JPH0428811A - バーナ、地金除去装置および地金除去方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、溶融金属処理容器、例えばＲＨ真空脱ガス容
器、ＤＨ真空脱ガス容器、または転炉の炉口、さらには
取鍋等の内壁の周面に付着した地金を迅速かつ確実に溶
融除去する際に用いるバーナ、該バーナを用いた地金除
去装置および地金除去方法に関する。

（従来の技術） 従来、例えばＲＨ真空脱ガス容器、ＤＨ真空脱ガス容器
、転炉の炉口、さらには取鍋等のような溶融金属処理容
器の内壁の周回に付着した地金は、例えば特公昭６１−
６０８８７号公報により提案されているような長尺ラン
スを用いる手段により除去されていた。すなわち、この
特公昭６１−６０８８７号公報は、溶融金属処理容器の
細心部に沿って長尺ランスを昇降移動せしめ、該長尺ラ
ンスの先端に設けられたガス噴出部から該容器の内壁の
周面に付着した地金に燃料ガスを噴射することによって
、前記地金を溶融除去する技術を提案している。

（発明が解決しようとする課！！り しかし、この特公昭６１−６０８８７号公報により提案
された技術では、燃料ガスのみを付着した地金に噴射す
ることとしているので、地金を除去するという目的を確
実に達成することは困難な場合が多い、この技術は、燃
料ガス単体を付着している地金に供給して、該地金を加
熱除去する技術であり、前記燃料ガスとともに支燃性ガ
スをも供給する技術ではないため、この技術では、付着
・凝固している地金を高温に加熱せしめて溶融すること
は理論的に困難だからである。

また、別の技術として、付着している地金に対して、燃
料ガスは供給せずに、例えば酸素ガスの如き支燃性ガス
単体を供給する技術がある。しかし、この技術では、地
金の温度が１０００℃程度以上といった高温状態でなけ
れば、酸素と地金との発熱反応（あるいは、地金とスラ
グ等の混合物との発熱反応）は進行しにくい。

すなわち、長尺ランスを用いて、燃料ガス単体または支
燃性ガス単体を付着した地金に噴射する従来の地金除去
方法は、前記付着した地金が高温の場合には有効である
が、高温でない場合には地金の溶融が余り生しないため
に地金の除去が困難となるという問題があった。

このように、例えばＲＨ真空脱ガス容器の内周上部、あ
るいは放冷後の各種溶融金属処理容器では、−船釣に、
容器外に排出されずに該容器の内壁周面に付着した地金
の温度は操業停止時等に著しく低下するため、従来の技
術では操業停止時等に地金を溶融させて除去することは
殆ど困難であった。

本発明は、このような問題を解決し、溶融金属処理容器
の内壁周面に付着した地金が高温状態でなくても確実に
かつ、短時間で地金を溶融・除去することができる地金
除去装置、該地金除去装置に用いることができるバーナ
、および地金除去方法を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） かくして、本発明の要旨とすることろは、耐火壁面に付
着した地金を溶融除去するバーナであって、 （ｉ）前記地金に向けて、支燃性ガス吐出口とその上方
に設けられた燃料ガス吐出口とからスリットノズルが構
成されること、および （１１）吐出された支燃性ガスおよび燃料ガスが前記地
金の表面近傍で交叉するように、前記支燃性ガス吐出口
および燃料ガス吐出口は、斜下方を環状に指向して配設
されていること を特徴とする地金除去バーナである。

この本発明にかかるバーナをさらに具体的に説明すると
、耐火壁面に付着した地金を熔融除去する地金バーナで
あって、 （ｉ）長尺ランスの軸心部に設けた支燃性ガス流路の下
端部に固定され、複数の支燃性ガス孔を有する支持部材
と、 （１１）前記支持部材の下方にあって、該支持部材にそ
の一部を螺合支持された円錐状の支燃性ガス放射変流部
材と、 （ｉｉ）前記支燃性ガス流路の同軸外周部に設けた燃料
ガス流路の下端部に一部を螺合支持されて、該支燃性ガ
ス流路と燃料ガス流路とを分離した分離部材と、 （ｔｖ）冷却水管と を有し、前記分離部材と前記支燃性ガス放射変流部材と
の間に支燃性ガス吐出口を形成せしめるとともに、前記
分離部材と冷却水管の下端部との関に燃料ガス吐出口を
形成せしめたことを特徴とする地金除去バーナである。

なお、本発明において、支燃性ガスとしては、その地金
の温度、あるいは付着状況等に応じて、純酸素ガスの他
に、例えば適当な量の空気を混入して用いてもよい。

また、本発明は、その別の面からは、溶融金属処理容器
の軸心部に長尺ランスを昇降移動せしめ、該長尺ランス
の先端から該容器内壁面に付着した地金に気体を噴射し
、該地金を溶融除去する地金除去装置において、前記長
尺ランスの先端に上記のバーナを設けたことを特徴とす
る地金除去装置である、。

また、本発明は、さらに別の面からは、溶融金属゛処理
容器の軸心部に長尺ランスを昇降移動せしめ、該長尺ラ
ンスの先端から前記溶融金属処理容器の内周壁面に付着
した地金に気体を噴射して該地金を溶融除去する地金除
去方法において、前記長尺ランスの先端から円周斜方向
に向かって、酸素ガスを噴出するとともに、該酸素ガス
噴出気流の上方に該酸素ガス噴出気流に沿うように、燃
焼反応における化学量論比の５０％以下の燃料ガスを噴
出して、前記地金を加熱・除去することを特徴とする地
金除去方法である。

上記の本発明にかかる地金除去方法においては、前記長
尺ランスを、前記溶融金属処理容器内の軸心部について
下方から上方に向かって上昇移動させながら、前記酸素
ガスおよび燃焼ガスを前記地金に噴射することにより該
地金を加熱・除去することが好適である。

（作用） 次に、添付図面を参照して、本発明をさらに具体的に説
明する。

第り図は、本発明にかかる地金除去装置の１実施例を示
す略式説明図であり、第２図は、ランス先端を拡大して
示す略式縦断面図であり、第３図は、第２図におけるＢ
−Ｂ断面を示す略式水平断面図であり、さらに第４図は
、第１図に示すＡ部における支燃性ガスおよび燃料ガス
の挙動を示す詳細説明図である。

まず、本発明にかかるバーナおよびこのバーナを組込ん
だ地金除去装置を説明する。

本発明においては、第１図の真空脱ガス容器１の上壁１
゛の中央部に、内外を貫通するランス挿出・入口２を設
け、ランス３はランス昇降ガイド４によりランス挿、出
・入口２から槽内への挿出・人移動、すなわちランス３
の昇降移動をガイドされるようにして構成されている。

また、ランス昇降駆動装置５はランス３を昇降動作させ
るための装置であり、ランス３の頂部に連結したワイヤ
ーローブ５ａと、該ワイヤーローブ５ａを案内する滑車
５ｂと、該ワイヤーローブ５ａの他端を装着し巻取・巻
戻しするドラム５ｃと、該ドラム５Ｃを回転せしめる電
動１ｉ５ｔ１とから構成されている。

なお、第１図において、Ｓは真空脱ガス容器１内壁周面
に付着・固化している地金を、１ｂは耐火物をそれぞれ
示している。

ランス３は、第２図に示すように、その中心部に支燃性
ガス流路６ｂを、またその外側に燃料ガス流路７ｂを、
さらにその外側にランス先端部で連通せしめた二重構造
の冷却水飴・排水路８ｂ、８ｃをそれぞれ形成し、支燃
性ガス流路６ｂの入口部（上端）には、第１図に示すよ
うに、支燃性ガス供給管６ａを連通接続し、前記燃料ガ
ス流路７ｂの入口部には燃料ガス供給管７ａを連通接続
し、前記冷却水供給路８ｂの入口部には冷却水供給管８
ａを連通接続し、さらに冷却水排水路８ｃの出口部には
冷却水排水管８ｄ、を連通接続してあり、これらの管６
ａ、７ａ、８ａ、８ｄはランスの昇降移動範囲で可動自
在なフレキシブル管としである。

本発明にかかるバーナは、耐火壁面に付着した地金を溶
融除去するバーナであって、第１図および第２図におい
て、 （ｉ）地金Ｓに向けて、支燃性ガス吐出口１３とその上
方に設けられた燃料ガス吐出口１４との２段のスリット
ノズルが構成されること、および（ｉｉ　）吐出された
支燃性ガスおよび燃料ガスが前記地金Ｓの表面近傍で交
叉するように、前記支燃性ガス吐出口１３および燃料ガ
ス吐出口１４は、斜下方を環状に指向して配設されてい
ることを特徴とする地金除去バーナである。ここで、［
スリットノズルが構成される」とは、支燃性ガス吐出口
と燃料ガス吐出口とはそれぞれスリット状に形成されて
いること、すなわち円環状（円板、円錐も含む）部材を
一定隙間で重ね合わせて、ガス吐出口を全周に形成し、
全周に均一な薄膜状のガスを噴出できることを意味して
いる。

さらに具体的に説明すると、第２図において（ｉ）長尺
ランス３の軸心部に設けた支燃性ガス流路の下端部に固
定され、複数の支燃性ガス孔を有する支持部材１２と、 （ｉｉ）前記支持部材１２の下方にあって、該支持部材
１２にその一部を螺合支持された円錐状の支燃性ガス放
射変流部材１１と、 （ｔｔｉ）前記支燃性ガス流路の同軸外周部に設けた燃
料ガス流路の下端部に一部を螺合支持されて、該支燃性
ガス流路と燃料ガス流路とを分離した分離部材９と、 （ｉｖ）冷却水管１５と を有し、前記分離部材９と前記支燃性ガス放射変流部材
１１との間に支燃性ガス吐出口１３を形成せしめるとと
もに、前記分離部材９と冷却水管１５の下端部との間に
燃料ガス吐出口１４を形成せしめたことを特徴とする地
金除去バーナである。

すなわち、第２図に示すように、ランス３の先端部（下
端部）は、支燃性ガス流路６ｂの下端部と燃料ガス流路
７ｂの下端部とは分離部材９で分離されており、該分離
部材９は管１０に螺合接続しである。支燃性ガス流路の
最下端部には円錐状の支燃性ガス放射変流部材１１が設
けられ、該支燃性ガス放射変流部材１１は支持部材１２
に螺合接続され、また該支持部材１２は、分離部材９の
内周に固定され複数の支燃性ガス孔１２ａを有している
。

このような構成によって、第２図に示すように、支燃性
ガス吐出口１３は・、分離部材９および支燃性ガス放射
変流部材１１とによって形成され、支燃性ガス流路６ｂ
および支燃性ガス孔１２ａを経た支燃性ガスは支燃性ガ
ス吐出口１３から放射状の均厚な支燃性ガス流膜を形成
して全周から噴射せられる。

また、燃料ガス吐出口１４は、分離部材９および冷却水
管１５の下端部とによって形成され、燃料ガス流路７ｂ
を経た燃料ガスは、燃料ガス吐出口１４から放射状の均
厚な燃料が流膜を形成して全周から噴出せらせる。

かくして、ランス３の先端部から噴射せられた支燃性ガ
ス流膜および燃料ガス流膜は、第４図に示すように、支
燃性ガス流膜Ｇおよび燃料ガス流膜Ｆの同軸２層流を形
成する。以下、噴射せられた支燃性ガス流膜Ｇおよび燃
料ガス流膜Ｆの挙動について、第４図を参照しながら説
明する。

真空脱ガス容器１の壁体は鉄皮１ａおよび耐火物ｌｂに
より構成されており、該耐火物１ｂの表面には付着地金
Ｓが存在する。

前述した本発明にかかるバーナにより、付着地金Ｓの表
面に向かって鋭角θで、すなわち斜め下方に環状に噴出
せられた支燃性ガス流膜Ｇは、付着地金Ｓ表面でその流
れの方向を変じながら、付着地金Ｓ表面に沿った支燃性
ガス分流Ｇ１、Ｇ２を形成する。真空脱ガス容器１の上
方に向かって流れる酸素ガス分流Ｇ２は、これと同様に
流れの方向を変じた燃料ガス流と次第に拡散混合しなが
ら連続燃焼してその燃焼発熱によって付着地金Ｓを高温
に加熱する。

なお、付着地金Ｓの表面状況は、−船釣には、平滑でな
く凹凸があり、この凹凸が酸素ガス分流および燃料ガス
流の乱れの原因となるが、一方この流れの乱れは乱流燃
焼を促進することにもなるので、付着した地金の除去と
いう観点からは、殆ど支障をきたさない。

本発明においては、付着地金Ｓは第１段階で燃料ガスの
燃焼熱により予熱され、次いで第２段階で酸素との酸化
発熱反応により溶融除去される形態を連続的に呈する。

すなわち、地金除去時には、ランス３を真空脱ガス容器
１の内部の下端部からゆるやかな速度で上昇させること
により、前記のように高温にまで加熱された付着地金Ｓ
は順次支燃性ガス分流Ｇ、と接触して酸化発熱反応を生
じることにより、さらに高温に達して溶融除去されるた
め、より確実に地金の除去を行うことができる。

なお、本発明では、用いる燃料ガス量を燃焼反応におけ
る化学量論比の５０％以下に限定しているが、その理由
は、噴射された燃料ガス流Ｆは支燃性ガス分流Ｇ２との
み燃焼反応し、もう１つの支燃性ガス分流Ｇ、とは殆ど
反応しないため、支燃性ガス流膜Ｇとして供給する酸素
ガス量に対し化学量論比の５０％以下で付着地金を十分
高温にまで加熱することができるからである。もし、燃
料ガス量を燃焼反応における化学量論比の５０％超にし
た場合は、支燃性ガス分流Ｇ２に対し燃料ガス量が過多
となることが多く、不完全燃焼の原因となり、省エネル
ギーの観点からも好ましくはない。また、供給した燃料
ガスが完全燃焼するように噴出角度θを調整した場合は
、燃焼熱量が過大となり、耐火物１ｂを損傷する恐れが
ある。従って、燃料ガス量は燃焼反応における化学量論
比の５０％以下の範囲において適宜変化させて、地金除
去開始時の付着地金の温度、地金除去中のランス移動速
度に応じた量を決定して噴射する。

なお、ＲＨ槽・ＤＨ真空脱ガス容器の内壁の地金除去の
他、例えば連続鋳造タンデイツシュの内壁面等に付着し
た地金を溶融除去する場合は、平面状（幅広）バーナを
用いて除去することが望ましい。その際にも、支燃性ガ
スが壁面に沿い、その上方にて、燃料ガスを壁面近傍で
混合燃焼することにより、地金に対して着熱および支燃
性ガスによる酸化昇熱作用を連続的に与えることができ
るので、地金は容易に溶融除去できると共に、耐火物壁
面に対しては、不要（過剰）な加熱を行なわずに済み、
損傷等のトラブルを回避できる。

次に、本発明にかかる地金除去装置により、ＲＨ真空脱
ガス容器１の内壁に付着せる付着地金Ｓを、該容器１の
各溶鋼処理時間の休止中に溶融除去する動作を説明する
。

第１図において、ランス挿出・入口２を密閉する開閉！
（図示せず）を、例えばモードルシリンダーにより開動
作せしめ、次いで電動機５ｄを定速で回転させて、ドラ
ム５ｃを巻戻し駆動せしめて、本発明にかかるバーナを
その先端に設けたランス３を昇降ガイド４に沿って降下
させ、核種１のランス挿出・入口２から槽内に挿入し、
付着地金Ｓの下端部が存在してい名高さにランス３の先
端（下端）を到達させる。そして、前記電動機５ｄを低
速に変速し、ドラム５Ｃの巻取駆動を行わしめてランス
を徐々に上昇させながら、支燃性ガス供給管６ａから支
燃性ガスを、また燃料ガス供給管７ａから燃料ガスをそ
れぞれ供給して、支燃性ガス吐出口１３から支燃性ガス
Ｇを、燃料ガス吐出口１４から燃料ガスＦをそれぞれ、
真空脱ガス容器１の内壁の全周面に均等に噴出しながら
、該容器１の下方から上方に向かって付着地金Ｓを順次
溶融除去していく。そして、ランス３の先端が核種１の
上壁１゛とほぼ同一高さに到達すると電動機５ｄの低速
駆動、支燃性ガス供給管６ａからの支燃性ガス供給、お
よび燃料ガス供給管７ａからの燃料ガス供給を停止せし
める。

このときに、付着地金がなお残存する場合は、電動機５
ｄを定速でドラム５ｃの巻戻し駆動によりランス３を下
降させ、ランス３の先端部を付着地金の上端部付近に再
度到達せしめて、再び前記動作を繰り返し、付着地金の
除去を完了する。

このようにして、地金Ｓの除去が完了した後、ランス３
を上昇移動せしめ、脱ガス槽１のランス挿出・入口２か
ら槽内挿入部分を槽外に出して、所定位置で停止させ、
次の地金除去動作まで待機させておく。

なお、前記開閉蓋（図示せず）は前記ランス３の槽外取
出し後モードルシリンダーにより閉動作され、ランス挿
出・入口２を密閉する。

噴射した燃料ガスへの点火は、ランス挿入時にランス挿
出・人口２の付近の容器外にランス先端（下端）が位置
するときに実施することができ、点火方法は如何なる方
法でもよく、特に限定を要するものではないが、例えば
ランスを槽内へ挿入し、付着地金に燃料ガスを噴射して
着火せしめてもよいし、前記容器の方に設けたバーナ火
炎を使用して点火してもよい。

なお、前記の地金除去中におけるランス３の先端部から
噴射する支燃性ガスの噴射流速流量は、該地金Ｓの溶融
除去に必要な衝突流速および単位面積当たり流量となる
値に調整する２七が好ましく、また燃料ガスの噴射流速
流量は、前記の酸素ガス分流Ｇ２と燃焼反応して付着地
金Ｓの表面温度を１０００℃程度以上に加熱できるよう
に酸素ガス流量に応し変動させる値とすることが好まし
い。具体的には、第１図に示す如く、内径２．２−のＲ
Ｈ真空脱ガス容器において、耐火１！ｌｌｂの表面に３
０ｃ＋ｗの厚さに付着した地金Ｓを除去する場合、前述
のように下方から上方に向かって、地金付着範囲のは〜
全域に亘ってランス３を１００ｍ＋ｓ／ｗｉｎの速度で
上昇移動させながら、支燃性ガス３ＯＮ！１″／＋ｍｉ
ｎを流速３５ｍ／ｓｅｃで、燃料ガス６　Ｎ蒙３／ｍｔ
ｎ（化学量論比の１７％）を流速３５１１１／ｓｅｃで
噴射した後、これらを停止させて地金除去状況を観察し
たところ、高さ方向全域にわたってほぼ均一に地金が除
去されており回収された地金重量は１２トンであった。

なお、燃料ガスの着火は、付着地金保有熱を利用して着
火できた。

従来の方法（燃料ガスのみを噴射する方法）と比較した
場合、同一処理時間での回収地金量で比較すると、約５
０％向上したことになり、本発明にかかる装置および方
法の効果が明らがである。

（発明の効果） このように、本発明によれば、従来の長尺ランスにみら
れるように、支燃性ガス（酸素ガス）ないしは燃料ガス
単体を噴射するのではなく、支燃性ガスと該支燃性ガス
に対して少量の燃料ガスとをともに噴射するものであり
、ＲＨ％ＤＨ等の真空脱ガス容器や転炉の炉口、または
取鍋等の内壁に付着した地金を、該容器類の溶融金属の
処理終了から次の処理開始までの間に迅速かつ確実に溶
融除去することができる。

特に、従来の技術と相違して、付着地金が例えば数１０
℃程度まで低下しているような、装置の休止中に処理す
る場合においても、本発明は昇熱および溶解機能の双方
を有するため、容易に付着した地金を溶解除去すること
ができる。したがって、地金除去開始タイミングが特に
限定されることなく操業時間・体制をより柔軟にするこ
とができる。

かかる効果を有する本発明の意義は極めで著しい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にががる地金除去装置の略式： 第２図は、ランス先端部を拡大して示す略式縦断面図：
および 第３図は、第２図におけるＢ−Ｂ断面を示す略式水平断
面図；および 第４図は、第１図に示すＡ部における支燃性ガスおよび
燃料ガスの挙動を示す詳細説明図である。 ｌ：真空脱ガス容器　　　ｌａ：鉄皮 １ｂ：耐火物　　　　　　　１゛：上壁２：ランス挿出
・入口　　３：ランス ４：ランス昇鋒ガイド　　５：ランス昇降駆動装置５ａ
：ワイヤーロー１　　５ｂ：滑車 ５ｃニドラム　　　　　　　５ｄ：電動機６ａ：支燃性
ガス供給管　　６ｂ：支燃性ガス流路７ａ：燃料ガス供
給管　　　７ｂ：燃料ガス流路８ａ：冷却水供給管　　
８ｂ、８ｃ：冷却水飴・排水路９：分離部材　　　　　
　１ｏ：管 １１：支燃性ガス放射変流部材　１２：支持部材１２ａ
：支燃性ガス孔　　　　１３：支燃性ガス吐出口１４：
燃料ガス吐出口　　　Ｉ５：冷却水管Ｇ：支燃性ガス流
膜　　　Ｆ：燃料ガス流膜Ｓ：付着地金

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）耐火壁面に付着した地金を溶融除去する地金除去
   バーナであって、 （ｉ）支燃性ガス吐出口とその上方に設けられた燃料ガ
   ス吐出口とからスリットノズルが構成されること、およ
   び （ｉｉ）吐出された支燃性ガスおよび燃料ガスが前記地
   金の表面近傍で交叉するように、前記支燃性ガス吐出口
   および燃料ガス吐出口は、斜下方を環状に指向して配設
   されていること を特徴とする地金除去バーナ。
2. （２）溶融金属処理容器の軸心部に長尺ランスを昇降移
   動せしめ、該長尺ランスの先端から該容器内壁面に付着
   した地金に気体を噴射し、該地金を溶融除去する地金除
   去装置において、前記長尺ランスの先端に請求項１記載
   の地金除去バーナを設けたことを特徴とする地金除去装
   置。
3. （３）溶融金属処理容器の軸心部に長尺ランスを昇降移
   動せしめ、該長尺ランスの先端から前記溶融金属処理容
   器の内周壁面に付着した地金に気体を噴射して該地金を
   溶融除去する地金除去方法において、前記長尺ランスの
   先端から円周斜方向に向かって、酸素ガスを噴出すると
   ともに、該酸素ガス噴出気流の上方に該酸素ガス噴出気
   流に沿うように、燃焼反応における化学量論比の５０％
   以下の燃料ガスを噴出して、前記地金を加熱・除去する
   ことを特徴とする地金除去方法。
4. （４）前記長尺ランスを、前記溶融金属処理容器の軸心
   部について下方から上方に向かって上昇移動させながら
   、前記酸素ガスおよび燃焼ガスを前記地金に噴射するこ
   とにより該地金を加熱・除去することを特徴とする請求
   項３記載の地金除去方法。