(57)【要約】【課題】  ガス漏れが生じにくい確実な取り付けと交換が容易な、作業性が良い二重管構造を有するランスパイプの提供。【解決手段】ランスパイプ１は、固体とガスとの少なくとも一方を含む処理剤の通路となる金属製の内管１１と、内管１１の外周面を覆うように内管１１に固定され、内管１１の外周面との間が冷却ガスの通路となる冷却ガス通路１２１を形成する金属製の外管１２と、内管１１と外管１２の一端に固定され、処理剤および冷却ガスを供給する溶融金属処理装置２に取り付けられるフランジ１４を有するランスパイプであって、フランジ１４は溶融金属処理装置２から冷却ガスを受ける導入開口１４１１と、冷却ガス通路に開口する導出開口１４１２と、導入開口１４１１と導出開口１４１２を結ぶフランジ１４内部に形成されたフランジの径方向に伸長する内部通路１４１とを有することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体とガスとの少なくとも一方を含む処理剤の通路となる金属製の内管と、
前記内管の外周面を覆うように前記内管に固定され、前記内管の外周面との間が冷却ガスの通路となる冷却ガス通路を形成する金属製の外管と、
前記内管と前記外管の一端に固定され、前記処理剤および前記冷却ガスを供給する溶融金属処理装置に取り付けられるフランジとを有するランスパイプであって、
前記フランジは前記溶融金属処理装置から前記冷却ガスを受ける導入開口と、前記冷却ガス通路に開口する導出開口と、前記導入開口と前記導出開口を結ぶ前記フランジ内部に形成されたフランジの径方向に伸長する内部通路とを有することを特徴とするランスパイプ。
【請求項２】
請求項１において、前記溶融金属処理装置に前記ランスパイプが容易に所定の位置に取り付けられるように、前記溶融金属処理装置と前記フランジとに２個一対の位置決め部を有するランスパイプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス及び処理剤を金属溶湯に吹き込む、二重管構造をもつ溶融金属処理用ランスパイプに関する。
【背景技術】
【０００２】
ランスパイプは、製鉄・製鋼工程などにおいて、溶銑や溶鋼等の溶融金属の撹絆、脱リン・脱珪・脱硫処理等の非金属成分の除去処理、成分調整、温度制御等のために、ガスや固体の溶湯金属処理剤を溶融金属中に吹き込む長尺のパイプである。ランスパイプには、溶融金属の上からガスを吹き付ける上吹きランスと、ランスパイプの先端部を溶融金属に浸漬させてガスや固体の処理剤を溶融金属中に吹き込む浸漬ランスがある。上吹きランスおよび浸漬ランスのいずれも、ランスパイプから酸素を溶融金属に吹き込むが、酸素が溶融金属中の成分と発熱反応する。このため、ランスパイプは先端部（ガス吐出部）から高温になって溶損する。そこで、浸漬ランスパイプの先端部の溶損を防止するために、ランスパイプを耐火物層で被覆している。
【０００３】
特許文献１には、内管及び外管からなる二重管構造をもつ浸漬ランスパイプが記載されている。このものによれば、内管はガスおよび溶銑処理剤の通路となり、内管と外管との間隙は冷却ガスの通路となり、浸漬ランスパイプの先端からガスを溶融金属に吹き込む。
【０００４】
特許文献１の様な二重管構造をもつ浸漬ランスパイプでは、内管はガスおよび固体の溶融金属処理剤の通路となるが、ガスの溶融金属処理剤には例えば、純Ｏ２や、Ｏ２−Ｎ２混合ガス酸素が用いられ、固体の溶湯金属処理剤には、炭酸ソーダ（Ｎａ２ＣＯ３）や生石灰（ＣａＯ）などが用いられている。内管と外管との間隙を通路とし、浸漬ランスパイプの先端の溶損を防止する冷却ガスには、メタン、エタン、プロパン、ブタンや天然ガスといった炭化水素ガスが用いられる。炭化水素は溶融金属内で速やかに炭素と水素に分解されるが、この分解反応は吸熱反応であるため、ランスパイプは冷却される。分解して生成する水素ガスにより、一酸化炭素分圧ＰＣＯおよび酸素分圧ＰＯ２が低下するため、脱硫効率が向上する。
【０００５】
二重管構造をもつ浸漬ランスパイプの従来例を図４および図５に示す。図４は、ガスおよび固体の溶融金属処理剤をランスパイプに供給する溶融金属処理装置２に従来のランスパイプ１が取り付けられた状態の断面図である。図５は、図４の従来のランスパイプ１のフランジ１４の先端側からの側面図である。
【０００６】
溶融金属処理装置２は、固体とガスとの少なくとも一方を含む処理剤を供給する主導入開口２１と、２つの冷却ガスを供給する副導入開口２２を有する。２つの副導入開口２２は、主導入開口２１と同軸的な同一円周上に間隔を隔てて設けられている。
【０００７】
図４のランスパイプ１は、溶融金属処理装置２側の端にフランジ１４が形成された、内管１１および外管１２からなる二重管構造をもつ。
【０００８】
内管１１は、溶融金属処理装置２側の端１１２で開口し、溶融金属処理装置２の主導入開口２１と同軸的に連通する。固体とガスとの少なくとも一方を含む処理剤は溶融金属処理装置２の主導入開口２１から内管１１に供給され、フランジ１４側とは反対側の先端部に設けられたノズル孔（図略）から溶融金属に吹き込まれる。
【０００９】
外管１２は、内管１１の外周面を覆うように内管１１に固定されている。内管１１の外周面と外管１２の内周面との間は、冷却ガスの通路である冷却ガス通路１２１となる。内管１１と外管１２の間は、溶融金属処理装置２側の端で端栓１２２により閉じられている。外管１２の外周面に耐火物層１３が設けられており、耐火物層１３は外管１２および内管１１の損耗を防ぐ。
【００１０】
フランジ１４は、内管１１および外管１２の末端に、外管１２の端部を覆うように設けられている。図５に示す様に、フランジ１４は、外管１２を取り囲む様に、同一円周上に周方向に等間隔に配置された８つのボルト１４２とガスケット３を用いて溶融金属処理装置２に密着して固定されている。つまり、ランスパイプ１はフランジ１４で溶融金属処理装置２に密着して取り付けられている。
【００１１】
外管１２の側面に冷却ガス導入孔１２３が２つ設けられている。冷却ガスは冷却ガス導入孔１２３から冷却ガス通路１２１に導入される。溶融金属処理装置２の１つの副導入開口２２から外管１２の側面の１つの冷却ガス導入孔１２３まで連通する、パイプの冷却ガス導入通路１５１が外管の外に設けられている。パイプの冷却ガス導入通路１５１の両端は、外管１２とフランジ１４に埋め込まれている。
【００１２】
フランジ１４でランスパイプ１が溶融金属処理装置２に取り付けられた時、主導入開口２１に内管１１の端の開口が対向する。溶融金属処理装置２の副導入開口２２、パイプ状の冷却ガス導入通路１５１、そして、外管１２の冷却ガス導入孔１２３はそれぞれ２つあり、１つの融金属処理装置部２の副導入開口２２と１つの外管１２の冷却ガス導入孔１２３を１つのパイプの冷却ガス導入通路１５１で結んでいる。副導入開口２２に連通する冷却ガス導入通路１５１は、フランジ１４上の２つのボルト１４２の間を通る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開昭５８−２２１２１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
二重管構造をもつランスパイプを耐火物層で被覆しても、ランスパイプは先端部（ガス吐出部）から高温になって激しく溶損する。溶損したランスパイプを交換しながら操業が行われている。溶損したランスパイプの交換に長時間を要しては生産性の低下を招くため、交換が容易なランスパイプが望まれている。
【００１５】
また、ガス吹き込み時には、ランスパイプは激しく振動するため、ランスパイプをねじ等で圧着させて固定させている場合、振動によって圧着がゆるみ、圧着面が離れて固体の溶湯金属処理剤やガスが漏れる恐れがある。特に、浸漬二重管ランスパイプでは、内管へ供給される酸素と、内管と外管との間隙へ供給される炭化水素ガスが漏れると火災が発生する怖れがある。このため、漏れを生じにくいランスパイプが望まれている。
【００１６】
図４および図５に示される従来のランスパイプでは、パイプの冷却ガス導入通路１５１は、フランジ１４上の２つのボルト１４２の間を通る。ランスパイプ１を溶融金属処理装置２に取り付けるとき、フランジ１４と溶融金属処理装置２とを８つのボルト１４２で固定するが、パイプの冷却ガス導入通路１５１がボルト１４２を取り付けるときに邪魔になる。また、フランジ１４でランスパイプ１が溶融金属処理装置２に取り付けられた時、溶融金属処理装置２の副導入開口２２と冷却ガス導入通路１５１との位置関係がずれることもガス漏れを生じる原因となる。
【００１７】
本発明は、上記した実情に鑑みてなされたものであり、取り外しが容易で、ガス漏れを生じにくく取り付ける事ができる二重管構造を有するランスパイプを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明のランスパイプは、固体とガスとの少なくとも一方を含む処理剤の通路となる金属製の内管と、前記内管の外周面を覆うように前記内管に固定され、前記内管の外周面との間が冷却ガスの通路となる冷却ガス通路を形成する金属製の外管と、前記内管と前記外管の一端に固定され、前記処理剤および前記冷却ガスを供給する溶融金属処理装置に取り付けられるフランジとを有するランスパイプであって、
前記フランジは前記溶融金属処理装置から前記冷却ガスを受ける導入開口と、前記冷却ガス通路に開口する導出開口と、前記導入開口と前記導出開口を結ぶ前記フランジ内部に形成された内部通路とを有することを特徴とする。
【００１９】
このランスパイプは、溶融金属処理装置から外管の内側に形成された冷却ガス通路にかけての冷却ガスの流路となる内部通路は、フランジ内部に形成されている。このため、フランジのランスパイプの先端側の、ボルトを取り付ける表面には内部通路は無いため、内部通路はボルトの取り外しおよび取り付けを妨害しない。つまり、ボルトの取り外しが容易で、かつ、ボルトの締め具合を容易に調整できるので、ガス漏れを生じにくくフランジを取り付ける事が容易にできる。従って、ガス漏れが生じない様、確実にフランジを溶融金属処理装置に取り付ける事が容易にでき、かつ、ランスパイプを容易に交換できる。
【００２０】
また、図４および５に示す従来のランスパイプは、外管とフランジに埋め込まれたパイプ状の冷却ガス導入通路を有し、外管とフランジのパイプを埋めんだ部分でガス漏れが生じうる。この部分のガス漏れは本発明では生じない。内部通路はフランジ内部に形成されているからである。従って、本発明のランスパイプは取り外しが容易で、なおかつ、ガス漏れを生じにくく取り付ける事ができる。すなわち、本発明のランスパイプの交換が容易で、作業性が良い。
【００２１】
本発明のランスパイプは、溶融金属処理装置にランスパイプを所定の位置に容易に取り付けられるように、溶融金属処理装置とフランジとに２個一対の位置決め部を有する物とすることができる。溶融金属処理装置とフランジとに２個一対の位置決め部を有するため、溶融金属処理装置にランスパイプが容易に所定の位置にずれがなく、ガス漏れを生じにくいように取り付ける事ができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明のランスパイプは、ガス漏れが生じにくい確実な取り付けと交換が容易なため、作業性が良い。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施形態１に係るランスパイプで、溶融金属処理装置に取り付けられた状態の断面図である。
【図２】図１のランスパイプのフランジの、先端側からの側面図である。
【図３】実施形態２に係るランスパイプで、溶融金属処理装置に取り付けられた状態の断面図である。
【図４】従来のランスパイプで、溶融金属処理装置に取り付けられた状態の断面図である。
【図５】図４のランスパイプのフランジの先端側からの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
［実施形態１］
本実施形態のランスパイプ１は、一端にフランジ１４が形成された二重管構造をもつ浸漬ランスパイプである。ランスパイプ１を図１および図２に示した。図１は溶融金属処理装置２に取り付けられた状態におけるランスパイプ１の断面図で、金属溶湯に浸漬されるランスパイプ１の先端部は省略している。図２はフランジ１４の先端部側の側面図である。図２のＡ−Ａ線断面図が図１である。図１に示すように、固体の溶融金属処理剤およびガスは、溶融金属処理装置２からランスパイプ１へ供給され、ランスパイプ１の先端部から金属溶湯に吹き込まれる。ランスパイプ１は、溶融金属処理装置２からランスパイプ１の先端部にかけての、固体の溶融金属処理剤およびガスの供給通路である。また、ランスパイプ１は、溶融金属処理装置２側の末端にフランジ１４が設けられており、フランジ１４で溶融金属処理装置２に固定される。
【００２５】
溶融金属処理装置２は、固体とガスとの少なくとも一方を含む処理剤を供給する主導入開口２１と、冷却ガスを供給する副導入開口２２を２つ有する。２つの副導入開口２２は、主導入開口２１と同軸的な同一円周上に間隔を隔てて設けられている。
【００２６】
本実施形態のランスパイプ１は、溶融金属処理装置２側の端にフランジ１４が形成された、内管１１および外管１２からなる二重管構造をもつ。
【００２７】
内管１１は、溶融金属処理装置２側の端１１２は開口し、溶融金属処理装置２の主導入開口２１と同軸的に連通する。固体とガスとの少なくとも一方を含む処理剤は溶融金属処理装置２の主導入開口２１から内管１１に供給され、フランジ１４側とは反対側の先端部に設けられたノズル孔（図略）から溶融金属に吹き込まれる。
【００２８】
外管１２は、内管１１の外周面を覆うように内管１１に固定されている。内管１１の外周面と外管１２の内周面との間は、冷却ガスの通路である冷却ガス通路１２１となる。内管１１と外管１２の間は、溶融金属処理装置２側の端で端栓１２２により閉じられている。外管１２の溶融金属処理装置２側の端部はフランジ１４に覆われている。フランジ１４で覆われた部分の外管１２の側面に、冷却ガスが導入される冷却ガス導入孔１２３が２つ設けられている。
【００２９】
フランジ１４は、内管１１および外管１２の末端に、外管１２を覆うように設けられている。フランジ１４は溶融金属処理装置２から冷却ガスを受ける導入開口１４１１と、冷却ガス通路に開口する導出開口１４１２と、導入開口１４１１と導出開口１４１２を結びフランジ１４の径方向に伸長する内部通路１４１とを、フランジ１４内部に有する。内部通路１４１は、溶融金属処理装置２の副導入開口２２と外管１２の冷却ガス導入孔１２３とに連通している。溶融金属処理装置２の副導入開口２２、内部通路１４１、そして、外管１２の冷却ガス導入孔１２３はそれぞれ２つあり、１つの融金属処理装置部２の副導入開口２２と１つの外管１２の冷却ガス導入孔１２３を１つの内部通路１４１で結んでいる。内部通路１４１は、適宜形成でき、例えば、フランジの径方向の外周面から孔を開け、次に融金属処理装置部２側から孔を開け、フランジの径方向の外周面に余分に開いた孔を溶接で栓をすることでなされる。
【００３０】
図１および２に示すように、フランジ１４は、外管１２を取り囲む様に、同一円周上に周方向に等間隔に配置された８つのボルト１４２とガスケット３を用いて溶融金属処理装置２に密着して固定される。
【００３１】
冷却ガスは、溶融金属処理装置２の副導入開口２２からフランジ１４の内部通路１４１に導入され、外管１２の内周面と内管１１の外周面の間の冷却ガス通路１２１を通り、溶融金属に浸漬した先端部に設けられたノズル孔（図略）から溶融金属に吹き込まれる。外管１２の外周面に耐火物層１３が設けられており、外管１２および内管１１の損耗を防いでいる。
【００３２】
溶融金属処理装置２にランスパイプ１が所定の位置にずれのないように容易に取り付けられるよう、溶融金属処理装置２とフランジ１４とに２個一対の位置決め部を有する。図２に示す様に、溶融金属処理装置２の位置決め部１４３は、溶融金属処理装置２のフランジ１４が固定される面に設けられたフランジ１４に密接する凸部である。溶融金属処理装置２の位置決め部１４３である凸部を受けるように描かれた、フランジ１４上にフランジ１４の径方向に外周まで伸長する線がフランジ１４の位置決め部２３である。
【００３３】
フランジ１４が所定の位置に取り付けられたとき、溶融金属処理装置２の位置決め部１４３である凸部の外周の直線部分と、フランジ１４の位置決め部２３の線とが一直線に並ぶ。一直線に並ぶよう、溶融金属処理装置２にフランジ１４を取り付ける。位置決め部は、所定の位置が明確になればよく、フランジ１４及び溶融金属処理装置２の位置決め部にはいずれも、線もしくは点が記されていてもよい。
【００３４】
内管１１、外管１２、そして、フランジ１４は鋼や合金鋼等の金属やセラミックスで形成することができる。図１には断面が円形の内管１１および外管１２が示されているが、内管１１および外管１２の断面の形状は円形に限らず楕円形状や角をまるめた多角形状でもよい。耐火物層１３を構成する耐火材料の種類は特に限定されず、例えば、耐スポーリング性に優れるアルミナ−シリカ系、ハイアルミナ系、アルミナ−クロム系耐火材料や、耐熱衝撃性や耐食性に優れるアルミナ−マグネシア系耐火材料を使用することができる。また、一つのランスパイプ１に形成される耐火物層１３は、単一種類の耐火材料により構成されるものであっても、部分的に異なる種類の耐火材料が配されるものであっても構わない。更に、耐火物層１３は、キャスタブル耐火材料の泥しょうを固化、乾燥させたキャスタブル耐火物層１３であっても、加圧成形工程を経て形成された定形耐火物層１３であっても、両者を複合させた耐火物層１３であっても良い。
【００３５】
溶融金属処理装置２の主導入開口２１から供給される固体の処理剤としては粉末状、顆粒状、粒状、小塊状のＣａＯ、ＦｅＯ、Ｎａ２ＣＯ３、ＣａＦ２、そして、ＣａＣｌ２等の１種類もしくは多種類の混合物が例示することが出来るが、固体の代わりに液体の処理剤であってもよい。また、溶融金属処理装置２の主導入開口２１から供給されるガスは、純Ｏ２や、Ｏ２−Ｎ２混合ガスを例示することが出来るが、これに限らずＯ２、Ｎ２、Ａｒ、ＣＯ、ＣＯ２、Ｈ２やその他の一種類もしくは多種類のガスが混ざったガスでもよい。冷却ガスは、メタン、エタン、プロパン、ブタン等を例示できるが、コークス炉ガスや天然ガス等も適用できることは言うまでも無い。また、冷却ガスに少量のＯ２、Ｎ２、Ａｒ、ＣＯ、ＣＯ２、Ｈ２等が混ざっていてもよい。
【００３６】
このランスパイプ１は、溶融金属処理装置２から外管１２の内側に形成された冷却ガス通路にかけての冷却ガスの流路となる内部通路１４１は、フランジ１４内部に形成されている。このため、フランジ１４のランスパイプ１の先端側の、ボルト１４２を取り付ける表面には内部通路１４１は無いため、内部通路はボルト１４２の取り外しおよび取り付けを妨害しない。つまり、ボルト１４２の取り外しが容易で、かつ、ボルト１４２の締め具合を容易に調整できるので、ガス漏れを生じにくくフランジ１４を取り付ける事が容易にできる。従って、ガス漏れが生じない様、確実にフランジ１４を溶融金属処理装置２に取り付ける事が容易にでき、かつ、ランスパイプ１を容易に交換できる。
【００３７】
また、図４および５に示す従来のランスパイプ１は、外管１２とフランジ１４に埋め込まれたパイプ状の冷却ガス導入通路１５１を有し、外管１２とフランジ１４のパイプ１５１を埋めんだ部分でガス漏れが生じうる。この部分のガス漏れは本発明では生じない。内部通路１４１はフランジ１４内部に形成されているからである。従って、ランスパイプ１は取り外しが容易で、なおかつ、ガス漏れを生じにくく取り付ける事ができる。すなわち、本実施形態のランスパイプ１は、ガス漏れが生じにくい確実な取り付けと交換が容易なため、作業性が良いランスパイプである。
【００３８】
さらに、溶融金属処理装置２とフランジ１４とに２個一対の位置決め部を有するため、溶融金属処理装置２に１ランスパイプ１が容易に所定の位置にずれがなく、ガス漏れを生じにくいように取り付ける事ができる。
【００３９】
［実施形態２］
本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有する。本実施形態のランスパイプの断面図を図３に示した。
【００４０】
内管１１はフランジ１４の厚みより短い長さで外管１２よりも長く溶融金属処理装置２側に突き出ている。フランジ１４の中心は、溶融金属処理装置２側に、内管１１の外周面の大きさの孔があけられ、この孔に続き外管１２の内周面の大きさの孔が開けられている。さらに、フランジ１４の内部には、フランジの径方向に伸長する内部通路１４１が設けられている。フランジ１４は内管１１の末端部を覆うように溶接されている。フランジ１４の溶融金属処理装置２と対向する面で、ランスパイプ１の先端側の面は、外管の端と溶接されている。ここで、フランジ１４と内管および外管とは溶接に限らず、漏れなく接着しておればよく、溶接以外にも、例えば接着剤で接着してもよい。また、ランスパイプ１の軽量化や、より堅固にするために、内管１１を肉厚にするなど、内管１１、外管１２、耐火物層１３、そして、フランジ１４の形状を適宜変えられることは言うまでもない。
【００４１】
（その他）
本発明は上記し且つ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。例えば、実施形態１および２は浸漬ランスであるが、上吹きランスであってもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１・・ランスパイプ    １１・・内管      １２・・外管    １３・・耐火物層    １４・・フランジ    １５・・冷却ガス導入管
１１１・・処理剤供給通路    １１２・・処理剤導入孔    １２１・・冷却ガス通路    １２２・・端栓    １２３・・冷却ガス導入孔
１４１・・内部通路    １４１１・・導入開口    １４１２・・導出開口
１４２・・ボルト    １５１・・冷却ガス導入通路
２・・溶融金属処理装置    ２１・・主導入開口    ２２・・副導入開口
３・・ガスケット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2018076581.tif 000007