JPH0343595Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、三相交流又は直流の電弧により、ス
クラツプ及び金属材料等を溶解、精錬を行なう電
弧炉の撹拌を向上させるためのガス又は粉体の底
吹において、その羽口まわりの耐火物の溶損を軽
減せしめる耐火物構造に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、炉内に電極を挿し込んでアークによつて
スクラツプ及び金属材料等の溶解、製錬を行う電
弧炉では、溶湯の撹拌のための不活性ガス又は粉
体の吹込みをランスによつて行つている。このラ
ンスは、炉の作業口等から挿入されてその先端を
溶湯の中に浸漬し、不活性ガス又は粉体を溶湯内
に吹き込む構造となつている。

このようなランスによる撹拌に代えて、近来で
は、たとえば特開昭60−103109号公報に記載され
ているように、電弧炉の炉底にガス底吹用ノズル
羽口を設けたものがある。これは、ガス底吹ノズ
ル羽口を製錬炉に設けるという従来技術を応用し
たものである。

〔考案が解決しようとする問題点〕

ところで、各種の溶湯容器において炉内の耐火
物の溶損はできるだけ少なく、また全面に亘つて
一様であることが望ましい。このことは、炉寿命
の延長による耐火物のコストの削減及びメンテナ
ンス費用の低減の点から観て自明であり、また、
電弧炉にガス底吹用ノズルを設ける場合において
も、この原則に従うことは言うまでもない。

しかしながら、底吹き用のノズルを設けた従来
の電弧炉では、ノズル周辺部の炉内壁はスタンプ
材で構成されているため、吹込ガス気泡の衝撃や
浴の流動によつて溶損が極めて大きくなることが
避けられない。したがつて、ノズル周辺部の炉内
壁を常時監視することに加えて、溶損個所の頻繁
な補修が必要であつた。その結果、これらに要す
る費用及び稼動時間の低下によつて、溶解処理コ
ストが高くなつてしまうという問題があつた。

そこで、本考案は、底吹き用のノズルを炉底に
設けて溶湯の撹拌を行う電弧炉において、ノズル
周辺部の炉内壁の溶損を軽減可能な電弧炉の煉瓦
積構造を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案の底吹電弧炉における煉瓦積構造は、以
上の目的を達成するために、スタンプ材によつて
ウエアライニングを炉底部に施し且つ該炉底部に
底吹撹拌用のノズルを設けた電弧炉において、内
部にノズルを貫設したノズル煉瓦によつて吹込口
を形成し、該ノズル煉瓦の周囲を包囲する煉瓦積
を前記スタンプ材との間に設け、炉内に面する前
記煉瓦積の外縁と前記ノズルの中心との距離を、
該ノズルの炉内側直径の20倍以下としたことを特
徴とする。

〔実施例〕

以下、図面に示す実施例に基づいて本考案を具
体的に説明する。

第１図は本考案に係る電弧炉を示す平面図、第
２図は要部の平面図、及び第３図は炉全体の縦断
面図である。

ほぼ円形の平面形状を持つ炉体１の左右には、
装入物を供給する作業孔２及び溶湯を排出する出
湯孔３を設けている。表面には鉄皮４を設け、炉
底側にはウエアライニングとしてスタンプ材５を
配置している。

炉底には、溶湯内に不活性ガス又は粉体を撹拌
用として底吹するノズル６が２個所に設けられて
いる場合を示す。

ノズル６の周囲は、横断面がほぼ正方形又は円
形のノズル煉瓦７によつて包囲され、更にこのノ
ズル煉瓦７の周囲には、特にマグネシアを主成分
とする塩基性煉瓦による煉瓦積８が形成されてい
る。すなわち、ノズル６の配置部分の周囲をスタ
ンプ材５に代えて、局所的に煉瓦積構造とした炉
壁を構成している。なお、ノズル６には、外部か
ら不活性ガス又は粉体を供給する配管（図示せ
ず）が接続される。

ここで、ノズル６から不活性ガス又は粉体等を
溶湯内に吹き込むと、該ノズル６の周辺の炉内壁
は、吹込みガスの気泡のバツクアタツクや溶湯の
流動によつて浸食が激しく起こることは既に知ら
れている。すなわち、第４図に示すように、ノズ
ル６からの吹込みガスの流れＦは、溶湯Ｍ内に入
り込むときにこの溶湯Ｍによる流動抵抗を受け、
渦流Ｖとなつて炉壁Ｗ側に逆流したり、気泡を発
生する。このため、炉壁Ｗが浸食される度合が大
きくなり、その結果ノズル６の周辺の炉壁Ｗの溶
損量も大きくなつてしまう。

このように、底吹する炉においては、ノズル６
の位置によつて炉壁Ｗに与える溶損量が異なる。
したがつて、炉底壁の溶損量を全体に亘つて均一
化して炉寿命を長くするためには、ノズル６の周
辺に耐浸食性の優れた素材を部分的に配置するこ
とが有効な手段であることが判る。

以上のような撹拌用の不活性ガス又は粉体を炉
底から底吹きする炉における現象に対して、本考
案ではノズル６の周辺に耐侵食性の良い煉瓦積８
を設けたのである。この煉瓦積８は、前記のよう
な吹込みガス気泡のバツクアタツクや溶湯の流動
の影響を受ける領域をカバーできる範囲にあるこ
とが必要である。

第５図及び第６図に示す線図は、煉瓦積８の占
める領域を見出すためのものである。

第５図は、縦軸に炉壁耐火物の溶損量をとり、
ノズル６の直径ｄ及びノズル６の中心からの距離
ＲとしたときのＲ／ｄの値を横軸にとつて、ノズ
ル６周囲の溶損量を表したものである。なお、線
図において、実線で示すものは、耐火物をスタン
プ材として測定したものである。

この線図から、Ｒ／ｄの値が15（図中の点ｂに
相当）以上の領域では、溶損量の大きさは低い値
に安定している。また、Ｒ／ｄの値が15（図中の
点ａに相当）のとき、つまりノズル６の中心から
ノズルの直径ｄの15倍離れた距離の点では、耐火
物溶損量は羽口の影響を受けない領域よりも幾分
大きいことが判る。

第６図ａに示す線図は、同図ｂに示す粘土板Ｐ
に開設したノズル孔Ｎからガス吹込みを行つたと
きの吹込ガスの修正フルード数と溶損径との関係
を実験値により得たものである。

この実験値のプロツトから、修正フルード数を
変化させて様々なガスの吹込み状況を想定した場
合のＲ／ｄ値が得られ、この値の上限がほぼ20で
あることが判る。この実験値によるＲ／ｄ値の上
限は、第５図の測定で得たｂ点のＲ／ｄ値に相当
する。

以上のように、第５図の実測値及び第６図の実
験値によるＲ／ｄ値の結果から、ノズル６の中心
から該ノズル６の直径の20倍の距離にある領域が
吹込みガスによる溶損範囲であると言える。した
がつて、第２図に示すノズル６周辺の平面図にお
いて、ほぼ正方形の横断面の煉瓦積８のノズル６
の中心からの距離Ｒはノズル６の直径ｄに対して
Ｒ≦20dの関係にあればよい。

このように、ノズル６の直径ｄに対して周辺に
配置する煉瓦積８の大きさを設定すれば、ノズル
６からガス吹込みを行つても溶損を生じる領域を
この煉瓦積８がカバーできる。したがつて、スタ
ンプ材３に比べて耐浸食性に優れた煉瓦積８の溶
損量は小さくなり、溶損量の軽減が図れ、炉の寿
命を長くすることが可能となる。

更に、第７図は、ノズル６を４個に増やした場
合の炉体１を示す平面図である。ノズル６は、炉
体１の中心に１個配置され、残りの３個が外周に
設けられている。このようにノズル６の数を増加
させた場合でも、ノズル６の直径ｄに対する煉瓦
積８の大きさは前記の条件と全く同様とすれば、
ガス吹込みによる溶損量の低減が図れる。

また、第８図に示すものは、煉瓦積８の横断面
形状を円形としたものである。この場合も、同図
ｂに示すように、ノズル６の直径ｄに対する煉瓦
積８の半径Ｒの関係ををＲ≦20dとすれば、ガス
吹込み領域をカバーできる構造となる。

なお、ノズル６の構造としては、従来から使用
されている各種のものが採用でき、第９図にその
例を示す。

同第９図ａはのものは、耐火ノズル１０の中に
複数の小径パイプ１１を配管して耐火ノズル１０
の下部に設けた風箱部１３を介して吹込み配管１
２に接続した構造である。これは、「小径多孔ノ
ズル」として知られているものであり、吹込みガ
スとしてCO，CO₂，N₂，Ar，O₂、及びこれらの
混合ガスが用いられる。

第９図ｂは、二重管ノズル構造のもので、内管
１４の内部流路１５からは主としてO₂が供給さ
れ、このO₂による酸化燃焼防止のため、外管１
６と内管１４との環状流路１７から炭化水素ガ
ス、オイル等の冷却剤が吹き込まれる。そして、
この冷却剤によつて、ノズル全体が保護されると
共に、燃焼バーナとしての機能も果たせる構造と
なつている。

更に、第９図ｃは、ノズル６内の流路にポーラ
スプラグ１８を装填した構造のものである。

また、第９図ｄは、ａに示した煉瓦積８の構造
の外周部の鉄皮４に、煉瓦積８の膨張による横方
向へのずれ防止及び在湯時の煉瓦積８の浮上を防
止するための煉瓦押さえ金物９を設けた例を示
す。

第９図ｅは、同様にａに示したノズル６周囲の
煉瓦積８の構造部高さＴを、その周辺のスタンプ
材５構造部高さｔよりも0.1〜0.5tだけ高くした例
を示す。その範囲は、当然Ｒ≦ｄの範囲内に含ま
れた部分を厚くする形態となつている。

〔考案の効果〕

以上に説明したように、本考案の底吹電弧炉に
おける煉瓦積構造では、ノズル周囲の被溶損領域
を耐浸食性に優れた煉瓦積を部分的に配置するこ
とによつてカバーし、その他の炉内壁をスタンプ
材によつてライニングしている。したがつて、底
吹によるノズル周辺の局所的な溶損発生個所での
溶損量を低減でき、他の部分のライニング層に対
して切一な溶損分布が得られる。その結果、補修
頻度、補修費の削減、更に炉寿命延長が可能とな
り、スクラツプ等の溶解処理コストを大幅に削減
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る煉瓦積構造を備えた電弧
炉の平面図、第２図はノズル部分の要部を示す拡
大平面図、第３図は同第１図の縦断面図、第４図
はノズルからのガス底吹による炉壁の溶損を示す
説明図、第５図はノズル中心からの距離と炉内耐
火物の溶損量を示す線図、第６図は粘土板を用い
た吹込みガスの修正フルード数とノズル中心回り
の溶損範囲径を示す線図及び粘土板のモデル図、
第７図はノズル数を増加した場合の平面図、第８
図ａは煉瓦積の横断面を円形とした場合の炉体内
配置を示す平面図、第８図ｂはノズル部分の要部
拡大平面図、第９図はノズル構造の例を示すもの
である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. スタンプ材によつてウエアライニングを炉底部
   に施し且つ該炉底部に底吹撹拌用のノズルを設け
   た電弧炉において、内部にノズルを貫設したノズ
   ル煉瓦によつて吹込口を形成し、該ノズル煉瓦の
   周囲を包囲する煉瓦積を前記スタンプ材との間に
   設け、炉内に面する前記煉瓦積の外縁と前記ノズ
   ルの中心との距離を、該ノズルの炉内側直径の20
   倍以下としたことを特徴とする底吹電弧炉におけ
   る煉瓦積構造。