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JP6311324B2 - Method of bottom blowing stirring for arc furnace for steel making and arc furnace for bottom blowing stirring steel making - Google Patents
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JP6311324B2 - Method of bottom blowing stirring for arc furnace for steel making and arc furnace for bottom blowing stirring steel making - Google Patents

Method of bottom blowing stirring for arc furnace for steel making and arc furnace for bottom blowing stirring steel making Download PDF

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Description

本発明は製鋼用アーク炉においてガスにより溶融金属の攪拌を行う方法およびその方法を実現する製鋼用アーク炉に関するものである。   The present invention relates to a method for stirring molten metal with a gas in a steelmaking arc furnace, and to a steelmaking arc furnace for realizing the method.

非特許文献1に開示されているように、製鋼用アーク炉は三相交流を用いて、炉内に装入された原料と電極との間に直接アークを発生させ、その高温を利用して原料を加熱溶解するものであり、その特徴は非特許文献1に詳しく記載されている。   As disclosed in Non-Patent Document 1, an arc furnace for steelmaking uses a three-phase alternating current to generate an arc directly between a raw material charged in the furnace and an electrode, and uses the high temperature. The raw material is melted by heating, and its characteristics are described in detail in Non-Patent Document 1.

鉄や合金鉄の製造プロセスにおいて、スクラップ、鉱石、合金鉄等を原料とし、これらの原料を溶融精錬し、鋼や合金鉄溶湯を製造する方法としてアーク炉が使用されるが、原料の未溶解時では原料の嵩比重が一般的に小さく、炉内を満たしているが、溶解が進むと原料全体が沈みこみながら一部が徐々に溶融し、炉底に滴下堆積していく。また、原料の溶解は一般的に大気中でされることから、原料の一部は酸化し、あるいは、鉱石を併用する場合には溶融後にスラグと呼ばれる溶融酸化物混合物を形成し、スラグは比重が鋼よりも小さいから、溶融した金属の上方に浮遊する。   In the iron and alloy iron manufacturing process, scrap, ore, iron alloy, etc. are used as raw materials, and these materials are melted and refined, and an arc furnace is used as a method for producing steel and molten iron alloys. At times, the bulk specific gravity of the raw material is generally small and fills the inside of the furnace, but as the melting progresses, the whole raw material sinks and part of the raw material gradually melts and deposits on the furnace bottom. In addition, since the raw materials are generally dissolved in the atmosphere, a part of the raw materials is oxidized, or when using ore together, a molten oxide mixture called slag is formed after melting, and the slag has a specific gravity. Since it is smaller than steel, it floats above the molten metal.

溶解完了後には、シリコンやアルミニウム等の還元剤が投入され、酸化物としてスラグ中に失われたクロムなど酸化されやすい有価元素が回収される。ここで、有価元素、あるいは有価金属とは、Cr等、合金元素として用いるが、酸化物としてスラグとなってしまう元素のことである。これらを還元し、鋼内に取り込むことによって、新たに添加する必要が無くなり、合金コストを下げることができる。   After the dissolution is completed, a reducing agent such as silicon or aluminum is added, and valuable elements such as chromium lost in the slag as oxides are recovered. Here, the valuable element or the valuable metal is an element which is used as an alloy element such as Cr but becomes slag as an oxide. By reducing these and incorporating them into the steel, there is no need to add them again, and the alloy cost can be reduced.

図7は従来の3相アーク炉を説明する図であり、図8はいわゆるホットスポットとコールドスポットを説明する図であり、図9は従来の3相アーク炉のジュール熱の流れを説明する図であり、図10は従来の3相アーク炉の温度分布を説明する図である。   FIG. 7 is a diagram for explaining a conventional three-phase arc furnace, FIG. 8 is a diagram for explaining so-called hot spots and cold spots, and FIG. 9 is a diagram for explaining the flow of Joule heat in a conventional three-phase arc furnace. FIG. 10 is a diagram for explaining the temperature distribution of a conventional three-phase arc furnace.

図7において、1は炉体、2は電極、3はガス吹込口、4はガスの気泡である。アークは、電磁気的作用により互いに反発し、電極と炉の中心を結ぶ線上を炉外周に向けて傾く。また、アークが取り込む周辺空気を浴面に吹き付ける現象を通じて、溶融金属は電極と炉の中心を結ぶ線上を炉外周に向けて流動し、アークからのジュール熱が炉壁周辺に移動する。    In FIG. 7, 1 is a furnace body, 2 is an electrode, 3 is a gas inlet, and 4 is a gas bubble. The arcs repel each other due to electromagnetic action, and are inclined toward the outer periphery of the furnace on the line connecting the electrode and the center of the furnace. Also, through the phenomenon of blowing the ambient air taken in by the arc to the bath surface, the molten metal flows toward the outer periphery of the furnace along the line connecting the electrode and the center of the furnace, and Joule heat from the arc moves to the periphery of the furnace wall.

図8(a)は、図7に示される製鋼用アーク炉の1つの電極2に着目した場合に、電極2から発生するアーク20により発生するジュール熱が電極2直下の溶融金属あるいはスラグを加熱することで生じる高温の溶融金属あるいはスラグの流れ19が炉壁12に向かって溶融金属あるいはスラグを流動させるところを表現している。高温の溶融金属あるいはスラグが衝突する炉壁12は高温となり、ホットスポット12−Aといわれる。反対に、低温の溶融金属あるいはスラグが衝突する炉壁12は温度が低いので、コールドスポット12−Bといわれる。   FIG. 8 (a) shows the Joule heat generated by the arc 20 generated from the electrode 2 heating the molten metal or slag immediately below the electrode 2 when focusing on one electrode 2 of the steelmaking arc furnace shown in FIG. This shows that the high-temperature molten metal or slag flow 19 generated by the flow causes the molten metal or slag to flow toward the furnace wall 12. The furnace wall 12 with which the high-temperature molten metal or slag collides becomes high temperature and is called a hot spot 12-A. On the other hand, the furnace wall 12 that collides with a low-temperature molten metal or slag is called a cold spot 12-B because the temperature is low.

図8(b)が示すように、3つの電極2により発生するアーク20により発生するジュール熱が電極2直下の溶融金属あるいはスラグを加熱することで生じる高温の溶融金属あるいはスラグの流れ19が炉壁12を加熱するために発生するのがホットスポット12−Aであり、低温の溶融金属あるいはスラグの流れが衝突する炉壁12は温度が低いために発生するのがコールドスポット12−Bである。   As shown in FIG. 8B, a high-temperature molten metal or slag flow 19 generated when Joule heat generated by the arc 20 generated by the three electrodes 2 heats the molten metal or slag immediately below the electrode 2 is a furnace. A hot spot 12-A is generated to heat the wall 12, and a cold spot 12-B is generated due to the low temperature of the furnace wall 12 where the flow of a low-temperature molten metal or slag collides. .

図8(b)が表現する位置にホットスポット12−Aとコールドスポット12−Bが発生する理由は、電極2により発生するアークの向きが炉壁12の方向に向いていることにある。   The reason why the hot spot 12 -A and the cold spot 12 -B are generated at the position represented by FIG. 8B is that the direction of the arc generated by the electrode 2 is directed toward the furnace wall 12.

図9は、21〜23の矢印は電極2により生じたアークの向き(上から見たとき)と、24〜26は吹込口からのガス吹込により発生する溶融金属の流れる方向き(上から見たとき)を示している。図9に示されるように、高温の溶融金属あるいはスラグの流れ19の向きは、アークの向き21〜23に一致しているが、吹込口からのガス吹込により発生する溶融金属の流れる方向24〜26は、高温の溶融金属あるいはスラグの流れ19とは別個のものである。   In FIG. 9, the arrows 21 to 23 indicate the direction of the arc generated by the electrode 2 (when viewed from above), and 24 to 26 indicate the direction in which the molten metal generated by gas injection from the injection port flows (viewed from above). Is shown). As shown in FIG. 9, the direction of the high-temperature molten metal or slag flow 19 coincides with the arc direction 21 to 23, but the molten metal flow direction 24 to 24 generated by gas blowing from the blowing port. 26 is separate from the hot molten metal or slag stream 19.

図10は、従来の方法を実施する製鋼用アーク炉の温度分布のイメージを表す図である。 図10において、白い部分は温度が低いところであることを表わし、黒い部分は周囲よりやや温度が高いところであることを表している。   FIG. 10 is a diagram illustrating an image of a temperature distribution of a steelmaking arc furnace for performing a conventional method. In FIG. 10, the white portion indicates that the temperature is low, and the black portion indicates that the temperature is slightly higher than the surroundings.

さて、製鋼用アーク炉において、コールドスポット部の溶解を促進するために供給電力を大きくすると、ホットスポット側は高温となり、耐火物を傷めることにつながるため、生産性を犠牲にして、溶解工程の末期には電力供給をおさえる操業が行うと共に溶解を促進するために、炉底吹込口からガスを吹き込んでガス攪拌を行う方法が用いられている。   Now, in the arc furnace for steelmaking, if the power supply is increased to promote melting of the cold spot, the hot spot side becomes hot and damages the refractory, so at the expense of productivity, At the end of the period, an operation that suppresses power supply is performed, and in order to promote melting, a method is used in which gas is blown from the furnace bottom blowing port and gas stirring is performed.

特許文献1には、製鋼用アーク炉のコールドスポットの場所におけるスラグライン以下の炉床に、ガス吹込みノズルを設置し、当該ノズルを通じて酸化性ガス、還元性ガス、不活性ガスを、鉄スクラップ装入から出鋼までの各操業段階に応じて選択して、鉄スクラップに吹き付けた後溶鋼中に吹き込むアーク炉における迅速熔解方法が開示されている。   In Patent Document 1, a gas blowing nozzle is installed in a hearth below a slag line at a cold spot location of a steelmaking arc furnace, and oxidizing gas, reducing gas, and inert gas are passed through the nozzle to iron scrap. There is disclosed a rapid melting method in an arc furnace that is selected according to each operation stage from charging to discharging steel and sprayed on iron scrap and then blown into molten steel.

しかしながら、特許文献1に開示されるような、電気炉に単にガスを吹き込む方法では、コールドスポットに高温溶融金属を十分に流れこませることができず、コールドスポットの温度を向上させることは困難である。   However, in the method in which gas is simply blown into the electric furnace as disclosed in Patent Document 1, it is difficult to sufficiently flow the high-temperature molten metal into the cold spot, and it is difficult to improve the temperature of the cold spot. is there.

特許文献2には、電気アーク熱による溶解および精錬とを併用する電気炉の操業方法において、電気炉の炉床部に設けたノズルから炉内にガスを吹込み、前記ガスによって、溶解期には炉内の装入物の熔解を促進し、精錬期には鋼浴の化学反応を促進するために、炉内に吹込むガスとして不活性ガスを炉床部に設けた3箇所以下のノズルから吹き込むにあたって、熔解期には不活性ガスを炉内のホットスポットに向けて吹込み、装入物の溶解が完了した後には鋼浴面のほぼ中央部に不活性ガスが収斂する方向に吹込む電気炉の操業方法が開示されている。   Patent Document 2 discloses a method of operating an electric furnace that uses both melting and refining by electric arc heat. A gas is blown into a furnace from a nozzle provided on a hearth portion of the electric furnace, and the gas is used during melting. In order to promote melting of the charge in the furnace and to promote the chemical reaction of the steel bath during the refining period, three or less nozzles provided with an inert gas in the furnace floor as the gas to be blown into the furnace During the melting period, an inert gas is blown toward the hot spot in the furnace, and after the charge is completely dissolved, the inert gas is blown in a direction that converges almost at the center of the steel bath surface. An electric furnace operating method is disclosed.

しかしながら、特許文献2に開示されるような方法では、最も低温化しやすい炉底部の攪拌が行われず、この部分が溶解を律速し、中央部に存在するスラグが滞留する分その部分の有価金属の回収率が低下するという問題を解決することは困難である。   However, in the method disclosed in Patent Document 2, stirring of the bottom of the furnace, which is most likely to lower the temperature, is not performed, and this part controls rate of melting, and the slag existing in the central part stays, so that the valuable metal of that part It is difficult to solve the problem that the recovery rate decreases.

特開昭57−161021号公報JP-A 57-161021 特開昭60−103109号公報JP-A-60-103109

「4・4 電気炉製鋼法」 鉄鋼製造法(第1分冊) 社団法人日本鉄鋼協会編 昭和47年4月10日発行“4.4 Electric Furnace Steel Making Method” Iron and Steel Production Method (Volume 1) Issued April 10, 1972, Japan Iron and Steel Institute

本発明は、有価金属の回収率を低下させることなく炉内装入物の溶解を促進する製鋼用アーク炉における底吹き攪拌方法およびこれを実現する製鋼用アーク炉を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a bottom-blown stirring method in a steelmaking arc furnace that promotes melting of furnace interior inclusions without reducing the recovery rate of valuable metals, and a steelmaking arc furnace that realizes this.

有価金属の回収率を低下させることなく炉内装入物の溶解を促進するには、溶融金属を攪拌してコールドスポットを積極的に少なくすることが効果的である。   In order to promote the melting of the furnace interior material without reducing the recovery rate of valuable metals, it is effective to stir the molten metal and actively reduce the cold spots.

そこで、発明者らは鋭意研究開発の結果、炉底中心および炉底中心以外に設けたガス吹込口からガスを吹き込んで炉内の溶融金属を有効に攪拌することのできるためのガス吹込口と電極の配置条件を見出して本発明を完成させた。本発明の要旨は以下の通りである。   Accordingly, as a result of earnest research and development, the inventors have introduced a gas injection port for effectively injecting gas from the gas injection port provided at the center of the furnace bottom and other than the center of the furnace bottom and stirring the molten metal in the furnace effectively. The present invention was completed by finding the electrode arrangement conditions. The gist of the present invention is as follows.

(1)アーク加熱中に炉底部からガスを吹き込む方法であって、
アーク電極は、炉底中心といずれか1本の電極を結ぶ直線(以下、「電極基準直線」と
いう。)を基準として時計回りに120°の角度間隔をなして前記炉底中心を起点とする
直線のいずれかひとつと、前記炉底中心を中心として半径rの円周との交点に位置し、
はdf0を炉底中心の溶鋼浴深とするときに、
f0/2≦r … (式1)
を満足するステップと、
ガス吹込口は、前記炉底中心、および、
は炉底部の内半径、
f0は炉底中心の溶鋼浴深、
θは前記電極基準直線を基準として時計回りに定義される角度、
θcpは60°、180°、300°のいずれかの値、
rは炉の中心からの距離、
はガス吹き込みを行う位置の溶鋼浴深、
であるときに、
θcp−10°≦θ≦θcp+10° … (式2)
+d /2≦r≦r −d /2 … (式3)
で表される領域(以下、「ガス吹込口領域」という。)に少なくともひとつ配置するステ
ップと、
を有することを特徴とする製鋼用アーク炉の底吹き攪拌方法。
(1) A method of blowing gas from the furnace bottom during arc heating,
The arc electrode starts from the center of the furnace bottom at an angle interval of 120 ° clockwise with reference to a straight line connecting the center of the furnace bottom and any one of the electrodes (hereinafter referred to as “electrode reference straight line”). Located at the intersection of any one of the straight lines and the circumference of radius r 0 centered on the center of the furnace bottom,
r 0 is defined as df 0 as the depth of the molten steel bath at the center of the furnace bottom
d f0 / 2 ≦ r 0 (Formula 1)
Satisfying the steps,
The gas inlet is the center of the furnace bottom, and
r f is the inner radius of the bottom of the furnace,
d f0 is the depth of the molten steel bath at the center of the furnace bottom,
θ is an angle defined clockwise with respect to the electrode reference straight line,
θ cp is one of 60 °, 180 °, and 300 °,
r is the distance from the center of the furnace,
d f is the molten steel bath depth of position for blowing gas,
When
θ cp −10 ° ≦ θ ≦ θ cp + 10 ° (Formula 2)
r 0 + d f / 2 ≦ r ≦ r f −d f / 2 (Formula 3)
A step of arranging at least one in an area represented by (hereinafter referred to as a “gas inlet area”);
A bottom blowing stirring method for an arc furnace for steel making, comprising:

(2)アーク加熱中に発生する溶融スラグの深さは、0.6m以上であること、
を特徴とする(1)記載の製鋼用アーク炉の底吹き攪拌方法。
(2) The depth of the molten slag generated during arc heating is 0.6 m or more .
(1) The bottom blowing stirring method of the arc furnace for steel making characterized by these.

(3)前記炉底中心に設置されたガス吹込口の直径を5〜25(mm)とするステップを有することを特徴とする(1)または(2)に記載の製鋼用アーク炉の底吹き攪拌方法。 (3) The bottom blowing of the arc furnace for steel making according to (1) or (2), comprising a step of setting a diameter of a gas blowing port installed at the center of the furnace bottom to 5 to 25 (mm) Stirring method.

(4)ガス吹き込み方法として、集合細管あるいは多孔質耐火物を選択するステップを有することを特徴とする(1)ないし(3)のいずれか1つに記載の製鋼用アーク炉の底吹き攪拌方法。 (4) The bottom blowing stirring method for an arc furnace for steel making according to any one of (1) to (3), wherein the method includes a step of selecting a collecting capillary or a porous refractory as the gas blowing method .

(5)アーク加熱中に炉底部からガスを吹き込む製鋼用アーク炉であって、
アーク電極は、電極基準直線を基準として時計回りに120°の角度間隔をなして前記炉底中心を起点とする直線のいずれかひとつと、前記炉底中心を中心として半径rの円周との交点に位置し、rはdf0を炉底中心の溶鋼浴深とするときに、
f0/2≦r … (式1)
を満足し、
ガス吹込口は、前記炉底中心、および、
は炉底部の内半径、
f0は炉底中心の溶鋼浴深、
θは前記電極基準直線を基準として時計回りに定義される角度、
θcpは60°、180°、300°のいずれかの値、
rは炉の中心からの距離、
はガス吹き込みを行う位置の溶鋼浴深、
であるときに、
θcp−10°≦θ≦θcp+10° … (式2)
+d /2≦r≦r −d /2 … (式3)
で表されるガス吹込口領域に少なくともひとつ配置すること、
を特徴とする底吹き攪拌製鋼用アーク炉。
(5) An arc furnace for steel making in which gas is blown from the bottom of the furnace during arc heating,
The arc electrode has any one of straight lines starting from the furnace bottom center at an angle interval of 120 ° clockwise with respect to the electrode reference straight line, and a circumference having a radius r 0 around the furnace bottom center. located in the intersection, r 0 is when the molten steel bath depth of the hearth around the d f0,
d f0 / 2 ≦ r 0 (Formula 1)
Satisfied,
The gas inlet is the center of the furnace bottom, and
r f is the inner radius of the bottom of the furnace,
d f0 is the depth of the molten steel bath at the center of the furnace bottom,
θ is an angle defined clockwise with respect to the electrode reference straight line,
θ cp is one of 60 °, 180 °, and 300 °,
r is the distance from the center of the furnace,
d f is the molten steel bath depth of position for blowing gas,
When
θ cp −10 ° ≦ θ ≦ θ cp + 10 ° (Formula 2)
r 0 + d f / 2 ≦ r ≦ r f −d f / 2 (Formula 3)
Arranging at least one in the gas inlet area represented by
An arc furnace for bottom-blown stirring steelmaking.

(6)アーク加熱中に発生する溶融スラグの深さは、0.6m以上であること、
を特徴とする(5)に記載の底吹き攪拌製鋼用アーク炉。
(6) The depth of the molten slag generated during arc heating is 0.6 m or more .
An arc furnace for bottom-blown stirring steelmaking as described in (5).

(7)前記炉底中心に設置されたガス吹込口の直径が5〜25(mm)であることを特徴とする(5)または(6)に記載の底吹き攪拌製鋼用アーク炉。 (7) The bottom blow-stirring steelmaking arc furnace according to (5) or (6), wherein the diameter of the gas blowing port installed at the center of the furnace bottom is 5 to 25 (mm).

(8)ガス吹き込み方法として、集合細管あるいは多孔質耐火物を使用することを特徴とする(5)ないし(7)のいずれか1つに記載の底吹き攪拌製鋼用アーク炉。 (8) The bottom blow-stirred steelmaking arc furnace according to any one of (5) to (7), wherein a collecting capillary or a porous refractory is used as a gas blowing method.

本発明によれば、従来技術であればコールドスポットであった部分がホットスポットあるいはこれに準じる高温部となり炉内装入物の溶解が促進されて精錬の効率が著しく向上し、かつ、有価金属の回収率も向上するという顕著な効果を奏する。   According to the present invention, the portion that was a cold spot in the prior art becomes a hot spot or a high-temperature portion equivalent thereto, the melting of the furnace interior is promoted, the refining efficiency is remarkably improved, and the valuable metal There is a remarkable effect of improving the recovery rate.

本発明の方法を実施する製鋼用アーク炉におけるガス吹込口の位置を説明する図である。図1(a)は、本発明の製鋼用アーク炉におけるガス吹込口の位置を表す図である。図1(b)は、本発明の製鋼用アーク炉の断面図である。It is a figure explaining the position of the gas inlet in the arc furnace for steel manufacture which enforces the method of this invention. Fig.1 (a) is a figure showing the position of the gas inlet in the arc furnace for steelmaking of this invention. FIG.1 (b) is sectional drawing of the arc furnace for steel manufacture of this invention. 本発明の方法を実施する製鋼用アーク炉におけるガス吹込口の位置を説明する図である。 図2(a)は、本発明の製鋼用アーク炉におけるガス吹込口の位置を表す図である。図2(b)は、本発明の製鋼用アーク炉の断面図である。It is a figure explaining the position of the gas inlet in the arc furnace for steel manufacture which enforces the method of this invention. Fig.2 (a) is a figure showing the position of the gas inlet in the arc furnace for steelmaking of this invention. FIG.2 (b) is sectional drawing of the arc furnace for steel manufacture of this invention. 本発明の製鋼用アーク炉の図である。 図3(a)は、炉底中心に吹込口を有する製鋼用アーク炉を上から見た図である。図3(b)は、図3(a)の炉底中心に吹込口を有するアーク炉をある断面で見た図である。It is a figure of the arc furnace for steelmaking of this invention. Fig.3 (a) is the figure which looked at the arc furnace for steel making which has a blowing inlet in the furnace bottom center from the top. FIG.3 (b) is the figure which looked at the arc furnace which has a blowing inlet in the furnace bottom center of Fig.3 (a) in a certain cross section. 本発明の方法を実施する製鋼用アーク炉におけるジュール熱の流れ(シミュレーション)およびアークの傾きのイメージ図である。It is an image figure of the flow of Joule heat (simulation) and the inclination of an arc in the arc furnace for steel making which implements the method of the present invention. 本発明の製鋼用アーク炉を使用したときの製鋼用アーク炉の温度分布のシミュレーション結果である。It is a simulation result of the temperature distribution of the arc furnace for steelmaking when using the arc furnace for steelmaking of the present invention. 製鋼用アーク炉の炉底中心に吹込口を設置する場合の吹込口直径と昇温量および耐久時間の関係を説明する図である。 図6(a)は、横軸を吹込口直径(mm)とし、縦軸をコールドスポットの昇温量(℃)として、その関係を表したグラフである。図6(b)は、横軸を吹込口直径(mm)とし、縦軸を耐久時間(は、Hour)として、その関係を表したグラフである。It is a figure explaining the relationship between the diameter of a blowing inlet, a temperature rising amount, and durable time in the case of installing a blowing inlet in the furnace bottom center of the arc furnace for steel making. FIG. 6A is a graph showing the relationship, where the horizontal axis is the inlet diameter (mm) and the vertical axis is the temperature rise (° C.) of the cold spot. FIG. 6B is a graph showing the relationship, where the horizontal axis is the diameter of the inlet (mm) and the vertical axis is the endurance time (is Hour). 従来の製鋼用アーク炉を説明する図である。 図7(a)は炉底中心に吹込口を有しない製鋼用アーク炉を上から見た図である。図7(b)は図7(a)の炉底中心に吹込口を有しないアーク炉をある断面で見た図である。It is a figure explaining the conventional arc furnace for steelmaking. Fig.7 (a) is the figure which looked at the arc furnace for steel making which does not have a blowing inlet in the furnace bottom center from the top. FIG.7 (b) is the figure which looked at the cross section of the arc furnace which does not have a blowing inlet in the furnace bottom center of Fig.7 (a). ホットスポットおよびコールドスポットを説明する図である。 図8(a)は、従来の製鋼用アーク炉を側面から見た図で有る。図8(b)は図8(a)の従来の製鋼用アーク炉を上から見た図である。It is a figure explaining a hot spot and a cold spot. Fig.8 (a) is the figure which looked at the conventional arc furnace for steelmaking from the side surface. FIG.8 (b) is the figure which looked at the conventional arc furnace for steelmaking of Fig.8 (a) from the top. 従来の方法を実施する製鋼用アーク炉のジュール熱の流れ(シミュレーション)およびアークの傾きを説明する図である。It is a figure explaining the flow (simulation) of the Joule heat of the arc furnace for steel making which implements the conventional method, and the inclination of an arc. 従来の方法を実施する製鋼用アーク炉の温度分布のシミュレーション結果を模式的に説明する図である。It is a figure which illustrates typically the simulation result of the temperature distribution of the arc furnace for steel manufacture which enforces the conventional method. 比較例4を実施する製鋼用アーク炉におけるガス吹込口の位置を説明する図である。 図11(a)は、炉底中心に吹込口を有さず、炉底中心以外に4つの吹込口を有する製鋼用アーク炉を上から見た図である。図11(b)は、図11(a)の炉底中心に吹込口を有さず、炉底中心以外に4つの吹込口を有するアーク炉をある断面で見た図である。It is a figure explaining the position of the gas blowing inlet in the arc furnace for steel manufacture which implements the comparative example 4. FIG. Fig.11 (a) is the figure which looked at the arc furnace for steel manufacture which does not have a blowing inlet in the furnace bottom center but has four blowing openings other than the furnace bottom center from the top. FIG.11 (b) is the figure which looked at the arc furnace which does not have a blowing inlet in the furnace bottom center of Fig.11 (a), and has four blowing openings other than the furnace bottom center in a certain cross section.

(第1の実施形態)
第1の実施形態は、アーク加熱中に炉底部からガスを吹き込むことのできる底吹き攪拌製鋼用アーク炉である。
(First embodiment)
1st Embodiment is an arc furnace for bottom blow stirring steelmaking which can blow in gas from a furnace bottom part during arc heating.

[装置構成]
アーク電極は、電極基準直線を基準として時計回りに120°の角度間隔をなして前記炉底中心を起点とする直線のいずれかひとつと、前記炉底中心を中心として半径rの円周との交点に位置し、rはdf0を炉底中心の溶鋼浴深とするときに、
f0/2≦r … (式1)
を満足し、ガス吹込口を前記炉底中心、および、rは炉底部の内半径、df0は炉底中心の溶鋼浴深、θは前記電極基準直線を基準として時計回りに定義される角度、θcpは60°、180°、300°のいずれかの値、rは炉の中心からの距離、であるときに、
θcp−10°≦θ≦θcp+10° … (式2)
≦r<r … (式3)
で表されるガス吹込口領域に少なくともひとつガス吹込口を配置する底吹き攪拌製鋼用アーク炉である。
[Device configuration]
The arc electrode has any one of straight lines starting from the furnace bottom center at an angle interval of 120 ° clockwise with respect to the electrode reference straight line, and a circumference having a radius r 0 around the furnace bottom center. located in the intersection, r 0 is when the molten steel bath depth of the hearth around the d f0,
d f0 / 2 ≦ r 0 (Formula 1)
And r f is the inner radius of the furnace bottom, d f0 is the depth of the molten steel bath at the center of the furnace bottom, and θ is defined clockwise with respect to the electrode reference straight line. The angle, θ cp is one of 60 °, 180 °, and 300 °, and r is the distance from the center of the furnace,
θ cp −10 ° ≦ θ ≦ θ cp + 10 ° (Formula 2)
r 0 ≦ r <r f (Formula 3)
It is an arc furnace for bottom blowing stirring steel making which arrange | positions at least one gas blowing inlet in the gas blowing inlet area | region represented by these.

さらに、ガス吹込口領域がさらに、dはガス吹き込みを行う位置の溶鋼浴深、とするときに、
+d/2≦r≦r−d/2 … (式4)
により絞り込まれた領域である底吹き攪拌製鋼用アーク炉である。
[ガス攪拌の問題点の解消]
ガス攪拌を加えることによって流動停滞部への熱供給を行う方法は、設備の配置や流量を工夫することが可能であるが、ガス吹き込み部は損傷しやすく、無制限に設置して良い物ではなく、さらには例えばガス吹き込みによってアーク位置や湯面が変動する場合があり、そのような場合にはアークは不安定となり、かえって安定操業の障害となりうるという問題(以下、「ガス攪拌の問題」という。)が生じることから、ガス吹込口を増設することは得策とは考えられていなかった。また、炉底に吹き込み口を設けることは、溶鋼の圧力が最も高く、かつ、吹き込み口にその高い圧力に抗する応力が集中しやすくなるため、他の位置に比較して損傷しやすく、ガスの吹き込み量も高くする必要がある。従って、炉底中心部に吹き込み口がある場合、損傷しやすくなると考えられていた。そのため、底吹きを目的として、炉底中心に集合細管等の設備を設置することは着想の範囲外であった。
Further, the gas blowing outlet region further when d f is the molten steel bath depth of position for blowing gas, to,
r 0 + d f / 2 ≦ r ≦ r f −d f / 2 (Formula 4)
This is an arc furnace for bottom-blown stirring steelmaking, which is a region narrowed down by.
[Solving problems of gas stirring]
The method of supplying heat to the flow stagnation part by adding gas agitation can devise the arrangement and flow rate of the equipment, but the gas blowing part is easily damaged and is not a thing that can be installed indefinitely In addition, for example, the arc position and the molten metal surface may fluctuate due to gas blowing. In such a case, the arc becomes unstable, which may cause an obstacle to stable operation (hereinafter referred to as “gas stirring problem”). Therefore, it was not considered a good idea to add a gas inlet. In addition, providing the inlet at the bottom of the furnace has the highest pressure of the molten steel, and stress against the high pressure tends to concentrate on the inlet, so it is more easily damaged than other locations, It is necessary to increase the amount of blown air. Therefore, it has been considered that if there is a blowing port in the center of the furnace bottom, it is likely to be damaged. For this reason, it was outside the scope of the idea to install a facility such as a collecting tube at the center of the furnace bottom for the purpose of blowing the bottom.

しかしながら、発明者らは鋭意研究開発の結果、電極の位置とガス吹込口を設置する位置とを適切に選択することで、上述のガス攪拌の問題を解決できることを見出した。   However, as a result of earnest research and development, the inventors have found that the above-described problem of gas agitation can be solved by appropriately selecting the position of the electrode and the position where the gas blowing port is installed.

以下、ガス攪拌の問題の解決方法について説明する。   Hereinafter, a method for solving the problem of gas stirring will be described.

[ガス吹込口の個数]
ガス吹込口は部は損傷しやすいため、設備の安定性向上のためには、ガス吹込口は少ない方が良いと考えられていた。
[Number of gas inlets]
Since the gas injection port is easily damaged, it has been considered that fewer gas injection ports are better for improving the stability of the equipment.

しかし、近年の耐火物技術の発展により、既存の3点に加えて、さらにもう1つの第4の吹込口を炉底中心に増設する程度であれば、第4の吹込口に起因する損傷は製鋼用アーク炉に影響を与えないことをシミュレーションおよび実験により確認した。   However, due to the recent development of refractory technology, in addition to the existing three points, if another fourth inlet is added to the center of the furnace bottom, the damage caused by the fourth inlet will be It was confirmed by simulation and experiment that it did not affect the steelmaking arc furnace.

そこで、炉底中心に吹込口を増設することとした。   Therefore, it was decided to increase the inlet at the center of the furnace bottom.

[炉底中心部の吹込口の直径]
炉底中心部に吹込口を設置するに際し、吹込口の直径によりコールドスポットがどの程度昇温し、かつ、耐久時間がどの程度減少するのかを検討した。
[Diameter of inlet at the center of the furnace bottom]
When installing the inlet in the center of the furnace bottom, we examined how much the cold spot was heated by the diameter of the inlet and how much the endurance time was reduced.

図6は、炉底中心に吹込口を設置する場合の吹込口直径と昇温量および耐久時間の関係を表した図である。   FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the diameter of the inlet, the temperature rise, and the durability time when the inlet is installed at the center of the furnace bottom.

図6(a)は、横軸を吹込口直径(mm)とし、縦軸をコールドスポットの昇温量(℃)として、その関係を表したグラフである。吹込口直径(mm)を大きくすると、本発明の効果を奏するようになるので、図6(a)より、吹込口直径の最小値が決められる。   FIG. 6A is a graph showing the relationship, where the horizontal axis is the inlet diameter (mm) and the vertical axis is the temperature rise (° C.) of the cold spot. Since the effect of this invention will be show | played when a blowing port diameter (mm) is enlarged, the minimum value of a blowing port diameter is determined from Fig.6 (a).

吹込口直径が5mm以上では、コールドスポットの昇温量が150℃以上となり、本発明の効果を奏するので、吹込口直径の最小値を5mmとする。望ましくは、吹込口直径の最小値は、コールドスポットの昇温量が250℃以上となる8mmである。   When the diameter of the blow-in port is 5 mm or more, the temperature rise amount of the cold spot is 150 ° C. or more, and the effect of the present invention is exhibited. Therefore, the minimum value of the blow-out port diameter is set to 5 mm. Desirably, the minimum value of the diameter of the air inlet is 8 mm at which the temperature rise of the cold spot is 250 ° C. or more.

図6(b)は、横軸を吹込口直径(mm)とし、縦軸を耐久時間(は、Hour)として、その関係を表したグラフである。吹込口の直径を大きくすると、耐久時間が減少するので、図6(b)より、吹込口直径の最大値が決められる。   FIG. 6B is a graph showing the relationship, where the horizontal axis is the diameter of the inlet (mm) and the vertical axis is the endurance time (is Hour). If the diameter of the air inlet is increased, the durability time is reduced, so that the maximum value of the air inlet diameter is determined from FIG.

耐久時間(Hour)は1750時間を下回らせることができないことから、吹込口直径(mm)は25mmが最大となる。望ましくは、耐久時間(Hour)を2000時間程度を維持したいことから、吹込口直径(mm)は20mm以下であることが望ましい。   Since the endurance time (Hour) cannot be less than 1750 hours, the maximum diameter of the air inlet (mm) is 25 mm. Desirably, since it is desired to maintain the endurance time (Hour) at about 2000 hours, the diameter of the air inlet (mm) is desirably 20 mm or less.

[電極の位置]
炉底中心にガス吹込口を増設した場合に、電極をどの程度炉底中心から離すのが適切かを、「ガス吹き込みによってアーク位置や湯面が変動する現象が操業に影響しない程度のものとなるか。」という観点で検討した。
[Position of electrode]
When a gas inlet is added to the center of the furnace bottom, how far it is appropriate to move the electrode away from the center of the furnace is `` to the extent that the phenomenon that the arc position and the surface of the metal fluctuate due to gas injection does not affect the operation. "Is it?"

その結果、炉底中心におけるガス吹込口の溶鋼浴深が重要なファクターとなることを発明者らは見出した。図2(b)に示されるように、ガス吹き込みを行う位置の浴深df0とは炉底中心に設置されたガス吹込口11から溶融金属5の表面までの距離をいう。 As a result, the inventors have found that the molten steel bath depth at the gas inlet at the center of the furnace bottom is an important factor. As shown in FIG. 2 (b), it refers to the distance from the gas injection port 11 installed in the furnace bottom center with the bath depth d f0 of position for blowing gas to the surface of the molten metal 5.

すなわち、炉底中心におけるガス吹込口の溶鋼浴深がdf0である場合には、3つの電極の中心が位置するのは、炉底中心をその中心とし、半径をrとする円(以下、ピッチサークル)という。)であり、半径rは、
f0/2≦r … (式1)
であれば十分であることを見出した。
That is, when the molten steel bath depth of gas injection ports in the furnace bottom center is d f0 is to position the center of the three electrodes, and the center of furnace bottom center, a circle the radius r 0 (hereinafter , Pitch circle). ) And radius r 0 is
d f0 / 2 ≦ r 0 (Formula 1)
I found that it was enough.

[他のガス吹込口の位置]
次に、吹込口の1つが炉底中心で、電極が炉底中心といずれか1本の電極を結ぶ直線である電極基準直線を基準として時計回りに120°の間隔をなして前記炉底中心を起点とするいずれかの直線上、かつ、前記炉底中心を中心として半径rの円周上にあるという前提で、「ガス吹き込みによってアーク位置や湯面が変動する現象が操業に影響しない程度のものとなるか。」という観点で他の吹込口がどの位置にあるのが適切かを検討した。
[Position of other gas inlets]
Next, the center of the bottom of the furnace is formed at an interval of 120 ° in the clockwise direction with respect to an electrode reference straight line that is one of the inlets at the center of the furnace bottom and the electrode is a straight line connecting any one electrode with the center of the furnace bottom. Assuming that it is on any straight line starting from the center of the furnace bottom and on the circumference of the radius r 0 centered on the center of the furnace bottom, “the phenomenon that the arc position and the molten metal surface fluctuate due to gas blowing does not affect the operation. From the viewpoint of “how much will it be?”, We examined the position where the other inlets are appropriate.

電極とガス吹込口が近いと、ガスがアークに当たりアークに影響を与えてしまうので吹込口の位置は電極の位置から遠ざければ良いと考えられるが、製鋼用アーク炉の中心に吹込口を設置する場合に、電極を製鋼用アーク炉の縁側に設置したのでは、かえって中心部の原料を十分に熔解できないことを見出した。   If the electrode and the gas inlet are close, the gas hits the arc and affects the arc, so the position of the inlet should be far from the electrode, but the inlet is installed at the center of the steelmaking arc furnace. In this case, it was found that if the electrode was installed on the edge side of the steelmaking arc furnace, the raw material at the center could not be sufficiently melted.

そこで、製鋼用アーク炉を円と見立てた炉底平面に着目し、炉底中心を起点とした極座標を設定し、炉底中心といずれか1つの電極とを結ぶ電極基準直線を基準にして、時計周りに120°毎の角度に電極が設置されるという条件下で、どの位置に吹込口を設置するとガス攪拌の問題を解決できるかを検討した。
[第1領域]
発明者らは、ガス吹込口は、前記炉底中心、および、rは炉底部の内半径、df0は炉底中心の溶鋼浴深、θは電極基準直線を基準として時計回りに定義される角度、θcpは60°、180°、300°のいずれかの値、rは炉の中心からの距離、であるときに、
θcp−10°≦θ≦θcp+10° … (式2)
≦r<r … (式3)
で表されるガス吹込口領域に少なくともひとつ配置することで、本発明の効果を奏すること、すなわち、従来技術であればコールドスポットであった部分がホットスポットあるいはこれに準じる高温部となり炉内装入物の溶解が促進されて精錬の効率が著しく向上し、かつ、有価金属の回収率も向上するという顕著な効果を奏することを見出した。
Therefore, paying attention to the bottom surface of the bottom of the arc furnace for steelmaking as a circle, set the polar coordinates starting from the center of the furnace bottom, based on the electrode reference straight line connecting the center of the furnace bottom and any one of the electrodes, Under the condition that the electrodes are installed at an angle of every 120 ° in the clockwise direction, it was examined in which position the blowing port can be installed to solve the problem of gas stirring.
[First area]
The inventors have defined that the gas inlet is defined as the center of the furnace bottom, r f is the inner radius of the furnace bottom, d f0 is the depth of the molten steel bath at the center of the furnace, and θ is clockwise with respect to the electrode reference line. Θ cp is a value of 60 °, 180 °, or 300 °, and r is the distance from the center of the furnace,
θ cp −10 ° ≦ θ ≦ θ cp + 10 ° (Formula 2)
r 0 ≦ r <r f (Formula 3)
By arranging at least one in the gas inlet region represented by the above, the effect of the present invention is achieved, that is, the portion that was a cold spot in the prior art becomes a hot spot or a high-temperature portion equivalent thereto, and enters the furnace interior. It has been found that the melting of the product is promoted, the refining efficiency is remarkably improved, and the recovery rate of valuable metals is improved.

以下、図1(a)および(b)を用いて検討の結果得られた知見を説明する。   Hereinafter, the knowledge obtained as a result of the study will be described with reference to FIGS.

図1(a)は、本発明の製鋼用アーク炉におけるガス吹込口の位置を表す図であり、図1(b)は、本発明の製鋼用アーク炉の断面図である。   Fig.1 (a) is a figure showing the position of the gas blowing inlet in the arc furnace for steelmaking of this invention, FIG.1 (b) is sectional drawing of the arc furnace for steelmaking of this invention.

図1(a)において、8は炉底中心ガス吹込口であり、2は電極であり、炉底中心ガス吹込口8を中心として実線で描かれた2つの円は製鋼用アーク炉の壁を表し、15−A、15−B、15−Cの点線による直線はいずれも電極基準直線である。   In FIG. 1A, 8 is a furnace bottom center gas inlet, 2 is an electrode, and two circles drawn with solid lines centering on the furnace bottom center gas inlet 8 are the walls of the steel furnace arc furnace. The straight lines represented by dotted lines 15-A, 15-B, and 15-C are electrode reference straight lines.

図2(b)において、3はガス吹込口であり、5は溶融金属であり、6はスラグであり、7はガスであり、11は吹き込まれたガスが拡散する領域である。ガス吹き込みを行う位置の浴深dとはガス吹込口3から溶融金属5の表面までの距離をいう。 In FIG. 2B, 3 is a gas blowing port, 5 is a molten metal, 6 is a slag, 7 is a gas, and 11 is a region where the blown gas is diffused. The bath depth d f of position for blowing gas refers to the distance from the gas injection port 3 to the surface of the molten metal 5.

そこで、説明を簡単にするため、15−Aの電極基準直線を基準にして説明する。   Therefore, in order to simplify the description, the description will be made with reference to the 15-A electrode reference straight line.

電極基準曲線15−Aに対して、反時計回りに60°、180°、300°の角度をなす位置に記載された3つの点線による直線(以下、「吹込口基準直線」という。)16−A、16−B、16−Cに対して±10°の角度をなす各2実線に挟まれ、かつ点線で描かれた半径がrの点線で描かれた円と半径がrの点線で描かれた円に挟まれた領域は(式2)および(式3)に記載されたガス吹込口領域(イ)9である。 Three straight lines (hereinafter referred to as “blowing inlet reference straight lines”) 16− described at positions that form angles of 60 °, 180 °, and 300 ° counterclockwise with respect to the electrode reference curve 15-A. A circle drawn with a dotted line with a radius of r f and a dotted line with a radius of r 0 sandwiched between two solid lines that make an angle of ± 10 ° with respect to A, 16-B, and 16-C. The region sandwiched between the circles drawn in (5) is the gas inlet region (A) 9 described in (Equation 2) and (Equation 3).

本発明の底吹き攪拌製鋼用アーク炉は炉底中心ガス吹込口8の他に(式2)および(式3)に記載されたガス吹込口領域(イ)9にすくなくとも一つずつガス吹込口を装備することで、ガス攪拌の問題を解消できることを見出した。   The arc furnace for bottom-blown stirring steelmaking of the present invention has at least one gas blowing port in the gas blowing region (a) 9 described in (Formula 2) and (Formula 3) in addition to the center gas blowing port 8 in the furnace bottom. It was found that the problem of gas agitation can be solved by equipped with.

なお、電極基準直線15−B、15−Cを用いても同様の説明をすることができる。   The same explanation can be made using the electrode reference straight lines 15-B and 15-C.

[第2領域]
発明者らは、本発明の効果が好ましい領域について検討した。
ガス吹込口領域がさらに、dはガス吹き込みを行う位置の溶鋼浴深、とするときに、
≦r<r … (式3)
で規定される範囲において絞り込まれた、
+d/2≦r≦r−d/2 … (式4)
満足すると、さらに好ましい効果を奏することを見出した。
[Second area]
The inventors examined a region where the effect of the present invention is preferable.
Gas injection port area further when d f is the molten steel bath depth of position for blowing gas, to,
r 0 ≦ r <r f (Formula 3)
Narrowed down within the range stipulated in
r 0 + d f / 2 ≦ r ≦ r f −d f / 2 (Formula 4)
When satisfied, it has been found that a more favorable effect is achieved.

図2(a)は、本発明の製鋼用アーク炉におけるガス吹込口の位置を表す図であり、図2(b)は、本発明の製鋼用アーク炉の断面図である。   FIG. 2A is a view showing the position of the gas inlet in the steelmaking arc furnace of the present invention, and FIG. 2B is a cross-sectional view of the steelmaking arc furnace of the present invention.

以下、図2(a)および(b)を用いて検討の結果得られた知見を説明する。   Hereinafter, the knowledge obtained as a result of the study will be described with reference to FIGS.

図2(a)において、8は炉底中心ガス吹込口であり、2は電極であり、炉底中心ガス吹込口8を中心として実線で描かれた2つの円は製鋼用アーク炉の壁を表し、15−A、15−B、15−Cの点線による直線はいずれも電極基準直線である。   In FIG. 2A, 8 is a furnace bottom center gas inlet, 2 is an electrode, and two circles drawn with solid lines centering on the furnace center gas inlet 8 are the walls of the arc furnace for steelmaking. The straight lines represented by dotted lines 15-A, 15-B, and 15-C are electrode reference straight lines.

図2(b)において、3はガス吹込口であり、5は溶融金属であり、6はスラグであり、7はガスであり、11は吹き込まれたガスが拡散する領域である。ガス吹き込みを行う位置の浴深dとはガス吹込口3から溶融金属5の表面までの距離をいう。 In FIG. 2B, 3 is a gas blowing port, 5 is a molten metal, 6 is a slag, 7 is a gas, and 11 is a region where the blown gas is diffused. The bath depth d f of position for blowing gas refers to the distance from the gas injection port 3 to the surface of the molten metal 5.

そこで、説明を簡単にするため、15−Aの電極基準直線を基準にして説明する。   Therefore, in order to simplify the description, the description will be made with reference to the 15-A electrode reference straight line.

電極基準曲線15−Aに対して、反時計回りに60°、180°、300°の角度をなす位置に記載された3つの点線による直線である吹込口基準直線16−A、16−B、16−Cに対して±10°の角度をなす各2実線に挟まれ、r+d/2を半径とする円の外側でr−d/2を半径とする円の内側となる領域は(式2)および(式4)に記載されたガス吹込口領域(ロ)10である。 Air inlet reference straight lines 16-A, 16-B, which are straight lines with three dotted lines described at positions of 60 °, 180 °, and 300 ° counterclockwise with respect to the electrode reference curve 15-A, It is sandwiched between two solid lines that form an angle of ± 10 ° with respect to 16-C, and is outside the circle with a radius of r 0 + d f / 2 and inside the circle with a radius of r f -d f / 2. The region is the gas inlet region (b) 10 described in (Expression 2) and (Expression 4).

本発明の底吹き攪拌製鋼用アーク炉は炉底中心ガス吹込口8の他に(式2)および(式4)に記載されたガス吹込口領域(ロ)10にすくなくとも一つずつガス吹込口を装備することで、ガス攪拌の問題を解消でき、さらに好ましい効果を奏することを見出した。   The arc furnace for bottom blow stirring steel making of the present invention has at least one gas blow inlet in the gas blow area (b) 10 described in (Formula 2) and (Formula 4) in addition to the furnace bottom center gas blow opening 8. It has been found that the problem of gas agitation can be solved and that a more preferable effect can be obtained.

なお、電極基準直線15−B、15−Cを用いても同様の説明をすることができる。   The same explanation can be made using the electrode reference straight lines 15-B and 15-C.

(第2の実施形態)
第2の実施形態は、第1の実施形態である底吹き攪拌製鋼用アーク炉を用いた製鋼用アーク炉の底吹き攪拌方法である。
(Second Embodiment)
The second embodiment is a bottom blow stirring method for a steel making arc furnace using the bottom blow stirring steel making arc furnace according to the first embodiment.

[ステップ1]アーク電極を配置するステップである。
アーク電極は、電極基準直線を基準として時計回りに120°の角度間隔をなして前記炉底中心を起点とする直線のいずれかひとつと、前記炉底中心を中心として半径rの円周との交点に位置し、rはdf0を炉底中心の溶鋼浴深とするときに、
f0/2≦r … (式1)
を満足させる。
[Step 1] This is a step of arranging an arc electrode.
The arc electrode has any one of straight lines starting from the furnace bottom center at an angle interval of 120 ° clockwise with respect to the electrode reference straight line, and a circumference having a radius r 0 around the furnace bottom center. located in the intersection, r 0 is when the molten steel bath depth of the hearth around the d f0,
d f0 / 2 ≦ r 0 (Formula 1)
To satisfy.

[ステップ2]ガス吹込口を配置するステップである。
ガス吹込口は、前記炉底中心、および、その他3個であり、df0は炉底中心の溶鋼浴深、θは前記電極基準直線を基準として時計回りに定義される角度、θcpは60°、180°、300°のいずれかの値、rは炉の中心からの距離、であるときに、
θcp−10°≦θ≦θcp+10° … (式2)
で表されるガス吹込口領域に少なくともひとつ配置する。
[Step 2] This is a step of arranging a gas inlet.
The number of gas inlets is the center of the furnace bottom and the other three, d f0 is the depth of the molten steel bath at the center of the furnace bottom, θ is an angle defined clockwise with respect to the electrode reference straight line, and θ cp is 60 Any value of °, 180 °, or 300 °, where r is the distance from the center of the furnace,
θ cp −10 ° ≦ θ ≦ θ cp + 10 ° (Formula 2)
At least one is arranged in the gas inlet region represented by

さらに、ガス吹込口は、前記炉底中心、および、rは炉底部の内半径、df0は炉底中心の溶鋼浴深、θは前記電極基準直線を基準として時計回りに定義される角度、θcpは60°、180°、300°のいずれかの値、rは炉の中心からの距離、であるときに、
θcp−10°≦θ≦θcp+10° … (式2)
≦r<r … (式3)
で表されるガス吹込口領域に少なくともひとつ配置する。
Further, the gas inlet is the center of the furnace bottom, r f is the inner radius of the furnace bottom, d f0 is the depth of the molten steel bath at the center of the furnace bottom, and θ is an angle defined clockwise with respect to the electrode reference straight line. , Θ cp is one of 60 °, 180 °, and 300 °, and r is the distance from the center of the furnace,
θ cp −10 ° ≦ θ ≦ θ cp + 10 ° (Formula 2)
r 0 ≦ r <r f (Formula 3)
At least one is arranged in the gas inlet region represented by

さらに、ガス吹込口領域は、rは炉底部の内半径、dはガス吹き込みを行う位置の溶鋼浴深、とするときに、
+d/2≦r≦r−d/2 … (式4)
満足するさらに絞り込まれた領域としてもよい。
Further, the gas blowing port area, r f is the inner radius of the bottom portion of the furnace, when d f is the molten steel bath depth of position for blowing gas, to,
r 0 + d f / 2 ≦ r ≦ r f −d f / 2 (Formula 4)
It may be a further narrowed region that satisfies the requirements.

[ステップ3]炉底中心に設置されたガス吹込口の直径を決定するステップである。
炉底中心に設置されたガス吹込口の直径を5〜25(mm)とする。
[Step 3] This is a step of determining the diameter of the gas inlet installed at the center of the furnace bottom.
The diameter of the gas inlet installed in the center of the furnace bottom is 5 to 25 (mm).

[ステップ4]ガス吹き込み方法を決定するステップである。 [Step 4] This is a step of determining a gas blowing method.

ガス吹き込み方法として、集合細管あるいは多孔質耐火物を使用する。   As a gas blowing method, a collecting tubule or a porous refractory is used.

(シミュレーション)
本発明の効果を確認するために汎用熱流体解析ソフトウェアFLUENTを使用して解析を行った。
(simulation)
In order to confirm the effect of the present invention, analysis was performed using general-purpose thermal fluid analysis software FLUENT.

[解析条件]
解析領域は、電気炉炉内の溶鋼及び溶融スラグであり、自由表面を解析するVolume of Fluidモデルと底吹きガス気泡を粒子として運動方程式を解き流動と連成させる分散相モデルを使用した。
[Analysis conditions]
The analysis area is the molten steel and molten slag in the electric furnace, and used the Volume of Fluid model for analyzing the free surface and the dispersed phase model that solves the equation of motion and couples it with the flow using the bottom blowing gas bubbles as particles.

溶鋼物性は、密度7200kg/m3、分子粘性0.006Pa・s、スラグ物性は、密度3000kg/m3、分子粘性0.1Pa・s、溶鋼と溶融スラグ間の界面張力は1N/m、気泡は熱膨張分のみ考慮し、密度を0.3kg/m3、直径1cmとし、流量は各吹き込み箇所から常温常圧標準状態流量300NL/minとした。乱流モデルは標準k-εモデルを使用した。流動はアークによる力とガス攪拌が支配的であるため、熱の影響である熱対流は無視した。 Molten steel properties: density 7200 kg / m 3 , molecular viscosity 0.006 Pa · s, slag physical properties density 3000 kg / m 3 , molecular viscosity 0.1 Pa · s, interfacial tension between molten steel and molten slag 1 N / m, bubbles Considering only thermal expansion, the density was 0.3 kg / m 3 , the diameter was 1 cm, and the flow rate was a normal temperature and normal pressure flow rate of 300 NL / min from each blowing location. The standard k-ε model was used as the turbulent model. Since the flow is dominated by arc force and gas agitation, thermal convection, which is the effect of heat, was ignored.

アークによる溶融金属の流動は、非特許文献(南条、安川:「再び、製鋼用アーク炉の生産性向上について」、工業加熱、Vol.10〜11)に記述されている実績の観察を表現できるモデル相当の流動を再現できるように電極直下に体積力を与える領域を設定し、水平面から30度の角度をなす1m/sの流動を実現する体積力を決定することにより表現した。   The flow of molten metal by an arc can express observations of achievements described in non-patent literature (Nanjo, Yaskawa: “On the productivity improvement of arc furnaces for steelmaking again”, Industrial Heating, Vol. 10-11). An area for applying a body force was set just below the electrode so that the flow corresponding to the model could be reproduced, and the body force for realizing a flow of 1 m / s forming an angle of 30 degrees from the horizontal plane was determined.

電気炉の形状及び電極位置は図3(本発明例)あるいは図7(比較例)に示す通りであるが、代表的な寸法として、溶融スラグ上端位置での炉半径(r)は2.4mであり、中心部の浴深(df0)は0.7m、中心部以外の吹込口での浴深(d)は0.5m、溶融スラグの深さ0.6m、ピッチサークルの半径(r)は1.2mとした。また、中心以外の炉底ガス吹き込み口位置は、炉底中心から半径1.5mの位置とした。 The shape and electrode position of the electric furnace are as shown in FIG. 3 (invention example) or FIG. 7 (comparative example). As a representative dimension, the furnace radius (r f ) at the molten slag upper end position is 2. 4m, bath depth (d f0 ) at the center is 0.7m, bath depth (d f ) at the inlet other than the center is 0.5m, depth of molten slag is 0.6m, radius of pitch circle (R 0 ) was 1.2 m. Further, the position of the gas inlet at the bottom of the furnace other than the center was a position having a radius of 1.5 m from the center of the furnace bottom.

[解析結果] [Analysis result]

<本発明の方法>
図3に示すように、炉底中心部その他3カ所の合計4カ所においてガス吹込みを行った場合についてシミュレーションを行った結果について図4、図5を用いて説明する。
図4は、本発明の方法を実施する製鋼用アーク炉におけるジュール熱の流れ(シミュレーション)およびアークの傾きのイメージを説明する図である。
図4において、21〜23はアークの向き(上から見たとき)であり、24〜26は吹込ガスにより溶融金属の流れる方向(上から見たとき)である。
図5は、本発明の方法を実施する製鋼用アーク炉の温度分布のシミュレーション結果を説明する図である。
図5において、黒い部分は温度が高い部分を、白い部分は温度が低い部分を表す。
図4に示すように、中心部の底吹きを行うことにより、電気炉中央部の攪拌が強化されていることが判る。すなわち、ガスの吹込みにより電極に悪影響を与えていないことが確認できる。
また、図5に示すように、ガス吹き込み口を設置した炉底中心部および他の3部位において温度の高い部分が実現されている。
<Method of the present invention>
As shown in FIG. 3, the result of the simulation of the case where gas was injected at a total of four locations, including the center of the furnace bottom and three other locations, will be described with reference to FIGS.
FIG. 4 is a diagram for explaining an image of Joule heat flow (simulation) and arc inclination in a steelmaking arc furnace for carrying out the method of the present invention.
In FIG. 4, 21-23 are the directions of the arc (when viewed from above), and 24-26 are the directions (when viewed from above) where the molten metal flows by the blown gas.
FIG. 5 is a diagram for explaining the simulation result of the temperature distribution of the steelmaking arc furnace for carrying out the method of the present invention.
In FIG. 5, a black part represents a part having a high temperature, and a white part represents a part having a low temperature.
As shown in FIG. 4, it can be seen that stirring at the center of the electric furnace is strengthened by bottom blowing at the center. In other words, it can be confirmed that gas injection does not adversely affect the electrode.
Moreover, as shown in FIG. 5, the high temperature part is implement | achieved in the furnace bottom center part and other 3 site | parts which installed the gas blowing inlet.

<従来の方法>
図7に示すように、炉底中心を除いたその他3カ所のみについてガス吹込みを行行った場合についてシミュレーションを行った結果について図9、図10を用いて説明する。
図9は、従来の製鋼用アーク炉におけるジュール熱の流れ(シミュレーション)およびアークの傾きのイメージを説明する図である。
図9において、21〜23はアークの向き(上から見たとき)であり、24〜26は吹込ガスにより溶融金属の流れる方向(上から見たとき)である。
図10は、従来の製鋼用アーク炉における温度分布のシミュレーション結果である。
図10において、黒い部分は温度が高い部分を、白い部分は温度が低い部分を表す。
図10に示すように、中心部は温度が低く、かつ、図10において温度の高い部分の面積は、図5において温度が高い部分の面積より小である。
<Conventional method>
As shown in FIG. 7, the results of the simulation for the case of performing gas injection only at the other three locations excluding the center of the furnace bottom will be described with reference to FIGS. 9 and 10.
FIG. 9 is a diagram for explaining an image of Joule heat flow (simulation) and arc inclination in a conventional steelmaking arc furnace.
In FIG. 9, 21-23 are the directions of the arc (when viewed from above), and 24-26 are the directions (when viewed from above) where the molten metal flows by the blown gas.
FIG. 10 is a simulation result of temperature distribution in a conventional steelmaking arc furnace.
In FIG. 10, a black part represents a part having a high temperature, and a white part represents a part having a low temperature.
As shown in FIG. 10, the central portion has a low temperature, and the area of the high temperature portion in FIG. 10 is smaller than the area of the high temperature portion in FIG.

<結論>
本発明の方法を実施することにより、従来の方法を実施した場合に比して、温度の高い部分を増加させることができることを、シミュレーションにより確認できた。
このような効果は、炉底中心部と、その周囲に存在し、図1(a)あるいは図2(a)にてハッチングされたガス吹込口領域(イ)9あるいはガス吹込口領域(ロ)10に設けられた3個のガス吹き込み口からの撹拌効果が効果的に干渉しあうことによって生じる効果であると考えられる。
また、このような効果は、温度が比較的高い領域がひろがるため、その領域にあるスラグに含まれる有価金属が効率的に還元される効果にもつながるものである。
さらに、前記ガス吹き込み口の配置によれば、特に炉底中心部の吹き込み口に集中すると懸念された応力は、分散され、充分に緩和され、吹き込み口の損傷は回避された。
<Conclusion>
By implementing the method of the present invention, it was confirmed by simulation that the portion having a higher temperature can be increased as compared with the case where the conventional method is implemented.
Such an effect exists in and around the center of the furnace bottom and is hatched in FIG. 1 (a) or FIG. 2 (a). The gas inlet region (A) 9 or the gas inlet region (B) It is considered that the stirring effect from the three gas blowing ports provided in 10 is an effect caused by effectively interfering with each other.
In addition, such an effect leads to an effect that the valuable metal contained in the slag in the region is efficiently reduced because the region having a relatively high temperature spreads.
Furthermore, according to the arrangement of the gas blowing ports, the stress which is concerned that it is concentrated particularly on the blowing port at the center of the furnace bottom is dispersed and sufficiently relaxed, and damage to the blowing ports is avoided.

実施例1の目的は中心底吹きの有無の効果を確認することである。   The purpose of Example 1 is to confirm the effect of the presence or absence of center bottom blowing.

[設備概要]
直径4m、高さ3m、完全溶解時の溶鋼深さ0.7mの100tの3相アーク加熱式の電気炉において、フェライト系ステンレス鋼スクラップ、フェロクロム合金鉄等を溶解する設備を用いた。
炉底中心以外の3個の吹き込み口は、炉底中心を中心とした半径1.75mの円周上に各々炉底中心のまわりに120度回転させると一致する関係の位置に設けた。
アーク炉底面は、半径6mの球の一部として近似できる形状であり、電極が並ぶ円周(ピッチサークル)は、半径1.2mであった。
底吹き羽口は内径2mmのステンレス鋼パイプ5本を集めた集合管を耐火物中に埋め込んだものである。
[Outline of equipment]
In a 100 ton three-phase arc heating type electric furnace with a diameter of 4 m, a height of 3 m, and a molten steel depth of 0.7 m at the time of complete melting, equipment for melting ferritic stainless steel scrap, ferrochrome alloy iron, etc. was used.
The three inlets other than the center of the furnace bottom were provided at positions corresponding to each other by rotating 120 degrees around the center of the furnace bottom on a circle having a radius of 1.75 m centered on the center of the furnace bottom.
The bottom of the arc furnace has a shape that can be approximated as a part of a sphere having a radius of 6 m, and the circumference (pitch circle) in which the electrodes are arranged has a radius of 1.2 m.
The bottom-blown tuyere is a collection tube in which five stainless steel pipes having an inner diameter of 2 mm are collected and embedded in a refractory.

<本発明例>
発明例1は、図3に示すように、周方向3箇所で300リットル/分のアルゴンガスを流し、かつ、同じ集合管羽口を炉底中心にも設置して300リットル/分のアルゴンガスを流すものである。
<Invention Example>
Inventive Example 1, as shown in FIG. 3, 300 liters / minute of argon gas was allowed to flow at three locations in the circumferential direction, and the same collection tube tuyere was also installed at the center of the furnace bottom. It is what flows.

<比較例>
比較例2は、図7に示すように周方向3箇所で300リットル/分のアルゴンガスを流すものである。
比較例3は、底吹きなしのものである。
<Comparative example>
In Comparative Example 2, as shown in FIG. 7, argon gas of 300 liters / minute is flowed at three locations in the circumferential direction.
The comparative example 3 is a thing without bottom blowing.

[評価方法]
溶鋼上部にスクラップ等が観察されなくなる時点を「融け落ち」とし、そこから時々通電を中止しつつ炉底に未溶解スクラップや合金鉄がなくなるまでの時間を計測した。
計測にあたり、棒を装入することにより未溶解スクラップや合金鉄の存在を確認した。
また、完全溶解後に還元用シリコンを投入し、5分後のスラグ中の有価金属の酸化物の濃度を炉内スラグサンプル分析により調査した。
[Evaluation method]
The point at which scrap or the like was no longer observed at the top of the molten steel was defined as “melting off”, and the time from when there was no unmelted scrap or ferroalloy to the furnace bottom was measured while occasionally stopping energization.
In the measurement, the presence of undissolved scrap and iron alloy was confirmed by inserting a rod.
Further, after complete dissolution, reducing silicon was added, and the concentration of oxides of valuable metals in the slag after 5 minutes was investigated by analyzing the slag sample in the furnace.

発明例1の場合を基準「1」として、完全溶解までの保持時間指数、スラグ中有価金属還元率指数を表1に示す。
底吹きがある本発明例1の場合には、底吹きがない比較例1、比較例2に対して著しい改善効果を得た。
発明例1によれば、炉に使用される耐火物の寿命が比較例1、比較例2の場合より長くなった。
特に、発明例1の場合のホットスポット部分の耐火物寿命が、比較例1あるいは比較例2におけるホットスポット部分の耐火物に比較して寿命が50%以上長くなった。
これは、前記シミュレーションで示されたように、炉中心部がガス吹き込みの効果によって中心部が高温度化し、その結果としてホットスポット部分の温度が、比較例1あるいは比較例2の場合に比べて低下したため、ホットスポット部分の耐火物の劣化が緩和されたことが原因であると理解している。
Table 1 shows the retention time index until complete dissolution and the valuable metal reduction rate index in the slag, with the case of Invention Example 1 as the reference “1”.
In the case of Invention Example 1 with bottom blowing, a significant improvement effect was obtained with respect to Comparative Example 1 and Comparative Example 2 without bottom blowing.
According to Invention Example 1, the life of the refractory used in the furnace is longer than that in Comparative Examples 1 and 2.
In particular, the life of the refractory in the hot spot portion in Invention Example 1 was increased by 50% or more compared to the refractory in the hot spot portion in Comparative Example 1 or Comparative Example 2.
This is because, as shown in the simulation, the temperature of the center of the furnace is increased by the effect of gas blowing, and as a result, the temperature of the hot spot is higher than that of Comparative Example 1 or Comparative Example 2. It is understood that the cause is that the deterioration of the refractory in the hot spot portion was alleviated because of the decrease.

以上から、中心底吹きがないと、スラグ中有価金属還元率指数が大きく劣化することがわかる。
そこで、本発明例1のスラグ中有価金属還元率指数を基準として、スラグ中有価金属還元指数が0.60以上を合格(○)とし、それ以外を不合格(×)を評価することとする。
From the above, it can be seen that if there is no center bottom blowing, the valuable metal reduction rate index in the slag deteriorates greatly.
Therefore, on the basis of the slag valuable metal reduction rate index of Example 1 of the present invention, the slag valuable metal reduction index of 0.60 or more is evaluated as pass (o), and the others are evaluated as reject (x). .

実施例2の目的は、炉底中心以外の吹込口の位置ずれがスラグ中有価金属還元率指数に与える影響を評価することである。
使用する設備は、実施例1において用いたものと同じものを使用する。
基準の吹き込み口を、炉上面から見て、炉の中心の周りに時計回りに120度回転させた位置にある吹き込み口と決め、その位置を変化させて評価した。
The purpose of Example 2 is to evaluate the influence of the displacement of the inlet other than the center of the furnace bottom on the valuable metal reduction rate index in the slag.
The equipment used is the same as that used in Example 1.
The reference inlet was determined as the inlet that was rotated 120 degrees clockwise around the center of the furnace when viewed from the top of the furnace, and the position was changed for evaluation.

すなわち、θcpを120度とし、(式2)のθを変化させ、基準の位置θcpからのθをからのずれ(Δθ=|θ−θcp|)で評価することとする。
発明例1を基準として、炉底中心に位置していない吹き込み口のうちの一つの位置を変えたものについてスラグ中有価金属還元率指数を評価した。
評価にあたり、スラグ中有価金属還元指数が0.60以上を合格(○)とする。
表2に結果を示す。
That is, θ cp is set to 120 degrees, θ in (Equation 2) is changed, and evaluation is performed with a deviation from the reference position θ cp (Δθ = | θ−θ cp |).
Based on Invention Example 1, the slag valuable metal reduction rate index was evaluated for one of the inlets that were not located at the center of the furnace bottom.
In the evaluation, a slag valuable metal reduction index of 0.60 or more is regarded as acceptable (◯).
Table 2 shows the results.

表2より、Δθが10度を超えると、大幅に有価金属の還元率指数が低下することがわかる。   From Table 2, it can be seen that when Δθ exceeds 10 degrees, the reduction rate index of the valuable metal is significantly lowered.

実施例3の目的は(式3)
+d/2≦r≦r−d/2 … (式3)
を満足する場合には、スラグ中有価金属還元指数が0.60以上となり合格(○)することを確認することである。
The purpose of Example 3 is (Formula 3)
r 0 + d f / 2 ≦ r ≦ r f −d f / 2 (Formula 3)
Is satisfied, it is confirmed that the valuable metal reduction index in the slag is 0.60 or more and passes (O).

使用する設備は、実施例1において用いたものと同じものを使用する。
実施例1における発明例においては、r=1.2m、df0=0.7m、r=2mである。
更に、炉底面形状は、図2(b)の13に中心のある半径r=6mの球の一部であるから、ガス吹き込み口が並ぶ円周半径rとすると、吹き込み口における溶鋼の深さdは、幾何学的な関係から図2(b)において、df0とdの差である14に着目すると、
f0−d=r−(r −r1/2
の関係があることから、
=df0−r+(r −r1/2 …(式4)
とあらわせる。
The equipment used is the same as that used in Example 1.
In the invention example in Example 1, r 0 = 1.2 m, d f0 = 0.7 m, and r f = 2m.
Further, since the shape of the bottom surface of the furnace is a part of a sphere having a radius r s = 6 m centered at 13 in FIG. 2 (b), assuming that the circumferential radius r is aligned with the gas blowing ports, the depth of the molten steel at the blowing ports is is a d f, in FIG. 2 (b) from the geometric relationship, focusing on the 14 which is the difference between d f0 and d f,
d f0 -d f = r s - (r s 2 -r 2) 1/2
Because of the relationship
d f = d f0 -r s + (r s 2 -r 2) 1/2 ... ( Equation 4)
It shows.

r=1.4m、1.6m、1.8mとし、半径rの円周上に、炉底中心の周りに120度回転させた位置に有する3個の吹き込み口(発明例3、発明例4、発明例5)を設けた場合についての結果を、表3に示す。但し、何れの場合も炉底中心部にも吹き込み口があり、吹き込み口の直径は、8mmとした。   r = 1.4 m, 1.6 m, and 1.8 m, and three inlets (Invention Example 3, Invention Example 4) at positions rotated about 120 degrees around the center of the furnace bottom on the circumference of the radius r Table 3 shows the results obtained when Invention Example 5) was provided. However, in any case, there was a blowing port at the center of the furnace bottom, and the diameter of the blowing port was 8 mm.

発明例1および発明例4は、(式4)
+d/2≦r≦r−d/2 … (式4)
を満足し、スラグ中有価金属還元指数は、0.90以上であり、スラグ中有価金属還元指数において極めて優良な合格(◎)である。
Invention Example 1 and Invention Example 4 are represented by (Formula 4)
r 0 + d f / 2 ≦ r ≦ r f −d f / 2 (Formula 4)
The valuable metal reduction index in slag is 0.90 or more, which is a very good pass (◎) in the valuable metal reduction index in slag.

発明例4および発明例5は、(式4)を満足しないが、(式3)
≦r<r … (式3)
を満足し、スラグ中有価金属還元指数は、それぞれ、0.63、0.62であり、合格(○)である。
Invention Example 4 and Invention Example 5 do not satisfy (Equation 4), but (Equation 3)
r 0 ≦ r <r f (Formula 3)
Is satisfied, and the valuable metal reduction index in slag is 0.63 and 0.62, respectively, and is a pass (◯).

実施例4の目的は、炉底中心のガス吹き込みを設けず、炉底中心のガス吹き込み以外のガス吹込口を4個とした場合には本発明の効果を奏さないことを確認することである。
実施例4で確認するのは比較例4のみである。
The purpose of Example 4 is to confirm that the effect of the present invention is not obtained when the gas blowing at the center of the furnace bottom is not provided and the number of gas blowing ports other than the gas blowing at the center of the furnace is four. .
Only Comparative Example 4 is confirmed in Example 4.

図11に示すように、比較例4は、電極は、発明例のように配置したが、炉底中心にはガス吹き込み口を設けず、炉底中心以外にガス吹き込み口を4箇所、炉底中心を中心とし、一辺が0.8mの正方形の頂点部に直径8mmのものを設けた。
発明例1のスラグ中有価金属還元率指数を1として比較例4のスラグ中有価金属還元率指数を評価したところ、0.45であった。
これは、コールドスポットの温度上昇は充分でなかったことが原因と考えられる。
このように、ガス吹き込み口を、碁番の目のように正方形の頂点に配置した場合、コールドスポットの温度は安定的に高くならず、発明例1のスラグ中有価金属還元率指数を1とした場合のスラグ中有価金属還元指数は、0.50を超えない場合が多いことが確認された。
As shown in FIG. 11, in Comparative Example 4, the electrodes were arranged as in the invention example, but the gas inlet was not provided at the center of the furnace bottom, and four gas inlets were provided in addition to the center of the furnace bottom. A square having a diameter of 8 mm is provided at the apex of a square having a center of 0.8 m on one side.
When the valuable metal reduction rate index in slag of Invention Example 1 was set to 1, the valuable metal reduction rate index in slag of Comparative Example 4 was evaluated to be 0.45.
This is probably because the temperature rise of the cold spot was not sufficient.
Thus, when the gas inlet is arranged at the apex of the square like the second eye, the temperature of the cold spot is not stably increased, and the slag valuable metal reduction rate index of Example 1 is set to 1. In this case, it was confirmed that the valuable metal reduction index in slag often did not exceed 0.50.

本発明は、製鋼用アーク炉における炉内装入物の溶解に利用可能である。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for melting furnace interior materials in a steelmaking arc furnace.

1 炉体
2 電極
3 ガス吹込口
4 ガスの気泡
5 溶融金属(溶鋼)
6 スラグ
7 ガス
8 炉底中心ガス吹込口
9 ガス吹込口領域(イ)
10 ガス吹込口領域(ロ)
11 吹き込まれたガスが拡散する領域
12 炉壁
12−A ホットスポット
12−B コールドスポット
13 炉底が球の一部であるときの球の中心
14 df0とdの差
15−A 電極基準直線
15−B 電極基準直線
15−C 電極基準直線
16−A 吹込口基準直線
16−B 吹込口基準直線
16−C 吹込口基準直線
19 高温の溶融金属あるいはスラグの流れ
20 アーク
21〜23 アークの向き(上から見たとき)
24〜26 吹込ガスにより溶融金属の流れる方向(上から見たとき)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Furnace 2 Electrode 3 Gas inlet 4 Gas bubble 5 Molten metal (molten steel)
6 Slag 7 Gas 8 Furnace bottom center gas inlet 9 Gas inlet area (A)
10 Gas inlet area (b)
Region 11 blown gas diffuses 12 furnace wall 12-A hot spot 12-B Cold difference 15-A electrode reference center 14 d f0 and d f of the sphere when the spot 13 furnace bottom is part of a sphere Straight line 15-B Electrode reference line 15-C Electrode reference line 16-A Inlet reference line 16-B Inlet reference line 16-C Inlet reference line 19 High-temperature molten metal or slag flow 20 Arcs 21-23 Orientation (when viewed from above)
24-26 Flow direction of molten metal by blowing gas (when viewed from above)

Claims (8)

アーク加熱中に炉底部からガスを吹き込む方法であって、
アーク電極は、炉底中心といずれか1本の電極を結ぶ直線(以下、「電極基準直線」という。)を基準として時計回りに120°の角度間隔をなして前記炉底中心を起点とする直線のいずれかひとつと、前記炉底中心を中心として半径rの円周との交点に位置し、rはdf0を炉底中心の溶鋼浴深とするときに、
f0/2≦r … (式1)
を満足するステップと、
ガス吹込口は、前記炉底中心、および、
は炉底部の内半径、
f0は炉底中心の溶鋼浴深、
θは前記電極基準直線を基準として時計回りに定義される角度、
θcpは60°、180°、300°のいずれかの値、
rは炉の中心からの距離、
はガス吹き込みを行う位置の溶鋼浴深、
であるときに、
θcp−10°≦θ≦θcp+10° … (式2)
+d /2≦r≦r −d /2 … (式3)
で表される領域(以下、「ガス吹込口領域」という。)に少なくともひとつ配置するステップと、
を有することを特徴とする製鋼用アーク炉の底吹き攪拌方法。
A method of blowing gas from the furnace bottom during arc heating,
The arc electrode starts from the center of the furnace bottom at an angle interval of 120 ° clockwise with reference to a straight line connecting the center of the furnace bottom and any one of the electrodes (hereinafter referred to as “electrode reference straight line”). and any one of a straight line, located at the intersection of the circumference of radius r 0 about said furnace bottom center, r 0 is when the molten steel bath depth of the hearth around the d f0,
d f0 / 2 ≦ r 0 (Formula 1)
Satisfying the steps,
The gas inlet is the center of the furnace bottom, and
r f is the inner radius of the bottom of the furnace,
d f0 is the depth of the molten steel bath at the center of the furnace bottom,
θ is an angle defined clockwise with respect to the electrode reference straight line,
θ cp is one of 60 °, 180 °, and 300 °,
r is the distance from the center of the furnace,
d f is the molten steel bath depth of position for blowing gas,
When
θ cp −10 ° ≦ θ ≦ θ cp + 10 ° (Formula 2)
r 0 + d f / 2 ≦ r ≦ r f −d f / 2 (Formula 3)
A step of arranging at least one in an area represented by (hereinafter referred to as a “gas inlet area”);
A bottom blowing stirring method for an arc furnace for steel making, comprising:
アーク加熱中に発生する溶融スラグの深さは、0.6m以上であること、
を特徴とする請求項1に記載の製鋼用アーク炉の底吹き攪拌方法。
The depth of the molten slag generated during arc heating is 0.6 m or more ,
The bottom blowing stirring method of the arc furnace for steelmaking of Claim 1 characterized by these.
前記炉底中心に設置されたガス吹込口の直径を5〜25(mm)とするステップを有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の製鋼用アーク炉の底吹き攪拌方法。   The bottom blowing stirring method for an arc furnace for steel making according to claim 1 or 2, further comprising a step of setting a diameter of a gas blowing port provided at a center of the furnace bottom to 5 to 25 (mm). ガス吹き込み方法として、集合細管あるいは多孔質耐火物を選択するステップを有することを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の製鋼用アーク炉の底吹き攪拌方法。   The bottom blowing stirring method for a steelmaking arc furnace according to any one of claims 1 to 3, further comprising a step of selecting a collecting capillary or a porous refractory as the gas blowing method. アーク加熱中に炉底部からガスを吹き込む製鋼用アーク炉であって、
アーク電極は、電極基準直線を基準として時計回りに120°の角度間隔をなして前記炉底中心を起点とする直線のいずれかひとつと、前記炉底中心を中心として半径rの円周との交点に位置し、rはdf0を炉底中心の溶鋼浴深とするときに、
f0/2≦r … (式1)
を満足し、
ガス吹込口は、前記炉底中心、および、
は炉底部の内半径、
f0は炉底中心の溶鋼浴深、
θは前記電極基準直線を基準として時計回りに定義される角度、
θcpは60°、180°、300°のいずれかの値、
rは炉の中心からの距離、
はガス吹き込みを行う位置の溶鋼浴深、
であるときに、
θcp−10°≦θ≦θcp+10° … (式2)
+d /2≦r≦r −d /2 … (式3)
で表されるガス吹込口領域に少なくともひとつ配置すること、
を特徴とする底吹き攪拌製鋼用アーク炉。
An arc furnace for steel making in which gas is blown from the bottom of the furnace during arc heating,
The arc electrode has any one of straight lines starting from the furnace bottom center at an angle interval of 120 ° clockwise with respect to the electrode reference straight line, and a circumference having a radius r 0 around the furnace bottom center. located in the intersection, r 0 is when the molten steel bath depth of the hearth around the d f0,
d f0 / 2 ≦ r 0 (Formula 1)
Satisfied,
The gas inlet is the center of the furnace bottom, and
r f is the inner radius of the bottom of the furnace,
d f0 is the depth of the molten steel bath at the center of the furnace bottom,
θ is an angle defined clockwise with respect to the electrode reference straight line,
θ cp is one of 60 °, 180 °, and 300 °,
r is the distance from the center of the furnace,
d f is the molten steel bath depth of position for blowing gas,
When
θ cp −10 ° ≦ θ ≦ θ cp + 10 ° (Formula 2)
r 0 + d f / 2 ≦ r ≦ r f −d f / 2 (Formula 3)
Arranging at least one in the gas inlet area represented by
An arc furnace for bottom-blown stirring steelmaking.
アーク加熱中に発生する溶融スラグの深さは、0.6m以上であること、
を特徴とする請求項5に記載の底吹き攪拌製鋼用アーク炉。
The depth of the molten slag generated during arc heating is 0.6 m or more ,
An arc furnace for bottom-blown stirring steel making according to claim 5.
前記炉底中心に設置されたガス吹込口の直径が5〜25(mm)であることを特徴とする請求項5または請求項6に記載の底吹き攪拌製鋼用アーク炉。   The arc furnace for bottom-blown stirring steelmaking according to claim 5 or 6, wherein a diameter of a gas blowing port installed at the center of the furnace bottom is 5 to 25 (mm). ガス吹き込み方法として、集合細管あるいは多孔質耐火物を使用することを特徴とする請求項5ないし請求項7のいずれか1項に記載の底吹き攪拌製鋼用アーク炉。   The bottom blow-stirring steelmaking arc furnace according to any one of claims 5 to 7, wherein a collecting capillary or a porous refractory is used as a gas blowing method.
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