JP2012052211A - 溶融金属用移送樋 - Google Patents

Abstract

【課題】溶融金属用移送樋の一部が破損したり劣化したりした場合であっても、早期に交換、補修、施工を行うことが可能であり、かつ、溶融金属用移送樋を構成する部材に熱歪みによる亀裂が発生することを抑制することができる溶融金属用移送樋を提供する。
【解決手段】溶融金属を移送する溶融金属用移送樋１０であって、前記溶融金属が流通する湯道２１を備えた樋本体２０と、この樋本体２０が収容される収容溝部３０と、を有し、収容溝部３０の溝側壁の内面と、樋本体２０との間に、空隙部６０が形成されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば高炉等から製出される溶銑等の溶融金属を移送するための溶融金属用移送樋に関するものである。

従来、高炉から製出される溶銑を移送する溶融金属用移送樋としては、例えば特許文献１に示すように、内面にレンガ張り（内張りレンガ）を行った収容溝部の内部に、樋本体を配設し、この樋本体と内張りレンガとの間を、不定形耐火材（キャスタブル材）で充填した構造のものが提案されている。
また、特許文献２には、不定形耐火材からなる耐火層の亀裂等の発生を抑制するために、耐火層の内部にセラミックスファイバー層を介在させて、熱衝撃の緩和を図ったものが開示されている。

特開昭６１−１５３２１９号公報 特開２００１−０２１２７１号公報

ところで、特許文献１のように、樋本体と内張りレンガとの間を不定形耐火材で充填したものでは、樋本体を交換しようとした場合には、充填された不定形耐火材を破壊する必要があり、充填された不定形耐火材を破壊する際に樋本体や内張りレンガを損傷してしまうおそれがあった。このため、樋本体の交換作業に、多くの時間と労力が必要であった。さらに、溶融金属用移送樋を施工する際に、不定形耐火材を十分に乾燥させる必要があるため、施工に多くの時間を要していた。

さらに、この特許文献１に記載された溶融金属用移送樋においては、樋本体と内張りレンガとの間を不定形耐火材で充填していることから、樋本体や内張りレンガ等の変形が抑制されることになり、樋本体や内張りレンガ等の温度が上昇して熱膨張した際に、熱歪みによって樋本体や内張りレンガに亀裂等が発生し易いといった問題があった。

また、特許文献２のように、不定形耐火材からなる耐火層にセラミックスファイバー層を施工する場合には、やはり不定形耐火材を十分に乾燥させるために施工に多くの時間を要することになる。
このように従来の溶融金属用移送樋においては、樋の一部が破損したり劣化したりした場合でも、容易に補修することができないといった問題があった。

本発明は、前述した状況に鑑みてなされたものであって、溶融金属用移送樋の一部が破損したり劣化したりした場合であっても、早期に交換、補修、施工を行うことが可能であり、かつ、溶融金属用移送樋を構成する部材に熱歪みによる亀裂が発生することを抑制することができる溶融金属用移送樋を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る溶融金属用移送樋は、溶融金属を移送する溶融金属用移送樋であって、前記溶融金属が流通する湯道を備えた樋本体と、この樋本体が収容される収容溝部と、を有し、前記収容溝部の溝側壁の内面と、前記樋本体との間に、空隙部が形成されていることを特徴としている。

この構成の溶融金属用移送樋においては、溶融金属が流通する湯道を備えた樋本体と、この樋本体が収容される収容溝部と、を有し、この収容溝部の溝側壁内面と樋本体との間に空隙部が形成されていることから、この樋本体を、収容溝部内から容易に取り外すことができ、樋本体の交換作業を容易に行うことができる。また、樋本体の交換作業においては、不定形耐火物を施工しないことから、樋本体の交換作業を短時間で実施することが可能となる。よって、樋本体の一部が劣化した場合には、他の樋本体と交換することにより、早期に溶融金属用移送樋を使用することができ、高炉等の操業を長時間停止する必要がない。
さらに、本発明の溶融金属用移送樋においては、収容溝部の溝側壁内面と樋本体との間に空隙部が形成されていることから、樋本体や収容溝部の溝側壁等が高温となって熱膨張した場合であっても、樋本体や収容溝部の溝側壁等が空隙部において比較的自由に変形することができ、これら樋本体や収容溝部の溝側壁に亀裂が発生することを抑制できる。

ここで、前記収容溝部の少なくとも溝側壁内面の一部に断熱層が配設されていることが好ましい。
この場合、溝側壁内面の一部に配設された断熱層により、収容溝部が早期に劣化することを防止できる。

また、前記断熱層は、複数のパネル部材が並列された構造とされていることが好ましい。
収容溝部の少なくとも溝側壁内面の一部に配設された断熱層は、樋本体内部を流れる溶融金属からの熱によって劣化しやすい。本発明では、この断熱層を複数のパネル材が並列された構造としているので、劣化した部分のパネル部材のみを取り替えることで断熱層の補修を行うことができ、補修作業を短時間で簡単に実施することが可能となる。

また、前記パネル部材は、熱伝導率が０．０３Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下とされた低熱伝導層と、この低熱伝導層を支持する支持層と、を備え、低熱伝導層と支持層とが容器内に充填された構造とされていることが好ましい。
この場合、断熱層を構成するパネル部材が、熱伝導率が０．０３Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下とされた低熱伝導層と、この低熱伝導層を支持する支持層と、を備えているので、断熱性能を維持したままでパネル部材自体を薄く形成することができ、パネル部材の取扱い性が向上し、パネル部材の交換作業をさらに容易に行うことができる。また、断熱層を薄く形成することが可能となることから、樋本体の幅を大きくしても上述の空隙部を形成することができる。よって、樋本体の幅を広くして湯道の断面積を大きくすることにより、溶融金属の流通を促進することも可能である。

さらに、前記収容溝部の溝底部に、前記パネル部材が配設されていることが好ましい。
この場合、収容溝部の溝底部にパネル部材を配設することにより、劣化した部分のパネル部材を取り替えることで、溝底部の補修を行うことができ、補修作業を短時間で簡単に実施することが可能となる。

また、前記樋本体は、鉄枠体を備えており、この鉄枠体には、冷却用媒体が流通する冷却流路が設けられていることが好ましい。
樋本体と収容溝部との間に空隙部が形成されていることから、この空隙部においては、樋本体からの熱によって温度が上昇することになる。そこで、樋本体の鉄枠部に冷却用媒体が流通する冷却流路を設けることによって、空隙部の温度上昇を抑えることができる。

上述のように、本発明によれば、溶融金属用移送樋の一部が破損したり劣化したりした場合であっても、早期に交換、補修、施工を行うことが可能であり、かつ、溶融金属用移送樋を構成する部材に熱歪みによる亀裂が発生することを抑制することができる溶融金属用移送樋を提供することが可能となる。

本発明の一実施形態である溶融金属用移送樋の概略説明図である。 図１に示す溶融金属用移送樋の収容溝部の溝側壁に形成された断熱層の説明図（図１におけるＸ−Ｘ断面矢視図）である。 断熱層を構成するパネル部材の取付状態を示す説明図である。 図３に示す断熱層を構成するパネル部材の説明図である。 図４に示すパネル部材の拡大断面説明図である。 図４に示すパネル部材の製造方法の説明図である。 本発明の他の実施形態である溶融金属用移送樋の概略説明図である。 本発明の他の実施形態である溶融金属用移送樋の概略説明図である。

以下に、本発明の一実施形態である溶融金属用移送樋について、添付した図面を参照して説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
本実施形態である溶融金属用移送樋１０は、高炉から製出される溶銑（銑鉄）を移送するものである。

この溶融金属用移送樋１０は、溶銑が流通する湯道２１を備えた樋本体２０と、この樋本体２０が収容される収容溝部３０と、樋本体２０の上方に配置される蓋部１２と、を備えている。
ここで、本実施形態では、複数の樋本体２０が準備されており、一定期間毎に、樋本体２０の交換を実施する構成とされている。

樋本体２０は、鉄枠体２３と、この鉄枠体２３に形成された不定形耐火物からなる湯道部材２２と、を備えている。
鉄枠体２３は、２重構造とされており、内部に冷却媒体が流通する冷却流路２４が形成されている。本実施形態では、冷却媒体として空気が鉄枠体２３内部を流通する構成とされている。

蓋部１２は、図１に示すように、樋本体２０に形成された湯道２１の上方開口部を封止する構成とされている。この蓋部１２には、吸引ダクト１３が設けられており、この吸引ダクト１３の一端が湯道２１の上方空間に開口され、他端が図示しない吸引部に接続されている。この蓋部１２は、湯道２１に溶銑等を流通する際に使用されるものであり、湯道２１の上方に発生する粉塵等を吸引ダクト１３を介して吸引除去するとともに、湯道２１を流通する溶銑の温度低下を抑制するものである。

収容溝部３０は、コンクリート製の溝本体３１と、この溝本体３１の側壁上方に配置された側壁レンガ層３２と、を備えている。
溝本体３１の溝底部には、不定形耐火物からなる基礎部３３と、この基礎部３３の上方に積層された赤レンガからなる底面断熱部３４と、不定形耐火物をプレキャストして形成された台座部３５と、が配設されている。

そして、溝本体３１の溝側壁内面には、断熱層３８が配設されている。本実施形態においては、図２及び図３に示すように、複数のパネル部材４０が溝本体３１の延在方向に向けて並列するように配置されることによって、上述の断熱層３８が画成されているのである。ここで、図３に示すように、これら複数のパネル部材４０は、押圧部材５２に連結された固定ボルト５１がコンクリート製の溝本体３１の溝側壁にねじ込まれることにより、この押圧部材５２によって溝本体３１の溝側壁内面に押し付けられて固定されているのである。

次に、断熱層３８を構成するパネル部材４０について説明する。
このパネル部材４０は、図４に示すように、概略矩形平板状をなしている。また、パネル部材４０の一側面（図４において上方側面）には吊手部材４２が設けられている。そして、パネル部材４０全体の厚さｔは、ｔ≦６０ｍｍの範囲内に設定されている。

また、パネル部材４０は、図５に示すように、２００℃における熱伝導率が０．０３Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下とされた低熱伝導層４３と、この低熱伝導層４３に積層される支持層４４と、これら低熱伝導層４３と支持層４４とを収容する鉄製の容器４１と、を備えている。

本実施形態では、低熱伝導層４３の２００℃における熱伝導率が０．０２１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上０．０３Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の範囲内に設定されている。具体的には、低熱伝導層４３としてヒュームドシリカの成形体からなる断熱材（例えば、黒崎播磨株式会社製ＷＤＳ等）を使用しており、その２００℃における熱伝導率が０．０２１Ｗ／（ｍ・Ｋ）とされている。すなわち、低熱伝導層４３の２００℃における熱伝導率が、汎用の赤レンガの２００℃における熱伝導率０．６Ｗ／（ｍ・Ｋ）の約１／３０とされているのである。したがって、この低熱伝導層４３は、赤レンガの１／３０の厚さで、赤レンガと同等の断熱性を有することになる。

ここで、上述の低熱伝導層４３を構成する断熱材は機械的強度が低いことから、本実施形態では、支持層４４によって、この低熱伝導層４３を支持する構成とされている。
支持層４４は、低熱伝導層４３よりも機械的強度が高い材料で構成されており、本実施形態では、不定形耐火材で構成されている。不定形耐火材は、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＺｒＯ_２などの酸化物やＳｉＣなどの炭化物で構成された一般的な耐火材料が選定される。施工形態としては、流し込みやスタンプ、パッチング等が選定される。

本実施形態では、図５に示すように、低熱伝導層４３の厚さｔｈが、ｔｈ≦１０ｍｍの範囲内に設定され、支持層４４の厚さｔｓが、ｔｓ≦５０ｍｍの範囲内に設定されている。
また、これら低熱伝導層４３及び支持層４４は、鉄製の容器４１で外面全体が覆われており、この容器４１によって溶銑等による劣化が抑制されることになる。
なお、断熱層３８においては、上述のパネル部材４０が、低熱伝導層４３側の面が溝本体３１の溝側壁側を向き、支持層４４側の面が樋本体２０側を向くように、配置されることになる。

次に、このパネル部材４０の製造方法について図６を用いて説明する。
まず、上面が開口した容器本体４１Ａを準備する。なお、この容器本体４１Ａの底面内側には、複数のアンカー４１Ｂが立設されている。
この容器本体４１Ａ内に不定形耐火材を流し込み、乾燥させることによって、支持層４４を形成する。なお、容器本体４１Ａの底面には、複数のガス抜き孔（図示せず）が穿設されており、不定形耐火材の乾燥が促進される構造とされている。
この支持層４４の上に、モルタルを塗布し、低熱伝導層４３となる断熱材を載置する。そして、低熱伝導層４３の上から鉄蓋４１Ｃを載置し、この鉄蓋４１Ｃと容器本体４１Ａとを全周溶接する。
これにより、上述のパネル部材４０が構成されることになる。

次に、本実施形態である溶融金属用移送樋１０の使用方法について説明する。
まず、図１に示すように、収容溝部３０の溝底部に設けられた台座部３５の上に、樋本体２０が載置、固定される。
このとき、収容溝部３０の溝側壁内面（断熱層３８の表面）と樋本体２０との間には、空隙部６０が画成されることになる。ここで、この空隙部６０は、大気雰囲気とされている。
なお、本実施形態では、空隙部６０の幅、すなわち、収容溝部３０の溝側壁内面（断熱層３８の表面）と樋本体２０との最小距離Ｌが、Ｌ≧１３０ｍｍの範囲内に設定されている。

このように、収容溝部３０に樋本体２０を設置し、樋本体２０の上方開口部に蓋部１２を配設した状態で、高炉において製出された溶銑が樋本体２０の湯道２１を流通することになる。そして、樋本体２０の使用期間が一定以上となった場合には、樋本体２０を収容溝部３０から取り出して、新たな樋本体２０を収容溝部３０内に設置し、高炉からの溶銑の移送を続行する。そして、使用後の樋本体２０は、オフラインにてメンテナンス作業が実施されることになる。

上述のような構成とされた本実施形態である溶融金属用移送樋１０によれば、溶銑を流通する湯道２１を備えた樋本体２０と、この樋本体２０が収容される収容溝部３０と、を備えており、この収容溝部３０の溝側壁の内面（断熱層３８の表面）と樋本体２０との間に、空隙部６０が形成されているので、樋本体２０を、収容溝部３０内から容易に取り外すことができ、樋本体２０の交換作業を簡単に行うことができる。また、樋本体２０の交換作業において不定形耐火物を施工しないことから、樋本体２０の交換作業を短時間で実施することが可能となる。よって、樋本体２０が劣化した場合には、他の樋本体２０と交換することで、早期に溶融金属用移送樋１０を使用することができるのである。

さらに、収容溝部３０の溝側壁の内面（断熱層３８の表面）と樋本体２０との間に、空隙部６０が形成されていることにより、樋本体２０や収容溝部３０の溝側壁等が高温となって熱膨張した場合であっても、樋本体２０と収容溝部３０の溝側壁とが互いに接触することがなく、空隙部６０において比較的自由に変形することができ、これら樋本体２０及び収容溝部３０の溝側壁における亀裂の発生を抑制することが可能となる。

そして、本実施形態では、空隙部６０の幅Ｌ、すなわち、収容溝部３０の溝側壁内面（断熱層３８の表面）と樋本体２０との最小距離ＬがＬ≧１３０ｍｍに設定されているので、収容溝部３０への樋本体２０の交換作業時に、収容溝部３０の溝側壁に干渉する危険が少なくなり、交換作業を円滑に、かつ、迅速に実施することができる。また、熱膨張した場合でも、収容溝部３０の溝側壁と樋本体２０とが接触することがなく、亀裂等の発生を確実に抑制することができる。

また、収容溝部３０の溝側壁内面に形成された断熱層３８が、複数のパネル部材４０が並列された構造とされているので、断熱層３８の一部が劣化した場合に、当該劣化部分のパネル部材４０を交換するのみで、断熱層３８の補修作業が完了することになる。よって、収容溝部３０の補修を短時間で行うことができる。
特に、本実施形態では、複数のパネル部材４０が押圧部材５２によって固定された構造とされており、また、パネル部材４０の上側面に吊手部材５１が配設されているので、パネル部材４０の交換作業を容易に実施することができる。

また、パネル部材４０が、２００℃における熱伝導率が０．０３Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下とされた低熱伝導層４３と、この低熱伝導層４３を支持する支持層４４と、を備え、低熱伝導層４３と支持層４４とが容器４１内に充填された構造とされているので、パネル部材４０自体を薄く形成することができ、パネル部材４０の取扱い性が向上し、パネル部材４０の交換作業をさらに容易に行うことができる。また、断熱層３８を薄く形成しても必要な断熱性を確保できることから、樋本体２０と収容溝部３０の溝側壁との間に空隙部６０を確実に形成することができる。また、樋本体２０の幅を従来よりも広くしても、上述の空隙部６０を確保することができるので、樋本体２０の湯道２１の断面積を大きくして、溶銑の流通を促進することも可能である。

特に、本実施形態では、低熱伝導層４３としてヒュームドシリカの成形体からなる断熱材（例えば、黒崎播磨株式会社製ＷＤＳ等）を使用しており、その２００℃における熱伝導率が０．０２１Ｗ／（ｍ・Ｋ）とされているので、パネル部材４０を薄く（本実施形態では、パネル部の厚さｔ＝６０ｍｍ）形成しても、厚さ２２０ｍｍの赤レンガと同等の断熱性を確保することができ、コンクリート製の溝本体３１の劣化を防止することができる。
また、この低熱伝導層４３を支持する支持層４４を備えているので、低熱伝導層４３の機械的強度が低い場合であっても、本実施形態のようにパネル部４０として断熱層３８を構成することが可能となる。
さらに、本実施形態では、これら低熱伝導層４３及び支持層４４が、鉄製の容器４１で覆われているので、鉄製の容器４１によって溶銑等による損耗が抑制されることになり、パネル部材４０の早期劣化が防止されることになる。

また、本実施形態では、容器本体４１Ａ内に不定形耐火物を流し込んで乾燥させて支持層４４を形成し、この支持層４４の上に低熱伝導層４３を構成する断熱材を配置し、この低熱伝導層４３の上に鉄蓋４１Ｃを配置して、容器本体４１Ａと鉄蓋４１Ｃとを全周溶接することで、上述のパネル部材４０を製造する構成とされているので、機械的強度の低く取り扱いが困難な断熱材を用いて低熱伝導層４３を有するパネル部材４０を、比較的容易に製出することが可能となる。

さらに、樋本体２０が鉄枠体２３を備えており、この鉄枠体２３には、冷却用媒体が流通する冷却流路２４が設けられているので、樋本体２０からの熱が空隙部６０に伝達されることが抑制され、空隙部６０の温度上昇を抑えることができ、断熱層３８の早期劣化を抑制することができる。

以上、本発明の実施形態である溶融金属用移送樋について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、断熱層を、低熱伝導層を備えたパネル部材で構成したもので説明したが、これに限定されることはなく、図７に示すように、断熱層１３８を赤レンガ等の他の材料で構成してもよく、断熱層１３８の表面と樋本体２０との間に空隙部１６０が形成されていればよい。ただし、赤レンガで断熱層１３８を形成した場合、上述の低熱伝導層を備えたパネル部材に比べて、断熱層１３８の厚さが厚くなることから、樋本体２０との間に空隙部１６０を確保するためには、収容溝部１３０の溝幅を広げるか、あるいは、樋本体２０の幅を狭くする必要がある。樋本体２０の幅を狭くした場合には、湯道２１の断面積が小さくなり、溶融金属を効率良く流通することが困難となる。よって、本実施形態のように、低熱伝導層を備えたパネル部材で断熱層を構成することが好ましい。

また、収容溝部の溝側壁に、上述のパネル部材を配設したものとして説明したが、これに限定されることはなく、図８に示すように、収容溝部２３０の底面部に上述のパネル部材２４０を配設して底面断熱部２３４を構成してもよい。この場合、収容溝部２３０の底面部に設けられる底面断熱部２３４の厚さを薄くすることができ、樋本体２０の高さを従来よりも高くすることが可能となる。よって、樋本体２０の湯道２１の断面積を大きくすることができ、溶融金属を効率良く流通することが可能となる。また、底面部において劣化した部分のパネル部材２４０を取り替えることで、底面部の補修作業を行うことができる。よって、補修作業に掛かる時間と労力を大幅に削減することができる。

また、樋本体の構成は、本実施形態に限定されることはなく、他の構造の樋本体であってもよい。例えば、鉄枠体が２重構造となっていなくてもよいし、内部の湯道が定形耐火材で構成されていてもよい。

１０ 溶融金属用移送樋
２０ 樋本体
２１ 湯道
２４ 冷却流路
３０ 収容溝部
３８ 断熱層
４０ パネル部材
４１ 容器
４３ 低熱伝導層
４４ 支持層
６０ 空隙部

Claims (6)

1. 溶融金属を移送する溶融金属用移送樋であって、
   前記溶融金属が流通する湯道を備えた樋本体と、この樋本体が収容される収容溝部と、を有し、
   前記収容溝部の溝側壁の内面と、前記樋本体との間に、空隙部が形成されていることを特徴とする溶融金属用移送樋。
2. 前記収容溝部の少なくとも溝側壁内面の一部には、断熱層が配設されていることを特徴とする請求項１に記載の溶融金属用移送樋。
3. 前記断熱層は、複数のパネル部材が並列された構造とされていることを特徴とする請求項２に記載の溶融金属用移送樋。
4. 前記パネル部材は、熱伝導率が０．０３Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下とされた低熱伝導層と、この低熱伝導層を支持する支持層と、を備え、低熱伝導層と支持層とが容器内に充填された構造とされていることを特徴とする請求項３に記載の溶融金属用移送樋。
5. 前記収容溝部の溝底部に、前記パネル部材が配設されていることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の溶融金属用移送樋。
6. 前記樋本体は、鉄枠体を備えており、この鉄枠体には、冷却用媒体が流通する冷却流路が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の溶融金属用移送樋。

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