粉体吹入喷枪和使用该粉体吹入喷枪的熔融铁的精炼方法

粉体吹入喷枪和使用该粉体吹入喷枪的熔融铁的精炼方法
【专利摘要】一种粉体吹入喷枪，具备精炼用氧气吹入喷嘴和喷烧嘴，所述精炼用氧气吹入喷嘴具有多个喷出开口，所述多个喷出开口沿圆形轨道隔开间隔地排列，经由所述多个喷出开口而向收容于反应容器的铁浴中吹入氧气，所述喷烧嘴具有喷出开口，所述喷出开口具有与所述圆形轨道的中心轴同轴的轴芯，在该精炼用氧气吹入喷嘴的内侧形成火焰，并且经由所述喷出开口而将被该火焰赋热的粉体朝所述铁浴中吹入，表示所述精炼用氧气吹入喷嘴的喷出开口与所述喷烧嘴的喷出开口的位置关系的指标A满足A＝1.7（R－r－d/2）/L＋tan（θ－12°）－0.0524＞0。在此，R：上述圆形轨道的半径（mm），r：喷烧嘴的喷出开口的半径（mm），d：精炼用氧喷嘴的喷出开口的直径（mm），θ：精炼用氧气吹入喷嘴的轴芯的倾角（°），L：喷枪高度（mm）。由此提高了对铁液的赋热效率。
【专利说明】粉体吹入喷枪和使用该粉体吹入喷枪的熔融铁的精炼方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及带喷烧功能的粉体吹入喷枪、以及使用该粉体吹入喷枪的熔融铁的精炼方法和熔融还原方法。
【背景技术】
[0002]从环保的观点来看，当务之急是抑制钢铁制造工序中的CO2排放量。为了削减CO2排放量，在炼钢工序中，研究并实施了使作为铁源的铁废料等冷铁源的使用量增加而降低铁液的配合率等对策。使冷铁源的使用量增加的理由如下:当制造钢铁产品时，在利用高炉制造铁液(熔融铁)的过程中，为了将铁矿石还原且熔融而需要大量的能量，与此同时，还排出大量的CO2，与此相对，冷铁源不过仅需要熔解热而已，从而，在炼钢工序中，利用越多的该冷铁源，则越能够抑制能量使用量和CO2产生量。熔融铁意味着将铁源熔解而得的物质，例如也广泛意味着用高炉制造而得的铁液、用电炉将铁废料熔化而得的钢液、对铁液进行脱碳精炼处理而得的钢液。
[0003]在利用高炉与转炉的组合而进行的钢铁制造工序中，铁液所具有的显热、铁液中的碳和硅的燃烧热成为冷铁源的熔解用热源的主体。因此，在该钢铁制造工序中，原本无法将大量的冷铁源熔解。并且，还对铁液实施预备脱磷处理，伴随着该处理工序的追加而使得铁液的温度下降。此外，铁液中的碳和硅在预备脱磷处理过程中氧化而使得它们的浓度减小，这对于将冷铁源熔解的处理构成不利的重要因素。另外，铁液的预备脱磷处理是指如下工序:在转炉中进行脱碳精炼处理之前，在铁液阶段预先实施脱磷处理，以某种程度将铁液中的磷除去。另外，在炼铁厂的钢铁制造工序中，并不局限于铁液，例如，对于针对铁液进行了脱碳处理之后所得的钢液，也进行脱磷处理等氧化精炼处理。
[0004]因此，提出了在预备脱磷处理、转炉中的脱碳精炼处理以及反应容器中的氧化精炼处理的过程中，提高铁液及钢液等熔融铁的余热(heat margin)的多种方法。例如,在专利文献I中提出了如下方法:将碳源添加到预备脱磷处理的过程中所生成的熔渣中，并且向熔渣中吹入氧源，由此使该碳源燃烧，进而将该燃烧所产生的燃烧热赋给铁液。
[0005]另外，在专利文献2中公开了如下方法:使转炉内所产生的一氧化碳(CO)与被喷枪吹入的氧在熔液的液面上燃烧(所谓的二次燃烧)，进而将该燃烧热赋给铁液。
[0006]另一方面，在铁液的脱磷处理中，造成来自此时所产生的熔渣的氟的熔出的问题，从而希望在不使用萤石等氟化源的情况下有效地实施脱磷处理。
[0007]作为满足上述期望的方法，在专利文献3中公开了如下方法:在顶底复吹转炉中，从顶吹喷枪向铁液喷吹CaO和Al2O3的混合粉体，并且从炉底吹入搅拌用气体,从而一边对铁液进行搅拌一边进行脱磷处理。
[0008]在专利文献4中，公开了为改善脱磷等的冶金反应特性而提高熔剂(flux)的渣化性的方法。对于该方法而言，从顶吹喷枪供给除氧气之外的天然气体等燃料气体和生石灰等熔剂，使熔剂从燃料气体的燃烧火焰中经过，由此能够以熔融状态将熔剂供给至铁液。
[0009]此外，在专利文献5和6中分别公开了如下方法:以冶金反应的效率的提高为目的，为了促进熔渣的渣化，使顶吹喷枪实现喷烧功能，从该喷烧的中心孔喷出脱磷剂而添加脱磷剂并对该脱磷剂进行加热。
[0010]专利文献1:日本特开平9-20913号公报
[0011]专利文献2:日本特开昭60-67610号公报
[0012]专利文献3:日本特开2000-345226号公报
[0013]专利文献4:日本特开平11-080825号公报
[0014]专利文献5:日本特开2005-336586号公报
[0015]专利文献6:日本特开2007-92158号公报
[0016]然而，在上述现有技术中存在以下问题点。在专利文献I中，虽然通过向生成的熔渣中添加碳源而使得铁液温度上升，但却导致碳源中所含有的硫的混入，致使钢中的硫浓度升高。另外，存在如下问题:为了确保碳源的燃烧时间而使得精炼时间延长，从而导致制造成本提升。另外，还存在如下问题:因使碳源燃烧而自然导致CO2的产生量增加。
[0017]但是，对于铁液等熔融铁而言，为了将其向转炉输送等，能够将其收容于自由空间(freeboard)小于转炉的自由空间的鱼雷罐车、浇包等反应容器。通常，对于转炉而言，以进行脱碳处理为前提，考虑到由脱碳处理而产生的喷溅等的影响，将自由空间设为比较大的
2.0m~5.0m。另一方面 ，上述反应容器的自由空间为0.8m~2.2m。在实际的炼铁厂的操作中，即使在自由空间比较小的反应容器中也对熔融铁进行脱磷处理等氧化精炼处理。在专利文献I中，对于这样的情况下的反应容器与顶吹喷枪之间的位置关系并未进行特殊的考虑。
[0018]在上述专利文献2所公开的方法中，由于转炉内所产生的CO和由喷枪吹入的氧在铁液的液面上燃烧，因此炉体耐火物的损耗剧烈。
[0019]在专利文献3所公开的方法中，CaO的熔点因添加的Al2O3而下降，虽然能够促进CaO的渣化，但熔渣中的Al2O3浓度升高，因此有可能导致炉体耐火物的损耗，反而致使成本升高，并且脱磷速度下降。
[0020]在专利文献4中，当使用顶吹喷枪在转炉中进行氧化精炼处理时，有时顶吹喷枪高度在吹炼中途发生变动。在顶吹喷枪高度发生变动的情况下，火焰长度与喷枪高度大不相同。由此，被认为并未有效地对粉状精炼剂赋热。
[0021]进而，在专利文献4中，虽然提及使用顶吹喷枪的在转炉中的吹炼，但并未提及在自由空间较小的反应容器中的吹炼。在熔融铁的氧化精炼处理、例如在脱磷处理过程中，由于反应容器的自由空间小于转炉的自由空间，所以，在专利文献4中，被认为并未有效地将由喷烧火焰产生的热赋给粉状精炼剂。另外，能够预料到如下情况:在喷枪高度内，燃烧并未结束，未燃烧的燃料气体到达熔融铁的熔液液面，从而引起燃烧气体的分解反应。该分解反应为吸热反应，从对粉状精炼剂赋热的观点考虑，通常这会成为对脱磷处理等氧化精炼处理非常不利的重要因素。
[0022]进而，在专利文献4、5、6所公开的方法中，使用由4层管或5层管结构构成的顶吹喷枪、且借助氧气对脱磷剂等进行输送，因此，无法将含有纯铁等的反应性的粉体吹入。另外，吹入量、丙烷的流量较低，从而无法期待对于降低铁液配合率产生充分的效果。

【发明内容】
[0023]因此，本发明的目的在于提出粉体吹入喷枪、使用该吹入喷枪的熔融铁的精炼方法以及金属熔液的熔融还原方法，利用所述粉体吹入喷枪，能够不出现如上所述的不良现象地将喷烧的燃烧热有效地赋给铁液(赋热)，从而有利于降低铁液配合率。
[0024]本发明的其他目的在于提供如下的熔融铁的精炼方法，使用具有喷烧功能的粉体吹入喷枪(顶吹喷枪)，在该粉体吹入喷枪(顶吹喷枪)的下端形成喷烧火焰，借助粉体吹入喷枪(顶吹喷枪)并利用该火焰对粉状精炼剂加热、且将该粉状精炼剂朝转炉内的添加有冷铁源的熔融铁喷吹，对铁液实施预备脱磷处理、脱碳精炼等氧化精炼处理，此时，能够高效地对粉状精炼剂进行加热，并能够稳定地提高铁液中的冷铁源的配合比率。
[0025]另外，本发明的其他目的在于提供如下熔融铁的精炼方法，使用具有喷烧功能的粉体吹入喷枪(顶吹喷枪)，在该粉体吹入喷枪(顶吹喷枪)的下端形成喷烧火焰，借助粉体吹入喷枪(顶吹喷枪)并利用该火焰对粉状精炼剂进行加热、且将该粉状精炼剂朝自由空间较小的反应容器内的熔融铁喷吹，对熔融铁实施脱磷处理等氧化精炼处理，此时，能够高效地对粉状精炼剂进行加热，并能够提闻反应容器内的溶融铁的余热。
[0026]用于解决上述课题的本发明的主旨如下。
[0027](I) 一种带喷烧功能的粉体吹入喷枪，具备精炼用氧气吹入喷嘴和喷烧嘴，所述精炼用氧气吹入喷嘴具有多个喷出开口，所述多个喷出开口沿圆形轨道隔开间隔地排列，经由所述多个喷出开口而向收容于反应容器的铁浴中吹入氧气，所述喷烧嘴具有喷出开口，所述喷出开口具有与所述圆形轨道的中心轴同轴的轴芯，在该精炼用氧气吹入喷嘴的内侧形成火焰，并且经由所述喷出开口而将被该火焰赋热的粉体朝所述铁浴中吹入，
[0028]所述带喷烧功能的粉体吹入喷枪的特征在于，
[0029]表示所述精炼用氧气吹入喷嘴与所述喷烧嘴的位置关系的指标A满足下述条件:
[0030]A = 1.7 (R - r - d/2) /L + tan ( Θ — 12。) — 0.0524 > O
[0031]R:精炼用氧气吹入喷嘴的节圆的半径,单位是mm,
[0032]r:喷烧嘴的开口半径，单位是mm，
[0033]d:精炼用氧喷嘴的直径，单位是mm，
[0034]Θ:精炼用氧气吹入喷嘴的轴芯与圆形轨迹的中心轴所成的角度、即倾角，单位
是°，
[0035]L:喷枪高度，单位是mm。
[0036](2) 一种带喷烧功能的粉体吹入喷枪，其特征在于，
[0037]上述(I)所述的粉体吹入喷枪是用于脱磷吹炼或脱碳吹炼的精炼用顶吹喷枪。
[0038]( 3) 一种铁液的精炼方法，使用上述(I)或(2)所述的粉体吹入喷枪对收容于反应容器的铁液进行精炼，
[0039]所述铁液的精炼方法的特征在于，
[0040]作为所述喷烧嘴的燃料，使用丙烷气体、C气体等气体燃料、重油等液体燃料以及塑料等固体燃料中的I种或2种以上。
[0041](4) 一种金属熔液的熔融还原方法，向所述铁浴型精炼炉内填装金属氧化物、氧化物系矿石的粉体或粒体并对它们进行熔融还原而得到金属熔液，
[0042]所述金属熔液的熔融还原方法的特征在于，
[0043]通过上述(I)~(3)中任一项所述的粉体吹入喷枪的喷烧嘴，吹入金属氧化物以及氧化物系矿石中的任I种或2种以上的粉粒状的副原料。
[0044](5) 一种熔融铁的精炼方法，使用独立地具有粉状精炼剂供给流路、燃料气体供给流路、燃料气体的燃烧用氧化性气体供给流路以及精炼用氧化性气体供给流路的顶吹喷枪，从所述燃料气体供给流路供给燃料气体、且从所述燃烧用氧化性气体供给流路供给燃烧用氧化性气体，朝向收容于转炉的熔融铁的熔液液面而在所述顶吹喷枪的喷嘴前面形成火焰，
[0045]从所述粉状精炼剂供给流路供给粉状精炼剂，一边利用所述火焰将该粉状精炼剂加热，一边向熔融铁的熔液液面喷吹该粉状精炼剂，同时从所述精炼用氧化性气体供给流路向熔融铁的熔液液面供给精炼用氧化性气体，
[0046]所述熔融铁的精炼方法的特征在于，
[0047]所述转炉的自由空间为2.0~5.0m时，使用上述(I)所述的带喷烧功能的粉体吹入喷枪作为所述顶吹喷枪，
[0048]使燃料气体与燃烧用氧化性气体的流量比满足下述数学式(I)并形成所述火焰，
[0049]0.4≤(G/F)/ (G/F)st≤ 1.0...(I)
[0050]其中，数学式(I)中，G:燃烧用氧化性气体供给速度，单位是Nm3/分钟，
[0051]F:燃料气体供给速度,单位是Nm3/分钟，
[0052](G/F)st:燃料气体与为了使该燃料气体完全燃烧所需的燃烧用氧化性气体的化学计量系数之比。
[0053](6)根据上述(5)所述的熔融铁的精炼方法，其特征在于，
[0054]对所述燃烧用氧化性气体供给速度G进行调整以使所述燃烧用氧化性气体的排出流速Ve满足下述数学式(2)，
[0055]0.2 ≤ VG/C ≤ 1.0...(2)
[0056]其中，数学式(2)中，Ve:燃烧用氧化性气体的排出流速，单位是Nm/秒，
[0057]C:声速,单位是Nm/秒。
[0058](7)根据上述(5)或(6)所述的熔融铁的精炼方法，其特征在于，
[0059]所述粉状精炼剂含有氧化铁、石灰系熔剂以及可燃性物质中的至少I种，将该粉状精炼剂与非活性气体一起向熔融铁的熔液液面供给，对添加有冷铁源的熔融铁进行氧化精炼处理。
[0060](8)根据上述(7)所述的熔融铁的精炼方法，其特征在于，
[0061]所述熔融铁是铁液，所述氧化精炼处理是铁液的预备脱磷处理。
[0062](9) 一种熔融铁的精炼方法，使用独立地具有粉状精炼剂供给流路、燃料气体供给流路、燃料气体的燃烧用氧化性气体供给流路以及精炼用氧化性气体供给流路的顶吹喷枪，从所述燃料气体供给流路供给燃料气体、且从所述燃烧用氧化性气体供给流路供给燃烧用氧化性气体，朝向收容于反应容器的熔融铁的熔液液面而在所述顶吹喷枪的喷嘴前面形成火焰，
[0063]将含有氧化铁、石灰系熔剂以及可燃性物质中的至少I种的粉状精炼剂与非活性气体一起从所述粉状精炼剂供给流路向熔融铁的熔液液面供给，一边利用所述火焰将该粉状精炼剂加热，一边向熔融铁的熔液液面喷吹该粉状精炼剂，同时从所述精炼用氧化性气体供给流路向熔融铁的熔液液面供给精炼用氧化性气体，[0064]所述熔融铁的精炼方法的特征在于，
[0065]所述反应容器的自由空间为0.5~2.0m时，使用上述(I)所述的带喷烧功能的粉体吹入喷枪作为所述顶吹喷枪，
[0066]进行调整以使燃料气体与燃烧用氧化性气体的流量比满足下述数学式(3)并形成所述火焰，
[0067]1.0 ≤(G/F)/ (G/F)st ≤5.0...(3)
[0068]其中，数学式(3)中，G:燃烧用氧化性气体供给速度，单位是Nm3/分钟，
[0069]F:燃料气体供给速度,单位是Nm3/分钟，
[0070](G/F)st:燃料气体与为了使该燃料气体完全燃烧所需的燃烧用氧化性气体的化学计量系数之比。
[0071](10)根据上述(9)所述的熔融铁的精炼方法，其特征在于，
[0072]对所述燃烧用氧化性气体供给速度G进行调整以使燃烧用氧化性气体排出流速满足下述数学式(4)，
[0073]1.0 ≤ VG/C ≤ 3.0...(4)
[0074]其中，数学式(4)中，Ve:燃烧用氧化性气体的排出流速，单位是Nm/秒，
[0075]C:声速,单位是Nm/秒。
[0076](11)根据上述(9)或(10)所述的熔融铁的精炼方法，其特征在于，
[0077]所述熔融铁是铁液，供给所述精炼用氧化性气体而进行的熔融铁的精炼是铁液的脱磷处理。
[0078]根据本发明所涉及的带喷烧功能的粉体吹入喷枪，由于使表示精炼用氧气吹入喷嘴与喷烧嘴的位置关系的指标A满足A = 1.7 (R — r — d/2)/L + tan ( θ一 12° ) —0.0524 > 0，所以吹入的精炼用氧气与由喷烧形成的火焰的干扰变小，喷烧火焰的温度保持在高温，从而使得粉体被有效地加热，其结果，能够实现铁液的赋热效率的提高。
[0079]另外，根据由上述结构形成的带喷烧功能的粉体吹入喷枪，改善了对铁液的赋热效率，因此，通过将其用作用于脱磷吹炼或脱碳吹炼的精炼用顶吹喷枪，能够大量使用废料，从而能够大幅降低铁液配合率。另外，通过赋热效率的改善而能够减少碳材的使用量，从而能够实现CO2的排放量的削减。
[0080]另外，根据本发明所涉及的粉体吹入喷枪，通过使用丙烷气体、C气体等气体燃料、重油等液体燃料以及塑料等固体燃料中的I种或2种以上作为喷烧嘴的燃料，能够对收容于铁浴型精炼炉的铁液进行精炼。
[0081]进而，根据由上述结构形成的本发明的粉体吹入喷枪，通过该粉体吹入喷枪的喷烧嘴，吹入金属氧化物和氧化物系矿石中的任I种或2种以上的粉粒状的副原料，从而还能够进行金属熔液的熔融还原。
[0082]进而，根据本发明，由于将从用于在其前端下方形成喷烧火焰的顶吹喷枪的燃料气体供给流路供给的燃料气体与从燃烧用氧化性气体供给流路供给的燃烧用氧化性气体的流量比、相对于燃料气体与为了使该燃料气体完全燃烧所需的燃烧用氧化性气体的化学计量系数之比控制在规定的范围，所以，能够将顶吹喷枪高度L (m)与火焰长度1 (m)之比(1/L)设定为0.8以上1.2以下。其结果，由于能够将该火焰的热有效地传递给从顶吹喷枪供给的粉状精炼剂，所以，利用被加热的粉状精炼剂而提高了熔融铁的余热。其结果，例如在转炉内的熔融铁的氧化精炼处理过程中，能够大幅增大铁废料等冷铁源的配合比率。另外，还具有如下效果:能够削减用于将对反应容器内的熔融铁的赋热效率稳定地维持在较高值的加碳用的碳材，从而能够减少CO2的排放量。
【专利附图】

【附图说明】
[0083]图1是示出将基于本发明的第一实施方式的粉体吹入喷枪设置于转炉型精炼设备的状态的图。
[0084]图2 (a)、图2 (b)是示意性地示出基于本发明的第一实施方式的粉体吹入喷枪的具体结构的图。
[0085]图3是示出基于本发明的第一实施方式的粉体温度与A值的关系的图。
[0086]图4是示出实施本发明的第二实施方式时所使用的转炉设备的概要剖视图。
[0087]图5是实施本发明的第二实施方式时所使用的顶吹喷枪的概要放大纵向剖视图。
[0088]图6是示出实施本发明的第二实施方式时的丙烷气体与燃烧用氧气的流量比、和火焰长度指数的关系的图。
[0089]图7是示出实施本发明的第二实施方式时的火焰长度I相对于喷枪高度L的值(1/L)、与各值(1/L)时的赋热量相对于以火焰长度I和喷高度L相等的情况(1/L = I)为基准的赋热量的值(赋热指数)的关系的图。
[0090]图8是示出实施本发明的第三实施方式时所使用的精炼设备的概要剖视图。
[0091]图9是实施本发明的第三实施方式时所使用的顶吹喷枪的概要放大纵向剖视图。
[0092]图10是示出实施本发明的第三实施方式时的丙烷气体与燃烧用氧气的流量比、和火焰长度指数的关系的图。
[0093]图11是示出实施本发明的第三实施方式时的火焰长度I相对于喷枪高度L的值(1/L)、与各值(1/L)时的赋热量相对于以火焰长度I和枪高度L相等的情况(1/L = I)为基准的赋热量的值(赋热指数)的关系的图。
【具体实施方式】
[0094](实施方式I)
[0095]以下，利用附图对本发明进行更加具体的说明。
[0096]图1是示出将基于本发明的粉体吹入喷枪设置于转炉型精炼设备的状态的图，图2 (a)、图2 (b)是将基于本发明的粉体吹入喷枪的前端部分的截面放大示出的图。此外，在本发明的实施方式I中，反应容器包括例如铁浴型精炼炉。
[0097]图中的附图标记I表示炉体。炉体I构成为包括形成该炉体I的骨架的铁皮la、以及在该铁皮Ia的内侧施加的耐火物层lb。
[0098]另外，附图标记2表示底吹风口，该底吹风口设置于炉体I的底部，用于在进行精炼时将Ar气这样的非活性气体吹入以对铁浴进行搅拌，附图标记3表示收容在炉体I内的铁液，附图标记4表示在铁液上漂浮的熔渣，附图标记5表示前端朝下、且以立起的姿势配置的粉体吹入喷枪(顶吹喷枪)。
[0099]在粉体吹入喷枪5的上端，分别连结有供给精炼用氧气的进给管6、供给燃烧用氧气的进给管7、供给燃料气体的 进给管8以及供给粉体的进给管9。[0100]进而，附图标记10表示由顶吹喷枪5吹入的粉体，附图标记11表示因燃料的燃烧而形成的火焰，附图标记12表示与粉体10 —起被吹入的精炼用氧气。
[0101]对于粉体吹入喷枪5而言，其具体结构如图2 (a)、图2 (b)所示，该粉体吹入喷枪5构成为包括喷枪主体5a、以及与该喷枪主体5a的前端部一体连结的喷嘴部5b。
[0102]喷枪主体5a包括:外管Sa1,该外管Sa1具有冷却水循环路m ;内管5a2,该内管5a2同心配置于该外管5?的内侧以形成精炼用氧气的吹入路径。
[0103]另外，在喷嘴部5b设有喷烧嘴5b2、以及向收容于炉体I的铁浴中吹入氧气的精炼用氧气喷嘴Sb1，粉体10从在内管5a2的最内侧形成的通路通过而与非活性气体等输送气体一起被吹入。
[0104]在喷枪主体5a的内管5a2的内侧，能够预先将用于形成供给燃烧用氧化性气体的路径和供给燃料的路径的管体5&3、5&4适当地配置成同心状。在该情况下，位于最内侧的管体5a4形成粉体的进给路径。
[0105]上述精炼用氧气喷嘴Sb1具备多个喷出开口 e，该多个喷出开口 e沿圆形轨道K(参照图2 (b))隔开间隔地排列、且与精炼用氧气的吹入路径连接。
[0106]另外，喷烧嘴5b2具备喷出开口 f，该喷出开口 f具有与圆形轨道K的中心轴K1同轴的轴芯J，在精炼用氧气喷嘴Sb1的喷出开口 e的径向内侧形成火焰11，并且将被该火焰11赋热后的粉体10朝铁浴中吹入。
[0107]上述圆形轨道K由假想线表示，在喷出开口 e的轴芯处于圆形轨道K上的情况下，将该圆形轨道K称为喷出开口 e的节圆。
[0108]在此，将精炼用氧气吹入喷嘴Sb1的喷出开口 e的节圆的半径设为R (mm)、喷烧嘴5b2的喷出开口 f的半径设为r (_)、精炼用氧喷嘴Sb1的喷出开口 e的直径设为d (mm)、精炼用氧气吹入喷嘴Sb1的喷出开口 e的轴芯Cl1与圆形轨迹的中心轴K1所成的角度(倾角)设为θ (° )、喷枪高度(从铁浴熔液液面到喷枪的喷嘴前端的高度)设为L，在该情况下，如果将表示精炼用氧气吹入喷嘴5a与喷烧嘴5b的位置关系的指标设为A，则满足A= 1.7(R - r - d/2) /L + tan ( Θ — 12。)一 0.0524 > O 的条件。
[0109]以下，关于由上述结构形成的粉体吹入喷枪，针对使精炼用氧气吹入喷嘴Sb1与喷烧嘴 5b2 的位置关系获得 A = 1.7 (R - r - d/2) /L + tan ( Θ — 12° ) — 0.0524 > O这一数学式的原委进行说明。
[0110]首先，本发明人们考虑了如下问题:当通过喷枪将金属氧化物、氧化物系的粉体吹入时，在所述粉体与铁液接触之前预先将吹入的粉体加热，由此难道无法有效地降低铁液配合率？于是对粉体的加热、添加方法进行了研究。
[0111]而且，为了调查粉体的加热状况，使用内径为lm、高度为3m的纵置型管式炉，在该纵置型管式炉的上部，使用能够从中心部供给粉体的带喷烧功能的、符合表1所示那样的条件的各种不同的顶吹喷枪进行粉体(使用尺寸<75_的石灰)的吹入实验，利用辐射温度计对吹入的粉体的温度进行测量。
[0112][表1]
[0113]
【权利要求】
1.一种带喷烧功能的粉体吹入喷枪，具备精炼用氧气吹入喷嘴和喷烧嘴，所述精炼用氧气吹入喷嘴具有多个喷出开口，所述多个喷出开口沿圆形轨道隔开间隔地排列，经由所述多个喷出开口而向收容于反应容器的铁浴中吹入氧气，所述喷烧嘴具有喷出开口，所述喷出开口具有与所述圆形轨道的中心轴同轴的轴芯，在该精炼用氧气吹入喷嘴的内侧形成火焰，并且经由所述喷出开口而将被该火焰赋热的粉体朝所述铁浴中吹入， 所述带喷烧功能的粉体吹入喷枪的特征在于， 表示所述精炼用氧气吹入喷嘴的喷出开口与所述喷烧嘴的喷出开口的位置关系的指标A满足下述条件:
A = 1.7 (R - r - d/2) /L + tan ( Θ — 12° ) — 0.0524 > O
R:精炼用氧气吹入喷嘴的喷出开口的节圆的半径，单位是mm，
r:喷烧嘴的喷出开口的半径，单位是mm，
d:精炼用氧喷嘴的喷出开口的直径，单位是mm， Θ:精炼用氧气吹入喷嘴的轴芯与圆形轨迹的中心轴所成的角度、即倾角，单位是。， L:喷枪高度，单位是mm。
2.一种带喷烧功能的粉体吹入喷枪，其特征在于， 权利要求1所述的粉体吹入喷枪是用于脱磷精炼或脱碳精炼的精炼用顶吹喷枪。
3.一种铁液的精炼方法，使用权利要求1或2所述的粉体吹入喷枪对收容于反应容器的铁液进行精炼， 所述铁液的精炼方法的特征在于， 作为所述喷烧嘴的燃料，使用丙烷气体、C气体等气体燃料、重油等液体燃料以及塑料等固体燃料中的I种 或2种以上。
4.一种金属熔液的熔融还原方法，向所述反应容器内填装金属氧化物、氧化物系矿石的粉体或粒体并对它们进行熔融还原而得到金属熔液， 所述金属熔液的熔融还原方法的特征在于， 通过权利要求1~3中任一项所述的粉体吹入喷枪的喷烧嘴，吹入金属氧化物以及氧化物系矿石中的任I种或2种以上的粉粒状的副原料。
5.一种熔融铁的精炼方法，使用独立地具有粉状精炼剂供给流路、燃料气体供给流路、燃料气体的燃烧用氧化性气体供给流路以及精炼用氧化性气体供给流路的顶吹喷枪，从所述燃料气体供给流路供给燃料气体、且从所述燃烧用氧化性气体供给流路供给燃烧用氧化性气体，朝向收容于转炉的熔融铁的熔液液面而在所述顶吹喷枪的喷嘴前面形成火焰， 从所述粉状精炼剂供给流路供给粉状精炼剂，一边利用所述火焰将该粉状精炼剂加热，一边向熔融铁的熔液液面喷吹该粉状精炼剂，同时从所述精炼用氧化性气体供给流路向熔融铁的熔液液面供给精炼用氧化性气体， 所述熔融铁的精炼方法的特征在于， 所述转炉的自由空间为2.0m~5.0m时，使用权利要求1所述的带喷烧功能的粉体吹入喷枪作为所述顶吹喷枪， 使燃料气体与燃烧用氧化性气体的流量比满足下述数学式(I)并形成所述火焰， ，0.4^(G/F)/ (G/F)st^ 1.0...(I) 其中，数学式(I) 中，G:燃烧用氧化性气体供给速度，单位是Nm3/分钟，F:燃料气体供给速度，单位是Nm3/分钟， (G/F)st:燃料气体与为了使该燃料气体完全燃烧所需的燃烧用氧化性气体的化学计量系数之比。
6.根据权利要求5所述的熔融铁的精炼方法，其特征在于， 对所述燃烧用氧化性气体供给速度G进行调整以使所述燃烧用氧化性气体的排出流速Ve满足下述数学式(2)， ， 0.2 ≤ VG/C ≤ 1.0...(2) 其中，数学式(2)中，Ve:燃烧用氧化性气体的排出流速，单位是Nm/秒， C:声速，单位是Nm/秒。
7.根据权利要求5或6所述的熔融铁的精炼方法，其特征在于， 所述粉状精炼剂含有氧化铁、石灰系熔剂以及可燃性物质中的至少I种，将该粉状精炼剂与非活性气体一起向熔融铁的熔液液面供给，对添加有冷铁源的熔融铁进行氧化精炼处理。
8.根据权利要求7所述的熔融铁的精炼方法，其特征在于， 所述熔融铁是铁液，所述氧化精炼处理是铁液的预备脱磷处理。
9.一种熔融铁的精 炼方法，使用独立地具有粉状精炼剂供给流路、燃料气体供给流路、燃料气体的燃烧用氧化性气 体供给流路以及精炼用氧化性气体供给流路的顶吹喷枪，从所述燃料气体供给流路供给燃料气体、且从所述燃烧用氧化性气体供给流路供给燃烧用氧化性气体，朝向收容于反应容器的熔融铁的熔液液面而在所述顶吹喷枪的喷嘴前面形成火焰， 将含有氧化铁、石灰系熔剂以及可燃性物质中的至少I种的粉状精炼剂与非活性气体一起从所述粉状精炼剂供给流路向熔融铁的熔液液面供给，一边利用所述火焰将该粉状精炼剂加热，一边向熔融铁的熔液液面喷吹该粉状精炼剂，同时从所述精炼用氧化性气体供给流路向熔融铁的熔液液面供给精炼用氧化性气体， 所述熔融铁的精炼方法的特征在于， 所述反应容器的自由空间为0.5m~2.0m时，使用权利要求1所述的带喷烧功能的粉体吹入喷枪作为所述顶吹喷枪， 进行调整以使燃料气体与燃烧用氧化性气体的流量比满足下述数学式(3)并形成所述火焰， ，1.0 ≤(G/F)/ (G/F)st ≤ 5.0...(3) 其中，数学式(3)中，G:燃烧用氧化性气体供给速度，单位是Nm3/分钟， F:燃料气体供给速度，单位是Nm3/分钟， (G/F)st:燃料气体与为了使该燃料气体完全燃烧所需的燃烧用氧化性气体的化学计量系数之比。
10.根据权利要求9所述的熔融铁的精炼方法，其特征在于， 对所述燃烧用氧化性气体供给速度G进行调整以使燃烧用氧化性气体排出流速满足下述数学式(4)， ， 1.0≤ VG/C ≤ 3.0...(4) 其中，数学式(4)中，Ve:燃烧用氧化 性气体的排出流速，单位是Nm/秒，C:声速，单位是Nm/秒。
11.根据权利要求9或10所述的熔融铁的精炼方法，其特征在于， 所述熔融铁是铁液，供给所述精炼用氧化性气体而进行的熔融铁的精炼是铁液的脱磷处理。`
【文档编号】C21C5/30GK103890199SQ201280051169
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2012年10月16日 优先权日:2011年10月17日
【发明者】奥山悟郎, 菊池直树, 内田祐一, 高桥幸雄, 佐藤新吾, 中濑宪治, 田惠太, 三木祐司 申请人:杰富意钢铁株式会社