JP2016059940A - Ladle for molten metal - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、転炉やトーピードカーからの溶銑や溶鋼を受ける溶融金属用取鍋に関するものである。 The present invention relates to a ladle for molten metal that receives hot metal or molten steel from a converter or torpedo car.
製鉄工場において、転炉やトーピードカーからの溶銑、溶鋼を受ける溶融金属用取鍋としては、鍋容積が100トン以上の大型の取鍋が用いられている。この溶融金属用取鍋は、鉄皮の内面が耐火物で内張りされ、幅方向の両側にトラニオン軸を備えた構造を持つ。このような溶融金属用取鍋は、天井走行レードルクレーンによって吊り上げられ、トラニオン軸を中心として傾動できるようになっている。 In a steel factory, a large ladle having a ladle volume of 100 tons or more is used as a ladle for molten metal that receives molten iron from a converter or torpedo car or molten steel. This ladle for molten metal has a structure in which the inner surface of the iron skin is lined with a refractory and has trunnion shafts on both sides in the width direction. Such a ladle for molten metal is lifted by an overhead traveling ladle crane and can be tilted about a trunnion shaft.
溶融金属用取鍋は1100℃を超える高温の溶融金属を注入したり排出したりするため、鉄皮に大きな熱応力が繰り返して加わり、熱変形するおそれがある。そこで水平断面を円形として、熱応力に対する強度を高めた溶融金属用取鍋が古くから用いられてきた。また特許文献1や非特許文献1等に示されるように、水平断面を楕円形としたものも用いられている。 Since the ladle for molten metal injects and discharges a high-temperature molten metal exceeding 1100 ° C., a large thermal stress is repeatedly applied to the iron skin, which may cause thermal deformation. Therefore, a ladle for molten metal having a circular horizontal section and increased strength against thermal stress has been used for a long time. In addition, as shown in Patent Document 1, Non-Patent Document 1, and the like, a horizontal section having an elliptical shape is also used.
このような従来の水平断面が円形や楕円形の溶融金属用取鍋は、熱応力に対する強度の点では十分である。しかしその反面、長軸と短軸を2辺とする矩形に較べて、断面積が小さく、断面円形の場合の断面積は外径寸法が同一の正方形の断面積の78%程度となり、従って鍋容積もそれに見合って小さくなっている。 Such a conventional ladle for molten metal having a circular or elliptical horizontal section is sufficient in terms of strength against thermal stress. On the other hand, however, the cross-sectional area is smaller than that of a rectangle with two sides of the major and minor axes, and the cross-sectional area in the case of a circular cross-section is about 78% of the cross-sectional area of the square with the same outer diameter. The volume is also reduced accordingly.
そこで鍋容積を拡大したい場合には、先ず溶融金属用取鍋の外径寸法(幅、長さ、高さ)の拡大が考えられる。しかし高さの変更は、溶融金属用取鍋が転炉と干渉するおそれが生ずるため、工場の地面を掘り下げたり、溶融金属用取鍋を吊り上げるレードルクレーンのフックの改造を行ったりしなければならず、大幅なコストを要する。 Therefore, when it is desired to increase the pot volume, first, expansion of the outer diameter dimensions (width, length, height) of the ladle for molten metal can be considered. However, changing the height may cause the ladle for the molten metal to interfere with the converter, so the ground of the factory must be dug down or the hook of the ladle crane that lifts the ladle for the molten metal must be modified. However, it costs a lot.
また、幅(トラニオン軸方向の寸法)を拡大すると、レードルクレーンのハンガースパンの拡大や、鍋受け台車の拡幅が必要となるため、やはり大幅なコストを要する。このため鍋容積を拡大したい場合には、幅を一定としたまま長さを拡大した楕円形状とせざるを得なかったのであるが、水平断面形状を長楕円形とするに従って熱変形を生じ易くなるため、長さの拡大には限界があった。 In addition, when the width (dimension in the trunnion axis direction) is increased, it is necessary to increase the hanger span of the ladle crane and to widen the pan receiving cart, which also requires significant costs. For this reason, when it is desired to expand the pan volume, it has been necessary to make it an elliptical shape with the width kept constant, but as the horizontal cross-sectional shape becomes an elliptical shape, thermal deformation tends to occur. Therefore, there was a limit to the length expansion.
理論的には、水平断面を正方形とすれば、外径寸法を拡大することなく最大の鍋容積が得られることとなる。しかし四角形とするとコーナー部分に非常に大きい応力が作用するので、外部補強リング(トラニオンリング)を巨大化しなければならないうえ、内張りする耐火物のコーナー部にも無理が生じ易くなり、実用性に乏しい。 Theoretically, if the horizontal section is square, the maximum pan volume can be obtained without increasing the outer diameter. However, if a square shape is used, a very large stress acts on the corner portion, so the external reinforcement ring (trunnion ring) must be enlarged, and the corner portion of the refractory that is lined is likely to be unreasonable, resulting in poor practicality. .
従って本発明の目的は上記した従来の問題点を解決し、幅、長さ、高さ等の外径寸法を拡大することなく、鍋容積を拡大することができる実用性に優れた溶融金属用取鍋を提供することである。 Therefore, the object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, and can be used to expand the pan volume without increasing the outer diameter such as width, length, height, etc. Is to provide a ladle.
上記の課題を解決するためになされた本発明の溶融金属用取鍋は、耐火物で内張りされ、両側にトラニオン軸を備えた溶融金属用取鍋であって、その水平断面が、トラニオン軸を結ぶ軸線上に中心を持つ曲率半径がR2の長辺側円弧と、前記軸線に直交する中心軸線上に中心を持つ曲率半径がR3の短辺側円弧と、これらの両円弧を結ぶ曲率半径がR1の角部円弧とから構成された非円形形状であり、かつ、R1<R2、R1<R3、R2≦R3であることを特徴とするものである。 The ladle for molten metal of the present invention made to solve the above problems is a ladle for molten metal lined with a refractory and provided with trunnion shafts on both sides, the horizontal section of which is a trunnion shaft. A long side arc having a radius of curvature R2 having a center on the connecting axis, a short side arc having a radius of curvature R3 having a center on the central axis perpendicular to the axis, and a radius of curvature connecting these two arcs. It is a non-circular shape composed of a corner arc of R1, and R1 <R2, R1 <R3, and R2 ≦ R3.
なお請求項2に記載したように、R2とR3を無限大として長さAの直線状の長辺と、長さBの直線状の短辺とし、それらの間を曲率半径がR1の角部円弧により接続した非円形形状であり、かつ、A≦4R1、B≦4R1である形状とすることも可能である。
In addition, as described in
本発明の溶融金属用取鍋は、従来の水平断面が楕円形のものに比較して水平断面が四角形に近付いており、幅、長さ、高さ等の外径寸法を拡大することなく、鍋容積を拡大することができる。しかも各部分が円弧により構成されているために熱応力による変形が生じにくく、耐火物の内張りにも無理がない。よって鍋容積を拡大した実用性に優れた溶融金属用取鍋とすることができる。 The ladle for molten metal of the present invention has a horizontal cross section that is closer to a quadrangle compared to the conventional horizontal cross section having an elliptical shape, without expanding the outer diameter dimensions such as width, length, height, The pan volume can be expanded. And since each part is comprised by the circular arc, it is hard to produce the deformation | transformation by a thermal stress, and the lining of a refractory is also unreasonable. Therefore, it can be set as the ladle for molten metal excellent in practicality which expanded the pot volume.
以下に本発明の実施形態を説明する。
図1、図2は、本発明の第1の実施形態の溶融金属用取鍋を示す断面図である。この溶融金属用取鍋は従来と同様に、鉄皮1の内側に耐火物2を内張りし、幅方向の両側にトラニオン軸3,3を備えた構造である。しかし図1に示されるように、本発明の溶融金属用取鍋は、その水平断面が基本的に3種類の円弧R1、R2、R3を組み合わせた非円形形状となっている。なお、本明細書において「水平断面」は液面付近の水平断面を意味するものであり、上端面形状とほぼ同一である。
Embodiments of the present invention will be described below.
1 and 2 are sectional views showing a ladle for molten metal according to a first embodiment of the present invention. As in the prior art, this ladle for molten metal has a structure in which a refractory 2 is lined inside the iron shell 1 and
円弧R2は曲率半径がR2の長辺側円弧である。その中心O2は、両側のトラニオン軸3、3を結ぶ軸線4上にある。なお左右対称形状であるため、円弧R2は左右両側にある。円弧R3は曲率半径がR3の短辺側円弧であり、その中心O3は前記軸線4に直交する中心軸線5上にある。軸線4の上下に対称形状であるため、円弧R3は上下両側にある。円弧R1は曲率半径がR1の角部円弧であり、上記したR2、R3の両円弧間を滑らかに結ぶものである。円弧R1は4か所にある。なお前記したように鉄皮1には耐火物2が内張りされており、上記した曲率半径は何れも耐火物2の外面形状、すなわち鉄皮1の内面形状を表現している。このように本発明の溶融金属用取鍋は、その水平断面が基本的に3種類の円弧R1、R2、R3により構成されているが、円弧R1による接続部付近に第4の円弧部分が存在しても差し支えない。
The arc R2 is a long side arc having a radius of curvature R2. The center O2 is on the
これらの円弧は、R1<R2、R1<R3、R2≦R3の関係を持つものとする。これらの関係を成立させることにより、本発明の溶融金属用取鍋は円や楕円よりも角張った形状となり、外径寸法を同一としたままで断面積を増加させることができ、従って鍋容積も拡大される。 These arcs have a relationship of R1 <R2, R1 <R3, and R2 ≦ R3. By establishing these relationships, the ladle for molten metal of the present invention has a more square shape than a circle or an ellipse, and the cross-sectional area can be increased while keeping the outer diameter dimension the same. Enlarged.
またこの形状は全周が円弧R1、R2、R3により構成されているため、熱応力による変形が生じ難い。本発明者はこの形状の溶融金属用取鍋について応力解析を行なったが、従来の溶融金属用取鍋に比較して荷重による応力及び熱応力とも、顕著な増加は見られなかった。また内張りされる耐火物2はブロック状のレンガを積み上げた構造であるが、鉄皮1の内面が円弧形状であるためにアーチ構造となり、周方向の応力が掛かり脱落しにくい利点がある。
In addition, since the entire circumference of this shape is constituted by arcs R1, R2, and R3, deformation due to thermal stress is unlikely to occur. The present inventor conducted stress analysis on the ladle for molten metal having this shape, but no significant increase was observed in both stress and thermal stress due to load compared to the conventional ladle for molten metal. Further, the
以下に具体例を挙げて説明すると、図3は現在使用されている溶融金属用取鍋であり、上下の2つの円弧と、その間を結ぶ直線とから構成された形状である。その幅は4868mm、長さは5266mm、高さは4676mmであって、その鍋容積は270トンである。なおこれらのサイズは全て外径最大寸法(ただしトラニオン軸を除く)である。 A specific example will be described below. FIG. 3 shows a ladle for molten metal currently used, which has a shape composed of two upper and lower arcs and a straight line connecting the upper and lower arcs. Its width is 4868 mm, length is 5266 mm, height is 4676 mm, and its pan volume is 270 tons. These sizes are all the maximum outer diameter dimensions (excluding the trunnion shaft).
これに対して図1に示した第1の実施形態の溶融金属用取鍋は、R2=4170mm、R3=4170mm、R1=1150mmであり、その幅は4868mm、長さは5266mm、高さは4676mmであって、外径寸法は図3に示したものと完全に同一である。しかしその鍋容積は290トンであり、従来よりも20トン(7.4%)増加させることができた。なお、R2=4170mm、R3=4170mmとしたままでR1を1670mmと大きくした場合には、鍋容積が286トンとなり、従来よりも16トン(5.9%)増加させることができた。いずれも応力解析の結果、応力上の問題はないことが確認されている。変形については従来よりも0.05%程度の増大が認められたが、この程度の変形であれば図2に示すトラニオンリング8の形状変更により十分対応可能であることが確認されている。
On the other hand, the ladle for molten metal of the first embodiment shown in FIG. 1 has R2 = 4170 mm, R3 = 4170 mm, R1 = 1150 mm, its width is 4868 mm, length is 5266 mm, and height is 4676 mm. However, the outer diameter dimension is completely the same as that shown in FIG. However, the pan volume was 290 tons, which could be increased by 20 tons (7.4%) than before. When R1 was increased to 1670 mm with R2 = 4170 mm and R3 = 4170 mm, the pan volume was 286 tons, which could be increased by 16 tons (5.9%) than before. As a result of stress analysis, it has been confirmed that there is no problem with stress. About deformation, an increase of about 0.05% was recognized compared to the conventional case. However, it has been confirmed that such a deformation can be sufficiently dealt with by changing the shape of the
図4は本発明の第2の実施形態の溶融金属用取鍋を示す断面図である。この溶融金属用取鍋は請求項2に記載のもので、R2とR3を無限大として長さAの直線状の長辺6と、長さBの直線状の短辺7としたものである。これらの長辺6と短辺7の間は曲率半径がR1の角部円弧により接続され、非円形形状となっている。このように直線状の長辺6と短辺7を組み込んだ場合、A≦4R1、B≦4R1とする。A,Bが4R1を超えると、全体形状が長方形に近くなり、コーナー部の応力が過大となるので好ましくない。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a ladle for molten metal according to a second embodiment of the present invention. This ladle for molten metal is the one described in
具体例を挙げると、長辺6の長さAを2880mm、短辺7の長さBを3300mm、R1=を790mmとした場合、その鍋容積は330トンとなり、従来よりも60トン増加させることができた。尚、使用したレードルクレーンの吊り下げ能力は最大500トンであった。
As a specific example, when the length A of the long side 6 is 2880 mm, the length B of the
以上に説明したように、本発明によれば、溶融金属用取鍋の幅、長さ、高さ等の外径寸法を拡大することなく、鍋容積を拡大することができる。この拡大後の鍋自体質量と鍋容積(鍋内溶鋼質量)の合計質量がレードルクレーンの吊上げ最大質量未満であれば、クレーン能力・構造、天井走行クレーンランウェイ補強、建屋自体の構造補強等の大幅な設備改造は不要である。しかも本発明の溶融金属用取鍋は水平断面を構成する各部分が円弧により構成されているために発生する熱応力が小さく、従って熱応力による変形も生じにくく、耐火物の内張りにも無理がない等の利点がある。 As described above, according to the present invention, the pot volume can be expanded without increasing the outer diameter dimensions such as the width, length, and height of the ladle for molten metal. If the total mass of the pan itself and the pan volume (molten steel mass) after this expansion is less than the maximum lifting mass of the ladle crane, the crane capacity / structure, overhead crane runway reinforcement, structural reinforcement of the building itself, etc. No major equipment modifications are required. Moreover, the ladle for molten metal according to the present invention has a small thermal stress because each part constituting the horizontal cross section is constituted by an arc, and therefore, deformation due to the thermal stress is difficult to occur, and it is difficult to line the refractory. There are advantages such as not.
なお、上記した実施形態では鍋容積が270トンの現状品をベースとして改造する場合について説明したが、溶融金属用取鍋の鍋容積はこれに限定されないことはいうまでもない。すなわち、溶融金属用取鍋の鍋容積は250〜300トンのものが通常であるが、最大級のものでは500トンに達する。またビレット等の小断面の鋳片を製造する鉄鋼工場では、鍋容積が60〜90トン程度のものが用いられている。本発明は鍋容積の大小にかかわらず適用することができる。 In the above-described embodiment, the case of remodeling based on the current product having a pan volume of 270 tons has been described, but it goes without saying that the pan volume of the ladle for molten metal is not limited to this. That is, the ladle volume of the ladle for molten metal is usually 250 to 300 tons, but reaches 500 tons at the maximum level. Moreover, in the steel factory which manufactures small-section slabs, such as billets, a thing with a pan volume of about 60 to 90 tons is used. The present invention can be applied regardless of the pan volume.
1 鉄皮
2 耐火物
3 トラニオン軸
4 軸線
5 軸線と直交する中心軸線
6 長辺
7 短辺
8 トラニオンリング
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (2)
その水平断面が、トラニオン軸を結ぶ軸線上に中心を持つ曲率半径がR2の長辺側円弧と、前記軸線に直交する中心軸線上に中心を持つ曲率半径がR3の短辺側円弧と、これらの両円弧を結ぶ曲率半径がR1の角部円弧とから構成された非円形形状であり、
かつ、R1<R2、R1<R3、R2≦R3であることを特徴とする溶融金属用取鍋。 A ladle for molten metal lined with refractories and equipped with trunnion shafts on both sides,
The horizontal section has a long side arc with a radius of curvature R2 centered on the axis connecting the trunnion axis, a short side arc with a radius of curvature R3 centered on the central axis perpendicular to the axis, and Is a non-circular shape composed of a corner arc with a radius of curvature connecting the two arcs of R1,
And the ladle for molten metal characterized by R1 <R2, R1 <R3, R2 ≦ R3.
かつ、A≦4R1、B≦4R1であることを特徴とする請求項1記載の溶融金属用取鍋。 A non-circular shape in which R2 and R3 are infinite, a linear long side of length A and a linear short side of length B are connected by a corner arc having a radius of curvature R1,
And it is A <= 4R1, B <= 4R1, The ladle for molten metals of Claim 1 characterized by the above-mentioned.
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