JP3442628B2

JP3442628B2 - 溶融金属浸漬部材及びその冷却方法

Info

Publication number: JP3442628B2
Application number: JP29906097A
Authority: JP
Inventors: 昌宏前田; 隆夫峯; 宏彦徳永; 康次中西
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1997-10-30
Filing date: 1997-10-30
Publication date: 2003-09-02
Anticipated expiration: 2017-10-30
Also published as: JPH11132671A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶融金属精錬容器
（カバー、浸漬管等）を効率的に冷却することのできる
新規な溶融金属浸漬部材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】金属の精錬工程においては、取鍋内で不
活性ガスにより溶融金属を攪拌しつつ、取鍋内湯面上に
設置した浸漬管やフード内では、ランスにより酸素を溶
融金属湯面に向けて吹き付け、溶鋼温度を昇温する等の
処理がなされる。この様な処理を効率的に行う為、内表
面を耐火物で被覆された金属製浸漬管やフード形状の槽
などが用いられている。

【０００３】これらの浸漬管や槽は、溶融金属に直接接
すると共に、精錬装置の内部では吹酸によるＡｌ，Ｓ
ｉ，Ｆｅ等の酸化反応により１８００℃以上の高温にな
る等、常に高温環境下にさらされることから、耐火物の
損傷、溶融金属浸漬部材の変形などによる耐火物の亀裂
発生や脱落を招いていた。

【０００４】そこで、上述した問題の回避を目的とし
て、溶融金属浸漬部材を冷却する方法が種々提案されて
いる。

【０００５】例えば特開昭５８−９６８１３には、浸
漬管芯金をジャケット構造若しくは冷却管の接合体にす
る方法が提案されている。しかしながら、この方法では
冷却流路が長く、冷媒自身の温度上昇により熱流束が末
端に向かうにつれ低下する為、均一に冷却することが困
難である。

【０００６】また、特公平３−５０８０４には、二重
円筒構造の内部に冷媒供給支管を一定間隔で配置した浸
漬管が、更に特公平６−２９４５４には、前記の浸
漬管内部に金属板を介挿する等して抜熱効果を高める方
法が提案されている。

【０００７】このうちは、冷媒が冷媒供給支管内を下
降する際、内・外部の鉄皮との接面を介して鉄皮を冷却
し、該支管の下端にある吐出口では底部を衝突噴流で冷
却し、更に反転して上昇する際には、該上昇流により内
・外部の鉄皮表面を冷却することにより浸漬管全体を冷
却しようというものである。ところが、この方法では鉄
皮下端部が主に冷却され、前述した高温の酸化反応生成
物に起因する浸漬管やフードの熱的負荷を避けることが
困難である。また前記と同様、冷媒の上昇中に冷媒の
温度が上昇する為熱流束が低下し、均一に冷却し難いと
いう問題もある。更ににおける伝熱は、管内熱伝熱と
ほぼ同様の熱伝達率となり、比較的多量の冷媒量が必要
になる等、コストの増大を招く。

【０００８】また、は、の場合に比べて冷媒量の低
減を図ることができるが、芯金の製作コストが増大する
という問題がある。

【０００９】この様に従来提案されている方法は、いず
れも種々の不具合を有している。とりわけ上記方法に共
通して生じる「浸漬管やフードの不均一冷却」は、溶融
金属浸漬部材高さ方向の温度格差を招き、ひいては熱応
力が増大して該支持材が変形し、寿命が低下することか
ら、早急に解決することが切望されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に着
目してなされたものであり、その目的は、浸漬管やフー
ド等の溶融金属精錬容器を均一且つ効率的に冷却するこ
とができる新規な溶融金属浸漬部材を提供することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し得た本
発明の溶融金属浸漬部材は、外筒、内筒、およびドーナ
ッツ状底板によって構成される空間内に、上方から下方
へ向かう冷媒下降流路と、下方から上方へ向かう冷媒上
昇流路を有する溶融金属浸漬部材において、該冷媒下降
流路には、前記外筒及び／又は内筒の側壁に向けて、若
しくは外筒と内筒の間の空間に向けて冷媒を吹出す吹出
し孔が高さ方向に複数設けられているところに要旨を有
するものである。

【００１２】具体的には、本発明の溶融金属浸漬部材
は、以下に示す第１〜第３の態様に分けられる。

【００１３】まず、第１の態様では、上記冷媒下降流路
は、外筒と内筒の両方または一方に当接して配置された
冷媒供給管によって構成されている。なおこの第１の態
様では、冷媒としてガスを用い、冷媒上昇流路は強制排
気手段と接続させないのが望ましい。

【００１４】第２の態様では、上記冷媒下降流路は、外
筒と内筒のいずれにも当接しない様に配置された冷媒供
給管によって構成されている。

【００１５】第３の態様では、外筒と内筒の間が１枚若
しくは２枚の同心円状金属板によって区画され、該金属
板の高さ方向複数位置に上記吹出し孔が設けられてお
り、１枚の同心円状金属板によって、一方を冷媒下降
流路に、他方を冷媒上昇流路に区画される場合と、２
枚の同心円状金属板によって、該２枚の金属板の間を冷
媒下降流路に、該金属板と内筒および該金属板と外筒の
間を冷媒上昇流路に区画される場合に分けられる。

【００１６】これら第１〜第３の態様の溶融金属浸漬部
材を用い、前記吹出し孔から冷媒を吹き出させれば、溶
融金属浸漬部材を均一且つ効率的に冷却することができ
る。

【００１７】また、上記第２および第３の態様におい
て、上記吹出し孔と被冷却面との距離をＬ（ｍｍ），吹
出し孔の孔径をｄ（ｍｍ）としたときの冷却効率が下式
（１）を満足するものは、本発明の好ましい態様であ
る。

【００１８】２５（kcal/m²h・ ℃）≦Ｃ₁ ×［Ve］^0.75×（d/L ）
^0.17×（d/p ）^0.6・・・（１）｛式中、［Ve］は冷媒を吹き付ける速度（m/sec ），ｐは各吹出し孔の間隔（mm），０．０４≦（d/p ），Ｃ₁ は定数を夫々意味する。｝尚、本発明の溶融金属浸漬部材において、耐火物を除い
た部分または耐火物を支持している金属構造体（即ち、
本発明を最も特徴付ける部分）を芯金と呼ぶ。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明者らは、溶融金属浸漬部材
の寿命拡大を図るという課題のもと、従来の浸漬部材で
は、浸漬管やフード等を均一に冷却することが困難であ
るという問題点を解決すべく鋭意検討した。その結果、
冷媒供給流路の高さ方向に、冷媒を吹出す吹出し孔を複
数設けることにより所期の目的が達成できることを見出
し、本発明を完成したのである。即ち、本発明の溶融金
属浸漬部材は、外筒、内筒、およびドーナッツ状底板に
よって構成される空間内に、上方から下方へ向かう冷媒
下降流路（冷媒供給流路）と、下方から上方へ向かう冷
媒上昇流路（冷媒排出流路）を有する溶融金属浸漬部材
において、該冷媒供給流路には、前記外筒及び／又は内
筒の側壁に向けて、若しくは外筒と内筒の間の空間に向
けて冷媒を吹出す吹出し孔が高さ方向に複数設けられて
いるものである。

【００２０】具体的には、本発明の溶融金属浸漬部材は
前述した通り、３つの態様に分けられる。以下、各態様
について詳細に説明する。

【００２１】まず、第１の態様は、冷媒下降流路が、外
筒と内筒の両方または一方に当接して配置された冷媒供
給管（複数の冷媒供給支管から構成されていても良い）
によって構成されているものである。図１に、本発明の
溶融金属浸漬部材を適用することのできる精錬装置断面
図の一例を、図２（ａ）に、図１のＡ−Ａ断面の部分図
を、図２（ｂ）に、図１のＢ−Ｂ断面の部分図を夫々示
す。尚、図示した例は、第１の態様のうち、冷媒供給管
が外筒と内筒の両方に当接して配置されているものであ
る。本発明の特徴を一層明確にする為に、従来例の代表
として特公平３−５０８０４に開示されている浸漬管の
うち、上記図２（ａ）に対応する部分図を図３（ａ）
に、図２（ｂ）に対応する部分図を図３（ｂ）に夫々併
記する。図中、１はフード、２は浸漬管、３は溶鋼、４
はランス、５はＡｌ，Ｓｉ，Ｆｅ等で生成した酸化物、
６は冷媒供給支管、７は外筒、８は内筒、９は底板、１
０は上板、１１は芯金、１２は耐火物を意味する。

【００２２】図２及び図３より明らかな通り、本発明の
第１の態様を従来例と対比すると、冷媒供給管６が外筒
７と内筒８の両方に当接している点では共通するが、本
発明では、外筒７及び／又は内筒８の側壁に向けて冷媒
を吹出す吹出し孔１３が高さ方向に複数設けられている
点で従来例と大きく相違する。この様に本発明では、冷
媒供給管６の下端１４のみならず上板１０から下端１４
の間に複数の吹出し孔１３を設けている為、冷媒が供給
管６内を下降する際、吹出し孔１３の角度に応じて、外
筒７と内筒８の間の空間に向けて、若しくは外筒７及び
／又は内筒８の側壁に向けて該吹出し孔１３から冷媒が
吹出し、溶融金属浸漬部材全体を均一に冷却することが
できる。詳細には、冷媒が支管６内を下降する際、冷媒
は外筒７及び／又は内筒８との間隙に分配されるので、
その部分の冷媒速度が相対的に高まる。また、分配され
た冷媒は支管６の下端から吐出し、反転して上昇する
が、その間に伝熱されることはないので、冷媒の温度を
低下させることができる。よって、溶融金属浸漬部材の
下端のみならず上板１０から下端の間の部分（中間部
分）についても効率的に冷却することができるのであ
る。本発明と従来例における冷却効果の相違は、冷媒供
給支管６の下端から吐出された冷媒が反転して上昇する
際におけるガス温度（Ｔｇ）、ガス流速（Ｖ）および熱
流束（ｑ）の観点からも確認することができる。図４
（ａ）は従来例における冷媒の流れを示す図、図４
（ｂ）〜（ｄ）は高さ方向におけるＴｇ，Ｖ，ｑの変化
を夫々グラフ化したものであり、一方、図５（ａ）は本
発明例における冷媒の流れを示す図、図５（ｂ）〜
（ｄ）は高さ方向におけるＴｇ，Ｖ，ｑの変化を夫々グ
ラフ化したものである。図４と図５を対比すると明らか
な様に、本発明は従来例に比べて、支持材下端と上端
の温度差が小さい，支持材上端のガス流速が大きい，
支持材下端と上端で熱流束に差が見られず、一定であ
る，ことが分かる。これらの点を総合的に考慮すれば、
溶融金属浸漬部材の上端から下端に亘って全体を均一に
冷却できるという点で、本発明は従来例に比べて格段に
優れていることが理解できる。

【００２３】上述した例は、第１の態様のうち、冷媒供
給管６が外筒７と内筒８の両方に当接して配置されてい
るものであり、これにより、外筒７も内筒８も両方冷却
することができる。本発明では更に、冷媒供給管６が外
筒７と内筒８の一方に当接して配置されているものも包
含され、これにより、外筒７若しくは内筒８のいずれか
一方のみを集中して冷却することもできる。

【００２４】尚、本発明では、上記吹出し孔１３の個数
や孔径、冷媒供給支管６の数等を調整することにより、
冷媒の分配量を調整することができる。冷媒の分配量を
うまく調整することにより、溶融金属浸漬部材の高さ方
向における温度差を一層小さくし得、寿命の更なる向上
を図ることができる。これらは、精錬の操業条件や浸漬
管への熱負荷に応じて変更し得、所望の冷却効果が得ら
れる様、適宜適切な範囲を選択できるが、概ね、吹出し
孔１３の個数を１〜５個（より好ましくは２，３個）、
吹出し孔１３の孔径を１〜１０ｍｍ（より好ましくは３
〜７ｍｍ）、冷媒供給支管６の数を１００〜１５０（よ
り好ましくは１１０〜１３０個、更により好ましくは１
２０個）の範囲内に制御することが推奨される。

【００２５】次に、第２の態様は、冷媒下降流路が、外
筒７と内筒８のいずれにも当接しない様に配置された冷
媒供給管６によって構成されているものであり、冷媒供
給管６が被冷却面である外筒７，内筒８の間に距離を置
いて（空隙をあけて）配置されている点で第１の態様と
相違する。図６（ａ）に、この溶融金属浸漬部材を図１
の精錬装置に適用した場合における該図１のＡ−Ａ断面
の部分図を、図６（ｂ）に、上記図１のＢ−Ｂ断面の部
分図を夫々示す。

【００２６】図６より明らかな通り、本発明の第２の態
様を従来例と対比すると、冷媒供給管６が外筒７と内筒
８のいずれにも当接しない様に配置されている点、およ
び外筒７及び／又は内筒８の側壁に向けて冷媒を吹出す
吹出し孔１３が高さ方向に複数設けられている点で従来
例と大きく相違する。第２の態様では、各冷媒供給支管
６へ分配された冷媒は、支管６に設置された吹出し孔１
３より噴出し、外筒７及び内筒８を冷却しつつ上昇して
から上部開口部より排出される。この吹出し孔１３は、
外筒７及び／又は内筒８に対してほぼ正面に配置するこ
とが好ましく、それにより冷却効果を一層高めることが
できる。尚、第２の態様では、被冷却面と吹出し孔１３
の距離を適切に制御する（後記する）ことにより、第１
の態様に比べて一層優れた冷却効果を得ることができ
る。

【００２７】最後に第３の態様は、外筒７と内筒８の間
が１枚若しくは２枚の同心円状金属板１５によって区画
され、該金属板１５の高さ方向複数位置に上記吹出し孔
１３が設けられているものである。詳細には、１枚の
同心円状金属板１５によって、一方を冷媒下降流路に、
他方を冷媒上昇流路に区画される場合と、２枚の同心
円状金属板１５によって、該２枚の金属板１５の間を冷
媒下降流路に、該金属板と内筒および該金属板１５と外
筒７の間を冷媒上昇流路に区画される場合に分けられ
る。図７（ａ）に、上記の溶融金属浸漬部材を図１の
精錬装置に適用した場合における該図１のＡ−Ａ断面の
部分図を、図７（ｂ１）に、上記図１のＢ−Ｂ断面の部
分図を、図７（ｂ３）に溶融金属浸漬部材を周方向から
みた断面図を夫々示す。

【００２８】図７より明らかな通り、本発明の第３の態
様を従来例と対比すると、冷媒供給管６を使用せずに、
吹出し孔１３が高さ方向に複数配置した上記金属板１５
を使用している点で従来例と大きく相違する。この吹出
し孔１３は、前記第２の態様と同様、外筒７及び／又は
内筒８に対してほぼ正面に配置することが好ましく、そ
れにより冷却効果を高めることができる。この様な金属
板１５を配置することにより、冷媒供給管６を用いなく
とも外筒７と内筒８の間を分割（区画）でき、一方を冷
媒の流入側、他方を冷媒の排出側として使用することに
より冷媒の流れを調整することができる。また、被冷却
である内筒８若しくは外筒７と、吹出し孔１３の距離
は、冷媒速度を調整するうえで非常に重要であり、この
距離を小さくする（即ち、上記金属板１５を、内筒８若
しくは外筒７に近づける）ことにより、その間隙を通過
する冷媒速度を調整することができる。更に、金属板１
５上に設けられた吹出し孔１３の所有面積（孔径と孔数
で決まる）を調整することにより、例えば溶融金属浸漬
部材の上端部のみを冷却したり中間部のみを冷却すると
いった局部的な冷却を行うことも可能である。

【００２９】尚、第３の態様では、外筒７と内筒８の間
に設置される金属板１５の数については、前記冷媒供給
管６と同様、特に限定されず、１個でもあっても良い
し、或いは複数でもあっても構わない。例えば、上記金
属板１５が１個の場合は３重円筒鉄板構造になり、一方
が冷媒下降流路に、他方が冷媒上昇流路に区画されるこ
とになる。また、該金属板１５が２個の場合は４重円筒
鉄板構造になり、これら金属板１５の間が冷媒下降流路
に、該金属板１５と内筒８および該金属板１５と外筒７
の間が冷媒上昇流路に区画されることになる。

【００３０】尚、上記第２の態様と第３の態様は、外筒
７と内筒８の間を分割する手段が冷媒供給管６であるか
若しくは金属板１５であるかの相違はあるものの、該供
給管６若しくは金属板１５が外筒７・内筒８との間に当
接されずに（距離を置いて）配置されている点で共通す
る。この様な上記第２・第３の態様を、冷媒供給支管６
が外筒７・内筒８の両方または一方に当接して配置され
ている前記従来例と対比すると、従来例では、冷媒は支
管６の下端１４より全て供給されるのに対し、第２・第
３の態様では、冷媒は供給管６若しくは金属板１５の下
端より供給される訳ではなく、各供給支管６若しくは金
属板１５に配置された吹出し孔１３から供給される（衝
風冷却）点で相違する。冷却に関する上述した両者の相
違は、冷却効率に大きな影響を及ぼしている。例えば冷
媒供給支管６に供給される冷媒風量を同一にした場合、
本発明例は従来例に比べて、冷却効率の点でも冷却ガス
噴出流速の点でも格段に優れていることを確認してい
る。

【００３１】次に本発明者らは、第２・第３の態様にお
ける優れた冷却効率を一層向上し得、ひいては溶融金属
浸漬部材の寿命を著しく延長することのできる方法につ
き、熱伝達率の観点から鋭意検討した。

【００３２】一般に、冷却効率（熱伝達率：ｈ）は下式
より算出することができる。

【００３３】

【数１】

【００３４】式中、Ｃ，α及びβは定数，［Ve］は冷媒を吹き付ける速度（噴出流速；ｍ／ｓｅ
ｃ），ｐは各吹出し孔１３の間隔（ｍｍ），ｄは吹出し孔１３の孔径（ｍｍ），Ｌは吹出し孔１３の出口から被冷却面までの距離を夫々
意味する。

【００３５】従って、被冷却面（伝達面）の部分によっ
て熱流束が相違するケースでは、熱伝達率を一定にして
冷却すると表面温度や外筒７・内筒８金属板の温度に温
度格差が生じ、熱応力の発生によって金属板や溶融金属
浸漬部材の寿命も低下してしまうが、各部分における熱
流束の程度に応じた熱伝達率を被冷却面に与えてやれ
ば、上述した温度格差が生じることもなく、温度を均一
に保つことができ、溶融金属浸漬部材等の寿命を著しく
向上させることができる。この熱伝達率は、上記Ｖｅ，
ｄ，Ｌ，Ｐによって決定されるから、これらの数値をう
まく設定すれば良い。この様な観点に基づき、更に鋭意
検討したところ、（ｄ／Ｌ）が上式（１）を満足するも
のは所期の目的を達成できることが分かった。

【００３６】上式（１）中、Ｃ₁ は定数であり、溶鋼温
度や精錬装置の種類等によって決定されるものである。
また、（ｄ／ｐ）を０．０４以上にした理由は、溶融金
属浸漬部材の寿命を少なくとも５００回／台以上にする
という目標値を達成する為である。図８に、後記する実
施例の結果に基づき、溶融金属浸漬部材の寿命と温度の
関係を示すグラフを、図９に、溶融金属浸漬部材と熱伝
達率（ｈ）の関係を示すグラフを、更に図１０に、熱伝
達率（ｈ）と（ｄ／ｐ）の関係を示すグラフを、夫々示
す。

【００３７】まず、図８より、本発明例ではいずれも溶
融金属浸漬部材の寿命が５００回／台以上と、従来例に
比べて長くなっている。その理由は、溶融金属浸漬部材
の温度を５００℃以下に低く抑えることができたことに
基づくものと考えられる。ここで、溶融金属浸漬部材の
温度を５００℃以下にする為には、熱伝達率を２５kcal
/m²h・ ℃以上に設定することが必要であり（図９）、そ
の為には、（ｄ／ｐ）を０．０４以上にしなければなら
ないのである（図１０）。

【００３８】以下実施例に基づいて本発明を詳述する。
ただし、下記実施例は本発明を制限するものではなく、
前・後記の趣旨を逸脱しない範囲で変更実施することは
全て本発明の技術範囲に包含される。

【００３９】

【実施例】以下の実施例では、１チャージ当たり２４０
ｔの取鍋内溶鋼を底吹Ａｒガスで攪拌しながら、取鍋内
溶鋼湯面上に配置された浸漬管２を溶鋼３（２００ｍ
ｍ）中に浸漬し、フード１及び浸漬管内部では吹酸ラン
ス４から溶鋼湯面に向けて、純酸素を３６００Ｎｍ³ ／
ｈｒ吹きつけると同時に、Ａｌをチャージ平均で２５０
ｋｇ添加して溶鋼３を昇熱する設備を使用した。この様
な設備に、下記３態様の芯金１１を内蔵した浸漬管２を
適用した。本実施例に使用した浸漬管２は、内径１５０
０ｍｍ、高さ８００ｍｍで、操業前における初期の内面
耐火物の厚みは１００ｍｍ、初期の外面耐火物の厚みは
７０ｍｍである。尚、冷媒としては圧縮空気（１２００
Ｎｍ³ ／ｈｒ）を使用した。

【００４０】第１及び第２の態様では、冷媒供給支管６
としてＳＧＰ１５Ａ（ＳＧＰ：ＪＩＳ規格の一般配管用
炭素用鋼管，１５Ａ：１５Ａのサイズ）を用いた。こ
の冷媒供給支管６には、径５〜１０ｍｍの噴流吹出し孔
１３を１本当たり１６ケ設け、該供給支管６を約１００
ｍｍピッチに合計５６本配置した。比較例１として、吹
出孔１３を有しない冷媒供給支管６を４０ｍｍピッチに
配置したものを用意した。比較例２として、冷媒供給支
管６の数およびピッチは同じで、浸漬管内部に金属板を
介在し、抜熱効果を高めたものを用意した。

【００４１】第３の態様では、内筒８と外筒７の間を６
０ｍｍ、同心円状金属板１５を内筒８から３０ｍ離して
設置し、外筒７と中間円筒金属板１５の間に冷媒を供給
すると共に、内筒８と中間円筒金属板１５の間から冷媒
を排出した。この金属板１５には、高さ方向に１５０ｍ
ｍピッチ、円周方向に１５０ｍｍピッチで１０φの吹出
し孔１３を設置した。

【００４２】この様な設備を用い、操業後の芯金１１表
面温度、浸漬管２の寿命、および芯金１１の寿命を測定
した。浸漬管２および芯金１１の寿命は下記の様にして
測定した。

【００４３】［浸漬管２の寿命］内面耐火物の残厚が２５ｍｍ以下になった時点で寿命と
判断し、一旦オフラインで冷却した後、残りの耐火物を
解体して除去し、芯金１１に耐火物を再度施工して使用
する、という工程を繰返した。この工程を何回繰返すこ
とができるか、即ち、耐火物を再施工したとしても内面
耐火物の残厚が２５ｍｍを超えなくなる耐火物施工数を
算出し、浸漬管２の寿命とした。

【００４４】［芯金１１の寿命］比較例の芯金１１を連続して４０チャージ使用した後、
耐火物を再施工する、という工程を約５回程度繰返し、
１５０〜２５０チャージ使用した時点で芯金１１の状況
を観察した。芯金１１が変形して溶接部が外れるか、若
しくは芯金１１の残厚膨張が半径方向で３０ｍｍ以上に
なったときのチャージ数を芯金１１の寿命とした。

【００４５】これらの結果を表１に示す。尚、表中、Ｎ
o.１は本発明第１の態様の結果を、Ｎo.２は第２の態様
の結果を、Ｎo.３は第３の態様の結果を夫々示す。

【００４６】

【表１】

【００４７】表１より、本発明例はいずれも、芯金１１
表面温度が５００℃以下に低く抑えられる結果、耐火物
の寿命を５０回以上、芯金１１の寿命を５００チャージ
にまで高めることができた。特に第２，第３の態様で
は、これらの寿命を一層長くすることができ、とりわけ
第２の態様では、耐火物の寿命が７０回以上、芯金１１
の寿命が約８００チャージと格段に優れていた。

【００４８】

【発明の効果】本発明は以上の様に構成されているの
で、浸漬管やフード等に代表される溶融金属精錬容器を
均一且つ効率的に冷却し得る溶融金属浸漬部材を提供す
ることができ、上記溶融金属精錬容器の寿命が著しく高
められた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の溶融金属浸漬部材を適用することので
きる精錬装置断面図の一例を示す図。

【図２】第１の態様を図１の装置に適用した場合におけ
るＡ−Ａ断面及びＢ−Ｂ断面の部分図。

【図３】従来例を図１の装置に適用した場合におけるＡ
−Ａ断面及びＢ−Ｂ断面の部分図。

【図４】従来例における冷媒の流れ、溶融金属浸漬部材
の高さ方向におけるＴｇ，Ｖ，ｑの変化を示す図。

【図５】本発明例における冷媒の流れ、溶融金属浸漬部
材の高さ方向におけるＴｇ，Ｖ，ｑの変化を示す図。

【図６】第２の態様を図１の装置に適用した場合におけ
るＡ−Ａ断面及びＢ−Ｂ断面の部分図。

【図７】第３の態様を図１の装置に適用した場合におけ
るＡ−Ａ断面及びＢ−Ｂ断面の部分図、及び周方向から
みた断面図。

【図８】溶融金属浸漬部材の寿命と温度の関係を示すグ
ラフ。

【図９】溶融金属浸漬部材の温度と熱伝達率（ｈ）の関
係を示すグラフ。

【図１０】熱伝達率（ｈ）と（ｄ／ｐ）の関係を示すグ
ラフ。

【符号の説明】

１フード２浸漬管３溶鋼４ランス５Ａｌ，Ｓｉ，Ｆｅ等で生成した酸化物６冷媒供給支管７外筒８内筒９底板１０上板１１芯金１２耐火物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中西康次兵庫県加古川市金沢町１番地株式会社神戸製鋼所加古川製鉄所内 (56)参考文献特開平10−259416（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F27D 9/00 C21C 7/10

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】外筒、内筒、およびドーナッツ状底板に
よって構成される空間に、上方から下方へ向かう冷媒ガ
ス下降流路と、下方から上方へ向かう冷媒ガス上昇流路
（ただし、該上昇流路は、強制排気手段と接続するもの
を除く）を有する溶融金属浸漬部材において、前記冷媒ガス下降流路は、前記外筒と内筒のいずれにも
当接しない様に配置された冷媒ガス供給管によって構成
されており、かつ該冷媒ガス下降流路には、前記外筒及
び／又は内筒の側壁に向けて、若しくは外筒と内筒の間
の空間に向けて冷媒を吹出す吹出し孔が高さ方向に複数
設けられていることを特徴とする溶融金属浸漬部材。
【請求項２】外筒、内筒、およびドーナッツ状底板に
よって構成される空間内に、上方から下方へ向かう冷媒
下降流路と、下方から上方へ向かう冷媒上昇流路を有す
る溶融金属浸漬部材において、前記冷媒下降流路は、前記外筒と内筒の両方または一方
に当接して配置された冷媒供給管によって構成されてお
り、かつ該冷媒下降流路には、前記外筒及び／又は内筒
の側壁に向けて、若しくは外筒と内筒の間の空間に向け
て冷媒を吹出す吹出し孔が高さ方向に複数設けられてい
ることを特徴とする溶融金属浸漬部材。
【請求項３】外筒、内筒、およびドーナッツ状底板に
よって構成される空間内に、上方から下方へ向かう冷媒
下降流路と、下方から上方へ向かう冷媒上昇流路を有す
る溶融金属浸漬部材において、前記外筒と内筒は、これらの間に配置された１枚の同心
円状金属板によって、一方を前記冷媒下降流路に、他方
を前記冷媒上昇流路に区画されており、該金属板の高さ方向複数位置に、前記冷媒下降流路から
冷媒を吹出すための吹出し孔が設けられていることを特
徴とする溶融金属浸漬部材。
【請求項４】外筒、内筒、およびドーナッツ状底板に
よって構成される空間内に、上方から下方へ向かう冷媒
下降流路と、下方から上方へ向かう冷媒上昇流路を有す
る溶融金属浸漬部材において、前記外筒と内筒は、これらの間に配置された２枚の同心
円状金属板によって、該２枚の金属板の間を冷媒下降流
路に、該金属板と内筒および該金属板と外筒の間を冷媒
上昇流路に区画されており、該金属板の高さ方向複数位置に前記冷媒下降流路から冷
媒を吹き出すための吹出し孔が設けられていることを特
徴とする溶融金属浸漬部材。
【請求項５】前記吹出し孔と被冷却面との距離をＬ
（ｍｍ），吹出し孔の孔径をｄ（ｍｍ）としたときの冷
却効率が下式（１）を満足するものである請求項１、３
又は４に記載の溶融金属浸漬部材。２５（kcal/m²h・℃）≦Ｃ₁×［Ve］^0.75×（d/L）^0.17
×（d/p ）^0.6・・・（１）｛式中、［Ve］は冷媒を吹き付ける速度（m/sec），ｐは各吹出し孔の間隔（mm），０．０４≦（d/p ），Ｃ₁は定数を夫々意味する。｝
【請求項６】外筒、内筒、およびドーナッツ状底板に
よって構成される空間に、上方から下方へ向かう冷媒ガ
ス下降流路と、下方から上方へ向かう冷媒ガス上昇流路
を有する溶融金属浸漬部材を冷却する方法であって、該冷媒ガス下降流路に、前記外筒及び／又は内筒の側壁
に向けて、若しくは外筒と内筒の間の空間に向けて冷媒
を吹出す吹出し孔を高さ方向に複数設け、該吹き出し孔からガスを吹き出させることを特徴とする
溶融金属浸漬部材の冷却方法。