JPH07225011A - 酸素バーナ - Google Patents

酸素バーナ

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JPH07225011A
JPH07225011A JP1677094A JP1677094A JPH07225011A JP H07225011 A JPH07225011 A JP H07225011A JP 1677094 A JP1677094 A JP 1677094A JP 1677094 A JP1677094 A JP 1677094A JP H07225011 A JPH07225011 A JP H07225011A
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邦昭 佐藤
Hiroyuki Nakajima
宏幸 中島
Keishi Matsuda
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、火炎長さが短く、且つ高温で幅の広
い火炎を発生できる酸素バーナの提供を目的としてい
る。 【構成】酸素含有ガスを供給する中心流路及び該中心流
路の周囲に設けられ且つ先端部が後退した燃料ガスの供
給流路からなる先端凸型のバーナノズル本体と、上記燃
料ガス供給流路の先端部外周側に配設した少なくとも中
心流路先端まで延出した筒状バーナタイルとを備え、前
記中心流路の先端は閉鎖され、円周方向に複数個の開口
を設けたことを特徴とする酸素バーナ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、物体を加熱、溶解する
のに用いる酸素バーナに関し、特にコークス炉、転炉、
脱ガス槽等の内壁損傷部に粉状の耐火物を溶融又は半溶
融状態で吹付け可能な、コンパクトで且つ高効率の酸素
バーナに関する。
【0002】
【従来の技術】コークス炉、転炉、脱ガス槽等製鉄プラ
ントで使用されている工業窯炉の内壁耐火物は、それら
炉の使用期間中に損耗、劣化するが、炉寿命延長、耐火
物原単位低減のため定期的に一部の損耗部分、劣化部分
を稼動期間の中間段階で粉状耐火物を溶射して補修され
ている。この溶射補修を行うには酸素バーナが必要であ
り、一般に、図5に示すような酸素バーナが利用されて
いる。それは、燃料ガス(LNG又はLPG等)を別途
供給した酸素含有ガスで燃焼させ、補修部分に付着した
スラグ、地金等を溶融除去後、LNG又はLPGと同一
流路内を通して搬送した粉状耐火物を、その燃焼熱によ
り溶融又は半溶融状態とし、上記炉壁耐火物の損耗部に
吹付けて融着させる方式をとっている。さらに詳しく図
5の酸素バーナ3について説明すると、まず燃料ガスと
酸素を供給して補修部分に付着したスラグ、地金等を溶
融除去し、引き続き耐火物粉末(一部金属粉末を含む)
2がホッパ1から燃料ガス11をキャリアガスとして送
り出され、酸素バーナ3に供給される。そして、その酸
素バーナ3には酸素含有ガス12が別ルートで供給さ
れ、バーナノズル部(図示せず)において燃料ガス11
と酸素含有ガス12とが混合され、火炎4を形成する。
その火炎4の高いエネルギーは耐火物粉末2を溶融し、
該溶融耐火物が上記炉壁耐火物の損耗部5に吹付け、付
着される。この酸素バーナ3の側断面を図4に示すが、
ノズル中央部より燃料ガス、ノズル外周部より酸素が供
給される構造をとっており、酸素は燃料ガスとの混合を
よくするため、やや内向きに吐出されるようその噴出孔
の角度θが決められている。
【0003】ところで、上記のような酸素バーナを非常
に狭い部分に挿入しなければならない、脱ガス浸漬管、
コークス炉炉壁等の補修に関しては、(1)火炎長さが
制限され、それを約200〜300mmと非常に短くし
なければならないこと、(2)吹付ける耐火物粉末のレ
ンガ面への衝突速度を小とし、吹付け材のリバウンドロ
スを低減させる都合があるため、火炎幅を広くしなけれ
ばならないこと等、使用する酸素バーナには厳しい要件
が課せられる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た公知の酸素バーナで火炎長さを短くするには、酸素を
外から内に向けて吐出させる孔の角度θを大きくすれば
よいが、それでは火点が安定せず、また火炎が安定する
適正なθを選定した場合には、その火炎が長くなってし
まう(300mm以上)という欠点があった。さらに、
燃料ガス流路の外側から内に向けて酸素を供給する場
合、どうしても細長い噴流型の火炎が形成されて、吹付
け材の炉壁への衝突速度が大きくなり、吹付け材のリバ
ウンドロスが大きいという欠点もあり、上記酸素バーナ
は、広い場所での使用に適しても、狭い所では、不都合
であった。
【0005】そこで、本発明は、かかる事情を鑑み、火
炎長さが短く、且つ高温で幅の広い火炎を発生できる酸
素バーナの提供を目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】発明者は、上記目的を達
成するため、鋭意実験、研究を重ね、その成果として本
発明を完成させた。すなわち、本発明は、酸素含有ガス
を供給する中心流路及び該中心流路の周囲に設けられ且
つ先端部が後退した燃料ガスの供給流路からなる先端凸
型のバーナノズル本体と、上記燃料ガス供給流路の先端
部外周側に配設した少なくとも中心流路先端まで延出し
た筒状バーナタイルとを備え、前記中心流路の先端は閉
鎖され、円周方向に複数個の開口を設けたことを特徴と
する酸素バーナである。また、本発明は、上記中心流路
の開口を燃料ガスの供給流路軸に対し45〜90度の角
度で設けたことを特徴とする請求項1記載の酸素バーナ
であることが好ましく、また、上記開口を設けた中心流
路の先端部分が、取外し自在のキャップであることを特
徴とする請求項2記載の酸素バーナでもある。さらに、
実用に際して、本発明は、燃料ガス中に耐火物粉末及び
/又は金属粉末を混合させる混合手段を備えたことを特
徴とする請求項1、2、3のいずれか1つに記載の酸素
バーナである。
【0007】
【作用】本発明では、酸素バーナを、酸素含有ガスを供
給する中心流路及び該中心流路の周囲に設けられ且つ先
端部が後退した燃料ガスの供給流路からなる先端凸型の
バーナノズル本体と、上記燃料ガス供給流路の先端部外
周側に配設した少なくとも中心流路先端まで延出した筒
状バーナタイルとを備え、前記中心流路の先端は閉鎖さ
れ、円周方向に複数個の開口を設けるようにしたので、
火炎長さが短く、且つ高温で幅の広い火炎を得ることが
できる。また、上記中心流路の開口を燃料ガスの供給流
路軸に対し45〜90度の角度で設け、また上記中心流
路の先端部を複数個の上記開口を含むキャップとするよ
うにもしたので、キャップの交換だけで簡単に火炎の長
さや幅を変更できるようになる。さらに、本発明では、
燃料ガス中に耐火物粉末及び金属粉末を混合させる混合
手段を設けるようにしたので、作業場所の狭い所での物
体の加熱、溶解だけでなく、容易に耐火物の吹付け補修
ができるようになる。以下、本発明の詳細を図1を用い
て説明する。
【0008】まず、本発明に係る酸素バーナ3は、中央
部に単数の酸素含有ガス12を供給する中心流路6と、
該中心流路の周囲に配設され先端が該中心流路のそれよ
り後退した複数本の燃料ガス供給流路7とで形成したバ
ーナノズル本体を基体とする。このバーナノズル本体
は、セラミックや耐熱合金材による一体成形品でも、複
数本の管体による組立品であっても良い。そして、燃料
ガス11の供給流路7より突出した酸素含有ガス12を
供給する中心流路6の先端部分は、端部は閉鎖されてい
るが、酸素含有ガスが円周方向に噴出するように、複数
個の開口8が設けられている。なお、この先端部分は、
取外しができるように例えばネジ接合部を有するキャッ
プ10で形成しても良い。さらに、燃料ガス11の供給
流路7の先端外周部分には筒状のバーナタイル9を設け
てあるが、該バーナタイル9は、少くなくとも上記中心
流路6の端部と同等位置より前方まで届くような長さを
有している。
【0009】従って、本発明に係る酸素バーナ3では、
上記開口8より吐出した酸素含有ガス12は、バーナタ
イル9に衝突した際に、燃料ガス供給流路7から吐出さ
れる燃料ガス11と効率よく混合し、円周方向で均一に
混合が促進するため、短い火炎が形成される。それ故、
この酸素バーナ3は所謂ショートフレームを必要とする
場所での物体の加熱、溶解に非常に有用であるばかり
か、燃料ガス11に耐火物粉末2(金属粉末を含む)を
混合すれば、狭い場所での耐火物溶射補修におおいに利
用できるのである。なお、燃料ガス11に耐火物粉末2
等の混合は、ホッパ1から燃料ガス11の供給流路7の
先端開口までの間で行えば良く、その手段には公知のも
のが利用できるので、図示は省略してある。
【0010】耐火物溶射補修に使用する場合、炉壁等の
損耗部への衝突速度を小さくし、吹付け材のリバウンド
ロスを低減させるには、火炎は目的に応じて細いものか
ら広いものまで変更する必要がある。本発明に係る酸素
バーナでは、前述の開口8の角度θを変更することによ
り火炎形状を任意に設定可能であり、θ=45°で最も
広幅な火炎が形成され、θ=90°では細い火炎が形成
できるのである。具体的には、種々の角度θの開口8を
有するキャップ10を準備しておき、使用場所に対応し
て該キャップ10の交換をすることになる。ここで、θ
を45°から90度に限定した理由は、θを45°以下
にするためには前述のバーナタイル9が長くなり過ぎ、
せまい空間に挿入し、溶射を行う酸素バーナには不適切
であるためである。また、θを90°以上にした場合、
燃料ガス11の供給流路7に対し、逆流を与え、火炎が
安定しないからである。
【0011】さらに、本発明に係る酸素バーナでは、燃
料ガスには高炉ガス、転炉ガス、コークス炉ガスの他、
プロパン、ブタン等の炭化水素系ガスが利用でき、酸素
含有ガスには酸素、空気等が好適である。
【0012】
【実施例】以下、本発明に係る酸素バーナを耐火物の溶
射補修に使用した場合の、火炎長さ、温度分布調査結果
(図3)、火炎形状調査結果(図2)、吹付け効率(表
1)について説明する。図3は、従来の酸素バーナ(図
4参照)と本発明に係る酸素バーナ(θ=45°)を用
いてた際の火炎内温度及び未燃ガス量の測定結果であ
る。未燃ガスとしては、全燃焼排ガス中の未燃成分(C
O、CH4 、CmHm、H2 )のトータルをプロットし
ている。図3より、従来の酸素バーナでは未燃ガスが消
失する距離がノズル先端より400mmの点であった
が、本発明に係る酸素バーナでは150mmの位置で完
全消失しており、火炎長さが非常に短くなっていること
がわかった。
【0013】また、火炎温度に関しては、未燃ガスが消
失する点でいずれの酸素バーナも最高温度を程するが、
本発明に係る酸素バーナの方がフレーム長さが短いた
め、放熱が小さく、最高温度は約100℃だけ従来の酸
素バーナより高くなっており、効率的な混合、燃焼が行
われていることがわかる。次に、図2は、ノズル先端か
ら200mmの位置に耐火物壁を設置し、火炎の流れを
観察したものである。図2より、従来の酸素バーナで
は、外側から酸素を供給するため、シャープなフレーム
が形成され、壁へのフレームの衝突速度は100m/s
とかなり早いが、本発明に係る酸素バーナでは、θの変
更によりかなりフレーム形状が変更可能で、θ=90°
で上記衝突速度は30m/sまで、θ=45°で10m
/sまで低減可能であることがわかった。
【0014】最後に、吹付け材の吹付け効率を上記二種
類の酸素バーナで調査した結果を表1に示す。表1よ
り、本発明に係る酸素バーナは火炎長さを短くし、かつ
耐火壁面への衝突速度を低下させたため、吹付け材のリ
バウンドロスが低減し、大幅に効率が改善されているこ
とが確認できた。
【0015】
【表1】 ──────────────────────────────────── 従来法 本発明 θ=90° θ=45° 付着効率 62% 92% 96% ────────────────────────────────────
【0016】
【発明の効果】以上述べたように、本発明を採用するこ
とで以下の効果が得られた。 (1)短い火炎が得られるため、従来では困難であった
コークス炉等のせまい空間でも容易に耐火物粉末の溶射
が可能となった。 (2)高温及び幅広の火炎形状が得られるため、吹付け
材効率が向上した。 (3)(1)、(2)の結果として補修の作業時間、作
業性の改善も図れた。 (4)高温度で効率よく吹付けるため、吹付け補修部の
寿命も延長できた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る酸素バーナの一例を示す図であ
り、(a)は側断面図、(b)は(a)のA−A矢視図
である。
【図2】従来バーナと本発明バーナによる火炎形状の比
較図である。
【図3】本発明による酸素バーナの使用成績を示す図で
ある。
【図4】従来の酸素バーナの側断面を示す図である。
【図5】溶射補修方法による炉壁補修を説明する図であ
る。
【符号の説明】
1 ホッパ 2 耐火物粉末 3 酸素バーナ 4 火炎 5 耐火物損耗部 6 中心流路 7 供給流路 8 開口 9 バーナタイル 10 キャップ 11 燃料ガス 12 酸素含有ガス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中島 宏幸 千葉市中央区川崎町1番地 川崎製鉄株式 会社千葉製鉄所内 (72)発明者 松田 惠嗣 千葉市中央区川崎町1番地 川崎製鉄株式 会社千葉製鉄所内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸素含有ガスを供給する中心流路及び該
    中心流路の周囲に設けられ且つ先端部が後退した燃料ガ
    スの供給流路からなる先端凸型のバーナノズル本体と、
    上記燃料ガス供給流路の先端部外周側に配設した少なく
    とも中心流路先端まで延出した筒状バーナタイルとを備
    え、前記中心流路の先端は閉鎖され、円周方向に複数個
    の開口を設けたことを特徴とする酸素バーナ。
  2. 【請求項2】 上記中心流路の開口を燃料ガスの供給流
    路軸に対し45〜90度の角度で設けたことを特徴とす
    る請求項1記載の酸素バーナ。
  3. 【請求項3】 上記開口を設けた中心流路の先端部分
    が、取外し自在のキャップであることを特徴とする請求
    項2記載の酸素バーナ。
  4. 【請求項4】 燃料ガス中に耐火物粉末及び/又は金属
    粉末を混合させる混合手段を備えたことを特徴とする請
    求項1、2、3のいずれか1つに記載の酸素バーナ。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009147983A1 (ja) * 2008-06-04 2009-12-10 新日本製鐵株式会社 溶射補修装置、及びコークス炉の溶射補修方法
CN103759538A (zh) * 2014-01-20 2014-04-30 中国十九冶集团有限公司 保留炉顶的加热炉烧嘴砖更换方法

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