JPH08302414A - 転炉吹錬用ランスノズル - Google Patents
転炉吹錬用ランスノズルInfo
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- JPH08302414A JPH08302414A JP11183395A JP11183395A JPH08302414A JP H08302414 A JPH08302414 A JP H08302414A JP 11183395 A JP11183395 A JP 11183395A JP 11183395 A JP11183395 A JP 11183395A JP H08302414 A JPH08302414 A JP H08302414A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、転炉吹錬用ランスノズルに関し、
特に輻射熱によるランス先端部の吹錬用酸素吹出し孔の
熱変形およびコーナー部の損傷を防止した転炉吹錬用ラ
ンスノズルを提供する。 【構成】 複数の吹錬用酸素吹出し孔と冷却水通路を有
し、熱伝導性に優れた金属からなるランスノズルにおい
て、気体酸素を高速にて噴出する前記吹錬用酸素吹出し
孔管を形成する材質の線膨張係数を、溶湯金属に対向す
る受熱面の材質の線膨張係数より小さくし、前記受熱面
に発生する熱膨張を前記吹錬用酸素吹出し孔管により吸
収することを特徴とする。
特に輻射熱によるランス先端部の吹錬用酸素吹出し孔の
熱変形およびコーナー部の損傷を防止した転炉吹錬用ラ
ンスノズルを提供する。 【構成】 複数の吹錬用酸素吹出し孔と冷却水通路を有
し、熱伝導性に優れた金属からなるランスノズルにおい
て、気体酸素を高速にて噴出する前記吹錬用酸素吹出し
孔管を形成する材質の線膨張係数を、溶湯金属に対向す
る受熱面の材質の線膨張係数より小さくし、前記受熱面
に発生する熱膨張を前記吹錬用酸素吹出し孔管により吸
収することを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、転炉吹錬用ランスノズ
ルに関し、特に輻射熱によるランス先端部の吹錬用酸素
吹出し孔の熱変形およびコーナー部の損傷を防止した転
炉吹錬用ランスノズルに関する。
ルに関し、特に輻射熱によるランス先端部の吹錬用酸素
吹出し孔の熱変形およびコーナー部の損傷を防止した転
炉吹錬用ランスノズルに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、転炉吹錬用ランスノズルは、銅ま
たは銅合金からなるランスノズルとそれを冷却する冷却
用二重水管を締結一体化して使用されている。この際、
酸素ジェットを溶鋼面に吹きつける吹錬用酸素吹出し孔
の先端部は、輻射熱による熱変形および熱損傷を大きく
受けることが問題となっていた。
たは銅合金からなるランスノズルとそれを冷却する冷却
用二重水管を締結一体化して使用されている。この際、
酸素ジェットを溶鋼面に吹きつける吹錬用酸素吹出し孔
の先端部は、輻射熱による熱変形および熱損傷を大きく
受けることが問題となっていた。
【０００３】従来のランスノズルとして、吹錬用酸素吹
出し孔が５孔よりなる例を図２および図３に示す。図２
では、酸素供給管３の先端部には、吹錬用酸素吹出し孔
５が複数設けられ、純酸素を気体酸素ジェット流１２と
して溶鋼面に吹きつける状況を示している。これらの図
で、吹錬用酸素吹出し孔５の周辺の冷却は、冷却水内管
２の通路から冷却水を供給し、導水孔７ａ、７ｂ、７ｃ
を通って吹錬用酸素吹出し孔５の外周部が冷却される。
同時に、受熱面８には大量な冷却水流を供給でき、そし
て、最終的には冷却水管１の通路を通り排出される構造
となっている。
出し孔が５孔よりなる例を図２および図３に示す。図２
では、酸素供給管３の先端部には、吹錬用酸素吹出し孔
５が複数設けられ、純酸素を気体酸素ジェット流１２と
して溶鋼面に吹きつける状況を示している。これらの図
で、吹錬用酸素吹出し孔５の周辺の冷却は、冷却水内管
２の通路から冷却水を供給し、導水孔７ａ、７ｂ、７ｃ
を通って吹錬用酸素吹出し孔５の外周部が冷却される。
同時に、受熱面８には大量な冷却水流を供給でき、そし
て、最終的には冷却水管１の通路を通り排出される構造
となっている。
【０００４】この際、図２に示すように、輻射熱等によ
って吹錬用酸素吹出し孔５の先端部は、繰り返し加熱、
冷却されるために変形部１０およびコーナー損傷部１１
が発生する。特に、変形部１０では吹錬用酸素吹出し孔
の形状は偏平ないし楕円状になり、気体酸素ジェット流
１２は、その噴出方向成分が屈折することになる。この
ため、溶鋼精錬時の安定した操業に支障をきたし、また
鉄分歩留りが低下することが問題となっている。
って吹錬用酸素吹出し孔５の先端部は、繰り返し加熱、
冷却されるために変形部１０およびコーナー損傷部１１
が発生する。特に、変形部１０では吹錬用酸素吹出し孔
の形状は偏平ないし楕円状になり、気体酸素ジェット流
１２は、その噴出方向成分が屈折することになる。この
ため、溶鋼精錬時の安定した操業に支障をきたし、また
鉄分歩留りが低下することが問題となっている。
【０００５】この分野の公知技術として、特開昭５１−
７９６３２号公報には、純溶銅にリンを添加し、予備脱
酸後の残留リンを０．００５〜０．０２５％にした後、
前記残留リンの０．８〜１．２倍量のマグネシウムを添
加し、完全に脱酸すると同時に溶鋼中にＭｇ3 Ｐ3 を形
成、分散させて鋳造し製造することによって、熱伝導度
は従来と同じで、熱間強度、熱疲労特性を高めることが
でき、ノズルの溶損、亀裂、変形を防止する方法が開示
されている。しかし、従来方式では、前記変形およびコ
ーナー部の損傷を十分に防止するには至っていない。
７９６３２号公報には、純溶銅にリンを添加し、予備脱
酸後の残留リンを０．００５〜０．０２５％にした後、
前記残留リンの０．８〜１．２倍量のマグネシウムを添
加し、完全に脱酸すると同時に溶鋼中にＭｇ3 Ｐ3 を形
成、分散させて鋳造し製造することによって、熱伝導度
は従来と同じで、熱間強度、熱疲労特性を高めることが
でき、ノズルの溶損、亀裂、変形を防止する方法が開示
されている。しかし、従来方式では、前記変形およびコ
ーナー部の損傷を十分に防止するには至っていない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記の吹錬用酸素吹出
し孔５の変形部１０およびコーナー損傷部１１の発生に
ついて、種々解析を進めた結果、変形は一定のパターン
によって生じることが明らかとなった。すなわち、輻射
熱等による加熱と吹錬終了時の待機による冷却の繰り返
しが、ランスノズルに残留圧縮歪みを発生し、これが加
熱冷却のサイクルとともに累積し加算され、変形が拡大
していく。初期の段階では、一端変形部１０は外側に膨
らみ、熱膨張差によって反対側の内側に収縮することが
繰り返され、最終的には初期形状から約１０ｍｍぐらい
の変形を残留した形状に変化することになる。
し孔５の変形部１０およびコーナー損傷部１１の発生に
ついて、種々解析を進めた結果、変形は一定のパターン
によって生じることが明らかとなった。すなわち、輻射
熱等による加熱と吹錬終了時の待機による冷却の繰り返
しが、ランスノズルに残留圧縮歪みを発生し、これが加
熱冷却のサイクルとともに累積し加算され、変形が拡大
していく。初期の段階では、一端変形部１０は外側に膨
らみ、熱膨張差によって反対側の内側に収縮することが
繰り返され、最終的には初期形状から約１０ｍｍぐらい
の変形を残留した形状に変化することになる。
【０００７】この変形はマクロ的には、酸素ジェット流
１２の成分が内側に曲げられ、そのため全体としてのジ
ェット流が内側に曲げられ、噴出衝突経路が定常の位置
からずれることになる。このため、溶鋼面の酸素ジェッ
ト衝突位置である火点位置をずらしてしまい、定常的な
操業に支障を来すことになる。本発明は、吹錬用酸素吹
出し孔における以上のような変形およびコーナー部の損
傷を防止することを目的に、転炉吹錬用ランスノズルの
材質を改善するために、特に吹錬用酸素吹出し孔管を低
熱膨張合金で製作し、鋳造銅または銅合金製ランスノズ
ルへの組込む方式を可能とした転炉吹錬用ランスノズル
を提供することにある。
１２の成分が内側に曲げられ、そのため全体としてのジ
ェット流が内側に曲げられ、噴出衝突経路が定常の位置
からずれることになる。このため、溶鋼面の酸素ジェッ
ト衝突位置である火点位置をずらしてしまい、定常的な
操業に支障を来すことになる。本発明は、吹錬用酸素吹
出し孔における以上のような変形およびコーナー部の損
傷を防止することを目的に、転炉吹錬用ランスノズルの
材質を改善するために、特に吹錬用酸素吹出し孔管を低
熱膨張合金で製作し、鋳造銅または銅合金製ランスノズ
ルへの組込む方式を可能とした転炉吹錬用ランスノズル
を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決するものであり、その要旨とするところは、 （１）複数の吹錬用酸素吹出し孔と冷却水通路を有し、
熱伝導性に優れた金属からなるランスノズルにおいて、
気体酸素を高速にて噴出する前記吹錬用酸素吹出し孔管
を形成する材質の線膨張係数が、溶湯金属に対向する受
熱面の材質の線膨張係数より小さくなるようにし、前記
受熱面に発生する熱膨張を前記吹錬用酸素吹出し孔管に
より阻止することを特徴とする転炉吹錬用ランスノズ
ル。
決するものであり、その要旨とするところは、 （１）複数の吹錬用酸素吹出し孔と冷却水通路を有し、
熱伝導性に優れた金属からなるランスノズルにおいて、
気体酸素を高速にて噴出する前記吹錬用酸素吹出し孔管
を形成する材質の線膨張係数が、溶湯金属に対向する受
熱面の材質の線膨張係数より小さくなるようにし、前記
受熱面に発生する熱膨張を前記吹錬用酸素吹出し孔管に
より阻止することを特徴とする転炉吹錬用ランスノズ
ル。
【０００９】（２）前記吹錬用酸素吹出し孔管を形成す
る材質の線膨張係数が、４〜６ｘ１０-6／℃である
（１）記載の転炉吹錬用ランスノズル。
る材質の線膨張係数が、４〜６ｘ１０-6／℃である
（１）記載の転炉吹錬用ランスノズル。
【００１０】（３）前記吹錬用酸素吹出し孔管を形成す
る材質が、Ｆｅ系低熱膨張合金からなる（１）記載の転
炉吹錬用ランスノズルである。 以下、本発明の作用について説明する。
る材質が、Ｆｅ系低熱膨張合金からなる（１）記載の転
炉吹錬用ランスノズルである。 以下、本発明の作用について説明する。
【００１１】
【作用】ランスノズルは溶湯からの熱輻射により、吹錬
中には吹錬用酸素吹出し孔管および溶湯と対向する受熱
面８の側面（以降外側面と称する）は熱膨張を生じる。
この際、吹錬用酸素吹出し孔管と外側面の熱膨張の差に
より、ランスノズルは外側に膨らむように膨張をする。
すなわち、この時、吹錬用酸素吹出し孔管には圧縮の塑
性歪み、外側面には引っ張りの塑性歪みが発生する。こ
れが吹錬が完了すると、この残留塑性歪みにより吹錬中
とは逆に、ランスノズルは内側に縮む方向に変形する。
これらの繰り返しにより、吹錬用酸素吹出し孔管の変形
が進行する。このことより、吹錬中の変形の原因である
熱膨張を阻止できれば全体の変形の進行が防止できると
の知見を得た。これを実現するためには、吹錬用酸素吹
出し孔管の熱膨張を、外側面の熱膨張よりも小さくすれ
ばよい。さらに好ましくは、線膨張係数の両者の比とし
て、吹錬用酸素吹出し孔管／外側面を１／２以下とすれ
ばよいことを見出した。これにより、酸素孔の全体変形
を少なくすることができた。
中には吹錬用酸素吹出し孔管および溶湯と対向する受熱
面８の側面（以降外側面と称する）は熱膨張を生じる。
この際、吹錬用酸素吹出し孔管と外側面の熱膨張の差に
より、ランスノズルは外側に膨らむように膨張をする。
すなわち、この時、吹錬用酸素吹出し孔管には圧縮の塑
性歪み、外側面には引っ張りの塑性歪みが発生する。こ
れが吹錬が完了すると、この残留塑性歪みにより吹錬中
とは逆に、ランスノズルは内側に縮む方向に変形する。
これらの繰り返しにより、吹錬用酸素吹出し孔管の変形
が進行する。このことより、吹錬中の変形の原因である
熱膨張を阻止できれば全体の変形の進行が防止できると
の知見を得た。これを実現するためには、吹錬用酸素吹
出し孔管の熱膨張を、外側面の熱膨張よりも小さくすれ
ばよい。さらに好ましくは、線膨張係数の両者の比とし
て、吹錬用酸素吹出し孔管／外側面を１／２以下とすれ
ばよいことを見出した。これにより、酸素孔の全体変形
を少なくすることができた。
【００１２】一般に高融点の材料ほど線膨張係数は小さ
く、Ｍｏ、Ｗ等が低熱膨張材料であるが、本発明のよう
にテーパー付き管に機械加工をするには、ある程度の加
工性を備えたＦｅ系合金が望ましい。例えば、Ｆｅ−Ｎ
ｉ、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ等が好ましい。本発明において
は、転炉吹錬用ランスノズルの材質は銅または銅合金の
鋳造品であり、その外側面の温度は約４００〜５００℃
になる。この温度での銅系金属の線膨張係数は約１６ｘ
１０-6／℃であるので、吹錬用酸素吹出し孔管の線膨張
係数がこれ以下の材質とするもので、より好ましくは４
〜６ｘ１０-6／℃である。この場合に、単純にランスノ
ズルの全線膨張が変形に寄与していると考えると、本発
明によって、その線膨張係数の低下に見合った変形を吸
収することが可能となる。すなわち、従来の吹錬用酸素
吹出し孔管の変形量が約１０ｍｍであったので、本発明
ではこの変形が前記低膨張合金の効果として約３ｍｍ以
下になる。
く、Ｍｏ、Ｗ等が低熱膨張材料であるが、本発明のよう
にテーパー付き管に機械加工をするには、ある程度の加
工性を備えたＦｅ系合金が望ましい。例えば、Ｆｅ−Ｎ
ｉ、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ等が好ましい。本発明において
は、転炉吹錬用ランスノズルの材質は銅または銅合金の
鋳造品であり、その外側面の温度は約４００〜５００℃
になる。この温度での銅系金属の線膨張係数は約１６ｘ
１０-6／℃であるので、吹錬用酸素吹出し孔管の線膨張
係数がこれ以下の材質とするもので、より好ましくは４
〜６ｘ１０-6／℃である。この場合に、単純にランスノ
ズルの全線膨張が変形に寄与していると考えると、本発
明によって、その線膨張係数の低下に見合った変形を吸
収することが可能となる。すなわち、従来の吹錬用酸素
吹出し孔管の変形量が約１０ｍｍであったので、本発明
ではこの変形が前記低膨張合金の効果として約３ｍｍ以
下になる。
【００１３】また、本発明のランスノズルは、吹錬用酸
素吹出し孔管以外は銅または銅合金の鋳造によって製造
するものである。一方、吹錬用酸素吹出し孔管は前記低
熱膨張合金の原板を素材として、この合金板を切断後、
管成形し、その後切削加工によって所定の吹錬用酸素吹
出し孔角度を有するテーパー管として内側が成形され、
その後最終表面仕上げされて製造される。本発明の吹錬
用酸素吹出し孔管の取り付け方法は、図１に示すよう
に、鋳造による銅鋳物４のランスノズルに、前記別工程
により製造された低熱膨張合金の吹錬用酸素吹出し孔管
５が内側より外側面方向に挿入され、先端部を全周溶接
によって固定される。この場合、吹錬用酸素吹出し孔管
は外側面側は、先端から約４０〜５０ｍｍの位置に溶接
部９で固定され、一方、酸素供給管３側は先端は表面レ
ベルに一致させて取付けられる。以下に、本発明につい
て実施例に基づいてさらに詳述する。
素吹出し孔管以外は銅または銅合金の鋳造によって製造
するものである。一方、吹錬用酸素吹出し孔管は前記低
熱膨張合金の原板を素材として、この合金板を切断後、
管成形し、その後切削加工によって所定の吹錬用酸素吹
出し孔角度を有するテーパー管として内側が成形され、
その後最終表面仕上げされて製造される。本発明の吹錬
用酸素吹出し孔管の取り付け方法は、図１に示すよう
に、鋳造による銅鋳物４のランスノズルに、前記別工程
により製造された低熱膨張合金の吹錬用酸素吹出し孔管
５が内側より外側面方向に挿入され、先端部を全周溶接
によって固定される。この場合、吹錬用酸素吹出し孔管
は外側面側は、先端から約４０〜５０ｍｍの位置に溶接
部９で固定され、一方、酸素供給管３側は先端は表面レ
ベルに一致させて取付けられる。以下に、本発明につい
て実施例に基づいてさらに詳述する。
【００１４】
【実施例】本願発明の実施例として、送酸量６０，００
０Nm3 ／hrの５孔の吹錬用酸素吹出し孔管直径６０mmの
多孔ランスノズルにおいて、吹錬用酸素吹出し孔管材質
に線膨張係数が外側面の１／２以下のものを用いた。こ
こで、吹錬用酸素吹出し孔管の材料の線膨張係数が外側
面の１／２をこえると変形量が大となり、従来ノズルの
変形と大差がなくなる。
０Nm3 ／hrの５孔の吹錬用酸素吹出し孔管直径６０mmの
多孔ランスノズルにおいて、吹錬用酸素吹出し孔管材質
に線膨張係数が外側面の１／２以下のものを用いた。こ
こで、吹錬用酸素吹出し孔管の材料の線膨張係数が外側
面の１／２をこえると変形量が大となり、従来ノズルの
変形と大差がなくなる。
【００１５】吹錬用酸素吹出し孔管材質にＦｅＮｉ（線
膨張係数４．５×１０-6／℃）を用い、それ以外の部分
を鋳造銅（線膨張係数１６．５×１０-6／℃）で製作を
行った。上記部品を個別に製作した後、吹錬用酸素吹出
し孔管を外表面側から挿入し位置決め後、吹錬用酸素吹
出し孔内側より、外表面と吹錬用酸素吹出し孔管を溶接
する。同時に酸素供給管内側より吹錬用酸素吹出し孔管
と酸素供給管壁と溶接を行う。本実施例では、その後の
機械加工で吹錬用酸素吹出し孔管の内壁を所定の寸法・
形状に仕上げる方法によって製作した。本ランスノズル
を実機で用いたところ、従来のノズルが１２０ch使用で
変形量が１０mmであったものが、１mm以下となり、従来
の取り替え基準の変形になるまで用いたところ、３倍以
上の寿命延長がはかれた。
膨張係数４．５×１０-6／℃）を用い、それ以外の部分
を鋳造銅（線膨張係数１６．５×１０-6／℃）で製作を
行った。上記部品を個別に製作した後、吹錬用酸素吹出
し孔管を外表面側から挿入し位置決め後、吹錬用酸素吹
出し孔内側より、外表面と吹錬用酸素吹出し孔管を溶接
する。同時に酸素供給管内側より吹錬用酸素吹出し孔管
と酸素供給管壁と溶接を行う。本実施例では、その後の
機械加工で吹錬用酸素吹出し孔管の内壁を所定の寸法・
形状に仕上げる方法によって製作した。本ランスノズル
を実機で用いたところ、従来のノズルが１２０ch使用で
変形量が１０mmであったものが、１mm以下となり、従来
の取り替え基準の変形になるまで用いたところ、３倍以
上の寿命延長がはかれた。
【００１６】
【発明の効果】本発明により、ランスノズル底面の温度
低下および強度向上がはかれ、吹錬用酸素吹出し孔の変
形および損傷防止が達成できる。さらに、本発明により
吹錬用酸素吹出し孔の長期間使用による変形に対し、酸
素ジェット流を所定の位置に保つことができ、鉄歩留り
の低下防止、酸素原単位の増加防止および操業の安定化
を図ることが可能となる。
低下および強度向上がはかれ、吹錬用酸素吹出し孔の変
形および損傷防止が達成できる。さらに、本発明により
吹錬用酸素吹出し孔の長期間使用による変形に対し、酸
素ジェット流を所定の位置に保つことができ、鉄歩留り
の低下防止、酸素原単位の増加防止および操業の安定化
を図ることが可能となる。
【図１】本発明に係る転炉吹錬用ランスノズルの概要図
である。
である。
【図２】従来の転炉吹錬用ランスノズルの概要図であ
る。
る。
【図３】従来の転炉吹錬用ランスノズルの概要図で、図
２のＡＡ矢視図である。
２のＡＡ矢視図である。
１…冷却水外管 ２…冷却水内管 ３…酸素供給管 ４…銅鋳物 ５…吹錬用酸素吹出し孔 ６…冷却水流 ７ａ、７ｂ、７ｃ…導水孔 ８…受熱面 ９…溶接部 １０…変形部 １１…コーナー損傷部 １２…酸素ジェット流
Claims (3)
- 【請求項１】 複数の吹錬用酸素吹出し孔と冷却水通路
を有し、熱伝導性に優れた金属からなるランスノズルに
おいて、気体酸素を高速にて噴出する該吹錬用酸素吹出
し孔管を形成する材質の線膨張係数が、溶湯金属に対向
する受熱面の材質の線膨張係数より小さくなるように
し、該受熱面に発生する熱膨張を該吹錬用酸素吹出し孔
管によって阻止することを特徴とする転炉吹錬用ランス
ノズル。 - 【請求項２】 前記吹錬用酸素吹出し孔管を形成する材
質の線膨張係数が、４〜６ｘ１０-6／℃である請求項１
記載の転炉吹錬用ランスノズル。 - 【請求項３】 前記吹錬用酸素吹出し孔管を形成する材
質が、Ｆｅ系低熱膨張合金からなる請求項１記載の転炉
吹錬用ランスノズル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11183395A JPH08302414A (ja) | 1995-05-10 | 1995-05-10 | 転炉吹錬用ランスノズル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11183395A JPH08302414A (ja) | 1995-05-10 | 1995-05-10 | 転炉吹錬用ランスノズル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08302414A true JPH08302414A (ja) | 1996-11-19 |
Family
ID=14571319
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11183395A Withdrawn JPH08302414A (ja) | 1995-05-10 | 1995-05-10 | 転炉吹錬用ランスノズル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08302414A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6849228B2 (en) * | 2000-09-15 | 2005-02-01 | Jacques Thomas | Blowing lance nozzle |
-
1995
- 1995-05-10 JP JP11183395A patent/JPH08302414A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6849228B2 (en) * | 2000-09-15 | 2005-02-01 | Jacques Thomas | Blowing lance nozzle |
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