(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
黒鉛球状化や脱硫の処理を施す溶湯を入れる取鍋と、取鍋の上に載せて取鍋の開口部を塞ぐ取鍋蓋からなる溶湯処理容器であって、
取鍋と取鍋蓋は、鉄皮の内側に耐火物を取り付けて形成されており、取鍋蓋は円筒形の側壁部と円盤状の天井部とからなり、取鍋蓋の下端部には、取鍋蓋の外周から内側に伸びて取鍋蓋の耐火物を下から支持する受け部材が設けられ、取鍋蓋を取鍋の上に載せたときに、受け部材の下面が取鍋の上面に接触し、受け部材は前記側壁部の下端を一周するリング形状であり、受け部材の内径を前記側壁部の内径に合わせたことを特徴とする溶湯処理容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶湯を処理する際に使用する溶湯処理容器に関し、特に溶湯の黒鉛球状化処理や脱硫処理の際に用いられる溶湯処理容器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、溶融鋳鉄を黒鉛球状化処理する場合や溶銑の脱硫処理を行う場合、それら溶融鋳鉄や溶銑（以下、溶湯という）の処理容器として、取鍋と取鍋蓋がよく用いられてきた。取鍋と取鍋蓋は、ともに鉄皮の内側に耐火物を張り付けた耐熱構造となっており、溶湯を入れた取鍋の上に取鍋蓋を載せて、取鍋の開口部を塞ぎ、溶湯を処理する際の保持容器として使われる。
取鍋蓋で取鍋の開口部を塞ぐのは、黒鉛球状化剤や脱硫剤を取鍋内の溶湯に添加すると、溶湯がそれら添加剤と反応して激しく波打ち、取鍋の開口部から外へ飛び出す恐れがあるからである。
【０００３】
図７は、ダクタイル鋳鉄を溶製するための黒鉛球状化処理の一例として、ワイヤーインジェクション法による処理を示したものである。この方法では、黒鉛球状化剤として、Ｍｇを含有するワイヤー（以下、Ｍｇワイヤーという）が用いられる。
この図に示される黒鉛球状化処理設備は、Ｍｇワイヤー設備と呼ばれ、主に、溶湯処理容器３とワイヤーコイル５、ワイヤー供給装置４から構成されている。また、溶湯処理容器３は、取鍋２と取鍋蓋１から構成されている。
【０００４】
溶湯の黒鉛球状化処理は、溶湯２２を入れた取鍋２の上に取鍋蓋１を載せてから、ワイヤー供給装置４を起動させ、ワイヤーフィーダ４１内部の送りローラー４２を回して行う。
送りローラー４２の回転により、ワイヤーコイル５からＭｇワイヤー５１が引き出されると共に、Ｍｇワイヤー５１の先端が、ガイドパイプ４３と取鍋蓋１の貫通孔１０を通って、取鍋内の溶湯２２の表面、すなわち湯面へ、連続的に射し込まれる。
【０００５】
Ｍｇワイヤー５１が溶湯２２に投入されると、すぐに、ワイヤーに含有されるＭｇが溶湯に添加されて反応し、溶湯中に含まれる黒鉛の球状化が促進される。
このＭｇの添加反応により、湯面は激しく波打ち、溶湯の飛散が起こって、溶湯の一部が取鍋や取鍋蓋の耐火物２１，１１に付着する。
【０００６】
黒鉛の球状化が完了すると、送りローラー４２の回転を止めてＭｇワイヤー５１の投入を終え、続いて、チェーン１３を巻いて取鍋蓋１を取鍋２の上に吊り上げる。
【０００７】
ここで、取鍋２と取鍋蓋１は、鉄皮２４，１７の内側に耐火物２１，１１を張り付けた二層構造となっているが、黒鉛球状化処理の際に耐火物２１，１１に付着した溶湯が、そのまま冷えて地金６１となって、耐火物２１，１１の一部を引き剥がしながら落下することがある。
【０００８】
特に耐火物の損傷が激しいのは、取鍋蓋を取鍋に載せたときに取鍋と取鍋蓋が接触する部分である。すなわち、取鍋蓋の下端と取鍋の上端の損傷が激しい。
これは、この部分に地金が付着した状態で、取鍋蓋を吊り上げて取鍋から引き離したときは、取鍋側にも付着している地金６１が取鍋蓋の耐火物を引き剥がすためと考えられる。
一部の耐火物が剥がれて欠損部６２ができ、それが広がって損傷が進むと、ほかの部分が健全であっても、損傷部分を補修するために、取鍋蓋や取鍋を取り替えなければならない。
【０００９】
このような溶湯処理容器の損傷を防ぐために、取鍋蓋を鋳鉄製又は水冷構造の金属製にする技術が開示されている。（特許文献１）
これは、取鍋蓋を鋳鉄製又は水冷構造の金属製にすることで、取鍋蓋の内面を滑らかにして溶湯の付着が起こりにくくし、その上、溶湯が付着して出来る地金を急冷し、地金が成長する前に自然に剥がれ落ちる様にしたものである。
また、取鍋蓋が金属のみから成り、耐火物をライニングしていないので、耐火物が部分的に剥がれ落ちることも無い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００４−２３８６７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、鋳鉄製の取鍋蓋は、耐火物をライニングしていないので、溶湯からの放射熱を直接受けて、赤熱される。そのまま使い続けると、割れや亀裂が発生して強度が低下するため、長期間の連続使用には耐えられない。このような割れや亀裂が発生すると、部分的な補修では済まず、取鍋蓋全体の更新が必要となる。
また、取鍋蓋を水冷構造にすると、蓋自体の構造が複雑となる上、水冷用の配管も必要となり、設備全体が複雑化する。
本発明は、耐火物の損傷が少なく長期間続けて使用することができ、その上、損傷部分が発生しても、全体の更新は必要なく、部分的な補修で済む溶湯処理容器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】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明の溶湯処理容器は、黒鉛球状化や脱硫の処理を施す溶湯を入れる取鍋と、取鍋の上に載せて取鍋の開口部を塞ぐ取鍋蓋からなる溶湯処理容器であって、取鍋と取鍋蓋は、鉄皮の内側に耐火物を取り付けて形成されており、取鍋蓋の下端部には、取鍋蓋の外周から内側に伸びて取鍋蓋の耐火物を下から支持する受け部材が設けられ、取鍋蓋を取鍋の上に載せたときに、受け部材の下面が取鍋の上面に接触するようにしたのである。
【００１３】
この溶湯処理容器によれば、取鍋蓋の下部のうち、特に地金が出来やすく耐火物の損傷が起こりやすい下端部に、溶湯が付着して地金ができた場合でも、受け部材が耐火物を下から支持しているので、耐火物の剥がれが発生しない。
【００１４】
また、前記受け部材を、取鍋の耐火物の内面よりも内側に突出しないようにすることもできる。
耐火物よりも内側に突出しなければ、受け部材が溶湯の熱に直接さらされることが無いので、取鍋蓋が熱の影響を受けにくい。
【００１５】
前記受け部材を、取鍋蓋の下端部を一周するリング形状とすることもできる。
受け部材の形状を、取鍋蓋の下端部を一周するリング形状とすれば、取鍋蓋下部の全周の耐火物を受け部材が下から支持するので、全周に亘り、耐火物剥がれを防止できる。
【００１６】
また、取鍋の外周から内側に伸びて取鍋の耐火物を上から押さえる被せ部材を取鍋の上面に取り付け、取鍋蓋を取鍋の上に載せたときに、受け部材の下面が被せ部材の上面に接触するようにすることもできる。
被せ部材が取鍋上部の耐火物を上から押さえるので、取鍋上部の耐火物剥がれを防止できる。
【００１７】
さらに、被せ部材の形状を、取鍋の上面に沿って一周するリング形状とすることができる。
被せ部材の形状を、取鍋の上面に沿って一周するリング形状とすれば、取鍋上部の全周の耐火物を上から押さえるので、全周に亘り、耐火物剥がれを防止できる。
【発明の効果】
【００１８】
この発明は、以上のように、取鍋蓋の下面に受け部材を設けて耐火物の剥がれを少なくしたので、溶湯処理容器を長期間続けて使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるＭｇワイヤー設備の説明図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における溶湯処理容器の縦断面図である。
【図３】同、Ａ−Ａ矢視図である。
【図４】本発明の他の実施形態における取鍋蓋の縦断面図であり、（ａ）は第２の実施形態に対応し、（ｂ）は第３の実施形態に対応する。
【図５】本発明の第４の実施形態における溶湯処理容器の縦断面図である。
【図６】同、Ｂ−Ｂ矢視図である。
【図７】従来のＭｇワイヤー設備の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の各実施形態を、図面に基づいて説明する。なお、前述したＭｇワイヤー設備と共通する部材については同じ符号を付し、説明を省略する。
まず、第１の実施形態について、図１〜図３を使って説明する。
【００２１】
図１は、本発明の第１の実施形態におけるＭｇワイヤー設備を示し、このＭｇワイヤー設備は、溶湯処理容器３とワイヤー供給装置４、ワイヤーコイル５から構成される。
溶湯処理容器３は、円筒形の取鍋２の上に円筒形の取鍋蓋１を被せた密閉容器である。
ワイヤーコイル５は、Ｍｇを主に含有する一本のワイヤー（金属線材：Ｍｇワイヤー）をコイル状に巻いた物で、ワイヤーの一端を引っ張ると順次巻きが解けてワイヤーが引き出される構造となっている。
ワイヤー供給装置４は、ワイヤーフィーダ４１と送りローラー４２、ガイドパイプ４３から成っている。
【００２２】
ワイヤーコイル５から引き出されるＭｇワイヤー５１は、このワイヤーフィーダ４１内の４基の送りローラー４２の間に挟まれるとともに、ガイドパイプ４３内を通って、溶湯処理容器３へと伸びている。送りローラー４２を回転させると、Ｍｇワイヤー５１が溶湯処理容器３の方へ連続的に送り出される仕組みとなっている。
【００２３】
図２と図３は、本発明の第１の実施形態における溶湯処理容器を示し、溶湯処理容器３は取鍋蓋１と取鍋２からなり、取鍋１と取鍋蓋２は、何れも、鉄皮１７，２４の内側に耐火物１１，２１をライニングした断熱構造となっている。
耐火物１１，２１は、共にアルミナ系材のものを使用している。
【００２４】
取鍋蓋１は、円筒形の側壁部１９と、円盤状の天井部１９’とからなり、何れの部分も、鉄皮１７の内側に厚み１００ｍｍの耐火物１１を張り付けた二層構造になっている。
鉄皮１７は、厚さ２５ｍｍの鋼板で出来ており、外径寸法を取鍋に合わせた円形鋼板の下に、同じく鋼板を曲げてつくった管状体を同心で溶接して、形作られている。
天井部１９’の中央付近には、Ｍｇワイヤー５１とガイドパイプ４３を通す貫通孔１０が設けられている。
また、天井部１９’の上面には、チェーンを掛ける吊り手１２が二カ所に取り付けられており、チェーン１３を巻き上げると、取鍋蓋１が吊り上げられる仕組みとなっている。
【００２５】
側壁部１９の鉄皮の下端には、円形の蓋リング１５が取鍋蓋と同心で溶接されている。
蓋リング１５は、既述の受け部材の一実施形態である。
この蓋リング１５は、厚みが２５ｍｍで、幅Ｗ１が１６０ｍｍ程度の鋼材で、リングの内径を耐火物１１，２１の内径と合わせ、リングの外径は側壁部１９の外径よりも少し大きくなっている。そのため、蓋リング１５の外側が、側壁部１９の外面より外に突出している。
このリングの突出部１６の上面と側壁部１９外面との間に、補強用の縦リブ１４を取り付け、蓋リング１５と側壁部１９外面との接続をより強固にし、蓋リング１５の変形も抑えている。縦リブ１４は、取鍋蓋１の周方向に一定間隔で取り付けられている。
【００２６】
取鍋２は、円筒形の側壁部２５と、円盤状のボトム部２６とから成り、上に開口している。
側壁部２５とボトム部２６の何れの部分も、取鍋蓋１と同様に、鉄皮２４の内側に厚み１００ｍｍの耐火物２１を張り付けた二層構造になっている。
側壁部２５外面とボトム部２６下面の鉄皮２４は、厚さ１２〜１６ｍｍ程度の鋼板で出来ており、溶接などで強固に一体化されている。
側壁部２５の上端には、円形の取鍋リング２３が設けられている。
【００２７】
取鍋リング２３は、既述の被せ部材の一実施形態である。
この取鍋リング２３は、側壁部２５の鉄皮の上端に、取鍋２と同心で溶接されている。
取鍋リング２３の内径は、耐火物２１の内径よりは大きく、側壁部２５の外径よりは小さく設定されている。
このため、側壁部２５の上端面、すなわち取鍋の上面は、取鍋リング２３の内側に耐火物２１の内側部分が露出した状態となっている。
取鍋リング２３の外径は、側壁部２５の外径よりも若干大きく設定されている。そのため、取鍋リング２３の外側が、側壁部２５の外面より少し外側に突出した状態となっている。
【００２８】
蓋リング１５の幅Ｗ１が、取鍋リング２３の幅Ｗ２よりも広くなっており、取鍋蓋１を取鍋２に載せたときに、蓋リング１５の下面が、取鍋リング２３の上面に重なるだけでなく、取鍋リング２３内側の耐火物２１の上端にも重なる。
【００２９】
続いて、図１に示すＭｇワイヤー設備の動作を説明する。
吊り上げた取鍋蓋１の下に、溶湯２２の入った取鍋２を搬入する。このとき、取鍋蓋１と取鍋２の軸心が合うように、出来るだけ、取鍋蓋１の真下に取鍋２を搬入する。搬入は、図示しない搬送装置を使って行う。
取鍋２の搬入が終わると、チェーン１３を降ろして取鍋蓋１を取鍋２の上に被せる。
被せ終えると、蓋リング１５は、耐火物２１の内面から内側には突出しないので、蓋リング１５の下面が溶湯２２の放射熱に直接曝されることがない。
【００３０】
ワイヤー供給装置４を起動させ、ワイヤーフィーダ４１内の送りローラー４２を回して、ワイヤーコイル５からＭｇワイヤー５１を引き出し、Ｍｇワイヤー５１を、ガイドパイプ４３の先から取鍋蓋１の貫通孔１０を通して取鍋２の溶湯２２内へ、軸線方向に連続的に投入していく。
【００３１】
溶湯２２に投入されたＭｇワイヤー５１は、すぐに溶湯中の黒鉛の球状化反応に使われる。この反応により、湯面は激しく波打ち、溶湯２２の飛散が起こり、溶湯２２の一部が取鍋２や取鍋蓋１の耐火物に付着する。
【００３２】
黒鉛の球状化反応が完了すると、送りローラー４２を停止させ、続いて、チェーン１３を巻き上げて、取鍋蓋１を上昇させて取鍋から引き離す。
このとき、取鍋蓋１と取鍋２の合わせ面付近に付着した溶湯が、合わせ面を跨いで取鍋蓋１と取鍋２の両方に付着する地金になっていると、取鍋蓋１の上昇に伴い、その地金は、取鍋蓋１か取鍋２のどちらか一方と分離する。
地金の付着力が大きい場合、分離するときに耐火物１１，２１の一部を引き剥がす大きな力が働くが、取鍋リング２３や蓋リング１５が、耐火物１１，２１を下から支持したり、上から押さえているため、耐火物１１，２１は引き剥がされない。
【００３３】
すなわち、耐火物に付着した地金が、耐火物から剥がれるときに耐火物を引き剥がそうとしても、取鍋蓋内の耐火物１１を蓋リング１５が下から支持し、取鍋内の耐火物２１を取鍋リング２３が上から押さえるので、地金だけが剥がれて耐火物は引き剥がされない。
【００３４】
取鍋蓋１が上限まで上昇したら、溶湯入りの取鍋２を次の工程に搬送する。
【００３５】
図４（ａ）に、本発明の第２の実施形態における取鍋蓋を示す。この取鍋蓋は、側壁部１９の外形を、せっ頭錐形状としている点が前述の取鍋蓋と異なる。
【００３６】
図４（ｂ）に、本発明の第３の実施形態における取鍋蓋を示す。この取鍋蓋は、側壁部１９を無くし、取鍋リング２３が天井部１９’の耐火物下面と合うように側面の鉄皮１７に取り付けられている。
【００３７】
図５と図６に、本発明の第４の実施形態における溶湯処理容器３（取鍋蓋１と取鍋２）の要部を示す。
取鍋２には、溶湯の出湯口２７が形成されている。この出湯口２７は、取鍋２の側壁部２５上部の鉄皮一カ所を外側に折り曲げると共に、耐火物２１の厚みを減少させて形成されている。
取鍋リング２３は、取鍋２の上端を一周しており、出湯口２７に臨む部分だけは幅を狭くしている。取鍋リング２３は、その外縁が取鍋２上面の外周より外側に若干はみ出た状態で、取鍋２の鉄皮２４上端に溶接されている。
【００３８】
取鍋蓋１は、主に、円筒形の側壁部１９と、円盤状の天井部１９’とからなり、何れの部分も、鉄皮１７の内側に厚み１００ｍｍの耐火物１１を張り付けた二層構造になっている。
鉄皮１７は、厚さ２５ｍｍの鋼板で出来ており、取鍋２の開口部と外径寸法を合わせた円形鋼板の下に、同じく鋼板を曲げてつくった管状体を同心で溶接して形成されている。
側壁部１９の下部のうち、取鍋２の出湯口２７に臨む部分は、出湯口２７の形に合わせて、外側に膨らみ、鍔部１８を形成している。
鍔部１８は、図５に示すように縦の厚みが天井部１９’と同じで、また、図６に示すように、平面視の外形が取鍋２上面の出湯口２７と相似形状となっている。
【００３９】
側壁部１９外面の下端には、蓋リング１５が溶接されている。
蓋リング１５は、その中心を側壁部１９外面の軸心に合わせて（同心で）溶接されている。
この蓋リング１５は、厚みが２５ｍｍで、リングの内周面を耐火物１１，２１の内面と合わせ、リングの外周面は全周に亘り、側壁部１９と鍔部１８の外周で構成される取鍋蓋１下部の外周より外側に一定寸法だけ突出した状態となっている。よって、図６に示すように、蓋リング１５は、出湯口２７に臨む部分のみ、その幅Ｗが広くなっている。
このリング外周側の突出部１６の上面と、側壁部１９外面及び鍔部１８外面との間に、補強用の縦リブ１４を取り付け、側壁部１９や鍔部１８と蓋リング１５との接続をより強固にし、蓋リング１５の変形も抑えている。
縦リブ１４は、蓋リング１５の周方向に一定間隔で取り付けられている。
【００４０】
以上、溶湯処理の一例として、溶融鋳鉄の黒鉛球状化処理を取り上げて実施形態を説明したが、本発明の溶湯処理容器は、他に溶銑の脱硫処理においても用いられる。
例えば、取鍋蓋１の貫通孔１０にランスを挿入して、ランスの一端を取鍋２内の溶銑に浸けた状態とし、そのランスを通して、Ｍｇ系の脱硫剤（粉末）を溶銑中に吹き込んで脱硫処理を行う場合も、黒鉛球状化処理と同様に、Ｍｇの突沸現象により、溶湯処理容器３内で溶銑が飛散し、耐火物１１，２１の表面に地金をつくる。
このような脱硫処理においても、上記の各実施形態の溶湯処理容器を使用すれば、黒鉛球状化処理の場合と同様に、耐火物剥がれを防止することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１  取鍋蓋 
２  取鍋
３  溶湯処理容器
４  ワイヤー供給装置
５  ワイヤーコイル
１０  貫通孔
１１、２１  耐火物
１２  吊り手
１３  チェーン
１４  縦リブ
１５  蓋リング（受け部材）
１６  突出部
１７、２４  鉄皮
１８  鍔部
１９、２５  側壁部
１９’  天井部
２２  溶湯
２３  取鍋リング（被せ部材）
２６  ボトム部
２７  出湯口
【図１】
0005542463.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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