TW517091B - Multi-function lance for a vacuum degassing chamber and a method of using the same - Google Patents

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517091 A7 B7 五、發明説明（1 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明爲有關於真空脫氣槽用複合型吹管，詳言之， 係有關於將進行熔鋼真空精鍊，成份調整等之真空脫氣裝 置（通常由真空脫氣槽，排氣手段，澆斗等所成）本身預 熱及該裝置內所保持熔鋼之昇溫，與脫碳精鍊該熔鋼之氧 氣吹入，以及爲調整熔鋼成份之脫硫劑吹入能以一支吹管 予以個別或連紋進行之技術。 近年，自轉爐或電爐出鋼之熔鋼係多被再精鍊（謂二 次精鍊）予以高級鋼化。以該二次精鍊則普及有將氧氣吹 於上述真空脫氣裝置（以下稱謂脫氣槽）內所保持熔鋼以 脫碳之方法。唯該真空下之脫碳精鍊，如脫氣槽之預熱不 充份時，則有熔鋼溫度過低或脫氣槽內壁粘住多量基材致 發生無法圓滑進行操作之問題。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 因此，以往即就預熱脫氣槽本身及促使熔鋼溫度上升 之種種對策進行硏究並予以實用化。最近亦在特開平6 -7 3 4 3 1號公報提案有具設於軸心之狹道部1 5及連接 與其底端之扇形展開部1 6所成氧氣噴出部，與設於該扇 形展開部1 6之展開面之瓦斯燃料供應孔1 7所成被稱謂 「複合型吹管」之真空脫氣裝置。並藉此，可期待以一複 合型吹管即能對熔鋼噴吹氧氣，促使瓦斯燃料與氧氣燃燒 而加熱熔鋼，以及防止脫氣槽粘住基材等之非常恰宜之效 果。 唯，特開平6 - 7 3 4 3 1號公報記載之複合型吹管 僅是自氧氣噴嘴部噴出瓦斯燃料與氧氣予以混合之構造， 實際上並不具可充份預熱脫氣槽內之火力。且亦是具極簡 -4 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 517091 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（2 ) 單之構造，致試用之即有產生下述問題之虞。 (1 )僅在氧氣與瓦斯燃料之混合瓦斯自然點火時有 效，對已冷卻之脫氣槽內無法昇溫，且信賴性非常欠乏。 (2 )就算順利自然點火，如在操作中由於任何原因 導致滅火，則脫氣槽內充滿瓦斯燃料有爆炸之危險。 (3 )因此，如重視安全時，脫氣槽之預熱作業乃須 費時間，亦對生產性有不良影響。 爰是，本發明鑑於上述情況，係以提供一種比習知可 放心，且不僅短時間即能完成預熱作業，並可實施氧氣之 噴吹，熔鋼之昇溫，真空脫氣裝置本身之加熱，或由同一 型吹管向處理中槽內投入脫硫劑等粉體，熔鋼之精鍊及成 份調整之真空脫氣裝用複合型吹管爲目的。 發明者爲達成上述目的乃銳意硏究，將其成果具體顯 現於本發明。 亦即，本發明係爲以含有插入真空脫氣槽使用並具水 冷筒體所成氧氣通道及對該氧氣通道前端將氧氣吹向熔化 金屬之噴嘴的上吹氧氣吹管，與圍繞於其週圍之水冷外筒 ，與組配於該上吹氧氣吹管及水冷外筒間隙中之多支流體 燃料及其燃燒用氣體之通道，以及設於該等通道前端之燃 燒器爲特徵之真空脫氣槽用複合型吹管。 又，本發明係爲具有上述燃燒器之至少一個所內設火 花塞之真空脫氣槽用複合型吹管。 又，本發明係爲在上述上吹氧氣吹管軸心設置裝配透 明板之開口，且以具有介該開口可檢知火炎之感知器爲特 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇Χ297公釐） -5 - 517091 A7 B7 五、發明説明（3 ) 徵之真空脫氣槽複合型吹管。 又，本發明係爲在上述上吹氧氣吹管與水冷外筒之間 隙具有倂設於燃燒器’或如圖6所示替代燃燒器之一乃至 多數支粉體噴吹用吹管爲特徵之真空脫氣槽複合型吹管。 且，本發明亦是一種真空脫氣槽用複合型吹管之使用 方法’係在含有具有水冷筒體所成氧氣通道及對該氧氣通 道前端將氧氣噴向熔化金屬之噴嘴之上吹氧氣吹管，與圍 繞於其周圍之水冷外筒，與組裝於該上吹氧氣吹管及水冷 外筒間隙中之一乃至多支流體燃料及其燃燒用氣體之通道 ，與設於該等通道前端之燃燒器，與在上述上吹氧氣吹管 軸心設置裝配透明板之開口並介該開口可檢知火炎之感知 器的真空脫氣槽所設燃燒器使用中，爲提高上述感知器所 監視部份之火炎溫度，而對與上述開口連接之上吹氧氣吹 管內提供少量氧氣爲特徵。 依據本發明可避免使用中流體燃料滅火，而安全且穩 定地進行脫氣槽及熔鋼之加熱或噴吹氧氣。 圖示之簡單說明 圖1爲本發明有關複合型吹管之一例示圖，（a)爲 縱向剖面圖，（b )爲平面圖。 圖2爲本發明有關複合型吹管所致之脫氣槽預熱情況 顯示圖。 圖3爲本發明有關複合型吹管所致之熔鋼脫碳精錬狀 況顯示圖。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） -6 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ·«1 、11 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 517091 A7 __ B7 五、發明説明（4 ) 圖4爲習知複合型吹管之一例示縱向剖面圖。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 圖5爲將本發明有關粉體噴吹專用吹管倂設於燃燒器 時之複合型吹管一例示圖，（a )爲縱向剖面圖，（b ) 爲平面圖。 圖6爲將本發明有關粉體噴吹專用吹管替代燃燒器設 爲專用吹管時之複合型吹管一例示圖，（a )爲縱向剖面 圖，（b )爲平面圖。 圖7爲將粉體提供給本發明有關上吹氧氣吹管內時之 對於熔鋼之粉體噴吹情況顯示圖。 〔符號之說明〕 1 複合型吹管 2 噴嘴 3 氧氣通道 4 不燃性透明板 5 感知器 6 燃燒器 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 7 流體燃料之通道 8 燃燒用氣體（例如空氣）之通道 9 火花塞 10 真空脫氣槽（脫氧槽） 11 容器（鎔渣盆） 1 2 澆斗 13 熔鋼 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 517091 A7 B7 五、發明説明（5 ) 一~ 14 合金加料斗 15 狹道部 16 扇形展開部 17 燃料瓦斯供應部 18 水冷筒體 19 水冷外筒 2 0 內管 2 1 外管 22 流體燃料 2 3 燃燒用氣體（氧氣等） 2 5 氧氣 2 6 冷卻水 2 7 溶解物 2 8 粉體 2 9 冷卻水用隔板 30 粉體壓送槽 3 1 氮氣 32 粉體壓送。 以下乃以燃燒器4支爲例參照圖示說明本發明實施形 態。 本發明有關真空脫氣裝置用複合型吹管1係如圖1 ( a )及（b )所示，以具有向熔鋼提供噴吹氧氣之氧氣通 道3及噴嘴2之水冷筒體18爲主體。且在該水冷筒體 1 8周圍圍繞以水冷外筒1 9 ’並於該水冷外同1 9與上 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） _ 8 - 517091 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（6 ) 述水冷筒體之間隙設置多支作爲流體燃料2 2或其燃燒用 氣體（氧氣等）2 3通道之配管，將該等配管先端形成爲 燃燒器6。該等燃燒器6乃呈雙重管體構造，一般爲其內 管2 0可流通流體燃料（L P G等）2 2，外管2 1可流 通該燃料之燃燒用氣體2 3。本發明之重點則在於多數燃 燒器6之至少一個（內管2 0先端）組裝有火花塞促使產 生火花，而將流體燃料2 2與燃燒用氣體2 3之混合氣體 予以點火。且藉以可防止燃燒器6在使用時熄火。 又本發明爲更加提高該種防止滅火功能，係在上述氧 氣通道3用筒體後端（與噴嘴同心軸上反側）張設石英玻 璃等不燃性透明板4，介其可觀察內部同時並配設可檢出 火炎之感知器5 (例如紫外線檢測器）。且被形成爲該感 知器5如無法檢知火炎即停止對燃燒器6之流體燃料2 2 及燃燒用氣體2 3之供應，而發送以N 2等惰性氣體予以取 代之信號。又噴嘴2則被構成爲流體燃料2 2供應時流入 少量燃燒補助用氧氣，促使上述噴嘴2近傍之火炎溫度穩 定化保持高溫，以防止感知器5之誤診。 其次就如是本發明有關複合型吹管1使用於真空脫氣 槽1 0之方法加以說明。首先將燃燒器6之各內外管（流 體燃料與燃燒用氣體之通道）以N 2瓦斯等惰性瓦斯予以淸 理所定時間’然後將流體燃料2 2，燃燒用氣體2 3供給 具火花塞之燃燒器6以火花加以點火。由上述火炎檢出用 感知器5確認點火狀況後，或經過所定時間後，其他燃燒 器6亦供給流體燃料2 2，燃燒用氣體2 3予以點火。經 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -^1 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -9 - 517091 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（7 ) 所定時間後，由上述感知器5監視該點火火炎，如檢出火 炎即照樣繼續供應流體燃料等，如檢不出火炎乃熄火以N 2 瓦斯等惰性瓦斯予以淸淨燃燒器6內。且在對燃燒器6供 應流體燃料2 2同時向噴嘴供應少量氧氣，將所監視火炎 溫度經常保持於高溫，以防止感知器5之誤診動作。當然 ，如燃燒不成功則將該燃燒器補助用氧氣於熄火檢出時予 以關閉，置換以N 2瓦斯。 另，欲在真空脫氣槽1 0內，對熔鋼1 3漆加鋁予昇 熱以進行脫碳等精錬時，爲促進氧化反應即進行自噴嘴2 噴吹氧氣。其時並不進行燃燒器6對於脫氧槽1 0或熔鋼 1 3之加熱。亦即將所定量N 2等惰性瓦斯予以流入於燃燒 器以防止飛濺等所致之燃燒器先端阻塞。 又，欲在真空脫氣槽1 0內，將脫硫劑等粉體予以添 加於熔鋼1 3進行脫硫等成份調整時，乃自氧氣吹管或專 用吹管進行粉體噴吹。使用專用吹管時，係停止由燃燒器 6加熱脫氣槽1 〇及自噴嘴2噴吹氧氣，而替代之使N2 ( 氮氣）等惰性瓦斯所定量流入於該噴嘴2及燃燒器6，以 防止飛濺等所引起之各吹管先端阻塞。 實施例1 係將本發明有關複合型吹管1適用於R Η方式真空脫 氣裝置1 0。起初，由於使用於真空製鍊之脫氣槽1 0內 壁面粘住有多管基材，故在操作停止期間除去該基材同時 ，爲下次操作將該脫氣槽1 〇予以預熱之例示。乃在脫氣 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐-10- '~~— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 0 ^Γϋ_ϋ ·

、1T 線·! 517091 A7 __B7_ 五、發明説明（8 ) 槽1 0下方如圖2所示配置承受熔解物（基材，鎔渣等） 之容器1 1 (稱謂鎔渣盆）後，將本發明有關複合型吹管 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1自上方插入於脫氣槽1 〇予以固裝。並隨從上述脫氣槽 1 0加熱方法，利用複合型吹管1之燃燒器6進行預熱脫 氣槽。且，真空脫氣槽爲處理1 8 0噸熔鋼之RH式真空 脫氣槽，該槽之預熱則使用丙烷瓦斯爲流體燃料，以流量 6 0 N m 3 / h r 4小時，接著以流量1 3 4 N m 3 / h r 小時合計5小時予以噴入，在其過程，槽內壁溫自 1〇4 5 °C上昇至1 4 0 〇 °C。其結果，使用中並未熄火 ，可圓滑地進行除去基材及予以預熱。又，針對使用習知 之複合型吹管，所須預熱時間僅爲7 0 %左右。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 其次，利用該預熱後之真空脫氣槽1 0進行熔鋼1 3 之脫碳精鍊。將熔鋼1 3裝入於澆斗1 2並使脫氣槽1 〇 底部浸漬於其中，在真空下使熔鋼1 3循環於取鍋1 2與 脫氣槽1 0之間以進行精鍊。此時，將本發明有關複合型 吹管1如圖3所示自脫氣槽1 0上方予以插入固定，介其 噴嘴2將氧氣以所定條件噴吹熔鋼。又，自轉爐出鋼直後 之澆斗內熔鋼中碳（C )濃度爲4 9 6 P P m，再將此使 用裝設於RH式真空脫氣槽之本發明吹管，在減壓下以氧 氣流量2 0 N m 3 /m i η進行所定時間之氧氣吹鍊處理。 經此處理2 3分後，熔鋼中之碳濃度即能脫碳至2 0 p p m之極低碳領域。結果，熔鋼1 3之脫碳可不比使用 習知複合型吹管時遜色，圓滑地予以進行。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） -Ή- 517091 A7 _ B7 五、發明説明（9 ) 實施例2 茲將使用本發明複合型吹管予以噴吹C a 0爲主體之 脫硫劑之實施例表示於圖7。 粉體噴吹處理條件爲， •脫硫劑噴吹量......6.7kg /溶鋼ton •噴吹速度............1 00〜1 26kg/min •噴吹時間............1 5〜1 8 m i η •輸運氣體流量......3.0Nm3/min 其結果可達成1 5 p pm以下之S量。 如上所述，藉本發明係能僅使用一支吹管而可比習知 更放心，以短時間完成預熱，脫碳精鍊或脫硫作業。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） _ 1 2 -

Claims (1)

1. 5ί7ϋ9Τ Α8 Β8 C8 D8 }/^Ψ；ιΙ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 附件1 第89 1 08427號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國91年.4月修正 1·一種真空脫氣槽用複合型吹管，其特徵爲： 包含有插入脫氣槽使用，並在由水冷筒體所形成之氧 氣通路及該氧氣通路前端，具備有對熔融金屬將氧氣強力 噴吹之噴嘴之上吹氧氣吹管；及 圍繞於其周圍之水冷外筒；及 組裝在該上吹氧氣吹管與水冷外筒之間隙中之1條至 多條流體燃料及其燃燒用氣體之通路；以及 設在該等通路前端之燃燒器； 並且在上述上吹氧氣吹管之軸心上，設有裝設透明板 之開口，並具備有經由該開口可檢知火炎之感知器。 2 ·如申請專利範圍第1項之真空脫氣槽用複合型吹 管，其中係具有內設於上述至少一燃燒器之點火火星塞。 3 .如申請專利範圍第1項之真空脫氣槽用複合型吹 管，其中上述上吹氧氣吹管與水冷外筒之間隙係具有並鄰 設置於燃燒器之粉體噴吹用吹管。 4 ·如申請專利範圍第1項之真空脫熟槽用複合型吹 管，其中上述上吹氧氣吹管與水冷外筒之間隙係替代燃燒 器具有一至多支粉體噴吹用吹管。 5 · —種真空脫氣槽用複合型吹管之使用方法，其特 徵爲： · · 當包含有：在由水冷筒體所形成之氧氣通路及該氧氣 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) r 本紙張尺皮適用中國國家標準（CNS ) A4说格（210X297公釐） 5T7091-- A8 B8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 通路前端，具備有對熔融金屬將氧氣強力噴吹之噴嘴之上 吹氧氣吹管；及 圍繞於其周圍之水冷外筒；及 組裝在該上吹氧氣吹管與水冷外.筒之間隙中之1條至 多條流體燃料及其燃燒用氣體之通路；及 .設在該等通路前端之燃燒器，及 在上述上吹氧氣吹管之軸心上，設有裝設透明板之開 口，經由該開口可檢知火炎之感知器，之真空脫氣槽中所 設之燃燒器在使用中時，爲提高上述感知器所監視部份之 火炎溫度，而對連接於上述開口之上吹氧氣吹管內供給少 量的氧氣。 6 . —種真空脫氣槽用複合型吹管之使用方法，其特 徵爲： .. 使用包含有在由水冷筒體所形成之氧氣通路及該氧氣 通路前端，具備有對熔融金屬將氧氣強力噴吹之噴嘴之上 吹氧氣吹管；及 圍繞於其周圍之水冷外筒；及 ' 組裝在該上吹氧氣吹管與水冷外筒之間隙中之1條至 多條流體燃料及其燃燒用氣體之通路；以及 設在該等通路前端之燃燒器之真空脫氣槽用複合型吹 管；對該上吹氧氣吹管供給粉體，使粉體由該吹管噴吹至 真空脫氣槽內之熔鋼中。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝- 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）