JP2014237158A - 蓄圧ボンベを持つ取鍋 - Google Patents

Abstract

【課題】繰り返して出湯ノズル孔の耐火砂（及び焼結層）を強制的に破壊することができる取鍋を提供すること。【解決手段】出湯ノズル孔２０ａ及び或いは固定盤孔２１ａに連通するガス導入通路２３と、取鍋本体１の外殻に装着され外部のガス源と連通して前記ガス源から供給されるガスを蓄積しガス導入通路２３と連通して出湯ノズル孔２０ａ及び或いは固定盤孔２１ａにガスを供給する蓄圧ボンベ３と、ガスを加熱する加熱装置４０とを有する。ガス導入通路２３に入り込み凝固する溶湯を加熱したガスで抑制してガス導入通路の閉塞を防ぎ取鍋の再使用を可能にする。【選択図】図１

Description

この発明は、取鍋の底部に装着された出湯ノズル孔と固定盤孔に予め詰め物（以下、充填物という）を充填し、溶湯流出孔を開にする直前に充填物にガスを噴射することでガスの圧力により充填物を溶湯流出孔から吹き飛ばして溶湯の湯面に浮上させ、溶湯流出孔を開孔し溶湯を流出させるようにした取鍋に関するものである。

金属の鋳造において、取鍋からタンディッシュに溶湯を流出する際、又は取鍋から鋳型に溶湯を流出する際、取鍋の底部に取り付けられたスライディングノズル装置の固定盤孔と摺動盤孔を合致させて溶湯をタンディッシュ又は鋳型に流出させる。

このスライディングノズル装置は、取鍋の出湯ノズル孔と連通する固定盤孔を有する固定盤と、次工程へとつなぐ部分としての摺動盤孔を有する摺動盤とから構成されている。取鍋の溶湯流出孔は、出湯ノズル孔、固定盤孔及び摺動盤孔で形成されている。そして、取鍋内の溶湯を出湯する際に、摺動盤を摺動させて固定盤の固定盤孔と摺動盤孔とを合わせることで開の状態にして出湯する。このとき、摺動盤の摺動量を調節することで溶湯流出孔の大きさを調節し、溶湯流出量の調節を行う。

鋳造に先立ち、固定盤孔と摺動盤孔をずらした閉の状態で溶湯を取鍋に受湯した状態では、溶湯流出孔に充填物がない場合、溶湯流出孔にも溶湯が入り込む。具体的には、溶湯流出孔を構成する出湯ノズル孔と固定盤孔に溶湯が進入し溶湯で満たされる。溶湯流出孔は取鍋の底部に設けられているため、時間が経つと取鍋で冷却され、溶湯流出孔内の溶湯が凝固し、溶湯が流出しない初期閉塞が起こることがある。

この初期閉塞を防止する方法として、予め出湯ノズル孔と固定盤孔に充填物を充填し、溶湯流出孔を開にする直前に充填物に対して摺動盤に形成されたガス導入通路からガスを噴射することでガスの圧力により充填物を溶湯流出孔から吹き飛ばして溶湯の湯面に浮上させ、溶湯流出孔を開孔し溶湯を流出させるという取鍋がある（例えば、特許文献１参照。）。

特開昭６３−２３８９７１号公報

上記従来の取鍋は、ガスを噴射するため固定盤の固定盤孔の内周面に開口するガス導入通路を備えている。また、摺動盤が閉位置に摺動したとき固定盤孔に開口するガス導入通路が摺動盤に形成された取鍋もある。ガス供給源よりガスがガス導入通路に供給されることにより、ガスが固定盤孔及び出湯ノズル孔に噴射され、前記ガスの圧力で充填物を固定盤孔及び出湯ノズル孔から除去する。

ガスを噴射して充填物を除去した後、溶湯を流出させると、溶湯が出湯ノズル孔及び固定盤孔を通過する。この時、ガス導入通路が固定盤孔の内周面に開口しているため、溶湯がガス導入通路の開口に流入することがある。また、溶鋼流出後も取鍋傾動による排鋼までの間、ノズル孔内には少量の溶鋼やノロ及びそれらの混合物が残るためそれらが摺動盤に設けたガス導入通路の開口に流入することがある。そして溶湯やノロがガス導入通路の開口に流入し冷却凝固すると、前記ガス導入通路に詰りが生じ、ガス供給源よりガス導入通路の開口を介して充填物にガスを噴射することができなくなる。なお、地金の溶解に際して該地金の酸化物と溶剤及びライニング材の反応によって生じる「かす」を、ノロという。

また、ガス導入通路は細孔であるため、酸素洗浄等ではガス導入通路の開口に流入した溶湯等を除去することは困難であり、再利用が困難である。このため、取鍋に溶湯を受湯し保持し、溶湯を流出する１チャージ毎に固定盤又は摺動盤の交換を行わなければならなかった。

本発明の課題は、上記の問題点に鑑み、溶湯流出開始後から溶湯等によるガス導入通路の開口への流入凝固を抑制し、ガス導入通路の開口の閉塞を防止し、さらに、ガス導入通路の開口の閉塞を防止することでガス吹き不能を回避し、固定盤又は摺動盤の再利用を実現し、固定盤又は摺動盤の交換を行わずに取鍋の繰り返し使用を可能にすることにある。

課題を解決するためになされた本発明の蓄圧ボンベを持つ取鍋は、金属溶湯を収容する取鍋本体と、前記取鍋本体の底部に装着され前記金属溶湯を取り出す出湯ノズルと、前記出湯ノズルの出湯ノズル孔と連通する固定盤孔を備えた固定盤と、摺動盤孔を備え前記固定盤の下面に摺動可能に装着された摺動盤を備えるスライディングノズル装置と、前記出湯ノズル孔及び或いは前記固定盤孔に開口するガス導入通路と、前記取鍋本体の外殻に装着され外部のガス源と連通して前記ガス源から供給されるガスを蓄積し前記ガス導入通路と連通して前記出湯ノズル孔及び或いは前記固定盤孔にガスを供給する蓄圧ボンベと、前記ガス導入通路と連通する配管上に配置され、内部に流れるガスを加熱する加熱装置と、前記取鍋本体の外殻に装着され前記蓄圧ボンベから前記出湯ノズル孔及び或いは前記固定盤孔へのガスの供給を制御する制御ユニットと、を有することを特徴とする。

本発明の蓄圧ボンベを持つ取鍋は、蓄圧ボンベと制御ユニットを備えているので、充填物を固定盤孔及び出湯ノズル孔から除去して固定盤孔と摺動盤孔を合わせて溶湯を流出させる間もガス導入通路にガスを供給し続けることができる。また、取鍋が蓄圧ボンベを備えているので、溶湯流出終了後、摺動盤孔を固定盤孔からずらして閉状態にして取鍋を傾けて残った溶湯やノロ等を排出し終わるまでガス導入通路にガスを供給し続けることができる。

さらにガス導入通路を流れるガスを加熱する加熱装置を備えているので、ガスが加熱され、ガス導入通路に入り込む溶湯があっても加熱されたガスにより溶湯の冷却を低減でき、ガス導入通路の中で溶湯が固まらず排出される。
したがって、ガスの圧力でガス導入通路に溶湯やノロ等が流入することを抑制することができる。その結果、ガス導入通路にガスが供給されないために、ガス導入通路に溶湯やノロ等が流入することで起きていた溶湯やノロ等の冷却凝固付着によるガス導入通路の閉塞を抑制することができる。

また、溶湯を流出し終わった取鍋の出湯ノズル孔及び或いは固定盤孔に開口するガス導入通路が開いているので、再び固定盤孔と摺動盤孔をずらして閉状態にして出湯ノズル孔と固定盤孔に充填物を充填して、新たな溶湯を受湯して次のチャージを行うことが可能になる。その結果、従来１チャージ毎にガス導入通路を区画する固定盤等の部品交換が必要であったが、本発明の蓄圧ボンベを持つ取鍋によりガス導入通路の閉塞を防止することができることで、固定盤の再利用が可能になり、取鍋の大きな補修をすることなく再び使用でき、経済的にも優れている。

蓄圧ボンベとガスを加熱する加熱装置と制御ユニットを備えているので、充填物を固定盤孔及び出湯ノズル孔から除去し、その後固定盤孔と摺動盤孔を合わせて開にして溶湯を流出させる間もガス導入通路にガスを供給し続けることができる。また、溶鋼を流出させた後もガスを供給し続けることができる。さらにはガスが加熱されているのでガスによる溶湯の冷却を低減でき、ガス導入通路の中で溶湯が固まらず排出される。その結果、ガスの圧力でガス導入通路に溶湯やノロ等が流入し、凝固してガス導入通路が閉塞するのを抑制することができる。

本発明の実施形態に係る取鍋の側方視図である。 本発明の実施形態に係る取鍋の下面図である。 本発明の実施形態に係る取鍋の配管構造の説明図である。 本発明の実施形態に係る取鍋の底部のスライディングノズル装置を含む部分の拡大断面図である。 本発明の他の実施形態に係る取鍋の底部のスライディングノズル装置を含む部分の拡大断面図である。

図１は実施形態に係る蓄圧ボンベを持つ取鍋の側方視図であり、図２はその取鍋の下面図である。取鍋１０は、溶湯を収容できるように上部が開放されたほぼバケツ状の取鍋本体１を有している。取鍋本体１の上端の周縁の一部には、スラグを取り出すための注ぎ口１３が形成されている。取鍋本体１の側面の両端には、取鍋本体１を回動自在に支持するための支軸１２、１２が設けられている。取鍋１０は支軸１２、１２を介して取鍋本体１を傾斜させることにより、注ぎ口１３からノロを注ぎ出すことができる。
取鍋本体１の基本構造は任意であるが、たとえば、強度を確保するため金属などから構成された外殻と、その内部に画成された耐熱材料からなる溶湯収容部のような２重構造とすることができる。

取鍋本体１の底部には、リング状の高台１５及び溶湯を取り出すスライディングノズル装置２が設けられている。リング状の高台１５の内側の取鍋本体１の下面には、加熱装置４０が固定され、さらに加熱装置４０の下面に蓄圧ボンベ３が装着されている。蓄圧ボンベ３は加熱装置４０を介して取鍋本体１に取り付けられていることになる。

加熱装置４０は取鍋本体１の熱を加熱源として利用するものである。加熱装置４０は外形が薄い箱状の金属容器で、内部にガスが通る配管を持つ。加熱装置４０は、取鍋本体１の下面（外殻）に配設されているので、高温の取鍋本体１からの熱伝導により配管が高温に加熱される。この高温に加熱された配管によりその内部を通るガスが加熱される。加熱装置４０としては、内部に配管等の気体通路を持つ熱交換器を採用することができる。

取鍋本体１の側面の一部には、制御ユニット３０が装着されている。本実施形態においては、取鍋本体１の外殻と制御ユニット３０の間には、断熱材５０が配設されている。断熱材５０は、耐熱繊維や多孔質の焼成材など断熱効果の高い材質から構成するとよい。

プラントのガス源からの配管は、供給口３１に装着される。その後、配管は、蓄圧ボンベ３、および蓄圧ボンベ３と並列に接続された制御ユニット３０を経て、スライディングノズル装置２のガス導入通路２３に接続される。なお、図１において符号３５は、制御ユニット３０内の逆止弁の位置を示している。

スライディングノズル装置２は、図４に部分断面図を示すように、取鍋本体１の底部に設けられた出湯ノズル２０に装着されている。
スライディングノズル装置２は、固定盤孔２１ａを備える固定盤２１と、摺動盤孔２２ａを備え固定盤２１の下面に摺動可能に装着された摺動盤２２を備えている。固定盤２１には固定盤孔２１ａの内周壁に開口するガス導入通路２３が形成されている。

ガス源と接続する供給口３１からの配管は、制御ユニット３０に入り、図３に示すように、制御ユニット３０のフィルター３０７を経由して蓄圧ボンベ３へ向かう配管とスライディングノズル装置２へ向かう配管に分岐する。蓄圧ボンベ３を有する配管と、蓄圧ボンベ３を介さずスライディングノズル装置２に向かう配管は図示のように並列の接続関係となっている。

蓄圧ボンベ３に向かう配管には逆止弁３５１が、スライディングノズル装置２に向かう配管には逆止弁３５２がそれぞれ配設されている。逆止弁３５１、３５２、あるいは後述の逆止弁３５３は、矢印の方向へのみガスの流通を許容するように構成されている。

逆止弁３５１を経た配管は、さらに、蓄圧ボンベ３へ向かう配管とスライディングノズル装置２に向かう配管に再分岐する。再分岐で蓄圧ボンベ３へ向かう配管は、蓄圧ボンベ３に連結されている。再分岐してスライディングノズル装置２へ向かう配管には、まず安全弁３０１が配置される。この安全弁３０１の下流には、さらにプラントのガス源または蓄圧ボンベ３からの供給ガス圧を測定する圧力計３０２、圧力調整弁３０３、圧力調整後の供給ガス圧を測定する圧力計３０４、スライディングノズル装置２へのガス流量を制御するニードルバルブ３０５、及び逆止弁３５３が配置されている。逆止弁３５３を経た配管は、逆止弁３５２の下流の位置においてスライディングノズル装置２に向かう配管に合流している。なお、圧力計３０２及び圧力計３０４は脱着式である。

逆止弁３５１を経た配管は、さらに、蓄圧ボンベ３へ向かう配管とスライディングノズル装置２に向かう配管に再分岐する。再分岐で蓄圧ボンベ３へ向かう配管は、加熱装置４０を通り蓄圧ボンベ３に連結されている。
加熱装置４０は、蓄圧ボンベ３からスライディングノズル装置２のガス導入通路２３へガスを供給する配管上に配置されている。

加熱装置４０は、図３に示すように、供給口３１から供給されるガスが流通できるよう連通した多数の配管を配設して成る。加熱装置４０は取鍋１０から熱の供給を受ける。すなわち取鍋１０に保持された高温の溶湯の熱が取鍋本体１の下面から加熱装置４０に伝えられる。これにより加熱装置４０の取鍋本体１の下面と対抗する側の面が加熱され、加熱装置４０内の配管が加熱され、加熱された配管によりガスが加熱される。加熱装置４０は加熱機能を考慮し熱伝導に優れた材質から構成するのが好ましい。

次に取鍋の操作を説明する。先ず、摺動盤孔２２ａを固定盤孔２１ａからずらして閉状態にして固定盤孔２１ａと出湯ノズル孔２０ａに充填物として耐火砂９を充填する。次に溶融金属を取鍋本体１に受湯する。次に供給口３１に外部ガス源を接続し、外部ガス源のバルブを開く。すると、供給口３１に供給されたガスは制御ユニット３０に入る。ここでまずガスはフィルタ３０７で不純物が除去され、蓄圧ボンベ３を含む配管と蓄圧ボンベ３を含まない配管に分かれる。

蓄圧ボンベ３を含む配管に流れるガスは逆止弁３５１を介して加熱装置４０に流れ込み蓄圧ボンベ３にガスが蓄積（蓄圧）される。蓄圧ボンベ３を含まない配管に分かれたガスは逆止弁３５２を介してスライディングノズル装置２のガス導入通路２３に向かう。ガス導入通路２３に向かったガスは固定盤孔２１ａに達し、耐火砂９を出湯ノズル孔２０ａと固定盤孔２１ａから吹き飛ばして溶湯の油面に浮上させる。
耐火砂９がなくなると溶湯が出湯ノズル孔２０ａと固定盤孔２１ａに流れ込み注湯スタンバイ状態になる。

次に、供給口３１を外部ガス源から切り離して鋳型等に移動し摺動盤２２を摺動させて摺動盤孔２２ａと固定盤孔２１ａを連通させて開状態にして注湯する。この間も蓄圧ボンベ３からガス導入通路２３にガスが供給される。
鋳型等への注湯が終了したら、摺動盤孔２２ａを固定盤孔２１ａからずらして閉状態にして取鍋本体１を傾けて取鍋本体１の底部に残った溶湯やノロ等を注ぎ口１３から排出して一連の動作が終了する。溶湯やノロ等を排出する間も蓄圧ボンベ３から加熱装置４０を介してガス導入通路２３にガスが供給される。

注湯中に供給口３１を外部ガス源から切り離しても、蓄圧ボンベ３からガス導入通路２３にガスが継続して供給されるので、注湯中に溶湯がガス導入通路２３に流れ込むことが抑制される。

仮に、少量の溶湯がガス導入通路に流れ込んでも、ガス導入通路２３に供給されるガスは加熱装置４０で加熱されているので、冷えて固まる前にガス導入通路２３から排出される。
また、注湯後も残った溶湯やノロ等が排出されるまで蓄圧ボンベ３からガス導入通路２３にガスが継続して供給されるので、残余の溶湯やノロ等がガス導入通路２３に流れ込むことが抑制される。

本実施態様の図４にし示すスライディングノズル装置に代えて図５に示すスライディングノズル装置を採用することもできる。
このスライディングノズル装置では、ガス導入通路２３が摺動盤２２に形成されている。このスライディングノズル装置のガス導入通路２３は摺動盤２２が閉状態の位置に摺動したとき固定盤孔２１ａに開口する。

次にこの実施形態の取鍋の動作を説明する。先ず、摺動盤孔２２ａを固定盤孔２１ａからずらして閉状態にして固定盤孔２１ａと出湯ノズル孔２０ａに充填物として耐火砂９を充填する。次に溶融金属を取鍋本体１に受湯する。供給口３１に外部ガス源を接続し、外部ガス源のバルブを開く。すると、供給口３１に供給されたガスはガス導入通路２３と蓄圧ボンベ３に向かう。ガス導入通路２３に向かったガスは固定盤孔２１ａに達し、耐火砂９を出湯ノズル孔２０ａと固定盤孔２１ａから吹き飛ばして溶湯の油面に浮上させる。一方、蓄圧ボンベ３に向かったガスは加熱装置４０を介して蓄圧ボンベ３に貯蔵される。耐火砂９がなくなると溶湯が出湯ノズル孔２０ａと固定盤孔２１ａに流れ込み注湯スタンバイ状態になる。

次に、供給口３１を外部ガス源から切り離し、摺動盤２２を摺動させて開状態にして鋳型等に注湯する。注湯中はガス導入通路２３が固定盤孔２１ａに開口する位置からずれているので溶湯がガス導入通路２３に入り込むことが殆どない。しかし、次のチャージのために、摺動盤孔２２ａを固定盤孔２１ａからずらして閉状態にして固定盤孔２１ａと出湯ノズル孔２０ａに充填物として耐火砂９を充填する際、ノズル孔内に残っている溶鋼やスラグ及びそれらの混合物がガス導入通路２３に入り込む恐れがあるが、ガス導入通路２３には蓄圧ボンベ３から常にガスが加熱装置４０で加熱されて供給されるので、ノズル孔内に残っている溶鋼やノロ及びそれらの混合物がガス導入通路２３に入り込むことが抑制される。

１・・取鍋本体 ２・・スライディングノズル装置 ２１・・固定盤
２１ａ・・固定盤孔 ２２・・摺動盤 ２２ａ・・・摺動盤孔
３・・蓄圧ボンベ ２０・・出湯ノズル ２０ａ・・出湯ノズル孔
２３・・ガス導入通路 ３０・・制御ユニット ４０・・加熱装置

Claims (1)

1. 金属溶湯を収容する取鍋本体と、
   前記取鍋本体の底部に装着され前記金属溶湯を取り出す出湯ノズルと、
   前記出湯ノズルの出湯ノズル孔と連通する固定盤孔を備えた固定盤と、摺動盤孔を備え前記固定盤の下面に摺動可能に装着された摺動盤を備えるスライディングノズル装置と、
   前記出湯ノズル孔及び或いは前記固定盤孔に開口するガス導入通路と、
   前記取鍋本体の外殻に装着され外部のガス源と連通して前記ガス源から供給されるガスを蓄積し前記ガス導入通路と連通して前記出湯ノズル孔及び或いは前記固定盤孔にガスを供給する蓄圧ボンベと、
   前記ガス導入通路と連通する配管上に配置され、内部に流れるガスを加熱する加熱装置と、
   前記取鍋本体の外殻に装着され前記蓄圧ボンベから前記出湯ノズル孔及び或いは前記固定盤孔へのガスの供給を制御する制御ユニットと、を有することを特徴とする蓄圧ボンベを持つ取鍋。

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