JPH0941024A - 溶融金属へのガス吹込みノズル及びその使用方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】寿命が長いために取り替えの頻度が少なく、構
造が簡単であり、かつノズル周辺からのガスのリ−クが
無く安定したガス吹込ができる溶融金属へのガス吹込み
ノズルを提供する。 【解決手段】取付金具と一体に形成され、貫通した細孔
を設けた耐火物製のブロックと、該細孔内に該細孔を貫
通して摺動可能に配された金属製のガス吹込み用細管と
を有するガス吹込みノズル。ガス吹込みノズルやその周
辺の耐火物が損耗した際は、金属製のガス吹込み用細管
を炉内側に突出延在せしめ、損耗部に耐火性補修材を充
填して補修する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気炉その他の精
錬炉内の溶融金属へのガス吹込みノズルに関し、とく
に、ノズル損耗時の補修を簡便かつ迅速に行うことがで
きる溶融金属へのガス吹込みノズル及びその使用方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は従来から使用されているガス吹込
みノズルの例の説明図で、図５（ａ）は単管ノズルの
例、図５（ｂ）は２重管ノズルの例、図５（ｃ）は多管
ノズルの例、図５（ｄ）はポーラスプラグの例である。
図中１０はガス供給管、１１は炉底耐火物、１２は吹込
ガス、１７は冷却ガス供給管、１８はポーラス煉瓦であ
る。これ等の中で図５（ｃ）の多管ノズルとしては、複
数本の細い金属管を埋め込んだ耐火物ブロックのものが
あるが、この多管ノズルを用いると溶融金属中に微細で
且つ大きさが揃った吹込みガスの気泡が得られるために
好ましいと考えられており、電気炉の炉底に設けるガス
吹込みノズルとして広く使用されている。

【０００３】ガス吹込みノズルを用いて溶融金属内へガ
スを吹き込むと、炉内側のガス吹込みノズルの周辺は溶
融金属が強く流動するために、他部よりも耐火物の損耗
が大きく、使用を繰り返すと例えば図２（ａ）にみられ
るような損耗部８が発生する。損耗が進み損耗部８が大
きくなるとガス吹込みノズルを取り替える補修を行う
が、しかしこの補修は炉を休止させて行うために炉の生
産性を低下させることになるし、また補修作業の環境は
悪い。このためにガス吹込みノズルを頻繁に取り替える
補修は好ましくない。

【０００４】ノズルの補修作業を簡便にする手段とし
て、特開昭５８−８１９３７号公報に「貫通孔を有する
耐火物製のノズルと該貫通孔に挿入した金属製細管とか
らなり、該貫通孔と該金属製細管との間に環状すき間を
設けたことを特徴とする精錬ガス吹込みプラグ」が開示
されている。

【０００５】図６はこの精錬ガス吹込みプラグの説明図
で、図６（ａ）に示すように、耐火物製ノズルと金属製
細管との間にすき間を設け、金属製細管とガス供給管を
連結し、環状すき間は溶融金属が漏洩しない程度の大き
さとする。補修に際しては、金属製細管のみを交換する
ことにより、作業の簡略化を図ろうとするものである。

【０００６】しかし、このような構造のノズルでガスの
吹込みを行うと、溶融金属の圧力がかかった状態では、
図６（ｂ）に示すように、ガスは溶融金属中に入らず細
管と耐火物貫通孔のすき間へリ−クする。とくに電気炉
炉底からのガス吹込みのようにガス吹込み流量が少ない
場合には、僅かなすき間であってもガスは通り易いすき
間の方へリ−クし、溶融金属中に入らなくなる。前記公
報においては、かかる問題を解決する手段は示されてい
ない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、ガス吹込み
ノズルの取り替えの頻度が少ないために生産性を低下さ
せることが少なく、また悪い作業環境での取り替えの作
業を軽減することができ、かつノズル周辺からガスがリ
−クすることのないガス吹込みノズルと、その使用方法
の提供を課題としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段および発明の実施の形態】
図１は本発明のガス吹込みノズルの例の説明図で、図１
（ａ）はガス吹込みノズルの縦断面の説明図、図１
（ｂ）は図１（ａ）のガス吹込みノズルを炉底に配設し
た説明図、図１（ｃ）はガス吹込みノズルと供給ガスの
吹込みホースの連結部の例の説明図である。

【０００９】本発明は、炉内側から炉外側に直線状に貫
通した細孔３を設けた耐火物製のブロック４と、該耐火
物製のブロック４と一体に形成された取付金具２２と、
前記耐火物製のブロック４の細孔３内に該細孔３を貫通
して摺動可能に配された金属製の細管２と、前記取付金
具２２の端部をガス吹込ホ−ス１５に連結する連結金具
２３とを有し、前記金属製の細管２の炉外側の端部を該
連結金具２３に配したゴム１４に挿通して、該金属製の
細管２の炉外側に吹込ガスを供給し炉内側の端部から溶
融金属中に吹込ガス１２を吹込むことを特徴とする、溶
融金属へのガス吹込みノズルである。

【００１０】取付金具２２の一端は直管状で、他端は耐
火物製のブロック４の底部の形状にならった受け皿状に
形成され、耐火物製のブロック４は取付金具２２の受け
皿状の部分に嵌合され接着される。このように耐火物製
のブロック４と取付金具２２とを一体に形成することに
より、図６（ｂ）に示すような、金属製の細管２と耐火
物製のブロック４との間隙からの吹込ガスのリ−クを防
止することができる。図１（ｃ）にみられるように、取
付金具２２の直管状の端部は、連結金具２３の一端に連
結され、連結金具２３の他端はガス吹込みホ−ス１５に
連結される。

【００１１】金属製の細管２の端部は、連結金具２３に
配されたゴム１４を挿通して、ガス吹込みホ−ス１５側
へ突出している。金属製の細管２の外周と連結金具２３
の内面の間隙はゴム１４により密封され、ガス吹込みホ
−ス１５から送られた全ての吹込ガス１２は金属製の細
管２内に供給される。

【００１２】図１は、金属製の細管２が１本の場合を示
しているが、細管が複数であっても、同様に各細管の外
周と連結金具の内面との間隙をゴムでシ−ルし、全ての
吹込ガスを各細管に分配することができる。

【００１３】本発明のガス吹込みノズル１は図１（ｂ）
に示す如く、炉底耐火物１１に設けた羽口煉瓦６の内側
に装着し、押え２１と止め金具２０により炉の鉄皮１９
に取りつけられる。この際、ノズルと羽口煉瓦の隙間の
寸法は限定しないが、モルタルやキャスタブル等の不定
形耐火物を充填する。

【００１４】金属製の細管としては、例えば内径が１〜
２ｍｍのステンレス鋼のパイプを使用することができる
がこの細管の内径や数は吹込ガス量に応じて適宜選定す
ることができる。また細管は単管でもよく２重管であっ
てもよい。また細孔３の内径は金属製の細管２を摺動可
能にするため、金属製の細管の外径よりも０〜４ｍｍの
範囲で大きくする。

【００１５】図２は本発明のガス吹込みノズルの使用方
法の例の説明図である。本発明のガス吹込みノズル１も
使用を繰り返すと、ガス吹込みノズル１の炉内側やその
周辺は他部よりも耐火物の損耗が大きく、図２（ａ）に
示す如く損耗部８が発生する。この損耗部８を補修する
に際して本発明では金属製の細管２を細孔３内を上方に
摺動させて、図２（ｂ）に示す如く、端部を炉内側に突
出せしめる。

【００１６】次に金属製の細管２の炉内側の端部を閉塞
させることなく、図２（ｃ）に示す如く該損耗部８に耐
火性補修材１６を充填する。この例では金属製の細管２
の炉内側の端部は、補修材１６の充填完了後の表面より
も更に突出させるが、金属製の細管２をこのように突出
させると、通常使用する補修装置例えばサンドスリンガ
ー等を使用して、通常の炉内補修材でこの損耗部８の補
修を行っても、金属製の細管２の炉内側の端部は補修材
１６に埋まることがなく、閉塞することがない。

【００１７】このため、本発明のガス吹込みノズル１を
用いると、ガス吹込みノズルやその周辺は、日常作業と
して行う他の炉床や炉壁の損耗部の補修と同時に、簡易
に補修することができ、この日常作業の補修によりガス
吹込みノズルの寿命は延長し、ガス吹込みノズルの取り
替え頻度は顕著に減少する。

【００１８】また図２（ｃ）の如くに補修した後で、溶
融金属へのガス吹込みを行うと、金属製の細管２の突出
した部分は直ちに溶損し、溶融金属へのガスの吹込み口
は、図１（ｂ）で示したガスの吹込み口と同じ形状にな
る。従って図１（ｂ）の場合と同じように溶融金属への
安定したガス吹込を行なうことができる。

【００１９】図３は、本発明の他のガス吹込みノズルの
例の説明図で、図３（ａ）はガス吹込みノズルの縦断面
の説明図、図３（ｂ）は図３（ａ）のガス吹込みノズル
を炉底に配設した説明図である。

【００２０】図３（ａ）のガス吹込みノズルは、耐火物
製のブロック４が上下方向に２個に分割されていること
が特徴で、その他の構造は図１（ａ）のガス吹込みノズ
ルと同じである。図３（ａ）の取付金具２２の端部が、
図１（ｃ）に示すように、連結金具２３を介してガス吹
込みホ−ス１５に連結され、金属製の細管２の外周がゴ
ム１４により密封されていることも、図１のガス吹込み
ノズルの場合と同様である。

【００２１】また、本ノズルも図３（ｂ）に示す如く、
炉底耐火物１１に設けた羽口煉瓦６の内側に装着し、押
え２１と止め金具２０により炉の鉄皮１９に取りつけら
れる。この際、ノズルと羽口煉瓦の隙間の寸法は限定し
ないが、モルタルやキャスタブル等の不定形耐火物を充
填する。

【００２２】図４は、図３に示す本発明の他のガス吹込
みノズルの使用方法の例の説明図である。図４（ａ）に
示すような損耗部８を補修するに際して、金属製の細管
２を細孔３内を上方に摺動させて、端部を炉内側に突出
せし、溶損した耐火物製のブロックの上側部分４ａを取
り除く。次いで、図４（ｂ）に示す如く、新しい耐火物
製のブロックの上側部分４ａ(以下「継ぎ足し煉瓦」とい
う)を装着し、その周囲の損耗部８に耐火性補修材１６
を充填する。その後、金属製の細管２の上端が継ぎ足し
煉瓦４ａの上面と同じ高さになるまで、細管を下方に摺
動させる。

【００２３】このように継ぎ足し煉瓦を用いることによ
り、不定形の耐火性補修材料のみで補修した場合より、
補修後のノズルライフを延長することができる。また、
補修後に金属製の細管２が突出していないため、細管の
使用回数を増すことができる。

【００２４】

【実施例】図１（ａ）で示した耐火物ブロック４に、金
属製の細管２を通す内径５ｍｍの細孔を一本設け、電気
炉で炉底からのガス吹込み用のノズルとして使用した。
金属製の細管２は内径２ｍｍ、外径４ｍｍ、長さ２ｍの
もを使用し、金属製の細管２は図１（ｃ）で示した連結
金具２３を用いて供給ガス吹込みホース１５に連結し
た。

【００２５】溶解・精錬時のガス吹込量は３０〜１００
l／min である。ガス吹込みノズル１の炉内側が約２０
０ｍｍ損耗した時点で図１（ｃ）の供給ガス吹込みホー
ス１５を外し、金属製の細管２の炉内側の先端が補修後
の炉底表面高さになるまで金属製の細管をスライドさせ
た後再び連結金具２３と供給ガス吹込みホース１５を連
結した。補修材としては炉床の補修に用いる通常の不定
形耐火物製の補修材１６を用いた。尚金属製の細管２の
炉内側の端部の閉塞を防止するために、補修材を充填し
ている間もガス吹込みノズルから吹込みガスを流した。

【００２６】この補修操作を４〜５回繰り返した後、金
属製の細管２を新しいものに取り替え、更に操業や上記
の補修を行った。金属製の細管２をスライドさせる際や
新しいものに取り替える際に、細孔３と金属製の細管２
の隙間に溶融金属が差し込んで凝固している場合もあっ
たが、下方より金属製の細管２を叩くことによって、金
属製の細管２を容易にスライドさせることができた。

【００２７】ガス吹込みノズル１の炉内側の溶損長さが
３００ｍｍになった時点で、ガス吹込みノズル１を新た
なものに取り替えたが、本発明のガス吹込みノズルは３
００チャージ以上に亘って使用できるものであり、約５
０チャージ毎に取り替えていた従来のガス吹込みノズル
に比べて、寿命が顕著に向上した。

【００２８】つぎに、図３に示す分割構造のガス吹込み
ノズルでのノズルライフの改善効果について調査した。
表１に、図１および図３のガス吹込みノズルでのノズル
ライフの比較の例を示す。表１のケ−ス１は、図３に示
す分割構造のノズルを使用し、継ぎ足し煉瓦で補修した
場合である。

【００２９】

【表１】

【００３０】１７０から２００時間ガス吹込み操業を行
った後、溶損した耐火物製のブロック(上部)を取り除
き、継ぎ足し煉瓦の上面より上まで金属製の細管を摺動
させた後、耐火物製のブロック(上部)と同じ形状の継ぎ
足し煉瓦を耐火物製のブロック(下部)の上に接着剤で接
着させた。この際、金属製の細管と継ぎ足し煉瓦の細孔
との間隙も非通気性の耐火物で充填した。

【００３１】その後、羽口煉瓦(上段)の溶損部を不定形
耐火物で充填して１回目の補修を完了した。さらに１７
０から２００時間使用する度に２回目から５回目の補修
を行った。偶数回目の補修時には羽口煉瓦(上段)も取り
替えた。

【００３２】耐火物製のブロック(上部)および継ぎ足し
煉瓦は長さ２００mmのものを使用したが、補修時の残寸
法は５０から１００mmであった。また、５回目の補修後
１７０から２００時間使用して検査のためにノズルを取
り替えたが、耐火物製のブロック(下部)には溶損等は全
く認められず継続使用可能な状態であった。

【００３３】表１のケ−ス２は、図１に示す一体構造の
ノズルを使用し、不定形耐火物だけで補修した場合であ
る。１７０から２００時間ガス吹込み操業を行った後、
ノズル溶損部に相当する高さより上まで金属製の細管を
上方へ摺動させ、羽口煉瓦および耐火物製のブロックの
溶損部に不定形耐火物を充填する補修を行った。

【００３４】その後８０から１００時間使用毎に同様の
補修を３回行い、さらに８０から１００時間使用後にノ
ズルと羽口煉瓦(上部)を取替えた。この時点のノズルの
溶損寸法は２５０から３００mmであり羽口煉瓦(中段)の
溶損は認められないが、このまま補修を繰り返して使用
を継続した場合には羽口煉瓦(中段)まで溶損して、この
煉瓦までの取り替え作業が所定の修理時間内では困難と
なるために、その前にノズルと羽口煉瓦(上段)の取り替
えを実施した。

【００３５】表１に見られるように、ケ−ス１の分割構
造のノズルでは、１回補修当りのライフおよび標準補修
回数が増し、１個のノズルのト−タルのノズルライフを
大幅に延長することができた。

【００３６】

【発明の効果】本発明のガス吹込みノズルを用いると、
ガス吹込みノズルを取り替えるための炉の休止の頻度が
少なくなるために生産性を低下させることが少なく、ま
た悪い作業環境での取り替え作業を軽減することができ
る。またノズルの構造が簡単であるので安価にノズルの
製造を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】は本発明のガス吹込みノズルの例の説明図。

【図２】は本発明のガス吹込みノズルの使用方法の例の
説明図。

【図３】は本発明の他のガス吹込みノズルの例の説明
図。

【図４】は本発明の他のガス吹込みノズルの使用方法の
例の説明図。

【図５】は従来から使用されているガス吹込みノズルの
例の説明図。

【図６】は従来法の精錬ガス吹込みプラグの説明図。

【符号の説明】

１：本発明のガス吹込みノズル、 ２：金属製の細管、
３：細孔、４，４ａ，４ｂ：本発明の耐火物製のブロ
ック、 ５：不定形耐火物、６：羽口煉瓦、８：損耗
部、 １０：ガス供給管、 １１：炉底耐火物、１２：
吹込ガス、 １４：ゴム、 １５：供給ガス吹込みホー
ス、１６：耐火性補修材、 １７：冷却ガス供給管、
１８：ポーラス煉瓦、１９：炉の鉄皮、 ２０：止め金
具、 ２１：押え、２２：ガス吹込みノズルに設けた取
付金具、 ２３：連結金具

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】炉内側から炉外側に直線状に貫通した細孔
   を設けた耐火物製のブロックと、該耐火物製のブロック
   と一体に形成された取付金具と、前記耐火物製のブロッ
   クの細孔内に該細孔を貫通して摺動可能に配された金属
   製の細管と、前記取付金具の端部をガス吹込ホ−スに連
   結する連結金具とを有し、前記金属製の細管の炉外側の
   端部を該連結金具に配したゴムに挿通して、該金属製の
   細管の炉外側に吹込ガスを供給し炉内側の端部から溶融
   金属中に吹込ガスを吹込むことを特徴とする、溶融金属
   へのガス吹込みノズル。
2. 【請求項２】請求項１の溶融金属へのガス吹込みノズル
   を配設した炉において、炉内側の該ガス吹込みノズルと
   その周辺の損耗部を補修するに際して、該金属製の細管
   を該細孔内を摺動させて炉内側に突出せしめ、該金属製
   の細管の炉内側の端部の閉塞を防止して該損耗部に耐火
   性補修材を充填することを特徴とする、溶融金属へのガ
   ス吹込みノズルの使用方法。
3. 【請求項３】請求項１の溶融金属へのガス吹込みノズル
   において、該耐火物製のブロックが上下方向に２個以上
   に分割されていることを特徴とする、溶融金属へのガス
   吹込みノズル。
4. 【請求項４】請求項３の溶融金属へのガス吹込みノズル
   を配設した炉において、炉内側の該ガス吹込みノズルと
   その周辺の損耗部を補修するに際して、該金属製の細管
   を該細孔内を摺動させて炉内側に突出せしめ、該金属製
   の細管の炉内側の端部の閉塞を防止してノズル損耗部に
   継ぎ足し用の耐火物製のブロックを継ぎ足し、その周辺
   の損耗部に耐火性補修材を充填することを特徴とする、
   溶融金属へのガス吹込みノズルの使用方法。