JP2011245493A

JP2011245493A - 取鍋の地金除去方法

Info

Publication number: JP2011245493A
Application number: JP2010118616A
Authority: JP
Inventors: Koichiro Semura; 康一郎瀬村
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2010-05-24
Filing date: 2010-05-24
Publication date: 2011-12-08
Anticipated expiration: 2030-05-24
Also published as: JP5606152B2

Abstract

【課題】取鍋に付着した地金を除去するにあたって、除去した地金の除去率を向上させることができると共に、地金除去後に行われる吹き付け材の定着率も向上させることができるようにする。
【解決手段】製鋼工場にて使用した取鍋１に付着した地金８を除去するに際し、取鍋から溶湯を払い出した後、除去する地金温度が８００℃〜３００℃であるときに、地金に打撃を与えることができるブレーカなどを備えた機械によって、地金に打撃を与えて除去する。
【選択図】図１

Description

本発明は、取鍋内に付着した地金を除去する取鍋の地金除去方法に関する。

従来より、複数チャージ（複数ヒート）に亘って取鍋を使用すると、取鍋に多くの地金が付着することから、取鍋の地金を除去することが定期的に行われている。取鍋に付着した地金を除去する方法や装置として、特許文献１や特許文献２に示されているものがある。
特許文献１では、鍋排出口付着物除去装置において、上部可動フレームに鍋運搬車の走行方向に直交する方向に取付けられた前後進装置と、この前後進装置により前進・後退する油圧ブレーカーとからなり、この油圧ブレーカーにはロッド先端に鍋の溝とほぼ同じ断面寸法の板が取り付いており、この板に先端の尖ったビットが板の下端寄りに、ロッドの下面とビットの下面が一直線状になるように取付けられていることが開示されている。

また、取鍋に限定されたものではないが、耐火物に付着した地金を取りやすくする技術として特許文献２や特許文献３に示すものがある。
特許文献２では、耐火物及び耐火物表面の付着物を強制的に冷却する方法において、冷却する箇所にドライアイスを吹き付けて冷却することが開示されている。また、特許文献３では、鋳型への溶湯注入と傾転排滓とを繰り返してタンディッシュを連続的に使用するにあたり、前記タンディッシュの排滓口の通路に、予め該タンディッシュより外側に先端が突出した排滓口取付具を取り付け、複数回の傾転排滓で該取付け具上に付着、肥大した付着物を、前記取付具の突出部に衝撃を加え、共に排滓口から剥離させ、落下除去することが開示されている。

特開２００２−８０９０９号公報特開２００１−１０８３７７号公報特開平１０−３２８７９６号公報

特許文献１や特許文献３では、地金に対して機械的に打撃を与えることによって地金を除去しようとするものであるが、これらの技術では、単に地金に打撃を与えることで地金を除去するということが開示されているだけであり、地金を除去するときの温度などは全く考慮されていない技術である。特許文献２には、地金などの付着物を強制的に冷却して地金を除去し易くする技術であるが、この技術では、地金を単に冷却すれば除去し易いということが開示されているだけで、具体的に温度をどのようにすればよいかということも全く開示されていない。

即ち、特許文献１〜特許文献３には、地金を除去する際での温度管理をどのようにするかという具体的な指針は全く考慮されておらず、このような技術では、十分に地金を除去できないばかりか、地金除去の後に行われる不定形耐火物の吹き付け作業において吹き付け材の定着率が悪くなるという問題がある。
そこで、本発明では、取鍋に付着した地金を除去するにあたって、除去した地金の除去率を向上させることができると共に、地金除去後に行われる吹き付け材の定着率も向上させることができる取鍋の地金除去方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明は、次の手段を講じた。
本発明の技術的手段は、取鍋に付着した地金を除去するに際し、前記取鍋内の溶湯を払い出した後、除去する地金温度が８００℃〜３００℃であるときに前記地金を打撃又は引っ掛けて除去する点にある。

本発明によれば、取鍋に付着した地金を除去するにあたって、除去した地金の除去率を向上させることができると共に、地金除去後に行われる吹き付け材の定着率も向上させることができる。

取鍋の全体断面図を示した図である。取鍋を傾動させる傾動装置及び地金を除去する状態を示した図である。純鉄と耐火物との収縮差を示す図である。炭素量を変化させたときの平均線膨張係数や収縮量を示した図である。溶銑用の取鍋を整備したときの地金温度に対する地金除去率と吹き付け材定着率との関係図である。溶鋼用の取鍋を整備したときの地金温度に対する地金除去率と吹き付け材定着率との関係図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。
製鋼工場において、取鍋は溶銑や溶鋼を搬送したり精錬するときに用いられるのが一般的である。例えば、取鍋は、高炉から出銑した溶銑を搬送したり、混銑車から出銑した溶銑を搬送したり、転炉から出鋼した溶鋼を搬送するために用いられる。また、二次精錬を行うときや連続鋳造装置に溶鋼を注入する際にも用いられる。

このように、製鋼工場においては、取鍋は様々な工程で用いられ、溶鋼や溶銑を搬送したり、溶銑や溶鋼の精錬を行うときなどに、取鍋内には地金が付着する。取鍋に多量の地金が付着すると、取鍋は、例えば、取鍋を整備する取鍋整備工場に運搬されて、取鍋整備工場にて取鍋に付着した地金は除去することになる。
まず、図１を用いて取鍋の構造から説明する。なお、取鍋は、図１に示すものに限定されない。また、取鍋には、溶銑用の取鍋と溶鋼用の取鍋とがあるが、本発明は、どちらの取鍋であっても適用することができる。以降、溶銑や溶鋼をまとめて溶湯ということがある。

図１に示すように、取鍋１は、取鍋本体を構成する有底状の鉄皮２と、鉄皮２の内壁に設けられた耐火物３とを備えている。鉄皮２は、断面視で円弧状に形成された敷部４と、この敷部４から一方（例えば、上方）に延設された筒状の胴部５とから構成されている。詳しくは、敷部４は、中心部から径外（外側）方向にいくにしたがって徐々に上方にあがえる円弧状のものであって、言い換えれば、お椀状（中央部４ａが凹んでいる球面状）に形成されている。

耐火物３は、定形状の煉瓦やキャスタブルなどの不定形ものである。鉄皮２の胴部５の内壁や敷部４の内壁には、定形状のパーマ煉瓦などが施工され、胴部５の中途部から敷部４にかけてパーマ煉瓦の内壁側にキャスタブルなどの不定形材が流し込み又は吹き付け施工されている。
このような取鍋１を使用した場合、取鍋１の開口部（上部側）７であって、例えば、胴部５の開口部７側に位置する耐火物３の内壁に地金８が付着したり、取鍋１の胴部５の長手方向中央部に位置する耐火物３に地金８が付着することがある。また、取鍋１の敷部４に位置する耐火物３の内壁などにも地金８が付着してしまう。

取鍋１にて溶湯を搬送するときの溶湯温度や取鍋１にて溶湯を処理するときの溶湯温度は、溶湯の凝固温度よりもそれほど高い温度でないことが多い。そのため、搬送時や処理時に一部の溶湯が凝固してしまい耐火物３（特に、開口部７側に近い耐火物３）に付着して地金８になることがある。また、取鍋１が十分に温まっていない場合も、耐火物３からの抜熱により、湯面以下の部位（特に、敷部４の耐火物３）であっても地金８が付着する場合がある。

取鍋１の内壁（耐火物３）に、地金８が付着してしまうと、取鍋１に入れる溶湯の装入量が減少するだけでなく、取鍋１の重心位置が変化してしまうため取鍋１をクレーンなどで吊り上げて運搬する場合にはアンバランスになることがある。また、取鍋１の開口部７から溶湯を出湯する場合には地金８が邪魔となり、出湯時の溶湯の流れが変化し障害になる虞がある。さらに、取鍋１に溶湯を装入した場合、地金８によって溶湯を冷却して溶湯温度を変化させてしまう虞もある。このようなことから、取鍋１の内壁に付着した地金８は定期的に除去する必要がある。

取鍋１の内壁に付着した地金８を除去するにあたって、取鍋１内に溶湯が入っている状況下では、地金８が溶湯に浸かっているために、この状況下では地金８を除去することが難しい。そこで、地金８の除去は、取鍋１内に溶湯が無い状態で行うこととしている。
具体的には、まず、溶湯が入っていない取鍋１を取鍋整備工場に搬送する。そして、図２に示すように、取鍋整備工場に搬送した取鍋１を傾動させる傾動装置１０に設置する。

この傾動装置１０は、床等に設置されたベース台１１と、ベース台１１上に回転自在に支持された複数のローラ１２と、ローラ１２の回転により揺動自在となっていて取鍋１を設置する取鍋設置体１３とを備えている。
この取鍋設置体１３は、底面側が円弧状となっていてローラ１２に接地することで揺動自在に支持された底部１４と、この底部１４から上方に起立した一対の側部１５とを備えている。側部１５には、取鍋１のトラニオン軸又は取鍋１の外面に設けられた突出部１６と係止する凹上の係止部１７が設けられている。したがって、取鍋１のトラニオン軸または突出部１６を係止部１７に係止することによって取鍋１を取鍋設置体１３に設置することができる。

そして、取鍋１を取鍋設置体１３に設置した後は、取鍋設置体１３の底部１４と接地しているローラ１２を回転させて取鍋設置体１３を揺動させることによって、取鍋１を所定の角度に傾ける。取鍋設置体１３の揺動は、取鍋１の開口部７が地金８を除去するバックホーなどの機械１８に向くように行う。そして、取鍋１を所定の角度に傾けた後は、機械１８を用いて取鍋１の耐火物３に付着した地金８に打撃力や引っ張り力等を与えることによってを除去する。

なお、地金８を除去するにあたり、ガスなどを用いて地金８を溶断して地金８を除去するという方法があるが、地金８と耐火物３との接合面を溶断すると耐火物３も溶損し易いということもあったり、溶断にはガスなどの熱エネルギーを多く必要で発煙も生じて環境上も好ましくない。そのため、本発明では、ガスによる地金８の溶断をするのではなく、機械１８に取り付けたブレーカ１９などによって機械的に地金８に振動（打撃力）を繰り返し与えることにより、地金８を除去する方法を採用することとしている。或いは、機械１８に取り付けたピーラ２０（先端部に鋭利部が設けられいるもの）によって地金を引っ掛けて除去することとしている。

このように、地金８を除去する場合、地金８を打撃や引っ掛けにより除去するのが効果的であるが、溶湯を払い出した直後の取鍋１では、地金８の温度が高い状態にあり、地金温度が高い状態で地金８を除去しようとしても、旨く除去できない場合がある。
そこで、本発明では、地金８を除去するにあたり、除去しようとする地金温度が８００℃以下となるように自然冷却や強制冷却してから打撃や引っ掛けによって地金８を除去することとしている。

地金温度が８００℃を超えている場合、地金８の強度が弱いため、地金表面に打撃を与えても、例えば、地金８が塑性変形して、その衝撃が耐火物と地金８との境界まで伝わりにくく、地金８が耐火物から剥離し難いことがある。
また、地金温度を８００℃以下に冷却すると地金８が収縮し、地金８と耐火物との収縮率が大きくなることによって、地金８が耐火物から剥離し易くなる。表１は、純鉄と耐火物との収縮差をまとめたものであり、図３は、表１の結果をグラフにしたものである。表１の純鉄は、「C.Li、B.G.Thomas ： Met Trans 35B 1151 (2004)」に示された密度により求めたものである。

図３に示すように、温度が高い場合は、純鉄と耐火物との収縮差は余り無いが、温度が大凡１１００℃以下になると急激に収縮差が大きくなり、収縮差は大凡３％程度である。また、図４に示すように、炭素量を変化させたとしても平均線膨張係数は、３前後であり、収縮量も０．０１５〜０．０２５の範囲であり炭素量によって大幅に変化することはない。このように、図３や図４から見ても、地金温度を８００℃以下にすることにより地金８と耐火物との収縮率の差が大きくなるため、地金８を除去しやすいと考えられる。

さらに、地金温度が８００℃以下であると地金８の強度が増加し、地金８が塑性変形し難くなることから、地金８に打撃を与えたときの衝撃が耐火物と地金８との境界まで伝わり易くなり、この点からも地金８が耐火物から剥離し易くなる。このことは、「鉄鋼の高温変形一進歩総説、鉄鋼基礎共同研究会、高温変形部会シンポジウムテキスト、１９７９年２月１４日」に記載されている。

このように、地金温度を８００℃以下にしてから、当該地金８に打撃力を与えることによって、簡単に地金８を除去することができるようになる。これは、地金８を引っ掛けにより取る場合も同様である。
さて、地金８を除去するにあたって、地金温度を８００℃以下にすることが必要であるが、地金８（耐火物）を冷やし過ぎると、取鍋の温度（耐火物の温度）が下がり過ぎ、整備後に取鍋を使用する際に、取鍋を加熱する手間が掛かると共に、加熱するために多大なエネルギーが必要となる。また、操業上、取鍋を加熱する時間が確保できず、加熱不足である場合には、耐火物３の膨張不足となる。その結果、耐火物３の目地などの隙間に溶湯が入り込んで漏鋼などの懸念がある。加えて、地金除去の際の下限温度を３００℃としてかないと、地金除去後に不定形耐火物を吹き付けたときに、水分が十分に蒸発せずに吹き付け作業が旨く行えないことがある。言い換えれば、地金除去の際の下限温度を３００℃以上としていなければ、吹き付け作業を行ったときの不定形耐火物の付着率が悪くなる虞がある。

このように、地金８を除去するに際しては、地金温度が８００℃から３００℃の範囲にある地金８にブレーカ１９等の打撃力を与えて除去することがよい。なお、地金８に打撃力を与える場合は、その地金８が付着した耐火物３に向けて打撃力を与えるのではなく、耐火物とは反対側に打撃力を与えることが好ましい。言い換えれば、打撃力を与える方向が地金８が付着した耐火物に重なるようにするのではなく、打撃力を与える方向が地金８が付着した耐火物に重ならないようにすることが好ましい。例えば、取鍋１の耐火物３の内壁に沿うように上下方向から地金８に対して打撃を与えるようにする。

表２は、本発明の取鍋の地金除去方法にて地金８の除去を行った実施例と、本発明とは異なる方法にて地金８の除去を行った比較例とをまとめたものである。

表２に示した実施例及び比較例は、溶銑用の取鍋と溶鋼用の取鍋との両方を用いた場合の例を示したものである。また、表２の操業の欄は、地金８を除去する際の作業を簡単に示したものである。「溶銑又は溶鋼の払い出し有無」とは、払い出しを行って地金８の除去を行ったか否かを示し、「地金の表面温度」は、除去する地金８の温度（地金温度）を示したものである。地金温度は、当業者常法通りサーモビューアを用いて非接触にて測定を行った。

「機械による除去の有無」とは、上記に示したようにバックホー等の機械１８にて地金８の除去を行ったか否かを示したもので、「除去方法」とは、地金８に対して打撃を与えて除去を行ったか否かを示したものである。「打撃の向き」とは、地金８に対して打撃を与えるときに、上向き、即ち、耐火物とは反対側に打撃力を与えたか否かを示したものである。判定の欄は、操業の内容が判定に示した内容に一致しているものを良好「○」とし、一致していないものを不良「×」としたものである。

地金付着量Ｗ１は、取鍋１に付着している地金８の総付着量を示したもので、地金８が付着する前での取鍋１の重量（前回の整備が終了した直後の取鍋１の重量）と、地金８が付着した後の取鍋１の重量（今回の整備を開始する直前の取鍋１の重量）との差を示したものである。取鍋等の重量は、ロードセル等の重量計にて測定した。
地金除去量Ｗ２は、整備後における地金８の除去量を示したもので、整備開始直前の取鍋１の重量と、整備終了直後の取鍋１の重量との差を示したものである。地金除去率Ｒは、地金８の除去を行った割合を示したもので、地金除去量Ｗ２から地金付着量Ｗ１を割ったものである（Ｒ＝Ｗ２／Ｗ１）。吹き付け材定着率は、地金８の除去後に取鍋の敷部に吹き付けた不定形耐火物の敷部の面積に対する定着した割合を示したものである。即ち、吹き付け材定着率は、耐火物を吹き付けた後において、敷部に定着した新たな吹き付け材の面積を、取鍋の敷部の面積で割ることによって求めることができる。この実施形態では、整備後に目視にて新たな吹き付け材の面積を決定して、吹き付け材定着率を求めた。吹き付け材として、例えば、Ａｌ₂Ｏ₃：６１質量％、ＳｉＯ₂：１８質量％、ＳｉＣ：１１質量％、Ｃ：３質量％、その他：７質量％を含有するものを用いた。なお、吹き付け材は、当然の如く、これに限定されない。

実施例１〜実施例１０に示すように、溶銑用の取鍋１であっても、溶鋼用の取鍋１であっても、地金温度が８００℃〜３００℃であるときに地金８の除去を行うと共に、地金８の除去を機械１８による除去にすることによって、比較例に比べ、地金除去率Ｒや吹き付け材定着率を向上させることができる。
図５は、実施例及び比較例において、溶銑用の取鍋を整備したときの地金温度に対する地金除去率と吹き付け材定着率とをまとめたものである。図６は、実施例及び比較例において、溶鋼用の取鍋を整備したときの地金温度に対する地金除去率と吹き付け材定着率とをまとめたものである。

図５、６に示すように、地金温度が８００℃よりも大きくなると、地金除去率Ｒが急激に減少するという傾向にあり、地金温度が３００℃よりも小さくなると、吹き付け材定着率急激に減少する傾向にある。つまり、地金８を除去する際には、地金温度は８００℃から３００℃以内にすることが必要であり、これにより、効率よく地金８を除去することができると共に、吹き付け材の定着も向上させることができる。

以上のように、本発明によれば、製鋼工場にて使用した取鍋１に付着した地金８を除去するに際し、取鍋１から溶湯を払い出した後、除去する地金温度が８００℃〜３００℃であるときに、地金８を機械的に除去することによって、除去した地金の除去率を向上させることができると共に、地金除去後に行われる吹き付け材の定着率も向上させることができる。

なお、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な事項を採用している。

１取鍋
２鉄皮
３耐火物
４敷部
５胴部
７開口部
８地金
１０傾動装置
１１ベース台
１２ローラ
１３取鍋設置体
１４底部
１５側部
１６突出部
１７係止部
１８機械
１９ブレーカ
Ｒ地金除去率
Ｗ１地金付着量
Ｗ２地金除去量

Claims

取鍋に付着した地金を除去するに際し、前記取鍋内の溶湯を払い出した後、除去する地金温度が８００℃〜３００℃であるときに前記地金を打撃又は引っ掛けて除去することを特徴とする取鍋の地金除去方法。