溶融金屬的氣體吹入噴嘴及其使用方法
2023-12-10 23:47:47 1
專利名稱：溶融金屬的氣體吹入噴嘴及其使用方法
技術領域：
本發明涉及一種電爐和電爐以外的精煉爐內的溶融金屬的氣體吹入噴嘴，特別是涉及一種當噴嘴損耗時能夠簡便、迅速地進行修補的溶融金屬的氣體吹入噴嘴及其使用方法。
背景技術：
請參閱圖5所示，是現有技術的氣體吹入噴嘴的實施例的說明示意圖；其中，圖5(a)是單管噴嘴；圖5(b)是雙重管噴嘴；圖5(c)是多管噴嘴；圖5(d)是多孔芯棒(塞子)。圖中，10是氣體供給管，11是爐底耐火物，12是吹入的氣體，17是冷卻氣體供給管，18是多孔磚，在圖5(c)的多管噴嘴中，埋入設有複數根細金屬管的耐火物塊，使用該種多管噴嘴，在溶融金屬中可以得到微細且大小一致的吹入氣體的氣泡，故在電爐的爐底內廣泛地設置使用氣體吹入噴嘴。
從氣體吹入噴嘴向溶融金屬內吹入氣體，則爐內側的氣體吹入噴嘴周圍的溶融金屬強烈地流動，所以使得耐火物的損耗大，例如如圖2(a)中所示那樣，產生損耗部8。損耗部8變大，就要更換氣體吹入噴嘴。更換氣體吹入噴嘴時，爐的操作就要停止，而且更換作業的環境非常惡劣。因此頻繁更換氣體吹入噴嘴是不好的。
在日本特開昭58-81937號公報中公開了一種精鍊氣體吹入芯棒(塞子)，其特徵是其包括具有貫通孔的耐火物製成的噴嘴，在該貫通孔中插入金屬制細管，在該貫通孔和金屬製成的細管之間，設有環狀間隙。
圖6是精鍊氣體吹入芯棒的說明示意圖。如圖6(a)所示，在耐火物的貫通孔和金屬制的金屬細管2之間設有環狀間隙，在金屬細管2裡連結有氣體供給管，環狀間隙的大小以溶融金屬不洩漏為準。修補時，只需更換該金屬細管2，而可以使得操作簡化。
但是本發明人認為，用該精鍊氣體吹入芯棒進行氣體的吹入，加上溶融金屬的壓力，正如圖6(b)所示那樣，氣體將向金屬制的金屬細管2和耐火物貫通孔之間的環狀間隙洩漏。特別是在電爐爐底氣體的吹入流量很少的場合時，儘管環狀間隙僅僅只有一點間隙，氣體也會向容易通過的環狀間隙方向洩漏，而不進入溶融金屬中。上述公報中公開的專利文獻並沒有提出解決該問題的技術手段。
本發明的技術方案本發明提供一種溶融金屬的氣體吹入噴嘴及其使用方法，使其可以減少更換氣體吹入噴嘴，同樣也可減少爐的停產次數，再者也減少了在惡劣環境中工作的頻率，且在氣體吹入噴嘴的周邊沒有氣體洩漏。
圖1是本發明氣體吹入噴嘴實施例的說明示意圖。圖1(a)是氣體吹入噴嘴的縱剖面說明示意圖。圖1(b)是圖1(a)中氣體吹入噴嘴設置在爐底的說明示意圖。圖1(c)是氣體吹入噴嘴與供給氣體的吹入軟管的連接部的實施例的說明示意圖。
按照本發明提供一種溶融金屬的氣體吹入噴嘴1，其特徵在於其從爐內側向爐外側分別設有具有貫通的細孔3的耐火物塊4，與耐火物塊4一體成形的安裝零件22，位於上述耐火物塊4的細孔3內貫通該細孔3且能滑動配置的金屬細管2，並設有與氣體吹入軟管15相連結的連結零件23，該氣體吹入軟管15與上述安裝零件22的端部相連結，上述金屬細管2的爐外側插通配設有設置在連結零件23內的橡膠體14，從供給吹入氣體的爐內側端向溶融金屬中吹入氣體12至該金屬細管2的爐外側。
安裝零件22的一端設計為呈直管狀部，另一端則設計為呈與耐火物塊4的底部形狀相配合的託盤形狀部，耐火物塊4嵌合在該安裝零件22的託盤形狀部。這樣，耐火物塊4和安裝零件22成形為一體，則如圖6(b)所示那樣，可以防止從金屬細管2與耐火物塊4的間隙中吹入氣體的洩漏。
請參閱圖1(c)所示，安裝零件22的直管狀部的端部與連結零件23的一端相連結，該連結零件23的另一端與氣體吹入軟管15相連結。
金屬細管2的端部插通配置在設於連結零件23內的橡膠體14中，並向氣體吹入軟管15側突伸出。金屬細管2的外周與連結零件23的內面的間隙藉由橡膠體14密封，而從氣體吹入軟管15向金屬細管2內供給送入全部的吹入氣體12。
在圖1中為使用1根金屬細管2的實施例，也可以使用複數根金屬細管2，同樣地，該等各金屬細管2與連結零件23內面的間隙均配設有橡膠體14，能夠將全部的吹入氣體12供給各金屬細管2。
如圖1(b)所示，本發明的氣體吹入噴嘴1裝設在設有爐底耐火物11的噴氣管磚(風口磚)6的內側，支撐環21和停止零件20安裝在爐的鐵皮19上。這時，在氣體吹入噴嘴1和噴氣管磚6的間隙中填充灰、砂漿和可澆鑄成型等的不定形耐火物5。
作為金屬細管2，可以使用例如內徑為1-2mm的不鏽鋼管，但該金屬細管2的內徑和數目要與吹入的氣體量相適應而適當地選定。另外，該金屬細管2可以使用單管，也可以使用雙重管。細孔3的內徑為比金屬細管2的外徑大0-4mm的範圍，可以使金屬細管2上、下移動。
圖2為本發明氣體吹入噴嘴的使用方法實施例的說明示意圖。本發明的氣體吹入噴嘴1因反覆操作使用，故氣體吹入噴嘴1的爐內側和其周邊的耐火物損耗大，如圖2(a)所示那樣會產生損耗部8。如圖2(b)所示，修補該損耗部8時，要向上移動設於細孔3內的金屬細管2，其上端部向爐內側突伸出。
接著，使金屬細管2的爐內側端面不阻塞(閱塞)，如圖2(c)所示，向該損耗部8內填充耐火性修補材料16。在本實施例中，金屬細管2爐內側的端部比填充完耐火性修補材料16的表面更突出，金屬細管2這樣地突出設置，是因為修補時，使用通常的爐內耐火性修補材料16來修補該損耗部8，並使用例如拋砂機等通常修補爐內面的裝置，由於該金屬細管2的爐內側端部沒有埋入於耐火性修補材料16內，所以其不會被阻塞。
使用本發明的氣體吹入噴嘴1，在作為日常工作而進行爐底和爐壁損耗部8的修補的同時，能夠簡易地進行修補該氣體吹入噴嘴1及其周邊，這種日常工作的修補可以延長氣體吹入噴嘴1的使用壽命，可以顯著地減少氣體吹入噴嘴1的更換頻率。
如圖2(c)所示，修補完成後，向溶融金屬進行吹入氣體，金屬細管2的突出部分直接地溶損，溶融金屬的氣體吹入口與圖1(b)所示的氣體吹入口的形狀相同，即與圖1(b)的情況相同，能夠向溶融金屬穩定地進行氣體吹入。
圖3為本發明氣體吹入噴嘴另一實施例的說明示意圖；圖3(a)是該氣體吹入噴嘴的縱剖面說明示意圖；圖3(b)是圖3(a)中的氣體吹入噴嘴配置在爐底的說明示意圖。
如圖3(a)所示，氣體吹入噴嘴1，其特徵是耐火物塊4在上、下方向上分隔為二個，其它結構都與圖1(a)中所示的氣體吹入噴嘴相同。圖3(a)中的安裝零件22其端部如圖1(c)所示那樣，通過連結零件23與氣體吹入軟管15相連結，金屬細管2的外周藉由設有橡膠體14密封，與圖1的氣體吹入噴嘴相同。
又，如圖3(b)所示，該氣體吹入噴嘴1裝設於爐底耐火物11內設置的噴氣管磚6的內側，藉由支撐環21和停止零件20安裝在爐的鐵皮19內。這時，氣體吹入噴嘴1和噴氣管磚6的間隙內填充有灰、砂漿和可澆鑄成型等的不定形耐火物。
圖4是圖3所示本發明氣體吹入噴嘴另一使用方法實施例的說明示意圖。如圖4(a)所示，修補損耗部8時，向上方移動細孔3內的金屬細管2，使其端部向爐內側突出，取出溶損後耐火物塊4的上側部分的耐火物塊4a，接著，如圖4(b)所示，換上新的上側部分的耐火物塊4a，以下稱為修補用磚4a，在其周圍的損耗部8內填充耐火性修補材料16。然後要使金屬細管2的上端部與修補用磚4a的上端面高度相同，則向下方移動金屬細管2。
如圖4所示的使用方法，其在使用耐火性修補材料16進行修補的場合，可使修補後的氣體吹入噴嘴的使用壽命延長。再者，在修補後，金屬細管2不突出，所以金屬細管2的損耗量可減少。
附圖簡要說明圖1是本發明氣體吹入噴嘴實施例的說明示意圖。
圖2是本發明氣體吹入噴嘴的使用方法實施例的說明示意圖。
圖3是本發明氣體吹入噴嘴另一實施例的說明示意圖。
圖4是本發明氣體吹入噴嘴另一使用方法實施例的說明示意圖。
圖5是現有技術的氣體吹入噴嘴實施例的說明圖。
圖6是精鍊氣體吹入芯棒的說明示意圖。
本發明的最佳實施例以下結合附圖及較佳實施例，對依據本發明提出的溶融金屬的氣體吹入噴嘴及其使用方法其具體結構、特徵、使用方法及其功效，詳細說明如後。
請參閱圖1(a)所示，在耐火物塊4中設有一內徑為5mm的細孔3，在電爐中使用並設有從爐底開始的氣體吹入用的氣體吹入噴嘴1。如圖1(c)所示，使金屬制的金屬細管2設計成內徑為2mm，外徑為4mm，長2m，在金屬細管2上設有連結零件23，以供給吹入的氣體。
向金屬溶液吹入的氣體其吹入量為30-100 1/min。氣體吹入噴嘴1的爐內側在大約為200mm損耗點時，拆卸掉圖1(c)的供給氣體吹入軟管15，使金屬細管2的爐內側端部與修補後的爐底耐火物11成為同樣的高度，向上方移動金屬細管2後，再使連結零件23與供給氣體吹入軟管15相連結。作為修補材料，爐底的修補通常使用不定形耐火物5。為了防止金屬細管2爐內側的端部的阻塞，填充修補材料時，應從氣體吹入噴嘴1流動有吹入氣體。
這種修補反覆進行4-5次以後，就要進行更換新的金屬細管2，即，要進行上述的操作和修補，移動金屬細管2與更換新的金屬細管2時，在細孔3和金屬細管2的間隙中有溶融金屬侵入的情況，此時從下方敲打金屬細管2，該金屬細管2即能夠容易地移動。
當氣體吹入噴嘴1的溶損損耗部8的深度達到300mm時，就要更換新的氣體吹入噴嘴1，本發明的氣體吹入噴嘴1修理好以後，在300負荷(チヤ-ヅ)以上仍能夠使用，其與每次約在50負荷就要進行更換的現有的氣體吹入噴嘴相比，壽命有了顯著的提高。
接著，結合圖3所示，說明分隔型構造的氣體吹入噴嘴的使用期限的改善效果的調查。如表1中所示，是圖1及圖3中的氣體吹入噴嘴與分隔型構造的氣體吹入噴嘴的比較例。
表1
表1中的情況1，是使用圖3所示的分隔型構造的氣體吹入噴嘴進行修補時的情況。在進行170-200小時的氣體吹入操作後，拆去掉溶損後的上側部分耐火物塊4a，向上方移動金屬細管2後，換上新的上側部分耐火物塊4a，在該新的上側部分耐火物塊4a和下側部分耐火物塊4b上，夾設有灰、砂漿，這時，在金屬細管2和修補用的磚的細孔間隙中填充有非通氣性的耐火物。
然後，用修補材料填充損耗部，第一次的修補完成。再使用170-200小時後進行第二次修補，直至到進行第五次修補。當偶數次的修補時，要更換噴氣管磚6(上段)。
耐火物塊4(上部的上側部分耐火物塊4a)及修補用磚使用長度為200mm，修補時的剩餘尺寸為50-100mm。第五次修補後，進行170-200小時的使用，並檢查更換氣體吹入噴嘴1，但耐火物塊(下部的下側部分耐火物塊4b)溶損等可不作處理，而可繼續使用。
表1中的情況2，是使用圖1中所示的一體結構的氣體吹入噴嘴，僅僅修補不定形耐火物5的情況。
在進行170-200小時的氣體吹入操作後，向上方滑動金屬細管2，直到比噴嘴溶損部高的位置為止，向噴氣管磚及耐火物塊的溶損部裡填充不定形的耐火物進行修補。從這以後，每使用80至100小時，就要進行同樣的修補，共進行三次，而且每使用80至100小時後，要更換噴嘴和噴氣管磚。這時的噴嘴溶損尺寸在250mm至300mm，噴氣管磚(中段)的溶損不處理，就這樣反覆修補繼續使用，直到噴氣管磚(中段)溶損，該噴氣管磚的更換作業，在一定的時間內修理好是困難的，因為在此之前要實施更換噴嘴和噴氣管磚(上段)。
從表1可以看出，情況1是分隔型構造的氣體吹入噴嘴，每修補一次的使用壽命及可進行標準修補的次數是增加的，一個噴嘴的總計噴嘴使用壽命可以大幅度延長。
使用本發明氣體吹入噴嘴，使得更換氣體吹入噴嘴時，爐停止生產的頻率下降，同樣在惡劣環境中作業的頻率也相應減少，再者，從噴嘴周邊不會洩漏氣體。噴嘴的構造簡單，可以降低製造成本。
權利要求
1.一種溶融金屬的氣體吹入噴嘴，其特徵在於從爐內側向爐外側設有直線狀貫通細孔(3)的耐火物塊(4)，與該耐火物塊(4)一體成形的安裝零件(22)，位於上述耐火物塊(4)的細孔(3)內配設的可滑動地貫通該細孔(3)的金屬細管(2)，並設有與氣體吹入軟管(15)相連結的連結零件(23)，該安裝零件(22)的端部與上述氣體吹入軟管(15)相連結，上述金屬細管(2)的爐外側的端部插通配設有設置在連結零件(23)內的橡膠體(14)，從供給吹入氣體的爐內側的端部向溶融金屬中吹入氣體(12)至該金屬細管(2)的爐外側。
2.一種使用權利要求1溶融金屬的氣體吹入噴嘴的使用方法，其特徵在於其配設有溶融金屬的氣體吹入噴嘴的爐，修補該氣體吹入噴嘴的爐內側和其周邊的損耗部(8)時，移動上述細孔(3)內的金屬細管(2)，該損耗部(8)向爐內側突出，防止該金屬細管(2)的爐內側的端部阻塞，向該損耗部(8)內填充耐火性修補材料(16)。
3.根據權利要求1所述的溶融金屬的氣體吹入噴嘴，其特徵在於上述耐火物塊(4)在上、下方向上分隔為二個以上。
4.一種使用權利要求3溶融金屬的氣體吹入噴嘴的使用方法，其特徵在於其配設有溶融金屬的氣體吹入噴嘴的爐，修補該氣體吹入噴嘴的爐內側和其周邊的損耗部(8)時，移動上述細孔(3)內的上述金屬細管(2)，該損耗部(8)向爐內側突出，防止該金屬細管(2)的爐內側的端部阻塞，繼續補足修補用的耐火物塊的同時，向噴嘴損耗部(8)內填充耐火性修補材料(16)。
全文摘要
一種溶融金屬的氣體吹入噴嘴及其使用方法，氣體吹入噴嘴設有與安裝零件一體成型且具有貫通細孔的耐火物塊，並設有貫通該細孔內、可在該細孔內滑動的金屬制的氣體吹入用的細管，氣體吹入噴嘴和其周邊的耐火物損耗時，在爐內側延伸突出金屬制的氣體吹入用的細管，在損耗部內填充修補耐火性修補材料。本發明可以延長氣體吹入噴嘴的使用壽命，減少更換頻率，結構簡單，噴嘴周圍沒有氣體洩漏，能夠安全地進行氣體吹入。
文檔編號F27D1/16GK1154720SQ96190548
公開日1997年7月16日 申請日期1996年5月23日 優先權日1995年5月25日
發明者山田寬 申請人:日本鑄鍛鋼株式會社