JPH0762165B2 - 耐火物製単管吹き込みノズル - Google Patents

耐火物製単管吹き込みノズル

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JPH0762165B2
JPH0762165B2 JP62069093A JP6909387A JPH0762165B2 JP H0762165 B2 JPH0762165 B2 JP H0762165B2 JP 62069093 A JP62069093 A JP 62069093A JP 6909387 A JP6909387 A JP 6909387A JP H0762165 B2 JPH0762165 B2 JP H0762165B2
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pipe
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政登 向
泰民 深見
義夫 中島
尚玄 森谷
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Nippon Steel Nisshin Co Ltd
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Nisshin Steel Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は粉状の固体物質と酸素含有気体とからなる精錬
用物質を溶融金属中に吹き込む単管吹き込みノズルに関
するものである。
従来技術 従来、底吹きインジエクションを行うためのノズルとし
ては、Q−Bop転炉などにみられる二重管構造のノズル
(羽口)が一般的に使用されている。この二重管ノズル
では、外管において冷却用ガス流をノズル溶損防止のた
めに流し、内管において酸素及び精錬剤を流す構造とな
っており、各々のガス及び精錬剤を供給するための設備
及び配管が煩雑化し、それれに伴い設備量が増大する。
このノズルにはステンレスパイプを使用しているが長期
間の使用においては、その内径が摩耗し、長期間にわた
る安定した底吹きインジェクションが望めない。
本発明者は、以上の従来技術の問題点に鑑み、精錬剤と
精錬ガスを、高アルミナ質の焼成レンガにボーリング加
工を施した極く簡単な構造の単管ノズルにより浴中に連
続的に底吹きインジエクションすることを行った。この
焼成レンガ製のノズルは、溶損および熱衝撃による割れ
に対しては顕著な効果が認められたが、精錬物質が通過
する部位、すなわち管の内壁が大きく摩耗していること
が認められ、長期間にわたる安定した底吹きインジェク
ションは望めない。
発明が解消しようとする問題点 上記の如く従来技術では、設備費の増大、操作の煩雑
さ、ノズル内壁の摩耗による底吹きインジェクション操
業の不安定化、更にノズル寿命が短くなることに伴う生
産量に対するノズル費用の増大等の問題点があった。
本発明は従来技術の上記の種々の問題点を解消し、安価
な設備費で簡便な操作のもとに安定した底吹きインジェ
クションを長期にわたり行うことのできる吹込みノズル
を提供することを目的とする。
問題点を解決するための手段 本発明は、上記の問題点を、第1にノズル本体に挿入固
定される単管を、ステンレス製導管とこの導管の先端に
同心状に結合されたセラミックス製パイプとにより形成
し、セラミックスパイプが湯に接する位置から最大で精
錬装置外壁面の位置まで延在していることを特徴とする
耐火物製単管吹き込みノズルにより達成した。
更に本発明は、上記の問題点を、ノズル本体に挿入固定
される単管を、ステンレス製導管とこの導管の先端に同
心状に結合されたセラミックス製パイプとにより形成
し、導管の後端部に配管接続用フランジを固定し、導管
の外部に導管と同心状に且つノズル本体端部からフラン
ジまで延在する補強用鋼管を固定したことを特徴とする
耐火物製単管吹き込みノズルにより達成した。
セラミックスパイプとしてはZrO2系等の酸化物系セラミ
ックス、SiN4系等の窒化物系セラミックス、SiC系等の
炭火物系セラミックスのいずれか、又はそれらの2つ以
上の組合せよりなる複合セラミックスよりなるパイプを
用いる。
前記単管を通して粉状の固体物質と酸素含有気体とから
なる精錬用物質を湯面下から連続的に供給する。この単
管によりノズルに生じる溶損、摩耗、熱衝撃による割れ
等を防止し、ノズルの長寿命化を図り、操作の簡便化、
設備費の節減を図ることができる。
粉状の固体物質と酸素含有気体とからなる精錬用物質を
浴内に吹き込むノズルを単管構造とし、精錬装置の壁内
に取り付けることにより、二重管構造の問題点である、
諸設備の増大、操作が煩雑であるということは回避でき
るが、極めて反応性の高い精錬用物質を冷却ガスなしに
単管ノズルを通して溶湯中に吹き込むことはノズルの溶
損を生じるのが必至であり、非常に困難な技術とされて
いた。しかし本発明者の実験によると、精錬装置の壁内
に取り付けた単管ノズルから酸素富化ガスを吹き込んで
も、このガス中に固体物質を同伴させると、むしろガス
中の酸素濃度を高めた方が、ノズルを溶損することがな
く、半永続的な吹き込みができることがわかった。しか
もこの粉状の固体物質としては、精錬に必要な固体物質
であってもよい。この場合、上吹きランスからの吹き込
みを同様にして行なうとランスはすぐに溶損するが、精
錬容器の壁内に取り付けた単管ノズルによる湯面下から
の底吹きインジェクションの場合には溶損を生じない。
ノズルの精錬用物質が通過する部分のうち、湯に接する
位置から最大限で精錬装置の外壁に至るまでの間に、前
記セラミックスパイプを用いることにより、ステンレス
を含む鋼製のパイプに比較して耐摩耗性がはるかに良好
になる。特に酸化物系セラミックスは酸化雰囲気のもと
で酸化反応による溶損を防止し、窒化物系セラミックス
及び炭化物系セラミックスは熱衝撃による割れを防止す
る効果を有する。
セラミックスパイプを湯面に接する位置より外側とし、
浴内にセラミックスパイプを突出させることにより想定
される溶損が容易に行われることを防止した。更にセラ
ミックスパイプは最大限で精錬装置の外壁面までとし、
精錬装置外に突出させないことにより、精錬装置の傾転
時や外部から機械的衝撃を受けたときなどにセラミック
スパイプが折損するのを防止した。
セラミックスパイプまでの導管をステンレス鋼にするこ
とにより、酸素富化ガスによる燃焼事故を防止すること
ができる。
導管の外部に補強用パイプを固定配置したことにより、
精錬装置の傾転時又は外部から機械的衝撃を受けたとき
にノズルを保護することを可能にした。導管はフランジ
により配管接続できるので、精錬用物質の供給設備等と
の接続が簡単で且つ確実にできるようになった。
単管の導管とセラミックスパイプを耐火性セメントによ
り結合することにより、接続面における導管とセラミッ
クスパイプの加工精度をあまり要求しないですむように
なり、しかも結合部におけるシール効果が高められた。
実施例 本発明の詳細を図に示す実施例に基づいて説明する。
第1図において、吹き込みノズル1は耐火物よりなる中
空ノズル本体2と、該ノズル本体2の中空穴に挿入固定
される単管3とを有する。
単管3はステンレス製導管4と、該導管4の先端に例え
ば耐火セメント5により結合固定されるセラミックスパ
イプ6とよりなる。
ノズル本体2の中空穴に単管3を挿入固定する代りに単
管3のまわりに例えばAl2O3−Cr2O3系不定形耐火物を図
に示すような例えば先細の截頭円錐形状に成形すること
ができる。
ノズル本体2は焼成後先端(図の上端)の一部を除いて
全面を鋼製薄板7によりカバーする。
導管3のノズル本体2の後方に突出している導管3の後
端部分に導管3と同心状に補強用鋼管8を挿入し、配管
接続用フランジ9を、補強用鋼管8をノズル本体2の後
端に押圧する状態で、導管3の後端に固定する。
ノズル本体2は第2図に示すように精錬装置の壁17を構
成する耐火レンガに設けられたノズル孔10に挿入され、
ノズル本体2の上面は壁17の内面(図の上面)に同一面
となるように、又ノズル本体2の後端面(底面)は壁17
の外面に設けられた鉄皮11の外面と同一面となるように
設定される。ノズル穴10とノズル本体2の周面との間の
間隙12には耐火モルタルを充填し、ノズル1の脱落を防
止するためにくさび13により壁17に対し固定されてい
る。
ノズル1は精錬装置に第2図に示すように取付けて後単
管3を構成する導管4のフランジ9に精錬剤供給用配管
14がフランジ接続され、粉状の固定物質と酸素含有気体
とからなる精錬剤15を単管3を通して底吹きインジェク
ションする。
ノズル1を取付ける耐火レンガは精錬装置の壁17を構成
する耐火レンガに限定されるものではなく、例えば通常
にみられるバックアタック現象による機械的衝撃に対し
て有効な耐火レンガを用いてもよい。
ノズル1の脱落防止方法は図のくさびによる固定方法に
限定されるものではなく、精錬装置の形態に合わせて適
宜の固定方法を用いることができる。
上記のあらかじめ別体として形成されたノズルを取付け
る例に対し、精錬装置の壁を構成する耐火レンガに単管
3を挿入できる穴を形成し、その穴の中にセラミックス
パイプ6と導管5とを固定した導管3を挿入し、その後
その穴を耐火モルタル等で密閉することによりノズルを
形成することもできる。
第2図に示すように精錬装置、例えば5ton規模の精錬装
置の底部に耐火物製単管ノズルを取り付けて、溶銑中に
底吹きインジェクションをした後のノズル断面形状を調
べると第3図に示すようになった。
第3図aは本発明に係るノズルを示し、セラミックスパ
イプの材質をSi3N4−SiCの複合系としたものである。第
3図bは従来の高アルミナ質の焼成レンガにボーリング
加工したのみのものを示す。
実験条件として、溶銑成分をC;4.0%,Mn;0.30%,Si;0.4
0%,P;0.100%,S;0.035%とし、処理温度を1,350℃と
し、この溶銑に対して酸素濃度80%(20%窒素)のガス
とともに、40%CaO、10%CaF2,50%ミルスケールからな
る粉状物質を毎分24kgの供給速度で溶銑中に底吹きを行
い、ガスの流量は3.0Nm3/分とした。尚ガス中の酸素濃
度の配分および固気比(粉体重量kg/ガス流量Nm3)を8
とした。
吹き込み時間を、1回につき15分の実験を10回、すなわ
ち合計150分とし、その後ノズルを精錬装置から取外
し、縦断面でノズルを切断し、その断面形状を調査し
た。その結果第3図(a)、(b)に示すようにいずれ
のノズルもノズル上面にメタル分を若干含むスラグ質の
凝固殻16が生成した。
粉体が通過するノズル内径の部位については実験後の内
径寸法は表1に示すような結果となった。
測定位置として先端部(I)、中央部(II)、ステンレ
ス導管の直上部(III)の3個所を選定し、実験前の内
径を15.0mmとして実験したもので、この結果から本発明
のノズルでは寸法変化がなく、ノズルの溶損が全く認め
られなかった。しかし従来ノズルでは測定位置Iでは0.
5mm、測定位置IIでは2.5mm、測定位置IIIでは4.5mmの摩
耗が認められる。このことから本発明ノズルが従来ノズ
ルに比べて耐摩耗性が優れていることが明らかになっ
た。本発明ノズルでは熱衝撃によるクラックも認められ
ず、十分満足する結果が得られた。
本発明の効果 本発明に係る耐火物製単管ノズルを底吹きインジェクシ
ョン等の吹き込み冶金に供することにより、設備費が安
価で、操作が簡便で安定したインジェクション操業を長
期にわたり実施することを可能とした。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るノズルの構造を示す断面図、第2
図は本発明に係るノズルを精錬装置に取付けた状態を示
す部分断面図、第3図は吹き込み実験後のノズル形状を
示す断面図で、aは本発明に係るノズル、bは従来ノズ
ルの一例を示す図である。 1……ノズル、2……ノズル本体 3……単管、4……導管 5……耐火セメント、6……セラミックス製パイプ 7……鋼製薄板、8……補強用鋼管 9……配管接続用フランジ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森谷 尚玄 広島県呉市昭和町11番1号 日新製鋼株式 会社呉研究所内 (56)参考文献 特開 昭61−106704(JP,A) 特公 昭62−8486(JP,B2)

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】精錬装置の壁に形成されたノズル孔に挿入
    固定される耐火物製空中ノズル本体と、該ノズル本体の
    中空穴に挿入固定される単管とを有する耐火物製単管吹
    き込みノズルにおいて、前記単管がステンレス製導管
    と、該導管の先端に同心状に結合されたセラミックス製
    パイプとにより形成され、該セラミックス製パイプがノ
    ズル本体の湯に接する位置から最大限で精錬装置の外壁
    面の位置まで延在していることを特徴とする耐火物製単
    管吹き込みノズル。
  2. 【請求項2】前記セラミックス製パイプがZrO2等の酸化
    物系セラミックスパイプよりなることを特徴とする、特
    許請求の範囲第1項に記載の耐火物製単管吹き込みノズ
    ル。
  3. 【請求項3】前記セラミックス製パイプがSi3N4等の窒
    化物系セラミックスパイプよりなることを特徴とする、
    特許請求の範囲第1項に記載の耐火物製単管吹き込みノ
    ズル。
  4. 【請求項4】前記セラミックス製パイプがSiC等の炭化
    物系セラミックスパイプよりなることを特徴とする、特
    許請求の範囲第1項に記載の耐火物製単管吹き込みノズ
    ル。
  5. 【請求項5】前記セラミックス製パイプが酸化物系と窒
    化物系と炭化物系のうちの少なくとも2つの組合わせよ
    りなる複合セラミックスパイプよりなることを特徴とす
    る、特許請求の範囲第1項に記載の耐火物製単管吹き込
    みノズル。
  6. 【請求項6】前記導管とセラミックスパイプの結合に耐
    火セメントが用いられていることを特徴とする、特許請
    求の範囲第1項に記載の耐火物製単管吹き込みノズル。
  7. 【請求項7】精錬装置の壁に形成されたノズル孔に挿入
    固定される耐火物製中空ノスル本体と、該ノズル本体の
    中空穴に挿入固定される単管とを有する耐火物製単管吹
    き込みノズルにおいて、前記単管がステンレス製導管
    と、該導管の先端に同心状に結合されたセラミックス製
    パイプとにより形成され、前記導管の後端に配管接続用
    フランジが固定され、前記導管の外部に導管と同心状補
    強用鋼管がノズル本体端部と前記フランジとの間に延在
    して固定されていることを特徴とする耐火物製単管吹き
    込みノズル。
JP62069093A 1987-03-25 1987-03-25 耐火物製単管吹き込みノズル Expired - Lifetime JPH0762165B2 (ja)

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JPS63235421A JPS63235421A (ja) 1988-09-30
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JPS61106704A (ja) * 1984-10-31 1986-05-24 Kawasaki Steel Corp 製鋼容器単管羽口
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