JPS61295316A - 真空脱ガス装置内張りの保護方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、溶鋼用真空脱ガス装置の操業において、炭素
含有耐火物からなる内張りを保護する方法に関する。

（従来の技術） 溶鋼の真空脱ガス処理は、水素等の気体に起因する高級
鋼の欠陥をなくする目的で開発使用されたのであるが、
最近では脱酸・脱炭処理、連続鋳造を目的とした普通鋼
の大量処理、特殊鋼の製造など、その用途は急速に拡大
されている。これに使用されている真空脱ガス装置の内
張り材質は、マグネシア−クロム質耐火物が最も一般的
である。

しかし、マグネシア−クロム質耐火物はスラグを吸収し
て変質層を生成し、この変質層に亀裂を発生するいわゆ
る構造的スポーリングを起こす欠点があり、温度変動の
大きい真空脱ガス装置ではスポーリングによる損傷によ
って寿命が短い。

発明が解決しようとする問題点） この対策として、スラグの浸透が極めて少なく、構造的
スポーリングを起こさない材質として、例えばマグネシ
ア−炭素質耐火物などの炭素含有耐火物を使用すること
が試みられている。しかし、炭素含有耐火物は、使用初
期の溶損は少ないが末期になると急速に溶損が進み、耐
用性の面で結局は従来のマグネシア−クロム質耐火物と
変わらなくなる。これは、耐火物の背面酸化が原因であ
る。

炭素含有耐火物の酸化防止技術については、例えば表面
を鉄皮で覆う特開昭５４−１２１０号公報、酸化防止剤
として金属粉を添加する特開昭５４−１６８９１８号公
報などが知られているが、真空脱ガス装置の内張りに使
用した場合は、いずれも十分な効果が得られていない。

真空脱ガス装置は脱ガス処理中、密封されており、気体
の流入は、溶鋼の環流を起こさせるために浸漬管から導
入される不活性ガスのアルゴンガスまたは窒素ガスのみ
である。そこで酸化の原因となる空気が侵入する経路を
調べたところ、操業中に耐火物が露出している唯一の場
所である浸漬管部からであることがわかった。

浸漬管は一般に外周が不定形耐火物で被覆され、中心部
には芯金が埋設しているので、空気の侵入はないと考え
られていた。しかし、真空脱ガス装置は通常の工業窯炉
と異なり、脱ガス処理中は、脱ガス槽内の気圧が０．２
〜２００晴程度まで減圧されるという特殊条件下となる
。このため空気は浸漬管の外周に吸引され、耐火物組織
のキレツ、気孔、あるいは耐火物と芯金との間隙などの
僅かな空隙に入り、しかも芯金が埋設されていてもその
下端を迂回する。そして、さらに耐火物の目地、あるい
は耐火物と鉄皮との間を通り抜け、脱ガス槽までも達す
る。内張りが炭素含有耐火物の場合、耐火物中に侵入し
た空気中の酸素が耐火物に含有する炭素と反応してＣＯ
ガスを生成す・るが、脱ガス槽内が減圧下のために生成
されたＣＯガスが耐火物中に留まることなく、脱ガス槽
内に吸引される。このため酸素が次から次へと供給され
、炭素含有耐火物の酸化が促進するものと思われる。

例えば実公昭６０−６４２０号公報に、浸漬管の外周に
金属製覆いを設けることが提案されている。

しかし浸漬管は溶鋼に浸漬して使用されるので、浸漬部
分の覆いは溶失し、しかも溶鋼場面近くの耐火物は必ず
露出し、空気の侵入を阻止することはできない。

本発明者は、以上の見地から真空脱ガス装置の脱ガス処
理中に、浸漬管の外周面を不活性ガスでガスシールする
と、内張りの酸化防止にきわめて効果的であることを知
った。また、同時に、ガスリークによる内張りの損耗を
軽減することもてきる。さらに、ガスシールによる冷却
作用で、浸漬管およびその周辺部が溶鋼からの加熱を受
けて生ずる問題を解決することができた。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、円筒状芯金の内周および外周を耐火物で被覆
した浸漬管を下端に備え、かつ、脱ガス槽の内張りの一
部または全部を炭素含有耐火物とした真空脱ガス装置に
おいて脱ガス処理中に、前記浸漬管の外周を不活性ガス
でガスシールすることを特徴とした、真空脱ガス装置内
張りの保護方法である。

（作　用） 第１図にもとづいて説明すると、真空脱ガス装置の脱ガ
ス処理中は脱ガス槽（３）が減圧されているため、従来
はその減圧作用で空気が浸漬管（１）の外周から侵入し
、耐火物（５）のキレツあるいは組織中の気孔などを通
り、円筒状芯金（４）の下端を迂回して浸漬管（１）内
側に入り、さらに耐火物の目地あるいは耐火物と鉄皮（
１２）との間を通って、真空槽（３）の炭素含有耐火物
（１１）の背面に達する。

これに対し、本発明では例えばガス導入管（７）によっ
テアルゴンガス、窒素ガスなどの不活性ガスを供給し、
浸漬管（１）の外周をガマシールする。これにより、浸
漬管（１）外周からの空気の侵入がしゃ断され、脱ガス
槽（３）の炭素含有耐火物（９）中の炭素の酸化が防止
される。

また、空気は酸素を含んでいるために反応性が高く、内
張り内部へリークした場合に、リーク部分が大きく損耗
されるが、本発明ではリークするガスが反応性のないア
ルゴンガスとなって、リーク部分の損耗が極めて少なく
なる。

さらに、本発明では不活性ガスによって浸漬管（１）お
よびその周辺部が冷却される。溶鋼からの加熱を受けて
生じる浸漬管（１）およびその周辺部の損傷、あるいは
浸漬管（１）の補修・取換えの作業性低下を、この不活
性ガスの冷却作用で解消することができる。

（実施例） 以下、本発明方法の実施例を第１図ないし第４図に示す
装置例にもとづいて説明する。

第１図において、浸漬管（１）は、フランジ（２）によ
って脱ガス槽（３）の下端に着脱自在に取付けられてい
る。浸漬管（１）は、骨格としての円筒状芯金（４）の
外周および内周を耐火物（５）で被覆してなる。耐火物
（５）は不定形耐火物、定形耐火物を問わないが、一般
には外周、内周ともに不定形耐火物にするか、または外
周を不定形耐火物、内周を定形耐火物で構成される。

以上からなる浸漬管（１）の外周に覆い（６）を設ける
。

覆い（６）は耐熱性のものであれば材質を問わないが耐
久性、経済性などの点で金属製が好ましい。几■式真空
脱ガス装置のように浸漬管（１）が二つある場合は、一
つの覆いで両方を包囲してもよいが、浸漬管（１）の着
脱あるいはその補修のじゃまになりやすいので、それぞ
れの浸漬管に別々の覆い（６）を設けるのが好ましい。

覆い（６）の取付は個所も、浸漬管（１）の着脱や補修
にじゃまにならないよう、浸漬管（１）に対して行うの
が好ましい。不活性ガス導入管（７）は覆い（６）に接
続し、覆い（６）と浸漬管（１）外周との間に不活性ガ
スを導入できるようにしている。

内張りに使用する炭素含有耐火物（１１）の具体的材質
は特に限定されるものではないが、炭素の含有量は３ｗ
ｔ％以上が好ましい。３ｗｔ％未満では炭素がもつスラ
グ浸透防止の効果が得られない。炭素以外の耐火原料を
組み合わせる場合は、例えば電融、焼結または天然のマ
グネシア、カルシア、ドロマイトクリンカ−１合成マグ
ドロクリンカー、アルミナ、スピネル、ピクロクロマイ
ト、ジルコニア、電融または焼結のマグクロなどの酸化
物原゛料、あるいは炭火珪素、炭火はう素等の非酸化物
原料から選ばれる一種または二種以上が使用される。さ
らに必要に応じて、ＡＪ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｃａなど
の金属またはその合金、その他を添加する。

炭素含有耐火物の製造は、以上の配合物に例えばフェノ
ール樹脂、フラン樹脂、タールピッチなどの結合剤を添
加し、混線、成形後、不焼成品の場合には１０．０〜４
００’Ｃで熱処理し、これによって結合剤のタールまた
は樹脂中の揮発分を除去し、強度を発現させる。また、
結合剤が硬化性樹脂の場合にはこの熱処理によって熱硬
化が起こり、強度が発現する。焼成品はさらに８００″
Ｃ以上、好ましくは９００〜１５００℃の高温度に熱処
理することによって、タールまたは樹脂結合から炭素結
合を形成させる。以上のような定形耐火物に限らず、炭
素を含有したものであれば不定形耐火物も対象となる。

このようにして得られる炭素含有耐火物により、真空脱
ガス装置の一部または全部を内張りを構成する。不定形
耐火物の場合は、流し込み、スタンプ、吹付けなどの方
法で施工されます。

そして、この真空脱ガス装置の操業方法は、例えば昭和
５４年５月１５日・耐火物技術協会発行・第３７１ル３
７３ いるように、浸漬管（１）を取鍋内の溶鋼（３）に浸漬
した状態で脱ガス槽（３）を減圧し、溶鋼（３）を吸い
上げ、流入飛散きせて脱ガス処理を行なう。

本発明ではこの脱ガス処理中に、浸漬管（１）の外周面
を不活性ガスでガスシールする。不活性ガスの種類はア
ルゴンガスまたは窒素ガスなどが例示される。

ガスシールには、不活性ガスを直接吹付けても効果が得
られる。しかし、ガス使用量の節約と、より完全なガス
シールを行うためには、図に示す装置例のように、浸漬
管（１）に覆い（６）を設けるのが好ましい。

第２図ないし第４図は、浸漬管（１）部の他の装置例を
示す。

第２図は、覆い（６）の上方を浸漬管（１）外周に密着
させたものである。図には示していないが、覆い（６）
は必ずしも浸漬管（１）の上方まで包囲する必要はなく
、例えば上方をガラス質の釉薬でコーティングして非通
気性とし、残りの部分に覆いを設けてガスシールするよ
うにしてもよい。

−３図は、浸漬管（１）の外周と覆い（６）とを密着さ
せたものである。不活性ガスが浸漬管（１）の周方向に
流れやすくするため、不活性ガス導入管（７）を接続し
た個所に、浸漬管（１）の外周に沿って凹溝（９）を設
けるのが好ましい。この例では凹溝（９）を浸漬管（１
）の外周に設けたが、覆い（６）の内周に設けてもよい
。不活性ガスは耐火物（５）組織の気孔中に流入し、浸
漬管をガスシールする。この場合、覆い（６）を密着し
たことによって浸漬管（１）が嵩ばらず、浸漬管（１）
の着脱が容易となる。

第４図は、セラミックファイバー、多孔質耐火物などの
多孔質部材（１０）を介して覆い（６）を設けたもので
ある。不活性ガスは、この多孔質部材（１ｏ）中に流入
し、浸漬管（１）をガスシールする。なお、覆い（６）
の下端部と溶鋼（３）場面との間に多少の隙間が生じて
も、アルゴンガスが覆い（６）内から外に向って流れる
ため、浸漬管（１）外周は完全にガスシールされる。

つぎに、本発明の効果を確認するために行った試験結果
を示す。

鱗状黒鉛１５ｗｔ％、残部マグネシアクリンカ−よりな
る配合物に、結合剤として固定炭素量４５％、粘度ａｏ
ｏ　ｃｐｓのフェノール樹脂を外掛５ｗｔ％添加し、混
線、成形後２５０℃で２４時間乾燥して得た不焼成マグ
ネシア−炭素質煉瓦を、脱ガス槽下部の一部の内張りと
して使用したＲＨ式真空脱ガス装置の操業において、本
発明例では脱ガス処理中に浸漬管の外周を不活性ガスで
ガスシールした。

この比較例として、前記不焼成マグネシア−炭素質煉瓦
を内張りとして使用し、浸漬管の外周をガスシールしな
い従来方法で操業した。

試験結果は次のとおりである。

※試験方法 （１）煉瓦の寸法は、長さ２８０■に統一した。耐酸化
性は、炉止め後、煉瓦の長さ方向に対する背面酸化寸法
を測定した。

（２）炉寿命は、煉瓦の損耗状況を観察し、何回の脱ガ
ス処理まで耐用したかを測定した。

（効　果） 本発明は、以上にも述べたとおり、浸漬管の外周を不活
性ガスでガスシールすることによって、脱ガス槽内張り
の炭素含有耐火物の酸化を防止できるという予想し得な
い効果を得たものである。

したがって、内張りに炭素含有耐火物を使用しても、従
来のように耐火物の寿命末期に溶損が急速に進む現象が
なくなり、炭素含有耐火物がもつスラグ浸透防止などの
効果をいかんなく発揮することができる。

また、本発明によれば次のような効果もあり、真空脱ガ
ス装置の稼動率向上に大きく寄与することができる。

（１）アルゴンガスで浸漬管表面が冷却され、しかも浸
漬管表面からの輻射熱の部が覆いによってさえぎられる
ので、浸漬管近傍の温度が下り、浸漬管の着脱、補修等
の作業を容易、かつ迅速に行うことができる。

（２）アルゴンガスの冷却作用で取鋼中の溶鋼表面に浮
遊するスラグの温度が低下し、真空槽低部への輻射熱が
軽減され、鉄皮の熱膨張およびそれによる変形を少なく
する。これにより、鉄皮の熱膨張や変形が原因する内張
りのキレッや目地開きを防止する。

（３）不活性ガスの冷却作用でフランジ部の温度が低く
なり、フランジの変形やそのフランジに介在されるパツ
キンの変質を押え、フランジ部からのガスリークを防止
する。

（４）浸漬管内部にガスリークすると、リーク部分の溶
損が大きいことが知られている。本発明によると、浸漬
管内部にリークするガスは反応性のないアルゴンガスと
なり、空気の場合に比べて溶損が少なくなる。

（５）浸漬管の寿命決定の大きな要因に、浸漬管の下端
が熱膨張で末広がりに拡大することがある。

この拡大によって耐火物にキレッや目地開きを生じ、溶
損が促進されると共に、下端の耐火物が脱落スルことも
ある。本発明ではアルゴンガスの冷却作用で浸漬管下端
の拡大を押さえるＬともできる。

【図面の簡単な説明】

図はいずれも本発明方法を説明するためのもので、第１
図は真空脱ガス装置要部縦断面図、第２図ないし第４図
は真空脱ガス装置浸漬部の縦断面図を示す。 １・・・・・・・・・浸漬管　　　　２・・・・・川・
フランジ３・・・・・・・・・脱ガス槽　　　８・・・
・・・・・・溶　鋼４・・・・・・・・・円筒状芯金　
　　９・・・・・・・・・凹　溝５・・・・・・・・・
耐火物　　　　１０・・・・・・・・・多孔質部材６・
・・・・・・・・覆　い　　　　　１１・・・・・・・
・・炭素含有耐火物７・・・・・・・・・不活性ガス導
入管１２・・・・・・・・・鉄　皮特許出願人　播磨耐
火煉瓦株式会社 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 円筒状芯金（４）の内周および外周を耐火物（５）で被
   覆した浸漬管（１）を下端に備え、かつ、脱ガス槽（３
   ）の内張りの一部または全部を炭素含有耐火物（１１）
   とした真空脱ガス装置において、脱ガス処理中に、前記
   浸漬管（１）の外周面を不活性ガスでガスシールするこ
   とを特徴とした、真空脱ガス装置内張りの保護方法。