JP2021032431A - Auxiliary burner of flash smelting furnace and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

To provide an auxiliary burner capable of reducing enlargement and deformation of ejection holes.SOLUTION: An auxiliary burner 30 includes a blow-in pipe 31 through which gas is supplied to the inside, and a dispersion cone 33 disposed at a lower end of the blow-in pipe 31. The blow-in pipe 31 is made up of a body part 31b and a lower end part 31a provided with a plurality of ejection holes 32 through which the gas is ejected from the inside to the outside. An outer surface of the lower end part 31a is covered with a cured layer. Because the lower end part 31a of the blow-in pipe 31 is covered with the cured layer, surroundings of the ejection holes 32 are less likely to wear out, thus making it possible to reduce enlargement and deformation of the ejection holes 32.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、自熔製錬炉の補助バーナーおよび補助バーナーの製造方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、耐摩耗性を有する補助バーナー、およびその補助バーナーの製造方法に関する。 The present invention relates to an auxiliary burner for a flash smelting furnace and a method for manufacturing the auxiliary burner. More specifically, the present invention relates to an auxiliary burner having wear resistance and a method for manufacturing the auxiliary burner.

銅硫化物、ニッケル硫化物などの非鉄金属硫化物を原料とする熔融製錬には自熔製錬炉が用いられる。自熔製錬炉には製錬原料と反応用ガスとを炉内に供給する精鉱バーナーが備えられている。 A flash smelting furnace is used for melt smelting using non-ferrous metal sulfides such as copper sulfide and nickel sulfide as raw materials. The flash smelting furnace is equipped with a concentrate burner that supplies smelting raw materials and reaction gas into the furnace.

自熔製錬炉の操業においては、炉内の熔融製錬反応を制御し、安定した操業を行なうことが求められる。熔融製錬反応は製錬原料に含まれる金属硫化物の酸化反応である。この酸化反応は製錬原料と反応用ガスとの接触によって生じる。そのため、製錬原料と反応用ガスとがしっかりと混合しているほど、酸化反応が進行しやすい。このことから、精鉱バーナー内では製錬原料と反応用ガスとを混合しておく予混合が行なわれる。 In the operation of the flash smelting furnace, it is required to control the melting and smelting reaction in the furnace to perform stable operation. The melt smelting reaction is an oxidation reaction of metal sulfide contained in a smelting raw material. This oxidation reaction occurs by contact between the smelting raw material and the reaction gas. Therefore, the more firmly the smelting raw material and the reaction gas are mixed, the easier it is for the oxidation reaction to proceed. For this reason, premixing is performed in the concentrate burner in which the smelting raw material and the reaction gas are mixed.

精鉱バーナーの中心には補助バーナーが設けられている。補助バーナーの下端には分散コーンが設けられている。また、分散コーンの上方には酸素を噴出する噴出孔が設けられている(特許文献1参照)。分散コーンの傾斜面と噴出孔から噴出した酸素とにより、製錬原料が適度に分散し、反応用ガスと混合する。 An auxiliary burner is installed in the center of the concentrate burner. A dispersion cone is provided at the lower end of the auxiliary burner. Further, an ejection hole for ejecting oxygen is provided above the dispersion cone (see Patent Document 1). The smelting raw material is appropriately dispersed by the inclined surface of the dispersion cone and the oxygen ejected from the ejection hole, and is mixed with the reaction gas.

特開2000−97411号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-97411

補助バーナーは高温、高酸化雰囲気という過酷な環境下で製錬原料と接触するため摩耗、損傷しやすい。噴出孔周囲の部材が摩耗すると、噴出孔が徐々に拡大、変形し、酸素の噴出方向および流速が変化する。そうすると、製錬原料の分散が不均一になり、自熔製錬炉の効率が低下する。 Since the auxiliary burner comes into contact with the smelting raw material in a harsh environment of high temperature and high oxidation atmosphere, it is easily worn and damaged. When the members around the ejection hole are worn, the ejection hole gradually expands and deforms, and the oxygen ejection direction and the flow velocity change. Then, the dispersion of the smelting raw material becomes non-uniform, and the efficiency of the flash smelting furnace decreases.

本発明は上記事情に鑑み、噴出孔の拡大、変形を抑制できる補助バーナー、およびその補助バーナーの製造方法を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide an auxiliary burner capable of suppressing expansion and deformation of the ejection hole, and a method for manufacturing the auxiliary burner.

第1発明の自熔製錬炉の補助バーナーは、自熔製錬炉の精鉱バーナーに設けられる補助バーナーであって、内部にガスが供給される吹込管と、前記吹込管の下端に設けられた分散コーンと、を備え、前記吹込管は、本体部と、内部から外部に向かって前記ガスを噴出する複数の噴出孔が形成された下端部とからなり、前記下端部の外面は硬化層により被覆されていることを特徴とする。
第2発明の自熔製錬炉の補助バーナーは、第1発明において、前記硬化層の硬さは800HV以上であり、厚さは0.5mm以上であることを特徴とする。
第3発明の自熔製錬炉の補助バーナーは、第1発明において、前記硬化層の硬さは1,100HV以上であり、厚さは0.2mm以上であることを特徴とする。
第4発明の自熔製錬炉の補助バーナーは、第1発明において、前記硬化層の硬さは1,200HV以上であり、厚さは0.02mm以上であることを特徴とする。
第5発明の自熔製錬炉の補助バーナーは、第1〜第4発明のいずれかにおいて、前記硬化層は、自溶合金溶射、高速フレーム溶射または窒化処理により形成されたものであることを特徴とする。
第6発明の自熔製錬炉の補助バーナーは、第1〜第5発明のいずれかにおいて、前記下端部は前記本体部に接合されていることを特徴とする。
第7発明の補助バーナーの製造方法は、自熔製錬炉の精鉱バーナーに設けられる補助バーナーの製造方法であって、吹込管の下端部に複数の噴出孔を形成する噴出孔形成工程と、前記下端部の外面を硬化層で被覆する硬化工程と、を備えることを特徴とする。
第8発明の補助バーナーの製造方法は、第7発明において、前記硬化工程は、前記下端部を前記吹込管の本体部から分離した状態で行なわれ、前記硬化工程の後に、前記下端部を前記本体部に接合する接合工程をさらに備えることを特徴とする。
The auxiliary burner of the self-melting smelting furnace of the first invention is an auxiliary burner provided in the concentrate burner of the self-melting smelting furnace, and is provided at the blow pipe to which gas is supplied inside and the lower end of the blow pipe. The blow pipe is composed of a main body portion and a lower end portion in which a plurality of ejection holes for ejecting the gas from the inside to the outside are formed, and the outer surface of the lower end portion is hardened. It is characterized by being covered with a layer.
The auxiliary burner of the flash smelting furnace of the second invention is characterized in that, in the first invention, the hardness of the cured layer is 800 HV or more and the thickness is 0.5 mm or more.
The auxiliary burner of the flash smelting furnace of the third invention is characterized in that, in the first invention, the hardness of the cured layer is 1,100 HV or more and the thickness is 0.2 mm or more.
The auxiliary burner of the flash smelting furnace of the fourth invention is characterized in that, in the first invention, the hardness of the cured layer is 1,200 HV or more and the thickness is 0.02 mm or more.
In any one of the first to fourth inventions, the auxiliary burner of the flash smelting furnace of the fifth invention states that the cured layer is formed by spraying a self-melting alloy, spraying a high-speed frame, or nitriding. It is a feature.
The auxiliary burner of the flash smelting furnace of the sixth invention is characterized in that, in any one of the first to fifth inventions, the lower end portion is joined to the main body portion.
The method for manufacturing the auxiliary burner of the seventh invention is a method for manufacturing the auxiliary burner provided in the concentrate burner of the self-melting smelting furnace, and includes a ejection hole forming step of forming a plurality of ejection holes at the lower end of the blow pipe. It is characterized by comprising a curing step of coating the outer surface of the lower end portion with a curing layer.
In the seventh aspect of the invention, the method for manufacturing the auxiliary burner of the eighth invention is performed in a state where the lower end portion is separated from the main body portion of the blow pipe, and after the curing step, the lower end portion is said to be It is characterized by further including a joining process for joining to the main body.

本発明によれば、吹込管の下端部が硬化層により被覆されているので、噴出孔の周囲が摩耗しにくく、噴出孔の拡大、変形を抑制できる。 According to the present invention, since the lower end of the blow pipe is covered with the hardened layer, the periphery of the ejection hole is less likely to be worn, and expansion and deformation of the ejection hole can be suppressed.

自熔製錬炉の縦断面図である。It is a vertical sectional view of a flash smelting furnace. 精鉱バーナーの縦断面図である。It is a vertical sectional view of a concentrate burner. 補助バーナーの正面図である。It is a front view of the auxiliary burner. 補助バーナーの縦断面図である。It is a vertical sectional view of an auxiliary burner.

つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
(自熔製錬炉)
まず、自熔製錬炉FFの全体構成を説明する。
図1に示すように、自熔製錬炉FFはセトラー11を備えている。セトラー11の一端の上面には反応塔12が立設している。セトラー11の他端の上面には排煙道13が立設している。反応塔12の上端には精鉱バーナー20が設けられている。セトラー11の側壁には、カラミの高さにカラミ抜き口14が、カワの高さにカワ抜き口15が、離れて設けられている。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Flash smelting furnace)
First, the overall configuration of the flash smelting furnace FF will be described.
As shown in FIG. 1, the flash smelting furnace FF includes a settler 11. A reaction tower 12 is erected on the upper surface of one end of the settler 11. A flue 13 is erected on the upper surface of the other end of the settler 11. A concentrate burner 20 is provided at the upper end of the reaction column 12. On the side wall of the settler 11, a karami outlet 14 is provided at the height of the karami, and a kawa outlet 15 is provided at the height of the kawa.

自熔製錬炉FFを用いた銅製錬操業は以下のように行なわれる。
精鉱バーナー20から粉状の製錬原料と、反応用ガス(例えば酸素富化空気)とが反応塔12内に吹き込まれる。製錬原料には少なくとも硫化銅精鉱(以下、単に「銅精鉱」と称する。)とフラックスとが含まれている。フラックスは良質のカラミを製造するために添加されるものであり、例えば珪砂である。また、製錬原料には必要に応じて冷材などが含まれている。
The copper smelting operation using the flash smelting furnace FF is performed as follows.
A powdery smelting raw material and a reaction gas (for example, oxygen-enriched air) are blown into the reaction tower 12 from the concentrate burner 20. The smelting raw material contains at least copper sulfide concentrate (hereinafter, simply referred to as "copper concentrate") and flux. Flux is added to produce good quality carami, for example silica sand. In addition, the smelting raw material contains cold materials and the like as needed.

反応塔12内に吹きこまれた製錬原料は、補助バーナーの熱、反応塔12の炉壁内の輻射熱などにより昇温され、銅精鉱中の硫黄分および鉄分が燃焼することで熔融する。製錬原料が熔融した熔体はセトラー11内に溜められる。セトラー11内において熔体はカラミとカワとに比重分離する。 The smelting raw material blown into the reaction tower 12 is heated by the heat of the auxiliary burner, the radiant heat in the furnace wall of the reaction tower 12, etc., and melts by burning the sulfur and iron in the copper concentrate. .. The melt obtained by melting the smelting raw material is stored in the settler 11. In the settler 11, the melt is separated into karami and kawa by specific gravity.

熔体上部のカラミはカラミ抜き口14から排出され、電気錬かん炉で処理される。熔体下部のカワは、次工程の転炉の要求に応じて適量がカワ抜き口15から抜き出される。反応塔12およびセトラー11内で発生した製錬ガスは、排煙道13を通って自熔製錬炉FFから排出され、排熱ボイラーで熱が回収される。 The karami on the upper part of the melt is discharged from the karami outlet 14 and processed in an electric smelter. An appropriate amount of the kawa in the lower part of the melt is extracted from the kawa extraction port 15 according to the request of the converter in the next process. The smelting gas generated in the reaction tower 12 and the settler 11 is discharged from the flash smelting furnace FF through the flue 13 and the heat is recovered in the heat exhaust steam generator.

(精鉱バーナー)
つぎに、精鉱バーナー20の構成を説明する。
図2に示すように、精鉱バーナー20は反応用ガスが導入されるウインドボックス21を備えている。ウインドボックス21の下部は下方に絞られたコーン状に形成されており、その下端に円筒状のバーナーコーン22が接続されている。バーナーコーン22は反応塔12の上端に立設している。また、バーナーコーン22には点検口23が設けられている。
(Concentrate burner)
Next, the configuration of the concentrate burner 20 will be described.
As shown in FIG. 2, the concentrate burner 20 includes a windbox 21 into which a reaction gas is introduced. The lower part of the windbox 21 is formed in the shape of a cone squeezed downward, and a cylindrical burner cone 22 is connected to the lower end thereof. The burner cone 22 is erected at the upper end of the reaction tower 12. Further, the burner cone 22 is provided with an inspection port 23.

精鉱バーナー20は補助バーナー30を備えている。補助バーナー30はウインドボックス21およびバーナーコーン22の内部を貫き、鉛直に配置されている。補助バーナー30はバーナーコーン22の中心に配置されている。補助バーナー30の炎が噴射される下端はバーナーコーン22の下端付近に位置している。 The concentrate burner 20 includes an auxiliary burner 30. The auxiliary burner 30 penetrates the inside of the wind box 21 and the burner cone 22 and is arranged vertically. The auxiliary burner 30 is arranged at the center of the burner cone 22. The lower end of the auxiliary burner 30 from which the flame is injected is located near the lower end of the burner cone 22.

補助バーナー30の外周を囲むように精鉱シュート24が設けられている。精鉱シュート24は補助バーナー30と同軸の筒部材である。精鉱シュート24はウインドボックス21内に配置されており、ウインドボックス21内で昇降可能となっている。製錬原料は精鉱シュート24を通して自熔製錬炉FF内に供給される。 A concentrate chute 24 is provided so as to surround the outer circumference of the auxiliary burner 30. The concentrate chute 24 is a tubular member coaxial with the auxiliary burner 30. The concentrate chute 24 is arranged in the wind box 21 and can be raised and lowered in the wind box 21. The smelting raw material is supplied into the flash smelting furnace FF through the concentrate chute 24.

精鉱シュート24の外周を囲むように風速調整器25が設けられている。風速調整器25はウインドボックス21内に配置されており、精鉱シュート24とは独立してウインドボックス21内で昇降可能となっている。風速調整器25を昇降させることで、ウインドボックス21からバーナーコーン22に供給される反応用ガスの流路幅を調整できる。これにより、反応用ガスの流速を調整できる。 A wind speed regulator 25 is provided so as to surround the outer circumference of the concentrate chute 24. The wind speed regulator 25 is arranged in the wind box 21 and can move up and down in the wind box 21 independently of the concentrate chute 24. By raising and lowering the wind speed regulator 25, the flow path width of the reaction gas supplied from the wind box 21 to the burner cone 22 can be adjusted. Thereby, the flow velocity of the reaction gas can be adjusted.

(補助バーナー)
つぎに、本発明の一実施形態に係る補助バーナー30の構成を説明する。
図3に示すように、補助バーナー30は吹込管31を有する。吹込管31は鉛直に配置された中空の管である。以下、吹込管31のうち、鉛直方向に沿って下端から所定幅の領域を下端部31aと称し、残部を本体部31bと称する。下端部31aには、吹込管31の内部と外部とを連通する噴出孔32が周方向に沿って複数形成されている。
(Auxiliary burner)
Next, the configuration of the auxiliary burner 30 according to the embodiment of the present invention will be described.
As shown in FIG. 3, the auxiliary burner 30 has a blow pipe 31. The blow pipe 31 is a hollow pipe arranged vertically. Hereinafter, of the blow pipe 31, a region having a predetermined width from the lower end along the vertical direction is referred to as a lower end portion 31a, and the remaining portion is referred to as a main body portion 31b. A plurality of ejection holes 32 that communicate the inside and the outside of the blow pipe 31 are formed in the lower end portion 31a along the circumferential direction.

吹込管31(下端部31a)の下端には分散コーン33が設けられている。分散コーン33は下方に広がる円錐状の部材である。 A dispersion cone 33 is provided at the lower end of the blow pipe 31 (lower end 31a). The dispersion cone 33 is a conical member that extends downward.

図4に示すように、吹込管31の内部には内管34が設けられている。内管34は吹込管31よりも小径の中空の管である。吹込管31と内管34とは、吹込管31を外側として、同軸に配置されている。分散コーン33は吹込管31の下端と、内管34の下端部とに固定されている。 As shown in FIG. 4, an inner pipe 34 is provided inside the blow pipe 31. The inner pipe 34 is a hollow pipe having a diameter smaller than that of the blow pipe 31. The blow pipe 31 and the inner pipe 34 are arranged coaxially with the blow pipe 31 on the outside. The dispersion cone 33 is fixed to the lower end of the blow pipe 31 and the lower end of the inner pipe 34.

内管34の内部には、重油バーナー35が配置されている。重油バーナー35のノズル35aは、内管34の下端付近に配置されている。 A heavy oil burner 35 is arranged inside the inner pipe 34. The nozzle 35a of the heavy oil burner 35 is arranged near the lower end of the inner pipe 34.

吹込管31と内管34との間には隙間があり、ガスの流路となっている。吹込管31にはこの流路に通ずる第1供給口36が設けられている。第1供給口36を通して、吹込管31の内部にガスが供給される。吹込管31の内部に供給されたガスは、吹込管31と内管34との間の流路を通り、噴出孔32から噴出する。この際、ガスは噴出孔32を通って、吹込管31の内部から外部に向かって噴出する。なお、吹込管31に供給されるガスは特に限定されないが、高圧の酸素または酸素富化空気が好ましい。 There is a gap between the blow pipe 31 and the inner pipe 34, which serves as a gas flow path. The blow pipe 31 is provided with a first supply port 36 that leads to this flow path. Gas is supplied to the inside of the blow pipe 31 through the first supply port 36. The gas supplied to the inside of the blow pipe 31 passes through the flow path between the blow pipe 31 and the inner pipe 34, and is ejected from the blow hole 32. At this time, the gas is ejected from the inside of the blow pipe 31 to the outside through the ejection hole 32. The gas supplied to the blow pipe 31 is not particularly limited, but high-pressure oxygen or oxygen-enriched air is preferable.

内管34には、その内部に通ずる第2供給口37が設けられている。第2供給口37を通して、内管34の内部に酸素または酸素富化空気が供給される。内管34の内部に供給された酸素または酸素富化空気は、内管34の内部を通って、下端から排出される。この際、酸素または酸素富化空気は、重油バーナー35のノズル35aから噴出した重油の着火および燃焼に供される。 The inner pipe 34 is provided with a second supply port 37 leading to the inside thereof. Oxygen or oxygen-enriched air is supplied to the inside of the inner pipe 34 through the second supply port 37. The oxygen or oxygen-enriched air supplied to the inside of the inner pipe 34 passes through the inside of the inner pipe 34 and is discharged from the lower end. At this time, oxygen or oxygen-enriched air is used for ignition and combustion of the heavy oil ejected from the nozzle 35a of the heavy oil burner 35.

製錬原料は精鉱シュート24を経て落下する(図2参照)。落下した製錬原料は分散コーン33の傾斜面により分散する。また、製錬原料は噴出孔32から噴出するガスによっても分散する。これにより、製錬原料と反応用ガスとが混合される。なお、噴出孔32から噴出したガスが分散コーン33の傾斜面を覆うことから、製錬原料の衝突による分散コーン33の摩耗を軽減できる。 The smelting raw material falls through the concentrate chute 24 (see FIG. 2). The dropped smelting raw material is dispersed by the inclined surface of the dispersion cone 33. The smelting raw material is also dispersed by the gas ejected from the ejection hole 32. As a result, the smelting raw material and the reaction gas are mixed. Since the gas ejected from the ejection hole 32 covers the inclined surface of the dispersion cone 33, it is possible to reduce the wear of the dispersion cone 33 due to the collision of the smelting raw materials.

ところで、本願発明者は、補助バーナー30を所定期間使用すると、噴出孔32より下側の部材が局所的に摩耗するという知見を得ている。これは以下の理由によるものと考えられる。吹込管31の外部における反応用ガスの流れと、噴出孔32から噴出したガスの流れとにより、噴出孔32より下側には強い渦が形成される。この渦に巻き込まれた製錬原料が衝突することにより、噴出孔32より下側の部材が局所的に摩耗する。 By the way, the inventor of the present application has obtained the finding that when the auxiliary burner 30 is used for a predetermined period of time, the member below the ejection hole 32 is locally worn. This is considered to be due to the following reasons. A strong vortex is formed below the ejection hole 32 by the flow of the reaction gas outside the injection pipe 31 and the flow of the gas ejected from the ejection hole 32. When the smelting raw materials caught in the vortex collide with each other, the members below the ejection hole 32 are locally worn.

噴出孔32の周囲の部材が摩耗すると、噴出孔32が拡大、変形することがある。そうすると、噴出孔32から噴出されるガスの噴出方向および流速が変化し、製錬原料の分散が不均一になる。そのため、このような噴出孔32が拡大、変形を抑制する必要がある。 When the members around the ejection hole 32 are worn, the ejection hole 32 may be expanded or deformed. Then, the ejection direction and the flow velocity of the gas ejected from the ejection hole 32 change, and the dispersion of the smelting raw material becomes non-uniform. Therefore, it is necessary to suppress the expansion and deformation of such an ejection hole 32.

そこで、本実施形態の補助バーナー30は、図3に示すように、吹込管31の下端部31aの外面が硬化層により被覆されている。すなわち、噴出孔32の周囲の部材が硬化層により被覆されている。そのため、噴出孔32の周囲が摩耗しにくく、噴出孔32の拡大、変形を抑制できる。 Therefore, in the auxiliary burner 30 of the present embodiment, as shown in FIG. 3, the outer surface of the lower end portion 31a of the blow pipe 31 is covered with a hardened layer. That is, the members around the ejection hole 32 are covered with the cured layer. Therefore, the periphery of the ejection hole 32 is less likely to be worn, and expansion and deformation of the ejection hole 32 can be suppressed.

補助バーナー30を予め定められた期間使用しても、吹込管31の母材が摩耗しないように、硬化層の硬さ、および厚さを設定することが好ましい。具体的には、硬化層の硬さを800HV以上とし、厚さを0.5mm以上とすることが好ましい。硬化層の硬さを1,100HV以上とし、厚さを0.2mm以上としてもよい。また、硬化層の硬さを1,200HV以上とし、厚さを0.02mm以上としてもよい。 It is preferable to set the hardness and thickness of the hardened layer so that the base material of the blow pipe 31 does not wear even if the auxiliary burner 30 is used for a predetermined period. Specifically, it is preferable that the hardness of the cured layer is 800 HV or more and the thickness is 0.5 mm or more. The hardness of the cured layer may be 1,100 HV or more, and the thickness may be 0.2 mm or more. Further, the hardness of the cured layer may be 1,200 HV or more, and the thickness may be 0.02 mm or more.

(製造方法)
つぎに、補助バーナー30の製造方法を説明する。
吹込管31は、下端部31aに複数の噴出孔32を形成し(噴出孔形成工程)、下端部31aの外面を硬化層で被覆する(硬化工程)ことで形成できる。なお、噴出孔形成工程の後に硬化工程を行なってもよいし、硬化工程の後に噴出孔形成工程を行なってもよい。その後、吹込管31と他の部材、すなわち、分散コーン33、内管34、重油バーナー35などを組み合わせれば補助バーナー30が完成する。
(Production method)
Next, a method of manufacturing the auxiliary burner 30 will be described.
The blow pipe 31 can be formed by forming a plurality of ejection holes 32 in the lower end portion 31a (injection hole forming step) and covering the outer surface of the lower end portion 31a with a hardening layer (hardening step). The curing step may be performed after the ejection hole forming step, or the ejection hole forming step may be performed after the curing step. After that, the auxiliary burner 30 is completed by combining the blow pipe 31 and other members, that is, the dispersion cone 33, the inner pipe 34, the heavy oil burner 35, and the like.

硬化工程において、硬化層を形成する手段は、特に限定されないが、例えば、自溶合金溶射、高速フレーム溶射、窒化処理が挙げられる。以下、それぞれの処理の詳細を説明する。 In the curing step, the means for forming the cured layer is not particularly limited, and examples thereof include autolysis alloy spraying, high-speed frame spraying, and nitriding treatment. The details of each process will be described below.

(1)自溶合金溶射
自溶合金溶射は、自溶合金粉末を溶射後、再溶融処理を行なう処理である。自溶合金粉末はニッケル基合金、コバルト基合金などの合金にフラックスを含有させたものである。また、自溶合金粉末は、タングステンカーバイドなどの高強度材料を含むことが好ましい。自溶合金溶射は、専用のトーチがあれば、場所を問わず処理を行なえる。施工性に優れ、スポット溶射も可能である。自溶合金溶射により、硬さ800HV程度の硬化層を形成できる。
(1) Self-melting alloy spraying Self-melting alloy spraying is a process in which a self-melting alloy powder is sprayed and then remelted. The autolytic alloy powder is an alloy such as a nickel-based alloy or a cobalt-based alloy containing flux. Further, the autolytic alloy powder preferably contains a high-strength material such as tungsten carbide. Autolyzed alloy spraying can be performed anywhere with a dedicated torch. It has excellent workability and can be spot sprayed. A hardened layer having a hardness of about 800 HV can be formed by spraying an autolyzed alloy.

(2)高速フレーム溶射
高速フレーム溶射は、溶射ガン燃焼室の圧力を高めることによって爆発燃焼炎に匹敵する高速火炎を発生させ、燃焼炎ジェット流の中心に粉末溶射材を供給して溶融または半溶融状態にし、高速度で連続噴射する処理である。粉末溶射材が超音速度で基材に衝突するため、繊密で高密着力を有する皮膜を形成できる。粉末溶射材として、各種金属、炭化物系サーメット、酸化物系サーメット、セラミックスなどを採用できる。また、粉末溶射材は、タングステンカーバイドなどの高強度材料を含むことが好ましい。高速フレーム溶射により、硬さ1,100HV程度の硬化層を形成できる。
(2) High-speed frame thermal spraying High-speed frame thermal spraying generates a high-speed flame comparable to an explosive combustion flame by increasing the pressure in the combustion chamber of the thermal spray gun, and supplies powder spray material to the center of the combustion flame jet flow to melt or semi-spray. It is a process of making a molten state and continuously spraying at a high speed. Since the powder sprayed material collides with the base material at a supersonic speed, a delicate and highly adhesive film can be formed. As the powder spraying material, various metals, carbide-based cermets, oxide-based cermets, ceramics and the like can be adopted. Further, the powder sprayed material preferably contains a high-strength material such as tungsten carbide. A hardened layer having a hardness of about 1,100 HV can be formed by high-speed frame spraying.

(3)窒化処理
窒化処理は金属表面から窒素原子を進入させ、硬化層を得る金属表面処理である。窒化処理として、ガス窒化法、塩浴窒化法、イオン窒化法などが挙げられる。窒化処理により、硬さ1,200HV程度の硬化層を形成できる。
(3) Nitriding treatment Nitriding treatment is a metal surface treatment in which nitrogen atoms are allowed to enter from the metal surface to obtain a cured layer. Examples of the nitriding treatment include a gas nitriding method, a salt bath nitriding method, and an ionic nitriding method. By the nitriding treatment, a hardened layer having a hardness of about 1,200 HV can be formed.

通常、窒化処理は専用の処理装置内で行なわれる。そのため、窒化処理できる部材のサイズが制限される。そこで、吹込管31の外面に硬化層を形成するために、以下の手順で処理を行なってもよい。 Usually, the nitriding process is performed in a dedicated processing device. Therefore, the size of the member that can be nitrided is limited. Therefore, in order to form a hardened layer on the outer surface of the blow pipe 31, the treatment may be performed by the following procedure.

まず、吹込管31として下端部31aと本体部31bとを分離したものを用意する。そして、下端部31aのみを処理装置の内部に配置し、硬化層を形成する処理を行なう。すなわち、下端部31aを本体部31bから分離した状態で硬化工程を行なう。その後、溶接などの方法により、下端部31aを本体部31bに接合する(接合工程)。 First, a blow pipe 31 in which the lower end portion 31a and the main body portion 31b are separated is prepared. Then, only the lower end portion 31a is arranged inside the processing apparatus, and the process of forming the cured layer is performed. That is, the curing step is performed in a state where the lower end portion 31a is separated from the main body portion 31b. After that, the lower end portion 31a is joined to the main body portion 31b by a method such as welding (joining step).

つぎに、実施例を説明する。
(実施例1)
補助バーナーとして吹込管の下端部の外面を硬化層で被覆したものを作製した。硬化層は、自溶合金溶射により形成した。溶射材として、ニッケル基合金にタングステンカーバイドを混合したものを用いた。形成された硬化層の硬さは800HV、厚さは0.5mmであった。
Next, an embodiment will be described.
(Example 1)
As an auxiliary burner, the outer surface of the lower end of the blow pipe was covered with a hardened layer. The hardened layer was formed by spraying an autolytic alloy. As the thermal spray material, a mixture of nickel-based alloy and tungsten carbide was used. The hardness of the formed hardened layer was 800 HV, and the thickness was 0.5 mm.

補助バーナーを精鉱バーナーに組み込み、自熔製錬炉の操業を24日間行なった。その後、補助バーナーを取り出し、吹込管の下端部の磨耗状況を観察した。その結果、吹込管の噴出孔の周囲に摩耗は確認されなかった。 An auxiliary burner was incorporated into the concentrate burner, and the flash smelting furnace was operated for 24 days. After that, the auxiliary burner was taken out and the wear condition of the lower end of the blow pipe was observed. As a result, no wear was confirmed around the ejection hole of the blow pipe.

(実施例2)
補助バーナーとして吹込管の下端部の外面を硬化層で被覆したものを作製した。硬化層は、高速フレーム溶射により形成した。溶射材として、コバルト、クロムにタングステンカーバイドを混合したものを用いた。形成された硬化層の硬さは1,100HV、厚さは0.2mmであった。
(Example 2)
As an auxiliary burner, the outer surface of the lower end of the blow pipe was covered with a hardened layer. The hardened layer was formed by high-speed frame spraying. As the thermal spray material, a mixture of cobalt and chromium with tungsten carbide was used. The hardness of the formed hardened layer was 1,100 HV, and the thickness was 0.2 mm.

補助バーナーを精鉱バーナーに組み込み、自熔製錬炉の操業を24日間行なった。その後、補助バーナーを取り出し、吹込管の下端部の磨耗状況を観察した。その結果、吹込管の噴出孔の周囲に摩耗は確認されなかった。 An auxiliary burner was incorporated into the concentrate burner, and the flash smelting furnace was operated for 24 days. After that, the auxiliary burner was taken out and the wear condition of the lower end of the blow pipe was observed. As a result, no wear was confirmed around the ejection hole of the blow pipe.

(実施例3)
補助バーナーとして吹込管の下端部の外面を硬化層で被覆したものを作製した。硬化層は、イオン窒化により形成した。具体的には、吹込管の下端部を本体部より分離し、下端部のみを処理装置内に載置してイオン窒化により硬化層を形成した。その後、硬化層が形成された下端部を本体部に溶接した。形成された硬化層の硬さは1,200HV、厚さは0.02mmであった。
(Example 3)
As an auxiliary burner, the outer surface of the lower end of the blow pipe was covered with a hardened layer. The cured layer was formed by ion nitriding. Specifically, the lower end of the blow pipe was separated from the main body, and only the lower end was placed in the processing apparatus to form a cured layer by ion nitriding. Then, the lower end portion on which the cured layer was formed was welded to the main body portion. The hardness of the formed hardened layer was 1,200 HV, and the thickness was 0.02 mm.

補助バーナーを精鉱バーナーに組み込み、自熔製錬炉の操業を24日間行なった。その後、補助バーナーを取り出し、吹込管の下端部の磨耗状況を観察した。その結果、吹込管の噴出孔の周囲に若干の摩耗が確認された。しかし、噴出孔の拡大、変形は見られなかった。 An auxiliary burner was incorporated into the concentrate burner, and the flash smelting furnace was operated for 24 days. After that, the auxiliary burner was taken out and the wear condition of the lower end of the blow pipe was observed. As a result, some wear was confirmed around the ejection hole of the blow pipe. However, no enlargement or deformation of the ejection hole was observed.

(比較例1)
補助バーナーの吹込管に硬化層を形成しなかった。なお、吹込管の材質はSUS304であり、表面の硬さは180HVである。補助バーナーを精鉱バーナーに組み込み、自熔製錬炉の操業を24日間行なった。その後、補助バーナーを取り出し、吹込管の下端部の磨耗状況を観察した。その結果、吹込管の噴出孔の周囲に摩耗が確認された。また、噴出孔の拡大、変形が確認された。
(Comparative Example 1)
No hardened layer was formed on the blow pipe of the auxiliary burner. The material of the blow pipe is SUS304, and the surface hardness is 180 HV. An auxiliary burner was incorporated into the concentrate burner, and the flash smelting furnace was operated for 24 days. After that, the auxiliary burner was taken out and the wear condition of the lower end of the blow pipe was observed. As a result, wear was confirmed around the ejection hole of the blow pipe. In addition, expansion and deformation of the ejection holes were confirmed.

以上の結果を表1にまとめる。
なお、評価は、摩耗量が硬化層の厚さ以下の場合を◎、摩耗量が硬化層の厚さを超えているが、噴出孔が拡大、変形していない場合を○、摩耗により噴出孔が拡大、変形した場合を×とした。
The above results are summarized in Table 1.
The evaluation is ◎ when the amount of wear is less than or equal to the thickness of the hardened layer, ○ when the amount of wear exceeds the thickness of the hardened layer, but the ejection holes are not enlarged or deformed, and the ejection holes due to wear. The case where is enlarged or deformed is marked with x.

以上より、吹込管の下端部を硬化層で被覆することで、噴出孔の拡大、変形を抑制できることが確認された。また、硬化層を形成する処理として、自溶合金溶射、高速フレーム溶射、窒化処理を採用でき、これらのなかでも自溶合金溶射、高速フレーム溶射が好ましいことが確認された。 From the above, it was confirmed that by covering the lower end of the blow pipe with a hardened layer, expansion and deformation of the ejection hole can be suppressed. Further, it was confirmed that autolyzed alloy spraying, high-speed frame spraying, and nitriding treatment can be adopted as the treatment for forming the cured layer, and among these, autolysis alloy spraying and high-speed frame spraying are preferable.

FF 自熔製錬炉
20 精鉱バーナー
30 補助バーナー
31 吹込管
31a 下端部
31b 本体部
32 噴出孔
33 分散コーン
34 内管
35 重油バーナー
FF Flash smelting furnace 20 Concentrate burner 30 Auxiliary burner 31 Blow-in pipe 31a Lower end 31b Main body 32 Blow-out hole 33 Dispersion cone 34 Inner pipe 35 Heavy oil burner

Claims (8)

自熔製錬炉の精鉱バーナーに設けられる補助バーナーであって、
内部にガスが供給される吹込管と、
前記吹込管の下端に設けられた分散コーンと、を備え、
前記吹込管は、本体部と、内部から外部に向かって前記ガスを噴出する複数の噴出孔が形成された下端部とからなり、
前記下端部の外面は硬化層により被覆されている
ことを特徴とする自熔製錬炉の補助バーナー。
It is an auxiliary burner installed in the concentrate burner of the flash smelting furnace.
The blow pipe that supplies gas inside and
A dispersion cone provided at the lower end of the blow pipe is provided.
The blow pipe includes a main body portion and a lower end portion in which a plurality of ejection holes for ejecting the gas from the inside to the outside are formed.
An auxiliary burner for a flash smelting furnace, wherein the outer surface of the lower end is covered with a hardened layer.
前記硬化層の硬さは800HV以上であり、厚さは0.5mm以上である
ことを特徴とする請求項1記載の自熔製錬炉の補助バーナー。
The auxiliary burner for a flash smelting furnace according to claim 1, wherein the hardened layer has a hardness of 800 HV or more and a thickness of 0.5 mm or more.
前記硬化層の硬さは1,100HV以上であり、厚さは0.2mm以上である
ことを特徴とする請求項1記載の自熔製錬炉の補助バーナー。
The auxiliary burner for a flash smelting furnace according to claim 1, wherein the hardened layer has a hardness of 1,100 HV or more and a thickness of 0.2 mm or more.
前記硬化層の硬さは1,200HV以上であり、厚さは0.02mm以上である
ことを特徴とする請求項1記載の自熔製錬炉の補助バーナー。
The auxiliary burner for a flash smelting furnace according to claim 1, wherein the hardened layer has a hardness of 1,200 HV or more and a thickness of 0.02 mm or more.
前記硬化層は、自溶合金溶射、高速フレーム溶射または窒化処理により形成されたものである
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の自熔製錬炉の補助バーナー。
The auxiliary burner for a self-melting smelting furnace according to any one of claims 1 to 4, wherein the cured layer is formed by self-melting alloy spraying, high-speed frame spraying, or nitriding treatment.
前記下端部は前記本体部に接合されている
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の自熔製錬炉の補助バーナー。
The auxiliary burner for a flash smelting furnace according to any one of claims 1 to 5, wherein the lower end portion is joined to the main body portion.
自熔製錬炉の精鉱バーナーに設けられる補助バーナーの製造方法であって、
吹込管の下端部に複数の噴出孔を形成する噴出孔形成工程と、
前記下端部の外面を硬化層で被覆する硬化工程と、を備える
ことを特徴とする補助バーナーの製造方法。
It is a method of manufacturing an auxiliary burner installed in a concentrate burner of a flash smelting furnace.
The ejection hole forming step of forming a plurality of ejection holes at the lower end of the blow pipe, and
A method for manufacturing an auxiliary burner, which comprises a curing step of coating the outer surface of the lower end portion with a curing layer.
前記硬化工程は、前記下端部を前記吹込管の本体部から分離した状態で行なわれ、
前記硬化工程の後に、前記下端部を前記本体部に接合する接合工程をさらに備える
ことを特徴とする請求項7記載の補助バーナーの製造方法。
The curing step is performed in a state where the lower end portion is separated from the main body portion of the blow pipe.
The method for manufacturing an auxiliary burner according to claim 7, further comprising a joining step of joining the lower end portion to the main body portion after the curing step.
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