JPS602615A - 精錬用ガス吹込みノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、金属の溶融精錬容器に設ける精錬用ガス吹込
みノズルに係り、より詳しくは、セルフコーティング作
用によって耐用寿命を高めると共に耐久ポーリング性、
製作性に優れ、低ガス圧でも湯のさし込みトラブルを回
避できる精錬用ガス吹込みノズルに関する。

金属の精錬容器９例えば転炉や取鍋、の底部あるいは壁
面から容器内の溶融物中にガスを吹き込む羽目またはノ
ズルは、耐火物材料から一般に構成されているが、高温
かつ反応性の高重量の湯に接した状態でガスを渦中に吹
き込むものであるから損傷が避けられず、その補修管理
が怠れないのが通常であり、このために生産性が低下す
ることは否めなかった。この損傷の形態としては、高温
の湯と低温のガスとにより熱衝撃を受けてスポーリング
を起こしたり、使用中に損耗したりするのが通常である
。

実公昭５０−５８４９号公報および特開昭５５−１４５
１２９号公報は、このようなガス吹込み用耐火物の構造
　、を開示しており、前者では板状、棒状または筒状の
耐火物を外枠内に軸方向に隙間があるように複数個配列
組合せた構造を、また後者では、溝を設けた耐火物を並
置組合せた構造を開示する。このような構造によるなら
ば、その通気孔を所定の範囲とすることによってガス流
量をある程度大きくすることができ、また使用下におけ
るガス流量の変更中もコントロールできるであろうが、
この両公報には、耐火物の損傷をいかにして抑制するか
について具体的な教示がなく、損傷の抑制を目的とした
耐火物構造は開示されていない。

本発明の目的は、かような精錬用ガス吹込みノズルの損
傷を軽減することにある。この目的において３本発明者
らは２種々の試行を重ねた結果。

精錬融解物によるセルフコーティング作用により耐用寿
命が著しく高まりかつ耐久ポーリング性並びに製作性に
も優れた耐火物構造を案出することができた。すなわち
本発明は、所定の厚みを有する耐火物からなり且つ金属
精錬容器内の溶融体と接する部位において容器壁または
容器底の一部を形成するように設置される精錬用ガス吹
込みノズルであって、容器内に露呈するこのノズル表面
と供給ガス側に面するこのノズル表面との厚み間を貫通
して多数本の通気孔が設けられた耐火物製ガス吹込みノ
ズルにおいて、長さがノズルの厚みに相当し該通気孔を
形成する耐火物セグメントと。

このセグメントとは異質の耐火物材料からなりかつ長さ
がノズルの厚みに相当し該通気孔を形成しない耐火物セ
グメントと、の集合によって該ノズルを形成し、後者の
通気孔を形成しない耐火物セグメントが容器内の溶融物
に対して濡れ性を示す耐火物で構成されていることを特
徴とする精錬用ガス吹込みノズルを提供するものである
。

以下に本発明のガス吹込みノズルの耐火物構造を図面の
実施例に従って具体的に説明する。

第１図は、容器の外皮（ｗｉ鉄製）１の内側にライニン
グ層２を介して耐火物３を取りつけた容器内張り構造の
中に暴いて、所定の厚みＬを有し容器内に露呈する表面
ａと供給ガス側に面する表面すとの厚み（Ｌ）の間を貫
通する多数本の通気孔４を設けた耐火物製のガス吹込み
ノズルを装着した状態を示している。この第１図の例は
、耐火物製ノズルの厚みＬが容器の耐火物３の厚みと実
質的に等しく、またガスは外皮１を貫通する管５からこ
のノズル裏面に設けられたチャンバー６に導入されてノ
ズルの表面すの全体に等圧供給されるようにした例が示
されている。

第２図は、第１図と同じく、所定の厚みＬを有し容器内
に露呈する表面ａと供給ガス側に面する表面すとの厚み
（Ｌ）の間を貫通する多数本の通気孔４を設けた耐火物
製のガス吹込みノズルを示しているが、この例では、ノ
ズル耐火物が外枠７で支持されており１表面すの側には
、この外枠７によってチャンバー６が形成されている。

本発明は、この第１〜２図に例示したような所定の厚み
Ｌを有し容器内に露呈する表面ａと供給ガス側に面する
表面すとの厚み（Ｌ）の間を貫通する多数本の通気孔４
を設ける耐火物製のガス吹込みノズルにおいて、その耐
火物構造を９例えば第３〜７図に示したように、長さが
ノズルの厚みＬに相当し通気孔４を形成する耐火物セグ
メント８と、このセグメント８とは異質の耐火物材料か
らなりかつ長ざがノズルの厚みＬに相当し通気孔４を形
成しない耐火物セグメント９と、の集合体とし且つ後者
の耐火物セグメント９は金属の精錬過程でセルフコーテ
ィング作用をもつ濡れ性のある耐火物としたものである
。

第３〜７図は、いづれも第１〜２図のｘ−ｘ’線の矢視
断面の部分拡大図であり、この第３〜７図に示されたス
リット状の通気孔４は紙面の表裏方向に実質的に等断面
積をもって延びており、また長さく高さと言ってもよい
）がＬに等しいセグメント８および９も紙面の表裏方向
に実質的に等断面積で延びている（第３〜７図に示すセ
グメント８および９のおのおの単独の形状は板状体であ
る）。

各図例について具体的に説明すると、第３図の例では、
板状のセグメント８の一方の面に溝を彫りこの溝を彫っ
た面を、溝を彫らない他方の板状のセグメント８ａのフ
ラットの面と接合することによって通気孔４を形成した
例であり、換言すれば通気孔４は溝を付けたセグメント
８と溝を付けないセグメント８ａとによって形成されて
いる。そしてこのセグメント８とセグメント８ａとの間
に板状のセグメント９が挟まれており１通気孔４はこの
セグメント９によっては形成されない。

通気孔４を形成する耐火物セグメント８およびセグメン
）８ａは、耐熱衝撃性に優れた黒鉛含有耐火物例えばマ
グネシア・カーボン系煉瓦、マグネシア・カルシア・カ
ーボン系煉瓦、またはマグネシア・ドロマイト・カーボ
ン系煉瓦のいずれか一種で構成するとよい。そして９通
気孔４を形成しないセグメント９は、黒鉛非含有耐火物
例えばマグネシア・ドロマイト系煉瓦、マグネシア・カ
ルシア系煉瓦、またはマグネシア・ジルコニア系煉瓦な
どの精錬スラグなどと濡れ性をもつ耐火物を使用する。

例えば本発明のガス吹込みノズルを製鋼用転炉に適用す
る場合には、その転炉スラグと濡れ性のあるマグネシア
・ドロマイト系煉瓦、マグネシア・カルシア系煉瓦、ま
たはマグネシア・ジルコニア系煉瓦などによってこのセ
グメント９を構成すると、このセグメント９の炉内に面
する表面に転炉スラグの保護層が形成され、このノズル
寿命を著しく高めることができる。また、この保護層自
身も通気性を持つので、この保護層がセグメント８ａや
８に覆い被さるように成長するようなことがあったとし
ても、ガス吹込みノズルのガス吹き込み機能に大きな支
障とはならない。一般に前記のような黒鉛非含有耐火物
はメタルやスラグに対して浸食抵抗が高く耐蝕性に優れ
ると共に炉内反応物（スラグ）がこのうえに被着すると
いうセルフコーティング作用を示す。本発明はこのセル
フコーティング作用をガス吹込みノズルに持たせること
によって記述の目的を達成したものである。また１通気
孔４を形成する耐火物セグメント８やセグメント８ａは
、この部分で低温ガスと接触し大きな温度差による熱シ
ョックが作用するので、これに抵抗を示す黒鉛含有耐火
物を使用し。

これによって耐スポーリング性を付与する。

第４図の例は、セグメント８の両方の面に溝を彫り、こ
の溝を彫った両方の面に、溝を彫らないセグメント８ａ
のフラットの面を接合して通気孔４を形成し１通気孔４
を形成しないセグメント９をセグメント８ａの間に挟ん
だ構造を示しており、いずれのセグメントも第３図の場
合と同様の材質とすることによって、第３図で説明した
のと同様の効果が得られる。

第５図は、第３図と同様のセグメント８の溝を彫った面
に、溝を彫らないセグメント８ｂのフラットな面を接合
して通気孔４を形成し、セグメント８とセグメント８ｂ
との間に第３図と同様のセグメント９を挟んだ耐火物構
造を示しており、ここで使用するセグメント８ｂは、セ
グメント８よりも黒鉛の含有量を若干減らした耐火物で
構成した例を示している。このように９通気孔４を形成
するセグメントのうち、その一部は、黒鉛含有耐火物で
はあるものの黒鉛含有量を若干減じた材料を使用しても
よく、このような構成によると、使用ガス流量あるいは
セルフコーティングされるスラグ性状によっては、第３
図の場合よりもかえって効果を発現することもある。

第６図と第７図は、第５図と同様に黒鉛含有量を若干減
らしたセグメント８ｂを通気孔４の形成に使用した例を
示しており、第６図では、このセグメント８ｂの両面が
通気孔４を形成するのに使用され、第７図では、セグメ
ン）８ｂの片面が両面溝付きセグメント８との間で通気
孔４を形成するのに使用された構造を有している。

いずれの第３〜７図の構造例も共通しているのは２通気
孔４を形成するセグメント８　（８ａ、８ｂ　）と通気
孔４の形成に関与しないセグメント９との集合によって
、所定の厚みＬ（容器に露呈する表面ａとガス供給側に
面する表面すとの間）を貫通する多数本の通気孔４を作
成することであり、セグメント８　’（８ａ、８ｂ　）
としては黒鉛含有耐火物。

セグメント９としてはスラグに濡れ性のある黒鉛非含有
耐火物を使用している点である。

形成する通気孔４は２図例のように１通気方向に直角な
断面（通気断面）が綱長い形状のスリット状にすると供
給ガス圧が低圧のときでも湯のさし込みトラブルを回避
することができるので好ましい。製鋼用に適用する場合
のこのスリット状の通気孔４は、そのスリット中が０．
３〜０．７１程度の範囲、より好ましくは０．５　ｍｍ
程度とするのがよい。

なお２本発明のガス吹込みノズルの表面の形。

すなわち第１〜２図の表面ａと表面すの輪郭は。

円形であっても、四角形、多角形その他の形であっても
よく２本発明のガス吹込みノズルは多数の耐火物セグメ
ントの集合で構成されるからいずれの形でも製作性よ（
製造できる。

以下に、公称４０トンの製鋼用転炉の炉底に本発明のガ
ス吹込みノズルを設置した場合の操業例について述べる
。

第５図に示した耐火物構造により第２図に示したような
形状の転炉底吹き用ノズルを構成した。

セグメント８の材料としてはＣ含有量が２０％強の不焼
成Ｍｇ０−Ｃ系煉瓦を、セグメント８ｂの材料としてＣ
含有量が２０％弱の不焼成Ｍｇ０−Ｃ系煉瓦を。

そして、セグメント９の材料としてＭｇ０＝８０％。

ＣａＯ＝　１８％からなる焼成マグドロ煉瓦を使用した
。通気孔４はスリット状とし、そのスリット中１ は０．５１とした。このガス吹込みノズルを炉底に設置
し、ステンレス鋼の上底吹き精錬を実施したさい、溶鋼
を出鋼した後に溶融スラグを炉内に残し、炉体を数回傾
動−直立動作を繰り返してこのノズルの炉内表面にスラ
グのコーティング層を形成させた。このコーティング層
を数１０回の精錬操作後に観察したが、剥離は少なくノ
ズル表面並びにその周囲もこのコーティング層によって
保護されているのが見られた。このノズルによって前述
のステンレス鋼精錬を２００ヒート実施したときの損耗
速度を調べたところ、１．６ｍｍ／ｃｈ　（１ヒート当
たりの損耗深さ）であった。従来の単一材料（Ｃ含有量
が２０％の不焼成Ｍｇ０−Ｃ系煉瓦のもの）からなるノ
ズルの場合の損耗速度は最も良いものでも３．５　ｍｍ
／ｃｈ程度であるから１本発明品は従来品に比べてその
耐用寿命が著しく高められたことがわかる。これは、セ
グメント９として黒鉛非含有耐火物を使用したことによ
るセルフコーティング作用が大きく寄与しているものと
考えられる。

２

【図面の簡単な説明】

第１図は精錬用ガス吹込みノズルの形状の１例を示す略
縦断面図、第２図は同じく精錬用ガス吹込みノズルの形
状の１例を示す略縦断面図、第３〜第７図はいずれも本
発明のガス吹込みノズルの耐火物構造例を示すｘ−ｘ’
線矢視拡大断面図である。 １・・容器外皮、２・・ライニング層。 ３・・容器内面の耐火物層、４・・通気孔。 ５・・ガス供給管、６・・チャンバー。 ７・・外枠、　８　（８ａ、８ｂ　）　・・通気孔を形
成する耐火物セグメント、　９・・通気孔を形成しない
耐火物セグメント。 Ｌ・・ノズル耐火物の厚み。 ａ・・容器内に露呈するノズル表面。 ｂ・・ガス供給側に面するノズル表面。 出願人　日新製鋼株式会社

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）、所定の厚みを有する耐火物からなり且つ金属精
   錬容器内の溶融体と接する部位で容器壁または容器底の
   一部を形成するように設置される精錬用ガス吹込みノズ
   ルであって、容器内に露呈するこのノズル表面と供給ガ
   ス側に面するこのノズル表面との厚み間を貫通して多数
   本の通気孔が設けられた耐火物製ガス吹込みノズルにお
   いて。 長さがノズルの厚みに相当し該通気孔を形成する耐火物
   セグメントと、このセグメントとは異質の耐火物材料か
   らなりかつ長さがノズルの厚みに相当し該通気孔を形成
   しない耐火物セグメントと。 の集合によって該ノズルを形成し、後者の通気孔を形成
   しない耐火物セグメントが容器内の溶融物に対して濡れ
   性を示す耐火物で構成されていることを特徴とする精錬
   用ガス吹込みノズル。
2. （２）０通気孔を形成する耐火物セグメントが黒鉛含有
   耐火物からなり９通気孔を形成しない耐火物セグメント
   が黒鉛非含有耐火物からなる特許請求の範囲第１項記載
   の精錬用ガス吹込みノズル。
3. （３）、黒鉛含有耐火物は、マグネシア・カーボン系煉
   瓦、マグネシア・カルシア・カーボン系煉瓦。 またはマグネシア・ドロマイト・カーボン系煉瓦のいず
   れか一種であり、黒鉛非含有耐火物はマグネシア・ドロ
   マイト系煉瓦、マグネシア・カルシア系煉瓦、またはマ
   グネシア・ジルコニア系煉瓦のいずれか一種である特許
   請求の範囲第２項記載の精錬用ガス吹込みノズル。
4. （４）１通気孔は、その通気断面が細長い形状を有する
   スリット状の孔である特許請求の範囲第１項。 第２項または第３項記載の精錬用ガス吹込みノズル。
5. （５）、金属精錬容器は、製鋼用転炉である特許請求の
   範囲第１項、第２項、第３項または第４項記載の精錬用
   ガス吹込みノズル。