JP2000212634A - 精錬炉用ガス吹き込みノズル - Google Patents

精錬炉用ガス吹き込みノズル

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JP2000212634A
JP2000212634A JP1352599A JP1352599A JP2000212634A JP 2000212634 A JP2000212634 A JP 2000212634A JP 1352599 A JP1352599 A JP 1352599A JP 1352599 A JP1352599 A JP 1352599A JP 2000212634 A JP2000212634 A JP 2000212634A
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gas
injection nozzle
gas injection
carbon
metal tube
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English (en)
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Yuichiro Hayashi
雄一郎 林
Koichi Suzuki
浩一 鈴木
Naoki Shigematsu
直樹 重松
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Nippon Steel Nisshin Co Ltd
AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
Nisshin Steel Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 MgO−C系の炭素含有耐火物から、ステンレス
鋼製のガス導入用金属細管への浸炭現象を抑制すること
のできる精錬炉用ガス吹き込みノズルを提供する。 【解決手段】 炭素含有耐火物2と、炭素含有耐火物2
内を貫通するように内設される複数本のガス導入用金属
細管3とからなり、かつ、ガス導入用金属細管3の各々
が、金属管と、金属管の外表面に溶射によって形成した
酸化物層とからなる精錬炉用ガス吹き込みノズル。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、製鋼用電気炉、転
炉等に取り付けられるガス吹き込み用ノズルに関し、よ
り詳しくは、炉内の溶融金属中にガスを吹き込むことに
よって溶融金属を攪拌し、精錬の効率を高めるための精
錬炉用ガス吹き込みノズルに関する。
【0002】
【従来の技術】製鋼用電気炉、転炉等の炉底には、溶
銑、溶鋼等の溶融金属を攪拌する目的で、ガス吹き込み
ノズルが設けられる。このノズルを通して、窒素ガス
(N2)、アルゴンガス(Ar)等の不活性ガス、あるい
は、一酸化炭素ガス(CO)、炭酸ガス(CO2)等が、炉
内の溶融金属中に吹き込まれる。
【0003】ガス吹き込みノズルは、耐熱スポーリング
性、及び溶鋼、溶銑、スラグに対する耐食性を考慮し
て、MgO−C(マグネシアカーボン)質等からなる耐火物
に、複数のガス導入用ステンレス鋼細管を貫通するよう
に埋め込んだ形で内設し、作製される。
【0004】しかし、ガス導入用ステンレス鋼細管は、
使用時に、その周囲のMgO−C質耐火物中に存在する炭素
が浸透する浸炭現象によって、融点の低下等が生じ、損
耗し易くなる。このため、ガス吹き込みノズル自体の寿
命も短くなる。この問題を解消するために、例えば、次
のような技術が提案されている。
【0005】実公平6−38104号公報には、炭素を
含まず、高アルミナ質等の材料からなる耐火物(耐火性
キャスタブル)によって、複数本のステンレス鋼製ガス
吹き込み導入管をまとめて被覆し、円柱状の炭素不含有
耐火物を形成した後、この炭素不含有耐火物を、MgO−C
質耐火物中に埋設し、ガス吹き込みノズルを作製する技
術が、開示されている。
【0006】しかし、この技術では、複数本のガス吹き
込み導入管を包含する領域は、耐熱スポーリング性と耐
食性に優れたMgO−C質耐火物とは異なる材質からなる炭
素不含有耐火物のみによって形成される。これでは、ガ
ス吹き込み用ノズル全体として見た場合、耐熱スポーリ
ング性等の特性が十分発揮されなくなってしまう。ま
た、ガス吹き込み導入管を内設した炭素不含有耐火物
を、MgO−C質耐火物中に埋め込んで、プレス成形及び乾
燥することは、極めて困難である。
【0007】特開平10−265829号公報には、ア
ルミナ−カーボン質耐火物中に内設される複数個の金属
製細管の外周に、MgO質超微粉を主成分とする水溶液を
塗布して、MgOコーティング層を形成させる技術が、開
示されている。しかし、この技術では、コーティング層
を有する金属細管を、アルミナ−カーボン質耐火物中に
内設する際に、コーティング層が剥離するおそれがあ
る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前記
従来技術の問題点を有さずに、炭素含有耐火物からガス
導入用金属細管への浸炭現象を抑制することのできる精
錬炉用ガス吹き込みノズルを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の精錬炉用ガス吹
き込みノズルは、炭素含有耐火物と、該炭素含有耐火物
内を貫通するように内設される複数本のガス導入用金属
細管とからなり、かつ、前記ガス導入用金属細管の各々
が、金属管と、該金属管の外表面に溶射によって形成し
た酸化物層とからなることを特徴とする(請求項1)。
前記酸化物層の例として、酸化物系セラミックからな
り、かつ、実質的に炭素を含有しない被覆層が挙げられ
る(請求項2)。また、本発明の精錬炉用ガス吹き込み
ノズルの好ましい例として、前記金属管がステンレス鋼
からなり、前記酸化物層がアルミナまたはマグネシアか
らなるものが挙げられる(請求項3)。前記酸化物層
は、通常、50〜500μmの膜厚を有し、10%未満
の気孔率を有する(請求項4)。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明で用いられる炭素含有耐火
物は、本発明のガス吹き込みノズルの本体であり、その
形状は、例えば、円錐台形状(円錐をその底面に水平な
面で切断した場合の底面を含む側の部分の形状)であ
る。この場合、底面から切断面までの内部を貫通するよ
うに、複数本のガス導入用金属細管が内設される。
【0011】炭素含有耐火物の材質として、好ましく
は、MgO−C系、MgO−CaO−C系、Al2O3−C系等が用いら
れる。これらの材料は、優れた耐熱スポーリング性及び
溶鋼等に対する耐食性を有する。
【0012】本発明で用いられるガス導入用金属細管の
金属管の肉厚は、通常、1〜1.5mm程度であり、内径
は、通常、1〜3mm程度である。金属管の内径が1mm未
満であると、炉内の溶融金属の攪拌に充分なガスを供給
することが困難となるおそれがあり、3mmを超えると、
金属細管内にノズルの開口を通じて溶融金属が流入し
て、閉塞を生じるおそれがある。金属管の材質として
は、好ましくは、ステンレス鋼が用いられる。
【0013】金属管の外表面には、好ましくは、下地処
理がなされる。下地処理は、例えば、Ni−Cr系等の下地
材料を溶射して行われる。
【0014】金属管上に形成された下地層に対し、更
に、酸化物系セラミック等の溶射材料が溶射され、酸化
物層が形成される。酸化物系セラミックとしては、例え
ば、アルミナ(Al2O3)、マグネシア(MgO)、ジルコニ
ア(ZrO2、ZrO2・CaO)、ジルコン(ZrO2・SiO2)、チ
タニア(TiO 2)、ムライト(3Al2O3・2SiO2)、スピネ
ル(MgO・Al2O3)等が挙げられる。中でも、耐熱性等の
面で、アルミナ、マグネシア等が好ましく用いられる。
これらは、単独で用いても混合して用いてもよい。ま
た、一種の材料を溶射して、酸化物層を形成した後、他
種の材料を更に溶射し、積層してもよい。
【0015】溶射材料として用いる酸化物系セラミック
の純度は、100%に近いほど好ましいが、SiO2、Fe2O3
の不純物を少量(例えば、3%程度以下)、含んでいて
もよい。また、金属管への浸炭現象を生じさせないため
に、下地層及び酸化物層の溶射材料として、実質的に炭
素を含有しないものを用いるのが好ましい。酸化物系セ
ラミックの溶射方法としては、例えば、アーク溶射、プ
ラズマ溶射等が用いられる。
【0016】溶射されて形成される酸化物層の厚みは、
通常、50〜500μm程度であり、好ましくは100
〜300μmである。厚みが50μm未満であると、金
属管への浸炭現象を充分抑制できないおそれがあり、5
00μmを超えると、金属管の外径と比較して被覆層の
厚みが大き過ぎ、適当でない。酸化物層の気孔率は、通
常、10%未満と緻密であり、好ましくは8%未満であ
る。気孔率が10%未満であると、浸炭現象を効果的に
阻止することができる。
【0017】溶射工程後、得られた複数本(通常、10
〜40本程度)のガス導入用金属細管は、炭素含有耐火
物中に、互いに隔てて埋め込まれ、ガス吹き込みノズル
が完成する。ガス導入用金属細管相互間の距離は、通
常、中心点間の距離として20〜25mm程度である。
【0018】図1は、本発明のガス吹き込みノズルの一
例の縦断面図である。図1において、ガス吹き込み用ノ
ズル1は、MgO−C系の材質からなる炭素含有耐火物2
と、アルミナを溶射したステンレス鋼細管からなるガス
導入用金属細管3とからなる。ガス供給管4に供給され
た窒素ガス(N2)は、風箱5内を通過して、金属細管3
内に入り、金属細管3のガス排出口から、精錬炉(図示
略)内の溶融金属中に排出される。これによって、溶融
金属は攪拌されて、精錬が促進される。図1に示すガス
吹き込み用ノズルのA−A線の横断面図を、図2に示
す。図2において、炭素含有耐火物2中に、一定の間隔
を隔てて、複数のガス導入用金属細管3が内設されてい
る。
【0019】
【実施例】実施例1 長さ900mm、内径2mm、外径4mmのステンレス鋼細管の
外表面に、Ni−Cr系材料を溶射し、50μmの厚みの下地
層を形成した。さらに、この下地層に対し、純度99%
のアルミナ(Al2O3)をプラズマ溶射によって溶射し、
約200μmの酸化物層を形成させた。この酸化物層の気
孔率は5%であった。
【0020】こうして得られた25本の処理済みステンレ
ス鋼細管を、それらの外表面相互間の距離が中心点間で
20mmとなるように、MgO−C系材質の炭素含有耐火物中
に埋め込み、図1に示すものと同様のガス吹き込みノズ
ルを作製した。
【0021】次に、ガス吹き込みノズルの耐久性試験を
行なった。実験炉として、80Tステンレス溶鋼を貯留し
た転炉を用い、また、攪拌用に吹き込まれるガスとし
て、窒素ガスを用いた。炉内へのガスの吹き込みを、1
0Nm3/時間の流量で実施したところ、310チャージま
で、ガス吹き込みノズルを支障なく使用することができ
た。
【0022】比較例1 溶射処理をしないステンレス鋼細管を用いた他は、実施
例1と同様にして試験したところ、ガス吹き込みノズル
は、220チャージで損耗が激しくなり、使用できなくな
った。
【0023】
【発明の効果】本発明の精錬炉用ガス吹き込みノズルに
おいて、炭素含有耐火物からガス導入用金属細管への浸
炭現象が抑制されるため、ガス導入用金属細管の損耗が
抑えられる。このため、ガス吹き込みノズル自体の寿命
も延長され、長期にわたり、安定して精製炉の操業を行
なうことができる。また、本発明のガス吹き込みノズル
は、炭素含有耐火物中へのガス導入用金属細管の埋め込
みを、従来通りの工程で行なうことができるため、製造
が容易である。さらに、本発明のガス吹き込みノズル中
のガス導入用金属細管の酸化物層は、溶射によって被覆
されているため、ノズルの製造過程で剥離することがな
い。さらに、本発明のガス吹き込みノズルは、炭素含有
耐火物を主要部とするため、耐熱スポーリング性、耐食
性等に優れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のガス吹き込みノズルの一例の縦断面図
である。
【図2】図1に示すガス吹き込みノズルのA−A線の横
断面図である。
【符号の説明】
1 ガス吹き込みノズル 2 炭素含有耐火物 3 ガス導入用金属細管 4 ガス供給管 5 風箱
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 浩一 兵庫県高砂市梅井5丁目6番1号 旭硝子 株式会社内 (72)発明者 重松 直樹 山口県新南陽市野村南町4976番地 日新製 鋼株式会社周南製鋼所内 Fターム(参考) 4K013 CA21

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 炭素含有耐火物と、該炭素含有耐火物内
    を貫通するように内設される複数本のガス導入用金属細
    管とからなるガス吹き込み用ノズルにおいて、前記ガス
    導入用金属細管の各々が、金属管と、該金属管の外表面
    に溶射によって形成した酸化物層とからなることを特徴
    とする精錬炉用ガス吹き込みノズル。
  2. 【請求項2】 前記酸化物層が、酸化物系セラミックか
    らなり、かつ、実質的に炭素を含有しない請求項1に記
    載の精錬炉用ガス吹き込みノズル。
  3. 【請求項3】 前記金属管がステンレス鋼からなり、前
    記酸化物層がアルミナまたはマグネシアからなる請求項
    1に記載の精錬炉用ガス吹き込みノズル。
  4. 【請求項4】 前記酸化物層の膜厚が50〜500μm
    であり、前記酸化物層の気孔率が10%未満である請求
    項1に記載の精錬炉用ガス吹き込みノズル。
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