JP7140991B2 - Bottom-blown tuyere plugs and plug fittings - Google Patents

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Description

本発明は、底吹き羽口用プラグ、および、当該底吹き羽口用プラグに用いることができるプラグ用金物、に関する。 The present invention relates to a bottom-blowing tuyere plug and a plug fitting that can be used for the bottom-blowing tuyere plug.

精錬炉などの底部に不活性ガスを吹き込むためのプラグとして、多数の金属細管が耐火物中に埋設された構造を有するマルチホールプラグが汎用される。たとえば、国際公開第2017/060937号(特許文献1)には、プラグ上面の面積に占める開口群部の面積の割合や開口の密度などに特徴のある底吹きプラグが開示されている。また、特許第6640461号公報(特許文献2)には、ガス吹込管存在領域におけるガス吹込管の本数密度の逆数や、ガス吹込管存在領域の外周に位置するガス吹込管とプラグ本体の外縁との最短距離の平均値などに特徴のあるマルチホールプラグが開示されている。 A multi-hole plug having a structure in which a large number of thin metal tubes are embedded in a refractory is widely used as a plug for blowing an inert gas into the bottom of a smelting furnace or the like. For example, International Publication No. 2017/060937 (Patent Document 1) discloses a bottom-blown plug that is characterized by the ratio of the area of the opening group to the area of the top surface of the plug, the density of the openings, and the like. In addition, Japanese Patent No. 6640461 (Patent Document 2) describes the reciprocal of the number density of the gas blowing pipes in the gas blowing pipe existence region, and the relationship between the gas blowing pipes located on the outer periphery of the gas blowing pipe existence region and the outer edge of the plug body. A multi-hole plug characterized by the average value of the shortest distance of .

国際公開第2017/060937号WO2017/060937 特許第6640461号公報Japanese Patent No. 6640461

マルチホールプラグについて、水平断面積あたりの金属細管密度の向上が指向されている。これは、マルチホールプラグにおける金属細管密度を向上できれば、マルチホールプラグを通じて精錬炉に吹き込む不活性ガスの流量を増すことができ、これによって精錬効率の向上が期待できるためである。たとえば、特許文献2は本数密度の逆数S(mm/本)を100以下としたマルチホールプラグを開示している。しかし本数密度を高めようとすると金属細管とガスプールとの溶接作業が困難になるとともに、溶接不良によるガスリークが発生する場合があり、従来のマルチホールプラグにおいて金属細管密度の向上は限定的だった。 Multi-hole plugs are directed to improving the density of metal capillaries per horizontal cross-sectional area. This is because if the metal capillary density in the multi-hole plug can be improved, the flow rate of the inert gas blown into the refining furnace through the multi-hole plug can be increased, which can be expected to improve the refining efficiency. For example, Patent Document 2 discloses a multi-hole plug in which the reciprocal number S (mm 2 /line) of the number density is set to 100 or less. However, if you try to increase the number density, it becomes difficult to weld the metal tubules to the gas pool, and gas leaks may occur due to poor welding. .

そこで、マルチホールプラグにおいて、水平断面積あたりの金属細管密度を従来技術に比べて向上できる技術の実現が求められている。 Therefore, in multi-hole plugs, there is a demand for realization of a technique that can improve the density of metal capillaries per horizontal cross-sectional area compared to conventional techniques.

本発明に係る底吹き羽口用プラグは、複数の細管と、前記複数の細管と流体連通しているガスプールと、前記ガスプールに対して気体を供給可能な導入管と、を備え、前記ガスプールの内側における前記細管と前記ガスプールとの溶接部分に形成される隅肉のサイズは5.0mm以下であることを特徴とする。 A bottom-blowing tuyere plug according to the present invention comprises a plurality of thin tubes, a gas pool in fluid communication with the plurality of thin tubes, and an introduction pipe capable of supplying gas to the gas pool, The size of the fillet formed at the welded portion between the narrow tube and the gas pool inside the gas pool is 5.0 mm or less.

また、本発明に係るプラグ用金物は、複数の細管と、前記複数の細管と流体連通しているガスプールと、前記ガスプールに対して気体を供給可能な導入管と、を備え、前記ガスプールの内側における前記細管と前記ガスプールとの溶接部分に形成される隅肉のサイズは5.0mm以下であることを特徴とする。 A metal fitting for a plug according to the present invention includes a plurality of thin tubes, a gas pool in fluid communication with the plurality of thin tubes, and an introduction pipe capable of supplying gas to the gas pool, wherein the gas is The size of the fillet formed at the welded portion between the narrow tube and the gas pool inside the pool is 5.0 mm or less.

これらの構成によれば、マルチホールプラグにおいて、細管どうしの間隔を従来技術に比べて狭めることができる。これによって、マルチホールプラグの水平断面積あたりの金属細管密度を高めることができる。 According to these configurations, in the multi-hole plug, it is possible to narrow the distance between the capillaries as compared with the conventional technology. As a result, the density of metal capillaries per horizontal cross-sectional area of the multi-hole plug can be increased.

以下、本発明の好適な態様について説明する。ただし、以下に記載する好適な態様例によって、本発明の範囲が限定されるわけではない。 Preferred embodiments of the present invention are described below. However, the scope of the present invention is not limited by the preferred embodiments described below.

本発明に係る底吹き羽口用プラグは、一態様として、前記溶接部分において、前記複数の細管は、それぞれ独立に前記ガスプールと流体連通しており、前記溶接部分における、隣接する二つの前記細管の表面どうしの最短離間距離は、8.0mm以下であることが好ましい。 As one aspect of the bottom-blown tuyere plug according to the present invention, in the welded portion, the plurality of capillaries are independently in fluid communication with the gas pool, and two adjacent gas pools in the welded portion are in fluid communication. The shortest distance between the surfaces of the capillaries is preferably 8.0 mm or less.

この構成によれば、マルチホールプラグの水平断面積あたりの金属細管密度をさらに高めることができる。 With this configuration, it is possible to further increase the density of metal capillaries per horizontal cross-sectional area of the multi-hole plug.

本発明に係る底吹き羽口用プラグは、一態様として、前記細管の中心どうしの離間距離の最大値Ls(mm)、前記細管の本数N(本)、および前記導入管の内径Lp(mm)は、式(1)で表されるパラメータQが100以上3000以下になるように選択されることが好ましい。

Figure 0007140991000001
As one aspect of the bottom-blowing tuyere plug according to the present invention, the maximum value Ls (mm) of the distance between the centers of the thin tubes, the number N of the thin tubes, and the inner diameter Lp of the introduction tube Lp (mm) ) is preferably selected such that the parameter Q represented by equation (1) is 100 or more and 3000 or less.
Figure 0007140991000001

この構成によれば、細管における圧力損失が増大しにくい限度において、細管密度を特に高めることができる。 According to this configuration, it is possible to particularly increase the density of the capillaries as long as the pressure loss in the capillaries does not easily increase.

本発明に係る底吹き羽口用プラグは、一態様として、前記細管の外径は6.0mm以下であることが好ましい。 In one aspect of the bottom-blowing tuyere plug according to the present invention, it is preferable that the outer diameter of the thin tube is 6.0 mm or less.

この構成によれば、マルチホールプラグの水平断面積あたりの金属細管密度をさらに高めることができる。 With this configuration, it is possible to further increase the density of metal capillaries per horizontal cross-sectional area of the multi-hole plug.

本発明のさらなる特徴と利点は、図面を参照して記述する以下の例示的かつ非限定的な実施形態の説明によってより明確になるであろう。 Further features and advantages of the invention will become clearer from the following description of exemplary and non-limiting embodiments described with reference to the drawings.

実施形態に係る底吹き羽口用プラグの縦断面図である。1 is a longitudinal sectional view of a bottom-blowing tuyere plug according to an embodiment; FIG. 実施形態に係る底吹き羽口用プラグの上面図である。1 is a top view of a bottom blowing tuyere plug according to an embodiment. FIG. 実施形態に係るプラグ用金物の縦断面図である。1 is a vertical cross-sectional view of a metal fitting for a plug according to an embodiment; FIG. 実施形態に係るプラグ用金物における細管とガスプールとの接合部分を示す縦断面図(図3中に符号IVで示した部分の拡大図)である。FIG. 4 is a vertical cross-sectional view (enlarged view of a portion indicated by symbol IV in FIG. 3) showing a joint portion between a thin tube and a gas pool in the metal fitting for plug according to the embodiment;

本発明に係る底吹き羽口用プラグおよびプラグ用金物の実施形態について、図面を参照して説明する。以下では、本発明に係る底吹き羽口用プラグを、精錬炉にガスを吹き込むための底吹き羽口用プラグ1に適用した例について説明する。なお、底吹き羽口用プラグ1に含まれるプラグ用金物2は、本発明に係るプラグ用金物の例である。 An embodiment of a bottom-blown tuyere plug and a metal fitting for a plug according to the present invention will be described with reference to the drawings. An example in which the bottom-blowing tuyere plug according to the present invention is applied to a bottom-blowing tuyere plug 1 for blowing gas into a refining furnace will be described below. The plug fitting 2 included in the bottom-blowing tuyere plug 1 is an example of the plug fitting according to the present invention.

〔底吹き羽口用プラグの構成〕
本実施形態に係る底吹き羽口用プラグ1は、プラグ用金物2が耐火物3に埋設された構造を有する(図1)。底吹き羽口用プラグ1の上面11には、複数の細管21が開口している(図2)。導入管23から導入されたガスは、ガスプール22を経て複数の細管21に分配され、やがて底吹き羽口用プラグ1の上面11に設けられた複数の細管21の開口部分から吐出される。このように、底吹き羽口用プラグ1は、複数の細管21を経て上面11側にガスを供給することができるプラグである。なお、以下の説明において上下方向に言及するときは、図1および図2に示した姿勢に従って定義される上下方向をいうものとする。すなわち、底吹き羽口用プラグ1(プラグ用金物2)において細管21が設けられている側を上といい、導入管23が設けられている側を下という。
[Configuration of bottom-blown tuyere plug]
A bottom-blown tuyere plug 1 according to this embodiment has a structure in which a plug fitting 2 is embedded in a refractory 3 (FIG. 1). A plurality of capillaries 21 are opened in the upper surface 11 of the bottom blowing tuyere plug 1 (Fig. 2). The gas introduced from the introduction pipe 23 is distributed to the plurality of thin tubes 21 through the gas pool 22 and eventually discharged from the openings of the plurality of thin tubes 21 provided on the upper surface 11 of the bottom-blowing tuyere plug 1 . Thus, the bottom-blowing tuyere plug 1 is a plug capable of supplying gas to the upper surface 11 side through a plurality of narrow tubes 21 . In addition, when referring to the vertical direction in the following description, it means the vertical direction defined according to the postures shown in FIGS. 1 and 2 . That is, in the bottom-blowing tuyere plug 1 (plug hardware 2), the side on which the thin tube 21 is provided is called the top, and the side on which the introduction pipe 23 is provided is called the bottom.

底吹き羽口用プラグ1は、概して四角錐台の形状を有する。すなわち、底吹き羽口用プラグ1の水平方向(図1の誌面に直交する方向)の断面は四角形であり、その断面積は底吹き羽口用プラグ1の下側から上側に向かうにつれて漸減する。図2では、底吹き羽口用プラグ1の上面11が長方形の形状を有する例を示している。ただし、底吹き羽口用プラグ1が略角錐台形状に形成される場合において、水平方向の断面の形状は四角形であればよく、図2に例示した長方形のほか、たとえば台形であってもよい。また、四角錐台のほかの角錐台であってもよいし、円錐台であってもよい。さらには細管を有する中心部分と周辺耐火物を一体成形したものでもよいし、細管を有する中心部分を抜き挿しするものであってもよい。 The bottom-blowing tuyere plug 1 generally has the shape of a truncated quadrangular pyramid. That is, the cross section of the bottom-blowing tuyere plug 1 in the horizontal direction (the direction perpendicular to the page of FIG. 1) is a quadrilateral, and the cross-sectional area gradually decreases from the bottom side to the top side of the bottom-blowing tuyere plug 1 . . FIG. 2 shows an example in which the top surface 11 of the bottom-blowing tuyere plug 1 has a rectangular shape. However, in the case where the bottom-blowing tuyere plug 1 is formed in a substantially truncated pyramid shape, the shape of the cross section in the horizontal direction may be a quadrilateral, for example, a trapezoid other than the rectangle illustrated in FIG. . Moreover, a truncated pyramid other than the truncated quadrangular pyramid may be used, or a truncated cone may be used. Further, the central part having the narrow tube and the peripheral refractory may be integrally molded, or the central part having the narrow tube may be removed and inserted.

〔プラグ用金物の構成〕
プラグ用金物2は、細管21、ガスプール22、および導入管23の各部を有する(図1~図3)。プラグ用金物2の各部は金属製であり、細管21とガスプール22との接続、および、ガスプール22と導入管23との接続は、いずれも溶接によりなされている。プラグ用金物2の各部を構成する金属としては、たとえば、JIS G3459に規定される配管用ステンレス鋼鋼管であってもよい。具体的に例示すれば、ステンレス(SUS304、SUS316、SUS316L、SUS310Sなど)を好適に使用できるが、これらに限定されない。なお、細管21、ガスプール22、および導入管23は、すべて同一の金属材料により形成されていてもよいし、部材ごとに異なる金属材料により形成されていてもよい。たとえば、導入管23は、JIS G3454に規定されるSTPGなどの圧力配管用炭素鋼鋼管であってもよいし、SS400などであってもよい。
[Structure of metal fittings for plugs]
The plug fitting 2 has respective parts of a narrow tube 21, a gas pool 22, and an introduction tube 23 (FIGS. 1 to 3). Each part of the plug fitting 2 is made of metal, and the connection between the narrow tube 21 and the gas pool 22 and the connection between the gas pool 22 and the introduction pipe 23 are both made by welding. The metal forming each part of the plug fitting 2 may be, for example, a stainless steel pipe for piping specified in JIS G3459. As a specific example, stainless steel (SUS304, SUS316, SUS316L, SUS310S, etc.) can be suitably used, but the material is not limited to these. The thin tube 21, the gas pool 22, and the introduction pipe 23 may all be made of the same metal material, or may be made of different metal materials for each member. For example, the introduction pipe 23 may be a carbon steel pipe for pressure piping such as STPG specified in JIS G3454, or may be SS400.

ガスプール22は、円盤状の形状を有する中空の部材である。ガスプール22は、複数の細管21が溶接されている上板22a、導入管23が溶接されている下板22b、および側板22c、によって画定される。側板22cは、下板22bから上板22aに延び、上板22aを超えてさらに上方に延びている。 The gas pool 22 is a hollow member having a disk-like shape. The gas pool 22 is defined by an upper plate 22a to which the plurality of capillaries 21 are welded, a lower plate 22b to which the inlet pipes 23 are welded, and side plates 22c. The side plate 22c extends from the lower plate 22b to the upper plate 22a and further extends upward beyond the upper plate 22a.

本実施形態において、それぞれの細管21は、外径2.0mm、内径1.0mmの直管である。複数の細管21は、互いに平行に延在するように、ガスプール22(上板22a)に溶接されている。したがって、上板22aにおける細管21の配置は、底吹き羽口用プラグ1の上面11における細管21の配置(図2)と同様である。本実施形態では、図2に示すように、複数の細管21が正六角形状の配列で配置されている。一辺あたりの細管21の本数は10本であり、細管21の本数は271本である。なお、細管21の寸法、細管21が配置される形状、および細管21の本数は特に限定されず、底吹き羽口用プラグ1の設計思想に即して適宜選択される。ただし、細管21の外径が6.0mm以下であると、細管密度を高めやすい。 In this embodiment, each thin tube 21 is a straight tube with an outer diameter of 2.0 mm and an inner diameter of 1.0 mm. A plurality of thin tubes 21 are welded to a gas pool 22 (upper plate 22a) so as to extend parallel to each other. Therefore, the arrangement of the capillaries 21 on the top plate 22a is the same as the arrangement of the capillaries 21 on the top surface 11 of the bottom-blown tuyere plug 1 (FIG. 2). In this embodiment, as shown in FIG. 2, a plurality of capillaries 21 are arranged in a regular hexagonal array. The number of thin tubes 21 per side is 10, and the number of thin tubes 21 is 271. The dimensions of the thin tubes 21, the shape in which the thin tubes 21 are arranged, and the number of thin tubes 21 are not particularly limited, and are appropriately selected in line with the design concept of the bottom-blown tuyere plug 1. However, when the outer diameter of the thin tube 21 is 6.0 mm or less, it is easy to increase the thin tube density.

ここで、細管21と上板22aとの接合部分の構造および寸法について、図4を用いてより詳細に説明する。細管21は、上板22aに設けられた貫通孔22dに挿通された上で、上板22aの下部側(ガスプール22の内側)において上板22aと溶接されている。細管21の下端部には、溶接時に形成された隅肉21aが存在し、隅肉のサイズSは5.0mm以下である。それぞれの細管21を上板22aに溶接する際に必ず隅肉21aを設ける必要があることから、隣接する細管21の表面どうしの離間距離Dは隅肉のサイズSの2倍以上になる。したがって、本実施形態では離間距離Dを10mm以下にすることができる。このように、本実施形態では、隅肉のサイズSを比較的小さな値(5.0mm以下)にすることによって、従来の底吹き羽口用プラグに用いられている金物に比べて細管どうしの離間距離を小さくすることに成功しており、これによって細管密度を従来の底吹き羽口用プラグより高くすることができる。 Here, the structure and dimensions of the junction between the narrow tube 21 and the upper plate 22a will be described in more detail with reference to FIG. The thin tube 21 is inserted through a through hole 22d provided in the upper plate 22a, and then welded to the upper plate 22a on the lower side of the upper plate 22a (inside the gas pool 22). A fillet 21a formed at the time of welding is present at the lower end of the thin tube 21, and the size S of the fillet is 5.0 mm or less. Since the fillet 21a must always be provided when each thin tube 21 is welded to the upper plate 22a, the separation distance D between the surfaces of the adjacent thin tubes 21 is more than twice the size S of the fillet. Therefore, in this embodiment, the separation distance D can be set to 10 mm or less. As described above, in the present embodiment, by setting the fillet size S to a relatively small value (5.0 mm or less), the small tubes can be arranged more easily than the hardware used in the conventional bottom-blown tuyere plug. We have successfully reduced the separation distance, which allows higher capillary density than conventional bottom-blown tuyere plugs.

なお、隣接する細管21の中心どうしの離間距離であるピッチPは、離間距離Dに細管21の外径を加えた値として得られる。本実施形態では、細管21の外径が2.0mmであり、離間距離Dを10mm以下にすることができるので、ピッチPを12mm以下にすることができる。 The pitch P, which is the distance between the centers of adjacent thin tubes 21, is obtained as a value obtained by adding the outer diameter of the thin tubes 21 to the spacing distance D. In the present embodiment, the thin tube 21 has an outer diameter of 2.0 mm, and the separation distance D can be set to 10 mm or less, so the pitch P can be set to 12 mm or less.

図2を再び参照すると、本実施形態に係る細管21の正六角形状の細管配置において、任意に選ばれた二つの細管21の中心どうしの離間距離が最大となる場合は、正六角形の対向する二つの頂点に位置する二つの細管21が選ばれた場合であり、その距離は正六角形の対角線Eの長さと一致する。対角線E上には、19本の細管21が等間隔に並んでいるため、対角線Eの長さは細管21のピッチPの18倍である。 Referring to FIG. 2 again, in the regular hexagonal capillary arrangement of the capillaries 21 according to the present embodiment, when the distance between the centers of two arbitrarily selected capillaries 21 is the maximum, the regular hexagonal opposing This is a case where two capillaries 21 located at two vertices are selected, and the distance between them coincides with the length of the diagonal line E of the regular hexagon. Since 19 thin tubes 21 are arranged at equal intervals on the diagonal line E, the length of the diagonal line E is 18 times the pitch P of the thin tubes 21 .

本実施形態では、1本の導入管23が設けられており、導入管23は、JIS G3454に規定される呼び径32A、呼び厚さSch/40の直管である。 In this embodiment, one introduction pipe 23 is provided, and the introduction pipe 23 is a straight pipe having a nominal diameter of 32A and a nominal thickness of Sch/40 defined in JIS G3454.

本発明者らの検討により、細管21どうしの離間距離の最大値Ls(mm)、細管21の本数N(本)、および導入管23の内径Lp(mm)の間に、式(1)で表されるパラメータQが100以上3000以下になる関係が成立するとき、ガス流量を特に大きくすることができることが見出された。

Figure 0007140991000002
According to the study of the present inventors, between the maximum value Ls (mm) of the separation distance between the thin tubes 21, the number N (number) of the thin tubes 21, and the inner diameter Lp (mm) of the introduction tube 23, the formula (1) It has been found that the gas flow rate can be particularly increased when the relationship in which the expressed parameter Q is 100 or more and 3000 or less is established.
Figure 0007140991000002

本実施形態では、細管21の本数N(本)は271本であり、導入管23の内径Lp(mm)は35.5mmである。また、細管21どうしの離間距離の最大値Ls(mm)は、上述のように細管21のピッチPの18倍である。そして、ピッチPは、12mm以下でありうる。以上の数値条件に基づくと、パラメータQの最大値は4800(ピッチP:12mm、隅肉のサイズS:5.0mmのとき)である。ここで、ピッチPおよび隅肉のサイズSを小さくすると、パラメータQの値が低下する。パラメータQが3000のとき、ピッチPは9.5mmであり、隅肉のサイズSは3.7mmである。また、パラメータQが100のとき、ピッチPは3.0mmであり、隅肉のサイズSは0.50mmである。 In this embodiment, the number N (number) of the thin tubes 21 is 271, and the inner diameter Lp (mm) of the introduction tube 23 is 35.5 mm. Further, the maximum value Ls (mm) of the separation distance between the thin tubes 21 is 18 times the pitch P of the thin tubes 21 as described above. And the pitch P may be 12 mm or less. Based on the above numerical conditions, the maximum value of the parameter Q is 4800 (pitch P: 12 mm, fillet size S: 5.0 mm). Here, reducing the pitch P and the fillet size S reduces the value of the parameter Q. When the parameter Q is 3000, the pitch P is 9.5 mm and the fillet size S is 3.7 mm. When the parameter Q is 100, the pitch P is 3.0 mm and the fillet size S is 0.50 mm.

上記に例を挙げて説明したようにパラメータQとピッチPとは、ピッチPを小さくするとパラメータQの値が低下する関係にある。パラメータQが3000を超えるときは、本発明における隅肉のサイズの規定(5mm以下)を満たす範囲の中でピッチPが大きい部類にあるときであるので、パラメータQが3000以下の場合に比べると、細管密度を高める効果が限定的である。一方、パラメータQが100未満のときは、細管密度に対して導入管23の内径が小さくなりすぎ、細管21における圧力損失が増大するおそれがある。 As described above with reference to the example, the parameter Q and the pitch P are in such a relationship that the value of the parameter Q decreases as the pitch P decreases. When the parameter Q exceeds 3000, it is when the pitch P is in the large category within the range that satisfies the fillet size regulation (5 mm or less) in the present invention, so compared to the case where the parameter Q is 3000 or less , the effect of increasing the capillary density is limited. On the other hand, when the parameter Q is less than 100, the inner diameter of the introduction tube 23 becomes too small relative to the density of the thin tubes, and the pressure loss in the thin tubes 21 may increase.

〔プラグ用金物の製造方法〕
これまでに説明したような構造を有するプラグ用金物2は、たとえば以下の方法により製造できる。細管21と上板22aとの接合部分を形成するにあたり、まず、複数の貫通孔22dが設けられた上板22aと、必要な本数(本実施形態では271本)以上の細管21と、を用意する。このとき、上板22aには、設ける予定の細管21と同じ数(本実施形態では271個)および配置(本実施形態では正六角形状)で、複数の貫通孔22dが設けられている。次に、複数の貫通孔22dのそれぞれに細管21を挿通し、上板22aの下部側の面と細管21の末端とが概ね面一になるように位置合わせする。その後、上板22aの下部側の面と細管21の末端とをファイバーレーザー溶接により溶接する。最後に、通常実施される溶接の仕上げ作業(バリ取りなど)を行い、細管21と上板22aとの接合を完成する。
[Method for manufacturing metal fittings for plugs]
The metal plug 2 having the structure described above can be manufactured, for example, by the following method. In order to form the joining portion between the thin tube 21 and the upper plate 22a, first, the upper plate 22a provided with a plurality of through holes 22d and the required number of thin tubes 21 (271 in this embodiment) or more are prepared. do. At this time, the upper plate 22a is provided with a plurality of through-holes 22d in the same number (271 in this embodiment) and arrangement (regular hexagon shape in this embodiment) as the capillaries 21 to be provided. Next, the thin tube 21 is inserted into each of the plurality of through holes 22d, and the lower surface of the upper plate 22a and the end of the thin tube 21 are aligned so that they are substantially flush with each other. After that, the lower surface of the upper plate 22a and the end of the thin tube 21 are welded by fiber laser welding. Finally, finishing work (deburring, etc.) of welding that is normally performed is performed to complete the joining of the thin tube 21 and the upper plate 22a.

上記のように、ファイバーレーザー溶接を採用することによって、従来の溶接方法を採用した場合に比べて、溶接時に形成される隅肉のサイズを小さくできる。本実施形態では、細管21とガスプール22との溶接をファイバーレーザー溶接によって実施することで、隅肉21aのサイズSを5.0mm以下にしうる。本実施形態で用いうる溶接方法としては、ファイバーレーザー溶接の他に、タングステンイナートガスアーク溶接(TIG溶接)、イットリウム・アルミニウム・ガーネットレーザー溶接(YAG溶接)などが例示される。 As described above, by employing fiber laser welding, the size of the fillets formed during welding can be made smaller than when conventional welding methods are employed. In this embodiment, the size S of the fillet 21a can be reduced to 5.0 mm or less by welding the thin tube 21 and the gas pool 22 by fiber laser welding. Examples of welding methods that can be used in this embodiment include tungsten inert gas arc welding (TIG welding), yttrium-aluminum-garnet laser welding (YAG welding), and the like, in addition to fiber laser welding.

続いて、下板22bと導入管23との接合部分を、溶接して形成する。さらに、上板22a、下板22b、および側板22cを溶接して接合してプラグ用金物2を完成する。下板22bと導入管23との溶接、上板22aと側板22cとの溶接、および下板22bと側板22cとの溶接においては、隅肉のサイズを小さくする必要性が小さい(隅肉のサイズが5mmを超えてもよい)ので、上記に例示したファイバーレーザー溶接のほか、TIG溶接などの溶接方法を用いてもよい。 Subsequently, a joint portion between the lower plate 22b and the introduction pipe 23 is formed by welding. Further, the upper plate 22a, the lower plate 22b, and the side plate 22c are welded and joined to complete the plug fitting 2. As shown in FIG. In the welding between the lower plate 22b and the introduction pipe 23, the welding between the upper plate 22a and the side plate 22c, and the welding between the lower plate 22b and the side plate 22c, there is little need to reduce the fillet size (the fillet size may exceed 5 mm), other than the fiber laser welding exemplified above, a welding method such as TIG welding may be used.

〔耐火物の構成〕
耐火物3は、酸化物を主成分とする耐火原料を主体として構成される。ここで、主成分とは、耐火原料に質量比で最も多く含まれる物質をいう。また、耐火物3は、耐火原料の他に、炭素原料や非酸化物添加剤などを含みうる。耐火物3を構成する原料の組合せおよび含有比は特に限定されず、底吹き羽口用プラグ1の設計思想に即して適宜選択される。
[Composition of refractory]
The refractory 3 is mainly composed of a refractory raw material containing an oxide as a main component. Here, the main component means the substance contained in the refractory raw material in the largest amount in terms of mass ratio. In addition, the refractory 3 may contain carbon raw materials, non-oxide additives, etc., in addition to the refractory raw materials. The combination and content ratio of the raw materials constituting the refractory 3 are not particularly limited, and are appropriately selected in line with the design concept of the bottom-blown tuyere plug 1 .

耐火物3中の耐火原料に含まれる酸化物としては、たとえば、アルミナ、シリカ、スピネル、マグネシア、ジルコニア、ジルコン、カルシウムジルコネートなどを用いることができる。当該酸化物は、一種類の物質であってもよいし、二種類以上の物質の混合物であってもよい。耐火物3中の耐火原料は、酸化物としてマグネシアおよびスピネルの少なくとも一つを含むことが好ましく、マグネシアを含むことがより好ましい。なお、耐火物3中の耐火原料に含まれる酸化物として用いる物質は、底吹き羽口用プラグ1の用途に応じて適宜選択される。 Examples of oxides contained in the refractory raw material in the refractory 3 include alumina, silica, spinel, magnesia, zirconia, zircon, and calcium zirconate. The oxide may be a single substance or a mixture of two or more substances. The refractory raw material in the refractory 3 preferably contains at least one of magnesia and spinel as an oxide, more preferably magnesia. The substance used as the oxide contained in the refractory raw material in the refractory 3 is appropriately selected according to the application of the bottom-blown tuyere plug 1 .

耐火物3が炭素原料を含む場合、当該炭素原料としては、黒鉛、カーボンブラック、ピッチ、炭素繊維などが例示される。当該炭素原料は、一種類の物質であってもよいし、二種類以上の物質の混合物であってもよい。耐火物3中の炭素原料は、黒鉛および炭素繊維の少なくとも一つを含むことが好ましく、黒鉛を含むことがより好ましい。なお、耐火物3中の炭素原料として用いる物質は、底吹き羽口用プラグ1の用途に応じて適宜選択される。たとえば、底吹き羽口用プラグ1が特に大きな熱変化にさらされる用途に供される場合は、耐火物3中の炭素原料として膨張化処理後に粉砕した膨張化黒鉛粉砕物を含むことが好ましい。 When the refractory 3 contains a carbon raw material, examples of the carbon raw material include graphite, carbon black, pitch, and carbon fiber. The carbon raw material may be one kind of substance, or may be a mixture of two or more kinds of substances. The carbon raw material in the refractory 3 preferably contains at least one of graphite and carbon fiber, and more preferably contains graphite. The substance used as the carbon raw material in the refractory 3 is appropriately selected according to the application of the bottom-blown tuyere plug 1 . For example, when the bottom-blowing tuyere plug 1 is used in applications where it is exposed to particularly large thermal changes, it is preferable that the refractory 3 contains pulverized expanded graphite pulverized after the expansion treatment as the carbon raw material.

耐火物3が炭素原料を含む場合、炭素原料の含有量が耐火原料に対して外掛けで10~50%であることが好ましい。ここで、「外掛け」とは、母材(ここでは耐火原料)の質量を100%としたときの添加剤(ここでは炭素原料)の質量割合をいう。以下では、「外掛け」は、特記しない限り耐火原料を基準とする外掛け質量割合を表すものとする。炭素原料の含有量は、外掛けで15%以上であることがより好ましい。また、炭素原料の含有量は、外掛けで35%以下であることが好ましく、外掛けで25%以下であることがより好ましい。 When the refractory 3 contains a carbon raw material, the content of the carbon raw material is preferably 10 to 50% of the refractory raw material. Here, "outer coating" refers to the mass ratio of the additive (here, carbon raw material) when the mass of the base material (here, refractory raw material) is taken as 100%. In the following description, "outer coating" represents the outer coating mass ratio based on the refractory raw material unless otherwise specified. More preferably, the content of the carbon raw material is 15% or more in terms of external weight. In addition, the content of the carbon raw material is preferably 35% or less, more preferably 25% or less.

耐火物3が非酸化物添加剤を含む場合、当該非酸化物添加剤としては、炭化ケイ素、炭化ホウ素、ホウ化ジルコニウム、アルミニウム、窒化ケイ素などが例示される。当該非酸化物添加剤は、一種類の物質であってもよいし、二種類以上の物質の混合物であってもよい。耐火物3中の非酸化物添加剤は、アルミニウム、炭化ケイ素、および炭化ホウ素から選択される少なくとも一つを含むことが好ましく、アルミニウムおよび炭化ケイ素の少なくとも一つを含むことがより好ましい。なお、耐火物3中の非酸化物添加剤として用いる物質は、底吹き羽口用プラグ1の用途に応じて適宜選択される。たとえば、底吹き羽口用プラグ1が特に厳しい酸化条件にさらされる用途に供される場合は、耐火物3中の非酸化物添加剤としてアルミニウムを含むことが好ましい。 When the refractory 3 contains a non-oxide additive, examples of the non-oxide additive include silicon carbide, boron carbide, zirconium boride, aluminum, and silicon nitride. The non-oxide additive may be a single substance or a mixture of two or more substances. The non-oxide additive in the refractory 3 preferably contains at least one selected from aluminum, silicon carbide, and boron carbide, more preferably at least one of aluminum and silicon carbide. The substance used as the non-oxide additive in the refractory 3 is appropriately selected according to the application of the bottom-blown tuyere plug 1 . For example, it is preferred to include aluminum as a non-oxide additive in the refractory 3 if the bottom-blowing tuyere plug 1 is intended for use in applications that are subject to particularly severe oxidizing conditions.

耐火物3が非酸化物添加剤を含む場合、非酸化物添加剤の含有量は、外掛けで0.01%以上であることが好ましく、外掛けで0.1%以上であることがより好ましい。また、非酸化物添加剤の含有量は、外掛けで5%以下であることが好ましく、外掛けで2%以下であることがより好ましい。 When the refractory 3 contains a non-oxide additive, the content of the non-oxide additive is preferably 0.01% or more in the outer coating, more preferably 0.1% or more in the outer coating. preferable. Also, the content of the non-oxide additive is preferably 5% or less, more preferably 2% or less.

〔その他の実施形態〕
最後に、本発明に係る底吹き羽口用プラグおよびプラグ用金物のその他の実施形態について説明する。なお、以下のそれぞれの実施形態で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することも可能である。
[Other embodiments]
Finally, another embodiment of the bottom-blown tuyere plug and plug hardware according to the present invention will be described. It should be noted that the configurations disclosed in the respective embodiments below can also be applied in combination with configurations disclosed in other embodiments unless there is a contradiction.

上記の実施形態では、細管21が一辺あたりの本数が10本の正六角形状の配列で配置されている構成を例として説明した。しかし、本発明に係る底吹き羽口用プラグおよびプラグ用金物において、細管の配置は特に限定されない。 In the above-described embodiment, the configuration in which the thin tubes 21 are arranged in a regular hexagonal array with ten tubes per side has been described as an example. However, in the bottom-blown tuyere plug and plug hardware according to the present invention, the arrangement of the capillaries is not particularly limited.

上記の実施形態では、細管21のそれぞれが独立にガスプール22(上板22a)に溶接されている構成を例として説明した。しかし、本発明に係る底吹き羽口用プラグおよびプラグ用金物において、ガスプールに接合された一本の管が複数本の細管に分岐する態様で設けられてもよい In the above embodiment, the configuration in which each of the thin tubes 21 is independently welded to the gas pool 22 (upper plate 22a) has been described as an example. However, in the bottom-blowing tuyere plug and plug fitting according to the present invention, a single pipe joined to the gas pool may be provided in such a manner that it branches into a plurality of narrow pipes.

上記の実施形態では、隣接する細管21の表面どうしの離間距離Dが10mm以下である構成を例として説明した。本発明に係る底吹き羽口用プラグおよびプラグ用金物では、隣接する細管の表面どうしの最短離間距離が、8.0mm以下であることが好ましい。 In the above-described embodiment, the configuration in which the distance D between the surfaces of the adjacent capillaries 21 is 10 mm or less has been described as an example. In the bottom-blown tuyere plug and plug hardware according to the present invention, it is preferable that the shortest distance between the surfaces of adjacent capillaries is 8.0 mm or less.

上記の実施形態について、式(1)で表されるパラメータQが100以上3000以下になる関係が成立するとき、ガス流量を特に大きくすることができることを説明した。

Figure 0007140991000003
本発明に係る底吹き羽口用プラグおよびプラグ用金物において、パラメータQは、150以上であることがより好ましく、180以上であることがさらに好ましい。また、パラメータQは、2500以下であることがより好ましく、1500以下であることがさらに好ましい。 Regarding the above embodiment, it has been explained that the gas flow rate can be particularly increased when the parameter Q represented by the formula (1) satisfies the relationship of 100 or more and 3000 or less.
Figure 0007140991000003
In the bottom-blown tuyere plug and plug hardware according to the present invention, the parameter Q is more preferably 150 or more, and even more preferably 180 or more. Also, the parameter Q is more preferably 2500 or less, and even more preferably 1500 or less.

上記の実施形態では、細管21が、外径2.0mm、内径1.0mmの直管である構成を例として説明し、細管21の外径が6.0mm以下であることが好ましいことを説明した。本発明に係る底吹き羽口用プラグおよびプラグ用金物において、細管の外径は、4.0mm以下であることがより好ましく、2.0mm以下であることがさらに好ましい。 In the above embodiment, the fine tube 21 is a straight tube having an outer diameter of 2.0 mm and an inner diameter of 1.0 mm. did. In the bottom-blown tuyere plug and plug hardware according to the present invention, the outer diameter of the thin tube is more preferably 4.0 mm or less, more preferably 2.0 mm or less.

その他の構成に関しても、本明細書において開示された実施形態は全ての点で例示であって、本発明の範囲はそれらによって限定されることはないと理解されるべきである。当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜改変が可能であることを容易に理解できるであろう。したがって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で改変された別の実施形態も、当然、本発明の範囲に含まれる。 Regarding other configurations, it should be understood that the embodiments disclosed in this specification are examples in all respects, and that the scope of the present invention is not limited by them. Those skilled in the art will easily understand that modifications can be made as appropriate without departing from the scope of the present invention. Therefore, other embodiments modified without departing from the gist of the present invention are naturally included in the scope of the present invention.

本発明は、たとえば精錬炉にガスを吹き込むための底吹き羽口用プラグに利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used, for example, as a bottom-blowing tuyere plug for blowing gas into a smelting furnace.

1 :底吹き羽口用プラグ
11 :上面
2 :プラグ用金物
21 :細管
21a :隅肉
22 :ガスプール
22a :上板
22b :下板
22c :側板
22d :貫通孔
23 :導入管
3 :耐火物
S :隅肉のサイズ
D :離間距離
P :ピッチ
Lp :導入管23内径
Ls :細管21の離間距離の最大値
REFERENCE SIGNS LIST 1: bottom-blowing tuyere plug 11: upper surface 2: plug hardware 21: thin tube 21a: fillet 22: gas pool 22a: upper plate 22b: lower plate 22c: side plate 22d: through hole 23: introduction pipe 3: refractory S: Size of fillet D: Spacing distance P: Pitch Lp: Inner diameter of introduction tube 23 Ls: Maximum value of spacing distance of narrow tube 21

Claims (5)

複数の細管と、前記複数の細管と流体連通しているガスプールと、前記ガスプールに対して気体を供給可能な導入管と、を備え、
前記ガスプールの内側における 前記細管と前記ガスプールとの溶接部分に形成される隅肉のサイズは5.0mm以下である底吹き羽口用プラグ。
a plurality of capillaries, a gas pool in fluid communication with the plurality of capillaries, and an introduction pipe capable of supplying gas to the gas pool;
inside the gas pool between the tubule and the gas poolweldingA plug for a bottom-blown tuyere, wherein the fillet size formed on the part is 5.0 mm or less.
前記溶接部分において、前記複数の細管は、それぞれ独立に前記ガスプールと流体連通しており、
前記溶接部分における、隣接する二つの前記細管の表面どうしの最短離間距離は、8.0mm以下である請求項1に記載の底吹き羽口用プラグ。
at the welded portion, the plurality of capillaries are each independently in fluid communication with the gas pool;
2. The bottom-blown tuyere plug according to claim 1, wherein the shortest distance between the surfaces of the two adjacent capillaries in the welded portion is 8.0 mm or less.
前記細管の中心どうしの離間距離の最大値Ls(mm)、前記細管の本数N(本)、および前記導入管の内径Lp(mm)は、式(1)で表されるパラメータQが100以上3000以下になるように選択される請求項1または2に記載の底吹き羽口用プラグ。
Figure 0007140991000004
The maximum value Ls (mm) of the distance between the centers of the capillaries, the number N (number) of the capillaries, and the inner diameter Lp (mm) of the introduction tube are 100 or more as the parameter Q represented by formula (1). A bottom-blown tuyere plug according to claim 1 or 2, selected to be 3000 or less.
Figure 0007140991000004
前記細管の外径は6.0mm以下である請求項1~3のいずれか一項に記載の底吹き羽口用プラグ。 The bottom-blown tuyere plug according to any one of claims 1 to 3, wherein the outer diameter of said thin tube is 6.0 mm or less. 複数の細管と、前記複数の細管と流体連通しているガスプールと、前記ガスプールに対して気体を供給可能な導入管と、を備え、
前記ガスプールの内側における 前記細管と前記ガスプールとの溶接部分に形成される隅肉のサイズは5.0mm以下であるプラグ用金物。
a plurality of capillaries, a gas pool in fluid communication with the plurality of capillaries, and an introduction pipe capable of supplying gas to the gas pool;
inside the gas pool between the tubule and the gas poolweldingA plug fitting in which the size of the fillet formed on the part is 5.0 mm or less.
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