JP4830514B2

JP4830514B2 - Ｒｈ真空脱ガス装置の環流管煉瓦構造

Info

Publication number: JP4830514B2
Application number: JP2006018333A
Authority: JP
Inventors: 知慶久永; 公治会田
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2006-01-27
Filing date: 2006-01-27
Publication date: 2011-12-07
Anticipated expiration: 2026-01-27
Also published as: JP2007197780A

Description

本発明は、ＲＨ真空脱ガス装置の環流管の煉瓦構造に関し、詳しくは、環流管と浸漬管との継ぎ目の溶損が少なく、且つ補修時の作業性に優れた環流管の煉瓦構造に関するものである。

近年、鋼の高付加価値化及び鉄鋼材料の使用用途拡大化に伴う材料特性の向上のために、従来にも増して高純度鋼の要求が増加しており、従来の転炉や電気炉による精錬だけでは、その要求を実現することが困難になっている。そこで、これに対処するために、転炉や電気炉で精錬された溶鋼を出鋼後に更に精錬して、溶鋼の組成を厳密に調整したり、燐、硫黄、水素などの不純物成分をより一層低減したりする技術（二次精錬という）が実施されている。特に、減圧下で溶鋼の成分調整、脱水素、脱窒素、脱炭素、脱酸素などを行う真空精錬は、その効果が大きく、広く実施されている。

この真空精錬を実施する設備の１つとしてＲＨ真空脱ガス装置が利用されている。図３は、ＲＨ真空脱ガス装置で溶鋼を精錬している状況を示す図で、図３において、１はＲＨ真空脱ガス装置、２は取鍋、３は溶鋼、４はスラグ、５は真空槽、６は上部槽、７は下部槽、８は上昇管、９は下降管、１０は環流用ガス吹込管、１１はダクト、１２は原料投入口である。真空槽５は上部槽６と下部槽７とから構成されている。

ＲＨ真空脱ガス装置１では、溶鋼３を収納する取鍋２を真空槽５の直下に搬送し、取鍋２を昇降装置（図示せず）によって上昇させて、上昇管８及び下降管９を取鍋２に収容された溶鋼３に浸漬させる。そして、環流用ガス吹込管１０から上昇管８の内部にＡｒガスを環流用ガスとして吹き込むとともに、真空槽５の内部をダクト１１に連結される排気装置（図示せず）にて排気して真空槽５の内部を減圧する。真空槽５の内部が減圧されると、取鍋２に収容された溶鋼３は、環流用ガス吹込管１０から吹き込まれるＡｒガスとともに上昇管８を上昇して真空槽５の内部に流入し、その後、下降管９を介して取鍋２に戻る流れ、所謂、環流を形成してＲＨ真空脱ガス精錬が施される。即ち、溶鋼３を環流させることで、脱水素、脱窒素、脱酸素などが行われ、環流中に原料投入口１２から合金鉄などの成分調整剤を投入することで溶鋼３の成分調整が行われる。

この上昇管８及び下降管９の構造を図４に示す。図４に示すように、上昇管８及び下降管９は、ともに、下部槽７と一体的に構成される環流管１３と、環流管１３の下端に接続される浸漬管１４とで構成されており、環流管１３と浸漬管１４とは、各々のフランジ１５，１５Ａをボルト（図示せず）で係止する方法で接合されている。従って、浸漬管１４は必要に応じて交換が可能であり、浸漬管１４に施工された浸漬管耐火物１７の補修は使用場所と離れた場所で実施することができる。尚、上昇管８を構成する浸漬管１４には環流用ガス吹込管１０が設置されているが、図４では省略している。

一方、環流管１３は下部槽７と一体的に形成されており、環流管１３に施工された環流管耐火物１６を補修する場合には、浸漬管１４を外して、環流管１３に型枠を挿入して不定形耐火物を流し込む、或いは不定形耐火物を熱間で吹き付けるなどして、現地で補修作業が行われる。しかし、浸漬管１４のように新品と一括交換することはできず、環流管１３の損耗がＲＨ真空脱ガス装置の寿命を律速する場合が多く、また、その補修時間の操業時間に及ぼす影響が大きいので、環流管１３の寿命延長並びに補修時間の短縮を目的として、環流管１３と浸漬管１４との接合部構造については従来から種々の方法が提案されてきた。

現在良く知られている接合部の構造は、特許文献１に開示されたもので、その概略図を図５に示す。即ち、図５に示すように、環流管耐火物１６と浸漬管耐火物１７との間に分離用リング状煉瓦１８を配置した構造であり、環流管耐火物１６の補修後、補修済みの別の浸漬管１４の上にモルタルを塗布した分離用リング状煉瓦１８をセットし、浸漬管１４ごと上昇させて環流管耐火物１６と分離用リング状煉瓦１８とを密着させ、フランジ１５，１５Ａをボルトで締結するという構造である。尚、図５において、１９は羽口煉瓦、２０は下部槽の側壁煉瓦、２１は下部槽の敷煉瓦である。
実開平６−８５３５２号公報

特許文献１に開示された方法により、浸漬管１４の取り付けが容易となり、環流管１３の補修作業は大幅に短縮した。しかしながら、分離用リング状煉瓦１８の厚みは１００ｍｍ程度であり、環流管耐火物１６と分離用リング状煉瓦１８との継ぎ目、及び、分離用リング状煉瓦１８と浸漬管耐火物１７との継ぎ目の目地の溶損が発生し、つまり、高さ方向に１００ｍｍ程度しか離れていない２箇所で目地の溶損が発生するために、それぞれの目地の溶損が進行した場合にはあたかも大きな一箇所の溶損のような形状になり、これらの目地溶損が上昇管８及び下降管９の寿命を決定する場合も生ずるようになった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、環流管と浸漬管との継ぎ目部位の溶損が少なく且つ補修時の作業性に優れる、ＲＨ真空脱ガス装置の環流管煉瓦構造を提供することである。

上記課題を解決するための第１の発明に係るＲＨ真空脱ガス装置の環流管煉瓦構造は、溶鋼の通過する管路を形成する、目地のない円筒状の成形体からなる第１層目煉瓦とその外側の第２層目煉瓦との同心円状の２層の煉瓦層から構成される環流管の煉瓦構造であって、第１層目煉瓦と第２層目煉瓦との間にはモルタルが施工され、第２層目煉瓦の下部には第１層目煉瓦と接触するとともに第１層目煉瓦の下端面と同一平面を形成する、目地のないリング状の成形体からなる分離用リング状煉瓦が施工されており、環流管の下部に接続される浸漬管とは、第１層目煉瓦及び分離用リング状煉瓦が接触することを特徴とするものである。

第２の発明に係るＲＨ真空脱ガス装置の環流管煉瓦構造は、第１の発明において、前記第１層目煉瓦と前記分離用リング状煉瓦とは、予め一体的に組み合わされていることを特徴とするものである。

第３の発明に係るＲＨ真空脱ガス装置の環流管煉瓦構造は、第１または第２の発明において、環流管の補修時には、前記第１層目煉瓦及び前記分離用リング状煉瓦が一式交換されることを特徴とするものである。

本発明によれば、ＲＨ真空脱ガス装置の環流管において、溶鋼の流れる管路は第１層目煉瓦で形成されていて、環流管における鉛直方向の目地は、環流管に接続される浸漬管との継ぎ目だけになるので、目地が鉛直方向の１００ｍｍ程度の範囲に２箇所存在していた従来の場合に比べて、大幅に目地溶損が抑制され、環流管の使用回数を大幅に増加させることができる。また、第１層目煉瓦の背面には、分離用リング状煉瓦が配置されているので、浸漬管の交換時に環流管の煉瓦を損傷させることがなく、環流管と浸漬管とを迅速且つ容易に接合させることができる。このように、本発明により環流管の寿命延長並びに環流管の補修作業の短縮化が同時に達成され、工業上有益な効果がもたらされる。

以下、添付図面を参照して本発明を具体的に説明する。図１は、本発明の実施の形態例を示す図であって、本発明に係る煉瓦構造の環流管を備えた上昇管の概略断面図である。

図１に示すように、外殻を鉄皮２６とする、ＲＨ真空脱ガス装置の下部槽７は、鉛直下方に突出した円筒状の脚部を有し、この脚部に環流管１３が形成され、環流管１３の下方に浸漬管１４が配置されている。環流管１３には、鉄皮２６と一体的に構成されるフランジ１５が設置され、一方、浸漬管１４にはフランジ１５Ａが設置されており、フランジ１５とフランジ１５Ａとをボルト（図示せず）で締結することで、浸漬管１４が環流管１３に接合される構造となっている。この浸漬管１４の内部にはフランジ１５Ａと一体的に構成される芯金（図示せず）が設置され、芯金を挟んで両側に浸漬管耐火物１７が施工されている。また、浸漬管１４の内部には浸漬管１４の内孔に開口する環流用ガス吹込管が設置されているが、図１では省略している。

環流管１３の煉瓦構造は、鉄皮２６の側に第２層目煉瓦２３が配置され、この内側に溶鋼の通過するための管路を形成する第１層目煉瓦２２が配置された構成になっている。第１層目煉瓦２２と第２層目煉瓦２３とは同心円状に施工され、第１層目煉瓦２２と第２層目煉瓦２３との間隙には、間隙を埋めるためのモルタル２４が施工されている。そして、第２層目煉瓦２３の下部には、第１層目煉瓦２２の外面に接触し、且つ、第１層目煉瓦２２の下端面と同一平面を形成する分離用リング状煉瓦２５が配置されている。つまり、第１層目煉瓦２２及び分離用リング状煉瓦２５が、浸漬管１４に施工された浸漬管耐火物１７に接触する構造となっている。

環流管１３が配置される下部槽７の脚部の鉄皮２６は、先端部は円筒状であるが、その上部は円錐状に拡大して下部槽７につながっており、この円錐状に広がる鉄皮２６と第２層目煉瓦２３との間隙には羽口煉瓦１９が配置されている。また、羽口煉瓦１９の上端部及び第２層目煉瓦２３の上端部よりも上部の下部槽７の側壁には側壁煉瓦２０が配置され、羽口煉瓦１９の周囲の下部槽７の底部には敷煉瓦２１が配置されている。

第１層目煉瓦２２、第２層目煉瓦２３及び羽口煉瓦１９としては、マグネシア−炭素質耐火物を使用することができ、モルタル２４としては、高アルミナ質のキャスタブルなどを使用することができる。また、第１層目煉瓦２２、第２層目煉瓦２３及び羽口煉瓦１９として、クロム−マグネシア質耐火物などを使用することもできる。側壁煉瓦２０及び敷煉瓦２１は、第１層目煉瓦２２などと同様の耐火物を使用すればよい。尚、第２層目煉瓦２３は、鉄皮２６に設置される図示せぬ突起、スタッドなどにより、落下せずに固定されるようになっている。また、鉄皮２６と第２層目煉瓦２３との間、鉄皮２６と羽口煉瓦１９との間、鉄皮２６と側壁煉瓦２０との間、及び、鉄皮２６と敷煉瓦２１との間には、セラミックシートなどの断熱材や厚みの薄い耐火煉瓦（永久張り）を配置してもよい。図示はしないが下降管も同様の構造で施工されている。

このようにして構成される環流管１３を備えたＲＨ真空脱ガス装置を用いて溶鋼を真空槽と取鍋との間で環流させ、溶鋼に脱水素、脱窒素、脱酸素、脱炭素、成分調整処理などの真空脱ガス精錬を実施する。この真空脱ガス精錬中、環流する溶鋼によって第１層目煉瓦２２は溶損する。そして、第１層目煉瓦２２が損耗してやがて第２層目煉瓦２３が露出する。

第２層目煉瓦２３が露出したならば、環流管１３の補修を実施する。この補修に当たり、先ず、フランジ１５，１５Ａからボルトを外して浸漬管１４を分離する。浸漬管１４も溶損が激しくて補修が必要な場合には、外した浸漬管１４を別の場所に搬送して補修する。補修しなくても更に使用可能な場合には、ＲＨ真空脱ガス装置の周囲に待機させる。次いで、残存する第１層目煉瓦２２を取り除くとともに、モルタル２４を落とし、第２層目煉瓦２３の表面を露出させる。また、分離用リング状煉瓦２５も取り除く。分離用リング状煉瓦２５は、浸漬管１４とともに外れる場合もあるが、それはそれで構わない。

このようにして、第２層目煉瓦２３の表面が露出したなら、新品の第１層目煉瓦２２を第２層目煉瓦２３の内部に挿入し、且つ、新品の分離用リング状煉瓦２５を第２層目煉瓦２３の直下に配置する。

分離用リング状煉瓦２５はリング状の成形体であるが、第１層目煉瓦２２も円筒状の成形体とすることが好ましい。第１層目煉瓦２２を一体物の成形体とすることで、第１層目煉瓦２２には目地がなく、目地溶損を防止することができると同時に、第１層目煉瓦２２の第２層目煉瓦２３への挿入が容易になり、補修時間を短縮させることができる。この場合、図２に示すように、成形体の第１層目煉瓦２２と分離用リング状煉瓦２５とを予め一体的に組み合わせ、モルタル２４を第１層目煉瓦２２の外面に塗布した上で、第１層目煉瓦２２と分離用リング状煉瓦２５とを第２層目煉瓦２３の内部に挿入することで、補修時間をより一層短縮させることができる。図２は、本発明の実施の形態例を示す図であって、予め一体的に組み合わされた第１層目煉瓦２２と分離用リング状煉瓦２５とを第２層目煉瓦２３の内部に挿入する様子を示す概略図である。図２では第１層目煉瓦２２の外面に塗布したモルタル２４を省略している。

第１層目煉瓦２２が一体的に成形されておらず、円周方向に分割された煉瓦である場合であっても、予め複数個の第１層目煉瓦２２を円筒状に組み合わせて、その外周に分離用リング状煉瓦２５を組み合わせた状態として、更に、円筒状に組み合わせた第１層目煉瓦２２の外面にモルタル２４を塗布した上で、第２層目煉瓦２３の内部に挿入することが好ましい。第１層目煉瓦２２と分離用リング状煉瓦２５との一式を一括交換することで、補修時間が短縮される。勿論、第１層目煉瓦２２を１個ずつ第２層目煉瓦２３の内部に施工しても構わない。

第１層目煉瓦２２及び分離用リング状煉瓦２５が所定位置に施工されたなら、取り外した浸漬管１４或いは別途補修した浸漬管１４を環流管１３の直下に配置し、フランジ１５，１５Ａをボルト（図示せず）で締結し、浸漬管１４を環流管１３に取り付け、必要により予熱した後、使用に供す。

このように、本発明によれば、ＲＨ真空脱ガス装置の環流管１３において、溶鋼の流れる管路は第１層目煉瓦２２で構成されていて、環流管１３における鉛直方向の目地は、環流管１３に接続される浸漬管１４との継ぎ目だけになるので、目地溶損が抑制され、環流管１３の使用回数を大幅に増加させることができる。また、第１層目煉瓦２２の背面には、分離用リング状煉瓦２５が配置されているので、浸漬管１４の交換時に環流管１３の煉瓦を損傷させることがなく、環流管１３と浸漬管１４とを迅速且つ容易に接合させることができる。

以下、２５０トンの溶鋼を収容する取鍋を対象としたＲＨ真空脱ガス装置における本発明の実施例を説明する。

環流管の第１層目煉瓦としては、内径が６００ｍｍ、外径が８６０ｍｍ、高さが１０００ｍｍの一体的に成形された円筒状のマグネシア−炭素質耐火物を用い、分離用リング状煉瓦としては、内径が８６０ｍｍ、外径が１０５０ｍｍ、高さが１００ｍｍのマグネシア−炭素質耐火物を用いた。環流管の補修時には、一体的に成形された円筒状の前記第１層目煉瓦と前記分離用リング状煉瓦とを前述した図２に示すように組み合わせ、第１層目煉瓦の外面にモルタルを塗布して、これらを第２層目煉瓦の内部に挿入した。モルタルはＡｌ₂ Ｏ₃ 濃度が約９５質量％の高アルミナ質のキャスタブルを使用した。浸漬管はクロム−マグネシア質耐火物で施工した。

このように構成した環流管を使用した結果、環流管と浸漬管との継ぎ目の局所溶損がなくなり、環流管の寿命を大幅に向上させることができた。

本発明に係る煉瓦構造の環流管を備えた上昇管の概略断面図である。本発明の実施の形態例を示す図であり、予め一体的に組み合わされた第１層目煉瓦と分離用リング状煉瓦とを第２層目煉瓦に挿入する様子を示す概略図である。ＲＨ真空脱ガス装置で溶鋼を精錬している状況を示す概略図である。従来の上昇管及び下降管の構造を示す概略図である。従来の環流管と浸漬管との接合部の構造を示す概略図である。

符号の説明

１ＲＨ真空脱ガス装置
２取鍋
３溶鋼
４スラグ
５真空槽
６上部槽
７下部槽
８上昇管
９下降管
１０環流用ガス吹込管
１１ダクト
１２原料投入口
１３環流管
１４浸漬管
１５フランジ
１６環流管耐火物
１７浸漬管耐火物
１８分離用リング状煉瓦
１９羽口煉瓦
２０側壁煉瓦
２１敷煉瓦
２２第１層目煉瓦
２３第２層目煉瓦
２４モルタル
２５分離用リング状煉瓦
２６鉄皮

Claims

溶鋼の通過する管路を形成する、目地のない円筒状の成形体からなる第１層目煉瓦とその外側の第２層目煉瓦との同心円状の２層の煉瓦層から構成される環流管の煉瓦構造であって、第１層目煉瓦と第２層目煉瓦との間にはモルタルが施工され、第２層目煉瓦の下部には第１層目煉瓦と接触するとともに第１層目煉瓦の下端面と同一平面を形成する、目地のないリング状の成形体からなる分離用リング状煉瓦が施工されており、環流管の下部に接続される浸漬管とは、第１層目煉瓦及び分離用リング状煉瓦が接触することを特徴とする、ＲＨ真空脱ガス装置の環流管煉瓦構造。
前記第１層目煉瓦と前記分離用リング状煉瓦とは、予め一体的に組み合わされていることを特徴とする、請求項１に記載のＲＨ真空脱ガス装置の環流管煉瓦構造。
環流管の補修時には、前記第１層目煉瓦及び前記分離用リング状煉瓦が一式交換されることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のＲＨ真空脱ガス装置の環流管煉瓦構造。