JP2001294932A - 耐火物浸漬構造体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＲＨ浸漬管などの耐火物浸漬構造体の耐火物
の亀裂発生を抑制し寿命を延長する。 【解決手段】 芯金１及び耐火物３、４からなる耐火物
浸漬構造体において、芯金下部の厚さが芯金上部よりも
薄く、その厚さが３〜２０mmで、薄い部分６の長さが下
端から１０〜６００mmであること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば取鍋にガス
を吹き込むガス吹き込み管，溶融金属を精錬あるいは保
持する容器に用いる浸漬管、浸漬槽等の耐火物浸漬構造
体に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄鋼などの溶融金属精錬では、芯金（鉄
心）と耐火物からなる耐火物浸漬構造体が様々な設備で
使用される。すなわち、取鍋にガスを吹き込むガス吹き
込み管、ＲＨやＤＨなどの脱ガス設備の浸漬管、スプラ
ッシュ防止あるいはガスシールのための浸漬槽などであ
る。浸漬管や浸漬槽の一般的な構造は、パイプ状の芯金
の内面、外面、下端のそれぞれに耐火物を配した構造と
なっている。

【０００３】浸漬管は芯金の変形により耐火物が破損し
たり、また耐火物が脱落することを防止するために、た
とえば特開平９−１４３５３６号公報に開示された円筒
形の鉄芯の内側あるいは外側に軸方向の垂直方向に溝を
設けた真空脱ガス装置用浸漬管や、特開平１１−２６４
０１４号公報に開示された下端面に不定形耐火物を保持
する凹凸部を有する筒状の芯金と該芯金の内側に配置固
定された筒状の定形耐火物と該芯金の外側と下端面およ
び該定形耐火物の下端面に一体的に形成された不定形耐
火物とをもつ真空脱ガス炉の浸漬管等があるが、十分で
はない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】耐火物浸漬構造体の損
耗は、下端の耐火物の脱落が最も致命的である。多くの
場合、使用中に内面の耐火物の耐火物芯金下端に相当す
る高さ付近に水平な亀裂が生じ、ここから下の耐火物が
欠落することが多い。また欠落に至らずとも、この亀裂
から溶鉄が耐火物構造体内部に侵入して芯金を侵し、構
造体が強度を保てなくなって耐火物が脱落することもあ
る。

【０００５】耐火物浸漬構造体においては、使用に伴っ
て構造体を溶鉄に浸漬すると、構造体の耐火物の表面付
近、特に内面と外面と下端の三面から加熱される下端の
耐火物がまず外側に膨張する。しかし、内部の芯金の温
度はなかなか上昇しないので、特に芯金下端よりも上の
内周耐火物は芯金によって拘束され外側に膨張できな
い。従って、芯金下端より上の膨張できない部分と、そ
れより下の膨張する部分の間に大きなせん断応力が加わ
る。このため芯金下端の高さに水平な亀裂が生じるもの
と考えられる。これを模式的に図１に示すが、不定形耐
火物３及び定型耐火物４と芯金１から形成される浸漬管
の芯金下端に内面亀裂５が発生している状態を示してい
る。

【０００６】本発明は、このような耐火物の脱落、破損
を防止することができ、寿命を延長し得る耐火物浸漬構
造体を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らはこの課題を
解決するために種々研究を続けた結果、本発明を完成し
た。すなわち、本発明の要旨とするところは、芯金及び
耐火物からなる耐火物浸漬構造体において、芯金下部の
厚さが芯金上部よりも薄く、その厚さが３〜２０mmで、
薄い部分の長さが下端から１０〜６００mmであることを
特徴とする耐火物浸漬構造体にある。

【０００８】

【発明の実施の形態】浸漬時に発生するせん断応力を効
果的に緩和することで亀裂の発生を抑制し、耐火物浸漬
構造体の寿命を大きく延長するのが本発明の狙いであ
る。最大の問題は、芯金下端より上の内面耐火物は強力
に拘束され、その下は自由に膨張できるという狭い範囲
での急激な条件差である。本発明では芯金下部を薄肉化
し、これによって徐々に拘束条件を緩めて狭い範囲で大
きな条件差が生じないようにし、大きなせん断応力の発
生と亀裂発生を抑制するものである。

【０００９】すなわち、薄肉の部分は、厚い本体部分よ
りも変形しやすく、本体部分よりも拘束力が弱い。この
ため拘束力は、本体部分、下部の薄肉部分、そして芯金
のない部分へと徐々に弱まるので、大きなせん断応力が
発生せず、亀裂の発生が抑制される。

【００１０】薄肉部分の望ましい肉厚は、耐火物浸漬構
造体全体の大きさや芯金本体の厚さにもよるが３〜２０
mmとする。これは３mmよりも薄いと強度が不足し、２０
mmよりも厚いと拘束力が強すぎて効果が発現しないため
である。また、薄い部分の長さは下端から１０〜６００
mmとする。これは１０mm未満では徐々に拘束力を緩める
という目的を達することができず、また６００mmよりも
長いと芯金全体の強度が不足するためである。

【００１１】厚い本体部分と薄肉部分の位置関係は、図
２のように芯金１の本体部分と薄肉部分６の内径が一
致、図３のように外径が同一、あるいは図４のように内
外径の両方が一致しない場合のいずれでも差し支えな
い。また、薄肉部分６の厚さは全周あるいは全高さにわ
たって一定している必要はない。さらに、径が一定であ
る必要もなく、むしろ肉厚や径が一定でない方が周囲の
耐火物とかみ合うので、耐火物の脱落を防止することが
できて有利である。

【００１２】下部が薄肉の芯金を製造する方法として
は、最も簡単には厚い芯金本体部分の下に薄肉のパイプ
または板を接合すればよい。接合方法としては溶接、鍛
接、ねじ止め、ねじ込み、かん合、焼ばめなど、通常行
い得る金属接合方法が採用できる。また圧延や押し出
し、絞りなどの塑性加工によっても良い。

【００１３】なお、耐火物の施工は通常通りに行えば良
い。すなわち構造体の内外面に必要に応じて定型耐火物
を配した後に、それ以外の部分に不定形耐火物を流し込
んで施工する。また乾燥、昇温も通常通りで差し支えな
い。

【００１４】

【実施例】比較例として図１のような構造のＲＨ用浸漬
管を製造し、本発明例として図２のような浸漬管を製造
し、実使用に供した。浸漬管はいずれも内径は５００m
m、長さは７５０mm、芯金の厚さは比較例の場合は２０m
m、本発明例の場合は下端から７０mmの部分を全周にわ
たって９mmとした。両者とも内面にマグネシアクロム質
定型耐火物４をセットし、さらに外面と下端にアルミナ
質不定形耐火物３を流し込み施工し、その後乾燥し、Ｒ
Ｈ槽本体に取り付けて昇温し、実使用に供した。

【００１５】比較例の場合は、使用回数が３０回を越え
ると、芯金下端に相当する内面に水平亀裂が生じ、これ
が１００回を越えると大きくなり、やがて亀裂から下の
不定形耐火物が脱落し、寿命は２００回程度であった。
しかし、本発明例の浸漬管の場合は明瞭な内面亀裂が発
生せず、２７０回以上使用できた。

【００１６】

【発明の効果】本発明により長寿命の耐火物浸漬構造体
を得られ、金属精錬コストの低減と操業安定化に資する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の浸漬管と内面に発生した亀裂を示す断面
図。

【図２】本発明例である浸漬管を示し、芯金の厚い本体
部分と下端の薄肉部分の内径が同一の場合の例を示す断
面図。

【図３】本発明例である浸漬管を示し、芯金の厚い本体
部分と下端の薄肉部分の外径が同一の場合の例を示す断
面図。

【図４】本発明である浸漬管を示し、芯金の厚い本体部
分と下端の薄肉部分の内外径のいずれも同一でない場合
の例を示す断面図。

【符号の説明】

１ 芯金 ２ フランジ ３ 不定形耐火物 ４ 定型耐火物 ５ 内面亀裂 ６ 薄肉部分

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊東 敏明 大分県大分市大字西ノ洲１番地 新日本製 鐵株式会社大分製鐵所内 (72)発明者 松澤 和宏 大分県大分市大字西ノ洲１番地 新日本製 鐵株式会社大分製鐵所内 Ｆターム(参考） 4K013 CE01 CE02 CE09 4K051 AA06 FA08

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 芯金及び耐火物からなる耐火物浸漬構造
   体において、芯金下部の厚さが芯金上部よりも薄く、そ
   の厚さが３〜２０mmで、薄い部分の長さが下端から１０
   〜６００mmであることを特徴とする耐火物浸漬構造体。