JPH11256221A

JPH11256221A - バブリングランスパイプ

Info

Publication number: JPH11256221A
Application number: JP10061414A
Authority: JP
Inventors: Mitsunobu Hibino; 光伸日比野; Tomomi Soeda; 知美副田; Kenji Chihara; 顕二知原; Iwao Yamada; 巌山田
Original assignee: TYK Corp
Current assignee: TYK Corp
Priority date: 1998-03-12
Filing date: 1998-03-12
Publication date: 1999-09-21

Abstract

(57)【要約】【課題】耐食性及び耐熱スポーリング性の両立に有利な
バブリングランスパイプを提供することを課題とする。【解決手段】不活性ガス、酸素ガス、粉末等の溶湯処理
剤を供給する供給通路２１をもつ棒状のバブリングラン
スパイプであって、アルミナを５〜９０重量％、マグネ
シアを０．５〜９０重量％およびジルコニアを０．５〜
５０重量％含む組成からなる不定形耐火物３０を備えて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、粉体やガス（不活
性ガス、酸素ガス等）等の溶湯処理剤を金属溶湯に吹き
込む供給通路をもつ棒状のバブリングランスパイプに関
する。

【０００２】

【従来の技術】溶鋼等の金属溶湯の製練や温度調整等に
おいて、棒状のバブリングランスパイプを溶鋼等の金属
溶湯に浸漬させ、バブリングランスパイプを介して粉体
やガス（不活性ガス、酸素ガス等）等の溶湯処理剤を溶
鋼などの金属溶湯に吹き込むことが行われている。

【０００３】そして従来より、アルミナーシリカ系の耐
火物を備えたバブリングランスパイプ、ハイアルミナ系
の耐火物を備えたバブリングランスパイプ、アルミナー
クロム系の耐火物を備えたバブリングランスパイプが開
発されている。特に溶鋼等の金属溶湯、金属溶湯に浮遊
しているスラグ等に対して高耐食性が必要とされる場合
には、アルミナーマグネシア系の耐火物を備えたバブリ
ングランスパイプが開発されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
各バブリングランスパイプは、表１に示すような問題点
があり、耐食性及び耐熱スポーリング性の面において必
ずしも満足できるものではなかった。上記したアルミナ
ーマグネシア系の耐火物を備えたバブリングランスパイ
プは、溶鋼等の金属溶湯、金属溶湯に浮遊しているスラ
グ等に対して高耐食性が得られるものの、亀裂が発生し
やすく耐熱スポーリング性が劣っていた。

【０００５】

【表１】本発明は上記した実情に鑑みなされたものであり、耐食
性及び耐熱スポーリング性の両立に有利なバブリングラ
ンスパイプを提供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は種々研究を重
ねた結果、溶鋼等の金属溶湯やスラグや雰囲気温度に対
して優れた耐食性をもつアルミナーマグネシアに、耐熱
スポーリング性の高いジルコニアを組み合わせた組成を
もつ不定形耐火物を用いてバブリングランスパイプを形
成すれば、耐食性及び耐熱スポーリング性を両立でき、
高寿命化に有利なバブリングランスパイプを提供できる
ことを知見し、本発明を完成した。

【０００７】本発明のバブリングランスパイプは、溶湯
処理剤を金属溶湯に供給する供給通路をもつ棒状のバブ
リングランスパイプであって、少なくとも金属溶湯に浸
漬されるその先端表面部は、アルミナを５〜９０重量
％、マグネシアを０．５〜９０重量％およびジルコニア
を０．５〜５０重量％含む組成からなる不定形耐火物で
構成されていることを特徴とするものである。

【０００８】本発明のバブリングランスパイプによれ
ば、溶鋼等の金属溶湯やスラグや雰囲気温度に対して優
れた耐食性をもつアルミナーマグネシアに、耐熱スポー
リング性の高いジルコニアが組み合わされた不定形耐火
物で、少なくとも金属溶湯に浸漬される先端表面部が構
成されている。これにより耐食性が高くかつ耐熱スポー
リング性に優れたバブリングランスパイプが得られる。

【０００９】本発明のバブリングランスパイプによれ
ば、供給通路を形成する長筒形状の鉄皮が設けられ、上
記した耐火物が鉄皮の外面を被覆している構成にでき
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明のバブリングランスパイプ
によれば、少なくとも金属溶湯に浸漬される先端表面部
が、アルミナとマグネシアとジルコニアが組み合わされ
た耐火物で構成されている。従ってバブリングランスパ
イプの全体が上記耐火物で構成されている形態でも良い
し、バブリングランスパイプのうち金属溶湯に浸漬され
る先端表面部のみが上記耐火物で構成されている形態で
も良い。（アルミナの添加量限定理由）アルミナは耐火物の中高
温強度を得るための焼結材として機能する。アルミナが
５重量％未満では焼結機能が充分発揮せず、中高温での
耐火物の強度が低くくなる。アルミナは耐熱スポーリン
グ性に劣り、９０重量％を越えると、この傾向が顕著に
現れる。よってアルミナは５〜９０重量％とする。殊に
７０〜８５重量％が好ましい。（マグネシアの添加量限定理由）マグネシアは究めて優
れた耐食性をもつが、０．５重量％未満では充分にその
効果を発揮できない。９０重量％を越えると、耐熱スポ
ーリング性が低下し、使用初期の熱で耐火物が非常に割
れやすくなってしまう。よってマグネシアは０．５〜９
０重量％とする。殊に５〜５０重量％が好ましい。（ジルコニアの添加量限定理由）ジルコニアは究めて優
れた耐熱スポーリング性と耐食性をもち、耐火物中へス
ラグが浸透することを止める効果がある。０．５重量％
未満ではその効果は充分でない。５０重量％を越える
と、アルミナやマグネシアの割合が相対的に低下し、ア
ルミナの焼結性およびマグネシアの耐食性効果を阻害す
る。更にバブリングランスパイプの耐火物のコストも向
上しやすい。よってジルコニアは０．５〜５０重量％と
する。殊に２〜２０重量％が好ましい。

【００１１】本発明のバブリングランスパイプによれ
ば、耐火物に結合剤を配合することもできる。代表的な
結合剤としてはセメントを採用でき、その割合は耐火物
全体を１００重量％としたとき０．５〜１０重量％にで
きる。本発明のバブリングランスパイプは、上記したア
ルミナ、マグネシア、ジルコニアの粉末を水とともに配
合した混練物を用い、混練物を型枠に流して成形した後
に、乾燥処理を行って形成できる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例１〜実施例４に係るバ
ブリングランスパイプの耐火物について、比較例１〜比
較例５に係るバブリングランスパイプの耐火物とともに
説明する。アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）の原料粉末、マグネシ
ア（ＭｇＯ）の原料粉末、ジルコニア（ＺｒＯ₂）の原
料粉末を用い、表２に示す配合で秤量した。更に結合剤
として機能し得るセメントをそれぞれ２重量％配合し
た。

【００１３】表２に示すように、実施例１はアルミナが
８５重量％、マグネシアが１０重量％、ジルコニアが
２．５重量％とした。実施例２はアルミナが８３重量
％、マグネシアが１０重量％、ジルコニアが５重量％と
した。実施例３はアルミナが７８重量％、マグネシアが
１０重量％、ジルコニアが１０重量％とした。実施例４
はアルミナが７３重量％、マグネシアが２０重量％、ジ
ルコニアが５重量％とした。比較例１，比較例２はアル
ミナ−マグネシア系であり、ジルコニアを含まない。比
較例３はアルミナークロム系である。比較例５はハイア
ルミナ系である。

【００１４】上記したアルミナの粒径は８ｍｍ〜１０μ
ｍ程度であった。マグネシアの粒径は８ｍｍ〜５０μｍ
程度であった。ジルコニアの粒径は８ｍｍ〜５０μｍ程
度であった。その後、所定の水を混ぜて上記原料を混練
機により３分間程度混練した。その後、金枠に振動かけ
ながら、その混練材料を型枠への流込み行った。２４時
間後に脱枠して、１１０℃×２４時間乾燥する工程を経
て、試験片を形成した。試験片は鉄皮をもたず、４０ｍ
ｍ×４０ｍｍ×１６０ｍｍのサイズの耐火物で形成され
た角棒である。

【００１５】各試験片について圧縮強度試験（ＪＩＳ
Ｒ２２０６）を行った。更に、別の試験片について、電
気炉加熱冷却法により、１５００℃で１５分間加熱した
後、強制水冷を行い、これを１サイクルとし、合計１０
サイクル繰り返して行い、これによりスポーリング試験
を行った。また高周波誘導炉を用い、１６００〜１６５
０℃の溶鋼に合成スラグ（ＳｉＯ ₂−ＣａＯ系）を浮遊
させた状態で、上記試験片をその先端部から浸漬し、こ
れにより溶鋼及び合成スラグに対する耐食性試験を行な
い、溶損量、スラグ浸透量、亀裂数を調べた。浸漬時間
は８時間程度である。

【００１６】各試験片の組成及び試験結果を表２に示
す。表２に示すように、アルミナ−マグネシア系でジル
コニアを含まない比較例１、アルミナ−クロム系の比較
例３、ハイアルミナ系の比較例５に比較して、アルミナ
−マグネシア−ジルコニア系の実施例１〜実施例４は圧
縮強さがやや低下する傾向があるが、バブリングランス
パイプの耐火物として実用上満足できる領域である。

【００１７】アルミナ−マグネシア系でジルコニアを含
まない比較例１では、圧縮強さを確保でき、低溶損性で
あり高耐食性を確保できるものの、スラグ浸透量が１５
ｍｍと多く、且つ、亀裂数もかなり多く、しかも折損が
生じ、耐熱スポーリング性は必ずしも充分ではなかっ
た。一方、アルミナ−マグネシア系でジルコニアを２．
５重量％含む実施例１では、スラグ浸透量が１４ｍｍと
少な目となり、亀裂数も少な目となり、耐熱スポーリン
グ性が向上していた。

【００１８】更に、アルミナ−マグネシア系でジルコニ
アを５重量％含む実施例２では、スラグ浸透量が１２ｍ
ｍと一層少な目となり、亀裂数も１０本と一層少なくな
り、耐熱スポーリング性が一層向上していた。また、ア
ルミナ−マグネシア系でジルコニアを１０重量％含む実
施例３では、スラグ浸透量が１０ｍｍと更に一層少な目
となり、亀裂数も６本と大幅に少なくなり、耐熱スポー
リング性が更に一層向上していた。

【００１９】また、ジルコニアを除いて接近した配合比
をもつ比較例２と実施例４とを比べると、ジルコニアを
５重量％含む実施例４では、ジルコニアを含まない比較
例２よりも、溶損量が少し増加していたが、スラグ浸透
量及び亀裂数が共に減少しており、耐熱スポーリング性
が向上していることがわかる。なお、アルミナ−マグネ
シア−ジルコニア系の実施例１〜実施例３では、アルミ
ナ−マグネシア系でジルコニアを含まない比較例１,比
較例２に比べて、溶損量がやや増加する傾向があるが、
表２に示すように、アルミナ-クロム系の比較例３やハ
イアルミナ系の比較例５に比べて溶損量はかなり低く
く、従って、実用上、バブリングランスパイプの耐火物
として高耐食性であるといえる範囲である。

【００２０】上記した耐熱スポーリング性が優れた実施
例２に係る配合（配合３）の耐火物を用いて、２５０ｔ
溶鋼用の本発明に係るバブリングランスパイプを実機と
して実際に形成し、実用試験を行った。このバブリング
ランスパイプは、供給通路をもつ長筒形状の鉄皮と、鉄
皮の外面に被覆された不定形耐火物とをもつ。アルミナ
−マグネシア系でありジルコニアを含まない比較例１に
係る配合の耐火物を用いて、同様にバブリングランスパ
イプを形成した。更に、従来使用耐火物であるアルミナ
−マグネシア系を用いて、同様にバブリングランスパイ
プを形成した。そして、前述同様に実用試験を行った。

【００２１】実用試験の結果を表３に示す。表３に示す
ように、アルミナ−マグネシア−ジルコニア系の実施例
２に係る配合の耐火物を備えたバブリングランスパイプ
では、使用回数、処理時間が多く、亀裂数が少なく、且
つ、亀裂の開きがなく、耐熱スポーリング性は良好であ
り、判定は◎であった。これに対して、アルミナ−マグ
ネシア系でありジルコニアを含まない比較例１に係る配
合（配合１）の耐火物を備えたバブリングランスパイプ
では、溶損量が少なく高耐食性が得られるものの、亀裂
数が多く、更に、亀裂からの地金差しにより耐火物の脱
落が生じ、バブリングランスパイプとして必ずしも満足
できるものではなく、判定は×であった。また従来使用
耐火物であるアルミナ−マグネシア系の耐火物（比較例
４）を備えたバブリングランスパイプでは、亀裂が多
く、時間の経過とともに亀裂が開いてしまい、廃却とな
り、判定は△であった。

【００２２】（適用例）適用例を図１〜図３に示す。適
用例に係るバブリングランスパイプの縦断面を図１に、
その横断面を図２に、使用形態を図３に示す。バブリン
グランスパイプ１０は、軸芯方向に沿って延びる供給通
路２１を形成する長筒形状の鉄皮２０と、鉄皮２０の外
面に被覆された耐火物３０とをもつ。供給通路２１の入
口２１ａは溶湯処理剤を供給する供給装置４０に接続さ
れる。供給通路２１の出口側には、径方向に延設された
吹出口２４が設けられている。図２に示すように、鉄皮
２０の外周面には補強リブ２７が固定されており、適宜
の補強リブ２７には係合用のＶスタッド２８が固定され
ている。鉄皮２０と耐火物３０との係合性を増すため、
Ｖスタッド２８が適宜の位置に多数個設けられている。

【００２３】使用の際には、図３に示すように、取鍋等
の容器５０の溶鋼５１にスラグ５２を浮遊させた状態
で、バブリングランスパイプ１０をその先端部から溶鋼
５１内に浸漬させる。供給装置４０から酸素ガスやアル
ゴンガス等のガスや粉末が溶鋼５１に供給される。これ
により溶鋼５１の精錬処理、温度調整等を実行する。

【００２４】

【表２】

【００２５】

【表３】

【００２６】

【発明の効果】本発明のバブリングランスパイプによれ
ば、溶鋼等の金属溶湯、スラグまたは雰囲気温度に対し
て優れた耐食性をもつアルミナーマグネシアに、耐熱ス
ポーリング性が高いジルコニアを組み合わせた不定形耐
火物が用いられている。これにより、溶鋼等の金属溶
湯、スラグまたは雰囲気温度に対する耐火物の耐食性を
高く維持しつつ、耐火物に発生する亀裂数を低減でき、
耐熱スポーリング性を向上させ得る。従ってバブリング
ランスパイプの長寿命化に有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】バブリングランスパイプの縦断面図である。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。

【図３】バブリングランスパイプの使用状態を示す断面
図である。

【符号の説明】

１０…バブリングランスパイプ２０…鉄皮３０…
耐火物

フロントページの続き (72)発明者知原顕二岐阜県多治見市大畑町３−１東京窯業株式会社内 (72)発明者山田巌岐阜県多治見市大畑町３−１東京窯業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶湯処理剤を金属溶湯に供給する供給通路
をもつ棒状のバブリングランスパイプであって、少なくとも金属溶湯に浸漬されるその先端表面部は、アルミナを５〜９０重量％、マグネシアを０．５〜９０
重量％およびジルコニアを０．５〜５０重量％含む組成
からなる不定形耐火物で構成されていることを特徴とす
るバブリングランスパイプ。
【請求項２】前記供給通路を形成する長筒形状の鉄皮を
もち、前記耐火物は該鉄皮の外面を被覆していることを
特徴とする請求項１に記載のバブリングランスパイプ。