JPH0431007B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は転炉における底吹き用羽口に係り、
詳しくは、溶鋼撹拌用ガスの吹込みと光フアイバ
ーによる溶鋼温度等の測定が可能な転炉精錬用羽
口に関する。

従来の技術 従来、底吹転炉等の底吹き用羽口としては、単
孔ノズルや２重管ノズルが利用されてきた。２重
管ノズルは内管と外管とから構成され、吹錬中は
内管より溶鋼撹拌用ガスを吹込み、内管と外管の
隙間より羽口冷却用ガスを吹込む方式である。

一方、溶鋼温度の測定は、サブランス先端に熱
電対内蔵の測定プローブを取付けて行なわれるの
が一般的であるが、測定プローブは溶鋼中に挿入
すると数秒で溶解し、連続使用はもとより再使用
も不可能である。従つて、測定プローブによる場
合は吹錬の中期および末期というように時期を選
んで間欠的に測温しなければならず、高精度の温
度の制御には不十分であり、また測定の度にプロ
ーブを消耗するので、ランニングコストが非常に
高くつく。

このような実状にかんがみ、最近底吹羽口から
のガス吹込み技術と光フアイバーを使用した放射
エネルギー測定技術とを組合せた溶鋼温度測定方
法が提案されている（例えば特開昭60−129628）。
この方式は、羽口のガス吹込みノズル孔に測温用
光フアイバーを挿入し、光フアイバーと接続する
放射温度計により溶鋼温度を連続的に測定する方
法である。

発明が解決しようとする問題点 しかし、前記した単孔ノズルや２重管ノズルで
は、ガス吹込み点が一個所に限定されるため、羽
口先端にマツシユルーム（凝固物の層）が生成
し、このマツシユルームにより溶鋼面が遮られる
場合があり、安定した測温ができないという欠点
がある。かかる対策としては、マツシユルームの
生成を防止することが有効であるが、従来の羽口
の場合、撹拌用ガス吹込みと測温とを一つのノズ
ルで兼ねているため、つまり光フアイバーの周囲
から撹拌用ガスが噴出する機構となつているた
め、前記したとおりガス吹込み点が一個所に集中
し、マツシユルームの生成を防止することはでき
ない。

発明の目的 この発明は従来の撹拌用ガスの吹込みと光フア
イバーによる測温を兼ねる精錬用羽口の問題点を
解決するためになされたもので、マツシユルーム
の生成を防止して安定した測温が可能な精錬用羽
口を提案せんとするものである。

問題点を解決するための手段 この発明は従来の前記問題点を解決する手段と
して、溶鋼撹拌用ガス吹込みノズルと光フアイバ
ーを内蔵した溶鋼温度測定用ノズルを備えた羽口
であつて、撹拌用ガス吹込みノズルと温度測定用
ノズルはそれぞれ独立して多孔状に複数配置さ
れ、かつ各ノズルに独立にガスを吹込み可能な構
造となすとともに、該撹拌用ガス吹込みノズルと
光フアイバー内蔵ノズルに、内面にセラミツクス
溶射皮膜を施こしたステンレス製パイプを該羽口
端面より深さ200〜500mmの範囲を残して内嵌し、
さらに前記200〜500mmの範囲にセラミツクス溶射
皮膜を施こした精錬用羽口を提案したものであ
る。

すなわち、この発明は羽口を多孔ノズル構造と
し、撹拌ガス吹込みノズルと測温用ノズルとに分
け、かつ両ノズルにはそれぞれ独立にガスを吹込
めるようにし、撹拌用ガスノズル冷却用ガスのそ
れぞれの吹込み量を調整することによつてマツシ
ユルームの成長を抑制できるようにするととも
に、各ノズルの補強のため各ノズルに、内面にセ
ラミツクス溶射皮膜を施こしたステンレス製パイ
プを該パイプの露出面を羽口端面から下方に位置
するごとく内嵌し、かつ該パイプの存在しない部
分に上記と同じ溶射皮膜を施こすことによつて、
マツシユルームの成長を防止した羽口である。

ここで、上記構造とすることによつてマツシユ
ルームの成長を抑制できる理由について説明す
る。

多孔ノズル周辺に配した細孔から吹込まれたガ
スは羽口近傍の溶融金属の撹拌を促進する。すな
わち、溶融金属の撹拌が盛んになることにより、
吹込みガスで冷却されていない溶融金属が羽口近
傍に供給されることになる。測温プローブ先端で
の熱バランスを考えると、溶融金属の撹拌により
羽口先端に供給される熱量Q₁と、測温プローブ
から吹込まれるガスが溶融金属の温度近くまで加
熱されるときにガスによつて奪われる熱量Q₂と
の大小関係でマツシユルーム状の凝固物の生成条
件が決定され、 Q₁＞Q₂ のときには凝固物は生成せず、逆に、 Q₁＜Q₂ の場合に凝固物が生成するということができる。
従つて、多孔ノズル周辺の細孔から吹込むガス量
を制御することによつて、羽口近傍における凝固
物の生成を防止することができる。

特に、多孔ノズルを用いると吹込みガスによる
冷却効果が広い面積にわたつて分散されるため、
羽口近傍での局部的な溶融金属の冷却の影響が少
なく、また多数の孔から吹込まれるガスによる撹
拌効果が大きいので、効率的に羽口近傍での凝固
物の生成を抑制することが可能となる。

羽口に光フアイバーを挿入して溶鋼温度を測定
する方法は、光フアイバーの先端部に設けた集光
レンズにより得られた光束を炉外の放射温度計に
導き、この温度計により放射エネルギーを測定す
ることによつて求める方法である。測温の際、羽
口からは測温部材の周囲を通じて羽口先端が詰ま
らないよう十分な流量のガスを吹込む。しかし、
ガス吹込み点が一個所に限定されると羽口先端部
にマツシユルームが生成し、溶鋼面が遮られて光
フアイバーに光束がキヤツチされなくなる。

そこでこの発明ではマツシユルームの生成を抑
制するため、撹拌用ガス吹込み専用ノズルと光フ
アイバー挿入用ノズルを設け、それぞれ独立に吹
込みガス量を調整可能としたのである。

また、この発明において、内面にセラミツクス
溶射皮膜を施こしたステンレス製パイプを羽口端
面から深さ200〜500mmの範囲を残して内嵌すると
ともに、そのパイプが存在しない部分に上記と同
じセラミツクス溶射皮膜を施こしたのは、以下に
示す理由による。

ステンレス製パイプは濡れ性を有するため羽口
端面に露出させるとマツシユルームがステンレス
製パイプに付着し易くなる。このため、各ノズル
に内嵌するステンレス製パイプはその開口端面を
羽口端面より下方に位置させる必要がある。ま
た、内面にセラミツクス溶射皮膜を施こしたの
は、ステンレス製パイプの強度および耐熱性をよ
り向上させるためである。一方、羽口耐火物はそ
の端面が200〜500mm溶損した時点で補修するた
め、ステンレス製パイプは羽口端面から深さ200
〜500mmの範囲を残して内嵌することとした。

なお、セラミツクスは耐熱性、熱伝導性および
強度が優れるだけでなく、特にフアインセラミツ
クスの場合は溶融金属との濡れ性が悪い。したが
つてこの発明では前記200〜500mmの範囲はセラミ
ツクス溶射皮膜のみで補強することとしたのであ
る。補強用パイプの母材には強度、耐熱性および
熱伝導性に優れるものであれば、ステンレス以外
の例えば銅製でも使用可能である。また、母材の
肉厚は特に限定するものではないが、0.5〜1.5mm
程度が好適である。セラミツクス溶射皮膜の厚さ
はその効果とコストを考慮すると１〜２mm程度が
好適である。

具体例 第１図はこの発明の精錬用羽口の構造を例示し
たもので、同図ａは羽口の底面図、同図ｂは羽口
の断面模式図、第２図は同上羽口の先端部を一部
拡大して示す縦断面図である。

すなわち、この発明の多孔ノズル羽口は、羽口
本体１に多数の撹拌ガス吹込み用ノズル２と、こ
のノズルの間に複数（ここでは４個を示す）の測
温用ノズル３を設け、このノズル本体１の炉外側
端面に設けた２重の風箱４より、前記２種類のノ
ズル２，３にそれぞれ独立にガスが吹込まれるよ
うになつている。すなわち、風箱４は外箱４−１
と内箱４−２とから構成され、外箱４−１には撹
拌用ガス供給管５が、内箱４−２には冷却用ガス
供給管６が接続され、かつ内箱４−２と測温用ノ
ズル３との間はパイプ７で接続され、多数の撹拌
ガス吹込み用ノズル２は外箱４−１に、測温用ノ
ズル３は内箱４−２にそれぞれ開口されている。
測温用ノズル３には光フアイバー８が風箱４の内
箱４−２およびパイプ７を貫通して測温用ノズル
３内に挿通されている。

撹拌用ガス吹込みノズル２および測温用ノズル
３には第２図に示すごとく、羽口端面から200〜
500mmの範囲を残して、内面にセラミツクス溶射
皮膜２−１′，３−１′を有するステンレス製パイ
プ２−１，３−１が内嵌され、さらに上記パイプ
が存在しない部分にはセラミツクス溶射皮膜２−
２，３−２で補強されている。光フアイバーは炉
内吹込みガスが漏れないよう末端をコンプレツシ
ヨン９にてシールされている。

なお、撹拌ガス吹込み用ノズル２および測温用
ノズル３の内径はそれぞれ２mmφ、４mmφ程度で
ある。また、各ノズルの数量としては特に限定す
るものではないが、撹拌ガス吹込み用ノズル２は
100本程度、測温用ノズル３は４本程度である。

作 用 第３図はこの発明の底吹羽口を転炉に取付けた
状況を示す概略図で、１０は転炉、１１は羽口、
１２は温度計である。

すなわち、吹錬中は撹拌用ガス供給管５から撹
拌用ガス（純酸素ガス、アルゴンガス等）が供給
され、外箱４−１に開口する各吹込み用ノズル２
より吹込まれる。また、冷却用ガス供給管６より
羽口冷却用ガス（天然ガス、アルゴンガス等）が
供給され、内箱４−２に開口する測温用ノズル３
より吹込まれる。測温用ノズル３に吹込まれたガ
スは光フアイバー８の周囲を通つてノズル先端よ
り噴出する。

このように、撹拌用ガスと冷却用ガスを独立し
て吹込める羽口の場合は、それぞれのガスの吹込
み量を独立に調整できるので、各ガスの吹込み量
を変化させることによつて羽口１１先端でのマツ
シユルームの生成を抑制できる。また、補強用の
ステンレス製パイプ２−１，３−１は羽口端面よ
り没して溶融金属に直接触れることがなく、また
羽口先端部のセラミツクス溶射皮膜２−２，３−
２は、溶融金属に直接触れても濡れ性が悪いため
マツシユルームが付着することはない。

したがつて、測温用ノズル３内に挿入されてい
る光フアイバー８にて溶鋼面を連続して的確にキ
ヤツチできる。光フアイバー８にキヤツチされた
放射エネルギーは、炉外の温度計１２にて測定対
象となる温度域の発光スペクトルの波長帯域のみ
が測定される。

実施例 第４図に、この発明の羽口を用いた溶鋼温度測
定例をサブランス測定値と比較して示す。なおこ
の測定例は、厚さ１mmのセラミツクス溶射皮膜を
施こした撹拌ガス専用ノズル（内径２mmφ）111
本に1.4Nm³／minを、厚さ１mmのセラミツクス溶
射皮膜を施こした測温用ノズル（内径４mmφ）４
本に0.6Nm³／minのアルゴンを流して溶鋼温度を
連続測定した結果である。なお、各ノズル補強用
のステンレス製パイプは、それぞれ羽口端面から
200mmの範囲を残して内嵌し、各ノズルの羽口端
面から補強用パイプとの間には、それぞれのパイ
プに施こしたセラミツクス溶射皮膜と同一厚さの
皮膜を施こした。

この図から明らかなごとく、この発明の羽口を
用いた測温値とサブランス測定値とは良好な一致
を示しており、この発明の羽口を使用することで
マツシユルームの生成防止効果が得られ吹錬期間
中安定して測温できることがわかる。

発明の効果 以上説明したごとく、この発明の精錬用羽口
は、溶鋼撹拌用ガス吹込みノズルと光フアイバー
内蔵ノズルを、それぞれ独立して多孔状に複数配
置し、かつ各ノズルに吹込むガス量を独立に調整
できる構造となしているので、ガス吹込み点が複
数となること、および吹込みガス量が変化するこ
とによつて羽口先端でマツシユルーム状に堆積す
る凝固物の生成を抑制することができる効果を有
する。

また各ノズルはセラミツクス溶射皮膜付きステ
ンレス製パイプで補強しているので、溶鋼静圧に
も強く、かつ補強用ステンレス製パイプは羽口端
面から没して内嵌しているので、該ステンレス製
パイプへの前記凝固物付着がないことは勿論のこ
と、各ノズルの先端部を補強しているセラミツク
ス溶射皮膜に前記凝固物が付着することもない。

したがつて、この発明の羽口によれば溶鋼温度
を安定してかつ精度よく測定できる効果を奏す
る。さらに、溶鋼温度の測定のみならず、光フア
イバーから発振したレーザーの反射により羽口耐
火物の残存厚の測定等にも利用できる効果があ
り、溶融金属の精錬技術にもたらす効果は甚大で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の精錬用羽口の構造例を示す
概略図で、同図ａは羽口の底面図、同図ｂは羽口
の縦断面図、第２図は同上羽口の先端部を一部拡
大して示す縦断面図、第３図は同上羽口を転炉に
取付けた状態を示す概略図、第４図は同上羽口を
使用した溶鋼温度測定例を示す図である。 １……羽口本体、２……撹拌ガス吹込み用ノズ
ル、２−１……ステンレス製パイプ、２−１′，
２−２……セラミツクス溶射皮膜、３……測温用
ノズル、３−１……ステンレス製パイプ、３−
１′，３−２……セラミツクス溶射皮膜、４……
風箱、４−１……外箱、４−２……内箱、５……
撹拌用ガス供給管、６……冷却用ガス供給管、８
……光フアイバー、１０……転炉、１１……羽
口、１２……温度計。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 溶融金属撹拌用ガス吹込みノズルと光フアイ
   バー内蔵ノズルを備えた羽口であつて、前記撹拌
   用ガス吹込みノズルと光フアイバー内蔵ノズルは
   それぞれ独立して多孔状に複数配置され、かつ各
   ノズルに独立にガスを吹込み可能な構造となすと
   ともに、該撹拌用ガス吹込みノズルと光フアイバ
   ー内蔵ノズルに、内面にセラミツクス溶射皮膜を
   施こしたステンレス製パイプを該羽口端面より深
   さ200〜500mmの範囲を残して内嵌し、さらに前記
   200〜500mmの範囲にセラミツクス溶射皮膜を施こ
   したことを特徴とする精錬用羽口。