JP6023650B2 - Lance pipe - Google Patents

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Description

本発明は、溶銑、溶鋼等の溶融金属にガス及び処理剤を供給するランスパイプに関する。   The present invention relates to a lance pipe for supplying a gas and a treatment agent to molten metal such as hot metal or molten steel.

製鉄分野においては、鋼材に対する品質要求の高度化に伴って、溶融金属を精錬する精錬処理が実施されている。具体的には、精錬処理として、溶銑予備処理及び２次精錬処理が実施されている。溶銑予備処理は、転炉に装入する溶銑から、あらかじめ不純物を除く処理のことをいう。２次精錬処理とは、転炉から出鋼した溶鋼を最終的に精錬、脱ガスする処理のことをいう。以下、本明細書では、溶銑予備処理及び２次精錬処理を総称して精錬処理と称する。   In the steelmaking field, a refining process for refining molten metal is being carried out with the advancement of quality requirements for steel materials. Specifically, a hot metal preliminary process and a secondary refining process are performed as the refining process. The hot metal preliminary treatment refers to a treatment in which impurities are previously removed from the hot metal charged into the converter. The secondary refining process refers to a process of finally refining and degassing the molten steel produced from the converter. Hereinafter, in this specification, the hot metal preliminary process and the secondary refining process are collectively referred to as a refining process.

上述の精錬処理のうち、溶銑予備処理は、精錬処理用の処理剤を搬送用のガスとともに、一端を溶銑に浸漬させたランスパイプを通じて溶銑中へ吹き込み、処理剤と溶銑とを接触させることによって実施する。この場合、搬送用のガスは溶銑の攪拌用ガスとしての機能も有している。   Among the refining processes described above, the hot metal pretreatment is performed by blowing a treatment agent for refining treatment together with a gas for conveyance into the hot metal through a lance pipe having one end immersed in the hot metal, and bringing the treatment agent and hot metal into contact with each other. carry out. In this case, the conveying gas also has a function as a hot metal stirring gas.

この溶銑予備処理の一つとして、溶銑を転炉で脱炭精錬する前に脱珪処理が実施される。具体的には、脱珪処理は下記反応式により行われる。なお、［ ］は溶銑中の成分を、（ ）はスラグ中の成分をそれぞれ示す。
［Ｓｉ］＋（２／３Ｆｅ２Ｏ３）＝［４／３Ｆｅ］＋（ＳｉＯ２）…（１）
［Ｓｉ］＋Ｏ２＝（ＳｉＯ２）…（２） As one of the hot metal preliminary treatments, desiliconization treatment is performed before the hot metal is decarburized and refined in a converter. Specifically, the desiliconization process is performed according to the following reaction formula. In addition, [] shows the component in hot metal, () shows the component in slag, respectively.
[Si] + (2 / 3Fe 2 O 3 ) = [4 / 3Fe] + (SiO 2 ) (1)
[Si] + O 2 = (SiO 2 ) (2)

上記反応式（１）、（２）に示すように、脱珪反応はガス（酸素）及び処理剤（鉄鉱石、ミルスケール等）を溶銑に添加することにより進行する。   As shown in the above reaction formulas (1) and (2), the desiliconization reaction proceeds by adding a gas (oxygen) and a treatment agent (iron ore, mill scale, etc.) to the hot metal.

溶銑へのガス及び処理剤の添加は、溶銑内にランスパイプを挿入し、ランスパイプの吐出孔から溶銑内にガス及び処理剤を吹き込むことで行われる。このため、脱珪処理の効率を向上させるためには、ガス及び処理剤の添加量を増加させることとなる。   The addition of the gas and the processing agent to the hot metal is performed by inserting a lance pipe into the hot metal and blowing the gas and the processing agent into the hot metal from the discharge hole of the lance pipe. For this reason, in order to improve the efficiency of desiliconization processing, the addition amount of gas and a processing agent will be increased.

ただし、脱珪処理の効率を向上させるためにガス及び処理剤の添加量を増加させると、ガス及び処理剤はランスパイプの吐出孔と接触する頻度が高くなる。そうすると、ランスパイプの吐出孔が摩耗してしまう。また、ランプパイプの吐出孔付近は、溶銑が渦をまき、この渦の流れにより摩耗してしまうことも知られている。ランスパイプの吐出孔あるいは吐出孔付近が摩耗すると、ランスパイプの耐用性低下という問題が生じる。   However, if the addition amount of the gas and the processing agent is increased in order to improve the efficiency of the desiliconization treatment, the frequency of the gas and the processing agent coming into contact with the discharge hole of the lance pipe increases. If it does so, the discharge hole of a lance pipe will be worn out. It is also known that the hot metal swirls around the discharge hole of the lamp pipe and is worn by the flow of this vortex. When the discharge hole of the lance pipe or the vicinity of the discharge hole is worn, there arises a problem that the durability of the lance pipe is lowered.

上述のランスパイプの吐出孔あるいは吐出孔付近の摩耗を防ぐための技術としては、特許文献１に、吐出孔（吐出通路）を有する吐出部をプレキャストブロックで構成し、プレキャストブロックを耐摩耗性の材質で構成する技術が開示されている。また、特許文献２には、吐出部としての吐出孔パイプを予備成形耐火物で覆うことで、亀裂や剥離発生の少ない長寿命のランスを提供する技術が開示されている。   As a technique for preventing wear of the discharge hole or the vicinity of the discharge hole of the lance pipe described above, Patent Document 1 discloses that a discharge portion having a discharge hole (discharge passage) is constituted by a precast block, and the precast block is made of wear-resistant material. A technique of configuring with a material is disclosed. Patent Document 2 discloses a technique for providing a long-life lance with less cracking and peeling by covering a discharge hole pipe as a discharge portion with a preformed refractory.

上述の特許文献１には、耐摩耗性を有するプレキャストブロックの材質として、ＺｒＯ２、ＳｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３を含有する材質が記載されている。通常、耐摩耗性を有する材質は緻密質であることから、割れやすい性質を有する。このため、特許文献１に記載のように、耐摩耗性を有する材質を吐出部としてのプレキャストブロックに適用すると、吐出孔あるいは吐出孔付近の摩耗は低減されるが、プレキャストブロックに割れが生じやすい。 Patent Document 1 described above describes a material containing ZrO 2 , SiO 2, and Al 2 O 3 as the material of the precast block having wear resistance. Usually, since the material having wear resistance is dense, it has a property of being easily broken. For this reason, as described in Patent Document 1, when a wear-resistant material is applied to a precast block as a discharge portion, wear in the discharge hole or the vicinity of the discharge hole is reduced, but the precast block is likely to be cracked. .

ここで、特許文献１には、芯金１２の先端部にプレキャストブロック１３を連接して流体通路１４とプレキャストブロック１３の吐出孔１６とが連通するように一体的に構成している旨が記載されている（第２頁右下欄第５行〜第８行）。しかし、プレキャストブロック１３は芯金１２には固定されておらず、芯金１２を覆うキャスタブル耐火物１５中に埋設されているのみである。このため、引用文献１の構成では、プレキャストブロック１３に割れなどによる損耗が生じ、また、プレキャストブロック１３の周囲が損耗した場合、そのプレキャストブロック１３が耐火物被覆ランス１１から抜け落ちてしまう可能性がある。   Here, Patent Document 1 describes that the precast block 13 is connected to the distal end portion of the core metal 12 so that the fluid passage 14 and the discharge hole 16 of the precast block 13 communicate with each other. (The second page, lower right column, lines 5 to 8). However, the precast block 13 is not fixed to the core metal 12, but is only embedded in the castable refractory 15 covering the core metal 12. For this reason, in the configuration of the cited document 1, when the precast block 13 is worn out due to cracks or the like, and the periphery of the precast block 13 is worn out, the precast block 13 may fall off from the refractory coating lance 11. is there.

また、特許文献２には、先端芯パイプ７、吐出孔パイプ５及び予備成形耐火物６を包含して一体的に成形された耐火物８の構成が記載されている（第２頁右上欄第１２行〜第１５行）。しかし、特許文献２においても予備成形体耐火物６は耐火物８中に埋設されているのみで、吐出孔パイプ５には固定されていない。したがって、特許文献１の場合と同様に、予備成形体耐火物６に割れなどによる損耗が生じ、また、予備成形体耐火物６の周囲が損耗した場合、その予備成形体耐火物６が耐火物８から抜け落ちてしまう可能性がある。   Further, Patent Document 2 describes a configuration of a refractory 8 that is integrally formed to include a tip core pipe 7, a discharge hole pipe 5, and a preformed refractory 6 (in the upper right column of the second page). 12th line to 15th line). However, also in Patent Document 2, the preformed refractory 6 is only embedded in the refractory 8 and is not fixed to the discharge hole pipe 5. Therefore, as in the case of Patent Document 1, when the preformed refractory 6 is worn due to cracking or the like, and when the periphery of the preformed refractory 6 is worn out, the preformed refractory 6 becomes the refractory. There is a possibility of falling out of 8.

このように、特許文献１のプレキャストブロック１３や特許文献２の予備成形耐火物６のような耐火物ブロックがランスパイプから抜け落ちると、ランスパイプの耐用性が低下することは言うまでもない。   Thus, it goes without saying that when a refractory block such as the precast block 13 of Patent Document 1 or the preformed refractory 6 of Patent Document 2 falls out of the lance pipe, the durability of the lance pipe decreases.

特開平２−１７９８１６号公報JP-A-2-179816 特開昭６２−２６３９１５号公報Japanese Patent Laid-Open No. 62-263915

本発明が解決しようとする課題は、吐出部パイプの外周面を覆うように配置された耐火物ブロックが抜け落ちることを防止し、ランスパイプの耐用性を向上させることにある。   The problem to be solved by the present invention is to prevent the refractory block arranged so as to cover the outer peripheral surface of the discharge part pipe from falling off and to improve the durability of the lance pipe.

本発明の一観点によれば、ガス及び溶融金属の処理剤のうち少なくとも一つを搬送する搬送通路を有し、外周面が不定形耐火物で覆われた芯金部と、前記芯金部を介して搬送されたガス及び処理剤の少なくとも一つを溶融金属に吐出する吐出通路を有する吐出部パイプと、耐火物からなり、前記吐出部パイプの外周面を覆うように配置された耐火物ブロックと、前記芯金部又は前記吐出部パイプに前記耐火物ブロックを締結して固定する固定具と、を備えたランスパイプにおいて、前記耐火物ブロックは、その周面の一部が当該ランスパイプの外周に露出するように、前記芯金部を被覆している不定形耐火物中に埋設されており、前記耐火物ブロック及び前記芯金部を被覆している不定形耐火物の１４００℃焼成後における線変化率がゼロ以上であることを特徴とするランスパイプが提供される。 According to one aspect of the present invention, a cored bar having a transport path for transporting at least one of a gas and a molten metal treatment agent and having an outer peripheral surface covered with an amorphous refractory, and the cored bar A discharge part pipe having a discharge passage for discharging at least one of a gas and a processing agent conveyed through the molten metal to the molten metal, and a refractory disposed to cover the outer peripheral surface of the discharge part pipe. A lance pipe comprising a block, and a fixture for fastening and fixing the refractory block to the core metal part or the discharge pipe, wherein the refractory block has a part of the peripheral surface thereof. 1400 ° C. firing of the amorphous refractory covering the refractory block and the cored bar is embedded in the amorphous refractory covering the cored bar so as to be exposed on the outer periphery of the metal. The line change rate after Lance pipe is provided, characterized in that it.

本発明によれば、固定具により耐火物ブロックを芯金部又は吐出部パイプに締結して固定することで、ランスパイプの使用中に耐火物ブロックに割れなどによる損耗が生じ、また、耐火物ブロックの周囲が損耗した場合であっても、耐火物ブロックが抜け落ちることを防止でき、ランスパイプの耐用性を向上させることができる。   According to the present invention, the refractory block is fastened to the cored bar part or the discharge part pipe by the fixing tool and fixed, so that the refractory block is worn during use of the lance pipe due to cracks, etc. Even when the periphery of the block is worn out, the refractory block can be prevented from falling off, and the durability of the lance pipe can be improved.

本発明の一実施形態によるランスパイプの要部を示す断面構造図である。FIG. 3 is a cross-sectional structure diagram showing a main part of a lance pipe according to an embodiment of the present invention.

図１は、本発明の一実施形態によるランスパイプの要部を示す断面構造図である。このランスパイプ１は、混銑車、溶鋼鍋などの精錬容器に適用される。   FIG. 1 is a cross-sectional structural view showing a main part of a lance pipe according to an embodiment of the present invention. The lance pipe 1 is applied to a refining container such as a kneading wheel or a molten steel pan.

図１に示すように、ランスパイプ１は、芯金部としての芯金パイプ２、不定形耐火物（キャスタブル耐火物）３、吐出部パイプ４、耐火物ブロック５、及び固定具６を備えて構成される。   As shown in FIG. 1, the lance pipe 1 includes a cored bar pipe 2 as a cored bar part, an indeterminate refractory (castable refractory) 3, a discharge part pipe 4, a refractory block 5, and a fixture 6. Composed.

芯金パイプ２は、ガス（例えば酸素）及び溶融金属の処理剤（例えば鉄鉱石、ミルスケール等）のうち少なくとも一つを搬送する搬送通路２ａを有する。   The metal core pipe 2 has a transport passage 2a that transports at least one of a gas (for example, oxygen) and a processing agent for molten metal (for example, iron ore, mill scale, etc.).

不定形耐火物３は、芯金パイプ２の外周面を覆う耐火物である。具体的に不定形耐火物３は、アルミナ質、アルミナ−シリカ質、アルミナ−スピネル質、アルミナ−マグネシア質、ジルコン質、アルミナ−ＳｉＣ質、更にこれらにカーボン系原料を添加した材質から選ばれる１種又は２種以上で構成される。   The irregular refractory 3 is a refractory covering the outer peripheral surface of the cored bar pipe 2. Specifically, the amorphous refractory 3 is selected from alumina, alumina-silica, alumina-spinel, alumina-magnesia, zircon, alumina-SiC, and a material obtained by adding a carbon-based material to these 1 Consists of two or more species.

吐出部パイプ４は金属パイプ（ステンレスパイプ）からなり、芯金パイプ２の搬送通路２ａを介して搬送されたガス及び処理剤の少なくとも一つを溶融金属に吐出する吐出通路４ａを有する。   The discharge part pipe 4 is made of a metal pipe (stainless steel pipe), and has a discharge passage 4a for discharging at least one of the gas and the processing agent conveyed through the conveyance passage 2a of the cored bar pipe 2 to the molten metal.

耐火物ブロック５は、吐出部パイプ４の外周面を覆うように配置された円錐台状の耐火物であり、その周面の一部がランスパイプ１の外周に露出するように不定形耐火物３中に埋設されている。具体的に耐火物ブロック５は、アルミナ質、アルミナ−シリカ質、アルミナ−スピネル質、アルミナ−マグネシア質、ジルコン質、アルミナ−ＳｉＣ質、更にこれらにカーボン系原料を添加した材質から選ばれる１種又は２種以上で構成される。なお、耐火物ブロック５は不定形耐火物及びれんがのいずれでもよい。   The refractory block 5 is a frustoconical refractory disposed so as to cover the outer peripheral surface of the discharge portion pipe 4, and an irregular refractory so that a part of the peripheral surface is exposed to the outer periphery of the lance pipe 1. 3 is buried. Specifically, the refractory block 5 is selected from alumina, alumina-silica, alumina-spinel, alumina-magnesia, zircon, alumina-SiC, and a material obtained by adding a carbon-based material thereto. Or it is comprised by 2 or more types. Note that the refractory block 5 may be either an irregular refractory or a brick.

固定具６は、芯金パイプ２に耐火物ブロック５を締結して固定する。具体的に固定具６は、耐火物ブロック５の外周を囲むようにして耐火物ブロック５を嵌め込むリング状の嵌め込み部材６ａと、この嵌め込み部材６ａを芯金パイプ２に固定する固定部材６ｂとを備える。本実施例では、嵌め込み部材６ａ及び固定部材６ｂは直径２〜１０ｍｍの鋼材で構成しており、固定部材６ｂの一端を嵌め込み部材６ａに、固定部材６ｂの他端を芯金パイプ２に、それぞれ溶接により固定している。これにより固定具６は、耐火物ブロック５を芯金パイプ２に締結して固定する。なお、固定具６による固定方法はこれに限定されず、固定部材６ｂの他端は吐出部パイプ４（金属パイプ）に溶接して固定するようにしてもよい。また、吐出部パイプ４はセラミックスパイプにより構成することもできる。この場合、固定部材６ｂの他端は芯金パイプ２に溶接により固定される。   The fixture 6 fastens and fixes the refractory block 5 to the metal core pipe 2. Specifically, the fixture 6 includes a ring-shaped fitting member 6 a for fitting the refractory block 5 so as to surround the outer periphery of the refractory block 5, and a fixing member 6 b for fixing the fitting member 6 a to the core metal pipe 2. . In this embodiment, the fitting member 6a and the fixing member 6b are made of a steel material having a diameter of 2 to 10 mm. One end of the fixing member 6b is the fitting member 6a, and the other end of the fixing member 6b is the core metal pipe 2. It is fixed by welding. Thereby, the fixture 6 fastens and fixes the refractory block 5 to the cored bar pipe 2. In addition, the fixing method by the fixing tool 6 is not limited thereto, and the other end of the fixing member 6b may be fixed to the discharge portion pipe 4 (metal pipe) by welding. Moreover, the discharge part pipe 4 can also be comprised with a ceramic pipe. In this case, the other end of the fixing member 6b is fixed to the core metal pipe 2 by welding.

実施例として、図１のランスパイプ１の耐用性を評価した。このランスパイプ１において、不定形耐火物３としては表１に示す化学成分及び線変化率を示すアルミナ−シリカ質耐火物を用い、耐火物ブロック５としては表２に示す化学成分値、線変化率及び熱間曲げ強度を示すアルミナ−スピネル質耐火物からなるものを用いた。なお、線変化率は、４０ｍｍ×４０ｍｍ×１６０ｍｍの試験片を作製後、表１及び表２に示す所定の温度で３時間焼成し、常温まで冷却したときの、焼成前後の寸法変化を測定して求めた。   As an example, the durability of the lance pipe 1 of FIG. 1 was evaluated. In this lance pipe 1, an alumina-silica refractory having the chemical composition and linear change rate shown in Table 1 is used as the irregular refractory 3, and the chemical composition value and linear change shown in Table 2 are used as the refractory block 5. What consists of an alumina spinel refractory which shows a rate and a hot bending strength was used. In addition, the linear change rate measured the dimensional change before and behind baking when producing the test piece of 40 mm x 40 mm x 160 mm, baking for 3 hours at the predetermined temperature shown in Table 1 and Table 2, and cooling to normal temperature. Asked.

Figure 0006023650
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Figure 0006023650
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一方、比較例１として図１のランスパイプ１の構成において固定具６を除いたランスパイプ、比較例２として図１のランスパイプ１の構成において耐火物ブロック５及び固定具６を除いたランスパイプについても耐用性を評価した。   On the other hand, as the comparative example 1, the lance pipe in which the fixture 6 is removed in the configuration of the lance pipe 1 in FIG. 1, and in the configuration of the lance pipe 1 in FIG. The durability was also evaluated.

実施例及び比較例１，２の耐用性は、同一条件の処理内容でガス及び処理剤を吹き込んだときの耐用性指数により評価した。耐用性指数は以下のようにして求めた。まず、混銑車内の溶銑にランスパイプを浸漬してから引き上げるまでを１ｃｈとし、吐出部パイプの損傷が芯金部に到達したときのｃｈ数を耐用性ｃｈ数とした。そして、比較例２の耐用性ｃｈ数を１００として指数化することで耐用性指数を求めた。   The durability of Examples and Comparative Examples 1 and 2 was evaluated based on the durability index when the gas and the treatment agent were blown under the same processing conditions. The durability index was determined as follows. First, 1 ch is taken from the time when the lance pipe is immersed in the hot metal in the kneading vehicle to 1 ch, and the ch number when the damage of the discharge part pipe reaches the cored bar part is taken as the durable ch number. And the durability index was calculated | required by indexing the number of durability ch of the comparative example 2 as 100.

実施例及び比較例１，２の耐用性指数を表３に示す。   Table 3 shows the durability index of Examples and Comparative Examples 1 and 2.

Figure 0006023650
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表３より、実施例は比較例１及び比較例２に比べ耐用性が向上していることがわかる。すなわち、図１の固定具６により耐火物ブロック５を芯金パイプ２に締結して固定することにより、耐火物ブロック５の抜け落ちが防止され、ランスパイプの耐用性が向上した。また、本実施例では、表１及び表２に示すように不定形耐火物３及び耐火物ブロック５の線変化率がともにプラス（ゼロ以上）の値である。このため、不定形耐火物３と耐火物ブロック５との間の目地が開くことも防止される。なお、比較例２に比べ比較例１の耐用性が低下しているのは、固定具６がない場合、耐火物ブロック５が早期に抜け落ち、その抜け落ちた部分の損耗が急激に進むからである。   From Table 3, it can be seen that the durability of the example is improved as compared with Comparative Example 1 and Comparative Example 2. That is, by fastening and fixing the refractory block 5 to the cored bar pipe 2 with the fixture 6 of FIG. 1, the refractory block 5 is prevented from falling off and the durability of the lance pipe is improved. In this example, as shown in Tables 1 and 2, the linear change rates of the irregular refractory 3 and the refractory block 5 are both positive (zero or more) values. For this reason, the joint between the irregular refractory 3 and the refractory block 5 is also prevented from opening. The reason why the durability of Comparative Example 1 is lower than that of Comparative Example 2 is that, when there is no fixture 6, the refractory block 5 falls off early, and wear of the part that has fallen off rapidly proceeds. .

なお、図１において、耐火物ブロック５はその周面の一部がランスパイプ１の外周に露出するように不定形耐火物３中に埋設したが、耐火物ブロック５は、その全周が不定形耐火物３に覆われるように埋設してもよい。この場合、耐火物ブロック５のランスパイプ１外周側の不定形耐火物３が損耗した後に耐火物ブロック５が露出し、その後、耐火物ブロック５の効果が発現される。 Incidentally, In Fig 1, a part of the refractory block 5 that the circumferential surface is embedded in 3 monolithic refractories so as to be exposed at the outer periphery of the lance pipe 1, refractory block 5, the entire periphery May be buried so as to be covered with the irregular refractory 3. In this case, the refractory block 5 is exposed after the irregular refractory 3 on the outer peripheral side of the lance pipe 1 of the refractory block 5 is worn, and then the effect of the refractory block 5 is exhibited.

１ ランスパイプ
２ 芯金パイプ（芯金部）
２ａ 搬送通路
３ 不定形耐火物
４ 吐出部パイプ
４ａ 吐出通路
５ 耐火物ブロック
６ 固定具
６ａ 嵌め込み部材
６ｂ 固定部材 1 Lance pipe 2 Core metal pipe (core metal part)
2a Conveyance path 3 Indeterminate refractory 4 Discharge pipe 4a Discharge path 5 Refractory block 6 Fixing tool 6a Fitting member 6b Fixing member

Claims (1)

ガス及び溶融金属の処理剤のうち少なくとも一つを搬送する搬送通路を有し、外周面が不定形耐火物で覆われた芯金部と、
前記芯金部を介して搬送されたガス及び処理剤の少なくとも一つを溶融金属に吐出する吐出通路を有する吐出部パイプと、
耐火物からなり、前記吐出部パイプの外周面を覆うように配置された耐火物ブロックと、
前記芯金部又は前記吐出部パイプに前記耐火物ブロックを締結して固定する固定具と、
を備えたランスパイプにおいて、
前記耐火物ブロックは、その周面の一部が当該ランスパイプの外周に露出するように、前記芯金部を被覆している不定形耐火物中に埋設されており、
前記耐火物ブロック及び前記芯金部を被覆している不定形耐火物の１４００℃焼成後における線変化率がゼロ以上であることを特徴とするランスパイプ。 A metal core having a conveyance path for conveying at least one of a gas and a molten metal treatment agent, and having an outer peripheral surface covered with an amorphous refractory;
A discharge part pipe having a discharge passage for discharging at least one of the gas and the processing agent conveyed through the cored bar part to the molten metal;
A refractory block made of a refractory and arranged to cover the outer peripheral surface of the discharge part pipe;
A fixture for fastening and fixing the refractory block to the core metal part or the discharge part pipe;
In a lance pipe with
The refractory block is embedded in an indeterminate refractory covering the cored bar part so that a part of its peripheral surface is exposed to the outer periphery of the lance pipe .
A lance pipe having a linear change rate after firing at 1400 ° C. of the amorphous refractory covering the refractory block and the cored bar portion is zero or more .
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