JPS5844121B2 - 鋼の精錬法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、酸素上吹きと併用して浴面下に装置したノ
ズルよりガスを吹き込んで行なう鋼の精錬において、二
重管ノズルを使って一定の条件でガス吹込みを行ないな
がら操業する鋼の精錬法に関する。

酸素上吹き製鋼法で（東溶銃、スクラップ、副材料を装
入し、酸素ランスによって酸素を吹込みつつ精錬を行な
うが、精錬の初期および中期では、溶鋼と酸素の反応が
活発で、−酸化炭素Ｑ発生も多く鋼浴の攪拌は十分行な
われるが、しかし精錬の末期では一酸化炭素ガスの発生
が急激に減少し、鋼浴の攪拌は不十分となる。

そのため、酸素上吹き製鋼法では酸素上吹きと併用して
浴中にガスを吹込み鋼浴の攪拌を強化する方法が提案さ
れている。

しかしながら、酸素上吹きに併用して浴中に吹込むガス
の吹込み条件等については詳細に検討された報告は皆無
である。

又ガスと鋼浴が発熱反応をする以外では、ガス出側でガ
スによる鋼浴の冷却が起るため、ノズルが閉塞しガスの
吹込みができなくなることが起るが、この閉塞を防止す
るためのガス吹込み圧力やノズルの製造については確か
な条件が見出されていなかった。

この発明は、かかる現状に鑑み、酸素上吹きに併用して
二重管ノズルを使って浴中にガスを吹込む製鋼法におい
て、二重管ノズルの構造や吹込み条件を適正化し、精錬
の全期にわたり安定してガス吹込みができ、鋼浴の攪拌
を十分に確保し得る鋼の精錬法を提案するものである。

この発明は、酸素上吹きと併用して浴中にガスを吹込ん
で行なう精錬において、下記式を満足する二重管ノズル
を用いて、内管と外管の間のスリットからＰｏ／Ｐｅ≧
１．８９の条件でガスを供給して操業する鋼の精錬法を
要旨とする。

この発明の実施において、浴中に吹込むガスは、二酸化
炭素のような酸化性ガス、窒素、−酸化炭素のような中
性ガス、アルゴン、クリプトン、キャノンのような不活
性ガスの１種又は２種以上を組合せて使用できる。

又この発明において、二重管ノズルの構造及びガス吹込
み条件を決めたのは、次の理由による。

浴面下に設置されたノズルの詰りの要因として吹込みガ
スの挙動が大きく影響していることが考えられる。

溶鋼がノズルに入り込むのは、ガスが音速以下で浴中に
吹込まれる場合、鋼浴が攪拌されている状態では、第２
図に示すように、ノズル１から噴出するガス２は非連続
的に切れ、このガス切れが起ったとき溶鋼がノズルに侵
入するものと考えられる。

しかし、ガスが音速以上で浴中に吹込まれる場合、いわ
ゆるノズル径ｄｏと気柱ｄｇが等しいシェフ７−イング
状態では、第３図に示すように、ガスは連続して噴出さ
れるため、溶鋼がノズル中に侵入することは少ない。

この気柱（ジェットコア）は、気柱密度が高いほど、す
なわち流速が高いほど安定する。

発明者らは、この点に注目して、ガス流速、ガス圧力を
高めることなく、浴中にガスを安定して吹込むため二重
管ノズルの構造及びガス吹込み条件につち゛て種々実験
したのである。

その結果、ノズル詰りを防止するには、第４図に示すよ
うに、二重管ノズル４のスリット５のガス流速を音速と
し、内管６のジェットないしバブルを保護するガスジェ
ットの壁を作ることが必要である。

これを実施するためのノズル構造としては、内管断面積
ＡＭとスリット断面積Ａｓの比を１≦ＡＭ／ＡＳ≦３の
範囲とし、かつ内管肉厚ｔとスリット巾ｔ８の比をｔ／
ｌ ＜、３．ｏとする。

ここでＡＭ／ＡＳ ＜１の場合は、スリット部断面積が
内管断面積より大きいことになり、単孔に近くなり二重
管ノズルにした意味がなくなる。

又ＡＭ／Ａ３＞Ｓの場合は、下記式より６８７６Ｍ〉２
となり、この場合スリット５と内管肉厚ｔを太きくしな
いと、流量バランスがとれず、スリットによるジェット
壁の効果がうすれる。

ここで、ｔ／ｄＭ＜１のときは、近似的に（１＋２ｔ／
ｄＭ）２ｆ−１＋α１（たｇし０〈α１（またｘし第１
図に示すように、ｄ８ ：外管外径、ｄＭ：内管内径、
ｔ：内管肉厚 上記式において、ＡＳ／ＡＭ＞３のとき（６８７６Ｍ）
２〉４＋α１．６８７６Ｍ〉２＋α２（０くα２＜１）
＞２となる。

したがって、スリットによるジェット壁の効果が有分鰐
働くには、内管６とスリット５の間の出来るだけ小さい
ことが望ましい。

そして、内管・肉厚ｔとスリット巾ｔｓとの比がｔ／１
８＞３．０になると、第５図に示すようにスリットジェ
ットの効果が低減する。

さらに、二重管ノズルの閉塞を防止するには、スリット
側のジェット化が重要であり、このジェット化を圧力に
より確保し、かつ内管側の圧力条件を軽減するには、ガ
スの出口圧Ｐｏ（Ｐｏ−タンク圧−ノズル圧損）とノズ
ル周囲の鋼浴静圧Ｐｅの比が次の条件を満足することが
必要である。

スリットからのガス吹込み Ｐｏ／Ｐｅ≧１．８９内管
からのガス吹込み ２．５≧Ｐｏ／Ｐｅ≧１．０ここで
、スリットからのガス吹込みがＰｏ／Ｐｅ＜１．８９で
は、ガス流速がマツハ１以上を確保できず、ジェットが
とぎれて壁の役目を果さない。

又内管からのガス吹込みがＰｏ／Ｐｅ＝１．０では、ガ
スの圧力がバランスするため、内管からガスは流れなく
なる。

そして、１．０ ＜Ｐｏ／′Ｐｅ ＜ １．１０では鋼
浴の攪拌による浴表面の波打ちの影響が出て、ｐｅが実
質的に変動するため、主管ガスの流れが不安定となる。

又タンク圧ｐＴが１０ ｋｇ／ｃａを越えると高圧容器
としての設備費が嵩むから、タンクはｐＴ ＜１０ ｋ
ｇ／ｃｙｓｔが好ましく、実際には９．５ ｋｇ／ｃｒ
ｒｔ以下である。

ノズル圧損、、（Ｐは、内管内径ｄＭに反比例するが、
酸素上吹きと併用して浴中にガスを吹込む場合のように
ｄＭが小さいとＪＰ≧１．０となり、ガスの出口圧Ｐｏ
は８．５ｋｇ／ｃｒＡを越えることはない。

鋼浴表面はおおよそ２ ｋｇ／ｃ４以下であり、大気圧
を考慮すれば、ノズル周囲の鋼浴静圧ｐｅは３ｋｇ／ｃ
ｖｔ以下である。

したがって通常の場合Ｐｏ／Ｐｅは３を越えることはな
い。

一方Ｐｏ／Ｐｅ〉２．５では、スリット側のジェット化
を図り、内管側の圧力条件を軽減するという二重管の意
味がなくなり、Ｐ ｏ／Ｐ ｅ ＞ ３．０ではガス吹
き抜けの可能性も出てくるため、Ｐ ｏ／Ｐ ｅ≦２．
５が望ましい。

酸素上吹きに併用する浴中へのガス吹込みの適正量につ
いては、発明者らは実験により鋼浴の均一混合時間が２
０秒〜７０秒が適当であることを見出した。

この場合０次込みガス量は上吹き酸素量の１／１０〜１
／１００ですむので、ノズルの数とディメンションは固
有のものとなる。

第６図から明らかなように、ノズルの断面積ｎ （ＡＭ
＋Ａｓ）と処理し得る鋼容量Ｗとの関係は次のように
なる。

この発明における二重管ノズル構造及びガス吹込み条件
は、酸素上吹きに併用して浴中にガスを吹込む場合のほ
か、精錬容器の浴中にガスを吹込む場合にも適用できる
。

次に、この発明の実施例について説明する。

第１表に寸法を示した二重管ノズルを炉底に有する容量
３００ｔの酸素上吹き転炉に、第２表に示す溶銃を溶銃
率８６．８％で装入し、第３表に示す条件で浴中にアル
ゴンガスを吹込みながら酸素上吹き精錬を行なった。

上記条件による精錬中はノズル詰りもな（精錬全期にわ
たり安定してガスを吹込むことができ、第４表に化学成
分を示す鋼を溶製した。

【図面の簡単な説明】

第１図は炉底に設けたガス吹込み用二重管ノズルの各部
の記号を示す説明図、第２図はガスが音速以下で浴中に
吹込まれたときのガス切れの現象を示す説明図、第３図
はガスが音速以上で浴中に吹込まれるときの状態を示す
説明図、第４図はノズル詰りを防止したガス吹込み状態
を模式的に示す説明図、第５図は内管肉厚の大きい二重
管ノズルからのガス吹込み状態を模式的に示す説明図、
第６図はノズルの容量と浴の完成混合時間との関係を示
す図表である。 図中１・・・・・ノズル、２・・・・・・ガス、３・・
・・・・鋼浴、４・・・・・・二重管ノズル、５・・・
・・・スリット、６・・・・・・内管、ＰＴｓ・・・・
・・スリット側ガスのタンク圧、ＰＴＭ・・・・・・内
管側ガスのタンク圧、Ｐｏ・・・・・・ガスの出口圧、
ｐｅ・・・・・・ノズル周囲の鋼浴静圧、ｔ。 ・・・・・・スリット巾、ｔ・・・・・・内管肉厚、ｄ
ｓ・・・・・・外管外外径、ｄＭ・・・・・・内管内径
、Ｈ・・・・・領浴ヘッド高さ、Ｗ・・・・・鋼浴量、
ρＦｅ・・・・・鋼浴の粘性。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 酸素上吹きと併用して浴中にガスを吹込んで行なう
   精錬において、下記式を満足する二重管ノズルを用いて
   、内管と外管の間のスリットからｐｏ／ｐｅ ≧１，８
   ９０条件でガスを供給して操業することを特徴とする鋼
   の精錬法。