(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶銑を搬送するために用いられ且つ底部が円弧状となっている溶銑用の取鍋を整備するに際し、前記溶銑を払い出した後に残留する溶銑が前記底部の中央部で凝固する前に取鍋を傾動し、前記底部の中央部とは異なる位置で溶銑が凝固するまで前記傾動を保持し、前記底部の中央部における耐火物の補修を行うことを特徴とする溶銑用の取鍋の整備方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶銑用の取鍋の整備方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、複数チャージ（複数ヒート）に亘って取鍋を使用すると、取鍋内の耐火物の溶損が進むことから、耐火物の補修は定期的に行われている。耐火物の補修など、取鍋の整備を行う方法として、特許文献１、２に示すものがある。
特許文献１には、溶鋼取鍋の使用後、敷部の内張りをアルミナ６５〜９３ｗｔ％、マグネシア２〜２０ｗｔ％、アルミナセメント５〜１５ｗｔ％よりなる配合物１００ｗｔ％と、揮発シリカ外掛け０．０５〜３ｗｔ％を含むアルミナ−マグネシア質流し込み施工不定形耐火物をもって補修することが開示されている。
【０００３】
特許文献２には、取鍋において許容以上の付着物を確認したら、取鍋を付着物除去作業場所に移動し、該付着物除去作業場所で開口部を横に向けた状態に向きを変えて該取鍋を鍋置台に設置し、続けて、横方向から重機を接近させて付着物を除去することが開示されている。
このように、特許文献１や特許文献２には、取鍋内の耐火物を補修することや取鍋内に付着した地金を除去することが開示されているが、これらの技術に開示されている取鍋は、溶鋼を搬送するのに使用される溶鋼用の取鍋であって、溶銑を搬送する溶銑用の取鍋ではない。特許文献３や特許文献４に示すように、溶銑用の取鍋は、特許文献１や特許文献２に開示された溶鋼用の取鍋とは底部の形状が異なり、底部が円弧状となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０９−７６０５６号公報
【特許文献２】特開平０８−１０９３８号公報
【特許文献３】特開平０２−１８７５８９号公報
【特許文献４】特開２００７−７６６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そのため、溶鋼用の取鍋と溶銑用の取鍋とは、形状の違いや使用形態の違いなどから底部における耐火物の溶損の進み方などが異なり、特許文献１や特許文献２に示したような溶鋼用の取鍋の整備方法、特に耐火物の補修などを適用できないのが実情である。仮に、特許文献１や特許文献２の溶鋼用の取鍋の整備方法を溶銑用の取鍋の整備に適用したとしても、溶銑用の取鍋の寿命や、特に円弧状になっている部分の耐火物の剥離を十分に防止することができなかった。
【０００６】
そこで、本発明では、溶銑用の取鍋を整備するにあたって、耐火物の溶損が進みやすい底部の中央部における耐火物の剥離を防止し、取鍋の寿命を向上させることができる取鍋の整備方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明は、次の手段を講じた。
本発明の技術的手段は、溶銑を搬送するために用いられ且つ底部が円弧状となっている溶銑用の取鍋を整備するに際し、前記溶銑を払い出した後に残留する溶銑が前記底部の中央部で凝固する前に取鍋を傾動し、前記底部の中央部とは異なる位置で溶銑が凝固するまで前記傾動を保持し、前記底部の中央部における耐火物の補修を行う点にある。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、溶銑用の取鍋を整備するにあたって、耐火物の溶損が進みやすい底部の中央部における耐火物の剥離を防止し、取鍋の寿命を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】取鍋の全体断面図を示した図である。
【図２】取鍋の整備手順を簡単に示した図である。
【図３】取鍋を傾動させる傾動装置及び地金を除去する状態を示した図である。
【図４】純鉄と耐火物との収縮差を示す図である。
【図５】炭素量を変化させたときの平均線膨張係数や全収縮量を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。
製鋼工場において、溶銑を搬送するのに用いられる溶銑用の取鍋は、例えば、混銑車からの出銑した溶銑を受銑した後、受銑した溶銑を転炉に払い出したり、脱りん用の転炉から出銑した溶銑を受銑した後、受銑をした溶銑を脱りん用の転炉に払い出すのに用いられる。このように、溶銑用の取鍋において受銑や出銑（払い出し）を繰り返し行うと、取鍋の耐火物が溶損したり、内部に地金が付着することから取鍋の整備が必要となる。取鍋の整備は整備工場にて行われるのが一般的である。以下、説明の便宜上、溶銑用の取鍋のことを、単に取鍋ということがある。
【００１２】
まず、図１を用いて溶銑用の取鍋の構造から説明する。
例えば、転炉にて精錬を行う場合を考えたとき、転炉に装入する溶銑とスクラップとの配合率を自在に変更できることが望まれていることから、その自由度を確保するために、取鍋１に入れる溶銑の容量は出来る限り多い方が望ましい。また、取鍋１は、クレーン等によって搬送するため鉄皮は出来る限り軽量化されていることが望ましい。
【００１３】
このように、溶銑の容量を出来るだけ多く確保しつつ軽量化も図ることできるように、取鍋は、敷部（底部）は円弧状としているのが一般的である。
図１に示すように、詳しくは、取鍋１は、取鍋本体を構成する有底状の鉄皮２と、鉄皮２の内壁に設けられた耐火物３とを備えている。鉄皮２は、断面視で円弧状に形成された敷部（底部）４と、この敷部４から一方（例えば、上方）に延設された筒状の胴部５とから構成されている。詳しくは、底部４は、中心部４ａから径外（外側）方向にいくにしたがって徐々に上方にあがる円弧状のものであって、言い換えれば、お椀状（中央部４ａが凹んでいる球面状）に形成されている。以下、底部４の中心部４ａのことを、底部中心部４ａということがある。
【００１４】
耐火物３は、定形状の煉瓦やキャスタブルなどの不定形ものである。鉄皮２の胴部５の内壁や敷部４の内壁には、定形状のパーマ煉瓦などが施工され、胴部５の中途部から敷部４にかけてパーマ煉瓦の内壁側にキャスタブルなどの不定形材が流し込み又は吹き付け施工されている。
このような取鍋１を用いて溶銑を転炉等に払い出した場合、取鍋１の底部４には不可避的に溶銑６が残ることがある。例えば、上述したように底部中央部４ａは凹んでいることから凹んでいる底部中央部４ａには溶銑６が残る。残った溶銑６は、耐火物３同士の目地に入ることがあり、この状態で、溶銑６の温度が低下して溶銑６が凝固してしまうと、耐火物３の剥離が発生することがあり、取鍋１の寿命を低下させてしまうことがある。
【００１５】
また、取鍋１において、底部中央部４ａは、取鍋１内に溶銑６を装入したときに湯当たり部となるため、他の部分に比べて耐火物３の溶損が進む部分である。そのため、特に溶損が進む底部中央部４ａに残った溶銑６を凝固させてしまうことは、底部中央部４ａにおける耐火物３の剥離や破損をさらに進行させてしまうという結果になり、取鍋１の寿命を著しく低下させる虞があるため好ましくない。つまり、取鍋１の寿命の律速となり易い、底部中央部４ａにおける耐火物３の剥離は出来るだけ発生させないようにする必要がある。
【００１６】
そこで、取鍋１を整備するに際しても、図２（ａ）に示すように、溶銑６を払い出した後に、図２（ｂ）、（ｃ）に示すように、不可避的に残留する溶銑６が底部中央部４ａで凝固する前に取鍋１を傾動する。次に、図２（ｄ）に示すように、底部中央部４ａとは異なる位置（例えば、底部４の隅部４ｂ）で溶銑６が凝固するまで傾動を保持し、図２（ｅ）に示すように、底部中央部４ａにおける耐火物３の補修を行うこととしている。
【００１７】
さらに、具体的に説明すると、取鍋１を整備する際に、溶銑６を払い出した取鍋１を整
備工場に搬送する。そして、図３に示すように、取鍋１整備工場に搬送した取鍋１を傾動させる傾動装置１０に設置する。この傾動装置１０は、床等に設置されたベース台１１と、ベース台１１上に回転自在に支持された複数のローラ１２と、ローラ１２の回転により揺動自在となっていて取鍋１を設置する取鍋設置体１３とを備えている。
【００１８】
この取鍋設置体１３は、底面側が円弧状となっていてローラ１２に接地することで揺動自在に支持された底部１４と、この底部１４から上方に起立した一対の側部１５とを備えている。側部１５には、取鍋１のトラニオン軸又は取鍋１の外面に設けられた突出部１６と係止する凹上の係止部１７が設けられている。したがって、取鍋１のトラニオン軸または突出部１６を係止部１７に係止することによって取鍋１を取鍋設置体１３に設置することができる。
【００１９】
そして、取鍋１を取鍋設置体１３に設置した後は、取鍋設置体１３の底部１４に接地しているローラ１２を回転させて取鍋設置体１３を揺動させることによって、取鍋１を所定の角度に傾ける。取鍋１の傾動は、少なくとも取鍋１内の溶銑６が底部中央部４ａ以外、例えば、底部４の隅部４ｂで凝固するまで保持する。大凡、１０分程度傾動を維持すると、溶銑６は凝固して地金となる。なお、後述するように、耐火物３の補修の前に、取鍋１を傾動させて地金を除去することがある。底部中央部４ａにおける耐火物の補修と地金の除去との両方を行う場合、上述したように、底部中央部４ａに残留した溶銑６が底部４の隅部４ｂへと流れるように取鍋１を傾け、当該溶銑６が凝固して地金になるまでは、取鍋１の傾動角度を維持した状態で地金の除去作業を行うことが必要である。
【００２０】
溶銑６が隅部４ｂで凝固した後は、底部中央部４ａの耐火物３に対して補修を行う。耐火物の補修は、不定形耐火物を吹き付けることによる補修であっても、流し込みの補修であってもよく、当業者常法通りに行う。なお、本発明では、取鍋１の整備を行う際に、取鍋１を傾けることとしているが、円弧状となっている底部中央部４ａに残った溶銑６が当該底部中央部４ａにて凝固しないように、溶銑６を底部４の隅部４ｂ側に逃がす程度、取鍋１を傾ければ十分である。
【００２１】
さて、上述したように、整備工場では、耐火物３の補修も行うが、取鍋１に付着した地金の除去も行っている。以下、地金の除去についても説明する。
取鍋１を使用した場合、取鍋１の開口部（上部側）７であって、例えば、胴部５の開口部７側に位置する耐火物３の内壁に地金８が付着したり、取鍋１の胴部５の長手方向中央部に位置する耐火物３に地金８が付着することがある。
【００２２】
取鍋１にて溶銑６を搬送するときの溶銑６温度は、溶銑６の凝固温度よりもそれほど高い温度でないことが多い。そのため、搬送時や処理時に一部の溶銑６が凝固してしまい耐火物３（特に、開口部７側に近い耐火物３）に付着して地金８になることがある。また、取鍋１が十分に温まっていない場合も、耐火物３からの抜熱により、湯面以下の部位に地金８が付着する場合がある。
【００２３】
取鍋１の内壁（耐火物３）に、地金８が付着してしまうと、取鍋１に入れる溶銑６の装入量が減少するだけでなく、取鍋１の重心位置が変化してしまうため取鍋１をクレーンなどで吊り上げて運搬する場合にはアンバランスになることがある。また、取鍋１の開口部７から溶銑６を払い出しする場合には地金８が邪魔となり、払い出し時の流れが変化し障害になる虞がある。さらに、取鍋１に溶銑６を装入した場合、地金８によって溶銑６を冷却して溶銑６温度を変化させてしまう虞もある。このようなことから、取鍋１の内壁に付着した地金８は定期的に除去する必要がある。
【００２４】
取鍋１に付着した地金を除去するにあたっては、上述したように取鍋１の整備を行うときと同様に、取鍋設置体１３にて取鍋１を所定の角度に傾ける。取鍋設置体１３の揺動は、取鍋１の開口部７が地金８を除去するバックホーなどの機械１８に向くように行う。そして、取鍋１を所定の角度に傾けた後は、機械１８を用いて取鍋１の耐火物３に付着した地金８に打撃力や引っ張り力等を与えることによってを除去する。
【００２５】
なお、地金８を除去するにあたり、ガスなどを用いて地金８を溶断して地金８を除去するという方法があるが、地金８と耐火物３との接合面を溶断すると耐火物３も溶損し易いということもあったり、溶断にはガスなどの熱エネルギーを多く必要で発煙も生じて環境
上も好ましくない。そのため、本発明では、ガスによる地金８の溶断をするのではなく、機械１８に取り付けたブレーカ１９などによって機械的に地金８に衝撃（打撃力）を繰り返し与えることにより、地金８を除去する方法を採用することとしている。或いは、機械１８に取り付けたピーラ２０（先端部に鋭利部が設けられいるもの）によって地金を引っ掛けて除去することとしている。
【００２６】
このように、地金８を除去する場合、地金８を打撃や引っ掛けにより除去するのが効果的であるが、溶銑６が入っていない直後の取鍋１では、地金８の温度が高い状態にあり、地金温度が高い状態で地金８を除去しようとしても、旨く除去できない場合がある。
そこで、地金８を除去するにあたり、除去しようとする地金温度が８００℃以下となるように自然冷却や強制冷却してから打撃等により地金８を除去することとしている。
【００２７】
地金温度が８００℃を超えている場合、地金８の強度が弱いため、地金表面に打撃を与えても、例えば、地金８が塑性変形して、その衝撃が耐火物と地金８との境界まで伝わりにくく、地金８が耐火物から剥離し難いことがある。
また、地金温度を８００℃以下に冷却すると地金８が収縮し、地金８と耐火物との収縮率が大きくなることによって、地金８が耐火物から剥離し易くなる。表１は、純鉄と耐火物との収縮差をまとめたものであり、図４は、表１の結果をグラフにしたものである。
【００２８】
【表１】
0005473778.tif 000002
【００２９】
図４に示すように、温度が高い場合は、純鉄と耐火物との収縮差は余り無いが、温度が大凡１１００℃以下になると急激に収縮差が大きくなり、収縮差は大凡３％程度である。
また、図５に示すように、炭素量を変化させたときの液相線から７２７℃の平均線膨張係数や全収縮量を見ると、収縮量の差は一定となっている。このように、図４や図５から見ても、地金温度を８００℃以下にすることにより地金８と耐火物との収縮率の差が大きくなるため、地金８を除去しやすいと考えられる。
【００３０】
さらに、地金温度が８００℃以下であると地金８の強度が増加し、地金８が塑性変形し難くなることから、地金８に打撃を与えたときの衝撃が耐火物と地金８との境界まで伝わり易くなり、この点からも地金８が耐火物から剥離し易くなる。このことは、「鉄鋼の高温変形一進歩総説、鉄鋼基礎共同研究会、高温変形部会  シンポジウムテキスト、１９７９年２月１４日」に記載されている。
【００３１】
このように、地金温度を８００℃以下にしてから、当該地金８に打撃力を与えることによって、簡単に地金８を除去することができるようになる。これは、地金８を引っ掛けにより取る場合も同様である。
さて、地金８を除去するにあたって、地金温度を８００℃以下にすることが必要であるが、地金８（耐火物）を冷やし過ぎると、取鍋１の温度（耐火物の温度）が下がり過ぎ、整備後に取鍋１を使用する際に、取鍋１を加熱する手間が掛かると共に、加熱するために多大なエネルギーが必要となる。また、操業上、取鍋１を加熱する時間が確保できず、加熱不足である場合には、耐火物３の膨張不足となる。その結果、耐火物３の目地などの隙間に溶銑６が入り込んで漏鋼などの懸念がある。加えて、地金除去の際の下限温度を３００℃としおかないと、上述したように、地金除去後に不定形耐火物を吹き付けたときに、水分が十分に蒸発せずに吹き付け作業が旨く行えないことがある。言い換えれば、地金除去の際の下限温度を３００℃以上としていなければ、吹き付け作業を行ったときの不定形耐火物の付着率が悪くなる虞がある。
【００３２】
このように、地金８を除去するに際しては、地金温度が８００℃から３００℃の範囲にある地金８にブレーカ１９等の打撃力を与えて除去することがよい。なお、地金８に打撃力を与える場合は、その地金８が付着した耐火物に向けて打撃力を与えるのではなく、耐火物とは反対側に打撃力を与えることが好ましい。言い換えれば、打撃力を与えるベクトルが地金８が付着した耐火物に重なるようにするのではなく、打撃力を与えるベクトルが地金８が付着した耐火物に重ならないようにすることが好ましい。
【００３３】
表２は、本発明の取鍋１の整備方法にて整備を行った実施例と、本発明とは異なる方法にて整備を行った比較例とをまとめたものである。
【００３４】
【表２】
0005473778.tif 000003
【００３５】
表２の操業の欄は、取鍋１を整備する際での作業を簡単に示したものである。「払い出し後の傾動」とは、溶銑６の払い出しを行った後、残留した溶銑６が凝固する前に取鍋１を傾けたか否かを示し（言い換えれば、整備する際に取鍋１を傾けたか否かを示し）、「傾動後、溶銑６の凝固有無」は、溶銑６が底部中央部４ａ以外の位置で凝固するまで取鍋１を傾けたか否かを示したものである。「補修の有無」は、底部中央部４ａにおける耐火物の補修を行ったか否かを示し、地金の表面温度（地金温度）は、除去する地金８の温度（地金温度）を示したものである。地金温度は、当業者常法通りサーモビューアを用いて非接触にて測定を行った。
【００３６】
「機械による除去の有無」とは、上記に示したようにバックホー等の機械１８にて地金８の除去を行ったか否かを示し、「傾動に使用した装置」とは、取鍋１を傾動したときに用いた装置の種類を示しており、その中で、「傾動装置」とは、図３に示したような傾動装置１０を示し、「天井クレーン」とは、クレーンを用いて取鍋１を傾動したことを示している。
判定の欄は、操業の内容が判定に示した内容に一致しているものを良好「○」とし、一致していないものを不良「×」としたものである。
【００３７】
「底部中央部４ａにおける耐火物の剥離」とは、中央部における耐火物の剥離が発生したか否かを示したもので、耐火物の剥離状態は作業者が目視によって確認することができる。
底部地金付着量Ｗ１は、取鍋１の底部４に付着している地金８の総付着量を示したもの
で、作業者が地金の付着状態を確認し、地金が付着している面積と底部４の曲率とから底部４における地金の付着量を推定することができる。なお、取鍋１の底部４は、円弧状（球面状）となっていることから地金の付着状態を確認することは比較的容易である。
【００３８】
底部地金除去量Ｗ２は、底部４の除去した地金８の除去量を示したもので、実際に除去した地金８の重量を測定することによって求めることができる。
地金除去率Ｒは、底部４における地金８の除去の割合を示したもので、底部地金除去量Ｗ２から底部地金付着量Ｗ１を割ったものである（Ｒ＝Ｗ２／Ｗ１）。吹き付け材定着率は、地金８の除去後に取鍋１の底部４に吹き付けた不定形耐火物の敷部の面積に対する定着した割合を示したものである。即ち、吹き付け材定着率は、耐火物を吹き付けた後において、底部４に定着した新たな吹き付け材の面積を、取鍋１の底部４の面積で割ることによって求めることができる。この実施形態では、整備後に目視にて新たな吹き付け材の面積を決定して、吹き付け材定着率を求めた。吹き付け材として、例えば、Ａｌ2Ｏ3：６１質量％、ＳｉＯ2：１８質量％、ＳｉＣ：１１質量％、Ｃ：３質量％、その他：７質量％を含有するものを用いた。なお、吹き付け材は、当然の如く、これに限定されない。
【００３９】
実施例１〜実施例３に示すように、溶銑６を払い出した後であって不可避的に残留する溶銑６が底部中央部４ａで凝固する前に取鍋１を傾動し、底部中央部４ａとは異なる位置で溶銑６が凝固するまで傾動を保持し、底部中央部４ａにおける耐火物の補修を行うことによって、取鍋１の底部中央部４ａにおける耐火物の剥離を防止することができる。また、取鍋１の底部中央部４ａにおける耐火物の補修を行うことができるため、取鍋１の寿命を延ばすことができる。
【００４０】
実施例４及び実施例６に示すように、地金温度が８００℃〜３００℃であるときに地金８の除去を行うことによって、実施例１〜実施例３に比べて、底部４の地金除去率Ｒや吹き付け材定着率を向上させることができる。
一方、比較例１、比較例２では、溶銑６の払い出した後であって取鍋１を整備する際に取鍋１を傾けなかったり、取鍋１を傾けたとしても溶銑６が凝固するまで傾動を保持しなかったため、底部中央部４ａにおける耐火物が剥離してしまった。比較例３では、溶損が進みやすい底部４の耐火物において補修を行わなかったために、取鍋１の寿命が低下することとなった。
【００４１】
本発明によれば、溶銑６を搬送するために用いられ且つ底部４が円弧状となっている溶銑用の取鍋１を整備するに際し、溶銑６を払い出した後であって不可避的に残留する溶銑６が底部４の中央部４ａで凝固する前に取鍋１を傾動し、底部４の中央部４ａとは異なる位置で溶銑６が凝固するまで傾動を保持し、底部４の中央部４ａにおける耐火物３の補修を行うことによって、耐火物の溶損が進みやすい底部の中央部における耐火物の剥離を防止し、取鍋の寿命を向上させることができる。
【００４２】
なお、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な事項を採用している。
【符号の説明】
【００４３】
１ 取鍋
２ 鉄皮
３ 耐火物
４ 底部（敷部）
５ 胴部
７ 開口部
８ 地金
１０ 傾動装置
１１ ベース台
１２ ローラ
１３ 取鍋設置体
１４ 底部
１５ 側部
１６ 突出部
１７ 係止部
１８ 機械
１９ ブレーカ
Ｒ 地金除去率
Ｗ１ 底部地金付着量
Ｗ２ 底部地金除去量
【図１】
0005473778.tif 000004
【図２】
0005473778.tif 000005
【図３】
0005473778.tif 000006
【図４】
0005473778.tif 000007
【図５】
0005473778.tif 000008