JPH0332511Y2

JPH0332511Y2 -

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Publication number: JPH0332511Y2
Application number: JP18937786U
Authority: JP
Priority date: 1986-12-08
Filing date: 1986-12-08
Publication date: 1991-07-10
Also published as: JPS6394947U

Description

【考案の詳細な説明】産業上の利用分野本考察は、ガス吹き込み用ノズルを有する溶融
金属精錬容器に関する。

従来の技術最近、製鋼プロセスにおいて、溶融金属精錬容
器の底部または側面から溶融金属内へ種々のガス
を吹き込み、その撹拌効果や酸素分圧を低下させ
る効果により精錬効果を上げることが行なわれて
いる。そのガスの吹き込みは、耐火物のノズル本
体に貫通孔を設けたガス吹き込み用ノズルを容器
の底部などに多数設置して行なわれる。

ところで、ガス吹き込み用ノズルを設置した容
器において、溶融金属内へ精錬ガスの吹き込みを
行なうと、ガス吹き込みによつて溶鋼が激しく撹
拌流動される。このため、ガス吹き込みノズルお
よびその周辺の耐火物が激しく損耗し、ガス吹き
込みノズルおよびその周辺耐火物の局部的な損耗
が溶融金属精錬容器全体の寿命を決定し、溶融金
属精錬容器の耐用性を低下させていた。

このような問題点を解決する手段として、特開
昭56−58918号公報に炉底または炉側壁の内張耐
火物中に配設した複数個のガス吹き込み用羽口ノ
ズルを、耐火物内表面からガス吹き込み用羽口ノ
ズルの先端までの距離をそれぞれ異ならしめて埋
設した底吹転炉が提案されている。

考案が解決しようとする問題点しかしながら、上記公報の底吹転炉では、当初
から使用せずに待機しているガス吹き込みノズル
には、ノズル管内に溶鋼が侵入して漏鋼事故を起
こす危険性があるため、ノズル管の炉内側先端に
盲キヤツプ煉瓦や盲キヤツプ受け煉瓦を装着し、
さらに盲キヤツプの炉内側には当初稼動開始時の
炉内耐火物内張表面まで盲煉瓦を埋設するなど特
殊な複雑な構造としなければならないものであつ
た。また、上記盲煉瓦や盲キヤツプ煉瓦が溶損
し、この羽口ノズルの先端が溶鋼に直接接触する
前にタイミングよく使用を開始する必要があつ
た。さらに、吹き込み羽口を切り替えて使用する
に際しては、新たに使用開始する羽口についてそ
の炉内側の残存耐火物を撤去したり、吹き込み管
内に炉外から金属棒を差し込んで盲キヤツプ煉瓦
を炉内に突き落としたりする作業が必要であつ
た。また、使用済みの羽口を閉塞しようとする場
合にも、羽口内に内挿したノズル管を抜き取り、
羽口レンガの内道に棒状盲煉瓦をその外周にモル
タル等を塗布して外側から押し込み、押し込んだ
後盲フランジを装着し、次いで炉内側より溶損に
より生じた羽口周辺の凹部に補修材等の吹き付け
を行なうなどの作業が必要であつた。

これらの作業は、溶鋼が溶融金属精錬容器内に
入つていない、各精錬の間の短時間に行なわねば
ならないが、現実には数時間を要するので、操業
に支障をきたすものであつた。

さらに、煉瓦の溶損速度は、炉の稼動条件に左
右されて必ずしも一定でないため、羽口ノズルの
埋設深さを予測した溶損速度の位置よりも10％程
度割増しした位置としなければならず、もし予測
値通りの煉瓦溶損の場合、吹き込み羽口の先端に
耐火物が数十mm残存した状態となる。このよう
に、羽口の切り替え使用に際し、羽口の先端に残
存する煉瓦の長さが長くなれば長くなるほど、本
来目的とした羽口切り替えによる炉底寿命の延長
効果は小さくなる。

また、前記の待機している容器ノズルの炉内側
の盲煉瓦が、その周辺の煉瓦の溶損とともに厚み
が薄くなると、周辺煉瓦の膨張収縮作用により精
錬中に突然浮上したり、転炉の傾転時に脱落して
しまうことが考えられ、その場合予測したよりも
早く吹き込み羽口の切り替えが必要となつて炉寿
命の延長効果がさらに少なくなる。このような盲
煉瓦の浮き上がりに気がつかず適切な処置を怠る
と、盲キヤツプ煉瓦が抜け落ちたり、盲キヤツプ
と周囲煉瓦の目地から羽口ノズルを伝たわつて漏
鋼する危険さえ考えられるものであつた。

問題点を解決するための手段本考案は上記のように点に鑑みたもので、上記
の問題点を解決するために、ガス吹き込みノズル
を有する溶融金属精錬容器において、溶融金属精
錬容器の底または側壁に、溶融金属精錬容器の使
用開始時からガス導入管が開口したガス吹き込み
ノズルと、容器の使用開始時にはその先端面が溶
融金属に接しかつ先端部までガス導入管が閉塞し
ていて溶損によつてガス等入管を開口するように
したガス吹き込みノズルとを配設し、上記ガス吹
き込みノズルはガス導入管がそれぞれ内径ほぼ１
〜３mmの複数の金属管を埋設して形成したことを
特徴とする溶融金属精錬容器を提供するにある。

作用本考案によれば、予めガス導入管が開口したガ
ス吹き込みノズルと当初はガス導入管が閉塞して
いるガス吹き込みノズルとを溶融金属精錬容器に
配設していても、特に煩雑なガス吹き込みノズル
の開閉作業をする必要がなく、両者に同様にガス
供給等を接続して、絶えず所定のガス圧力が作用
しておくようにしておけばよいもので、ガス吹き
込みノズルが溶損してガス導入管が開口すれば自
然にガスが吹き出るものである。そして、ガス吹
き込みノズルの切り換えにあつても、ガス導入管
が開口していたガス吹き込みノズルからのガス吹
き込みを中止するには、該吹き込みノズルへのガ
ス供給配管のバルブを閉じれば、ガス導入管内へ
溶融金属が自然に侵入し、細径の金属管内で凝固
してしまうので、溶融金属の漏洩のおそれは全く
ないもので、簡単かつ安全にガス吹き込みの精錬
作業を行なうことができて、溶融金属精錬容器の
寿命が延長できるものである。

実施例以下、本考案を実施例にもとずいて説明する。

第１図〜第５図は、本考案の一実施例を示す側
断面図である。本考案の転炉等の溶融金属精練容
器１への精練ガス吹き込みには、第１図のような
ガス導入管２が先端まで開口したガス吹き込みノ
ズル３と、第２図のようなガス導入管４が先端部
で閉塞しているガス吹き込みノズル５とを適宜数
組み合わせて使用する。第１図のガス吹き込みノ
ズル３は、切頭円錐形に酸性耐火物、中性耐火
物、塩基性耐火物、カーボン耐火物、窒化物、炭
化物等の非酸化耐火物やこれらを組み合わせた耐
火物６を成形していて、内部に内径ほぼ１〜３mm
の鉄、鋼、銅、アルミニユウム等（材質は精練温
度によつて適宜選択すればよい）の金属管のガス
導入管２を軸対称状に10〜100本程度底部から先
端部にわたつて貫通して装着している。そして、
底部に中空円盤状のレシーバータンク８を設け
て、上記ガス導入管２の端部をレシーバータンク
８に連通し、レシーバータンク８に接続したガス
供給接続管９を介して給される酸素、水蒸気、炭
化水素、一酸化炭素、二酸化炭素、窒素ガス、ア
ルゴンガス等の不活性ガスやこれらの混合ガスを
ガス導入管２を通して先端面から吹き込めるよう
に形成している。一方、第２図のガス吹き込みノ
ズル５は、第１図のものと外形は同様であるが、
耐火物１０に内装した内径１〜３mmの金属管から
なるガス導入管４を、図示のようにガス吹き込み
ノズル５の先端面まで貫通させずに、先端面から
長さｘの位置まで装着し、ガス導入管４の先端
は、耐火物１０の気孔を通じてガスが漏れないよ
うに溶接等により完全に閉塞している。そして、
先端部の耐火物質１０が長さＸだけ溶損されて導
入管４の先端が溶けて開口しないと精練ガスが吹
き出ないよう、ガス導入管４が閉塞した状態のも
のとしている。その他のレシーバータンク１２、
ガス供給接続管１３については、前記のガス吹き
込みノズル３と同じ様に構成している。

上記したガス導入管２，４については、ガス吹
き込みを中止しても、この導入管４内へ侵入した
溶鋼が自然凝固して漏鋼事故を防止できるように
内径ほぼ１〜３mmの範囲の金属管で構成してい
る。内径が１mmよりかなり小さいと必要なガス吹
き込み流量を確保するために金属管の埋設本数や
ガス吹き込みノズルの配設数を増やしたり、ガス
供給圧を高めたりする必要があり、ガス吹き込み
ノズルのコストや吹き込み設備のコストが高くな
るので好ましくない。また、内径が３mmよりかな
り大きいと、金属管の埋設本数や吹き込みノズル
の配設数が少なくてよいものの、第１４図に示す
ようにガス吹き込みを中止した場合に、金属管内
に侵入して凝固する溶鋼の侵入深さが300mm以上
に達し、ガス吹き込みノズルからの漏鋼の危険性
を避けるために、安全残存長さを少なくとも400
mm以上と長くとらざるを得ず、本考案の目的であ
るガス吹き込みノズル寿命、ひいては溶融金属精
練容器の寿命の延長効果を少なくすることにな
り、好ましくない。また、ガス吹き込みノズル内
に埋設するガス導入管の数については、必要とす
るガス吹き込み量によつて異なつてくるが、これ
はあまり少ないと溶融金属精練に配設するガス吹
き込みノズルの数が増加したり、供給ガス圧を高
くしたりする必要があり、経済的に好ましくな
い。また、ガス吹き込みノズル周辺のすり鉢状の
溶損の個所が多くなり、本考案の目的である使用
途中でガス吹き込みノズルを変更することにより
ノズル寿命、ひいては容器の寿命を延長すること
が実質的にできなくなる。このため１つのガス吹
き込みノズル、にガス導入管を10〜100本程度埋
設して構成している。

しかして、第１図および第２図に示すそガス吹
き込みノズル３，５を第３図のように一定間隔で
転炉等の溶融金属精練１の底部に配設し、装置の
ガス吹き込みの３，５のガス供給接続管９，１３
にガス供給管１４を接続して所定の精練ガスを送
給して精練を行うと、ガス吹き込みノズル３から
精練ガスが吹き込まれ、他方のガス吹き込みノズ
ル５からは精練ガスが吹き込まれずに精練が行わ
れる。

その結果、第４図のように精練ガスを吹き込ん
でいるガス吹き込みノズル３の周辺の炉底部耐火
物７は、精練ガスを吹き込んでない部分に比べて
早く溶損されていく。そして、精練ガスを吹き込
んでないガス吹き込みノズル５の周辺は、他の炉
底部と同一の溶損速度率で溶損していき、厚さＸ
だけ溶損した時点でガス導入管４が自然に開口
し、ガス供給管１４から送給される精練ガスを溶
融金属精練容器１に吹き込みはじめる。この時点
で、ガス供給管１４の開閉弁１５を閉じて、先に
精練ガスを吹き込んでいたガス吹き込みノズル３
への精練ガスの供給を中止し、ガス吹き込みノズ
ル３のガス導入管２を溶融金属の侵入、凝固によ
り自然に閉塞させ、以後の精練ガスノズルガス吹
き込みをそれまで先端が閉塞していたガス吹き込
みノズル５を通じて行う。

このように、ガス吹き込みノズルの切り替えに
際して、開閉弁１５の開から閉への切り替え操作
以外には、何ら特別な作業を要しない。

それ以後は、新たに精練ガスを吹き込みを始め
たガス吹き込みの５の周辺の要損速度が大きくな
り、第５図のようにガス吹き込みを中止したガス
吹き込みノズル３の周辺部と新たに精練ガスを吹
き込んでいる吹き込みノズル５の周辺部との溶損
状態がだんだん均等化されていき、炉底部耐火物
の溶損状態が全体にわたつて平準化されていく。

このように、途中でガス吹き込みノズルを切り
替えることによつて、従来のようにガス吹き込み
ノズル周辺部が局所的に溶損することによつて溶
融金属精練容器の寿命が短くなることが回避で
き、溶融金属精練容器の寿命を大幅に延長するこ
とができる。

また、閉塞したガス吹き込みノズルのガス導入
管の自然開口によつて、炉底耐火物の溶損量Ｘが
わかるため、炉底の残存厚みおよび溶損速度を正
確に把握できる。

他の実施例本考案の他の実施例として、第２図のようなガ
ス吹き込みノズル５の先端部の閉塞長さＸを種々
変えて、これらの複数種のガス吹き込みノズル５
を溶融金属精練容器１に多段階にわたつてガス吹
き込みノズルを切り替えるようにすることもでき
る。

本実施例では、前記の実施例より炉底の溶損量
の一層の平準化がはかれ、溶融金属精練容器の寿
命の一層の延長をはかれるとともに、炉底部耐火
物の溶損量を多数回にわたつて検出できて、安全
に操業できる。

ところで、本考案による溶融金属精練容器の最
大寿命は、ガス吹き込みノズルの最終使用段階
で、各ガス吹き込みノズルが同一の安全有効使用
長さで終了することによつて得ることができる。
そのため、ガス吹き込み時のノズルの平均溶損速
度Ｕmm／ch、ガス吹き込み中止時のノズル平均
溶損速度をＶmm／ch、ノズルの種類をＮ種類
（先端まで貫通したものを含む）、ノズルの先端か
らの安全有効使用長さをＬmmとすると、最大炉寿
命Tchおよび閉塞したノズルの最適閉塞位置Ｘ
は、それぞれ下記(1)，(2)式で決定できる。

Ｔ＝Ｎ×Ｌ／（Ｕ＋（Ｎ−１）×Ｖ） …(1) Ｘ＝Ｔ×Ｖ／Ｎ …(2) ここに、chは、チヤージ数である。

したがつて、ガス吹き込みノズル５の閉塞位置
は、上記の式で求まるＸ，2X，3X……（Ｎ−
１）Ｘの距離のものとＸ＝０、即ちガス導入管が
最初から貫通しているノズルを全部でＮ種類を一
つの金属容器にできるだけ一定間隔で設置すれば
よい。

なお、ガス吹き込みノズルの設置間隔が必ずし
も一定でない場合も、前記同様にＴとＸを算出し
て、１種類以上の閉塞長さのガス吹き込みノズル
をガス導入管が最初から貫通しているとともに配
設して炉寿命を延長することができる。

実験結果１ 165T転炉で、従来は、内径２mmのパイプ50本
からなるガス導入管が先端まで貫通しているガス
吹き込みノズルを６本使用して、10Nm³／minの
不活性精練ガスを吹き込んでいた。

その場合、ガス吹き込みノズル部では、ガス吹
き込み中は0.4mm／chの溶損速度であり、ガス吹
き込みを中止すると、周辺の底部壁面と同じ0.2
mm／chの溶損速度であつた。上記ガス吹き込み
ノズルの全長は900mmであるが、漏鋼防止から安
全有効長を600mmとして使用していた。そのため、
ガス吹き込みノズルから連続的に精練ガスを吹き
込むと、600÷0.4＝1500、すなわち約1500chの寿
命であつた。

そこで、底部寿命を延長するのに、第６図で示
した従来のガス吹き込みノズルＡが６本に、第７
図のように先端から200mmの位置でガス導入管が
完全に閉塞したガス吹き込みノズルＢを６本取り
付けた。

転炉の使用開始時は、第８図の線図のようにガ
ス吹き込みノズルＡからは精練ガスを吹き込む
が、ガス吹き込みノズルＢからは精練ガスが吹き
込まれない。使用開始から約1000chたつてガス
吹き込みノズルＢから自然に精練ガスが出始め
た。この時点で、ガス吹き込みガス吹き込みノズ
ルＡへのガス供給配管の開閉弁を閉じ、ガス吹き
込みを中止した。この時のガス吹き込みノズルＡ
の溶損量は、約400mmであつた。これ以降ガス吹
き込みノズルＢでガス吹き込みを行い、通算
2000chで安全有効使用長600mmに達したので転炉
の操業を停止した。このように、従来のガス吹き
込みノズルＡのみを使用する場合に比べ、ノズル
寿命が約33％向上し、それにともない炉全体の寿
命も同様に33％向上し、大幅な耐火物のコストの
節減となつた。また、ガス吹き込みノズルＢのガ
ス吹き込み開始により、その時点での転炉の底部
の溶損量を正確に知ることができ、耐火物の保守
管理や操炉管理に大いに役立つた。

実験結果２ 195T転炉で、従来は、炉底に内径２mmの金属
パイプ50本からなるガス導入管が先端まで貫通し
てるガス吹き込みノズル８本使用して、15Nm³／
minの不活性ガスを吹き込んでいた。この場合、
ガス吹き込みノズルの溶損速度は、ガス吹き込み
中は0.4mm／chであり、ガス吹き込みを中止する
と、周辺の底部壁面と同じ0.2mm／chの溶損速度
であつた。上記ガス吹き込みノズルの全長は900
mmであるが、漏鋼防止のため安全有効使用長は
600mmとして使用していた。そのため、ガス吹き
込みノズルから連続的に精練ガスを吹き込むと、
600÷0.4＝15000、すなわち約1500chの寿命であ
つた。

このため、底部寿命を延長するのに、第９図で
示した従来のガス吹き込みノズルＣを８本のほか
に、第１０図、第１１図のように先端面から150
mm、300mmの位置でガス導入管がそれぞれ完全に
閉塞したガス吹き込みノズルＤ，Ｅを各８本ずつ
を取り付けた。使用開始時は、第１２図の線図の
ようにガス吹き込みノズルＣから精練ガスを吹き
込み、約750ch後ガス吹き込みノズルＤから自然
に精練ガスが流れ出した。この時点でガス吹き込
みノズルＣへのガス供給配管の開閉弁を閉にして
ガス吹き込みノズルＣからのガス吹き込みを中止
した。また、1500ch後、ガス吹き込みノズルＥ
から自然に精練ガスが流出した。この時点で、ガ
ス吹き込みノズルＤへのガス供給配管の開閉弁を
閉にしてガス吹き込みノズルＤのガス吹き込みを
中止した。最終的に2250chで、ガス吹き込みノ
ズルＣ，Ｄ，Ｅのいずれも有効使用長600mmに達
して終了した。

その結果、従来の1500chの寿命に対して50％
の寿命延長になり、大幅な耐火物コストの節減に
なつた。また、ガス吹き込みノズルＤ，Ｅのガス
吹き込み開始時に、その時点での炉底の溶損量を
正確に知ることができ、耐火物保守管理や操炉管
理に大いに役だつた。

以上の実施例では、金属管がノズルの先端まで
内蔵されていないものを、ガス導入管が閉塞した
ノズルとして説明したが、第１３図に示すように
金属管がガス吹き込みノズルの先端からの距離Ｘ
のところで溶接等により閉塞しているものであつ
てもよいし、金属管の先端から長さＸの金属性丸
棒１１を挿入して、先端部を金属管と溶接固定し
たものであつてもよい。

さらに、以上の実施例では、転炉への本考案の
適用例について説明したが、電気炉、取鍋、タン
デイツシユ、の他の精練容器についても同様に適
用できるものである。

考案の効果本考案は、以下のような優れた効果を精する。

(1) 溶融金属精練容器の耐火物溶損の平滑化がは
かれ、大幅な寿命延長による耐火物コストの著
しい低減がはかれる。

(2) 先端でガス導入管が閉塞しているガス吹き込
みノズルのノズル耐火物を、その先端が周辺耐
火物の溶融金属精練容器内側面とほぼ同じレベ
ルになるように下部ノズルと一体に構成して埋
設しているので、ガス吹き込みノズルの先端部
に盲キヤツプ煉瓦を装着したり、盲煉瓦を埋設
するなど繁多な作業が不必要である。

(3) ガス吹き込みノズルの切り替えにあつては、
容器外でのガス供給配管の開閉弁の操作をする
だけでよく、盲キヤツプ煉瓦を除去したり、羽
口からノズル管を抜き取つたり、棒状盲煉瓦を
羽口へ挿入したり、ノズル周辺凹部の吹き付け
補修などの煩雑な作業が全く要らず、きわめて
簡単な操作でよいものである。

(4) 容器の使用途中で容器の保守管理や操炉管理
に大いに役立つ。

(5) ガス吹き込みノズルのガス導入管を内径ほぼ
１〜３mmの金属管で構成したので、ガス吹き込
みが中断して、溶融金属がガス導入管内に侵入
しても侵入深さが250mm以内で凝固し、溶融金
属の漏減の恐れが全くないものである。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図はそれぞれ本考案に使用のガス
吹き込みノズルの一実施例の側断面図、第３図〜
第５図は上記ノズルの使用状態説明図、第６図、
第７図は165トン転炉における実施例のガス吹き
込みノズルの側断面図、第８図は同実施例におけ
る溶損量と使用回数との関係を示す線図、第９図
〜第１１図は195トン転炉における実施例のガス
吹き込みノズルの側断面図、第１２図は同実施例
における溶損量を使用回数との関係を示す線図、
第１３図は本考案に使用するガス導入管が閉塞し
たガス吹き込みノズルの他の実施例を示す側断面
図、第１４図はガス吹き込みを中止したときにガ
ス吹き込みノズルの金属管内へ溶鋼が侵入して凝
固した鋼の金属管先端からの長さと金属管内径と
の関係図である。１……溶融金属精練容器、３，５，Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄ，Ｅ……ガス吹き込みノズル、Ｘ……閉塞
長さ。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

ガスの吹き込みノズルを有する溶融金属精錬容
器において、溶融金属精錬容器の底または側壁に
溶融金属精錬容器の使用開始時からガス導入管が
開口したガス吹き込みノズルと、容器の使用開始
時にはその先端面が溶融金属に接しかつ先端部ま
でガス導入管が閉塞していて溶損によつてガス等
入管を開口するようにしたガス吹き込みノズルと
を配設し、上記ガス吹き込みノズルはガス導入管
がそれぞれ内径ほぼ１〜３mmの複数の金属管を埋
設して形成したことを特徴とする溶融金属精錬容
器。