説明

精錬用浸漬ランス装置

【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。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
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/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。
【0003】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2007−254889号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
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。
【0006】
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。
【課題を解決するための手段】
【0007】
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。
【0008】
[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。
【発明の効果】
【0009】
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。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】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
【図2】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
【発明を実施するための形態】
【0011】
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。
【0012】
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。
【0013】
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。
【0014】
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。
【0015】
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。
【0016】
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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【符号の説明】
【0020】
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

【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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(°)
【請求項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。

【図1】
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【図2】
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