(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属材料の溶解、溶融金属の精錬に使用する電気炉で、炉内金属材料の溶解促進、溶融金属の精錬のため、溶融金属内に上面から酸素または酸素含有ガスを吹き込む水冷ランスにおいて、該水冷ランスは、酸素または酸素含有ガスの通路となるパイプと、その外周部に同芯状の内管・外管からなる水冷２重管部を設けた構成とし、前記パイプは前記水冷ランスの炉内挿入時に炉内に位置する部分と炉外に位置する部分とに分離し、且つ分離部にフランジを介して接離可能とし、前記各々の内管・外管の端部をホースまたは配管で接続したことを特徴とする電気炉の非消耗水冷ランス構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属材料の溶解、溶融金属の精錬等に使用される電気炉において、酸素を超音速で吹込み、粉体を必要に応じて吹き込む酸素または酸素含有ガスを吹込む水冷ランスの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属材料の溶解、溶融金属の精錬等に使用される電気炉として、炉内に装入した金属材料の上方に配設した電極と、炉底，側壁等の炉壁に取り付けた電極との間に電流を流し、金属材料の溶解、溶融金属の精錬を行う直流電気炉、また、炉内に装入した金属材料の上方に配設した３本の電極間に電流を流し金属材料の溶解、溶融金属の精錬を行う交流電気炉が知られている。この種の電気炉は金属材料の溶解促進、溶融金属の精錬を行うために、酸素及び粉体をパイプを使用し、炉内の溶融金属内に吹き込む操業が一般的に行われている。
【０００３】
従来、作業者が酸素及び粉体を吹き込むためのパイプを保持し、炉内に吹き込む作業を行っていたが、例えば、実開平２−３８４５７号公報に示されるように、パイプを自走台車上に搭載させ、機械的に酸素及び粉体を吹き込むためのパイプを把持、炉内へ送り込む装置が提案され、作業者の重筋、高温環境下の作業を軽減している。
【０００４】
一方、特開平７−１２４６６号公報に示されるように、非消耗型ランスを用いて酸素及び粉体を炉内へ吹き込むことにより、作業者の重筋、高温環境下の作業をなくす技術が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、非消耗型水冷ランスを用いて酸素及び粉体を炉内に吹き込む作業については、作業者の重筋、高温環境下の作業はなくなったが、酸素を吹き込む非消耗型水冷ランスについては、当然のことながらある不規則な周期で酸素を吹き込むランス本体を交換する必要がある。使用条件にもよるが、例えば約１０００ヒート使用程度で非消耗型水冷ランスを交換する必要があり、非消耗水冷ランス本体を駆動部から一体で外す必要があり、このための交換作業時間が数時間、または、それ以上の時間が必要となり、その間操業を止める必要があり生産阻害を起こしてしまうという問題があった。
【０００６】
また、非消耗ランス本体の寿命は炉内に挿入される先端部の損傷が原因であり、炉内へ挿入されていないランスの部分については損耗していないにも関わらずランス本体を一体で交換するのは不経済的であるという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記技術課題を解決するためのもので、その目的とするところは酸素を吹き込む非消耗水冷ランスの交換作業時間の短縮と経済的な交換を可能にするする水冷ランスの構造を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は金属材料の溶解、溶融金属の精錬に使用する電気炉で、炉内金属材料の溶解促進、溶融金属の精錬のため、溶融金属内に上面から酸素または酸素含有ガスを吹き込む水冷ランスにおいて、該水冷ランスは、酸素または酸素含有ガスの通路となるパイプと、その外周部に同芯状の内管・外管からなる水冷２重管部を設けた構成とし、前記パイプは前記水冷ランスの炉内挿入時に炉内に位置する部分と炉外に位置する部分とに分離し、且つ分離部にフランジを介して接離可能とし、前記各々の内管・外管の端部をホースまたは配管で接続したことを特徴とする電気炉の非消耗水冷ランス構造である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を添付の図面をもとに詳しく説明する。
図１は本発明を適用したカッティング時期の直流電気炉の断面図、図２は溶融金属が殆どを占める、または溶融金属のみの時期の直流電気炉の断面図、図３は従来の酸素吹き込み用ランスを適用したカッティング時期の直流電気炉の断面図である。
【００１０】
図１において、直流電気炉１は、耐火物２と水冷ボックス３とで覆われた炉本体４と、その上部に配設された炉蓋５からなり、炉蓋５には中心部から昇降自在な上部電極６を、また炉底には炉底電極７を配設して、上部電極６と炉底電極７に供給される直流電流により、主に直流電気炉内に装入されたスクラップの溶融金属８と上部電極６の先端との間に形成されるアークによってスクラップを溶解し、または溶融金属８を加熱する。
【００１１】
未溶解金属１５の溶解の促進、溶融金属８の加熱補助、精錬を行うために、炉本体４に配設された作業口９より水冷された酸素吹込み用ランス１０と酸素吹込み用ランス１０の下部に配設した水冷された粉体吹込み用ランス１１を炉内に装入してある。ランス１０，１１は、前後進及び昇降駆動装置（図示せず）により、炉内での前後上下方向の位置調整を行える。酸素吹き込み用ランス１０は２分割されており、分割部はフランジ１９にて締結している。
【００１２】
また、図１は未溶解金属１５を酸素吹き込み用ランス１０から吹き出す酸素によってカッティングする場合を示し、あらかじめ加熱された未溶解金属１５に酸素を吹き付けて未溶解金属１５をカッティングする場合、カッティング時吹き付け酸素が未溶解金属１５に衝突して跳ね返り、酸素吹き込みランスの先端部のみが損傷する。
損傷した酸素吹き込みランス１０を退避させて先端部の損傷部のみフランジのボルトを緩めてランス先端部１０ａのみを取り替えればよい。
【００１３】
図３に示した従来のランス１０は、一体物であり、ランスホルダー１２に保持されているが、本発明のランス１０は、図２に示すように、炉内に装入される先端部ランス１０ａと後端部ランス１０ｂとにより構成され、酸素の流れるパイプはフランジ１９で接続され、外部の水冷部は冷却水ホース２０で接続され、冷却されている。フランジ１９はボルト接合でなく、コッター等で接合して合ってもよく、冷却水ホース２０は固定配管で構成してあってもよいことは、言うまでもない。
【００１４】
ランス１０ｂ，１１は、ランスホルダー１２により保持され、ランスホルダー１２はピン１６により一方をアーム１３に支持され、さらに他方をアーム１３にピン１７を介して取り付けられた駆動装置（例えば油圧シリンダー）１４とピン１８により支持されており、駆動装置１４の押し引きにより酸素吹き込みランス１０の吹き込み角度を変化させることができる。
【００１５】
電気炉１の炉内に金属材料を装入した後、上部電極６と炉底電極７との間に電流を流し未溶解金属１５の溶解を開始する。このとき、溶解を開始するとほぼ同時に酸素吹き込み用ランス１０、粉体吹き込みランス１１を未溶解金属１５に当たらないようにランスの前後進装置（図示せず）によりランスを前進させ、酸素を吹き始める。
【００１６】
未溶解金属１５の溶解が進むにつれて、吹き込み位置に溶融金属８と未溶解金属１５とが混在するようになる。この時期より必要に応じて粉体吹き込み用ランス１１を介して粉炭、石灰等の粉体を炉内に吹き込む。さらに未溶解金属１５の溶解が進むにつれて酸素の溶解促進効果により、酸素吹き込み用ランス１０に吹き込み位置に未溶解金属１５が存在しなくなくなるため、未溶解金属１５の溶解に含わせてランスの前後進装置（図示せず）によりランスを前進させる。
【００１７】
このように未溶解金属の溶解に合わせてランスを前進させるが、酸素吹き込み用ランス１０はカッティング時期には、未溶解金属１５からの酸素の跳ね返りによってランスの先端部分がダメージを受け、溶融金属が殆どを占める、または溶融金属のみの時期には、溶融金属の跳ね返り等によりランスの先端部がダメージを受ける。
【００１８】
これらのダメージにより酸素吹き込み用ランス１０の炉内に装入される先端部ランス１０ａは使用するにつれ、微少の水漏れ、または、ランス先端部の肌荒れによる酸素吹き込み口の形状崩れに起因する酸素流の乱れが生じ、溶融金属の飛散の増大等が発生する。これらの現象が起こった場合、炉内に装入される先端部ランス１０ａと後端部ランス１０ｂの酸素の流れるパイプのフランジ１９で接続された部分と、外部の水冷部のホース２０で接続された部分を切り離し、炉内に装入される先端部ランス１０ａのみを新しい先端部ランス１０ａと交換する。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、酸素吹き込み用ランスの炉内に装入される先端部ランスのみを交換できる構造とすることにより、従来酸素吹き込み用ランスをランスホルダー部分から一体で交換していた酸素ランスを先端部のみ交換することができ、交換時間の大幅な短縮による操業阻害時間の短縮による生産性の確保、及び従来必要としていた交換人員の応援が不必要となり、臨時対応者の削減、ひいては先端部ランスのみの交換による交換範囲の縮小のため水冷ランス装置のランニングコストの低減に大きく貢献するもので、その効果は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したカッティング時期の直流電気炉の断面図である。
【図２】本発明を適用した溶融金属が殆どを占める、または溶融金属のみの時期の直流電気炉の断面図である。
【図３】従来の酸素吹き込み用ランスを適用したカッティング時期の直流電気炉の断面図である。
【符号の説明】
１：直流電気炉
２：耐火物
３：水冷ボックス
４：炉本体
５：炉蓋
６：上部電極
７：炉底電極
８：溶融金属
９：作業口
１０：酸素吹き込み用ランス
１０ａ：炉内に装入される先端部ランス
１０ｂ：後端部ランス
１１：粉体吹き込み用ランス
１２：ランスホルダー
１３：アーム
１４：駆動装置
１５：未溶解金属
１６，１７，１８：ピン
１９：接続フランジ
２０：冷却水ホース
【図１】
0003692241.tif 000002
【図２】
0003692241.tif 000003
【図３】
0003692241.tif 000004