JP4214084B2 - ポーラスプラグの洗浄方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、溶製した溶鋼を保持する取鍋、転炉などの溶鋼容器に取付けられているポーラスプラグに付着及び気孔中に浸潤している地金などの付着物を洗浄するためのポーラスプラグの洗浄方法及び装置に関するものである。

取鍋などの溶鋼容器による精錬法においては、溶鋼容器の底部にポーラスプラグを設置し、当該ポーラスプラグより受鋼した溶鋼中にアルゴン等の不活性ガスを吹き込み、溶鋼の攪拌が行われている。そして、この精錬において、ポーラスプラグは、スポーリングによる剥離、溶損、気孔中への地金又はスラグの浸潤などといった損傷を受けることがよく知られている。また、このような問題を改善して例えば、特開平６−２７９８２９号公報（特許文献１）、特公昭６３−２５０５０号公報（特許文献２）及び特開平４−１６２９４６号公報（特許文献３）などに提案されたものがある。

特許文献１に提案のポーラスプラグの補修方法は、ポーラスプラグの損傷部表面の劣化部を除去したのち、不定形耐火物中に、焼成後灰分等の残存のない材質の１０μｍ以下の可燃性微粉あるいは線状成形体を混入した補修用耐火物で継足し補修し、焼成初期段階からポーラスプラグより酸素ガスを送給せしめ、開気孔となる可燃性微粉あるいは線状成形体の焼却除去を促進する、ポーラスプラグの補修方法である。

上記提案の補修方法によれば、損傷したポーラスプラグを交換することなく、損傷部を除去するだけで補修が行えるといった利点を有するものの、気孔中への地金又はスラグの浸潤はどの程度の深さにまで及んでいるかは判断が難しく、十分な除去がなされない場合には、焼成初期段階での酸素ガスの送給が不十分になることが懸念される。

特許文献２に提案のポーラスプラグの付着物除去方法は、溶湯容器に装着したポーラスプラグの付着物を除去する方法において、容器内溶湯の鋳込終了後から排滓終了迄の適宜期間にわたりポーラスプラグに支燃性ガス（酸素ガス又はこれを含有する空気等の混合ガス）を圧送する、ポーラスプラグの付着物除去方法である。

上記提案のポーラスプラグの付着物除去方法によれば、鋳込終了後の溶湯容器内に未だ溶融スラグが存在している状態から支燃性ガスをポーラスプラグに送給するので、送給された支燃性ガスは、鋳込終了後の溶融スラグ中のＦｅ又はＭｎ等と酸化反応して発熱し、またこの酸化反応により又は支燃性ガス自体の気泡により溶融スラグが攪拌され、これによってポーラスプラグの上面に付着し、又は上層部の気孔中に差し込んでいた地金もしくはスラグの固着物が溶融し又は剥離してポーラスプラグから排出除去される。この後、ポーラスプラグに支燃性ガスを送給しつつ、溶湯容器を傾動して排滓するので、ポーラスプラグから噴出する支燃性ガスはポーラスプラグの保有熱により着火して燃焼しており、この燃焼による熱によってポーラスプラグに付着し又は差し込んでいた地金もしくは溶融スラグは完全に除去され、ポーラスプラグが洗浄されるといった利点を有するが、ポーラスプラグから酸素ガスを送給するため、ポーラスプラグ内まで高熱に保持され、ポーラスプラグの上層部が必要以上に溶損することが懸念される。

特許文献３に提案の連続鋳造用タンディッシュの清浄方法は、ポーラスプラグを備えたタンディッシュを、前トライの鋳込終了後、鋳込ラインから外し、タンディッシュ内残鋼を排出すると共に、タンディッシュの清浄を行なうに際し、前トライの鋳込終了後までポーラスプラグにアルゴンガスを供給し続け、次いでアルゴンガスに代えて窒素ガスをポーラスプラグに供給しつつ酸素ガスジェットによるポーラスプラグの洗浄を行なう、連続鋳造用タンディッシュの清浄方法である。

上記の連続鋳造用タンディッシュの清浄方法によれば、ポーラスプラグの気孔の閉塞を確実に防止できるといった利点を有するが、鋳込ラインから外した後もアルゴンガス及び窒素ガスを流し続けるため、整備作業場を鋳込ラインの近傍に設ける必要があり、整備作業場の設置の自由度がない。逆に自由度を設けて整備作業場を設置すると、鋳込ラインを大きく外れた場合には、ガスの供給管を取付けたままタンディッシュを移動しなければならず、移動作業が非効率になる。
特開平６−２７９８２９号公報 特公昭６３−２５０５０号公報 特開平４−１６２９４６号公報

本発明は、上記の事情に鑑みなしたものであって、その目的は、ポーラスプラグの損傷を極力少なくしてチャージ後のポーラスプラグの洗浄が行なえるポーラスプラグの洗浄方法及び装置を提供するものである。

本発明者等は、上記の目的を達成するべく鋭意検討と試験を行い本発明を完成せしめたもので、これまでの洗浄方法では、特許文献２の従来技術に説明されているような、排滓後の溶鋼容器を横置きし、その内側より内底のポーラスプラグに向けてパイプの先端より酸素ガスを吹き出させて付着した地金やスラグを溶解除去していたが、酸素ガスの吹き出し圧力が洗浄開始から終了まで同じ場合には、高い圧力ではポーラスプラグの溶損が大きく寿命が短くなり、ポーラスプラグの原単位が高くなっていた。また、逆に低い圧力ではポーラスプラグの溶損は低減できる反面、気孔中に浸潤した地金やスラグまでを完全に抜き出すには時間がかかり作業性が悪い、また気孔中に地金やスラグが残存することが懸念された。そこで、本発明は、以下の如き構成を採用したものである。

請求項１に係る発明は、溶鋼容器の外側でポーラスプラグに接続されている配管より不活性ガスを吹き込む一方、溶鋼容器の内側より酸素ガスを吹付け、ポーラスプラグの気孔中に浸潤している地金などの付着物を洗浄するポーラスプラグの洗浄方法であって、前記不活性ガスの流量を測定しながら洗浄を行うとともに、その不活性ガスの流量が上昇し、その流量が所望流量に達したら、酸素ガスの吹付け圧力を所定洗浄圧力に減圧して洗浄を行うことを特徴とするポーラスプラグの洗浄方法とするものである。

請求項２に係る発明は、上記請求項１に記載のポーラスプラグの洗浄方法において、不活性ガスの流量変化が、そのポーラスプラグが正常時に流れる流量の３０〜５０％の流量に変化したら、酸素ガスの吹付け圧力を洗浄開始時の２０〜７０％に減圧して洗浄を行うポーラスプラグの洗浄方法とするものである。

請求項３に係る発明は、溶鋼容器の外側でポーラスプラグに着脱自在に接続され、途中に流量計を備える不活性ガス配管と、分岐管路の合流側に電磁三方切替弁を備え、且つ、分岐管路の一方に減圧弁を備える酸素ガス配管と、前記流量計からの流量信号に基づいて、不活性ガスの流量が上昇し、その流量が所望流量に達したら、酸素ガスの吹付け圧力を所定洗浄圧力に減圧するよう前記電磁三方切替弁の切替を行う制御装置と、を備えてなることを特徴とするポーラスプラグの洗浄装置とするものである。

本発明によれば、溶鋼容器の外側でポーラスプラグに接続されている配管より不活性ガスを流量を測定しながら吹き込む一方、溶鋼容器の内側より酸素ガスを吹付けてポーラスプラグに付着している地金などの付着物を洗浄するに当たり、前記不活性ガスの流量変化に基づいて前記酸素ガスの吹付け圧力を制御して洗浄を行うようにしているので、酸素ガスの吹付け圧力をポーラスプラグの通気開始に合せてタイミングよく低圧に切替えることができる。これにより、作業性を損なうことなく、ポーラスプラグの損傷を極力少なくしてチャージ後のポーラスプラグの洗浄が行なえる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係るポーラスプラグの洗浄装置とその実施状態の模式図である。図において、１は取鍋（溶鋼容器）、２はポーラスプラグの洗浄装置である。

取鍋１は、鋳込みなどの操業に使用した後のもので傾動させて排滓が完了したものである。この取鍋１の底にはポーラスプラグ３が設置されており、このポーラスプラグ３の外側には先端にアルゴンガス管や窒素ガス管に連結するための連結管４が取付けられており、図示では整備作業場の窒素ガスを送給する窒素ガス管５に連結されている。

ポーラスプラグ３の洗浄装置２は、窒素ガス管５、この窒素ガス管５の途中に設置された流量計６、及び酸素ガス管７、この酸素ガス管７の途中の分岐管路８、９、この分岐管路８に設置された減圧弁１０、分岐管路８と９の下流側の合流側に設置された電磁三方切替弁１１とを備えるとともに、前記流量計６からの流量信号に基づいて前記電磁三方切替弁１１の切替を行う制御装置１２を備えて構成されている。なお、１３は酸素ガス管７に連結された洗浄用管であって、フレキシブルなホース部１４とこのホース部１４の先の装着管部１５よりなる。また、１６は洗浄作業台であって、作業ステージ１７と取鍋１からの熱が洗浄作業者Ｈに当たるのを遮るための熱遮蔽板１８を備える。

上記洗浄装置２による取鍋１のポーラスプラグ３の洗浄は次の要領で行なわれる。即ち、洗浄作業台１３の前に取鍋１を横に保持して置き、ポーラスプラグ３の連結管４に窒素ガス管５を連結する一方、熱遮蔽板１８の作業孔１９より取鍋１の内底のポーラスプラグ３に向けて洗浄用管１３の装着管部１５を装入する。そして、装入と同時に窒素ガス管５の開閉弁（図示せず）を開にして窒素ガスを、また酸素ガス管７の開閉弁（図示せず）を開にして分岐管路９を通して所定洗浄圧の酸素ガスをそれぞれ送給する。

上記の送給により、ポーラスプラグ３の気孔中に地金やスラグが浸潤していると、所定流量の窒素ガスが流れず少ない流量の窒素ガスが流れることになる。この状態で、所定洗浄開始圧の酸素ガスでポーラスプラグ３の洗浄を行なうが、洗浄の経過と共にポーラスプラグ３の気孔中に浸潤している地金やスラグが溶融し、窒素ガスの背圧を受けて気孔中より吹き出てくる。

上記のようにポーラスプラグ３の気孔中より浸潤していた地金やスラグが吹き出始めると、それに伴い窒素ガス管５を流れる窒素ガスの流量が上昇し始めるので、その流量が所望流量に達したら、酸素ガス管７の電磁三方切替弁１１を切替えて分岐管路８より所定洗浄圧力に減圧した酸素ガスを送給し、その減圧した酸素ガスで窒素ガス管５を流れる窒素ガスの流量が所定の流量に達するまで洗浄を続ける。このように、ポーラスプラグ３の通気に伴う窒素ガスの流量変化に基づいて酸素ガスの洗浄圧力を所定の洗浄開始圧力から所定の減圧した洗浄圧力に制御して洗浄を行うので、作業性を損なうことなく、ポーラスプラグ３の損傷を極力少なくして洗浄することができる。

因みに、上述したポーラスプラグの洗浄装置を用い、酸素ガスの洗浄圧力を表１に示すような洗浄開始圧力とポーラスプラグの通気開始時の減圧した洗浄圧力とに設定して１つのポーラスプラグに対して４回の洗浄を行ない、その時の洗浄開始から窒素ガスの通気開始までの洗浄時間、窒素ガスの通気開始から所定流量が流れるまでの洗浄時間をそれぞれ測定した。また、４回洗浄後のポーラスプラグを回収し、厚みを測定して４回の平均損傷速度を求めた。これらの測定結果と総合評価を表１に併せて示す。なお、本例に用いたポーラスプラグは、取鍋に設置した初期は窒素ガスが約２５０Ｌ／分の流量であったので、通気開始の所定流量を１００Ｌ／分（４０％）に設定した。また、酸素ガスの洗浄開始圧力は高圧ガス規制により最大１０ｋｇ／ｃｍ²とした。

上記表１より明らかなように、従来の洗浄方法では平均損傷速度が５０ｍｍ／回と大きく、ポーラスプラグの損傷が大きく、原単位に与える影響が大きいことが分かる。これに対して、本発明方法のテスト１とテスト２では、通気開始時の酸素ガスの洗浄圧力を洗浄開始時の洗浄圧力（１０ｋｇ／ｃｍ²）の６０％（６ｋｇ／ｃｍ²）と４０％（４ｋｇ／ｃｍ²）に減圧設定したので、窒素ガスの通気開始から所定流量が流れるまでの洗浄時間が長くなるものの、ポーラスプラグの損傷速度が遅くなり、大きく改善されていることが分かる。また、本発明方法のテスト３は、洗浄開始時の洗浄圧力を６ｋｇ／ｃｍ²と低め、通気開始時の酸素ガスの洗浄圧力を洗浄開始時の約７０％（４ｋｇ／ｃｍ²）に減圧設定して洗浄したもので、洗浄開始から窒素ガスの通気開始までの洗浄時間が長くかかり作業性が悪くなる難点はあるものの、ポーラスプラグの損傷速度が遅くなり、大きく改善されることが分かる。

本発明に係るポーラスプラグの洗浄装置とその実施状態の模式図である。

符号の説明

１：取鍋（溶鋼容器） ２：洗浄装置 ３：ポーラスプラグ
４：連結管 ５：窒素ガス管 ６：流量計
７：酸素ガス管 ８、９：分岐管路 １０：減圧弁
１１：電磁三方切替弁 １２：制御装置 １３：洗浄用管
１４：ホース部 １５：装着管部 １６：洗浄作業台
１７：作業ステージ １８：熱遮蔽板 １９：作業孔
Ｈ：洗浄作業者

Claims (3)

1. 溶鋼容器の外側でポーラスプラグに接続されている配管より不活性ガスを吹き込む一方、溶鋼容器の内側より酸素ガスを吹付け、ポーラスプラグの気孔中に浸潤している地金などの付着物を洗浄するポーラスプラグの洗浄方法であって、前記不活性ガスの流量を測定しながら洗浄を行うとともに、その不活性ガスの流量が上昇し、その流量が所望流量に達したら、酸素ガスの吹付け圧力を所定洗浄圧力に減圧して洗浄を行うことを特徴とするポーラスプラグの洗浄方法。
2. 請求項１に記載のポーラスプラグの洗浄方法において、不活性ガスの流量変化が、そのポーラスプラグが正常時に流れる流量の３０〜５０％の流量に変化したら、酸素ガスの吹付け圧力を洗浄開始時の２０〜７０％に減圧して洗浄を行うポーラスプラグの洗浄方法。
3. 溶鋼容器の外側でポーラスプラグに着脱自在に接続され、途中に流量計を備える不活性ガス配管と、分岐管路の合流側に電磁三方切替弁を備え、且つ、分岐管路の一方に減圧弁を備える酸素ガス配管と、前記流量計からの流量信号に基づいて、不活性ガスの流量が上昇し、その流量が所望流量に達したら、酸素ガスの吹付け圧力を所定洗浄圧力に減圧するよう前記電磁三方切替弁の切替を行う制御装置と、を備えてなることを特徴とするポーラスプラグの洗浄装置。

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