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JPH0735954B2 - Method for blowing gas into molten metal and refining container for molten metal - Google Patents
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JPH0735954B2 - Method for blowing gas into molten metal and refining container for molten metal - Google Patents

Method for blowing gas into molten metal and refining container for molten metal

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JPH0735954B2
JPH0735954B2 JP61181362A JP18136286A JPH0735954B2 JP H0735954 B2 JPH0735954 B2 JP H0735954B2 JP 61181362 A JP61181362 A JP 61181362A JP 18136286 A JP18136286 A JP 18136286A JP H0735954 B2 JPH0735954 B2 JP H0735954B2
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gas
molten metal
gas injection
container
nozzle
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浩 平田
裕之 片山
直樹 徳光
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、転炉,取鍋等の容器に収容された溶融金属に
ガスを吹き込む方法及びその方法において使用する溶融
金属用精錬容器に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for blowing gas into a molten metal contained in a container such as a converter or a ladle, and a molten metal refining container used in the method.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

転炉,取鍋等の容器に収容された溶融金属に精錬,攪
拌,脱ガス等の処理を施すため、容器の壁に設けたノズ
ルを介してガス,媒溶剤等を吹き込むことが行われてい
る。
In order to perform processing such as refining, stirring, and degassing on molten metal contained in a container such as a converter or a ladle, gas, solvent medium, etc. are blown through a nozzle provided on the wall of the container. There is.

たとえば、底吹き転炉においては、底壁に設けたノズル
を介して酸素ガス,天然ガス,ブタン,プロパン等の炭
化水素ガス,脱燐剤,脱硫剤等の媒溶剤が精錬の推移に
応じて吹き込まれている。このように、溶融金属にガス
等を吹き込む機能を備えた容器としては、LD−OB,LD−A
B,LD−CB,Q−BOP,K−BOP等がある。
For example, in a bottom blowing converter, oxygen gas, natural gas, hydrocarbon gas such as butane and propane, and solvent such as dephosphorizing agent and desulfurizing agent are passed through a nozzle provided on the bottom wall according to the progress of refining. It is blown in. In this way, as a container having a function of blowing gas or the like into the molten metal, LD-OB, LD-A
B, LD-CB, Q-BOP, K-BOP, etc.

容器の底壁や側壁に設けられたノズルから容器内に吹き
込まれたガスは、気泡となって溶融金属と接触し、たと
えばそれが酸素ガスである場合、2〔C〕+O2→2COの
反応によって溶融金属の脱炭を行う。またこのとき、脱
燐剤,脱硫剤等の媒溶剤がガスと共に吹き込まれている
場合、ガスによる攪拌のため溶融金属と媒溶剤との接触
が盛んに行われることになり、溶融金属の純化が促進さ
れる。
The gas blown into the container from a nozzle provided on the bottom wall or side wall of the container becomes bubbles and comes into contact with the molten metal. For example, when it is oxygen gas, a reaction of 2 [C] + O 2 → 2CO Decarburize the molten metal by. Further, at this time, when a solvent such as a dephosphorizing agent or a desulfurizing agent is blown together with the gas, the molten metal is actively contacted with the solvent due to the stirring by the gas, so that the molten metal is purified. Be promoted.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

吹き込んだガスと溶融金属とのこのような反応を迅速に
行わせようとするとき、いきおい多量のガスを容器内に
吹き込むことになる。ところが、ノズルからのガス吹込
み流速を増加させると、吹き込まれたガスは、ノズル先
端から連続的に溶融金属内部に侵入するガス流となる。
そして、この連続したガス流に溶融金属が巻き込まれる
ため、ガス流の周囲に溶融金属の流れが追従する二相流
が生じる。
When such a reaction between the blown gas and the molten metal is to be carried out rapidly, a large amount of gas is blown into the container. However, when the gas blowing velocity from the nozzle is increased, the blown gas becomes a gas flow that continuously penetrates into the molten metal from the tip of the nozzle.
Then, since the molten metal is entrained in this continuous gas flow, a two-phase flow that follows the flow of the molten metal is generated around the gas flow.

この溶融金属の内部に延びるガス流は、その先端部で運
動エネルギーを失うにつれ、周囲にある溶融金属の運動
に影響を受けて変動する。たとえば、何等かの原因によ
り溶融金属が不規則な運動をしている場合、ガス流も不
規則に変動し分裂する。このような不規則な変動・分裂
をもたらす原因としては、浴の揺動等がある。また、ガ
ス流の先端部でなくても、流束が細くなったところから
ガス流が切断され易い。このようにして、溶融金属内に
吹き込まれたガス流は、溶融金属浴中で絶えずその長さ
及び形状を変化させている。
The gas flow extending inside the molten metal fluctuates under the influence of the movement of the surrounding molten metal as it loses kinetic energy at its tip. For example, if the molten metal moves irregularly for some reason, the gas flow also fluctuates and splits irregularly. The cause of such irregular fluctuations / splits is rocking of the bath. Further, even if it is not at the tip of the gas flow, the gas flow is likely to be cut from the place where the flux becomes thin. In this way, the gas stream blown into the molten metal is constantly changing its length and shape in the molten metal bath.

また、容器内に吹き込まれたガスは、溶融金属の熱によ
り加熱されて膨張する。このガスの膨張は、ノズルの容
器内出口で集中的に生じ、いわゆる“底たたき現象”と
して観測される。更に、容器内に吹き込まれるガスの圧
力が大きくなるに伴い、吹き込まれたガスが溶融金属内
部を貫通し上部表面から放出される場合もある。これ
は、“吹き抜け”と呼ばれるものであり、吹き抜けたガ
スに随伴して高温の溶融金属が炉外に飛散し、非常に危
険な状況をもたらすことになる。
The gas blown into the container is heated by the heat of the molten metal and expands. This expansion of the gas occurs intensively at the outlet of the nozzle inside the container and is observed as a so-called "bottoming phenomenon". Furthermore, as the pressure of the gas blown into the container increases, the blown gas may penetrate the inside of the molten metal and be discharged from the upper surface. This is called "blown through", and hot molten metal is scattered along with the blown gas out of the furnace, resulting in a very dangerous situation.

本発明は、従来のガス吹込みにおけるこのような問題を
解消すべく創作されたものであり、安定した状態で溶融
金属内部にガス吹込みを行うことを目的とする。
The present invention was created to solve such problems in conventional gas blowing, and an object thereof is to blow gas into the molten metal in a stable state.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明のガス吹込み方法は、容器の底壁及び/又は側壁
に設けられたノズルを介してその容器内に収納されてい
る溶融金属にガスを吹き込むにあたり、隣接するガス吹
込み用孔部間の距離(D)とガス吹込み用孔部の内径
(d)の比(D/d)が10以下で、隣接するガス流が交差
する角度が30度以上で、かつガス吹込み用孔部の出口か
らガス吹込み用孔部の軸心の交差点までの距離がガス吹
込み用孔部の内径(d)の3〜10倍で160mm以下の範囲
でノズルから容器内に複数のガス流を吹込み、ノズル近
傍で相互に衝突させることを特徴とする。
In the gas blowing method of the present invention, when the gas is blown into the molten metal housed in the container through a nozzle provided on the bottom wall and / or the side wall of the container, the space between the adjacent gas blowing holes is The ratio (D / d) of the distance (D) to the inner diameter (d) of the gas injection hole is 10 or less, the angle at which the adjacent gas flows intersect is 30 degrees or more, and the gas injection hole is The distance from the outlet of the nozzle to the intersection of the axes of the gas injection holes is 3 to 10 times the inner diameter (d) of the gas injection holes and is 160 mm or less. It is characterized by blowing and colliding with each other in the vicinity of the nozzle.

また、この方法を実施するにあたり使用する溶融金属用
精錬装置は、底壁および/または側壁に、複数のガス吹
込み用孔部を有するガス吹込み用ノズルまたは少なくと
も1本のガス吹込み用孔部を有する2本以上のガス吹込
み用ノズルを備えた溶融金属用精錬容器であって、隣接
するガス吹込み用孔部間の距離(D)とガス吹込み用孔
部の内径(d)の比(D/d)が10以下で、隣接するガス
吹込み用孔部の軸心が交差する角度が30度以上で、かつ
ガス吹込み用孔部の出口からガス吹込み用孔部の軸心の
交差点までの距離がガス吹込み用孔部の内径(d)の3
〜10倍で160mm以下であることを特徴とする。
Further, the refining apparatus for molten metal used for carrying out this method is a gas injection nozzle having a plurality of gas injection holes on the bottom wall and / or side wall, or at least one gas injection hole. A refining vessel for molten metal having two or more gas injection nozzles each having a portion, the distance (D) between adjacent gas injection holes and the inner diameter (d) of the gas injection holes. Ratio (D / d) of 10 or less, the angle at which the axes of adjacent gas blowing holes intersect is 30 degrees or more, and the gas blowing hole is The distance to the intersection of the axes is 3 of the inner diameter (d) of the gas injection hole.
It is characterized by being 10 times to 160 mm or less.

〔作用〕[Action]

第1図は、本発明のガス吹込み方法を概略的に説明する
ものである。
FIG. 1 schematically illustrates the gas blowing method of the present invention.

容器1の底壁には、複数のガス吹込み用ノズル2a,2bが
設けられている。これらガス吹込み用ノズル2a,2bに
は、それぞれガス吹込み用孔部3a,3bが穿設されてい
る。そして、この孔の径は内径で表すものとする。ガス
吹込み用孔部3a,3bは、それら軸心が容器1内部の交叉
点Pで交わるように、傾斜して配置されている。
The bottom wall of the container 1 is provided with a plurality of gas injection nozzles 2a, 2b. Gas injection holes 2a and 2b are provided with gas injection holes 3a and 3b, respectively. The diameter of this hole is represented by the inner diameter. The gas injection holes 3a, 3b are arranged so as to be inclined so that their axes intersect at an intersection point P inside the container 1.

この容器1には溶融金属4が収容されており、溶融金属
4の上方にスラグ5が浮遊している。ガス吹込み用孔部
3a,3bを介してこの溶融金属4内部に吹き込まれたガス
は、ガス吹込み用孔部3a,3bの軸心に沿って暫時直進す
る。しかし、それぞれのガス吹込み用孔部3a,3bの軸心
が交叉点Pで交わっているので、ガス吹込み用孔部3a,3
bから吹き込まれた複数のガス流は、交叉点Pで互いに
衝突する。
Molten metal 4 is contained in the container 1, and slag 5 floats above the molten metal 4. Gas injection hole
The gas blown into the molten metal 4 through 3a and 3b goes straight along for a while along the axis of the gas blowing holes 3a and 3b. However, since the axes of the gas injection holes 3a, 3b intersect at the intersection point P, the gas injection holes 3a, 3b
The gas streams blown from b collide with each other at the intersection point P.

交叉点Pでの衝突に至る段階,すなわちガス吹込み用ノ
ズル2a,2bの出口から交叉点Pまでの間は、ガス吹込み
用孔部3a,3bから吹き込まれたガスは充分な直進性をも
っているので、予期した通りのガス流となり溶融金属4
内を進む。そして、交叉点Pにおける衝突の結果、それ
らガス流は運動エネルギーを失い、微細な気泡6として
溶融金属4内を上昇する。
During the stage leading to the collision at the intersection point P, that is, from the outlet of the gas injection nozzles 2a, 2b to the intersection point P, the gas blown from the gas injection holes 3a, 3b has a sufficient straightness. Therefore, the gas flow is as expected and molten metal 4
Go inside. Then, as a result of the collision at the intersection point P, the gas flows lose kinetic energy and rise in the molten metal 4 as fine bubbles 6.

したがって、大きな運動エネルギーをもったままでガス
流が溶融金属4内を貫通し、吹き抜けを生じるのを防ぐ
ことができる。また、ジェットとして吹き込まれるガス
流のコア部における気相静圧が高くなり、溶融金属4の
流動に起因する乱れが少なくなるので、底たたきが減少
する。そのため、本発明によるとき、より大きなガス圧
で安定した吹込みを行うことが可能となる。
Therefore, it is possible to prevent the gas flow from penetrating the molten metal 4 and causing blow-through while maintaining a large kinetic energy. Further, the gas phase static pressure in the core portion of the gas flow blown as a jet is increased, and the turbulence due to the flow of the molten metal 4 is reduced, so that the bottom tapping is reduced. Therefore, according to the present invention, stable blowing can be performed with a larger gas pressure.

この交叉点Pの位置は、吹き込まれたガスが溶融金属4
内部の適当な個所に至るまで、直進性を維持することを
目標として定められる。その位置は、好ましくはガス吹
込み用孔部3a,3bの出口から容器1内方にガス吹込み用
孔部の内径(d)の3〜10倍程度の距離だけ離れたとこ
ろである。また、それぞれのガス吹込み用孔部3a,3bか
ら出た複数のガス流が交叉する角度は、30度以上とする
ことが好ましい。
At the position of this crossing point P, the gas blown into the molten metal 4
It is set with the goal of maintaining straightness until reaching an appropriate place inside. The position is preferably at a distance of about 3 to 10 times the inner diameter (d) of the gas blowing hole from the outlet of the gas blowing hole 3a, 3b inward of the container 1. Further, it is preferable that the angle at which the plurality of gas flows emitted from each of the gas blowing holes 3a and 3b intersect is 30 degrees or more.

なお、第1図に示した例にあっては、容器1底壁に設け
た複数のガス吹込み用ノズル2a,2bからそれぞれガス吹
込みを行うことにより、複数のガス流を溶融金属4内部
に形成している。しかし、複数のガス流の形成方法は、
これに拘束されるものではなく、他の種々の手段が採用
される。たとえば、一個のノズルによっても複数のガス
流を形成することが可能である。
In the example shown in FIG. 1, a plurality of gas streams are supplied to the inside of the molten metal 4 by respectively injecting gas from a plurality of gas injection nozzles 2a, 2b provided on the bottom wall of the container 1. Is formed. However, the method of forming multiple gas streams is
It is not restricted to this, and various other means are adopted. For example, it is possible to form multiple gas streams with a single nozzle.

第2図は、その目的の下に設計されたノズルを数例示
す。同図(a)は、ノズル2の容器内側端面をV字形に
形成し、それぞれの傾斜面にガス吹き込み用孔部3を開
口させたものである。また、同図(b)は、ノズル2の
容器内側端面に、中央部が平坦な窪み7を設け、その窪
み7を区画する内壁を傾斜面とし、その傾斜面にガス吹
き込み用孔部3を開口させたものである。更に、同図
(c)は、同図(b)のノズルに加え、中央部の平坦な
窪み7にもガス吹き込み用孔部3を開口させたものであ
る。
FIG. 2 shows some examples of nozzles designed for that purpose. In FIG. 3A, the end surface of the nozzle 2 on the inner side of the container is formed in a V shape, and the gas blowing holes 3 are opened on the respective inclined surfaces. Further, in FIG. 2B, a hollow 7 having a flat central portion is provided on the inner end surface of the container of the nozzle 2, the inner wall partitioning the hollow 7 is an inclined surface, and the gas blowing hole 3 is formed on the inclined surface. It is opened. Further, in FIG. 7C, in addition to the nozzle shown in FIG. 3B, the gas blowing hole 3 is opened in the flat recess 7 in the central portion.

また、以上の説明においては、ガスを吹き込むことにつ
いて述べたが、このガスに燃料,媒溶剤等を随伴させて
も良いことはいうまでもない。
Further, in the above description, the gas is blown, but it goes without saying that the gas may be accompanied by fuel, solvent, and the like.

〔実施例〕〔Example〕

以下、実施例により本発明の特徴を具体的に説明する。 Hereinafter, the features of the present invention will be specifically described with reference to examples.

転炉に150トンの溶銑を挿入し、この溶銑に対してガス
吹込みを行った。該転炉は、内径16mmのガス吹込み用孔
部各1本を有するノズルを6本装備しており、通常のガ
ス吹込みによるとき、吹込み限界量はノズル一本当り10
m3/分であり、溶銑を均一に混合するに必要な時間は約7
0秒である。
150 tons of hot metal was inserted into the converter, and gas was blown into the hot metal. The converter is equipped with six nozzles each having an inner diameter of 16 mm and one hole for gas injection, and when using ordinary gas injection, the injection limit is 10 per nozzle.
m 3 / min, the time required to mix the hot metal uniformly is about 7
0 seconds.

本実施例においては、それら6本のノズルを2本毎に対
とし、それぞれのガス吹込み用孔部から噴出して直進し
たガス流が60度の角度で衝突するようにノズルを転炉の
炉壁に取り付けた。また、対をなしたノズル相互間の距
離は80cmに設定した。このようにノズルを取り付けたと
き、吹込み限界量がノズル1本当たり30m3/分に向上し
た。その結果、溶銑を均一に混合するに必要な時間が約
25秒に短縮された。
In this embodiment, the six nozzles are paired every two nozzles, and the nozzles of the converter are arranged so that the gas flows ejected from the respective gas injection holes and traveling straight may collide at an angle of 60 degrees. It was attached to the furnace wall. The distance between the paired nozzles was set to 80 cm. When the nozzles were installed in this way, the blowing limit was improved to 30 m 3 / min per nozzle. As a result, the time required to uniformly mix the hot metal is about
It was reduced to 25 seconds.

また、ガス吹込み用孔部の軸心を変更して、その孔部か
ら噴出されるガス流の吹込み角度を種々変えてみたとこ
ろ、吹込み限界量及び均一混合時間に第3図に示すよう
な変化がみられた。この図から明らかなように、吹込み
角度が15度以上になり、それぞれのガス吹込み用孔部か
ら噴出されるガス流が30度の角度で衝突するとき、吹込
み限界量が上昇し、均一混合時間の短縮化が図られた。
Further, when the axis of the gas blowing hole was changed and the blowing angle of the gas flow ejected from the hole was changed variously, the blowing limit amount and the uniform mixing time are shown in FIG. Such changes were seen. As is clear from this figure, when the blowing angle is 15 degrees or more and the gas flows ejected from the respective gas blowing holes collide at an angle of 30 degrees, the blowing limit amount increases, The uniform mixing time was shortened.

また、第1図に示すように隣接するガス吹込み用ノズル
2a,2bを、そのガス吹込み用孔部3a,3bが互いに交叉する
ように配置してものにおいて、ガス吹込み用孔部3a,3b
間の距離(D)とガス吹込み用孔部の内径(d)との関
係を調べたところ、第4図に示すような関係にあること
が明らかになった。即ち、ガス吹込み用孔部の内径
(d)に対して隣接するガス吹込み用孔部2a,2b間の距
離(D)をあまり大きくすることは好ましくない。この
とき、交叉点Pが容器1の奥深くなり、ノズル2a,2bか
ら噴出されたガス流がその交叉点Pに至る前に流速を失
ってしまう。そのため、第3図に示したようなガス流の
衝突による効果が減退する。この点から、隣接するガス
吹込み用孔部3a,3b間の距離(D)とガス吹込み用孔部
の内径(d)との比(D/d)を10以下に保つことが望ま
しい。
Further, as shown in FIG. 1, adjacent gas injection nozzles
Although the gas injection holes 3a, 3b are arranged so that the gas injection holes 3a, 3b cross each other, the gas injection holes 3a, 3b
When the relationship between the distance (D) and the inner diameter (d) of the gas blowing hole was examined, it became clear that the relationship was as shown in FIG. That is, it is not preferable to increase the distance (D) between the adjacent gas blowing holes 2a and 2b with respect to the inner diameter (d) of the gas blowing hole. At this time, the intersection point P becomes deep inside the container 1, and the gas flow ejected from the nozzles 2a and 2b loses its flow velocity before reaching the intersection point P. Therefore, the effect due to the collision of the gas flows as shown in FIG. 3 diminishes. From this point, it is desirable to maintain the ratio (D / d) of the distance (D) between the adjacent gas blowing holes 3a and 3b and the inner diameter (d) of the gas blowing holes to 10 or less.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上に説明したように、本発明においては、溶融金属内
に吹き込まれた複数のガス流が、所定深度まで進行した
ところで衝突によりその運動エネルギーを失う。
As described above, in the present invention, a plurality of gas flows blown into the molten metal lose their kinetic energy due to collision when the gas flow advances to a predetermined depth.

そのため、吹込み圧を上昇しても、ガス流が溶融金属を
突き抜けるようなことがない。すなわち、多量のガス吹
込みが可能となるので、処理能力の向上が図られる。
Therefore, even if the blowing pressure is increased, the gas flow does not penetrate through the molten metal. That is, since a large amount of gas can be blown in, the processing capacity can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明のガス吹込み方法を説明する概略図であ
り、第2図は本発明のガス吹込み用ノズルについての数
例を示し、第3図及び第4図はそれぞれ吹込み角度及び
羽口−交叉点P間の距離を変えたときの影響を示す。 1……容器、2,2a,2b……ガス吹込み用ノズル 3,3a,3b……ガス吹込み用孔部、4……溶融金属 5……スラグ、6……気泡 7……窪み、P……交叉点
FIG. 1 is a schematic view for explaining the gas blowing method of the present invention, FIG. 2 shows some examples of the gas blowing nozzle of the present invention, and FIGS. 3 and 4 are respectively blowing angles. And the effect of changing the distance between the tuyere and the intersection point P. 1 ... Container, 2,2a, 2b ... Gas injection nozzle 3,3a, 3b ... Gas injection hole, 4 ... Melted metal 5 ... Slag, 6 ... Bubbles 7 ... Dimple, P: crossing point

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】容器の底壁及び/又は側壁に設けられたノ
ズルを介してその容器に収容されている溶融金属にガス
を吹き込むにあたり、 隣接するガス吹込み用孔部間の距離(D)とガス吹込み
用孔部の内径(d)の比(D/d)が10以下で隣接するガ
ス流が交差する角度が30度以上で、かつガス吹込み用孔
部の出口からガス吹込み用孔部の軸心の交差点までの距
離がガス吹込み用孔部の内径(d)の3〜10倍で160mm
以下の範囲でノズルから容器内に複数のガス流を吹込
み、ノズル近傍で相互に衝突させることを特徴とする溶
融金属へのガス吹込み方法。
1. When a gas is blown into a molten metal contained in a container through a nozzle provided on a bottom wall and / or a side wall of the container, a distance (D) between adjacent gas injection holes. And the ratio (D / d) of the inner diameter (d) of the gas injection hole is 10 or less, the angle at which adjacent gas flows intersect is 30 degrees or more, and gas is injected from the outlet of the gas injection hole. The distance to the intersection of the shaft center of the gas injection hole is 160 mm when it is 3 to 10 times the inner diameter (d) of the gas injection hole.
A method for injecting gas into a molten metal, which comprises injecting a plurality of gas streams from a nozzle into a container within the following range and causing them to collide with each other in the vicinity of the nozzle.
【請求項2】底壁及び/又は側壁に、複数のガス吹込み
用孔部を有するガス吹込み用ノズル又は少なくとも1本
のガス吹込み用孔部を有する2本以上のガス吹込み用ノ
ズルを備えた溶融金属用精錬容器であって、隣接するガ
ス吹込み用孔部間の距離(D)とガス吹込み用孔部の内
径(d)の比(D/d)が10以下で、隣接するガス吹込み
用孔部の軸心が交差する角度が30度以上で、かつガス吹
込み用孔部の出口からガス吹込み用孔部の軸心の交差点
までの距離がガス吹込み用孔部の内径(d)の3〜10倍
で160mm以下であることを特徴とする溶融金属用精錬容
器。
2. A gas injection nozzle having a plurality of gas injection holes or at least one gas injection nozzle having at least one gas injection hole on a bottom wall and / or side wall. A refining vessel for molten metal, comprising: a ratio (D / d) of a distance (D) between adjacent gas blowing holes and an inner diameter (d) of the gas blowing holes is 10 or less, The angle at which the axes of adjacent gas injection holes intersect is 30 degrees or more, and the distance from the outlet of the gas injection hole to the intersection of the axes of the gas injection holes is for gas injection. A refining vessel for molten metal, which is 3 to 10 times the inner diameter (d) of the hole and 160 mm or less.
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