JPS62263915A - 溶融金属処理用ガス吹込みランス - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば取鍋内精錬に際して溶銑あるいは溶鋼
等の溶融金属中に不活性ガス、Ｍ素ガス。

各種処理剤を吹込むために使用する溶融金属処理用ガス
吹込みランスに関する。

〔従来の技術〕

従来からかかる吹込みランスとして金属パイプ等を耐火
物で被覆したものが使用され、この吹込みランスの製造
に際しては、予め成形されたスリーブれんが等の定形れ
んがや流し込み用不定形耐火物が適用されている。

近年、要求される溶鋼の品質が高くなるにつれランスの
使用条件が苛酷になり、その溶損量も急激に増大する傾
向にある。とくに、流し込み用不定形耐火物を使用する
場合は結合剤として、アルミナセメントあるいは耐火粘
土等を使用したものが多く、マトリックスの耐熱性およ
び耐食性が低くその耐用性が低くなる。また、ケミカル
バインダを使用した不定形耐火物は一般に硬化剤を加え
ており、この硬化剤が骨材と反応して耐熱性を低下させ
る場合もある。

このように、不定形耐火物で被覆されたランスは不定形
耐火物のマトリックスの耐熱性が低いことと、組織の緻
密さに欠けることによって耐食性が不充分となり、ラン
ス寿命の伸びを阻害している。

このためこれらの欠点を解消する手段として、機械成型
したれんがを所定の形状に加工し、これにメタルケース
等を被せてランスの溶損の大きい位置にはめ込み、芯パ
イプと溶接固定する試みも行われている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような構造のランスは、れんがの部分耐食性はよい
が、使用中の加熱〜冷却の熱サイクルでれんがと不定形
耐火物の継目が離れ易く、継目部分の異常溶損や地金侵
入による芯パイプの溶損が発生し易い。また、れんがと
芯パイプとの接合力が弱いために使用中に脱落する例も
多く、結局、ランス寿命は不定形耐火物のみで構成され
たランスとほぼ同じ程度となってしまう。このように、
不定形耐火物あるいはれんがを一部分はめ込んだランス
はいずれも長寿命は期待できない。

他方、ランスの使用条件は益々苛酷になり、特に処理剤
と同時に酸素ガスを吹込むランスの場合には、酸素ガス
との燃焼による高温及び高速ガス流のバックアタックを
受けるためにランス吐出口直上部付近が極めて大きな溶
損速度となる。

本発明の目的は、厳しい使用条件においても著しく耐食
性に優れ、かつ使用中の亀裂や剥離発生が少ない長寿命
のランスを提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

かかる目的は、先端部を本体芯パイプと吐出孔芯パイプ
と、同吐出孔芯パイプを覆う耐火物予備成形体と、更に
本体芯パイプと吐出孔芯パイプと耐火物予備成形体とを
覆う耐火物との一体構造にし、この一体構造体をランス
の先端に装着することによって達成することができる。

第１図は本発明のランスの構造の例を示す。

同図において１はランス本体、３は本体芯パイプ２を覆
う耐火物を示す。本発明における先端構造体は吐出孔４
を形成する吐出孔パイプ５の外周に予備成形された耐火
物６を設け、さらに、先端芯パイプ７、吐出孔パイプ５
及び予備成形耐火物６とを包含して一体的に成形された
耐火物８からなる。９は耐火物８の保持のために芯パイ
プ７に設けられたスタッドを示す。予備成形体６は、耐
火材、結合剤を調製した坏土をモールド芯金が固定され
ているラバーモルト内に充填した後、機械成型１手打ち
成型３　ラバープレス成型等の手段、好ましくはラバー
プレス成型によって成型し、脱型後乾燥を行うことによ
って得ることができる。

この一体構造体１０は芯パイプ７と耐火物８及び予備成
形体６との間の内部構造に実質的に継目がないため、継
目部の異常溶損は起こり得す、且つラバープレスによる
高圧成型を受けているので、緻密な組織を有し著しく良
好な耐食性を示す。

また、吐出孔４は予備成形された耐火物６を使用するた
めに、耐食性が良好であると共に、吐出孔パイプ５の先
端より予備成形体６の容積が大であるので、ラバープレ
スのラバーモールドの損傷を少なくする。

また、吐出孔パイプ５の先端は他の部位に比べてラバー
モールド時ラバーが損傷し易いため、ラバーの損傷防止
策を施す必要がある。この方法として、第２図の（ａ）
、　　（ｂ）に示すように、吐出孔パイプ５の先端に固
形ワックス、コルク材のような有機物や、耐火物と同種
の無機物からなる凸状あるいは口状の保護柱１１を設け
るが、テープ材のようなものを巻きつける。

芯パイプ２．７は使用中及び使用直後に外周耐火物８か
らの熱伝導によって温度が上昇し膨張するので、内側か
ら耐火物を押し割る可能性がある。

そのため、芯パイプと耐火物間には断熱機能を存し、か
つ膨張吸収化となるインサート材Ｉ２を設け、芯金の変
形、劣化及び耐火物の亀裂発生を少なくすることができ
る。このインサート材１２は熱伝導率λ−０．７以下で
可縮率３０％位、かつ有機剤を含浸あるいは被覆させた
ものがよい。

また、予備成形される耐火物及びラバープレスされる耐
火物は、アルミナ、ＳｉＣ，マグネシア等の耐火材り種
以上が用いられ、芯パイプが軟化しないような比較的低
温度の加熱処理で強度が発現するように、無機結合剤あ
るいは有機結合剤が加えられている。無機結合剤として
は、燐酸、燐酸塩、珪酸アルカリ、シリカゾル等が使用
可能である。有機結合剤としては、フェノール樹脂、フ
ラン樹脂、ピッチ変形樹脂、その他の合成樹脂、糖密、
リグニンスルホン酸塩等が使用可能である。

これらの結合剤の添加量はラバープレスで高圧変性され
ることから少なくて済み、不定形耐火物において使用さ
れている結合剤添加量の数分に−であることもラバープ
レス成型耐火物の緻密性及び耐食性をより一層有利にし
ている。

また、予備成形耐火物６はラバー成形耐火物８と同材質
が好ましい。しかし、ラバープレス成型された一体構造
体１０の全部あるいは予備成形体６が同じ耐火物材質で
ある必要はなく、二種類以上の材質で構成しても何等問
題はない。むしろ、ランスの損傷形態に合わせて耐食性
の異なる材質を−Ｌ下方向に区分して成型したり、ある
いは芯パイプ７付近の内側部分に熱伝導率の低い材質を
適用して、芯パイプ７の温度上昇を抑えたりすることは
ランスの寿命延長並びに経済性の向上に非常に有効であ
る。

また、先端部一体構造体１０の長さはランスの損傷形態
によって決定されるものであり、溶損の大きい位置をラ
バープレス成型れんがでカバーしなければならない。通
常、吐出孔４の直上部から約１ｍ上部付近まで溶損され
る場合が多く、通常一体構造体１０は１．５〜２．０ｍ
位の長さに製造される。

もちろん、ランスの損傷形態に合ね七てこれより長くも
短くもできるので、経済性も含めて決定される。

また、芯パイプ７は必ずしも全部が金属製でなければな
らないという理由はなく、特に高温にさらされる吐出孔
４を形成するパイプ５はセラミックス製パイプを適用す
ることも可能である。

勿論、上記一体構造体１０をランスの全構造にして使用
することもできるが、通常はランス先端部を構成する。

その場合、一体構造体１０の芯パイプ７をランス上部の
芯パイプ２と溶接により接合し、しかる後流し込み用金
枠内に両ランス芯パイプ２゜７を固定して、上部の金枠
と芯パイプ２．７の間に不定形耐火物を流し込み図に示
すランスを得る。

なお、一体構造体１０と上部流し込み耐火物３との接合
部１３の位置は、溶融金属中に浸からない位置が好まし
い。また、上部の不定形耐火物３はれんがで構成するこ
とも可能である。芯パイプ２゜７は単管あるいは多重管
で構成され、かつ１個以上の吐出孔４を有した構造であ
り、外周れんがの脱落を防ぐ目的でスタンド９が適当な
間隔で設けられる。

上部に用いられる不定形耐火物３の耐火骨材としては、
アルミナ、シリカ、マグネシア、クロミア、カルシア、
ジルコニアの一成分又は多成分系の酸化物の他にＳｉＣ
あるいはＢ、Ｃ等の炭化物、さらにＳｉ３　Ｎヰのよう
な窒化物あるいは黒鉛のうち一種以上が選ばれる。特に
鱗状黒鉛を含有し、酸化物系耐火骨材と必要に応じてＳ
ｉＣ，Ｂ４　Ｃ。

Ｓｉ３Ｎ４．金属ＡＡ、ＡＩ！合金、　Ｍｇ、　Ｓｉ等
を加えたフェノール樹脂結合れんがは、著しく優れた耐
スポーリング性と耐食性を兼ね備えていることから、最
も有利な材質である。

黒鉛を添加する以外に耐スポーリング性を向上させる手
段としては、ファイバの添加が有効である。ファイバの
材質としては、スチール、ステンレス、カーボン、アル
ミナ、ＳｉＣ等があり、いずれも有効であるが価格と効
果を考慮すると、スチールファイバ、ステンレスファイ
バ、カーボンファイバが好ましい。ファイバの太さ及び
長さについては、実用上特に制約はないが、アスペクト
比（長さ／太さ）の高いファイバを選定するのが好まし
い。ファイバを添加した耐火物は、使用中の熱サイクル
による亀裂の発生が少なく、勝つ亀裂の成長速度も遅い
ために剥離損傷が大幅に低減可能である。前述の黒鉛含
有の樹脂結合材質にファイバを添加すれば、その効果は
さらに高まることはいうまでもない。

スチールあるいはアルミナ、カーボン等のセラミックス
ファイバで作られた円筒状の網を芯パイプの外側の所定
の位置に設け、耐火物坏土と共にラバープレス成型され
た芯パイプとの一体構造体は、芯パイプの膨張に起因す
る内側からの引張応力に対して抵抗力が高いので、使用
中の亀裂はより一層発生し歎くなり、大幅な寿命延長が
可能となる。この場合、耐火物はファイバを添加した材
質を使用するのが好ましい。

本発明のラバープレス成型された一体構造体とランス上
部の全部が同じ耐火物材質である必要はなく、二種類以
上の材質で構成しても何等問題はない。むしろ、ランス
の損傷形態に合わせて耐食性の異なる材質を上下方向に
区分して成型したり、あるいは芯パイプ付近の内側部分
に熱伝導率の低い材質を適用して、芯パイプの温度上昇
を抑えたりすることはランスの寿命並びに経済性の向上
に非常に有効である。

〔実施例〕

実施例１ アルミナ粗粒４０重量部（以下部として示す）およびア
ルミナ微粉３０部およびＳｉＣ黴粉１５部に鱗状黒鉛１
５部を加え、さらにフェノール樹脂を外掛で４部加え、
充分混練した後あらかじめモールド芯金が固定されてい
るラバーモールド内に混練された坏土を充填した。

しかる後、５００　ｋｇ／ｃＩａの圧力でラバープレス
成型し、脱型後吐出口用予備成形体を得た。

この予備成形体をあらかじめ芯パイプが固定されたラバ
ーモールド内に上記坏土と同しものを充填した。

しかる後、１０００　ｋｇ／ｃｊの圧力でラバープレス
成型し、脱型後乾燥、および形状加工を行い、芯パイプ
耐火物が一体となった構造体を得た。

該一体構造体の芯パイプをランス上部の芯パイプと溶接
により接合し、しかる後流し込み用金枠内に該ランス芯
パイプを固定して、上部に不定形耐火物を流し込み添付
図に示すランスを得た。

ラバープレス成型された予備成型体も含むアルミナ−３
ｉＣ−黒鉛質の品質を以下に示す。

なお、ラバーモールドに芯パイプ７をセットするにあた
り、あらかじめ芯パイプ７と耐火物間には膨張代と断熱
機能を有するインサート材１２（熱伝導率λ−０．７以
下で可縮率３０％位、かつ有機剤を含浸させたもの）を
設けた。

つぎに、構造体の芯パイプ７はランス基体側の芯パイプ
２とを溶接によって接合する。また、先端ラバープレス
一体高と上部不定形耐火物３との接合部１３には、凹凸
とスタッド９を設は耐火物同志の接合状態がよくなるよ
うにした。

このようにして得たランスを溶銑の脱珪処理用ランスと
して使用したところ、’４　ｔＭ　量が少なく、従来の
不定形耐火物によるランスの約６倍の寿命が得られた。

〔発明の効果〕

本発明によるランスは実施例で述べたごとく、ランスの
溶損量低減、亀裂あるいは剥離の抑制に著しい効果が得
られ、従来のランスに比べて数倍の寿命延長が可能とな
り、成型、とくにラバーモールドの損傷も少なくなった
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るランスの構造を縦断面によって示
す図である。第２図は成型に際しての保護栓の構造を示
す図である。 １：ランス本体　　　２：本体芯パイプ３：耐火物　　
　　　４：吐出孔 ５：吐出孔パイプ　　６：予備成型体 ７：先端芯パイプ　　８：成型耐火物 ９；スタッド　　　　１ｏニ一体構造体１１：保護栓　
　　　　１２：インサート材１３：接合部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、本体芯パイプと、吐出孔芯パイプと、同吐出孔芯パ
   イプを覆う耐火物予備成形体とを有し、さらに、全体を
   覆う耐火物とによる一体構造体からなる溶融金属処理用
   ガス吹込みランス。