JP3874388B2 - 真空脱ガス装置用環流管 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は真空脱ガス装置用環流管に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、溶鋼などの金属溶湯を真空室に吸引することにより、溶鋼などの金属溶湯を脱ガス処理する真空脱ガス装置が提供されている。真空脱ガス装置は、真空室を形成する鉄皮と、鉄皮の下部に2個並設された浸漬管と、各浸漬管の上部に配置された環流管とを備えている。溶鋼等の金属溶湯を脱ガス処理するにあたっては、取鍋の溶鋼などの金属溶湯に各浸漬管の下部を浸漬させた状態で、一方の浸漬管及び環流管を経て、溶鋼などの金属溶湯を真空室に吸引して脱ガスする。脱ガスされた溶鋼などの金属溶湯は、他方の環流管及び浸漬管を経て取鍋に戻る。この環流管は、従来より、図9に示すように、マグネシアークロム質の焼成れんが(以下、マグクロれんがとも称す)100を多数個用い、モルタルを用いて円筒形状をなすように組み立てて構成されている。
【0003】
この焼成マグクロれんが100は、熱間強度が高いため、100トン/minの速度で溶鋼等の金属溶湯が環流したとしても、摩耗を低減させ得る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したマグクロれんが100はプレス成形・焼成工程を経て製造されることから、プレス設備の関係上、その大きさは限られており、サイズが大きな環流管を一体成形型として製造することはできない。従って前述したように、50〜100個と多数のマグクロれんが100を円筒形状に組み立てて環流管を構成することになる。
【0005】
このような環流管では、マグクロれんが100同士の接合部である目地の先行損傷が顕著に現われ易く、環流管の長寿命化は必ずしも充分ではない。そのため、吹きつけ材、圧入材といった不定形耐火物による大がかりな補修が必須である。
【0006】
本発明は上記した実情に鑑みなされたものであり、長寿命化に有利な環流管を提供することを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る真空脱ガス装置用環流管は、金属溶湯を脱ガスしつつ環流させる真空脱ガス装置の下部に装備される環流管であって、
縦形の溶湯通過孔を形成する厚肉筒形状をなす一体化されたアルミナ系プレキャストブロックで構成されていることを特徴とするものである。
【0008】
このように厚肉筒形状をなす一体化されたアルミナ系プレキャストブロックで環流管が構成されているため、れんが同士間の目地をなくし得る。よって目地の先行損傷は防止される。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明の環流管に係るプレキャストブロックは、プレス成形ではなく、鋳込み成形で形成したブロックを意味する。アルミナ系プレキャストブロックは、耐スポーリング性を考慮してアルミナを基材として構成できるが、溶鋼などの金属溶湯に対する耐摩耗性、熱間強度等の一層の確保を考慮すれば、アルミナ−マグネシア系で構成することが好ましい。従って、アルミナ系プレキャストブロックの組成は、重量比でアルミナが70〜95%、マグネシアが5〜30%にできる。殊に、重量比でアルミナが85〜95%、マグネシアが5〜15%が好ましい。
【0010】
上記したアルミナ系プレキャストブロックは、原料に流動性促進材及びセメントを添加したキャスタブル材を鋳込み成形して形成できる。成形後に乾燥することが好ましい。流動性促進材により鋳込み成形性が確保される。セメントにより焼成前のブロックのハンドリング強度が確保される。流動性促進材は、平均粒径が5μm以下のシリカ系またはアルミナ系の超微粉を採用でき、殊に平均粒径が1μm以下(0.01〜1μm)の超微粉を採用できる。セメントはアルミナセメントやポルトランドセメント等を採用できる。流動性促進材やセメントの割合は適宜選択できるものの、原料、流動性促進材、セメント等を配合した混合材料を100%としたとき、流動性促進材は耐食性及び熱間強度を考慮して重量比で0.5〜7%、殊に0.5〜5%にでき、同じくセメントも耐食性及び熱間強度を考慮して重量比で0.5〜10%、殊に0.5〜3%にできる。
【0011】
上記したアルミナ系プレキャストブロックは、溶湯通過孔を形成する内壁面の上部が上方に向かうにつれて拡開する向きに傾斜した傾斜拡開部をもつことができる。傾斜拡開部は、溶鋼などの金属溶湯の案内作用を奏する。傾斜拡開部は円弧状に拡径傾斜していても良いし、直線状に拡径傾斜していても良い。
【0012】
また上記したアルミナ系プレキャストブロックは、アルミナ−マグネシア系の厚肉筒状の本体と、本体の内周面に一体的に積層されたアルミナ−シリカ系の筒状層とで構成されている。この形態によれば、溶鋼などの金属溶湯が接触する筒状層において、耐食性が優れているものの熱膨張が大きいマグネシアの量を抑えているため、筒状層の熱膨張を低めに抑え得、熱膨張に起因する熱スポーリングを抑えるのに有利である。上記した事情を考慮すれば、本体の組成としては重量比でアルミナが85〜95%、マグネシアが5〜15%にでき、筒状層の組成としてはアルミナが85〜95%、シリカ5〜15%にできる。シリカは粗粒、中粒、微粒、粉末のいずれの形態で添加しても良い。なお本体の肉厚を100とすると、筒状層の肉厚は例えば10〜30にできる。
【0013】
上記したアルミナ系プレキャストブロックの内部には芯金、補強材を埋設することができる。芯金は、アルミナ系プレキャストブロックの溶湯通過孔を1周する筒構造にできる。芯金の材質は例えば炭素鋼、ステンレス鋼を採用できる。補強材としてはファイバーを採用できる。ファイバーの平均長は例えば20〜50cmを採用できる。ファイバーの材質としては、環流管の使用温度などの条件を考慮すると、ステンレス鋼等の高合金金属を採用できる。補強材の割合は、アルミナ系プレキャストブロックを100%としたとき重量比で例えば2〜10%にできる。
【0014】
【実施例】
以下、本発明の第1参考例を具体的に説明する。
【0015】
本参考例は、RH脱ガス装置とも呼ばれる真空脱ガス装置に使用される環流管に適用した例である。この環流管の断面図を図1に示す。図1に示すように、環流管S1を構成するアルミナ系プレキャストブロック1は、プレス成形工程を経ず、鋳込み成形を経て形成された一体成形品であり、縦方向に貫通する溶湯通過孔10と、溶湯通過孔10を形成する内壁面11と、内壁面11とほぼ同軸的な外壁面12と、端面13,14とを備えている。下側の端面14の外周部にはリング状の溝1pが形成されている。
【0016】
プレキャストブロック1のサイズは、内径が約60cm、外径が約110cm、高さが約100cmである。本実施例のプレキャストブロック1を構成する際の原料の配合を表1に示す。表1によれば、重量比でアルミナが92%、マグネシアが5%、マイクロシリカが3%である。
【0017】
【表1】
【0018】
ここで、超微粉であるマイクロシリカの粒径は0.01〜1μm程度である。
上記した原料を混合した混合材料に重量比で水5%(重量部)を添加し、流動性をもつキャスタブル材を形成する。そして鋳込み枠に振動を加えながら、キャスタブル材を鋳込み枠に鋳込み成形する。
【0019】
本参考例によれば、流動性促進材として機能する超微粉であるマイクロシリカが配合されているため、キャスタブル材の流動性が確保され、鋳込み成形が良好となる。その後、300℃にて48時間乾燥する。その後、脱枠してプレキャストブロック1とする。このプレキャストブロック1はアルミナセメントによる硬化作用により、良好なるハンドリング強度を備えている。
【0020】
本参考例では原料の混練・鋳込み・脱枠の作業合計時間は約1時間であり、上記した従来技術で述べたマグクロれんがをモルタル付けにて組み立てる場合に比較して、実質の生産時間は約1/10まで短縮でき、生産性の向上を図り得る。
【0021】
このプレキャストブロック1を環流管S1として真空脱ガス装置に装備した形態を図2に示す。図2に示すように、真空脱ガス装置は、内張りれんが層20をもつ円筒形状の鉄皮21と、鉄皮21の下部に設けた2個の浸漬管22と、各浸漬管22の上方に配置した環流管S1とを備えている。内張りれんが層20で真空室Aが形成される。鉄皮21の下部には、径内方向に延設されたリング状のフランジ部21cが形成されている。鉄皮21のフランジ部21cにプレキャストブロック1の溝1pを、モルタルを介在させた状態で載せることにより、環流管S1は、浸漬管22の上方で位置決めされて配置されている。環流管S1には、これが変位せぬように内張りれんが層20の下面が載せられている。なお、内張りれんが層20と底れんが層は、不定形により施工される場合もある。
【0022】
取鍋内の溶鋼M(一般的には1500〜1650℃)を脱ガス処理するにあたっては、取鍋の溶鋼Mに各浸漬管22の下部を浸漬させた状態で、真空室Aを減圧する。これにより一方の浸漬管22及び環流管S1を経て、溶鋼を矢印B1方向に吸引して脱ガス処理する。脱ガスされた溶鋼は、矢印B2方向へ移行し、他方の環流管S1及び浸漬管1を経て取鍋に戻る。このように環流管S1を実使用したところ、マグクロれんがを組み立てた構造の従来の環流管に比較して、目地がないため、環流管S1の長寿命化、耐久性の向上を図り得る。
【0023】
(試験例)
真空脱ガス装置に使用される環流管によれば、溶鋼流による摩耗(=目地損傷)とスラグ浸透とが顕著になり易い。このため、環流管の材質としては、前述したようにアルミナが主体となり、更に、アルミナにマグネシア(MgO)を適量添加した材質とすることが好ましい。このようにすれば、スピネル化により、熱間強度の向上とスラグ浸透の抑制とが効果的に図られる。しかしながらマグネシアが過剰に添加されると、環流管における熱間強度の低下を招くこともある。そこで本発明者は、アルミナーマグネシア系においてマグネシア(中粒)の添加量を適宜変化(重量比で0%,10%,20%,30%,40%,50%)させて試験片(サイズ:25×25×150mm)を形成し、各試験片について熱間強度を試験した。試験はJIS−R2656に基づいた。試験片は、基本的には表1に示す組成に基づいた混合材料に水を添加したキャスタブル材を鋳込み成形し、上述したような条件で形成した。試験の結果を図3に示す。図3から理解できるように、マグネシアの過剰な添加は熱間強度の低下を招き易い。そのため環流管となるアルミナ系プレキャストブロックでは、基本的には、重量比でアルミナは70〜95%、マグネシアは5〜30%が好ましい。
【0024】
(第2参考例)
本発明の第2参考例を図4に示す。環流管S2の溶湯通過孔10の上部の片側には、流線形状の傾斜拡開部30が形成されている。傾斜拡開部30のような異形部が設けられている場合であっても、超微粉であるマイクロシリカを原料に添加すれば、流動性が増加し、鋳込み成形が容易となる。傾斜拡開部30を溶湯通過孔10の上部に形成すれば、溶鋼流の案内作用が確保される。またコーナ部に代えて傾斜拡開部30を形成しているため、表面層の剥離防止にも有利である。
【0025】
(第1実施例)
本発明の第1実施例を図5に示す。溶湯通過孔10を形成する内壁面11は、初期の熱スポーリングが発生し易い。従って、内壁面11は低熱膨張性であることが好ましい。従って本実施例によれば、環流管S3を構成するアルミナ系プレキャストブロック1は、アルミナ−マグネシア系の厚肉筒状の本体40と、本体40の内周面に一体的に積層されたアルミナ−シリカ系の筒状層41とで構成されている。筒状層41の厚みは約20〜30mmである。
【0026】
本実施例によれば、本体40を形成するように配合したキャスタブル材を鋳込む操作と、筒状層41を形成するように配合したキャスタブル材を鋳込む操作とをそれぞれ実行する。
【0027】
本体40の組成は、表1に示した場合と同様に、重量比でAl2 O3 が約92%、MgOが約5%、SiO2 が約3%の組成をもつ。筒状層41は重量比でAl2 O3 が約85%、SiO2 が約15%の組成をもつ。即ち、筒状層41においては、Al2 O3 及びMgOの量を減少し、粒状または微粉状のSiO2の量を増加し、これにより筒状層41における熱膨張量を低めに抑えている。よって、溶湯通過孔10を形成する筒状層41は、耐熱スポーリング性が向上する。
【0028】
(第3参考例)
本発明の第3参考例を図6に示す。本参考例によれば、環流管S4を構成するアルミナ系プレキャストブロック1は、アルミナ−マグネシア系の厚肉筒状の本体50と、本体50の上部に一体的に積層されたアルミナ−シリカ系の上筒状体51とで構成されている。本体50の組成は、表1に示す場合と同様に、重量比でAl2 O3 が約92%、MgOが約5%、SiO2 が約3%程度の組成をもつ。上筒状体51は重量比でAl2 O3 が約85%、SiO2 が約15%程度の組成をもつ。即ち上筒状体51においては、Al2 O3 及びMgOの量を減少し、粒状または微粉状のSiO2の量を増加し、上筒状体51における熱膨張量を低めに抑えている。これにより上筒状体51の耐熱スポーリング性が向上する。
【0029】
(第4参考例)
本発明の第4参考例を図7に示す。本参考例によれば、環流管S5を構成するアルミナ系プレキャストブロック1の内部には、Vスタッド60aが固定された円筒形状の補強用の芯金60が埋設されている。本参考例によれば、超微粉であるマイクロシリカにより流動性が確保されているため、芯金60が配置されていても、鋳込み成形が容易である。本参考例によれば、芯金60による補強効果により、アルミナ系プレキャストブロック1に亀裂が発生したときであっても、亀裂発生による浮き上がりを防止したり、亀裂の広がりによる溶湯の侵入を防止したりするのに有利である。
【0030】
(第5参考例)
本発明の第5参考例を図8に示す。本参考例によれば、環流管S6を構成するアルミナ系プレキャストブロック1には、ステンレス鋼で形成されたファイバー状の補強材70が埋設されて強化されている。補強材70の平均長さは約40mmである。プレキャストブロック1を100%としたとき、補強材70は重量比で約3%である。
【0031】
【発明の効果】
本発明に係る真空脱ガス装置用環流管によれば、厚肉筒形状をなす一体化されたアルミナ系プレキャストブロックで構成されているため、目地をなくし得る。よって目地の先行損傷を防止できる。よって長寿命化、耐久性の向上に有利である。またアルミナ系プレキャストブロックで構成された環流管は、耐摩耗性、耐熱スポーリングの向上に有利である。
【0032】
筒状層においては、Al 2 O 3 の量を減少し、SiO 2 の量を増加し、これにより 筒状層における熱膨張量を低めに抑えている。よって、溶湯通過孔を形成する筒状層は、耐熱スポーリング性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1参考例に係るアルミナ系プレキャストブロックの断面図である。
【図2】アルミナ系プレキャストブロックを環流管として真空脱ガス装置に装備した状態を示す要部の断面図である。
【図3】マグネシアの添加量と熱間強度との関係を示すグラフである。
【図4】第2参考例に係るアルミナ系プレキャストブロックの断面図である。
【図5】第1実施例に係るアルミナ系プレキャストブロックの断面図である。
【図6】第3参考例に係るアルミナ系プレキャストブロックの断面図である。
【図7】第4参考例に係るアルミナ系プレキャストブロックの断面図である。
【図8】第5参考例に係るアルミナ系プレキャストブロックの断面図である。
【図9】従来技術に係る環流管に用いられるブロックの斜視図である。
【符号の説明】
図中、1はプレキャストブロックを示す。
Claims (7)
- 金属溶湯を脱ガスしつつ環流させる真空脱ガス装置の下部に装備される環流管であって、
縦形の溶湯通過孔を形成する厚肉筒形状をなす一体化されたアルミナ系プレキャストブロックで構成されており、
前記アルミナ系プレキャストブロックは、アルミナ−マグネシア系の厚肉筒状の本体と、該本体の内周面に一体的に積層されたアルミナ−シリカ系の筒状層とで構成されていることを特徴とする真空脱ガス装置用環流管。 - 前記アルミナ系プレキャストブロックは、アルミナ系の原料に流動性促進材及びセメントを添加したキャスタブル材を鋳込み成形して形成されていることを特徴とする請求項1に記載の真空脱ガス装置用環流管。
- 前記流動性促進材は平均粒径が5μm以下のシリカ系またはアルミナ系の超微粉であることを特徴とする請求項1に記載の真空脱ガス装置用環流管。
- 前記アルミナ系プレキャストブロックは、前記溶湯通過孔を形成する内壁面の上部が上方に向かうにつれて拡開する向きに傾斜した傾斜拡開部をもつことを特徴とする請求項1に記載の真空脱ガス装置用環流管。
- 前記アルミナ系プレキャストブロックは内部に芯金または補強材をもつことを特徴とする請求項1に記載の真空脱ガス装置用環流管。
- 前記アルミナ系プレキャストブロックにおいて、前記本体の組成は、重量比で、アルミナが70〜95%、マグネシアが5〜30%とされており、前記筒状層の組成はアルミナが85〜95%、シリカが5〜15%とされていることを特徴とする請求項1に記載の真空脱ガス装置用環流管。
- 前記本体を形成するように配合したキャスタブル材を鋳込む操作と、前記筒状層を形成するように配合したキャスタブル材を鋳込む操作とを実行して形成されることを特徴とする請求項1に記載の真空脱ガス装置用環流管。
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JP2012001742A (ja) * | 2010-06-14 | 2012-01-05 | Shinagawa Refractories Co Ltd | Rh炉用環流管耐火物 |
-
1998
- 1998-03-31 JP JP08575398A patent/JP3874388B2/ja not_active Expired - Lifetime
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