験では、上吹きランスには、二股のノズルを有する上吹きランスを用いた。実験に用いた上吹きランスは、ノズル部において、直径が８０ｍｍの２つの円筒管Ａ、円筒管Ｂからなり、円筒管Ａのねじれ角α、および円筒管Ｂのねじれ角βは同じ２５°で、円筒管Ａの傾斜角γ、および円筒管Ｂの傾斜角δは同じ２０°で、円筒管Ａと円筒管Ｂとのなす角θが１６．６°である二股のノズルを４組、同一円周上に等間隔に配したランスである。
【００４３】
酸素ガス総流量は一定として、円筒管Ａと円筒管Ｂとのうち、円筒管Ａに流す割合ＲAを０．０から１．０まで増加させ、その後０．０まで減少させることを連続的、かつ周期的に行った。ＲAを０．０から１．０まで増加させ、その後０．０まで減少させることを１周期と定義し、その周波数Ｆを１．０Ｈｚで一定に保持した。また、ランスの高さＨは溶銑の静止湯面から３０００ｍｍで一定とした。上記条件から、Ｌ／Ｄは１．７（１／ｓ）であったが、Ｋ／Ｄは０．８であり、計算の結果、（α＋β）×sinγ＝１７．１の条件であった。
【００４４】
実験の結果、上吹きランスの形状が（４）式の条件を満たしていなかったため、吹錬中のスプラッシュの発生規模は小さくなっておらず、スピッティングが炉口から炉外へ流出する頻度は比較例１と比較して同程度であった。このことから、１０Ｃｈの平均鉄歩留り（％）を算出した結果、比較例１にてノーマルランスを用いた場合の平均鉄歩留り（％）に対して、変化が認められなかった。一方、円筒管Ａと円筒管Ｂとのなす角θは１６．６°で３８°以下であったため、動圧変動幅は小さく、耐火物の大きな溶損など、ジェットが乱れることで生じうる影響などはなかった。
【００４５】
（比較例２）
この実験では、上吹きランスには、二股のノズルを有するランスを用いた。実験に用いた上吹きランスは、ノズル部において、直径が８０ｍｍの２つの円筒管Ａ、円筒管Ｂからなり、円筒管Ａのねじれ角α、および円筒管Ｂのねじれ角βは同じ４５°で、円筒管Ａの傾斜角γ、および円筒管Ｂの傾斜角δは同じ２０°で、円筒管Ａと円筒管Ｂとのなす角θが２８．０°である二股のノズルを４組、同一円周上に等間隔に配したランスである。
【００４６】
酸素ガス総流量は一定として、円筒管Ａと円筒管Ｂとのうち、円筒管Ａに流す割合ＲAを０．０から１．０まで増加させ、その後０．０まで減少させることを連続的、かつ周期的に行った。ＲAを０．０から１．０まで増加させ、その後０．０まで減少させることを１周期と定義し、その周波数を０．２５Ｈｚで一定に保持した。また、ランスの高さＨは溶銑の静止湯面から３０００ｍｍで一定とした。Ｋ／Ｄは１．５で（α＋β）×sinγ＝３０．８の条件であったが、上記条件から、Ｌ／Ｄは０．７６（１／ｓ）であった。
【００４７】
実験の結果、Ｌ／Ｄが１．３以上でなかったため、吹錬中のスプラッシュの発生規模は小さくならず、スピッティングが炉口から炉外へ流出する頻度は比較例１と比較し同程度であった。このことから、１０Ｃｈの平均鉄歩留り（％）を算出した結果、比較例１にてノーマルランスを用いた場合の平均鉄歩留り（％）に対して、変化が認められなかった。一方、円筒管Ａと円筒管Ｂとのなす角θは２８．０°で３８°以下であったため、動圧変動幅は小さく、耐火物の大きな溶損など、ジェットが乱れることで生じうる影響などはなかった。
【００４８】
（実施例１）
この実験では、上吹きランスには、二股のノズルを有するランスを用いた。実験に用いた上吹きランスは、ノズル部において、直径が８０ｍｍの２つの円筒管Ａ、円筒管Ｂからなり、円筒管Ａのねじれ角α、および円筒管Ｂのねじれ角βは同じ４５°で、円筒管Ａの傾斜角γ、および円筒管Ｂの傾斜角δは同じ２０°で、円筒管Ａと円筒管Ｂとのなす角θが２８．０°である二股のノズルを４組、同一円周上に等間隔に配したランスである。
【００４９】
酸素ガス総流量は一定として、円筒管Ａと円筒管Ｂとのうち、円筒管Ａに流す割合ＲAを０．０から１．０まで増加させ、その後０．０まで減少させることを連続的、かつ周期的に行った。ＲAを０．０から１．０まで増加させ、その後０．０まで減少させることを１周期と定義し、その周波数を１．０Ｈｚで一定に保持した。また、ランスの高さＨは溶銑の静止湯面から３０００ｍｍで一定とした。上記条件から、Ｌ／Ｄは３．１（１／ｓ）で、Ｋ／Ｄは１．５、（α＋β）×sinγ＝３０．８の条件であった。
【００５０】
実験の結果、吹錬中のスプラッシュの発生規模は小さく、スピッティングが炉口から炉外へ流出する頻度は比較例１と比較して減少した。このことから、本実施例での１０Ｃｈの平均鉄歩留り（％）を算出した結果、比較例１にてノーマルランスを用いた場合の平均鉄歩留り（％）に対して、０．１３％増加した。また、円筒管Ａと円筒管Ｂとのなす角θは２８．０°で３８°以下であったため、動圧変動幅は小さく、耐火物の大きな溶損など、ジェットが乱れることで生じうる影響などはなかった。
【図１】
2018178204.tif 000004
【図２】
2018178204.tif 000005
【図３】
2018178204.tif 000006
【図４】
2018178204.tif 000007
【図５】
2018178204.tif 000008
【図６】
2018178204.tif 000009
【図７】
2018178204.tif 000010