JPH06500162A - 溶湯中への薬剤装入のための羽口構造およびその操作方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 溶湯中への薬剤装入のための羽口構造およびその操作方法 本発明は、クレーム１の前段部分で明らかにするように、溶湯中への薬剤装入の ための羽口構造に関する。さらにまた、本発明はかかる羽口構造を操作する方法 に関する。

なお、本明細書の記述は本件出願の優先権の基礎たるドイツ国特許出願第Ｐ４１ ３６５５２．６号の明細書の記載に基づくものであって、当該ドイツ国特許出願 の番号を参照することによって当該ドイツ国特許出願の明細書の記載内容が本明 細書の一部分を構成するものとする。

ＤＥ−Ｃ２−３８０９８２８は、この種の羽口構造を明らかにしている。冶金用 溶解炉に気体および／または固体試料と添加剤を装入するためのこの周知の構造 は、この炉の壁に嵌め込まれる開口が形成されたブロックあるいは煉瓦を有し、 この開口ブロックあるいは煉瓦は、一本の気体導管に接続可能な少なくとも一つ の気体通路を有する不純物除去あるいは鉱滓除去用のブロックを軸方向に摺動可 能に保持する。この気体通路の出側の開口は、不純物除去あるいは鉱滓除去用の ブロックの端面に形成されており、これにより前記出側の開口が外部に露出状態 となり、不純物除去あるいは鉱滓除去用のブロックが、開口ブロックの環状端面 を突き抜けてその内側端に進められた時にのみ、前記薬剤が溶湯中に装入される ことができる。この不純物除去あるいは鉱滓除去用のブロックの引き上げは、不 純物除去あるいは鉱滓除去機構に対する連続的な気体圧力を加える必要性な（、 密閉効果を保証し、それでこの羽口構造は、この炉中での溶融物質の全体の滞留 時間を越えて気体を供給されることが、気体による不純物除去あるいは鉱滓除去 機構にとって可能ではないことに関し、取瓶の如き搬送容器に対して特に有効で ある。

従って、不純物除去あるいは鉱滓除去ブロックの軸方向移動は、薬剤の装入のみ ならず、村上部材としても使用できることを与えることに役立つ。

ＤＥ−Ｃ−２３２４０８６は、精錬のための気体、特に酸素を精錬炉の壁を貫通 して溶湯の液面直下に吹き込むための羽口を明らかにしており、精錬ガスは内管 な通って溶湯中に送り込まれ、保護薬剤は同心状をなす外管を通って溶湯中に送 り込まれ、これらの管は固定状態の囲い筒内に同心状に配置されている。これら 内管および外管は軸方向に移動可能であり、少なくとも一つの囲い筒の中でそれ ぞれ隙間を隔てて交換可能に配置されている。

上述した構造は、保護薬剤の装入のための少な（とも一つの付加的な環状空間を 与えており、羽口の直近での煉瓦積み工事を伴う処理を目的として、この環状空 間は二つのバッチの間の内管および外管に交換可能性あるいは軸方向移動可能性 を与えている。このように、羽口構造の出側開口の部分で摩耗により漏斗のよう な形状が形成されて行くケースにおいて、これら内管および外管は進むことがで き、この時、漏斗形状は例えば噴霧や施栓によって埋めることができる。

ＥＰ−Ｂｌ−０１８２９６５は中央通路を構成する少なくとも三本の同心状をな す管で構成された羽口を保護する方法を明らかにしている。酸素の潤滑気体は中 央通路を通って注入され、霧化した水滴は環状通路を通って冷却流体として注入 され、水の霧化は羽口の入口側の羽口ヘッドでキャリアガスによりもたらされる 。上記冷却流体は、羽口の保守点検寿命における増加に関して特に有効であるこ とが判明している。

溶湯中への薬剤の装入のための羽口構造において、本発明の目的は、保守点検寿 命の増加と、非稼働時間の削減と、簡単なメンテナンス操作とにある。さらにま た、本発明はその羽口構造の操作方法を与えることを得ようとするものである。

本発明による羽口構造は、請求の範囲第１項の構成によって特徴付けられている と同時に、本発明による方法は請求の範囲第１２項の構成によって特徴付けられ ている。

本発明による羽口構造において、消資される羽ロチツブの先端、そしてまた、こ の先端を囲んでいる耐火材料共に、金属製の羽口管を保持する筒の追従動作によ って、連続的かあるいは周期的に取って代えられる。この羽口として、溶湯の液 面下での使用を意図した羽口として、筒の軸方向移動可能性の他に、相互に関連 して取って代わられる二つの表面の間の環状隙間中に非溶融物質が確実に通るこ とができるようにする必要もある。それは、熱的な負荷を与えられることができ る潤滑層で筒が被覆されているという事実によって作られ、筒の外側と開口ブロ ックの内側との間に環状隙間が形成され、この環状隙間がセメント層で封止され る。その方法において、約１２００℃の温度における溶融鉛の如き低粘性融点材 料に対してさえ、軸方向に摺動可能な筒と共に、二つの摺動表面の間の恒久的な 封止動作を実現することができる。ノズルチップが１０００℃から２０００℃の 間の温度にさらされるため、この使用領域に従続して、環状隙間を封止するため のセメント層のみならず、軸方向摺動動作を許容する潤滑層が熱的負荷に耐えら れることが必要である。加えるに、潤滑層の材料は、セメント層に隣接している ことに関連して、極くわずかな湿潤性の傾向のみ有すべきである。マグネサイト かあるいはクロム・マグネサイトを主成分としたセメント層の場合、グラファイ トとモリブデンとの混合物を潤滑層のための材料として特に有効であることが判 明している。

羽口構造の使用初期において、筒は開口ブロックの外側においてかなりの部分で 突出する。金属製の羽口管を収納する筒の内側への羽口管を伴った追従動作は、 押されている筒により生ずる曲げ負荷を伴った、金属およびセラミックス材料の 異なる曲げ弾性に基づく問題、すなわち筒の損傷を終わらせ、金属製の羽口管が 筒の穴に固定状態でぴったりと嵌め込まれるのではなく、軸方向に摺動可能であ るならば、その問題点を克服できることが見い出される。そのために、筒の内側 に近接する羽口管の外側は、熱的負荷を受けさせることができる潤滑層にて被覆 され、環状隙間は前記羽口管の外側と筒の内側との間に与えられ、この隙間はセ メント層で封止される。それは、羽口管の外側と筒の内側との間の軸力の伝達を 減少させ、しかも追従動作における筒に対する損傷の虞を少なくする。

筒の外側の表面および羽口管の外側の表面の潤滑層が開口ブロックの中あるいは 筒の中の何れかへの挿入に先立って付けられる間、それぞれ環状隙間を封止する ためのセメント層は、開口ブロックへの筒の装着後か、あるいは筒内に羽口管の 装着後にそれぞれ強制的に形成される。そのために、セメント中に強制的に形成 するための径方向穴は、開口ブロックまたは筒に、その軸長のほぼ中央部分にそ れぞれ与えられる。

羽口構造の保守点検寿命は、羽ロチツブの連続的あるいは間欠的補充によって、 概ね増すことが既に可能ではあるが、酸素や粉炭等の如き処理薬剤の他に、冷却 流体も取り入れられるならば、保守点検寿命における更なる増加が可能となる。

この場合、開口ブロックと筒との間、あるいは筒と外側の羽口筒との間の摺動面 に沿ったそれぞれ温度の低下は、相互に移動可能な状態を長期間に亙って保持す る。

羽口構造は、筒に嵌合され、かつ冷却流体、例えば吹き込み可能なものが処理薬 剤と共に取り込める羽口管を有する。仮に、この羽口構造が、中央通路と、この 中央通路を囲む少なくとも一つの環状通路とを形成する少なくとも２本の同心状 をなす金属羽口筒を有する筒に差し込まれるように使用され、ここで処理薬剤は 一方の通路を通って装入されると共に冷却流体は他方の通路を通って注入される るならば、より特に冷却動作の独立した制御を許容するので、これは、特に有利 である。

容器の内側の方の開口ブロックの端面への装薬を減らす目的の場合、筒を予め設 定された突出長、例えば１００ｍｍの大きさの単位で開口ブロックから溶湯内に 常に突き出させることが望ましい、この望ましい突出長は、筒の内側への追従動 作によって保持することができる。

この羽口構造は、特に金属溶湯および鉄溶湯および鉛溶湯の如き異なる溶湯に関 して使用することができる。装入されるそれぞれの薬剤□気体状、液体状、練物 状あるいは粉末状であっても良い□に対してそれらの特質により対応させること もできる。

本発明は、４枚の図面の参照を伴った二つの実施例によってより詳細に説明され 、これら４枚の図面において、 第１図は羽口構造の第一の実施例における縦断面図であり、 第２図は第１図のＩＩ−ＩＩ線に沿った拡大断面図であり、 第３図は羽口構造の他の実施例の部分の縦断面図であり、 第４図は第３図に示した羽口構造の右側面図である。

第１図および第２図に描かれた羽口構造は、容器２の壁１に緊密に嵌着できる耐 火性の材料からなる開口ブロック３を有する。前記容器の壁は、当該容器の底壁 かあるいは側壁であっても良い。前記開口ブロックは、前記羽口構造を介して装 入される薬剤が溶湯の液面高さよりも下に供給される状態となるように装入され るためのものである。

開口ブロック３は、軸穴５を有する耐火性の材料からなる筒４を軸方向に摺動自 在に収容する。二本の同心状をなす金属製の羽口管６．７は、この軸穴５内に相 互に隙間を隔てて嵌め込まれている。これら羽口管６．７は、中央通路８と、こ の中央通路８を囲むように配置される環状通路９とを形成する。これら羽口管の 外側端において、これらの通路は薬剤の装入のために接続部１０．１１に連結さ れている。羽口管６．７を有する筒４は、これらの羽ロチツブと共に突出して前 記容器の内部に面し、これらはそれらの内側端と呼称することにし、突出長さａ だけ開口ブロック３の内側端面１２を突き抜け、開口ブロック３を貫通して延長 され、図示例では実質的に開口ブロック３の長さにほぼ一致した距離だけ筒の外 側端と共に開口ブロック３の外側端から突出している。この筒４の外側端は、ハ ウジングの壁に固定されると共に筒４と平行に延びる複数本の案内棒１５によっ て案内される第一の加圧板１４を与えている。参照番号１６は案内棒１５を支え 、かつ炉容器２の鉄製外部ケーシング１７に対して固定されるフランジとして機 能している。このフランジ１６はまた、シール部材１８も保持している。

羽口ヘッド１９に固定された同心状をなす羽口管６，７の外側端は、これら羽口 管６．７の外側端にて、第一の加圧板１４に押圧固定力にて連結される第二の加 圧板２０を有する。この第二の加圧板２０もまた、前記案内棒１５によって案内 される。

第２図に拡大視を示すように、前記筒４は潤滑層２１で被覆されており、この間 ４の外側と開口ブロック３の内側との間の環状隙間は、セメント層２２で塞がれ ている。上記潤滑層２１は開口ブロック３への筒４の挿入に先立って形成される 。これは簡４に対して一体的に形成される例えばモリブデン混合物の如き滑動部 材の被覆層とすることができる。この潤滑層は、筒４の装着に先立ってフィルム の形態で筒４に張り付けるようにしても良い。径方向穴２３は密封セメント層２ ２の形成のために開口ブロック３に形成され、このセメント層は径方向穴２３を 通して強制的に形成される。密封セメント層によって満たされる環状隙間の厚み は、径方向穴２３の通路によって強制的に形成される前記セメント層が開口ブロ ック３の端面１２．１３まで入り込むことができるように設定されなければなら ない。通常の次元で、０．５から１ｍｍの間の値が前記セメント層によって満た されることができる環状隙間の厚みとして適当なことが判明している。

内側の羽口管７は、外側の羽口管６の内側の空間で複数のスペーサ（図示せず） によって保持され、環状の隙間９を形成する。このため、スペーサが環状通路９ を通る薬剤の流れを実質的に損なわないように補償する必要がある。

一方、外側の羽口管６は、この外管の外側と筒の内側との間に形成される密封閉 鎖作動装置として、筒４に対しぴったりと嵌め込まれているが、筒と外管との間 の多少の長手方向の動きは可能となっており、従って、筒と外管との間の境界面 での軸方向の力の伝達は、実質的に回避される。そのため、潤滑１１２５−管の 製造時に形成される硬質の被覆か、あるいは管の差し込みに先立って形成される 皮膜にすることができる＋１外管６に形成され、そして管６．７の嵌合後に、筒 ４の少なくとも一つの径方向穴２６を通って、セメント層２７は外管６と筒４と の間の環状隙間を密封することで強制的に作られる。

溶融鉄の処理に対しては、特にマグネサイト・リン酸鉱物の混合物をセメントと して使用することが望ましく、溶融鉛の処理に対しては、特にクロム・マグネサ イト混合物をセメントとして使用することが望ましく、一方、溶融ガラスの処理 に対しては、特にマグネサイト・シリコン混合物をセメントとして使用すること が望ましい。

鉄溶湯中への酸素あるいは粉炭の如き処理薬剤の液面下吹き出しのために本願の 羽口構造を使用する場合、酸素ガスあるいはキャリアガス中に浮遊する微粉炭の 供給のための導管は、内側羽口管７の中央通路８に連通ずる接続部１０に連結さ れ、一方、冷却流体−特に霧化した水滴が好ましい−の供給のための導管は、環 状通路９に連通ずる接続部Ｉｆに連結される。冷却水の霧化は、例えばＥＰ−１ ８２９６５に記載されたような羽口ヘッド１９に組み込まれた霧化装置によって 行うことも可能である。

溶湯中に差し込まれる羽ロチツブの熱的・機械的負荷のため、この羽ロチツブが ａの長さだけ消耗する時、前記筒４は羽口管６，７と共に適当な距離ａだけ内側 に押され、従って消耗した羽ロチツブは、第二加圧板２０に付勢される軸方向の 力（矢印２９を参照のこと）により、第一加圧板１４と第二加圧板２０との間の 刃固定接続の結果として更新される。この作業は与えられた時間間隔でもたらす ことができ、保守点検寿命はこのような更新の自由を持たない羽口構造と比較す ると、実質上増大する。筒とこの筒を囲む開口煉瓦が外側の環状通路９を通過す る冷却流体によって、箇の全長に亙り、冷却されるという事実は、時間のより長 い周期を越えてそれらの交換を保証するのみならず、羽口構造の保守点検寿命を さらに増す。周知の羽口構造と比較して実質上増大する保守点検寿命をなし遂げ ることができ、一方、最も激しい熱的・機械的な負荷があるノズル先端で消費さ れる耐火材料の更新は、溶湯を処理するための手続を中断することな（、筒４の 内側への動きによってもたらすことができる。

第３図および第４図に一部のみ示した羽口構造は、円錐形状の開口ブロック３と ただ一つの羽口管６とを有する。第１図および第２図に示した第一の羽口構造の 構成部品と対応した構成部品には、これと同じ参照数字を用いている。第一の実 施例に関するこれらの構成部品の記述に注意を向ける。

第二実施例の羽口構造は、鉛鉱石の酸化と金属鉛の形態への鉛酸化物の鉱滓の還 元のために用いた。処理工程は二つの部分、すなわち酸化工程部分と還元工程部 分とに区分される。

鉄酸化物および鉛酸化物を高い割合で含む鉱滓は、酸化工程部分にて生産される 。その処理温度は１０００℃から１１００℃の間にある。それは、より多くの羽 口の使用程度を必要とする処理工程である。

還元工程部分は１２００℃から１３００℃の間の操作温度を必要とし、一方、鉱 滓は低率、すなわちおよそ２％の鉛酸化物と、約２０％の鉄酸化物を有する。

クロム・マグネサイトブロックは、マグネサイトブロックよりも長い保守点検寿 命を有している。このため、クロム−マグネサイトを円錐形の開口ブロック３に も筒４にも共に用いられる。処理薬剤は羽口管６の中央通路を通って各工程毎に 装入される。

フロントページの続き （７２）発明者　シュメルツアー、ワルターオーストリア国　Ａ　−２１０３ラ ンゲンツエルスドルフ　パメッサーガッセ　９

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. １．容器（２）の壁（１）に緊密に嵌合可能な耐火性の材料からなり、かつ気体 あるいは処理薬剤の装入のための軸穴（５）を有する耐火性の材料からなる円筒 体を軸方向移動可能に収納する開口ブロックを有し、取り付け状態で前記容器の 内部に面する羽口チップに対し、その反対側に前記円筒体の外側端は開口ブロッ ク（３）外に突出し、そしてその端部にて前記円筒体の軸方向変位のために第一 の加圧板（１４）が与えられるものである 溶湯中に薬剤を装入するための羽口構造において、 前記円筒体は、前記薬剤が装入される入口を前記外側端に形成した金属製の羽口 管（６，７）の少なくとも一方が差し込まれる筒（４）の形態をなしていること を特徴とする溶湯中に薬剤を装入するための羽口構造。
2. ２．前記筒（４）に嵌合されているのは、中央通路（８）とこの中央通路を囲む 少なくとも一つの環状通路（９）とを形成する少なくとも二本の同心状をなす金 属製羽口管（６，７）であり、前記薬剤を装入するためのこれら通路は、前記羽 口管の外側端で接続部材（１０，１１）に連結されていることを特徴とする請求 の範囲第１項に記載の羽口構造。
3. ３．前記筒（４）が耐熱性の潤滑層（２１）で被覆され、前記筒（４）の外側と 前記開口ブロック（３）の内側との間の環状隙間がセメント層（２２）で封止さ れていることを特徴とする請求の範囲第１項または第２項に記載の羽口構造。
4. ４．前記筒（４）がその外側に軸方向に延びる縦リプを有し、これら縦リプは前 記筒の表面の周囲に等間隔で配置されていることを特徴とする請求の範囲第１項 〜第３項のいずれかに記載の羽口構造。
5. ５．前記筒（４）の内側に近接する前記羽口管（６）の外側が熱的負荷に耐えら れる潤滑層（２５）で覆われており、前記羽口管（６）の外側と前記筒（４）の 内側との間の環状隙間が中間層（２７）で封止されていることを特徴とする請求 の範囲第１項〜第４項のいずれかに記載の羽口構造。
6. ６．前記開口ブロック（３）および／または前記筒（４）がその軸方向ほぼ中央 部に径方向穴（２３および／または２６）を有することを特徴とする請求の範囲 第１項〜第５項のいずれかに記載の羽口構造。
7. ７．前記羽口管（６，７）の少なくとも一方の外側端が、前記第一の加圧板（１ ４）に対して押圧固定状態で連結される第二の加圧板（２０）を有する羽口ヘッ ド（１９）に固定されていることを特徴とする請求の範囲第１項〜第６項のいず れかに記載の羽口構造。
8. ８．少なくとも一つの前記加圧板（１４，２０）は、前記ハウジングの壁に固定 されかつ前記筒に対して平行に延びる案内棒（１５）によって案内されることを 特徴とする請求の範囲第１項〜第７項のいずれかに記載の羽口構造。
9. ９．前記開口ブロック（３）および／または前記筒（４）を構成する耐火材料が 、主としてマグネサイトか、あるいはクロム・マグネサイトであることを特徴と する請求の範囲第１項〜第８項のいずれかに記載の羽口構造。
10. １０．前記潤滑層（２１，２５）は、主としてグラファイトペーストか、モリブ デン混合物か、石鹸石か、あるいは滑石で構成されていることを特徴とする請求 の範囲第１項〜第９項のいずれかに記載の羽口構造。
11. １１．前記セメント層（２２，２７）は主としてマグネサイト・リン酸鉱物混合 物か、クロム・マグネサイト混合物か、マグネサイト・シリコン混合物で構成さ れていることを特徴とする請求の範囲第１項〜第１０項のいずれかに記載の羽口 構造。
12. １２．溶湯を収容すると共に前記溶湯の液面高さよりも下に装入される薬剤を通 過させる前記容器（２）の壁（１）に緊密に嵌合される請求の範囲第１項〜第１ １項のいずれかに記載の羽口構造の操作方法であって、消耗する前記羽口チップ が前記羽口管（６，７）と共に前記容器の内部への筒（４）の追従動作によって 、連続的あるいは時間間隔をおいて更新されるものであることを特徴とする羽口 構造の操作方法。
13. １３．開口ブロック（３）の内側の端面（１２）からの突出長（ａ）は、内側へ の前記筒の追従動作によって、常に保持されていることを特徴とする請求の範囲 第１２項に記載の方法。
14. １４．少なくとも二本の同軸状をなす金属製羽口管（６，７）を有する羽口構造 を使用する時、冷却流体は前記通路（９）の一つを通って注入されることを特徴 とする請求の範囲第１２項または第１３項に記載の方法。
15. １５．冷却流体として、前記通路（９）に供給される霧化した水滴であることを 特徴とする請求の範囲第１４項に記載の方法。