JPH0431005B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は転炉における底吹き用羽口に係り、
詳しくは、溶鋼攪拌用ガスの吹込みと光フアイバ
ーによる溶鋼温度等の測定が可能な転炉精錬用羽
口に関する。

従来の技術 従来、底吹転炉等の底吹き用羽口としては、単
孔ノズルや２重管ノズルが利用されてきた。２重
管ノズルは内管と外管とから構成され、吹錬中は
内管より溶鋼攪拌用ガスを吹込み、内管と外管の
隙間より羽口冷却用ガスを吹込む方式である。

一方、溶鋼温度の測定は、サブランス先端に熱
電対内蔵の測定プローブを取付けて行なわれるの
が一般的であるが、測定プローブは溶鋼中に挿入
すると数秒で溶解し、連続使用はもとより再使用
も不可能である。従つて、測定プローブによる場
合は吹錬の中期および末期というように時期を選
んで間欠的に測温しなければならず、高精度の温
度の制御には不十分であり、また測定の度にプロ
ーブを消耗するので、ランニングコストが非常に
高くつく。

このような実状にかんがみ、最近底吹羽口から
のガス吹込み技術と光フアイバーを使用した放射
エネルギー測定技術とを組合せた溶鋼温度測定方
法が提案されている（例えば特開昭60−129628）。
この方式は、羽口のガス吹込みノズル孔に測温用
光フアイバーを挿入し、光フアイバーと接続する
放射温度計により溶鋼温度を連続的に測定する方
法である。

発明が解決しようとする問題点 しかし、前記した単孔ノズルや２重管ノズルで
は、ガス吹込み点が一個所に限定されるため、羽
口先端にマツシユルーム（凝固物の層）が生成
し、このマツシユルームにより溶鋼面が遮られる
場合があり、安定した測温ができないという欠点
がある。かかる対策としては、マツシユルームの
生成を防止することが有効であるが、従来の羽口
の場合、攪拌用ガス吹込みと測温とを一つのノズ
ルで兼ねているため、つまり光フアイバーの周囲
から攪拌用ガスが噴出する機構となつているた
め、前記したとおりガス吹込み点が一個所に集中
し、マツシユルームの生成を防止することはでき
ない。

発明の目的 この発明は従来の攪拌用ガスの吹込みと光フア
イバーによる測温を兼ねる精錬用羽口の問題点を
解決するためになされたもので、マツシユルーム
の生成を防止して安定した測温が可能な精錬用羽
口を提案せんとするものである。

問題点を解決するための手段 この発明は従来の前記問題点を解決する手段と
して、溶鋼攪拌用ガス吹込みノズルと光フアイバ
ーを内蔵した溶鋼温度測定用ノズルを備えた羽口
であつて、攪拌用ガス吹込みノズルと温度測定用
ノズルはそれぞれ独立して多孔状に複数配置さ
れ、かつ各ノズルに独立にガスを吹込み可能な構
造となすとともに、該攪拌用ガス吹込みノズルと
光フアイバー内蔵ノズルにセラミツクス製パイプ
を内嵌した精錬用羽口を提案したものである。

すなわち、この発明は羽口を多孔ノズル構造と
し、攪拌ガス吹込みノズルと測温用ノズルとに分
け、かつ両ノズルにはそれぞれ独立にガスを吹込
めるようにし、攪拌用ガスとノズル冷却用ガスの
それぞれの吹込み量を調整することによつてマツ
シユルームの成長を抑制できるようにするととも
に、各ノズルにセラミツクス製パイプを内嵌する
ことによつてノズルを補強した羽口である。

ここで、上記構造とすることによつてマツシユ
ルームの成長を抑制できる理由について説明す
る。

多孔ノズル周辺に配した細孔から吹込まれたガ
スは羽口近傍の溶融金属の攪拌を促進する。すな
わち、溶融金属の攪拌が盛んになることにより、
吹込みガスで冷却されていない溶融金属が羽口近
傍に供給されることになる。測温プローブ先端で
の熱バランスを考えると、溶融金属の攪拌により
羽口先端に供給される熱量Q₁と、測温プローブ
から吹込まれるガスが溶融金属の温度近くまで加
熱されるときにガスによつて奪われる熱量Q₂と
の大小関係でマツシユルーム状の凝固物の生成条
件が決定され、 Q₁＞Q₂ のときには凝固物は生成せず、逆に、 Q₁＜Q₂ の場合に凝固物が生成するということができる。
従つて、多孔ノズル周辺の細孔から吹込むガス量
を制御することによつて、羽口近傍における凝固
物の生成を防止することができる。

特に、多孔ノズルを用いると吹込みガスによる
冷却効果が広い面積にわたつて分散されるため、
羽口近傍での局部的な溶融金属の冷却の影響が少
なく、また多数の孔から吹込まれるガスによる攪
拌効果が大きいので、効率的に羽口近傍での凝固
物の生成を抑制することが可能となる。

羽口に光フアイバーを挿入して溶鋼温度を測定
する方法は、光フアイバーの先端部に設けた集光
レンズにより得られた光束を炉外の放射温度計に
導き、この温度計により放射エネルギーを測定す
ることによつて求める方法である。測温の際、羽
口からは測温部材の周囲を通じて羽口先端が詰ま
らないよう十分な流量のガスを吹込む。しかし、
ガス吹込み点が一個所に限定されると羽口先端部
にマツシユルームが生成し、溶鋼面が遮られて光
フアイバーに光束がキヤツチされなくなる。

そこでこの発明ではマツシユルームの生成を抑
制するため、攪拌用ガス吹込み専用ノズルと光フ
アイバー挿入用ノズルを設け、それぞれ独立に吹
込みガス量を調整可能としたのである。

また、この発明において、各ノズルをセラミツ
クス製パイプで補強したのは、以下に示す理由に
よる。

すなわち、多孔羽口であるためノズルの強度が
低下し、溶鋼静圧で割れが生じるおそれがある。
このため、セラミツクス製パイプで補強した。こ
こで、補強用パイプとしてセラミツクス製パイプ
を選択したのは、ステンレス等の金属製パイプの
場合、溶融金属との濡れ性がよいためマツシユル
ームが付着し易いという問題があるのに対し、セ
ラミツクス製パイプの場合は耐熱性、熱伝導性お
よび強度が優れるだけでなく、特にフアインセラ
ミツクスの場合は溶融金属との濡れ性が悪いため
マツシユルームが付着しにくいためである。

セラミツクスとしては、Al₂O₃，ZrO₂，SiC，
Cr₂O₃，ZrO₂−Ｂ等の純度が96％以上のものが好
ましい。また、肉厚は厚いほど強度的に優れる
が、0.5〜1.5mm程度が好適である。

具体例 第１図はこの発明の精錬用羽口の構造を例示し
たもので、同図ａは羽口の底面図、同図ｂは羽口
の断面模式図、第２図は同上羽口の先端部を一部
拡大して示す縦断面図である。

すなわち、この発明の多孔ノズル羽口は、羽口
本体１に多数の攪拌ガス吹込み用ノズル２と、こ
のノズルの間に複数（ここでは４個を示す）の測
温用ノズル３を設け、このノズル本体１の炉外側
端面に設けた２重の風箱４より、前記２種類のノ
ズル２，３にそれぞれ独立にガスが吹込まれるよ
うになつている。すなわち、風箱４は外箱４−１
と内箱４−２とから構成され、外箱４−１には攪
拌用ガス供給管５が、内箱４−２には冷却用ガス
供給管６が接続され、かつ内箱４−２と測温用ノ
ズル３との間はパイプ７で接続され、多数の攪拌
ガス吹込み用ノズル２は外箱４−１に、測温用ノ
ズル３は内箱４−２にそれぞれ開口されている。
測温用ノズル３には光フアイバー８が風箱４の内
箱４−２およびパイプ７を貫通して測温用ノズル
３内に挿通されている。

攪拌用ガス吹込みノズル２および測温用ノズル
３には第２図に示すごとく、セラミツクス製パイ
プ２−１，３−１が内嵌されている。光フアイバ
ー８は炉内吹込みガスが漏れないよう末端をコン
プレツシヨン９にてシールされている。

なお、セラミツクス製パイプを内嵌した攪拌ガ
ス吹込み用ノズル２および測温用ノズル３の内径
はそれぞれ２mmφ、４mmφ程度である。また、各
ノズルの数量としては特に限定するものではない
が、攪拌ガス吹込み用ノズル２は100本程度、測
温用ノズル３は４本程度である。

作 用 第３図はこの発明の一実施態様として上記底吹
羽口を転炉に取付けた状況を示す概略図で、１０
は転炉、１１は羽口、１２は温度計である。

すなわち、吹錬中は攪拌用ガス供給管５から攪
拌用ガス（純酸素ガス、アルゴンガス等）が供給
され、外箱４−１に開口する各吹込み用ノズル２
より吹込まれる。また、冷却用ガス供給管６より
羽口冷却用ガス（天然ガス、アルゴンガス等）が
供給され、内箱４−２に開口する測温用ノズル３
より吹込まれる。測温用ノズル３に吹込まれたガ
スは光フアイバー８の周囲を通つてノズル先端よ
り噴出する。

このように、攪拌用ガスと冷却用ガスを独立し
て吹込める羽口の場合は、それぞれのガスの吹込
み量を独立に調整できるので、各ガスの吹込み量
を変化させることによつて羽口１１先端でのマツ
シユルームの生成を抑制できる。また、補強用の
セラミツクス製パイプ２−１，３−１は溶融金属
に直接触れても濡れ性が悪いためマツシユルーム
が付着することはない。

従つて、測温用ノズル３内に挿入されている光
フアイバー８にて溶鋼面を連続して的確にキヤツ
チできる。光フアイバー８にキヤツチされた放射
エネルギーは、炉外の温度計１２にて測定対象と
なる温度域の発光スペクトルの波長帯域のみが測
定される。

実施例 第４図に、この発明の羽口を用いた溶鋼温度測
定例をサブランス測定値と比較して示す。なおこ
の測定例は、肉厚2.0mmのセラミツクス製パイプ
を内嵌した攪拌ガス専用ノズル（内径２mmφ）
111本に1.4Nm³／minを、肉厚2.0mmのセラミツク
ス製パイプを内嵌した測温用ノズル（内径４mm
φ）４本に0.6Nm³／minのアルゴンを流して溶鋼
温度を連続測定した結果である。

この図から明らかなごとく、この発明の羽口を
用いた測温値とサブランス測定値とは良好な一致
を示しており、この発明の羽口を使用することで
マツシユルームの生成防止効果が得られ吹錬期間
中安定して測温できることがわかる。

発明の効果 以上説明したごとく、この発明の精錬用羽口
は、溶鋼攪拌用ガス吹込みノズルと光フアイバー
内蔵ノズルを、それぞれ独立して多孔状に複数配
置し、かつ各ノズルに吹込むガス量を独立に調整
できる構造となしているので、ガス吹込み点が複
数となること、および吹込みガス量が変化するこ
とによつて羽口先端でマツシユルーム状に堆積す
る凝固物の生成を抑制することができる効果を有
する。また各ノズルはセラミツクス製パイプで補
強しているので、羽口の各ノズルの強度が保持さ
れ、溶鋼静圧にも強く、かつセラミツクスは溶融
金属との濡れ性が悪いため前記凝固物が該セラミ
ツクス製パイプに付着することもない。

したがつて、この発明の羽口によれば、マツシ
ユルーム状凝固物の生成を防止できるので、溶鋼
温度を安定してかつ精度よく測定できる効果を奏
する。さらに、溶鋼温度の測定のみならず、光フ
アイバーから発振したレーザーの反射により羽口
部耐火物の残存厚の測定等にも利用できる効果が
あり、溶融金属の精錬技術にもたらす効果は甚大
である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の精錬用羽口の構造例を示す
概略図で、同図ａは羽口の底面図、同図ｂは羽口
の縦断面図、第２図は同上羽口の先端部を一部拡
大して示す縦断面図、第３図は同上羽口を転炉に
取付けた状態を示す概略図、第４図は同上羽口を
使用した溶鋼温度測定例を示す図である。 １……羽口本体、２……攪拌ガス吹込み用ノズ
ル、２−１……セラミツクス製パイプ、３……測
温用ノズル、３−１……セラミツクス製パイプ、
４……風箱、４−１……外箱、４−２……内箱、
５……攪拌用ガス供給管、６……冷却用ガス供給
管、８……光フアイバー、１０……転炉、１１…
…羽口、１２……温度計。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 溶融金属攪拌用ガス吹込みノズルと光フアイ
   バー内蔵ノズルを備えた羽口であつて、前記攪拌
   用ガス吹込みノズルと光フアイバー内蔵ノズルは
   それぞれ独立して多孔状に複数配置され、かつ各
   ノズルに独立にガスを吹込み可能な構造となすと
   ともに、該攪拌用ガス吹込みノズルと光フアイバ
   ー内蔵ノズルにセラミツク製パイプを内嵌したこ
   とを特徴とする精錬用羽口。