JP5233386B2 - 溶鋼処理装置用浸漬管 - Google Patents

Description

本発明は、スラグが付着し難く長期間繰り返し使用可能な溶鋼処理装置用浸漬管に関する。

ＲＨ式またはＤＨ式などの真空脱ガス装置やＣＡＳ装置などの溶鋼処理装置には、浸漬管が装着される。この浸漬管外周は、通常不定形キャスタブル耐火物で覆われているが、溶鋼中に浸漬される操業途中に亀裂が入って剥離脱落することがある。これを防止するため、通常は浸漬管を構成する芯金にスタッドを溶接して補強している。
このような補強である程度の効果は得られているが、浸漬したキャスタブル耐火物の外周にはスラグや溶鋼が付着し、そのまま使用を継続すると付着が次第に増大し、処理装置近傍に設けたサンプリング装置との干渉や、取鍋縁と衝突を起こしたり、さらには付着した重量で浸漬管を保持しきれず、下部浸漬管耐火物と一緒に取鍋内に落下してしまうというようなトラブルを引き起こす。

上記問題を防止するためには、処理終了後こまめに付着したスラグや地金を除去する必要がある。この除去作業は通常機械を用いて行うが、これを繰り返しているとキャスタブル耐火物の剥落に至るトラブルとなる。外周キャスタブルが剥落する要因は、キャスタブルの表面亀裂内にスラグ及び地金が差し込み、この付着物とキャスタブルが一体となったときに除滓機で掻き落とすときに起きるのが主である。その結果、浸漬管の寿命低下を招くばかりでなく、予定外のキャストカットや工程変更を余儀なくされる。使用不可となった浸漬管はフランジ部から取り外され、別途準備した浸漬管と交換される。

従来の浸漬管は、例えば特許文献１や特許文献２に開示されているように、金属製筒体の内周部と外周部とにそれぞれ耐火物が設けられ、外周部の耐火物として耐食性、耐スポーリング性、熱間強度の向上を目的とした不定形耐火物が用いられるのが一般的である。

しかしながら、スラグ中にＡｌ₂ Ｏ₃ 成分を多く含む場合のようにスラグの粘性が非常に高い場合には、スラグが浸漬管の外周部に異常に付着する。その結果、下記（１）〜（３）のような問題が発生する。
（１）スラグが浸漬管の外周部に異常に付着しているため、次の溶鋼処理において浸漬管を取鍋中に浸漬することができない。
（２）スラグ付着によって浸漬管の重量が重くなり、クレーンなどで上下できず、装備の稼働率や安全面での問題がある。
（３）浸漬管の外周部に付着したスラグを機械的に除去する方法として、一般的に、特許文献３や特許文献４に見られるように、王冠状すなわち金属製の切削刃が付いた円筒状のスクレーパが用いられる。しかし、除去作業には正確さが要求され、王冠で除去する際にその王冠の位置決めを誤ると浸漬管の外周部の耐火物を損傷し、損傷部位に吹付補修を行うために耐火物原単位が増加する問題がある。また、損傷が著しい場合には別途準備した浸漬管と交換しなくてはならず不経済である。また、機械的に除去できない場合にはバールなどを用いて人的作業により除去せねばならないが、この作業は危険で、汚れやすく、安全に充分注意する必要がある。

また特許文献５には、上端部にフランジを有する金属製筒体の外周部に耐火物ライニングが設けられ、内周部に耐火物内張りが設けられる溶鋼処理装置用浸漬管であって、スラグライン部からフランジまでの間における外周部の耐火物ライニングにカーボンと焼結助剤とを含有するカーボン含有定形耐火物が用いられることを特徴とする溶鋼処理装置用浸漬管が開示されている。
しかし、前記浸漬管でも、まだスラグ付着を完全に防止できるわけではなく、特に付着したスラグを除去する時に、スラグと共に浸漬管の耐火物が一緒に剥離される問題が依然として解決されていない。

特開昭５７−１１０６３０号公報 特開昭５９−９６２１１号公報 特開昭６３−７２８１７号公報 特開平２−２９０６６５号公報 特開平８−１３０２５号公報

本発明は前記問題点に鑑み成されたものであり、その目的はスラグの付着が生じにくく、且つ、付着した場合でも短時間で簡単にスラグを除去でき、スラグ除去による弊害が生じず、耐用性の優れた溶鋼処理装置用浸漬管を提供することにある。

本発明者らは、前記課題を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、溶鋼処理装置用浸漬管において、スラグライン部からフランジまでの間における外周部の耐火物ライニングに使用済みのスライディングノズル用プレートを配置することにより、スラグライン部からフランジまでの間におけるスラグの付着を低減し、或いは防止することができることを見い出し、本発明を完成するに至った。
ここでスラグライン部とは、溶鋼面に浮ぶスラグ層と接触する浸漬管外周面を言い、スラグ層の厚みや浸漬管の浸漬深さなどによって多少上下する（図１参照）。

即ち、本発明の要旨は以下の通りである。
（１）上端部にフランジを有する金属製筒体の内外周部に耐火物ライニングが施された溶鋼処理装置用浸漬管であって、当該浸漬管外周面のスラグライン部に使用済みスライディングノズル用プレートを複数枚配置したことを特徴とする溶鋼処理装置用浸漬管。
（２）前記スライディングノズル用プレートを下記の寸法の範囲とし、且つ、該プレート上端が前記フランジと接触する位置に取り付けられたことを特徴とする前記（１）記載の溶鋼処理装置用浸漬管。
Ｈp；プレートの高さ：３５０〜５５０mm
Ｄp；プレート同士の間隔：５０〜２００mm
Ｈ1；プレート下端から浸漬管下端までの距離：１００mm以上

本発明によれば、浸漬管にスラグが付着し難く、またスラグ除去のときも浸漬管の耐火物が剥離するようなことも少なく、溶鋼処理用浸漬管が長寿命であり、高い稼働率を有するものである。

浸漬管へのスラグ付着は、浸漬管を溶鋼に浸漬する処理を繰り返して操業するうちに、浸漬管耐火物は膨張収縮が繰り返されて外周側キャスタブル表面に亀裂が入る。この表面亀裂内にスラグ及び地金が差し込み、キャスタブルと一体となって付着していく。従来技術のようにスラグと反応しにくい（亀裂の発生しにくい）材料を使用すると確かに付着し難くなるが、それでもキャスタブルでは少なからず亀裂が発生し、そのような状態からは浸漬管の耐火物材質に関係なくスラグ等の付着が成長する。成長した付着物は強制的に除去するしかない。

スラグ等の付着を除去するのには、一般的に浸漬管の下方からその円周上を囲うような形状の爪があり、それを浸漬管に沿って上昇（旋回させながら上昇させると効率がよい）、あるいは、爪を固定して浸漬管を下降させてスラグを掻き落とすようにして除去する方法がある。
その際、スラグや地金がキャスタブル亀裂内に差し込んでいると、スラグや地金と共に浸漬管耐火物も剥離してしまう。またキャスタブルとスラグや地金が一体となったものは強固であり、その除去装置自体のパワーも大きなものが要求されるため、除去装置もこれに耐えられるよう頑丈に設計しなければならない。
従って、このような問題の対策として、浸漬管表面にスラグや地金が付着し難く、且つスラグ除去のときにスラグと分離し易いように、平滑でしかも硬く強固な面を露出しておくことが望ましい。

上記課題を解決するため、本発明者らは取鍋やタンディッシュなどで使用しているスライディングノズル用（以下、ＳＮと称する）のプレートを用いることを見出した。
ＳＮプレートは、従来は使用後に廃棄していたが、材質がＡｌ_２Ｏ_３コランダムでできており、硬質でしかも表面が滑らかであって、前述の浸漬管スラグラインの耐火物として最適である。
ＳＮプレートは通常、長い八角形をしていて使用中に亀裂が入り、その拡大を防止するため外周をメタルバンドまたはケースで囲っている。この長手方向を浸漬管の上下に配置し、除滓機が上下する方向に合わせて浸漬管に取り付ける。

具体的な施工方法を図３の例に基づいて説明する。図３は浸漬管の断面片側を模式的に示したものである。
図において、浸漬管の芯部を構成する金属製筒体のフランジ部を下側にして置き、取り付けたいＳＮプレートを複数枚フランジの上に乗せ、筒体とＳＮプレート外周のメタル部を鉄棒で溶接することによりＳＮプレートを固定する。その後それぞれ内外周全体を囲うように金枠を取り付けてキャスタブルを流し込み施工し、キャスタブルが固まった後に金枠を取り外し、乾燥すれば外周面の所定の位置にＳＮプレートを配置した浸漬管を製造出来る。出来上がった浸漬管は、反転してフランジ同士をボルトで接続して使用する。

このようにして施工した浸漬管に付着したスラグ等を除去する場合は、通常除滓機の切削刃を下から押し上げて破砕除去していくため、浸漬管耐火物には上方向に大きな力がかかるが、前述の施工方法で説明したように、ＳＮプレートはフランジ部で支えられるので、取り付け位置がずれたりする恐れは全くない。また場合によってはフランジが無く、金属筒体を上部の槽（例えば真空脱ガス槽）に直接溶接して取り付ける方式もあるが、この場合には擬似フランジを取り付けて施工すればよい。

また、ＳＮプレートを配置するに当たっては、以下のようなディメンジョンで施工するとより好ましい。
即ち、本発明の効果を発揮させるためには、ＳＮプレート同士の間隔（Ｄｐ）が５０〜２００mmの範囲が最適であることを見出した。この間隔が５０mmより小さいとＳＮプレートのメタルバンドが解け易くなり、この間のキャスタブルが脱落し易くなる。また、この間隔が大きくなるとキャスタブルとスラグが一体化して一緒に剥がれてしまう。

また、実験の結果、ＳＮプレート同士の間隔（Ｄｐ）が２００mm以内であれば、キャスタブルが一緒に剥がれることなく、表面に付着したスラグ及び地金のみを容易に除去できることがわかった。したがって使用するＳＮプレート枚数（N）を決定するには、ＳＮプレートの幅（Ｗｐ）との関係式で、
５０mm≦浸漬管外周長さ／N−Wp≦２００mm
を満足させるように決めればよい。

ＳＮプレートの長さは、実際の処理においてフランジを取鍋内スラグと接触させてはいけないので、フランジ下面からスラグ上面までの距離は最低５０mm以上確保する。これに予測される最大スラグ厚み３００mm程度を見込めば最低３５０mm、これに実操業での作業余裕をもたせても５５０mm程度あれば十分である。またＳＮプレート下端から浸漬管下端までの距離（Ｈ1）は、ＳＮプレート下端部のキャスタブルの落下を防止するため１００mm以上ある方が好ましい。
ＳＮプレートの厚みについては特に限定しないが、付着したスラグ等を除去するときに破損したり剥離しない程度の厚さであればよく、通常廃棄されたＳＮプレートの厚み（２５〜５０mm程度）が確保されれば充分である。

次に、本発明による溶鋼処理装置用浸漬管の具体的実施例について、図面を参照しつつ説明する。
図1は本発明の一実施例である。フランジに固定された浸漬管の表面には複数毎のＳＮプレートがスラグライン部に配置されている。配置されたＳＮプレートのディメンジョンは以下の通りである。
３００ｔ溶鋼処理用のRH脱ガス装置であって、浸漬管の外径が１２２０mmφのものに１１枚のＳＮプレートを取り付けて使用した。
Ｈp（プレートの高さ）：３６０mm
Ｗp（プレートの幅）：２２０mm
Ｄp（プレート同士の間隔）：１２８mm
Ｈ1（プレート下端と浸漬管下端との距離）：１９０mm

上記実施例と従来例（スラグラインの耐火物がキャスタブルのみのもの）と、浸漬管を交換するまでの寿命とその交換原因を調査したところ、次の結果を得た。
図２に示すように、従来は内周耐火物の残存厚みがあるにも拘らず、外周キャスタブルの剥落で交換を余儀なくされ、その寿命が５０〜９０ヒートと短く、かつバラツキが大きく安定した操業ができていなかった。
それに対して本発明の実施例では、寿命が１００〜１２０ヒートとなり、しかもその交換理由は、溶鋼が通過する内周耐火物の溶損による径拡大が殆どであった。

本発明の一実施例を示す正面断面図。 浸漬管を交換するまでの寿命と交換原因の調査結果を示す図。 本発明の浸漬管施工を説明するための浸漬管主構造を示す片側断面の摸式図。

Claims (2)

1. 上端部にフランジを有する金属製筒体の内外周部に耐火物ライニングが施された溶鋼処理装置用浸漬管であって、当該浸漬管外周面のスラグライン部に使用済みスライディングノズル用プレートを複数枚配置したことを特徴とする溶鋼処理装置用浸漬管。
2. 前記スライディングノズル用プレートを下記寸法の範囲とし、且つ、該プレート上端が前記フランジと接触する位置に取り付けられたことを特徴とする請求項１記載の溶鋼処理装置用浸漬管。
   Ｈp（プレートの高さ）：３５０〜５５０mm
   Ｄp（プレート同士の間隔）：５０〜２００mm
   Ｈ1（プレート下端から浸漬管下端までの距離）：１００mm以上
   
   
   
   

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