(57)【要約】【課題】ランスパイプの芯金部を覆う不定形耐火物に埋設された耐火物ブロックが抜け落ちることを防止し、ランスパイプの耐用性を向上させること。【解決手段】ガス及び溶融金属の処理剤のうち少なくとも一つを搬送する搬送通路２ａを有し、外周面が不定形耐火物３で覆われた芯金部２と、芯金部２を介して搬送されたガス及び処理剤の少なくとも一つを溶融金属に吐出する吐出通路４ａを有する吐出部パイプ４と、耐火物からなり、吐出部パイプ４の外周面を覆うように配置された耐火物ブロック５と、芯金部２又は吐出部パイプ４に耐火物ブロック５を締結して固定する固定具６と、を備えたランスパイプ１である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス及び溶融金属の処理剤のうち少なくとも一つを搬送する搬送通路を有し、外周面が不定形耐火物で覆われた芯金部と、
前記芯金部を介して搬送されたガス及び処理剤の少なくとも一つを溶融金属に吐出する吐出通路を有する吐出部パイプと、
耐火物からなり、前記吐出部パイプの外周面を覆うように配置された耐火物ブロックと、
前記芯金部又は前記吐出部パイプに前記耐火物ブロックを締結して固定する固定具と、
を備えたランスパイプ。
【請求項２】
前記耐火物ブロック及び前記芯金部を被覆している不定形耐火物の１４００℃焼成後における線変化率がゼロ以上である請求項１に記載のランスパイプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶銑、溶鋼等の溶融金属にガス及び処理剤を供給するランスパイプに関する。
【背景技術】
【０００２】
製鉄分野においては、鋼材に対する品質要求の高度化に伴って、溶融金属を精錬する精錬処理が実施されている。具体的には、精錬処理として、溶銑予備処理及び２次精錬処理が実施されている。溶銑予備処理は、転炉に装入する溶銑から、あらかじめ不純物を除く処理のことをいう。２次精錬処理とは、転炉から出鋼した溶鋼を最終的に精錬、脱ガスする処理のことをいう。以下、本明細書では、溶銑予備処理及び２次精錬処理を総称して精錬処理と称する。
【０００３】
上述の精錬処理のうち、溶銑予備処理は、精錬処理用の処理剤を搬送用のガスとともに、一端を溶銑に浸漬させたランスパイプを通じて溶銑中へ吹き込み、処理剤と溶銑とを接触させることによって実施する。この場合、搬送用のガスは溶銑の攪拌用ガスとしての機能も有している。
【０００４】
この溶銑予備処理の一つとして、溶銑を転炉で脱炭精錬する前に脱珪処理が実施される。具体的には、脱珪処理は下記反応式により行われる。なお、［  ］は溶銑中の成分を、（  ）はスラグ中の成分をそれぞれ示す。
［Ｓｉ］＋（２／３Ｆｅ２Ｏ３）＝［４／３Ｆｅ］＋（ＳｉＯ２）…（１）
［Ｓｉ］＋Ｏ２＝（ＳｉＯ２）…（２）
【０００５】
上記反応式（１）、（２）に示すように、脱珪反応はガス（酸素）及び処理剤（鉄鉱石、ミルスケール等）を溶銑に添加することにより進行する。
【０００６】
溶銑へのガス及び処理剤の添加は、溶銑内にランスパイプを挿入し、ランスパイプの吐出孔から溶銑内にガス及び処理剤を吹き込むことで行われる。このため、脱珪処理の効率を向上させるためには、ガス及び処理剤の添加量を増加させることとなる。
【０００７】
ただし、脱珪処理の効率を向上させるためにガス及び処理剤の添加量を増加させると、ガス及び処理剤はランスパイプの吐出孔と接触する頻度が高くなる。そうすると、ランスパイプの吐出孔が摩耗してしまう。また、ランプパイプの吐出孔付近は、溶銑が渦をまき、この渦の流れにより摩耗してしまうことも知られている。ランスパイプの吐出孔あるいは吐出孔付近が摩耗すると、ランスパイプの耐用性低下という問題が生じる。
【０００８】
上述のランスパイプの吐出孔あるいは吐出孔付近の摩耗を防ぐための技術としては、特許文献１に、吐出孔（吐出通路）を有する吐出部をプレキャストブロックで構成し、プレキャストブロックを耐摩耗性の材質で構成する技術が開示されている。また、特許文献２には、吐出部としての吐出孔パイプを予備成形耐火物で覆うことで、亀裂や剥離発生の少ない長寿命のランスを提供する技術が開示されている。
【０００９】
上述の特許文献１には、耐摩耗性を有するプレキャストブロックの材質として、ＺｒＯ２、ＳｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３を含有する材質が記載されている。通常、耐摩耗性を有する材質は緻密質であることから、割れやすい性質を有する。このため、特許文献１に記載のように、耐摩耗性を有する材質を吐出部としてのプレキャストブロックに適用すると、吐出孔あるいは吐出孔付近の摩耗は低減されるが、プレキャストブロックに割れが生じやすい。
【００１０】
ここで、特許文献１には、芯金１２の先端部にプレキャストブロック１３を連接して流体通路１４とプレキャストブロック１３の吐出孔１６とが連通するように一体的に構成している旨が記載されている（第２頁右下欄第５行〜第８行）。しかし、プレキャストブロック１３は芯金１２には固定されておらず、芯金１２を覆うキャスタブル耐火物１５中に埋設されているのみである。このため、引用文献１の構成では、プレキャストブロック１３に割れなどによる損耗が生じ、また、プレキャストブロック１３の周囲が損耗した場合、そのプレキャストブロック１３が耐火物被覆ランス１１から抜け落ちてしまう可能性がある。
【００１１】
また、特許文献２には、先端芯パイプ７、吐出孔パイプ５及び予備成形耐火物６を包含して一体的に成形された耐火物８の構成が記載されている（第２頁右上欄第１２行〜第１５行）。しかし、特許文献２においても予備成形体耐火物６は耐火物８中に埋設されているのみで、吐出孔パイプ５には固定されていない。したがって、特許文献１の場合と同様に、予備成形体耐火物６に割れなどによる損耗が生じ、また、予備成形体耐火物６の周囲が損耗した場合、その予備成形体耐火物６が耐火物８から抜け落ちてしまう可能性がある。
【００１２】
このように、特許文献１のプレキャストブロック１３や特許文献２の予備成形耐火物６のような耐火物ブロックがランスパイプから抜け落ちると、ランスパイプの耐用性が低下することは言うまでもない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平２−１７９８１６号公報
【特許文献２】特開昭６２−２６３９１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明が解決しようとする課題は、吐出部パイプの外周面を覆うように配置された耐火物ブロックが抜け落ちることを防止し、ランスパイプの耐用性を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の一観点によれば、ガス及び溶融金属の処理剤のうち少なくとも一つを搬送する搬送通路を有し、外周面が不定形耐火物で覆われた芯金部と、前記芯金部を介して搬送されたガス及び処理剤の少なくとも一つを溶融金属に吐出する吐出通路を有する吐出部パイプと、耐火物からなり、前記吐出部パイプの外周面を覆うように配置された耐火物ブロックと、前記芯金部又は前記吐出部パイプに前記耐火物ブロックを締結して固定する固定具と、を備えたランスパイプが提供される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、固定具により耐火物ブロックを芯金部又は吐出部パイプに締結して固定することで、ランスパイプの使用中に耐火物ブロックに割れなどによる損耗が生じ、また、耐火物ブロックの周囲が損耗した場合であっても、耐火物ブロックが抜け落ちることを防止でき、ランスパイプの耐用性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態によるランスパイプの要部を示す断面構造図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態によるランスパイプの要部を示す断面構造図である。このランスパイプ１は、混銑車、溶鋼鍋などの精錬容器に適用される。
【００１９】
図１に示すように、ランスパイプ１は、芯金部としての芯金パイプ２、不定形耐火物（キャスタブル耐火物）３、吐出部パイプ４、耐火物ブロック５、及び固定具６を備えて構成される。
【００２０】
芯金パイプ２は、ガス（例えば酸素）及び溶融金属の処理剤（例えば鉄鉱石、ミルスケール等）のうち少なくとも一つを搬送する搬送通路２ａを有する。
【００２１】
不定形耐火物３は、芯金パイプ２の外周面を覆う耐火物である。具体的に不定形耐火物３は、アルミナ質、アルミナ−シリカ質、アルミナ−スピネル質、アルミナ−マグネシア質、ジルコン質、アルミナ−ＳｉＣ質、更にこれらにカーボン系原料を添加した材質から選ばれる１種又は２種以上で構成される。
【００２２】
吐出部パイプ４は金属パイプ（ステンレスパイプ）からなり、芯金パイプ２の搬送通路２ａを介して搬送されたガス及び処理剤の少なくとも一つを溶融金属に吐出する吐出通路４ａを有する。
【００２３】
耐火物ブロック５は、吐出部パイプ４の外周面を覆うように配置された円錐台状の耐火物であり、その周面の一部がランスパイプ１の外周に露出するように不定形耐火物３中に埋設されている。具体的に耐火物ブロック５は、アルミナ質、アルミナ−シリカ質、アルミナ−スピネル質、アルミナ−マグネシア質、ジルコン質、アルミナ−ＳｉＣ質、更にこれらにカーボン系原料を添加した材質から選ばれる１種又は２種以上で構成される。なお、耐火物ブロック５は不定形耐火物及びれんがのいずれでもよい。
【００２４】
固定具６は、芯金パイプ２に耐火物ブロック５を締結して固定する。具体的に固定具６は、耐火物ブロック５の外周を囲むようにして耐火物ブロック５を嵌め込むリング状の嵌め込み部材６ａと、この嵌め込み部材６ａを芯金パイプ２に固定する固定部材６ｂとを備える。本実施例では、嵌め込み部材６ａ及び固定部材６ｂは直径２〜１０ｍｍの鋼材で構成しており、固定部材６ｂの一端を嵌め込み部材６ａに、固定部材６ｂの他端を芯金パイプ２に、それぞれ溶接により固定している。これにより固定具６は、耐火物ブロック５を芯金パイプ２に締結して固定する。なお、固定具６による固定方法はこれに限定されず、固定部材６ｂの他端は吐出部パイプ４（金属パイプ）に溶接して固定するようにしてもよい。また、吐出部パイプ４はセラミックスパイプにより構成することもできる。この場合、固定部材６ｂの他端は芯金パイプ２に溶接により固定される。
【実施例】
【００２５】
実施例として、図１のランスパイプ１の耐用性を評価した。このランスパイプ１において、不定形耐火物３としては表１に示す化学成分及び線変化率を示すアルミナ−シリカ質耐火物を用い、耐火物ブロック５としては表２に示す化学成分値、線変化率及び熱間曲げ強度を示すアルミナ−スピネル質耐火物からなるものを用いた。なお、線変化率は、４０ｍｍ×４０ｍｍ×１６０ｍｍの試験片を作製後、表１及び表２に示す所定の温度で３時間焼成し、常温まで冷却したときの、焼成前後の寸法変化を測定して求めた。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
【表２】
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【００２８】
一方、比較例１として図１のランスパイプ１の構成において固定具６を除いたランスパイプ、比較例２として図１のランスパイプ１の構成において耐火物ブロック５及び固定具６を除いたランスパイプについても耐用性を評価した。
【００２９】
実施例及び比較例１，２の耐用性は、同一条件の処理内容でガス及び処理剤を吹き込んだときの耐用性指数により評価した。耐用性指数は以下のようにして求めた。まず、混銑車内の溶銑にランスパイプを浸漬してから引き上げるまでを１ｃｈとし、吐出部パイプの損傷が芯金部に到達したときのｃｈ数を耐用性ｃｈ数とした。そして、比較例２の耐用性ｃｈ数を１００として指数化することで耐用性指数を求めた。
【００３０】
実施例及び比較例１，２の耐用性指数を表３に示す。
【００３１】
【表３】
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【００３２】
表３より、実施例は比較例１及び比較例２に比べ耐用性が向上していることがわかる。すなわち、図１の固定具６により耐火物ブロック５を芯金パイプ２に締結して固定することにより、耐火物ブロック５の抜け落ちが防止され、ランスパイプの耐用性が向上した。また、本実施例では、表１及び表２に示すように不定形耐火物３及び耐火物ブロック５の線変化率がともにプラス（ゼロ以上）の値である。このため、不定形耐火物３と耐火物ブロック５との間の目地が開くことも防止される。なお、比較例２に比べ比較例１の耐用性が低下しているのは、固定具６がない場合、耐火物ブロック５が早期に抜け落ち、その抜け落ちた部分の損耗が急激に進むからである。
【００３３】
なお、図１及び図２おいて、耐火物ブロック５はその周面の一部がランスパイプ１の外周に露出するように不定形耐火物３中に埋設したが、耐火物ブロック５は、その全周が不定形耐火物３に覆われるように埋設してもよい。この場合、耐火物ブロック５のランスパイプ１外周側の不定形耐火物３が損耗した後に耐火物ブロック５が露出し、その後、耐火物ブロック５の効果が発現される。
【符号の説明】
【００３４】
１  ランスパイプ
２  芯金パイプ（芯金部）
２ａ  搬送通路
３  不定形耐火物
４  吐出部パイプ
４ａ  吐出通路
５  耐火物ブロック
６  固定具
６ａ  嵌め込み部材
６ｂ  固定部材
【図１】
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