JPH11315318A - 真空脱ガス炉の浸漬管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、溶湯からの熱影響を受けやすい領域
の昇温を抑えることによって耐久性を向上でき、長期の
使用に耐えることができる真空脱ガス炉の浸漬管を提供
することを課題とする。 【解決手段】本発明の真空脱ガス炉の浸漬管は、筒状の
芯金２と芯金２の内側に構築された定形耐火物製の内筒
４Ａと芯金２の外側および下端面２ｃに一体的に形成さ
れた不定形耐火物製の外筒５Ａとをもつ浸漬管１であっ
て、芯金２の下方部に固定され内筒４Ａの下端面４ｃに
当接して保持し内部空間６０に冷媒が循環するリング状
の冷却用パイプ６をもつことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、真空脱ガス炉の浸
漬管に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来例のひとつである真空脱ガス炉の浸
漬管１Ｄは、図８に示すように、筒状の芯金２と芯金２
の内側に複数個の定形耐火物４を配置することによって
構築された内筒４Ｄと芯金２の外側および下端面２ｃと
内筒４Ｄの下端面４ｃに一体的に形成された不定形耐火
物製の外筒５Ｄとをもつ。

【０００３】この浸漬管１Ｄは、援用して示す実施例の
図７のように、真空脱ガス炉８を構成する下方溶湯炉
（溶鋼鍋）８ａと上方脱ガス槽８ｃとの間に、それらを
連通するようにして２個一対が垂直位置で並列に組み込
まれ、かつ一方が溶湯循環系統の上昇管通路８ｂ、他方
が溶湯循環系統の下降管通路８ｄとして用いられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の浸漬管１Ｄ
は、使用に際し、下方溶湯炉８ａ内の溶湯定液面位ｈ１
下に配置され高温の溶湯９に浸漬される領域（内筒４Ｄ
の下端部４１、外筒５Ｄの下端部５０およびそれらに対
向する芯金２の下端部）が他の領域より熱影響を受けや
すい。

【０００５】この熱影響により下記のような種々の不具
合を発生させる。例えば、 （１）芯金２は、溶湯９から内筒４Ｄおよび外筒５Ｄを
介して熱伝導する高熱の影響を受け、熱膨張し熱変形す
る。この芯金２の熱変形が大きい場合には、芯金２に近
い領域の内筒４Ｄ、外筒５Ｄに亀裂を発生させる。する
と、この亀裂に溶湯９が侵入し、内筒４Ｄ、芯金２、外
筒５Ｄを欠落させる。 （２）内筒４Ｄの下端部４１は、溶湯９に直接、接触す
る内周面４ａ側から溶損しやすい。 （３）外筒５Ｄの下端部５０は、芯金２の下端面２ｃ、
下端面２ｃに設けられたリブ２４、リブ２４に設けられ
たリング２５、などに溶接で連結したアンカー３を芯と
して埋め込むように形成され、前記アンカー３に固定、
保持されるものの、溶湯９からの熱影響により他の領域
（溶湯９に浸漬される領域以外の領域）に較べ、耐久寿
命（崩壊、落下し使用に耐えない状態となるまで）が短
い。

【０００６】本発明は、前記問題点に鑑みなされたもの
で、溶湯からの熱影響を受けやすい領域の昇温を抑える
ことによって耐久性を向上でき、長期の使用に耐えるこ
とができる真空脱ガス炉の浸漬管を提供することを課題
とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明、真空脱ガス炉の
浸漬管は、筒状の芯金と該芯金の内側に構築された定形
耐火物製の内筒と該芯金の外側および下端面に一体的に
形成された不定形耐火物製の外筒とをもつ浸漬管であっ
て、該芯金の下方部に固定され該内筒の下端面に当接し
て保持し内部空間に冷媒が循環するリング状の冷却用パ
イプをもつことを特徴とする。

【０００８】前記構成によると、溶湯を加熱源とする内
筒、芯金、外筒の昇温を、前記冷却用パイプからの冷却
作用によって抑えることができる。このため、以下に示
す不具合を低減できる。すなわち、溶湯からの熱影響に
よる内筒の溶損、芯金の熱変形、前記熱変形に伴い発生
する内筒、外筒の亀裂、亀裂に溶湯が浸入することによ
る内筒、芯金、外筒の欠落などを低減できる。

【０００９】さらに、内筒は、その下端面を冷却用パイ
プに当接されるため、確実に保持される。従って、前記
各領域の耐久性を向上でき、浸漬管の耐久寿命を延長で
きる。

【００１０】

【発明の実施の形態】前記内筒は、その下方外周に縁部
が欠損したリング状の欠損部をもち、欠損部に前記冷却
用パイプを配置した構成を用いることができる。この場
合には、内筒の欠損部に配置された冷却用パイプにより
内筒が半径方向に安定、保持される。さらにこの状態で
内筒の下端面に一体的に不定形耐火物製の外筒を形成で
き、内筒の下端部および外筒の下端部を強化できる。

【００１１】前記冷却用パイプは、前記芯金の内周面に
沿って配置され冷媒を供給および送出する供給管および
送出管をもつものを用いることができる。この場合に
は、真空脱ガス炉の稼働時に、冷却作用の高い状態の冷
媒を供給管から冷却用パイプの内部空間に供給し、この
内部空間において冷却用パイプ外部からの熱を熱交換に
より吸収した後の冷媒を送出管より送出し回収する冷媒
流通経路を形成できる。

【００１２】このため、浸漬管は、前記溶湯からの熱影
響を受けやすい領域を効率よく冷却できる。前記冷却用
パイプは、溶接により芯金に直接、固定保持すること
や、芯金に金属製の保持部材を介して固定保持すること
ができる。冷却用パイプの大きさは、目的に応じて種々
設定することができる。

【００１３】冷却用パイプの内部空間を循環する冷媒と
しては、水蒸気、アルゴン（Ａｒ）などを用いることが
できる。

【００１４】

【実施例】本発明、真空脱ガス炉の浸漬管（以下、浸漬
管と称す）の実施例を図１〜図４および図８に基づいて
説明する。図１に平面、図２に図１のＡーＡ線断面およ
び要部外周を部分的に示す実施例の浸漬管１は、筒状の
芯金２と、芯金２の外周面２ｂおよび下端面２ｃに連結
された複数のアンカー３と、芯金２の内周面２ａ側に筒
状の間隙ｅ（図１、図２参照）を隔てて筒状に複数個の
定形耐火物４を配置することにより構築された内筒４Ａ
と、前記間隙ｅに充填され芯金２の内周面２ａと内筒４
Ａの外周面４ｂに一体的に形成された不定形耐火物５ａ
と、芯金２の外周面２ｂと下端面２ｃおよび内筒４Ａの
下端面４ｃに一体的に形成された不定形耐火物製の外筒
５Ａと、芯金２の内周面２ａに連結され内筒４Ａの欠損
部４ｅに配置されたリング状の冷却用パイプ６と、より
なる。

【００１５】芯金２は、厚さ９ｍｍの金属板（ＳＳ４０
０）を用いて目的とする径の円筒状に形成されたもので
ある。一方、芯金２の外周面２ｂ側上端部には、剛性を
備えたリング状のフランジ２３が溶接で連結される。芯
金２の内周面２ａ側下端部には、周方向Ｓに沿って所定
の間隔でかつリング状の冷却用パイプ６を連結、保持す
る金属（ＳＳ４００）製の複数個のリブ７が溶接で連結
される。

【００１６】アンカー３は、芯金２の外周面２ｂおよび
下端面２ｃなどに目的とする数が溶接で連結される。な
お、アンカー３は、冷却用パイプ６、リブ７にも溶接で
連結することができる。この場合には、冷却用パイプ
６、リブ７をアンカー３の設置スペースとして有効に利
用できる。内筒４Ａは、ＭｇＯ−Ｃｒ₂ Ｏ₃ 質を用い、
予め目的の形状に製造されたレンガよりなる定形耐火物
４を芯金２の内周面２ａ側で周方向Ｓに沿って上下２段
に配置することによって構築されたものである。

【００１７】なお、前記上下２段の下段（１段目）に配
置される定形耐火物４としては、予め、下方外周に縁部
が欠損した欠損部４ｅをもつものが用いられ、かつこの
定形耐火物４により構築された内筒４Ａの下方外周に
は、周方向Ｓに一周するリング状の欠損部４ｅが形成さ
れる。欠損部４ｅは、図３に示されるように断面略逆Ｌ
状である。欠損部４ｅの巾ｗは、冷却用パイプ６に係止
することができる値である。

【００１８】リング状の冷却用パイプ６は、図３に示さ
れるように、芯金２の内周面２ａ側に配置され、複数個
のリブ７を介して芯金２に溶接で連結、固定保持され
る。この冷却用パイプ６は、金属製で外径３０ｍｍ、内
径２６ｍｍのものであり、断面円形の内部空間６０と、
内部空間６０の周方向に一周する途中に設けられた仕切
り壁６１と、仕切り壁６１に区分された隣合う２つの領
域にそれぞれ連通する冷媒供給管６ａおよび冷媒送出管
６ｂをもつ。

【００１９】冷媒供給管６ａおよび冷媒送出管６ｂは、
冷却用パイプ６から芯金２の内周面２ａに当接した状態
でかつ内周面２ａに沿って垂直に延びた後、外部に突出
するように配置される。このため、冷媒供給管６ａおよ
び冷媒送出管６ｂは、内筒４Ａの外周面４ｂと芯金２の
内周面２ａとの間の筒状空間ｅを埋めるように形成され
た不定形耐火物５ａによって、前記芯金２の内周面２ａ
に固定、保持でき、所定の強度が得られる。

【００２０】冷媒供給管６ａには、冷媒として水蒸気あ
るいはアルゴン（Ａｒ）を冷却用パイプ６の内部空間６
０に必要とする量を供給でき、熱交換できるよう上流側
に図略の冷媒供給源および制御部が設けられている。つ
いで、前記芯金２、内筒４Ａの構築材料である定形耐火
物４、不定形耐火物５ａおよび外筒５Ａの原料、冷却用
パイプ６を用い、実施例の浸漬管１を製造する場合を説
明する。

【００２１】まず、芯金２には、予め、溶接によりフラ
ンジ２３、アンカー３、冷却用パイプ６、リブ７が一体
的に連結される。この芯金２は、前記フランジ２３を下
方にして図略の水平基盤に設置される。この後、複数個
の定形耐火物４が芯金２の内周面２ａ側位置で求心方向
に約３０ｍｍの間隔ｅを隔てて周方向Ｓに沿って配置さ
れるとともに、上下に２段に積みあげられ、内径３００
ｍｍの内筒４Ａとして形成される。

【００２２】このとき、図１に示す浸漬管１の下段側に
対応する位置の定形耐火物４には、欠損部４ｅを備えた
ものが用いられ、かつこの欠損部４ｅを冷却用パイプ６
に配置する。前記のように配置される各定形耐火物４の
各隙間（目地）ｅ１には、目的とする接合材〔ＭｇＯ質
あるいはＭｇＯ−Ｃｒ₂ Ｏ₃ 質のモルタル（図示せ
ず）〕が充填される。なお、前記モルタルの充填を施さ
ず空目地施工とすることもできる。

【００２３】ついで、芯金２の内周面２ａと、内筒４Ａ
の外周面４ｂとの間に形成された筒状の空間ｅに、不定
形耐火物５ａの原料〔粉状耐火物（耐火性の粉末に、耐
火性の水硬性セメントを混合したもの）を用い、施工時
に水を加えたもの〕を流し込み充填する。前記原料は、
空間ｅで乾燥、硬化するに伴い、芯金２と内筒４Ａとを
接合、ー体化し固定する不定形耐火物５ａとして形成さ
れる。

【００２４】一方、前記水平基盤上で定形耐火物４から
なる内筒４Ａと一体化した芯金２には、その外周面２ｂ
より遠心方向に所定の間隔を隔てた同心円位置で、フラ
ンジ２３の他面２３１から軸心線Ｐに方向に沿い所定の
長さに筒状に延びる図略の外側型枠が配置される。ま
た、内筒４Ａの内周面４ａ側には、内周面４ａに接する
外周面をもち、前記外側型枠と同じ軸心線Ｐに方向に沿
い所定の長さを備えた図略の内側型枠が配置される。

【００２５】ついで、前記外側型枠と内側型枠とで形成
された筒状空間に外筒５Ａの原料（不定形耐火物５ａの
原料と同じもの）を流し込み充填する。すると、原料
は、芯金２の外周面２ｂおよび下端面２ｃ、フランジ２
３の他面２３０、アンカー３を埋め、さらに内筒４Ａの
リング状の欠損部４ｅ、欠損部４ｅに配置されている冷
却用パイプ６、リブ７などを埋め、硬化する。

【００２６】前記原料は、硬化するに伴い、芯金２の外
周面２ｂ、下端面２ｃおよびフランジ２３、アンカー
３、内筒４Ａの下端面４ｃ、冷却用パイプ６、リブ７な
どを一体的に接合、固定する外筒５Ａとして形成され
る。このように、実施例の浸漬管１は、内筒４Ａの欠損
部４ｅに配置された冷却用パイプ６を内部に一体的に固
定、保持した冷却領域４１（図２参照）を形成できる。

【００２７】このようにして製造された浸漬管１は、図
７に示されるように、真空脱ガス炉８の下方溶湯炉８ａ
と上方脱ガス槽８ｃとの間に、２個一対が垂直位置で並
列に組み込まれ、一方が溶湯循環系統の上昇管通路（入
口通路）８ｂを形成し、他方が溶湯循環系統の下降管通
路（出口通路）８ｄを形成して用いられる。また、上昇
管通路８ｂと下降管通路８ｄとは、その下端側開口８０
ｂ、８０ｄを、下方溶湯炉８ａの溶湯規定液面位ｈ１下
に位置するように配置、保持される。なお、上昇管通路
８ｂを形成する側の浸漬管１には、内筒４Ａの内周面４
ａに前記溶湯規定液面位ｈ１上で開口するリフト用ガス
噴射管６１ｂが設けられている。前記リフト用ガス噴射
管６１ｂは、その上流側に図略のリフト用ガス供給源、
ガス圧調整部、ガス供給制御および停止制御する制御部
をもつ。

【００２８】ここで、実施例の浸漬管１よると、高温の
溶湯９に浸漬され最も、熱影響を受けやすい領域（内筒
４の下端部４１、外筒５の下端部５０、芯金２の下端部
２０）を冷却できる。このため実施例の浸漬管１は、前
記冷却用パイプ６の冷却作用により内筒４、芯金２、外
筒５の昇温温度を抑えることができる。

【００２９】すなわち、下方溶湯炉８ａの溶湯規定液面
位ｈ１下に位置する領域における内筒４Ａの内周面４ａ
の溶損、溶湯９が加熱源となる熱伝達で高温に昇温され
る芯金２の熱膨張および熱変形、前記熱変形に伴い内筒
４Ａ、外筒５Ａに発生する亀裂、前記亀裂から侵入した
溶湯９による内筒４Ａ、芯金２、外筒５Ａの欠落などを
低減できる。

【００３０】さらに、内筒４は、欠損部４ｅに配置され
た冷却用パイプ６の当接によって、安定保持でき、構造
的に補強できる。従って、浸漬管１は、溶湯９からの高
影響を受ける領域に、冷却用パイプ６からの冷却作用を
付与できる冷却領域４１を備えるため、昇温が抑えられ
耐久性を向上でき、耐久寿命を延長できる。

【００３１】例えば、前記下端部５０の耐久寿命は、真
空脱ガス炉８の稼働時の加熱、待機に伴う冷却が交互に
繰り返されるサイクル数に換算すると約１２０回とな
り、従来の場合の約８０回と較べ約１５０％耐久性を向
上できる。 （変形例１）図５に示す変形例１は、実施例の内筒４Ａ
の下方外周に形成されたリング状の欠損部４ｅを下方に
延長するとともに、内筒４Ａの下端面４ｃを外筒５の下
端面５ｃと同じ位置（面ー）とした構成である。

【００３２】変形例１の構成の場合も、前記実施例の場
合と同じように冷却用パイプ６からの冷却作用によっ
て、溶湯９からの熱影響による前記各領域の昇温が抑え
られ耐久性を向上でき、浸漬管１の耐久寿命を延ばすこ
とができる。 （変形例２）図６に示す変形例２は、実施例の内筒４Ａ
の下方外周に形成されたリング状の欠損部４ｅに冷却用
パイプ６を当接した状態で配置する代わりに、内筒４Ａ
の下端面４ｃに冷却用パイプ６を当接した状態で配置し
たものである。これ以外は、実施例と同じ構成である。

【００３３】変形例２の構成の場合には、内筒４Ａの下
方外周にリング状の欠損部４ｅを設けなくてすみ、直
接、冷却用パイプ６を当接した状態で配置できること以
外は、前記実施例と同じ効果を得ることができる。前記
実施例の浸漬管１を用いた真空脱ガス炉８（図７参照）
の稼働状態を以下に説明する。

【００３４】真空脱ガス炉８は、下方溶湯炉（溶鋼鍋）
８ａの溶湯規定液面位ｈ１にまで溶湯９が導入された
後、上方脱ガス槽８ｃの内部空間８０ｃを所定の減圧状
態に制御される。そして下方溶湯炉８ａの溶湯９の一部
は、溶湯規定液面位ｈ１に作用する大気圧と、減圧状態
にある上方脱ガス槽８ｃの内部空間８０ｃとの圧力差に
よって上昇管通路８ｂ、下降管通路８ｄを介して上方脱
ガス槽８ｃに移動する。

【００３５】ここで、リフト用ガス噴射管６１ｂから上
昇管通路８ｂに所定圧力のリフト用ガスが噴射され、上
方脱ガス槽８ｃに向かって上昇する。すると、上昇管通
路８ｂの溶湯９は、リフト用ガスの上昇作用に伴い、上
方脱ガス槽８ｃに移動するとともに、上昇管通路８ｂ−
上方脱ガス槽８ｃ−下降管通路８ｄ−下方溶湯炉８ａ−
上昇管通路８ｂの順に繰り返し循環移動する。なお、前
記リフト用ガスの噴射状態は目的とする時間、保持され
る。

【００３６】一方、減圧状態にある上方脱ガス槽８ｃに
移動した溶湯９は、前記減圧条件下で脱気（溶湯９に含
まれるＨ₂ 、Ｏ₂ 、Ｎ₂ などのガスを放出）作用、脱炭
作用、攪拌による成分および温度の均一化作用、非金属
介在物の浮上分離作用する。なお、上方脱ガス槽８ｃの
内部空間８０ｃに脱気されたガスは、前記リフト用のガ
スとともに、上方脱ガス槽８ｃの上方に開口する減圧排
気通路８１ｃから外部に放出、あるいは回収される。

【００３７】

【発明の効果】本発明、真空脱ガス炉の浸漬管は、芯金
の下方部に固定され内筒の下端面に当接して保持し内部
空間に冷媒が循環するリング状の冷却用パイプをもつ。
前記構成によると、溶湯が加熱源となり高温加熱される
内筒、芯金、外筒の昇温を、前記冷却用パイプによる冷
却作用によって抑えることができる。

【００３８】このため、溶湯からの熱影響による不具合
を解決できる。すなわち、溶湯に接触する内筒の溶損、
芯金の熱変形、前記熱変形に伴ない内筒、外筒に発生す
る亀裂、亀裂に溶湯が浸入することによる内筒、芯金、
外筒の欠落などを低減できる。さらに、内筒は、その下
端面を冷却用パイプに当接されるため、確実に保持され
る。

【００３９】従って、内筒の下端部、芯金の下端部、外
筒の下端部の耐久性を向上でき、浸漬管の耐久寿命を延
長できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の浸漬管の平面を示す平面図。

【図２】図１におけるＡーＡ線断面および要部外周を部
分的に示す断面矢視図。

【図３】図２における要部（芯金の下方部にリブを介し
て固定されたリング状の冷却用パイプ、欠損部を冷却用
パイプに当接、保持された内筒の下端部、芯金の外側お
よび下端面に一体的に形成された外筒の下端部）を拡大
して示す拡大部分断面図。

【図４】図３におけるＢーＢ線断面矢視図。

【図５】図３に相当する断面位置における変形例１を示
す拡大部分断面図。

【図６】図３に相当する断面位置における変形例２を示
す拡大部分断面図。

【図７】実施例の浸漬管の使用例を示す概略図。

【図８】従来例のひとつとしての浸漬管を図１における
ＡーＡ線断面矢視相当位置で示す断面図。

【符号の説明】

１…真空脱ガス炉の浸漬管 ２…筒状の芯金 ２ｃ…下端面 ２３…フランジ ３…アンカー ４Ａ…内筒 ４…定形耐火物 ４１…
下端部 ４ｃ…下端面 ４ｅ…欠損部 ５Ａ…外筒 ５、５ａ…不定形耐火物 ５０…
下端部 ６…冷却用パイプ ６０…内部空間 ６１…
仕切り壁 ６ａ…冷媒供給管 ６ｂ…冷媒送出管 ７…リブ ８…真空脱ガス炉 ８ａ…下方溶湯炉 ８ｂ…
上昇管通路 ８ｃ…上方脱ガス槽 ８ｄ…下降管通路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】筒状の芯金と該芯金の内側に構築された定
   形耐火物製の内筒と該芯金の外側および下端面に一体的
   に形成された不定形耐火物製の外筒とをもつ浸漬管であ
   って、 該芯金の下方部に固定され該内筒の下端面に当接して保
   持し内部空間に冷媒が循環するリング状の冷却用パイプ
   をもつことを特徴とする真空脱ガス炉の浸漬管。
2. 【請求項２】前記内筒は、その下方外周に縁部が欠損し
   たリング状の欠損部をもち、該欠損部に前記冷却用パイ
   プが配置されている請求項１記載の真空脱ガス炉の浸漬
   管。
3. 【請求項３】前記冷却用パイプは、前記芯金の内周面に
   沿って配置され前記冷媒を供給および送出する供給管お
   よび送出管をもつ請求項１記載の真空脱ガス炉の浸漬
   管。