特許 7406096 転炉における吹錬方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-19

(45)【発行日】2023-12-27

(54)【発明の名称】転炉における吹錬方法

(51)【国際特許分類】

   C21C 5/32 20060101AFI20231220BHJP

【ＦＩ】

C21C5/32

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2020053378

(22)【出願日】2020-03-24

(65)【公開番号】P2021152198

(43)【公開日】2021-09-30

【審査請求日】2022-11-04

(73)【特許権者】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小野 慎平

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 太平

【審査官】藤長 千香子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－２２１９２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－００３１３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－０１２６３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－３１０８１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－１０２１２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１８－５１４７５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１４４４５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０３０３２３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２１Ｃ ５／３０

Ｃ２１Ｃ ５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

冷媒流路とガス供給路とが形成された筒状の本体部と、前記本体部の下端に接合され、前記ガス供給路と連通するノズル孔が複数形成されたノズル部と、を備えた上吹きランスを用い、前記上吹きランスの前記ノズル孔から転炉内の溶銑浴面に酸素ガスを吹き付ける吹錬方法であって、
（１）式を満たすように設計された前記上吹きランスを用い、且つ、前記ノズル孔の出口が前記溶銑浴面に形成される火点から受ける輻射熱量Ｅが（２）式を満たすようにランス高さを設定して前記ノズル孔から前記溶銑浴面に前記酸素ガスを吹き付ける、転炉における吹錬方法。
１００×Ｓ_Ｎ／Ｓ_Ｌ＜２０％・・・（１）
但し、（１）式において、Ｓ_Ｎはノズル孔の出口の総断面積（ｍ^２）、Ｓ_Ｌはノズル部の投影面積（ｍ^２）である。
Ｅ＝Ｑ_ＨＯＴ×Ｎ×Ｓ_Ｎ＜１２ｋＷ・・・（２）
但し、（２）式において、Ｑ_ＨＯＴは、火点の熱放射強度（ｋＷ／ｍ^２）、Ｎは火点の数、Ｓ_Ｎはノズル孔の出口の総断面積（ｍ^２）である。

【請求項2】

前記本体部は、同一軸上に配置された外管と中管と内管とを有し、
前記冷媒流路は、前記外管と前記中管との間隙及び前記中管と前記内管との間隙によって形成され、
前記ガス供給路は、前記内管の内側に形成されており、
前記外管の外径Ｄ_１と前記外管の内径ｄ_１との差が０．０２５ｍ以下となるように設計された前記上吹きランスを用い、且つ、（３）式で求められる前記冷媒流路を流れる冷媒の流速Ｖが２．０ｍ／ｓｅｃ以上となるように流量Ｗを設定すると共に、前記冷媒流路に供給する前記冷媒の温度を６０℃以下に設定して前記ノズル孔から前記溶銑浴面に前記酸素ガスを吹き付ける、請求項１に記載の転炉における吹錬方法。
Ｖ＝Ｗ／（（ｄ_１ ^２－Ｄ_２ ^２）×π×９００）・・・（３）
但し、（３）式において、Ｗは冷媒の流量（ｍ^３／ｈｒ）、ｄ_１は外管の内径（ｍ）、Ｄ_２は中管の外径（ｍ）である。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、転炉における吹錬方法に関する。

【背景技術】

【0002】

転炉では、溶銑を脱炭処理する際に、上吹きランスに形成されたノズル部のノズル孔から酸素ガスを溶銑に吹き付けている（特許文献１参照）。

【0003】

特許文献１には、上吹きランスの使用回数に応じて転炉への副原料投入時におけるランス高さを変更することで、ランスの損耗箇所を分散させてランス寿命を延ばす技術について開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００２－８８４１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、溶銑の脱炭処理時には、上吹きランスに大きな熱負荷がかかるため、水冷三重構造のランスが用いられることが多い。しかし、水冷三重構造のランスを用いたとしても、使用回数の増加によってノズル部が損耗し、その結果、ノズル孔が新品時よりも大きくなると考えられる。ノズル孔が大きくなった場合、ノズル孔からの酸素ガスの噴流が弱くなり、脱炭酸素効率が低下するため、ノズル部の定期的な交換が必要となる。

【0006】

本発明は、上記事情に鑑みて成されたものであり、上吹きランスを用いる吹錬方法において、使用回数の増加によるノズル部の損耗を抑制してノズル部の寿命を延ばすことを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の第１態様の転炉における吹錬方法は、冷媒流路とガス供給路とが形成された筒状の本体部と、前記本体部の下端に接合され、前記ガス供給路と連通するノズル孔が複数形成されたノズル部と、を備えた上吹きランスを用い、前記上吹きランスの前記ノズル孔から転炉内の溶銑浴面に酸素ガスを吹き付ける吹錬方法であって、
（１）式を満たすように設計された前記上吹きランスを用い、且つ、前記ノズル孔の出口が前記溶銑浴面に形成される火点から受ける輻射熱量Ｅが（２）式を満たすようにランス高さを設定して前記ノズル孔から前記溶銑浴面に前記酸素ガスを吹き付ける。
１００×Ｓ_Ｎ／Ｓ_Ｌ＜２０％・・・（１）
但し、（１）式において、Ｓ_Ｎはノズル孔の出口の総断面積（ｍ^２）、Ｓ_Ｌはノズル部下面の面積（ｍ^２）である。
Ｅ＝Ｑ_ＨＯＴ×Ｎ×Ｓ_Ｎ＜１２ｋＷ・・・（２）
但し、（２）式において、Ｑ_ＨＯＴは、火点の熱放射強度（ｋＷ／ｍ^２）、Ｎは火点の数、Ｓ_Ｎはノズル孔の出口の総断面積（ｍ^２）である。

【0008】

第１態様の転炉における吹錬方法では、（１）式を満たすように設計された上吹きランスを用い、且つ、ノズル孔の出口が火点から受ける輻射熱量Ｅが（２）式を満たすようにランス高さを設定してノズル孔から溶銑浴面に酸素ガスを吹き付けて脱炭処理を行う。このように上記吹錬方法では、例えば、（１）式を満たさない上吹きランスを用い、且つ、（２）式を満たさないランス高さで脱炭処理を行う吹錬方法と比べて、火点からノズル孔までの距離が長くなると共にノズル部下面の面積に対してノズル孔の出口の総断面積が小さくなるため、火点からの輻射熱に対して、ノズル部の損耗を抑制することができる。

【0009】

本発明の第２態様の転炉における吹錬方法は、第１態様の転炉における吹錬方法であって、前記本体部は、同一軸上に配置された外管と中管と内管とを有し、前記冷媒流路は、前記外管と前記中管との間隙及び前記中管と前記内管との間隙によって形成され、前記ガス供給路は、前記内管の内側に形成されており、
前記外管の外径Ｄ_１と前記外管の内径ｄ_１との差が０．０２５ｍ以下となるように設計された前記上吹きランスを用い、且つ、（３）式で求められる前記冷媒流路を流れる冷媒の流速Ｖが２．０ｍ／ｓｅｃ以上となるように流量Ｗを設定すると共に、前記冷媒流路に供給する前記冷媒の温度を６０℃以下に設定して前記ノズル孔から前記溶銑浴面に前記酸素ガスを吹き付ける。
Ｖ＝Ｗ／（（ｄ_１ ^２－Ｄ_２ ^２）×π×９００）・・・（３）
但し、（３）式において、Ｗは冷媒の流量（ｍ^３／ｈｒ）、ｄ_１は外管の内径（ｍ）、Ｄ_２は中管の外径（ｍ）である。

【0010】

第２態様の転炉における吹錬方法では、外管の外径Ｄ_１と外管の内径ｄ_１との差が０．０２５ｍ以下となるように設計された上吹きランスを用い、且つ、（３）式で求められる冷媒の流速Ｖが２．０ｍ／ｓｅｃ以上となるように流量Ｗを設定すると共に、冷媒流路に供給する冷媒の温度を６０℃以下に設定してノズル孔から溶銑浴面に酸素ガスを吹き付けて脱炭処理を行う。上記吹錬方法では、例えば、外管の外径Ｄ_１と外管の内径ｄ_１との差が０．０２５ｍ以下であるが、（３）式で求められる冷媒の流速Ｖが２．０ｍ／ｓｅｃ未満で且つ冷媒の供給温度が６０℃を超えている吹錬方法と比べて、上吹きランスを適切に冷却することができる（適切な温度状態を維持することができる）ため、熱負荷による上吹きランスの短寿命化を抑制することができる。

【発明の効果】

【0011】

本発明の一態様によれば、上吹きランスを用いる吹錬方法において、使用回数の増加によるノズル部の損耗を抑制してノズル部の寿命を延ばすことができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の一実施形態に係る転炉における吹錬方法を説明するための概略図であり、上吹きランスのノズル孔から転炉内の溶銑浴面に向けて酸素ガスを吹き付けている状態を示している。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の一実施形態について説明する。

【0014】

図１には、本実施形態の転炉における吹錬方法で用いる上吹きランス２０の下部断面が示されている。この上吹きランス２０は、筒状とされており、図示しない昇降装置によって鉛直方向の上方及び下方に移動可能とされている。上吹きランス２０を上下動させることで、上吹きランス２０の下部を図示しない転炉内に対し挿入又は抜去させることができる。また、上吹きランス２０は、昇降装置によって任意の高さ位置で停止させることができる。なお、図１における矢印ＵＰは、鉛直方向の上方を示している。

【0015】

また、上吹きランス２０は、図示しない角度調整装置によって、軸方向を鉛直方向に対して傾けることが可能とされている。上吹きランス２０の軸方向を鉛直方向に対して傾けることで、後述する火点の位置や火点の範囲を変えることができる。なお、図１では、上吹きランス２０の中心軸を符号ＡＸＬで示している。

【0016】

上吹きランス２０は、筒状に形成された本体部２２と、本体部２２の軸方向の一端（本実施形態では、下端）に接合されたノズル部２４と、を備えている。

【0017】

本体部２２は、鋼製の筒状部材であり、内部に冷媒Ｃが流れる冷媒流路２６と酸素ガス（酸素を含むガス）Ｇが供給されるガス供給路２８とが形成されている。この本体部２２は、外管３０と、外管３０の内側に配置された中管３２と、中管３２の内側に配置された内管３４とで構成されており、これら外管３０、中管３２及び内管３４がそれぞれ同一軸上に配置されている。また、冷媒流路２６は、外管３０と中管３２との間隙Ｓ１及び中管３２と内管３４との間隙Ｓ２によって形成されている。一方、ガス供給路２８は、内管３４の内側に形成されている。言い換えると、ガス供給路２８は、内管３４の内部空間によって形成されている。

【0018】

ノズル部２４は、銅製の蓋部材であり、本体部２２の下端に溶接によって接合されている。具体的には、ノズル部２４の上面（本体部２２との接合側の面）には、外管３０、中管３２及び内管３４に対応した形状の環状リブ２２Ａ、２２Ｂ及び２２Ｃが形成されており、これら環状リブ２２Ａ、２２Ｂ及び２２Ｃの頂部が外管３０、中管３２及び内管３４の下端に溶接されている。また、ノズル部２４の環状リブ２２Ａと環状リブ２２Ｂとの間には、外管３０と中管３２との間隙Ｓ１及び中管３２と内管３４との間隙Ｓ２を連通する連通路２２Ｄが形成されている。この連通路２２Ｄは、冷媒流路２６の一部を構成している。例えば、図１に示されるように、間隙Ｓ１に冷媒Ｃが供給される場合には、冷媒Ｃは、間隙Ｓ１から連通路２２Ｄを通って間隙Ｓ２に流れ込み、間隙Ｓ２（冷媒流路２６）から排出される。なお、間隙Ｓ２に冷媒Ｃが供給される場合には、冷媒Ｃは、図１に示される矢印と逆向きに、間隙Ｓ２から連通路２２Ｄを通って間隙Ｓ１に流れ込み、間隙Ｓ１（冷媒流路２６）から排出される。

【0019】

また、ノズル部２４には、ガス供給路２８と連通するノズル孔３６が複数形成されている。これらのノズル孔３６は、中心軸ＡＸＬと鉛直方向が一致した状態で、鉛直方向斜め下方を向いており、ガス噴射方向が上吹きランス２０の軸方向（中心軸ＡＸＬと同じ方向）に対して角度θで傾斜している。また、ノズル孔３６は、上吹きランス２０の中心軸ＡＸＬを中心として同心円上に一定間隔をあけて複数配置されている。

【0020】

ノズル孔３６は、中間部が絞られた形状の貫通孔、すなわち、ラバルノズル（De Laval nozzle）孔である。具体的には、本実施形態のノズル孔３６は、入口から中間部に向けて孔径が縮径し、中間部から出口に向けて孔径が拡大している。すなわち、本実施形態のノズル孔３６は、孔径が縮径する部分（以下、適宜「絞り部３６Ａ」と記載する。）と、拡径する部分（以下、適宜「スカート部３６Ｂ」と記載する。）と、中間部であり最も孔径が小さい部分（以下、適宜「スロート３６Ｃ」と記載する。）と、で構成されている。なお、ノズル孔３６の中で最も孔径が小さいスロート３６Ｃにおける孔径をスロート径ｄ_Ｔと呼ぶ。また、ノズル孔３６の中で最も孔径が大きいのはスカート部３６Ｂの出口であり、このスカート部３６Ｂの出口径を適宜ノズル孔３６の出口径ｄ_Ｅと呼ぶ。ここで、ガス供給路２８に供給された酸素ガスＧは、ノズル孔３６の絞り部３６Ａ、スロート３６Ｃ、スカート部３６Ｂを通って加速され、例えば、超音速の噴流として転炉内に供給される。
なお、本発明は上記構成に限定されない。例えば、ノズル孔３６は、入口から中間部までの部分が同一孔径とされてもよい。

【0021】

各々のノズル孔３６から鉛直方向斜め下方に噴射された酸素ガスＧの噴流は、自由広がり角度をφとする角度で広がり、転炉に収容された溶銑５０に衝突して溶銑浴面に火点５２が形成される。火点５２は、酸素ガス噴流の衝突エネルギーにより、周囲の溶銑５０の浴面よりも凹んだ形状となる。ここで、自由広がり角度φは、スカート部３６Ｂの広がり角度と同等である。

【0022】

ところで、転炉では、溶銑を脱炭処理する際、上吹きランスのノズル孔から酸素ガスを噴射して溶銑に吹き付ける。３００ｔ規模の転炉においては、上吹きランスへの送酸速度は４００００～６００００Ｎｍ^３／ｈに達する。酸素ガスＧを吹き付けるのは、溶鉄中の炭素と反応させて溶鋼を製造するためである。したがって、溶銑を上吹きした酸素ガスに含まれる酸素と炭素の反応効率が高いほど脱炭処理が速やかに終了するため、脱炭酸素効率を高めることが重要である。脱炭処理時には、上吹きランスには大きな熱負荷がかかるため、水冷三重構造が用いられることが多い。そして、上吹きランスの先端部を形成するノズル部は銅製、上吹きランスの円筒状の本体部は鋼製とされることが多い。上吹きランスに対する熱負荷としては、溶鉄、炉壁からの熱に加えて酸素と溶鉄との反応領域（火点）からの輻射熱がある。特に、火点においては各溶銑成分の酸化反応が生じるため、溶鉄平均温度よりも遥かに高温であるとされている（実測例で２０００～３０００℃）。上吹きランスを水冷三重構造としても、経済合理性が保たれる範囲の水量及び材質で運用する場合、数百回も使用するとノズル部（ノズル孔）が損耗し、ノズル孔が新品時よりも大きくなると推定される。ノズル孔が大きくなった場合、酸素ガスＧの噴流が弱くなり、脱炭酸素効率が低下するため、ノズル部を定期的に交換する必要がある。銅製のノズル部は高価であり、かつ交換作業に一定の工数が割かれる。このため、ノズル部の交換周期を長期化することが、大きなコスト改善と生産性向上に効果があると本発明者らは考えた。

【0023】

そこで、本発明者らは、使用回数の増加による上吹きランスのノズル部の損耗を抑制することを検討した。その結果、ノズル部の損耗は、昇温と降温の繰り返しによる熱疲労、付着した地金やスラグ等の脱落による摩耗、熱による変形等を原因としていることが分かった。そのため、本発明者らは、ノズル孔の出口が火点から受ける輻射熱量を閾値よりも低く抑えることを検討した。その結果、火点からの輻射熱に対して熱を受けるノズル部を遠くし、さらに、ノズル部の熱を受ける下面に対するノズル孔の出口径の割合を小さくすることで、ノズル部に対する熱負荷が低下することを見出した。本発明者らが見出したノズル部に対する熱負荷を低下させるための条件について説明する。

【0024】

条件[１］
以下の（１）式を満たすように設計された上吹きランス２０を用い、且つ、ノズル孔３６の出口が溶銑５０の浴面に形成される火点５２から受ける輻射熱量Ｅが以下の（２）式を満たすようにランス高さＨを設定してノズル孔３６から溶銑５０の浴面に酸素ガスＧを吹き付ける。

【0025】

（１）式について説明する。
１００×Ｓ_Ｎ／Ｓ_Ｌ＜２０％・・・（１）
但し、（１）式において、Ｓ_Ｎはノズル孔３６の出口の総断面積（ｍ^２）、Ｓ_Ｌはノズル部２４の下面の面積（ｍ^２）である。なお、ノズル部２４の下面の面積は、投影面積である。

【0026】

なお、（１）式におけるＳ_Ｎは、以下の（１－１）式によって求められる。
Ｓ_Ｎ＝Ｎ×πｄ_Ｅ ^２／４・・・（１－１）
但し、（１－１）式において、ｄ_Ｅはノズル孔３６の出口径（ｍ）である。

【0027】

また、（１）式におけるＳ_Ｌは、以下の（１－２）式によって求められる。
Ｓ_Ｌ＝πＤ_１ ^２／４・・・（１－２）
但し、（１－２）式において、Ｄ_１はランス外径、すなわち、外管３０の外径（ｍ）である。

【0028】

（２）式について説明する。
Ｅ＝Ｑ_ＨＯＴ×Ｎ×Ｓ_Ｎ＜１２ｋＷ・・・（２）
但し、（２）式において、Ｑ_ＨＯＴは火点の熱放射強度（ｋＷ／ｍ^２）、Ｎは火点の数（本実施形態では、隣接する火点が重ならないため、ノズル孔３６の数と同じ）、Ｓ_Ｎはノズル孔３６の出口の総断面積（ｍ^２）である。

【0029】

なお、（２）式におけるＱ_ＨＯＴは、以下の（２－１）式によって求められる。
Ｑ_ＨＯＴ＝ε×Ｔ^４×σ×Ａ／３６００／π／Ｒ^２・・・（２－１）
但し、（２－１）式において、εは放射率（本実施形態では、１．０）、Ｔは火点における温度（℃）、σはステファンボルツマン係数＝２０．４×１０^-８（ＫＪ×ｍ^-2×Ｋ^-4×ｈ^-1）、Ａは火点面積（ｍ^２）、Ｒは火点５２からノズル部２４先端までの距離（ｍ）である。なお、距離ＲはＲ＝Ｈ／cosθで求められる。また、火点温度Ｔは、２０００℃で一定とした。

【0030】

また、火点面積Ａは、火点半径をＤ、火点深さＬの円錐としたときの表面積である。具体的には、火点面積Ａ（ｍ^２）＝πＤ｛Ｄ＋（Ｌ^２+Ｄ^２）^０．５｝で求められる。また、火点半径ＤはＤ＝Ｒ×tanθで求められ、火点深さＬ（ｍ）はｌ/１０００で求められる。さらに、火点深さＬを求めるための上記ｌは、ｄ_Ｔｖ_０cosθ＝０．７３１^０．５（ｌ＋Ｈ）で求められる。上記ｌを求めるためのｄ_Ｔはノズル孔３６のスロート径（ｍｍ）であり、ｖ_０はガス線流速（ｍ／ｓ）であり、θはノズル孔３６の傾斜角（ｄｅｇ）であり、ランス高さＨはノズル部２４先端から静止浴面間の距離（ｍｍ）である。なお、ガス線流速ｖ_０は、ｖ_０＝４Ｑ_０２／（Ｎπｄ^２）で求められる。Ｑ_０２は上吹きランス２０からの送酸速度（Ｎｍ^３／ｓ）である。

【0031】

条件[１］を満たすことで、ノズル部２４の熱を受ける下面２４Ａに対するノズル孔３６の出口径の割合が小さくなり、且つ、火点５２からノズル部２４先端までの距離Ｒが長くなる、すなわち、火点５２からノズル部２４が遠くなる。これにより、ノズル部２４に対する熱負荷が低下する。

【0032】

条件[２］
外管３０の外径Ｄ_１と外管３０の内径ｄ_１との差が０．０２５ｍ以下となるように設計された上吹きランス２０を用い、且つ、（３）式で求められる冷媒流路２６を流れる冷媒Ｃの流速Ｖが２．０ｍ／ｓｅｃ以上となるように流量Ｗを設定すると共に、冷媒流路２６に供給する冷媒Ｃの温度を６０℃以下に設定してノズル孔３６から溶銑５０の浴面に酸素ガスＧを吹き付ける。

【0033】

（３）式について説明する。
Ｖ＝Ｗ／（（ｄ_１ ^２－Ｄ_２ ^２）×π×９００）・・・（３）
但し、（３）式において、Ｗは冷媒Ｃの流量（ｍ^３／ｈｒ）、ｄ_１は外管３０の内径（ｍ）、Ｄ_２は中管３２の外径（ｍ）である。

【0034】

条件[２］を満たすことで、上吹きランス２０を適切に冷却することができる（適切な温度状態を維持することができる）ため、熱負荷による上吹きランス２０の短寿命化を抑制することができる。

【0035】

次に、本発明の一実施形態の作用及び効果について説明する。

【0036】

本実施形態の転炉における吹錬方法では、条件[１］を満たすことから、この条件[１］を満たさない吹錬方法と比べて、火点５２からの輻射熱に対して、ノズル部２４に対する熱負荷が低下するため、ノズル部２４の損耗を抑制することができる。これにより、使用回数の増加によるノズル部２４の損耗が抑制されてノズル部２４の寿命が延びる。その結果、ノズル部２４の交換周期が延びて、ノズル部２４の交換にともなう費用の削減及び精錬における生産性の低下が改善される。

【0037】

また、上記吹錬方法では、条件[２］を満たすことから、この条件［２］を満たさない吹錬方法と比べて、上吹きランス２０を適切に冷却することができ、熱負荷による上吹きランス２０の短寿命化を抑制することができる。これにより、ノズル部２４の交換周期がさらに延びるため、ノズル部２４の交換にともなう費用の削減及び精錬における生産性の低下がより改善される。

【0038】

次に、本発明における効果を検証するために以下の試験を行った。試験には、本発明を適用した実施例１－１１と本発明の条件を満たさない比較例１－４を用いた。なお、実施例及び比較例の各種パラメータに関しては、表１に示す通りである。

【0039】

以下、試験の条件について説明する。
試験は、脱炭酸素効率η_Cが上吹きランスの使用開始直後から１０％低下した際の使用回数を持って評価した。評価基準は、１０％低下した際の使用回数が３００回以上なら「〇」、３００回未満なら「×」として評価した。なお、ランス使用回数については、炭素濃度３．０質量％以上の溶鉄を０．３質量％以下まで脱炭する処理を１回と数えるものとする。すなわち、脱りん専用の吹錬は１回と数えないものとする。評価結果については表１に示す通りである。

【0040】

試験時の送酸速度は５００００Ｎｍ^３／ｈｒに設定した。また、冷媒の流速Ｖ及び冷媒の流量Ｗは表１に示す通りに設定し、冷媒の温度は２０－２５℃に設定した。
ランス高さＨは、吹錬中に変更することがあるため、吹錬中の平均ランス高さをランス高さとしている。また、供試上吹きランスとして、外管の外径Ｄ_１と内径ｄ_１との差が０．０１ｍｍのランスを使用した。

【0041】

【表1】

【0042】

表１に示される通り、実施例１～１１は、Ｓ_N／Ｓ_L＜２０％を満たす上吹きランスを用い、且つ、輻射熱量Ｅが１２ｋｗ以下となるように、ランス高さＨを設定しているため、上吹きランスを３００回以上使用しても脱炭酸素効率η_Cの低下が１０％以下であった。すなわち、本発明を適用した実施例１～１１は、上吹きランスの使用回数の増加によるノズル部の損耗が抑制されていると推定される。

【0043】

一方、比較例１、２は、輻射熱量Ｅが１２ｋｗを超えるため、上吹きランスを３００回以上使用した場合の脱炭酸素効率η_Cの低下が１０％を超えていた。また、比較例３、４は、輻射熱量Ｅが１２ｋｗ以下であるものの、Ｓ_N／Ｓ_Lが２０％を超えるため、比較例１、２と同様に、上吹きランスを３００回以上使用した場合の脱炭酸素効率η_Cの低下が１０％を超えていた。
すなわち、比較例１～４では、Ｓ_N／Ｓ_L＜２０％を満たし且つ輻射熱量Ｅが１２ｋｗ以下となるようにランス高さＨを設定していないため、実施例１～１１と比べて、上吹きランスの使用回数の増加によるノズル部の損耗を抑制する効果が低いものと推定される。

【0044】

また、実施例１は、表１に示されるように、冷媒の流速Ｖに関連するパラメータを除いたパラメータが実施例１０及び実施例１１と同様である。この実施例１では、冷媒の流速Ｖを２．０ｍ／ｓｅｃ以上に設定しているため、冷媒の流速Ｖが２．０ｍ／ｓｅｃ未満の実施例１０及び実施例１１と比べて、上吹きランスを適切な温度状態に維持することが可能である。これにより、実施例１は、実施例１０及び実施例１１と比べて、熱負荷による上吹きランスの短寿命化が抑制されていると推定される。なお、冷媒の流速Ｖを２．０ｍ／ｓｅｃ以上に設定している実施例２－９についても同様である。

【0045】

以上の試験結果から本発明の一実施形態の有用性を確認することができた。

【0046】

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

【符号の説明】

【0047】

２０ 上吹きランス
２２ 本体部
２４ ノズル部
２４Ａ 下面
２６ 冷媒流路
２８ ガス供給路
３０ 外管
３２ 中管
３４ 内管
３６ ノズル孔
５０ 溶銑
５２ 火点
Ｃ 冷媒
Ｇ 酸素ガス
Ｒ 距離
Ｓ１ 間隙
Ｓ２ 間隙
ｄ_Ｅ 出口径

【図1】