JP4304944B2 - 溶融金属収納容器およびその外壁冷却方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スライディングノズルおよびその駆動装置を有する溶融金属収納容器でのスライディングノズル駆動装置の過熱を防ぐとともに、その駆動装置と相対する範囲の、溶融金属収納容器の外壁鉄皮の過熱変形をも同時に防止する溶融金属収納容器とその外壁冷却方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
取鍋に代表されるスライディングノズルおよびその駆動装置を有する溶融金属収納容器においては、駆動装置（スライディングノズル開閉用の電動シリンダー，電動モーター等）は容器の外壁である鉄皮の外側に設置されるが、それらは当然各々の耐用温度以下に維持する必要がある。溶融金属を内部に収納した状態では、耐火物の内張りがあっても溶融金属収納容器の外壁である鉄皮は高温となり、その鉄皮からの輻射熱によって鉄皮の近傍に設置された駆動装置の温度も上昇し、耐用温度を超える場合も発生し得る。
【０００３】
真空精錬装置内に保持して高温度で長時間の精錬に供される取鍋については、本出願人が特許文献１にて提案したように、真空精錬容器外面に水冷パネルを設けて駆動装置を間接的に冷却することができる。しかし、このような間接冷却では駆動装置と鉄皮とは反対側の面のみが冷却されることになり、駆動装置の鉄皮に相対する面、ならびに鉄皮の駆動装置に相対する面は冷却されないという不都合があった。
【０００４】
そこで従来は取鍋と駆動装置との間に断熱板を設置するという簡便な方法で、取鍋の鉄皮からの輻射熱を遮断することが行なわれていた。この方法では、鉄皮から駆動装置への輻射熱を遮断することは可能であるが、その反面、断熱板と鉄皮からの放熱量が低減するため、鉄皮温度が耐用温度以上に上昇し、鉄皮変形に至るという問題があった。
【０００５】
【特許文献１】
実開平6-65461 号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
スライディングノズルおよびその駆動装置を有する溶融金属収納容器においては、上述のように駆動装置のみならず、これと相対する溶融金属収納容器の鉄皮の温度上昇を同時に抑制することが必要となる。しかし従来の方法は、この両者の温度上昇の抑制に有効な解決手段を提供するものではなかった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため本発明は、スライディングノズルおよびその駆動装置を有する溶融金属収納容器において、該溶融金属収納容器の外壁である鉄皮であって前記駆動装置と相対する範囲と前記駆動装置との間に断熱板を、該断熱板と鉄皮との間に空隙ができるように設置し、その空隙に、該断熱板下端部に設けた冷却ガス噴出装置から冷却ガスを上方向に流すことを特徴とする溶融金属収納容器の外壁冷却方法（第１発明）を提案する。
【０００８】
さらに本発明は、スライディングノズルおよびその駆動装置を有する溶融金属収納容器において、該溶融金属収納容器の外壁である鉄皮であって前記駆動装置と相対する範囲と前記駆動装置との間に断熱板を、該断熱板と鉄皮との間に空隙ができるように設置し、該断熱板下端部に、前記空隙に冷却ガスを上方向に供給する、該断熱板の巾方向に上向きに複数の冷却ガス噴出口を有する冷却ガスヘッダーからなる冷却ガス噴出装置を設けてなることを特徴とする溶融金属収納容器（第２発明）をも提案するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明が対象とする溶融金属収納容器は、内部に高温の溶融金属を収納し搬送するための容器であり、その底部には溶融金属の排出を制御するスライディングノズルを有するとともに、このスライディングノズルを駆動するための駆動装置（たとえば電動シリンダー，油圧シリンダー，電動モーター等）がその外壁である鉄皮に沿って設けられているものである。なお本発明においては、溶融金属収納容器は、上述の通り、取鍋がその代表的なものとして例示されるが、これに限定されるものではない。
【００１０】
図１に本発明の構成例を示す。すなわち図１は、溶融金属収納容器１と、スライディングノズルの駆動装置を格納する駆動装置格納箱２を模式的に示す正面図である。さらに図１に示した駆動装置格納箱２内の駆動装置３，断熱板４および冷却ガス５を供給するヘッダー６の配置の例を図２に示す。図２の (a)は側面図であり、 (b)は正面図である。なお図２では、駆動装置格納箱２の外殻の全体は表示を省略してある。図２中の８は容器１内に保持された高温の溶融金属を示し、９は内張り耐火物を示す。
【００１１】
本発明では、溶融金属収納容器１の外壁である鉄皮７とスライディングノズル（図示せず）の駆動装置３との間に断熱板４を設置する。その結果、鉄皮７から駆動装置３への輻射熱を遮断でき、溶融金属収納容器１内に溶融金属を収納したし状態でも駆動装置３の温度上昇を抑制することができる。
また断熱板４と鉄皮７との間の空隙に冷却ガス５を流すことによって、鉄皮７からの抜熱を促進して、鉄皮７の温度上昇を防止する。 鉄皮７の温度上昇が防止できれば、鉄皮７から断熱板４に伝わる輻射熱も低減できることになり、駆動装置３の温度上昇の防止に有利となる。以上のように、本発明では、駆動装置３と鉄皮７の温度上昇を抑制することが可能となる。
【００１２】
ここで溶融金属収納容器１の外壁（すなわち鉄皮７）とスライディングノズルの駆動装置３との間に設置する断熱板４は、駆動装置３が輻射熱を受ける範囲に設置するが、その際に鉄皮７との間に一定距離の空隙ができるように設置する。そして鉄皮７を覆う断熱板４の端部からヘッダー６等の冷却ガス噴出装置を介して冷却ガス５として窒素あるいは空気等を鉄皮７と断熱板４との空隙に流し、鉄皮７を冷却する。冷却ガス５は、図２に示すように、断熱板４の下端から上方向に流すと効率的に冷却できる。その理由は、冷却ガス５の流れが鉄皮７表面で加熱されて上昇する空気の自然対流に妨げられないからである。
【００１３】
なお本発明においては、冷却ガス５の供給方法は下記の(1) , (2) の方法があり、いずれの方法を採用しても支障はない。
(1) 溶融金属収納容器１は内部に溶融金属を収納している間は、常に上述のように冷却ガス５を流す。
(2) 溶融金属収納容器１が特定の位置にあるときのみ冷却ガス５を流す。
【００１４】
ただし、上記の (1)の場合は、冷却効率は増大するという効果を発揮する反面、溶融金属収納容器１本体もしくは溶融金属収納容器１の通過する全プロセスに冷却ガス供給設備を整備する必要があり、多大な設備投資と冷却ガス量が必要となり、コストの上昇を招く。したがって、要求される冷却能力，設備上の制約，設備保全の負荷，許容されるコストの範囲等を考慮して、(1) または (2)を適宜選択して採用すれば良い。
【００１５】
本発明者らは、精錬炉や溶解炉等の溶融金属製造設備から溶融金属を溶融金属収納容器１に受け、必要に応じて真空脱ガス等の２次精錬を行ない、連続鋳造等の鋳造設備にて溶融金属を溶融金属収納容器１からタンディッシュや鋳型に流出させるような位置において、溶融金属収納容器１の鉄皮７表面および駆動装置３の鉄皮７に相対する面の温度を連続して測定し、溶融金属を収納した後の時間の経過に伴う鉄皮７の表面温度と駆動装置３の表面温度の推移を調査した。この調査時は、常時冷却ガス５は流さない状態で温度推移を調査した。その結果を図３に示す。
【００１６】
図３から明らかなように、溶融金属収納容器１の鉄皮７およびスライディングノズルの駆動装置３の温度が特に高温に達するのは、溶融金属８を収納してから長時間が経過し、かつ溶融金属収納容器１の直下に溶融金属が存在しそこから多量の輻射熱を受ける鋳造設備上に溶融金属収納容器１が存在するときであることが判明した。
【００１７】
また、鋳造設備にはスライディングノズルの周辺装置の冷却用ガス供給装置が附帯していることが多いという点を考慮すると、上述のようなプロセスの場合、鋳造設備にて溶融金属収納容器１の鉄皮７と断熱板４との間の空隙に冷却ガス５を流すのが最も効率的である。
【００１８】
【実施例】
溶融金属収納容器１として容量280ton／チャージの溶鋼鍋を対象として本発明を適用し、その効果を確認した。転炉にて精錬した後の1550〜1650℃の溶鋼を溶鋼鍋１に１チャージあたり280ton受鋼して、ＲＨ処理を施し、次いで連続鋳造にて溶鋼を鋳造するという一連の操業で溶鋼鍋１を連続して使用した。上述の通り、 この一連の操業のうちの連続鋳造を行なう際に、溶鋼鍋１の外壁（すなわち鉄皮１）およびスライディングノズルの駆動装置３の温度が最も高くなるので、連続鋳造設備に溶鋼を供給する位置で鉄皮１の表面温度と駆動装置３の表面温度を測定した。
【００１９】
なお、図２に示すように、鉄皮１と駆動装置３との間に断熱板４を設置し、かつ断熱板４と鉄皮１との間に空隙を設けて断熱板４の下端から冷却ガス５を供給した。断熱板４と鉄皮１との空隙は40mmとし、冷却ガス５は窒素ガスを使用して、その線流速が５ｍ／sec となるように流した。駆動装置３は電動モーターを使用した。鉄皮１の表面温度を測定した位置Ａおよび駆動装置３の表面温度を測定した位置Ｂは図４に示す通りである。これを発明例とする。
【００２０】
一方、比較例１として、図５に示すように、鉄皮１と駆動装置３との間に断熱板４を設置せず、冷却ガス５を供給しない溶鋼鍋１を用いて一連の操業を行ない、 鉄皮１の表面温度と駆動装置３の表面温度を測定した。その他の条件は発明例と同じであるから説明を省略する。なお図５の (a)は側面図、 (b)は正面図であり、鉄皮１の表面温度を測定した位置Ａおよび駆動装置３の表面温度を測定した位置Ｂを併せて示す。
【００２１】
また比較例２として、図６に示すように、鉄皮１と断熱板４との間に空隙を設けず、冷却ガス５を供給しない溶鋼鍋１を用いて一連の操業を行ない、 鉄皮１の表面温度と駆動装置３の表面温度を測定した。その他の条件は発明例と同じであるから説明を省略する。なお図６の (a)は側面図、 (b)は正面図であり、鉄皮１の表面温度を測定した位置Ａおよび駆動装置３の表面温度を測定した位置Ｂを併せて示す。
【００２２】
図７は、溶鋼鍋１の使用回数と駆動装置３の表面温度との関係を示すグラフであり、図８は、溶鋼鍋１の使用回数と鉄皮１の表面温度との関係を示すグラフである。なおここで、溶鋼鍋１の使用回数は、内張り耐火物を補修した後の受鋼回数である。
図７，図８から明らかなように、発明例および比較例１，２は、いずれも溶鋼鍋１の使用回数の増加に伴い、内張り耐火物９の損耗が進行するため、駆動装置３の表面温度と鉄皮１の表面温度が上昇する。
【００２３】
特に比較例１では、鉄皮１からの輻射熱によって駆動装置３の表面温度が、発明例や比較例２に比べて高くなった。
比較例２では、断熱板４によって駆動装置３表面への輻射熱による温度上昇は抑えられるが、鉄皮１の表面温度は比較例１に比べて高くなった。
これに対して発明例は、冷却ガス５の効果で鉄皮１の表面温度を低く保つことが可能であり、その結果、駆動装置３の表面温度も低く保つことができた。
【００２４】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明によれば、スライディングノズルおよびその駆動装置を有する溶融金属収納容器において、駆動装置の温度上昇のみならず、これと相対する溶融金属収納容器の鉄皮の温度上昇を抑制することが可能となり、駆動装置の寿命延長と鉄皮の変形防止による溶融金属収納容器の寿命延長を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用する溶融金属収納容器の例を模式的に示す正面図である。
【図２】駆動装置格納箱内の配置の例を示す図であり、(a) は側面図、(b) は正面図である。
【図３】鉄皮表面温度と駆動装置表面温度の推移を示すグラフである。
【図４】発明例の鉄皮表面温度と駆動装置表面温度の測定位置を示す図であり、(a) は側面図、(b) は正面図である。
【図５】比較例１の鉄皮表面温度と駆動装置表面温度の測定位置を示す図であり、(a) は側面図、(b) は正面図である。
【図６】比較例２の鉄皮表面温度と駆動装置表面温度の測定位置を示す図であり、(a) は側面図、(b) は正面図である。
【図７】溶鋼鍋の使用回数と駆動装置の表面温度との関係を示すグラフである。
【図８】溶鋼鍋の使用回数と鉄皮の表面温度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 溶融金属収納容器
２ 駆動装置格納箱
３ 駆動装置
４ 断熱板
５ 冷却ガス
６ ヘッダー
７ 鉄皮
８ 溶融金属（または溶鋼）
９ 内張り耐火物
Ａ 鉄皮表面温度の測定位置
Ｂ 駆動装置表面温度の測定位置

Claims (2)

1. スライディングノズルおよびその駆動装置を有する溶融金属収納容器において、該溶融金属収納容器の外壁である鉄皮であって前記駆動装置と相対する範囲と前記駆動装置との間に断熱板を、該断熱板と鉄皮との間に空隙ができるように設置し、その空隙に、該断熱板下端部に設けた冷却ガス噴出装置から冷却ガスを上方向に流すことを特徴とする溶融金属収納容器の外壁冷却方法。
2. スライディングノズルおよびその駆動装置を有する溶融金属収納容器において、該溶融金属収納容器の外壁である鉄皮であって前記駆動装置と相対する範囲と前記駆動装置との間に断熱板を、該断熱板と鉄皮との間に空隙ができるように設置し、該断熱板下端部に、前記空隙に冷却ガスを上方向に供給する、該断熱板の巾方向に上向きに複数の冷却ガス噴出口を有する冷却ガスヘッダーからなる冷却ガス噴出装置を設けてなることを特徴とする溶融金属収納容器。

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