JP2022039486A - 副原料投入シュート - Google Patents

Abstract

【課題】亀裂が発生してもその進展を抑え、シュートとしての使用が継続可能な長寿命の副原料投入シュートを提供する。【解決手段】製鋼の副原料投入シュートであって、その内壁には、シュート１を転炉上に設置した場合に副原料が上部から落下接触する範囲で、かつシュート内壁３の円周方向で真下を０°としたときに、少なくともシュート内壁３の円周下半分の両サイド±４０°までの範囲に、シュート中心に向かって硬度が大きくなるように、金属が溶接または肉盛り溶接された複数の層が形成されており、当該複数の層のシュート内壁３側の最下層は、接触面積が小さくなるようにシュート内壁３の円周方向に並べて敷き詰められた短冊状の金属に対して溶接または肉盛り溶接がなされた構造であることを特徴とする副原料投入シュートである。【選択図】図１

Description

本発明は、製鋼の転炉炉内に副原料を投入するためのシュートの構造に係るものである。

本発明に係る副原料投入シュートは、転炉上に配置されていることから、常温から１５００℃近い高温の昇降温が繰り返され、熱疲労等により亀裂が発生して損傷する。このため、従来から筒状の二重構造になっており、冷却水を投入しているが、それでも十分でなく亀裂の発生を防止できていない。加えてシュートの内筒側は、副原料投入時に副原料が激しく衝突して内壁の摩耗損傷が著しく、また衝突の際の振動が前述の亀裂の進展を助長したり、シュートの溶接部に亀裂が入り、損傷させたりする。

このため特許文献１の様に、二重構造の冷却水通路を工夫して冷却効率向上を図り、亀裂発生を回避するなどの対策が取られているが、十分ではなく、シュートの長寿命化が望まれていた。またシュート内面の保護対策として、特許文献２の様にシュート内面にセラミックブロックを配置する対応策も取られているが、セラミックブロックゆえ熱疲労による亀裂は発生しにくいものの、副原料投入で割れやすく脱落しやすいので寿命が短く、メンテ頻度およびコストが増加する。

実開昭５４－６３１０号公報 実開昭６０－２５７４１号公報

本発明は、亀裂が発生してもその進展を抑え、シュートとしての使用が継続可能な長寿命の副原料投入シュートを提供する。

発明者らは、シュートの亀裂の発生状況、進展状況を観察、検討の結果、亀裂が発生してもその進展を抑えられるシュートを見出した。その詳細は以下の通りである。

（１）製鋼の副原料投入シュートであって、その内壁には、シュートを転炉上に設置した場合に副原料が上部から落下接触する範囲で、かつシュート内壁の円周方向で真下を０°としたときに、少なくともシュート内壁の円周下半分の両サイド±４０°までの範囲に、シュート中心に向かって硬度が大きくなるように、金属が溶接または肉盛り溶接された複数の層が形成されており、当該複数の層のシュート内壁側の最下層は、接触面積が小さくなるようにシュート内壁円周方向に並べて敷き詰められた短冊状の金属に対して溶接または肉盛り溶接がなされた構造であることを特徴とする副原料投入シュート、である。

（２）複数の層のシュート内壁側の最下層には、異なる断面形状の短冊状の金属が交互に並べられており、異なる断面形状の組み合わせは四角と円、四角と楕円、四角と六角形の何れかであることが好ましい。

（３）また前記副原料投入シュートは内筒と外筒の二重構造で、内筒の内壁に前記複数の層があり、内筒と外筒の間が冷却水流路である、または内筒と外筒の間に冷却水流路が配置されていることが好ましい。

（４）さらに前記副原料投入シュートは、内壁に硬度の異なる複数の層が配置された筒の１層構造で、当該筒の外壁に冷却装置が配置されていることがこのましい。

本発明により、亀裂が発生してもその進展を抑え、シュートとしての使用が継続可能な長寿命化を図ることが出来、好ましい。

本願発明に係る副原料投入シュートの断面図およびその詳細構造の概要を表した図である。 本願発明に係る副原料投入シュートの水冷構造として、特許文献１に記載の水冷構造を適用した例の概略を示した図であり、その横断面を表した図である。 本願発明に係る副原料投入シュートの水冷構造として、特許文献１に記載の水冷構造を適用した例の概略を示した図であり、図２のＡ－Ａ’断面を表した図である。

本発明の詳細を以下に説明する。また実施形態の一例を図１に示し、以下の説明はこれをもとに説明する。

シュート内壁３に、複数の硬度の異なる層を有し、硬度はシュート内壁３からシュート中心に向けて大きくなっている。シュート内壁３からシュート中心に向かって、硬度が大きくなるように金属が溶接または肉盛り溶接された複数の層が形成されていることが好ましい。

複数の硬度の異なる層の中間に、その上または下と同じ硬度の層があっても構わないが、少なくとも最上層４は最下層６より硬度が大きいことが必要となる。また少なくとも最下層６より上の金属は、肉盛り溶接で層をなすことが好ましい。

各層は、例えば図１では最上層４がＭＴ－７００（特殊電極(株)製溶接棒）で硬度がＨＶ５５０～８００、中間層５がＭＴ－３００（同上）でＨＶ２３０～３４０による肉盛り溶接、最下層の丸棒８、四角棒７がＳＳ４００である。尚、シュート１はＳＭ４９０Ａであり、最下層として丸棒、四角棒を溶接するには軟鋼及び４９－ＭＰａ級高張力鋼の全姿勢溶接用の溶接棒（例えば日鉄溶接工業(株)製ＳＦ－１ ＪＩＳ Ｚ３３１３）を用いることが好ましい。

さらに前記のシュート内壁３に配置された複数の硬度の異なる層は、シュート内壁３における副原料の落下の観察状況から、シュートを転炉上に設置した場合に副原料が上部から落下接触する範囲、即ちシュート内壁３の円周方向で真下を０°としたときに、少なくともシュート内壁３の円周下半分の両サイド±４０°までの範囲に配置することが好ましい。尚、シュート長手方向には全長設置が好ましい。但しシュート１の形状や副原料の落下状況から、多少長さを調節したり、円周方向に位置をずらすことをしてもよい。

そして前記のシュート内壁３の複数の硬度の異なる層の内、少なくともシュート内壁３側の最下層６は、シュート内壁３の円周方向に細分化され、かつ隣り合うそれぞれの接触面積が小さい短冊状の金属を円周方向に並べて溶接また肉盛り溶接して敷き詰めた構造とする。「隣り合うそれぞれの接触面積が小さい」ものとするのは、シュート内壁、および上の層との接合を適当に維持しつつ、隣り合う短冊状の金属同士の接合面積を、接合を維持しつつ、できるだけ小さくすることで、層の厚み方向で材料的に不連続の部分を確保し、上の層からの亀裂進展を食い止めるためである。「隣り合うそれぞれの接触面積が小さい」ものとするには、断面形状が六角、円、楕円、などの短冊状の金属を、
・六角、六角、…六角、六角
・円、円、…円、円
・楕円、楕円、…楕円、楕円
・四角、円、四角、円、…、四角、円、四角（図１の例）
・六角、四角、六角、四角、…、六角、四角、六角（・楕円、円、楕円、円、…、楕円、円、楕円
・六角、円、円、六角、…六角、円、円、六角
の様に並べてシュート内壁に溶接していくことが例示できる。

上記の「断面形状が四角、円、四角、円、…、四角、円、四角」の場合の概要が図１に相当し、四角棒７、丸棒８が円周方向に交互に並んでいる。尚、すべて同一断面形状の連続でもよいが、同じ断面形状同士が連続するのは、施工の手間やシュート内壁３や上の層との接合強度から、２つ程度までが好ましい。また四角棒７の連続は、シュート内壁３への溶接時の盛り上がりによって、隣り合う四角棒７の間隔が広がり過ぎてしまい好ましくない。また隣り合う四角棒７や丸棒８同士を先に溶接しておいて、その後シュート内壁３に溶接しようとすると、シュート内壁３に溶接されていない四角棒７や丸棒８などの短冊状の金属の部分が多く発生し、これも好ましくない。

尚、断面形状が多角形のものについては、四角形の他は五角形以上なら問題ないが、溶接等の施工し易さ、多角形への加工のし易さ等を考えると、六角形程度までが好ましい。

前記短冊状の金属は、異なる断面形状のものが交互に並べられていることが好ましく、特に断面形状を四角と円、四角と楕円、四角と六角形の何れかの組み合わせにすると、シュート内壁３と短冊状の金属の接合、短冊状の金属同士の接合を安定して行うことが出来、好ましい。

副原料投入用のシュート１は、シュート１自体を冷却する構造を備えることが好ましい。副原料投入シュート１は内筒と外筒９の二重構造で、内筒の内壁に前記複数の層があり、内筒と外筒９の間が冷却水流路である、または内筒と外筒の間に冷却水流路が配置されているものとすることが好ましい。また、副原料投入シュート１は、内壁３に硬度の異なる複数の層が配置された筒の１層構造で、当該筒の外壁２に冷却装置が配置されているものとすることも好ましい。例えば図２、図３に示す様に、特許文献１に記載の水冷構造の例を用い、シュート外筒９を設けて、シュート外壁２とシュート外筒９の間に導水管１１を設け、当該導水管１１の中に冷却水（給水）１０を通じ、シュート外壁２とシュート外筒９の間から冷却水（排水）１２を通じて系外に排出する。図２はシュート横断面、図３は図２のＡ－Ａ’断面を表している。

１ シュート
２ シュート外壁
３ シュート内壁
４ 最上層
５ 中間層
６ 最下層
７ 四角棒
８ 丸棒
９ シュート外筒
１０ 冷却水（給水）
１１ 導水管
１２ 冷却水（排水）

Claims (4)

1. 製鋼の副原料投入シュートであって、
   その内壁には、シュートを転炉上に設置した場合に副原料が上部から落下接触する範囲で、かつシュート内壁の円周方向で真下を０°としたときに、少なくともシュート内壁の円周下半分の両サイド±４０°までの範囲に、
   シュート中心に向かって硬度が大きくなるように、金属が溶接または肉盛り溶接された複数の層が形成されており、
   当該複数の層のシュート内壁側の最下層は、接触面積が小さくなるようにシュート内壁円周方向に並べて敷き詰められた短冊状の金属に対して溶接または肉盛り溶接がなされた構造であることを特徴とする副原料投入シュート。
2. 複数の層のシュート内壁側の最下層には、異なる断面形状の短冊状の金属が交互に並べられており、異なる断面形状の組み合わせは四角と円、四角と楕円、四角と六角形の何れかであることを特徴とする請求項１に記載の副原料投入シュート。
3. 前記副原料投入シュートは内筒と外筒の二重構造で、内筒の内壁に前記複数の層があり、内筒と外筒の間が冷却水流路である、または内筒と外筒の間に冷却水流路が配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の副原料投入シュート。
4. 前記副原料投入シュートは、内壁に硬度の異なる複数の層が配置された筒の１層構造で、当該筒の外壁に冷却装置が配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の副原料投入シュート。

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