JP2010236019A - 精錬用浸漬ランス装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ランス機能を適正に発揮でき、しかも浸漬ランスの交換を短時間で迅速に行うことができる精錬用浸漬ランス装置を提供する。
【解決手段】２重管構造の浸漬ランス１を構成する外管８の基端部側に、外管本体８aよりも厚肉の管体を外管本体８aの端部に溶接接合して構成された管部であって、外面に雄ねじ部４が形成された管部３を有し、ランスホルダ２の先端には雌ねじ部５が形成され、浸漬ランス１の基端部とランスホルダ２の先端部が、雄ねじ部４と雌ねじ部５の螺合により接続される。浸漬ランス１とランスホルダ２とがねじ込み方式で接続される構造であるため、浸漬ランス１の交換を短時間で迅速に行うことができ、一方で、接続部の強度が十分に確保され、ランス機能を適正に発揮することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、主に溶銑予備処理において使用される精錬用浸漬ランス装置に関するもので、詳細には、２重管構造の浸漬ランスとランスホルダとの接続構造に特徴を有する浸漬ランス装置に関するものである。

混銑車による溶銑予備処理では、気体酸素単体を浸漬ランスから１０Ｎｍ^３／min以上吹込み、脱Ｓｉを行ってその発熱を溶銑温度に着熱させる方法が採られる場合がある。この場合、浸漬ランス先端の溶損を防止するため、浸漬ランスを２重管構造とし、冷却用の炭化水素系ガスを内管と外管との間を通じてランス先端部に流すようにしている。これは、炭化水素系ガスが分解する際の吸熱反応を利用してランス先端部を冷却し、溶損を抑えるものである。このような２重管構造の浸漬ランスは、例えば、特許文献１に示されている。

２重管構造の浸漬ランスの重量は１５０ｋｇを超えるため、ランスホルダとの接続構造は、その重量に耐え且つシール性が十分に確保される必要があり、このため従来では、浸漬ランスとランスホルダの端部どうしを溶接により接続していた。

特開２００７−２５４８８９号公報

しかし、溶接による接続では、鉄管部分を全周溶接することが必要であるため、溶接時間を含め浸漬ランスの交換に３０分程度もかかってしまう。このため、混銑車を用いる溶銑予備処理設備のダウンタイム増加や作業負荷増大という大きな問題を生じていた。

したがって本発明の目的は、主に溶銑予備処理において使用される精錬用浸漬ランス装置であって、ランス機能を適正に発揮でき、しかも浸漬ランスの交換を短時間で迅速に行うことができる装置を提供することにある。

上記課題解決するための本発明の要旨は、以下のとおりである。
［1］内管（７）と外管（８）とからなる２重管構造の浸漬ランス（１）と、該浸漬ランス（１）を保持するランスホルダ（２）を備えた精錬用浸漬ランス装置において、外管（８）の基端部側に、外管本体（８a）よりも厚肉の管体を外管本体（８a）の端部に溶接接合して構成された管部であって、外面に雄ねじ部（４）が形成された管部（３）を有し、ランスホルダ（２）の先端には雌ねじ部（５）が形成され、浸漬ランス（１）の基端部とランスホルダ（２）の先端部が、雄ねじ部（４）と雌ねじ部（５）の螺合により接続されることを特徴とする精錬用浸漬ランス装置。

［2］上記［1］の浸漬ランス装置において、管部（３）が下記（1）式〜（3）式を満足することを特徴とする精錬用浸漬ランス装置。
11.88×Ｗ−714.67≦Ｄ＊ｔ≦18.95×Ｗ−1280.22 …（1）
５０≦Ｌ≦８５ …（2）
０．０１０≦tanθ≦０．０７１ …（3）
但し Ｗ：浸漬ランス（１）の質量（ｋｇ）
Ｄ：管部（３）の外径（ｍｍ）
ｔ：管部（３）の肉厚（ｍｍ）
Ｌ：雄ねじ部（４）の長さ（ｍｍ）
θ：雄ねじ部（４）のテーパー角（°）
［3］上記［1］または［2］の浸漬ランス装置において、管部（３）内に内管（７）の開口端が位置するとともに、管部（３）と内管（７）との間に塞ぎ部材（６）を設け、外管（８）と内管（７）との間にガス流路が形成されるようにしたことを特徴とする精錬用浸漬ランス装置。

本発明の精錬用浸漬ランス装置は、浸漬ランスとランスホルダとがねじ込み方式で接続される構造であるため、浸漬ランスの交換を短時間で迅速に行うことができ、一方で、接続部の強度が十分に確保され、ランス機能を適正に発揮することができる。

本発明の精錬用浸漬ランス装置の一実施形態を示すもので、浸漬ランスとランスホルダとの接続部の縦断面図 本発明が規定する（1）式を満足するＤ＊ｔとＷと範囲を示すグラフ

図１は、本発明の精錬用浸漬ランス装置の一実施形態を示すもので、浸漬ランスとランスホルダとの接続部の縦断面図である。
図において、１は２重管構造の浸漬ランス、２はこの浸漬ランス１を保持するランスホルダ２である。
前記浸漬ランス１は、内管７と外管８とからなり、内管７内が気体酸素流路ａを、内管７と外管８との間が炭化水素系ガス流路ｂを、それぞれ構成している。

前記外管８は、その基端部側に、外管本体８aよりも厚肉の管体を外管本体８aの端部に溶接接合して構成された管部３を有しており、この管部３の先端側の外面には雄ねじ部４が形成されている。本発明の精錬用浸漬ランス装置では、浸漬ランスの交換を短時間で迅速に行うことができるようにするため、浸漬ランス１とランスホルダ２とをねじ込み方式で接続する構造とする。しかし、外管本体８aにねじ切り加工すると管の肉厚が減少し、接続部の強度が低下するため、１５０ｋｇを超えるような重量を有する２重管構造の浸漬ランス１を支えきれない。そこで、本発明では、接続部の強度を確保するため、雄ねじ部４を形成（ねじ切り加工）する外管８の基端部を厚肉の管部３で構成するものである。

前記管部３には、前記炭化水素系ガス流路ｂに連通するガス配管９が接続され、このガス配管９を通じて炭化水素系ガス流路ｂ内にＬＰＧなどの炭化水素系ガスが供給される。
また、管部３内には内管７の開口端が位置するとともに、管部３と内管７との間に塞ぎ部材６を設け、外管８と内管７との間に前記炭化水素系ガス流路ｂが形成されるようにしてある。

前記ランスホルダ２は、浸漬ランス１の気体酸素流路aに連通すべき気体酸素流路ｃを有する。このランスホルダ２の先端には、雌ねじ部５が形成されている。このランスホルダ２は水冷式であり、外周部に冷却水流路ｄを有する。
浸漬ランス１の基端部とランスホルダ２の先端部は、外管８を構成する前記管部３の雄ねじ部４とランスホルダ２の雌ねじ部５が螺合すること、すなわち、ねじ込み方式により接続Ｘされる。

接続部Ｘの強度を確保する等の観点から、前記管部３は下記（1）式を満足することが好ましい。
11.88×Ｗ−714.67≦Ｄ＊ｔ≦18.95×Ｗ−1280.22 …（1）
但し Ｗ：浸漬ランス１の質量（ｋｇ）
Ｄ：管部３の外径（ｍｍ）
ｔ：管部３の肉厚（ｍｍ）
ここで、Ｄ＊ｔが上記（1）式の左辺未満では、浸漬ランスの質量に耐え得る接続部Ｘの強度が十分に確保できないおそれがある。一方、Ｄ＊ｔが上記（1）式の右辺を超えると、ねじ部が太すぎてねじ込み作業自体が困難となる。

図２に、上記（1）式を満足するＤ＊ｔとＷと範囲を示す。ここで、Ｄ＊ｔの下限（＝11.88×Ｗ−714.67）は、浸漬ランス１の質量Ｗ：８０〜１９０ｋｇ、外管８の外径：５０Ａ〜１００Ａ、管部３の外径Ｄ：６０．５〜１１４．３ｍｍ、管部３の肉厚ｔ：３．９〜１３．５ｍｍの範囲において試験を行い、浸漬ランス１の質量に対して接続部Ｘの強度が十分に確保できるＤ＊ｔの限界を求め、得られたものである。一方、Ｄ＊ｔの上限（＝18.95×Ｗ−1280.22）は、浸漬ランス１の質量Ｗ：８０〜１９０ｋｇ、外管８の外径：５０Ａ〜１２５Ａ、管部３の外径Ｄ：６０．５〜１３９．８ｍｍ、管部３の肉厚ｔ：３．９〜１６．６ｍｍの範囲において試験を行い、ねじ込み作業を特に困難なく行うことができるＤ＊ｔの限界を求め、得られたものである。

また、外管８の外径が５０Ａ〜１２５Ａである場合は、雄ねじ部４の長さＬは５０〜８５ｍｍ程度が好ましい。雄ねじ部４の長さＬが５０ｍｍ未満では、ねじ部長さが短いために接続部Ｘの強度が不足し、一方、８５ｍｍを超えると、管部３の先端部の肉厚が不足する。
また、接続部Ｘのシール性を確保するために、雄ねじ部４はテーパーねじであることが好ましい。ここで、外管８の外径が５０Ａ〜１２５Ａである場合は、この雄ねじ部４のテーパー角θは、tanθで０．０１０〜０．０７１程度であることが好ましい。tanθが０．０１０未満ではねじ込み時の回転抵抗が大きくなり、一方、０．０７１を超えると肉厚不足となり、強度が保てなくなる場合がある。

以上のような本発明の浸漬ランス装置では、浸漬ランス１の外管８の基端部に厚肉の管部３を設け、この管部３を介してねじ込み方式の接続部Ｘを構成するので、浸漬ランスの重量を支え得る接続部Ｘの強度を十分確保することができる。一方、ランスホルダ２に対する浸漬ランス１の交換は、接続部Ｘがねじ込み方式であるため、短時間で迅速に行うことができる。具体的には、浸漬ランスの交換時間は、浸漬ランス１とランスホルダ２とを溶接で接続していた従来法では平均３０分程度であったものが、平均１０分程度で済み、ダウンタイムを大幅に削減することができる。したがって、例えば、混銑車の入替時間が十数分であるとすると、その時間内に浸漬ランスの交換作業を終えることができ、ダウンタイムをなくすことができる。

本発明の浸漬ランス装置は、混銑車による溶銑予備処理に限定されるものではなく、他の精錬容器（例えば、溶銑鍋）を用いた溶銑予備処理にも適用できる。また、浸漬ランスを通じて装入される物資にも特別な制限はなく、例えば、ガスとともに粉体を装入してもよい。また、溶銑予備処理以外の金属精錬に用いてもよい。

１ 浸漬ランス
２ ランスホルダ
３ 管部
４ 雄ねじ部
５ 雌ねじ部
６ 塞ぎ部材
７ 内管
８ 外管
８a 外管本体
９ ガス配管
ａ 気体酸素流路
ｂ 炭化水素系ガス流路
ｃ 気体酸素流路
ｄ 冷却水流路
Ｘ 接続部

Claims (3)

1. 内管（７）と外管（８）とからなる２重管構造の浸漬ランス（１）と、該浸漬ランス（１）を保持するランスホルダ（２）を備えた精錬用浸漬ランス装置において、
   外管（８）の基端部側に、外管本体（８a）よりも厚肉の管体を外管本体（８a）の端部に溶接接合して構成された管部であって、外面に雄ねじ部（４）が形成された管部（３）を有し、
   ランスホルダ（２）の先端には雌ねじ部（５）が形成され、
   浸漬ランス（１）の基端部とランスホルダ（２）の先端部が、雄ねじ部（４）と雌ねじ部（５）の螺合により接続されることを特徴とする精錬用浸漬ランス装置。
2. 管部（３）が下記（1）式〜（3）式を満足することを特徴とする請求項１に記載の精錬用浸漬ランス装置。
   11.88×Ｗ−714.67≦Ｄ＊ｔ≦18.95×Ｗ−1280.22 …（1）
   ５０≦Ｌ≦８５ …（2）
   ０．０１０≦tanθ≦０．０７１ …（3）
   但し Ｗ：浸漬ランス（１）の質量（ｋｇ）
   Ｄ：管部（３）の外径（ｍｍ）
   ｔ：管部（３）の肉厚（ｍｍ）
   Ｌ：雄ねじ部（４）の長さ（ｍｍ）
   θ：雄ねじ部（４）のテーパー角（°）
3. 管部（３）内に内管（７）の開口端が位置するとともに、管部（３）と内管（７）との間に塞ぎ部材（６）を設け、外管（８）と内管（７）との間にガス流路が形成されるようにしたことを特徴とする請求項１または２に記載の精錬用浸漬ランス装置。

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