(57)【要約】 【課題】  耐火材の亀裂の発生が抑えられた浸漬管を提供すること。【解決手段】  本発明の浸漬管４は、表面にスタッド４３，４４がもうけられた耐熱性金属よりなる筒状の芯管４０と、スタッド４３，４４を内包した状態で、芯管４０の内側，外側及び先端に配置される耐火材４２，４３と、を有し、先端が溶湯に浸漬される浸漬管４であって、芯管４０の先端には、径方向内方に向かって伸びる本体部４４１と、本体部４４１の先端にもうけられた拡幅した先端部４４２と、を備えた先端スタッド４４を有することを特徴とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面にスタッドがもうけられた耐熱性金属よりなる筒状の芯管と、
該スタッドを内包した状態で、該芯管の内側，外側及び先端に配置される耐火材と、
を有し、先端が溶湯に浸漬される浸漬管であって、
該芯管の先端には、径方向内方に向かって伸びる本体部と、該本体部の先端にもうけられた拡幅した先端部と、を備えた先端スタッドを有することを特徴とする浸漬管。
【請求項２】
前記先端スタッドは、前記芯管の外周面又は内周面に接合された軸方向にのびる接合部と、該接合部の先端にもうけられ径方向内方に向かってのびる前記本体部と、該本体部の先端にもうけられた前記先端部と、を有する請求項１記載の浸漬管。
【請求項３】
前記芯管の先端と前記本体部の距離が異なる複数の先端スタッドを有する請求項１〜２のいずれかに記載の浸漬管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、先端が金属溶湯に浸漬される浸漬管に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、溶鋼などの金属溶湯を真空室に吸引することにより、溶鋼などの金属溶湯を脱ガス処理する真空脱ガス装置が提供されている。
【０００３】
真空脱ガス装置は、真空室を形成する炉体と、炉体の下部に２個並設された浸漬管と、各浸漬管の上部に配置された環流管と、を備えている。溶鋼等の金属溶湯を脱ガス処理するときには、取鍋の溶鋼などの金属溶湯に各浸漬管の下部を浸漬させた状態で、一方の浸漬管及び環流管を経て、溶鋼などの金属溶湯を真空室に吸引して脱ガスする。脱ガスされた溶鋼などの金属溶湯は、他方の環流管及び浸漬管を経て取鍋に戻る。
【０００４】
そして、浸漬管は、筒状の芯管と芯管の内側及び外側に一体的に形成された耐火材とをもつように形成されている。耐火材を芯管に固定するために、芯管の外周には、線材をＶ字状やＹ字状等の形状に成形したスタッドが溶接され、耐火材がこのスタッドを内包するように形成されている。このような構成となることで、耐火材がスタッドに係止され、耐火材が固定される。
【０００５】
また、浸漬管において、耐火材を係合するスタッドは、芯管の先端にも接合されている。従来の浸漬管においては、芯管の先端部に、Ｖ字状のスタッドが、Ｖ字が開く向きで接合されている。
【０００６】
この浸漬管は、金属溶湯にその先端部が浸漬されて内部を金属溶湯が流れることが繰り返されると、浸漬管の外表面を形成する耐火材に亀裂が発生するという問題が発生していた。
【０００７】
特に、浸漬管を金属溶湯に浸漬すると、金属溶湯からの熱により、筒状の芯管の先端が開く方向に変形（熱膨張）を生じる。この芯管の先端の拡径により、芯管の先端において、耐火材の亀裂や脱落が発生しやすくなっていた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記実状に鑑みてなされたものであり、先端における耐火材の亀裂の発生が抑えられた浸漬管を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明者等は、耐火材の亀裂の発生が、芯管の先端が開く方向に変形することに由来することに着目し、本発明をなすに到った。
【００１０】
すなわち、本発明の浸漬管は、表面にスタッドがもうけられた耐熱性金属よりなる筒状の芯管と、スタッドを内包した状態で、芯管の内側，外側及び先端に配置される耐火材と、を有し、先端が溶湯に浸漬される浸漬管であって、芯管の先端には、径方向内方に向かって伸びる本体部と、本体部の先端にもうけられた拡幅した先端部と、を備えた先端スタッドを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の浸漬管は、耐火材を芯管に固定するスタッドのうち、芯管の先端にもうけられる先端スタッドを、径方向内方に向かって伸びる本体部と、本体部の先端にもうけられた拡幅した先端部と、を備えたものとしている。すなわち、先端スタッドが、径方向内方側が拡幅した形状であるため、芯管の先端が開く方向（拡径する方向）に変形を生じようとしても、この先端スタッドにより芯管の変形が規制される。この結果、芯管が熱膨張したときに耐火材に加える応力が小さくなり、耐火材に亀裂が発生する不具合が発生しにくくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例の真空脱ガス装置の構成を示した図である。
【図２】浸漬管の構成を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の浸漬管は、表面にスタッドがもうけられた耐熱性金属よりなる筒状の芯管と、スタッドを内包した状態で、芯管の内側，外側及び先端に配置される耐火材と、を有し、先端が溶湯に浸漬される浸漬管である。
【００１４】
本発明の浸漬管における芯管は、鋼や合金鋼等の従来公知の耐熱性金属で構成される筒状（管状）の部材である。また、一般的な芯管の断面形状は略円形であるが、特にこれに限定されるものではなく、楕円形等であってもよい。
【００１５】
本発明の浸漬管における耐火材は、スタッドを内包した状態で、芯管の内側，外側及び先端に配置される部材であり、浸漬管が浸漬した溶湯及び浸漬管内を流れる溶湯からの熱が直接芯管に流れることを防止する部材である。耐火材としては、従来公知の耐火材を用いることができ、例えば、マグネシア−クロム質、マグネシア−カーボン質、アルミナ−クロム質、アルミナ−カーボン質、アルミナ−マグネシア質、アルミナ−マグネシア−カーボン質、アルミナ−スピネル−カーボン質等の耐火材料を使用することができる。
【００１６】
そして、本発明の浸漬管は、芯管の先端に、径方向内方に向かって伸びる本体部と、本体部の先端にもうけられた拡幅した先端部と、を備えた先端スタッドを有する。この先端スタッドにより、溶湯からの熱が芯管に伝わって、芯管の先端が開く方向（拡径する方向）に変形しようとしても、内径側が拡幅した先端スタッドの形状により、変形が抑えられる。この結果、芯管が熱膨張したときに耐火材に加える応力が小さくなり、耐火材に亀裂が発生する不具合が発生しにくくなる。
【００１７】
具体的には、先端スタッドは、内径側が拡幅した形状に形成されている。そして、先端スタッドが耐火材に内包されていることから、先端スタッドの先端部は耐火材に埋まった状態となっている。そして、芯管の先端が開く方向に変形しようとすると、先端スタッドも、径方向外方に変移しようとする。しかし、先端スタッドの拡幅した先端部が耐火材に埋まった状態であるため、耐火材により先端部の変移が規制される。先端スタッドの先端部の径方向外方への変移が規制されることから、先端スタッド自身の変移が規制され、この結果、芯管の先端が変形することが規制される。この結果、芯管の熱膨張による変形が抑えられ、芯管が耐火材に加える応力が小さくなり、耐火材に亀裂が発生する不具合が発生しにくくなる。
【００１８】
先端スタッドは、芯管の外周面又は内周面に接合された軸方向にのびる接合部と、接合部の先端にもうけられ径方向内方に向かってのびる本体部と、本体部の先端にもうけられた先端部と、を有することが好ましい。先端スタッドがこのような形状をなすことで、先端スタッドによる芯管の先端の変形が抑えられる。
【００１９】
先端スタッドの本体部は、径方向内方に向かってのびるときに、軸方向の位置が変化してもよいが、製造の容易さ等の理由から軸方向に垂直な方向に沿ってのびることが好ましい。
【００２０】
先端スタッドの数は、３カ所以上であれば特に限定されるものではなく、その配置は芯管の周方向における間隔が均一となるようにもうけることが好ましい。複数の先端スタッドを周方向に均一にもうけることで、芯管の先端が開く方向に変形するときの応力が偏らなくなる。
【００２１】
芯管の先端と本体部の距離が異なる複数の先端スタッドを有することが好ましい。すなわち、浸漬管が、芯管の先端から本体部までの距離が異なる複数の先端スタッドを有することで、先端スタッドが耐火材に応力を加える軸方向位置が偏らなくなり、浸漬管の先端での耐火材の損傷が抑えられる。
【００２２】
本発明の浸漬管は、芯管の先端に先端スタッドを備えた構成となっていれば、それ以外の構成は、従来公知の浸漬管と同様の構成とすることができる。
【００２３】
芯管は、特に限定されるものではなく、二重管であっても、内周と外周の少なくとも一方に定型耐火物を一部あるいは全部用いる場合であっても、いずれの構成であってもよい。
【００２４】
本発明の浸漬管において、芯管の外周面には、外方に向かって突出するスタッドが接合されていることが好ましい。スタッドは、鋼や合金鋼等の金属製の円管状、丸棒状、角棒状、板状の部材を用いて構成させることができる。このスタッドの形状は特に限定されるものではないが、耐火材を効果的に支持するためには、耐火材との間に大きな接触抵抗が生じる形状が望ましく、例えば、Ｖ字形、Ｔ字形、Ｌ字形、Ｙ字形等の屈曲・分岐した形状とすることができる。
【００２５】
また、スタッドは、複数設けられ、芯管の表面に広く分散するように設けることが好ましい。これにより、耐火材を広い面積で支持することが可能となる。
【実施例】
【００２６】
以下、実施例を用いて本発明を具体的に説明する。
【００２７】
本発明の実施例として、浸漬管を備えた真空脱ガス装置を製造した。
【００２８】
（真空脱ガス装置）
本実施例の真空脱ガス装置の全体構造は、図１に示したように、減圧室１を有する炉体２と、炉体２の底部に設けられた２個の環流管３と、各環流管３の下部に連設された浸漬管４とを備えている。
【００２９】
図１に示したように、高温の金属溶湯５は、一方の浸漬管４、その上方に配置されている一方の環流管３の溶湯通過路６から減圧室１に移動し、減圧室１で真空脱ガス処理された後、他方の環流管３の溶湯通過路６から他方の浸漬管４を経て吐出され、取鍋に戻される。これを繰り返すことにより、容器内の金属溶湯の脱ガス処理が実行される。
【００３０】
図２に本実施例における浸漬管の断面図を示した。浸漬管４は、円筒状をなす芯管４０と、芯管４０の内側にほぼ円筒形状に形成された耐火材よりなる内筒部４１と、芯管４０の外側および下端面を一体的に覆う耐火材よりなる円筒形状をなす外筒部４２と、をもつ。
【００３１】
芯管４０は、炭素鋼である金属板により円筒形状に形成されている。芯管４０の下端部には、内筒部４１を受ける取付板４６が溶接されている。芯管４０の外周面には、Ｖ字形状のスタッド４３が複数個、溶接により芯管４０の外周面に固定されている。芯管４０の下端部には、径方向内方に向かってのびる先端スタッド４４が複数個、溶接されている。
【００３２】
スタッド４３は、耐熱性金属線材をＶ字状に成形し、Ｖ字の谷の頂点を芯管４０の外周面に溶接している。また、Ｖ字状のスタッド４３は、芯管４０の先端の端面にも溶接している。
【００３３】
先端スタッド４４は、耐熱性金属線材を先端がＶ字状の略Ｌ字状に成形し、基端を芯管４０の外周面に溶接している。先端スタッド４４は、芯管４０の外周面に接合された軸方向にのびる接合部４４０と、接合部４４０の先端にもうけられ径方向内方に向かってのびる本体部４４１と、本体部４４１の先端にもうけられた先端部４４２と、を有している。本体部４４１は、軸方向に垂直な平面に沿ってのびるように形成されている。先端部４４２は、先端が拡幅したＶ字状を有し、Ｖ字の谷の頂点が本体部４４１に接合されている。先端部４４２が拡幅する方向は、軸方向に垂直な平面に対して交差する。
【００３４】
また、先端スタッド４４は、芯管４０の周方向にそって均一な間隔で、複数個（本実施例では２４個）が接合されている。
【００３５】
複数の先端スタッド４４は、芯管４０の先端から本体部４４１までの距離が短い先端スタッド４４Ａと、芯管４０の先端から本体部４４１までの距離が長い先端スタッド４４Ｂの二種類が用いられる。二種類の先端スタッド４４Ａ，Ｂは、芯管４０の周方向で交互に位置するようにもうけられている。
【００３６】
内筒部４１の内周面４１ａにより、高温の溶湯が通過する垂直方向に延びる溶湯通路４５が形成されている。内筒部４１を形成する耐火材は、ＭｇＯ−Ｃｒ２Ｏ３質のレンガを組み合わせて形成されている。
【００３７】
外筒部４２を構成する耐火材は、スタッド４３及び先端スタッド４４に機械的に係合している。このため浸漬管の使用期間が長期化して外筒部４２に亀裂が仮に発生したとしても、耐火材よりなる外筒部４２の脱落がスタッド４３及び先端スタッド４４により抑制される。この外筒部４２は、不定形耐火材により形成される。
【００３８】
外筒部４２を構成する不定形耐火材は、アルミナ−マグネシア質とされており、耐火材粉粒体と水硬性セメントと水とを混練して形成されているため、固化前の状態では流動性をもつ。固化した不定形耐火材は、スタッド４３及び先端スタッド４４と機械的に係合するため、外筒部４２に亀裂が生じたときであっても、外筒部４２の脱落が抑制される。
【００３９】
本実施例の真空脱ガス装置の浸漬管４は、先端スタッド４４が内径側が拡幅した形状に形成されている。そして、先端スタッド４４が耐火材よりなる外筒部４２に埋まるように内包されている。このため、熱膨張により芯管４０の先端が開く方向に変形しようとすると、先端スタッド４４も、径方向外方に変移しようとする。しかし、先端スタッド４４の拡幅した先端部４４２が外筒部４２に埋まった状態であるため、外筒部４２により先端部４４２の変移が規制される。先端スタッド４４の先端部４４２の径方向外方への変移が規制されることから、先端スタッド４４自身の変移が規制され、この結果、先端スタッド４４が溶接されている芯管４０の先端が変形することが規制される。この結果、芯管４０の熱膨張による変形が抑えられ、芯管４０が外筒部４２に加える応力が小さくなり、耐火材に亀裂が発生する不具合が発生しにくくなる。
【００４０】
さらに、本実施例の真空脱ガス装置の浸漬管４は、二種類の先端スタッド４４Ａ，Ｂが芯管４０の周方向で交互に位置するように、周方向に均一な間隔でもうけられている。複数の先端スタッド４４が周方向で均一にもうけられたことで、芯管４０の先端が開く方向に変形するときの応力が偏らなくなり、外筒部４２が受ける応力も偏らなくなる。この結果、外筒部４２が損傷を生じにくくなる。
【００４１】
さらに、二種類の先端スタッド４４Ａ，Ｂが芯管４０の周方向で交互に位置することで、先端スタッド４４Ａ，Ｂの先端部４４２が同一平面に位置しなくなり、先端スタッド４４が外筒部４２に応力を加える軸方向位置が偏らなくなる。この結果、先端スタッド４４Ａ，Ｂの先端部４４２が同一平面に位置する場合よりも、より浸漬管４の先端での外筒部４２の損傷が抑えられる。
【００４２】
このように、本実施例の浸漬管４は、耐火材よりなる外筒部４２の損傷が抑えられた浸漬管となっている。
【符号の説明】
【００４３】
１：真空脱ガス装置
２：炉体
３：環流管
４：浸漬管                      ４０：芯管
４１：内筒部                    ４２：外筒部
４３：スタッド                  ４４：先端スタッド
４５：溶湯通路                  ４６：取付板
５：金属溶湯
【図１】
2010168601.tif 000003
【図２】
2010168601.tif 000004