JP5643583B2 - ガス吹き耐火物 - Google Patents

Description

本発明は、ガス吹き耐火物に関し、特に、溶湯金属容器に設けられ溶湯金属中にガスを吹き込むガス吹き耐火物に関する。

製鋼プロセスにおいて取鍋やタンディッシュなどの溶鋼容器の底部には、ノズルを開閉させるスライディングノズル装置が設けられている。そして、スライディングノズル装置には、ノズル内での溶鋼の凝固防止のため、ガス吹き機能をもつ固定板が設けられている。図５は、特許文献１に開示された、スライディングノズル装置の断面説明図である。図５に示すように、スライディングノズル装置９５は、取鍋９０の底部に形成された開口部９０ａに設けられており、上ノズル９１と固定板９２と可動板９３と下ノズル９４とから構成されている。上ノズル９１及び固定板９２には、ノズル穴９１ａ、９２ａが形成されており、これらの内周面には、多数の連通気泡が形成されたポーラス部９１ｂ、９２ｂが設けられている。また、可動板９３及び下ノズル９４にも、ノズル穴９３ａ、９４ａが形成されており、これらは一体に固定板９２に対して開位置と閉位置との間で摺動可能に、取鍋９０の開口部９０ａの下端周縁に取り付けられている。閉位置での可動板９３における固定板９２のノズル穴９２ａに位置する部分には、多数の連通気泡が形成されたポーラス部９３ｂが形成されている。

上ノズル９１、固定板９２及び可動板９３のポーラス部９１ｂ、９２ｂ、９３ｂには、外部から不活性ガスが導入されて、ポーラス部９１ｂ、９２ｂ、９３ｂを通じてノズル穴９１ａ、９２ａ、９３ａを流通する溶鋼に不活性ガスが吹き込まれ、溶鋼の凝固を防止する。

特開２００４−２２３５７５号公報

しかしながら、溶湯金属容器底部に設けられたスライディングノズル装置９５のノズル穴９１ａ、９２ａ、９３ａ、９４ａには、溶鋼が流通するため、これらの周囲を囲むポーラス部９１ｂ、９２ｂ、９３ｂは、高温に晒される。これらのうち固定板９２のポーラス部９２ｂは、溶鋼が貯留されている場合は常時溶鋼に触れる部分であり、また口径も狭いため、目詰まりが生じやすい。このため、固定板９２は、通常少数回使用すると廃却されていた。ポーラス部９２ｂは、固定板９２の一部であるにもかかわらず、ポーラス部９２ｂのみの損傷により固定板９２の全体が廃却されてしまうのは、固定板交換に要するコストの増加につながる。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、交換に要するコストを抑えることができるガス吹き耐火物を提供することを課題とする。

（１）本発明は、容器に取り付けられ該容器内の溶湯金属にガスを吹き込むガス吹き耐火物において、
厚さ方向に貫通する主貫通穴と側面より該主貫通穴に延びる配管穴とをもつプレート状で耐火性の本体部材と、
前記主貫通穴にモルタルにより同軸的に組み付けられた外周側に鉄板と内側継ぎ手とを有し内周側に前記溶湯金属が流通するノズル穴を構成する貫通穴とを有するリング状で耐火性のガス吹き部材と、
前記配管穴に導入され前記内側継ぎ手に着脱可能に係止されたガス吹込み用パイプと、を有することを特徴とする。
本発明のガス吹き込み耐火物は、本体部材とガス吹き部材とを固定するモルタルを取り除き、ガス吹込み用パイプを内側継ぎ手部より外すことにより損傷したガス吹き部材を取り外すことができる。

上記構成によれば、ガス吹き部材は、本体部材から取り外すことができる。ガス吹き部材は、溶湯金属にガスを吹き込む部分であり、高温に晒され損傷し易い部分である。このため、ガス吹き部材が損傷した場合には、損傷したガス吹き部材を本体部材から取り外して、新しいガス吹き部材を既存の本体部材に取り付けることができる。ゆえに、損傷が少ない本体部材は何回でも繰り返し使用することができ、ガス吹き部材の交換に要するコストを低く抑えることができる。

（２）前記本体部材はその上面で前記主貫通穴を囲む部分に肉厚となる段部をもつことが好ましい。この場合、本体部材とガス吹き部材との接着面積が増加する。従って、モルタルを介した本体部材とガス吹き部材との接着が強固になる。

（３）前記主貫通穴はその上方部分が大きく下方部分が小さい段付穴であり、前記ガス吹き部材は前記段付穴の上方部分に組み付けられていることが好ましい。この場合、ガス吹き部材は、主貫通項の下方部分の段部に支持され安定する。従って、ガス吹き耐火物をより安定して使用することができる。

本発明のガス吹き耐火物によれば、ガス吹き部材を本体部材から取り外すことができるため、本体部材を繰り返し使用でき、取替えに要するコストを低く抑えることができる。

本発明の実施例１に係るガス吹き耐火物としての固定板を備えたスライディングノズル装置の断面図である。 実施例１の固定板の平面図（ａ）及び、図２（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図（ｂ）である。 実施例１の固定板のノズル穴周辺の断面図である。 実施例１の固定板の外側継ぎ手付近の断面図である。 従来例におけるスライディングノズル装置の断面図である。

ガス吹き耐火物は、容器に取り付けられ容器内の溶湯金属にガスを吹き込むものであって、耐火性の本体部材と、本体部材に取り外し可能に取り付けられ溶湯金属にガスを吹き込む連通孔をもつガス吹き部材と、本体部材に設けられガス吹き部材にガスを導入するガス流路とを有している。

前記容器は、溶湯金属を収容する容器であり、例えば、取鍋、タンディッシュなどがある。

前記溶湯金属は、例えば、溶鋼、溶銑、溶銅、溶融アルミニウムなどである。

前記溶湯金属に吹き込まれるガスは、例えば、アルゴンガス、窒素ガスなどの不活性ガスである。

前記ガス吹き耐火物は、容器内の溶湯金属にガスを吹き付ける器具であり、例えば、スライディングノズル装置を構成する固定板、可動板、上ノズルなどがある。

前記本体部材は、耐火性に優れる緻密な材質から構成されており、例えば、アルミナ質、アルミナ−カーボン質、マグネシア−カーボン質、アルミナ−マグネシア−カーボン質、アルミナ−スピネル、カーボン質、アルミナ−ジルコニア−カーボン質等の耐火煉瓦を用いることがよい。

前記ガス吹き部材は、ガス吹き耐火物の溶湯金属にガスを吹き込む部分に設けられている。ガス吹き部材は、例えば、緻密体にガスが流通し得る通気用貫通孔を形成したもの、又は多数の連通気泡を有するポーラス体などを用いることができる。通気用貫通孔は、例えば、焼失材やレーザ穿孔で形成される。連通気泡を有するポーラス体は、例えば、アルミナ質により形成される。ガス吹き部材は、本体部材に形成されたガス流路と接続していて、ガス流路を通じて導入されたガスは、ガス吹き部材内を通過して溶湯金属に吹き出される。

前記ガス吹き部材は、本体部材に取り外し可能に取り付けられている。例えば、ガス吹き部材と本体部材との間に、ガス吹き部材を本体部材から分離可能に取り付ける充填部材を設けても良い。又は、ガス吹き部材を、本体部材に凹凸嵌合させてもよい。

前記充填部材は、モルタルで構成されている。モルタルは、ガス吹き部材と本体部材とを接着する目地材である。モルタルは、一般に剛性が低いものが多く、ドリルなどで比較的容易に破壊できるものである。モルタルは、耐火性のものがよい。耐火性のモルタルの組成は、例えば、アルミナ、シリカ質であるとよい。

モルタルから構成される充填部材は、ガス吹き部材と本体部材との境界部分全体に渡って介設されていてもよいし、境界部分の一部に介設されていてもよい。ガス吹き部材と本体部材との間に介設された充填部材の幅は、ドリル先端などの工具の挿入し得る程度の幅がよく、例えば、１ｍｍ〜２０ｍｍがよい。１ｍｍ未満の場合には、工具によるガス吹き部材と本体部材との分離作業性が低下するおそれがある。２０ｍｍを越える場合には、モルタルで構成される充填部材のガス吹き耐火物に占める容積が大き過ぎて、ガス吹き耐火物全体の剛性が低下するおそれがある。モルタルで構成された充填部材の幅は、更には、１ｍｍ〜５ｍｍが望ましい。ガス吹き耐火物全体の剛性を高く維持しつつ、ガス吹き部材の分離作業性もよいからである。

本体部材に形成されたガス流路は、例えば、本体部材に埋設されたパイプである。パイプは、本体部材に形成された配管穴に挿通されている。パイプの一端部は、継ぎ手に接続されてガス吹き部材に連通している。パイプの他端部は、本体部材の外面に固定された外部接続用の継ぎ手に接続されているか、または本体部材から突出している。パイプは、ガス吹き部材を本体部材から取り外す際にガス吹き部材とともに本体部材から取り外し可能なように、該本体部材に保持されていることが好ましい。この場合には、パイプをガス吹き部材とともに本体部材から取り外すことができる。

または、パイプは、ガス吹き部材を本体部材から取り外す際にガス吹き部材から切り離されてガス吹き部材のみが本体部材から取り外されるように、ガス吹き部材に脱着可能に連結されていることが好ましい。この場合には、損傷し易いガス吹き部材のみを本体部材から取り外すことができる。

（実施例１）
本発明の実施例に係るガス吹き耐火物は、スライディングノズル装置を構成する固定板である。図１に示すように、スライディングノズル装置８１は、取鍋８０の底部に設けられている。スライディングノズル装置８１は、上ノズル１と、固定板２と、可動板３と、下ノズル４とから構成されている。上ノズル１は、取鍋８０の底部８０ａに形成された開口部８０ｂの内周面に固定され、固定板２及び可動板３は開口部８０ｂの下端に取り付けられ、可動板３の下部には下ノズル４が固定されている。

上ノズル１及び固定板２には、互いに軸芯の一致するノズル穴１１、２１がそれぞれ形成されている。可動板３及び下ノズル４には、互いに軸芯の一致するノズル穴３１、４１がそれぞれ形成されている。可動板３及び下ノズル４が一体となって、固定板２に対して閉位置と開位置との間で摺動することにより、上ノズル１及び固定板２のノズル穴１１，２１が、可動板３のノズル穴３１と連通したり、遮断したりする。

図２に示すように、固定板２は、耐火性の本体部材２２と、本体部材２２に形成された主貫通穴２２ａと、主貫通穴２２ａの内壁に固定されたガス吹き部材２３と、本体部材２２に形成されガス吹き部材２３にガスを導入するガス流路としてのパイプ２４と、ガス吹き部材２３を本体部材２２に取り外し可能に取り付ける充填部材２５とを有する。

本体部材２２は、プレート状をなし、平面形状が横長の多角形体をなす。本体部材２２の外周部は、帯状の鉄皮２２ｂで被覆され、本体部材２２の上面は平板状の鉄板２２ｃで被覆されている。図２（ａ）の紙面上において、本体部材２２の上下方向の中央であって、左右方向の中心部よりも左側に、貫通穴２２ａが形成されている。図２（ｂ）に示すように、主貫通穴２２ａは、本体部材２２の厚み方向に貫通している。主貫通穴２２ａの上流側の部分には、段状に拡径した段部２２ｄが形成されている。段部２２ｄには、ガス吹き部材２３と、ガス吹き部材２３を本体部材２２と接合する充填部材２５とが設けられている。

図３に示すように、ガス吹き部材２３は、アルミナ質、アルミナ−カーボン質、アルミナ、ジルコニア、カーボン質などの緻密体からなり、貫通穴２３ａをもつ円筒形状をなす。ガス吹き部材２３の貫通穴２３ａは、本体部２２の主貫通穴２２ａと同一軸芯をもち、これらの内周面は面一で、ノズル穴２１の内周面を構成している。ガス吹き部材２３の上流側端部は、本体部材２２の主貫通穴２２ａ周縁と同一平面を構成しており、ガス吹き部材２３の下流側端部は、充填部材２５により主貫通穴２２ａの段部２２ｄに取り外し容易に固定されている。円筒形状のガス吹き部材２３の内周面は、溶鋼に接する面であり、その外周面は鉄板２３ｂにより被覆されている。ガス吹き部材２３の外周面の下流側部分には、周方向に連通するリング状溝２３ｃと、リング状溝２３ｃに一端が連通し他端は内周面に開口する放射状の通気用貫通孔２３ｄとが形成されている。通気用貫通孔２３ｄは、レーザにより穿孔されたものである。リング状溝２３ｃの軸芯方向の幅は０．５〜５ｍｍであり、径方向の幅は５〜３０ｍｍである。通気用貫通孔２３ｄの直径は０．２〜２ｍｍである。なお、本例では、ガス吹き部材２３が緻密体からなり、そこにレーザなどにより内周面に向けて放射状に通気用貫通孔２３ｄが形成されているが、通気用貫通孔２３ｄを形成することなく、ガス吹き部材２３自体を多孔質体で構成してもよい。
ガス吹き部材２３の外周面を覆う鉄板２３ｂの一部には、リング状溝２３ｃと連通する小孔２３ｅが開口しており、この小孔２３ｅには、鉄板２３ｂの径方向外側に向けて突設された内側継ぎ手２３ｆが接続されている。内側継ぎ手２３ｆは、円筒形状をなし、その一端側の外周面は小孔２３ｅの内周面に螺着され、更に小孔２３ｅの周縁に周方向に沿って複数箇所Ｐで溶接されている。

また、図３の紙面上で、本体部材２２の上下方向の中央の位置に、左側端面から貫通穴２２ａの段部２２ｄに向けて配管穴２２ｇが貫通している。配管穴２２ｇには、耐熱性の鋼製又は銅製のパイプ２４が埋設されている。パイプ２４の一端は、充填部材２５に位置している。パイプ２４の一端は、充填部材２５に先端端面をもつ内側継ぎ手２３ｆに内嵌され螺着されている。

図４に示すように、本体部材２２を囲む枠状の鉄皮２２ｂには小孔２２ｈが形成されており、この小孔２２ｈの内周面には外側継ぎ手２２ｆの基端部が螺着している。外側継ぎ手２２ｆは、パイプ２４の他端に外嵌され螺着され、更に小孔２２ｈの周縁に周方向に沿って複数箇所Ｐで点溶接されている。外側継ぎ手２２ｆによって、パイプ２４は、アルゴンガスのガス源に通じる外部パイプ２６に接続される。

図３に示すように、本体部材２２とガス吹き部材２３とが対向する部分には、充填部材２５が介設されている。即ち、本体部材２２の主貫通穴２２ａの段部２２ｄの内周面とガス吹き部材２３の外周面との間の周方向全体、及び段部２２ｄの下端面とガス吹き部材２３の下端面との間には、モルタルで構成された充填部材２５が充填されている。段部２２ｄの内周面とガス吹き部材２３の外周面との間の充填部材２５の厚みＴは５〜２０ｍｍであり、ガス吹き部材２３から突設された内側継ぎ手２３ｆは充填部材２５に埋設されている。モルタルは、耐火性のアルミナ又はシリカ質からなる。

固定板２の下端面に対して、可動板３が開位置と閉位置との間を摺動することにより、固定板２のノズル穴２１が開閉される。可動板３が開位置にあるときには、取鍋８０中の溶鋼がスライディングノズル装置８１に形成されたノズル穴１１，２１，３１，４１を通じて流下し、その下方に設置されたタンディッシュに一旦収容される。溶鋼の流出量は、可動板３をスライドさせて固定板２のノズル穴２１の開口面積を変化させて調整する。その後、タンディッシュから吐出された溶鋼が、成形型に流出されて連続鋳造が行われる。

一方、可動板３が閉位置に移動したときには、固定板２のノズル穴２１の下端面が可動板３の上端面により閉止され、溶鋼の流通が停止される。

取鍋８０内の溶鋼が空になると、上ノズル１と固定板２のノズル穴１１，２１に砂が詰められて、次回の溶鋼注入時にノズル穴１１，２１が目詰まりすることを防止する。何回かのチャージ後で、ガス吹き部材２３が損傷したり目詰まりをしたりして使用できなくなる耐用限界使用回数に至る前に、固定板２の充填部材２５をドリル等で壊して、ガス吹き部材２３を本体部材２２から切り離す。
本体部材２２に埋設されているパイプ２４の他端の、外側継ぎ手２２ｆとの螺着を緩め、パイプ２４の他端を外側継ぎ手２２ｆから本体部材２２側に抜き取る。内側継ぎ手２３ｆでのパイプ２４とガス吹き部材２３との接続を維持した状態で、ガス吹き部材２３をパイプ２４とともに本体部材２２から取り外す。又は、内側継ぎ手２３ｆからパイプ２４を外してパイプ２４をガス吹き部材２３から切り離した後に、ガス吹き部材２３を本体部材２２から取り外す。その後、パイプ２４を本体部材２２から抜き取る。その後、新品のガス吹き部材２３と新品のパイプ２４とを本体部材２２に取り付ける。
なお、パイプ２４の損傷がないか若しくは損傷が少ない場合には、パイプ２４を本体部材２２から取り外すことなく、ガス吹き部材２３のみを本体部材２２から取り外し、新品のガス吹き部材２３を本体部材２に取り付けるとともに既存のパイプ２４の一端に新品のガス吹き部材２３を内側継ぎ手２３ｆで接続してもよい。

本例においては、ガス吹き部材２３は、モルタルで構成された充填部材２５により本体部材２２に固定されている。ガス吹き部材２３は、溶湯金属にガスを吹き込む部分であり、高温に晒され損傷し易い部分である。また、ガス吹き部材２３は、可動板３が閉位置にあるときには溶鋼が滞留する部分であり、溶鋼が凝固して目詰まりし易い部分である。このため、ガス吹き部材２３だけを取り外して、新しいガス吹き部材２３を本体部材２２に取り付けることができる。ゆえに、損傷が少ない本体部材２２は何回でも繰り返し使用することができ、ガス吹き部材２３の交換に要するコストを低く抑えることができる。

（その他）
上記実施例１では、ガス吹き部材２３とパイプ２４とを繋ぐ内側継ぎ手２３ｆが鉄板２３ｂの小孔２３ｅ周縁に溶接されているが、内側継ぎ手２３ｆは小孔２３ｅに螺着されていてもよい。この場合には、内側継ぎ手２３ｆは、小孔２３ｅとの螺着を外すことで、小孔２３ｅから抜き取り、内側継ぎ手２３ｆをガス吹き部材２３と切り離すことができる。
また、上記実施例１では外側継ぎ手２２ｆが、鉄皮２２ｂに溶接されているが、鉄皮２２ｂに溶接することなく、鉄皮２２ｂの小孔２２ｈに螺着することによって本体部材２３に固定されていてもよい。この場合には、外側継ぎ手２２ｆを鉄皮２２ｂから取り外して、鉄皮２２ｂに形成された小孔２２ｈから既存のパイプ２４を抜き出して、新品に取り換えることができる。

１：上ノズル、２：固定板（ガス吹き耐火物）、３：可動板、４：下ノズル、１１，２１，３１，４１：ノズル穴、２２：本体部材、２２ａ：主貫通穴、２２ｂ、２２ｃ：鉄皮、２２ｄ：段部、２３：ガス吹き部材、２３ａ：貫通穴、２３ｂ：鉄板、２３ｃ：リング孔、２３ｄ：通気用貫通孔、２４：パイプ、２５：充填部材、２６：外部パイプ、８０：取鍋、８０ｂ：開口部、８１：スライディングノズル装置。

Claims (3)

1. 容器に取り付けられ該容器内の溶湯金属にガスを吹き込むガス吹き耐火物において、
   厚さ方向に貫通する主貫通穴と側面より該主貫通穴に延びる配管穴とをもつプレート状で耐火性の本体部材と、
   前記主貫通穴にモルタルにより同軸的に組み付けられた外周側に鉄板と内側継ぎ手とを有し内周側に前記溶湯金属が流通するノズル穴を構成する貫通穴とを有するリング状で耐火性のガス吹き部材と、
   前記配管穴に導入され前記内側継ぎ手に着脱可能に係止されたガス吹込み用パイプと、を有することを特徴とするガス吹き耐火物。
2. 前記本体部材はその上面で前記主貫通穴を囲む部分に肉厚となる段部をもつ請求項１に記載のガス吹き耐火物。
3. 前記主貫通穴はその上方部分が大きく下方部分が小さい段付穴であり、前記ガス吹き部材は前記段付穴の上方部分に組み付けられている請求項１または請求項２に記載のガス吹き耐火物。

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