JPH11106818A - トピードカー内張耐火物の冷却方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トピードカー内張耐火物を短時間で所定の温
度まで冷却することが可能なトピードカー内張耐火物の
冷却方法の提供。 【解決手段】 トピードカー内張耐火物を冷却水を用い
てスプレー冷却する際に、好ましくはトピードカーの傾
転によってトピードカー内張耐火物の表面の付着地金を
剥離せしめるトピードカー内張耐火物の冷却方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トピードカー内張
耐火物の冷却方法に関し、特に当該耐火物を短時間で所
定の温度まで冷却することが可能なトピードカー内張耐
火物の冷却方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、高温下で使用された耐火物の冷
却方法としては、空冷法または水冷法が用いられる。し
かし、溶融金属の精錬、例えば製鋼で用いられるトピー
ドカー、溶銑装入鍋、取鍋は空冷法によって冷却される
のが一般的である。

【０００３】これは、高温になった耐火物を濡らさずに
冷却を行いたいためである。一方、近年になって、トピ
ードカーの稼働率向上のため、修理時間の短縮を目的と
して空冷法に代えて水冷法（気水二流体によるフォグ冷
却）を行うケースもある（実開平５−51940 号公報参
照）。上記した冷却方式は、冷却の各段階毎に、気水噴
射ノズルからの気水中の水分量を調整する方式であり、
冷却時間を短縮することが可能になった。

【０００４】しかし、トピードカー内面は、溶銑を転炉
へ払い出した後に地金が付着しているのが一般的であ
り、受銑回数を重ねる毎に付着地金が成長する。このよ
うな地金つきトピードカーを、トピードカーの内側から
スプレー冷却した場合、耐火物の温度が予想したほど速
やかには所望の温度まで低下しないといった問題が発生
するに至った。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記した従
来技術の問題点を解決し、トピードカー内張耐火物を短
時間で所定の温度まで冷却することが可能なトピードカ
ー内張耐火物の冷却方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、トピードカー
内張耐火物を冷却水を用いてスプレー冷却する際に、ト
ピードカー内張耐火物の表面の付着地金を剥離せしめる
ことを特徴とするトピードカー内張耐火物の冷却方法で
ある。前記した本発明においては、前記した付着地金の
剥離を、トピードカーの炉本体の傾転（以下トピードカ
ーの傾転と記す）によって行うことが好ましい。

【０００７】また、前記した本発明においては、前記し
た付着地金の剥離を、トピードカーの炉本体への振動の
付与および／またはトピードカーの炉本体の槌打によっ
て行うことも可能であり、これらの方法と前記したトピ
ードカーの傾転を併用してもよい。また、前記した本発
明においては、トピードカー内張耐火物を冷却水を用い
てスプレー冷却した後、前記した付着地金を剥離せし
め、その後、再度前記したスプレー冷却を行うことが好
ましい。

【０００８】さらに、前記した本発明においては、トピ
ードカー内張耐火物を冷却水を用いてスプレー冷却する
際に、該スプレー冷却とトピードカー内張耐火物の表面
の付着地金の剥離とを交互にそれぞれ複数回行うこと
が、より好ましい。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明をさらに詳細に説明
する。前記した従来技術の問題点を解決するため、本発
明者らは、トピードカー内張耐火物を冷却水を用いてス
プレー冷却する際に、トピードカー内張耐火物の表面の
付着地金を剥離せしめるトピードカー内張耐火物の冷却
方法、および前記トピードカー内張耐火物の表面の付着
地金の剥離をトピードカーの傾転によって行うトピード
カー内張耐火物の冷却方法を提案するものである。

【００１０】本発明者らは、内張耐火物の表面上に地金
が付着したトピードカーの内部を冷却水を用いてスプレ
ー冷却した際に、十分な速度で冷却が進行しない原因に
ついて詳細な調査を行い、以下の結論に到達した。内張
耐火物の表面に付着した地金がスプレー冷却水によって
急冷されると、地金の被冷却面側と耐火物と接している
側とで大きな温度勾配が生じる。

【００１１】このため、地金は表裏で熱収縮の差を生じ
ることになり、地金はトピードカーの内側に反る形とな
り、地金の一部が耐火物表面から剥離し、地金と耐火物
との間の空気の層（以下エアギャップと記す）が形成さ
れる。本発明者らの調査によって、このようにして形成
された地金と耐火物間のエアギャップが大きな伝熱抵抗
となり、耐火物の速やかな冷却を妨げていることが判っ
た。

【００１２】なお、自然放冷や強制空冷の場合には、地
金内に生じる温度勾配はさほど大きくないため、エアギ
ャップも僅かな上に、冷却速度自体が小さかったので、
エアギャップの悪影響は検知されていなかった。かくし
て、本発明者らは、トピードカー内張耐火物をスプレー
冷却水によって水冷するためには、前記したエアギャッ
プを解消することが必要であり、そのためには、トピー
ドカー内張耐火物を冷却水を用いてスプレー冷却する際
に、トピードカー内張耐火物の表面の地金を強制的に剥
離することが効果的であると考え、本発明に到った。

【００１３】本発明においては、付着地金の剥離をトピ
ードカーの傾転によって行うことが好ましい。これは、
スプレー冷却水によって水冷された地金は、表裏の熱収
縮率の差によって、自ら耐火物表面から剥離する傾向が
あるため、付着地金は、トピードカーを傾転するだけで
剥離し、冷却が阻害され高温状態となっていた箇所の前
記したエアギャップが解消し、トピードカー内張耐火物
の冷却を促進することができるためである。

【００１４】さらには、剥離した地金は、トピードカー
の傾転によって容易にトピードカーの炉口（受銑口）か
ら排出除去することが可能であり、剥離し残存する地金
による新たなエアギャップの形成を防止できる。なお、
トピードカー内の地金の冷却の度合いは、場所によって
異なるため、自重によって落下する程のエアギャップの
形成に要する時間も場所によって異なる。

【００１５】このため、例えば傾転による地金除去を複
数回繰り返して行うのがよい。また、本発明において
は、前記した付着地金の剥離を、トピードカーの炉本体
への振動の付与および／またはトピードカーの炉本体の
軽度の槌打によって行うことも可能であり、これらの方
法と前記したトピードカーの傾転を併用してもよい。

【００１６】次に、スプレー冷却と付着地金の剥離の工
程について述べる。 〔スプレー冷却と付着地金の剥離の工程：〕スプレー冷
却と付着地金の剥離の工程としては下記の工程が例示さ
れる。なお、以下、スプレー冷却をＡ工程、付着地金の
剥離をＢ工程と記す。 (1) Ａ工程とＢ工程を冷却の全工程もしくは一部の工程
において並行して同時に行う。

【００１７】(2) Ａ工程→Ｂ工程→Ａ工程 (3) Ａ工程→Ｂ工程→Ａ工程→Ｂ工程 (4) Ａ工程→Ｂ工程→Ａ工程→Ｂ工程→Ａ工程 (5) Ａ工程→Ｂ工程→Ａ工程→Ｂ工程→Ａ工程・・・
（繰り返し）・・・ (6) 上記(1) と(2) 、(3) 、(4) および(5) のいずれか
との組み合わせ。

【００１８】スプレー冷却と付着地金の剥離の工程とし
ては、上記(1) 〜(6) が例示されるが、さらには、空気
の送風による強制空冷、自然空冷を組み合わせることも
可能であり、該工程は特に制限されるものではない。た
だし、地金の耐火物表面からの剥離をさらに促進するた
めには、上記した工程(3) 〜(6) のように、スプレー冷
却とトピードカーの炉本体の傾転などによる地金の剥離
を交互にそれぞれ複数回繰り返して行うことが、より好
ましい。

【００１９】これは、スプレー冷却を中断すると、耐火
物内部の蓄熱によって耐火物表面温度が上昇し、それに
伴い地金の温度が上昇するため、再度スプレー冷却を行
うことによって地金の剥離が促進されるためである。ま
た、地金の剥離を一層容易にするために、トピードカー
内に粉砕媒体を装入し、トピードカー内張耐火物の表面
の付着地金の剥離を、トピードカーの傾転もしくは回転
とトピードカー内に装入した粉砕媒体の転動の両者によ
って行うことが、より好ましい。

【００２０】上記した、粉砕媒体としては、鉄球、鋼
球、磁性ボールなど球状の粉砕媒体を用いることが好ま
しい。これは、球状の粉砕媒体を用いることによって、
耐火物表面の損傷が防止できるためである。図２に、本
発明が好適に適用されるトピードカーおよび冷却装置の
一例を、側面図(a) および平面図(b) によって示す。

【００２１】また、図３に、図２における冷却水のスプ
レー装置を、側面図によって示す。図２および図３にお
いて、１はトピードカー（混銑車）、２はトピードカー
の炉本体、３はトピードカーの炉口、４は環状ノズルヘ
ッダ、５は冷却水噴霧ノズル、６は冷却水送給用のフレ
キシブルホース、ｆは環状ノズルヘッダの炉内への挿入
方向、ｌはトピードカーの炉本体２の中心軸、ｒはトピ
ードカーの炉本体２の傾転方向を示す。

【００２２】なお、図２において、トピードカーの炉本
体２は、トピードカー１に搭載された傾転（傾動）用電
動機によって、中心軸ｌを中心として傾転（もしくは回
転）するように構成されている。本発明においては、前
記したように、トピードカー内張耐火物を冷却水を用い
てスプレー冷却する際のトピードカー内張耐火物の表面
の付着地金の剥離は、スプレー冷却と同時に行っても本
発明の目的を達成することが可能であるが、前記した理
由から、スプレー冷却とトピードカーの炉本体の傾転な
どによる地金の剥離を交互に複数回繰り返して行うこと
が、より好ましい。

【００２３】すなわち、例えば図２に示されるトピード
カーおよび冷却装置において、下記の工程順序(1) →
(2) →(3) に従ってトピードカー内張耐火物の冷却を行
うことが、より好ましい。 (1) トピードカーの炉口３から冷却水噴霧ノズル５が取
付けられた環状ノズルヘッダ４を炉内に挿入、固定し、
トピードカーの炉本体２の内部に冷却水を噴霧し、トピ
ードカー内張耐火物の冷却を開始する。

【００２４】(2) 所定時間冷却水を噴霧した後、冷却を
停止し、トピードカーの炉本体を傾転（傾動）させる。
これは、前記したように、冷却され収縮した地金を耐火
物表面から剥離し、炉口３から炉外へ排出することによ
って冷却を促進し、さらに、炉底に溜まった水を排出す
るためである。

【００２５】なお、図２に示す設備構成においては、冷
却水送給用のフレキシブルホース６など冷却水の送給系
統を有するため、トピードカーの炉本体２の傾転は時計
回りの傾転と反時計回りの傾転とを交互に行う。以上述
べた操作によって付着地金は効率良く剥離し、炉外に排
出される。 (3) 次に、再度、トピードカーの炉本体２の内部に冷却
水を噴霧し、トピードカー内張耐火物の冷却を行う。

【００２６】上記工程(1) 〜(3) はトピードカー内部の
冷却状態の推移に応じて適宜繰り返すことが好ましい。
なお、前記した図２、図３においては、冷却水噴霧ノズ
ル５として一流体スプレーノズルを例示したが、冷却水
を圧縮空気によって噴霧する二流体スプレーノズルを用
いることも好ましく、本発明は、冷却水噴霧ノズル５の
形式に制限を受けるものではない。

【００２７】

【実施例】以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説
明する。 （実施例１）図２および図３に示すトピードカーおよび
冷却装置を用いてトピードカー内張耐火物の冷却実験を
行った。

【００２８】本冷却実験においては、トピードカーは地
金付着量の多いものを使用した。冷却開始時の耐火物表
面温度は1000℃であり、下記工程によって冷却を行っ
た。 Ａ工程→Ｂ工程→Ａ工程→Ｂ工程→Ａ工程→Ｂ工程→自
然空冷 なお、上記工程においてＡ工程、Ｂ工程は、前記したと
同様に下記内容を示す。

【００２９】Ａ工程：トピードカーの炉本体２の内部へ
の冷却水のスプレー噴霧 Ｂ工程：トピードカーの炉本体２の傾転による付着地金
の剥離 また、地金の剥離促進のために、トピードカーの炉本体
２内に鉄球を数個装入し、冷却水スプレー時の供給水量
は、ノズル１本当たり２l/分とした。図１に、耐火物表
面温度の推移（：曲線Ａ）を示す。

【００３０】冷却開始後約４hrで、耐火物表面温度（複
数の測温点の平均温度）の低下速度が停滞しはじめたの
で、冷却水の噴霧を中断してトピードカーの炉本体２を
傾転して付着地金を剥離し、トピードカーの炉口３より
地金排出を行った。冷却水噴霧の中断の間、耐火物表面
は復熱によって温度が上昇したが、冷却水噴霧の再開に
よって速やかに温度が低下した。

【００３１】次に、トピードカーの炉本体２の傾転によ
る地金剥離、排出、冷却水の噴霧を繰り返し、最終的に
空冷を行った。図１に、トピードカーの炉本体２の傾転
による地金剥離、排出を行わずに冷却水の噴霧を継続し
た場合の耐火物表面の予想温度曲線（伝熱計算によって
推定）（：曲線Ｂ、Ｃ、Ｄ）を併せて示す。

【００３２】なお、曲線Ｂ、Ｃ、Ｄはそれぞれ、冷却開
始後約４hr、８hr、18hrのいずれかにおいて傾転を行わ
なかった場合の耐火物表面の予想温度曲線を示す。図１
に示される曲線Ａと曲線Ｂ、Ｃ、Ｄとの対比から、トピ
ードカーの炉本体２の傾転による地金の剥離、排出によ
って、冷却が促進されていることが分かる。

【００３３】すなわち、本発明の方法によって、トピー
ドカー内張耐火物の迅速な冷却を達成することができ
た。 （実施例２）実施例１においてトピードカーの炉本体２
内に鉄球を装入しなかった以外は実施例１と同様の方法
でトピードカー内張耐火物の冷却実験を行った。

【００３４】その結果、トピードカー耐火物表面温度は
図１と同様の推移を示し、トピードカーの炉本体２の傾
転によって冷却が促進されることがわかった。以上、上
記した実施例においては、付着地金の剥離をトピードカ
ーの炉本体の傾転によって行ったが、トピードカーの炉
本体への振動の付与、トピードカーの炉本体の軽度の槌
打もしくはこれらの方法とトピードカーの炉本体の傾転
との組み合わせによって地金を剥離し、該地金の剥離と
スプレー冷却とを併用することによってトピードカー内
張耐火物の迅速な冷却を達成することも可能である。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、トピードカー内張耐火
物の冷却に際して、スプレー冷却と耐火物表面に付着し
た地金の強制的な剥離を併用することによって、トピー
ドカー内張耐火物を迅速に所定温度まで効率良く冷却す
ることが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】トピードカー内張耐火物の表面温度の推移を示
すグラフである。

【図２】本発明が好適に適用されるトピードカーおよび
冷却装置の一例を示す側面図(a) および平面図(b) であ
る。

【図３】冷却水のスプレー装置を示す側面図である。

【符号の説明】

１ トピードカー ２ トピードカーの炉本体 ３ トピードカーの炉口 ４ 環状ノズルヘッダ ５ 冷却水噴霧ノズル ６ 冷却水送給用のフレキシブルホース ｆ 環状ノズルヘッダの炉内への挿入方向 ｌ トピードカーの炉本体の中心軸（：回転軸） ｒ トピードカーの炉本体の傾転方向

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トピードカー内張耐火物を冷却水を用い
   てスプレー冷却する際に、トピードカー内張耐火物の表
   面の付着地金を剥離せしめることを特徴とするトピード
   カー内張耐火物の冷却方法。
2. 【請求項２】 前記した付着地金の剥離を、トピードカ
   ーの傾転によって行うことを特徴とする請求項１記載の
   トピードカー内張耐火物の冷却方法。