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JP6540301B2 - Molten iron discharge work method - Google Patents
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JP6540301B2 - Molten iron discharge work method - Google Patents

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Description

本発明は、転炉や電気炉で製造された溶銑や溶鋼などの溶鉄を取鍋などの容器に排出する工程で利用されるタップホールを用いることによって、後工程で品質などに悪影響を及ぼすスラグの流出量増加を抑制しつつ、溶鉄排出時間の短縮を実現して生産性向上などを実現するための溶鉄排出作業方法に関する。 The present invention is a converter or by using Tappuho Le utilized in the step of discharging the molten iron, such as manufactured molten iron or molten steel in a container such as a ladle in an electric furnace, adversely affect slag and quality in a subsequent step The molten iron discharge work method for realizing the shortening of the molten iron discharge time and the improvement of productivity etc. while suppressing the increase of the outflow amount of

従来、溶鋼などに代表される溶融金属を、転炉や電気炉などの精錬炉から歩留り良く容器に排出するために、転炉や電気炉の内壁に出鋼孔(以降タップホールと記述)が設けられている。このタップホールから溶融金属を排出することにより、精錬時に炉内の溶融金属上に存在するスラグの同時流出を防止しつつ効率よく出鋼することが可能であり、一般に広く使用されている。   Conventionally, in order to discharge molten metal typified by molten steel from a smelting furnace such as a converter or an electric furnace to a container with good yield, a steel hole (hereinafter referred to as a tap hole) is provided on the inner wall of the converter or the electric furnace. It is provided. By discharging the molten metal from this tap hole, it is possible to efficiently tap steel while preventing simultaneous outflow of slag present on the molten metal in the furnace at the time of refining, and is generally used widely.

近年では、300t規模の転炉において脱炭処理時の吹錬時間は10〜15分で実施できるレベルに達している。ところが、タップホールから溶鋼を出鋼する時間には5〜10分程度の時間を要している。したがって、転炉における生産性向上の観点から、出鋼時間を短縮するニーズは非常に高い。   In recent years, the blowing time at the time of decarburization processing has reached a level that can be implemented in 10 to 15 minutes in a converter of 300 t scale. However, it takes about 5 to 10 minutes to take out molten steel from the tap holes. Therefore, from the viewpoint of productivity improvement in the converter, the need to reduce the steel tapping time is very high.

そこで、出鋼時間を短縮するためには、タップホールを大径化して、単位時間あたりの溶鋼の出鋼量を多くすることが考えられる。ところが、出鋼末期にはタップホールの近傍で渦が形成されやすく、この渦の形成に伴ってスラグが同時に排出されてしまうことから、スラグの同時排出量はタップホールの大径化に伴って増加してしまう。スラグ排出量が増加すると、次工程以降、取鍋に流出したスラグに起因して再酸化が生じたり、スラグの巻き込みに起因して清浄性悪化や復燐による成分外れなどが生じたりして悪影響を伴うという重大課題がある。   Therefore, in order to shorten the tapping time, it is conceivable to increase the tapping amount of the molten steel per unit time by enlarging the diameter of the tap hole. However, at the end of steel tapping, vortices are easily formed in the vicinity of the tap hole, and the slag is simultaneously discharged along with the formation of the vortex, so the simultaneous discharge amount of slag is accompanied by the increase in diameter of the tap hole. It will increase. If the amount of slag discharge increases, re-oxidation occurs due to the slag that has flowed into the ladle from the next process, or the inclusion of slag causes deterioration in cleanliness and removal of components due to reversion, etc. There is a serious problem that

これらの課題に対して、渦によるスラグ流出量を低減させるために、スラグと溶鋼との中間比重のスラグボールを出鋼時に投入する技術が提案されている。例えば、特許文献1には、スラグボールとして効率の良い特殊形状のものが提案されている。また、渦を防止する効率を向上させるために、例えば、特許文献2に記載の方法のように、タップホールの内側に渦防止棒を備えたダーツを挿入する方法なども提案されている。   With respect to these problems, in order to reduce the amount of slag outflow due to the vortex, a technology has been proposed in which a slag ball having an intermediate specific gravity between slag and molten steel is introduced at the time of tapping. For example, Patent Document 1 proposes a highly efficient special shape as a slag ball. Moreover, in order to improve the efficiency which prevents a whirlpool, the method etc. of inserting the dart provided with the whirlpool prevention stick inside a tap hole are proposed like the method of patent documents 2, for example.

また、渦の発生によりスラグの同時流出を抑制するために、特許文献3に記載されているような、タップホール内にガスを吹き込む制御方法や、特許文献4に記載されているような、タップホールの外周に設けた電磁コイルのインピーダンスの変化からスラグの流出を検知して、機械的に栓を駆動させる装置なども提案されてきた。   Moreover, in order to suppress the simultaneous outflow of slag by generation | occurrence | production of a vortex, the control method which blows in gas in a tap hole which is described in patent document 3, and a tap which is described in patent document 4 There has also been proposed a device that mechanically drives a plug by detecting the outflow of slag from the change in impedance of an electromagnetic coil provided on the outer periphery of a hole.

しかし、スラグボールやダーツによりスラグカットを実施するためには、転炉の操業中の高温状態で、出鋼中に炉裏から炉口中にスラグ流出防止具を挿入する必要があり、さらに、これらスラグ流出防止具自体が高価な消耗品であることから、作業性及びコスト面での問題がある。また、特許文献3や4に記載されているように特殊な羽口構造を設けると、連続操業時のメンテナンスの面で作業負荷が大きい。   However, in order to carry out slag cutting using slag balls and darts, it is necessary to insert a slag outflow prevention tool into the furnace from the back of the furnace into the furnace port at high temperature during operation of the converter, and further, Since the slag outflow prevention device itself is an expensive consumable item, there are problems in workability and cost. Further, when a special tuyere structure is provided as described in Patent Documents 3 and 4, the workload on maintenance in continuous operation is large.

また、通常、高生産性を維持することを前提とした連続操業では、タップホールが溶損したりタップホールに地金が付着したりすることから、特許文献5に記載されているようなスリーブをチャージ間に交換することにより、短時間に作業負荷の小さいメンテナンスで安定操業が実施される。ところが、特殊な羽口構造を設けると、作業負荷が大きくなり、生産性が悪化する要因となる。更に、非特許文献1には、内面にテーパーのある特殊なスリーブを適用した例が報告されているが、非特許文献1に記載されているように、テーパー部の損耗により操業性の悪化を招くものである。また、内壁にテーパーを設けたスリーブそのものを製造する際の制約があり、コストが高くなる。   Also, in continuous operation on the premise that high productivity is usually maintained, since the tap holes are melted and metal adheres to the tap holes, a sleeve as described in Patent Document 5 is used. By exchanging between charges, stable operation is carried out in a short time with low maintenance of work load. However, if a special tuyere structure is provided, the work load increases, which causes the productivity to deteriorate. Furthermore, although the example which applied the special sleeve which has a taper to an inner surface is reported to the nonpatent literature 1, as described in the nonpatent literature 1, the deterioration of the operability by the wear of the tapered portion is It is an invitation. In addition, there is a limitation in manufacturing the sleeve itself in which the inner wall is provided with a taper, which increases the cost.

特開平11−209816号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-209816 特開2006−124737号公報Unexamined-Japanese-Patent No. 2006-124737 特開平11−279620号公報JP 11-279620 A 特開平11−61225号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-61225 特開平6−184617号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-184617

Michael M.Berger, Christian Rham: Iron Steel Technical Conf. Proc.(2007),p1111.Michael M. Berger, Christian Rham: Iron Steel Technical Conf. Proc. (2007), p1111.

上述のように、後工程における品質の劣化を抑制しつつ高速に溶鉄を排出するためには、コストが高くなったり、メンテナンスのための作業的負荷が増大したりしてしまうという課題がある。   As described above, in order to discharge the molten iron at high speed while suppressing the deterioration of the quality in the post process, there is a problem that the cost becomes high and the work load for maintenance increases.

本発明は、この問題点を克服し、低コストでかつ作業負荷を抑えて、スラグの流出を抑制するとともに高速に溶鉄を排出するための溶鉄排出作業方法を提供することを目的とする。 The present invention overcomes this problem, by suppressing a and workload low cost, and to provide a soluble iron discharge working method for discharging the molten iron at a high speed while suppressing the outflow of slag.

上記課題を解決するための本発明の要旨は以下のとおりである。
(1)精錬チャージ間、または、精錬終了後から溶鉄排出の開始前までに、精錬容器の耐火物内壁から前記精錬容器の外部へ前記溶鉄を排出するためのタップホールにおいて、
前記耐火物内壁側の端から400mm以上離れた位置に当該タップホールに内接するように絞り部を設け、
前記絞り部の位置を示す、L 2 /(L 1 +L 2 )×100(%)を37.5%以下とし、
前記絞り部における通路の最小断面積Aが、前記耐火物内壁側の端から前記絞り部までの間における通路の最小断面積の80%以下で、
かつ、以下の(2)式を満足するよう前記溶鉄を排出することを特徴とする溶鉄排出作業方法。
A≧50×W・・・・・・・・・・・・・・・(2)
ここで、Aは前記絞り部における通路の最小断面積(mm2)を示し、Wは1ヒートで排出する溶鉄量(t)、L 1 は前記耐火物内壁側の端から前記絞り部の上端までの長さ(m)、L 2 は前記絞り部の上端から溶鉄排出通路の先端までの長さ(m)を示す。
(2)前記絞り部を、前記溶鉄排出通路の先端から30mm以上離れた位置に設けることを特徴とする上記(1)に記載の溶鉄排出作業方法。
The gist of the present invention for solving the above-mentioned subject is as follows.
(1) In the tap hole for discharging the molten iron from the refractory inner wall of the smelting container to the outside of the smelting container during the smelting charge or before the start of the molten iron discharge after the end of the smelting,
The diaphragm Ri part to be inscribed in the taphole provided at a position apart more than 400mm from the end of the refractory inner wall,
L 2 / (L 1 + L 2 ) × 100 (%), which indicates the position of the narrowed portion, is 37.5% or less,
The minimum cross-sectional area A of the passage in the narrowed portion is 80% or less of the minimum cross-sectional area of the passage between the end on the inner wall side of the refractory and the narrowed portion,
And the said molten iron is discharged so that the following (2) Formula may be satisfied, The molten iron discharge working method characterized by the above- mentioned.
A 50 50 × W ············· (2)
Here, A indicates the minimum cross-sectional area (mm 2 ) of the passage in the squeezed portion, W indicates the amount of molten iron (t) discharged in one heat, and L 1 indicates the upper end of the squeezed portion from the end on the refractory inner wall side until the length (m), L 2 represents the length (m) to the tip of the molten iron discharge passage from the upper end of the narrowed portion.
(2) The molten iron discharging work method according to the above (1), wherein the narrowed portion is provided at a position separated by 30 mm or more from the tip of the molten iron discharge passage.

本発明によれば、転炉や電気炉で製造された溶銑や溶鋼などの溶鉄を取鍋などの容器に排出する工程で利用されるタップホール、および、それを用いることによって、後工程で品質的悪影響を及ぼすスラグの流出量増加などを抑制しつつ、溶鉄排出時間の短縮を実現して生産性向上などを実現でき、その工業的な利用価値は極めて高いものである。   According to the present invention, tap holes used in the process of discharging molten iron such as molten iron and molten steel produced in a converter or electric furnace to a container such as a ladle, and by using the same, quality in the subsequent process It is possible to realize shortening of the molten iron discharge time and to realize productivity improvement etc. while suppressing the increase in the outflow amount of slag which adversely affects, and its industrial utility value is extremely high.

転炉から取鍋に出鋼する様子を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a mode that steel tapping to a ladle from a converter is carried out. 溶鉄の流速分布を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the flow velocity distribution of molten iron.

以下、本発明の実施形態について、図1を参照しながら説明する。なお、本発明は、図1に示す実施形態に限られるものではなく、上記課題を解決のための手段において他の形態においても適宜実施でき、例えば転炉型精錬設備を用いた溶銑予備処理を行う場合やスクラップ溶解炉から出銑する場合、電気炉を用いた溶鉄製造時に炉内から溶鉄を排出する場合など適宜利用できるものである。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The present invention is not limited to the embodiment shown in FIG. 1, and the above-described means can be appropriately implemented in other modes as well, for example, hot metal pretreatment using a converter-type refining facility. In the case of carrying out or leaving the scrap melting furnace, it can be suitably used, for example, in the case of discharging the molten iron from the inside of the furnace at the time of producing the molten iron using the electric furnace.

図1(a)には、転炉1内から取鍋2に溶鋼3を出鋼している末期を示している。一般に、出鋼末期において、溶鋼上に存在するスラグが渦に伴ってタップホールから流出するが、本実施形態ではその流出を抑制しつつ高速に出鋼を実現することを目的としている。   FIG. 1A shows the end of tapping the molten steel 3 from the inside of the converter 1 into the ladle 2. Generally, at the end of tapping, slag existing on the molten steel flows out from the tap hole with a vortex, but in the present embodiment, it is an object to realize tapping at high speed while suppressing the outflow.

図1(b)には、タップホール4周辺の詳細な構造例を示す。図1(b)に示すように、鉄皮6の内側にはパーマ煉瓦7と更にその内側にはウエア煉瓦8とが施工されている。タップホール4の部分には羽口煉瓦9が設置され、その内側には羽口スリーブ10が挿入されている。タップホール4のメンテナンスのために、チャージ間等において酸素洗浄により付着した地金を除去したり、また、クラックが発生したりした時には、羽口スリーブ10を差し替えることも可能である。   FIG. 1B shows an example of a detailed structure around the tap hole 4. As shown in FIG. 1 (b), perm brick 7 is constructed on the inside of the iron shell 6 and wear brick 8 is further built on the inside thereof. A tuyere brick 9 is installed at the tap hole 4 and a tuyere sleeve 10 is inserted inside the tuyere brick 9. For maintenance of the tap hole 4, it is possible to remove the bare metal attached by oxygen cleaning during charging or the like, or to replace the tuyere sleeve 10 when a crack occurs.

また、図1(b)に示す例では、羽口スリーブ10と一体構造で出口側に絞り部11を設けている。なお、この絞り部11は、必ずしも羽口スリーブ10と一体構造である必要は無く、円筒の羽口スリーブ10の先端に、絞り部11としてリング状の耐火物を固定交換できる構造や、不定形耐火物を溶射などによって肉盛り施工して絞り部11を形成するような方法によっても、本発明としての効果には同等に作用し、発明の実施には適宜選択できる。   Moreover, in the example shown in FIG.1 (b), the aperture | diaphragm | squeeze part 11 is provided in the exit side by integral with the tuyere sleeve 10. As shown in FIG. The narrowed portion 11 does not necessarily have to be an integral structure with the tuyere sleeve 10, and a structure capable of fixing and replacing a ring-shaped refractory as the narrowed portion 11 at the tip of the cylindrical tuyere sleeve 10, an irregular shape Even by a method in which a refractory material is built up by thermal spraying or the like to form the constricted portion 11, the effect of the present invention works equally and can be appropriately selected for the practice of the invention.

図1(b)において、Hsはスラグ5の厚み(m)を示し、Hmは耐火物内壁面までの溶鋼深さ(m)を示す。また、L1は羽口スリーブ10における、耐火物内壁面から絞り部11までの長さ(m)を示し、L2は絞り部11上端からタップホール4の先端までの長さ(m)を示す。また、図1(b)に示す例では、絞り部11の内径は一定であり、この場合、出鋼される溶鋼の流速u(m/s)は、ベルヌイの式により、(3)式で表わされる。
u=((ρs×Hs+ρm×(Hm+L1))×g)1/2・・・・・・・(3)
ここで、ρsはスラグの比重(kg/m3)を表し、ρmは溶鋼の比重(kg/m3)を表し、gは重力加速度(9.8m/s2)を表す。
In FIG. 1 (b), H s represents the thickness of the slag 5 (m), H m represents the molten steel depth up refractory inner wall surface of the (m). L 1 denotes the length (m) from the inner wall surface of the refractory to the throttling portion 11 in the tuyere sleeve 10, and L 2 denotes the length (m) from the upper end of the throttling portion 11 to the tip of the tap hole 4 Show. Further, in the example shown in FIG. 1 (b), the inner diameter of the drawn portion 11 is constant, and in this case, the flow velocity u (m / s) of the molten steel to be tapped is expressed by the Bernoulli equation by equation (3) Is represented.
u = ((ρ s × H s + ρ m × (H m + L 1)) × g) 1/2 ······· (3)
Here, ρ s represents the specific gravity of the slag (kg / m 3 ), ρ m represents the specific gravity of the molten steel (kg / m 3 ), and g represents the gravitational acceleration (9.8 m / s 2 ).

前述したように、メンテナンスやコストの関係上、羽口スリーブには特許文献5に示されるような溶鋼通過方向に対して断面積が一定のストレート形状のものが一般的には採用されている。ところがこの場合の溶鋼の流速uは、ノズルの断面積が最小で静圧が最も高い値となるスリーブ入口(耐火物内壁面)により支配される。このことから、(3)式を用いて算出される溶鋼の流速uは、L1=0として算出された値となる。このような汎用のタップホールで高速に出鋼を実施するためには、スリーブ径を拡大し、同一流速でも多量の溶鋼を排出できるような設計が必要になる。ところが、この場合には、渦によりスラグの巻き込みが開始される条件は、出鋼速度と溶鋼ヘッド(Hm)とによって支配されるため、多量の残湯を残したまま出鋼を停止して大幅な歩留りロスを伴う操業を実施しなければならず、スラグの排出を抑制して高速に出鋼できないことが最大の課題であった。 As described above, in view of maintenance and cost, as the tuyere sleeve, one having a straight shape whose cross-sectional area is constant in the molten steel passing direction as shown in Patent Document 5 is generally adopted. However, the flow velocity u of the molten steel in this case is controlled by the sleeve inlet (refractory inner wall surface) where the nozzle cross-sectional area is minimum and the static pressure is the highest value. From this, the flow velocity u of the molten steel calculated using equation (3) is a value calculated as L 1 = 0. In order to carry out steel tapping at such high-speed tap holes in a general-purpose tap hole, it is necessary to enlarge the diameter of the sleeve so that a large amount of molten steel can be discharged at the same flow velocity. However, in this case, the conditions under which the swirling of slag is started by the vortex are controlled by the tapping speed and the molten steel head (H m ), so stopping the tapping while leaving a large amount of remaining hot water Operations with significant yield loss had to be carried out, and it was the biggest problem that it was not possible to extract steel at high speed by suppressing the discharge of slag.

そこで本発明では、その特徴である溶鉄排出通路(図1(b)では羽口スリーブ10に相当)の先端付近に絞り部を設けることによって、炉内の溶鋼量が同一条件で比較した場合には静圧最大位置を低くできるため、ヘッド圧力を高めて出鋼流の流速を大きくして出鋼時間を効率よく短縮することができる。すなわち、スラグの流出が開始される高さ(深さ)に及ぼす溶鋼ヘッドは(Hm+L1)で規定され、また、渦によるスラグの巻き込みが開始される時は、例えば羽口スリーブ上端がスラグで満たされた状態に達するまで炉内の残湯を低減することができる。これにより、汎用のタップホールを用いた操業の場合に問題となる、高速に出鋼を行うとスラグの流出量が増加することを抑制することができる。 Therefore, in the present invention, the squeeze portion is provided near the tip of the molten iron discharge passage (corresponding to the tuyere sleeve 10 in FIG. 1 (b)), which is the feature, and the molten steel amount in the furnace is compared under the same condition. Since the static pressure maximum position can be lowered, the head pressure can be increased to increase the flow rate of the steel extraction flow, and the steel extraction time can be efficiently shortened. That is, the molten steel head exerted on the height (depth) at which the outflow of slag starts is defined by (H m + L 1 ), and when the winding of the slag by the vortex is started, for example, the upper end of the tuyere sleeve is The residual water in the furnace can be reduced until it reaches the state filled with slag. Thereby, it is possible to suppress an increase in the outflow amount of slag when the steel tapping is performed at high speed, which becomes a problem in the operation using a general-purpose tap hole.

以上の効果を享受するために、溶鉄排出通路中の絞り部は、流出駆動力となる静圧を高めるために設けられており、図1(b)に示すように出口先端まで絞り部を延長して設けなくてもよい。施工や操業性に支障がない範囲で適宜通路内に絞り部を設けることでも本発明の効果発現に支障をきたすものではない。また、溶鉄の排出中や連続チャージ操業中に絞り部の断面積が溶損などの影響で拡大して本発明の効果が得られなくなることを防止するために、後述する範囲内に複数の絞り部を設置してもよい。これにより、メンテナンス作業の負荷を軽減することができる。   In order to receive the above effects, the throttling portion in the molten iron discharge passage is provided to increase the static pressure serving as the outflow driving force, and as shown in FIG. 1B, the throttling portion is extended to the outlet tip It does not have to be provided. Providing the throttling portion in the passage as appropriate within a range that does not affect the construction or the operability does not hinder the realization of the effects of the present invention. In addition, in order to prevent the cross-sectional area of the throttling portion from being enlarged due to melting loss or the like during discharge of molten iron or during continuous charge operation, a plurality of throttlings can be performed within the range described later. You may install a department. Thereby, the load of maintenance work can be reduced.

本発明者による水力学的検討と実機の操業調査とによると、転炉操業回数に従う羽口煉瓦の溶損影響を考慮しても、溶鋼排出通路の長さ(L1+L2)はおおむね600mm以上であり、また、100〜200mmφの羽口スリーブによる排出に対しては、耐火物内壁側の端(耐火物内壁面)から絞り部までに400mm以上のストロークを設ける。前述したように、静圧最大位置を低くすることによって流速を大きくしたり炉内の残湯を低減したりすることができるため、本発明では耐火物内壁面から絞り部までを400mm以上と規定した。 According to the hydraulic examination by the present inventors and the operation investigation of the actual machine, the length (L 1 + L 2 ) of the molten steel discharge passage is approximately 600 mm even in consideration of the erosion effect of tuyere brick according to the number of converter operations. This is the above, and for the discharge by the tuyere sleeve of 100 to 200 mmφ, a stroke of 400 mm or more is provided from the end (refractory inner wall surface) on the refractory inner wall side to the narrowed portion. As described above, by lowering the maximum static pressure position, the flow velocity can be increased and the residual water in the furnace can be reduced, so in the present invention, the distance from the inner wall surface of the refractory to the throttling portion is specified as 400 mm or more. did.

以上のように本発明にて設けられる溶鉄排出通路内の絞り部は、定性的には溶鉄排出通路の先端に近いほどその効果は大きくなるが、先端部位のみにストロークの短い絞り部を設置する場合には、溶鉄の排出などによりタップホール内や周辺に地金が付着し、付着した地金の除去作業時に破損する可能性がある。したがって、溶鉄排出通路の先端から30mm以上離れた位置に絞り部を設けることが好ましい。   As described above, the throttling portion in the molten iron discharge passage provided in the present invention is qualitatively more effective as it approaches the tip of the molten iron discharge passage, but a throttling portion with a short stroke is installed only at the tip portion. In this case, the metal deposits in and around the tap holes due to the discharge of molten iron and the like, and there is a possibility that the metal may be damaged at the time of removing the deposited metal. Therefore, it is preferable to provide the throttling portion at a position 30 mm or more away from the tip of the molten iron discharge passage.

また、粘性流体である溶鉄がタップホールを数m/秒のオーダーの高速で通過するような高い乱流条件で粘性流体が通過することから、溶鉄の流れは、耐火物内壁面から絞り部までに圧力損失の影響を受けることを免れることはできない。絞り部の設置にあたっては、溶鉄排出通路における最小断面積を規定できれば、通路の断面積において上限に数値を設ける必要はない。粘性流体を溶鉄とした場合に円筒管内を乱流条件で通過する流速分布は、以下の(4)式に示した1/7乗則に従うことが知られている。
U=Umax(y/r)1/7・・・・・・・・・・・・・・・(4)
In addition, since the viscous fluid passes under high turbulence conditions where the molten iron, which is a viscous fluid, passes through the tap hole at a high speed on the order of several meters per second, the flow of molten iron is from the inner wall surface of the refractory to the throttling portion The influence of pressure loss can not be ruled out. When installing the throttling portion, it is not necessary to set a numerical value at the upper limit in the cross-sectional area of the passage as long as the minimum cross-sectional area in the molten iron discharge passage can be defined. It is known that when the viscous fluid is molten iron, the flow velocity distribution passing through the cylindrical tube in a turbulent flow condition follows the 1/7 power law shown in the following equation (4).
U = U max (y / r) 1/7 ........... (4)

ここで、rは円筒管の半径(m)を示し、yは円筒管内壁から管内中心方向に向かう距離(m)を示す。また、Umaxは円筒管内の中心の流速(m/s)を示し、Uはyの位置における流速(m/s)を示す。 Here, r represents the radius (m) of the cylindrical tube, and y represents the distance (m) from the inner wall of the cylindrical tube toward the center of the tube. Also, U max represents the flow velocity (m / s) at the center of the cylindrical tube, and U represents the flow velocity (m / s) at the y position.

図2は、(4)式に基づいた流速分布を説明するための図である。図2に示すように、絞り部を設ける場合に、絞り部の内径が絞り部以前の内径(羽口スリーブの内径)に近い場合には、粘性の影響を受ける溶鉄排出通路の内壁近傍の領域でしか、圧力向上効果が得られなくなる。すなわち、流速の低い部分でしか絞り部を設ける効果が現れず、ヘッド圧力を高める効果が小さくなってしまう。従って本発明では、絞り部が有効に作用する条件として、図2に示すように、管内流速が管内の最大流速(管中心流速)の70%を超える条件となるy/r>0.1(絞り部における通路の断面積が絞り部前の通路の断面積の8割以下)を、内壁面から絞り部までの最小断面積の絞り率として数値限定している。すなわち、絞り部における通路の最小断面積を、内壁面から絞り部までの間における通路の最小断面積の80%以下とする。   FIG. 2 is a diagram for explaining the flow velocity distribution based on the equation (4). As shown in FIG. 2, when providing the throttling portion, if the inner diameter of the throttling portion is close to the inner diameter before the throttling portion (the inner diameter of the tuyere sleeve), the area near the inner wall of the molten iron discharge passage affected by viscosity. However, the pressure improvement effect can not be obtained. That is, the effect of providing the throttling portion appears only at the portion where the flow velocity is low, and the effect of increasing the head pressure is reduced. Therefore, according to the present invention, as shown in FIG. 2, the flow velocity in the pipe exceeds 70% of the maximum flow velocity in the pipe (tube central flow velocity) as y / r> 0.1 (as shown in FIG. 2). The cross-sectional area of the passage in the throttling portion numerically limits 80% or less of the cross-sectional area of the passage in front of the throttling portion as the throttling rate of the minimum cross-sectional area from the inner wall surface to the throttling portion. That is, the minimum cross-sectional area of the passage in the narrowed portion is 80% or less of the minimum cross-sectional area of the passage between the inner wall surface and the narrowed portion.

更に、上記絞り部の条件を満足していれば、タップホールの断面積自体のサイズは特に規定するものではないが、実質上、10〜20分程度の転炉吹錬時間に対して、出鋼時間が10分を超える条件では、本発明による転炉のトータルサイクルタイムの短縮効果が薄れてしまう。したがって、通常の精錬炉の炉容積と溶鉄の装入量との実績より、絞り部における通路の最小断面積が以下の(5)式の条件を逸脱する範囲は、本発明からは除外する。
A≧50×W・・・・・・・・・・・・・・・(5)
ここで、Aは絞り部における通路の最小断面積(mm2)を示し、Wは1ヒートで排出する溶鉄量(t)を示す。
Furthermore, the size of the cross-sectional area itself of the tap hole is not particularly limited as long as the conditions of the above-described throttling portion are satisfied, but it substantially falls out for the converter blowing time of about 10 to 20 minutes. When the steel time exceeds 10 minutes, the effect of shortening the total cycle time of the converter according to the present invention is diminished. Therefore, the range in which the minimum cross-sectional area of the passage in the constriction part deviates from the condition of the following equation (5) is excluded from the present invention from the actual results of the furnace volume of the ordinary smelting furnace and the charged amount of molten iron.
A ≧ 50 × W (5)
Here, A indicates the minimum cross-sectional area (mm 2 ) of the passage in the narrowed portion, and W indicates the amount (t) of molten iron discharged in one heat.

また、種々の鋼種をチャージ毎に製造する溶鉄の精錬工程においては、上記の特徴とするタップホールの効果を利用して効率の良い操業方法を提供することが可能である。本発明の操業方法の一例として、例えば、通常時は従来の汎用的なストレートタイプのタップホールを用いて転炉製鋼工程の操業を行い、特に高清浄度が求められる鋼種を出鋼する場合に、精錬チャージ間に脱着可能な内装リングを溶鉄排出通路の前述した位置に絞り部として設け、この状態で高清浄度が求められる鋼種を出鋼することによって、二次精錬工程以降の清浄化対策の負荷を効率良く軽減するような操業形態とすることもできる。また、吹錬末期の滓化不良が認められ場合や、吹止温度が想定温度よりも高いときなどは、脱燐が不十分となる頻度が高くなる。そこで、そのようなチャージでは、精錬終了後から溶鋼排出の開始前までの間に上記のような脱着可能な内装リングを設置した後に出鋼を実施することにより、スラグ流出量を低減させて二次精錬から連続鋳造中にかけての脱酸後の取鍋内での復燐量を低減させ、製品上のP濃度の上限外れを防止する操業形態を採用することができる。   In addition, in the refining process of molten iron for producing various steel types for each charge, it is possible to provide an efficient operation method by utilizing the effect of the above-described tap holes. As an example of the operation method according to the present invention, for example, in the case where a converter steelmaking process is usually operated using a conventional general-purpose straight type tap hole, especially when tapping a steel type for which high cleanliness is required, A removable inner ring between refining charges is provided as a squeezed portion at the above-described position of the molten iron discharge passage, and steel material of which high cleanliness is required in this state is steeled out to prevent cleaning after the secondary refining process. It is also possible to adopt an operation form that reduces the load efficiently. In addition, when the hatching failure at the end of the blowing process is recognized, or when the blow-off temperature is higher than the assumed temperature, the frequency at which the dephosphorization becomes insufficient becomes high. Therefore, in such a charge, the amount of slag outflow is reduced by carrying out tapping after installing the removable interior ring as described above after the end of refining and before the start of discharge of molten steel. It is possible to adopt an operation mode which reduces the amount of re-phosphorization in the ladle after deoxidation from the next refining to the continuous casting and prevents the upper limit of the P concentration on the product from being deviated.

次に、本発明を実施例に基づいて更に説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。   Next, the present invention will be further described based on examples, and the conditions in the examples are one example of conditions adopted to confirm the practicability and effects of the present invention, and the present invention The conditions are not limited to the example. The present invention can adopt various conditions as long as the object of the present invention is achieved without departing from the scope of the present invention.

本発明の効果を検証するために、ヒートサイズ350t/chの上底吹転炉を用いて吹錬と溶鋼鍋への出鋼とを行う試験を実施した。吹錬前の溶銑は以下の表1に示した組成及び温度のものを用いてスクラップ配合比15%にて吹錬を実施した。このとき、タップホールには転炉内壁から出口までのストロークが800mm、内径180mmの円筒スリーブを設置したものを用い、そこに絞り部を設けるために、内径150mmで長さ200mm、外径170mmの耐火物リングを挿入してその周囲と円筒スリーブの内面とを不定形補修材で固定した。この結果、絞り部の最小断面積の絞り率は69%(絞り部における通路の最小断面積が、内壁面から絞り部までの間における通路の最小断面積の69%)であった。   In order to verify the effect of the present invention, a test was conducted to conduct blowing and tapping steel to a steel pan using an upper bottom blowing converter with a heat size of 350 t / ch. Hot metal before blowing was blown at a scrap blending ratio of 15% using the compositions and temperatures shown in Table 1 below. At this time, using a cylindrical sleeve with a stroke from the inner wall of the converter to the outlet of 800 mm and an inner diameter of 180 mm installed in the tap hole, the inner diameter 150 mm, length 200 mm, outer diameter 170 mm The refractory ring was inserted, and its periphery and the inner surface of the cylindrical sleeve were fixed with an irregular repair material. As a result, the reduction ratio of the minimum cross-sectional area of the narrowed portion was 69% (the minimum cross-sectional area of the passage in the narrowed portion was 69% of the minimum cross-sectional area of the passage between the inner wall surface and the narrowed portion).

吹錬終了後にサブランスにて測温し、さらにサンプリングを実施したところ、溶鋼の組成は、[C]:0.04−0.08質量%,[Si]<0.05質量%,[P]:0.013−0.017質量%,[Mn]<0.03質量%,[S]:0.01−0.015質量%であり、温度は1630〜1660℃の範囲であった。その後、炉体の傾動を開始し、タップホールから溶鋼の流出が開始した時間から傾動復帰によってタップホールからの流出物が無くなるまでの時間を測定して、出鋼時間の実測を行った。また、出鋼完了後に、スラグ厚み測定用の金属棒を浸漬させ、チャージ毎に鍋上のスラグ厚みを測定してスラグ流出量の指標とした。以下の表2には、試験実施の結果を示す。   When the temperature was measured with a sublance after the completion of blasting and further sampling was performed, the composition of the molten steel was [C]: 0.04-0.08 mass%, [Si] <0.05 mass%, [P] It was: 0.013-0.017 mass%, [Mn] <0.03 mass%, [S]: 0.01-0.015 mass%, and the temperature was in the range of 1630 ° C. to 1660 ° C. After that, the tilting of the furnace body was started, and from the time when the outflow of molten steel from the tap hole was started, the time until the effluent from the tap hole disappeared by tilting return was measured, and the steel tapping time was measured. In addition, after completion of steel tapping, a metal rod for slag thickness measurement was immersed, and the slag thickness on the pan was measured for each charge, and used as an index of the slag outflow amount. Table 2 below shows the results of the test run.

実施例1は、絞り部として耐火物リングをスリーブ下端に合わせて施工したタップホールによる実験結果である。表2中に記載の絞り部位置は、図1(b)に示すL2/(L1+L2)×100(%)に相当し、耐火物内壁面から絞り部までの長さ 1 は600mmである。このときの出鋼時間は4分強であり、耐火物リングを用いなかった比較例1と同等の時間で出鋼することができた。また、耐火物リングを用いずに耐火物リングの内径と同サイズの小径の円筒スリーブを用いた比較例2と同等の少量のスラグ厚みにて出鋼を完了することができた。 Example 1 is an experimental result by the tap hole which matched the refractory ring as a squeeze part with the lower end of the sleeve and was constructed. The position of the narrowed portion described in Table 2 corresponds to L 2 / (L 1 + L 2 ) × 100 (%) shown in FIG. 1 (b), and the length L 1 from the refractory inner wall surface to the narrowed portion is It is 600 mm. The steel tapping time at this time was 4 minutes or more, and steel tapping was possible in the same time as Comparative Example 1 in which the refractory ring was not used. In addition, it was possible to complete steel extraction with a small amount of slag thickness equivalent to Comparative Example 2 using a small diameter cylindrical sleeve having the same size as the inner diameter of the refractory ring without using the refractory ring.

また、実施例2は、耐火物リングの施工位置を実施例1とは異なる位置に変更した例であり、L2/(L1+L2)×100=37.5%で耐火物内壁面から絞り部までの長さ 1 は500mmである。実施例2の場合も、ほぼ実施例1と同等の良好な結果が得られた。 Further, Example 2 is an example of changing a position different from the working position of the refractory ring as in Example 1, from refractory inner wall surface in L 2 / (L 1 + L 2) × 100 = 37.5% the length L 1 to the diaphragm portion is 500 mm. Also in the case of Example 2, good results almost equivalent to Example 1 were obtained.

一方、比較例として、従来技術であるタップホール(ストレートスリーブ)による試験結果を示すが、耐火物リングを装着していない比較例1では、実施例1及び2と比べて大量にスラグが流出し、品質維持のために後工程で行う精錬処理の負荷が大きくなる操業であった。また、耐火物リングと内径が等しい円筒スリーブを用いた比較例2では、前述したベルヌイの式でL1=0とみなされ、溶鋼の流速uが実施例1及び2よりも小さくなったため出鋼時間が実施例1及び2よりも2分以上長く、高生産性の維持が困難な操業であった。 On the other hand, although the test result by the tap hole (straight sleeve) which is a prior art is shown as a comparative example, in comparative example 1 which is not equipped with a refractory ring, a large amount of slag flows out compared with Examples 1 and 2. The load of the refining process performed in the post process to maintain the quality was increased. Further, in Comparative Example 2 using the cylindrical sleeve having the same inner diameter as the refractory ring, L 1 = 0 is considered in the Bernoulli's formula described above, and the flow velocity u of the molten steel is smaller than those of Examples 1 and 2; The time was longer than that of Examples 1 and 2 by 2 minutes or more, and the operation was difficult to maintain high productivity.

本発明によれば、転炉や電気炉で製造された溶銑や溶鋼などの溶鉄を取鍋などの容器に排出する工程で利用されるタップホール、および、それを用いることによって、後工程で品質的悪影響を及ぼすスラグの流出量増加などを抑制しつつ、溶鉄排出時間の短縮を実現して生産性向上などを実現でき、その工業的な利用価値は極めて高いものである。   According to the present invention, tap holes used in the process of discharging molten iron such as molten iron and molten steel produced in a converter or electric furnace to a container such as a ladle, and by using the same, quality in the subsequent process It is possible to realize shortening of the molten iron discharge time and to realize productivity improvement etc. while suppressing the increase in the outflow amount of slag which adversely affects, and its industrial utility value is extremely high.

1 転炉
2 取鍋
3 溶鋼
4 タップホール
5 スラグ
6 鉄皮
7 パーマ煉瓦
8 ウエア煉瓦
9 羽口煉瓦
10 羽口スリーブ
11 絞り部
1 converter 2 ladle 3 molten steel 4 tap hole 5 slag 6 iron skin 7 permanent brick 8 wear brick 9 tuyere brick 10 tuyere sleeve 11 drawing part

Claims (2)

精錬チャージ間、または、精錬終了後から溶鉄排出の開始前までに、精錬容器の耐火物内壁から前記精錬容器の外部へ前記溶鉄を排出するためのタップホールにおいて、
前記耐火物内壁側の端から400mm以上離れた位置に当該タップホールに内接するように絞り部を設け、
前記絞り部の位置を示す、L 2 /(L 1 +L 2 )×100(%)を37.5%以下とし、
前記絞り部における通路の最小断面積Aが、前記耐火物内壁側の端から前記絞り部までの間における通路の最小断面積の80%以下で、
かつ、以下の(2)式を満足するよう前記溶鉄を排出することを特徴とする溶鉄排出作業方法。
A≧50×W・・・・・・・・・・・・・・・(2)
ここで、Aは前記絞り部における通路の最小断面積(mm2)を示し、Wは1ヒートで排出する溶鉄量(t)、L 1 は前記耐火物内壁側の端から前記絞り部の上端までの長さ(m)、L 2 は前記絞り部の上端から溶鉄排出通路の先端までの長さ(m)を示す。
In the tap hole for discharging the molten iron from the refractory inner wall of the smelting vessel to the outside of the smelting vessel during the smelting charge or after the end of the smelting and before the start of the molten iron discharge,
The diaphragm Ri part to be inscribed in the taphole provided at a position apart more than 400mm from the end of the refractory inner wall,
L 2 / (L 1 + L 2 ) × 100 (%), which indicates the position of the narrowed portion, is 37.5% or less,
The minimum cross-sectional area A of the passage in the narrowed portion is 80% or less of the minimum cross-sectional area of the passage between the end on the inner wall side of the refractory and the narrowed portion,
And the said molten iron is discharged so that the following (2) Formula may be satisfied, The molten iron discharge working method characterized by the above- mentioned.
A 50 50 × W ············· (2)
Here, A indicates the minimum cross-sectional area (mm 2 ) of the passage in the squeezed portion, W indicates the amount of molten iron (t) discharged in one heat, and L 1 indicates the upper end of the squeezed portion from the end on the refractory inner wall side until the length (m), L 2 represents the length (m) to the tip of the molten iron discharge passage from the upper end of the narrowed portion.
前記絞り部を、前記溶鉄排出通路の先端から30mm以上離れた位置に設けることを特徴とする請求項1に記載の溶鉄排出作業方法。The molten iron discharging work method according to claim 1, wherein the narrowed portion is provided at a position separated by 30 mm or more from a tip of the molten iron discharge passage.
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