JP6175287B2 - 蓄圧ボンベを持つ取鍋 - Google Patents

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この発明は、取鍋の底部に装着された出湯ノズル孔と固定盤孔に予め詰め物(以下、充填物という)を充填し、溶湯流出孔を開にする直前に充填物にガスを噴射することでガスの圧力により充填物を溶湯流出孔から吹き飛ばして溶湯の湯面に浮上させ、溶湯流出孔を開孔し溶湯を流出させるようにした取鍋に関するものである。
金属の鋳造において、取鍋からタンディッシュに溶湯を流出する際、又は取鍋から鋳型に溶湯を流出する際、取鍋の底部に取り付けられたスライディングノズル装置の固定盤孔と摺動盤孔を合致させて溶湯をタンディッシュ又は鋳型に流出させる。
このスライディングノズル装置は、取鍋の出湯ノズル孔と連通する固定盤孔を有する固定盤と、次工程へとつなぐ部分としての摺動盤孔を有する摺動盤とから構成されている。取鍋の溶湯流出孔は、出湯ノズル孔、固定盤孔及び摺動盤孔で形成されている。そして、取鍋内の溶湯を出湯する際に、摺動盤を摺動させて固定盤の固定盤孔と摺動盤孔とを合わせることで開の状態にして出湯する。このとき、摺動盤の摺動量を調節することで溶湯流出孔の大きさを調節し、溶湯流出量の調節を行う。
鋳造に先立ち、固定盤孔と摺動盤孔をずらした閉の状態で溶湯を取鍋に受湯した状態では、溶湯流出孔に充填物がない場合、溶湯流出孔にも溶湯が入り込む。具体的には、溶湯流出孔を構成する出湯ノズル孔と固定盤孔に溶湯が進入し溶湯で満たされる。溶湯流出孔は取鍋の底部に設けられているため、時間が経つと取鍋で冷却され、溶湯流出孔内の溶湯が凝固し、溶湯が流出しない初期閉塞が起こることがある。この初期閉塞を防止する方法として、固定盤孔と摺動盤孔をずらした閉の状態で予め出湯ノズル孔と固定盤孔に充填物を充填し、溶湯流出孔を開にする直前に充填物に対して摺動盤に形成されたガス導入通路からガスを噴射することでガスの圧力により充填物を溶湯流出孔から吹き飛ばして溶湯の湯面に浮上させ、溶湯流出孔を開孔し溶湯を流出させるという取鍋がある(例えば、特許文献1参照。)。
充填物を使用しない取鍋としては、摺動盤孔をずらした閉の状態で摺動盤孔に設けたガス導入通路より少量のガスを溶湯流出孔に供給して溶湯流出孔内の溶湯を入れ変え溶湯の凝固を防止するものもある(特許文献2参照)。
スライディングノズルやポーラスプラグを持つガス吹き込み装置を備えた取鍋の溶湯凝固によるポーラス部の詰まりを防止する取鍋として蓄圧ボンベを持つ取鍋が知られている(特許文献3参照)。
特開昭63−238971号公報 実開昭54−69110号公報 特開2004−223575号公報
上記従来の出湯ノズル孔を持つ取鍋は、ガスを噴射するため固定盤の固定盤孔の内周面に開口するガス導入通路を備えている。また、摺動盤が閉位置に摺動したとき固定盤孔に開口するガス導入通路が摺動盤に形成された取鍋もある。ガス供給源よりガスがガス導入通路に供給されることにより、ガスが固定盤孔及び出湯ノズル孔に噴射され、前記ガスの圧力で充填物を固定盤孔及び出湯ノズル孔から除去する。
ガスを噴射して充填物を除去した後、溶湯を流出させると、溶湯が出湯ノズル孔及び固定盤孔を通過する。この時、ガス導入通路が固定盤孔の内周面に開口しているため、溶湯がガス導入通路の開口に流入することがある。また、溶鋼流出後も取鍋傾動による排鋼までの間、ノズル孔内には少量の溶鋼やノロ及びそれらの混合物が残るためそれらが摺動盤に設けたガス導入通路の開口に流入することがある。そして溶湯やノロがガス導入通路の開口に流入し冷却凝固すると、前記ガス導入通路に詰りが生じ、ガス供給源よりガス導入通路の開口を介して充填物にガスを噴射することができなくなる。なお、地金の溶解に際して該地金の酸化物と溶剤及びライニング材の反応によって生じる「かす」を、ノロという。
また、ガス導入通路は細孔であるため、酸素洗浄等ではガス導入通路の開口に流入した溶湯等を除去することは困難であり、再利用が困難である。このため、取鍋に溶湯を受湯し保持し、溶湯を流出する1チャージ毎に固定盤又は摺動盤の交換を行わなければならなかった。
本発明の課題は、上記の問題点に鑑み、溶湯流出孔に開口するガス導入通路の開口への溶湯等の流入凝固を抑制し、溶等流出孔に開口するガス導入通路のの閉塞を防止し、さらに、ガス導入通路の閉塞を防止することで溶湯流出孔に設けられる充填物の除去を可能とし、固定盤又は摺動盤の再利用を実現し、固定盤又は摺動盤の交換を行わずに取鍋の繰り返し使用を可能にすることにある。
課題を解決するためになされた本発明の蓄圧ボンベを持つ取鍋は、金属溶湯を収容する取鍋本体と、前記取鍋本体の底部に装着され前記金属溶湯を取り出す出湯ノズルと、前記出湯ノズルの出湯ノズル孔と連通する固定盤孔を備えた固定盤と、摺動盤孔を備え前記固定盤の下面に摺動可能に装着された摺動盤を備えるスライディングノズル装置と、前記出湯ノズル孔に充填された充填物を吹き飛ばし除去するために前記出湯ノズル孔及び或いは前記固定盤孔に連通するガス導入通路と、ガスを蓄圧する蓄圧ボンベと、ガス源と接続する供給口と前記ガス導入通路とを接続するとともに前記供給口から前記ガス導入通路に向けてガスを流す第1逆止弁を備えた第1配管と、前記供給口と前記第1逆止弁との間における前記第1配管と前記蓄圧ボンベとを接続するとともに前記第1配管から前記蓄圧ボンベに向けてガスを流す第2逆止弁を備えた第2配管と、前記蓄圧ボンベと前記第2逆止弁との間における前記第2配管と前記第1逆止弁と前記ガス導入通路との間における前記第1配管とを接続する第3配管とを備え、前記ガス源から前記供給口にガスが供給されるとき、供給されたガスが前記第1配管および前記ガス導入通路を通じて前記出湯ノズル孔及び或いは前記固定盤孔に供給されて前記充填物を吹き飛ばし除去するとともに、前記第1配管および前記第2配管を通じて前記蓄圧ボンベに蓄圧され、前記ガス源から前記供給口にガスが供給されないとき、前記蓄圧ボンベに蓄圧されているガスが前記第2配管および前記第3配管を通じて前記ガス導入通路に供給されることにより、前記ガス導入通路に入り込む前記金属溶湯を阻止する制御ユニットと、を有することを特徴とする。
蓄圧ボンベと制御ユニットを備えているので、充填物を固定盤孔及び出湯ノズル孔から除去して固定盤孔と摺動盤孔を合わせて溶湯を流出させる間もガス導入通路にガスを供給し続けることができる。また、取鍋が蓄圧ボンベを備えているので、溶湯流出終了後、摺動盤孔を固定盤孔からずらして閉状態にして取鍋を傾けて残った溶湯やノロ等を排出し終わるまでガス導入通路にガスを供給し続けることができる。したがって、ガスの圧力でガス導入通路に溶湯やノロ等が流入することを抑制することができる。その結果、ガス導入通路にガスが供給されないために、ガス導入通路に溶湯やノロ等が流入することで起きていた溶湯やノロ等の冷却凝固付着によるガス導入通路の閉塞を抑制することができる。
また、溶湯を流出し終わった取鍋の出湯ノズル孔及び或いは固定盤孔に開口するガス導入通路が開いているので、再び固定盤孔と摺動盤孔をずらして閉状態にして出湯ノズル孔と固定盤孔に充填物を充填して、新たな溶湯を受湯して次のチャージを行うことが可能になる。その結果、従来1チャージ毎にガス導入通路を区画する固定盤等の部品交換が必要であったが、本発明の蓄圧ボンベを持つ取鍋によりガス導入通路の閉塞を防止することができることで、固定盤の再利用が可能になり、取鍋の大きな補修をすることなく再び使用でき、経済的にも優れている。
蓄圧ボンベと制御ユニットを備えているので、充填物を固定盤孔及び出湯ノズル孔から除去し、その後固定盤孔と摺動盤孔を合わせて開にして溶湯を流出させる間もガス導入通路にガスを供給し続けることができる。また、溶鋼を流出させた後もガスを供給し続けることができる。その結果、ガスの圧力でガス導入通路に溶湯やノロ等が流入することを抑制することができる。その結果、再び固定盤孔と摺動盤孔をずらして閉状態にして出湯ノズル孔と固定盤孔に充填物を充填して、新たな溶湯を受湯して次のチャージを行うことが可能になる。
本発明の実施形態1に係る取鍋の側方視図である。 本発明の実施形態1に係る取鍋の配管構造の説明図である。 本発明の実施形態2に係る取鍋の配管構造の説明図である。 本発明の実施形態2に係る取鍋の側方視図である。 図4のA矢視図である。 実施形態3に係る取鍋の側方視図である。
(実施形態1)
図1は実施形態1に係る蓄圧ボンベを持つ取鍋の側方視図(要部断面図)である。取鍋100は、溶湯を収容できるように上部が開放されたほぼバケツ状の取鍋本体1を有している。取鍋本体1の基本構造は任意であるが、たとえば、強度を確保するため金属などから構成された外殻と、その内部に画成された耐熱材料からなる溶湯収容部のような2重構造とする。
取鍋本体1の底部には溶湯を取り出すためのスライディングノズル装置2を備え、取鍋本体1の外殻には蓄圧ボンベ3と制御ユニット30とが固定されている。取鍋本体1の外殻と制御ユニット30の間には、図1に示すように、断熱材6が配設されている。断熱材6は、耐熱樹脂や多孔質の焼成材など断熱効果の高い材質から構成するとよい。
取鍋本体1の底部には出湯ノズル20が装着され、出湯ノズル20にはスライディングノズル装置2が装着されている。
スライディングノズル装置2は、固定盤孔21aを備える固定盤21と、摺動盤孔22aを備え固定盤21の下面に摺動可能に装着された摺動盤22を備えている。
固定盤21には固定盤孔21aの内周壁に開口するガス導入通路23が形成されている。
図2は、ガス源からガスが供給される供給口31〜スライディングノズル装置2の間の配管の構成を詳細に示している。
ガス源と接続する供給口31からの配管は、制御ユニット30に入る。制御ユニット30のフィルター307を経由して蓄圧ボンベ3へ向かう配管とスライディングノズル装置2へ向かう配管に分岐する。蓄圧ボンベ3を有する配管と、蓄圧ボンベ3を介さずスライディングノズル装置2に向かう配管は図示のように並列の接続関係となっている。
蓄圧ボンベ3に向かう配管には逆止弁351が、スライディングノズル装置2に向かう配管には逆止弁352がそれぞれ配設されている。逆止弁351、352、あるいは後述の逆止弁353は、矢印の方向へのみガスの流通を許容するように構成されている。
逆止弁351を経た配管は、さらに、蓄圧ボンベ3へ向かう配管とスライディングノズル装置2に向かう配管に再分岐する。再分岐で蓄圧ボンベ3へ向かう配管は、蓄圧ボンベ3に連結されている。再分岐してスライディングノズル装置2へ向かう配管には、まず安全弁301が配置される。この安全弁301の下流には、さらにプラントのガス源または蓄圧ボンベ3からの供給ガス圧を測定する圧力計302、圧力調整弁303、圧力調整後の供給ガス圧を測定する圧力計304、スライディングノズル装置2へのガス流量を制御するニードルバルブ305、及び逆止弁353が配置されている。逆止弁353を経た配管は、逆止弁352の下流の位置においてスライディングノズル装置2に向かう配管に合流している。なお、圧力計302及び圧力計304は脱着式である。
次に本実施形態の取鍋の動作を説明する。先ず、摺動盤孔22aを固定盤孔21aからずらして閉状態にして固定盤孔21aと出湯ノズル孔20aに充填物として耐火砂9を充填する。次に溶融金属を取鍋本体1に受湯する。供給口31に外部ガス源を接続し、外部ガス源のバルブを開く。すると、供給口31に供給されたガスはガス導入通路23と蓄圧ボンベ3に向かう。ガス導入通路23に向かったガスは固定盤孔21aに達し、耐火砂9を出湯ノズル孔20aと固定盤孔21aから吹き飛ばして溶湯の湯面に浮上させる。一方、蓄圧ボンベ3に向かったガスは蓄圧ボンベ3に貯蔵される。耐火砂9がなくなると溶湯が出湯ノズル孔20aと固定盤孔21a流れ込み注湯スタンバイ状態になる。
次に、供給口31を外部ガス源から切り離して鋳型等に移動し摺動盤22を摺動させて摺動盤孔22aと固定盤孔21aを連通させて開状態にして注湯する。この間も蓄圧ボンベ3からガス導入通路23にガスが供給される。
鋳型等への注湯が終了したら、摺動盤孔22aを固定盤孔21aからずらして閉状態にして取鍋本体1を傾けて取鍋本体1の底部に残った溶湯やノロ等を排出して一連の動作が終了する。溶湯やノロ等を排出する間も蓄圧ボンベ3からガス導入通路23にガスが供給される。
上記のように、注湯中に供給口31を外部ガス源から切り離しても、蓄圧ボンベ3からガス導入通路23にガスが継続して供給されるので、注湯中に溶湯がガス導入通路23に流れ込むことが抑制される。
また、注湯後も残った溶湯やノロ等が排出されるまで蓄圧ボンベ3からガス導入通路23にガスが継続して供給されるので、残余の溶湯やノロ等がガス導入通路23に流れ込むことが抑制される。
(実施形態2)
実施形態の蓄圧ボンベを持つ取鍋は、ガス導入通路23と連通する配管上に加熱装置40を備える点が、実施形態1の取鍋と相違する。
図4、図5に示すように、取鍋本体1の上端の周縁の一部には、スラグを取り出すための注ぎ口13が形成されている。取鍋本体1の側面の両端には、取鍋本体1を回動自在に支持するための支軸12、12が設けられており、支軸12、12を介して取鍋本体11を傾斜させることにより、注ぎ口13からノロを注ぎ出すことができる。
取鍋本体1の底部には、溶湯を取り出すスライディングノズル装置2が設けられている。15は、リング状の高台で、その内側の取鍋本体1の下面には、蓄圧ボンベ3が装着されている。本実施形態においては、取鍋本体1の下面(外殻)と蓄圧ボンベ3の間には加熱装置40が配設されている。
取鍋本体1の側面の一部には、制御ユニット30が装着されている。本実施形態においては、取鍋本体1の外殻と制御ユニット30の間には、図5に示すように、断熱材50が配設されている。
本実施形態の加熱装置40は、取鍋本体1の下面(外殻)に配設されているので、高温の取鍋本体1からの熱伝導により加熱装置40の内部の配管が高温になる。ガス導入通路23に供給するガスをその高温配管内部に流通させることでガスは加熱される。
プラントのガス源からの配管は、供給口31に装着される。その後、配管は、蓄圧ボンベ3、および蓄圧ボンベ3と並列に接続された制御ユニット30を経て、スライディングノズル装置2のガス導入通路23に接続される。なお、図4において符号35は、制御ユニット30内の逆止弁の位置を示している。
ここで、本実施形態の取鍋の配管の構造を図3により詳細に説明する。
図3は、供給口31〜スライディングノズル装置2の間の配管の構成を詳細に示している。本実施形態では、加熱装置40を蓄圧ボンベ3と制御ユニット30の間の配管上に配置している。
すなわち、加熱装置40は、蓄圧ボンベ3からスライディングノズル装置2のガス導入通路23へガスを供給する配管上に配置されている。図3および図4に示すように、ガス源と接続する供給口31からの配管は、制御ユニット30に入る。制御ユニツト30のフィルター307を経由して蓄圧ボンベ3へ向かう配管とスライディングノズル装置2へ向かう配管に分岐する。蓄圧ボンベ3を有する配管と、蓄圧ボンベ3を介さずスライディングノズル装置2に向かう配管は図示のように並列の接続関係となっている。
蓄圧ボンベ3に向かう配管には逆止弁351が、スライディングノズル装置2に向かう配管には逆止弁352がそれぞれ配設されている。
逆止弁351を経た配管は、さらに、蓄圧ボンベ3へ向かう配管とスライディングノズル装置2に向かう配管に再分岐する。再分岐で蓄圧ボンベ3へ向かう配管は、加熱装置40を通り蓄圧ボンベ3に連結されている。再分岐でスライディングノズル装置2へ向かう配管には、まず安全弁301が配置される。この安全弁301の下流には、さらにプラントのガス源または蓄圧ボンベ3からの供給ガス圧を測定する圧力計302、圧力調整弁303、圧力調整後の供給ガス圧を測定する圧力計304、スライディングノズル装置2へのガス圧印加を制御するニードルバルブ305、及び逆止弁353が配置されている。逆止弁353を経た配管は、逆止弁352の下流の位置においてスライディングノズル装置2に向かう配管に合流している。
加熱装置40は、図3に示すように、供給口31から供給されるガスが流通できるよう連通した多数の配管を配設して成る。加熱装置40は、加熱機能を考慮し、各種合金材その他の熱伝導に優れた材質から構成するのが好ましい。
以上の配管構成において、先ず、摺動盤孔22aを固定盤孔21aからずらして閉状態にして固定盤孔21aと出湯ノズル孔20aに充填物として耐火砂9を充填する。次に溶融金属を取鍋本体1に受湯する。次に供給口31に外部ガス源を接続し、外部ガス源のバルブを開く。すると、供給口31に供給されたガスは制御ユニット30に入る。するとまずフィルタ307で不従物が除去され、蓄圧ボンベ3を含む配管と蓄圧ボンベ3を含まない配管に分かれる。蓄圧ボンベ3を含む配管に流れるガスは逆止弁351を介して加熱装置40に流れ込み蓄圧ボンベ3にガスが蓄積(蓄圧)される。蓄圧ボンベ3を含まない配管に分かれたガスは逆止弁352を介してスライディングノズル装置2のガス導入通路23に向かう。ガス導入通路23に向かったガスは固定盤孔21aに達し、耐火砂9を出湯ノズル孔20aと固定盤孔21aから吹き飛ばして溶湯の油面に浮上させる。耐火砂9がなくなると溶湯が出湯ノズル孔20aと固定盤孔21aに流れ込み注湯スタンバイ状態になる。
次に、供給口31を外部ガス源から切り離して鋳型等に移動し摺動盤22を摺動させて摺動盤孔22aと固定盤孔21aを連通させて開状態にして注湯する。この間も蓄圧ボンベ3からガス導入通路23にガスが供給される。
鋳型等への注湯が終了したら、摺動盤孔22aを固定盤孔21aからずらして閉状態にして取鍋本体1を傾けて取鍋本体1の底部に残った溶湯やノロ等を注ぎ口13から排出して一連の動作が終了する。溶湯やノロ等を排出する間も蓄圧ボンベ3からガス導入通路23にガスが供給される。
注湯中に供給口31を外部ガス源から切り離しても、蓄圧ボンベ3からガス導入通路23にガスが継続して供給されるので、注湯中に溶湯がガス導入通路23に流れ込むことが抑制される。
仮に、少量の溶湯がガス導入通路に流れ込んでも、ガス導入通路23に供給されるガスは加熱装置40で加熱されているので、冷えて固まる前にガス導入通路23から排出される。
また、注湯後も残った溶湯やノロ等が排出されるまで蓄圧ボンベ3からガス導入通路23にガスが継続して供給されるので、残余の溶湯やノロ等がガス導入通路23に流れ込むことが抑制される。
(実施形態3)
図6は実施形態3に係る蓄圧ボンベを持つ取鍋の側方視図(要部断面図)である。実施形態1の取鍋100では、ガス導入通路23が固定盤21に形成されていたが、本実施形態の取鍋100Aでは、ガス導入通路23が摺動盤22に形成されている点のみが実施形態1の取鍋100と異なる。なお、ガス導入通路23は摺動盤22が閉状態の位置に摺動したとき固定盤孔21aに開口するように形成されている。
次に本実施形態の取鍋の動作を説明する。先ず、摺動盤孔22aを固定盤孔21aからずらして閉状態にして固定盤孔21aと出湯ノズル孔20aに充填物として耐火砂9を充填する。次に溶融金属を取鍋本体1に受湯する。供給口31に外部ガス源を接続し、外部ガス源のバルブを開く。すると、供給口31に供給されたガスはガス導入通路23と蓄圧ボンベ3に向かう。ガス導入通路23に向かったガスは固定盤孔21aに達し、耐火砂9を出湯ノズル孔20aと固定盤孔21aから吹き飛ばして溶湯の油面に浮上させる。一方、蓄圧ボンベ3に向かったガスは蓄圧ボンベ3に貯蔵される。耐火砂9がなくなると溶湯が出湯ノズル孔20aと固定盤孔21aに流れ込み注湯スタンバイ状態になる。
次に、供給口31を外部ガス源から切り離し、摺動盤22を摺動させて開状態にして鋳型等に注湯する。注湯中はガス導入通路23が固定盤孔21aに開口する位置からずれているので溶湯がガス導入通路23に入り込むことが殆どない。しかし、次のチャージのために、摺動盤孔22aを固定盤孔21aからずらして閉状態にして固定盤孔21aと出湯ノズル孔20aに充填物として耐火砂9を充填する際、ノズル孔内に残っている溶鋼やスラグ及びそれらの混合物がガス導入通路23に入り込む恐れがあるが、ガス導入通路23には蓄圧ボンベ3から常にガスが供給されているので、ノズル孔内に残っている溶鋼やノロ及びそれらの混合物がガス導入通路23に入り込むことが抑制される。
1・・取鍋本体 2・・スライディングノズル装置 21・・固定盤
21a・・固定盤孔 22・・摺動盤 22a・・摺動盤孔
3・・蓄圧ボンベ 20・・出湯ノズル 20a・・出湯ノズル孔
23・・ガス導入通路 30・・制御ユニット 40・・加熱装置

Claims (1)

  1. 金属溶湯を収容する取鍋本体と、
    前記取鍋本体の底部に装着され前記金属溶湯を取り出す出湯ノズルと、
    前記出湯ノズルの出湯ノズル孔と連通する固定盤孔を備えた固定盤と、摺動盤孔を備え前記固定盤の下面に摺動可能に装着された摺動盤を備えるスライディングノズル装置と、
    前記出湯ノズル孔に充填された充填物を吹き飛ばし除去するために前記出湯ノズル孔及び或いは前記固定盤孔に連通するガス導入通路と、
    スを蓄圧する蓄圧ボンベと、
    ガス源と接続する供給口と前記ガス導入通路とを接続するとともに前記供給口から前記ガス導入通路に向けてガスを流す第1逆止弁を備えた第1配管と、前記供給口と前記第1逆止弁との間における前記第1配管と前記蓄圧ボンベとを接続するとともに前記第1配管から前記蓄圧ボンベに向けてガスを流す第2逆止弁を備えた第2配管と、前記蓄圧ボンベと前記第2逆止弁との間における前記第2配管と前記第1逆止弁と前記ガス導入通路との間における前記第1配管とを接続する第3配管とを備え、前記ガス源から前記供給口にガスが供給されるとき、供給されたガスが前記第1配管および前記ガス導入通路を通じて前記出湯ノズル孔及び或いは前記固定盤孔に供給されて前記充填物を吹き飛ばし除去するとともに、前記第1配管および前記第2配管を通じて前記蓄圧ボンベに蓄圧され、前記ガス源から前記供給口にガスが供給されないとき、前記蓄圧ボンベに蓄圧されているガスが前記第2配管および前記第3配管を通じて前記ガス導入通路に供給されることにより、前記ガス導入通路に入り込む前記金属溶湯を阻止する制御ユニットと
    を有することを特徴とする蓄圧ボンベを持つ取鍋。
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