(57)【要約】      （修正有）【課題】反応容器に保持した溶銑を予備処理するに際し、寿命を短縮させることなく、従来より処理効率を向上させることの可能な溶銑の予備処理用ランス及びそのランスを使用しての予備処理方法を提供することを目的としている。【解決手段】反応容器に保持した溶銑中に傾斜して浸漬され、該溶銑へ精錬用フラックスを搬送ガスで吹込む筒状ランス３の壁に、先端開口９から軸方向に沿って切欠き溝１１を設けた。この場合、前記切欠き溝の長さＬ及び幅Ｗが、それぞれ下記の（１）式及び（２）式を満たすのが好ましい。Ｌ≦（（Ｈ−５００）／ｓｉｎθ）                  （１）Ｗ≦φ×０．５                                    （２）ここで、Ｌ：切欠き溝の長さ（ｍｍ）、Ｈ：溶銑浴へのランスの浸漬深さ（ｍｍ）、θ：ランスの浸漬時における傾斜角（ｒａｄ）、Ｗ：切欠き溝の幅（ｍｍ）、φ：ランスの内径（ｍｍ）【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応容器に保持した溶銑中に傾斜して浸漬され、該溶銑へ精錬用フラックスを搬送ガスで吹込む筒状のランスであって、
前記ランスの壁に、先端開口から軸方向に沿って切欠き溝を設けたことを特徴とする溶銑の予備処理用ランス。
【請求項２】
前記切欠き溝の長さ及び幅が、それぞれ下記の（１）式及び（２）式を満たすことを特徴とする請求項１記載の溶銑の予備処理用ランス。
Ｌ≦（（Ｈ−５００）／ｓｉｎθ）                  （１）
Ｗ≦φ×０．５                                    （２）
ここで、Ｌ：切欠き溝の長さ（ｍｍ）、Ｈ：溶銑浴へのランスの浸漬深さ（ｍｍ）、θ：ランスの浸漬時における傾斜角（ｒａｄ）、Ｗ：切欠き溝の幅（ｍｍ）、φ：ランスの内径（ｍｍ）
【請求項３】
前記反応容器が混銑車であることを特徴とする請求項１又は２記載の溶銑の予備処理用ランス。
【請求項４】
反応容器に保持した溶銑中に、浸漬した筒状のランスを介して精錬用フラックスを搬送ガスで吹き込む溶銑の予備処理方法において、
前記筒状ランスに請求項１〜３のいずれかに記載のものを，前記切欠き溝がランスの壁の上面側となるように使用することを特徴とする溶銑の予備処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶銑の予備処理用ランス及び予備処理方法に係わり、特に、混銑車に保持した溶銑中に浸漬したランスを介して、搬送ガスを用いて精錬用フラックスを吹き込む溶銑の予備脱珪、脱燐方法において、使用する前記ランスの構造及びそのランスを用いての予備処理方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、製鋼では、転炉での精錬負荷の軽減や製鋼でのトータルの操業コスト低減を図るため、転炉装入前の溶銑より事前に脱珪、脱燐及び脱硫を行う所謂「溶銑予備処理」が普及している。そのうちの脱珪、脱燐処理の一つに、図８に示すように、高炉から出銑した溶銑１を受け入れ、該溶銑１を製鋼工場の転炉（図示せず）まで搬送する混銑車２（トピード・カーともいう）を反応容器とし、そこに保持した溶銑１中に中空なランス３を傾斜させて浸漬し、該ランス３を介して粉粒状の精錬用フラックス（例えば、酸化鉄４、生石灰５等）を搬送ガス６と共に吹き込み、脱珪、脱燐する技術（インジェクション法と称されている）がある。そして、このインジェクション法による脱珪、脱燐処理を円滑に行ったり、その処理効率を高めるため、下記のような技術が公開されている。
【０００３】
すなわち、溶銑１中に浸漬され、先端に吐出口７を備えたランス３において、その横断面の下側に、図７（ａ）及び（ｂ）に示すような搬送ガス及び精錬用フラックスの流路縮小部（例えば、突起）８を吐出口７の上流側に設けたランス３が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このようなランス３を採用すれば、ランス寿命が大幅に延長でき、操業コストの低減が達成できるとされている。また、処理効率の向上には、最近、ランスを複数本使用して、溶銑の撹拌を促進したり、精錬用フラックスと溶銑との接触機会の増加を図る技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−２６８４３０号公報
【特許文献２】
特開２００２−２２０６１４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した特許文献１記載の従来技術では、ランス寿命は向上するものの、精錬処理効率の向上は望むべくもない。また、特許文献２記載の従来技術でも、未だ処理効率が所望する程度にならず、溶銑予備処理の本来の目的である脱炭炉（転炉）も含めたトータル精錬コストの低減には至っていないのが現状である。つまり、さらなる処理効率の向上が求められている。
【０００６】
本発明は、かかる事情に鑑み、反応容器に保持した溶銑を予備処理するに際し、寿命を短縮させることなく、従来より処理効率を向上させることの可能な溶銑の予備処理用ランス及びそのランスを使用しての予備処理方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
発明者は、上記目的を達成するため、ランスの構造改良に着眼し、処理効率の向上が図れないか鋭意研究を重ね、その成果を本発明に具現化した。
【０００８】
すなわち、本発明は、反応容器に保持した溶銑中に傾斜して浸漬され、該溶銑へ精錬用フラックスを搬送ガスで吹込む筒状のランスであって、前記ランスの壁に、先端開口から軸方向に沿って切欠き溝を設けたことを特徴とする溶銑の予備処理用ランスである。この場合、前記切欠き溝の長さ及び幅が、それぞれ下記の（１）式及び（２）式を満たしたり、
Ｌ≦（（Ｈ−５００）／ｓｉｎθ）                  （１）
Ｗ≦φ×０．５                                    （２）
ここで、Ｌ：切欠き溝の長さ（ｍｍ）、Ｈ：溶銑浴へのランスの浸漬深さ（ｍｍ）、θ：ランスの浸漬時における傾斜角（ｒａｄ）、Ｗ：切欠き溝の幅（ｍｍ）、φ：ランスの内径（ｍｍ）
あるいは前記反応容器が混銑車であるのが好ましい。
【０００９】
また、本発明は、反応容器に保持した溶銑中に、浸漬した筒状のランスを介して精錬用フラックスを搬送ガスで吹き込む溶銑の予備処理方法において、前記筒状ランスに上記した本発明に係るものを、前記切欠き溝がランスの壁の上面側となるように使用することを特徴とする溶銑の予備処理方法でもある。
【００１０】
本発明では、ランスの壁に、先端開口から軸方向に沿って切欠き溝を設け、該ランスを溶銑へ傾斜して浸漬する際にその切り欠き溝が壁の上面側に位置するようにしたので、精錬用フラックスの搬送ガスの途中放出が安定して行えるようになる。その結果、ランス先端から溶銑中に浸入する精錬フラックスと搬送ガスの混合物中の固気比が高まるうえ、しかもランスの寿命を短縮させることなく、処理効率が従来より格段に向上し、転炉（脱炭炉）も含めたトータルの製鋼操業のコストを従来より低減できるようになる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、発明をなすに至った経緯をまじえ、本発明の実施の形態を説明する。
【００１２】
溶銑搬送容器である混銑車に保持した溶銑中に傾斜して浸漬させた筒状のランスを介して、搬送ガスを用いて酸化鉄・生石灰等の精錬用フラックスを吹込み、溶銑中の珪素や燐を酸化除去する脱珪、脱燐処理に対して、ランスの構造を変更して精錬用フラックスと溶銑との反応界面積を増大することを検討した。反応界面積が増大すれば、処理効率の向上が期待できるからである。
【００１３】
まず、発明者は、浸漬ランスから溶銑に対して吹き込まれる精錬用フラックスがその搬送ガス中に包含された状態で溶銑中に侵入すると考えられるので、搬送ガスと精錬用フラックスとを吹き込み前に分離できれば、搬送ガスに包含される精錬用フラックスの量が減り、フラックスと溶銑との接触機会が増えるので、前記反応界面積が増大すると考えた。そこで、事前に搬送ガスの多くを分離浮上できるガス抜きの手段を、図６に示すように、ランス自体に別途設ければ良いと考えた。そのようにすると、最も製作が容易で、設備費用も安価になるからである。具体的には、ランス３を傾斜して溶銑１中に浸漬した際に、その壁の上面側になる位置に、先端開口９とは別の貫通孔１０を設けるのである。
【００１４】
このようにして溶銑を脱燐する試験操業を行った結果を、酸素供給速度と脱燐反応速度定数との関係で評価し、図５に示す。ここで、酸素供給速度は、吹き込んだ（気体酸素＋酸化鉄中酸素）の量／処理溶銑量（ｔ）／酸素供給時間で定義され、脱燐反応速度定数は、自然対数ｌｎ（処理前溶銑燐濃度／処理後溶銑燐濃度）／酸素原単位（ｍ３（標準状態）／ｔ）である。
【００１５】
図５より、ランス３に搬送ガス６と精錬用フラックスとを分離するガス抜き手段を設けると、先端開口から放出する物質の固気比が高まり、精錬用フラックスによる脱燐速度が大きくなり、脱燐効率の向上を図ることが期待できる。しかしながら、そのような単純な貫通孔１０を設けただけでは、該貫通孔１０を起点としてランスの損耗（特に、折損）が激しく、操業が円滑にできないという別の問題も生じた。そこで、発明者は、ランスに設けるガス抜き手段について、その形状維持及びランス寿命の観点から検討を行い、表１に示す結果を得た。つまり、ランス３の壁に、前記した単純な貫通孔１０に代え、図１に示すような先端開口９から軸方向に沿って延びる切欠き溝１１を設け、該ランス３を溶銑へ傾斜して浸漬する際にその切欠き溝１１がランス壁の上面側に位置するようにすると、精錬用フラックスの搬送ガスの途中放出が安定して行えるようになるし、ランス寿命も長くなることを見出したのである。
【００１６】
【表１】
2004263228.tif 000003
【００１７】
そして、その後も、切欠き溝１１の構造そのものの最適化を図る研究を重ね、その結果に基き本発明を完成させた。予めランス３の浸漬状況を示すと、図２の通りである。なお、図２では、Ｌが切欠き溝の長さ（ｍｍ）、Ｈが溶銑浴へのランスの浸漬深さ（ｍｍ）、θがランスの浸漬時における傾斜角（ｒａｄ）、Ｗが切欠き溝の幅（ｍｍ）及びφがランスの内径（ｍｍ）を表す。なお、Ｗ，Ｌ，φの詳細は、図１に記載した通りである。このような浸漬状況で実験を重ねたところ、前記脱燐反応速度定数が切り欠き長さに依存して変化することがわかった。つまり、図３に示すように、切欠き溝１１がランス３の上方に長くなり、溶銑１の浴面下５００ｍｍの位置まで到達するようになると脱燐反応速度が低下する。これは、浴面下の浅い位置から搬送ガス６及び精錬用フラックスが放出され始めるので、精錬用フラックスが未反応のうちに浴面から大気中に吹き上げてしまうためと考えられる。そこで、本発明では、切欠き溝１１の長さを、下記（１）式を満足するのが好ましいとした。
【００１８】
Ｌ（ｍｍ）≦（Ｈ−５００）／ｓｉｎθ                （１）
また、ランス３の平均寿命についても検討したところ、図４に示すように、切欠き溝１１の幅（Ｗ）がランスの内径（φ）の０．５倍より大きくなると、急激に寿命が短くなることがわかった。そこで、本発明では、切欠き溝１１の幅を下記（２）式を満たすようにするのが好ましい。なお、貫通孔１０に代え、切欠き溝にする方がランス寿命が延長できる理由は、今までのところ不明である。
【００１９】
Ｗ≦φ×０．５                                      （２）
【００２０】
【実施例】
高炉から出銑した溶銑１を容量３５０トンの混銑車２に受け入れ、該溶銑１に対して、窒素及び酸素ガスを搬送ガス６として、集塵ダスト（酸化鉄４を含む）及び生石灰５を精錬用フラックスとして吹き込む脱珪、脱燐処理を行った（図８参照）。吹き込みに用いるランス３としては、表２に示すように、ガス抜きの貫通孔１０を設けていないもの（従来例）、貫通孔１０を設けたもの（比較例１）、本発明に係る切欠き溝１１を設けたもので、切欠きサイズの異なるものを用意した。なお、その他の処理条件（酸素供給速度、精錬用フラックスの供給量等）は全て通常の操業に用いる値で同等として、操業結果を処理後の燐濃度及びランス寿命で評価した。各例ともランスの内径φは５０ｍｍ、ランスの浸漬深さは１５００ｍｍ、ランスの傾斜角θは１．０４７ｒａｄ（６０°）とした。
【００２１】
【表２】
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【００２２】
表２に示した各例の比較から、（Ａ）搬送ガスの事前抜き出し部分を設置したランスを使用すると、処理後の燐濃度が低下し、（Ｂ）ガス抜き部分の構造が先端から軸方向に沿った切欠き溝で、且つ長さがＬ（ｍｍ）≦（Ｈ−５００）／ｓｉｎθを満足すると同時に、幅がＷ≦φ×０．５を満足する本発明で推奨するものが最も長寿命であることが明らかになる。
【００２３】
なお、上記実施例では、反応容器を混銑車としたが、それに代えて取鍋としても良いことは、言うまでもない。
【００２４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明により、反応容器に保持した溶銑にランスを介して精錬用フラックスを吹き込み、該溶銑の予備処理を行うに際して、ランスの寿命を短縮させることなく、処理効率を従来より格段に向上させることができる。その結果、転炉（脱炭炉）も含めたトータルの製鋼操業のコストを従来より低減できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る溶銑の予備処理用ランスを説明する斜視図である。
【図２】先端開口から切欠き溝を設けたランスを溶銑中に浸漬した状況を説明する図である。
【図３】本発明に係る溶銑の予備処理用ランスに設けた切欠き溝の長さと溶銑の脱燐反応速度定数との関係を示す図である。
【図４】本発明に係る溶銑の予備処理用ランスに設けた切欠き溝の幅とランス寿命との関係を示す図である。
【図５】ランスの途中に先端開口とは別の貫通孔を設けたランスを用いた場合での酸素供給速度と脱燐反応速度定数との関係を示す図である。
【図６】ランスの途中に先端開口とは別の貫通孔を設けたランスからの搬送ガウ及び精錬用フラックスの噴出し状況を示す図である。
【図７】従来ランスの吐出口に流路縮小部を設けた図であり、（ａ）は側断面、（ｂ）は縦断面である。
【図８】混銑車を反応容器とした溶銑の予備脱珪、脱燐処理を説明する図である。
【符号の説明】
１    溶銑
２    混銑車
３    ランス
４    酸化鉄
５    生石灰
６    搬送ガス
７    吐出口
８    流路縮小部（突起）
９    先端開口
１０  貫通孔
１１  切欠き溝
【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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【図７】
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【図８】
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