JP3718951B2 - 環流管 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は溶鋼の脱ガス精錬炉における環流管に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、溶鋼の脱ガス精錬炉にＲＨ装置があり、この装置を用いた脱ガス法では、溶鋼の上昇、下降を真空槽内で行い、吹き込みＡｒガスによる撹拌を利用し、Ｈ₂ 、Ｎ₂ 等のガスを除去し、溶鋼の高純度化を図っている。これらの精錬炉は、れんがにて内張りされているが、環流管は、特に損耗が激しい部位となっている。
【０００３】
従来、この環流管れんが構造は図２、３に示されるとおりである。一般に環流管れんが構造は、垂直方向に上下３分割、水平方向には円周を２４分割した円筒形であり、また環流管れんがが下部槽から脱落しないよう、環流管れんがの下部で外径を変更し、外巻きのれんがと鉄皮で支持している構造となっている。さらに、稼働中の熱膨張による鉄皮の変形、いわゆる足の開きの影響を緩和するため、下部にはキャスタブル耐火物が内張りされている。
【０００４】
しかし、稼働中は溶鋼と接する稼動面と溶鋼に接しない背面との間の温度分布による熱膨張差により、環流管のれんがの外周に環流管の管軸方向に引張応力を生じ、環流管の割れ、目地開きを引き起こす。さらに、環流管の足の開き、敷れんがの熱膨張によって環流管が押されることにより、環流管の割れ、目地開きを助長し、溶鋼の侵入による鉄皮赤熱、ひどい場合には漏鋼等のトラブルが発生し、脱ガス槽下部、浸漬管等のれんがの残厚が十分あるにも関わらず、炉を停止することを余儀なくされている。
【０００５】
従来は、この問題に対し、特開平１−４０８８８号公報に示されるように、環流管のれんがを内巻きと外巻きの２層巻き構造にし、外巻きれんがで拘束することにより環流管の横目地を締めつけ、溶鋼の進入を防止していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明では、２層巻き構造にしても防止しきれない、環流管の割れ、目地開きに対して、さらに低減効果のある環流管形状を提案することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
従来構造では、環流管れんがを支持するため、脱ガス下部槽の最下部で環流管の外側の径を変更し、れんがを鉄皮で支持するような形状になっている。しかし、環流管の内股の部分は上部は上面、内面が溶鋼に接し２面加熱されるので温度勾配が小さくなっているが、最下部では内面からの片面加熱のみで、外面は取鍋上方の雰囲気に露出しており、鍋内の溶鋼からの輻射熱を受けるのみなので、温度勾配が大きい。温度勾配の大きい部分で、れんがを支持するような構造にすると、れんがの径の変更部分、すなわち、直角部分（切欠部分）で応力集中が起こり、環流管割れの原因となる。そこで、本発明では、環流管の形状を変更することにより、この問題を解決しようとするものである。
【０００８】
本発明は、ＲＨ脱ガス槽の環流管において、環流管の内股の部分、すなわち、２本の垂下する環流管の互いに対向する側の半円周の部分でれんがの内周から外周までの温度勾配が０．５℃／ｍｍ以下の領域に、れんがの受けとなる切欠をれんがの外周に設け、温度勾配が０．５℃／ｍｍを越える領域に、４５°以上のテーパをれんがの外周に設けたことを特徴とする環流管である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は実施例のＲＨ脱ガス槽の環流管の部分の縦断面図である。また、図１には有限要素法による伝熱計算を行った等温線を共に示してある。図１は、ＲＨ脱ガス槽１の中心軸７から右側のみを示したもので環流管れんが３は１本だけ図示されている。鉄皮９の内側には耐火物８が内張されており、その中に環流管２が環流管れんが３によって形成されている。環流管２の内股６側の部分で環流管れんが３の内周から外周までの温度勾配が０．５℃／ｍｍ以下の領域に、れんがの受けとなる切欠１１が設けられている。図１のれんが積み構造では環流管２の内股６側と外側５側で、図４に示すような温度分布となる。図４は横軸に水平部４から下方への距離を取り、縦軸に温度勾配を取って、環流管れんが外周での内股６側と外側５側の温度勾配の値を示したグラフである。環流管２の内股６側では、水平部４の近傍ではれんが内に温度勾配がほとんどなく、水平部４から遠ざかるにつれて温度勾配が大きくなっている。一方、環流管２の外側５側では、水平部４からの距離に係わらず、温度勾配はほぼ一定となっている。これは、内面が高温の鋼から熱を受け、外面は鉄皮となっているからである。環流管の内股６側では水平部４と環流管２からの２面加熱、環流管の外側５側では環流管２からの一面加熱となるからである。
【００１０】
本発明は、図１に示すように、れんがを支持する「受け」（切欠１１）を温度勾配の小さい内股６側の上部の、稼働面に近い位置に作り、温度勾配の大きい環流管の下部はテーパを付け、応力集中を防止するような形状にした。これにより、環流管れんが３の割れを防止することができる。環流管れんが３の下部外周にテーパ１２を付与するのみでも、環流管れんが３の割れを生じる応力集中は防ぐことは可能である。すなわち、環流管下部にテーパを付けるのみでもよいが、これだけでは、環流管れんがが滑り易くなり、れんがが脱落する等の問題を新たに生じるため、れんがの「受け」（切欠１１）を温度勾配の小さい稼働面近傍に作ったものである。れんがの「受け」は、使用末期まで溶損しない範囲でできるだけ温度勾配の小さい上面近くに設けるのが望ましい。また、環流管下部のテーパ１２は図１では環流管２の途中からつけているが、環流管れんが３の最下部からテーパをつけてもよい。
【００１１】
環流管れんが３の内股側の「受け」（切欠１１）は環流管れんが３の温度勾配が０．５℃／ｍｍ以下の領域に形成することが望ましい。内股側の温度勾配が０．５℃／ｍｍを越える領域では直角の形状のれんがの「受け」（切欠）を作ると、熱応力により環流管の変形が大きいのに対し、内股側のれんがの拘束力が強く、環流管れんが割れの原因となる。したがって、温度勾配が０．５℃／ｍｍを越える領域では、テーパを付け、直角部分を作らない構造にするのが望ましい。また、テーパは４５°以上とした。４５°未満では、応力低減効果がほとんど見られないからである。
【００１２】
本発明では環流管の内股とは、環流管の中心を通り２本の環流管の中心を結ぶ軸と垂直な面に対して内側を指すものであり、この範囲では温度勾配が０．５℃／ｍｍ以下の部分に環流管れんがの受けを設置すればよい。
環流管れんがの外側では鉄皮によるれんがの拘束力が小さく、れんがの変形が比較的自由になるために温度勾配が０．５℃／ｍｍを超えてもれんがの割れは生じにくい。また多少の目地開き、割れなどが発生しても、環流管れんがの背面温度が低いことから、溶鋼の侵入による鉄皮赤熱、漏鋼等のの問題が生じ難い。従って、図４では環流管れんがの外側では温度勾配が０．５℃／ｍｍを超えているが、この部位で環流管れんがの受けを設置しても問題はない。
【００１３】
本発明による図１に示す環流管構造を設計し、ＲＨ装置に適用したところ、従来、環流管割れ、目地開き等で使用停止となる２０００ｃｈ耐用時点においても、鉄皮赤熱等の現象は見られなかった。更に、使用を続け２５００ｃｈにて炉を停止した。
【００１４】
【発明の効果】
本発明によれば、環流管の割れ、目地開きを低減させることができ、ＲＨ装置の寿命延長に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の環流管の縦断面図である。
【図２】従来例の環流管の縦断面図である。
【図３】環流管の平面図である。
【図４】環流管の敷からの距離と温度勾配との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１ ＲＨ脱ガス装置
２ 環流管
３ 環流管れんが
４ 敷
５ 外側
６ 内股
７ 中心軸
８ れんが
９ 鉄皮
１１ 切欠
１２ テーパ
１３ キャスタブル耐火物

Claims (1)

1. ＲＨ脱ガス槽の環流管において、２本の垂下する環流管の互いに対向する側の半円周の部分でれんが内の温度勾配が０．５℃／ｍｍ以下の領域に、環流管れんが受けとなる切欠を環流管れんがの外周に設け、温度勾配が０．５℃／ｍｍを越える領域に、４５°以上のテーパを環流管れんがの外周に設けたことを特徴とする環流管。

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