【発明の詳細な説明】
本発明は、溶融金属の撹拌及び精錬処理に使用
される耐火物被覆ランスの耐用寿命の延長を図る
ことを目的としており、具体的には耐火物中のカ
ーボンの酸化を防止することにより耐火物のカー
ボンの耐スラグ性、耐スポール性を有効に活用
し、前記ランスの耐用寿命の向上を図ることを目
的とする。
一般に撹拌ランスと呼ばれているガス吹込みの
ための金属管の外側を耐火物で被覆した耐火物被
覆ランス（以下単にランスという）は、概略第２
図に示す如き構造のものであり、第１図に模式的
に示す如く取鍋等精錬容器内の溶融金属中に浸漬
し、撹拌のためのガス又は精錬のためのガス及び
フラツクスを吹込んで、溶融金属の撹拌及び精錬
を行うために使用される。第１〜２図において、
符号１は取鍋であり、２はその蓋であり、３は撹
拌ランスであり、４は溶銑又は溶鋼であり、５は
その上に浮上しているスラグであり、６は前記撹
拌ランス３からガスを吹込んだ場合のバブリング
を図示したものである。又、７は前記撹拌ランス
３の金属管であり、７′はそのガス通過孔であり、
８はその外側に被覆した被覆耐火物であり、９は
フランジである。
【表】
【表】
第１表はランスの一般的な使用条件を示したも
のであり、斯かる条件において従来耐用寿命延長
のために何ら対策を講じない場合のランスの耐用
寿命は、後に第３表に示す如く溶銑で平均29.8回
溶鋼で平均3.2回であつた。そのためコスト比が
高くなるという問題があり、改善が要望されてい
た。
発明者らは、このランスの耐用寿命が短いこと
の原因として、被覆耐火物の割れ発生につきその
機構を明らかにするため、耐火物内の処理時、非
処理時の温度変化を経過時間と共に調査した。そ
の結果を第３図に示す。図の縦軸は温度、横軸は
経過時間である。
ランス被覆耐火物の熱膨張率は、温度に対して
変化せず一定であり、次式の如く熱膨張は温度差
に比例する。
ΔL＝α（Ｔ−To）Lo
ここで、ΔL：熱膨張
α ：熱膨張率
Ｔ ：その時の温度
To：常温（20℃）
Lo：初期長さ
従つて、第３図は熱膨張の時間に対する変化図
と見ることができる。
また、ランス外表面は、溶融金属に浸漬後、直
ちに溶銑又は溶鋼の熱を受け温度が上昇する。と
ころが、耐火物の内部では外表面より遅れて温度
上昇が起こる。この時熱膨張は、外表面の方が内
部より大きく、被覆耐火物表面に圧縮応力がかか
るけれども、耐火物は一般に圧縮強度が高いので
問題とならない。しかし、処理後溶融金属から大
気中に引上げられたランス耐火物は大気によつて
急激に冷却され、第３図に示す如く外表面温度が
内部温度より低下し、耐火物表面は収縮しようと
して表面に引張り応力が働く。耐火物は一般に引
張強度が低いので第４図に示す如く表面に亀裂ｃ
を生じる。
【表】
ところで、第２表はランスの被覆に用いられて
いる各種耐火物の成分を示すもので、この耐火物
中のカーボンは発明者らの仔細な検討によれば上
記亀裂を通じて大気中の酸素により酸化（耐火物
中にカーボン原料として用いられているグラフア
イトは700℃以上の大気中で酸化される）され、
これが耐火物の損傷の原因となつている。本発明
はこれらの知見に基づきなされたものである。
即ち、本発明は、ガス通過孔を有する金属管と
その外周を囲むＣを含有する耐火物よりなる溶融
金属撹拌ランスの使用に際し、処理後、前記ラン
スをガス通過孔を有する鉄皮と断熱材より構成さ
れた容器内に収納し、該通過孔より不活性ガスを
吹き込み、前記ランスを非酸化性雰囲気に保持す
ることを特徴とする溶融金属撹拌ランスの延命方
法である。
本発明方法を図によつて説明すると、第５図
ａ，ｂはそれぞれ処理後引上げた撹拌ランス３を
非酸化雰囲気例えばAr、N2ガス中に保持するた
めのシール容器１０の一例を示すものであり、第
６図は該シール容器１０を取鍋等精錬容器１の直
上へ設けた一例を示すものである。各図に共通の
符号３は撹拌ランスであり、１０はシール容器で
あり、このシール容器１０は蓋１３を含めて鉄皮
１１と断熱材１２とで構成されている。そして、
このシール容器１０は第６図の如く精錬容器１の
直上位置へ設置し、処理終了後引上げられた撹拌
ランス３がそのまま収容されるようにすることが
好ましい。又、このシール容器１０は下部を開放
のままとしてもよいが、シール効果を高めるため
第５図ａに示す如くヒンジ１４を用いるかもしく
は同ｂに示す如くヒンジ１４を用いるかもしくは
同ｃに示す如く矢印方向のスライド機構を用いる
等により、開閉自在とすることが好ましい。１５
は不活性ガス送入口である。
本発明方法は、上述の通り撹拌ランス損耗の対
策として処理後被覆耐火物の表面に発生する亀裂
と、この亀裂に起因する耐火物中カーボンの酸化
の面よりとらえ、このカーボン酸化を不活性ガス
パージにより防止するものである。従来方法では
耐火物表面に発生した亀裂は内部まで達し、肉眼
でも耐火物内部が橙黄色（1100℃）を呈している
こと見ることができ、この亀裂を通して耐火物中
のカーボンが大気中の酸素によつて酸化を受けて
いたのを防止し、かつ該亀裂部へのスラグ浸食を
防止するものである。
尚、パージ容器１０へのAr、N2等不活性ガス
の送入は、第５，６図に示すように該容器の不活
性ガス送入口１５から行つてもよいが、ランスの
金属管７を通して行つてもよい。
次に示す第３表は、本発明方法の実施例であ
り、比較例として不活性ガスパージを施こさない
従来方法のものを挙げた。
【表】
【表】
本発明方法によれば、第３表により明らかなよ
うに大巾なランス耐用寿命の延長が図られ、これ
に伴いコスト比も下げることが可能となつた。 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The purpose of the present invention is to extend the service life of refractory-coated lances used for stirring and refining molten metal. The purpose of this invention is to effectively utilize the slag resistance and spall resistance of carbon refractories by preventing this, and to improve the service life of the lance. A refractory-coated lance (hereinafter simply referred to as a lance), in which the outside of a metal tube for gas injection is coated with a refractory material, is generally called a stirring lance.
As schematically shown in Figure 1, it is immersed in molten metal in a refining container such as a ladle, and gas for stirring or gas and flux for refining are blown into it. Used to stir and refine molten metal. In Figures 1 and 2,
Reference numeral 1 is a ladle, 2 is a lid thereof, 3 is a stirring lance, 4 is hot metal or molten steel, 5 is slag floating above it, and 6 is a slag from the stirring lance 3. This is a diagram illustrating bubbling when gas is blown. Further, 7 is a metal tube of the stirring lance 3, 7' is a gas passage hole thereof,
8 is a coated refractory coated on the outside thereof, and 9 is a flange. [Table] [Table] Table 1 shows the general operating conditions of lances. Under these conditions, the service life of a lance when no measures are taken to extend its service life will be determined later in the table below. As shown in Table 3, the average time was 29.8 times for hot metal and 3.2 times for molten steel. As a result, there is a problem in that the cost ratio becomes high, and improvements have been desired. In order to clarify the mechanism behind the cracking of the coated refractory, which is the cause of the short service life of this lance, the inventors investigated the temperature changes within the refractory over time during treatment and non-treatment. did. The results are shown in FIG. The vertical axis of the figure is temperature, and the horizontal axis is elapsed time. The coefficient of thermal expansion of the lance-coated refractory does not change with temperature and is constant, and the thermal expansion is proportional to the temperature difference as shown in the following equation. ΔL=α(T-To)Lo Here, ΔL: Thermal expansion α: Coefficient of thermal expansion T: Temperature at that time To: Room temperature (20°C) Lo: Initial length Therefore, Figure 3 shows the relationship between thermal expansion and time. It can be seen as a diagram of change. Further, the outer surface of the lance receives heat from the molten pig iron or molten steel immediately after being immersed in the molten metal, and its temperature rises. However, the temperature rises inside the refractory later than on the outside surface. At this time, thermal expansion is larger on the outer surface than on the inside, and compressive stress is applied to the surface of the coated refractory, but this does not pose a problem because refractories generally have high compressive strength. However, the lance refractory pulled up into the atmosphere from the molten metal after treatment is rapidly cooled by the atmosphere, and as shown in Figure 3, the outer surface temperature falls below the internal temperature, and the refractory surface attempts to contract, causing the surface of the refractory to shrink. Tensile stress acts on the Refractories generally have low tensile strength, so cracks appear on the surface as shown in Figure 4.
occurs. [Table] By the way, Table 2 shows the components of various refractories used to cover lances. According to detailed studies by the inventors, carbon in these refractories is absorbed into the atmosphere through the cracks mentioned above. It is oxidized by oxygen (graphite, which is used as a carbon raw material in refractories, is oxidized in the atmosphere at temperatures above 700℃),
This causes damage to refractories. The present invention has been made based on these findings. That is, when using a molten metal stirring lance made of a metal pipe having gas passage holes and a C-containing refractory surrounding the outer periphery of the metal tube, after treatment, the lance is combined with an iron shell having gas passage holes and a heat insulating material. This is a method for extending the life of a molten metal stirring lance, characterized in that the lance is housed in a container configured with a molten metal stirring lance, and the lance is maintained in a non-oxidizing atmosphere by blowing an inert gas through the passage hole. To explain the method of the present invention using drawings, FIGS. 5a and 5b each show an example of a sealed container 10 for holding the stirring lance 3 pulled up after treatment in a non-oxidizing atmosphere, such as Ar or N 2 gas. FIG. 6 shows an example in which the sealed container 10 is provided directly above the refining container 1 such as a ladle. The reference numeral 3 common to each figure is a stirring lance, and the reference numeral 10 is a sealed container, which is composed of an iron shell 11 and a heat insulating material 12, including a lid 13. and,
It is preferable that this sealed container 10 is installed directly above the refining container 1 as shown in FIG. 6, so that the stirring lance 3 that is pulled up after the processing is completed is accommodated therein. Further, the lower part of the sealed container 10 may be left open, but in order to enhance the sealing effect, a hinge 14 is used as shown in FIG. 5a, or a hinge 14 is used as shown in FIG. It is preferable to use a sliding mechanism in the direction of the arrow as shown in FIG. 15
is an inert gas inlet. As mentioned above, the method of the present invention takes into consideration the cracks that occur on the surface of the coated refractory after treatment and the oxidation of the carbon in the refractory caused by these cracks, as a countermeasure against the wear and tear of the stirring lance. This is to prevent this. In the conventional method, the cracks that occur on the surface of the refractory reach the inside, and even with the naked eye, you can see that the inside of the refractory is orange-yellow (1100℃). Through these cracks, carbon in the refractory absorbs oxygen from the atmosphere. This prevents the oxidation caused by the cracks and prevents slag from eroding into the cracks. Note that inert gas such as Ar and N 2 may be introduced into the purge container 10 from the inert gas inlet 15 of the container as shown in FIGS. You can go through it. Table 3 below shows examples of the method of the present invention, and as a comparative example, the conventional method without inert gas purge is listed. [Table] [Table] According to the method of the present invention, as is clear from Table 3, the useful life of the lance can be greatly extended, and the cost ratio can also be lowered accordingly.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]
第１図は容器内撹拌ランスの断面図、第２図は
撹拌ランスの構造模式図、第３図は撹拌ランスの
従来法による使用時における耐火物の処理時、非
処理時の温度変化を示す線図、第４図は撹拌ラン
スの従来法による使用時の耐火物表面の亀裂を示
す横断面図、第５図ａ，ｂはそれぞれシール容器
の一例を示す断面図と要部断面図、第６図はシー
ル容器を精錬容器直上へ設置した縦断面図であ
る。
３……撹拌ノズル、１０……シール容器、１１
……鉄皮、１２……断熱材、１３……蓋、１４…
…ヒンジ、１５……不活性ガス送入口。
Figure 1 is a cross-sectional view of a stirring lance in a container, Figure 2 is a schematic structural diagram of the stirring lance, and Figure 3 shows temperature changes when refractories are treated and not treated when the stirring lance is used in a conventional method. Figure 4 is a cross-sectional view showing cracks on the surface of a refractory when a stirring lance is used in a conventional method, Figures 5a and b are a cross-sectional view and a cross-sectional view of essential parts, respectively, showing an example of a sealed container. FIG. 6 is a longitudinal cross-sectional view of the sealed container installed directly above the refining container. 3 ...Stirring nozzle, 10 ...Sealed container, 11
...Iron skin, 12...Insulation material, 13...Lid, 14...
...Hinge, 15...Inert gas inlet.