JPH0220201Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はガス吹込用ノズルに係り、詳しくは溶
融金属が装入される反応容器の底部に取付けられ
てヘツダを介して複数本の吹込パイプから吹込ま
れ、これら吹込パイプの下端をヘツダに挿入して
取付けられたガス吹込用ノズルに係る。

従来から溶融金属にどの精錬処理や脱ガス、撹
拌等の目的でその溶融金属容器の主として底部に
ガス吹込用ノズルを設けて溶融金属中に各種ガス
を軟込むことが知られている。最近では転炉等の
精錬炉においても底部からのガス吹込み技術が確
立され、例えば特開昭58−37110号、特開昭58−
167716号に開示されているように、種々のガス吹
込ノズルが提案されている。

すなわち、第１図は従来例のガス吹込ノズルの
断面図で、このノズルは溶融金属が装入されてい
る反応容器の底部に取付けられ、このノズルは複
数本の小径金属パイプ１にヘツダ２を介してガス
が吹込まれ、ヘツダ２には流入管４からガスが導
入されるよう構成されている。（なお、第１図で
符号２ａはヘツダ枠、３はヘツダ板、５は耐火物
を示す。）この構成のノズルは大流量のガスを通
過させることができるとともに吹込ガス量が雰近
くになつても容器内に開口している吹込パイプと
しての金属パイプ１が溶融金属で閉塞されない。
しかし、羽口用金属パイプ１は0.1〜5.0mmの内径
の如く小径のために、流量は音速域に達している
のが一般的であり、従つて流量も通常の方法では
増大できない。そこで、流量を増加させるために
吹込ガスの元圧を上昇させることが一般に行なわ
れている。

また金属パイプ１の内径は小径にすることが望
ましい。これは精錬炉で特に高炭素鋼溶製時には
底吹きカス量を低流量にする必要があり、金属パ
イプ１の閉塞防止の点から小径が望まれからであ
り、実際には太くても3.0mm程度が上限である。
また、低炭素鋼溶製時には底吹きガス量を高流量
としないことから細くても径は1.0mmよりも細く
することは羽口一個あたりの金属管本数がす加す
るため、その製造が難しいことから1.0mmが下限
である。上述の要求を同時に充足する底吹き羽口
用金属パイプ１としては望ましい内径は1.0〜3.0
mmとなる。

ところで第１図に示すガス吹込ノズルの一部を
第２図に拡大して示すと、従来金属パイプ１の内
径ｄは1.0〜3.0mm、肉厚大ｔは1.0〜1.5mmであり、
従つて、ヘツダ板３への取付は困難を極めてい
る。即ち、肉厚1.0〜1.5mmの金属パイプ１をヘツ
ダ板３にねじ込むことは不可能に近いため、第２
図に示す如く溶接３ａで接合せざるを得ない。し
かし、溶接接合としても、肉厚が薄いことから溶
接は容易でなく、一歩間違えば、溶接時に金属パ
イプ１は溶融貫通してしまうので、第２図のよう
にヘツダ板３に金属パイプ１を貫通させたのちヘ
ツダ板３の両面において金属パイプ１を点付け溶
接するのが精いつばいであり、その接合は極めて
不充分、不確実であつたため次のような問題点が
ある。

(1) 金属パイプ１の下端１ａがヘツダ板３の裏側
から突出していることから、金属パイプ１に吹
込ガスが流入する際の圧損が非常に大きい。ち
なみに、吹込元圧10Kg／cm²にも達する。

(2) 金属パイプのヘツダへの難しい結果として、
その接合が不充分、不確実となり易く、溶接時
に金属パイプの一部に溶融貫通部が形成されて
いるときには、吹込ガスの元圧を20Kg／cm²以上
にすると、金属パイプ１から溶融貫通部を介し
て耐火物へのガス漏洩が生じる。とくに吹込ガ
スとしてCO₂を吹込む場合、精錬炉炉底耐火物
がMg−Ｃ系であると、CO₂＋2COにより耐火
物脱炭素反応が生じ、炉寿命を著しく低下させ
る。この場合にも、上記の如く吹込ガスま吹込
元圧を上昇することが出来ないため、吹込ガス
流量を増大させることができないため、非常に
大きな問題になつている。

なお、吹込ガスの流量増加方法として金属パイ
プの本数を増加させることによつて対応可能であ
るが、そうすると高炭素鋼溶製時の低流量域が確
保できず、羽口としてはあらゆる鋼種の溶製に対
処できないものとなる。

また、ヘツダ２を第１図に示すようにその製作
の容易さから偏平型に構成することが行なわれて
いる。しかし、この構成のヘツダ２では内部に負
圧域に相当する範囲ができ、圧力損失の面からは
不利で、前述のヘツダ板３と金属パイプ１の接合
不工合から生ずる圧損と併せると、吹込元圧20
Kg／cm²の場合でもその1/3以上が圧損として消費
される結果しなつている。

本考案は上記欠点の解決を目的とし、具体的に
は、圧力損失が生じることが少なく、ガス吹込元
圧のエネルギを有効に利用できると共に、金属パ
イプのヘツダ板への取付が容易で、しかもその取
付接合が強固で従来例に較べるとはるかに高いガ
ス吹込圧を達成できるガス吹込用ノズルを提案す
る。

すなわち、本考案は溶融金属が装入される反応
容器の底部に取付けられてヘツダを介して複数本
の吹込パイプから吹込ガスが吹込まれ、これら吹
込パイプの下端をヘツダ上面のヘツダ板に挿入し
て取付けられたガス吹込用ノズルにおいて、前記
ヘツダ板の挿入孔の内面側でその周縁に沿つて面
取り部を形成して、この面取部を溶接金属で埋め
て前記吹込パイプの下端を取付け、前記ヘツダの
下面にはガス導入口に向つて絞り部を設け、この
絞り部に前記ガス導入口を設けて成ることを特徴
とする。

以下、図面によつて本考案の実施態様について
説明する。

まず、本考案は底吹はガス量を増大させると共
に、吹込み羽口の強度を向上させる方策につき検
討したところ、その基本的目標とするところは内
径1.0〜3.0mmの金属パイプを用いて、より大流量
の底吹きガス量を達成することにあることがわか
り、その点から底吹ガスの圧力を高めると共に羽
口ヘツダの圧力損失を最少限にとどめるようガス
吹込用ノズルを構成する。このために、吹込ガス
を吹込むための吹込パイプとして金属パイプの肉
厚は従来例の肉厚1.0〜1.5mmに較べて厚肉化して
吹込ガスの高圧化に耐えるようにし、望ましく
は、金属パイプの肉厚を最小でも2.0mmとし、望
ましくは３〜5.0mmに構成する。このような厚肉
の金属パイプを介して吹込ガスを吹込むよう構成
し、その上で第３図、第４図ａならびにｂに示す
通り、ガス吹込用ノズルを構成する。

すなわち、第３図は本考案の一つの実施例に係
るガス吹込用ノズルの縦断面図であり、第４図ａ
はその金属パイプの取付部分の拡大断面図であ
り、第４図ｂは金属パイプの下端部分の拡大断面
図である。本考案に係るノズルにおいては、第３
図に示す如く、複数本の金属パイプ１０は何れも
上記の如く肉厚（例えば、内径ｄ＝1.0〜3.0mm、
肉厚ｔ＝３〜４mm）に構成し、これら金属パイプ
１０の下端はヘツダ１１、つまり、その上面のヘ
ツダ板１２に取付ける。この取付けるに際し、ヘ
ツダ板１２には金属パイプ１０の挿通孔を形成
し、この挿通孔の内側の周縁部には面取り部１３
を形成し、これを金属パイプを取付けるための開
先とする。この開先の寸法Ｓは金属パイプ１０の
内径ｄと閉連させ、Ｓ＝（ｄ＋2t₂）−（1.1〜3.0）
mmとする（ただし、t₂は金属パイプ１０の肉厚）。
このように溶接用開先を設けて金属パイプ１０は
ヘツダ板１２に溶接接合し、この際、当然面取り
部１３は溶接金属１４と埋める。また、ヘツダ板
１２の表面においても第４図ａの如く金属パイプ
１０の全周念入りな溶接１５を施す。これらの溶
接は金属パイプ１０の肉厚が厚いので、充分注意
して溶接作素を行なえば、溶損を生ずることなく
充分堅固な接合とすることができる。

また、ヘツダ板１２ならびに金属パイプ１０の
溶接完了後には、第４図ｂに示す如く、内面側に
おいて丸型の面取り部１６を形成する。この際の
面取りは必ずしも丸型に限らないが、他の形状と
しても良く、通常な丸型に近い形状に面取りする
のが好ましい。面取り部の半径Ｒは大きい方がよ
り効果的であるが、その範囲は前記開先溶接部を
越えては、金属管接合の目的が達成できないか
ら、Ｒ＝（0.5〜20）ｄ（ただし、ｄは金属パイプ
１０の内径）が適切である。また、金属パイプ１
の肉厚も熱伝導や溶接金属からの溶融作用の影響
等の観点から10mm以上は不適当である。

次に、ヘツダ１１の下面には絞り部１７を設け
る。この絞り部１７は第３図に示す如くガス導入
口１８に向けて絞られ、通常は円錐状に構成す
る。このように構成すると、ヘツダ内への流入ガ
スはスムーズに金属パイプ１０に流動し、負圧域
が発生しない。

ちなみに、以上の構成のガス吹込用ノズルを用
いてガスを吹込元圧10Kg／cm²で反応容器に吹込ん
だところ、ヘツダから金属パイプへのガス流入圧
損は従来例の6.5Kg／cm²から0.5Kg／cm²に低減でき
た。更に、吹込元圧の安定的に使用できる限界も
従来例の20Kg／cm²から150mm／cm²まで増大できた。

また、吹込み流量は内径2.0mmの金属パイプで
吹込元圧100Kg／cm²の場合、金属パイプ１本につ
き40Nm³／時を達成でき、更に、小流量域は吹込
元圧1.5Kg／cm²で金属パイプ１本につき0.2Nm³／
時に抑制でき、極めて広範囲に流量調整できた。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例に係るガス吹込みノズルの縦断
面図、第２図は第１図の一部の拡大縦断面図、第
３図は本考案の一つの実施例に係るガス吹込みノ
ズルの縦断面図、第４図ａならびにｂはその金属
パイプとヘツダ板との取付部分の拡大断面図と金
属パイプ下端部分の拡大断面図である。 符号、１……金属パイプ、２……ヘツダ枠、３
……ヘツダ板、５……耐火物、１０……金属パイ
プ、１１……ヘツダ、１２……ヘツダ板、１３…
…面取り部、１４……溶接金属、１５……溶接、
１６……丸型面取り部、１７……絞り部、１８…
…ガス導入口。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 溶融金属が装入される反応容器の底部に取付け
   られてヘツダを介して複数本の吹込パイプから吹
   込ガスが吹込まれ、これら吹込パイプの下端をヘ
   ツダ上面のヘツダ板に挿入して取付けられたガス
   吹込用ノズルにおいて、前記ヘツダ板の挿入孔の
   内面側でその周縁に沿つて面取り部を形成して、
   この面取部を溶接金属で埋めて前記吹込パイプの
   下端を取付け、前記ヘツダの下面にはガス導入口
   に向つて絞り部を設け、この絞り部に前記ガス導
   入口を設けて成ることを特徴とするガス吹込用ノ
   ズル。