JP3639752B2 - バーナー機能を持たせた水冷ランス - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属材料あるいは、溶融金属に対して酸素または酸素含有ガスを吹き込む非消耗型ランス装置にバーナー機能を持たせた水冷ランスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属材料の溶解、溶融金属の精錬等に使用される電気炉として、炉内に装入した金属材料の上方に配設した電極と、炉底、側壁等の炉壁に取り付けた電極との間に電流を流し、金属材料の溶解、溶融金属の精錬を行う直流電気炉、また、炉内に装入した金属材料の上方に配設した３本の電極間に電流を流し金属材料の溶解、溶融金属の精錬を行う交流電気炉が知られている。この種の電気炉は金属材料の溶解促進、溶融金属の精錬を行うために、酸素及び粉体をパイプを使用し、炉内の溶融金属内に吹き込む操業が一般的に行われている。従来、作業者が酸素及び粉体を吹き込むためのパイプを保持し炉内に吹き込む作業を行っていたが、たとえば、実開平２−３８４５７号公報に示されるようにパイプを自走台車上に搭載させ、機械的に酸素及び粉体を吹き込むためのパイプを把持、炉内へ送り込む装置が提案され、作業者の重筋、高温環境下の作業を軽減している。
【０００３】
一方、特開平７−１２４６６号公報に示されるように非消耗型ランスを用いて酸素及び粉体を炉内へ吹き込むことにより、作業者の重筋、高温環境下の作業をなくしている。
【０００４】
更に、特開平１１−２９４９５９号（特願平１０−１０１２４８）公報に示されるように１本の非消耗型ランス本体内に、酸素を供給してランス先端より斜め下方に該酸素を吹き出す為の流路と、該流路に隣接した１組以上で同心に配列されたＬＰＧ等の燃料を供給してランス先端より前方に該燃料を吹き出す為の流路及び燃料燃焼のための酸素を供給してランス先端より前方に該酸素を吹き出して燃料と混合せしめる流路を内蔵したことによりバーナー機能を併設した非消耗型ランス装置が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記のバーナー機能を併設した非消耗型ランス装置に於いて、バーナーによるスクラップ等の未溶解金属の加熱及びカッティング効果を高めるためには、燃料及び酸素の吹き出し速度を上げると共に吹き出し口数を増やす事が効果的であり、その為には、該流路を構成する２重或いは多重パイプの流路断面積を小さくすると共にパイプ本数を増やす必要がある。
【０００６】
また、非消耗型ランス装置については、当然のことながら、炉内にランス本体が挿入されるため、ランスから吹き込んだ酸素やバーナーによる火炎が未溶解金属に衝突して跳ね返りが生じ、ランス先端部を溶損することがあるが、この場合、炉内に挿入されないランス本体は溶損していないことから、ランス先端部のみを交換して再使用できる構造が望まれる。
【０００７】
しかしながら、前述のように未溶解金属の加熱及びカッティング効果を高めるために燃料及び酸素の吹き出し速度を高め、かつ吹き出し口数を増やしたバーナーを併設する非消耗型ランス装置においては、該流路を構成する２重或いは多重パイプ間または該パイプと酸素流路を構成するパイプ間の隙間が小さくなるため、ランス先端部のみを交換する際の新しいランス先端部とランス本体の接続部の溶接が困難となり、ランス先端部の溶損が生じた場合にはランス本体を一体で交換しなければならず、再使用不可のため、ランニングコストが増加するという問題を抱えていた。
【０００８】
本発明は、上記技術課題を解決するためのもので、その目的とするところは、ランス先端溶損時、溶接による接続が困難なパイプを溶接無しに接続することにより、ランス先端部のみを交換できる、バーナー機能を有する水冷ランスを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的を実現する第１の発明は、請求項１に記載のように、金属材料あるいは、溶融金属に対して酸素または酸素含有ガスを吹き込む非消耗型ランス装置にバーナー機能を持たせた水冷ランスにおいて、ランス本体の中央に配置された酸素を吹き出す酸素用ノズルと、前記酸素用ノズルの周囲にそれぞれ配置された燃料を吹き出す燃料用ノズル及び燃焼用酸素ノズルと、を有し、前記燃料用ノズル及び燃焼用酸素ノズルをそれぞれ長手方向で２分割し、該各分割部のノズル同士を軸方向にスライド可能なスリーブにより嵌合して接続したことを特徴とする。
本発明の目的を実現する第２の発明は、請求項２に記載のように、金属材料あるいは、溶融金属に対して酸素または酸素含有ガスを吹き込む非消耗型ランス装置にバーナー機能を持たせた水冷ランスにおいて、ランス本体の中央に配置された酸素を吹き出す酸素用ノズルと、前記酸素用ノズルの左右にそれぞれ配置され、燃料を吹き出す燃料用ノズルの外周に燃焼用酸素ノズルを略同心に配置した二重ノズルと、を有し、前記各燃料用ノズルを長手方向で２分割し、該各分割部のノズル同士を軸方向にスライド可能なスリーブにより嵌合して接続したことを特徴とする。
また、上記した第１、第２の発明で、前記分割部のノズルと前記スリーブの嵌合部にシール部材を取り付けたことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
【００１１】
【実施例】
図１は本発明にかかる第一の実施例で、バーナー機能を併設した非消耗型ランス本体の断面図である。図２は図１のＡ−Ａ矢視図である。
【００１２】
図１において、ランス本体１の中央には、酸素を供給してランス先端酸素用開口２より音速以上で該酸素を吹き出すための酸素用ノズル５を設けている。また、該ノズル５の周囲にはＬＰＧ等の燃料を供給してランス先端燃料用開口３より該燃料を吹き出す為の燃料用ノズル６及び燃料燃焼のための酸素を供給してランス先端燃焼用酸素開口４より該酸素を吹き出して燃料と混合する燃焼用酸素ノズル７を図２に示すように数本ずつほぼ同一の円周上に設けている。
【００１３】
燃料用ノズル６及び該燃料の燃焼用酸素ノズル７は所定の位置でそれぞれ長手方向において、６ａ，６ｂ及び７ａ，７ｂの２つに分割されており、これらの分割された流路は図１のａ部の詳細図である図３に示すように、スリーブ９によって接続されている。すなわち、分割されたノズル同士がスリーブ９によって接続されている。
【００１４】
また、分割部の構造として図３に示す。図３において、燃料用ノズル６をなす長手方向に２分割した燃料用ノズル６ａ，６ｂ及び燃焼用酸素ノズル７をなす長手方向に２分割した該燃料の燃焼用酸素ノズル７ａ，７ｂと、スリーブ９との間の隙間１０から燃料用ノズル６を流れる燃料及び燃料の燃焼用酸素ノズル７を流れる酸素が該隙間１０より冷却水流路８に流れ込まないように、該隙間１０にシール部材１１を設け、燃料用ノズル６ａ，６ｂとスリーブ９及び燃焼用酸素ノズル７ａ，７ｂとスリーブ嵌合部の隙間１０をシールしている。本実施例ではシール部材１１としてＯリングを採用したが、隙間１０をシールするものであれば、例えば、セラミッククロス等を使用してもよい。
【００１５】
図７から図１４にランス先端部１２が溶損した場合の交換要領を示す。まず図７では、ランス先端部１２が溶損したランス本体１の外筒１３と冷却水流路仕切り板１４を、イ部にて外筒１３、ロ部にて冷却水流路仕切り板１４の順にそれぞれガストーチ等により切断し、図８のように切断後のランス構造となる。
【００１６】
次に、図８のような構造になったら、まず、スリーブ９を固定している上流側固定ブロック１５ａを取り外し、図９に示すようにスリーブ９を上流側へ移動する。ここで、スリーブ９を上流側へ移動したが、下流側燃料用ノズル６ｂに設置している下流側固定ブロック１５ｂを取り外して下流側へスリーブ９を移動してもよい。下流側又は上流側へスリーブ９の移動が完了したら、酸素用ノズル５をハの部分で切断し、ランス先端部１２をランス本体１から切り離す。
【００１７】
次に、新しいランス先端部１２ａをランス本体１に接続する。新しいランス先端部１２ａの接続は、溶損したランス先端部１２の切断と逆の手順にて行う。
【００１８】
まず図１１のように、新規先端ランス部１２ａを製作する。そして、切断後のランス本体１の酸素用ノズル５ｂと新規製作した先端ランス部１２ａの酸素用ノズル５ａとを溶接して接続する。次に図１２に示すようにスリーブ９を下流側固定ブロック１５ｂまで移動し、移動が完了したら、上流側固定ブロック１５ａにてスリーブ９を所定の位置に設置する。
【００１９】
次に図１３に示すように、新規水冷仕切板１６をロ部で溶接固定する。この水冷仕切板１６は、パイプ状のものを半割にして使用している。この水冷仕切板１６の取り付けが終了すると、次に、図１４に示すように、新規外筒１７をイ部で溶接固定してランス本体の補修が完了する。上記方法を行うことにより、溶接による接続が困難とされた、ランス内部にある燃料用ノズル６ａ，６ｂ及び燃料の燃焼用酸素ノズル７ａ，７ｂは、溶接することなく接続されるため、容易にランス先端部１２の交換が可能となり、ランス本体１を再使用することができる。
【００２０】
図４に本発明にかかる第二の実施例を示す。図４は、バーナー機能を併設した非消耗型ランス本体の断面図で、図５は、図４のＢ−Ｂ矢視図である。
【００２１】
ランス本体１の中央には、酸素を供給してランス先端酸素用開口２より音速以上で該酸素を吹き出すための酸素ノズル５を設けている。また、該ノズル５の左右にはＬＰＧ等の燃料を供給してランス先端燃料用開口３より該燃料を吹き出す為の燃料用ノズル６及び燃料燃焼のための酸素を供給してランス先端燃焼用酸素開口４より酸素を吹き出して燃料と混合せしめる酸素用ノズル７を同心に二重に設けている。
【００２２】
該燃料用ノズル６は、６ａ，６ｂの２つに分割されており、これらの分割された流路はスリーブ９によって接続している。
【００２３】
この分割部の構造を図６に示す。図６において、燃料用ノズル６ａ，６ｂとスリーブ９との間の隙間１０から燃料用ノズル６を流れる燃料が該隙間１０から酸素用ノズル７内に流れ込まないように、該隙間１０にＯリング１１を設けている。
【００２４】
本実施例においても、ランス先端部１２が溶損した場合、上述の第一の実施例と同様の手順にてランス先端部１２の交換を行う。
【００２５】
よって、溶接による接続が困難とされた、ランス内部にある分割された燃料用ノズル６ａ，６ｂは、溶接することなく接続されるため、容易にランス先端部１２の交換が可能となり、ランス本体１を再使用することができる。
【００２６】
本発明の実施例では、酸素または酸素含有ガスを吹き込む非消耗型ランス装置について説明したが、バーナー機能を有した、粉体もしくは精錬剤を吹き込む非消耗型ランス装置の場合であっても、本発明は適用される。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、ランス本体をあらかじめ分割してスリーブにて接続しておくことで、ランス先端溶損時、溶接による接続が困難な燃料、酸素のノズルを、例えばシール部材としてＯリングによってシールをすることにより、ランス先端部のみの交換が可能になり、ランス本体の再使用ができ、従来、先端部の溶損等により、ランス本体すべてを取り替えていたものが、本技術により溶損先端部のみを取り替えることが可能となり、取り替え費用も安価となり設備的効果が非常に大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を適用した第一の実施例で、バーナー機能を併設した非消耗型ランス本体の断面図である。
【図２】 図１のＡ−Ａ矢視図である。
【図３】 図１のａ部詳細である。
【図４】 第二の実施例で、バーナー機能を併設した非消耗型ランスの他形式の断面図である。
【図５】 図４のＢ−Ｂ断面図である。
【図６】 図４のｂ部詳細である。
【図７】 本技術を適用したランスの交換要領を示した図である。
【図８】 本技術を適用したランスの交換要領を示した図である。
【図９】 本技術を適用したランスの交換要領を示した図である。
【図１０】 本技術を適用したランスの交換要領を示した図である。
【図１１】 本技術を適用したランスの交換要領を示した図である。
【図１２】 本技術を適用したランスの交換要領を示した図である。
【図１３】 本技術を適用したランスの交換要領を示した図である。
【図１４】 本技術を適用したランスの交換要領を示した図である。
【符号の説明】
１ ランス本体
２ ランス先端酸素用開口
３ ランス先端燃料用開口
４ ランス先端燃焼用酸素開口
５ 酸素用ノズル
５ａ 新規酸素用ノズル
６，６ａ，６ｂ 燃料用ノズル
７，７ａ，７ｂ 燃焼用酸素ノズル
８ 冷却水流路
９ スリーブ
１０ 隙間
１１ シール部材
１２ ランス先端部
１２ａ 新しいランス先端部
１３ 外筒
１４ 水冷仕切り板
１５ａ 上流側固定ブロック
１５ｂ 下流側固定ブロック
１６ 新規水冷仕切板
１７ 新規外筒

Claims (3)

1. 金属材料あるいは、溶融金属に対して酸素または酸素含有ガスを吹き込む非消耗型ランス装置にバーナー機能を持たせた水冷ランスにおいて、
   ランス本体の中央に配置された酸素を吹き出す酸素用ノズルと、前記酸素用ノズルの周囲にそれぞれ配置された燃料を吹き出す燃料用ノズル及び燃焼用酸素ノズルと、を有し、前記燃料用ノズル及び燃焼用酸素ノズルをそれぞれ長手方向で２分割し、該各分割部のノズル同士を軸方向にスライド可能なスリーブによりに嵌合して接続したことを特徴とするバーナー機能を持たせた水冷ランス。
2. 金属材料あるいは、溶融金属に対して酸素または酸素含有ガスを吹き込む非消耗型ランス装置にバーナー機能を持たせた水冷ランスにおいて、
   ランス本体の中央に配置された酸素を吹き出す酸素用ノズルと、前記酸素用ノズルの左右にそれぞれ配置され、燃料を吹き出す燃料用ノズルの外周に燃焼用酸素ノズルを略同心に配置した二重ノズルと、を有し、前記各燃料用ノズルを長手方向で２分割し、該各分割部のノズル同士を軸方向にスライド可能なスリーブによりに嵌合して接続したことを特徴とするバーナー機能を持たせた水冷ランス。
3. 前記分割部のノズルと前記スリーブの嵌合部にシール部材を取り付けたことを特徴とする請求項１または２に記載のバーナー機能を持たせた水冷ランス。

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