特許 7196379 ランスパイプ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-19

(45)【発行日】2022-12-27

(54)【発明の名称】ランスパイプ

(51)【国際特許分類】

   C21C 7/072 20060101AFI20221220BHJP

   F27D 1/14 20060101ALI20221220BHJP

【ＦＩ】

C21C7/072 A

F27D1/14 Z

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2018091734

(22)【出願日】2018-05-10

(65)【公開番号】P2019196525

(43)【公開日】2019-11-14

【審査請求日】2021-03-03

(73)【特許権者】

【識別番号】000220767

【氏名又は名称】東京窯業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100081776

【弁理士】

【氏名又は名称】大川 宏

(72)【発明者】

【氏名】松島 隆朗

(72)【発明者】

【氏名】柳 憲治

【審査官】松岡 徹

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－３３２４４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２７７６０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０７－０２４９６１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００４－１６９９３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０２－１４７７９８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平１０－１５３３９０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２１Ｃ ７／００－ ７／１０

Ｆ２７Ｄ １／００－ １／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガス及び溶湯処理剤のうちで少なくとも一方を金属溶湯に供給する通路を内側にもつ金属管と、前記金属管の軸方向に離間するとともに前記金属管の外周面に接合して固定された複数のスタッドと、を有する芯金と、
複数の前記スタッドに支持されて前記芯金の外周面を覆っている耐火物と、
を有するランスパイプにおいて、
それぞれの前記スタッドは、それぞれ異なる一以上の線材からなり、前記金属管の外周面に接合される二以上の脚部と、前記金属管の外周面に接することなく二以上の前記脚部の間を結ぶ一つの連結部と、
を有し、
前記連結部は、前記金属管の外周面から最も離れた頂点部位が角部を持たない曲線状に形成されていることを特徴とするランスパイプ。

【請求項2】

ガス及び溶湯処理剤のうちで少なくとも一方を金属溶湯に供給する通路を内側にもつ金属管と、前記金属管の軸方向に離間するとともに前記金属管の外周面に接合して固定された複数のスタッドと、を有する芯金と、
複数の前記スタッドに支持されて前記芯金の外周面を覆っている耐火物と、
を有するランスパイプにおいて、
それぞれの前記スタッドは、それぞれ異なる一以上の線材からなり、前記金属管の外周面に接合される二以上の脚部と、前記金属管の外周面に接することなく二以上の前記脚部の間を結ぶ連結部と、
を有し、
前記連結部は、前記金属管の外周面から最も離れた頂点部位が角部を持たない曲線状に形成されており、
前記スタッドは、途中で交差して接触または接合される二以上の線材を有し、
それぞれの前記線材は、一方側端部が前記金属管の外周面に接合される前記脚部であり、他方側端部が解放されていることを特徴とするランスパイプ。

【請求項3】

ガス及び溶湯処理剤のうちで少なくとも一方を金属溶湯に供給する通路を内側にもつ金属管と、前記金属管の軸方向に離間するとともに前記金属管の外周面に接合して固定された複数のスタッドと、を有する芯金と、
複数の前記スタッドに支持されて前記芯金の外周面を覆っている耐火物と、
を有するランスパイプにおいて、
それぞれの前記スタッドは、それぞれ異なる一以上の線材からなり、前記金属管の外周面に接合される二以上の脚部と、前記金属管の外周面に接することなく二以上の前記脚部の間を結ぶ連結部と、
を有し、
前記連結部は、前記金属管の外周面から最も離れた頂点部位が角部を持たない曲線状に形成されており、
前記スタッドは、環状部と、一以上の前記線材とを有し、
一以上の前記線材は、一方側端部が前記金属管の外周面に接合される前記脚部であり、
他方側端部が前記環状部に接合されていることを特徴とするランスパイプ。

【請求項4】

前記スタッドについて前記金属管の外周面から径方向外側の高さをＡとし、前記耐火物について前記金属管の外周面から径方向の厚みをＢとするとき、Ａは０．２０Ｂ≦Ａ≦０．７０Ｂの範囲内である請求項１から３のいずれか一項に記載のランスパイプ。

【請求項5】

複数の前記スタッドのうちで一以上の前記スタッドは、前記金属管の周方向に角度をずらして配置されている請求項１から４のいずれか一項に記載のランスパイプ。

【請求項6】

前記ランスパイプの直径が１５０ｍｍ以下であり、前記耐火物について前記金属管の外周面から径方向外側の厚みをＢとし、前記ランスパイプの外径をＣとするとき、Ｂは０．１０Ｃ≦Ｂ≦０．４０Ｃの範囲内である請求項１から５のいずれか一項に記載のランスパイプ。

【請求項7】

前記ランスパイプの直径が１５０ｍｍ以下であり、前記スタッドの直径は２～１２ｍｍの範囲内である請求項１から６のいずれか一項に記載のランスパイプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、溶銑や溶鋼等の金属溶湯の処理を行うため、ガスや粉体等の溶湯処理剤を金属溶湯に吹き込むことに用いられるランスパイプに関する。

【背景技術】

【0002】

ランスパイプは、製鉄・製鋼工程などにおいて、金属溶湯に含まれる非金属成分の除去処理、成分調整、撹拌等を目的として、ガスや粉体等の溶湯処理剤を金属溶湯に吹き込むために用いられる。このランスパイプは、主にスタッドが外周面から突出して設けられた金属管（以下では「芯金」と呼ぶ。）と、芯金の外周面を覆うように設置された耐火物とによって構成される。金属管は、鋼等の金属（耐熱性金属）で形成される軸心に内部通路を形成する筒状を有する。耐火物は、一般的に不定形耐火物が用いられる。スタッドは、耐火物が金属管（芯金）から脱落することを防止するものであり、略Ｖ字形状や略Ｙ字形状に形成されたもの、腕部と返し部をもつ形状に成形されたもの（特許文献１参照。）が知られている。
ランスパイプは、その下端を金属溶湯に浸漬し、上端の開口部をフランジ等によって配管と接続し、配管から溶湯処理剤を供給し、金属管の内部通路を介して溶湯処理剤が下端の開口部から金属溶湯に吹き込まれる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００１－４９３２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、従来のランスパイプでは、その下端を金属溶湯に浸漬して使用しているときに、金属溶湯からの熱が伝達したスタッド自身が熱膨張する。スタッドが熱膨張すると、スタッドを囲包する耐火物に、スタッドを起点とした亀裂が発生し、ランスパイプが損傷する。

【0005】

また、従来のランスパイプでは、スタッドのそれぞれが、径方向外方が開いた状態で、金属管の外周面に一箇所の溶接箇所で溶接して設けられている。例えば、略Ｖ字形状のスタッドは、略Ｖ字状の折れ曲がった屈曲部で、金属管の外周面に溶接されている。このような構成では、スタッドが金属管に固定される溶接箇所（スタッドと金属管との接続箇所）が１箇所であり、スタッドの熱が金属管に伝わりにくかった。すなわち、金属管による冷却性が低くなっている。

【0006】

さらに、従来のランスパイプでは、径方向外方が開いた状態で金属管の外周面にスタッドが設けられており、スタッドを起点にした亀裂が進展しやすかった。特に、スタッドを起点として発生した亀裂は、耐火物を径方向外方に向かって進展し、耐火物の外表面まで亀裂が到達する。さらに、耐火物の亀裂は、耐火物の全周にわたって進展し、耐火物が金属管（芯金）から剥離して脱落する。

【0007】

本開示はこのような点に鑑みてなしたものであり、従来と比べてスタッドが芯金からの冷却効果を得られやすく、かつ、耐火物に亀裂などの損傷を抑制できるランスパイプ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】

【0008】

上記課題を解決するためになされた発明は、ガス及び溶湯処理剤のうちで少なくとも一方を金属溶湯に供給する通路を内側にもつ金属管と、前記金属管の軸方向に離間するとともに前記金属管の外周面に接合して固定された複数のスタッドと、を有する芯金と、複数の前記スタッドに支持されて前記芯金の外周面を覆っている耐火物と、を有するランスパイプにおいて、それぞれの前記スタッドは、それぞれ異なる一以上の線材からなり、前記金属管の外周面に接合される二以上の脚部と、前記金属管の外周面に接することなく二以上の前記脚部の間を結ぶ一つの連結部と、を有し、前記連結部は、前記金属管の外周面から最も離れた頂点部位が角部を持たない曲線状に形成されていることを特徴とする。
上記課題を解決するためになされた発明は、ガス及び溶湯処理剤のうちで少なくとも一方を金属溶湯に供給する通路を内側にもつ金属管と、前記金属管の軸方向に離間するとともに前記金属管の外周面に接合して固定された複数のスタッドと、を有する芯金と、複数の前記スタッドに支持されて前記芯金の外周面を覆っている耐火物と、を有するランスパイプにおいて、それぞれの前記スタッドは、それぞれ異なる一以上の線材からなり、前記金属管の外周面に接合される二以上の脚部と、前記金属管の外周面に接することなく二以上の前記脚部の間を結ぶ連結部と、を有し、前記連結部は、前記金属管の外周面から最も離れた頂点部位が角部を持たない曲線状に形成されており、前記スタッドは、途中で交差して接触または接合される二以上の線材を有し、それぞれの前記線材は、一方側端部が前記金属管の外周面に接合される前記脚部であり、他方側端部が解放されていることを特徴とする。
上記課題を解決するためになされた発明は、ガス及び溶湯処理剤のうちで少なくとも一方を金属溶湯に供給する通路を内側にもつ金属管と、前記金属管の軸方向に離間するとともに前記金属管の外周面に接合して固定された複数のスタッドと、を有する芯金と、複数の前記スタッドに支持されて前記芯金の外周面を覆っている耐火物と、を有するランスパイプにおいて、それぞれの前記スタッドは、それぞれ異なる一以上の線材からなり、前記金属管の外周面に接合される二以上の脚部と、前記金属管の外周面に接することなく二以上の前記脚部の間を結ぶ連結部と、を有し、前記連結部は、前記金属管の外周面から最も離れた頂点部位が角部を持たない曲線状に形成されており、前記スタッドは、環状部と、一以上の前記線材とを有し、一以上の前記線材は、一方側端部が前記金属管の外周面に接合される前記脚部であり、他方側端部が前記環状部に接合されていることを特徴とする。

【0009】

この構成によれば、それぞれのスタッドが二以上の脚部を有するので、金属管から脚部を通じて冷却効果を得られ易くなり、熱膨張が抑制される。スタッドの熱膨張が抑制されるのに伴って、耐火物に発生する損傷も抑制される。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施の形態１のランスパイプの構成例を示した縦断面図である。

【図2】図１に示すＩＩ－ＩＩ線の断面図である。

【図3】図１に示すＩＩＩ－ＩＩＩ線から見た一部断面を含む芯金の平面図である。

【図4】図３に示す矢印ＩＶ方向から見た芯金の部分斜視図である。

【図5】実施の形態１のスタッドの脚部と金属管の一部を拡大して示した断面図である。

【図6】実施の形態２の芯金を示した一部断面を含む平面図である。

【図7】実施の形態２の芯金を部分的に示した側面図である。

【図8】実施の形態２の芯金の変形例を部分的に示した側面図である。

【図9】実施の形態３の芯金を示した一部断面を含む平面図である。

【図10】実施の形態３のスタッドを拡大して示した一部断面を含む平面図である。

【図11】比較例のランスパイプの芯金を示した一部断面を含む平面図である。

【図12】芯金の第１変形例を部分的に示した側面図である。

【図13】芯金の第２変形例を部分的に示した一部断面を含む平面図である。

【図14】芯金の第３変形例を部分的に示した一部断面を含む平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。なお、各図は、本発明を説明するために必要な要素を図示し、実際の全要素を図示しているとは限らない。上下左右等の方向を言う場合には、図面の記載を基準とする。単位は、符号と区別するためにカギ括弧で括る。例えば、長さの単位であるミリメートルは”［ｍｍ］”と表記する。接合を行うのは、ガス溶接，アーク溶接，レーザービーム溶接などの融接でもよく、抵抗溶接や鍛接などの圧接でもよい。スタッドを構成する二の脚部の相互間で金属管の外周面上を結ぶ線と、径方向に突出するスタッドの構成部とが閉曲線になる場合を「クローズ形状」と呼ぶことにする。

【0012】

〔実施の形態１〕
実施の形態１は図１～図５を参照しながら説明する。図１に示すランスパイプ１は、例えば溶銑予備処理に用いられるパイプであって、芯金６と耐火物３とを有する。

【0013】

芯金６は、金属管４と、複数のスタッド５とを有する。金属管４の外径は任意に設定してよく、３０～１１０［ｍｍ］が好ましく、５０～９０［ｍｍ］がより好ましい。本明細書において、外径は直径に相当する。

【0014】

金属管４は、耐熱性金属（例えば鋼や合金鋼など）によって、筒状のパイプをなすように成形され、内側に通路２を有する。金属管４は、軸方向に垂直な面での断面形状（内周面，外周面，全体としての形状のいずれも）が、円形状をなす。金属管４は、均一な厚さを有する。
通路２は、ガス及び溶湯処理剤を金属溶湯に供給するときに、溶湯処理剤が通過する部位である。本形態の通路２は、第１通路２ａと、複数の第２通路２ｂとを有する。第１通路２ａは、ランスパイプ１の中心部を通る通路である。複数の第２通路２ｂは、ランスパイプ１の先端部（図１では下側端部）で第１通路２ａから枝分かれする通路である。第２通路２ｂの数は１以上で任意に設定でき、本形態では４とする。複数の第２通路２ｂは、周方向で等間隔をなすように設けることが好ましい。

【0015】

複数のスタッド５は、それぞれが金属管４の外周面４ａに接合して固定されている。図１に示すように、複数のスタッド５は外周面４ａにおいて軸方向（図１では上下方向）に離間して設けられている。スタッド５の数は、耐火物３を支持できれば、特に限定されない。スタッド５の構成例については後述する。

【0016】

耐火物３は、芯金６の外側（具体的には金属管４の外周面４ａ及びスタッド５）を覆っており、複数のスタッド５によって支持されている。耐火物３は、不定形耐火物（キャスタブル）により形成される。耐火物３は、芯金６の外周に流動性を持たせた状態で配置し、芯金６の外周面を覆う状態で固化（固定化）して形成することができる。
耐火物３を構成する材料は、耐熱性や耐溶損性などを有すれば、特に限定されない。例えば、アルミナ・シリカ質材、ハイアルミナ質材、アルミナ・マグネシア質材、アルミナ・マグネシア・カーボン質材、アルミナ・スピネル質材、アルミナ・スピネル・カーボン質材、アルミナ・カーボン質材、アルミナ・炭化珪素・カーボン質材などが該当する。
耐火物３の厚さは、後述する条件を満たせば、処理する溶融金属の材質や量などの条件に応じて適宜決定することができる。

【0017】

本形態のランスパイプ１は、溶融金属の種類や温度、溶融金属に供給されるガスや溶湯処理剤の種類などによって使用条件が異なるため、形状寸法を一義的に決定できるものではない。
本形態のランスパイプ１は、図１に示すランスパイプ１の長さＬが１０００～１００００［ｍｍ］の範囲内であることが好ましい。図２に示す厚みＢは、耐火物３について外周面４ａから径方向の厚みであり、外径Ｃの大きさに応じて任意に設定してよく、１５～６０［ｍｍ］が好ましく、２０～５０［ｍｍ］がより好ましい。図２に示す耐火物３の外径Ｃは、ランスパイプ１の外径でもあり、１５０［ｍｍ］以下が好ましい。ランスパイプ１の外径Ｃ（直径）が１５０［ｍｍ］以下であるとき、厚みＢと外径Ｃとの関係は、０．１０Ｃ≦Ｂ≦０．４０Ｃの範囲内であることが好ましい。
本形態のランスパイプ１の形状寸法の具体例としては、厚みＢ：２０［ｍｍ］，外径Ｃ：１００［ｍｍ］（Ｂ＝０．２Ｃ）、厚みＢ：３０［ｍｍ］，外径Ｃ：１００［ｍｍ］（Ｂ＝０．３Ｃ）、厚みＢ：２０［ｍｍ］，外径Ｃ：１２５［ｍｍ］（Ｂ＝０．１６Ｃ）を挙げることができる。

【0018】

なお、上記の形状寸法は、本形態のランスパイプ１の好ましい形状寸法及びその具体例を示すものであり、この範囲以外の形状寸法であってもよい。例えば、外径Ｃは任意に設定してよく、１５０［ｍｍ］を超える大きさとしてもよい。例えば、６５０［ｍｍ］程度としてもよい。外径Ｃを６５０［ｍｍ］程度とした場合、厚みＢは６５～２６０［ｍｍ］の範囲内で実用上問題が生じない大きさとすることが好ましい。

【0019】

スタッド５の構成例について、図３～図５を参照しながら説明する。図３，図４に示す複数のスタッド５は、それぞれが一の線材（すなわち短尺で短径の棒状の耐熱性金属材）からなり、脚部５ａと連結部５ｂとを有する。脚部５ａは、径方向に突出するように脚部５ａが外周面４ａに接合されて固定される部位である。連結部５ｂは、金属管４の外周面４ａに接することなく二の脚部５ａの間を結ぶ部位である。

【0020】

本形態のスタッド５は、連結部５ｂが予めΛ字状（略逆Ｖ字状）に成形され、かつ、外周面４ａから最も離れた頂点部位５ｃが曲線状に成形されている。言い換えると、連結部５ｂがアーチ状に成形されているので、スタッド５と外周面４ａとはクローズ形状である。図４に示すスタッド５（具体的には連結部５ｂ）の外径Ｒは任意に設定してよく、２～１２［ｍｍ］の範囲内が好ましく、３～９［ｍｍ］の範囲内がより好ましい。

【0021】

外周面４ａに固定された状態のスタッド５は、図３に示すように外周面４ａから径方向外側に高さＡを有する。スタッド５の高さＡは、厚みＢとの関係で設定するとよい。すなわち、高さＡは０．２０Ｂ≦Ａ≦０．７０Ｂの範囲内が好ましく、０．３０Ｂ≦Ａ≦０．５０Ｂの範囲内がより好ましい。

【0022】

複数のスタッド５は、図３に示すように複数列に分けられ、各列は金属管４の周方向に角度θ１ずつずらして配置される。角度θ１は任意に設定してよく、図３の例では９０度である。複数のスタッド５は、ランスパイプ１において耐火物３を等方的に支持するように配置されるのが好ましい。

【0023】

複数のスタッド５は、図４に示すように金属管４の軸方向に間隔Ｄで離間して設けられている。間隔Ｄは任意に設定してよく、等間隔でも不等間隔でもよい。一例として、耐火物３の材料がアルミナ・シリカ質材を含み、ランスパイプ１の長さＬが５０００［ｍｍ］のときは、間隔Ｄは１００～４００［ｍｍ］の範囲内が好ましい。

【0024】

図５には、スタッド５の脚部５ａの構成例を示す。図５の例では、脚部５ａは金属管４の外周面４ａに接合して固定される。接合する際に溶加材を用いる場合は、スタッド５の融点よりも低く、かつ、可能な限り融点が高い材料の溶加材が望ましい。脚部５ａは、外周面４ａから離れるにつれて細くなるように接合されるのが望ましい。溶加材を用いて接合する場合も同様である。こうすれば、スタッド５は外周面４ａに近いほど太くなるので、ランスパイプ１を金属溶湯に浸漬して使用しているときに、芯金６からの冷却効果を得られ易くなる。

【0025】

本形態のランスパイプ１は、その製造方法が限定されることなく、従来公知の製造方法を用いて製造してもよい。一例として、以下に示す芯金製造工程，キャスタブル投入工程，加熱工程を有する製造方法によって、ランスパイプ１を製造することができる。

【0026】

（芯金製造工程）
まず、線状の耐熱性金属材を加工機で加工して、複数のスタッド５を準備する。そして、複数のスタッド５をそれぞれ金属管４の外周面４ａに接合して固定することによって、芯金６が製造できる。

【0027】

（キャスタブル投入工程）
次に、ランスパイプ１の耐火物３の外周形状を成形できる成形型を用意する。この成形型の内部の所定の位置に芯金６を配置する。芯金６が配置された成形型の内部に耐火物材料を投入し、固化させる。耐火物３の材料は、流動性を持った状態で、成形型の内部に流し込まれる。耐火物３の材料は、成形型の内部に投入にあたって、水と調整剤等を混合したキャスタブルとして調製し、調製されたキャスタブルを成形型の内部に流し込んでもよい。成形型の内部に流し込まれた耐火物３の材料は、適宜加振して緻密化することができる。

【0028】

（加熱工程）
そして、所定の条件に従って加熱を行い乾燥することで、芯金６の外周面が隙間なく耐火物３で覆われるランスパイプ１を製造することができる。
加熱条件は、耐火物３の材料を乾燥して耐火物３とすることができる条件であれば、例えば温度，時間，工程等のうちで一以上を含む条件が該当する。必要に応じて、耐火物３の材料を焼成する条件を含んでいてもよい。

【0029】

上述した実施の形態１によれば、以下に示す各作用効果を得ることができる。

【0030】

（１）ランスパイプ１は、一の線材からなる複数のスタッド５が、それぞれ金属管４の外周面４ａに接合される二の脚部５ａと、金属管４の外周面４ａに接することなく二の脚部５ａの間を結ぶ連結部５ｂとを有する。この構成によれば、二の脚部５ａは金属管４の外周面４ａに接合されるので、ランスパイプ１の使用時などで芯金６からの冷却効果を得られ易くなり、スタッド５の熱膨張が抑制される。スタッド５の熱膨張が抑制されるため、耐火物３に発生する損傷が抑制される。

【0031】

（２）連結部５ｂは、金属管４の外周面４ａから最も離れた頂点部位５ｃが曲線状に成形されている。この構成によれば、頂点部位５ｃが角部を持たない曲線状であるので、頂点部位５ｃを起点とした耐火物３の亀裂が生じにくくなる。

【0032】

（３）スタッド５について金属管４の外周面４ａから径方向外側の高さをＡとし、耐火物３について金属管４の外周面４ａから径方向の厚みをＢとするとき、Ａは０．２０Ｂ≦Ａ≦０．７０Ｂの範囲内である。スタッド５の高さを当該範囲内にすることで、耐火物３を支持して、かつスタッド５へ金属溶湯からの熱負荷が加わりにくくなる。

【0033】

（４）複数のスタッド５のうちで一以上のスタッド５は、金属管４の周方向に角度θ１をずらして配置されている。この構成によれば、スタッド５が耐火物３を全体的に支持するように角度をずらして配置されるので、耐火物３に発生する損傷がさらに抑制される。特に耐火物３を等方的に支持する角度θ１（図３では９０度）のときは、耐火物３に発生する損傷を最小限に抑制できる。

【0034】

（５）ランスパイプ１の外径Ｃが１５０［ｍｍ］以下であるとき、耐火物３について金属管４の外周面４ａから径方向外側の厚みをＢとし、ランスパイプ１の外径をＣとするとき、Ｂは０．１０Ｃ≦Ｂ≦０．４０Ｃの範囲内である。耐火物３の厚みＢを当該範囲内にすることで、最小限の厚みＢを確保しつつ芯金６へ金属溶湯からの熱負荷が加わりにくくなる。この効果は、外径Ｃが１５０［ｍｍ］以下のランスパイプ１において、特に有用である。

【0035】

（６）ランスパイプ１の外径Ｃが１５０［ｍｍ］以下であるとき、スタッド５の直径は２～１２［ｍｍ］の範囲内である。この構成によれば、スタッド５の太さはランスパイプ１の直径よりも数十分の１程度に細い。太さが細くなるにつれてスタッド５は熱膨張による変形の影響が小さくなる。この効果は、外径Ｃが１５０［ｍｍ］以下のランスパイプ１において、特に有用である。

【0036】

ランスパイプ１では、脚部５ａが、金属管４の外周面４ａから離れるにつれて細くなることが好ましい。この構成によれば、スタッド５は外周面４ａに近いほど太くなるので、芯金６からの冷却効果を得られ易くなる。

【0037】

上述した実施の形態１では、スタッド５の外径Ｒを一定としたが、脚部５ａの外径Ｒａが連結部５ｂの外径Ｒｂや頂点部位５ｃの外径Ｒｃよりも大きくすることが好ましい。すなわち、Ｒａ＞Ｒｂ≧Ｒｃとなるように外径が変化するスタッド５を用いてもよい。このようなスタッド５を用いると、さらに芯金６からの冷却効果を得られ易くなり、熱膨張が抑制される。

【0038】

〔実施の形態２〕
実施の形態２は図６～図８を参照しながら説明する。なお図示および説明を簡単にするため、特に明示しない限り、実施の形態１で用いた要素と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。よって、主に実施の形態１と相違する点を説明する。

【0039】

ランスパイプ１は、芯金６と耐火物３とを有する点で実施の形態１と同じである。図６，図７に示す複数のスタッド７は、実施の形態１に示す複数のスタッド５に代えて備えられる。そのため、芯金６は金属管４と複数のスタッド７とを有する点で実施の形態１と相違する。なお、図６に示すスタッド７について金属管４の外周面４ａから径方向外側の高さＡと、耐火物３について金属管４の外周面４ａから径方向の厚みＢと、耐火物３の外径Ｃは、いずれも実施の形態１と同じである。

【0040】

本形態のスタッド７は、予め短尺で棒状の耐熱性金属材が円弧状に成形され、途中で交差して接合される二の線材７ｂを有する。それぞれの線材７ｂは、実施の形態１と同様の外径Ｒを有し、脚部７ａと接合部７ｃとを有する。脚部７ａは、線材７ｂの一方側端部が金属管４の外周面４ａに接合される部位である。接合部７ｃは、二の線材７ｂどうしが途中で交差して接合される部位である。線材７ｂの他方側端部は、実施の形態１とは異なり、外周面４ａに接することなく解放されている。二の線材７ｂは途中で交差して接合されているので、二の線材７ｂと外周面４ａとはクローズ形状である。

【0041】

スタッド７は、二の線材７ｂの交差角が角度θ２で交差するように設けられる。角度θ２は０度＜θ２＜１８０度の範囲内であり、６０度≦θ２≦１２０度の範囲内が好ましい。なお、一例として図７に示す角度θ２は９０度である。

【0042】

複数のスタッド７は、実施の形態１に示すスタッド５と同様に、耐火物３を支持する機能を有する。すなわち、スタッド７は脚部７ａによって金属管４の外周面４ａに固定され、径方向に突出する線材７ｂが耐火物３を支持する。

【0043】

本形態のランスパイプ１は、その製造方法が限定されることなく、実施の形態１と同様の製造方法で製造することもできる。ただし、実施の形態１とは芯金６を製造する芯金製造工程が相違する。具体的には、複数のスタッド５の代わりに、複数のスタッド７をそれぞれ金属管４の外周面４ａに接合して固定する。

【0044】

上述した実施の形態２によれば、実施の形態１の作用効果である（３）～（６）と同様の作用効果を得ることができるとともに、次の作用効果を得ることができる。なお、スタッド５はスタッド７に読み替え、連結部５ｂは線材７ｂに読み替える。

【0045】

（７）ランスパイプ１は、複数のスタッド７を有する。スタッド７は、金属管４の外周面４ａに接合される脚部７ａと、脚部７ａから径方向に突出するように延びる線材７ｂとを有する。この構成によれば、脚部７ａは金属管４の外周面４ａに接合されるので、ランスパイプ１の使用時などで芯金６からの冷却効果を得られ易くなり、スタッド７の熱膨張が抑制される。スタッド７の熱膨張が抑制されるため、耐火物３に発生する損傷が抑制される。スタッド７と外周面４ａとはクローズ形状を成形するので、耐火物３を確実に支持する。

【0046】

（８）スタッド７（具体的には線材７ｂ）の全体が円弧状に成形されているので、金属管４の外周面４ａから最も離れた部位も曲線状になる。この構成によれば、最も離れた部位が角部を持たない曲線状であるので、この最も離れた部位を起点とした耐火物３の亀裂が生じにくくなる。

【0047】

上述した実施の形態２では、二の線材７ｂでスタッド７を構成したが、三以上の線材７ｂでスタッド７を構成してもよい。例えば、三の線材７ｂでスタッド７を構成し、三の線材７ｂが交差するように外周面４ａに脚部７ａを固定する。隣り合う線材７ｂ相互間の交差角を角度θ２とした例を図８に示す。角度θ２の範囲は実施の形態１と同様である。なお、一例として図８に示す角度θ２は１２０度である。

【0048】

また、スタッド７の線材７ｂは外径Ｒを一定としたが、脚部７ａの外径Ｒｄが線材７ｂの外径Ｒｅよりも大きくすることが好ましい。すなわち、Ｒｄ＞Ｒｅとなるように外径が変化するスタッド７を用いてもよい。このようなスタッド７を用いると、さらに芯金６からの冷却効果を得られ易くなり、熱膨張が抑制される。したがって、耐火物３を冷却して損傷をさらに抑制できる。

【0049】

〔実施の形態３〕
実施の形態３は図９，図１０を参照しながら説明する。なお図示および説明を簡単にするため、特に明示しない限り、実施の形態１，２で用いた要素と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。よって、主に実施の形態１，２と相違する点を説明する。

【0050】

ランスパイプ１は、芯金６と耐火物３とを有する点で実施の形態１と同じである。図９，図１０に示す複数のスタッド８は、実施の形態１に示す複数のスタッド５に代えて備えられる。そのため、芯金６は金属管４と複数のスタッド８とを有する点で実施の形態１と相違する。なお、図９に示すスタッド８について金属管４の外周面４ａから径方向外側の高さＡと、耐火物３について金属管４の外周面４ａから径方向の厚みＢと、耐火物３の外径Ｃは、いずれも実施の形態１と同じである。

【0051】

スタッド８は、予め短尺で棒状の耐熱性金属材を用いて、円形状に成形されている環状部８ｄと、一以上の線材８ｂとを有する。円形状には楕円形状を含むものとする。線材８ｂは、一方側端部に設けられて金属管４の外周面４ａに接合される脚部８ａと、他方側端部に設けられて環状部８ｄに接合される接合部８ｃとを有する。本形態の線材８ｂは、実施の形態１の連結部５ｂに相当する。線材８ｂの数は一以上で任意に設定してよく、本形態では２とする。線材８ｂおよび環状部８ｄは、実施の形態１と同様の外径Ｒを有する。環状部８ｄは、一以上の線材８ｂが接合される接合部８ｃのほか、金属管４の外周面４ａに接合される脚部８ｅを有する。

【0052】

複数のスタッド８は、実施の形態１に示すスタッド５と同様に、耐火物３を支持する機能を有する。すなわち、スタッド８は脚部８ａ，８ｅによって金属管４の外周面４ａに固定され、径方向に突出する線材８ｂおよび環状部８ｄが耐火物３を支持する。

【0053】

本形態のランスパイプ１は、その製造方法が限定されることなく、実施の形態１と同様の製造方法で製造することもできる。ただし、実施の形態１とは芯金６を製造する芯金製造工程が相違する。具体的には、複数のスタッド５の代わりに、複数のスタッド８をそれぞれ金属管４の外周面４ａに接合して固定する。

【0054】

上述した実施の形態３によれば、実施の形態１の作用効果である（３）～（６）と同様の作用効果を得ることができるとともに、次の作用効果を得ることができる。なお、スタッド５はスタッド８に読み替え、連結部５ｂは線材８ｂおよび環状部８ｄに読み替える。

【0055】

（９）ランスパイプ１は、複数のスタッド８を有する。スタッド８は、環状部８ｄと、二の線材８ｂとを有する。線材８ｂは、一方側端部が金属管４の外周面４ａに接合される脚部８ａであり、他方側端部が環状部８ｄに接合されている。環状部８ｄは、金属管４の外周面４ａに脚部８ｅで接合される。この構成によれば、三の脚部８ａ，８ｅが金属管４の外周面４ａに接合されるので、芯金６からの冷却効果を得られ易くなり、熱膨張が抑制される。

【0056】

（１０）スタッド８は径方向に突出する環状部８ｄが円形状に形成されているので、金属管４の外周面４ａから最も離れた部位も曲線状になる。この構成によれば、最も離れた部位が角部を持たない曲線状であるので、頂点部位を起点とした耐火物３の亀裂が生じにくくなる。

【0057】

上述した実施の形態３では、環状部８ｄに加えて、二の線材８ｂでスタッド８を構成したが、三以上の線材８ｂでスタッド８を構成してもよい。図示を省略するが、例えば図１０に示す環状部８ｄの少なくとも一方の接合部８ｃに対して、二以上の線材８ｂを接合する構成が該当する。環状部８ｄの接合部８ｃ以外の部位に対して二以上の線材８ｂを接合する構成としてもよい。接合部８ｃと、接合部８ｃ以外の部位とで合わせて二以上の線材８ｂを接合する構成としてもよい。線材８ｂの数が増えるにつれて脚部８ａの数も増えるので、芯金６からの冷却効果を得られ易くなり、熱膨張がより抑制される。

【0058】

また、スタッド８の線材８ｂは外径Ｒを一定としたが、脚部８ａの外径Ｒｄが線材８ｂの外径Ｒｅよりも大きくすることが好ましい。すなわち、Ｒｄ＞Ｒｅとなるように外径が変化するスタッド８を用いてもよい。このようなスタッド８を用いると、さらに芯金６からの冷却効果を得られ易くなり、熱膨張が抑制される。したがって、耐火物３を冷却して損傷をさらに抑制できる。

【0059】

〔比較形態〕
比較形態は、スタッド５に代えて、Ｖ字状に成形されたスタッド１１を用いること以外は、実施の形態１のランスパイプ１と同様の構成である。比較形態のランスパイプ１は、図３に対応した一部断面を含む平面図で図１１に示す。比較形態におけるＶ字状のスタッド１１は、両側の端部１１ａがそれぞれ径方向外方に延びており、中央部で折り曲げられている折曲部１１ｂが金属管４の外周面４ａに接合して固定されている。比較形態のスタッド１１は、折曲部１１ｂが実施の形態１の脚部５ａに相当し、端部１１ａを含む線状部分が実施の形態１の連結部５ｂに相当する。比較形態のランスパイプ１は、従来公知の構成をもつランスパイプであって、従来公知の製造方法で製造することができる。

【0060】

〔評価〕
本発明のランスパイプ１の評価として、実施の形態１と比較形態とにそれぞれ示すランスパイプ１を実際の溶銑処理設備に設置し、溶銑に不活性ガスと処理剤を吹き込む処理を行い、処理後のランスパイプ１を目視で確認して評価した。

【0061】

ほぼ同一の条件で処理を行ったところ、比較形態のランスパイプ１には、耐火物３の外周面に、周方向に延びる亀裂が確認された。また、当該亀裂に起因して発生したと思われる耐火物３の剥離も確認された。これに対して、実施の形態１のランスパイプ１に対して同じ処理を行っても、損傷（すなわち亀裂，剥離等）は確認されなかった。

【0062】

その後、実施の形態１のランスパイプ１を用いた処理を続行した。結果として、実施の形態１のランスパイプ１は、比較形態のランスパイプ１と比べて、耐火物３に損傷が発生するまでの処理回数（チャージ回数とも呼ぶ）が２倍になった。

【0063】

つまり、実施の形態１のランスパイプ１は、従来のランスパイプと比べて、耐熱衝撃性にすぐれた長寿命のランスパイプとなっている。実施の形態１のランスパイプ１が上述した効果を発揮する理由は、以下のように推測される。

【0064】

比較形態のランスパイプ１に発生した亀裂は、Ｖ字状に成形されたスタッド１１が熱膨張を生じたことに起因すると考えられる。具体的には、不活性ガスを吹き込むために比較形態のランスパイプ１を金属溶湯に浸漬すると、耐火物３を介してＶ字状のスタッド１１に金属溶湯の高熱が伝導する。高熱が伝導されるとＶ字状のスタッド１１が熱膨張し、耐火物３に損傷（特に亀裂）が生じ易くなる。

【0065】

これに対して、実施の形態１のランスパイプ１は、耐火物３を芯金６に固定するためのスタッド５が二の脚部５ａの相互間で径方向に突出する連結部５ｂを有する。すなわち、二の脚部５ａが金属管４の外周面４ａに接合して固定されるので、ランスパイプ１の使用時などで芯金６からの冷却効果を得られ易くなり、スタッド５の熱膨張が抑制される。スタッド５の熱膨張が抑制されるため、耐火物３に発生する損傷が抑制される。

【0066】

〔他の実施の形態〕
以上では本発明を実施するための形態について実施の形態１～３に従って説明したが、本発明は当該形態に何ら限定されるものではない。言い換えれば、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施することもできる。例えば、次に示す各形態を実現してもよい。

【0067】

上述した実施の形態１では、図３，図４に示すように、一箇所について一のスタッド５を金属管４の外周面４ａに接合して固定する構成とした。この形態に代えて、図１２に示すように、一箇所について複数（図１２では２）のスタッド９を交差させて金属管４の外周面４ａに接合して固定する構成（第１変形例）としてもよい。図１２に示す構成例では、交差する部位が接合された接合部９ｃを有するが、接触するか否かを問わず交差する構成としてもよい。いずれにせよ、実施の形態１のスタッド５と同様の作用を有するので、実施の形態１と同様の作用効果を得ることができる。

【0068】

上述した実施の形態１～３に示す複数のスタッド５，７，８は、それぞれ図３，図６，図９に示すように複数列（具体的には４列）に分けられ、各列は金属管４の周方向に角度θ１ずつずらして配置される構成とした。これらの形態に代えて、図１３に示すようにスタッド５の各列が金属管４の周方向に角度θ３ずつずらして配置される構成（第２変形例）としてもよい。スタッド５が耐火物３を全体的に支持するように角度をずらして配置されるので、耐火物３に発生する損傷がさらに抑制される。

【0069】

上述した実施の形態１～３に示す金属管４は、それぞれ図３，図６，図９に示すように円筒状に成形される構成とした。これらの形態に代えて、図１４に示す金属管４のように、外周面４ａに複数の補強リブ１０を設ける構成（第３変形例）としてもよい。補強リブ１０は、図１に示す金属管４の軸方向に沿って設けられる。スタッド５の脚部５ａの相互間を通るように設けるとよい。図１４は、実施の形態１のランスパイプ１に適用した例である。図示を省略するが、実施の形態２，３のランスパイプ１に適用することもできる。補強リブ１０を設けることによって、金属管４の断面係数が上がり、金属管４の変形を抑えることができる。このため、芯金６の曲がりに起因する耐火物３の亀裂の発生を抑えることができる。

【0070】

上述した実施の形態１～３に示すランスパイプ１は、図１に示すように、芯金６が直線状に伸びている直管タイプで構成した。この形態に代えて、芯金６が途中（特に図１の下側である先端部）で曲げられる曲管タイプで構成してもよい。側面から見てＪ字状に曲げられるランスパイプ１は「Ｊランス」と呼ばれ、Ｌ字状に曲げられるランスパイプ１は「Ｌランス」と呼ばれる。ランスパイプ１の外形が相違するに過ぎないので、実施の形態１～３と同様の作用効果を得ることができる。

【符号の説明】

【0071】

１…ランスパイプ、２…通路、２ａ…第１通路、２ｂ…第２通路、３…耐火物、４…金属管、４ａ…外周面、５，７，８，９，１１…スタッド、５ａ，７ａ，８ａ，８ｅ，９ａ…脚部、５ｂ，９ｂ…連結部、５ｃ…頂点部位、６…芯金、７ｂ，８ｂ…線材、７ｃ，８ｃ…接合部、８ｄ…環状部、１０…補強リブ、１１ａ…端部、１１ｂ…折曲部、Ａ…高さ、Ｂ…厚み、Ｃ…外径、Ｄ…間隔、Ｌ…長さ、Ｒ…外径、θ１，θ２，θ３…角度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】