JPH066447U

JPH066447U - インジェクションランス

Info

Publication number: JPH066447U
Application number: JP5137492U
Authority: JP
Inventors: 完二相沢; 信元高柴; 参中戸; 茂大宮
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1992-06-29
Filing date: 1992-06-29
Publication date: 1994-01-28

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】ランスの先端部の溶損を抑制し、ランスの酸
素と接触する部分の着火と急速な燃焼を防止して安全性
を高め、寿命の延長とコストの低減が可能なインジェク
ションランスを提供するにある。【構成】ランスの先端部を単管構造として全表面をカ
ロライズ処理を施し、更にその表面を耐火物で被覆す
る。【効果】ランスコストを著しく低減し、ランスの着火
事故や急激な燃焼事故を防止し安全性が向上した。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案はインジェクションランスに係り、特に吹込みコストを低減できるランスに関し、気体酸素を溶融金属中に吹込んで精錬する分野、中でも溶銑、溶鋼の脱珪、脱りん、脱炭処理の分野で広く利用できる。

【０００２】

【従来の技術】

近年、鋼材の高級化に伴なう低りん化対策、あるいは製鋼プロセスの合理化を目的とした溶銑予備処理化が広く導入されている。溶銑の予備処理は溶銑中の不純物であるけい素、りん等を酸化除去するため、酸化剤フラックスとして酸化鉄粉および生石灰等を空気または不活性キャリアガスを用いてインジェクションランスを介して溶融金属中に吹込む方法が一般的である。

【０００３】この溶銑処理プロセスの最大の弱点は、酸化鉄の使用により、処理後の溶銑の温度が著しく低下し、次工程となる転炉精錬での溶解温度が低下することである。この弱点を解決するために、酸化剤として酸化鉄に替えて酸素ガスをインジェクションする方法がある。この方法は溶銑の温度低下を防止し、また酸化反応熱により昇温させる精錬である。しかし、酸素ガスは反応性に富む活性ガスであるため、精錬の際、インジェクションランスあるいは精錬容器の耐火物に少なからぬ損傷を与えており、とりわけインジェクションランスの吹込みノズルに与える損傷は大きく、従来の不活性ガスのみをキャリアガスとする方法に比較してランス寿命は半減している。

【０００４』▲ この浩素ガスによる損傷の軽減もしくは抑制を図る従来
技術としては次の如き▲ものがある。すなわち実公昭５８−３７９４１号公報に
示されるインジェクショ▲ンランスを適用することもその一つである。これは
図４に示す如く噴出孔部分▲を外支管２、内支管４からなる２重構造とし、形成
される環状間隙６から冷却用▲ガス８を同時に噴出させ、噴出孔８の先端１０の
溶損を防止するものである。な▲お、この場合上方から酸素ガス１２が導入さ
れ、外支管２の外部は耐火物１４で▲被覆されている。▲ 【０００５】また、特公平２−２５４０６号、実公平３−３６５１７号公報には内管先端を噴出口先端より引っ込めることで、噴出口直前にて酸素を外管の不活性ガスまたは粉状精錬剤と混合、稀釈してランス先端の損耗を抑制する方法が提示されている。しかしながら、このような２重管ランスでは、構造が複雑なため、ランス製作費が高くなり、また寿命延長を図るため耐火物施工厚を増加しても経済的な範囲での寿命は２０〜３０回程度であり、単位処理量のランスコストは依然として高水準にある。

【０００６】一方、単管ランスを用いたインジェクションランス方式では、構造が簡単なことやパイプ外径が小さくなるに伴い同一厚の耐火物を施工する場合でも、耐火物使用量が少なくて済むことから、ランス製作費の低減が可能である。反面、前記の２重管の方法による溶損防止が図れないため、大量の酸素をインジェクションすることはほとんど不可能であった。その対策として実開昭６２−１１０２４５号公報ではランス先端部を耐熱セラミックスとする方法が提示されているが、急激な温度上昇により、セラミックスが割れることから安定した効果が得がたいという問題がある。

【０００７】また、他の方法として特開昭５７−１４９４０７号公報には、溶銑トン当り１０Ｋg以上のＣaＣＯ₃を、酸素の９倍以下の重量比で混合して吹込むことにより、ＣaＣＯ₃の分解吸熱反応で火点を冷却してランス先端部の溶損を抑制しつつ、脱りん反応を優位に進める方法が提案されている。この方法は、ランスの溶損防止効果は大きいものの、大量のＣaＣＯ₃を吹込むことにより、脱炭反応や分解吸熱反応の熱源を必要とし、熱損失も大きく、またＣＯガスが大量に発生して２次燃焼するので排ガス温度、排ガス量が増し、排ガス処理の設備が大きくなる等の欠点がある。

【０００８】更に、実公平４−１４４４２号には、図５に示す如き単管ランスで砂鉄、石灰等を冷却剤１６として酸素ガス１２と混合して吹込むことによりランス先端部の溶損を抑制する方法が提示されている。この方法は浸漬部を含むかなりの範囲を単管化したことにより、全体を２重管構造とした場合よりランス製作費は低減できる長所がある。しかし、溶融金属からの伝熱、摩擦、発熱、あるいは耐火物１４に亀裂が発生した場合等に高温になる主管１８やノズル２０と、反応性に富む酸素との接触に対し、着火防止対策や、これに続く急速な延焼事故に対する安全策が不十分である。

【０００９】この方法は、また耐熱、耐摩耗性の高いステンレス鋼管を用いた一例であるが、この程度では着火温度が炭素鋼管と大差なく、また、いったん着火すると炭素鋼管より激しく延焼する性質があるので、大量の酸素ガスを高速でインジェクションすることができず、上記実施例でも、混合できる酸素量はごくわずかである。従ってこの方法では、十分な温度降下抑制の効果は得られない。また、ランスのかなりの部分を単管化したものの、ランス交換部の一部はなお２重構造であり、ランスコスト低減の余地を残している。

【００１０】

【考案が解決しようとする課題】

従来技術によるインジェクションランスは上記の如き現状にあるが、本考案が解決しようとする課題は、酸素ガスを精錬剤とともに溶融金属に吹込むランスの先端部の溶損を抑制し、酸素と接触する部位における着火と急速な燃焼を抑制して安全性が高く、ランス寿命の延長とコストの低減が可能な単管式のインジェクションランスを提供するにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

上記の課題解決のため、電気炉等において溶解、精錬中に酸素を吹込むために用いられるカロライズパイプが安価な割に一般の炭素鋼管に比し著しい耐溶損性を示すこと、およびランス寿命を数十回に伸ばすより、むしろ１〜数回と短く限定してそれに合わせて耐火物使用量を削減した単管ランスの方が安くなることに注目して完成したものである。本考案の要旨とするところは次の如くである。（１）溶融金属中に精錬剤および／または他の気体とともに酸素ガスを吹込むインジェクションランスにおいて、前記溶融金属中に浸漬する先端部と該先端部を保持するホルダー部とから成り、前記先端部は単管構造でその全表面をカロライズ処理され、更に外周を耐火物で被覆されていることを特徴とするインジェクションランス。（２）前記先端部はホルダー部に交換可能に取付けられ、ホルダー部は酸素ガスと精錬剤および／または他の気体との混合部を有している上記（１）に記載のインジェクションランス。

【００１２】本考案の詳細を図１に示す実施例により説明する。図１は本考案のインジェクションランスの全体図であり、取鍋２２内の溶融金属２４に浸漬された状態を示している。インジェクションランスはホルダー部２６と溶融金属２４に浸漬される先端部２８とから成っている。先端部２８は単管構造で全表面をカロライズ処理されたカロライズ管３０であり、更にその外周を耐火物１４で被覆されている。ホルダー部２６は、酸素ガス１２用の内管３２と精錬剤およびキャリアーガス３４用の外管３６およびこれを混合する混合室３８とで構成され、ホルダー部２６の一端に先端部２８がねじ等の結合部４０によって交換可能に取付けられている。

【００１３】インジェクションランスの溶損量の大きい場合は消耗に合わせてランスを浴面下に押し込むため、消耗範囲を見込んで図１の如く先端部２８の全表面をカロライズ処理する必要があるが、酸素の吹込み量の少ない場合や、精錬剤等の冷却効果により先端の溶損量の少ない場合には、先端部２８の一部のみをカロライズ管３０とすることができる。図１においてホルダー部２６は２重構造とし、内管３２を酸素ガス１２用としたが、この逆に内管３２を精錬剤およびキャリアーガス３４用とし、外管３６を酸素ガス１２用としてもよい。また、ホルダー部２６は図２に示す如くＹ形合流管あるいは、図３に示す如く左右に分ける仕切り板４２を設けてもよい。

【００１４】

【作用】

本考案で先端部に使用するカロライズ処理は、炭素鋼管の表面にＡlを拡散浸透させＦe−Ａl合金層を均一に形成させたものである。ＡlはＯ₂との親和力がＦ eより強いのでＯ₂と接触すると選択酸化してＡl₂Ｏ₃となり、表面に密着して強固な保護膜を形成するので、Ｆeの酸化を阻止する作用がある。このため溶銑あるいはスラグ等の高温環境下でランスを介して酸素ガスを高速で吹込む場合、従来の炭素鋼管は酸素による燃焼で著しく消耗するに対し、カロライズ管は消耗速度は５０〜２００mm／minであり１／５〜１／１０に減少する。この程度の消耗速度であれば、消耗量に応じてランスを溶融金属中に送込むことにより１回分の処理が可能である。しかも、この方法は単管の使用により達成できることは大きな特徴である。

【００１５】更に、ＣaＯ、ＣaＣＯ₃等の精錬剤および同粉体の輸送に用いられる不活性ガス等のキャリアガス、あるいは冷却を意図して例えばＣＯ₂等と混合して吹込めば、火点やパイプを冷却して消耗速度を更に押さえることも可能で複数回の使用も可能である。また、酸素をランス先端まで導くパイプは耐火物で被覆されているとはいえ、溶融金属からの伝熱あるいは耐火物が保持している顕熱により高温に加熱されるので単に炭素鋼やステンレス鋼のみでは酸素と接触して着火する危険がある。

【００１６】これにひきかえ、カロライズ管を使用した場合は、酸素との接触が妨げられ着火温度が高くなるので、耐火物層を相当薄くした場合でも、着火、燃焼の危険は少ない。仮に耐火物に亀裂が生じ溶融金属の差し込みによりパイプが加熱され着火した場合においても、先に述べたように燃焼速度が５０〜２００mm／min程度と遅いので、発見して酸素を停止してそれ以降の延焼を防ぐ余裕がある。従って、カロライズ管を先端部に適用した本考案の場合には安全性を増す効果もある。更に本考案においては、耐火物被覆を薄くすることが可能であり、耐火物表面と内部の鋼管と接触する部分との温度差が小さくなり、耐火物に亀裂の入る危険性も低い。

【００１７】本考案においては、先端部はホルダー部に交換可能に取付けられており、しかも先端部は単管構造で構造が簡単であり、製作費は安いので、交換する先端部の寿命が短くとも、全体としてのランスコストを大幅に削減することが可能である。浸漬部の耐火物は、従来の２重管の如く金物の製作費が高く、長寿命化を図ってコスト削減を意図する場合には１００mm程度の施工厚が必要といわれている。これに対し、本考案の場合には浸漬する先端部は、加工費が少なく材料費が大半を占め極めて低廉であるので、たとえ１回の処理しかできない程度の短い寿命であつても、従来の２重管ランスの場合より安いコストになる。

【００１８】従って本考案の耐火物の施工厚は、先端部の溶損速度にバランスした速度で浴面下にランスを押込む場合に、ランスの強度を維持し得る程度の断熱性を持っておればよく、電気炉の送酸ランスの如く、耐火物を全く施工しない裸のパイプを使用することは無理であるが、１０〜２０mm厚でも十分使用可能である。すなわち、単管ランスノズルの場合にはカロライズ管の使用により先端部の溶損速度が１回の処理が可能な程度まで十分小さく抑えられるので消耗部のみを交換することにより著しくコストを低減できる。また、カロライズ処理した表面に、更に薄くセラミックコーティングする技術も開発されており、本考案にこの技術を併用すれば、酸素と鉄パイプとの遮断をより確実に行えるのでランス寿命のより一層の向上が図れる。

【００１９】

【考案の効果】

本考案によるインジェクションランスは、先端部を交換可能な単管構造とし、その全表面にカロライズ処理を加え、更にその外周を耐火物で被覆することにより次の効果を挙げることができた。（イ）単管式のランスで酸素ガスを精錬剤とともに溶融金属にインジェクションすることが可能となつた。（ロ）先端部を交換可能な単管構造としたのでランスコストを著しく低減できた。（ハ）ランスの着火事故や急激な燃焼事故を防止し安全性が向上した。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案によるインジェクションランス実施例
の全体を示す断面図である。

【図２】本考案のホルダー部の他の実施態様を示す断面
図である。

【図３】本考案のホルダー部の更に他の実施態様を示す
断面図である。

【図４】従来のインジェクションランスの一例を示す
断面図である。

【図５】従来のインジェクションランスの他の一例を
示す断面図である。

【符号の説明】

１２酸素ガス１４耐火物２２取鍋２４溶融金属２６ホルダー部２８先端部３０カロライズ管３４精錬剤およびキャリアガス３８混合室４０結合部

フロントページの続き (72)考案者中戸参岡山県倉敷市水島川崎通一丁目（番地なし）川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)考案者大宮茂岡山県倉敷市水島川崎通一丁目（番地なし）川崎製鉄株式会社水島製鉄所内

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】溶融金属中に精錬剤および／または他の
気体とともに酸素ガスを吹込むインジェクションラン
スにおいて、前記溶融金属中に浸漬する先端部と該先端
部を保持するホルダー部とから成り、前記先端部は単管
構造でその全表面をカロライズ処理され、更に外周を耐
火物で被覆されていることを特徴とするインジェクショ
ンランス。
【請求項２】前記先端部はホルダー部に交換可能に取
付けられ、ホルダー部は酸素ガスと精錬剤および／また
は他の気体との混合部を有している請求項１に記載のイ
ンジェクションランス。