專利名稱：精煉用頂吹噴槍以及使用該頂吹噴槍的鐵液的精煉方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種精煉用頂吹噴槍(top lance)，進而涉及一種使用該頂吹噴槍的鐵液的精煉方法，其中，優(yōu)選該精煉用頂吹噴槍用于對轉(zhuǎn)爐型精煉容器內(nèi)的鐵液(hot metal 鐵水)或鋼液實施脫磷處理(cbphosphorization treatment 去磷處理)等的氧化精煉(oxidation refining)。本發(fā)明的頂吹噴槍，由于含氧氣體(oxygen containing gas) 的供給路徑與氧化鐵等固體氧源(solid oxygen source)的供給路徑分離，因此能夠從這些路徑朝轉(zhuǎn)爐型精煉容器內(nèi)的鐵液或鋼液的液體表面獨立地供給含氧氣體及固體氧源。并且，本發(fā)明的頂吹噴槍能夠同時供給固體氧源以外的粉體與含氧氣體。進而，本發(fā)明的頂吹噴槍能夠從與噴槍前端部隔開的噴槍的側(cè)面朝轉(zhuǎn)爐型精煉容器的爐內(nèi)空間供給二次燃燒用的含氧氣體。
背景技術(shù)：
在使用高爐鐵液的制鋼工藝中，在利用轉(zhuǎn)爐(converter)進行脫碳吹煉之前，一般進行利用氧氣或固體的氧化鐵將鐵液中所含有的磷(P)的大多半氧化除去的鐵液的預(yù)備脫磷處理(cbphosphorization pretreatment)。特別是近年來，對鋼鐵制品的品質(zhì)要求比以往更加嚴(yán)格，要求比以往更進一步降低磷濃度。為了滿足該品質(zhì)要求，必須比以往更進一步增加實施脫磷處理的鐵液量、或者使脫磷處理后的磷濃度穩(wěn)定地下降。另一方面，為了應(yīng)對降低對以如今的地球暖化為代表的環(huán)境的影響的要求，必須削減制鋼工序中的熔渣(slag 爐渣)的排出量。為了在鐵液的預(yù)備脫磷處理中削減熔渣的排出量，必須降低形成為熔融、且作為磷氧化物(P2O5)吸收用的精煉劑(refining agent) 而發(fā)揮功能的熔渣(稱作“脫磷精煉用熔渣”)的脫磷用的精煉劑(以下，記作“脫磷用精煉劑”)的投入量。鐵液的預(yù)備脫磷處理中的脫磷用精煉劑的主成分是石灰(lime)。因此， 為了滿足上述品質(zhì)要求并削減熔渣排出量，需要既能降低石灰的使用量又能維持所需脫磷量的技術(shù)，亦即需要以石灰少的使用量高效地進行脫磷處理的技術(shù)。在鐵液的預(yù)備脫磷處理中，由于未渣滓化(fluxing)(熔渣化)的石灰并不利于脫磷反應(yīng)，因此為了削減石灰的使用量，重要的是促進添加后的石灰的渣滓化。以往，作為針對以石灰為主的熔渣的渣滓化能力優(yōu)異的渣滓化促進用的助熔劑(渣滓化促進劑 fluxing agent)，已知有螢石(fluorite 以氟化鈣為主成分的礦石)，即使在脫磷處理中也使用螢石。然而，近年來，伴隨著對環(huán)境規(guī)定的強化，對含有氟的助熔劑的使用進行了限制。因此，對即使不使用螢石也能夠促進基于石灰的脫磷反應(yīng)的方法進行了研究，并提出了多個方案。作為其中的一種方法，提出有如下技術(shù)將石灰系的脫磷用精煉劑供給到與被供給了含氧氣體或氧化鐵等的氧源的位置相同、或靠近的位置。該技術(shù)能夠促進石灰系的脫磷用精煉劑的渣滓化，并能夠以少的石灰系脫磷用精煉劑高效地進行脫磷處理。例如，在專利文獻1中提出有以下述方式進行的鐵液的預(yù)備脫磷處理的方法將石灰系脫磷用精煉劑及吸熱物質(zhì)添加到被供給了氧氣的位置。在專利文獻2中公開了如下頂吹噴槍，優(yōu)選將該頂吹噴槍用于朝因氧氣的供給而在鐵液表面形成的燃燒點(fire spot, hot spot:熱點)區(qū)域添加石灰系脫磷用精煉劑。該頂吹噴槍形成為四層管構(gòu)造，在軸心部位置配置有用于供給石灰系脫磷用精煉劑的粉體吹入噴嘴，在該粉體吹入噴嘴周圍配置有用于供給氧氣的多個噴嘴。并且，在專利文獻3中提出了具有五層管構(gòu)造的精煉用頂吹噴槍，對于該精煉用頂吹噴槍，同時供給含氧氣體和石灰系脫磷用精煉劑的供給路徑、 與氧化鐵的供給路徑分離，并且該精煉用頂吹噴槍用于從這些路徑將含氧氣體、石灰系脫磷用精煉劑及氧化鐵供給到鐵液表面，從而對鐵液實施脫磷處理等的氧化精煉。在該專利文獻3中還提出了如下方案在氧化鐵供給路徑的周圍設(shè)置緩沖空間，由此檢測氧化鐵供給路徑上的破孔。然而，由于溫度越低越利于熔融鐵的脫磷反應(yīng)，因此在鐵液達到1300°C 1400°C 左右的階段進行脫磷反應(yīng)。例如，專利文獻1及專利文獻2中公開了不足1300°C 1350°C 左右的實施溫度。并且，由于能夠?qū)θ刍?free board)(爐內(nèi)的未被靜置鐵液占據(jù)的空間)進行大幅強烈的攪拌，因此一般在轉(zhuǎn)爐型精煉容器內(nèi)進行鐵液的預(yù)備脫磷處理。然而， 由于是低溫，因此在脫磷處理中飛濺的鐵液會在轉(zhuǎn)爐型精煉容器的側(cè)壁或爐口等處附著、 凝固，進而堆積成生鐵塊，從而會導(dǎo)致鐵液成品率的下降以及由生鐵塊除去作業(yè)造成的生產(chǎn)性的降低。該生鐵塊附著的問題并不局限于在鐵液的預(yù)備脫磷處理中存在，即使在利用轉(zhuǎn)爐進行的鐵液的脫碳精煉中也成為問題。也就是說，在利用轉(zhuǎn)爐進行的鐵液的脫碳精煉中存在下述問題等困吹煉中的鐵液飛濺(稱作“噴濺(spitting)”)或熔渣噴出(稱作“噴渣 (slopping)”)而使得生鐵塊在轉(zhuǎn)爐的內(nèi)壁或爐口堆積，從而妨礙向爐內(nèi)裝填入鐵液及廢鐵。還提出了多個用于解決該生鐵塊附著問題的方案。例如，專利文獻4中提出了如下精煉方法頂吹噴槍在前端部具有主孔噴嘴，在與該頂吹噴槍的前端部隔開規(guī)定隔離的頂吹噴槍的側(cè)面，配置有水平或朝下方向的二次燃燒用噴嘴，從所述主孔噴嘴供給氧氣而對轉(zhuǎn)爐內(nèi)的鐵液或鋼液進行氧化精煉，與此同時，從所述二次燃燒用噴嘴供給氧氣而將附著于轉(zhuǎn)爐的生鐵塊熔化。[專利文獻1]日本特開2003-3^021號公報[專利文獻2]日本特開2006-336033號公報[專利文獻3]日本特開2008-208407號公報[專利文獻4]日本特開2008-138271號公報目前，在制鋼工序中，主流是采用如下氧化精煉方法以鐵液的預(yù)備脫磷處理為主，作為氧源同時使用含氧氣體等氣體氧源、與氧化鐵等固體氧源，并將這些氧源添加到同一位置或接近的位置。并且，在該情況下，還施行了如下精煉方法將所述氣體氧源用作輸送用氣體，將脫磷用精煉劑等熔劑(flux)與氣體氧源一起輸送(參照專利文獻；3)，由此將熔劑投入到氣體氧源的添加位置。并且，在實施這樣的精煉的情況下，為了確保鐵成品率及生產(chǎn)性，如下措施也極其重要利用從頂吹噴槍側(cè)面的二次燃燒用噴嘴供給的氣體氧源將附著于轉(zhuǎn)爐型精煉容器的內(nèi)壁及爐口的生鐵塊熔化。作為用于實施這樣的精煉的頂吹噴槍，若對上述現(xiàn)有的各種形狀的頂吹噴槍進行驗證，則會發(fā)現(xiàn)無法采用其中的任一種頂吹噴槍。并且，即使對上述現(xiàn)有的頂吹噴槍進行組合，也無法獲得能夠滿足要求的頂吹噴槍。例如，即使以與專利文獻3所提出的頂吹噴槍的含氧氣體供給路徑連接的方式設(shè)置專利文獻4所提出的二次燃燒用噴嘴，若經(jīng)由含氧氣體供給路徑而與含氧氣體一起輸送熔劑，則會產(chǎn)生因該熔劑而使得二次燃燒用噴嘴堵塞這樣的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于這樣的情形而完成的，其目的在于，提供一種精煉用頂吹噴槍，像鐵液的預(yù)備脫磷處理那樣地，每當(dāng)在轉(zhuǎn)爐型精煉容器內(nèi)對鐵液或鋼液進行氧化精煉時，都能夠進行有效的氧化精煉，與此同時，還能夠有效地熔化附著于轉(zhuǎn)爐型精煉容器的生鐵塊。本發(fā)明的目的還在于提供一種使用了該精煉用頂吹噴槍的鐵液的精煉方法。以下為用于解決上述課題的本發(fā)明的主旨。(1) 一種精煉用頂吹噴槍，用于對收納于轉(zhuǎn)爐型精煉容器內(nèi)的鐵液或鋼液的氧化精煉，該精煉用頂吹噴槍的特征在于，在頂吹噴槍的前端部具有鉛垂朝下或朝斜下方向的吹煉用主孔噴嘴及固體氧源吹入用副孔噴嘴，并在上方與上述前端部隔離的位置處的頂吹噴槍的側(cè)面部具有水平或朝斜下方向的二次燃燒用噴嘴，并且，在頂吹噴槍的內(nèi)部具有第一供給路徑，該第一供給路徑用于通過上述主孔噴嘴而與吹煉用的含氧氣體一起供給不同于固體氧源的粉體、或者用于通過上述主孔噴嘴供給吹煉用的含氧氣體；第二供給路徑，該第二供給路徑用于通過上述二次燃燒用噴嘴供給二次燃燒用的含氧氣體；以及第三供給路徑，該第三供給路徑用于通過上述副孔噴嘴而與輸送用氣體一起供給粉體狀的固體氧源。S卩，第一供給路徑具有精煉用熔劑導(dǎo)入部，該精煉用熔劑導(dǎo)入部用于將不同于固體氧源的粉體(以下記作“精煉用熔劑”)導(dǎo)入到該路徑；以及含氧氣體導(dǎo)入部，該含氧氣體導(dǎo)入部用于將含氧氣體導(dǎo)入到該路徑。精煉用熔劑導(dǎo)入部可以是將精煉用熔劑與輸送氣體一起導(dǎo)入的導(dǎo)入部，該輸送氣體也優(yōu)選為含氧氣體。當(dāng)然，可以形成為從同一導(dǎo)入部將精煉用熔劑與含氧氣體導(dǎo)入(即，從該導(dǎo)入部將預(yù)先混合成通過上述主孔噴嘴供給上述精煉用熔劑與含氧氣體時的比率的物質(zhì)導(dǎo)入)的構(gòu)造。另外，在操作中，可以使精煉用熔劑的導(dǎo)入停止而通過上述含氧氣體導(dǎo)入部僅將含氧氣體導(dǎo)入到第一供給路徑。并且，第二供給路徑具有將含氧氣體導(dǎo)入到該路徑的含氧氣體導(dǎo)入部。進而，第三供給路徑具有將固體氧源與輸送用氣體一起導(dǎo)入到該路徑的固體氧源導(dǎo)入部。另外，在操作中，可以使固體氧源的供給停止而通過上述導(dǎo)入部僅將輸送用氣體導(dǎo)入到第三供給路徑。此處，第一供給路徑與第二供給路徑可以共有含氧氣體導(dǎo)入部。在該情況下，設(shè)置用于防止上述精煉用熔劑混入到第二供給路徑的隔離構(gòu)造。(2)根據(jù)上述(1)所記載的精煉用頂吹噴槍，其特征在于，上述第二供給路徑的末端被關(guān)閉，從而利用第二供給路徑供給的含氧氣體并不在第一供給路徑及第三供給路徑匯合。另外，第二供給路徑的末端意味著該路徑的、比最靠近噴槍前端部的二次燃燒用噴嘴更靠前(噴槍前端部側(cè))的部分。(3)根據(jù)上述(2)所記載的精煉用頂吹噴槍，其特征在于，朝上述第二供給路徑供給還原性氣體、碳酸氣體、非氧化性氣體、稀有氣體中的任一種或兩種以上的氣體。
即，第二供給路徑具有將上述任一種或兩種以上的氣體導(dǎo)入到該路徑的導(dǎo)入部。 當(dāng)然，可以形成為將這些氣體從與上述含氧氣體相同的導(dǎo)入部導(dǎo)入的構(gòu)造。(4)根據(jù)上述(1) (3)中任一項所記載的精煉用頂吹噴槍，其特征在于，在上述第三供給路徑的周圍，具備存在空氣、還原性氣體、碳酸氣體、非氧化性氣體、稀有氣體中的任一種或兩種以上的氣體的緩沖空間，基于存在于該緩沖空間的氣體的壓力或流量的變化來檢測第三供給路徑上的破孔。(5)根據(jù)上述(1) 中任一項所記載的精煉用頂吹噴槍，其特征在于，上述第一供給路徑、上述第二供給路徑及上述第三供給路徑配置于同心圓上。(6) 一種鐵液的精煉方法，其特征在于，將石灰系脫磷用精煉劑添加到收納于轉(zhuǎn)爐型精煉容器的鐵液，使添加的上述脫磷用精煉劑渣滓化而形成為熔渣，當(dāng)由此對鐵液實施氧化精煉時，利用上述(1) (5)中任一項所記載的精煉用頂吹噴槍，從第一供給路徑將吹煉用的氧氣朝鐵波表面供給，同時，從第三供給路徑將固體氧源與輸送用氣體一起朝被供給了吹煉用的氧氣的位置附近的鐵波表面供給，進而，從第二供給路徑將二次燃燒用氧氣朝轉(zhuǎn)爐型精煉容器的爐內(nèi)空間供給從而進行氧化精煉。另外，優(yōu)選從第一供給路徑將上述石灰系脫磷用精煉劑的至少一部分朝上述鐵液供給。根據(jù)本發(fā)明，頂吹噴槍在其內(nèi)部具有第一供給路徑，該第一供給路徑用于通過主孔噴嘴而與吹煉用的含氧氣體一起供給石灰系脫磷用精煉劑等不同于固體氧源的粉體、或者用于通過主孔噴嘴供給吹煉用的含氧氣體；第二供給路徑，該第二供給路徑用于通過二次燃燒用噴嘴供給二次燃燒用的含氧氣體；以及第三供給路徑，該第三供給路徑用于通過副孔噴嘴而與輸送用氣體一起供給粉體狀的固體氧源。因此，即使從第一供給路徑及第三供給路徑供給粉體，二次燃燒用噴嘴也會僅噴射含氧氣體，二次燃燒用噴嘴不會關(guān)閉，而是會長時間穩(wěn)定地噴射二次燃燒用含氧氣體。由此，能夠抑制生鐵塊附著于轉(zhuǎn)爐型精煉容器， 能夠預(yù)先防止伴隨于生鐵塊附著的不良影響，并能夠達成鐵成品率的提高及生產(chǎn)性的提高。并且，由于能夠朝同一位置或其附近分別供給含氧氣體、固體氧源以及石灰系脫磷用精煉劑等熔劑，因此能夠?qū)崿F(xiàn)有效地進行鐵液及鋼液的氧化精煉。


圖1是示出了本發(fā)明所涉及的精煉用頂吹噴槍的例子的概要剖視圖。圖2是在本發(fā)明所涉及的精煉用頂吹噴槍中示出了朝向緩沖空間的緩沖用氣體的供給路徑的圖。圖3是示出了本發(fā)明所涉及的精煉用頂吹噴槍的其它例子的概要剖視圖。
具體實施例方式以下，參照附圖對本發(fā)明進行具體說明。另外，雖然以下舉例示出的噴槍是典型的例子，但是各部位(噴嘴、路徑等)的形狀、尺寸、數(shù)量、位置等并不局限于此。即，為了合理地實現(xiàn)各部位的目的，能夠以公知技術(shù)為參考并結(jié)合實際使用環(huán)境來設(shè)計構(gòu)造。圖1是示出了本發(fā)明所涉及的精煉用頂吹噴槍的一例的概要剖視圖。如圖1所示， 本發(fā)明所涉及的頂吹噴槍1構(gòu)成為包括圓筒狀的噴槍主體2 ；噴槍噴嘴3，該噴槍噴嘴3通過焊接等與該噴槍主體2的下端連接；以及噴槍頂部4，該噴槍頂部4位于噴槍主體2的上端部，并形成為粉體、冷卻水的導(dǎo)入部(噴槍主體2的與各供給設(shè)備的連接部)。噴槍主體 2由最外管5、外管6、中管7、隔離管8、內(nèi)管9、最內(nèi)管10的同心圓狀的6種鋼管亦即六層管構(gòu)成。在銅制的噴槍噴嘴3的軸心部設(shè)置有鉛垂朝下方向的副孔噴嘴12，在該副孔噴嘴 12的周圍設(shè)置有多個以鉛垂斜下方向為排出方向的主孔噴嘴11。并且，在噴槍主體2的側(cè)面部、且在上方與噴槍噴嘴3的前端部隔離的位置，將以水平或斜下方向為排出方向的多個二次燃燒用噴嘴13，在噴槍主體2的圓周方向上以大致相等間隔設(shè)置。雖然在圖1中的鉛垂方向上形成為兩段，但是也可以是一段或3段以上。另外，將水平或斜下方向的二次燃燒用噴嘴13設(shè)置于在上方與噴槍噴嘴3的前端部隔離的位置處的側(cè)面部，意味著將二次燃燒用噴嘴13在噴槍側(cè)面部上的位置及朝向(角度)選定成使其噴射方向朝向精煉容器的爐壁。并且，優(yōu)選地，考慮到一般的轉(zhuǎn)爐頂吹噴槍噴嘴3的冷卻水路等的設(shè)計制約，將離噴槍前端部最近的二次燃燒用噴嘴13與噴槍前端部之間的距離設(shè)定成，距離噴槍前端300mm 以上。主孔噴嘴11是用于將作為吹煉用氣體的含氧氣體、或者以該含氧氣體為輸送用氣體而與含氧氣體一起將固體氧源以外的熔劑等的粉體(“精煉用熔劑”)亦即石灰系脫磷用精煉劑等的粉體，吹入到轉(zhuǎn)爐等精煉容器(未圖示)內(nèi)部的噴嘴。副孔噴嘴12是用于將鐵礦石、軋制氧化皮(mill scale)等的固體氧源與輸送用氣體一起吹入到精煉容器內(nèi)部的噴嘴。并且，二次燃燒用噴嘴13是用于將二次燃燒用的含氧氣體吹入到精煉容器內(nèi)部空間的噴嘴。如圖1所示，主孔噴嘴11采用了越靠近前端部截面越擴大的所謂的拉瓦爾噴嘴 (laval nozzle)的形狀。另一方面，雖然副孔噴嘴12及二次燃燒用噴嘴13是筆直形狀，但是副孔噴嘴12及二次燃燒用噴嘴13也可以采用拉瓦爾噴嘴的形狀。該頂吹噴槍1在精煉容器的上方被支承裝置(未圖示)支承為能夠在精煉容器的內(nèi)部升降。雖然在圖1的噴槍的情況下并不存在對主孔噴嘴11的設(shè)置孔數(shù)及孔徑等的特殊制約，但是根據(jù)朝頂吹噴槍1的供給氣體壓力等的制約，由于設(shè)置孔數(shù)及口徑必然根據(jù)所需的含氧氣體供給量來決定，因此需要在滿足這些制約的范圍內(nèi)設(shè)定設(shè)置孔數(shù)及口徑等。 雖然也不存在對二次燃燒用噴嘴13的設(shè)置孔數(shù)及口徑等的特殊條件，但是需要根據(jù)爐的形狀來設(shè)定成適合于附著生鐵塊的熔化的配置。此處，所謂的含氧氣體是氧氣(純氧氣)、 富氧氣體、或氧氣與稀有氣體等的混合氣體，并且是氧氣濃度高于空氣的氣體。作為從副孔噴嘴12吹入的固體氧源，能夠使用鐵礦石的燒結(jié)礦、軋制氧化皮、集塵粉塵、砂鐵、鐵礦石、錳礦石等。此處，集塵粉塵是指在高爐、轉(zhuǎn)爐的燒結(jié)工序中從廢氣中回收的、含有FeO或 Fe2O3的粉塵。另外，雖然在本發(fā)明中是以含氧氣體為輸送用氣體從主孔噴嘴11將作為一種石灰系脫磷用精煉劑的生石灰等的熔劑吹入，但是同樣地，也可以從副孔噴嘴12將生石灰等的熔劑與固體氧源一起吹入。當(dāng)然，利用各自獨立的流量計(未圖示)，獨立地對從副孔噴嘴12噴出的流量、以及從主孔噴嘴11噴出的流量進行流量控制。最外管5與外管6之間的間隙、以及外管6與中管7之間的間隙，形成為用于冷卻頂吹噴槍1的冷卻水的流路。進而，從設(shè)置于噴槍頂部4的供水管(未圖示)供給的冷卻水，通過外管6與中管7之間的間隙而到達噴槍噴嘴3的部位，在噴槍噴嘴3的部位反轉(zhuǎn)而通過最外管5與外管6之間的間隙并從設(shè)置于噴槍頂部4的排水管(未圖示)排出。也可以使供排水的路徑與上述路徑相反。中管7與隔離管8之間的間隙形成為用于朝二次燃燒用噴嘴13供給含氧氣體的第二供給路徑。進而，從設(shè)置于噴槍頂部4的與中管7連通的含氧氣體供給管14被導(dǎo)入到中管7的內(nèi)部的含氧氣體，通過第二供給路徑到達二次燃燒用噴嘴13，進而被從二次燃燒用噴嘴13噴出。然而，隔離管8的上端部并未到達含氧氣體供給管14的設(shè)置部位(含氧氣體的導(dǎo)入部)。即，從含氧氣體供給管14導(dǎo)入到中管7內(nèi)部的含氧氣體，還流入到隔離管8與內(nèi)管9之間的間隙(如后所述，隔離管8與內(nèi)管9之間的間隙為第一供給路徑)，進而通過該間隙而噴出到主孔噴嘴11。并且，隔離管8的下端部并未到達噴槍噴嘴3的部位。 即，雖然從中管7與隔離管8之間的間隙亦即第二供給路徑通過，但是未從二次燃燒用噴嘴 13噴出的含氧氣體在第一供給路徑匯合，進而從主孔噴嘴11噴出。隔離管8與內(nèi)管9之間的間隙形成為第一供給路徑，該第一供給路徑用于將吹煉用的含氧氣體、或與該含氧氣體一起將不同于固體氧源的粉體(“精煉用熔劑”)例如石灰系脫磷用精煉劑等粉體向主孔噴嘴11供給。也就是說，在噴槍頂部4，以含氧氣體為輸送用氣體、且用于供給精煉用熔劑的粉體供給管15 (該供給管的設(shè)置部位成為精煉用熔劑導(dǎo)入部)設(shè)置成與隔離管8連通，并且如前所述，含氧氣體供給管14 (該供給管的設(shè)置部位成為含氧氣體導(dǎo)入部)設(shè)置成與中管7連通。進而，在從主孔11將精煉用熔劑與吹煉用含氧氣體一起吹入的情況下，從含氧氣體供給管14供給的含氧氣體、與從粉體供給管15供給的粉體及含氧氣體匯合，進而通過第一供給路徑。在該情況下，由于隔離管8的下端位置比二次燃燒用噴嘴13的設(shè)置位置更靠下方，因此通過第一供給路徑的粉體不會流入到二次燃燒用噴嘴13。即，隔離管8作為用于防止所述精煉用熔劑混入到第二供給路徑的隔離構(gòu)造而發(fā)揮功能。在從主孔噴嘴1僅吹入吹煉用含氧氣體的情況下，只要使粉體供給管15停止供給、或從粉體供給管15僅供給含氧氣體即可。作為精煉用熔劑亦即不同于固體氧源的粉體，能夠應(yīng)用固體氧源以外且為了實現(xiàn)有效的精煉而投入的公知的(或能夠預(yù)知的)所有固體物質(zhì)。例如，除了所述的石灰系脫磷用精煉劑(生石灰(CaO)及石灰石(CaCO3)、或白云石(CaCO3 · MgCO3)、脫碳熔渣、二次精煉熔渣等)以外，還能夠舉出熔渣的原料(例如硅石(SiO2)、含有氧化鎂的磚渣等)、以及渣滓化促進劑(螢石、氧化鈦、含有氧化鋸等的物質(zhì)等)等等。另外，通常作為精煉用熔劑， 至少供給石灰系脫磷用精煉劑。最內(nèi)管10的內(nèi)部形成為第三供給路徑，該第三供給路徑用于將固體氧源與輸送用氣體一起向副孔噴嘴12供給。即，與輸送用氣體一起從設(shè)置于噴槍頂部4的與最內(nèi)管10 連通的供給管(未圖示)供給到最內(nèi)管10內(nèi)部的固體氧源，通過最內(nèi)管10內(nèi)部而到達副孔噴嘴12，進而從副孔噴嘴12噴出。此處，所述供給管的設(shè)置部(未圖示)成為固體氧源導(dǎo)入部。作為輸送固體氧源的輸送用氣體，優(yōu)選含氧量在空氣以下的氣體，特別優(yōu)選使用空氣、還原性氣體、碳酸氣體、非氧化性氣體、稀有氣體中的任一種或兩種以上的氣體。將空氣、還原性氣體、碳酸氣體、非氧化性氣體、稀有氣體用作固體氧源的輸送用氣體的理由如下。與從主孔噴嘴11吹入的含氧氣體相比，空氣中氧氣的含有量少，并且，還原性氣體、碳酸氣體、非氧化性氣體、稀有氣體實質(zhì)上不含有氧氣。因此，能夠防止固體氧源所含的微量的金屬鐵(metallic iron)在輸送中燃燒，并能夠防止因輸送中固體氧源與最內(nèi)管10的接觸而產(chǎn)生的火花所導(dǎo)致的最內(nèi)管10的燃燒。此處，還原性氣體是指丙烷氣體等碳氫化合物系氣體及CO氣體，非氧化性氣體是指氮氣等不具有氧化能力的氣體，稀有氣體是指Ar氣體或He氣體等惰性氣體。內(nèi)管9與最內(nèi)管10之間的間隙在前端部的噴槍噴嘴3的部位被密封而終止，形成為從設(shè)置于噴槍頂部4的緩沖用氣體供給管16供給的空氣、還原性氣體、碳酸氣體、非氧化性氣體、稀有氣體中的任一種或兩種以上的氣體存在的緩沖空間。在本發(fā)明中，將存在于緩沖空間的氣體稱作“緩沖用氣體”。圖2中示出了朝該緩沖空間的緩沖用氣體的供給路徑。如圖2所示，具備檢測器 (detector) 20、遙控操作閥21、軟管22以及多個手動截止閥23的緩沖用氣體導(dǎo)入裝置19， 與設(shè)置于噴槍頂部4的緩沖用氣體供給管16連接。進而，經(jīng)由該緩沖用氣體導(dǎo)入裝置19向緩沖空間供給緩沖用氣體。作為檢測器20，設(shè)置了壓力計或流量計、或者壓力計及流量計雙方。作為緩沖用氣體朝緩沖空間的導(dǎo)入方法，可以將遙控操作閥21關(guān)閉而將緩沖用氣體密封于緩沖空間，或者可以打開遙控操作閥21而使緩沖用氣體的壓力始終作用于緩沖空間。 在圖2的例子中，構(gòu)成為能夠進行上述任意操作。另外，軟管22的長度形成為頂吹噴槍1 上下升降時的余量。并且，雖然在圖2的例子中將檢測器20設(shè)置成比軟管22更靠近頂吹噴槍1側(cè)，但是也可以將其設(shè)置成比軟管22更靠供給側(cè)等，無論將檢測器20設(shè)置于哪個部位都可以。當(dāng)基于緩沖空間的壓力變動的測量值來檢測破孔時，必須將檢測器20配置成比遙控操作閥21更靠頂吹噴槍1側(cè)。因此，根據(jù)操作的柔性的觀點，優(yōu)選將檢測器20配置成比遙控操作閥21更靠頂吹噴槍1側(cè)。將空氣、還原性氣體、碳酸氣體、非氧化性氣體、稀有氣體用作緩沖用氣體的理由， 與將這些種類的氣體用作固體氧源的輸送用氣體的理由相同。即，其理由在于，在固體氧源的輸送中，即使在作為該固體氧源的供給路徑亦即第三供給路徑的最內(nèi)管10產(chǎn)生破孔而使得緩沖用氣體與固體氧源接觸，只要將這些種類的氣體用作緩沖用氣體，就能夠防止因固體氧源中的金屬鐵的燃燒、以及固體氧源與最內(nèi)管10的接觸而產(chǎn)生的火花所導(dǎo)致的最內(nèi)管10的燃燒。困此，除了上述氣體以外，只要是含氧量在空氣以下的氣體，就能夠用作緩沖用氣體。能夠以下述方式對最內(nèi)管10在精煉中的破孔進行檢測。即，由于若在精煉中在最內(nèi)管10產(chǎn)生破孔，則緩沖空間與最內(nèi)管10的內(nèi)部連通，從而緩沖空間內(nèi)的壓力產(chǎn)生變化、 或者朝緩沖空間供給的緩沖用氣體的流量產(chǎn)生變化，因此基于該變化能夠檢測破孔。作為具體的檢測方法，能夠采用以下兩種方法。一種方法為如下方法設(shè)置壓力計、或壓力計與流量計雙方作為檢測器20，在將緩沖用氣體導(dǎo)入到緩沖空間以后，關(guān)閉遙控操作閥21而將緩沖用氣體封裝入緩沖空間，利用檢測器20來測量精煉中緩沖空間內(nèi)的壓力，由此檢測破孔。其它方法為如下方法設(shè)置流量計作為檢測器20，打開遙控操作閥22而使緩沖用氣體的壓力始終作用于緩沖空間，在該狀態(tài)下利用檢測器20來測量流量，從而根據(jù)產(chǎn)生破孔后的流量變化來檢測破孔。以下，對利用以該方式構(gòu)成的本發(fā)明所涉及的頂吹噴槍1在轉(zhuǎn)爐內(nèi)實施鐵液的預(yù)備脫磷處理的例子進行說明。將本發(fā)明所涉及的頂吹噴槍1配置于轉(zhuǎn)爐內(nèi)的鐵液的上方規(guī)定位置，從主孔噴嘴 11向鐵波表面噴射作為含氧氣體的氧氣。并且與此同時，將空氣、還原性氣體、碳酸氣體、非氧化性氣體、稀有氣體中的任一種或兩種氣體作為輸送用氣體而從副孔噴嘴12向鐵液表面噴射固體氧源。從副孔噴嘴12噴射的固體氧源，被供給到位于與被供給了氧氣的位置相同位置的鐵液表面、或其附近。在脫磷處理中，需要用于吸收脫磷反應(yīng)中所生成的磷氧化物 (P2O5)的脫磷精煉用熔渣，從而還需投入作為該脫磷精煉用熔渣的石灰系脫磷用精煉劑。作為石灰系脫磷用精煉劑，只要是含有CaO、且能夠進行本發(fā)明所期望的脫磷處理的物質(zhì)即可，對于CaO的含量并沒有特殊限制。通常是由CaO單獨構(gòu)成的物質(zhì)、或者是含有質(zhì)量百分比為50%以上的CaO并按需要含有其它成分的物質(zhì)。作為具體的例子，能夠使用生石灰(CaO)及石灰石(CaCO3)、或白云石(CaCO3 · MgCO3)，進而還能夠使用將作為渣滓化促進劑的含有氧化鈦、氧化鋁、氧化錳的物質(zhì)混合入這些物質(zhì)中的物質(zhì)。并且，由于脫碳熔 ■ (decarburization slag)及澆包熔· (ladle refining slag)等也以 CaO 為主成分、且含磷量少，因此完全能夠?qū)⑵溆米魇蚁得摿子镁珶拕?。在鐵液表面上，氧氣與鐵液表面碰撞的位置(稱作“燃燒點”)因氧氣與鐵液中的碳的反應(yīng)而形成高溫，從而被供給到燃燒點或燃燒點附近的固體氧源迅速熔融，會使熔渣中的FeO成分增加。由此，熔渣中的氧勢升高，也就是說，迅速地形成了最適于脫磷反應(yīng)的熔渣，從而即使熔渣量少、且處于高溫下，也能夠進行脫磷反應(yīng)。并且，將石灰系脫磷用精煉劑投入到燃燒點或燃燒點附近，由此促進石灰系脫磷用精煉劑的渣滓化而在早期形成脫磷精煉用熔渣，從而會更進一步促進脫磷反應(yīng)。因此，優(yōu)選地，還經(jīng)由主孔噴嘴11、或主孔噴嘴 11及副孔噴嘴12將石灰系脫磷用精煉劑投入到燃燒點或燃燒點附近。在進行該吹煉時，從二次燃燒用噴嘴13供給二次燃燒用的氧氣，從而在進行脫磷精煉的同時將爐體上附著的生鐵塊熔化、或防止生鐵塊的附著。由此，能夠預(yù)先防止伴隨于生鐵塊附著的不良影響，并能夠?qū)崿F(xiàn)鐵成品率的提高及生產(chǎn)性的提高。在該情況下，優(yōu)選地，來自二次燃燒用噴嘴13的氧氣的供給量(Q)處于來自主孔噴嘴11的氧氣供給量(Qq)的5% 30%的范圍。若100Q/Q。不足5%，則二次燃燒用的氧氣過少，二次燃燒發(fā)熱量不足，從而無法熔化附著生鐵塊。另一方面，若100Q/Q。超過30%， 則二次燃燒發(fā)熱量過剩，從而會促進爐體耐火物的熔損。并且，若來自二次燃燒用噴嘴13的氧氣的流速變得過快，使得來自二次燃燒用噴嘴13的氧氣直接到達爐壁，則不僅附著生鐵塊局部地熔化，爐體耐火物也會局部地熔損。 因此，重要的是在直至來自二次燃燒用噴嘴13的氧氣噴射流到達爐壁為止的期間內(nèi)，使氧氣噴射流與在爐內(nèi)產(chǎn)生的CO氣體反應(yīng)，從而使二次燃燒熱量在爐內(nèi)均勻地分散。如專利文獻4所公開，可知在來自二次燃燒用噴嘴13的氧氣的流速衰減到30m/ 秒的時刻，爐內(nèi)產(chǎn)生的CO氣體與來自二次燃燒用噴嘴13的氧氣反應(yīng)，從而產(chǎn)生二次燃燒反應(yīng)。利用下述算式(1)能夠求出從二次燃燒用噴嘴13供給的氧氣的流速達到30m/秒時與二次燃燒用噴嘴13的噴嘴出口之間的距離X(m)。[數(shù)學(xué)式1]
V de/1000小
_ χ =--xV0 …⑴
60xC 然而，在算式(1)中，Vtl表示二次燃燒用噴嘴的出口處的氧氣噴射流的流速(m/ 秒)，de表示二次燃燒用噴嘴的出口直徑(mm)，C = 0. 016+0. 19/(Ptl-Pe)，其中，P。表示二次燃燒用噴嘴的以絕對壓力示出的氧氣背壓(kgf/cm2)，Pe表示轉(zhuǎn)爐型精煉容器內(nèi)的以絕對壓力表示的大氣壓力(kgf/cm2)。若在該距離X未到達爐壁這樣的適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)進行頂吹噴槍的設(shè)計及吹煉條件的控制，則能夠避免局部的生鐵塊熔化及爐壁耐火物的熔損，并能夠使二次燃燒反應(yīng)熱量在爐內(nèi)均勻地分散。另外，在圖1所示的頂吹噴槍1中，隔離管8的下端部并未到達噴槍噴嘴3的部位， 第二供給路徑朝第一供給路徑開口。困此從二次燃燒用噴嘴13噴出的含氧氣體的流量，取決于主孔噴嘴11的總截面積與二次燃燒用噴嘴13的總截面積的比，從而無法獨立地控制從二次燃燒用噴嘴13的噴出量。也就是說，從含氧氣體供給管14及粉體供給管15供給的含氧氣體的總量根據(jù)兩者的總截面積來分配。對此進行了改善，由此還能夠獨立地控制二次燃燒用的含氧氣體流量，以進行更高精度的吹煉控制。然而，在該情況下，必須將頂吹噴槍的內(nèi)部構(gòu)造改變成圖1所示的頂吹噴槍1。圖3中示出了能夠獨立于吹煉用含氧氣體地對二次燃燒用的含氧氣體的流量進行控制的頂吹噴槍的例子。在圖3所示的頂吹噴槍IA中，隔離管8的下端到達噴槍噴嘴3的部位，在噴槍噴嘴3的部位，中管7與隔離管8之間的間隙亦即第二供給路徑被密封。并且，在噴槍頂部4， 隔離管8的上端位于比中管7的上端位置更靠上方的位置，通過在中管7與隔離管8之間設(shè)置密閉用的密封件而將第二供給路徑密封。進而，含氧氣體供給管18與中管7連通(該供給管的設(shè)置部成為含氧氣體導(dǎo)入部)。即，從含氧氣體供給管18供給到中管7的內(nèi)部的含氧氣體，通過中管7與隔離管8之間的間隙亦即第二供給路徑而從二次燃燒用噴嘴13噴出ο另一方面，在噴槍頂部4，含氧氣體 粉體供給管17與隔離管8連通(該供給管的設(shè)置部成為精煉用熔劑導(dǎo)入部兼含氧氣體導(dǎo)入部)。進而，從含氧氣體·粉體供給管17供給到隔離管8內(nèi)部的吹煉用的含氧氣體、或?qū)⒑鯕怏w作為輸送用氣體的精煉用熔劑，通過隔離管8與內(nèi)管9之間的間隙亦即第一供給路徑而從主孔噴嘴11噴出。當(dāng)從主孔噴嘴 11僅吹入含氧氣體時，從含氧氣體·粉體供給管17僅供給含氧氣體，當(dāng)將含氧氣體作為輸送用氣體而從主孔噴嘴11吹入粉體時，從含氧氣體·粉體供給管17與含氧氣體一起供給粉體。頂吹噴槍IA的其它構(gòu)造形成為與圖1所示的頂吹噴槍1相同的構(gòu)造，從而利用相同標(biāo)號示出相同部分，并將其說明省略。并且，使用該頂吹噴槍IA的鐵液的預(yù)備脫磷處理也只要以使用頂吹噴槍1的情況為基準(zhǔn)即可。另外，根據(jù)吹煉的狀況，有時無需通過第二供給路徑從二次燃燒用噴嘴13噴出氧氣。在該情況下，在圖3所示的頂吹噴槍IA中，為了防止二次燃燒噴嘴13的關(guān)閉而構(gòu)成為能夠從第二供給路徑供給還原性氣體、碳酸氣體、非氧化性氣體、稀有氣體中的任一種或兩種以上的氣體。這樣，根據(jù)本發(fā)明，由于頂吹噴槍1、1A在其內(nèi)部具有第一供給路徑，該第一供給路徑用于通過主孔噴嘴11而與吹煉用的含氧氣體一體供給石灰系脫磷用精煉劑等不同于固體氧源的粉體、或者用于通過主孔噴嘴11供給吹煉用的含氧氣體；第二供給路徑，該第二供給路徑用于通過二次燃燒用噴嘴13供給二次燃燒用的含氧氣體；以及第三供給路徑， 該第三供給路徑用于通過副孔噴嘴12而與輸送用氣體一起供給粉體狀的固體氧源，困此即使從第一供給路徑及第三供給路徑供給粉體，二次燃燒用噴嘴13也會僅噴射含氧氣體， 二次燃燒用噴嘴13不會關(guān)閉，而是會長時間穩(wěn)定地噴射二次燃燒用含氧氣體。由此，能夠抑制生鐵塊附著于轉(zhuǎn)爐型精煉容器，并能夠預(yù)先防止伴隨于生鐵塊附著的不良影響。[實施例][實施例1]對于從高爐排出的鐵液，在按需要利用高爐鑄床對其進行脫硅處理以后，將其輸送到300噸容量的轉(zhuǎn)爐，在該轉(zhuǎn)爐內(nèi)利用圖1所示的頂吹噴槍實施了共計4次預(yù)備脫磷處理(本發(fā)明例1 4)。另外，主孔噴嘴以在同心圓上均勻排列的方式設(shè)置有4個。并且，二次燃燒用噴嘴以在同心圓上均勻排列的方式上下各設(shè)置有8個，二次燃燒用噴嘴與頂吹噴槍所成角度θ )，使得來自二次燃燒用噴嘴的氧噴射流的流速達到30m/秒時與二次燃燒用噴嘴13的噴嘴出口之間的距離X(m)滿足下述算式(2)。[數(shù)學(xué)式2]
權(quán)利要求
1.一種精煉用頂吹噴槍，該精煉用頂吹噴槍用于對收納于轉(zhuǎn)爐型精煉容器的鐵液或鋼液的氧化精煉，該精煉用頂吹噴槍的特征在于，在頂吹噴槍的前端部具有鉛垂朝下或朝斜下方向的吹煉用主孔噴嘴及固體氧源吹入用副孔噴嘴，在上方與所述前端部隔離的位置處的頂吹噴槍的側(cè)面部具有水平或朝斜下方向的二次燃燒用噴嘴，并且，在頂吹噴槍的內(nèi)部具有第一供給路徑，該第一供給路徑用于通過所述主孔噴嘴而與吹煉用的含氧氣體一起供給不同于固體氧源的粉體，或者用于通過所述主孔噴嘴供給吹煉用的含氧氣體；第二供給路徑，該第二供給路徑用于通過所述二次燃燒用噴嘴供給二次燃燒用的含氧氣體；以及第三供給路徑，該第三供給路徑用于通過所述副孔噴嘴而與輸送用氣體一起供給粉體狀的固體氧源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的精煉用頂吹噴槍，其特征在于，所述第二供給路徑的末端被關(guān)閉，從而利用第二供給路徑供給的含氧氣體并不在第一供給路徑及第三供給路徑匯合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的精煉用頂吹噴槍，其特征在于，朝所述第二供給路徑供給還原性氣體、碳酸氣體、非氧化性氣體、稀有氣體中的任一種或兩種以上的氣體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的精煉用頂吹噴槍，其特征在于，在所述第三供給路徑的周圍，具備存在空氣、還原性氣體、碳酸氣體、非氧化性氣體、稀有氣體中的任一種或兩種以上的氣體的緩沖空間，基于存在于該緩沖空間的氣體的壓力或流量的變化來檢測第三供給路徑上的破孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的精煉用頂吹噴槍，其特征在于，所述第一供給路徑、所述第二供給路徑及所述第三供給路徑配置于同心圓上。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的精煉用頂吹噴槍，其特征在于，所述第一供給路徑、所述第二供給路徑及所述第三供給路徑配置于同心圓上。
7.一種鐵液的精煉方法，其特征在于，將石灰系脫磷用精煉劑添加到收納于轉(zhuǎn)爐型精煉容器的鐵液，使添加的所述脫磷用精煉劑渣滓化而形成為熔渣，當(dāng)由此對鐵液實施氧化精煉時，利用權(quán)利要求1至6中任一項所述的精煉用頂吹噴槍，從第一供給路徑將吹煉用的氧氣朝鐵液表面供給，同時，從第三供給路徑將固體氧源與輸送用氣體一起朝被供給了吹煉用的氧氣的位置附近的鐵液表面供給，進而，從第二供給路徑將二次燃燒用氧氣朝轉(zhuǎn)爐型精煉容器的爐內(nèi)空間供給從而進行氧化精煉。
全文摘要
本發(fā)明提供精煉用頂吹噴槍，在噴槍前端部具有鉛垂朝下或朝斜下方向的吹煉用主孔噴嘴(11)及副孔噴嘴(12)，并在上方與前端部隔離的位置處的噴槍的側(cè)面部具有水平或朝斜下方向的二次燃燒用噴嘴(13)，并且在頂吹噴槍的內(nèi)部具有第一供給路徑，該第一供給路徑用于通過上述主孔噴嘴而與吹煉用的含氧氣體一起供給不同于固體氧源的粉體，或者用于通過上述主孔噴嘴供給吹煉用的含氧氣體；用于通過上述二次燃燒用噴嘴供給二次燃燒用的含氧氣體的第二供給路徑；以及用于通過上述副孔噴嘴而與輸送用氣體一起供給粉體狀的固體氧源的第三供給路徑，當(dāng)由此氧化精煉鐵液或鋼液時，均能夠進行有效的氧化精煉，同時能夠有效地熔化轉(zhuǎn)爐型精煉容器的附著生鐵塊。
文檔編號C21C1/02GK102575306SQ20108004749
公開日2012年7月11日 申請日期2010年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月22日
發(fā)明者五十嵐佑馬, 內(nèi)田祐一, 加藤規(guī)泰, 古家雅之, 小笠原太 申請人:杰富意鋼鐵株式會社