(57)【要約】【課題】Ｏ２流量を低減させることなく、またランス高さを変えることなく、吹錬中における湯面への衝突流速を低下させる。【解決手段】本発明のランスチップ１は、転炉容器において溶銑の脱炭処理を実施する際に使用する上吹きランス４の先端に取り付けられるものであって、ランスチップ１は、溶銑に対して酸素を噴出するノズル７を複数有しており、複数のノズル７は出口８よりも小径に絞られたスロート部９を孔内に有するスロート構造を備えており、複数のノズル７は、いずれもスロート部９から出口８までのノズル７の内周面に、内周面から突出することで流速を低減する邪魔板１０が配備されており、邪魔板１０が、ノズルの配向方向に沿って所定の関係を備えていることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
転炉容器において溶銑の脱炭処理を実施する際に使用する上吹きランスの先端に取り付けられるランスチップであって、
前記ランスチップは、溶銑に対して酸素を噴出するノズルを複数有しており、前記複数のノズルは出口よりも小径に絞られたスロート部を孔内に有するスロート構造を備えており、
前記複数のノズルは、いずれもスロート部から出口までのノズル内周面に、前記内周面から突出することで流速を低減する邪魔板が配備されており、
前記邪魔板が、以下の式（１）に示す関係を備えている
ことを特徴とするランスチップ。
【数１】
2019210527.tif 000010
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転炉での脱炭吹錬に使用する、スピッテイングの少ないランスチップに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
我が国の粗鋼生産量の約７割を占める高炉−転炉法では、高炉から出銑された溶銑をバッチ式の転炉容器に装入し、上方からの酸素ジェット吹付あるいは転炉羽口からの酸素吹込により、脱炭（[C]+1/2O2=CO)により鋼に転化することが一般的に行われている。
なお、従来の転炉では脱炭と同時に脱珪/脱燐処理を実施していたが、近年では、コストダウン/品質要求厳格化への対応のため、転炉での脱炭処理の前に、事前脱りん処理(同時に脱Si処理も実施される)を実施し、転炉では脱炭に特化している場合が多い。
【０００３】
事前脱りん処理の実施により、転炉におけるスラグ発生量は従来より大幅に低下しているが、今度はスピッティングによるダストロスの問題が顕著になってきている(スラグが多い場合はそれがカバーとなりダスト発生量を低減する効果がある)。
ダストロスを防ぐためには、上方から投入される酸素の溶銑浴面への衝突流速(衝突圧)を下げる必要があり、その方法としては（１）Ｏ２流量を低減させる、（２）ランス高さを上げてランスから湯面までの距離を大きくとるなどの方法が有り得る。
【０００４】
ただ、（１）に示すようにＯ２流量を低減させると、処理時間が長くなり、生産性の観点から望ましくない。また、（２）に示すようにランス高さを上げて湯面からランスまでの距離を大きくとると、二次燃焼（CO+1/2O2=CO2)の発生領域が炉内耐火物に近づくため、炉内耐火物に悪影響を及ぼす。それゆえ、Ｏ２流量を低減させることなく、またランス高さを高くすることなく、スピッティングによるダストロスの問題を解決する手段を採用するのが望ましい。このようなスピッティングの抑制手段としては、以下の特許文献１〜特許文献２に示すような技術が開発されている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、酸化性ガスを上吹きして溶鉄の脱炭精錬を実施するにあたり、高い脱炭酸素効率を維持したままでダスト発生量を抑制することができる転炉の精錬方法が開示されている。
この特許文献１の転炉の精錬方法は、ノズルの出口径De(mm)およびスロート径Dt(mm)がDe≧Dtの関係にあるラバールノズルまたはストレートノズルを先端に配設した上吹きランスから転炉内の溶鉄表面に酸化性ガスを吹き付けて溶鉄中の炭素を酸化除去するにあたり、前記上吹きランスの中心軸に対するノズルの中心軸に対するノズルの中心軸を18-22°としたラバールノズルまたはストレートノズルを、前記上吹きランスの中心軸の周囲に4孔配設してなる上吹きランスを用いるものとなっている。
【０００６】
また、特許文献２には、上底吹き転炉精錬において、ダスト発生量を低減するための上吹きランス（転炉上吹きランス）が開示されている。この特許文献２の上吹きランスは、ガスにより鋼浴を撹拌せしめる上底吹き転炉型精錬炉における上吹きランスであって、同心の3〜16角形の多角形または同心円の断面を有する１条のスリット状の酸素供給管の先端開口面の一部に２〜１０個の遮蔽板を配し、ランス本体とランス中心点を含むランス先端部とが遮蔽板を介して固着された転炉上吹きランスが開示されている。この転炉上吹きランスは、遮蔽板で分離された個々の先端開口面の長辺長さB(mm)と短辺長さh(mm)の比B/hが10〜225、ランス直径をR(mm)とした場合の(B×h)/Rが0.4〜4で、隣接する２孔の先端開口面の、互いに最も接近した周上の点と、ランス中心点とのなす角度ωが10〜60度とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１４−２２４３０９号公報
【特許文献２】特開平８−１５７９２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述の通り、(1)O2流量を低減させると生産性が悪化し、(2)ランス高さを上げると炉内耐火物に悪影響を及ぼす。(1)(2)以外に衝突圧を低減する手法としては、ジェットへの外気巻き込みを促進し、噴流の流速を低減する方法があり、そのためにはノズル内への邪魔板設置が効果的である。
しかし、特許文献１の転炉の精錬方法は、出口径やスロート径といったノズルの形状、及びノズルの傾斜角度や孔数を変更した上で、ノズルに対する供給元の圧力（背圧）を調整することで、ソフトブロー化を実現する技術となっている。そのため、特許文献１の技術は、邪魔板を設けて噴流を抑制するという技術思想を備えておらず、邪魔板を設計するための指針とはなり得ないものとなっている。
【０００９】
また、特許文献２は、遮蔽板とノズルの出口形状との関係を記載するものではあるが、ノズルの内周面に遮蔽板を設ける場合や、ノズルの内周面に遮蔽板を設けた場合の遮蔽板とノズルの出口形状との関係が一切記載されておらず、ノズル内に設置される邪魔板の設計指針とはなり得ないものである。
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、Ｏ２流量を低減させることなく、またランス高さを変えることなく、吹錬中における湯面への衝突流速を低下させることができ、吹錬中に発生するスピッティングを低減することが可能となるランスチップ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】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明のランスチップは以下の技術的手段を講じている。
即ち、本発明のランスチップは、転炉容器において溶銑の脱炭処理を実施する際に使用する上吹きランスの先端に取り付けられるランスチップであって、前記ランスチップは、溶銑に対して酸素を噴出するノズルを複数有しており、前記複数のノズルは出口よりも小径に絞られたスロート部を孔内に有するスロート構造を備えており、前記複数のノズルは、いずれもスロート部から出口までのノズル内周面に、前記内周面から突出することで流速を低減する邪魔板が配備されており、前記邪魔板が、以下の式（１）に示す関係を備えていることを特徴とする。
【００１１】
【数１】
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【発明の効果】
【００１２】
本発明のランスチップによれば、Ｏ２流量を低減させることなく、またランス高さを変えることなく、吹錬中における湯面への衝突流速を低下させることができ、吹錬中に発生するスピッティングを低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態のランスチップが設けられた転炉設備を示した図である。
【図２】本実施形態のランスチップの先端面を、ノズルの配向方向（長手方向）に沿って切断した場合の断面図である。
【図３】本実施形態のランスチップのノズルについて、ノズルの各部の構造、寸法、角度などを示した図である。
【図４】転炉内での酸素流量をシミュレーションで算出する際に用いた転炉の計算条件を示した図である。
【図５】実施例及び比較例に用いたランスチップを先端側から見た際のノズルの配置を示した図である。
【図６】ランスチップのノズルについて、長さ比「Ｃ／Ａ」及び「Ｂ／Ａ」と、湯面衝突時の中心流速との関係を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［第１実施形態］
以下、本発明のランスチップ１の実施形態を、図面に基づき詳しく説明する。
図１は、本実施形態のランスチップ１が設けられた転炉設備２を模式的に示したものである。
図１に示すように、第１実施形態の転炉設備２は、予めスクラップ、冷銑等の冷鉄源が装入された上底吹きの転炉容器（転炉３）に、脱りん工程で脱りんが行われた溶銑を流し込み、次に溶銑に対して石灰などの副原料を投入し、転炉３の炉口から上吹きランス４を挿入して先端のノズル７より気体酸素を溶銑に吹き付け、それと同時に炉底に設けられた羽口５から窒素やアルゴンなどのガスを吹き込み溶銑を攪拌しつつ脱炭精錬（吹錬）を行うものとなっている。
【００１５】
図１に拡大して示すように、この上吹きランス４は、上下方向に延びる長尺管状の部材であり、内部を長手方向に貫通する酸素流路６や冷却水を流通させる冷却流路（図示略）を備えている。上吹きランス４の先端、言い換えれば酸素流路６の終端には、本発明のランスチップ１が取り付けられている。
上述したランスチップ１は、酸素流路６の酸素をランス４の外側（湯面）に導き、導かれた酸素を溶銑に対して噴出させるノズル７を複数備えており、また冷却流路の冷却水を導入してチップ自体を冷却可能な構造となっている（図示略）。これら複数のノズル７は、それぞれのノズル７の出口８よりも小径に絞られたスロート部９を孔内に有するスロート構造（ノズル７の入口から出口８に向って、孔内が一旦狭くなった後で、再び広がるような構造）を備えている。
【００１６】
本実施形態では、このスロート部９での断面形状は複数のノズル７のいずれも円形または曲玉状であって、互いに等しい形状とされており、出口８での断面形状は複数のノズル７のいずれでも円形で等しい形状とされている。そして、複数のノズル７のスロート部９及び出口８は、断面形状が円形の場合であれば、ランスチップ１の先端面を下方（正面）から見た場合に、上吹きランスの軸心を中心とする円上にいずれも中心が位置するように（上吹きランス４の軸心の回りを取り囲むように複数のノズル７が円を描くように並んで）配備され、かつ上吹きランス４の軸心回りに互いに等角度をあけて配置されている。
【００１７】
また、断面形状が曲玉状の場合であれば、ランスチップ１の先端面を下方（正面）から見た場合に、上吹きランス４の軸心を中心とする円弧に沿うように配備されており、この曲玉形状が上吹きランス４の軸心回りに互いに等角度をあけるようにして配置されている。
このような複数のノズル７の配置は、上吹きランス４の軸心を中心に上吹きランス４の底面を回転させると、所定の回転角度毎にノズル７が重なり合うものとなっているため、上吹きランス４の軸心に対して複数のノズル７同士が互いに回転対称な状態であるということもできる。
【００１８】
例えば、図５に例示するランスチップ１の場合であれば、ノズル７は上吹きランス４の軸心回りに６０°の角度をあけて６箇所設けられており、それぞれのノズル７が上吹きランス４の軸心に対して互いに回転対称（６回対称）とされている。
言い換えれば、複数のノズル７は、いずれもランスチップ１（ランス）の軸心から等距離となるように配備されている。また、複数のノズル７は、ランスチップ１の軸心から見た場合に、それぞれのノズル７の孔部が周方向に互いに等しい角度をあけて配備されているということもできる。
【００１９】
ここで「回転対称」とは、ノズル７を上吹きランス４の軸心に対して所定の回転角度だけ回転させた場合に、隣りに位置していたノズル７に回転したノズル７が完全に重なる場合を言う。なお、「回転対称」を用いずに表現するなら、複数のノズル７は、上吹きランス４の軸心を通るいずれかの線に対してノズル７同士が線対称となるように配備されているといっても良い。
【００２０】
また、それぞれのノズル７は、上吹きランス４の軸心に対して垂直な断面がいずれも円形状とされ、かつ、どのノズル７も同じ断面形状を備えている（同面積であって同形状とされている）。なお、ノズル７の断面形状は円形でなくても良い。例えば、ノズル７の断面形状は、直線又は曲線を組み合わせて無端の形状（閉鎖図形形状）に形成されたものであればどのような形状を採用することもできる。このような断面形状としては、楕円形状、ライスボール形状、多角形形状のような形状だけでなく、卵形、アレイ形などのような歪な形状も含まれる。
【００２１】
さらに、それぞれのノズル７では、出口８のさらに上方に出口８よりも断面積が小さなスロート部９を備えているが、これらのスロート部９の断面形状と出口８の断面形状とは同じ形状でなくても良い。つまり、スロート部９の断面形状と出口８の断面形状とは、楕円形状と卵形のように互いに異なる形状とされていても良い。しかし、好ましくは両断面形状は、スロート部９の断面をそのまま拡大すれば出口８の断面となるような相似形状とされているのが良い。なお、この相似形状には、例えばスロート部９の断面形状が周方向に長い楕円形状で、出口８の断面形状が径方向に長い楕円形状となるような場合、つまり形成方向が異なるが形状としては相似なものも含まれる。このようにスロート部９の断面形状と出口８の断面形状とを互いに相似形状とすれば、鋳造などの既存の加工方法を用いて本発明のランスチップ１を作製することが容易となるからである。
【００２２】
上述した複数のノズル７は、いずれもジェットを形成させるために、スロート構造を備えている。このようなスロート構造を備えたノズル７は、一般にラバールノズル（例えば、特開２０１４−２２４３０９号公報などを参照）と言われている。このようなラバールノズルを用いれば、ノズル７から噴出される噴流がいわゆるジェット噴流となり、音速噴流を形成することも可能となる。そのため、湯面への到達段階における流速が低くなり過ぎず（湯面で流速30m/s以上を確保できるような噴流を形成でき）、脱炭反応を効率的に行うことができる（特開平７−３３１８号等を参照）。
【００２３】
上述したランスチップ１に形成されるノズル７を複数とすれば、複数のノズル７に分かれて噴出することで噴流が減衰されやすくなり、湯面衝突時点における流速を十分に低くすることができる。すなわち、ノズル７から噴出した噴流の減衰は、外部のガスと噴流との境界面で噴流が外部のガスを巻き込み、噴流の運動量（運動エネルギ）が外部のガスに伝達されることにより生じる。つまり、ノズルが単孔のチップの場合、ノズルから噴出される噴流は１本だけであり、外部のガスに接触する噴流の表面積は小さい。そのため、ノズルが単孔のチップを採用すると、噴流の運動量の減衰が小さく、湯面衝突時点における流速は高いままとなる。しかし、ノズル７が複数（複孔）設けられたチップの場合、ノズル７から噴出される噴流が複数となるため、外部のガスと接触する噴流の表面積がトータルで見ると大きくなり、噴流の運動量の減衰も単孔の場合より大きくなる。そのため、ノズル７が複数（３孔〜８孔）設けられたチップを採用すると、複数のノズル７に分かれて噴出することで湯面衝突時点における流速を十分に下げる（減衰させる）ことが可能となる。
【００２４】
このように湯面衝突時における流速を低くできれば、火点（湯面付近）において激しいスピッテイングが発生しにくくなり、スピッティングによるダストロスの増加を防止することが可能となる。
そのため、本実施形態のランスチップ１では、上述した複数のノズル７は、いずれもスロート部９から出口８までのノズル７の内周面に、この内周面から突出することで流速を低減する邪魔板１０を備えているのである。
【００２５】
なお、上述した邪魔板１０は、ノズル７から噴出された噴流に衝突することで噴流の勢いを弱め、ソフトブローを実現するものとなっている。具体的には、ノズル７の内部ではスロート部９で一旦圧縮されたガスが出口８に向かって膨張することでガスが増速される。ここで、ノズル７の出口８の近傍に邪魔板１０を設置してガスジェットと衝突させると、ノズル７の出口８の付近で乱流を発達させることで外気巻き込みが増加し、ジェットの減衰を早めることが可能である。
【００２６】
但し、上述したノズル７が複数ある場合は、隣り合うジェット（噴流）同士の距離が近づきすぎると、相互作用により噴流が湾曲してしまうことが知られている。つまり、ジェット同士が湾曲で一体化するとノズルが単孔のチップから噴射された噴流と同様に、ジェットの界面積（噴射されたジェットと外気が接触する界面の面積）が小さくなり、外気の巻込が小さくなるため、噴流の減衰が弱く（遅く）なり、結果として目立ったジェットの流速に対する低減効果が得られなくなる。
【００２７】
そこで、本発明のランスチップ１では、上述したような湾曲による噴流の一体化を防ぐためには、ノズル７の内周面における径内側（ランス４の中心軸に近い側）にのみ邪魔板１０を設置して、ジェットがノズル７の径内側から径外側に向かうように押し出している。この邪魔板１０のサイズは、出口径に対して1/4〜1/3程度とされるのが適切である。このようにノズル７の径内側の内周面に邪魔板１０を設ければ、ジェット同士が互いに近づくことがなくなり、噴流が一体化することがなくなる。
【００２８】
一方、邪魔板１０はノズル内の長手方向（ノズルの配向方向）において、どの位置に設置しても良い訳では無い。邪魔板１０の設置位置によっては、流速低減効果が得られないばかりか、噴出したジェット同士が合体して逆に流速が増加してしまう虞もある。そのため、本実施形態では、邪魔板１０を設けるに適した位置を計算により求めて、効果的にソフトブローを発生できるようにしている。
【００２９】
なお、近年では、計算技術が飛躍的に発展を遂げており、従来困難であった圧縮性流体の流動解析が比較的簡便にできるようになされており、本技術のように流動解析の結果を元にチップ形状を設計するケースが増えてきている。
具体的には、本実施形態のランスチップ１は、邪魔板１０が、以下の式（１）に示す関係を満足する位置（長手方向または配向方向での位置）に設けられたものとなっている
【００３０】
【数２】
2019210527.tif 000004
【００３１】
式（１）中において、上側に示された関係式は、邪魔板１０の厚みに関するものであり、ノズル７のスロート部９から出口８までの距離Ａに対して、ノズル７の配向方向に沿った邪魔板１０の厚みＣが占める割合（距離Ａに対する邪魔板１０の厚みＣの比）を規定したものとなっている。
なお、「ノズル７のスロート部９から出口８までの距離Ａ」とは、正確にはスロート部９の出側位置からノズル７の先端までの配向方向に沿った距離を示している。
【００３２】
ここで、「配向方向」とは、ノズル７の中心を通る中心線に沿った方向（上下方向）をいう。ここで、上下方向に沿って伸びるランス４の中心軸に対して、複数のノズル７は傾角（１５±２°）で傾斜している。つまり、あるノズル７について「配向方向」という場合には、このノズル７の中心線に対して傾斜した方向を示すものとする。
上述した邪魔板１０の厚みの比（Ｃ／Ａ）は、本発明では０．０３〜０．１１である。上述したノズル７のスロート部９から出口８までの距離Ａが一般的には１００ｍｍ〜２００ｍｍであることを考えると、配向方向に沿った邪魔板１０の厚みＣは最も薄い場合で３ｍｍ、最も厚い場合でも２２ｍｍまでの厚みとなる。
【００３３】
ここで、邪魔板１０を設置する意義は、スロート部９→出口８の間で膨張により増速したジェットを邪魔板１０に衝突させることにより、出口８の近傍で乱流を発達させ、外気巻込を促進することでジェットの減衰を早めることにある。このノズル７の出口８の近傍での乱流は、邪魔板１０への衝突速度が高いほど乱れ方が大きくなる。
つまり、邪魔板１０の厚みの比（Ｃ／Ａ）が大きすぎる場合、ノズル７のスロート部９から出口８までの距離Ａに対して邪魔板１０の厚みが厚すぎることになり、その反対にスロート部９から邪魔板１０までの距離が近いものとなって、ノズル７での増速が不十分となり、運動エネルギーが低い状態でジェットが邪魔板１０に衝突することになる。そのため、溶銑の表面に衝突してもジェットが乱流を大きく発達させることができず、結果として外気の巻き込みを十分に大きくすることができない。
【００３４】
また、逆に邪魔板１０の厚みの比（Ｃ／Ａ）が小さすぎる場合、ノズル７のスロート部９から出口８までの距離Ａに対して邪魔板１０が薄すぎることになるので、各ノズル７から噴出されたジェットの減衰は早くなる。しかし、ジェットの減衰があまり早くなりすぎると、ジェットが相互作用により引きつけられ、ジェットの湾曲・一体化が起こる場合がある。そうすると、上述した単孔のランスチップを用いたジェットの場合と同様に、ジェットと外気との界面積が小さくなるため、外気の巻き込みが起きにくくなり、結果としてジェットの減衰が遅くなり、十分な流速低減効果が得られなくなる。
【００３５】
そこで、本発明のランスチップ１では、邪魔板１０の厚みの比（Ｃ／Ａ）を０．０３〜０．１１として、外気の巻き込みを十分に大きくして乱流を大きく発達させ、ジェットを効果的に減衰できるものでありながら、ジェットの湾曲・一体化を確実に防止できるようにしている。
一方、式（１）中において、下側に示された関係式は、邪魔板１０のノズル７内での設置位置に関するものであり、ノズル７のスロート部９から出口８までの距離Ａに対して、スロート部９の出側位置からノズル７の配向方向における邪魔板１０の内側までの距離Ｂが占める割合、言い換えれば邪魔板１０の設置位置をノズル７の長手方向に沿った長さの比で規定したものとなっている。
【００３６】
なお、「スロート部９の出側位置からノズル７の配向方向における邪魔板１０の内側までの距離Ｂ」とは、正確にはスロート部９の出側位置から邪魔板１０の入側（内側）までの距離を示している。
上述したノズル内の所定位置に、ノズル７から噴出した噴流の流れを抑制する邪魔板１０を形成すれば、ノズル７から噴出したジェット（噴流）が上吹きランス４の軸心から離れる方向に向かって広がるように湾曲し、隣り合うジェット同士が一体化することを防止することができる。
【００３７】
このような邪魔板１０を設ける理由は、以下の通りである。すなわち、ラバール構造を採用する本実施形態のランスチップ１では、ノズル７の出口８の近傍に邪魔板１０を設置してガスジェットと衝突させると、ノズル７の出口８の付近で乱流を発達させることで外気巻き込みが増加し、ジェットの減衰を早めることが可能である。つまり、ノズル７の内側に邪魔板１０を設置することにより、ノズル７から噴出する噴流の流速を低減させることができ、ソフトブロー化を実現することができる。
【００３８】
つまり、本実施形態のランスチップ１を用いれば、ノズル７から噴出される酸素ガスの流量（Ｏ２流量）を低減させなくてもソフトブローを実現できるし、またランス高さを高くしなくてもソフトブローを実現できる。そのため、生産性の低下や耐火物の損耗を伴うことなく吹錬中における湯面への衝突流速を低下させることができ、吹錬中に発生するスピッティングを低減することが可能となる。
【実施例】
【００３９】
上述した本発明のランスチップ１の作用効果を、実施例及び比較例を用いてさらに詳しく説明する。
実施例及び比較例は、ノズル７の開口形状、ノズル７の孔数、邪魔板１０の有無や設置位置などの条件を変化させた場合に、ノズル７から噴出された噴流が溶湯表面に衝突する際の中心流速（ジェット噴流の中心での流速）がどのように変化するかを、Fluent（Ver.Ansys14.5）を用いた流動解析により計算したものである。なお、実施例及び比較例は、いずれも酸素流量が1000Nm3/分のものである。
【００４０】
図５に示すように、流動解析に用いた実施例及び比較例のランスチップは、開口形状が真円の６孔のランス、開口形状が真円の５孔のランス、開口形状が曲玉形の３孔のうちから選択した。具体的には、この開口形状が曲玉形のランスとは、開口形状が真円の６孔のランスをベースとして、隣接し合うノズル同士が湾曲した長円状のノズルを有したもの（詳しくは後述するが、隣接し合う２孔の間を円弧状に湾曲した長円状の孔で繋いだものであり、ランスチップ全体としては３孔の非円形状（円弧形状）のノズルとしたもの）である。
【００４１】
具体的には、ノズル７の孔結合のベース形状について説明する。このベース形状のランスチップは、太さ（直径）がφ３５５．６ｍｍの短尺な円柱状（円盤状）で、中心から２３４ｍｍの円上に、互いに周方向に等間隔を開けて６孔の真円形状のノズル７を持つ。つまり、このベース形状は、真円形状のノズルを上吹きランスの軸心に対して６０°回転対称で形成したものと言うこともできる。
【００４２】
また、上吹きランスの内部には、酸素ガスを流通させる流路が形成されている。これら６孔のノズルは、いずれも上吹きランスの内部の酸素の流路に開口する入口と、ランスチップの先端面に開口形成される出口とを結ぶものであり、本例では全長が１７３ｍｍとされている。それぞれのノズルの内部には、出口から奥側に向かって１４０ｍｍの位置に、スロート部が形成されている。このスロート部は、ノズル孔の出口の開口径よりも小径に絞られた部分であり、ノズルの長手方向（配向方向）に対して１０ｍｍの長さに亘って形成されたものとなっている。
【００４３】
上述した６孔のベース形状に対して、５孔のノズルは、６孔の場合と同形状（同径）の真円に開口したノズルを、ランスの中心軸の回りに７２°の角度毎に、全部で５個備えたものである。
また、３孔のノズルは、６孔のベース形状に対して、隣接し合う２孔の間を円弧状に湾曲した長円状の孔で繋いだものであり、ランスチップ全体としては３孔の非円形状（円弧形状）のノズルとしたものである。
【００４４】
一方、実施例及び比較例に設けられる邪魔板は、ノズルの内周面のうち、ランスの中心軸に近い側（径内側）から、遠ざかる方向（径外側）に向かって突出する部材である。この邪魔板は、チップの先端を下方から見た場合に、ラグビーボール状に見える板状の部材である。
実施例及び比較例の邪魔板の突出量は邪魔板比率で評価される。つまり、この邪魔板比率とは、ランスの中心軸を中心とする方向（径方向）に沿って、ノズルの径内側の内周面から径外側の内周面までの距離をＬ１、ノズルの内周面から邪魔板の突端までの距離をＬ２とした場合に、Ｌ２／Ｌ１で示される比率である。上述した実施例及び比較例では、邪魔板比率が０．２５〜０．３３となるように邪魔板を設けている。
【００４５】
さらに、上述した邪魔板の突出状態を邪魔板面積率として示すこともできる。つまり、邪魔板面積比とは、ノズル１孔あたりに換算した場合に、邪魔板の面積を、出口の面積で除した場合に示される比率である。上述した実施例及び比較例では、邪魔板面積比が０．１５〜０．３０となるように邪魔板を設けている。
なお、上述したものを除く寸法等のデータ、言い換えれば流動解析に用いるFluentの計算条件は、表１及び表２に示すようなものとなっている。
【００４６】
【表１】
2019210527.tif 000005
【００４７】
【表２】
2019210527.tif 000006
【００４８】
なお、上述した実施例及び比較例については、ノズルの出口から３ｍ下方を測定位置として、この測定位置でのジェットの中心流速が７０ｍ／ｓ以下となるか、７０ｍ／ｓを超えるかで、流速低減効果を評価した。すなわち、中心流速が７０ｍ／ｓ以下となる場合を「○」、つまり「効果あり」の評価とした。また、中心流速が７０ｍ／ｓを超える場合を「×」、つまり「効果なし」の評価とした。
【００４９】
具体的には、表３に示すように、「中心流速７０ｍ／ｓ」という閾値は、吹錬時のダスト発生量の低減に効果があることが、特開平７−３３１８号公報などに記載されている。。そのため、実施例及び比較例では、「中心流速７０ｍ／ｓ」という閾値を採用しているが、本発明のランスチップ１は、生産性の低下を招く酸素流量の低下を行うことなく、また二次燃焼比率を増加させて耐火物の損耗を招くランス高さの上昇を行うこともなく、ノズルから噴出されるジェットの中心流速を低減できる点に効果を有している。
【００５０】
そのため、例えば、実験番号１〜３の場合であれば、中心流速が６６．９ｍ／ｓ、６１．５ｍ／ｓ、６６．６ｍ／ｓであるため、いずれも閾値の７０ｍ／ｓ以下となり、実施例となる。また、実験番号１０〜１２の場合であれば、中心流速が９１．７ｍ／ｓ、８４．９ｍ／ｓ、１３０．０ｍ／ｓであるため、いずれも閾値の７０ｍ／ｓを超え、比較例となる。
【００５１】
【表３】
2019210527.tif 000007
【００５２】
上述した流速低減の評価の結果を、表４及び表５に示す。
【００５３】
【表４】
2019210527.tif 000008
【００５４】
【表５】
2019210527.tif 000009
【００５５】
表４に示すように、実験番号１〜９は、上述した式（１）のうち、Ｃ／Ａに関する関係と、Ｂ／Ａに関する関係と、双方を満足するものである。
すなわち、実験番号１〜９について、中心流速を求めると、53.6 m/s〜68.1m/sとなり、閾値である70m/s以下となる。このことから、実施例１〜９は、生産性の低下を招く酸素流量の低下を行うことなく、また二次燃焼比率を増加させて耐火物の損耗を招くランス高さの上昇を行うこともなく、「中心流速」が70m/s以下となり、ソフトブロー化に対する高い効果があるものと考えられる。
【００５６】
一方、表５に示すように、実験番号１０〜２７は、上述した式（１）のうち、Ｃ／Ａに関する関係を満足しないか、Ｂ／Ａに関する関係を満足しないか、いずれの関係も満足しないものである。
実験番号１０〜２７について、中心流速を求めると、70.6 m/s〜205.2m/sとなり、閾値である70m/sより大きな値となる。このことから、実験番号１０〜２７は、「中心流速」が70m/sより大きくなり、ソフトブロー化に対する効果が見られなかった。
【００５７】
上述した結果を「Ｃ／Ａ」に対する中心流速の変化、及び「Ｂ／Ａ」に対する中心流速の変化として、グラフに示したものが図６である。
図６において黒塗りの丸の凡例で示すように、「Ｃ／Ａ」が０．０３〜０．１１を満足すると共に、「Ｂ／Ａ」が０．８８以上を満足する実験番号１〜９（実施例）では、中心流速は７０ｍ／ｓ以下となっており、ソフトブロー化に対する高い効果があることがわかる。
【００５８】
ところが、図６において白塗りの三角の凡例で示すように、「Ｃ／Ａ」が０．０３〜０．１１であっても、「Ｂ／Ａ」が０．８８未満の実験番号１０〜１６（比較例）では、中心流速は７０ｍ／ｓを超えており、ソフトブロー化に対する効果が十分でないことがわかる。
また、図６において白塗りの四角の凡例で示すように、「Ｂ／Ａ」が０．８８以上であっても、「Ｃ／Ａ」が０．０３未満であるか、または０．１１を超える実験番号１７〜２０（比較例）でも、中心流速は７０ｍ／ｓを超えており、ソフトブロー化に対する効果が十分でないと判断される。
【００５９】
さらに、図６において白塗りの菱角の凡例で示すように、「Ｃ／Ａ」が０．１１を超えるだけでなく、「Ｂ／Ａ」が０．８８未満とされていて、「Ｃ／Ａ」も「Ｂ／Ａ」も双方式（１）の関係を満足しない実験番号２１〜２７（比較例）では、中心流速は７０ｍ／ｓを超え、ソフトブロー化に対する効果が十分でないという結果となった。
以上のことから、式（１）に示す関係を満足するノズル内の位置に、邪魔板を設ければ、ソフトブロー化に対して十分な効果が得られると判断される。
【００６０】
なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。
【符号の説明】
【００６１】
１  ランスチップ
２  転炉設備
３  転炉
４  上吹きランス
５  羽口
６  酸素流路
７  ノズル
８  出口
９  スロート部
１０  邪魔板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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