JP2000212634A - Gas blowing nozzle for refining furnace - Google Patents
Gas blowing nozzle for refining furnaceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、製鋼用電気炉、転
炉等に取り付けられるガス吹き込み用ノズルに関し、よ
り詳しくは、炉内の溶融金属中にガスを吹き込むことに
よって溶融金属を攪拌し、精錬の効率を高めるための精
錬炉用ガス吹き込みノズルに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas injection nozzle attached to an electric furnace for steel making, a converter, and the like, and more particularly, to agitating molten metal by blowing gas into the molten metal in the furnace. The present invention relates to a gas injection nozzle for a smelting furnace for improving the efficiency of smelting.
【０００２】[0002]
【従来の技術】製鋼用電気炉、転炉等の炉底には、溶
銑、溶鋼等の溶融金属を攪拌する目的で、ガス吹き込み
ノズルが設けられる。このノズルを通して、窒素ガス
（N2）、アルゴンガス（Ar）等の不活性ガス、あるい
は、一酸化炭素ガス（CO）、炭酸ガス（CO2）等が、炉
内の溶融金属中に吹き込まれる。2. Description of the Related Art A gas blowing nozzle is provided at the bottom of a furnace such as an electric furnace for steelmaking and a converter for stirring molten metal such as hot metal and molten steel. Through this nozzle, an inert gas such as nitrogen gas (N 2 ) or argon gas (Ar), or carbon monoxide gas (CO) or carbon dioxide gas (CO 2 ) is blown into the molten metal in the furnace. .
【０００３】ガス吹き込みノズルは、耐熱スポーリング
性、及び溶鋼、溶銑、スラグに対する耐食性を考慮し
て、MgO−C（マグネシアカーボン）質等からなる耐火物
に、複数のガス導入用ステンレス鋼細管を貫通するよう
に埋め込んだ形で内設し、作製される。[0003] A gas injection nozzle is provided with a plurality of stainless steel thin tubes for gas introduction to a refractory made of MgO-C (magnesia carbon) or the like in consideration of heat resistance spalling resistance and corrosion resistance to molten steel, hot metal, and slag. It is built inside and buried so as to penetrate.
【０００４】しかし、ガス導入用ステンレス鋼細管は、
使用時に、その周囲のMgO−C質耐火物中に存在する炭素
が浸透する浸炭現象によって、融点の低下等が生じ、損
耗し易くなる。このため、ガス吹き込みノズル自体の寿
命も短くなる。この問題を解消するために、例えば、次
のような技術が提案されている。However, stainless steel tubes for gas introduction are:
During use, the carburization phenomenon in which carbon present in the surrounding MgO-C refractory penetrates, causing a decrease in melting point and the like, resulting in easy wear. For this reason, the life of the gas injection nozzle itself is shortened. To solve this problem, for example, the following technology has been proposed.
【０００５】実公平６−３８１０４号公報には、炭素を
含まず、高アルミナ質等の材料からなる耐火物（耐火性
キャスタブル）によって、複数本のステンレス鋼製ガス
吹き込み導入管をまとめて被覆し、円柱状の炭素不含有
耐火物を形成した後、この炭素不含有耐火物を、MgO−C
質耐火物中に埋設し、ガス吹き込みノズルを作製する技
術が、開示されている。Japanese Utility Model Publication No. Hei 6-38104 discloses that a plurality of stainless steel gas blow-in pipes are collectively covered with a refractory (refractory castable) which does not contain carbon and is made of a material such as high alumina. After forming a columnar carbon-free refractory, the carbon-free refractory is treated with MgO-C
A technique for burying the material in a high quality refractory to produce a gas injection nozzle is disclosed.
【０００６】しかし、この技術では、複数本のガス吹き
込み導入管を包含する領域は、耐熱スポーリング性と耐
食性に優れたMgO−C質耐火物とは異なる材質からなる炭
素不含有耐火物のみによって形成される。これでは、ガ
ス吹き込み用ノズル全体として見た場合、耐熱スポーリ
ング性等の特性が十分発揮されなくなってしまう。ま
た、ガス吹き込み導入管を内設した炭素不含有耐火物
を、MgO−C質耐火物中に埋め込んで、プレス成形及び乾
燥することは、極めて困難である。However, in this technique, a region including a plurality of gas injection pipes is made only of a carbon-free refractory made of a material different from a MgO-C refractory excellent in heat-resistant spalling and corrosion resistance. It is formed. In this case, when viewed as a whole gas blowing nozzle, characteristics such as heat-resistant spalling property cannot be sufficiently exhibited. In addition, it is extremely difficult to embed a carbon-free refractory having a gas injection pipe therein into a MgO-C refractory, press-mold and dry it.
【０００７】特開平１０−２６５８２９号公報には、ア
ルミナ−カーボン質耐火物中に内設される複数個の金属
製細管の外周に、MgO質超微粉を主成分とする水溶液を
塗布して、MgOコーティング層を形成させる技術が、開
示されている。しかし、この技術では、コーティング層
を有する金属細管を、アルミナ−カーボン質耐火物中に
内設する際に、コーティング層が剥離するおそれがあ
る。[0007] JP-A-10-265829 discloses that an aqueous solution mainly composed of MgO-based ultrafine powder is applied to the outer periphery of a plurality of metal thin tubes provided in an alumina-carbon-based refractory, Techniques for forming an MgO coating layer have been disclosed. However, in this technique, there is a possibility that the coating layer may be peeled off when the thin metal tube having the coating layer is provided inside the alumina-carbon refractory.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前記
従来技術の問題点を有さずに、炭素含有耐火物からガス
導入用金属細管への浸炭現象を抑制することのできる精
錬炉用ガス吹き込みノズルを提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a smelting furnace capable of suppressing the carburization phenomenon from a carbon-containing refractory into a gas-introducing metal tube without having the problems of the prior art. It is to provide a gas injection nozzle.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明の精錬炉用ガス吹
き込みノズルは、炭素含有耐火物と、該炭素含有耐火物
内を貫通するように内設される複数本のガス導入用金属
細管とからなり、かつ、前記ガス導入用金属細管の各々
が、金属管と、該金属管の外表面に溶射によって形成し
た酸化物層とからなることを特徴とする（請求項１）。
前記酸化物層の例として、酸化物系セラミックからな
り、かつ、実質的に炭素を含有しない被覆層が挙げられ
る（請求項２）。また、本発明の精錬炉用ガス吹き込み
ノズルの好ましい例として、前記金属管がステンレス鋼
からなり、前記酸化物層がアルミナまたはマグネシアか
らなるものが挙げられる（請求項３）。前記酸化物層
は、通常、５０〜５００μｍの膜厚を有し、１０％未満
の気孔率を有する（請求項４）。A gas injection nozzle for a smelting furnace according to the present invention comprises a carbon-containing refractory, and a plurality of gas-introducing metal thin tubes internally penetrating the carbon-containing refractory. Wherein each of the gas introducing metal thin tubes comprises a metal tube and an oxide layer formed by thermal spraying on an outer surface of the metal tube (claim 1).
An example of the oxide layer is a coating layer made of an oxide-based ceramic and containing substantially no carbon (claim 2). Further, as a preferred example of the gas injection nozzle for a smelting furnace of the present invention, a metal tube made of stainless steel and an oxide layer made of alumina or magnesia can be mentioned (claim 3). The oxide layer usually has a thickness of 50 to 500 μm and a porosity of less than 10% (Claim 4).
【００１０】[0010]
【発明の実施の形態】本発明で用いられる炭素含有耐火
物は、本発明のガス吹き込みノズルの本体であり、その
形状は、例えば、円錐台形状（円錐をその底面に水平な
面で切断した場合の底面を含む側の部分の形状）であ
る。この場合、底面から切断面までの内部を貫通するよ
うに、複数本のガス導入用金属細管が内設される。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The carbon-containing refractory used in the present invention is the main body of the gas injection nozzle of the present invention, and its shape is, for example, a truncated cone (a cone cut into a horizontal plane on its bottom surface). Shape of the side including the bottom surface in this case). In this case, a plurality of gas introducing metal thin tubes are internally provided so as to penetrate the inside from the bottom surface to the cut surface.
【００１１】炭素含有耐火物の材質として、好ましく
は、MgO−C系、MgO−CaO−C系、Al2O3−C系等が用いら
れる。これらの材料は、優れた耐熱スポーリング性及び
溶鋼等に対する耐食性を有する。As the material of the carbon-containing refractory, MgO-C, MgO-CaO-C, Al 2 O 3 -C and the like are preferably used. These materials have excellent heat spalling resistance and corrosion resistance to molten steel and the like.
【００１２】本発明で用いられるガス導入用金属細管の
金属管の肉厚は、通常、１〜１．５mm程度であり、内径
は、通常、１〜３mm程度である。金属管の内径が１mm未
満であると、炉内の溶融金属の攪拌に充分なガスを供給
することが困難となるおそれがあり、３mmを超えると、
金属細管内にノズルの開口を通じて溶融金属が流入し
て、閉塞を生じるおそれがある。金属管の材質として
は、好ましくは、ステンレス鋼が用いられる。The thickness of the metal tube of the metal tube for gas introduction used in the present invention is usually about 1 to 1.5 mm, and the inner diameter is usually about 1 to 3 mm. If the inner diameter of the metal tube is less than 1 mm, it may be difficult to supply sufficient gas for stirring the molten metal in the furnace.
Molten metal may flow into the thin metal tube through the opening of the nozzle, causing blockage. As the material of the metal tube, stainless steel is preferably used.
【００１３】金属管の外表面には、好ましくは、下地処
理がなされる。下地処理は、例えば、Ni−Cr系等の下地
材料を溶射して行われる。The outer surface of the metal tube is preferably subjected to a base treatment. The undercoating treatment is performed, for example, by spraying a Ni-Cr base material or the like.
【００１４】金属管上に形成された下地層に対し、更
に、酸化物系セラミック等の溶射材料が溶射され、酸化
物層が形成される。酸化物系セラミックとしては、例え
ば、アルミナ（Al2O3）、マグネシア（MgO）、ジルコニ
ア（ZrO2、ZrO2・CaO）、ジルコン（ZrO2・SiO2）、チ
タニア（TiO 2）、ムライト（3Al2O3・2SiO2）、スピネ
ル（MgO・Al2O3）等が挙げられる。中でも、耐熱性等の
面で、アルミナ、マグネシア等が好ましく用いられる。
これらは、単独で用いても混合して用いてもよい。ま
た、一種の材料を溶射して、酸化物層を形成した後、他
種の材料を更に溶射し、積層してもよい。With respect to the underlayer formed on the metal tube,
Spray material such as oxide ceramic is sprayed on
An object layer is formed. As an oxide ceramic,
If alumina (AlTwoOThree), Magnesia (MgO), zirconi
A (ZrOTwo, ZrOTwo・ CaO), zircon (ZrO)Two・ SiOTwo), J
Tania (TiO Two), Mullite (3AlTwoOThree・ 2SiOTwo), Spinet
(MgO ・ AlTwoOThree) And the like. Among them, such as heat resistance
In terms of surface, alumina, magnesia and the like are preferably used.
These may be used alone or as a mixture. Ma
After spraying a kind of material to form an oxide layer,
The seed materials may be further sprayed and laminated.
【００１５】溶射材料として用いる酸化物系セラミック
の純度は、100％に近いほど好ましいが、SiO2、Fe2O3等
の不純物を少量（例えば、３％程度以下）、含んでいて
もよい。また、金属管への浸炭現象を生じさせないため
に、下地層及び酸化物層の溶射材料として、実質的に炭
素を含有しないものを用いるのが好ましい。酸化物系セ
ラミックの溶射方法としては、例えば、アーク溶射、プ
ラズマ溶射等が用いられる。The purity of the oxide ceramic used as the thermal spraying material is preferably as close to 100% as possible, but may contain a small amount (for example, about 3% or less) of impurities such as SiO 2 and Fe 2 O 3 . Further, in order to prevent the carburizing phenomenon in the metal tube from occurring, it is preferable to use a material substantially not containing carbon as the thermal spray material of the underlayer and the oxide layer. For example, arc spraying, plasma spraying, or the like is used as a method of spraying an oxide ceramic.
【００１６】溶射されて形成される酸化物層の厚みは、
通常、５０〜５００μｍ程度であり、好ましくは１００
〜３００μｍである。厚みが５０μｍ未満であると、金
属管への浸炭現象を充分抑制できないおそれがあり、５
００μｍを超えると、金属管の外径と比較して被覆層の
厚みが大き過ぎ、適当でない。酸化物層の気孔率は、通
常、１０％未満と緻密であり、好ましくは８％未満であ
る。気孔率が１０％未満であると、浸炭現象を効果的に
阻止することができる。The thickness of the oxide layer formed by thermal spraying is as follows:
Usually, it is about 50 to 500 μm, preferably 100
３００300 μm. If the thickness is less than 50 μm, the carburizing phenomenon to the metal pipe may not be sufficiently suppressed.
If it exceeds 00 μm, the thickness of the coating layer is too large compared to the outer diameter of the metal tube, which is not appropriate. The porosity of the oxide layer is usually as dense as less than 10%, preferably less than 8%. When the porosity is less than 10%, the carburizing phenomenon can be effectively prevented.
【００１７】溶射工程後、得られた複数本（通常、１０
〜４０本程度）のガス導入用金属細管は、炭素含有耐火
物中に、互いに隔てて埋め込まれ、ガス吹き込みノズル
が完成する。ガス導入用金属細管相互間の距離は、通
常、中心点間の距離として２０〜２５mm程度である。After the thermal spraying step, a plurality of the obtained pieces (usually 10
(Approximately .about.40) gas-introducing metal thin tubes are embedded in the carbon-containing refractory at a distance from each other to complete a gas injection nozzle. The distance between the gas introducing metal thin tubes is usually about 20 to 25 mm as the distance between the center points.
【００１８】図１は、本発明のガス吹き込みノズルの一
例の縦断面図である。図１において、ガス吹き込み用ノ
ズル１は、MgO−C系の材質からなる炭素含有耐火物２
と、アルミナを溶射したステンレス鋼細管からなるガス
導入用金属細管３とからなる。ガス供給管４に供給され
た窒素ガス（N2）は、風箱５内を通過して、金属細管３
内に入り、金属細管３のガス排出口から、精錬炉（図示
略）内の溶融金属中に排出される。これによって、溶融
金属は攪拌されて、精錬が促進される。図１に示すガス
吹き込み用ノズルのＡ−Ａ線の横断面図を、図２に示
す。図２において、炭素含有耐火物２中に、一定の間隔
を隔てて、複数のガス導入用金属細管３が内設されてい
る。FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an example of the gas injection nozzle of the present invention. In FIG. 1, a gas injection nozzle 1 is made of a carbon-containing refractory 2 made of a MgO—C-based material.
And a gas introducing metal thin tube 3 made of a stainless steel thin tube sprayed with alumina. The nitrogen gas (N 2 ) supplied to the gas supply pipe 4 passes through the wind box 5 and
And is discharged from a gas outlet of the thin metal tube 3 into molten metal in a refining furnace (not shown). Thereby, the molten metal is agitated, and refining is promoted. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of the gas injection nozzle shown in FIG. In FIG. 2, a plurality of gas introducing metal thin tubes 3 are provided in a carbon-containing refractory 2 at regular intervals.
【００１９】[0019]
【実施例】実施例１ 長さ900mm、内径２mm、外径４mmのステンレス鋼細管の
外表面に、Ni−Cr系材料を溶射し、50μｍの厚みの下地
層を形成した。さらに、この下地層に対し、純度９９％
のアルミナ（Al2O3）をプラズマ溶射によって溶射し、
約200μｍの酸化物層を形成させた。この酸化物層の気
孔率は５％であった。【Example】Example 1 Stainless steel tubing 900mm long, 2mm inside diameter, 4mm outside diameter
Spraying Ni-Cr material on the outer surface, 50μm thick base
A layer was formed. Further, the underlayer has a purity of 99%.
Alumina (AlTwoOThree) By plasma spraying,
An oxide layer of about 200 μm was formed. This oxide layer
The porosity was 5%.
【００２０】こうして得られた25本の処理済みステンレ
ス鋼細管を、それらの外表面相互間の距離が中心点間で
２０mmとなるように、MgO−C系材質の炭素含有耐火物中
に埋め込み、図１に示すものと同様のガス吹き込みノズ
ルを作製した。The 25 treated stainless steel tubes thus obtained are embedded in a carbon-containing refractory made of MgO-C material so that the distance between their outer surfaces is 20 mm between the center points. A gas injection nozzle similar to that shown in FIG. 1 was produced.
【００２１】次に、ガス吹き込みノズルの耐久性試験を
行なった。実験炉として、80Tステンレス溶鋼を貯留し
た転炉を用い、また、攪拌用に吹き込まれるガスとし
て、窒素ガスを用いた。炉内へのガスの吹き込みを、１
０Nm3／時間の流量で実施したところ、310チャージま
で、ガス吹き込みノズルを支障なく使用することができ
た。Next, a durability test of the gas injection nozzle was performed. A converter containing 80T stainless steel molten steel was used as an experimental furnace, and nitrogen gas was used as a gas blown for stirring. Inject gas into the furnace
When the test was performed at a flow rate of 0 Nm 3 / hour, the gas blowing nozzle could be used without any trouble up to 310 charges.
【００２２】比較例１ 溶射処理をしないステンレス鋼細管を用いた他は、実施
例１と同様にして試験したところ、ガス吹き込みノズル
は、220チャージで損耗が激しくなり、使用できなくな
った。[0022]Comparative Example 1 Except for using stainless steel tubing without thermal spray treatment,
When the test was performed in the same manner as in Example 1, the gas injection nozzle was used.
Can become unusable after 220 charges
Was.
【００２３】[0023]
【発明の効果】本発明の精錬炉用ガス吹き込みノズルに
おいて、炭素含有耐火物からガス導入用金属細管への浸
炭現象が抑制されるため、ガス導入用金属細管の損耗が
抑えられる。このため、ガス吹き込みノズル自体の寿命
も延長され、長期にわたり、安定して精製炉の操業を行
なうことができる。また、本発明のガス吹き込みノズル
は、炭素含有耐火物中へのガス導入用金属細管の埋め込
みを、従来通りの工程で行なうことができるため、製造
が容易である。さらに、本発明のガス吹き込みノズル中
のガス導入用金属細管の酸化物層は、溶射によって被覆
されているため、ノズルの製造過程で剥離することがな
い。さらに、本発明のガス吹き込みノズルは、炭素含有
耐火物を主要部とするため、耐熱スポーリング性、耐食
性等に優れる。According to the gas injection nozzle for a refining furnace of the present invention, the carburizing phenomenon from the carbon-containing refractory to the gas-introducing metal tube is suppressed, so that the gas-introducing metal tube is prevented from being worn. For this reason, the life of the gas injection nozzle itself is extended, and the operation of the refining furnace can be stably performed over a long period of time. Further, the gas injection nozzle of the present invention can easily embed the gas introducing metal thin tube into the carbon-containing refractory in the same manner as in the conventional process. Furthermore, since the oxide layer of the gas-introducing metal tube in the gas injection nozzle of the present invention is coated by thermal spraying, it does not peel off during the manufacturing process of the nozzle. Furthermore, since the gas injection nozzle of the present invention is mainly composed of a carbon-containing refractory, it is excellent in heat spalling resistance, corrosion resistance and the like.
【図１】本発明のガス吹き込みノズルの一例の縦断面図
である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an example of a gas injection nozzle of the present invention.
【図２】図１に示すガス吹き込みノズルのＡ−Ａ線の横
断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of the gas injection nozzle shown in FIG.
１ ガス吹き込みノズル ２ 炭素含有耐火物 ３ ガス導入用金属細管 ４ ガス供給管 ５ 風箱 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gas injection nozzle 2 Carbon-containing refractory 3 Metal thin tube for gas introduction 4 Gas supply pipe 5 Wind box
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 浩一 兵庫県高砂市梅井５丁目６番１号 旭硝子 株式会社内 (72)発明者 重松 直樹 山口県新南陽市野村南町4976番地 日新製 鋼株式会社周南製鋼所内 Ｆターム(参考） 4K013 CA21 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Koichi Suzuki 5-6-1, Umei, Takasago City, Hyogo Prefecture Asahi Glass Co., Ltd. (72) Inventor Naoki Shigematsu 4976 Nomura Minamimachi, Shinnanyo City, Yamaguchi Prefecture Nisshin Steel Co., Ltd. Shunan Steel Works F-term (reference) 4K013 CA21
Claims (4)
を貫通するように内設される複数本のガス導入用金属細
管とからなるガス吹き込み用ノズルにおいて、前記ガス
導入用金属細管の各々が、金属管と、該金属管の外表面
に溶射によって形成した酸化物層とからなることを特徴
とする精錬炉用ガス吹き込みノズル。1. A gas injection nozzle comprising a carbon-containing refractory and a plurality of gas-introducing metal tubes internally provided so as to penetrate through the carbon-containing refractory, wherein the gas-introducing metal tube is A gas injection nozzle for a refining furnace, wherein each nozzle comprises a metal tube and an oxide layer formed on the outer surface of the metal tube by thermal spraying.
らなり、かつ、実質的に炭素を含有しない請求項１に記
載の精錬炉用ガス吹き込みノズル。2. The gas injection nozzle for a smelting furnace according to claim 1, wherein the oxide layer is made of an oxide ceramic and does not substantially contain carbon.
記酸化物層がアルミナまたはマグネシアからなる請求項
１に記載の精錬炉用ガス吹き込みノズル。3. The gas injection nozzle for a smelting furnace according to claim 1, wherein the metal tube is made of stainless steel, and the oxide layer is made of alumina or magnesia.
であり、前記酸化物層の気孔率が１０％未満である請求
項１に記載の精錬炉用ガス吹き込みノズル。4. The oxide layer has a thickness of 50 to 500 μm.
The gas injection nozzle for a refining furnace according to claim 1, wherein the porosity of the oxide layer is less than 10%.
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