JP6226483B2

JP6226483B2 - 真空脱ガス装置の環流管

Info

Publication number: JP6226483B2
Application number: JP2015223906A
Authority: JP
Inventors: 知慶久永; 庄吾寺田; 智裕津田
Original assignee: JFE Steel Corp; TYK Corp
Current assignee: JFE Steel Corp; TYK Corp
Priority date: 2015-11-16
Filing date: 2015-11-16
Publication date: 2017-11-08
Anticipated expiration: 2035-11-16
Also published as: JP2017088982A

Description

本発明は、真空脱ガス槽装置の環流管に関するものである。

溶鋼に脱ガス処理や成分調整を施すＲＨ式あるいはＫＴＢ式と称される真空脱ガス装置は、排気設備に繋がる排気口や、合金や副原料等を投入したり、造滓材を投入したりする複数の投入口を備えた真空槽上部と、その真空槽上部にフランジ部を介して接続し、底部に２本の環流管が設けられた真空槽下部と、上記２本の環流管の下端にフランジ部を介して接続した浸漬管から構成されているのが一般的である。

上記真空脱ガス装置を用いた溶鋼処理においては、図１に示したように、真空槽下部に接続した２本の浸漬管を、取鍋等の容器に収納した溶鋼中に浸漬し、一方の環流管にＡｒガスを供給して該ガスの上昇流に付随させて溶鋼を真空槽内に導入し、真空槽内で真空脱ガス処理を施した後、もう一方の環流管から容器内に排出することで、溶鋼を循環させている。

そのため、浸漬管や環流管の溶鋼が流れる流路（環流孔）は、耐火物レンガで構成されているが、溶鋼流による溶損によって著しい損耗を受ける。特に、溶鋼中に浸漬する浸漬管は、浸漬した取鍋中の溶鋼やスラグによっても激しい溶損を受けるため。一定の回数使用した後、環流管から切り離して新しいものと交換される。しかし、浸漬管は、外部に露出しているため、補修が容易であり、寿命は比較的長い。

一方、環流管は、真空槽下部の底部に一体的に組み込まれ、外郭となる鉄皮と、上記鉄皮の内面に内貼りされたレンガ本体と、環流管中心部の環流孔を構成するスリーブ状の耐火物レンガ（以降、「スリーブレンガ」ともいう）と、上記スリーブレンガとレンガ本体との間に充填された不定形耐火物（キャスタブルレンガ）とで構成されている。上記スリーブレンガは、従来、図２に示したように、ブロック状のレンガを円筒状に積み上げた構造となっており、浸漬管と同様、溶鋼処理回数が増加するのに伴い溶損する。特に、ブロックとブロックの継ぎ目部にモルタルを注入したいわゆる「目地」の部分は溶損が著しくなる。また、上記環流孔を構成するブロック状のレンガは、溶鋼流に起因した振動や、鉄皮の熱変形等によって亀裂が発生する。一旦、亀裂が発生すると、その部分に溶鋼が差し込み、溶損がより一層促進される。その結果、上記スリーブレンガを構成する上部のブロック状レンガが、溶鋼の浮力によって浮き上がってしまうことがある。

斯かる場合には、従来、環流管の下部に接続した浸漬管を取り外した後、浮き上がり発生部や、大きな溶損部、亀裂発生部にキャスタブルの不定形耐火物を注入したりして、対応していた。しかし、上記キャスタブルの注入だけでは効果が小さく、環流管の寿命は、浸漬管より短く、真空脱ガス装置の稼働率向上の律速となっていた。

そこで、上記環流管の環流孔を構成するブロック状レンガの浮き上がりを防止する技術として、特許文献１には、図３に示したように、環流孔を構成するスリーブレンガを周方向に複数に分割した縦割り構造とともに、上記環流孔を構成するスリーブレンガの外周面を上方に向かって先絞りとなるようテーパーを設けて浮き上がりを防止する技術が提案されている。

特開２０００−１６０２３１号公報

しかしながら、上記特許文献１の技術を用いても、目地部の溶損はある程度軽減されるものの、溶鋼流によって起こる振動や鉄皮の熱変形による歪等によってスリーブレンガに亀裂が生じることは避けられず、スリーブレンガの浮き上がりを完全に防止するのは難しいという問題があった。特に、環流管は、図１からわかるように、真空槽の底部と一体的に構成されており、浸漬管のように簡単に交換することはできないため、環流管を構成するレンガの浮き上がりを確実に防止できる技術の確立が望まれていた。

本発明は、従来技術が抱える上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、スリーブレンガの浮き上がりのない真空脱ガス装置の環流管を提供することにある。

発明者らは、上記課題を解決するべく環流管の環流孔の構造に着目して鋭意検討を重ねた。その結果、上記スリーブレンガの浮き上がりを防止するためには、環流孔を構成するスリーブレンガの外周面に、上方に向かって先細りとなるテーパーを付与するとともに、上記スリーブレンガの外周面に、アンカーを備えた帯鉄を嵌めて、上記スリーブレンガと環流管のレンガ本体との間に不定形耐火物を流し込み、アンカーによってスリーブレンガを固着するこが有効であることを見出し、本発明を開発するに至ったものである。

すなわち、本発明は、真空脱槽の底部に配設され、溶鋼中に浸漬する浸漬管と下端部で接続する真空脱ガス装置の環流管において、溶鋼の流路となる還流孔は、外周面が上方に向かって先細りとなるテーパーを有するスリーブレンガからなり、かつ、上記スリーブレンガの外周面には、アンカーを備えた帯鉄が１本以上巻き付けてなることを特徴とする真空脱ガス装置の環流管である。

本発明の上記真空脱ガス装置の環流管における上記帯鉄は、スリーブレンガ高さの１／２より上側に巻き付けてなることを特徴とする。

また、本発明の上記真空脱ガス装置の環流管における上記スリーブレンガは、目地のない一体レンガからなることを特徴とする。

本発明によれば、環流管のスリーブレンガの外周面を上方に向かって先細りとなるようにし、かつ、上記外周面にアンカーを備えた帯鉄を巻き付け、その周囲に不定形耐火部を充填してスリーブレンガを固着するようにしたので、レンガの浮き上がりを効果的に防止することができるので、環流管の寿命を大幅に延長することが可能となる。

真空脱ガス装置の下部構造を説明する図である。従来の環流管を説明する図である。特許文献１に開示の環流管を説明する図である。本発明の環流管を説明する図である。実施例に用いた環流管のスリーブレンガを説明する図である。

まず、本発明の真空脱ガス装置の環流管は、真空槽下部の底部に設けられ、溶鋼中に浸漬する浸漬管と下端部でフランジを介して接続する環流管であり、上記環流管は、外郭となる鉄皮と、該鉄皮の内面側に貼り付けたレンガ本体と、溶鋼が流れる環流孔となるスリーブレンガと、上記レンガ本体とスルーブレンガとの間に充填された不定形耐火物からなるものであり、これら点においては、従来の環流管と同じ構造である。

しかし、本発明の環流管は、溶鋼の流路となる還流孔が、外周面が上方に向かって先細りとなるテーパーを有するスリーブレンガからなり、かつ、上記スリーブレンガの外周面には、アンカーを備えた帯鉄が１以上巻き付けてあるところに特徴がある。なお、本発明の環流管の一実施形態について図４に示した。以下、図４を参照しながら、説明する。

本発明の環流管に用いるスリーブレンガは、図２のように、ブロック状のレンガをスリーブ状に組み立てたものや、図３のように、周方向に複数に分割した縦割り状のもの、図４のように、目地無し、即ち、一体成形したもの等いずれでもよい。ただし、目地からの溶損を防止し、寿命を延長させる観点からは、目地無しの一体成形したのが最も好ましく、次いで、縦割りしたものが好ましい。なお、上記一体成形のスリーブレンガは、冷間等方圧加圧成形ＣＩＰで成形したものであることが好ましい。また、上記一体成形ものの中には、スリーブレンガを半割りした形状のものを成形し、それを重ね合わせたものも含まれる。

また、上記スリーブレンガは、図４に示したように、外周面が上方に向かって先細りとなるテーパーを有することが必要である。上方を先細りとすることで、周囲に充填した不定形耐火物にスリーブレンガの浮き上がりを防止することができるからである。なお、上記テーパー角は、垂直面に対して０．５°以上とするのが好ましい。

また、上記スリーブレンガは、図４に示したように、その外周面に、帯状の鉄輪（帯鉄）を巻き付けたものであることが必要である。これにより、スリーブレンガは固定され、溶鋼流に起因した振動による亀裂発生が抑止することができる。上記帯鉄は、図４に示したように、スリーブレンガの高さ方向全体に亘って複数本、巻き付けてもよいが、浮き上がりを防止する観点からは、スリーブレンガ高さの１／２より上側に１本以上巻き付けることが好ましく、より好ましくは、スリーブレンガ高さの１／２より上側に２本以上巻き付けることが好ましい。なお、上記帯鉄の素材は、特に限定しないが、普通鋼やステンレス製で、幅が２０〜４０ｍｍ、厚さが１〜３ｍｍのものであることが好ましい。

さらに、本発明のスリーブレンガの外周面に巻き付ける帯鉄は、その外周面側に複数のアンカーを取り付けたものであることが必要である。上記アンカーを設けることによって、スリーブレンガが不定形耐火物に確実に固定されるため、溶鋼流の振動によるレンガの亀裂導入がより抑止され、また、たとえ亀裂が発生し、レンガが小ブロック化しても、浮き上がりを効果的に防止することができる。なお、上記帯鉄に取り付けるアンカーは、１００ｍｍ以上の間隔とするのが好ましい。

なお、上記スリーブレンガの材質は、特に制限はなく、例えば、マグネシア・カーボン質の耐火物、マグネシア・クロム質の耐火物などを好ましく用いることができる。また、不定形耐火物についても、特に制限はなく、例えば、マグネシア質のものや、アルミナ質およびアルミナ・マグネシア質のものであれば、好適に用いることができる。

図５に示した４種類のスリーブレンガを用いた環流管を、処理時間が長く、溶損の激しい珪素鋼や軸受鋼用の真空脱ガス装置に適用して、環流管の寿命を比較調査する実験を行った。上記実験では、各環流管とも、ｎ数を５として行い、各環流管で処理する鋼種に偏りがないよう配慮した。上記実験の結果を表１に示した。

ここで、表１のＮｏ．１の環流管は、図５に示したＮｏ．１のスリーブレンガ、すなわち、外周面にテーパーが無く、縦方向に目地を有する縦割りスリーブレンガに、アンカー無しの帯鉄を巻き付けたスリーブレンガを用いた従来例（比較例）である。なお、上記帯鉄は、普通鋼製の厚さ２ｍｍ×幅２０ｍｍのものを用いた。この例では、目地の溶損が大きく、レンガの浮き上がりが早期に起こり、平均寿命は６５チャージでしかなかった。
また、表１のＮｏ．２の環流管は、図５に示したＮｏ．２のスリーブレンガ、すなわち、上記Ｎｏ．１のスリーブレンガを目地無し（一体成形物）とするとともに、帯鉄の巻き付けを無くしたスリーブレンガを用いた例（比較例）である。この例では、目地の溶損は軽減されたが、帯鉄がないため、レンガの浮き上がりが早期に生じ、平均寿命は６７チャージまでしか改善されなかった。
また、表１のＮｏ．３の環流管は、図５に示したＮｏ．３のスリーブレンガ、すなわち上記Ｎｏ．２のスリーブレンガの外周面にテーパーを付与したスリーブレンガを用いた例（比較例）である。この例では、テーパーを付与によりレンガの浮き上がりの抑制効果は改善されたものの、帯鉄の巻き付けが無いため、レンガの浮き上がりを確実に防止することができず、平均寿命は７２チャージに止まった。
一方、表１のＮｏ．４の環流管は、図５に示したＮｏ．４のスリーブレンガ、すなわち上記Ｎｏ．３のスリーブレンガの外周面に、アンカーを取り付けた帯鉄を、スリーブレンガの上部１／２に２本巻き付けた例（発明例）である。なお、上記帯鉄は、Ｎｏ．１と同様、普通鋼製の厚さ２ｍｍ×幅２０ｍｍのもので、その外周面にアンカーを４個取り付けたものを用いた。この例では、テーパーと帯鉄とアンカーの相乗効果により、レンガの浮き上がりもなく、平均寿命を、溶損のみによるスリーブレンガ寿命（８０−８５チャージ）に近い、７９チャージまで延長することができた。

本発明の技術は、排気ダクトの内部補修等にも適用することができる。

Claims

真空槽の底部に配設され、溶鋼中に浸漬する浸漬管と下端部で接続する真空脱ガス装置の環流管において、
溶鋼の流路となる還流孔は、外周面が上方に向かって先細りとなるテーパーを有するスリーブレンガからなり、かつ、
上記スリーブレンガの外周面には、アンカーを備えた帯鉄が１本以上巻き付けてなることを特徴とする真空脱ガス装置の環流管。
上記帯鉄は、スリーブレンガ高さの１／２より上側に巻き付けてなることを特徴とする請求項１に記載の真空脱ガス装置の環流管。
上記スリーブレンガは、目地のない一体レンガからなることを特徴とする請求項１または２に記載の真空脱ガス装置の環流管。