JP2000160225A

JP2000160225A - スラグ保持閉止具

Info

Publication number: JP2000160225A
Application number: JP10347842A
Authority: JP
Inventors: Susumu Sekine; 進関根
Original assignee: Fujiko KK; Fujikoo KK
Current assignee: Fujiko KK; Fujikoo KK
Priority date: 1998-11-20
Filing date: 1998-11-20
Publication date: 2000-06-13

Abstract

(57)【要約】【課題】転炉出鋼工程において出鋼末期に溶鋼の流れ
に強制的に追随させることができるスラグ保持閉止具を
提供する。【解決手段】頭部１１とこれに連接される足部１２と
を有し、使用にあっては足部１２が転炉２８の出鋼口３
２に嵌入すると共に、頭部１１が出鋼口３２に内側から
嵌着するスラグ保持閉止具１０であって、足部１２の所
定部位に、軸対称に突起部３３を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、製鉄業の転炉精錬
において転炉から溶鋼を出鋼する時に、その出鋼作業末
期において、溶鋼上に浮遊するスラグが、溶鋼と共に流
出するのを防止するために用いるスラグ保持閉止具に関
する。

【０００２】

【従来の技術】出鋼作業の後半のタイミングにおいて、
転炉内の溶鋼上にはスラグが浮遊しているが、このスラ
グが取鍋に流出すると、スラグと取鍋のライニングの反
応によって鋼の品質低下及び取鍋の寿命の低下等の問題
が生じるため、スラグが転炉から流出する前に出鋼口を
閉止して溶鋼だけを出鋼させる必要がある。転炉出鋼時
にスラグ流出を防止する操作はスラグカットと一般に言
われ、このスラグカットは製造コスト及び品質改善策と
して重要な措置である。この措置として、従来、スラグ
を転炉内に保持した状態で出鋼口を閉止するため、溶鋼
とその上部にあるスラグ層の中間に浮遊するように嵩比
重を調整した球状の閉止具を使用していた。すなわち、
出鋼時に前記球状の閉止具を転炉内部に浮遊させてお
き、溶鋼の流出末期に前記球状の閉止具を出鋼口に密着
させスラグの流出を止めていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の球状の閉止具には、溶鋼内の渦流内に投入しないと
浮遊する位置が一定でないため出鋼口の閉止が不安定で
あるという問題があった。そこで、本発明者は鋭意研究
の結果、図４に示すような下部に足部５０を設けたスラ
グ保持閉止具５１を開発した。このスラグ保持閉止具５
１は、キャスタブル耐火物からなる頭部５２及びその下
部に一体として連接される棒状の足部５０からなり、頭
部５２と足部５０の中心部には鉄筋の芯材５３が上下に
貫通して設けられ、頭部５２の内部には比重調整錘５４
が埋め込まれている。使用時には、頭部５２がスラグ層
と溶鋼の間に浮遊するように比重が調節され、足部５０
は頭部５２の下部に吊り下がって溶鋼内に位置する。溶
鋼が転炉の出鋼口に向かって水平方向に流動すると、足
部５０が溶鋼の流れを受けて、スラグ保持閉止具５１全
体が転炉の出鋼口に引き寄せられ、出鋼口の上方に待機
した状態になる。こうして、安定して出鋼口の閉止がで
きるようになった。ところが、出鋼末期に出鋼口付近に
激しい渦流が発生し、この渦流によって溶鋼の上部に浮
遊しているスラグが巻き込まれて出鋼口の閉止前に流出
することがあった。これを解決するためにスラグ保持閉
止具の嵩比重を大きくして浮遊している高さを下げ、出
鋼口の閉止のタイミングを早くしようとしたが、頭部の
高さ（２０〜３０ｃｍ程度）の範囲内でしか浮遊する位
置を変えることができないのであまり効果がなく、やは
り渦流に巻き込まれたスラグの一部が流出してしまうこ
とがあった。本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
で、転炉出鋼工程において出鋼末期に溶鋼の流れに強制
的に追随させることができるスラグ保持閉止具を提供す
ることを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記目的に沿う本発明に
係るスラグ保持閉止具は、頭部とこれに連接される足部
とを有し、使用にあっては前記足部が転炉の出鋼口に嵌
入すると共に、前記頭部が該出鋼口に内側から嵌着する
スラグ保持閉止具であって、前記足部の所定部位に、軸
対称に突起部を設けた。ここで、所定部位とは、スラグ
保持閉止具が出鋼口に嵌着するタイミングによって決め
られる足部の高さ方向の位置をいう。足部に突起部が設
けられているので、この突起部が溶鋼の下方向への流れ
を受け、溶鋼の流れによってスラグ保持閉止具を下方向
に強制的に移動させることができ、スラグ保持閉止具の
嵩比重を変更しないで、出鋼口を閉塞するタイミングを
変更することができる。

【０００５】ここで、前記足部を含めた前記突起部の平
断面積は、前記転炉の出鋼口の断面積の１０％以上８０
％以下とすることも可能である。突起部の平断面積を出
鋼口の断面積の１０％以上にすると、溶鋼の流れによる
下向きの力を効率よく受けることができ、８０％以下に
すると、突起部が出鋼口に引っかかることなく滑らかに
通過する。また、前記突起部の形状は、球状、紡錘状、
円錐台形状、算盤玉形状、楕円球状、又は水平板状とし
て、中央に前記足部を貫通させることも可能である。突
起部の形状が球状、又は紡錘状、円錐台形状、楕円球状
のときは、突起部の周囲の溶鋼の流れを滑らかにでき、
算盤玉形状、水平板状のときは、少ない体積で、溶鋼の
流れを受けることができる。

【０００６】

【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつ
つ、本発明を具体化した実施の形態について説明し、本
発明の理解に供する。

【０００７】図１、図２に示すように本発明の一実施の
形態に係るスラグ保持閉止具１０は、転炉２８の出鋼口
３２の内径よりもその直径が大きい頭部１１と、頭部１
１の下部に連接される棒状の足部１２を有している。頭
部１１は、第１の芯材１３をキャスタブル耐火物からな
る外装部１４で被覆しており、第１の芯材１３は、下部
に雌ねじ部１５を形成し、中央に比重調整錘１７を固定
したものである。なお、鉄筋からなる第１の芯材１３の
代わりに異形棒鋼を使用することもできる。異形棒鋼を
使用することによって外装部１４との接触面の強度を上
げることができる。外装部１４の形状は、略逆円錐台形
状で、側面は外側に膨らんだ緩やかな曲面となってい
る。外装部１４の上部からは、第１の芯材１３が突出し
て設けられ、外装部１４の下部には第２の芯材１８の径
に合わせた穴が雌ねじ部１５に連通して設けられてい
る。

【０００８】足部１２は、鉄筋からなる第２の芯材１８
とキャスタブル耐火物で被覆した外装部１９を有し、外
装部１９は、円柱形状の足部本体２０とその上部に一体
に形成され、頭部１１の下端部に当接し、頭部１１と円
滑に連接する拡径部２１を有している。また、拡径部２
１は、逆円錐台形状となって、円滑に下方の足部本体２
０に一体接合されている。第２の芯材１８には、鉄筋の
丸棒を使用するが、異形棒鋼を使用してもよい。足部１
２の上部からは、第２の芯材１８が突出して設けられ、
その先部には雄ねじ部２２が設けられている。足部１２
の所定部位、例えば中央部には、流動する溶鋼３０から
力を受ける球状の突起部３３が、足部１２に軸対称であ
って、また、足部１２が貫通するように設けられてい
る。そして、足部１２を含めた突起部３３の平断面積
（直径Ｄ１から求める）は、転炉２８の出鋼口３２の断
面積（直径Ｄ２から求める）の１０％以上８０％以下に
調整されている。１０％より小さくすると溶鋼３０の流
動に追随しにくくなり、８０％を超えると出鋼口３２に
引っかかって入らない場合があるからである。なお、突
起部３３の形状は紡錘状、円錐台形状、算盤玉形状、楕
円球状、又は水平板状にして流動する溶鋼３０に対する
抵抗を変えて、溶鋼３０への追随のしやすさを調整する
ことができる。また、突起部３３を設けたことによって
横から受ける力も増加するので、溶鋼３０の水平方向の
流れにものりやすく、スラグ保持閉止具１０は、より確
実に出鋼口３２に嵌着することができる。

【０００９】頭部１１及び足部１２は、シール材２３を
介してそれぞれに設けられた第１の芯材１３の雌ねじ部
１５及び第２の芯材１８の雄ねじ部２２によって連結さ
れている。ねじ止めによって機械的強度を上げ、シール
材２３によって側部からの溶鋼３０の侵入を防いでい
る。なお、雌ねじ部１５の代わりにナットを溶接して使
用することもできるし、ねじの代わりにバイオネット等
の連結手段を使用することもできる。スラグ保持閉止具
１０の比重は、溶鋼３０より小さくスラグ２９より大き
い範囲に調整しておく。調整は比重調整錘１７の大きさ
を変えることによって容易にできる。

【００１０】次に使用時の状態を説明する。図２（Ａ）
に示すように転炉２８からの出鋼末期にスラグ保持閉止
具１０を図示しない投入装置によって転炉２８内に投入
する。スラグ保持閉止具１０の上部には第１の芯材１３
が突出して設けられているので、これを保持することに
よって、外側の耐火物の破損を防止しながら容易に投入
を行うことができる。スラグ保持閉止具１０の比重は、
スラグ２９より大きく溶鋼３０より小さい範囲に調整さ
れているので、その頭部１１はスラグ２９と溶鋼３０の
界面に浮遊し、足部１２が溶鋼３０の中に浸漬した状態
となっている。

【００１１】出鋼時に溶鋼３０は出鋼口３２に向かって
流動するが、スラグ２９は溶鋼３０の上側に層状に浮遊
していて流動しない。しかし、スラグ保持閉止具１０の
下部に足部１２を設けたことによって、スラグ保持閉止
具１０は溶鋼３０内部の水平方向の流れにのって出鋼口
３２に引き寄せられる。そして、溶鋼３０の出鋼末期に
は、出鋼口３２付近の溶鋼３０の下方向の渦流が突起部
３３にぶつかり、スラグ保持閉止具１０を下方向に引っ
張る力が働く。そして、図２（Ｂ）に示すように、足部
１２が転炉２８の出鋼口３２に嵌入すると共に、頭部１
１が出鋼口３２に内側から嵌着して確実に出鋼口３２を
閉止する。なお、転炉２８の出鋼口３２周辺の耐火物
は、使用によって溶損が進行し、その形状が、例えば、
図１に２点鎖線で示す壁面３４に示すように変化する。
これによって溶鋼３０の流量の割合が変化するので、突
起部３３の位置、形状、大きさ等は、溶損の度合いに応
じて変更するとよい。

【００１２】スラグ保持閉止具１０の高さ方向の変化を
図３を用いて説明する。縦軸は、図２（Ｂ）に示すよう
に出鋼口３２に頭部１１が嵌着したときの頭部１１と出
鋼口３２の当接する部分の位置Ｈ０を基準とした頭部１
１の位置（相対的高さ）を表し、横軸は、スラグ保持閉
止具１０を転炉２８内に投入してから出鋼終了までの時
間を表している。実線Ａ、点線Ｂは、それぞれ足部に突
起物がない従来のスラグ保持閉止具と、本実施の形態に
係るスラグ保持閉止具１０とを使用した場合の投入から
出鋼終了までの頭部１１の位置（高さ）の変化を示して
いる。実線Ａに示す従来のスラグ保持閉止具の頭部位置
は、時間の経過と共に徐々に下がっていく。出鋼口３２
からの出鋼量の割合は略一定であるが、実線Ａが直線に
ならないのは、転炉２８の出鋼口３２の周囲にテーパが
設けられているためであり、出鋼末期の方が投入初期に
比べて、頭部１１の位置が下がる割合が大きくなってい
る。Ｃ点は、渦流がスラグ２９を巻き込んで出鋼口３２
から排出し始めたときの時間を表している。渦流の発生
によってスラグ保持閉止具１０の周囲には、下向きの溶
鋼３０の流れが発生するが、従来のスラグ保持閉止具の
形状では、この流れから受ける力は小さかったので、出
鋼終了のタイミングは、ほとんど変化しなかった。しか
し、点線Ｂに示すように、本実施の形態に係るスラグ保
持閉止具１０を使用すると、転炉２８内で渦流による下
向きの流れが発生しスラグ２９が流出し始める時間Ｃ点
を過ぎると、スラグ保持閉止具１０に設けられた突起部
３３は渦流による下向きの力を受けて従来のスラグ保持
閉止具より早く出鋼口３２に嵌着するので、出鋼終了ま
での時間が短くなり、スラグ２９の混入を最小限に抑え
ることができる。突起部３３が受ける力は溶鋼３０の流
速によって変化するので、渦流が激しいときにはさらに
出鋼停止までの時間を短くすることができ、渦流が弱い
ときには、出鋼停止までの時間を長くすることができ
る。スラグ保持閉止具１０が出鋼口３２に嵌着すると渦
流は消滅するが、転炉内部に溶鋼３０が残存するので歩
留まりが悪くなる。この溶鋼３０を出鋼口３２から流出
させるために、スラグ保持閉止具１０の頭部１１の側面
には図示しない縦溝を設けることができる。縦溝を設け
ることによってスラグ保持閉止具１０が出鋼口３２に嵌
着した状態で、前記縦溝から残存する溶鋼３０をスラグ
２９を巻き込まずに流出させることができる。

【００１３】以上、本発明を一実施の形態に基づいて説
明してきたが、本発明は、前記実施の形態に限定される
ものではなく、例えば、突起部３３は、足部１２に複数
設けてもよく、位置も最下部から最上部までのどの位置
に設けてもよい。また、足部１２の軸に対称な位置に、
同形状の突起を設けてもよい。さらに、本実施の形態で
は、足部１２と突起部３３は一体的に製造されている
が、突起部を別に製造しておき、足部の製造後に任意の
位置に接合することもできる。また、比重調整錘１７は
頭部１１に設けられているが、比重調整錘を突起部３３
の内部に設けて足部１２のふらつきを抑えることも可能
である。

【００１４】

【発明の効果】請求項１〜３記載のスラグ保持閉止具に
おいては、足部に突起部が設けられているので、溶鋼の
流れによって下方向に強制的に移動させることができ、
スラグ保持閉止具の嵩比重を変更しないで、出鋼口を閉
塞するタイミングを変更することができ、出鋼末期に溶
鋼の流れに強制的に追随させることができる。特に請求
項２記載のスラグ保持閉止具においては、突起部の平断
面積が出鋼口の断面積の１０％以上８０％以下であるの
で、溶鋼の流れによる下向きの力を効率よく受けること
ができ、突起部が出鋼口に引っかかることなく滑らかに
通過し、出鋼口の閉止を確実にしている。請求項３記載
のスラグ保持閉止具においては、突起部の形状が球状、
又は紡錘状、円錐台形状、楕円球状のときは、突起部の
周囲の溶鋼の流れを滑らかにでき、スラグ保持閉止具の
溶損を防ぐことができる。また、突起部の形状が水平板
状、算盤玉形状のときは、少ない体積で、溶鋼の流れを
受けることができ、材料費が少なくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係るスラグ保持閉止具
の使用時における正断面図である。

【図２】（Ａ）、（Ｂ）共に、同スラグ保持閉止具の使
用状態を示す説明図である。

【図３】同スラグ保持閉止具の頭部位置の時間に対する
変化を示すグラフである。

【図４】従来例に係るスラグ保持閉止具の正断面図であ
る。

【符号の説明】

１０スラグ保持閉止具１１頭部１２足部１３第１の芯
材１４外装部１５雌ねじ部１７比重調整錘１８第２の芯
材１９外装部２０足部本体２１拡径部２２雄ねじ部２３シール材２８転炉２９スラグ３０溶鋼３２出鋼口３３突起部３４壁面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】頭部とこれに連接される足部とを有し、
使用にあっては前記足部が転炉の出鋼口に嵌入すると共
に、前記頭部が該出鋼口に内側から嵌着するスラグ保持
閉止具であって、前記足部の所定部位に、軸対称に突起部を設けたことを
特徴とするスラグ保持閉止具。
【請求項２】請求項１記載のスラグ保持閉止具におい
て、前記足部を含めた前記突起部の平断面積は、前記転
炉の出鋼口の断面積の１０％以上８０％以下であること
を特徴とするスラグ保持閉止具。
【請求項３】請求項１又は２記載のスラグ保持閉止具
において、前記突起部の形状は、球状、紡錘状、円錐台
形状、算盤玉形状、楕円球状、又は水平板状であって、
中央に前記足部が貫通していることを特徴とするスラグ
保持閉止具。