JPH09143532A - 固気吹込製錬用ランス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ランスパイプの孔明き現象が発生しにくく、
その寿命を延ばす。 【解決手段】 吹錬用圧力気体の導入管６を備えたラン
スヘッド５には、下端部にランスパイプ９が連結された
固気輸送管７の上端部が通じている。内管１９はは、製
錬炉１２に固体製錬原料２１を供給する。ランスヘッド
５の内周面の、導入管６の導入口とほぼ同位置に、導入
口６から導入される酸素富化空気Ｘに螺旋運動を与える
ための整流板部材２０ａが設けられている。ランスヘッ
ド５内に導入された酸素富化空気は、整流板部材２０ａ
により螺旋流に整流されて固気輸送管７内に入って（符
号Ｗ参照）、さらにランスパイプ９内に入る。前記螺旋
流Ｗは、内管１９の下端より噴出される固体製錬原料２
１と合流して、下方へ流れる。固体製錬原料２１は、ラ
ンスパイプ９の内周面に沿って流れて当たるので、ラン
スパイプ９の局部的な摩耗を阻止して、その孔明きの発
生頻度を低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冶金工程に用いる
固気吹込製錬用ランスに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】冶金工程における吹錬（ランシング）
は、通常、固気吹込製錬用ランスにより冶金炉専用のラ
ンス孔から行われる。図５は従来の固気吹込製錬用ラン
スの概略構成図である。符号１０４は、ランス孔１０５
を備えた冶金炉としての製錬炉１０４を示し、この製錬
炉１０４内の溶体１０６に、後述する固気吹込製錬用ラ
ンスにより、吹錬用圧力気体とともに固体製錬原料（例
えば銅精鉱、副原料および若干の空気等）吹き込むもの
である。

【０００３】固気吹込製錬用ランスの構造としては、吹
錬用圧力気体の導入管１０３を備えたランスヘッド１０
１と、ランスヘッド１０１の下端に接続された固気輸送
管１００ａとこの固気輸送管１００ａの下端に一端を着
脱可能に連結されかつ他端を冶金炉１０４のランス孔１
０５に挿入されたランスパイプ１００ｂとからなる外管
１００と、外管１００内に挿入されて、製錬炉１０４に
固体製錬原料を供給するための内管１０２とを備えてい
る。内管１０２の下端はランスパイプ１００ｂの下端よ
り上方に位置している。

【０００４】上記構成の固気吹込製錬用ランスにおいて
は、導入管１０３よりランスヘッド１０１内に吹錬用圧
力気体（酸素富化空気）が吹き込まれ（矢印Ｘ参照）、
一方、内管１０２の上端より固体製錬原料が供給される
（矢印Ｙ参照）。そして、内管１０２の下端より噴出さ
れた固体製錬原料１０７は、外管１００内の吹錬用圧力
気体とともに、矢印Ｚで示すように下方へ流れて、溶体
１０６に吹き込まれるのである。

【０００５】なお、この例の固気吹込製錬用ランスは、
消耗型ランスと呼ばれ、吹錬に際しては、製錬炉１０４
内の溶体飛沫１０９がランス孔１０５とランスパイプ１
００ｂに付着し、これがスカル（固形物）に成長して両
者が固着してしまうことが多い。このためランスパイプ
１００ｂの下端からの消耗に応じた下降、および溶体１
０６の製錬反応を調節するためにランスパイプ１００ｂ
のランス高さ（ランスパイプ１００ｂの下端と溶体１０
６の湯面との距離）を調節できるようになっている（特
公昭５３−４１６０１号公報参照）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
固気吹込製錬用ランスにおいては、図５に示したよう
に、内管１０２の下端より噴出する固体製錬原料１０７
が、吹錬用圧力気体と合流するが、この吹錬用圧力気体
は整流せずに偏流している場合が多いので、固体製錬原
料１０７がランスパイプ１００ｂの内周面に局部的に衝
突し、この部分のランスパイプ１００ｂの摩耗が促進さ
れて、ランスパイプ１００ｂに孔１００ｃが明いてしま
うという問題点がある。なお、この孔明き現象は、１ヶ
月に数回発生していた。そして、この孔１００ｃから噴
出した粉塵１０８により環境の悪化を阻止するために、
ランスパイプ１００ｂは孔１００ｃの明いた部分から下
を切断して、製錬炉１０４内に落とし、新たなランスパ
イプを継ぎ足す必要がある。このため、ランスパイプ１
００ｂの消費量が多くて寿命が短くなるばかりか、ラン
スパイプ１００ｂの切断および継ぎ足し作業に数名の作
業員を要し、人件費が嵩むという問題点がある。

【０００７】本発明は、上記従来技術の有する問題点に
鑑みてなされたものであり、ランスパイプの孔明き現象
が発生しにくく、もって、粉塵による環境悪化を阻止す
るとともに、ランスパイプの寿命を延ばして、その補修
作業に要する人件費を低減させることのできる固気吹込
製錬用ランスを提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、吹錬用圧力気体の導入口を備えたランスヘ
ッドと、前記ランスヘッドの下端部に一端を接続され、
かつ他端を冶金炉のランス孔に挿入された外管と、前記
外管に挿入されて、冶金炉に固体製錬原料を供給するた
めの内管と、を備えた固気吹込製錬用ランスにおいて、
前記ランスヘッドの内周面の、前記導入口と同位置ある
いは下方位置に、前記導入口から導入される吹錬用圧力
気体に螺旋運動を与えるための整流部材が設けられてい
ることを特徴とするものである。

【０００９】また、他の本発明は、前記ランスヘッドに
整流部材を設ける代わりに、前記外管の内周面の、前記
内管の下端と同位置あるいは上方位置に、前記外管内に
導入される吹錬用圧力気体に螺旋運動を与えるための整
流部材が設けられているものである。さらに、前記外管
は、前記ランスヘッドに上端を接続された固気輸送管
と、この固気輸送管の下端に一端を着脱可能に連結され
かつ他端を前記冶金炉のランス孔に挿入されたランスパ
イプとからなる。

【００１０】以下、本発明の作用について説明する。請
求項１に記載の発明では、導入口よりランスヘッド内に
導入された吹錬用圧力気体（酸素富化空気）は、整流部
材により螺旋流に整流されて外管内に入って、内管の下
端より噴出される固体製錬原料と合流して、固体製錬原
料は酸素富化空気の螺旋流にのって、下方へ流れ、冶金
炉内に入る。このように、内管より出た固体製錬原料
は、螺旋流に整流された酸素富化空気にのって流れるの
で、固体製錬原料は外管の内周面に局部的に衝突するこ
とはなく、外管の内周面に沿って均一に流れて当たるこ
とになり、外管の局部的な摩耗を阻止することができ
る。請求項２の記載の発明のように、外管の内周面に整
流部材を設けてもよく、この場合、ランスヘッドから外
管内に入る酸素富化空気の流れは、整流部材により螺旋
状になり、上記と同様な作用が得られる。請求項３に記
載の発明のように、本発明を消耗型の製錬用ランスにも
適用できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態例につい
て、図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実
施例はあくまでも本発明の一例であって、本発明はその
特許請求の範囲を逸脱しない範囲内において、設計変更
等の変形例を含むものである。図１は本発明の固気吹込
製錬用ランスの一実施形態例と製錬炉を示す構成図、図
２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３は、図２において、説
明の便宜上、複数の整流板部材の配置を一直線上に展開
した状態を示す図である。

【００１２】先ず、図１に示すように、上下方向に延び
るガイドレール３には、ランスヘッド基台１が案内部材
４ａ，４ｂを介して上下移動自在に支持されている。こ
のランスヘッド基台１は、適宜の吊り昇降手段２に吊下
げられて昇降せしめられる。前記ランスヘッド基台１の
上端部にはブラケット５ａを介してランスヘッド（ラン
スヘッダー）５が設けられている。このランスヘッド５
には、空気または酸素あるいは空気と酸素の混合物（吹
錬用圧力気体、酸素富化空気）の高圧供給源（図示せ
ず）に連結される導入管６を備えられている。なお、ラ
ンスヘッド５の内周面には、後述する複数の整流板部材
（フィン）２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ（図２参
照）が設けられている。ランスヘッド５には、その底部
２２を貫通する固気輸送管７が接続され、この固気輸送
管７は、酸素富化空気を下方へ送給するものであり、ベ
アリング１６等によりランスヘッド５に回転自在に支持
され、固気輸送管７とランスヘッド５の底部２２との接
続部を密閉するために、シール部材１７ａが設けられて
いる。このシール部材１７ａは、前記底部２２に固定さ
れたシール支持部材１８により押圧されている。

【００１３】前記固気輸送管７の下端のフランジ７ａに
は、ランスパイプ９の上端のフランジ９ａがねじにより
着脱可能に連結されている。このランスパイプ９の下端
部は、製錬炉１２のランス孔１３を貫通して製錬炉１２
内に位置している。前記固気輸送管７およびランスパイ
プ９により外管４０が構成されている。なお、固気輸送
管７は後述する支持板８に、ベアリング１４を介してそ
の軸線回りに回転自在に支持されている。前記外管４０
内には、ランスヘッド５を貫通する内管１９が挿入され
ており、この内管１９は矢印Ｙで示すように、固体製錬
原料（銅精鉱、副原料および若干の空気等）２１を下方
へ向けて送給するものである。内管１９とランスヘッド
５の上部との接続部を密閉するために、シール部材１７
ｂが設けられている。なお、内管１９の下端は、ランス
パイプ９の下端より上方へ位置している。

【００１４】符号８は、前記ランスヘッド基台１の下端
部に水平方向に延びるように一体的に固定された支持板
を示しており、この支持板８の先端部にはモーター１１
が固定されている。このモーター１１の回転軸（出力
軸）１１ａには歯車１０ａが同軸に固定されており、こ
の歯車１０ａには、前記固気輸送管７に同軸に固定され
た歯車１０ｂが噛み合っている。このような構成によ
り、モーター１１の回転軸１１ａの回転力を、前記２つ
の歯車１０ａ，１０ｂを介して固気輸送管７に伝動し
て、外管４０全体をその軸線回りに回転させることがで
きる。

【００１５】次に、本実施形態例の特徴部について説明
する。図１乃至図３に示すように、ランスヘッド５の内
周面の、導入管６の導入口と上下方向においてほぼ同一
位置には、複数（本例では４つ）の整流板部材（フィ
ン）２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄが放射状に固定さ
れている。各整流板部材２０ａ〜２０ｄは、同一水平面
上に設けられており、酸素富化空気を下方へ案内するた
めにそれぞれ傾斜している。そして、図２中、酸素富化
空気Ｘが各整流板部材２０ａ〜２０ｄに鋭角θで当たる
ようになっている。また、図２中、酸素富化空気の流れ
方向を反時計回り方向とするために、各整流板部材２０
ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄのうち、前記導入口側の１
つの整流板部材２０ａは、他の整流板部材２０ｂ，２０
ｃ，２０ｄと比べて若干長くなっているが、これに限ら
ない。

【００１６】図２および図３により詳述すると、導入管
６より導入された酸素富化空気（矢印Ｘ参照）は、先
ず、長尺な整流板部材２０ａに当たって、整流されてそ
の大部分が矢印Ｗで示すように、螺旋流となって下方へ
送給される。整流板部材２０ａの上端及び下端を超えた
酸素富化空気は、矢印Ｘ₁で示すように、次の整流板部
材２０ｂに当たって整流される。以下、矢印Ｘ₂，Ｘ₃で
示すように同様な作用となる。このように、導入管６よ
りランスヘッド内５に導入された酸素富化空気は、整流
板部材２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄにより螺旋流Ｗ
に整流されて外管４０内に入って、内管１９の下端より
噴出される固体製錬原料２１と合流する。これにより、
固体製錬原料２１は酸素富化空気の螺旋流Ｗにのって、
下方へ流れ、製錬炉１２内に入る。このように、内管１
９より出た固体製錬原料２１は、螺旋流に整流された酸
素富化空気Ｗにのって流れるので、ランスパイプ９の内
周面に局部的に衝突することはなく、ランスパイプ９の
内周面に沿って均一に流れて当たることになり、ランス
パイプ９の局部的な摩耗を阻止できる。結果的に、ラン
スパイプ９の孔明き現象をほぼ完全に防止できる。な
お、本例では、８ヶ月間という長期間の製錬において
も、孔明き現象は発生しなかった。

【００１７】なお、導入管６よりランスヘッド５内に供
給される酸素富化空気を螺旋流とするためには、整流板
部材を設ける位置を、本例のように、導入管６の導入口
と同一高さ位置か、あるいはそれより下方位置とする必
要がある。上記実施形態例では、整流板部材を４つ設け
たが、個数や傾斜角度には限定はない。また、複数の整
流板部材の代わりに、後述する他の実施形態例のよう
な、整流部材を螺旋状に設けてもよい。

【００１８】なお、製錬の進行に伴い、ランスパイプ９
は、その下端方向部が吹錬によって摩耗するので、これ
に応じて、吊り昇降手段２により固気吹込製錬用ランス
を下降させて、ランスパイプ９の下端面と溶体１５の湯
面との距離を一定にする。また、ランスパイプ９が、ラ
ンスヘッド５の下降下限位置まで摩耗したときには、固
気輸送管７からランスパイプ９を外し、新たなランスパ
イプを、引上げられたランスヘッド５の固気輸送管７
に、ねじにより接続する。また、製錬中において、モー
ター１１によりランスパイプ９を連続的または間欠的に
回転させるとともに、ランスパイプ９を連続的または間
欠的に降下せしめて、吹錬を進行させることにより、溶
体飛沫（スプラッシュ）１５ａがランスパイプ９とラン
ス孔１３に付着したとしても、ランスパイプ９の昇降力
あるいは回転力で付着飛沫のスカル化成長は効果的に破
壊される。

【００１９】図４は本発明の固気吹込製錬用ランスの他
の実施形態例および製錬炉を示す図である。本例では、
図１および図２に示したようなランスヘッドの内周面に
整流板部材を設ける代わりに、固気輸送管７の上端部内
周面に、連続する整流部材（フィン）３０を螺旋状に設
けたものであり、その他の構成は、図１および図２に示
したものと同一なので、同一符号を付して、その説明は
省略する。なお、整流部材３０をランスパイプ９の上端
部内周面に設けてもよい。本例では、ランスヘッド５か
ら固気輸送管７内に入る酸素富化空気の流れは整流部材
３０により螺旋状になり（符号Ｗ参照）、上記と同様な
作用が得られる。なお、本例では、整流部材を設ける位
置は、内管の下端より噴出される固体製錬原料を酸素富
化空気の螺旋流に巻き込むために、内管の下端と同一高
さ位置あるいは上方位置とする必要がある。

【００２０】なお、上記各実施形態例では、消耗型の製
錬用ランスパイプに本発明を適用したものを示したが、
これに限らない。

【００２１】

【発明の効果】本発明は、以上説明したとおりに構成さ
れているので、以下に記載するような効果を奏する。請
求項１に記載の発明は、導入口よりランスヘッド内に導
入された吹錬用圧力気体は、整流部材により螺旋流に整
流されて外管内に入って、内管の下端より噴出される固
体製錬原料と合流し、固体製錬原料は吹錬用圧力気体の
螺旋流にのって、下方へ流れ、冶金炉内に入る。このよ
うに、内管より出た固体製錬原料は、螺旋流に整流され
た吹錬用圧力気体にのって流れるので、固体製錬原料は
外管の内周面に局部的に衝突することはなく、外管の内
周面に沿って均一に流れて当たることになり、外管の局
部的な摩耗を阻止できる。これにより、外管の孔明き現
象はほとんど発生せず、粉塵による環境悪化を阻止する
ことができる。また、整流部材をランスヘッドに設ける
形態とすることにより、整流部材の取付や交換作業を容
易に行える。請求項２に記載の発明は、外管の内周面に
整流部材を設けても、上記と同様な螺旋流による効果が
得られる。請求項３に記載の発明のように、本発明を消
耗型の製錬用ランスに適用することにより、ランスパイ
プの寿命を延ばして、その補修作業（切断および継ぎ足
し作業）に要する人件費を大幅に低減させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の固気吹込製錬用ランスの一実施形態例
と製錬炉を示す構成図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】図２において、説明の便宜状、複数の整流板部
材の配置を一直線上に展開した状態を示す図である。

【図４】本発明の固気吹込製錬用ランスの他の実施形態
例と製錬炉を示す構成図である。

【図５】従来の固気吹込製錬用ランスと製錬炉を示す概
略図である。

【符号の説明】

１ ランス基台 ２ 吊り昇降手段 ３ ガイドレール ４ａ，４ｂ 案内部材 ５ ランスヘッド（ラン
スヘッダー） ５ａ ブラケット ６ 導入管 ７ 固気輸送管 ７ａ フランジ ８ 支持板 ９ ランスパイプ ９ａ フランジ １０ａ，１０ｂ 歯車 １１ モーター １１ａ 回転軸（出力軸） １２ 製錬炉（冶金炉） １３ ランス孔 １４，１６ ベアリング １５ 溶体 １５ａ 溶体飛沫（スプラッ
シュ） １７ａ，１７ｂ シール部材 １８ シール支持部材 １９ 内管 ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ 整流板部材（フィ
ン） ２１ 固体製錬原料 ２２ 底部 ３０ 整流部材 ４０ 外管

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吹錬用圧力気体の導入口を備えたランス
   ヘッドと、 前記ランスヘッドの下端部に一端を接続され、かつ他端
   を冶金炉のランス孔に挿入された外管と、 前記外管に挿入されて、冶金炉に固体製錬原料を供給す
   るための内管と、を備えた固気吹込製錬用ランスにおい
   て、 前記ランスヘッドの内周面の、前記導入口と同位置ある
   いは下方位置に、前記導入口から導入される吹錬用圧力
   気体に螺旋運動を与えるための整流部材が設けられてい
   ることを特徴とする固気吹込製錬用ランス。
2. 【請求項２】 前記ランスヘッドに整流部材を設ける代
   わりに、前記外管の内周面の、前記内管の下端と同位置
   あるいは上方位置に、前記外管内に導入される吹錬用圧
   力気体に螺旋運動を与えるための整流部材が設けられて
   いる請求項１に記載の固気吹込製錬用ランス。
3. 【請求項３】 前記外管は、前記ランスヘッドに上端を
   接続された固気輸送管と、この固気輸送管の下端に一端
   を着脱可能に連結されかつ他端を前記冶金炉のランス孔
   に挿入されたランスパイプとからなる請求項１または請
   求項２に記載の固気吹込製錬用ランス。