JP2013166166A - 一体型タンディッシュカバー及びその補修方法 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却構造を採用せず、しかも内側の不定形耐火物内に金網や格子状支持筋を施工することなく、一体型タンディッシュカバーの冷却と補強を行う。
【解決手段】タンディッシュの上部開口を覆うべく、枠鋼板１２の内部に不定形耐火物１３を施工した一体物のタンディッシュカバー１１である。前記枠鋼板１２の外側に、放熱フィンを兼ねた構造部材１４を取り付ける。また、一体型タンディッシュカバー１１のバーナの挿入口１５や溶鋼のサンプリング口１６を、円筒ブロック耐火物１７で形成する。補修に際しては、タンディッシュカバーのバーナの挿入口１５や溶鋼のサンプリング口１６を形成する円筒ブロック耐火物１７のみを差し替える。
【効果】分割されたカバー間の境界部の耐火物損耗がない。また、タンディッシュカバーの熱歪も改善されて開口部の損耗剥離が低減し、寿命が向上してコスト改善に効果がある。
【選択図】図１

Description

本発明は、連続鋳造装置におけるタンディッシュの上部開口を覆うべく、鋼板製の枠（以下、枠鋼板という。）内に耐火物を施工した一体物のタンディッシュカバー（以下、一体型タンディッシュカバーという。）、及びその補修方法に関するものである。

連続鋳造において、介在物の浮上分離と複数の鋳型へ溶鋼を分配することを目的としたタンディッシュの本体上部には、溶鋼温度の低下を防ぐと共に、溶鋼からの輻射熱を遮断するために、タンディッシュカバーを設けている。

このタンディッシュカバーは、タンディッシュへの着脱作業の観点から一体物であることが望ましいが、タンディッシュが大型化するほど、タンディッシュ内の溶鋼からの輻射熱が大きくなる。

そこで、特許文献１には、鋳鉄製外殻の内側に形成された耐火物層内を金網が水平方向に広がるように配置し、鋳鉄製外殻を通って耐火物層内へと垂直方向に延びているボルトアンカーで前記金網を固定することで補強したタンディッシュカバーが提案されている。

また、特許文献２には、底部が開口された型枠内に不定形耐火物を充填したタンディッシュカバーの前記不定形耐火物を、型枠内に配置した格子状支持筋と、不定形耐火物の下部に配置した耐火性網状体によって支持するものが提案されている。

しかしながら、特許文献１，２のようなタンディッシュカバーの補強方法は、不定形耐火物内に金網や格子状支持筋を施工するので、操業を重ねることにより不定形耐火物が摩耗して熱負荷が大きくなるにつれ、金属と耐火物との熱膨張差や酸化劣化により耐火物が剥離し、落下する原因となる課題があった。

従って、一体型のタンディッシュカバーでは、熱変形を防止するための冷却構造が不可欠となる（例えば特許文献３，４）。

しかしながら、冷却構造を設けた場合は、冷却するための設備投資、冷却漏れによる水蒸気爆発事故の発生の危険性、それを防止するための安全管理のメンテナンス維持コスト等の課題がある。

従って、そうした冷却構造をなるべく避けるため、タンディッシュへの着脱作業の観点からは一体型のタンディッシュカバーに劣るものの、複数に分割されたカバーを組み合わせて配置することが通常であった。以下、このカバーを分割型タンディッシュカバーという。

この分割型タンディッシュカバー１は、図５，６に示すように、例えば３つに分割されたカバー２を組み合わせて構成され、それぞれのカバー２は、枠鋼板３の内面に不定形耐火物４を施工した耐火構造と成されている。なお、図５，６中の５はタンディッシュの予熱乾燥用バーナの挿入口、６はタンディッシュ内溶鋼のサンプリング口を示す。

しかしながら、上記構成の分割型タンディッシュカバーの場合、使用過程においてカバー間の境界部７付近の耐火物損耗や剥離が発生することで耐火物厚みが薄くなり、枠鋼板３に熱影響を及ぼして熱変形を発生させ、付近にライニングされている不定形耐火物４が破損脱落する。また、タンディッシュの予熱乾燥用バーナの挿入口５やタンディッシュ内溶鋼のサンプリング口６付近の不定形耐火物４は拘束力がないので、先行的に損耗剥離が発生する。

このように、分割型タンディッシュカバーではカバー間の境界部の熱変形、熱変形で生じる不定形耐火物の損耗剥離によって、安定使用および寿命向上コストの改善が図れないと言う課題があった。

実開平４‐１３４２５０号公報 特開平９‐１９２８２２号公報 特開２００４‐８２１９０号公報 実公平４‐２８６８６号公報

本発明が解決しようとする問題点は、冷却構造をなるべく避けるために採用される分割型タンディッシュカバーの寿命は、分割されたカバー間の境界部の耐火物損耗や枠鋼板の熱変形、バーナの挿入口や溶鋼のサンプリング口周りの耐火物損耗が要因となると言う点である。

一方、一体型タンディッシュカバーの不定形耐火物内に金網や格子状支持筋を施工する補強構造では、不定形耐火物が摩耗して熱負荷が大きくなるにつれ、熱膨張や酸化劣化により耐火物の剥離、落下の原因となる課題があると言う点である。

本発明は、前記した従来の課題を解決し、冷却構造を採用せず、しかも内側の不定形耐火物内に金網や格子状支持筋を施工することなく、一体型タンディッシュカバーの冷却と補強を行うことを目的として成されたものである。

発明者は、タンディッシュカバーを安定的に操業でき、かつ寿命向上、コスト改善を図るためには、これまで問題となっていた分割型タンディッシュカバーの耐火物の損耗の起点を無くすことで解決できると考えた。

分割型タンディッシュカバーの損耗過程を観察すると、耐火物の損耗は、カバー間の境界部の耐火物剥離損耗とバーナの挿入口や溶鋼のサンプリング口周辺の耐火物剥離損耗が起点となっており、前記境界部が先行して損耗し、耐火物施工厚みが薄くなって枠鋼板が熱影響を受けて歪み、さらに耐火物の剥離を誘発させていることを観察により確認した。また、バーナの挿入口や溶鋼のサンプリング口周辺も、耐火物面がむき出しの状態となっていることにより、損耗起点となっていることを確認した。

そこで、タンディッシュカバーの寿命を向上させるためには、耐火物の剥離損耗の起点となっている構造の改善が必要であることに着目し、以下の３点を改良した。

(1) カバー間の境界部をなくするためにカバーを一体化し、水冷構造を有しないようにするために放熱構造（フィン）を有するようにする。
(2) カバーに発生する歪を防止するために、枠鋼板の外面側に補強構造を設け、この補強構造に(1)の放熱機能を持たせるようにする。
(3) バーナの挿入口や溶鋼のサンプリング口の周辺に不定形耐火物の熱膨張率以上の円筒ブロック耐火物を配置して耐用性の向上を図る。

すなわち、本発明の一体型タンディッシュカバーは、上記目的を達成するべくなされたもので、
タンディッシュの上部開口を覆うべく、枠鋼板の内部に耐火物を施工した一体物のタンディッシュカバーであって、
前記枠鋼板の外部に、放熱フィンを兼ねた構造部材を取り付けることで、冷却構造を設けることなく、冷却と補強を行うようにしたことを最も主要な特徴としている。

上記本発明は、一体型タンディッシュカバーの枠鋼板の外部に放熱フィンを兼ねた構造部材を取り付けるので、冷却のための設備投資、冷却漏れによる水蒸気爆発事故の発生の危険性、それを防止するための安全管理のメンテナンス維持コスト等の課題がある冷却構造を設ける必要がない。また、分割型タンディッシュカバーのように、分割されたカバー間の境界部の耐火物損耗や枠の熱変形、バーナの挿入口や溶鋼のサンプリング口周りの耐火物損耗が要因となって寿命が短くなることもない。

上記本発明において、一体型タンディッシュカバーのバーナの挿入口や溶鋼のサンプリング口を、円筒ブロック耐火物で形成した場合は、円筒ブロック耐火物のみを差し替えることで、バーナの挿入口や溶鋼のサンプリング口の補修を行うことができる。

本発明は、一体型タンディッシュカバーであるため、分割されたカバー間の境界部の耐火物損耗がない。また、枠鋼板の外部に放熱フィンを兼ねた構造部材を取り付けるので、枠鋼板の熱歪も改善されてバーナの挿入口や溶鋼のサンプリング口の損耗剥離が低減し、寿命が向上してコスト改善に効果がある。

本発明のタンディッシュカバーの一例を示す平面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 本発明のタンディッシュカバーを構成する円筒ブロックの一例の示す縦断面図である。 本発明の効果を説明する図である。 従来のタンディッシュカバーを示す平面図である。 図５のＢ−Ｂ断面図である。

本発明は、分割されたカバー間の境界部の耐火物損耗がなく、枠鋼板の熱歪を改善してバーナの挿入口や溶鋼のサンプリング口の損耗剥離を低減し、寿命を向上するという目的を、一体型タンディッシュカバーの枠鋼板の外部に放熱フィンを兼ねた構造部材を取り付けることで実現した。

以下、本発明のタンディッシュカバーの一例を示す図１，２を用いて本発明について説明する。

１１はタンディッシュの上部開口を覆う本発明のタンディッシュカバーであり、枠鋼板１２の内面に不定形耐火物１３を施工して耐火構造と成した一体型タンディッシュカバーである。このような一体型タンディッシュカバー１１とすることで、分割型タンディッシュカバーのように、カバー間の境界部が無くなり、これまで先行して損耗、剥離していた部位が皆無となる。

しかしながら、一体型としたことで、下面の表面積が、例えば最大溶鋼容量が２０トン以上のタンディッシュ用では６．０m²以上にもなって、一体型タンディッシュカバー１１を構成する枠鋼板１２の熱歪が大きくなる。そこで、本発明では、一体型タンディッシュカバー１１からの放熱を促進して前記熱歪を抑制するため、枠鋼板１２の外面に放熱フィンを兼ねた構造部材１４を取り付けている。

このように、枠鋼板１２の外面に放熱フィンを兼ねた構造部材１４を、例えば溶接して取り付けることで、下面の表面積が大きくなる一体型タンディッシュカバー１１であっても、冷却構造を備えなくても熱歪みによる反りや曲がりを抑制することができる。

前記構造部材１４は、具体的には、例えば前記容量のタンディッシュ用のものでは、高さが５０〜１００mm、厚みが２５mmの横断面矩形状の鋼材を使用する。なお、構造部材１４の横断面形状は、矩形状に限らず、タンディッシュカバーの形状に応じて、適宜検討し決定すればよい。

この構造部材１４は、タンディッシュ上でのサンプリング採取等、作業に支障が起きず、また、一体型タンディッシュカバー１１への熱負荷が最も大きくなって熱変形が大きい、中央部寄りの部分を主体に取り付けるのが望ましい。例えば図１，２の発明例では、中央のタンディッシュ内溶鋼のサンプリング口１６を囲うように配置すると共に、一体型タンディッシュカバー１１のエッジにおいて左右のタンディッシュの予熱乾燥用バーナの挿入口１５方向にも少し延ばした形状としている。

上記本発明では、一体型タンディッシュカバー１１の枠鋼板１２の外面に放熱フィンを兼ねた構造部材１４を取り付けることにより、冷却構造を有することなく、分割型タンディッシュカバーにあったカバー間の境界部の耐火物損耗をなくし、枠鋼板１２の熱変形を抑制することができて寿命が延びるようになる。

ところで、タンディッシュの予熱乾燥用バーナの挿入口１５やタンディッシュ内溶鋼のサンプリング口１６の周辺は、溶鋼のサンプリング等もあって溶鋼・スラグのスプラッシュ（飛散）により侵される。それによって挿入口１５やサンプリング口１６の周りの拘束力のない不定形耐火物１３は、物理的摩耗・溶鋼スラグの浸潤により組織構造が変化し、先行的に剥離・スポールが発生すると考えられる。

そこで、図１，２の発明例では、もう一方の損耗起点である、前記の挿入口１５やサンプリング口１６を、例えば図３に示すようなフランジ付きの円筒ブロック耐火物１７で形成すべく、前記の挿入口やサンプリング口用の孔に円筒ブロック耐火物１７を挿入している。

この円筒ブロック耐火物１７は、材料の変形量を少なくするために低熱膨張で、物理的摩耗や剥離に対して強くするために熱間強度を上げたものを採用するが、その際、熱膨張率を不定形耐火物１３の熱膨張率よりも若干大きくすることにより、熱負荷がかかった場合に、円筒ブロック耐火物１７及び不定形耐火物１３の両者に圧縮応力がかかるようにする。

また、円筒ブロック耐火物１７は、一体型でも良いが、例えば円筒を縦断面方向に２分割したものを採用した場合は、一体型タンディッシュカバー１１の加熱、放冷の繰り返しによって円筒ブロック耐火物１７に亀裂が発生した場合等に交換する際、軽量化のため取扱いが簡単に行える。

このように、熱歪が改善され、それ自体の寿命が延びた一体型タンディッシュカバー１１の前記バーナの挿入口１５や溶鋼のサンプリング口１６を、円筒ブロック耐火物１７で形成した場合は、さらに次のような効果を奏することになる。

すなわち、前記のバーナの挿入口１５や溶鋼のサンプリング口１６の周辺部の不定形耐火物１３に剥離損耗が進行した場合、従来は不定形耐火物１３をすべて解体していたが、円筒ブロック耐火物１７のみを差し替えて補修をするだけでそのまま再使用が可能となり、安定使用および寿命向上によりメンテナンスやランニングコストの改善が図れる。これが本発明の補修方法である。

なお、本発明の一体型タンディッシュカバー１１において、不定形耐火物１３の施工時に不定形耐火物１３が落下しないようにスタッドを設置するのは従来通りであることは言うまでもない。

ちなみに、発明者は、連続鋳造装置において介在物浮上分離と複数の連続鋳造用鋳型へ溶鋼を分配することを目的とした、タンディッシュ内最大溶鋼容量が２０トン以上のタンディッシュを覆うタンディッシュカバーについて、本発明の効果を検証した。

本発明の効果を検証した結果を図４に示す。
本発明の構造を採用しない分割型の従来のタンディッシュカバーは１１トライの使用寿命で耐火物をすべて解体し、枠鋼板を修理に出していた。なお、ここでの「トライ」とは、タンディッシュ（カバー）の使用回数の単位であり、１トライとは、タンディッシュを連続鋳造で溶鋼受鋼を開始してから、別タンディッシュに交換するまでのことを意味する。このトライの中で一つの取鍋を単位とする連続鋳造（１チャージと呼称）を複数回連続して行う。

これに対して、図１，２に示した構造の本発明の一体型タンディッシュカバーでは、寿命向上により１５トライ使用後に円筒ブロック耐火物の差し替え補修を実施し、その後１５トライの使用が可能となり、１つのタンディッシュカバーとしては合計使用トライ数が３０まで、約３倍近い寿命向上を達成できた。

１１ 一体型タンディッシュカバー
１２ 枠鋼板
１３ 不定形耐火物
１４ 構造用部材
１５ バーナの挿入口
１６ 溶鋼のサンプリング口
１７ 円筒ブロック耐火物

Claims (3)

1. タンディッシュの上部開口を覆うべく、鋼板製の枠の内部に耐火物を施工した一体物のタンディッシュカバーであって、
   前記枠の外部に、放熱フィンを兼ねた構造部材を取り付けることで、冷却構造を設けることなく、冷却と補強を行うようにしたことを特徴とする一体型タンディッシュカバー。
2. 請求項１に記載の一体型タンディッシュカバーのバーナの挿入口及び溶鋼のサンプリング口を、円筒ブロック耐火物で形成したことを特徴とする一体型タンディッシュカバー。
3. 請求項２に記載の一体型タンディッシュカバーの補修方法であって、
   補修に際し、タンディッシュカバーのバーナの挿入口及び溶鋼のサンプリング口を形成する円筒ブロック耐火物のみを差し替えることを特徴とする一体型タンディッシュ一カバーの補修方法。
   

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