JP3641130B2

JP3641130B2 - Water cooling lance device for electric furnace

Info

Publication number: JP3641130B2
Application number: JP09875398A
Authority: JP
Inventors: 親司朗内田; 弘基日高
Original assignee: Nittetsu Plant Designing Corp; Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp; Nippon Steel Plant Designing Corp
Priority date: 1998-04-10
Filing date: 1998-04-10
Publication date: 2005-04-20
Anticipated expiration: 2018-04-10
Also published as: JPH11294958A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属材料の溶解、溶融金属の精錬等に使用される電気炉において、酸素を超音速で吹き込むとともに粉体を必要に応じて吹き込むための、酸素または酸素含有ガスと粉体とを吹き込む水冷ランス装置の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属材料の溶解、溶融金属の精錬等に使用される電気炉として、炉内に装入した金属材料の上方に配設した電極と、炉底、側壁等の炉壁に取り付けた電極との間に電極を流し、金属材料の溶解、溶融金属の精錬を行う直流電気炉、また、炉内に装入した金属材料の上方に配設した３本の電極間に電流を流し金属材料の溶解、溶融金属の精錬を行う交流電気炉が知られている。この種の電気炉は金属材料の溶解促進、溶融金属の精錬を行うために、パイプを使用し、酸素及び粉体を炉内の溶融金属内に吹き込む操業が一般的に行われている。従来、作業者が酸素及び粉体を吹き込むためのパイプを保持し炉内に吹き込む作業を行っていたが、たとえば、実開平２−３８４５７号公報に示されるようにパイプを自走台車上に搭載させ、機械的に酸素及び粉体を吹き込むためのパイプを把持、炉内へ送り込む装置が提案され、作業者の重筋、高温環境化の作業を軽減している。
【０００３】
一方、特開平７−１２４６６号公報に示されるように非消耗型ランスを用いて酸素及び粉体を炉内へ吹き込むことにより、作業者の重筋、高温環境化の作業をなくす技術が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、非消耗型水冷ランスを用いて酸素及び粉体を炉内に吹き込む作業については、作業者の重筋、高温環境化の作業はなくなったが、酸素を吹き込む非消耗型水冷ランスと炭粉を吹き込む非消耗型水冷ランスとの相対位置が固定であるため、溶融金属に加炭を行う場合には、炭粉は必ず酸素流と接触して燃焼してしまう割合がおおく、溶融金属への加炭量が少なくなり、溶融金属への必要な加炭が得られず、所定の加炭を行うためには、加炭時間を長く取る必要があった。
【０００５】
このため、加炭時間が長くなるため、生産性が低下するという問題があった。特に未溶融金属がほとんど溶融した時期の溶融金属のカーボン成分が最終製品のカーボン成分よりも低い成分となる操業形態をとっている場合には、毎ヒート必ず加炭をする必要があり、加炭時間が長くかかってしまい著しく生産性が低下してしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記技術課題を解決するためのもので、その目的とするところは酸素吹き込み用水冷ランスと粉体用水冷ランスの相対位置を変更可能とする水冷ランス構造を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の要旨とするところは、電気炉内の溶融金属内上面に酸素または酸素含有ガスを吹き込む酸素用ランスと粉体を吹き込む粉体用ランスを有するランス装置において、平行に配設した酸素用ランスと粉体用ランスを回転板に取り付け、該酸素用ランスは回転板に対し回転自在とし、該回転板を取り付けブロックに回転自在に配設し、該回転板を回転させることより、前記酸素用ランスと粉体用ランスを回転板の軸中心に回転自在にしたことを特徴とする電気炉の水冷ランス装置である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付の図面をもとに実施例に基づいて詳しく説明する。
【０００９】
【実施例】
図１は本発明を適用したカッティング時期の直流電気炉の断面図、図２は溶融金属がほとんどを占める、または溶融金属のみの時期の直流電気炉の断面図、図３はランスホルダー部の詳細構造図、図４はランスの相対位置を変更したランスの正面図である。
【００１０】
図１において、直流電気炉１は耐火物２と水冷ボックス３とで覆われた炉本体４と、その上部に配設された炉蓋５からなり、炉蓋５には、中心部から昇降自在な上部電極６と炉底には炉底電極を配設し、上部電極６と炉底電極７に供給される直流電流により、主に直流電気炉内に装入されたスクラップの溶融金属８と上部電極６の先端との間に形成されるアークでもってスクラップを溶解、または、溶融金属８を加熱する。
【００１１】
未溶解金属１５の溶解の促進、溶融金属８の加熱補助、精錬を行うために、炉本体４に配設された作業口９より水冷された酸素吹き込み用ランス１０と酸素吹き込み用ランス１０の下部に配設し水冷された粉体吹き込み用ランス１１を炉内に装入してある。また、ランス１０，１１は、前後進及び昇降駆動装置（図示せず）により炉内での前後上下方向の位置調整を行える。図１においては、未溶解金属１５を酸素吹き込み用ランス１０から吹き出す酸素によってカッティングする場合の図で、あらかじめ加熱された未溶解金属１５に酸素を吹き付けて未溶解金属１５をカッティングする。
【００１２】
ランス１０，１１は、ランスホルダー１２により保持され、ピン１６により一方をアーム１３に支持され、さらに他方をアーム１３にピン１７を介して取り付けられた駆動装置（たとえば油圧シリンダー）１４とピン１８により支持されており、駆動装置１４の押し引きにより酸素吹き込みランス１０の吹き込み角度を変化させることができる。
【００１３】
図３は、ランスホルダー１２を中心とする部分の詳細構造図であるが、ランス１０は回転板２４と連結している取付板２３にブッシュ２０を介して取り付けボルト２１で取り付けられており、吹き込み方向をかえるためにランス１０自体をランス１０の中心を軸として回転出来るようにしてある。ランス１１は、回転板２４を連結している取付板２３に直接取り付けられている。取付板２３に連結された回転板２４はブッシュ１９を介して取り付けブロック２６にて支持され、回転板２４と回転板２４に連結した取付板２３に取り付けられたランス１０，１１は同時に回転板２４の回転中心を軸として回転することが出来る。
【００１４】
ランス１０の先端の酸素ガス吹き出し口２７はランス１０の中心軸に対して角度θで傾斜している。回転板２４の回転位置にかかわらず、ランス１０の酸素ガス吹き出し口は常に下方に向くよう、ランス１０自体を回転させることができる。
【００１５】
電気炉１の炉内に金属材料を装入した後、上部電極６と炉底電極７との間に電極を流し未溶解金属１５の溶解を開始する。このとき、溶解を開始するとほぼ同時に酸素吹き込み用ランス１０、粉体吹き込みランス１１を未溶解金属１５に当たらないようにランスの前後進装置（図示せず）によりランスを前進させ、酸素を吹き始める。
【００１６】
未溶解金属１５の溶解が進むにつれて、吹き込み位置に溶融金属８と未溶解金属１５とが混在するようになる。この時期より必要に応じて粉体吹き込み用ランス１１を介して粉炭、石灰等の粉体を炉内に吹き込む。さらに未溶解金属１５の溶解が進むにつれて酸素の溶解促進効果により、酸素吹き込み用ランス１０の吹き込み位置に未溶解金属１５が存在しなくなるため、未溶解金属１５の溶解に合わせてランスの前後進装置（図示せず）によりランスを前進させる。
【００１７】
次いで、ランス１１から炭粉を吹き込み、この炭粉をランス１０からの酸素ガスと反応させて加熱を行う。
【００１８】
このとき、図３に示すように炭粉を吹き込むランス１１は、酸素を吹き込むランス１０の下部に配設されている。吹き込まれた炭粉はランス１０よりななめ下方に吹き込まれた酸素流と合流して溶融金属内に吹き込まれるためほとんどが酸素と反応する。
【００１９】
一方、溶融金属８に加炭する場合、ランス１１から吹き込んだ炭粉がランス１０から吹き込んだ酸素流と合流しないようにランス１０，１１の位置を変更する。図４は、ランス１０，１１の相対位置を炭粉が酸素流と合流しないように位置を変更したランスの正面図であるが、取付板２３に連結された回転板２４を回転させ、ランス１０，１１を回転させると共に酸素を吹き込むランス１０は吹き込み方向を下向きにするためにランス１０自体を回転板２４と逆方向に回転させ、炭粉が酸素流と合流しない位置に設定する。そして、溶融金属の加炭を行う。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、酸素吹き込み用ランスと炭粉吹き込み用ランスの相対位置を炭粉が酸素流と合流しないように吹き込むことが出来るようにすることにより、溶融金属に加炭を行う場合には、炭粉と酸素流と接触させず炭粉を溶融金属の加炭のみに使うことが出来、生産の柔軟性を向上すると共に生産性の向上に大きく貢献するもので、その効果は極めて大きい。
【００２１】
また各ランスが損傷してランスを交換する場合は、回転板を回転させ交換するランスを上側に配置することによりカバーと取付ボルトのみをはずすことにより交換することが出来、交換性の向上にも大きく貢献するもので、その効果は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したカッティング時期の直流電気炉の断面図である。
【図２】本発明を適用した溶融金属がほとんど占める、または溶融金属のみの時期の直流電気炉の断面図である。
【図３】本発明を適用したランスホルダー部の詳細構造図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図４】本発明を適用した酸素吹き込みランスと粉体吹き込みランスの相対位置を変更したランスの正面図である。
【符号の説明】
１直流電気炉
２耐火物
３水冷ボックス
４炉本体
５炉蓋
６上部電極
７炉底電極
８溶融金属
９作業口
１０酸素吹き込み用ランス
１１粉体吹き込み用ランス
１２ランスホルダー
１３アーム
１４駆動装置
１５未溶解金属
１６，１７，１８ピン
１９，２０ブッシュ
２１，２２取付ボルト
２３取付板
２４回転板
２５カバー
２６取付ブロック
２７酸素ガス吹き出し口[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
In an electric furnace used for melting a metal material, refining molten metal, etc., the present invention comprises oxygen or oxygen-containing gas and powder for blowing oxygen at a supersonic speed and blowing powder as needed. The present invention relates to the structure of a water-cooled lance device to be blown.
[0002]
[Prior art]
As an electric furnace used for melting metal materials, refining molten metal, etc., between the electrode placed above the metal material charged in the furnace and the electrodes attached to the furnace wall such as the furnace bottom and side walls A DC electric furnace for melting the metal material and refining the molten metal, and melting the metal material by passing an electric current between the three electrodes disposed above the metal material charged in the furnace, An AC electric furnace for refining molten metal is known. In this type of electric furnace, in order to promote melting of a metal material and refine the molten metal, a pipe is used, and an operation of blowing oxygen and powder into the molten metal in the furnace is generally performed. Conventionally, an operator has held a pipe for blowing oxygen and powder and blows it into the furnace. For example, as shown in Japanese Utility Model Publication No. 2-38457, the pipe is mounted on a self-propelled carriage. A device for mechanically grasping a pipe for injecting oxygen and powder and feeding it into the furnace has been proposed to reduce the work of the operator and the high temperature environment.
[0003]
On the other hand, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-12466, there is disclosed a technique that eliminates the operator's heavy work and high temperature environment work by blowing oxygen and powder into the furnace using a non-consumable lance. ing.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, with regard to the work of blowing oxygen and powder into the furnace using a non-consumable water-cooled lance, there has been no work for the operator and the high-temperature environment, but the non-consumable water-cooled lance and charcoal powder that blows oxygen are eliminated. Since the relative position with the non-consumable water-cooled lance that blows in is fixed, when carburizing the molten metal, the proportion of the charcoal powder that always burns in contact with the oxygen stream is large. The amount of carburization is reduced, the necessary carburization of the molten metal is not obtained, and in order to perform predetermined carburization, it is necessary to take a long carburizing time.
[0005]
For this reason, since carburizing time became long, there existed a problem that productivity fell. Especially when the operation form is such that the carbon component of the molten metal when the unmolten metal is almost melted is lower than the carbon component of the final product, it is necessary to always carburize each heat. There was a problem that it took a long time and the productivity was remarkably lowered.
[0006]
The present invention is intended to solve the above technical problem, and an object of the present invention is to provide a water-cooled lance structure that can change the relative position of the water-cooled lance for blowing oxygen and the water-cooled lance for powder.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
That is, the gist of the present invention is that a lance device having an oxygen lance for blowing oxygen or an oxygen-containing gas and a powder lance for blowing powder on the inner surface of the molten metal in the electric furnace are arranged in parallel. An oxygen lance and a powder lance are attached to a rotating plate, the oxygen lance is rotatable with respect to the rotating plate, the rotating plate is rotatably arranged on a mounting block, and the rotating plate is rotated, A water-cooled lance device for an electric furnace, wherein the oxygen lance and the powder lance are rotatable about the axis of a rotating plate.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0009]
【Example】
FIG. 1 is a cross-sectional view of a DC electric furnace at a cutting time to which the present invention is applied, FIG. 2 is a cross-sectional view of the DC electric furnace at a time when most of the molten metal occupies or only a molten metal, and FIG. FIG. 4 is a front view of the lance with the relative position of the lance changed.
[0010]
In FIG. 1, a DC electric furnace 1 includes a furnace body 4 covered with a refractory 2 and a water-cooled box 3, and a furnace lid 5 disposed on the furnace body 4. The furnace lid 5 can be raised and lowered from the center. The upper electrode 6 and the bottom of the furnace are provided with a bottom electrode, and the DC molten metal 8 charged mainly in the DC electric furnace is supplied by the direct current supplied to the upper electrode 6 and the bottom electrode 7. The scrap is melted or the molten metal 8 is heated by an arc formed between the tip of the upper electrode 6.
[0011]
The oxygen blowing lance 10 and the lower part of the oxygen blowing lance 10 cooled by water from the work port 9 provided in the furnace body 4 in order to promote melting of the undissolved metal 15, assist heating of the molten metal 8, and perform refining. A powder blowing lance 11 which is disposed on the surface and cooled with water is placed in the furnace. Moreover, the lances 10 and 11 can adjust the position in the front-rear and up-down directions in the furnace by a forward and backward advance and lift drive device (not shown). In FIG. 1, the undissolved metal 15 is cut by oxygen blown out from the oxygen blowing lance 10, and the undissolved metal 15 is cut by blowing oxygen to the previously heated undissolved metal 15.
[0012]
The lances 10, 11 are held by a lance holder 12, one is supported by an arm 13 by a pin 16, and the other is attached by a drive device (for example, a hydraulic cylinder) 14 and a pin 18 attached to the arm 13 via a pin 17. The blowing angle of the oxygen blowing lance 10 can be changed by pushing and pulling the driving device 14.
[0013]
FIG. 3 is a detailed structural view of a portion centered on the lance holder 12. The lance 10 is attached to a mounting plate 23 connected to the rotating plate 24 with a mounting bolt 21 via a bush 20 and blown. In order to change the direction, the lance 10 itself can be rotated about the center of the lance 10 as an axis. The lance 11 is directly attached to a mounting plate 23 connecting the rotating plate 24. The rotating plate 24 connected to the mounting plate 23 is supported by the mounting block 26 via the bush 19, and the lances 10 and 11 attached to the mounting plate 23 connected to the rotating plate 24 and the rotating plate 24 are simultaneously rotated to the rotating plate 24. It is possible to rotate around the center of rotation.
[0014]
The oxygen gas outlet 27 at the tip of the lance 10 is inclined at an angle θ with respect to the central axis of the lance 10. Regardless of the rotational position of the rotating plate 24, the lance 10 itself can be rotated so that the oxygen gas outlet of the lance 10 always faces downward.
[0015]
After the metal material is charged into the furnace of the electric furnace 1, an electrode is passed between the upper electrode 6 and the furnace bottom electrode 7 to start melting the undissolved metal 15. At this time, as soon as the melting is started, the lance is moved forward and backward by a lance forward / reverse device (not shown) so that the oxygen blowing lance 10 and the powder blowing lance 11 do not hit the undissolved metal 15, and oxygen is started to blow. .
[0016]
As the dissolution of the undissolved metal 15 proceeds, the molten metal 8 and the undissolved metal 15 are mixed at the blowing position. From this time, powders such as pulverized coal and lime are blown into the furnace through a powder blowing lance 11 as necessary. Further, as the dissolution of the undissolved metal 15 proceeds, the undissolved metal 15 does not exist at the blowing position of the oxygen blowing lance 10 due to the oxygen dissolution promoting effect. The lance is advanced by (not shown).
[0017]
Next, carbon powder is blown from the lance 11, and the carbon powder is reacted with oxygen gas from the lance 10 to perform heating.
[0018]
At this time, as shown in FIG. 3, the lance 11 for blowing carbon powder is disposed below the lance 10 for blowing oxygen. The blown charcoal joins with the oxygen flow blown downward from the lance 10 and is blown into the molten metal, so that most of it reacts with oxygen.
[0019]
On the other hand, when carburizing the molten metal 8, the positions of the lances 10 and 11 are changed so that the charcoal blown from the lance 11 does not merge with the oxygen flow blown from the lance 10. FIG. 4 is a front view of the lance in which the relative positions of the lances 10 and 11 are changed so that the carbon powder does not merge with the oxygen flow. The lance 10 is rotated by rotating the rotating plate 24 connected to the mounting plate 23. , 11 and the lance 10 that blows in oxygen is set in a position where the lance 10 itself is rotated in the direction opposite to the rotating plate 24 in order to make the blowing direction downward, so that the charcoal powder does not merge with the oxygen flow. Then, the molten metal is carburized.
[0020]
【The invention's effect】
As described above, when carburizing molten metal by enabling the relative position of the oxygen blowing lance and the carbon powder blowing lance to be blown so that the coal powder does not merge with the oxygen flow, The charcoal powder can be used only for carburizing the molten metal without contacting the charcoal powder and the oxygen stream, which greatly improves the flexibility of production and greatly contributes to the improvement of productivity.
[0021]
In addition, when replacing each lance because it is damaged, it can be replaced by removing the cover and the mounting bolt only by rotating the rotating plate and placing the lance on the upper side. It contributes greatly and its effect is extremely large.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a DC electric furnace at a cutting time to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a DC electric furnace at a time when the molten metal to which the present invention is applied is mostly occupied or only the molten metal is present.
3A and 3B are detailed structural views of a lance holder portion to which the present invention is applied, in which FIG. 3A is a front view, and FIG. 3B is a side view.
FIG. 4 is a front view of a lance in which the relative positions of an oxygen blowing lance and a powder blowing lance to which the present invention is applied are changed.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 DC electric furnace 2 Refractory 3 Water cooling box 4 Furnace main body 5 Furnace lid 6 Upper electrode 7 Furnace bottom electrode 8 Molten metal 9 Work port 10 Oxygen blowing lance 11 Powder blowing lance 12 Lance holder 13 Arm 14 Driving device 15 Not yet Molten metal 16, 17, 18 Pins 19, 20 Bushing 21, 22 Mounting bolt 23 Mounting plate 24 Rotating plate 25 Cover 26 Mounting block 27 Oxygen gas outlet

Claims

電気炉内の溶融金属内上面に酸素または酸素含有ガスを吹き込む酸素用ランスと粉体を吹き込む粉体用ランスを有するランス装置において、平行に配設した酸素用ランスと粉体用ランスを回転板に取り付け、該酸素用ランスは回転板に対し回転自在とし、該回転板を取り付けブロックに回転自在に配設し、該回転板を回転させることより、前記酸素用ランスと粉体用ランスを回転板の軸中心に回転自在にしたことを特徴とする電気炉の水冷ランス装置。In a lance apparatus having an oxygen lance for blowing oxygen or an oxygen-containing gas into an upper surface of a molten metal in an electric furnace and a powder lance for blowing powder, the oxygen lance and the powder lance arranged in parallel are rotated. The oxygen lance is rotatable with respect to the rotating plate, the rotating plate is rotatably disposed on the mounting block, and the rotating lance rotates the oxygen lance and the powder lance. A water-cooled lance device for an electric furnace, characterized in that it is rotatable about the axis of the plate.