JPH093522A - 耐火物被覆ランス - Google Patents

耐火物被覆ランス

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JPH093522A
JPH093522A JP14740095A JP14740095A JPH093522A JP H093522 A JPH093522 A JP H093522A JP 14740095 A JP14740095 A JP 14740095A JP 14740095 A JP14740095 A JP 14740095A JP H093522 A JPH093522 A JP H093522A
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JP
Japan
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refractory
lance
metal
coated
molten metal
Prior art date
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Application number
JP14740095A
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English (en)
Inventor
Makoto Kato
誠 加藤
Hisaki Kato
久樹 加藤
Masato Iiyama
眞人 飯山
Tatsuto Takahashi
達人 高橋
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JFE Engineering Corp
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NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐火物被覆ランスの耐火物被覆の亀裂を防止
する。 【構成】 芯金の回りを耐火物で被覆した耐火物被覆ラ
ンスにおいて、20℃を基準とした時の100℃から5
00℃迄の温度範囲における平均線膨張係数が8×10
-6/K以下であることを満足する金属を芯金とするの
で、耐火物被覆ランスの亀裂が発生せず、被覆ランスの
耐用回数の延長ができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は取鍋、溶銑容器内での精
錬に際し、溶銑あるいは溶鋼等の溶融金属中に処理剤を
吹き込むために使用する耐火物被覆ランスに関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】耐火物被覆ランスは、容器の溶融金属に
浸漬し、溶融金属の攪拌のためのガス、又は、ガスと共
に精錬剤のフラックスを溶融金属中に吹き込むために使
用される。
【0003】耐火物被覆ランスから溶融金属中に吹き込
まれたガスは溶融金属中で気泡となり、その気泡が溶融
金属との比重差によって溶融金属中を上昇し、その途中
で溶融金属を攪拌し、かつ溶融金属中の介在物を吸着す
る。又、耐火物被覆ランスから溶融金属中に吹き込まれ
た精錬用フラックスは、例えば溶銑中の硫黄、燐等の溶
融金属中の不純物と反応した後、溶融金属表面に浮上す
ることによって不純物を除去する。更に、溶融金属表面
に浮上したフラックスは溶融金属表面を覆い、溶融金属
の表面からの放熱防止及び溶融金属中に浮遊している介
在物の吸収等の機能を有する。
【0004】容器内での溶融金属の処理が完了すると、
耐火物被覆ランスは溶融金属から取り出され、耐火物被
覆ランス置場で放冷される。
【0005】耐火物被覆ランスは金属管からなる芯金の
下端近傍にガス吹き込み口を有し、芯金の外側は耐火物
で被覆されている。ガス及びフラックスは芯金の上端か
ら装入され、下端のガス吹き込み口から溶融金属中に吹
き込まれる。
【0006】
【発明が解決しょうとする課題】耐火物被覆ランスは、
上記のような過酷な使用環境で間欠的に繰り返して使用
されるので、耐用回数は低くなっている。
【0007】耐火物被覆ランスの耐用回数の低い原因
は、芯金と耐火物の熱膨張のアンバランスにより耐火物
に亀裂が発生して、耐火物が溶損する以前に芯金から剥
離するためである。即ち、耐火物被覆ランスが溶融金属
中に浸漬された状態では、耐火物は溶融金属から熱を受
け温度が上昇するが、芯金は吹き込みガスにより冷却さ
れている。一方、溶融金属を処理した後、次の溶融金属
の処理までの間は、耐火物被覆ランスは耐火物被覆ラン
ス置場で吹き込みガスを止めた状態で放冷されるので、
芯金は耐火物から熱を受けて加熱されて膨張し、逆に耐
火物は周りの雰囲気及び芯金から冷却されて収縮する。
このように、芯金と耐火物の熱膨張のアンバランスが発
生し、これにより耐火物に亀裂が発生して、耐火物が溶
損する以前に芯金から剥離する。
【0008】この問題を解決するために、特開昭59−
145720号公報に示される方法が提案されている。
この方法は、耐火物被覆ランスで溶融金属を攪拌・精錬
処理した後、耐火物被覆ランス置場で待機中の耐火物被
覆ランスの芯金に、常温以下にした冷却ガスを流して冷
却し、芯金が耐火物の熱により膨張することを防止して
いる。
【0009】しかしながらこの方法では、溶融金属の処
理を行うガスの他に、耐火物被覆ランスの芯金を冷却す
るためのガス冷却装置が必要であり、設備的に複雑にな
るという問題があった。又、芯金に冷却ガスを流すため
に芯金が過剰に冷却されると、耐火物被覆ランスの耐火
物も過剰に冷却されるので、熱衝撃により耐火物に亀裂
が発生し耐用回数が低下するという問題があった。
【0010】又、特開平3−111510号公報に示さ
れる技術は、中空耐火断熱素材を1〜20重量%含有す
るキャスタブルで芯金を被覆して、断熱効果を上げ、芯
金の温度上昇を防止するものであるが、芯金の温度はせ
いぜい500℃以下に抑えることが可能であるのみで、
芯金の膨張を防止していない。
【0011】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたものであって、芯金が耐火物の熱により
膨張しても耐火物被覆ランスの耐火物に割れの生じない
耐火物被覆ランスを提供するものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の耐火物被覆ラン
スは、芯金の回りに耐火物で被覆した耐火物被覆ランス
において、20℃を基準とした時の100℃から500
℃迄の温度範囲における平均線膨張係数が8×10-6
K以下である金属を芯金とすることを特徴とするもので
ある。但し、ここでKは絶対温度を示している。
【0013】又、本発明の第2の発明は、第1の発明に
おいて、20℃を基準とした時の100℃から500℃
迄の温度範囲における平均線膨張係数の最大値と最小値
との差が3×10-6/K以下である金属を芯金とするこ
とを特徴とするものである。
【0014】
【作用】発明者等は溶銑の脱燐処理における窒素ガス吹
き込み用の耐火物被覆ランスの使用中と耐火物被覆ラン
ス置場での待機中における耐火物表面と芯金表面の温度
を測定した。ここで耐火物表面の測温位置は耐火物表面
から10mmの位置とした。耐火物被覆ランスの径は3
00mm、芯金の径は90mmで、処理時間は19分、
待機時間は24分である。測定結果を図5に示す。耐火
物表面温度は溶銑脱燐処理開始から上昇するが、処理終
了後には直ちに耐火物表面温度の低下が始まる。一方芯
金の表面温度も処理開始とともに上昇を始めるが、耐火
物表面と異なり処理後も10分ほど温度の上昇が続く。
これは処理時には窒素ガスを吹き込んでいるので芯金が
冷却されるのに対して、処理後は窒素ガスを止めるため
芯金は冷却されず、耐火物に蓄えられた熱によって加熱
されるためである。
【0015】この測定結果では、芯金の表面温度は処理
中及び待機時中には最小値は150℃、最大450℃の
間に変動する。
【0016】従来は芯金には炭素鋼が使用されており、
日本金属学会編の金属データブック116頁(丸善株式
会社発行)によれば、炭素鋼の平均線膨張係数は表1に
示すように、温度が高くなるほど大きくなり、炭素濃度
0.23%以下の所謂普通炭素鋼の0℃から500℃ま
での平均線膨張係数は13.9〜14.2×10-6/K
となっている。
【0017】温度t1 と温度t2 の間の平均線膨張係数
αは(1)式で与えられる。 α =(1/l0 )×(l2 −l1 )/(t2 −t1 ) ……… (1) 但し、l0 は0℃における長さ、l2 は温度t2 Kにお
ける長さ、そしてl1 は温度t1 Kにおける長さであ
り、本願ではt1 として20℃(293K)を採用して
いる。即ち本願の平均線膨張係数とは20℃からある温
度まで加熱した時の膨張率を温度1K当たりに換算した
値である。表1では0℃を基準に平均線膨張係数を算出
しているが、本願の20℃を基準とした場合と平均線膨
張係数に大差はない。
【0018】
【表1】
【0019】一方、耐火物の使用温度範囲での平均線膨
張係数は一般的に8×10-6/K以下である。
【0020】このように耐火物と芯金金属との平均線膨
張係数に差があると、処理時、待機時の熱サイクルを受
けた時、耐火物の膨張が芯金の膨張に追いつかず、耐火
物に亀裂が発生する。特に処理直後の耐火物表面温度が
低下し、芯金の温度が上昇した時期に亀裂が発生しやす
い。
【0021】本発明において芯金の温度を100〜50
0℃としたのは、耐火物被覆ランスは繰り返し使用され
るため、芯金の温度が100℃以下に冷却されるまで放
置されることは通常ないことと、芯金の温度が100℃
未満では耐火物被覆ランスを溶湯に挿入する時の耐火物
の温度と芯金の温度差が大きいために耐火物に亀裂が発
生するので本発明の目的を達成されないからであり、5
00℃を上限としたのは本発明の目的上これ以上の温度
を必要としないことによるものである。
【0022】芯金の使用温度である100〜500℃の
温度範囲で耐火物の平均線膨張係数に近い8×10-6
K以下の平均線膨張係数を持った金属を芯金とすること
により、処理時、待機時の熱サイクルを受けた場合にお
いても、耐火物の温度挙動と芯金の温度挙動による両者
の膨張量、収縮量が近くなるため、耐火物の亀裂が抑制
できる。
【0023】又、100〜500℃の温度範囲で平均線
膨張係数が8×10-6/K以下であっても、平均線膨張
係数が急激に変化すると、平均線膨張率の急激な変化に
より耐火物に亀裂を発生させる。そのため、100〜5
00℃の温度範囲での平均線膨張係数の最大値と最小値
の差が3×10-6/K以下であることが望ましい。
【0024】
【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【0025】図1に示すように容器1に溶融金属2を注
入し、耐火物被覆ランス3を溶融金属2に浸漬させて、
耐火物被覆ランス3から溶融金属2の攪拌のためのガ
ス、又は溶融金属2の精錬のためのガス及びフラックス
を吹き込んでいる。
【0026】耐火物被覆ランス3からガス及びフラック
スが溶融金属2中に吹き込まれ、4は吹き込まれたガス
気泡であり、このガス気泡は溶融金属2との比重差で溶
融金属2中を上昇し、その途中に溶融金属2の攪拌及び
溶融金属2中の介在物を吸着する機能を有している。5
はスラグで溶融金属2の表面からの放熱防止及び溶融金
属2中に浮遊している介在物の吸収等の機能を有してい
る。
【0027】容器1内での溶融金属2の攪拌及び精錬が
完了すると、耐火物被覆ランス3は溶融金属2中から取
り出され、耐火物被覆ランス3の置場で自然放冷され
る。
【0028】耐火物被覆ランス3は図2に示すような構
造を有している。芯金6はその下端近傍にガス吹き込み
口7を有している。そして芯金6の外側は耐火物8で被
覆されている。攪拌のガス、又は精錬のガス及びフラッ
クスは芯金6の上端から注入され、下端のガス吹き込み
口7から溶融金属2中に吹き込まれる。
【0029】(実施例1)図1は本発明の実施例を示す
溶融金属容器と耐火物被覆ランスの断面図で、溶融金属
として溶銑を処理する場合を示す。溶融金属容器の容量
は200t、耐火物被覆ランスの長さは8150mm、
耐火物被覆ランスの径は300mm、芯金の径は90m
mで、攪拌ガスとして窒素ガス、吹き込みフラックスと
してCaOを使用した。
【0030】芯金に被覆する耐火物はアルミナ・スピネ
ルキャスタブルを用いた。この耐火物被覆ランスを用い
て溶銑の脱硫処理を行った。芯金の金属としては鉄−N
i(Niは約30%、残部は鉄)合金で、この合金の2
0℃を基準とした時の温度と平均線膨張係数との関係を
図3に示す。図3に示すように20℃から100℃迄の
平均線膨張係数は0.8×10-6/K、20℃から50
0℃迄の平均線膨張係数は7.4×10-6/Kであり、
100℃から500℃迄の温度範囲における平均線膨張
係数は8×10-6/Kより小さい値である。
【0031】溶銑の脱硫処理の処理時間は17分、待機
時間は27分である。この条件で繰り返し使用した時の
耐火物被覆ランスの耐用回数の比較を行った結果、本発
明による耐火物被覆ランスの耐用回数は平均45回であ
るのに対して、従来の炭素鋼の芯金を用いた耐火物被覆
ランスの寿命は30回となり著しく向上した。尚、本発
明の耐火物被覆ランスに亀裂は発生しなかった。
【0032】(実施例2)実施例1と同一の溶融金属容
器、同一形状の耐火物被覆ランスで、溶銑の同一の処理
を実施した。
【0033】芯金に被覆する耐火物はアルミナ・スピネ
ルキャスタブルを用いた。この耐火物被覆ランスを用い
て溶銑の脱硫処理を行った。芯金の金属としては鉄−N
i−Co(Niは約30%、Coは約15%、残部は
鉄)合金で、この合金の20℃を基準とした時の温度と
平均線膨張係数との関係を図4に示す。図4に示すよう
に20℃から100℃迄の平均線膨張係数は4.2×1
-6/K、20℃から500℃までの平均線膨張係数は
5.8×10-6/Kであり、100℃から500℃の範
囲での平均線膨張係数の最小値は約300℃における
3.8×10-6/Kで、最大値は500℃における5.
8×10-6/Kで、最大値と最小値との差は2×10-6
/Kである。
【0034】溶銑の脱硫処理の処理時間は17分、待機
時間は27分である。この条件で繰り返し使用した時の
耐火物被覆ランスの耐用回数の比較を行った結果、本発
明による耐火物被覆ランスの耐用回数は平均60回であ
るのに対して、従来の炭素鋼の芯金を用いた耐火物被覆
ランスの寿命は30回となり、著しく向上した。尚、本
発明の耐火物被覆ランスの亀裂は発生しなかった。
【0035】尚、通常金属の平均線膨張係数は高いの
で、平均線膨張係数の下限は限定していないが、0.5
×10-6/K以下になると、逆に芯金の膨張が耐火物の
膨張に追いつかず、芯金から耐火物が剥離、脱落し易く
なるので、0.5×10-6/K以上が望ましい。又、芯
金の外周部の被覆部に断熱効果の高い耐火物等を設け断
熱効果を上げることで芯金の表面温度が低くなるので、
更に耐火物被覆ランスの耐用回数が向上する。
【0036】
【発明の効果】本発明によれば、耐火物被覆ランスの芯
金に低い平均線膨張係数の金属を用いているので、耐火
物の亀裂が発生せず、耐火物被覆ランスの耐用回数の延
長ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に用いられた溶融金属処理装置
の概要図である。
【図2】本発明の実施例に用いられた耐火物被覆ランス
の概要図である。
【図3】本発明の実施例1に用いられた芯金金属の温度
と20℃を基準とした時の平均線膨張係数との関係を示
す図である。
【図4】本発明の実施例2に用いられた芯金金属の温度
と20℃を基準とした時の平均線膨張係数との関係を示
す図である。
【図5】耐火物被覆ランスの使用中及び置場での待機中
の耐火物の表面温度及び芯金表面温度と経過時間との関
係を示す図である。
【符号の説明】
1 溶融金属容器 2 溶融金属 3 耐火物被覆ランス 4 ガス気泡 5 スラグ 6 芯金 7 ガス吹き込み口 8 耐火物
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 達人 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 芯金の回りを耐火物で被覆した耐火物被
    覆ランスにおいて、20℃を基準とした時の100℃か
    ら500℃迄の温度範囲における平均線膨張係数が8×
    10-6/K以下である金属を芯金とすることを特徴とす
    る耐火物被覆ランス。但しKは絶対温度である。
  2. 【請求項2】 20℃を基準とした時の100℃から5
    00℃迄の温度範囲における平均線膨張係数の最大値と
    最小値との差が3×10-6/K以下である金属を芯金と
    することを特徴とする請求項1に記載の耐火物被覆ラン
    ス。
JP14740095A 1995-06-14 1995-06-14 耐火物被覆ランス Pending JPH093522A (ja)

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JP14740095A JPH093522A (ja) 1995-06-14 1995-06-14 耐火物被覆ランス

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JP14740095A JPH093522A (ja) 1995-06-14 1995-06-14 耐火物被覆ランス

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JPH093522A true JPH093522A (ja) 1997-01-07

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JP14740095A Pending JPH093522A (ja) 1995-06-14 1995-06-14 耐火物被覆ランス

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JP (1) JPH093522A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006338811A (ja) * 2005-06-03 2006-12-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd 光ピックアップ及びその調整装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006338811A (ja) * 2005-06-03 2006-12-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd 光ピックアップ及びその調整装置

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Effective date: 20010612