(57)【要約】      （修正有）【課題】閉塞した羽口を打開するときに、羽口深さを適正範囲に調整することによって、送風量を安定させて酸素含有ガスの多量吹き込みを可能にし、ＳＯ2 ガスや粉塵の発生量を低減し、熔体の流出を防止することができるパンチング方法およびパンチング装置を提供する。【解決手段】銅転炉を回転させて湯面からの羽口深さが 100〜1000mmの範囲内を満足するように調整し、次いで羽口の高さと傾斜角に応じてパンチングロッドの高さと傾斜角を調整し、羽口の中心軸とパンチングロッドの中心軸を平行にして羽口にパンチングロッドを挿入し、羽口を打開する。【選択図】図１
2005172419.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熔体を収容し酸素含有ガスを吹き込んで吹精を行なう銅転炉の閉塞した羽口にパンチングロッドを挿入して打開するパンチング方法において、前記銅転炉を回転させて湯面からの羽口深さが 100〜1000mmの範囲内を満足するように調整し、次いで前記羽口の高さと傾斜角に応じて前記パンチングロッドの高さと傾斜角を調整し、前記羽口の中心軸と前記パンチングロッドの中心軸を平行にして前記羽口に前記パンチングロッドを挿入し、前記羽口を打開することを特徴とする銅転炉羽口のパンチング方法。
【請求項２】
前記羽口の中心軸と前記パンチングロッドの中心軸を一致させて、前記羽口に前記パンチングロッドを挿入することを特徴とする請求項１に記載の銅転炉羽口のパンチング方法。
【請求項３】
銅転炉の閉塞した羽口を打開するパンチング装置であって、前記羽口に堆積した凝固物を打撃するパンチングロッドと、前記羽口に前記パンチングロッドを挿入しかつ前記パンチングロッドを中心軸に平行に前後進させるパンチングマシンと、前記パンチングマシンを昇降させて高さを調整する昇降駆動機と、前記銅転炉の回転軸に平行な傾動軸を中心にして前記パンチングマシンを傾動させて前記羽口の中心軸と前記パンチングロッドの中心軸を平行にする傾動駆動機とを備えることを特徴とする銅転炉羽口のパンチング装置。
【請求項４】
前記羽口の中心軸と前記パンチングロッドの中心軸を一致させて、前記パンチングロッドを前後進させることを特徴とする請求項３に記載の銅転炉羽口のパンチング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、銅製錬を行なう際に用いる転炉（以下、銅転炉という）の羽口が閉塞したとき、羽口に堆積した凝固物を除去して羽口を開孔するパンチング方法およびパンチング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に銅製錬においては、乾燥した銅精鉱を自熔炉で溶錬してマット（銅含有量55〜70質量％程度）とスラグに分離し、さらにマットを銅転炉に装入して吹精を行ない、白かわを経て粗銅（銅含有量98〜99質量％程度）を製造する。
自熔炉で得られた溶融状態のマットを銅転炉に収容して、吹精を行なうにあたって、炉体に設けられた複数の羽口から、空気あるいは酸素富化空気等の酸素含有ガスを吹き込む。このようにして造かん期においてマット中の不純物成分を酸化して、ＳＯ2 ガス，スラグおよび白かわに分離し、さらに造銅期において白かわを精製して粗銅が得られる。
【０００３】
銅転炉で行なう吹精は、マットからスラグと白かわを生成する期間（いわゆる造かん期）と、白かわから粗銅を生成する期間（いわゆる造銅期）に大別される。なお、銅転炉内のマット，白かわ，スラグは、いずれも溶融しており、これらの溶融状態のマット，白かわ，スラグを熔体と記す。
これらの造かん期および造銅期は、いずれも酸化反応を促進するために、羽口から酸素含有ガスを吹き込む。つまり銅転炉で吹精を行なうにあたって、酸素含有ガスの吹き込みは不可欠である。ところが羽口の先端部（すなわち羽口が銅転炉の内側に開孔した部分）近傍の熔体は酸素含有ガスによって冷却され、羽口の先端部にスラグ，SiＯ2 等の凝固物が堆積する。さらに、銅転炉の操業時間の経過とともに凝固物の堆積量が増大していき、羽口が閉塞される。
【０００４】
羽口が閉塞されると、銅転炉内の熔体に酸素含有ガスを十分に供給できなくなり、吹精に支障をきたす。したがって銅転炉の羽口が閉塞すると、堆積した凝固物を除去して、羽口を開孔する必要がある。そこで、閉塞した羽口を開孔するために、パンチングロッドと呼ばれる棒状の部材が広く採用されている。
パンチングロッドは、羽口の後端部（すなわち羽口が銅転炉の外側に開孔した部分）から挿入され、羽口の先端部に堆積した凝固物を打撃し、その衝撃で凝固物を除去する。つまりパンチングロッドは、凝固物を打撃して羽口を開孔（以下、打開という）するものであり、従来から、その形状や使用方法等が種々検討されている。
【０００５】
たとえば特開平9-26271 号公報には、非鉄製錬横型転炉用パンチングロッドが開示されている。この技術は、パンチングロッドの先端部を楔形状に形成して、羽口を打開する際の羽口レンガの損耗を抑制するものである。
また特開平9-13129 号公報には、横型転炉の羽口開口方法およびその開口装置が開示されている。この技術は、パンチングロッドの打撃に加えて、回転力による切削を付与して、羽口を打開する際の羽口レンガの損耗を抑制するものである。なお、特開平9-13129 号公報に開示された技術では、パンチングロッドを回転させるが、その回転軸はパンチングロッドの中心軸に一致する。
【０００６】
これらの技術は、いずれも内張り耐火物（たとえば羽口レンガ）の損耗を抑制するものである。
銅転炉で吹精を行なう際には、吹精によって熔体中のＳがＳＯ2 ガスとなって排出されることや、造かん期終了後にかんを排出することにより、銅転炉に収容された熔体の浴面の高さは変動する。
【０００７】
ところがパンチングロッドの高さは一定である。したがって閉塞した羽口を打開するときには、羽口にパンチングロッドを挿入するために、羽口の高さ(すなわち床面からの距離)も一定にする必要がある。
その結果、熔体の浴面と打開する羽口との距離（以下、羽口深さという）が変化する。羽口深さが深くなると、羽口における熔体の静圧が増加する。そのため、打開によって開孔した羽口から熔体が流出するばかりでなく、酸素含有ガスの送風量が減少して、吹精に要する時間が増加する。一方、羽口深さが浅くなると、羽口における熔体の静圧が低下する。そのため、酸素含有ガスの送風量が増加して、ＳＯ2 ガスや粉塵の発生量が増加する。
【０００８】
つまり従来から知られている技術では、閉塞した羽口を打開するときの羽口深さが変化するので、吹精を行なうにあたって、
(1) 酸素含有ガスの送風量が不安定になる、
(2) 熔体が流出する
という問題がある。
【特許文献１】特開平9-26271 号公報
【特許文献２】特開平9-13129 号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記のような問題を解消し、閉塞した羽口を打開するときに、羽口深さを適正範囲に調整することによって、
(a) 送風量を安定させて酸素含有ガスの多量吹き込みを可能にし、吹精に要する時間を短縮する、
(b) 送風量を安定させてＳＯ2 ガスや粉塵の発生量を低減し、環境汚染を防止する、
(c) 熔体の流出を防止して、羽口近傍の内張り耐火物の損耗を抑制し、銅転炉の耐用性を向上する
ことができるパンチング方法およびパンチング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、熔体を収容し酸素含有ガスを吹き込んで吹精を行なう銅転炉の閉塞した羽口にパンチングロッドを挿入して打開するパンチング方法において、銅転炉を回転させて湯面からの羽口深さが 100〜1000mmの範囲内を満足するように調整し、次いで羽口の高さと傾斜角に応じてパンチングロッドの高さと傾斜角を調整し、羽口の中心軸とパンチングロッドの中心軸を平行にして羽口にパンチングロッドを挿入し、羽口を打開する銅転炉羽口のパンチング方法である。
【００１１】
本発明のパンチング方法では、羽口の中心軸とパンチングロッドの中心軸を一致させて、羽口に前記パンチングロッドを挿入することが好ましい。
また本発明は、銅転炉の閉塞した羽口を打開するパンチング装置であって、羽口に堆積した凝固物を打撃するパンチングロッドと、羽口に前記パンチングロッドを挿入しかつパンチングロッドを中心軸に平行に前後進させるパンチングマシンと、パンチングマシンを昇降させて高さを調整する昇降駆動機と、銅転炉の回転軸に平行な傾動軸を中心にしてパンチングマシンを傾動させて羽口の中心軸とパンチングロッドの中心軸を平行にする傾動駆動機とを備える銅転炉羽口のパンチング装置である。
【００１２】
本発明のパンチング装置では、羽口の中心軸と前記パンチングロッドの中心軸を一致させて、パンチングロッドを前後進させることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、閉塞した羽口を打開するときに、羽口深さを一定に維持することによって、下記の (a)〜(c) を達成できる。
(a) 送風量を安定させて酸素含有ガスの多量吹き込みを可能にし、吹精に要する時間を短縮する。
(b) 送風量を安定させてＳＯ2 ガスや粉塵の発生量を低減し、環境汚染を防止する。
(c) 熔体の流出を防止して、羽口近傍の内張り耐火物の損耗を抑制し、銅転炉の耐用性を向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明を適用する装置の例を模式的に示す断面図である。なお炉口５の上方には、ＳＯ2 ガスや粉塵を排ガス処理設備に誘導するフードが設けられているが、そのフードは図示を省略する。
銅転炉１に熔体２を収容して吹精を行なうと、１チャージ毎に熔体の収容量が異なり、しかも吹精によって熔体中のＳがＳＯ2 ガスとなって排出されるので、羽口深さＬが変化する。そこで本発明では、閉塞した羽口を打開するにあたって、回転装置８を作動させて銅転炉１を回転させる。このとき銅転炉１は、回転軸CL1 を中心にして回転し、その結果、羽口４の高さ（すなわち床面からの距離）が変化する。このようにして、羽口深さＬを調整することができる。なお図１では、羽口の先端部（すなわち銅転炉の内側の開孔部）の中心と熔体２の浴面との距離を羽口深さＬとして図示する。
【００１５】
羽口深さＬが 100mm未満では、羽口を打開した後、羽口から吹き込まれた酸素含有ガスが吹精に十分に寄与できない。羽口深さＬが1000mmを超えると、熔体の静圧が増加するので、羽口を打開した後、羽口から熔体が漏出するおそれがある。したがって、羽口深さＬは 100〜1000mmの範囲内を満足する必要がある。なお、羽口深さＬを 600mm程度に調整して羽口を打開するのが好ましい。
【００１６】
羽口４の高さが変化すると、その羽口４にパンチングロッド６を挿入するために、パンチングロッド６の高さＨを調整する必要がある。そこで図１に示すように、昇降駆動機9aを作動させて、パンチングロッド６の高さを調整する。図１には、昇降駆動機9aの例としてシリンダーを用いたパンチング装置を図示したが、本発明では、パンチングロッド６の高さＨを調整する手段は特定の構成に限定しない。たとえば、電動モーターやギヤを組み合わせた昇降駆動機9aを使用しても、パンチングロッド６の高さＨを調整することは可能である。なお図１では、パンチングロッド６先端の高さ（すなわち床面からの距離）をＨとして図示する。
【００１７】
羽口４の高さを調整するために銅転炉１を回転させると、羽口４の傾斜角（すなわち羽口４の中心軸CL3 と水平とのなす角）も変化する。そこで図１に示すように、傾動駆動機10を作動させ、傾動軸CL2 を中心にしてパンチングロッド６を傾動させて、パンチングロッド６の傾斜角θ（すなわちパンチングロッド６の中心軸CL4 と水平とのなす角）を調整する。図１には、傾動駆動機10の例としてシリンダーを用いたパンチング装置を図示したが、本発明では、パンチングロッド６の傾斜角θを調整する手段は特定の構成に限定しない。たとえば、電動モーターやギヤを組み合わせた傾動駆動機10を使用しても、傾斜角θを調整することは可能である。
【００１８】
あるいは図２に示すように、パンチングマシン７の先端部と後端部に昇降駆動機9b，9cを配設し、昇降駆動機9b，9cを各々個別に作動させるパンチング装置にも本発明を適用できる。この例では、昇降駆動機9b，9cを作動させてパンチングロッド６の高さを調整するとともに、パンチングマシン７の先端部と後端部に高低差を付与することによって、パンチングロッド６の傾斜角θを調整することができる。
【００１９】
図２には、昇降駆動機9b，9cの例としてシリンダーを用いたパンチング装置を図示したが、本発明では、パンチングロッド６の高さＨや傾斜角θを調整する手段は特定の構成に限定しない。たとえば、電動モーターやギヤを組み合わせた昇降駆動機9b，9cを使用しても、パンチングロッド６の高さＨや傾斜角θを調整することは可能である。この場合、昇降駆動機9b，9cは、図１に示した昇降駆動機9aと傾動駆動機10の機能を兼ね備えている。
【００２０】
本発明におけるパンチングロッド６の傾動軸CL2 と銅転炉１の回転軸CL1 は、図１，図２に示すように平行である。
このようにして本発明では、羽口４の高さや傾斜角に応じて、パンチングロッド６の高さＨや傾斜角θを調整して、羽口４内にパンチングロッド６を挿入する。このとき、図３に示すように、羽口４の中心軸CL3 とパンチングロッド６の中心軸CL4 を平行にする必要がある。その理由は、羽口４の中心軸CL3 とパンチングロッド６の中心軸CL4 が平行になっていない状態で羽口４の打開を行なうと、羽口４の側面（すなわち羽口レンガ）を損傷するからである。
【００２１】
パンチングロッド６の外径は、通常、羽口４の内径に対して隙間が生じるように設定されるので、羽口４の中心軸CL3 とパンチングロッド６の中心軸CL4 は必ずしも一致する必要はない。ただし、パンチングロッド６と羽口４との隙間が小さいときには、羽口４の中心軸CL3 とパンチングロッド６の中心軸CL4 を一致させるのが好ましい。
以上に説明したように、本発明では、銅転炉１に収容された熔体２の浴面の高さ（すなわち熔体２の収容量）に応じて羽口深さＬを適正範囲に調整して、羽口４を打開することができる。なお本発明では、羽口深さＬは、特定の範囲に限定しない。銅転炉１に設けた羽口４の位置や熔体２の収容量に応じて適宜設定すれば良い。
【００２２】
なお銅転炉１には、その長手方向（すなわち銅転炉１の回転軸CL1 の方向）に複数個の羽口４が設けられる。これらの複数個の羽口４を打開するために、パンチング装置を走行台車３に搭載し、銅転炉１の長手方向に移動可能にする。この走行台車３は、従来から使用されているものを本発明で適用する。したがって、走行台車３の詳細な説明は省略する。
【実施例】
【００２３】
図１に示す装置を用いて熔体２の吹精を行なった。銅転炉１は容量220tonのものを使用した。羽口４から酸素含有ガスを吹き込む際には、銅転炉１を回転させて羽口深さＬを 600mmに調整し、酸素含有ガスの送風量の変動を抑制した。酸素含有ガス中の酸素量は、全吹き込みガス量の29体積％以下とした。なお、酸素含有ガス供給装置（図示せず）は、羽口の位置に応じて酸素含有ガスを供給できるように構成されている。
【００２４】
閉塞した羽口４を打開するときは、酸素含有ガス供給装置を羽口４から取り外した後、
図１の昇降駆動機9aと傾動駆動機10を作動させて、パンチングロッド６の高さＨと傾斜角θを調整し、羽口４の中心軸CL3 とパンチングロッド６の中心軸CL4 を一致させて、パンチングロッド６を羽口４に挿入した。このようにして閉塞した羽口４を打開して、吹精を継続して行なった。これを発明例とする。
【００２５】
一方、従来は、酸素含有ガスを供給するときの羽口４の位置は固定され、さらにパンチングロッド６は、酸素含有ガスを供給する位置の羽口４に挿入するように固定されていた。したがって、昇降駆動機9aや傾動駆動機10を備えていないパンチング装置を使用していた。そのため、閉塞した羽口４を打開するときは、酸素含有ガス供給装置を羽口４から取り外した後、銅転炉１を同じ位置に静止させて、パンチングロッド６を羽口４に挿入した。このようにして閉塞した羽口４を打開して、吹精を行なった。これを従来例とする。
【００２６】
従来例と発明例について、酸素含有ガスの送風量の推移を図４に示し、銅転炉１の耐用性の推移を図５に示す。なお銅転炉１の耐用性は、１キャンペーン（すなわち内張り耐火物を張り替えた後、次の張り替えまでの期間）の間に吹精を行なったチャージ数で評価した。
図４から明らかなように、データの採取を開始して13ケ月経過したときに本発明を適用し、その後、酸素含有ガスの送風量（Ｎｍ3 ／ｈ）は増加している。また図５から明らかなように、データの採取を開始して13ケ月経過したときに本発明を適用し、その後、銅転炉１の耐用性は向上している。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明を適用する装置の例を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明を適用する装置の他の例を模式的に示す断面図である。
【図３】羽口近傍の拡大断面図である。
【図４】酸素含有ガスの送風量の推移を示すグラフである。
【図５】銅転炉の耐用性の推移を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２８】
１  銅転炉
２  熔体
３  走行台車
４  羽口
５  炉口
６  パンチングロッド
７  パンチングマシン
８  銅転炉の回転装置
9a  昇降駆動機
9b  昇降駆動機
9c  昇降駆動機
10  傾動駆動機
CL1 銅転炉の回転軸
CL2 パンチングマシンの傾動軸
CL3 羽口の中心軸
CL4 パンチングロッドの中心軸
θ  パンチングロッドの傾斜角
Ｈ  パンチングロッドの高さ
Ｌ  羽口深さ
【図１】
2005172419.tif 000003
【図２】
2005172419.tif 000004
【図３】
2005172419.tif 000005
【図４】
2005172419.tif 000006
【図５】
2005172419.tif 000007