JP4927394B2 - 溶融金属容器用上ノズルの設置方法 - Google Patents

Description

本発明は、取鍋やタンディッシュなどの溶融金属容器の底部に設置され、溶融金属の流出孔の一部を構成する上ノズルの設置方法に関し、詳しくは、上ノズルを正確にノズル受け煉瓦の中心位置に設置することのできる溶融金属容器用上ノズルの設置方法に関するものである。

製鋼工程において溶鋼を収容する取鍋の底部には、例えば溶鋼をタンディッシュなどの別の容器に排出するための溶鋼流出孔が設けられている。この溶鋼流出孔の最上部は、取鍋に配置されるノズル受け煉瓦に嵌合する上ノズルで構成されている。つまり、上ノズルと、上ノズル直下のスライディングノズルと、スライディングノズル直下のロングノズルなどで溶鋼流出孔が構成されている。尚、高温の溶鋼が通過する際の急激な熱衝撃により、上ノズルには引っ張り応力が発生し、上ノズルの円周に対して垂直な亀裂が発生しやすく、この亀裂伸展を抑制するために、上ノズルの下端部に鉄製のフープリングを焼き嵌め装着する場合が多い。

この上ノズルは、その外周部に耐火性モルタルが塗布され、ノズル受け煉瓦の内孔に挿入されて装着・固定されており、この装着に当たっては作業性を考慮して取鍋を横転して挿入するのが一般的である。従って、外周に耐火性モルタルの塗布された上ノズルの自重により、上ノズルは前記内孔内で鉛直下方に下がり、耐火性モルタルの目地の施工厚みが一定にならないことが多い。

上ノズルが前記内孔に対して偏芯して装着された場合には、均等なモルタル目地厚みが得られず、目地厚みが殆んどない部分と、異常に厚い目地を有する部分とが発生する。また、上ノズルの直下に施工されるスライディングノズルのプレート煉瓦との接触面も均等性が得られなくなる。特に、目地厚みが厚くなった部分には溶鋼が差し込みやすく、上ノズルとノズル受け煉瓦との間隙に地金が侵入したり、最悪の場合には、上ノズルと前記プレート煉瓦との間から溶鋼が漏れるといったトラブルが発生したりする可能性が生ずる。

そこで、この問題を解決するべく、特許文献１には、上ノズルのノズルセンターを調整するための金属製スペーサー（金属製突起）を外周に複数個配置した上ノズルが開示されている。特許文献１によれば、金属製スペーサーにより上ノズルがノズル受け煉瓦内孔の中心位置に装着され、耐火性モルタルの目地厚みが均等化されるとしている。
実開平５−７８３６４号公報

本発明者等は、特許文献１について詳細な検討を行った結果、特許文献１の方法は優れた方法ではあるが、特許文献１にも問題点のあることが分かった。

即ち、上ノズルとノズル受け煉瓦との間には、本来金属部の存在は好ましくなく、特に、上ノズル上端部に金属部が存在すると、金属部が溶融して溶鋼の漏洩を助長する恐れがある。特許文献１では、ノズルセンター調整用の金属製スペーサーの設置位置が明確でなく、特許文献１の図を参照すれば、上ノズル上端まで金属製スペーサーつまり金属部が配置された例が開示されている。このような場合には、金属部が溶鋼と直接接触して溶融し、上ノズルとノズル受け煉瓦との間隙からの溶鋼の漏洩を助長する恐れがある。

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、溶融金属用器の底部に設置されるノズル受け煉瓦の中心位置に上ノズルを容易に設置することができ、且つ、上ノズルとノズル受け煉瓦との間隙への溶鋼の侵入を抑制することのできる溶融金属容器用上ノズルの設置方法を提供することである。

上記課題を解決するための本発明に係る溶融金属容器用上ノズルの設置方法は、上ノズルのノズル本体の下端部外周に鉄製のフープリングが焼き嵌めされ、且つ、該フープリングの外周に少なくとも３個以上の金属製スペーサーが配置されている上ノズルを、外殻を鉄皮とし溶融金属を収容する溶融金属容器の底部に配置されるノズル受け煉瓦と、該ノズル受け煉瓦に隣接し、その内孔の内径が隣接するノズル受け煉瓦の内孔の内径と同一である前記鉄皮とによって形成される内孔に、前記金属製スペーサーを前記鉄皮の内孔に相対させ、耐火性モルタルを介して溶融金属の流出孔の一部として設置する方法であって、前記内孔の中心位置に前記上ノズルを設置したときの、前記上ノズルの外径と該上ノズルに相対する前記ノズル受け煉瓦の内孔の内径との差を２〜８ｍｍとし、且つ、前記金属スペーサーの外周を結ぶ外径を、前記鉄皮に隣接する前記ノズル受け煉瓦の内孔の内径に対して１〜２ｍｍ小さくし、全ての金属製スペーサーが前記内孔の一部を形成する鉄皮に衝突しないように前記上ノズルを前記内孔に挿入することを特徴とするものである。

本発明に係る上ノズルは、その下端部外周に鉄製のフープリングが焼き嵌めされているので、高温の溶融金属が通過する際の急激な熱衝撃による亀裂の伸展が抑制され、また、ノズルセンター調整用の金属製スペーサーが前記フープリングに配置されているので、上ノズルをノズル受け煉瓦の略中心位置に迅速に且つ容易に設置することができる。また、金属製スペーサーは上ノズルの下端部に配置されているので、上ノズルとノズル受け煉瓦との間隙の大部分には、金属部が存在せず、耐火性モルタルのみが施工されるので、上ノズルとノズル受け煉瓦との間隙への溶融金属の侵入を抑制することができる。

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、本発明に係る上ノズルを溶融金属容器の底部に設置した施工例を示す概略図、図２は、本発明に係る上ノズルの概略平面図である。

図１及び図２に示すように、上ノズル１は、溶鋼などの溶融金属を収容するための溶融金属容器７の底部に配置され、上ノズル１を縦方向に貫通して設置される内孔５を介して溶融金属を溶融金属容器７から流出する機能を有している。上ノズル１は、外殻を鉄皮８及び鉄皮９とする溶融金属容器７の底部に配置されるノズル受け煉瓦１０及びノズル受け煉瓦１１の２種類のノズル受け煉瓦で構成される内孔１２に、溶融金属容器７の外側から装着されるようになっている。この場合、上ノズル１は、その外周に耐火性モルタル６が塗布された状態で内孔１２に挿入され装着されるので、施工後には上ノズル１とノズル受け煉瓦１０，１１の内孔１２との間隙に耐火性モルタル６が充填される。尚、図１では、ノズル受け煉瓦が２種類のノズル受け煉瓦１０，１１により構成されているが、１種類のノズル受け煉瓦で構成してもよく、また３種類以上のノズル受け煉瓦で構成してもよい。上ノズル１の下部には、スライディングノズルのプレート煉瓦（図示せず）などが配置される。

本発明に係る上ノズル１は、耐火物からなるノズル本体２の下端部外周に、鉄製のフープリング３が焼き嵌めされ、且つ、このフープリング３の外周に少なくとも３個以上（図１及び図２では４個）の金属製スペーサー４が配置されている。金属製スペーサー４は、鉄鋼製或いは黄銅製などとする。金属製スペーサー４は、溶接、はんだ付け、接着剤などの適宜の方法で取り付けられる。

ノズル受け煉瓦１０，１１の内孔１２の中心位置に上ノズル１を設置する観点から、金属製スペーサー４は、フープリング３の外周に等間隔に設置することが好ましい。特に、金属製スペーサー４を３個のみ設置する場合には、等間隔に設置することが必要である。金属製スペーサー４は３個以上であるならば幾つでも構わないが、上ノズル１を内孔１２の中心位置に迅速に設置する観点からは多いほど好ましい。また、金属製スペーサー４の厚みは、ノズル受け煉瓦１０，１１の内孔１２に金属製スペーサー４の外周が接触する程度の厚みとする。

この場合、上ノズル１の外径とノズル受け煉瓦１０，１１の内孔１２の内径との差は、２〜８ｍｍとすることが好ましく、従って、上ノズル１の外径と内孔１２の内径との差に応じて、金属製スペーサー４の厚みを決定する。つまり、上ノズル１の外径と内孔１２の内径との差を２〜８ｍｍとしたときには、上ノズル１の外径と内孔１２の内径との差に応じて金属製スペーサー４の厚みをその半分の１〜４ｍｍ程度とすればよい。但し、金属製スペーサー４の外周を結ぶ外径を、内孔１２の内径に一致させる必要はなく、内孔１２の内径に対して１〜２ｍｍ程度小さくしてもよい。当然ながら、金属製スペーサー４の厚みを、内孔１２の内径よりも金属製スペーサー４の外周を結ぶ外径が大きくなるような厚みとしてはいけない。尚、上ノズル１の外径とノズル受け煉瓦１０，１１の内孔１２の内径との間隙が８ｍｍを超えると、この間隙に溶融金属の侵入の可能性が高くなるので、好ましくない。

上ノズル１のノズル本体２は、高アルミナ質煉瓦、ＭｇＯ質煉瓦、ジルコン質煉瓦などの慣用の耐火物材料で構成する。ノズル本体２の少なくとも一部をポーラス質煉瓦として、Ａｒガスなどの不活性ガスを内孔５に吹き込むようにしてもよい。

本発明に係る上ノズル１をノズル受け煉瓦１０，１１の内孔１２に挿入した際、内孔１２の中心位置と上ノズル１の中心位置とがずれていれば、金属製スペーサー４が鉄皮９に衝突して上ノズル１の挿入が阻害される。従って、全ての金属製スペーサー４が鉄皮９に衝突しないように上ノズル１を内孔１２に挿入することで、内孔１２の中心位置と上ノズル１の中心位置とが自然に合致し、上ノズル１は内孔１２の中心位置に施工される。

即ち、本発明に係る上ノズル１は、その下端部外周に鉄製のフープリング３が焼き嵌めされているので、高温の溶融金属が流出孔である内孔５を通過する際の急激な熱衝撃による亀裂の伸展が抑制される。また、３個以上の金属製スペーサー４が前記フープリング３の外周に配置されているので、上ノズル１をノズル受け煉瓦１０，１１の略中心位置に迅速に且つ容易に設置することができる。また、金属製スペーサー４は上ノズル１の下端部に配置されているので、上ノズル１とノズル受け煉瓦１０，１１との間隙には、金属部が存在せず、耐火性モルタル６のみが施工されるので、上ノズル１とノズル受け煉瓦１０，１１との間隙への溶融金属の侵入を防止することができる。

転炉から出鋼される溶鋼を受鋼し、収容した溶鋼を連続鋳造工程のタンディッシュへ供給する取鍋の上ノズルに本発明の上ノズルを適用し、この取鍋を使用して上ノズルとノズル受け煉瓦との間隙への地金侵入の有無を調査した。

取鍋底部のノズル受け煉瓦の構成は図１に示す構成と同一とした。また、上ノズルの構成も図１に示す構成と同様としたが、金属製スペーサーは鉄製フープリングの外周の３箇所に均等配置した。上ノズルの外径とノズル受け煉瓦の内孔の内径との差が５ｍｍであったので、金属製スペーサーの厚みは２ｍｍとした。金属製スペーサーは鉄鋼製であり、溶接して鉄製のフープリングに取り付けた。

また、比較のために、金属製スペーサーを設置していない従来の上ノズルを施工した取鍋を同時期に使用し、上ノズルとノズル受け煉瓦との間隙への地金侵入の有無を調査した。図３に、従来の上ノズル１Ａを取鍋の底部に設置した施工例を示す。図３において、従来の上ノズル１Ａには、金属製スペーサーが設置されていないが、その他の構造は図１に示す本発明の実施の形態例と同一構造となっており、同一の部分は同一符号により示し、その説明は省略する。

上ノズルの下端部及び内孔の溶損状況を確認しつつ３〜５チャージの使用毎に上ノズルを新品と取り替えながら、およそ２００チャージの溶鋼を受鋼してタンディッシュに供給した。上ノズルの取り替えの際に、上ノズルとノズル受け煉瓦との間隙への地金侵入の有無を調査した。その結果、本発明に係る上ノズル１を施工した取鍋では、上ノズルとノズル受け煉瓦との間隙への地金侵入は皆無であった。これに対して、従来の上ノズル１Ａを施工した取鍋では、使用した上ノズルの約２％で上ノズルとノズル受け煉瓦との間隙への地金侵入が認められた。

この地金侵入により、従来の上ノズルを施工した取鍋では、更に取鍋の使用を続ける際にはノズル受け煉瓦１０，１１を新品と交換する必要があったが、本発明に係る上ノズルを施工した取鍋では、ノズル受け煉瓦を交換することなく、更に取鍋の使用を続けることができた。これによる耐火物コストを比較すると、本発明に係る上ノズルを施工した取鍋では、従来の上ノズルを施工した取鍋に比べて約１０％削減することができた。

また、上ノズルの施工時間を比較すると、本発明の上ノズルを使用することで従来の上ノズルの施工時間の１／２〜２／３に短縮されることも確認できた。

本発明に係る上ノズルを溶融金属容器の底部に設置した施工例を示す概略図である。 本発明に係る上ノズルの概略平面図である。 従来の上ノズルを取鍋の底部に設置した施工例を示す概略図である。

符号の説明

１ 上ノズル
２ ノズル本体
３ フープリング
４ 金属製スペーサー
５ 内孔
６ 耐火性モルタル
７ 溶融金属容器
８ 鉄皮
９ 鉄皮
１０ ノズル受け煉瓦
１１ ノズル受け煉瓦
１２ 内孔

Claims (1)

1. 上ノズルのノズル本体の下端部外周に鉄製のフープリングが焼き嵌めされ、且つ、該フープリングの外周に少なくとも３個以上の金属製スペーサーが配置されている上ノズルを、外殻を鉄皮とし溶融金属を収容する溶融金属容器の底部に配置されるノズル受け煉瓦と、該ノズル受け煉瓦に隣接し、その内孔の内径が隣接するノズル受け煉瓦の内孔の内径と同一である前記鉄皮とによって形成される内孔に、前記金属製スペーサーを前記鉄皮の内孔に相対させ、耐火性モルタルを介して溶融金属の流出孔の一部として設置する方法であって、
   前記内孔の中心位置に前記上ノズルを設置したときの、前記上ノズルの外径と該上ノズルに相対する前記ノズル受け煉瓦の内孔の内径との差を２〜８ｍｍとし、且つ、前記金属スペーサーの外周を結ぶ外径を、前記鉄皮に隣接する前記ノズル受け煉瓦の内孔の内径に対して１〜２ｍｍ小さくし、全ての金属製スペーサーが前記内孔の一部を形成する鉄皮に衝突しないように前記上ノズルを前記内孔に挿入することを特徴とする、溶融金属容器用上ノズルの設置方法。

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