JP2014142152A

JP2014142152A - ウエアー層の残厚測定方法

Info

Publication number: JP2014142152A
Application number: JP2013012101A
Authority: JP
Inventors: Noriaki Nukushina; 法明温品; Takahiro Yoshino; 貴博吉野
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 2013-01-25
Filing date: 2013-01-25
Publication date: 2014-08-07

Abstract

【課題】ウエアー層の残厚を正確に把握し、ウエアー層の補修又は交換の無駄をできるだけ少なくすることが可能なウエアー層の残厚測定方法を提供する。
【解決手段】外皮内面にパーマ層及びウエアー層が形成された溶融金属用容器におけるウエアー層の残厚測定方法であって、前記パーマ層の位置情報を予め測定して基準とする工程と、前記ウエアー層の位置情報を測定し、予め測定された前記パーマ層の位置情報と比較することにより、前記ウエアー層の残厚を求める工程とを含むことを特徴とするウエアー層の残厚測定方法とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、ウエアー層の残厚測定方法に関する。詳細には、本発明は、取鍋、転炉、電気炉等の溶融金属と接触する溶融金属用容器におけるウエアー層の残厚測定方法に関する。

取鍋、転炉、溶銑鍋、電気炉等の溶融金属と接触する溶融金属用容器は、一般に、外皮と、外皮内面に形成されたパーマ層と、パーマ層上に形成されたウエアー層とから構成される。外皮は、当該容器のカバーとなるものであり、パーマ層（「セーフティライニング」とも言う）は、溶融金属の漏れを防止する層であり、ウエアー層（「ワークライニング」とも言う）は、溶融金属と直接接触する層である。

この中でもウエアー層は、高熱の溶融金属と直接接触するため、高価な材料（例えば、耐火物等）を用いて形成される。また、ウエアー層は、高熱の溶融金属に接触した際、各種化学的要因によって徐々に損耗するため、一定期間使用後に補修又は交換する必要がある。そのため、製造コストの観点から、損耗したウエアー層の残厚を出来るだけ正確に把握し、ウエアー層の補修又は交換の適切な時期を予測することが望ましい。

従来、ウエアー層の補修又は交換の適切な時期を判断する方法として、作業者による目視判断や、溶融金属の組成に基づく理論計算式によってウエアー層の有無を判断する方法が採用されてきた。
しかしながら、目視判定による方法は、個人差があるため、損耗したウエアー層の残厚を安定且つ定量的に把握することは難しい。例えば、目視判定においてウエアー層が残存しているという判断が得られたとしても、実際にはパーマ層が露出している場合があり、このような状態で溶融金属用容器を使用した結果、溶融金属の漏れが発生してしまうことがあった。また、理論計算式を用いる方法は、ウエアー層の残厚を実際に測定するものではないため、計算による残厚と実際の残厚との差が大きいことがあるという問題があった。
そこで、各種測定装置を用いて、損耗したウエアー層の残厚を測定する方法が提案されている。例えば、ウエアー層の残厚を測定する方法として、外皮内面を基準としてウエアー層の残厚を算出する方法と、ウエアー層内面を基準としてウエアー層の残厚を算出する方法とがある。

しかしながら、外皮内面を基準としてウエアー層の残厚を算出する方法は、時間の経過と共に熱的又は機械的な要因によって外皮が変形することがあるため、ウエアー層の残厚を正確に予測するが難しいという問題がある。
また、ウエアー層内面を基準としてウエアー層の残厚を算出する方法は、ウエアー層が溶融金属と接触した際に熱変形するため、ウエアー層の残厚を正確に予測することが難しいという問題がある。

そこで、特許文献１は、溶融金属用容器に溶融金属の収容、排出を複数回行い、熱変形が収束した段階におけるウエアー層内面を基準としてウエアー層の残厚を算出する方法を提案している。

特開２００９−１６２６１０号公報

しかしながら、特許文献１の方法は、ウエアー層の損耗量（損耗したウエアー層の厚さ）を正確に測定することができるものの、ウエアー層の初期の厚さを仮定した上で、ウエアー層の初期の厚さとウエアー層の損耗量との差からウエアー層の残厚を求めており、ウエアー層全体の厚さを直接測定することはできない。すなわち、特許文献１の方法であっても、依然としてウエアー層の残厚を正確に把握することができない。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ウエアー層の残厚を正確に把握し、ウエアー層の補修又は交換の無駄をできるだけ少なくすることが可能なウエアー層の残厚測定方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記のような課題を解決すべく鋭意研究した結果、パーマ層を基準とすることで、ウエアー層の残厚を正確に測定し得ることを見出した。
すなわち、本発明は、外皮内面にパーマ層及びウエアー層が形成された溶融金属用容器におけるウエアー層の残厚測定方法であって、前記パーマ層の位置情報を予め測定して基準とする工程と、前記ウエアー層の位置情報を測定し、予め測定された前記パーマ層の位置情報と比較することにより、前記ウエアー層の残厚を求める工程とを含むことを特徴とするウエアー層の残厚測定方法である。

本発明によれば、ウエアー層の残厚を正確に把握し、ウエアー層の補修又は交換の無駄をできるだけ少なくすることが可能なウエアー層の残厚測定方法を提供することができる。

本発明のウエアー層の残厚測定方法が適用される溶融金属用容器の断面模式図である。本発明のウエアー層の残厚測定方法を説明するための断面模式図である。

以下、本発明のウエアー層の残厚測定方法の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
図１は、本発明のウエアー層の残厚測定方法が適用される溶融金属用容器の断面模式図である。
図１において、溶融金属用容器は、外皮１と、外皮１の内面に形成されたパーマ層２と、パーマ層２の内面に形成されたウエアー層３とから構成される。外皮１は、鉄や鋼等から形成される。また、パーマ層２及びウエアー層３は耐火物から形成される。耐火物としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。例えば、パーマ層２はシャモット煉瓦から形成され、ウエアー層３はドロマイト煉瓦から形成される。

パーマ層２及びウエアー層３は単層とすることができるが、２層以上の複数層としてもよい。例えば、パーマ層２を２層構造とし、ウエアー層３を単層とすることができる。
外皮１とパーマ層２との間及びパーマ層２とウエアー層３との間は、モルタル（例えば、マグネシアモルタル等）を用いて接着される。
上記のような構造を有する溶融金属用容器としては、特に限定されないが、取鍋、転炉、溶銑鍋、電気炉等が挙げられる。

溶融金属用容器には溶融金属４が収容される。また、この溶融金属４の表面には、原料の還元やウエアー層３の損耗等によって生じるスラグ５が浮遊している。
溶融金属用容器では、当該容器の種類に応じて各種処理が行われる。例えば、取鍋では、取鍋の底部からバブリングすることによって精錬が行われる。なお、図１では、本発明を理解し易くする観点から、当該処理を行うための手段については図示していない。各種処理が行われた後、溶融金属用容器から溶融金属４が排出される。

溶融金属用容器のウエアー層３は、高熱の溶融金属４に接触すると、損耗してスラグ５となる。そのため、溶融金属用容器では、溶融金属４の収容、排出を繰り返すにつれウエアー層３の厚さが徐々に減少する。

本発明のウエアー層３の残厚測定方法は、上記のような構造を有する溶融金属用容器において、パーマ層２の位置情報を予め測定して基準とする工程と、ウエアー層３の位置情報を測定し、予め測定されたパーマ層２の位置情報と比較することにより、ウエアー層３の残厚を求める工程とを含むことを特徴とする。

図２は、本発明のウエアー層３の残厚測定方法を説明するための断面模式図である。
本発明のウエアー層３の残厚測定方法では、ウエアー層３を形成する前にパーマ層２の位置情報を予め測定する（図２（Ａ）参照）。パーマ層２は、耐火物によって形成されているため、外皮１と比べて、時間の経過と共に熱的又は機械的な要因によって変形し難い。また、パーマ層２は、溶融金属４と直接接触しないため、損耗することもない。したがって、パーマ層２は、溶融金属用容器の中で最も安定した部分であり、ウエアー層３の残厚を求める際の基準として適している。

パーマ層２の位置情報は、位置情報測定手段１０を用いて測定及び保存することができる。ここで、本明細書において「位置情報」とは、基準となる原点（基準点）を共有し、互いに垂直をなす３つの値（座標）のことを意味する。
位置情報測定手段１０は、溶融金属用容器の底面中心に対して垂直方向に配置されることが好ましい。位置情報測定手段１０としては、特に限定されず、当該技術分野において周知の方法を用いることができる。位置情報測定手段１０の例としては、レーザー、マイクロ波、超音波等を利用する各種距離計が挙げられる。その中でもレーザー式距離計は、簡易且つ迅速に位置情報を得ることができるため好ましい。

レーザー式距離計は、光源、受光器、データ処理装置等を一般に備える。レーザー式距離計は、光源からレーザーをパーマ層２に照射し、その反射光を受光器で受け取り、レーザーの照射から反射光の受光までに要する時間、レーザー式距離計の設置位置等の情報をデータ処理装置にて検出して処理することにより、パーマ層２の位置情報を得ることができる。

ウエアー層３の残厚を求める場合、溶融金属用容器におけるウエアー層３の位置情報を測定し（図２（Ｂ）参照）、予め測定されたパーマ層２の位置情報と比較する。すなわち、ウエアー層３の残厚は、ウエアー層３の位置情報とパーマ層２の位置情報との差を求めることによって算出することができる。

ウエアー層３の位置情報は、パーマ層２の位置情報測定手段１０と同じものによって測定される。
また、ウエアー層３の位置情報を測定する場合、測定精度を高める観点から、溶融金属用容器及び位置情報測定手段１０の配置を、パーマ層２の位置情報を測定した際のものと同じにすることが好ましい。当該配置を管理する方法は、特に限定されず、当該技術分野において公知の方法を用いることができる。例えば、溶融金属用容器の配置は、溶融金属用容器の載置台の寸法測定や、レーザー等による位置測定を行うことによって容易に管理することができる。

本発明のウエアー層３の残厚測定方法は、時間の経過と共に外皮１が変形したとしても、変形等が起こり難いパーマ層２を基準としているため、外皮１内面を基準としてウエアー層３の残厚を算出する従来の方法に比べてウエアー層３の残厚を正確に測定することが可能である。
また、本発明のウエアー層３の残厚測定方法は、パーマ層２を基準としてウエアー層３全体の厚さを直接測定することができるため、ウエアー層３内面を基準としてウエアー層３の残厚を算出する従来の方法に比べてウエアー層３の残厚を正確に測定することが可能である。特に、本発明のウエアー層３の残厚測定方法は、ウエアー層３の熱変形を考慮する必要がないため、熱変形が収束する前（例えば、１回目のチャージ）においてもウエアー層３の残厚を正確に測定することが可能である。ここで、本明細書において「チャージ」とは、溶融金属用容器に溶融金属４を収容してから排出されるまでのことを意味する。

さらに、本発明のウエアー層３の残厚測定方法を用いれば、溶融金属４のチャージあたりのウエアー層３の損耗量を簡単に算出することができる。チャージあたりのウエアー層３の損耗量は、（ｎ回チャージ後のウエアー層３の残厚）−（ｎ＋１回チャージ後のウエアー層３の残厚）により算出することができる。

ウエアー層３の残厚がチャージあたりのウエアー層３の損耗量よりも大きい場合、溶融金属用容器に溶融金属４をチャージすることができる。他方、ウエアー層３の残厚がチャージあたりのウエアー層３の損耗量よりも小さい場合、ウエアー層３の補修又は交換が必要になる。このように、本発明のウエアー層３の残厚測定方法を用いることにより、ウエアー層３の補修又は交換の判断を容易に行うことができる。

以下、実施例により本発明の詳細を説明するが、これらによって本発明が限定されるものではない。
鉄皮内面にシャモット煉瓦からなるパーマ層を形成した後、レーザー式距離計（ミンテックジャパン株式会社製レーザープロファイル測定ユニット）を用い、パーマ層の位置情報を予め測定して保存した。
次に、パーマ層の表面にドロマイト煉瓦からなるウエアー層を形成して取鍋を作製した。

作製した取鍋において溶融金属のチャージを行った後、ウエアー層の位置情報を測定し、パーマ層の位置情報と比較することにより、ウエアー層の残厚を算出した。溶融金属のチャージを繰り返し、ウエアー層の残厚及びチャージあたりのウエアー層の損耗量を毎回算出し、ウエアー層の残厚がチャージあたりのウエアー層の損耗量１４．７ｍｍ／チャージよりも小さくなった段階で溶融金属のチャージを止めた。
次に、パーマ層からウエアー層を剥がし、ウエアー層の実際の残厚を測定した。
上記の試験を幾つかの取鍋において繰り返した結果、ウエアー層の残厚は平均で１４．０ｍｍであった。

一方、同様の構成を有する取鍋を用い、従来の方法（溶融金属の組成に基づく理論計算式）を用いて評価を行った結果、ウエアー層を交換する際のウエアー層の実際の残厚は平均で３４．６ｍｍであったことから、本発明の方法を用いることにより、従来の方法に比べてウエアー層の交換又は補修の無駄を大幅に少なくし得ることが確認された。

以上の結果からわかるように、本発明によれば、ウエアー層の残厚を正確に把握し、ウエアー層の補修又は交換の無駄をできるだけ少なくすることが可能なウエアー層の残厚測定方法を提供することができる。

１外皮、２パーマ層、３ウエアー層、４溶融金属、５スラグ、１０位置情報測定手段。

Claims

外皮内面にパーマ層及びウエアー層が形成された溶融金属用容器におけるウエアー層の残厚測定方法であって、
前記パーマ層の位置情報を予め測定して基準とする工程と、
前記ウエアー層の位置情報を測定し、予め測定された前記パーマ層の位置情報と比較することにより、前記ウエアー層の残厚を求める工程と
を含むことを特徴とするウエアー層の残厚測定方法。
前記ウエアー層の位置情報と前記パーマ層の位置情報との差から前記ウエアー層の残厚を求めることを特徴とする請求項１に記載のウエアー層の残厚測定方法。
前記位置情報がレーザー式距離計によって測定されることを特徴とする請求項１又は２に記載のウエアー層の残厚測定方法。
前記溶融金属用容器が取鍋であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のウエアー層の残厚測定方法。
外皮内面にパーマ層及びウエアー層が形成された溶融金属用容器におけるウエアー層の補修又は交換方法であって、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法によって前記ウエアー層の残厚及びチャージあたりの前記ウエアー層の損耗量を求め、前記ウエアー層の残厚がチャージあたりの前記ウエアー層の損耗量よりも小さくなった際に前記ウエアー層の補修又は交換を行うことを特徴とするウエアー層の補修又は交換方法。