JP2014070266A

JP2014070266A - 転炉出鋼口の補修方法

Info

Publication number: JP2014070266A
Application number: JP2012219505A
Authority: JP
Inventors: Tadahiro Inoue; 周大井上; Kei Morita; 圭守田; Masatoshi Ishiwari; 正敏石割
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2012-10-01
Filing date: 2012-10-01
Publication date: 2014-04-21
Anticipated expiration: 2032-10-01
Also published as: JP6089546B2

Abstract

【課題】転炉内の溶鋼を炉外に排出するための出鋼口に装着されている、耐火物製のスリーブを更新する際に、溶接を介することなしに、新たなスリーブを確実かつ簡便に出鋼口に固定する方途について提案する。
【解決手段】転炉内の溶鋼を炉外に排出するための出鋼口に装着されている、耐火物製のスリーブを更新する際に、フランジを一端に有する管に新たなスリーブを挿入して保持したスリーブ保持具を、旧スリーブが取り除かれた出鋼口に対して前記管の他端側から挿入し、前記出鋼口周りに設けた少なくとも一対の受け具に棒状部材を差し通して、該棒状部材にて前記フランジを転炉炉体側に押し付けて前記出鋼口に前記スリーブ保持具を固定する。
【選択図】図５

Description

本発明は、転炉内の溶鋼を炉外に排出するための出鋼口に装着されている、耐火物製のスリーブを更新する補修方法であって、該スリーブを出鋼口に固定するに当たり、特に端部にフランジを有する管をスリーブに挿入、保持したものを、転炉出鋼口に固定する方法に関する。

例えば、製鉄所において、高炉からの溶銑を精錬して製鋼を行う際には、転炉が使用されている。図１に示すように、この転炉１は、炉内で精錬された溶鋼２を炉外の例えば鋳鍋２０に向けて排出するための出鋼口３を有する。出鋼口３には、該出鋼口３を保護するために、中空円柱状の耐火物からなるスリーブ４が差し込まれ、このスリーブ４の貫通孔４ａから溶鋼２が炉外に排出される。従って、出鋼口３のスリーブ４の内周面は溶鋼２の通路となる結果、徐々に溶損が進行する。この溶損がある程度進行すると、出鋼時に渦流が発生しやすくなり、その結果排出する溶鋼中にスラグ５が巻き込まれて溶鋼の品質が低下してしまう。そこで、スリーブ４の損耗が進行した段階にて、スリーブ４を更新する必要がある。

このスリーブ４の更新は、熱間において、損耗したスリーブを除去したのち、新品の耐火物製スリーブを出鋼口から挿入して、該スリーブと炉体との間隙に不定形耐火物を充填する方法が広く実施されている。
すなわち、図２（ａ）に示すように、転炉１を傾動させて出鋼口３を穿孔機１１前にセットし、出鋼口３の内側に残存する損耗スリーブ４０を、図２（ｂ）に示すように、穿孔機１１によって除去する。次いで、図２（ｃ）に示すように、出鋼口３内に、新品のスリーブ４を挿入し、図２（ｄ）に示すように、出鋼口３の内側にスリーブ４を、例えば炉体側に（後述する押さえ金物のフランジＦを介して）溶接ｗにより固定する。その際、出鋼口３とフランジＦとに隙間がある場合は、粘土質の不定形耐火物ｒにて接着する必要がある。最後に、図３に示すように、転炉１の内側から出鋼口３とスリーブ４との隙間に不定形耐火物６を流し込み、最終的に出鋼口３の内側にスリーブ４を固定する。

ここで、スリーブ４は、例えば特許文献１に記載された、スリーブ煉瓦押さえ金物に取り付けられ、金物と一体に出鋼口３に挿入される。このスリーブ煉瓦押さえ金物は、耐火物製のスリーブを炉体に固定するとともに、充填する不定形耐火物の漏れを防止するために、端部にフランジ状の部材を有する鋼管であり、このフランジ付きの鋼管をスリーブに挿入して鋼管にスリーブを固定したものを、転炉の出鋼口に固定する方法について、特許文献１にも提案がなされている。

特許文献１には、スリーブ煉瓦押さえ金物のフランジ部分を転炉出鋼口まわりに既存の炉体側フランジに対して、可動部を有する金具を介して溶接して固定する方法が開示されている。

特開平７-234078

特許文献１に記載の方法は、高温の作業環境で溶接作業を行う必要があり、また転炉出鋼口の炉体側フランジには金具の溶接と溶断が繰り返し行われたり、高温の酸化環境に晒されたりして、その表面性状が荒れているため、この炉体側フランジへの溶接は難しい作業となっていた。そのために、作業に長時間を要したり、溶接部の強度が不足する場合があるなど、解決すべき問題が残されていた。

そこで、本発明は、上記した溶接を介することなしに、新たなスリーブを確実かつ簡便に出鋼口に固定する方途について提案することを目的とする。

発明者らは、上記した課題を解消するための方途を鋭意究明したところ、スリーブの保持具におけるフランジの径方向に棒状部材を渡して閂止めとする構造にて、該フランジを炉体側に固定することが極めて有効な手立てとなり得ることを見出し、本発明を完成するに到った。
すなわち、本発明の要旨構成は、次の通りである。
（１）転炉内の溶鋼を炉外に排出するための出鋼口に装着されている、耐火物製のスリーブを更新する際に、フランジを一端に有する管に新たなスリーブを挿入して保持したスリーブ保持具を、旧スリーブが取り除かれた出鋼口に対して前記管の他端側から挿入し、前記出鋼口周りに設けた少なくとも一対の受け具に棒状部材を差し通して、該棒状部材にて前記フランジを転炉炉体側に押し付けて前記出鋼口に前記スリーブ保持具を固定することを特徴とする転炉出鋼口の補修方法。

（２）前記棒状部材に、前記フランジに向かって進退可能の押さえ材を取り付け、前記受け具に棒状部材を差し通した後、前記押さえ材を前記フランジに向かって移動し、前記押さえ材を前記棒状部材と前記フランジとの間に介在させて前記フランジを転炉炉体側に押し付ける請求項１に記載の転炉出鋼口の補修方法。

本発明によれば、高温作業環境下での溶接などの作業が無くなり、作業員の身体的負荷が著しく軽減される。また、フランジの溶接及び溶断の作業が無くなったことにより、フランジの平坦度が改善されて、フランジ間の隙間が小さくなったことから、出鋼口とフランジとの隙間（目地）に不定形耐火物を塗り込める作業も不要になった。これらの従来の作業が、機械的構造を介してフランジを出鋼口に確実に押し付けて固定する作業に置き換わったことにより、転炉出鋼孔の熱間での補修の作業時間が大幅に短縮され、転炉稼働率の向上が可能となった。

転炉の出鋼口の構造を示す図である。転炉の出鋼口の補修手順を示す図である。転炉の出鋼口の補修手順を示す図である。スリーブの保持具を示す図である。本発明に従う保持具フランジの固定構造を示す図である。本発明に従う保持具フランジの別の固定構造を示す図である。本発明に従う保持具フランジのさらに別の固定構造を示す図である。

次に、本発明の補修方法について、図面を参照して詳しく説明する。
なお、転炉の使用に伴って損耗した既存の旧スリーブを除去する手順は、先に図２（ａ）〜（ｂ）に示したところと同様であり、説明を省略する。従って、図２（ｃ）以降に示した、出鋼口３内に新品のスリーブ４を挿入する作業段階から順に説明する。
ここで、新品のスリーブ４は、保持具に取り付けられるのが通例である。すなわち、図４（ａ）に示すように、例えば耐火物（煉瓦）からなる円筒状のスリーブ４は、該スリーブ４の外径より十分に大きな径のフランジ７ａとこのフランジ７ａを先端に固定した管７ｂとからなるスリーブ保持具７に取り付けられる。
なお、スリーブ４をスリーブ保持具７に取り付けるに当たり、図３に示したように出鋼口３の耐火煉瓦とスリーブ４との隙間に不定形耐火物６を流し込む際に、該不定形耐火物がフランジ７ａに沿って炉外側に漏れ出るのを防ぐために、図４（ｂ）に同図（ａ）のＡ−Ａ線断面を示すように、フランジ７ａとスリーブ４との間に緩衝材７ｃを配置することが好ましい。この緩衝材７ｃとしては、例えばアルミナ(Al₂O₃)とシリカ(SiO₂)を基本組成とする無機質の耐火性繊維である、セラミックファイバーが適合する。また、同様に、不定形耐火物を流し込んだ際に管７ｂとスリーブ４との間に不定形耐火物が入らないように鉄板７ｄ等で覆うことが好ましい。さらに、スリーブ４は、挿入される管７ｂおよび／またはフランジ７ａに無機接着剤などを介して固着しても良い。

上記したスリーブ保持具７と一体化したスリーブ４は、図２（ｃ）に示したように、転炉１の外側から出鋼口３内に挿入される。その際、スリーブ保持具７のフランジ７ａが転炉１の炉体と接触するまで保持具７を出鋼口３内に深く挿入する。

次に、図５に示すように、転炉１の炉体に設けられた、Ｌ字状に折れ曲がって上方に向けて開口する受け具８ａおよび８ｂ間に、スリーブ保持具７のフランジ７ａを径方向に跨ぐ長さを有する、棒状部材である固定バー９を掛け渡して閂止めを行う。図示例では、受け具８ａおよび８ｂが２対設けられ、各受け具８ａおよび８ｂ対に固定バー９を掛け渡して２本の固定バー９にてフランジ７ａを転炉１の炉体側に向かって押しつけて炉体に固定する。なお、固定バー９は２本に限らず、１本または３本以上でもよい。いずれの場合にも、図５に示すようにフランジ７ａの径をＲとしたときに、該フランジ７ａの中心から２／３Ｒまでの領域内に固定バー９を配置することが好ましい。

ここで、受け具８ａおよび８ｂに、固定バー９を差し入れる際に、受け具８ａおよび８ｂの内側面と固定バー９との間に隙間を設けることなく、受け具８ａおよび８ｂの内側に固定バー９を配置することができれば、フランジ７ａを転炉１の炉体側に向かって強く押しつけて炉体に確実に固定することが可能である。すなわち、フランジ７ａの表面に溶接跡や溶鋼飛沫の凝固痕等による荒れがなければ、受け具８ａおよび８ｂの内側面と固定バー９との間に隙間を設けることなく、固定バー９をフランジ７ａに密着させて受け具８ａおよび８ｂ間に固定バー９を掛け渡すことができ、フランジ７ａの固定を確実に行うことができる。かように、受け具８ａおよび８ｂの内側に固定バー９を隙間なく収めてフランジ７ａの固定を行うのは、新品のスリーブ保持具７を装着した場合が典型例である。

ところで、スリーブ保持具７はスリーブの交換頻度ほど頻繁に交換するわけではなく、長期にわたり使用されるのが通例である。従って、フランジ７ａは、表面が溶鋼飛沫の凝固痕等によって荒れていることが多く、この場合は、受け具部分を図４に拡大して示すように、受け具８ａおよび８ｂの内側面と固定バー９との間に隙間を設けておく必要がある。なぜなら、フランジ７ａ表面の荒れの隆起部分が固定バー９をフランジ７ａの地表面から遠ざけるため、少なくとも当該隆起部分に対応する隙間を介して、固定バー９を受け具８ａおよび８ｂに差し入む必要があるからである。

一方で、受け具８ａおよび８ｂの内側面と固定バーとの間に隙間があると、固定バー９をフランジ７ａに全面的に密着させるのが難しくなる結果、フランジ７ａの炉体側への押し付け力が不足する場合もある。
そこで、図６に示すように、各固定バー９のフランジ７ａの周縁付近に対応する位置に、押さえ材としてボルト１０ａおよび１０ｂをフランジ７ａに対して進退可能に取り付けておく。固定バー９を、受け具８ａおよび８ｂ内に納めたのち、ボルト１０ａおよび１０ｂをねじ込むことによって該ボルトがフランジ７ａに当接するまで進行させる。各固定バー９宛２本、合計４本のボルト１０ａおよび１０ｂをねじ込み、各ボルトがフランジ７ａに強く当たり、さらに固定バー９が受け具８ａおよび８ｂの内側に当たるまで各ボルトのねじ締めを行う。この状態において、受け具８ａおよび８ｂの内側に拘束された固定バー９とフランジ７ａとの間に、ボルト１０ａおよび１０ｂが介在する結果、ボルト１０ａおよび１０ｂがフランジ７ａに強く押し付けられることになる。従って、ボルト１０ａおよび１０ｂの締め付け力に応じてボルトをフランジ７ａに強く押し付けることが可能になり、フランジ７ａは炉体側に確実に固定される。

その後は、図３に示したところに従って、転炉１の内側から出鋼口３とスリーブ４との隙間に不定形耐火物６を流し込み、最終的に出鋼口３の内側にスリーブ４を強く固定すれば、転炉出鋼口の熱間補修は完了する。

また、出鋼口３の周辺は、常に溶鋼の飛沫を受ける等の苛酷な環境下に置かれているため、出鋼口３の周辺の炉体側に溶接などにて固定された、上記受け具８ａおよび８ｂが脱落することがある。その場合には、溶接を行って再度受け具を取り付けることは可能であるが、図７に示す着脱式の受け具８ｃを使用して対処することも有利である。
すなわち、受け具８ｃは、チャンネル部とアングル部とを組み合わせた断面形状を有し、図７に示すように、転炉１の出鋼口３周りに設けてある既存のフランジ部１ａと炉本体との隙間に、チャンネル部の一端を引っ掛けるとともに、フランジ部１ａに対してボルト８ｄをねじ込むことによって、フランジ部１ａをチャンネル部に挟み込みフランジ部１ａに固定可能になる。かように、フランジ部１ａに固定された受け具８ｃは、そのアングル部が上記した受け具８ａや８ｂと同じく固定バー９の受け部分として機能することになる。

［発明例］
内径２２０〜２５０ｍｍ、長さ１２５０〜１６００ｍｍ、重量１７８〜２２６ｋｇのマグネシアカーボン煉瓦製のスリーブを用いて、ヒートサイズ３６０ｔの上底吹き転炉の出鋼口のスリーブを更新する補修作業を、下記の手順（１）〜（４）にて実施した。なお、この新品スリーブには、図３に示したところに従って、端部に外径３３０ｍｍの鋼製フランジを有するスリーブ保持具を挿入して固定した。

（１）まず、出鋼口に付着した地金を除去した後、出鋼口をドリルで穿孔して地金およびスラグの侵入部を除去し、基材となる耐火物を露出させた（作業時間：２０分）。
（２）上記の新品スリーブに挿入してこれを保持するスリーブ押え金物を、転炉出鋼口から挿入して位置決めした（作業時間：５分）。
（３）図６に示したところに従って、ボルトのフランジ側への突き出し長さを調節可能な固定バー２本を、転炉出鋼口に設置した受け具各２箇所に掛け渡して、出鋼口を挟んでスリーブ押え金物のフランジを横切るように取り付けた後、ボルトのねじ込みによりボルトの突き出しを大きくして、スリーブ押え金物のフランジにボルトを押し付けて該フランジを転炉出鋼口のフランジに押しつけて固定した（作業時間：２分）。
（４）転炉を出鋼口が下向きになるように傾動して、炉内側から不定形耐火物を吹付けて流し込み、スリーブと炉体の隙間に充填した後、炉体の保持する熱によって乾燥した（作業時間：２３分）。

［比較例］
比較として、スリーブ押え金物のフランジを炉体側に溶接して、炉外側におけるフランジ間の目地に不定形耐火物を塗り込めた（作業時間：２０分超）。その後、上記と同様に転炉を出鋼口が下向きになるように傾動して、炉内側から不定形耐火物を吹付けて流し込み、スリーブと炉体の隙間に充填した後、炉体の保持する熱によって乾燥した。

発明例と比較例との作業時間を比較すると、発明例における上記（３）の作業は２分で終了していたが、この作業に対応する比較例における作業は、２０分超であり、本発明によって１回当り約２０分作業時間が短縮したことになる。これによって、転炉稼動時間を約１２０分／月増大することが可能になった。さらに本作業での作業者の熱中症を撲滅することもできた。

１転炉
２溶鋼
３出鋼口
４スリーブ
５スラグ
６不定形耐火物６
７スリーブ保持具
７ａフランジ
７ｂ管
８ａ、８ｂ、８ｃ受け具
９固定バー
１０ａ、１０ｂボルト

Claims

転炉内の溶鋼を炉外に排出するための出鋼口に装着されている、耐火物製のスリーブを更新する際に、フランジを一端に有する管に新たなスリーブを挿入して保持したスリーブ保持具を、旧スリーブが取り除かれた出鋼口に対して前記管の他端側から挿入し、前記出鋼口周りに設けた少なくとも一対の受け具に棒状部材を差し通して、該棒状部材にて前記フランジを転炉炉体側に押し付けて前記出鋼口に前記スリーブ保持具を固定することを特徴とする転炉出鋼口の補修方法。
前記棒状部材に、前記フランジに向かって進退可能の押さえ材を取り付け、前記受け具に棒状部材を差し通した後、前記押さえ材を前記フランジに向かって移動し、前記押さえ材を前記棒状部材と前記フランジとの間に介在させて前記フランジを転炉炉体側に押し付ける請求項１に記載の転炉出鋼口の補修方法。