【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
（産業上の利用分野）
本発明は、冶金炉に供する２次燃料用ランスに
関するものであり、特に以下にのべるランスは、
スクラツプや鉄、マンガン、クロム等の鉱石を多
量に使う転炉あるいは溶融還元炉の各炉内で生成
するCOの有効な２次燃焼を導く有利なランス構
造について提案する。
転炉や溶融還元炉などの冶金炉は、反応生成ガ
スであるCOを多量に発生するが、その炉内では
CO2への２次燃焼は行わないのが普通であり、そ
のまま炉口（炉頂）から放出し、未燃焼ガスとし
てのCOを回収するか、その後燃焼させて大気中
に放散するのを例としていた。
しかるに、最近の転炉は、原料成分中のスクラ
ツプや投入鉱石などの配合比率が増加し、そのた
めに、大量の熱源が必要となつてきた。これに対
し、コークスや石炭などの炭素源を炉内に投入し
て燃焼させることにより溶鋼を昇温させる方法が
ある。しかしこの方法は必然的に吹練時間の延伸
をもたらし、生産性阻害の要因を抱えていた。
（従来の技術）
これに対し、溶鉄の脱炭精錬で発生するCOガ
スを炉内で２次燃焼させて溶鋼の昇熱を行うこと
も試みられている。例えば岡村ら、鉄と鋼、69
（1983）S1017には、上吹きランスに、そのメイ
ンノズルであるラバールノズルとは別に炉内の
COガスを２次燃焼させるための外向きのノズル
（副孔）を付設することが開示されている。
しかるにこの方法では２次燃焼用のノズルから
のガスの勢いが大きい場合には２次燃焼熱で炉壁
の耐火物を溶損させ、これに反して勢いが弱い場
合には溶鋼から発生するCOガスがその上昇流に
よつて十分な溶鋼への着熱に寄与し得ないまま炉
口から報出されてしまう。
またノズルから噴射した酸素ガスが周囲のCO
と反応してCO2となつたとしても、そのガスは溶
鋼表面に吹きつけられて、
Ｃ＋CO2→2CO↑
の吸熱反応が生じて、却つて溶鋼の昇温を減殺し
てしまう。
（発明が解決しようとする問題点）
本発明が目指すものは、２次燃焼効率ならびに
着熱効率（溶鉄への熱の吸収割合）を向上させて
従来技術が抱えている上記問題点を有利に克服で
きるランス構造を提案するところにある。
（問題点を解決するための手段）
上掲の課題は次のような手段の採用によつて解
決できる。すなわち、本発明は、冶金炉内で生成
するCOガスを２次燃料させるためのO2導入用噴
射孔を有する上吹きランスであつて、前記噴射孔
の開口形状が凹凸の激しい下記式で表わされる変
形度；
変形度＝lD0／4S
式中；ｌは噴射孔の開口外周長（mm）
Ｓは噴射孔の開口断面積（mm2）
D0はＳに等しい面積を有する円の直径（mm）
が1.4以上を示すものからなる２次燃料用ランス
の構造がそれである。
（作用）
第２図は、複数個の噴射孔１……を有する上吹
きランス２から転炉の鋼浴３に向けてO2ジユツ
トを吹きつけている様子を示し、炉内に滞留して
いるCOとの接触により２次燃料が起つている。
このときO2は、鋼浴３に達する過程の各境界
でCO＋1/2O2＝CO2のように反応して発熱し、そ
の発熱エネルギーが鋼浴３に達し着熱（熱エネル
ギーを吸収）する。従つて、噴射孔１から噴射し
たO2が上記反応を起さずそのまま鋼浴３に衝突
し、そこで浴中Ｃと反応してＣ＋1/2O2→COと
なる反応のみで、十分な熱エネルギーが鋼浴３に
供給されない結果となる。
この点、本発明者らの知見したところによれ
ば、各噴射孔１について、第１図に示すような開
口形状を変形度の大きなものとすると、O2ガス
ジエツトの外表面と炉内滞留COとの接触面積が
拡がつて（ガス流速の乱れを誘引する）、COガス
のO2ジエツトへの巻き込みが増大し、上記発熱
反応（２次燃料）が促進されることが判つた。
開口形状の変形度としては、種々表現できる
が、開口外周長と相当半径の積に対する断面積の
比として次のように表わす。
変形度＝lD0／4S
式中；ｌは噴射孔の開口外周長（mm）
Ｓは噴射孔の開口断面積（mm2）
D0はＳに等しい面積を有する円の直径（mm）
上記変形度は、第１図のａに示す真円を１とし
てそれを超える場合のものについて、数値の大き
なものが変形度の大きなものであり、本発明の場
合、変形度にして1.4以上のもので凹凸が激しい
開口形状のもの（第１図ｃ，ｄ，ｇ，ｈ及びｉ）
が好ましいことが判つた。その根拠については、
以下にのべる実施例の記述にあわせて説明する。
（実施例）
５トンの上底吹き転炉で、第１図と第１表に示
す各開口形状（相当直径９mm）の４孔−拡がり角
12°の噴射孔を有する上吹きランスと、内管径10
mm−内外管間隙0.8mmの２重管底吹き羽口とから
O2を吹込み、スクラツプを投入して精錬する。
ランスの高さは0.5ｍで一定とし、予め入れてお
く溶鉄成分としては、Ｃ／1.4〜4.6％、Si／0.3〜
0.48％、Mn／0.4〜0.6％、Ｐ／0.1〜0.12％、およ
びＳ／0.01〜0.02％の成分組成、1260〜1270℃、
５〜5.3トンのものを用い、送酸送度20Nm3／
min、（上吹き分＝15Nm3／min、底吹き分5N
m3／min）で、スクラツプで追加投入した。その
投入するスクラツプ投入量で２次燃料による熱バ
ランス改善効果を調べた。なお、吹止め時のＣは
0.05〜0.06％、温度は1700〜1710℃であつた。
(Industrial Application Field) The present invention relates to a secondary fuel lance for use in a metallurgical furnace, and in particular the lance described below:
We propose an advantageous lance structure that leads to effective secondary combustion of CO generated in converters and smelting reduction furnaces that use large quantities of scrap and ores such as iron, manganese, and chromium. Metallurgical furnaces such as converters and smelting reduction furnaces generate large amounts of CO, which is a reaction product gas.
Normally, secondary combustion to produce CO2 is not performed, and CO2 is released from the furnace mouth (furnace top) as is, and CO is recovered as unburned gas, or it is then combusted and released into the atmosphere. It was. However, in recent converters, the proportion of scrap and input ore in the raw material ingredients has increased, and therefore a large amount of heat source has become necessary. On the other hand, there is a method of raising the temperature of molten steel by charging a carbon source such as coke or coal into a furnace and burning it. However, this method inevitably results in an extended blowing time, which hinders productivity. (Prior Art) On the other hand, attempts have also been made to raise the heat of molten steel by secondary combustion of CO gas generated during decarburization refining of molten steel in a furnace. For example, Okamura et al., Tetsu to Hagane, 69
(1983) S1017 has a top blowing lance with a separate in-furnace nozzle from its main nozzle, the Laval nozzle.
It is disclosed that an outward nozzle (auxiliary hole) for secondary combustion of CO gas is provided. However, in this method, if the momentum of the gas from the secondary combustion nozzle is large, the secondary combustion heat will melt the refractories on the furnace wall, whereas if the momentum is weak, the CO generated from the molten steel will melt. Due to the upward flow, the gas is discharged from the furnace mouth without being able to sufficiently heat the molten steel. In addition, the oxygen gas injected from the nozzle is
Even if the gas reacts with CO 2 and becomes CO 2 , the gas is blown onto the surface of the molten steel, causing an endothermic reaction of C + CO 2 → 2CO↑, which actually reduces the temperature rise of the molten steel. (Problems to be Solved by the Invention) The present invention aims to improve the secondary combustion efficiency and heat transfer efficiency (rate of heat absorption into molten iron) to advantageously overcome the above-mentioned problems faced by the prior art. We are proposing a lance structure that can be used. (Means for solving the problems) The above problems can be solved by adopting the following measures. That is, the present invention provides a top-blowing lance having an injection hole for introducing O 2 for converting CO gas generated in a metallurgical furnace into a secondary fuel, and in which the opening shape of the injection hole is expressed by the following equation with severe unevenness. degree of deformation; degree of deformation = lD 0 /4S where l is the outer circumference of the opening of the injection hole (mm) S is the cross-sectional area of the opening of the injection hole (mm 2 ) D 0 is the diameter of a circle with an area equal to S ( An example of this is the structure of a secondary fuel lance that has a value of 1.4 or more. (Function) Figure 2 shows an O 2 jet being sprayed from a top blowing lance 2 having a plurality of injection holes 1 toward a steel bath 3 of a converter. Secondary fuel is generated by contact with CO present. At this time, O 2 reacts and generates heat as CO + 1/2O 2 = CO 2 at each boundary in the process of reaching steel bath 3, and the generated energy reaches steel bath 3 and heats up (absorbs thermal energy). . Therefore, the O 2 injected from the injection hole 1 does not cause the above reaction and directly collides with the steel bath 3, where it reacts with C in the bath to form C+1/2O 2 →CO, which generates sufficient thermal energy. is not supplied to the steel bath 3. In this regard, according to the findings of the present inventors, if the opening shape of each injection hole 1 is made to have a large degree of deformation as shown in FIG. It was found that the contact area with the O 2 gas expanded (inducing turbulence in the gas flow rate), the entrainment of CO gas into the O 2 jet increased, and the exothermic reaction (secondary fuel) was promoted. The degree of deformation of the opening shape can be expressed in various ways, but it is expressed as the ratio of the cross-sectional area to the product of the opening outer circumference length and the equivalent radius as follows. Deformation degree = lD 0 /4S where l is the outer circumference of the opening of the injection hole (mm) S is the cross-sectional area of the opening of the injection hole (mm 2 ) D 0 is the diameter of a circle with an area equal to S (mm) The above deformation The degree of deformation is determined by assuming that the perfect circle shown in a in Fig. 1 is 1, and the larger the value, the greater the degree of deformation.In the case of the present invention, the degree of deformation is 1.4 or more. Those with an opening shape with severe irregularities (Fig. 1 c, d, g, h, and i)
was found to be preferable. Regarding the basis,
This will be explained in conjunction with the description of the embodiment below. (Example) In a 5-ton top-bottom blowing converter, 4 holes with each opening shape (equivalent diameter 9 mm) shown in Figure 1 and Table 1 - divergence angle
Top blow lance with 12° injection hole and inner pipe diameter 10
mm - From double pipe bottom blowing tuyere with inner and outer pipe gap 0.8mm
Blow in O 2 and add scrap to refine.
The height of the lance is constant at 0.5m, and the molten iron components added in advance are C/1.4~4.6% and Si/0.3~
Component composition of 0.48%, Mn/0.4-0.6%, P/0.1-0.12%, and S/0.01-0.02%, 1260-1270°C,
Using a 5 to 5.3 ton one, the oxygen delivery rate is 20Nm 3 /
min, (top blowing = 15Nm 3 /min, bottom blowing 5N
m 3 /min), additional input was made by scrap. The heat balance improvement effect of the secondary fuel was investigated based on the amount of scrap input. In addition, C at the time of blow stop is
The concentration was 0.05-0.06% and the temperature was 1700-1710°C.
【表】
その結果を第３図に示す。図示するところから
明らかなように、変形度が1.3〜1.5に変わると、
投入可能なスクラツプの量は約1.7倍量にも増し、
変形量にして1.4程度に臨界のあることが分ると
共に効率の良い２次燃焼が行われたことを示して
いる。
（発明の効果）
以上説明したように本発明によれば、溶鉄を脱
炭して鋼を造る転炉製鋼法や鉄鉱石、Mn鉱石な
どを鉄浴に添加して溶融還元する際に、炉内で多
量に発生するCOを効率良く燃焼させることがで
きるので、スクラツプや鉄・Mn鉱石の多量使用
が可能になると共に酸素および炭材使用量の削減
につながる。しかも、副孔などを使わないので炉
壁を損傷するようにこともなくなる。[Table] The results are shown in Figure 3. As is clear from the diagram, when the degree of deformation changes from 1.3 to 1.5,
The amount of scrap that can be input has increased by approximately 1.7 times,
It was found that the deformation amount was critical at around 1.4, and that efficient secondary combustion was performed. (Effects of the Invention) As explained above, according to the present invention, it is possible to use the converter steel manufacturing method in which molten iron is decarburized to make steel, and when iron ore, Mn ore, etc. are added to an iron bath and melted and reduced. The large amount of CO generated within the reactor can be efficiently combusted, making it possible to use large amounts of scrap and iron/Mn ore, as well as reducing the amount of oxygen and carbon used. Moreover, since no sub-holes are used, there is no possibility of damage to the furnace wall.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]
第１図は、本発明で使用するランスｃ，ｄ，
ｇ，ｈ及びｉと比較例ａ，ｂ，ｅ及びｆについて
のO2噴射孔の開口形状の平面図、第２図は、O2
吹込みジエツトの２次燃焼のもようを示す説明
図、第３図は、噴射孔開口形状の変形度と投入可
能スクラツプ量との関係を示すグラフである。
１……噴射孔、２……ランス、３……−鋼浴。
Figure 1 shows lances c, d, and lances used in the present invention.
FIG. 2 is a plan view of the opening shape of the O 2 injection hole for g, h, and i and comparative examples a, b, e, and f .
FIG. 3, which is an explanatory diagram showing the secondary combustion of the injection jet, is a graph showing the relationship between the degree of deformation of the injection hole opening shape and the amount of scrap that can be thrown in. 1...Injection hole, 2...Lance, 3...-Steel bath.