JP5886088B2 - 真空脱ガス装置の浸漬管 - Google Patents

Description

本発明は、真空脱ガス装置の浸漬管に関する。

従来、真空脱ガス装置に用いられる浸漬管が提供されている（特許文献１）。この浸漬管は、縦方向に沿った中心軸線の回りに巡らされた芯金と、中心軸線を通過する縦向きの溶湯通路を形成する芯金の内周側に筒形状に配置されたれんが層と、芯金の外周側に配置され流動性を有するキャスタブル材料を固化させて形成された筒形状のキャスタブル層とを備えている。このものによれば、使用時には、高温の溶湯が溶湯通路を通過するため、浸漬管は高温に晒される。

特開２００５−２２６０９２号公報

浸漬管の溶湯通路は、使用時に真空度が高い減圧雰囲気に晒される。ここで、上記したキャスタブル層は、流動性をもつキャスタブル材料を乾燥固化させて形成されているため、キャスタブル層の緻密性は必ずしも充分ではない。このためキャスタブル層は多数の気孔を有する。このため浸漬管の使用時には、キャスタブル層の外方に配置されている空気がキャスタブル層をこれの径内方向に透過し、溶湯通路側に浸透するおそれがある。この場合、溶湯通路を流れる溶鋼等の溶湯に空気が混入し、溶鋼等の溶湯に含まれる窒素成分等が過剰に増加するおそれがある。この場合、溶鋼等の溶湯の高品質化に好ましくない。

そこで、本発明の発明者は、キャスタブル層の外方に配置されている空気がキャスタブル層をこれの径内方向に透過して溶湯通路側に移行することを抑制し得る真空脱ガス装置の浸漬管を開発するに至った（特願２０１１−４９８３８）。図９に示すように、この真空脱ガス装置の浸漬管１Ｚは、縦方向に沿った中心軸線１ｐの回りに巡らされた芯金２と、溶湯通路３０を形成する耐火物層３とを備えている。耐火物層３は、芯金２の内周側に筒形状に配置された定形れんが層３１と、芯金２の外周側に配置された外側キャスタブル層３２と、芯金２の下部側に配置された底側キャスタブル層３３とを有する。外側キャスタブル層３２の外周壁面３２ｐには、気体に対して難透過性をもつ気体難透過性部材である金属筒状体８Ｚがほぼ同軸的に被覆されて設けられている。

図９に示すように、金属筒状体８Ｚの上部は、溶鋼等の溶湯Ｗ１０２の湯面（スラグライン）Ｗ１００よりも上方に配置されている。また、浸漬管１Ｚの使用初期には、金属筒状体８Ｚの下端部８ｄは、湯面Ｗ１００よりも下方とされている。湯面Ｗ１００よりも上方の空気は、キャスタブル層３２，３３などを介して矢印Ｘ方向に沿って溶湯通路３０側に透過する。しかしこの空気の透過を、気体透過遮断性をもつ金属筒状体８Ｚが遮断させる。

金属筒状体８Ｚは、外側キャスタブル層３２の外周壁面３２ｐに被覆により後付けされることから、外周壁面３２ｐと金属筒状体８Ｚの内周面との間には僅かな隙間がある。また、浸漬管１Ｚを繰り返し使用すると、溶湯Ｗ１０２の熱によって、金属筒状体８Ｚの湯面Ｗ１００よりも下方が溶融消失したり、金属筒状体８Ｚの変形によりこの隙間が広がったりする場合がある。そして、溶湯Ｗ１０２への浸漬管１Ｚの出し入れによって、この隙間にスラグＷ１０１や溶湯Ｗ１０２が侵入すると、金属筒状体８Ｚの下端部８ｄが外周側に広がってめくれ上がり、金属筒状体８Ｚが図９中破線Ｊで示すように変形する場合がある。金属筒状体８Ｚが破線Ｊのように変形すると、外側キャスタブル層３２の湯面Ｗ１００よりも上方が空気に晒されて、外側キャスタブル層３２の外方に配置されている空気がキャスタブル層３２，３３を透過して溶湯通路側に浸透するおそれがある。

本発明は、上記した実情に鑑みてなされたものであり、長期間繰り返し使用される浸漬管において、キャスタブル層の外方に配置されている空気がキャスタブル層をこれの径内方向に透過して溶湯通路側に移行することを抑制し、溶鋼等の溶湯に含まれる窒素成分を抑え、溶鋼等の溶湯の高品質化に貢献できる真空脱ガス装置の浸漬管を提供することを課題とする。

本発明に係る真空脱ガス装置の浸漬管は、縦方向に沿った中心軸線の回りに巡らされた芯金と、中心軸線を通過する縦向きの溶湯通路を形成する芯金の内周側に筒形状に配置されたれんが層と、芯金の外周側に配置され流動性を有するキャスタブル材料を固化させて形成された筒形状のキャスタブル層と、キャスタブル層の外周壁面又は内部に配置され気体に対して難透過性をもつ筒形状の金属筒状体と、金属筒状体がキャスタブル層から剥離することを防止する剥離防止手段とを備え、金属筒状体は、キャスタブル層の外周壁面に配置されており、 剥離防止手段は、金属筒状体の外周面を覆う浸漬管の最外周に筒形状に配置されキャスタブル層よりも高強度の外殻定形れんが層である。

キャスタブル層は、キャスタブル材を流し込んで固化させることにより形成されているため、製造は容易であるものの、緻密性は必ずしも充分ではない。そこで、キャスタブル層の外周壁面又は内部に、気体に対して難透過性をもつ筒形状の金属筒状体が配置されている。金属筒状体は、キャスタブル層の外方に配置されている空気がキャスタブル層をこれの径内方向に透過して溶湯通路側に移行することを抑制する。よって、溶鋼等の溶湯に含まれる窒素成分を抑え、溶鋼等の溶湯の高品質化に貢献できる。

金属筒状体は、キャスタブル層を形成する前に配置されているため、金属筒状体とキャスタブル層とを隙間無く密着させることができる。また、金属筒状体がキャスタブル層から剥離することを防止する剥離防止手段を備えている。よって、長期間繰り返し使用される浸漬管において、金属筒状体が外周側に広がってめくれ上がることを防止して、溶鋼等の溶湯に空気が侵入することを抑制する効果を持続することができる。

金属筒状体の下端部は、溶湯の湯面よりも下方または湯面付近に位置することが好ましい。

本発明によれば、長期間繰り返し使用される浸漬管の使用時において溶鋼等の溶湯に空気が侵入することを抑制できる。よって、溶鋼等の溶湯に含まれる窒素成分等の空気成分を抑え、溶鋼等の溶湯の高品質化に貢献できる。

実施形態１に係り、浸漬管の断面図である。 実施形態２に係り、浸漬管の断面図である。 実施形態３に係り、浸漬管の断面図である。 図３におけるＡ−Ａ線で切断した断面図である。 実施形態３に係り、浸漬管の金属筒状体を内周側から見た側面図である。 実施形態４に係り、浸漬管の断面図である。 図６におけるＢ−Ｂ線で切断した断面図である。 適用形態に係り、浸漬管が搭載された真空脱ガス装置の断面図である。 本発明の先行発明の実施形態に係り、浸漬管の断面図である。

本発明を実施形態として説明する。なお、下記の記載において、本発明の実施例は実施形態４であり、実施形態１〜３は、本発明の参考例となるものである。
（実施形態１）
図１は実施形態１の概念を示す。図１は、中心軸線１ｐよりも右半分のみを図示しており、中心軸線１ｐよりも左半分は省略されているが、基本的には中心軸線１ｐを介して対称形状をなす。本実施形態は、真空脱ガス装置に用いられる浸漬管１に適用されている。

浸漬管１は、縦方向に沿った中心軸線１ｐの回りに連続的に巡らされた筒形状をなす合金（例えば炭素鋼、合金鋼等の鉄合金）で形成された芯金２と、中心軸線１ｐを通過する縦向きの溶湯通路３０を形成する耐火物層３とを備えている。耐火物層３は筒状をなしており、中心軸線１ｐを通過する縦向きの溶湯通路３０を形成する芯金２の内周側、芯金２の外周側、および、芯金２の下側に配置されている。芯金２は、上端部を溶接またはボルト締結等で固定するリング形状をなす固定フランジ部２１と、定形れんが層３１（れんが層）の下部を支える芯金２において径内方向に突設されたアーム状またはフランジ状の支持部２２とを備えている。なお、支持部２２は、芯金２の下端部２ｄよりも上方に位置するが、これに限定されるものではない。なお、図略の取付具により浸漬管１のリング形状の固定フランジ部２１は、相手部材に連結固定される。

芯金２は、金属（例えば炭素鋼、合金鋼）で筒形状に形成されている。芯金２は、耐火物層３の芯体として機能する。更に、浸漬管１の使用時（真空脱ガス処理時）には、溶湯通路３０側は減圧される。このため、周方向に連続する金属で形成された芯金２は、外気遮断性を有しており、更に、浸漬管１の外周側に存在する外気を溶湯通路３０側に吸い込むことを抑制する機能を有することができる。従って、溶湯通路３０に対する空気浸透性は抑制されている。但し、芯金２の下端部２ｄは、後述する底側キャスタブル層３３の下面３３ｄよりも上方に位置するため、浸漬管１の外部の空気が、底側キャスタブル層３３を介して矢印Ｘ方向（径内方向，図１参照）に沿って溶湯通路３０に向けて浸透する可能性がある。この場合、溶湯通路３０を通過する溶鋼等の溶湯に空気が巻き込まれるおそれがある。なお、芯金２は筒形状でなくても良く、必要に応じて、棒材を筒形状に組み付けて形成しても良い。

耐火物層３は、芯金２の内周側に筒形状に配置された定形れんが層３１と、芯金２の外周側に配置された外側キャスタブル層３２（キャスタブル層）と、芯金２の下部側に配置された底側キャスタブル層３３とを有する。底側キャスタブル層３３は下面３３ｄをもつ。定形れんが層３１は、複数個の定形れんがを中心軸線１ｐ回りで周方向に配置することにより形成されている。定形れんがは、高温において焼成されており、耐熱性および強度をもつ。図１から理解できるように、定形れんが層３１の内周部３１ｉと底側キャスタブル層３３の内周部３３ｉとは、高温の溶湯（例えば溶鋼）が通過できる上下方向に延びる１本の溶湯通路３０を形成する。外側キャスタブル層３２及び底側キャスタブル層３３は、いずれも流動性をもつキャスタブル材料を流し込んで乾燥固化させたキャスタブル層とされている。芯金２の内周面と耐火れんが層３１の外周面との間にも、キャスタブル層３３０が装填されている。

図１は、中心軸線１ｐに沿った方向で切断した縦断面を示す。図１に示すように、芯金２の外周部のほぼ全域には、複数個のＶスタッド２３（Ｖスタッドを含むＹスタッドも包含）が溶接やボルト等で固定されている。Ｖスタッド２３は、外側キャスタブル層３２に埋設されており、その脱落を抑制する。Ｖスタッド２３は、中心軸線１ｐの回りを１周するように周方向においておよび高さ方向において間隔を隔てて、芯金２の外周側において複数個配置されている。

本実施形態によれば、使用時には、浸漬管１の溶湯通路３０付近は減圧される。ここで、キャスタブル層３２，３３は、流動性をもつキャスタブル材料を乾燥固化させて形成されているため、キャスタブル層３２，３３の緻密性は必ずしも充分ではない。従ってキャスタブル層３２，３３は多数の気孔をもつ。このため浸漬管１の使用時において、キャスタブル層３２，３３の外方に配置されている空気がキャスタブル層３２，３３をこれの径内方向に透過して溶湯通路３０側に浸透するおそれがある。この場合、溶湯通路３０を流れる溶鋼等の溶湯に空気が混入し、溶鋼等の溶湯に含まれる窒素成分等が過剰に増加するおそれがある。この場合、溶鋼等の溶湯の高品質化に好ましくない。

この点本実施形態によれば、図１に示すように、外側キャスタブル層３２の外周壁面３２ｐには、気体に対して難透過性をもつ薄肉状の金属板（例えば炭素鋼や合金鋼等の鉄合金、チタン合金）で形成された筒形状の金属筒状体８Ａがほぼ同軸的に配置されている。金属筒状体８ＡがスラグＷ１０１や溶湯Ｗ１０２に接触することを考慮すると、金属筒状体８Ａの材質を耐熱性に優れたステンレス鋼にすることが好ましい。また、図１に示すように、金属筒状体８Ａの上部は、溶鋼等の溶湯Ｗ１０２の湯面Ｗ１００（スラグライン）よりも上方に配置されている。従って、金属筒状体８Ａは、湯面Ｗ１００に対面する位置に配置されている。浸漬管１の使用初期には、金属筒状体８Ａの下端部８ｄは、湯面Ｗ１００よりも下方とされている。金属筒状体８Ａの厚みは浸漬管１のサイズ等に応じて適宜選択できるが、浸漬管１の最外周に配置された金属筒状体８Ａの変形を防止するためには、金属筒状体８Ａの厚みを３〜５ミリメートルとすると良い。但しこれに限定されるものではない。

金属筒状体８Ａは、外側キャスタブル層３２の外周壁面３２ｐ、特に外周壁面３２ｐの上部領域の外周側に接触しつつ全周にわたり包囲している。また、金属筒状体８Ａは、中心軸線１ｐの回りを１周するように連続して形成されたリング形状の溶接部８１により、固定フランジ部２１の下面２１ｄに固定されている。リング形状の溶接部８１により、固定フランジ部２１の下面２１ｄと金属筒状体８Ａの上端部との間のシール性が高められている。金属筒状体８Ａの内周面のほぼ全域には、複数個のＶスタッド８２（本発明のスタッドに相当し、Ｖスタッドを含むＹスタッドも包含）が溶接で固定されている。図１に示すように、Ｖスタッド８２は、中心軸線１ｐ方向に上下２段で設けられており、下段のＶスタッド８２は、上段のＶスタッド８２に対して９０°回転した向きに取り付けられている。上段のＶスタッド８２は、湯面Ｗ１００よりも上方に配置されており、下段のＶスタッド８２は、湯面Ｗ１００よりも僅かに下方に配置されている。

複数個のＶスタッド８２が取り付けられた金属筒状体８Ａは、キャスタブル層３２，３３を形成する前に配置されている。そして、芯金２の外周面と金属筒状体８Ａの内周面との間にキャスタブル材料を流し込んで乾燥固化させることにより、複数個のＶスタッド８２が外側キャスタブル層３２に埋設されると共に、金属筒状体８Ａと外側キャスタブル層３２とが隙間無く密着する。

本実施形態によれば、図１に示すように、金属筒状体８Ａが湯面Ｗ１００の上方に存在することが有効である。湯面Ｗ１００よりも上方の空気は、キャスタブル層３２，３３などを介して溶湯通路３０側に透過する。しかしこの空気の透過を、気体透過遮断性をもつ金属筒状体８Ａが遮断させる。また、浸漬管１の使用初期には、金属筒状体８Ａの下端部８ｄは、湯面Ｗ１００よりも下方とされている。しかし、浸漬管１を繰り返し使用すると、溶湯Ｗ１０２の熱によって、金属筒状体８Ａの湯面Ｗ１００よりも下方が溶融消失する場合がある。このような場合であっても、金属筒状体８Ａのうち湯面Ｗ１００よりも下方は、溶湯Ｗ１０２に対面しているものの、空気には対面していないため、空気の透過は抑えられている。また、浸漬管１の使用時には、金属筒状体８Ａのうち湯面Ｗ１００に対面する領域８ｘは、スラグＷ１０１の付着により覆われることがある。この結果、金属筒状体８Ａのうち湯面Ｗ１００に対面する領域８ｘ付近は、溶鋼等の溶湯に起因する消耗が抑えられ、耐久性が確保されている。

以上のように、外側キャスタブル層３２の外周壁面３２ｐに、気体に対して難透過性をもつ筒形状の金属筒状体８Ａが配置されていることによって、外側キャスタブル層３２の外方に配置されている空気が外側キャスタブル層３２をこれの径内方向に透過して溶湯通路３０側に移行することを抑制することができる。よって、溶鋼等の溶湯に含まれる窒素成分を抑え、溶鋼等の溶湯の高品質化に貢献できる。なお、本発明者が行った試験によれば、溶鋼等の溶湯に含まれる窒素濃度を従来技術（同タイプおよび同サイズであるが、金属筒状体８Ａが設けられていない浸漬管）に比較して、４０〜７０％程度に低減できることが確認された。

また、本実施形態によれば、金属筒状体８Ａは、外側キャスタブル層３２を形成する前に配置されているため、金属筒状体８Ａと外側キャスタブル層３２とを隙間無く密着させることができる。また、金属筒状体８Ａが外側キャスタブル層３２から剥離することを防止する剥離防止手段として金属筒状体８Ａの内周面に取り付けられた複数個のＶスタッド８２が外側キャスタブル層３２に埋設されている。よって、長期間繰り返し使用される浸漬管１において、金属筒状体８Ａが外周側に広がってめくれ上がることを防止して、溶鋼等の溶湯に空気が侵入することを抑制する効果を持続することができる。

（実施形態２）
図２に実施形態２の概念を示す。本実施形態は、前述した実施形態１における剥離防止手段であるＶスタッド８２を連結具８３に変更した実施形態である。これ以外の構成等については、実施形態１と同様であるため説明を省略し、以下、相違する部分を中心として説明する。図２に示すように、外側キャスタブル層３２の外周壁面３２ｐには、実施形態１における金属筒状体８Ａと同様に、気体に対して難透過性をもつ金属筒状体８Ｂがほぼ同軸的に配置されている。また、図２に示すように、金属筒状体８Ｂの上部は、溶鋼等の溶湯Ｗ１０２の湯面Ｗ１００よりも上方に配置されている。従って、金属筒状体８Ｂは、湯面Ｗ１００に対面する位置に配置されている。浸漬管１の使用初期には、金属筒状体８Ｂの下端部８ｄは、湯面Ｗ１００よりも下方とされている。

金属筒状体８Ｂは、外側キャスタブル層３２の外周壁面３２ｐ、特に外周壁面３２ｐの上部領域の外周側に接触しつつ全周にわたり包囲している。また、金属筒状体８Ｂは、中心軸線１ｐの回りを１周するように連続して形成されたリング形状の溶接部８１により、固定フランジ部２１の下面２１ｄに固定されている。リング形状の溶接部８１により、固定フランジ部２１の下面２１ｄと金属筒状体８Ｂの上端部との間のシール性が高められている。芯金２の外周面と金属筒状体８Ｂの内周面とは、複数本の連結具８３により繋がれている。

連結具８３は、中心軸線１ｐ方向に上下２段で設けられており、上段の連結具８３は、湯面Ｗ１００よりも上方に配置されており、下段の連結具８３は、湯面Ｗ１００よりも僅かに下方に配置されている。連結具８３は、２本の長ボルト８３ａと、両長ボルト８３ａを繋ぐ長ナット８３ｂとよりなる。長ボルト８３ａは金属製であり、両長ボルト８３ａは、それぞれ溶接によって芯金２及び金属筒状体８Ｂに固定されている。長ナット８３ｂは耐火物製品（セラミックス、陶磁器など）であり、長ナット８３ｂによって、金属筒状体８Ｂ側の長ボルト８３ａの熱が芯金２側の長ボルト８３ａに伝熱することが抑制されている。これにより、たとえ金属筒状体８Ｂ側の長ボルト８３ａが溶融したとしても、芯金２が溶融することはなく、芯金２の健全性を損なうおそれがない。

複数本の連結具８３が取り付けられた金属筒状体８Ｂは、キャスタブル層３２，３３を形成する前に配置されている。そして、芯金２の外周面と金属筒状体８Ｂの内周面との間にキャスタブル材料を流し込んで乾燥固化させることにより、複数本の連結具８３が外側キャスタブル層３２に埋設されると共に、金属筒状体８Ｂと外側キャスタブル層３２とが隙間無く密着する。なお、外側キャスタブル層３２に埋設された連結具８３により、外側キャスタブル層３２の脱落が抑制されるため、芯金２と金属筒状体８Ｂとの間には、実施形態１におけるＶスタッド２３が配置されていない。本実施形態における作用効果については、実施形態１と同様であるため説明を省略する。

（実施形態３）
図３に実施形態３の概念を示す。本実施形態は、前述した実施形態１において外側キャスタブル層３２の外周壁面３２ｐに配置されていた金属筒状体８Ａを、外側キャスタブル層３２の内部（層内）に配置される金属筒状体８Ｃに変更した実施形態である。これ以外の構成等については、実施形態１と同様であるため説明を省略し、以下、相違する部分を中心として説明する。図３に示すように、外側キャスタブル層３２の厚さ方向の中央部からやや外周側寄りには、気体に対して難透過性をもつ薄肉状の金属板（例えば炭素鋼や合金鋼等の鉄合金、チタン合金）で形成された筒形状の金属筒状体８Ｃがほぼ同軸的に配置されている。図３に示すように、金属筒状体８Ｃの上部は、溶鋼等の溶湯Ｗ１０２の湯面Ｗ１００よりも上方に配置されている。従って、金属筒状体８Ｃは、湯面Ｗ１００に対面する位置に配置されている。金属筒状体８Ｃの下端部８ｄは、湯面Ｗ１００よりも下方とされている。金属筒状体８Ｃが外側キャスタブル層３２に埋設されているため、金属筒状体８Ｃの下端部８ｄが溶融消失することはない。

金属筒状体８Ｃは、中心軸線１ｐの回りを１周するのに、外側キャスタブル層３２の特に上部領域に埋設されている。また、金属筒状体８Ｃは、中心軸線１ｐの回りを１周するように連続して形成されたリング形状の溶接部８１により、固定フランジ部２１の下面２１ｄに固定されている。リング形状の溶接部８１により、固定フランジ部２１の下面２１ｄと金属筒状体８Ｃの上端部との間のシール性が高められている。金属筒状体８Ｃは、スラグＷ１０１や溶湯Ｗ１０２に接触していないため、金属筒状体８Ｃの厚みを設定するにあたって、金属筒状体８Ｃの変形を考慮する必要はない。このため、金属筒状体８Ｃの厚みを、実施形態１における金属筒状体８Ａよりも薄い０．５〜２ミリメートルとすることができる。但しこれに限定されるものではない。

図３に示すように、外側キャスタブル層３２は、金属筒状体８Ｃによって厚さ方向に二分割されている。このため、金属筒状体８Ｃよりも外周側の外側キャスタブル層３２にクラック等の損傷を発生させないためには、金属筒状体８Ｃよりも外周側の外側キャスタブル層３２にある程度の厚み（例えば１００ミリメートル程度）を確保する必要がある。また、外側キャスタブル層３２が金属筒状体８Ｃの内周面及び外周面から剥離することを防止する剥離防止手段が必要となる。金属筒状体８Ｃには、剥離防止手段として複数枚の爪８４（凸部）が形成されている。

図３に示すように、爪８４は、中心軸線１ｐ方向に上下３段で設けられており、上２段の爪８４は、湯面Ｗ１００よりも上方に配置されており、下１段の爪８４は、湯面Ｗ１００よりも僅かに下方に配置されている。図４は、図３におけるＡ−Ａ線で切断した部分断面図を示している。図４中に破線で示している最上段の爪８４は、中心軸線１ｐの回りを１周するように、金属筒状体８Ｃの内周側及び外周側に交互に並んで等間隔で配置されている。図５は、金属筒状体８Ｃを内周側から見た部分側面図を示している。図５に示すように、複数枚の爪８４は、格子状の交点位置に配置されており、金属筒状体８Ｃの面にＶ字の切り込みを入れて頂点を起こすことにより形成されている。そして、上下方向及び周方向に隣り合う爪８４は、金属筒状体８Ｃの内周側及び外周側に交互に突出している。

複数枚の爪８４が形成された金属筒状体８Ｃは、キャスタブル層３２，３３を形成する前に所定の位置に固定されている。そして、芯金２の外周面と外側キャスタブル層３２の図略の型枠との間にキャスタブル材料を流し込んで乾燥固化させることにより、金属筒状体８Ｃが外側キャスタブル層３２に埋設されると共に、金属筒状体８Ｃと外側キャスタブル層３２とが隙間無く密着する。これにより、金属筒状体８Ｃに形成された複数枚の爪８４が外側キャスタブル層３２に埋設されて、金属筒状体８Ｃと外側キャスタブル層３２とが一体化される。なお、爪８４の形成により金属筒状体８Ｃに形成される三角形状の貫通孔８４ａを通して、金属筒状体８Ｃの内周側及び外周側の外側キャスタブル層３２が連続している。これにより、外側キャスタブル層３２が金属筒状体８Ｃから剥離しにくくなっていることから、貫通孔８４ａを本発明の剥離防止手段と見なすこともできる。

本実施形態によれば、図３に示すように、金属筒状体８Ｃが湯面Ｗ１００の上方に存在することが有効である。湯面Ｗ１００よりも上方の空気は、キャスタブル層３２，３３などを介して溶湯通路３０側に透過する。しかしこの空気の透過を、気体透過遮断性をもつ金属筒状体８Ｃが遮断させる。ただし、金属筒状体８Ｃによる空気の遮断は完全遮断ではなく、金属筒状体８Ｃのうち湯面Ｗ１００に対面する領域８ｘ付近の外側キャスタブル層３２内を空気が上方から下方に透過することが可能である。また、金属筒状体８Ｃに形成された貫通孔８４ａを通して外側キャスタブル層３２内を空気が外周側から内周側に透過することが可能である。しかし、金属筒状体８Ｃが外側キャスタブル層３２に埋設されていない場合と比べると、本実施形態においては、外側キャスタブル層３２の空気の透過経路が十分に小さくなっていることにより、外側キャスタブル層３２の外方に配置されている空気が溶湯通路３０側に移行することを抑制することができる。よって、溶鋼等の溶湯に含まれる窒素成分を抑え、溶鋼等の溶湯の高品質化に貢献できる。

上述したとおり、本実施形態においては、金属筒状体８Ｃによる空気の遮断は完全遮断ではない。しかし、本実施形態においては、金属筒状体８Ｃが外側キャスタブル層３２に埋設されているため、金属筒状体８Ｃの下端部８ｄが溶融消失することがなく、金属筒状体８Ｃが変形することがないという優れた効果を奏する。また、本実施形態によれば、実施形態１と同様に、金属筒状体８Ｃは、外側キャスタブル層３２を形成する前に配置されているため、金属筒状体８Ｃと外側キャスタブル層３２とを隙間無く密着させることができる。また、金属筒状体８Ｃが外側キャスタブル層３２から剥離することを防止する剥離防止手段として金属筒状体８Ｃに形成された複数の爪８４及び貫通孔８４ａが外側キャスタブル層３２に埋設されている。よって、長期間繰り返し使用される浸漬管１において、金属筒状体８Ｃの溶融消失や変形を確実に防止して、溶鋼等の溶湯に空気が侵入することを抑制する効果を持続することができる。

（実施形態４）
図６に実施形態４の概念を示す。本実施形態は、前述した実施形態３における金属筒状体８Ｃを金属筒状体８Ｄに変更すると共に、実施形態３において金属筒状体８Ｃよりも外周側に配置されていた外側キャスタブル層３２を筒状外殻定形れんが層８６（外殻定形れんが層）に変更した実施形態である。これ以外の構成等については、実施形態１及び３と同様であるため説明を省略し、以下、相違する部分を中心として説明する。図６に示すように、外側キャスタブル層３２の外周壁面３２ｐは、上方の小径外周壁面３２ｐａと小径外周壁面３２ｐａよりも外径が大きい下方の大径外周壁面３２ｐｂとよりなる。図６に示すように、外側キャスタブル層３２の上方の小径外周壁面３２ｐａには、実施形態３における金属筒状体８Ｃと同一材質及び同一厚さで気体に対して難透過性をもつ金属筒状体８Ｄがほぼ同軸的に配置されている。また、金属筒状体８Ｄの外周側には、直円筒形状に一体成形された筒状外殻定形れんが層８６がほぼ同軸的に配置されている。

図６に示すように、金属筒状体８Ｄの上部は、溶鋼等の溶湯Ｗ１０２の湯面Ｗ１００よりも上方に配置されている。従って、金属筒状体８Ｄは、湯面Ｗ１００に対面する位置に配置されている。金属筒状体８Ｄの下端部８ｄは、湯面Ｗ１００よりも下方とされている。筒状外殻定形れんが層８６の中心軸線１ｐ方向（上下方向）の長さは、金属筒状体８Ｄの中心軸線１ｐ方向の長さと同一であり、筒状外殻定形れんが層８６が金属筒状体８Ｄを全周にわたり包囲していることによって、金属筒状体８Ｄの下端部８ｄが溶融消失することはない。

筒状外殻定形れんが層８６は、外側キャスタブル層３２よりも高強度の定形れんがよりなり、筒状外殻定形れんが層８６の外径は、外側キャスタブル層３２の下方の大径外周壁面３２ｐｂの外径と同一径とされている。筒状外殻定形れんが層８６は、外側キャスタブル層３２よりも高強度であるため、クラック等の損傷を発生させないためには、例えば筒状外殻定形れんが層８６の厚みを５０ミリメートル程度とすれば良い。直円筒形状の筒状外殻定形れんが層８６は、二重円筒形状に組まれた型枠内にれんが材料を流し込み、プレス成形または冷間等方圧成形（ＣＩＰ成形）等を行った後に乾燥することにより形成される。図６及び７に示すように、筒状外殻定形れんが層８６の上部には、断面Ｌ形の金属製の複数個の結合部材８７が中心軸線１ｐの回りを１周するように一定間隔で埋め込まれている。この結合部材８７と固定フランジ部２１とが溶接部８８により溶接されている。これにより筒状外殻定形れんが層８６は、固定フランジ部２１の下面２１ｄに固定されている。

金属筒状体８Ｄは、中心軸線１ｐの回りを１周するのに、外側キャスタブル層３２の上方の小径外周壁面３２ｐａを全周にわたり包囲している。上述したとおり、筒状外殻定形れんが層８６の厚みが５０ミリメートル程度と薄いため、金属筒状体８Ｄは、実施形態３における金属筒状体８Ｃよりも大径とされており、金属筒状体８Ｃよりも外周側に配置されている。金属筒状体８Ｄは、筒状外殻定形れんが層８６の内周面に巻き付けられた後、金属筒状体８Ｄの上端部と筒状外殻定形れんが層８６の結合部材８７とを溶接部８５により溶接することによって、筒状外殻定形れんが層８６に固定されている。金属筒状体８Ｄは、実施形態３における金属筒状体８Ｃと同様に、スラグＷ１０１や溶湯Ｗ１０２に接触していないため、金属筒状体８Ｄの変形を考慮する必要はなく、金属筒状体８Ｄの厚みを、実施形態３における金属筒状体８Ｃと同程度に薄くすることができる。

金属筒状体８Ｄが取り付けられた筒状外殻定形れんが層８６は、キャスタブル層３２，３３を形成する前に配置されている。そして、芯金２の外周面と金属筒状体８Ｄの内周面との間にキャスタブル材料を流し込んで乾燥固化させることにより、金属筒状体８Ｄと外側キャスタブル層３２とが隙間無く密着する。浸漬管１の最外周に配置された筒状外殻定形れんが層８６によって、金属筒状体８Ｄが外側キャスタブル層３２から剥離することを防止できるため、筒状外殻定形れんが層８６は、本発明の剥離防止手段に相当する。なお、本実施形態における筒状外殻定形れんが層８６の材質によっては、筒状外殻定形れんが層８６の厚みをより薄くしたり、浸漬管１の断熱性を向上させたり、浸漬管１の外周面の清掃作業を容易にしたりする効果を付与することができる。

本実施形態によれば、図６に示すように、金属筒状体８Ｄが湯面Ｗ１００の上方に存在することが有効である。湯面Ｗ１００よりも上方の空気は、キャスタブル層３２，３３などを介して溶湯通路３０側に透過する。しかしこの空気の透過を、気体透過遮断性をもつ金属筒状体８Ｄが遮断させる。ただし、金属筒状体８Ｄによる空気の遮断は完全遮断ではなく、金属筒状体８Ｄのうち湯面Ｗ１００に対面する領域８ｘ付近の筒状外殻定形れんが層８６内を空気が上方から下方に透過することが可能である。また、金属筒状体８Ｄの上端部と固定フランジ部２１の下面２１ｄとの境界を通して外側キャスタブル層３２内を空気が外周側から内周側に透過することが可能である。

しかし、金属筒状体８Ｄが外側キャスタブル層３２を包囲していない場合と比べると、本実施形態においては、外側キャスタブル層３２の空気の透過経路が十分に小さくなっていることにより、外側キャスタブル層３２の外方に配置されている空気が溶湯通路３０側に移行することを抑制することができる。また、筒状外殻定形れんが層８６は、一般に外側キャスタブル層３２よりも気孔率が小さくて緻密であるため気体透過遮断性が高く、また、筒状外殻定形れんが層８６の厚みが薄いため、領域８ｘ付近の筒状外殻定形れんが層８６内を透過する空気は極めて少ない。よって、溶鋼等の溶湯に含まれる窒素成分を抑え、溶鋼等の溶湯の高品質化に貢献できる。

上述したとおり、本実施形態においては、金属筒状体８Ｄによる空気の遮断は完全遮断ではない。しかし、本実施形態においては、金属筒状体８Ｄが筒状外殻定形れんが層８６の内周面に巻き付けられているため、金属筒状体８Ｄの下端部８ｄが溶融消失することがなく、金属筒状体８Ｄが変形することがないという優れた効果を奏する。また、本実施形態によれば、実施形態１と同様に、金属筒状体８Ｄは、外側キャスタブル層３２を形成する前に配置されているため、金属筒状体８Ｄと外側キャスタブル層３２とを隙間無く密着させることができる。また、金属筒状体８Ｄが外側キャスタブル層３２から剥離することを防止する剥離防止手段として金属筒状体８Ｄの全周を筒状外殻定形れんが層８６が包囲している。よって、長期間繰り返し使用される浸漬管１において、金属筒状体８Ｄの溶融消失や変形を確実に防止して、溶鋼等の溶湯に空気が侵入することを抑制する効果を持続することができる。

（適用形態）
図８は適用形態を示す。図８に示すように、ＲＨ真空脱ガス装置とも呼ばれる真空脱ガス装置は、環流式であり、高い真空状態に減圧される上部槽１００と、下部槽１１０と、浸漬管１として互いに並設された２個一対の浸漬管１Ｒ，１Ｌとを有する。操業時には、浸漬管１Ｒ，１Ｌが取鍋２００にセットされる。この状態で、容器としての取鍋２００の溶湯２３０（溶鋼）は、一方の浸漬管１Ｌ（上昇管）の溶湯通路３０を上昇し、他方の浸漬管１Ｒ（下降管）の溶湯通路３０を下降して取鍋２００に戻るように環流される。このように浸漬管１Ｒ，１Ｌを介して取鍋２００内の溶湯２３０を環流させることにより、取鍋２００内の溶湯２３０の脱ガスが進行する。溶鋼等の溶湯２３０から排出されたガスは、矢印Ｗ方向に排出される。

（その他の実施形態）
本発明は、上記し且つ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。例えば、芯金２に取り付けられたＶスタッド２３及び実施形態１において金属筒状体８Ａに取り付けられたＶスタッド８２はＴ形状としても良い等、その形状は限定されない。また、実施形態２における連結具８３は、２本の長ボルト８３ａと、両長ボルト８３ａを繋ぐ長ナット８３ｂとよりなるが、長ナット８３ｂを用いることなく、連結具を芯金２と金属筒状体８Ｂとを繋ぐ１本の金属部材としても良い。また、実施形態３における爪８４は一例であり、金属筒状体の内周面及び／又は外周面に形成された複数の凸部であれば、爪の形状は限定されない。また、実施形態３においては、金属筒状体８Ｃに複数の爪８４（凸部）及び貫通孔８４ａが形成されているが、爪（凸部）及び貫通孔のいずれか一方のみを形成しても良い。すなわち、実施形態１〜３における剥離防止手段は一例であり、これに限定されるものではない。

また、実施形態１〜３においては、リング形状の溶接部８１により、固定フランジ部２１の下面２１ｄと金属筒状体８Ａ〜８Ｃの上端部との間のシール性が高められているが、実施形態３における溶接部８５及び８８のように中心軸線１ｐの回りを１周するように一定間隔毎に溶接しても良い。この場合、金属筒状体８Ａ〜８Ｃの外周側の空気が、固定フランジ部２１の下面２１ｄと金属筒状体８Ａ〜８Ｃの上端部との間の狭い隙間から内周側に透過することが可能である。しかし、この隙間は十分に狭く、また、金属筒状体８Ａ〜８Ｃと外側キャスタブル層３２とが隙間無く密着していることから、透過した空気が金属筒状体８Ａ〜８Ｃの内周面に沿って流れにくい。したがって、金属筒状体８Ａ〜８Ｃの上端部を周方向に一定間隔毎に溶接したとしても、浸漬管１の外周側から溶湯通路３０側への空気の侵入を抑制する効果が大きく損なわれることはない。

また、実施形態４においては、剥離防止手段として直円筒形状に一体成形された筒状外殻定形れんが層８６を用いているが、金属筒状体８Ｄの外周面を覆う本発明の外殻定形れんが層は、直円筒形状の一体成形品に限定されない。例えば、複数個のブロック状の定形れんがを中心軸線１ｐの回りを１周するように隙間無く配置して外殻定形れんが層を形成しても良い。ここで、複数個のブロック状の定形れんがは、外殻定形れんが層を周方向にを３６〜４０分割程度に分割した形状とすることができる。また、この周方向の分割数は限定されず、例えば、外殻定形れんが層を周方向に２分割して半筒状の２個のブロック状の定形れんがにより外殻定形れんが層を形成しても良い。

また、実施形態４においては、金属筒状体８Ｄ及び筒状外殻定形れんが層８６を別体として形成した後、溶接によりこれらを一体化している。しかし、型枠内の所定の位置に金属筒状体８Ｄを配置した後、型枠内にれんが材料を流し込み、プレス成形または冷間等方圧成形（ＣＩＰ成形）等を行った後に乾燥することにより、金属筒状体８Ｄ及び筒状外殻定形れんが層８６を一体品として形成することもできる。

１は浸漬管、１ｐは中心軸線、２は芯金、３は耐火物層、３０は溶湯通路、３１は定形れんが層（れんが層）、３２は外側キャスタブル層（キャスタブル層）、３２ｐは外周壁面、３２ｐａは小径外周壁面（外周壁面）、３３は底側キャスタブル層、８Ａ〜８Ｄは金属筒状体、８ｄは下端部、８２はＶスタッド（スタッド）、８３は連結具、８４は爪（凸部）、８４ａは貫通孔、８６は筒状外殻定形れんが層（外殻定形れんが層）、Ｗ１００は湯面、Ｗ１０２は溶湯を示す。

Claims (2)

1. 縦方向に沿った中心軸線の回りに巡らされた芯金と、
   前記中心軸線を通過する縦向きの溶湯通路を形成する前記芯金の内周側に筒形状に配置されたれんが層と、
   前記芯金の外周側に配置され流動性を有するキャスタブル材料を固化させて形成された筒形状のキャスタブル層と、
   前記キャスタブル層の外周壁面又は該キャスタブル層の内部に配置され気体に対して難透過性をもつ筒形状の金属筒状体と、
   前記金属筒状体が前記キャスタブル層から剥離することを防止する剥離防止手段とを備え、
   前記金属筒状体は、前記キャスタブル層の外周壁面に配置されており、
   前記剥離防止手段は、前記金属筒状体の外周面を覆う前記浸漬管の最外周に筒形状に配置され前記キャスタブル層よりも高強度の外殻定形れんが層であることを特徴とする真空脱ガス装置の浸漬管。
2. 前記金属筒状体の下端部は、前記溶湯の湯面よりも下方または湯面付近に位置する請求項１に記載の真空脱ガス装置の浸漬管。

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