(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
精錬用ガスを吹込む内管と羽口の保護冷却用ガスを吹込む外管との２重管構造を有して成る純酸素底吹きもしくは純酸素上底吹き転炉の底吹き羽口において、前記外管の更に外側に不活性ガスを流す断熱管を設けるとともに、該断熱管に流す不活性ガス量を制御するために前記内管、外管および断熱管より成る羽口周辺の耐火物中に埋没して、もしくは前記断熱管の外面に接して温度センサーを設けたことを特徴とする底吹き羽口。
【請求項２】
前記断熱管は高温強度の大なるステンレス鋼もしくは耐熱鋼より成ることを特徴とする請求項１記載の底吹き羽口。
【請求項３】
請求項１又は２記載の底吹き羽口を用い、温度センサーより得られる温度情報に基づいて断熱管保護ガス流量を羽口れんがの温度変化が小さくなるように断熱管保護ガスの流量を増減する制御を行うことを特徴とする純酸素底吹きもしくは純酸素上底吹き転炉の操業方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は底吹き羽口及び転炉操業方法に係り、特に純酸素底吹き転炉、もしくは純酸素上底吹き転炉に用いられる多重構造の底吹き羽口及びそれを利用した転炉操業方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、純酸素底吹き転炉もしくは純酸素上底吹き転炉の底吹き羽口においては、図２に示す如き２重管構造の底吹き羽口が使用されている。鉄皮２にライニングされた永久れんが３および炉底れんが４には内管６と外管８の２重管構造の羽口が羽口取付けフランジ１２上に固定して設けられ、内管６からは精錬用ガスとして純酸素、窒素、アルゴン、炭酸ガスを吹込み、外管８と内管６の間隙１０からは羽口の保護冷却用ガスとしてプロパン、窒素、アルゴン、炭酸ガス等を吹込み、炉底羽口の損傷の防止を図っている。
上記の如き２重管構造の羽口においては保護冷却用ガスにより羽口先端に生成する凝固鉄いわゆるマッシュルームを安定して生成し、存在させることが重要である。しかし、操業中には、加熱、冷却による温度の変動が大きいうえ、炉底耐火物とマッシュルームの含熱量（比熱）、熱伝導率、線膨張率の差異から、マッシュルームが羽口保護の効果を従来十分に挙げ得ないことがある。
【０００３】
底吹き機能を有する上記の如き転炉の冶金的な優位性、長所は周知であるが、底吹き羽口が、安定操業、炉寿命を左右し、その長寿命化、安定化が底吹き転炉の最大の課題の一つである。この課題に対し、従来以下の如き数々の対策、技術開発が行なわれてきている。
▲１▼耐スポーリング性に優れた羽口れんがの開発
▲２▼スラグコーティング技術の開発
▲３▼操業方法の改善（Ｑ、Ｄ、Ｔ法；Ｑｕｉｃｋ  Ｄｉｒｅｃｔ  Ｔａｐｐｉｎｇ）
▲４▼羽口冷却の適正化
（イ）プロパン等の冷却ガス流量の適正制御
（ロ）酸素ガスへのＡｒ、Ｎ2、ＣＯ2等の希釈冷却ガスの混入
【０００４】
以上の従来技術は、いずれも羽口寿命の向上、損耗抑制に大きな効果を発揮しており、一応の成功を収めている。
しかし、羽口損耗現象面からみると、以下の点で未だ問題が残されている。
すなわち、羽口れんがの吹錬中と非吹錬中との大きな温度変化を抑制し、羽口冷却を適正化する手段としての下記技術において満足すべき技術が開発されていない。
▲１▼プロパン等の羽口冷却ガスの流量を低下させ、吹錬中の羽口外管温度、羽口れんがの過冷却を防止する。
▲２▼羽口冷却ガス（プロパン）に希釈ガス（Ａｒ、Ｎ2、ＣＯ2など）を混合し、吹錬中の羽口外管温度、羽口れんがの過冷却を防止する。
▲３▼▲１▼、▲２▼と併せ、羽口内管から吹込まれる純酸素ガスに希釈ガス（Ａｒ、Ｎ2、ＣＯ2）を混合し、冷却ガスによる必要冷却量を減少させる。
【０００５】
以上の方法、手段は、羽口外管の過冷却を防止し、羽口れんがの温度変化を抑制可能であるが、羽口先端に形成されるマッシュルームまでもが縮小してしまい、羽口れんがのクラック発生、れんが欠落は抑制できても、溶鋼と接する面の保護層が小さくなることにより、羽口先端からの損耗を抑制できない。また、▲３▼の方法はマッシュルームに与える熱量が小さくなり、マッシュルーム維持保護には有効であるが、底吹きガスのほとんどを占める内管ガスに希釈ガスを混合することは、精錬ガスコストの上昇を招く結果となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記底吹き羽口の従来技術の問題点、特に羽口れんがの吹錬中と非吹錬中との大なる温度変化を抑制し、羽口冷却を適正化し、もってマッシュルームの適正保護を有効とする底吹き羽口構造を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は底吹き羽口構造の内、特に、羽口外管は吹錬時の過冷却ならびに非吹錬時の温度上昇により甚しい温度変化によって羽口れんが内にクラックの発生、れんがの欠落が生じ、−方羽口冷却ガス流量を低下させた場合には溶鋼と接する面のマッシュルームの保護層が小さくなり、羽口先端からの損耗も甚しい現状に鑑み、外管の外側に更に最外管を設けて不活性ガスを流す断熱管を設けることに着目し、さらに、該断熱管に流す不活性ガスの流量を調整することにより羽口れんがの温度変化量を小さくできることを発見して本発明を完成した。その要旨とするところは次のとおりである。
（１）精錬用ガスを吹込む内管と羽口の保護冷却用ガスを吹込む外管との２重管構造を有して成る純酸素底吹きもしくは純酸素上底吹き転炉の底吹き羽口において、前記外管の更に外側に不活性ガスを流す断熱管を設けるとともに、該断熱管に流す不活性ガス量を制御するために前記内管、外管および断熱管より成る羽口周辺の耐火物中に埋没して、もしくは前記断熱管の外面に接して温度センサーを設けたことを特徴とする底吹き羽口。
（２）前記断熱管は高温強度の大なるステンレス鋼もしくは耐熱鋼より成ることを特徴とする請求項１記載の底吹き羽口。
（３）請求項１又は２記載の底吹き羽口を用い、温度センサーより得られる温度情報に基づいて断熱管保護ガス流量を羽口れんがの温度変化が小さくなるように断熱管保護ガスの流量を増減する制御を行うことを特徴とする純酸素底吹きもしくは純酸素上底吹き転炉の操業方法。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。図１は本発明の底吹き羽ロの構成を示す断面図である。図１で示す本発明の底吹き羽ロの構成は、先に図２で説明した従来技術の２重管の底吹き羽口の外管の更に外側に、外管の過冷却を防止する断熱管を設けたものである。
すなわち、転炉鉄皮１３にライニングされた永久れんが１４および炉底れんが１５には、羽口内管１６と羽口外管１８の２重構造の羽口が設けられ、羽口の外側には羽口れんが２０が設けられており、羽口内管１６からは精錬用ガスとして主として純酸素を吹込み、羽口外管１８と羽口内管１６との間隙１９からは羽口の保護冷却用ガスとして主としてプロパンが吹込まれることは従来と同一である。
【０００９】
本発明は羽口外管１８および羽口れんが２０が冷却ガス、プロパン、により過冷却されるのを防止するため、羽口外管の更に外側に断熱管２２を設けたのが大きな特徴である。
羽口外管１８と断熱管２２との間の間隙２４は一定に保ち、設置することにより、２重管羽口の外管１８と、周囲の羽口れんが２０との断熱化を図ることができ、羽口れんが２０の温度変化を抑制し、羽口外管１８の損耗速度を低減する作用を有している。
断熱管２２の内面と羽口外管１８の外面との間に形成される間隙２４には、溶銑もしくは溶鋼２６が侵入し閉塞するのを防止するため最低流量のガスを吹込む。このガスは羽口冷却ガスのように熱分解して吸熱冷却効果を有せず、また溶銑、溶鋼２６と反応して発熱しない不活性ガス、例えば、アルゴンガス（Ａｒ）、もしくは窒素ガス（Ｎ2ガス）を用いるのが望ましい。本発明では、このガスを断熱管保護ガスと呼ぶこととする。
【００１０】
断熱管２２には、その長手方向の適当な箇所に温度センサー２８を設け、この温度センサー２８より得られる温度情報に基づいて、断熱管保護ガス３０の流量を制御する。具体的には該羽口れんが２０の温度変化が小さくなるように断熱管保護ガス３０の流量の増減を行う。
温度センサー２８の設置位置は、必ずしも断熱管２２の長手方向の位置でなくてもよい。すなわち、羽口れんが２０の中の適当な位置に埋没して設けてもよい。
また、断熱管２２の材料としては、溶融温度が高く、かつ高温強度の大なる材料の使用が望ましく、具体的にはステンレス鋼もしくは耐熱鋼が望ましい。
【００１１】
【実施例】
２５０ｔのＫ−ＢＯＰと称される上底吹き転炉に本発明を適用し底吹き羽口の損耗速度を調査した。すなわち、図１において、底吹き羽口は２重管羽口で羽口内管１６からは酸素ガスに希釈ガスとしてＡｒ、Ｎ2を混入し、羽口外管１８と内管１６との間隙１９から冷却ガスとしてプロパンに少量の希釈ガスＡｒ、Ｎ2を吹込み、更に外管１８の外側に本発明の断熱管２２を組込み実吹錬した。
断熱管２２と外管１８との間の間隙２４はほぼ１ｍｍとし、その間隙を均一に維持するために外管１８の外面に管長手方向に連続した突起のスプラインを数本設けた。この間隙２４に流すガス、すなわち、断熱管保護ガス３０は、ＡｒもしくはＮ2とし、鋼種により適宜選択した。断熱管保護ガスの流量は吹錬中は最低流量を１Ｎｍ3／ｍｉｎ（羽口１本当り）とし、断熱管２２に設けた温度センサー２８の値が適切な温度になるように、間隙２４に流す不活性ガス流量を制御した。
【００１２】
非吹錬中に間隙２４が溶鋼１６の侵入により閉塞するおそれがない場合には、保護ガス３０の流量をゼロとし、それ以外の場合には羽口１本当り０．１Ｎｍ3／ｍｉｎまで減少して操業を行った。この試験操業の結果を従来法と比較して、羽口れんがの吹錬中および非吹錬中の温度変化量（最大値）および従来法における羽口損耗速度を１とした場合の本発明実施例の値を表１に示した。
なお、吹錬操業条件は従来法および本実施例ともほとんど同一とした。また羽口先端のマッシュルームも目視観察では両者ともにほとんど差異は認められなかった。
【００１３】
【表１】
0003882260.tif 000002
【００１４】
【発明の効果】
本発明は従来の２重管羽口の外側に１ｍｍ程度の間隙をもって断熱管を設け、その間隙２４に不活性ガスを流し、この断熱管２２の長手方向に温度センサー２８を設けて該温度センサーが適正な温度値になるように不活性ガス流量を制御したので次の効果を挙げることができた。
（イ）羽口先端に生成するマッシュルーム３１を縮少させることなく、羽口れんが２０の吹錬時および非吹錬時の最大温度変化量を従来の５００℃から約５０℃に１／１０に激減させ、かつ羽口損耗指数を従来法の１から０．３２まで低減させることができ、羽口寿命の延長を低コストで実現させることができた。
（ロ）（イ）の結果、底吹き、上底吹き転炉の炉寿命を向上でき、生産性の向上、コスト低減に大きく寄与できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による底吹き羽口の実施例の構成を示す断面図である。
【図２】従来の底吹き羽口の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
２、１３  転炉鉄皮
４、１５  炉底れんが
６        内管
８        外管
１０        間隙
１４        永久れんが
１６        羽口内管
１８        羽口外管
１９        間隙
２０        羽口れんが
２２        断熱管
２４        間隙
２６        溶鋼
２８        温度センサー
３０        断熱管保護ガス
３１        マッシュルーム
【図１】
0003882260.tif 000003
【図２】
0003882260.tif 000004