JP5433339B2

JP5433339B2 - 真空脱ガス炉の浸漬管

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Publication number: JP5433339B2
Application number: JP2009179144A
Authority: JP
Inventors: 公宏安井; 邦博小出; 敏一寺島; 真一後藤
Original assignee: TYK Corp
Current assignee: TYK Corp
Priority date: 2009-07-31
Filing date: 2009-07-31
Publication date: 2014-03-05
Anticipated expiration: 2029-07-31
Also published as: JP2011032523A

Description

本発明は、溶鋼に浸漬される真空脱ガス炉用浸漬管に関する。

従来、真空脱ガス処理は、真空槽の下端に浸漬管を備えた真空脱ガス炉を用い、浸漬管から真空槽内に溶鋼を吸い上げて真空と接触させ、溶鋼の脱ガスを行うようにしている。図１７、１８は、真空脱ガス炉の浸漬管の従来の構造を示すものであり、この浸漬管１００は、円筒形状をなす芯金２０の内側に定形レンガによって形成された内筒部３０１と、芯金２０の外側に不定形耐火物によって形成された外筒部３０２とにより構成されている。そして、真空脱ガス処理を行う場合には、溶湯炉３００の溶鋼中に浸漬管１００を浸漬し、この浸漬管１００を通して溶鋼を真空槽２００内に吸い上げるようにしていた。

このような従来の真空脱ガス炉の浸漬管１００においては、溶鋼と接触する浸漬管１００の下端側は、使用期間が長期化すると亀裂が発生し、浸漬管１００の外筒部３０２の下端側一部が脱落することが間々ある。例えば、特許文献１には、浸漬管の脱落を抑制するために、浸漬管の内部にスタッドを埋設して、亀裂が発生しても脱落を抑制することが開示されている。

しかしながら、スタッドを浸漬管の内部に埋設し、下端付近にまで延伸させても、浸漬管の下端側外周から、浸漬管に亀裂やスポーリングによる欠けが発生し、浸漬管の下端側の一部が脱落しやすいという問題があった。

特開平１０−１７１３号公報

本発明は、上記した問題に鑑みてなされたもので、真空脱ガス炉の浸漬管の下端側の亀裂による脱落を抑制し、浸漬管の寿命の向上を目的とする。

上記課題を解決するために本発明者は真空脱ガス炉の浸漬管について検討を重ねた結果本発明をなすに至った。

本発明に係る浸漬管は、上部にフランジを有する円筒形状をなす芯金と、前記芯金の内側及び外側の上半分を覆う不定形耐火物により形成された上筒部と前記上筒部に埋設されたスタッドにより吊り下げ保持され前記上筒部の下方であって前記芯金の内側及び外側の下半分を覆う塩基性耐火物れんがにより形成された下筒部とからなる円筒部と、を備えた真空脱ガス炉の浸漬管において、
前記円筒部は、下端側外周に幅広な第１面取り部を有することを特徴とする。

円筒部は、芯金の内側及び外側を覆う耐火物によって形成され、溶鋼と接触する下端側外周に幅広な第１面取り部を有している。第１面取り部は、円筒部の下端側外周に幅広に面取りされた形状で形成される。

また、円筒部は、芯金の内側及び外側の上半分を覆う不定形耐火物により形成された上筒部と、上筒部の下方であって芯金の内側及び外側の下半分を覆う塩基性耐火物により形成された下筒部と、により構成される。上筒部は、芯金の上半分を覆う不定形耐火物で形成され、下筒部は、芯金の下半分を覆う塩基性耐火物れんがで形成され、上筒部の下端と下筒部の上端とは、密接して一体的に形成される。

また、円筒部の下筒部は上筒部に埋設されたスタッドにより吊り下げ保持されている。
更に、円筒部は、下端側内周に幅広な第２面取り部を有する構成としてもよい。第２面取り部は、円筒部の下端側内周に幅広に面取りされた形状で形成される。

そして、第１面取り部および第２面取り部は、傾斜面または曲面で面取りされた形状で形成してもよい。曲面は、半径が大きくなるに従って円弧状の形状を形成する。

円筒部は、下端側外周に幅広な第１面取り部を有することにより、円筒部が溶鋼に接触して加熱され、待機に伴う冷却による熱・冷サイクルにおける局所的な温度変化を分散させ、円筒部の下端側の亀裂による脱落を抑制し、浸漬管の使用期間を向上させ、浸漬管の寿命を延ばすことができる。

円筒部は、下端側内周に幅広な第２面取り部を有することにより、熱・冷サイクルにおける局所的な温度変化を分散させ、下端側内周の亀裂による脱落を抑制し、浸漬管の使用期間を向上させ、浸漬管の寿命を延ばすことができる。

第１面取り部および第２面取り部は、傾斜面または曲面で形成することにより、円筒部の材質に合わせて、形状を調整することができる。

さらに、円筒部の内部にスタッドを埋設することにより、円筒部を支持補強し、亀裂により脱落を抑制することができる。

第１実施形態の真空脱ガス炉の浸漬管の平面図である。図１に示した真空脱ガス炉の浸漬管のＡ−Ａ線断面図である。第１実施形態の真空脱ガス炉の浸漬管の斜め下から見た斜視図である。第１実施形態の図３に示した真空脱ガス炉の浸漬管の断面図である。図１に示した真空脱ガス炉の浸漬管のＡ−Ａ線断面図である。第１実施形態の変形例の真空脱ガス炉の浸漬管の断面図である。第１実施形態の変形例の真空脱ガス炉の浸漬管の斜め下から見た斜視図である。第１実施形態の図６に示した真空脱ガス炉の浸漬管の断面図である。第１実施形態の変形例の真空脱ガス炉の浸漬管の断面図である。第１実施形態の変形例の真空脱ガス炉の浸漬管の断面図である。浸漬管を備えた真空脱ガス炉を模式的に示した断面図である。従来の浸漬管の断面図である。

以下、本発明の各実施形態を図面を参照して詳しく説明する。本発明の第１実施形態の真空脱ガス炉の浸漬管（以下、浸漬管とする）を模式的に図１〜図５に示す。図１は、浸漬管の平面図であり、図２は、浸漬管のＡ−Ａ線断面図であり、図３は、浸漬管の斜め下から見た斜視図であり、図４は、図３に示した浸漬管の断面図である。図５は、図１に示した真空脱ガス炉の浸漬管のＡ−Ａ線断面図である。

この浸漬管１０は、図１、２に示すように、フランジ１と、芯金２と、上筒部３１と下筒部３２とを備えた円筒部３と、から構成され、スタッド７が埋設される。

フランジ１は、剛性を備えたリング形状の部材であり、芯金２の外周上端側に溶接によって連結されている。

芯金２は、板状の金属板を円筒状に形成され、芯金２の内側及び外側を覆う円筒部３が形成される。また、芯金２は、大径鋼管を切断して筒状に形成したものでも良い。

円筒部３は、芯金２の内側及び外側の上半分を覆う上筒部３１と、上筒部３１の下方であって芯金２の内側及び外側の下半分を覆う下筒部３２とにより一体的に形成される。そして、円筒部３は、図２に示すように、内周側の直径Ｗ１が約７００ｍｍ、壁Ｗの厚さ約４００ｍｍであり、円筒部３の内周面は、上筒部３１と下筒部３２との内周面によって、溶湯通路が形成される。

上筒部３１は、芯金２の内側及び外側の上半分を覆うように、不定形耐火物により形成され、上筒部３１の下方には、下筒部３２が形成される。上筒部３１は、例えば、ハイアルミナ−マグネシア形の流し込み（キャスタブル）材であり、大略Ａｌ_２Ｏ_３が９割、ＭｇＯが１割の組成であり、微量の流動性調整材、発熱調整材と共に結合材として高アルミナセメントを含み、スチールファイバーは外掛けで添加するものを使用することができる。そして、上筒部３１の内部には、後述するスタッド７が下筒部３２の内部に跨って埋設されている。

下筒部３２は、上筒部３１の下方であって、芯金２の内側及び外側の下半分を覆い、下筒部３２の上端は、上筒部３１の下端と密接し、一体的に形成される。詳細には、下筒部３２は、塩基性耐火物で形成された複数の煉瓦３２１を周方向に全周に亘って配置して形成され、凹部３２ａに芯金２の下半分を収容している。そして、凹部３２ａは、上筒部３１が形成される際に不定形耐火物の一部が充填される。また、下筒部３２の内部には、後述するスタッド７が埋設されている。下筒部３２は、例えば、高耐食性で耐スポール性に優れたＭｇＯ−Ｃ（マグネシア・黒鉛）材質からなる。そして、円筒部３の下端側外周、つまり、下筒部３２の下端側外周には、傾斜した幅広な第１面取り部５が形成される。

第１面取り部５は、下筒部３２の下端側外周に約４５°の角度で傾斜して幅広に形成される。詳細には、第１面取り部５は、下筒部３２の外周面からの幅Ｌと、下筒部３２の下端面から垂直な高さＨとの斜面として形成され、下筒部３２の下端面に平行な延長線ｍに対して、上向きになす角度が約４５°で傾斜している。

そして、幅Ｌと高さＨの大きさは同じであり、幅Ｌと高さＨの大きさは、下筒部３２の壁の幅Ｗ、つまり下筒部３２の外周から内周までの長さである幅Ｗを基に、Ｗの約３分の１の大きさである。よって、第１面取り部５の幅は、等しい２辺で構成される１角が直角であることから、三平方の定理により、Ｗの約３分の１の大きさに√２を乗算した幅広な大きさであり、図３、４に示すように、下筒部３２の下端側外周が、面取りされたような形状となる。

また、第１面取り部５は、曲面で形成してもよい。下筒部３２の下端側外周に幅広な曲面は、最小半径３０ｍｍから幅Ｗの約２分の１の大きさの範囲で構成され、半径が大きくなるに従って、円弧状の形状となる。図５は、半径がＷの約３分の１の大きさの場合である。なお、曲面の半径の中心点は、下筒部３２の外周から幅Ｌの位置で、下筒部３２の下端面から垂直に延長し、下筒部３２の下端面から高さＨの位置で、軸芯線Ｐに向かって延長線ｍに水平に延長させた交点である。幅Ｌと高さＨの大きさは同じである。

円筒部３は、下筒部３２の下端側外周に幅広な第１面取り部５を有することにより、円筒部３が溶鋼に接触して加熱され、待機に伴う冷却による熱・冷サイクルにおける局所的な温度変化を分散させ、円筒部３の下端側の亀裂による脱落を抑制し、浸漬管１０の使用期間を向上させ、浸漬管１０の寿命を延ばすことができる。また、第１面取り部５は、傾斜面または曲面とすることにより、円筒部３の材質に合わせて、形状を調整することができる

スタッド７は、Ｖ字またはＹ字形状をした部材であり、長手方向に上部分と下部分とに分割されており、ナット７ａによって締結され、円筒部３の上筒部３１と下筒部３２との内部に跨って芯金２の内側と外側に埋設される。スタッド７を用いることにより、円筒部３を支持補強し、亀裂が発生した際に、脱落を抑制することができる。

次に、本発明の第１実施形態の浸漬管１０の製造方法について説明する。始めに、下筒部３２から説明する。下筒部３２を構成する塩基性耐火物で形成された煉瓦３２１は、電融マグネシアと黒鉛及び酸化防止剤を混合してフェノール樹脂を加えた混練物を金型に流し込まれて形成される。そして、混練物を所定の位置まで金型に充填した後、ナット７ａの雌ネジ孔が外側から視認できるように、スタッド７のナット７ａを有する下部分を金型の該当する位置に１本ずつ計２本を配置して（図２を参照）更に混練物を充填する。その後、加圧成形する。

次に、金型から成形体を取り出し、所定の加熱処理を行った後、凹部３２ａを機械加工で形成し、下筒部３２を構成する１つの塩基性耐火物で形成された煉瓦３２１を得る。次に、前述した下筒部３２を構成するために、塩基性耐火物で形成された煉瓦３２１を周方向に配置して、リング状に構成し、各煉瓦３２１の各隙間（目地）には、接合材〔ＭｇＯ質あるいはＭｇＯ−Ｃｒ_２Ｏ_３質のモルタル（図示せず）〕が充填される。そして、凹部３２ａに芯金２の下半分を収容する。

そして、スタッド７の上部分のボルトをナット７ａに締結し、不定形耐火物を下筒部３２の上に充填し、芯金２の上半分およびスタッド７の上半分が埋設され、上筒部３１が形成されることとなる。そして、円筒部３の下筒部３２の下端側外周の第１面取り部５の傾斜面を機械加工によって面取りし、図１、２に示す浸漬管１０が製造される。なお、下筒部３２の下端側外周の第１面取り部５の面取りは、下筒部３２が形成された時点で、機械加工によって行ってもよい。

次に、第１実施形態の変形例について説明する。図６は、変形例の浸漬管の断面図であり、図７は、変形例の浸漬管の斜め下から見た斜視図であり、図８は、図７に示した浸漬管の断面図である。尚、上述した実施例と同一の構成には同一の符号を付し、それらについての詳細な説明を省略する（以下の変形例及び実施例においても同様）。上記第１実施形態の円筒部３は、円筒部３の下筒部３２の下端側外周に第１面取り部５を有していたが、第１実施形態の変形例の円筒部３は、図６に示すように、更に、溶湯通路側である円筒部３の下端側内周、つまり、下筒部３２の下端側内周に、幅広な第２面取り部６を有している。

第２面取り部６は、下筒部３２の下端側内周に約４５°の角度で傾斜して幅広に形成される。詳細には、第２面取り部６は、下筒部３２の内周面からの幅Ｌと、下筒部３２の下端面から垂直な高さＨとの斜面として形成され、下筒部３２の下端面に平行な延長線ｍに対して、上向きになす角度が約４５°で傾斜している。

そして、幅Ｌと高さＨの大きさは同じであり、幅Ｌと高さＨの大きさは、下筒部３２の壁の幅Ｗ、つまり下筒部３２の外周から内周までの長さである幅Ｗを基に、Ｗの約３分の１の大きさである。第２面取り部６の幅は、三平方の定理により、Ｗの約３分の１の大きさに√２を乗算した幅広な大きさであり、図７、８に示すように、下筒部３２の下端側内周が、面取りされたような形状となる。

なお、第２面取り部６は、曲面で形成してもよい。下筒部３２の下端側内周に幅広な曲面は、最小半径３０ｍｍから幅Ｗの約２分の１の大きさの範囲で構成され、半径が大きくなるに従って、円弧状の形状となる。図９は、半径がＷの約３分の１の大きさであり、図１０は、半径がＷの約２分の１の場合を示す。なお、曲面の半径の中心点は、下筒部３２の内周から幅Ｌの位置で、下筒部３２の下端面から垂直に延長し、下筒部３２の下端面から高さＨの位置で、外側に向かって延長線ｍに水平に延長させた交点である。なお、幅Ｌと高さＨの大きさは同じである。

円筒部３は、下筒部３２の下端側内周に幅広な第２面取り部６を有することにより、熱・冷サイクルにおける局所的な温度変化を分散させ、下端側内周の亀裂による脱落を抑制し、浸漬管１０の使用期間を向上させ、浸漬管１０の寿命を延ばすことができる。よって、円筒部３は、下筒部３２の下端側外周に幅広に傾斜した第１面取り部５及び下端側内周に幅広に傾斜した第２面取り部６を有することにより、下筒部３２の下端側の亀裂による脱落を抑制し、浸漬管１０の寿命をより延ばすことができる。また、第１面取り部５および第２面取り部６は、傾斜面または曲面とすることにより、円筒部３の材質に合わせて、形状を調整することができる。

次に、第１実施形態の変形例の浸漬管１０の製造方法について説明する。尚、第１実施形態の変形例の浸漬管１０の製造方法は、上記第１実施形態の浸漬管１０の製造方法とほぼ同じであり、異なる部分について説明する。上記第１実施形態の浸漬管１０の製造方法と同様に、円筒部３の上筒部３１と下筒部３２とを形成する。そして、下筒部３２の下端側外周の第１面取り部５を機械加工により面取りし、さらに、下筒部３２の下端側内周の第２面取り部６を機械加工により面取りする。よって、幅広に傾斜した第１面取り部５と第２面取り部６とを有する浸漬管１０が製造される。

真空脱ガス炉用浸漬管において、浸漬管は円筒部の下端側に傾斜面を有することにより、浸漬管の亀裂による脱落を抑制し、耐用寿命を延長させることができる。

１：フランジ２：芯金３：円筒部３１：上筒部３２：下筒部３３：内筒部３４：外筒部３２ａ：凹部３２１：塩基性耐火物煉瓦３３ａ：定形耐火物煉瓦
５：第１面取り部６：第２面取り部７：スタッド７ａ：ナット１０、１００：浸漬管

Claims

上部にフランジを有する円筒形状をなす芯金と、前記芯金の内側及び外側の上半分を覆う不定形耐火物により形成された上筒部と前記上筒部に埋設されたスタッドにより吊り下げ保持され前記上筒部の下方であって前記芯金の内側及び外側の下半分を覆う塩基性耐火物れんがにより形成された下筒部とからなる円筒部と、を備えた真空脱ガス炉の浸漬管において、
前記円筒部は、下端側外周に幅広な第１面取り部を有することを特徴とする真空脱ガス炉の浸漬管。
前記塩基性耐火物れんがは前記芯金の下半分を収納する凹部を有する周方向に分割された複数の分割れんがからなる請求項１に記載の真空脱ガス炉の浸漬管。
前記円筒部は、下端側内周に幅広な第２面取り部を有することを特徴とする請求項１または２の何れか１つに記載の真空脱ガス炉の浸漬管。
前記第１面取り部および第２面取り部は、傾斜面または曲面で形成されている請求項３に記載の真空脱ガス炉の浸漬管。