JP5771433B2 - 出銑口の閉塞構造および出銑口の閉塞方法 - Google Patents

Description

本発明は、高炉の炉壁に形成された出銑口を閉塞する出銑口の閉塞構造および出銑口の閉塞方法に関する。

製鉄設備の一つである高炉では、鉄鉱石に含まれる酸素を還元することで銑鉄が取り出される。高炉の炉底の湯溜まり部に溜まる溶銑（溶融した銑鉄）は、湯溜まり部横の炉壁に設けられた出銑口から取り出される。出銑口は、マッド材と呼ばれる粘土状の耐火物を充填して焼成させることによって閉塞される。溶銑の取り出しは、空圧式もしくは油圧式の開孔機を使用して、錐ロッドに前後進、打撃、回転の動作をさせることにより、出銑口に充填されている閉塞材を開孔することにより行われる。溶銑を湯溜まり部から取り出した後は、マッドガンを使用してマッド材を出銑口に充填して焼成させて出銑口を閉塞する。このように、出銑口の開孔と閉塞作業には、開孔機およびマッドガンというそれぞれ専用の装置を使用している。

これらの装置による出銑口の開孔と閉塞作業は、自動化の試みもなされているが、特に開孔作業は開孔判定が難しいことから、開孔の最終的な判断は装置の使用者に委ねられている。これは、出銑口の炉内側のマッド材の形状が一定していないこと、出銑口内に充填されたマッド材の内部状態が不均一であることに起因する。出銑口に充填されるマッド材は、通常、炉内側に凸の状態で固結するが、前回の開孔作業によって削孔された出銑口の炉内側の状態や充填されるマッド材の量によってその形状は異なるため、出銑口の炉内側に付着したマッド材のうち最も炉内側の位置が一律にならない。このため、出銑口の削孔深さに基づいて開孔判定を行うことが困難になり、開孔判定が難しくなっている。
また、充填されたマッド材は、その内部に空隙ができることもあり、錐ロッドの前進負荷や回転負荷に基づいて開孔判定を行うと、空隙によって前進負荷や回転負荷が弱まることで出銑口が貫通したと誤判定してしまう恐れがある。
このように、出銑口の開孔判定を容易にするためには、出銑口の閉塞状態を常に一定に保つことが要求される。

出銑口の閉塞技術の例としては、たとえば、特許文献１に記載された高炉出銑口の閉塞方法が知られている。この閉塞方法は、出銑口へマッド材を充填し、このマッド材の焼成中にマッド材の中途まで大口径の孔を掘り、この大口径孔に再びマッド材を充填する方法である。この閉塞方法によれば、後から充填するマッド材により出銑口におけるマッド材の充填密度を向上させることができるという。

また、閉塞技術の他の例として、特許文献２に記載された高炉出銑口形成方法がある。この形成方法は、出銑口にマッド材を充填してマッド材が炉熱によって焼成された後、開孔用ビットで、溶銑の噴出を防ぐのに必要な厚さを残して削孔し、開孔内に流動性耐火物を適量注入して、予め形成固化した耐火物筒状体を開孔内に挿入して開孔内側と耐火物筒状体外側との隙間に前記流動性耐火物を充填させる方法である。
本形成方法によれば、耐火物筒状体の内部が空洞のため開孔に要する時間を短縮することができる。また、焼成したマッド材を開孔した後に耐火物筒状体を挿入させるため、小さな挿入力で済み、従来の出銑口開孔機のフィード力で挿入することができるとされる。

出銑口を開孔させるのに要する削孔深さを一定にした方法として、特許文献３に記載された冶金炉用出湯口の開閉方法が知られている。この方法では、芯金棒の周囲に出銑口の断面形状より僅かに大きい断面形状で柱状に形成した固形マッド材を芯金棒とともに出銑口に打ち込んで閉塞し、芯金棒を引き抜いて開孔する。

特開平１−１２７６１２号公報 特開平８−５３７０３号公報 特開２００３−２４７０１１号公報

しかしながら、特許文献１および特許文献２に記載の方法では、以前に充填したマッド材が高炉内に溜まって出銑口の炉内側の開口に達しているため、出銑口を開孔させるために必要な削孔深さが一定にできないという問題がある。また、特許文献３に記載の方法では、出銑後の出銑口の径が想定より小さい場合、固形マッド材と芯金棒を無理やり打ち込むことになって出銑口が破損する恐れがある。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、出銑口の破損を防止しつつ、後で出銑口を容易に開孔することができる出銑口の閉塞構造および出銑口の閉塞方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の出銑口の閉塞方法は、高炉の炉壁を貫通する方向に延びるように形成された出銑口を、マッド材及び前記マッド材により炉内側に押し出される閉塞栓で閉塞する出銑口の閉塞方法であって、前記出銑口の内径より小さい外径に設定され略棒状に形成された前記閉塞栓の少なくとも一部が前記マッド材の供給流路上に配置される配置工程と、供給量を調節した前記マッド材が前記出銑口内に供給され、前記閉塞栓の外周面と前記出銑口の内周面との間の全周にわたり前記マッド材が充填される充填工程と、を有し、前記閉塞栓は、管状部材と、前記マッド材の焼成物よりも柔らかい材料で形成され、前記管状部材の内腔に配置されるとともに前記出銑口の開孔時に掘削される充填部材と、を有することを特徴としている。

この発明によれば、閉塞栓（出銑口用閉塞栓）の少なくとも一部をマッド材の供給流路上に配置した状態で、供給量を調節したマッド材を出銑口内に供給し、閉塞栓の外周面と出銑口の内周面との間の全周にわたりマッド材を充填する。
閉塞栓が出銑口内にあるときには、出銑口の断面の少なくとも一部が閉塞栓により塞がれる。閉塞栓がマッド材により炉内側に押し出されるときに、マッド材は出銑口と閉塞栓との間を炉内側に流れる。マッド材を閉塞栓とともに出銑口内に供給量を調節して供給することにより、マッド材のうち出銑口と閉塞栓との間を炉内側に流れて出銑口の炉内側から流れ出る量を低減させることができる。

また、本発明の出銑口の閉塞構造は、高炉の炉壁を貫通する方向に延びるように形成された出銑口を閉塞する出銑口の閉塞構造であって、前記出銑口の内径より小さい外径に設定され略棒状に形成された閉塞栓の外周面と前記出銑口の内周面との間の全周にわたり充填されたマッド材を焼成してなり、前記閉塞栓は、管状部材と、前記マッド材の焼成物よりも柔らかい材料で形成され、前記管状部材の内腔に配置されるとともに前記出銑口の開孔時に掘削される充填部材と、を有することを特徴としている。

また、上記の出銑口の閉塞方法において、前記充填部材は、前記閉塞栓を前記閉塞栓の軸線方向に貫通することがより好ましい。
また、上記の出銑口の閉塞構造において、前記充填部材は、前記閉塞栓を前記閉塞栓の軸線方向に貫通することがより好ましい。

また、上記の出銑口の閉塞方法において、前記管状部材は、管状に形成された管状部本体と、前記管状部本体の外径より大きく形成された大径部と、を有し、前記大径部は、前記管状部本体の一端に配置され、前記一端から離間するほど拡径するように形成され、前記配置工程では、前記閉塞栓の前記大径部が前記管状部本体よりも前記出銑口の炉内側に位置するように配置され、前記充填工程では、前記大径部に沿って流れた前記マッド材が前記炉壁の内面に沿って流れることがより好ましい。
また、上記の出銑口の閉塞方法において、前記充填工程の後で、前記閉塞栓の前記管状部材の内腔に補助充填部材を充填することがより好ましい。

また、上記の出銑口の閉塞方法において、前記充填工程では、前記マッド材よりも前記閉塞栓の先端が前記出銑口の炉内側に位置するように前記マッド材の供給量が調節されることがより好ましい。
この発明によれば、出銑口において閉塞栓またはマッド材で閉塞された部分のうちの炉内側の端部が閉塞栓の先端となる。
上記の出銑口の閉塞方法において、前記閉塞栓の長さは、前記出銑口が延びる延在方向における前記出銑口の長さ以上に設定されていることがより好ましい。

また、上記の出銑口の閉塞構造において、前記管状部材は、管状に形成された管状部本体と、前記管状部本体の外径より大きく形成され、前記管状部本体よりも前記出銑口の炉内側に配置された大径部とを有することがより好ましい。
この発明によれば、出銑口と管状部本体との間を炉内側に流れるマッド材は、大径部に衝突しやすくなる。
また、上記の出銑口の閉塞構造において、前記大径部は、前記管状部本体の一端に配置され、前記一端から離間するほど拡径するように形成されていることがより好ましい。
また、上記の出銑口の閉塞構造において、前記出銑口が延びる延在方向における前記出銑口の長さ以上に前記閉塞栓の長さが設定されていることがより好ましい。
また、上記の出銑口の閉塞構造において、前記充填部材は、前記管状部材の一端から一定距離離間した位置より前記管状部材の他端側のみに配置され、前記閉塞栓は、前記管状部材の一端が前記出銑口の炉外側となるように配置されていることがより好ましい。

本発明において、請求項１に記載の出銑口の閉塞方法および請求項７に記載の出銑口の閉塞構造によれば、マッド材が高炉内に溜まって出銑口の炉内側の開口に達することが防止されて開孔に要する削孔深さが一定の値以下となり、後に出銑口を開孔するときに削孔深さが予め分かっているので、出銑口を容易に開孔することができる。また、従来の開閉方法のように、出銑口に出銑口より断面形状が大きい固形マッド材を無理やり打ち込むことなく、出銑口の内径より小さい外径を有する閉塞栓で出銑口を閉塞させるので、出銑口が破損するのを防止することができる。
また、マッド材の焼成物よりも柔らかい充填部材または焼成した充填部材を、たとえば開孔機などにより掘削することで、炉壁に出銑口をさらに容易に形成することができる。また、マッド材の焼成物は充填部材または焼成した充填部材より硬く侵食されにくいので、出銑口が溶銑により侵食されて大きくなるのを抑えることができる。

請求項５に記載の出銑口の閉塞方法によれば、後に出銑口を開孔するときに閉塞栓の先端まで削孔すれば開孔することが分かっているので、出銑口をより容易に開孔することができる。
請求項６に記載の出銑口の閉塞方法、請求項１１に記載の出銑口の閉塞構造によれば、閉塞栓を出銑口内に配置したときに、閉塞栓の先端の位置を容易に検知することができる。

請求項９に記載の出銑口の閉塞構造によれば、マッド材が流れる力を大径部でより確実に受け、閉塞栓をより容易に炉内側に押し出すことができる。また、マッド材が大径部に沿って流れることでマッド材が炉壁の炉内側の壁面に沿って流れやすくなり、このマッド材により出銑口を溶銑から効果的に保護することができる。
請求項１０に記載の出銑口の閉塞構造によれば、出銑口内で大径部を炉内側に配置することで、管状部材のうち炉内側に突出する部分の長さを短く抑えることができる。

本発明の第１実施形態の閉塞栓で高炉に形成された出銑口を閉塞させた状態を示す断面図である。 同閉塞栓の全体図である。 高炉の炉壁に出銑口が開孔された状態を示す図である。 本実施形態の出銑口の閉塞方法の工程を説明する図である。 同出銑口の閉塞方法を示すフローチャートである。 同出銑口の閉塞方法の工程を説明する図である。 本発明の第１実施形態の変形例の出銑口の閉塞方法における配置工程を説明する図である。 本発明の第１実施形態の変形例の閉塞栓における側面断面図である。 本発明の第２実施形態の閉塞栓の側面図である。 同閉塞栓を用いた出銑口の閉塞方法の工程を説明する図である。 同閉塞栓を用いた出銑口の閉塞方法の工程を説明する図である。 本発明の第３実施形態の閉塞栓における側面断面図である。 本実施形態の出銑口の閉塞方法の工程を説明する図である。 同出銑口の閉塞方法の工程を説明する図である。 同出銑口の閉塞方法により閉塞させた出銑口を再び開孔させる工程を説明する図である。 同出銑口の閉塞方法により閉塞させた出銑口を再び開孔させる工程を説明する図である。 本発明の第４実施形態の閉塞栓における側面断面図である。 本実施形態の出銑口の閉塞方法の工程を説明する図である。 本発明の第５実施形態の出銑口の閉塞方法の工程を説明する図である。 一度閉塞された出銑口から充填部材が押し出された状態を説明する図である。 本発明の実施形態の変形例における出銑口の閉塞方法を説明する図である。 本発明の実施形態の変形例における出銑口の閉塞方法を説明する図である。 本発明の第３実施形態の変形例の閉塞栓における側面断面図である。 本発明の第３実施形態の変形例の閉塞栓を用いて閉塞された部分に出銑口を開孔するときの工程を説明する図である。

（第１実施形態）
以下、本発明に係る出銑口用閉塞栓（以下、「閉塞栓」と称する。）、および該閉塞栓を取り付けて用いられる本発明に係るマッドガンの第１実施形態を、図１から図８を参照しながら説明する。
図１に示すように、本閉塞栓１は、高炉１００の炉壁１０１を貫通する方向に延びるように形成された出銑口１０２をマッド材２とともに閉塞するためのものである。

図２に示すように、本実施形態の閉塞栓１は、棒状に形成された本体部３と、本体部３の先端側に設けられ、本体部３の外径より大きく形成されるとともに、出銑口１０２の内径より小さい外径に設定された拡径部４とを有して構成されている。
拡径部４は、本体部３の一方の端部に設けられている。拡径部４には、一方の端部から他方の端部に向かうにしたがって拡径する傾斜面４ａ、４ｂが形成されている。本体部３の長さは、出銑口１０２が延びる延在方向Ｅにおける出銑口１０２の長さＭ１（図１参照）より短く設定されている。
閉塞栓１は、たとえば、アルミナ、ろう石、炭化珪素、耐火粘土などからなるマッド材を焼成した耐火物により形成されている。
出銑口１０２の内径は、図３に示すように、開孔機などにより出銑口１０２を形成したときの切削状態、および、出銑口１０２を形成した後で出銑口１０２を炉内側Ｄ１から炉外側Ｄ２に流れ出る高炉１００内の溶銑Ｌの流れ方などにより変化することがある。このため、出銑口１０２の内径に応じて大きさが異なる閉塞栓１を複数種類用意してもよい。

本実施形態のマッドガン５０は、図４に示すように、マッド材２を収容する内腔５１ａが形成され、内腔５１ａに連通する開口５１ｂが形成されたケーシング５１と、ケーシング５１の内腔５１ａに配置され、閉塞栓１を係止する閉塞栓充填管（係止部）５２と、ケーシング５１の内腔５１ａ内のマッド材２を押し出すシリンダ５３と、を備えている。なお、ケーシング５１は、先端側に配置され開口５１ｂが形成されたノズル５４と、基端側に配置されノズル５４に接続されたバレル５５とを有している。

ケーシング５１は、開口５１ｂを出銑口１０２に連通させることができるように構成されている。
閉塞栓充填管５２は管状に形成されていて、その内径は閉塞栓１の本体部３の外径よりわずかに大きく設定されている。閉塞栓充填管５２の基端側は、ケーシング５１のバレル５５の後端に貫通して開口していて、不図示の開閉栓により閉塞栓充填管５２の基端側の開口を塞ぐことができる。
閉塞栓充填管５２は、軸線がケーシング５１の開口５１ｂを通るようにケーシング５１内に配置されている。
シリンダ５３は、ケーシング５１内を先端側および基端側に移動することができる。シリンダ５３には、自身の軸線方向に貫通孔５３ａが形成されていて、閉塞栓充填管５２は貫通孔５３ａを挿通している。シリンダ５３には不図示のシール部材が設けられていて、シリンダ５３と閉塞栓充填管５２との間、シリンダ５３およびとケーシング５１との間を水密に保持している。

次に、本実施形態の出銑口の閉塞方法を、本発明の閉塞栓１およびマッドガン５０を用いる場合で説明する。なお、図３に示すように高炉１００の炉壁１０１に出銑口１０２を開孔する方法は、不図示の開孔機などを利用した公知の方法を用いることができる。また、開孔する出銑口１０２の内径により、前回以前に焼成したマッド材１０３が出銑口１０２の周囲に残る場合もある。
図５は、本実施形態の出銑口の閉塞方法を示すフローチャートである。本出銑口の閉塞方法は、閉塞栓１をマッドガン５０の閉塞栓充填管５２内に挿入する配置工程Ｓ１と、出銑口１０２内にマッド材２を充填させる充填工程Ｓ２とを備えている。

まず、作業者は、配置工程Ｓ１において、図４に示すように、閉塞栓充填管５２の先端側の開口から閉塞栓１の本体部３を挿入して閉塞栓１を閉塞栓充填管５２に係止するとともに、閉塞栓充填管５２の基端側の開口を開閉栓で閉じておく。このとき、閉塞栓１の拡径部４が開口５１ｂから突出した状態となる。
この状態で、マッドガン５０を移動させ、出銑口１０２にケーシング５１の開口５１ｂを連通させる。開口５１ｂから突出した閉塞栓１の拡径部４は、出銑口１０２内に配置される。
なお、閉塞栓充填管５２を除くケーシング５１の内腔５１ａおよび出銑口１０２内の空間が、本実施形態におけるマッド材２の供給流路となる。

続いて、充填工程Ｓ２において、図６に示すように、シリンダ５３を前進させる（先端側に移動させる）ことで、マッド材２の供給量を後述するように調節して、マッド材２よりも閉塞栓１の先端が出銑口１０２の炉内側Ｄ１に位置するようにする。
閉塞栓１の周囲にマッド材２を供給すると、マッド材２は、拡径部４への衝突および本体部３との間の摩擦により閉塞栓１を炉内側Ｄ１に押し出すので、閉塞栓１が閉塞栓充填管５２から外れる。
さらにマッド材２を供給すると、出銑口１０２内において、マッド材２が閉塞栓１を炉内側Ｄ１に押し出すとともに、マッド材２が出銑口１０２と閉塞栓１との間を炉内側Ｄ１に流れ、図１に示すように、閉塞栓１の外周面と出銑口１０２の内周面との間の全周にわたりマッド材２が充填される。
なお、閉塞栓充填管５２の開閉栓を開け、閉塞栓充填管５２の基端側の開口から不図示の棒状部材を挿入して、閉塞栓１を炉内側Ｄ１に押し出してもよい。

出銑口１０２内の容積の概略値は、出銑口１０２の内径、炉壁１０１の厚さおよび延在方向Ｅの傾きから求めることができる。出銑口１０２内に充填するマッド材２の供給量を、たとえば、出銑口１０２内の容積から閉塞栓１の体積を引いた値より一定量少なくすることで、マッド材２が出銑口１０２の炉内側Ｄ１から流れ出さないように調節することができる。

また、図４に示すように、配置工程Ｓ１において、延在方向Ｅの出銑口１０２の長さＭ１に対して、閉塞栓１の長さＭ２と、閉塞栓１の先端から出銑口１０２の炉外側Ｄ２の端部までの距離Ｍ３を適切に設定することにより、図１に示すように、マッド材２よりも閉塞栓１の先端が出銑口１０２の炉内側Ｄ１に位置するように調節することができる。
なお、出銑口１０２にマッド材２が充填された状態で一定時間保持されることで、高炉１００の熱によりマッド材２が焼成される。
また、閉塞栓充填管５２内に侵入したマッド材２は、閉塞栓充填管５２内に不図示の棒状部材を挿入することにより除去することができる。

以上説明したように、本実施形態の閉塞栓１、マッドガン５０および出銑口の閉塞方法によれば、閉塞栓１をケーシング５１の内腔５１ａおよび出銑口１０２内の空間で構成される供給流路上に配置した状態で、供給量を調節したマッド材２を出銑口１０２内に供給し、閉塞栓１の外周面と出銑口１０２の内周面との間の全周にわたりマッド材２を充填する。
閉塞栓１が出銑口１０２内にあるときには、出銑口１０２の断面の一部が閉塞栓１により塞がれる。閉塞栓１がマッド材２により炉内側Ｄ１に押し出されるときに、マッド材２は出銑口１０２と閉塞栓１との間を炉内側Ｄ１に流れる。マッド材２を閉塞栓１とともに出銑口１０２内に供給量を調節して供給することにより、マッド材２のうち出銑口１０２と閉塞栓１との間を炉内側Ｄ１に流れて出銑口１０２の炉内側Ｄ１から流れ出る量を低減させることができる。
これにより、マッド材２が高炉１００内に溜まり、溜まったマッド材２が出銑口１０２の炉内側Ｄ１の開口に達することが防止され、開孔に要する削孔深さが一定の値以下となる。したがって、後に出銑口１０２を開孔するときに削孔深さが予め分かっているので、出銑口１０２を容易に開孔することができる。
また、従来の開閉方法のように、出銑口１０２に出銑口１０２より断面形状が大きい固形マッド材を無理やり打ち込むことなく、出銑口１０２の内径より小さい外径を有する閉塞栓１で出銑口１０２を閉塞させるので、出銑口１０２が破損するのを防止することができる。そして、出銑口１０２を閉塞するのに必要なマッド材２の量を低減させることができる。

さらに、充填工程Ｓ２では、マッド材２よりも閉塞栓１の先端が出銑口１０２の炉内側Ｄ１に位置するようにマッド材２の供給量を調節する。したがって、出銑口１０２において閉塞栓１またはマッド材２で閉塞された部分のうちの炉内側Ｄ１の端部が閉塞栓１の先端となる。
このため、後に出銑口１０２を開孔するときに閉塞栓１の先端まで削孔すれば開孔することが分かっているので、出銑口１０２をより容易に開孔することができる。

また、閉塞栓１は、棒状に形成された本体部３と、本体部３の外径より大きく形成されるとともに、出銑口１０２の内径より小さい外径に設定された拡径部４とを有する。
出銑口１０２と本体部３との間を炉内側Ｄ１に流れるマッド材２は、本体部３の外径より大きく形成された拡径部４に衝突しやすくなる。これによりマッド材２が流れる力を拡径部４でより確実に受け、閉塞栓１をより容易に炉内側Ｄ１に押し出すことができる。

なお、本実施形態では、閉塞栓１をマッドガン５０の閉塞栓充填管５２に取付けた状態で出銑口１０２にマッド材２を供給した。しかし、図７に示すように、配置工程において閉塞栓１を出銑口１０２内に配置した状態で、充填工程でマッド材２を出銑口１０２に充填してもよい。
この変形例においても、配置工程において、延在方向Ｅの出銑口１０２の長さＭ１に対して、閉塞栓１の長さＭ２と、閉塞栓１の先端から出銑口１０２の炉外側Ｄ２の端部までの距離Ｍ３を適切に設定することにより、図１に示すように、マッド材２よりも閉塞栓１の先端が出銑口１０２の炉内側Ｄ１に位置するように調節することができる。

なお、本実施形態では、拡径部４は、本体部３の一方の端部に設けられていたが、拡径部４は本体部３の中央部に設けられていてもよいし、本体部３の長さ方向に複数設けられていてもよい。
また、図８に示す閉塞栓７のように、拡径部４に一方の端部から他方の端部に向かうにしたがって縮径する傾斜面４ｃを設けてもよいし、拡径部４に本体部３の長さ方向に直交する直交面４ｄを設けてもよい。傾斜面４ｃ、直交面４ｄにより、マッド材２が流れる力をより確実に受けて閉塞栓７をより容易に押し出すことができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図９から図１１を参照しながら説明するが、前記実施形態と同一の部位には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
図９に示すように、本実施形態の閉塞栓１１は拡径部のない棒状に形成され、閉塞栓１１の長さは、延在方向Ｅにおける出銑口１０２の長さＭ１（図４参照）以上に設定されている。閉塞栓１１は、閉塞栓１と同一の材料で形成されている。

このように構成された閉塞栓１１を用いた本実施形態の出銑口の閉塞方法について説明する。
まず、作業者は、配置工程Ｓ１において、図１０に示すように、閉塞栓１１をマッドガン５０の閉塞栓充填管５２内に挿入する。そして、出銑口１０２にケーシング５１の開口５１ｂを連通させる。

続いて、充填工程Ｓ２において、図１１に示すように、シリンダ５３を前進させることで、供給するマッド材２の供給量を調節してマッド材２を充填する。
このとき、マッド材２が、出銑口１０２と閉塞栓１１との間を炉内側Ｄ１に流れ、閉塞栓１１の外周面に及ぼす摩擦などにより閉塞栓１１を炉内側Ｄ１に押し出すとともに、閉塞栓１１の外周面と出銑口１０２の内周面との間の全周にわたりマッド材２が充填される。

以上説明したように、本実施形態の閉塞栓１１および出銑口の閉塞方法によれば、出銑口１０２の破損を防止しつつ、後で出銑口１０２を容易に開孔することができる。
さらに、閉塞栓１１を出銑口１０２内に配置したときに、閉塞栓１１の先端の位置を容易に検知することができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図１２から図１６、図２３および２４を参照しながら説明するが、前記実施形態と同一の部位には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
図１２に示すように、本実施形態の閉塞栓１５は、外径が出銑口１０２の内径より小さく設定されたパイプ（管状部材）１６と、パイプ１６の内腔に配置された充填部材１７とを有している。
パイプ１６の長さは、出銑口１０２の長さＭ１（図１参照）以上に設定されている。パイプ１６を形成する材料としては、たとえば、鉄鋼などの金属を用いることができる。
充填部材１７は、マッド材２の焼成物よりも柔らかい、焼成した耐火物により形成されている。充填部材１７としては、たとえば、アルミナ、ろう石、炭化珪素、耐火粘土などからなるマッド材を焼成した耐火物を用いることができるが、この耐火物は、前述のマッド材２の焼成物よりも柔らかくなるように調節されている。

本実施形態の閉塞栓１５が取り付けられる本実施形態のマッドガン６０は、図１３に示すように、ケーシング６１と、ケーシング６１の内腔５１ａに配置された前述の閉塞栓充填管５２と、棒状に形成され先端が内腔５１ａに配置された押し込みロッド（押し出し部材）６３と、前述のシリンダ５３とを備えている。
閉塞栓充填管５２の内径は、閉塞栓１５の外径および押し込みロッド６３の外径よりわずかに大きく設定されている。閉塞栓充填管５２の基端側は、ケーシング６１の後端に貫通して開口している。
閉塞栓充填管５２は、軸線がケーシング６１の開口５１ｂを通るように配置されている。
押し込みロッド６３の先端は、ネジ嵌合や、溝などの凹凸形状による嵌合などにより、閉塞栓１５の一端に着脱可能となっている。押し込みロッド６３は、ケーシング６１の後端の開口から閉塞栓充填管５２に挿入された状態で、ケーシング６１の開口５１ｂに対して進退可能となっている。
なお、ケーシング６１は、先端側に配置され開口５１ｂが形成されたノズル６４と、基端側に配置されノズル６４に接続されたバレル６５とを有している。

次に、本実施形態の出銑口の閉塞方法を、本発明の閉塞栓１５およびマッドガン６０を用いる場合で説明する。
まず、作業者は、配置工程Ｓ１において、図１３に示すように、押し込みロッド６３の先端に閉塞栓１５の一端を接続した状態で、閉塞栓１５を閉塞栓充填管５２内に配置する。このとき、閉塞栓１５の先端側が、閉塞栓充填管５２から突出するように設定する。
そして、出銑口１０２にケーシング６１の開口５１ｂを連通させる。

続いて、充填工程Ｓ２において、図１４に示すように、シリンダ５３を前進させることで、マッド材２の供給量を調節してケーシング６１内に供給することで、閉塞栓１５はマッド材２との摩擦により押し込みロッド６３とともに炉内側Ｄ１に押し出される。このとき、押し込みロッド６３の炉内側Ｄ１への移動量を調節し、たとえば、押し込みロッド６３の先端がケーシング６１の開口５１ｂまで移動するように調節する。
マッド材２は、出銑口１０２と閉塞栓１５との間を炉内側Ｄ１に流れ、閉塞栓１５の外周面と出銑口１０２の内周面との間の全周にわたりマッド材２が充填されるとともに、炉壁１０１の炉内側Ｄ１の面にも配置される。
一定時間経過して、マッド材２が高炉１００および溶銑Ｌの熱により焼成されたら、押し込みロッド６３を閉塞栓１５から取り外す。

このように閉塞された出銑口１０２の開孔は、以下のように行われる。
まず、図１５に示すように、開孔機１１０の錐ロッド１１１などにより、閉塞栓１５の充填部材１７を掘削する。
錐ロッド１１１を引き抜くと、図１６に示すように、パイプ１６および焼成されたマッド材２内に出銑口１０６が形成されていて、出銑口１０６内に溶銑Ｌが流れ込む。

以上説明したように、本実施形態の閉塞栓１５および出銑口の閉塞方法によれば、開孔機１１０などにより、マッド材２の焼成物よりも柔らかい充填部材１７を掘削することで、炉壁１０１に出銑口１０６をさらに容易に形成することができる。また、マッド材２の焼成物は充填部材１７より硬く侵食されにくいので、出銑口１０６が溶銑Ｌにより侵食されて大きくなるのを抑えることができる。
閉塞栓１５はパイプ１６を備えるので、充填部材１７をマッド材２から確実に分離し、出銑口１０２を閉塞した部分における、比較的柔らかい部分である充填部材１７と比較的硬い部分である焼成されたマッド材２とを明確に分けることができる。さらに、開孔機１１０などにより開孔するときにパイプ１６が開孔する向きのガイドとなるので、新たに形成する出銑口１０６の内面に亀裂などが生じるのを防止することができる。

また、本実施形態のマッドガン６０は押し込みロッド６３を備えるため、ケーシング６１の開口５１ｂを出銑口１０２に連通させた状態で押し込みロッド６３を進退させることで、出銑口１０２に対して閉塞栓１５を、出銑口１０２が延びる延在方向Ｅに容易に位置決めすることができる。
パイプ１６の長さは、出銑口１０２の長さＭ１以上に設定されているため、閉塞栓１５を出銑口１０２内に配置したときに、閉塞栓１５の先端の位置を容易に検知することができる。

なお、前記実施形態では、閉塞栓１５の充填部材１７は、マッド材２の焼成物よりも柔らかい、焼成した耐火物により形成されているとした。しかし、充填部材１７に代えて、焼成されることでマッド材２の焼成物よりも柔らかい耐火物となる材料により形成されている充填部材を備えてもよい。
この材料が、たとえばマッド材である場合には、マッド材を構成するタールや樹脂などの配合を調整することで、パイプ１６内にこの充填部材を好適に配置することができる。
充填部材をこのように構成しても、出銑口１０２内に配置された閉塞栓が高炉１００の熱により焼成されることで、本実施形態の閉塞栓１５と同様の効果を奏することができる。

また、前記実施形態では、閉塞栓１５に代えて、図２３に示す閉塞栓１８を用いてもよい。この閉塞栓１８は、前述の閉塞栓１５において、充填部材１７が、パイプ１６の一端１６ａから一定距離離間した位置Ｐよりパイプ１６の他端１６ｂ側のみに配置されている。この一定距離は、開孔機１１０における錐ロッド１１１の先端の大きさなどに応じて設定される。
パイプ１６の一端１６ａ側の内周面に雌ネジ部を形成するとともに、前述の押し込みロッド６３の先端の外周面に雄ネジ部を形成することで、押し込みロッド６３の先端に閉塞栓１８を着脱可能としてもよい。
このように構成された閉塞栓１８を用いた出銑口の閉塞方法は、前述の第３実施形態における方法と同じ手順になるため、説明を省略する。ただし、図２４に示すように、パイプ１６の一端１６ａが炉外側Ｄ２となるように、出銑口１０２内に閉塞栓１８を配置する。
一方で、閉塞栓１８を用いて閉塞された部分に出銑口１０２を開孔するときには、開孔機１１０の錐ロッド１１１の先端をパイプ１６の一端１６ａ内に挿入し、錐ロッド１１１を自身の軸線回りに回転させることで、閉塞栓１８を掘削し出銑口１０２を形成する。

本実施形態のように閉塞栓１５を用いて閉塞された部分に出銑口１０２を開孔するときには、炉外側Ｄ２の充填部材１７に凹みが形成されるまでの間、錐ロッド１１１の先端が回転ブレを起こすため、金棒などを使用して、作業者が錐ロッド１１１の先端の位置を拘束している。
これに対して、本変形例の閉塞栓１８を用いることで、閉塞栓１８に対して錐ロッド１１１を容易に位置決めし、錐ロッド１１１の回転ブレを抑えることができる。これにより、出銑口１０２を短時間で形成することができる。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について図１７および図１８を参照しながら説明するが、前記実施形態と同一の部位には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
図１７に示すように、本実施形態の閉塞栓２０は、前記第３実施形態の閉塞栓１５におけるパイプ１６に代えてパイプ２１を有している。
パイプ２１は、管状に形成された管状部本体２２と、管状部本体２２の外径より大きく形成された大径部２３とを有している。大径部２３は、管状部本体２２の一端２２ａに配置され、この一端２２ａから離間するほど拡径するように形成されている。

前記閉塞栓２０を用いた出銑口の閉塞方法では、充填工程Ｓ２において図１８に示すように、出銑口１０２から炉内側Ｄ１に閉塞栓２０を大径部２３の長さ程度突出させた状態で、マッド材２を出銑口１０２と閉塞栓２０との間を炉内側Ｄ１に流す。これにより、閉塞栓２０の外周面と出銑口１０２の内周面との間の全周にわたりマッド材２が充填されるとともに、大径部２３に沿って流れたマッド材２が炉壁１０１側に流れの向きを変えられることで、前記閉塞栓１５を用いた場合に比べて、マッド材２が炉壁１０１近傍に配置される。

このように構成された本実施形態の閉塞栓２０によれば、出銑口１０２の破損を防止しつつ、後で出銑口を容易に開孔することができる。
また、大径部２３により、管状部本体２２と出銑口１０２の隙間を保ち、閉塞栓２０が傾いて、出銑口１０２の内壁に当たることをふせぐことができる。閉塞栓２０が傾いて出銑口１０２の内壁に当たると、その部分にマッドが十分に充填されないために、閉塞状態を保てず、その部分を起点として開孔してしまう恐れがあり、大径部２３にはこれを防ぐ機能がある。この機能は、第１実施形態の閉塞栓１の拡径部４についても同様である。
さらに、パイプ２１は、管状部本体２２と、管状部本体２２の外径より大きく形成された大径部２３とを有するため、マッド材２が流れる力を大径部２３でより確実に受け、閉塞栓２０をより容易に炉内側Ｄ１に押し出すことができる。また、マッド材２が大径部２３に沿って流れることでマッド材２が炉壁１０１の炉内側Ｄ１の壁面に沿って流れやすくなり、このマッド材２により出銑口１０２の炉内側Ｄ１を溶銑Ｌから効果的に保護することができる。
大径部２３は、管状部本体２２の一端２２ａに配置され、この一端２２ａから離間するほど拡径するように形成されている。これにより、出銑口１０２内で大径部２３を炉内側Ｄ１に配置することで、パイプ２１のうち炉内側Ｄ１に突出する部分の長さを短く抑えることができる。

なお、本実施形態では、パイプ２１において、大径部２３は管状部本体２２の一端２２ａに配置されているとしたが、大径部２３は管状部本体２２の中央部に形成されていてもよいし、大径部２３は管状部本体２２に複数形成されていてもよい。

（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態について図１９および図２０を参照しながら説明するが、前記実施形態と同一の部位には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
図１９に示すように、本実施形態では、前記閉塞栓１５、および閉塞栓１５が装着されるマッドガン７０が用いられる。マッドガン７０は、マッドガン６０の押し込みロッド６３に代えて、筒状に形成された押し込みロッド７１と、押し込みロッド７１の内腔７１ａにマッド材（補助充填部材）７２を充填する充填部７３とを備えている。
押し込みロッド７１の先端は、閉塞栓１５の一端に着脱可能となっている。
マッド材７２としては、たとえば、充填部材１７が焼成される前のマッド材と同じ成分のものを用いることもできるし、このマッド材と異なる成分のものを用いることもでき、特に限定されない。

このように構成された閉塞栓１５およびマッドガン７０を用いる出銑口の閉塞方法では、たとえば、図２０に示すように、一度閉塞栓１５およびマッド材２により閉塞された出銑口１０２において、溶銑Ｌの圧力を受けて充填部材１７が炉外側Ｄ２に押し出されたり、パイプ１６から充填部材１７が炉外側Ｄ２に抜け落ちてパイプ１６が貫通したりする場合であっても、図１９に示すように、閉塞栓１５の一端に押し込みロッド７１の先端を取り付け、充填部７３によりパイプ１６の内腔にマッド材７２を充填することで、閉塞栓１５を補修することができる。

なお、本実施形態では、マッドガン７０において、押し込みロッド７１に代えて、中実の棒状に形成されるとともに、閉塞栓１５の一端に着脱可能とされた押し込みロッドを備え、充填部７３を備えないように構成してもよい。
マッドガンをこのように構成しても、充填部材１７が炉外側Ｄ２に押し出された場合に、閉塞栓１５の一端にこの押し込みロッドを取り付け、押し出される充填部材１７や溶銑Ｌが焼成されたり冷えて固まるのを待つことにより、押し出される充填部材１７を止めることができるからである。

以上、本発明の第１実施形態から第５実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更等も含まれる。
たとえば、上記第１実施形態および第２実施形態では、図２１に示すように、閉塞栓１を出銑口１０２内に配置して、閉塞栓１の基端部とマッドガン５０のケーシング５１とを、閉塞栓１を細径にしたような固定部材３０で接続してから出銑口１０２内にマッド材２を充填してもよい。閉塞栓１の延在方向Ｅの位置が固定されて閉塞栓１が出銑口１０２から脱落するのが防止されるので、出銑口１０２をより確実に閉塞させることができる。

また、上記第１実施形態および第２実施形態では、閉塞栓の先端が出銑口１０２の炉内側Ｄ１の端部に位置した状態で出銑口１０２を閉塞栓で閉塞した。しかし、図２２に示すように、閉塞栓１が、自身の基端側の部分のみが出銑口１０２内に配置され、先端側が出銑口１０２から炉内側Ｄ１に突出した位置に配置された状態で出銑口１０２を閉塞するようにしてもよい。この場合においても、出銑口１０２の断面における一部を閉塞栓１で塞ぐことができるからである。
そして、マッド材２が出銑口１０２の炉内側Ｄ１から流れ出て高炉１００内に溜まり、溜まったマッド材２が出銑口１０２の炉内側Ｄ１の開口に達しない限り、出銑口１０２の炉内側Ｄ１に形成されるマッド材２の付着物２ａの延在方向Ｅの厚さＭ４は、マッド材２の粘性により一定の値以下になる。このため、出銑口１０２の炉内側Ｄ１の開口にマッド材２の付着物２ａが形成されていても、開孔に要する削孔深さは、付着物２ａの厚さＭ４と出銑口１０２の長さＭ１との和となり、出銑口１０２を容易に開孔することができる。したがって、充填工程では、マッド材２が出銑口１０２の炉内側Ｄ１から流れ出て高炉１００内に溜まり出銑口１０２の炉内側Ｄ１の開口に達しない限り、マッド材２が出銑口１０２の炉内側Ｄ１から流れ出してもよい。

また、上記第１実施形態から第５実施形態では、出銑口内にマッド材２を供給するのにマッドガンを用いたが、マッドガンに代えて、たとえば、歯車のかみ合わせやダイヤフラムなどを利用した容積ポンプを用いてもよい。
そして、上記第１実施形態から第５実施形態では、配置工程の前に、高炉１００の炉壁１０１を保護するなどの目的のため、高炉１００内に一定量のマッド材を供給する工程を備えてもよい。

１、７、１１、１５、１８、２０ 閉塞栓（出銑口用閉塞栓）
２ マッド材
３ 本体部
４ 拡径部
１６、２１ パイプ（管状部材）
１７ 充填部材
２２ 管状部本体
２３ 大径部
５０、６０、７０ マッドガン
５１、６１ ケーシング
５１ａ 内腔
５１ｂ 開口
５２ 閉塞栓充填管（係止部）
５３ シリンダ
６３、７１ 押し込みロッド（押し出し部材）
７２ マッド材（補助充填部材）
７３ 充填部
１００ 高炉
１０１ 炉壁
Ｄ１ 炉内側
Ｅ 延在方向
Ｓ１ 配置工程
Ｓ２ 充填工程

Claims (12)

1. 高炉の炉壁を貫通する方向に延びるように形成された出銑口を、マッド材及び前記マッド材により炉内側に押し出される閉塞栓で閉塞する出銑口の閉塞方法であって、
   前記出銑口の内径より小さい外径に設定され略棒状に形成された前記閉塞栓の少なくとも一部が前記マッド材の供給流路上に配置される配置工程と、
   供給量を調節した前記マッド材が前記出銑口内に供給され、前記閉塞栓の外周面と前記出銑口の内周面との間の全周にわたり前記マッド材が充填される充填工程と、
   を有し、
   前記閉塞栓は、
   管状部材と、
   前記マッド材の焼成物よりも柔らかい材料で形成され、前記管状部材の内腔に配置されるとともに前記出銑口の開孔時に掘削される充填部材と、
   を有することを特徴とする出銑口の閉塞方法。
2. 前記充填部材は、前記閉塞栓を前記閉塞栓の軸線方向に貫通することを特徴とする請求項１に記載の出銑口の閉塞方法。
3. 前記管状部材は、
   管状に形成された管状部本体と、
   前記管状部本体の外径より大きく形成された大径部と、
   を有し、
   前記大径部は、前記管状部本体の一端に配置され、前記一端から離間するほど拡径するように形成され、
   前記配置工程では、前記閉塞栓の前記大径部が前記管状部本体よりも前記出銑口の炉内側に位置するように配置され、
   前記充填工程では、前記大径部に沿って流れた前記マッド材が前記炉壁の内面に沿って流れることを特徴とする請求項１または２に記載の出銑口の閉塞方法。
4. 前記充填工程の後で、前記閉塞栓の前記管状部材の内腔に補助充填部材を充填することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の出銑口の閉塞方法。
5. 前記充填工程では、前記マッド材よりも前記閉塞栓の先端が前記出銑口の炉内側に位置するように前記マッド材の供給量が調節されることを特徴とする請求項１に記載の出銑口の閉塞方法。
6. 前記閉塞栓の長さは、前記出銑口が延びる延在方向における前記出銑口の長さ以上に設定されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の出銑口の閉塞方法。
7. 高炉の炉壁を貫通する方向に延びるように形成された出銑口を閉塞する出銑口の閉塞構造であって、
   前記出銑口の内径より小さい外径に設定され略棒状に形成された閉塞栓の外周面と前記出銑口の内周面との間の全周にわたり充填されたマッド材を焼成してなり、
   前記閉塞栓は、
   管状部材と、
   前記マッド材の焼成物よりも柔らかい材料で形成され、前記管状部材の内腔に配置されるとともに前記出銑口の開孔時に掘削される充填部材と、
   を有することを特徴とする出銑口の閉塞構造。
8. 前記充填部材は、前記閉塞栓を前記閉塞栓の軸線方向に貫通することを特徴とする請求項７に記載の出銑口の閉塞構造。
9. 前記管状部材は、
   管状に形成された管状部本体と、
   前記管状部本体の外径より大きく形成され、前記管状部本体よりも前記出銑口の炉内側に配置された大径部とを有することを特徴とする請求項７に記載の出銑口の閉塞構造。
10. 前記大径部は、前記管状部本体の一端に配置され、前記一端から離間するほど拡径するように形成されていることを特徴とする請求項９に記載の出銑口の閉塞構造。
11. 前記出銑口が延びる延在方向における前記出銑口の長さ以上に前記閉塞栓の長さが設定されていることを特徴とする請求項７から１０のいずれか一項に記載の出銑口の閉塞構造。
12. 前記充填部材は、前記管状部材の一端から一定距離離間した位置より前記管状部材の他端側のみに配置され、
    前記閉塞栓は、前記管状部材の一端が前記出銑口の炉外側となるように配置されていることを特徴とする請求項７から１１のいずれか一項に記載の出銑口の閉塞構造。

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