JP6156271B2 - 取鍋用の保温蓋 - Google Patents

Description

本発明は、取鍋に収容された溶鋼および取鍋を保温するための、取鍋用の保温蓋に関する。

製鉄所の製鋼工程では、転炉等の精錬設備で精錬された溶鋼は、取鍋と呼ばれる内側が耐火物で覆われた鉄製の鍋に収容される。取鍋に収容された溶鋼は、その後、２次精錬設備で温度および成分が調整された後、鋳造設備で鋳造されることでスラブやインゴット等の半製品となる。このような一連の製造工程において、溶鋼や取鍋自体を保温するために、取鍋には保温蓋がかけられる。
例えば、特許文献１には、主蓋と主蓋に回動自在に設けられた副蓋とを有する保温蓋が開示されている。特許文献１では、主蓋に設けられた第１および第２の係合部が取鍋本体と係合することにより、取鍋本体の傾転時においても、主蓋が取鍋本体に支持される。特許文献１によれば、鋳造終了後の排滓工程において、保温蓋を取鍋にかけた状態で取鍋を傾転させる際に、副蓋が主蓋に対して回動して開き、副蓋が開いた部分からスラグが排出される。このため、鋳造終了から次に転炉から溶鋼を受けるまでの間に、保温蓋をかけている時間を長くすることができることから、溶鋼を受ける際の溶鋼温度の低下を防止することができる。

特開昭６３−８０９５８号公報

しかし、特許文献１に記載の保温蓋のような従来の保温蓋は、図６に示すような構造となっており、互いに対向する主蓋１１Ａのフランジ部２２Ａおよび副蓋１２Ａのフランジ部２６Ａが金属製であり、主蓋１１Ａおよび副蓋１２Ａの取鍋と対向する下面および互いに対向する面においてフランジ部２２Ａ，２６Ａが露出していた。このため、取鍋に保温蓋をかけた際に、フランジ部２２Ａ，２６Ａが取鍋に収容された溶鋼からの輻射熱を直接受けていた。また、排滓時には、フランジ部２２Ａ，２６Ａが取鍋から落下してくるスラグや溶鋼と接触することがあった。
金属製のフランジ部と保温蓋に設けられた耐火物とでは、熱膨張係数が大きく異なる。
このため、上記のように溶鋼やスラグによって熱影響を受けた場合、フランジ部と周辺の耐火物とでは変形量に大きな乖離が生じ、保温蓋からの耐火物の脱落が促進することが問題であった。また、上記の熱影響によって、金属製のフランジ部が変形または溶損する場合もあった。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、耐熱性に優れた取鍋用の保温蓋を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る取鍋用の保温蓋は、取鍋の係合部に脱着自在に係合する係合部を有し、取鍋と対向する下面側に耐火物を有する主蓋と、主蓋に回動自在に設けられ、取鍋と対向する下面側に耐火物を有する副蓋とを有し、主蓋および副蓋は、取鍋の開口部を覆うように設けられ、主蓋および副蓋の互いに対向する端面には、フランジ部がそれぞれ形成され、主蓋は、取鍋の係合部に主蓋の係合部が係合されることで、取鍋の傾転時に取鍋に支持され、副蓋は、取鍋の傾転時に主蓋に対して回動することで、取鍋の開口部の一部を開き、互いに対向する主蓋のフランジ部および副蓋のフランジ部には、耐火物がそれぞれ設けられることを特徴とする。

本発明によれば、耐熱性に優れた取鍋用の保温蓋を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る保温蓋が取鍋にかけられた状態を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る保温蓋が取鍋にかけられた状態を示す側面図である。 本発明の一実施形態に係る保温蓋を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る保温蓋を示す平面図である。 排滓が行われている状態を示す側面図である。 従来の保温蓋を示す断面図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下、実施形態という。）を、図面を参照しながら詳細に説明する。
＜保温蓋および取鍋の構成＞
はじめに、図１〜図４を参照して、本発明の一実施形態に係る取鍋１および保温蓋２の構成について説明する。なお、以下の説明において、ｘ軸は図１において水平方向となる前後方向、ｙ軸は図１において垂直方向となる上下方向、ｚ軸はｘ軸およびｙ軸に垂直な左右方向をそれぞれ示す。図１および図２に示すように、取鍋１は、鉄皮３と、耐火物４と、ノズル５と、鍔６と、フック７と、トラニオン８と、第１係合部９と、第２係合部１０とを有する。

鉄皮３は、有底筒状の形状を有する鉄製の容器であり、ｙ軸正方向側である上側に開口部を有する。耐火物４は、定形耐火物や不定形耐火物からなる取鍋１の内壁であり、鉄皮３の内壁面を覆って形成される。ノズル５は、取鍋１の底部に設けられ、鋳造時に取鍋１に収容された溶鋼を排出する耐火物である。ノズル５には、溶鋼の排出動作を制御するための不図示のスライディングノズル等が設けられる。鍔６は、鉄皮３のｙ軸正方向側である上側の外周に沿って形成される部材である。鍔６は、取鍋１をレードルカー等の運搬装置に載せる際に取鍋１を支持する。フック７は、鉄皮３のｙ軸負方向側である底部付近かつｘ軸正方向側端部に、ｘ軸正方向に突出して設けられる部材である。フック７は、取鍋１が傾転する際に、クレーン補巻フックがかかることで傾転動作を補助する。トラニオン８は、鉄皮３のｙ軸方向である高さ方向の中央付近かつｚ軸方向の両端部に、鉄皮３の外周から突出して設けられる一対の部材である。トラニオン８は、取鍋１をクレーンで搬送する際にクレーンの主巻フックがかかることで取鍋１を支持する。第１係合部９は、鉄皮３のｙ軸正方向の端部付近かつｚ軸方向の両端部に、鉄皮３の外周から突出して設けられる一対の部材であり、ｘ−ｙ平面において略矩形の形状を有する。第２係合部１０は、鉄皮３のｙ軸正方向側の端部付近の外周かつｘ軸正方向側端部に、ｘ軸正方向に突出して設けられる部材である。第２係合部１０の先端部には、後述する保温蓋２のピン１８０に係合するように、フックが設けられる。

図１〜図４に示すように、保温蓋２は、主蓋１１と、副蓋１２と、フック１３と、回動支持部１４，１５と、支持軸１６と、第１係合部１７と、第２係合部１８とを有する。
主蓋１１は、鉄皮１９と、耐火物２０と、突出部２１とを有する。また、主蓋１１の副蓋１２と対向する端面には、主蓋１１の上面からｙ軸正方向側に突出したフランジ部２２が形成される。鉄皮１９は、ｙ軸負方向側の下面およびフランジ部２２の副蓋１２と対向する面に複数のアンカー（不図示）がそれぞれ設けられる。アンカーは、Ｖ型やＹ型形状のアンカーであり、鉄皮１９に設けられた耐火物２０を保持する。耐火物２０は、不定形耐火物であり、鉄皮１９の下面およびフランジ部２２の副蓋１２と対向する面を覆って設けられる。突出部２１は、フランジ部２２のｚ軸方向の両端部に設けられる一対の金属製の部材であり、取鍋１の開口部の周方向外方に鉄皮３や耐火物４の上面側端部と重畳して設けられる。一対の突出部２１ａ，２１ｂ（２１）は、耐火物２０のｘ軸負方向側の端面よりも、ｘ軸負方向側に突出して設けられる。

副蓋１２は、鉄皮２３と、耐火物２４と、突出部２５とを有する。また、副蓋１２の主蓋１１と対向する端面には、副蓋１２の上面からｙ軸正方向側に突出したフランジ部２６が形成される。鉄皮２３は、ｙ軸負方向側の下面およびフランジ部２６の主蓋１１と対向する面に、主蓋１１と同様に複数のアンカー（不図示）がそれぞれ設けられる。耐火物２４は、不定形耐火物であり、鉄皮２３の下面およびフランジ部２６の主蓋１１と対向する面を覆って設けられる。突出部２５は、フランジ部２６のｚ軸方向の両端部に設けられる一対の金属製の部材であり、取鍋１の開口部の周方向外方に鉄皮３や耐火物４の上面側端部と重畳して設けられる。一対の突出部２５ａ，２５ｂ（２５）は、耐火物２４のｘ軸正方向側の端面よりも、ｘ軸正方向側に突出して設けられる。

保温蓋２は、図１〜図４に示すように、取鍋１にかけられ、取鍋１が傾転していない状態において、主蓋１１および副蓋１２のフランジ部２２，２６が互いに対向することでｘ−ｚ平面視で略円形状となる。また、ｘ−ｚ平面視において、主蓋１１の円弧の長さは、副蓋１２の円弧の長さよりも長くなるように形成される。
フック１３は、ｘ−ｙ平面視でＬ字形状を有する部材であり、主蓋１１の上面側の中央部に設けられる。フック１３は、クレーンの補巻フックと係合することで保温蓋２の着脱動作を補助する。

回動支持部１４，１５は、主蓋１１のフランジ部２２近傍および副蓋１２のフランジ部２６近傍に、主蓋１１および副蓋１２の上面から突出してそれぞれ一対ずつ設けられる部材である。回動支持部１４，１５は、回動支持部１４，１５の各先端部が支持軸１６によって回動可能に支持される。また、一対の回動支持部１４ａ，１４ｂ（１４）は、主蓋１１の上面にｚ軸方向に並んで設けられ、一対の回動支持部１５ａ，１５ｂ（１５）は、副蓋１２の上面にｚ軸方向に並んで設けられる。
第２係合部１８は、主蓋１１のｘ軸正方向側の端部に、ｘ軸正方向に突出して設けられる一対の部材からなり、ｚ軸方向に並んで設けられる。第２係合部１８の先端には、取鍋１の第２係合部１０のフックと係合するように、ピン１８０が設けられる。
第１係合部１７ａ，１７ｂ（１７）は、取鍋１の第１係合部９ａ，９ｂに対応して、主蓋１１のｚ軸方向の両端部に、主蓋１１の周方向外方に突出して設けられる一対の部材である。第１係合部１７は、ｘ−ｙ平面視において略Ｌ字形状を有し、図２に示すように取鍋１に保温蓋２がかかった状態において、取鍋１の第１係合部９と係合する。

＜保温蓋および取鍋の動作＞
次に、図１〜図５を参照して、取鍋１および保温蓋２の動作について詳細に説明する。取鍋１は、製鉄所の製鋼工程において、転炉や電気炉等の精錬設備で精錬処理され、排出される溶鋼を受けて収容する。取鍋１が溶鋼を受ける際、精錬設備から排出される溶鋼を、取鍋１の開口部から受けることで、取鍋１に溶鋼が収容される。このとき、取鍋１には保温蓋２が装着されていない。
取鍋１に収容された溶鋼は、その後二次精錬設備にて、温度調整や成分調整等のために二次精錬処理が行われる。この際、二次精錬設備で溶鋼を処理するため、取鍋１に保温蓋はかけられない。しかし、転炉や電気炉等の精錬設備から溶鋼を受けてから二次精錬処理される間の時間に余裕がある場合には、取鍋１に保温蓋２がかけられ、二次精錬処理が行われる直前に取り外される。
二次精錬処理の後、取鍋１には保温蓋２がかけられる。そして、二次精錬処理された溶鋼は、連続鋳造機や造塊鋳型等の鋳造設備にて、鋳造されることでスラブ、ブルーム、インゴット等の半製品となる。この際、取鍋１に保温蓋２がかけられた状態で鋳造が行われる。本実施形態では、取鍋１に溶鋼が収容された状態で、保温蓋２がかけられることにより、溶鋼の温度降下量を低減することができる。このため、溶鋼の温度降下を補償するために行われる昇熱処理に伴う製造コストの増加を抑制することができる。

上記の精錬設備から二次精錬設備、また二次精錬設備から鋳造設備への取鍋１の移動は、レードルカー等の運搬装置や大型のクレーン等によって行われる。取鍋１の運搬がクレーンによって行われる場合、クレーンに設けられた一対の主巻フックが、取鍋１の一対のトラニオン８にそれぞれ係合することで、取鍋１が吊り上げられる。また、取鍋１に対する保温蓋２の着脱動作は、クレーンによって行われる。このとき、クレーンの補巻フックが、保温蓋２のフック１３と係合し、保温蓋２が吊り上げられることで着脱動作が行われる。例えば、図２に示す状態から、保温蓋２が吊り上げられると、ピン１８０が第２係合部１０から外れる、さらに保温蓋２をｘ軸正方向側へと移動させることで保温蓋２が取鍋１から取り外される。一方、上記手順と逆の手順がとられることで、保温蓋２が取鍋１にかけられる。

溶鋼の鋳造が行われた後、取鍋１には、スラグ（滓）と若干量の溶鋼とが収容された状態となり、収容されたスラグおよび溶鋼を排出する排滓処理が行われる。排滓処理では、図５に示すように、取鍋１を徐々に傾転させていくことで、取鍋１の開口部からスラグや溶鋼が排出される。排出されたスラグや溶鋼は、取鍋１のｙ軸負方向側となる下側に設けられた不図示の滓鍋に回収される。
取鍋１の傾転動作は、クレーンで取鍋１を釣り上げた状態から、クレーンの補巻フック２８を取鍋１のフック７に係合させ、さらに補巻フック２８をｙ軸正方向側へ上昇させることで行われる。この際、主巻フック２７については、昇降動作が行われなくてもよく、またｙ軸負方向側への降下動作が行われてもよい。取鍋１の傾転動作は、取鍋１が図２に示す取鍋１の底部が下面となる状態から、図５に示す状態を経てｘ−ｙ平面で取鍋１が１８０度回転するまで行われる。

排滓処理において取鍋１が傾転する際、保温蓋２の主蓋１１は、第１係合部１７および第２係合部１８が、取鍋１の第１係合部９および第２係合部１０にそれぞれ係合されているため、取鍋１に支持される。一方、保温蓋２の副蓋１２は、回動支持部１５によって、主蓋１１の回動支持部１４に支持軸１６を中心に回動可能に保持されている。このため、副蓋１２は、取鍋１の傾転角度に応じて、主蓋１１に対して回動する。この際、副蓋１２の回動によって取鍋１の開口部の一部が開くため、この部分を通じてスラグや溶鋼が排出される。
排滓処理の後、空になった取鍋１は、次に溶鋼を収容するまでの間、保温蓋２がかけられた状態となり、溶鋼を収容する直前に保温蓋２が取り外され、上記の工程が繰り返される。本実施形態では、空の状態の取鍋１に保温蓋２がかけられることにより、取鍋１の耐火物４等の温度降下を抑制できる。これにより、取鍋１が精錬設備から溶鋼を受ける際に、溶鋼から取鍋１への抜熱量を低減することができ、製鋼工程における熱ロスを低減することができる。

＜変形例＞
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
例えば、上記実施形態では、取鍋１に対する保温蓋２の着脱動作は、クレーンを用いて行われるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、保温蓋２を着脱する着脱専用装置を用いて着脱動作が行われてもよい。このとき、保温蓋２には、着脱専用装置で着脱するための、フック等が別に設けられてもよい。
また、主蓋１１は、主蓋１１および取鍋１の第１および第２係合部９，１０，１７，１８によって取鍋１に支持されるとしたが、係合部の形状や設ける数等はかかる例に限定されない。主蓋１１および取鍋１の係合部は、保温蓋２や取鍋１の形状等に応じて、上記実施形態以外の形状や数に適宜設定されてもよい。

＜本発明の実施形態の効果＞
（１）本発明の一実施形態に係る取鍋用の保温蓋２は、取鍋１の係合部９，１０に脱着自在に係合する係合部１７，１８を有し、取鍋１と対向する下面側に耐火物２０を有する主蓋１１と、主蓋１１に回動自在に設けられ、取鍋１と対向する下面側に耐火物２４を有する副蓋１２とを有し、主蓋１１および副蓋１２は、取鍋１の開口部を覆うように設けられ、主蓋１１は、取鍋１の係合部９，１０に、主蓋の係合部１７，１８がそれぞれ係合されることで、取鍋１の傾転時に取鍋１に支持され、副蓋１２は、取鍋１の傾転時に主蓋１１に対して回動することで、取鍋１の開口部の一部を開き、互いに対向する主蓋１１および副蓋１２のフランジ部２２，２７には、耐火物２０，２４がそれぞれ設けられる。

ここで、図６に示す従来の保温蓋２Ａは、本発明の一実施形態に係る取鍋用の保温蓋２と比べ、主蓋１１Ａおよび副蓋１２Ａの構成が異なる。特に、従来の保温蓋２Ａの主蓋１１および副蓋１２Ａは、フランジ部２２Ａ，２６Ａの形状が本実施形態のフランジ部２２，２６と異なり、鉄皮１９Ａ，２３Ａのフランジ部２２Ａ，２６Ａが、耐火物２０Ａ，２４Ａが設けられた下面まで突出している。また、主蓋１１Ａおよび副蓋１２Ａは、本実施形態の突出部２１，２５を有してない。さらに、従来の保温蓋２Ａは、フランジ部２２Ａ，２６Ａの互いに対向する面には耐火物が設けられてない。なお、上記以外の構成は図３に示す本発明に係る保温蓋２と同様である。上記構成の従来の保温蓋２Ａは、取鍋１に溶鋼が収容された状態において、溶鋼からの輻射熱を鉄皮１９Ａ，２３Ａのフランジ部２２Ａ，２６Ａが直接受ける。また、排滓処理の際には、取鍋１の開口部から排出されるスラグや溶鋼とフランジ部２２Ａ，２６Ａとが接触する。このように、溶鋼やスラグによる熱影響を、鉄皮１９Ａ，２３Ａのフランジ部２２Ａ，２６Ａが直接受ける場合、鉄皮１９Ａ，２３Ａと耐火物２０Ａ，２４Ａとの熱膨張率の差から、変形量に乖離が生じるため、保温蓋２Ａからの耐火物２０Ａ，２４Ａの脱落が促進される。耐火物２０Ａ，２４Ａが脱落した部分の鉄皮１９Ａ，２３Ａは、溶鋼やスラグによる熱影響を直接受けるため、変形やき裂等によって損傷する。また、耐火物２０Ａ，２４Ａの脱落の他に、鉄皮１９Ａ，２３Ａのフランジ部２２Ａ，２６Ａが変形または溶損することもある。これに対して、上記構成による本実施形態に係る保温蓋２は、フランジ部２２，２６において鉄皮１９，２３の下面側および互いに対向する面が、耐火物で覆われている。このため、溶鋼やスラグによる熱影響を鉄皮１９，２３が直接受けることがなく、鉄皮１９，２３と耐火物２０，２４との変形量の乖離を図６に示す従来の保温蓋２Ａよりも小さくすることができる。したがって、保温蓋２Ａからの耐火物２０Ａ，２４Ａの脱落やフランジ部２２，２６の溶損を防止することができ、耐熱性に優れることから、保温蓋２の長寿命化を図ることができる。

（２）主蓋１１および副蓋１２のフランジ部２２，２６には、取鍋１に設置した際に取鍋１の開口部の周方向外方となる両端部に、主蓋１１および副蓋１２のフランジ部２２，２６が対向する方向に対してフランジ部２２，２６の耐火物２０，２４よりも突出する金属製の突出部２１，２５が設けられる。
上記構成によれば、副蓋１２が回動することでフランジ部２２，２６が互いに衝突する際に、突出部２１，２５が互いに衝突する。このため、フランジ部２２，２６の耐火物２０，２４が直接衝突することを防止でき、衝突時の衝撃による耐火物２０，２４の損傷や脱落を防止することができる。

１ ：取鍋
２，２Ａ ：保温蓋
３ ：耐火物
４ ：鉄皮
５ ：ノズル
６ ：鍔
７ ：フック
８ ：トラニオン
９ ：第１係合部
１０ ：第２係合部
１１，１１Ａ ：主蓋
１２，１２Ａ ：副蓋
１３ ：フック
１４，１４ａ，１４ｂ ：回動支持部
１５，１５ａ、１５ｂ ：回動支持部
１６ ：支持軸
１７，１７ａ，１７ｂ ：第１係合部
１８，１８ａ，１８ｂ ：第２係合部
１８０ ：ピン
１９，１９Ａ ：鉄皮
２０，２０Ａ ：耐火物
２１，２１ａ，２１ｂ ：突出部
２２，２２Ａ ：フランジ部
２３，２３Ａ ：鉄皮
２４，２４Ａ ：耐火物
２５，２５ａ，２５ｂ ：突出部
２６，２６Ａ ：フランジ部
２７ ：主巻フック
２８ ：補巻フック

Claims (2)

1. 取鍋の係合部に脱着自在に係合する係合部を有し、前記取鍋と対向する下面側に耐火物を有する主蓋と、
   前記主蓋に回動自在に設けられ、前記取鍋と対向する下面側に耐火物を有する副蓋とを有し、
   前記主蓋および前記副蓋は、前記取鍋の開口部を覆うように設けられ、
   前記主蓋および前記副蓋の互いに対向する端面には、フランジ部がそれぞれ形成され、
   前記主蓋は、前記取鍋の係合部に前記主蓋の係合部が係合されることで、前記取鍋の傾転時に前記取鍋に支持され、
   前記副蓋は、前記取鍋の傾転時に前記主蓋に対して回動することで、前記取鍋の開口部の一部を開き、
   互いに対向する前記主蓋のフランジ部および前記副蓋のフランジ部には、耐火物がそれぞれ設けられることを特徴とする取鍋用の保温蓋。
2. 前記主蓋のフランジ部および前記副蓋のフランジ部には、前記取鍋に設置した際に前記取鍋の開口部の周方向外方となる両端部に、前記主蓋のフランジ部および前記副蓋のフランジ部が対向する方向に対して、前記主蓋のフランジ部および前記副蓋のフランジ部の耐火物よりも突出する金属製の突出部がそれぞれ設けられることを特徴とする請求項１に記載の取鍋用の保温蓋。

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