JP3235282U

JP3235282U - 大樋の樋先構造

Info

Publication number: JP3235282U
Application number: JP2021003737U
Authority: JP
Inventors: 雄基杉町; 秀和後藤
Original assignee: 山九株式会社
Priority date: 2021-09-29
Filing date: 2021-09-29
Publication date: 2021-12-09
Anticipated expiration: 2031-09-29

Abstract

【課題】大樋の樋先に亀裂が発生しないように防止する大樋の樋先構造を提供する。【解決手段】内側に形成した流路１１で溶融金属を流動させる耐火物１０と、耐火物１０の外側で耐火物１０を支持する外枠２０と、を備える大樋１の樋先構造である。大樋１の樋先は、耐火物１０と外枠２０との間に耐火物１０を乾燥させるときに消失される発泡スチロール２６が介在している。【選択図】図３

Description

本考案は、大樋の樋先構造に関するものである。

高炉には複数の出銑口が設けられており、それぞれの出銑口には大樋が接続されている。一般的に、大樋は耐火物と耐火物を支持する外枠とを備えており、耐火物の内側に形成された流路に、高炉の出銑口から出銑された溶銑を流動させ、先端の樋先から傾注樋に流下させる（特許文献１を参照）。傾注樋に流下された溶銑は次の製鋼工程に搬送させるために傾注樋からトーピードカーに供給される。

特開２０１３−２４９４９８号公報

ここで、大樋は高温の溶銑が流動するときに加熱される。特に大樋の樋先は開放端であることから熱膨張による変形が発生しやすい。大樋の外枠に用いられる例えば鉄の線膨張係数は略１１．８×１０^-6／℃であり、耐火物に用いられる例えばレンガの線膨張係数は略３〜１０×１０^-6／℃であるために、外枠と耐火物との間で熱膨張率が異なる。したがって、大樋の樋先では耐火物が外枠によって引張られたり圧縮されたりすることで耐火物に亀裂が発生してしまうという問題がある。耐火物に亀裂が発生してしまうと亀裂から溶銑が漏れてしまい、場合によっては外枠を溶損させてしまう。
本考案は、上述したような問題点に鑑みてなされたものであり、大樋の樋先に亀裂が発生しないように防止することができる大樋の樋先構造を提供することを目的とする。

本考案の大樋の樋先構造は、内側に形成した流路で溶融金属を流動させる耐火物と、前記耐火物の外側で前記耐火物を支持する外枠と、を備える大樋であって、前記大樋の樋先は、前記耐火物と前記外枠との間に前記耐火物を乾燥機で乾燥させるときに消失される介在物が介在していることを特徴とする。

本考案によれば、大樋の樋先に亀裂が発生しないように防止することができる。

本実施形態の大樋の樋先構造の一例を示す断面図である。本実施形態の大樋の施工方法を説明するための断面図である。本実施形態の大樋の施工方法を説明するための断面図である。

以下、本考案に係る実施形態の大樋の樋先構造について図面を参照して説明する。
図１（ａ）は、本実施形態の大樋１の樋先構造の一例を示す断面図である。
大樋１は、図１（ａ）の紙面に対して垂直な方向を長手方向とする長尺状である。大樋１は、高炉の出銑口から出銑された溶銑等の溶融金属を長手方向に沿って流動させる。
図１（ａ）に示すように、大樋１の樋先は、耐火物１０と、外枠２０と、を備える。

耐火物１０は、溶銑を流動させる機能を有する。耐火物１０は、断面略矩形状を上面中央の位置で下側に向かって凹状に掘り込んだような断面略Ｕ字形状である。耐火物１０のうち凹状の部分が、耐火物１０の内側に形成した流路１１に相当する。流路１１には溶銑が流動する。なお、大樋１には樋先に到達するまでの途中の位置に図示しないスラグ樋が分岐して接続され、スラグ樋には溶銑と分離されたスラグが流動する。したがって、スラグは大樋１から分岐したスラグ樋を流動するため樋先には到達しない。

耐火物１０は、略１５００℃以上の溶銑と接触することから高温に耐え得る材質が用いられる。また、樋先にはスラグは到達しないものの、大樋１のうちスラグ樋まではスラグが流動することから、スラグによる損傷に耐え得る材質が用いられる。耐火物１０の一例として、アルミナ−炭化珪素−カーボンの材質が用いられる。なお、耐火物１０を図１（ａ）に示すように断面略Ｕ字形状に形成するには、アルミナ−炭化珪素−カーボンを後述するように不定形状態で外枠２０内に流し込み、自然乾燥させて硬化させた後に乾燥機を用いて乾燥させることで形成する。ただし、耐火物１０は、上述した材質に限られず、高温およびスラグによる損傷に耐え得る材質を用いることができる。また、耐火物１０は、上述した単一の材質で形成する場合に限られず、複数の材質ごとに積層させるように構成してもよい。

外枠２０は、耐火物１０の外側で耐火物１０を支持する機能を有する。外枠２０は、底壁部２１と底壁部２１の両端側から上側に向かって延出する一対の側壁部２３ａ、２３ｂとを有し、全体が断面略Ｕ字形状である。底壁部２１は、耐火物１０の荷重を支持する。底壁部２１の内周面である底面２２は、耐火物１０の下面と接している。一方、一対の側壁部２３ａ、２３ｂは、それぞれ耐火物１０を左右から覆っているものの、一対の側壁部２３ａ、２３ｂの内周面である内側面２４と耐火物１０とが接していない。具体的には、一対の側壁部２３ａ、２３ｂの内側面２４と耐火物１０との間には隙間２５が設けられていることで、内側面２４と耐火物１０とが離れている。すなわち、本実施形態の大樋１の樋先には、外枠２０の内周面のうち底面２２を除く内側面２４と耐火物１０との間に隙間２５が設けられている。隙間２５は、樋先のうち溶銑の流動方向に沿った所定の範囲に亘って連続して形成されている。具体的に、隙間２５は、樋先のうち溶銑の流動方向に沿った全範囲に亘って形成してもよく、一部の範囲に亘って形成してもよい。また、所定の範囲には樋先の開放端を含めることが好ましい。また、図１（ａ）に示すように、隙間２５の幅Ｗの寸法は、常温時において内側面２４の下端から上端まで略一定である。

なお、大樋１のうち外枠２０の内側面２４と耐火物１０との間に隙間２５が設けられているのは樋先の所定の範囲であり、大樋１の樋先以外では隙間２５は設けられていない。すなわち、大樋１のうち樋先以外では、外枠２０の内周面と耐火物１０とが接している。
また、外枠２０は、溶銑とは接触しないものの耐火物１０を支持することから、耐火物１０を支持し得る材質が用いられる。外枠２０の一例として、鋼鉄が用いられる。ただし、外枠２０は、上述した材質に限られず、耐火物１０を支持し得る材質を用いることができる。また、外枠２０は、底壁部２１と、一対の側壁部２３ａ、２３ｂとを有して構成される場合のみに限られず、その他に大樋１の機能を実現させるための部位を有していてもよい。具体的に、外枠２０は、強度を向上させるための複数のリブを有していてもよい。

上述したように、本実施形態の大樋１の樋先構造は、外枠２０の内周面のうち底面２２を除く内側面２４と耐火物１０との間に隙間２５が設けられている。このように、耐火物１０と外枠２０の内側面２４との間に隙間２５を設けることで、耐火物１０と外枠２０との間で線膨張係数が異なっていて、高温の溶銑により大樋１の樋先が加熱されたとしても、外枠２０の変形が耐火物１０に対して影響を与えることを抑制することができる。換言すると、外枠２０の内側面２４と耐火物１０との間に隙間２５が設けられて縁切りされていることで、外枠２０の変形に追従して耐火物１０が変形しないようにすることができる。

図１（ｂ）は、大樋１の樋先に溶銑が流動することで樋先が加熱されたときの樋先構造の一例を示す断面図である。
大樋１の樋先が加熱されることで、図１（ｂ）に示すように、耐火物１０は流路１１の幅寸法が広がるように変形すると共に、外枠２０は一対の側壁部２３ａ、２３ｂが互いに離れる方向に開くように変形する。このとき、耐火物１０と外枠２０との線膨張係数が異なることから、外枠２０が耐火物１０よりも変形量が大きくなる。しかしながら、外枠２０の内側面２４と耐火物１０とが縁切りされていることにより、耐火物１０には外枠２０の変形による引張り応力が発生しないようにすることができる。

一方、図示は省略するが、大樋１の樋先に溶銑が流動しないときには大樋１の樋先が大気によって冷却されることで、耐火物１０は流路１１の幅寸法が狭くなるように変形すると共に、外枠２０は一対の側壁部２３ａ、２３ｂが互いに近づく方向に閉じるように変形する。耐火物１０と外枠２０との線膨張係数が異なることから、外枠２０が耐火物１０よりも変形量が大きいものの、外枠２０の内側面２４と耐火物１０とが縁切りされていることにより、耐火物１０には外枠２０の変形による圧縮応力が発生しないようにすることができる。
このように、外枠２０の内側面２４と耐火物１０との間に隙間２５が設けられて縁切りされていることで、大樋１の樋先が加熱されたり冷却されたりしても、外枠２０の変形に追従して耐火物１０が変形しないようにすることができる。したがって、大樋１の樋先の耐火物１０に亀裂が発生しないように防止することができる。

次に、上述した大樋１の樋先構造を構成するための施工方法について図２および図３を参照して説明する。大樋１を長期間、使用することで耐火物１０がスラグや溶銑と接触して損傷するために改修をするための施工が必要となる。この場合にはまず、改修対象となる大樋１を高炉から取り外してグランドレベル（地盤表面）に下す。
次に、図２（ａ）に示すように、損傷している耐火物１０を全て取り除いて解体し、外枠２０のみにする。

次に、図２（ｂ）に示すように、大樋１の樋先のうち外枠２０の一対の側壁部２３ａ、２３ｂの内側面２４のそれぞれに発泡スチロール２６を配置する。ただし、大樋１の樋先のうち外枠２０の底面２２には発泡スチロール２６を配置しない。ここで、発泡スチロール２６は、耐火物１０を乾燥機で乾燥させるときに消失される介在物の一例に対応する。発泡スチロール２６は、略板状であり、図１（ａ）で説明した隙間２５を形成する所定の範囲に相当する大きさである。また、発泡スチロール２６は、図１（ａ）で説明した隙間２５の幅Ｗの寸法と略同じ厚みである。なお、発泡スチロール２６は加工が容易であり、施工者は大き目の発泡スチロールを切断することで所望の大きさになるように加工することができる。また、発泡スチロール２６は軽量であり、施工者は手で持ち運ぶことで発泡スチロール２６を所定の位置に簡単に配置することができる。

次に、図２（ｃ）に示すように、大樋１の外枠２０内に型枠２７を吊り下げるように配置する。型枠２７は、略台形状であり、図１（ａ）で説明した耐火物１０の流路１１に相当する形状である。
次に、図３（ａ）に示すように、型枠２７と外枠２０の側壁部２３ａとの間、あるいは、型枠２７と外枠２０の側壁部２３ｂとの間から、発泡スチロール２６を配置させた状態のまま、外枠２０内に不定形状態の耐火物１０を流し込む。不定形状態の耐火物１０は底面２２、発泡スチロール２６、型枠２７によって囲まれた空間に充填される。その後、不定形状態の耐火物１０を自然乾燥させて硬化させる。

次に、図３（ｂ）に示すように、型枠２７を取り外すことで、耐火物１０の上面中央の位置で下側に向かって凹状の流路１１が形成される。図３（ｂ）の状態では、耐火物１０と外枠２０との間に発泡スチロール２６が介在した状態のままである。
次に、バーナ等の乾燥機を用いて略５００℃の高温で耐火物１０を乾燥させる。このとき、乾燥機による熱で発泡スチロール２６が気化して消失する。したがって、図３（ｃ）に示すように、耐火物１０が乾燥した大樋１の樋先には、一対の側壁部２３ａ、２３ｂの内側面２４と耐火物１０との間には隙間２５が形成され、施工が終了する。このようにして施工された大樋１は、再び高炉の出銑口に接続されることで大樋１が改修される。

以上のように、本実施形態によれば、図３（ｂ）に示すように、大樋１を改修する施工の途中段階において、大樋１の樋先では耐火物１０と外枠２０との間に耐火物１０を乾燥機で乾燥させるときに消失される発泡スチロール２６が介在している。したがって、耐火物１０を乾燥させるときに発泡スチロール２６が消失することから、図３（ｃ）に示すように、大樋１の樋先では耐火物１０と外枠２０との間に隙間２５を設けることができ、耐火物１０と外枠２０とを縁切りすることができる。耐火物１０と外枠２０とを縁切りすることで、耐火物１０と外枠２０との間で線膨張係数が異なっていて、高温の溶銑により大樋１の樋先が加熱されたり、加熱された後に大気によって冷却されたりしても、外枠２０の変形に追従して耐火物１０が変形しないようにすることができる。すなわち、耐火物１０と外枠２０とを縁切りすることで、大樋１の樋先の耐火物１０に亀裂が発生しないように防止することができる。

また、本実施形態によれば、大樋１を改修する施工の途中段階において、大樋１の樋先では耐火物１０と外枠２０との間に耐火物１０を乾燥機で乾燥させるときに消失される介在物として発泡スチロール２６を用いている。このように、発泡スチロール２６を用いることで、耐火物１０と外枠２０との間の隙間２５を安価に形成することができる。また、発泡スチロール２６を用いることで、施工者は容易に加工したり、簡単に所定の位置に配置したりすることができる。

また、本実施形態によれば、大樋１を改修する施工の途中段階において、外枠２０の内周面のうち底面２２を除く内側面２４と耐火物１０との間に発泡スチロール２６が介在している。このように外枠２０の底面２２を除いて発泡スチロール２６を配置することで、外枠２０の底面２２と耐火物１０との間に隙間を形成しないようにすることができる。

以上、本考案を上述した実施形態により説明したが、本考案は上述した実施形態に限定されるものではなく、本考案の範囲内で変更が可能である。
上述した実施形態では、耐火物１０を乾燥機で乾燥させるときに消失される介在物の一例として発泡スチロール２６を用いる場合について説明したが、この場合に限られず、高温で消失されるものであればよく、例えば、発泡スチロール２６以外の発泡性の合成樹脂を用いることができる。
上述した実施形態では、大樋１を改修する場合について説明したが、この場合に限られず、大樋１を新規に製造する場合であっても上述した施工方法と同様にして、外枠２０と耐火物１０との間に隙間２５を設けることができる。

１：大樋１０：耐火物１１：流路２０：外枠２１：底壁部２２：底面２３ａ、２３ｂ：側壁部２４：内側面２５：隙間２６：発泡スチロール２７：型枠

Claims

内側に形成した流路で溶融金属を流動させる耐火物と、前記耐火物の外側で前記耐火物を支持する外枠と、を備える大樋であって、
前記大樋の樋先は、前記耐火物と前記外枠との間に前記耐火物を乾燥機で乾燥させるときに消失される介在物が介在していることを特徴とする大樋の樋先構造。
前記介在物は、発泡スチロールであることを特徴とする請求項１に記載の大樋の樋先構造。
前記介在物は、前記外枠の内周面のうち底面を除く内側面と前記耐火物との間に介在していることを特徴とする請求項１または２に記載の大樋の樋先構造。