(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部通路を通して送給された酸素ガスをランス本体の先端から噴出させて、該ランス本体の先端側で鉄―酸素の酸化反応を引き起こして、その反応熱により被溶削物を溶削する酸素ガス吹き込み用ランスパイプであって、
前記ランス本体は、その先端に着火用冶具を備え、
該着火用冶具は、前記内部通路に位置する内挿部分を有し、該ランス本体の先端を経てその外表面に回り込んだＵ字形状をなす芯材と、該芯材をその全長にわたって内包し、かつ、該芯材とともに該ランス本体の先端部に締結手段を介して固定保持される外装材からなることを特徴とする酸素ガス吹き込み用ランスパイプ。
【請求項２】
内部通路を通して送給された酸素ガスをランス本体の先端から噴出させて、該ランス本体の先端側に燃焼領域を形成するとともに、その反応熱により被溶削物を溶削する酸素ガス吹き込み用ランスパイプであって、
前記ランス本体は、その先端に着火用冶具を備え、
該着火用冶具は、前記ランス本体の先端に着脱自在に連結可能で、その開口端にて酸素ガスの噴出口を形成するソケットと、該ソケットの内側に位置する内挿部分を有し、該ソケットの開口端を経てその外表面に回り込んだＵ字形状をなす芯材と、該芯材をその全長にわたって内包し、かつ、該芯材とともに該ソケットに締結手段を介して固定保持される外装材からなることを特徴とする酸素ガス吹き込み用ランスパイプ。
【請求項３】
前記ランス本体は、その先端に、ジェットランスを備え、
該ジェットランスは、内側にて酸素ガスを送給する内部通路を形成する内管と、該内管を内側に収め、該内管との相互間にて環状空間を形成する外管と、該環状空間内に充填される金属製充填材からなることを特徴とする請求項１または２に記載した酸素ガス吹き込み用ランスパイプ。
【請求項４】
前記芯材は、なまし鉄線であり、前記外装材は、合成ゴムである請求項１〜３のいずれか１に記載した酸素ガス吹き込み用ランスパイプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉の出銑作業、とくに出銑口の穿孔作業に用いて好適な酸素ガス吹き込み用ランスパイプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高炉の出銑作業、とくにマッド材（不定形耐火物）によって閉塞された出銑口を貫通する穿孔作業は、普通、ドリルロッドを用いて行われている。そして、穿孔作業中に地金やスラグの差し込み等が発生してその作業を継続するのが困難になった場合には、ドリルロッドによって穿孔した孔部分に、酸素ガス吹き込み用の鉄パイプを挿入しそれを通して酸素ガスを吹き込むことにより鉄を燃焼させ（鉄‐酸素の酸化反応）、その反応熱によって穿孔作業を継続するようにしている（以下、これを酸素掛け作業と呼ぶこととする）。
【０００３】
酸素掛け作業は、具体的には、高温の熱源（溶銑等）を予め用意しておき、この熱源を使って鉄パイプ（ランスパイプ）を着火させたのち穿孔部分に挿入する手順を経るものであるが、該鉄パイプの挿入過程では頻繁に失火するため再着火作業が必要であり、これが出銑遅れを発生させる原因になっていた。
【０００４】
なお、出銑遅れは、溶銑・スラグのレベル上昇、炉内ガスの通気性阻害、炉況悪化、炉内ガス吹き抜け等の大トラブルに直結し、炉冷事故を引き起こすことから、それを回避するため減風、減産へとつながる不具合を有している。
【０００５】
この点に関する先行技術としては、適宜金属パイプ内に基端がわから酸素を供給し、適宜金属パイプ先端がわかを燃焼せしめ、その酸化反応熱または酸化還元反応熱によって、適宜被溶削物を溶削せしめるランスパイプにつき、その外表面または内外表面に耐熱生処理を施した適宜金属製の燃焼消耗基管を形成し、この燃焼消耗基管の先端がわ部分に適宜金属製の燃焼消耗充填材を内装せしめた、例えば、特許文献１に開示されたランスパイプが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１１８１１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記先行文献１に開示されたランスパイプは、燃焼消耗充填材の充填量を多くした部分が消耗するまでは、単位時間当たりの被溶削物の穿孔量を多くすることが可能であり、被溶削物をある程度深く穿孔する作業を比較的短時間で済ませることができる利点があるとされていたものの、その先端部分を発火、燃焼させるまでにはある程度の時間を要しており、被溶削物の溶削を速やかに開始するという点では未だ改善の余地が残されている。
【０００８】
本発明の課題は、迅速、かつ確実な着火を可能として効率的な酸素掛け作業を実現し得る酸素ガス吹き込み用ランスパイプを提案するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、内部通路を通して送給された酸素ガスをランス本体の先端から噴出させて、該ランス本体の先端側で鉄―酸素の酸化反応を引き起こして、その反応熱により被溶削物を溶削する酸素ガス吹き込み用ランスパイプであって、
前記ランス本体は、その先端に着火用冶具を備え、
該着火用冶具は、前記内部通路に位置する内挿部分を有し、該ランス本体の先端を経てその外表面に回り込んだＵ字形状をなす芯材と、該芯材をその全長にわたって内包し、かつ、該芯材とともに該ランス本体の先端部に締結手段を介して固定保持される外装材からなることを特徴とする酸素ガス吹き込み用ランスパイプである。
【００１０】
また、本発明は、内部通路を通して送給された酸素ガスをランス本体の先端から噴出させて、該ランス本体の先端側に燃焼領域を形成するとともに、その反応熱により被溶削物を溶削する酸素ガス吹き込み用ランスパイプであって、
前記ランス本体は、その先端に着火用冶具を備え、
該着火用冶具は、前記ランス本体の先端に着脱自在に連結可能で、その開口端にて酸素ガスの噴出口を形成するソケットと、該ソケットの内側に位置する内挿部分を有し、該ソケットの開口端を経てその外表面に回り込んだＵ字形状をなす芯材と、該芯材をその全長にわたって内包し、かつ、該芯材とともに該ソケットに締結手段を介して固定保持される外装材からなることを特徴とする酸素ガス吹き込み用ランスパイプである。
【００１１】
上記の構成からなる酸素ガス吹き込み用ランスパイプにおいて、前記ランス本体は、その先端に、ジェットランスを備えたものが望ましい。該ジェットランスとしては、内側にて酸素ガスを送給する内部通路を形成する内管と、該内管を内側に収め、該内管との相互間にて環状空間を形成する外管と、該環状空間内に充填される金属製充填材からなるものを適用することができる。
【００１２】
また、上記の芯材としては、鉄線（軟鋼鉄線（なまし番線等）や普通鉄線等）、トタン板、鉄粉、鉄よりも酸化しやすい金属（Ｃｒ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃａ等）適用するのが好ましく、前記外装材としては、合成ゴムを適用するのが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、着火用冶具を、ランス本体の内部通路に位置する内挿部分を有し、該ランス本体の先端を経てその外表面に回り込んだＵ字形状をなす芯材と、該芯材をその全長にわたって内包し、かつ、該芯材とともに該ランス本体の先端部に締結手段を介して固定保持される外装材にて構成し、これをランス本体の先端部に装着するようにしたため、ドリルロッドによって形成された穿孔部分に挿入するだけで該着火冶具は外装材から芯材へと段階的に燃焼していき、これを火種としてランスパイプは確実に着火することとなり（ドリルロッドにより穿孔された孔の奥底の温度は、およそ１１００℃程度の高温であり、ランスパイプを該孔に挿入するだけで着火用冶具は燃焼する）、減風、減産へとつながる出銑遅れは回避される。
【００１４】
本発明によれば、着火用冶具を、ランス本体の先端に着脱自在に連結可能で、その開口端にて酸素ガスの噴出口を形成するソケットと、該ソケットの内側に位置する内挿部分を有し、該ソケットの開口端を経てその外表面に回り込んだＵ字形状をなす芯材と、該芯材をその全長にわたって内包し、かつ、該芯材とともに該ソケットに締結手段を介して固定保持される外装材からなるもので構成することにより、従来使用されているランスパイプをそのまま使用することが可能となる。また、先の酸素掛け作業で一度使用したランスパイプであったとしてもその長さが長いものにあっては再利用することができる。
【００１５】
ランス本体の先端に、ジェットランスを備えることにより４０００℃近い熱を発生させることが可能であり、効率的な酸素掛けを実施することができる。
【００１６】
ソケットを、例えば、ランスパイプと同様の構造用炭素鋼で構成し、芯材を、なまし鉄線等の金属製線材で構成し、外装材を、合成ゴムで構成することで、着火冶具は、その外側から内側に向け活性化エネルギーの低い部材を配列した構造となるため、着火用冶具の確実な燃焼のもとに酸素ガス吹き込み用ランスパイプを着火させることができ、着火不良による出銑遅れを回避することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明にしたがう酸素ガス吹き込み用ランスパイプの実施の形態を模式的に示した図である。
【図２】酸素掛け作業の状況を示した図である。
【図３】本発明にしたがう酸素ガス吹き込み用ランスパイプの他の実施の形態を模式的に示した図である。
【図４】本発明にしたがう酸素ガス吹き込み用ランスパイプのさらに他の実施の形態を模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明をより具体的に説明する。
図１は、本発明にしたがう酸素ガス吹き込み用ランスパイプの実施の形態を模式的に示した図である。
【００１９】
図における符号１は、酸素ガス吹き込み用ランスパイプを構成する、例えば構造用炭素鋼（ＳＴＫＭ）にて構成された筒型形状をなすランス本体（長さは５〜１５ｍ程度）である。このランス本体１は、その内部通路を通して送給された支燃物としての酸素ガスを、その先端から噴出させるものである。
【００２０】
また、２は、ランス本体１の先端に設けられた着火用冶具である。この着火用冶具２は、ランス本体１の内部通路に位置する内挿部分（２ａ′）を有し、該ランス本体１の先端を経てその外表面に周り込んだＵ字形状をなす芯材（なまし鉄線等（なまし鉄線は、普通鉄線を軟化のために焼きなましたもの）２ａと、この芯材２ａをその全長にわたって内包し、かつ、該芯材２ａとともにランス本体１の先端部に締結手段（番線等）３を介して固定保持される外装材（発火点が３５０℃程度になる合成ゴム等）２ｂから構成されている。芯材２ａは１本もしくは複数本用いることができる。
【００２１】
図２は、ドリルロッドにより穿孔された孔部分に酸素ガス吹き込み用ランスパイプを挿入して酸素掛け作業を行いマッド材等の被溶削物を溶削している状態を示した図である。
【００２２】
本発明にしたがう酸素ガス吹き込み用ランスパイプは、ドリルロッドによって穿孔された孔部分（長さはおよそ３２００〜３５００ｍｍ程度）に挿入すると、その内部熱（着火のためのエネルギー（熱源）であり、おおよそ１１００℃程度になる）により、まず外装材２ｂがランス本体１の外表面からその内部通路に向けて燃焼していくとともに芯材２ａも該ランス本体１の外表面から内挿部分に向けて燃焼していくこととなり、これにより酸素ガス吹き込み用ランスパイプは確実に着火することとなる。
【００２３】
図３は、上掲図１に示したものと同様の着火用冶具２を備え、ランス本体１の先端に着脱自在に連結可能なソケット４を設けた、本発明にしたがう酸素ガス吹き込み用ランスパイプの他の実施の形態を示した図である。
【００２４】
かかる構成の酸素ガス吹き込み用ランスパイプでは、着火冶具２を簡単に着脱することができ、従来使用されているランスパイプを用いることが可能であるとともに、先の酸素掛け作業で使用されたランスパイプを再利用することもできる。
【００２５】
図４は、ランス本体１の先端にジェットランス５を設けた構造になる本発明にしたがう酸素ガス吹き込み用ランスパイプのさらに他の実施の形態を示した図である。
【００２６】
ジェットランス５は、内側にて酸素ガスを送給する内部通路を形成する内管５ａと、この内管５ａを内側に収め、その相互間にて環状空間を形成する外管５ｂと、該環状空間内に充填される１または複数の金属製充填材（軟鉄等からなる素線）５ｃから構成されるものである。
【００２７】
かかる構成の酸素ガス吹き込み用ランスパイプは、酸素ガス吹き込み用ランスパイプを確実に着火できるだけでなく、ジェットランス５により、酸素ガス吹き込み用ランスパイプの先端側で４０００℃近い熱を発生させることが可能であり、マッド材等の被溶削物の効率的な溶削により出銑口を短時間で貫通させることができる利点を有している。
【００２８】
とくに、ソケット４を適用した酸素ガス吹き込み用ランスパイプにあっては、ランス本体１の先端から、着火冶具２の後端面に至るまでの間に１０ｍｍ程度の隙間（図３中符号ｔ）を設けておくのが好ましく、これにより、ランス本体１の熱的なダメージを軽減することができる。
【００２９】
芯材２ａとしては、普通鉄線やトタン板、鉄粉、鉄より酸化しやすい金属（Ｃｒ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃａ）等適用することができるが、内部欠陥が少なく熱伝導性の良好な易着火材として「なまし鉄線」を用いるのがとくに好適である。
【００３０】
また、外装材２ｂについては、芯材２ａを被覆した合成ゴムや芯材２ａをなす金属よりも酸化しやすいもの、例えば、マッド材、溶銑温度測定冶具等を適用することができる。なお、合成ゴムを用いる場合においては、芯材２ａの挿通を可能とする貫通孔を備えたゴムホースの如き中空円筒状部材を適用してもよい。
【００３１】
ソケット４をランス本体１に連結するに当たっては、ねじや、バイヨネット等の締結手段、あるいはソケット４の内面に設けた凸部をランス本体１の先端部の外表面に設けた凸部に係合させる、所謂アンダーカットの如き係合手段を適用することが可能であり、この点についてはとくに限定されない。
【実施例】
【００３２】
着火用冶具（芯材：直径３ｍｍ、長さ１３０ｍｍのＳＵＲＭ（軟鋼鉄線）（なまし番線  形式１２番）、外装材：外径１４ｍｍ、長さ１３０ｍｍの合成ゴム（ブリヂストンエクセルカラーホース  形式７×２ＢＫ）を備えた上掲図１に示した如き構造の酸素ガス吹き込み用ランスパイプ（外径１７．３ｍｍ、長さ５０００ｍｍのＳＴＫＭ（構造用炭素鋼）および、着火用冶具（芯材：直径３ｍｍ、長さ１３０ｍｍのＳＵＲＭ（軟鋼鉄線）（なまし番線  形式１２番）、外装材：外径１４ｍｍ、長さ１３０ｍｍの合成ゴム（ブリヂストンエクセルカラーホース  形式７×２ＢＫ）、ソケット：内径２０ｍｍ、長さ８０ｍｍのＳＴＫＭ（構造用炭素鋼））を備えた上掲図３に示す如き構成になる酸素ガス吹き込み用ランスパイプ（外径１７．３ｍｍ、長さ５０００ｍｍのＳＴＫＭ（構造用炭素鋼）を用いて下記の条件において酸素掛け作業を行い、そのときの着火状況、着火率、作業時間（着火〜貫通）、作業中の失火率についての調査を行った。その結果を、着火用の火種として溶銑を用いて酸素ガス吹き込みランスパイプを着火させた場合、着火材として電気配線あるいはゴムホースを使用して酸素ガス吹き込み用ランスパイプを着火させた場合の結果とともに表１に示す。
【００３３】
なお、表１における結果は試行回数を１０回としてその平均で表したものであり、着火率とは、ランスパイプに着火した割合を意味するものであり、作業時間は、出銑口開孔から貫通までの時間（開孔（５ｍｉｎ程度）⇒横穴発生⇒ランスパイプ着火⇒酸素掛け作業⇒一発ロッド（開孔用ロッド）から金棒（横穴発生以降の残マッドを掘削するためのロッド）へ交換（５ｍｉｎ程度）⇒金棒打込みによる貫通作業（５ｍｉｎ程度）である。
【００３４】
酸素掛け作業の条件：
１．一発ロッド（開孔用ロッド）で貫通できない場合（溶銑やノロが浸み込んで一発ロッドの先端が溶損したり、溶銑やノロが開孔中のミストにより固まり、一発ロッド先端の損耗により穿孔不可能になった場合等）。
２．一発ロッドで貫通したが、ロッド先端が外れ、孔の奥で溶融して残ってしまった場合。
【００３５】
【表１】
0006358440.tif 000002
【００３６】
表１より明らかなように、本発明にしたがう酸素ガス吹き込み用ランスパイプを使用した酸素掛け作業（NO.４〜６）では、ランスパイプの着火が良好で、作業中の失火率もゼロであり、比較的短時間で酸素掛け作業を終えることが確認された。また、芯材として使用したなまし鉄線と普通鉄線のそれぞれについてガストーチ（１６５０℃）による加熱を試みたところ、普通鉄線は３０秒で赤熱し、なまし鉄線は１０秒で赤熱すること明らかとなり、なまし鉄線のほうが熱伝導性が良好であることも確認された。
【００３７】
テストＮｏ．１、テストＮｏ．５について酸素掛け作業を行った場合の出銑遅れ時間、減産量を比較したところ、テストＮｏ．１では、出銑遅れ時間は３０分程度で、減産量は２４８ｔ／月であったのに対して、テストＮｏ．５では出銑遅れ時間が１５ｍｉｎ程度であり、減産量は１００ｔ／月であった。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明によれば、酸素ガス吹き込み用ランスパイプの着火を確実にして効率的な酸素掛け作業を実施し得る酸素ガス吹き込み用ランスパイプが提供できる。
【符号の説明】
【００３９】
１      ランス本体
２      着火用冶具
２ａ    芯材
２ｂ    外装材
３      締結手段
４      ソケット
５      ジェットランス
５ａ    内管
５ｂ    外管
【図１】
0006358440.tif 000003
【図２】
0006358440.tif 000004
【図３】
0006358440.tif 000005
【図４】
0006358440.tif 000006