JP6003960B2 - 溶融金属容器の内張り耐火物の流し込み施工方法 - Google Patents

Description

本発明は、溶融金属容器の内張り耐火物の流し込み施工方法に関するものである。

通常、溶鋼等の溶融金属を貯留する際には、取鍋やタンディッシュといった溶融金属容器が用いられる。

図１は、一般的な取鍋の縦断面図である。図１に示すように、取鍋１０の側壁１０ａは、外側から順に、鉄皮１１、パーマ耐火物（永久耐火物）１２、ワーク耐火物（内張り耐火物）１３を備えた構造になっている。また、同様に、取鍋１０の底部１０ｂも、外側から順に、鉄皮１１、底部耐火物１４を備えた構造になっている。

なお、図１では、取鍋１０の内部に溶鋼３０が貯留されており、溶鋼３０にはスラグ３１が浮遊している。この溶鋼３０が貯留される部分を鋼浴部と呼ぶ。

そして、上記のワーク耐火物１３を施工する際には、通常、取鍋１０をターンテーブル（図示せず）に載置し、図２に示すように、取鍋１０内部（底部耐火物１４の上面）に中子２０をクレーン（図示せず）によって設置し、ターンテーブルを回転させながら、取鍋１０の内壁（パーマ耐火物１２）と中子２０とで形成された間隙１５に施工機器１８からワーク耐火物（内張り耐火物）１３用の不定形耐火物１９を流し込むという方法がとられている。

その際に、流し込んだ不定形耐火物１９の緻密性向上のために、棒状バイブレーターで振動を加えたり、中子２０自体を振動させたりすることがなされている。

ただし、不定形耐火物は煉瓦に比べてスラグ浸潤性が劣るため、スラグ３１が溜まりやすい排滓側（スラグ３１を排出する側）のワーク耐火物１３の損耗量が反排滓側（排滓側の反対側）のワーク耐火物１３の損耗量に比べて大きくなることが多い。

そこで、排滓側のワーク耐火物１３と反排滓側のワーク耐火物１３の寿命末期の残厚をバランスさせるために、排滓側のワーク耐火物１３の厚みを反排滓側のワーク耐火物１３の厚みに比べて厚くすることが行われている。

具体的には、排滓側のワーク耐火物１３の厚みを反排滓側のワーク耐火物１３の厚みに比べて厚くするために、中子２０の中心が取鍋１０の中心に対して反排滓側に位置するように中子２０を偏心設置しておき、その偏心設置された中子２０とパーマ耐火物１２の間隙１５に不定形耐火物１９を流し込む方法がとられている。

その際に、従来は、目視で確認しながら、天井クレーンでの中子２０の吊り上げ、微動、吊り下げのサイクルを繰り返して、中子２０を所望の位置に偏心設置していた。

また、特許文献１では、所定の厚みで製作した芯出しブロックを事前に中子２０の側面に取り付けておくことで、中子２０を所望の位置に設置できるようにしている。

特開２０１２−１５２７５７号公報

しかしながら、これまでのように、目視で確認しながら、天井クレーンでの中子の吊り上げ、微動、吊り下げのサイクルを繰り返して、中子を所望の位置に偏心設置する方法は、中子の設置作業に時間が掛かるとともに、設置位置のバラツキも大きいという問題がある。

また、特許文献１のように、事前に芯出しレンガを中子の側面に取り付けておくことで、中子を所望の位置に偏心設置する方法は、事前に芯出しレンガを中子の側面に取り付ける際に、天井クレーンを使用する必要があるため、天井クレーンを使用する他の作業に対する阻害が大きくなる。さらに、中子とパーマ耐火物とで形成された間隙に不定形耐火物を流し込む際に、芯出しレンガを撤去する必要があるため、芯出しレンガを設置したり撤去したりする際の天井クレーンによる作業が煩雑になるとともに、撤去した多数の芯出しレンガを保管しなければならなくなり、作業場所の環境にも悪影響を与えるという問題がある。特に大型の取鍋の場合には、ターンテーブルを回転させつつ、これらの作業を安全に行う必要があり、クレーンの占有時間の延長や作業の煩雑化を招くため、より簡便な中子の設置方法が望まれていた。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、溶融金属容器の内張り耐火物の流し込み施工を行うに際して、効率的で安定的に流し込み施工を行うことができる、溶融金属容器の内張り耐火物の流し込み施工方法を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有する。

［１］溶融金属容器の壁部の内張り耐火物の流し込み施工を行うに際して、予め前記流し込み施工前の前記溶融金属容器の内壁と底部に当接させてガイドブロックを配置しておき、該ガイドブロックに当接させて中子を設置した後、前記溶融金属容器の内壁と前記中子とで形成された間隙に内張り耐火物を流し込むことを特徴とする溶融金属容器の内張り耐火物の流し込み施工方法。

［２］前記ガイドブロックと前記内張り耐火物との熱膨張率の差が、前記内張り耐火物の熱膨張率の１０％以内であることを特徴とする前記［１］に記載の溶融金属容器の内張り耐火物の流し込み施工方法。

［３］前記ガイドブロックは、前記内張り耐火物と同じ材質であることを特徴とする前記［１］または［２］に記載の溶融金属容器の内張り耐火物の流し込み施工方法。

［４］前記溶融金属容器が取鍋であり、前記ガイドブロックは、前記取鍋の排滓側の内張り耐火物の施工厚さが反排滓側の内張り耐火物の施工厚さより厚くなるように前記中子を設置できるものであることを特徴とする前記［１］〜［３］のいずれかに記載の溶融金属容器の内張り耐火物の流し込み施工方法。

［５］前記ガイドブロックは、内張り耐火物に当接する面に起伏があることを特徴とする前記［１］〜［４］のいずれかに記載の溶融金属容器の内張り耐火物の流し込み施工方法。

［６］前記ガイドブロックの前記流し込み施工前の前記溶融金属容器の内壁に当接させる側面の傾斜角度が、該ガイドブロックを当接させる部位の内壁の傾斜角度と略一致し、前記中子を設置する際に、前記ガイドブロックの前記中子に当接させる側面の傾斜角度が、該ガイドブロックを当接させる部位の中子の側面の傾斜角度の１．０〜２．０倍であることを特徴とする前記［１］〜［５］のいずれかに記載の溶融金属容器の内張り耐火物の流し込み施工方法。

本発明においては、溶融金属容器の内張り耐火物の流し込み施工を行うに際して、効率的で安定的に流し込み施工を行うことができる。

一般的な取鍋の縦断面図である。 従来の内張り耐火物の流し込み施工方法を示す縦断面図である。 本発明の実施形態１を示す取鍋の底部近傍の横断面図である。 図３のＡ−Ａ矢視縦断面図である。 本発明の実施形態１を示す縦断面図である。 本発明の実施形態１を示す縦断面図である。 本発明の実施形態２を示す取鍋の底部近傍の横断面図である。 図７のＢ−Ｂ矢視縦断面図である。 本発明の実施形態２を示す縦断面図である。 本発明の実施形態２を示す縦断面図である。 本発明の実施形態１、２において用いるガイドブロックを示す図である。 本発明の実施形態１、２において用いるガイドブロックを示す図である。 本発明の実施例における中子の設置時間を示す図である。 本発明の実施例における鋼浴部起因の修理落ち率を示す図である。 本発明の実施例における取鍋寿命を示す図である。

本発明においては、溶融金属容器の壁部の内張り耐火物の流し込み施工を行うに際して、予めこの流し込み施工前の溶融金属容器の内壁と底部に当接させてガイドブロックを配置しておき、そのガイドブロックに当接させて中子を設置した後、溶融金属容器の内壁と中子とで形成された間隙に内張り耐火物を流し込むようにしている。

以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて述べる。なお、ここでは、溶融金属容器として、図１に示した取鍋１０を対象にして説明する。

そして、実施形態１は中子を同心設置する場合であり、実施形態２は中子を偏心設置する場合である。

［実施形態１］
本発明の実施形態１においては、取鍋１０のワーク耐火物（内張り耐火物）１３の流し込み施工を行うに際して、以下の手順によって行う。

まず、取鍋１０をクレーン（図示せず）によってターンテーブル（図示せず）に載置し、図３に取鍋の底部近傍の横断面図を示し、図４に図３のＡ−Ａ矢視縦断面図を示すように、予め、取鍋１０の内壁（パーマ耐火物１２）と底部（底部耐火物１４）に当接させて２個の耐火物製のガイドブロック２１を配置しておき、その２個のガイドブロック２１の前面に中子２０の側面を当接させて、底部耐火物１４の上面に中子２０を設置する。すなわち、ガイドブロック２１をガイドにして中子２０を設置する。

なお、その際に、取鍋１０の中心Ｏｔと中子２０の中心Ｏｎが一致するように（すなわち、中子２０が同心設置になるように）、予めガイドブロック２１の寸法を調整して作製しておく。

次に、図５に示すように、ターンテーブル（図示せず）を回転させながら、取鍋１０の内壁（パーマ耐火物１２）と中子２０とで形成された間隙１５に施工機器１８からワーク耐火物（内張り耐火物）１３用の不定形耐火物１９を流し込む。

そして、流し込んだ不定形耐火物１９が固まったら、中子２０を取り去ることによって、図６に示すように、所望の均一な厚さ分布を有するワーク耐火物（内張り耐火物）１３を得ることができる。

［実施形態２］
本発明の実施形態２においては、取鍋１０のワーク耐火物（内張り耐火物）１３の流し込み施工を行うに際して、以下の手順によって行う。

まず、取鍋１０をクレーン（図示せず）によってターンテーブル（図示せず）に載置し、図７に取鍋の底部近傍の横断面図を示し、図８に図７のＢ−Ｂ矢視縦断面図を示すように、予め、取鍋１０の内壁（パーマ耐火物１２）と底部（底部耐火物１４）に当接させて２個の耐火物製のガイドブロック２１を配置しておき、その２個のガイドブロック２１の前面に中子２０の側面を当接させて、底部耐火物１４の上面に中子２０を設置する。すなわち、ガイドブロック２１をガイドにして中子２０を設置する。

なお、その際に、中子２０の中心Ｏｎが取鍋１０の中心Ｏｔに対して反排滓側に位置するように（すなわち、中子２０が偏心設置となるように）、予めガイドブロック２１の寸法を調整して作製しておく。

次に、図９に示すように、ターンテーブル（図示せず）を回転させながら、取鍋１０の内壁（パーマ耐火物１２）と中子２０とで形成された間隙１５に施工機器１８からワーク耐火物（内張り耐火物）１３用の不定形耐火物１９を流し込む。

そして、流し込んだ不定形耐火物１９が固まったら、中子２０を取り去ることによって、図１０に示すように、所望の不均一な厚さ分布を有するワーク耐火物（内張り耐火物）１３を得ることができる。

ここで、上記の実施形態１、２において用いたガイドブロック２１について詳説する。

図１１は、ガイドブロック２１の拡大図であり、図１１（ａ）は斜視図、図１１（ｂ）は側面図、図１１（ｃ）は正面図である。図１１において、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅは、それぞれ、ガイドブロック２１の上面、下面、前面（中子２０に当接させる面）、後面（取鍋１０の内壁（パーマ耐火物１２）に当接させる面）、側面を示している。

ガイドブロック２１の寸法は、それを配置する位置や個数も含めて、取鍋１０の寸法や所望するワーク耐火物１３の厚さ分布等に基づいていて適宜定めればよいが、例えば、以下のような寸法にする。

いま、取鍋１０の寸法として、側壁１０ａの高さが４０００ｍｍ程度、底部１０ｂの外径が４２００ｍｍ程度、ワーク耐火物１３の平均厚さが１６０ｍｍ程度である場合、ガイドブロック２１の寸法は、上面２１ａの厚さｔ１を１５０ｍｍ程度、下面２１ｂの厚さｔ２を１６０ｍｍ程度、幅ｗを２００ｍｍ程度、高さｈを３００ｍｍ程度にすればよい。

すなわち、ガイドブロック２１の幅ｗは、ガイドブロック２１の耐荷重と設置の安定性を確保する観点から１００ｍｍ以上とすることが好ましく、小型として軽量化する観点から３００ｍｍ以下とすることが好ましい。ガイドブロック２１は、曲面である中子２０の側面や取鍋の内壁にそれぞれ当接させる前面や後面を、対応する部位に整合するような曲面で構成してもよいが、幅ｗが３００ｍｍ程度以下であれば、図１１に示したような平面で構成される６面体としてもよい。また、高さｈは、中子設置時に水平方向に中子２０の位置を調整する際に、高さ方向の位置の許容範囲を確保する観点から１５０ｍｍ以上とすることが好ましく、小型として軽量化する観点から４５０ｍｍ以下とすることが好ましい。また、ガイドブロック２１の質量は人力での作業性の観点から３０ｋｇ以下とすることが好ましい。

なお、前面２１ｃの鉛直からの傾斜角αは中子２０の側面の傾斜角θ（通常３°程度）以上かつθの２．０倍以下にすればよく、例えば５°程度にする。これは、中子２０の円滑な設置の実現と、中子２０との衝突によるガイドブロック２１の稜線欠けなどを極力回避するためである。

すなわち、傾斜角αが傾斜角θよりも小さいと、中子２０を水平方向あるいは垂直方向に移動してガイドブロック２１に当接させる際に、中子２０はガイドブロック２１の上面の稜線あるいは上面で最初にガイドブロックに接触するので、ガイドブロック２１の稜線部が欠け落ちたり、ガイドブロックがずれ動いたりするおそれがあり好ましくない。また、傾斜角αと傾斜角θの差が大きくなり過ぎると、中子２０をガイドブロック２１に当接させたままずれ動かす際に、ガイドブロック２１の当接部にかかる力が大きくなって削れ落ちるおそれがあり好ましくない。また、ワーク耐火物１３を流し込み施工する際に、ガイドブロック２１とこれに当接させた中子２０との間の隙間が大きくなるが、このような隙間部に流し込まれた耐火物の品質は通常よりも劣るので、局所的に損耗速度が大きくなるおそれもある。

一方、後面２１ｄの傾斜角βは、ガイドブロック２１の設置の安定性の観点から、パーマ耐火物１２の傾斜角（通常３°程度）に合わせて、両者の差が０．５°以内となるように設定すればよく、より望ましくは傾斜角度の差を０．２°以内とする。

そして、ガイドブロック２１とワーク耐火物１３との熱膨張率の差が、ワーク耐火物１３の熱膨張率の１０％以内であることとするのが好ましい。これは、ガイドブロック２１とワーク耐火物１３との熱膨張率の差による亀裂の発生や、それに伴う漏鋼トラブルのリスクを低減できるからである。ここでの熱膨張率は、常温から１５００℃までの線膨張率を指すものとする。

さらに、ガイドブロック２１の材質は、ワーク耐火物１３と同じ材質とするのが好ましい。これは、ガイドブロック２１とワーク耐火物１３との材質特性の差による亀裂の発生や、それに伴う漏鋼トラブルのリスクを低減できるからである。

ガイドブロック２１は、ワーク耐火物１３と同じ材質の不定形耐火物を混練し、所望の形状の型に流し込んで硬化させることにより容易に作製できるが、ワーク耐火物１３と異なる材質で作製することも妨げない。

また、ガイドブロック２１は、ワーク耐火物１３に当接する上面２１ａに起伏（凹凸）があることが好ましい。これは、ガイドブロック２１とワーク耐火物１３との接着性を向上させることができるからである。

ここで、上面の起伏は、ガイドブロック２１の厚さ方向、すなわちワーク耐火物１３の厚さ方向となる方向に沿って起伏を有するように設けることが好ましい。これにより、仮にガイドブロック２１とワーク耐火物１３との境界面の密着性が不十分となった場合においても、溶鋼がこの境界面に耐火物の厚み方向に深くまで侵入することを防止することができる。

このような起伏形状は、例えば、ガイドブロックの型のガイドブロック上面に相当する部位に半円形に加工した棒などをガイドブロックの幅方向に沿って設置して、不定形耐火物を流し込むなどの方法で作製することができる。

このような方法によって作製したガイドブロック２１の形状の例を図１２に示した。図１２（ａ）は斜視図、図１２（ｂ）は側面図、図１２（ｃ）は正面図である。取鍋に設置した状態では、図１２（ｂ）がワーク耐火物１３の厚さ方向の断面図に相当し、ワーク耐火物（内張り耐火物）１３に当接する上面に厚さ方向に沿って起伏を有する形状となっている。

このような起伏の高さ方向あるいは水平方向の大きさは、ワーク耐火物の粗骨材の最大粒径と同程度であることが好ましく、高さ方向に１０〜５０ｍｍ程度の起伏を、水平方向に２０〜１００ｍｍ程度の一定または不規則なピッチとなるように設けることが好適である。これにより、ガイドブロック２１とワーク耐火物１３との接合部の構造的な強度をより高めることができる。

このようにして、本発明の実施形態１、２においては、取鍋１０のワーク耐火物（内張り耐火物）１３の流し込み施工を行うに際して、予め配置しておいたガイドブロック２１をガイドにして中子２０を設置するようにしているので、従来のように、目視で確認しながら中子２０を設置する方法に比べて、迅速かつ精度良く中子２０を設置することができ、効率的で安定的に流し込み施工を行うことができる。

特に、実施形態２のように、中子２０を偏心設置する場合には、従来のように、目視で確認しながら、天井クレーンでの中子の吊り上げ、微動、吊り下げのサイクルを繰り返して、中子２０を所望の位置に偏心設置する方法に比べて、格段に迅速かつ精度良く中子２０を設置することができる。

また、ガイドブロック２１を取鍋１０内に配置しておくだけでよく、しかもそのガイドブロック２１自身がワーク耐火物１３の一部となるので、特許文献１のように、事前に芯出しレンガを中子の側面に取り付けておく方法に比べて、天井クレーンを使用する他の作業への阻害が小さいとともに、流し込み作業前の芯出しレンガの撤去や撤去した芯出しレンガの保管が不要であり、作業性の向上および作業環境の改善を図ることができる。

なお、上記では、取鍋１０のワーク耐火物１３全体を不定形耐火物の流し込み施工によって構築する場合を念頭において述べたが、鋼浴部のワーク耐火物１３を不定形耐火物の流し込み施工によって構築し、その上方のワーク耐火物１３はレンガで構築する場合もあり、その場合も本発明を適用することができることは言うまでもない。

また、本発明は、取鍋以外の他の溶融金属容器（例えば、タンディッシュ）にも適用することができる。

本発明の実施例として、取鍋を対象にして、ワーク耐火物（内張り耐火物）の流し込み施工を実施した。

その際に、本発明例では、上述した本発明の実施形態２に基づいて、中子の偏心設置を行い、従来例では、従来のように、目視で確認しながら、天井クレーンでの中子の吊り上げ、微動、吊り下げのサイクルを繰り返して、中子の偏心設置を行った。

その結果、図１３に示すように、従来例では中子の設置時間が平均９５分を要していたのに対して、本発明例では平均１７分（ガイドブロックの配置を含む）にまで短縮できた。

また、本発明例では、中子の設置位置のバラツキが減少し、排滓側のワーク耐火物の厚み不足が低減したため、図１４に示すように、本発明例では従来例に比べて、鋼浴部起因の修理落ち率（修理が必要になった取鍋のうち、鋼浴部のワーク耐火物の損耗が原因で修理が必要になった取鍋の割合）が飛躍的に減少し、図１５に示すように、取鍋寿命の向上に寄与することができた。

１０ 取鍋
１０ａ 取鍋の側壁
１０ｂ 取鍋の底部
１１ 鉄皮
１２ パーマ耐火物（永久耐火物）
１３ ワーク耐火物（内張り耐火物）
１４ 底部耐火物
１５ パーマ耐火物と中子との間隙
１８ 施工機器
１９ 不定形耐火物
２０ 中子
２１ ガイドブロック
２１ａ ガイドブロックの上面
２１ｂ ガイドブロックの
２１ｃ ガイドブロックの前面
２１ｄ ガイドブロックの後面
２１ｅ ガイドブロックの側面
３０ 溶鋼
３１ スラグ

Claims (6)

1. 溶融金属容器の壁部の内張り耐火物の流し込み施工を行うに際して、予め前記流し込み施工前の前記溶融金属容器の内壁と底部に当接させて耐火物製のガイドブロック（ただし、ガイドブロックが内張り耐火物の歪を吸収するための目地材である場合を除く）を配置しておき、該ガイドブロックに当接させて中子を設置した後、前記溶融金属容器の内壁と前記中子とで形成された間隙に内張り耐火物を流し込むことを特徴とする溶融金属容器の内張り耐火物の流し込み施工方法。
2. 前記ガイドブロックと前記内張り耐火物との熱膨張率の差が、前記内張り耐火物の熱膨張率の１０％以内であることを特徴とする請求項１に記載の溶融金属容器の内張り耐火物の流し込み施工方法。
3. 前記ガイドブロックは、前記内張り耐火物と同じ材質であることを特徴とする請求項１または２に記載の溶融金属容器の内張り耐火物の流し込み施工方法。
4. 前記溶融金属容器が取鍋であり、前記ガイドブロックは、前記取鍋の排滓側の内張り耐火物の施工厚さが反排滓側の内張り耐火物の施工厚さより厚くなるように前記中子を設置できるものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の溶融金属容器の内張り耐火物の流し込み施工方法。
5. 前記ガイドブロックは、内張り耐火物に当接する面に起伏があることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の溶融金属容器の内張り耐火物の流し込み施工方法。
6. 前記ガイドブロックの前記流し込み施工前の前記溶融金属容器の内壁に当接させる側面の傾斜角度が、該ガイドブロックを当接させる部位の内壁の傾斜角度と略一致し、前記中子を設置する際に、前記ガイドブロックの前記中子に当接させる側面の傾斜角度が、該ガイドブロックを当接させる部位の中子の側面の傾斜角度の１．０〜２．０倍であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の溶融金属容器の内張り耐火物の流し込み施工方法。

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