(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次精錬設備であるＲＨ、ＤＨ、ＣＡＳ等の浸漬管において、その芯金外周面から離れた位置に、支持部材を介してリング状の直径１０〜４０ｍｍで表面に凹凸のある帯状棒鋼を複数本取り付けることにより、芯金の周りにループを形成した複数本のリング状スタッドにキャスタブルを施工して形成したことを特徴とする浸漬管。
【請求項２】
二次精錬設備であるＲＨ、ＤＨ、ＣＡＳ等の浸漬管において、その芯金外周面から離れた位置に、支持部材を介してリング状の外径１０〜４０ｍｍ、厚み２〜１０ｍｍで表面に凹凸のある中空管を複数本取り付けることにより、芯金の周りにループを形成した複数本のリング状スタッドを設け、このリング状スタッドを形成する各々の中空管を冷却媒配管に接続して、中空管内に冷却媒を流通可能にするとともに、この複数本のリング状スタッドにキャスタブルを施工して形成したことを特徴とする浸漬管。
【請求項３】
リング状スタッドを芯金底面、及び／又は、芯金周面と芯金底面との境界にも取り付けた、請求項１または２記載の浸漬管。
【請求項４】
ループを縦波状、横波状、又はそれらの合成波状に波打たせた、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の浸漬管。
【請求項５】
施工予定のキャスタブル厚みの１／４以上、２／３以下の範囲で、規則的に支持部材の長さを変化させたリング状スタッドとする、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の浸漬管。
【請求項６】
リング状スタッドを、複数の同心円からなるループ部と、これを芯金外周面に固定するための支持部材とで形成した、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の浸漬管。
【請求項７】
上下のリング状スタッド間の間隔を、芯金下部の方が上部よりも短くなるようにした、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の浸漬管。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶融金属精錬容器、特に、二次精錬設備であるＲＨ、ＤＨ、ＣＡＳ等の浸漬管に関し、キャスタブルに亀裂が発生するのを抑制して高耐用としたものである。
【０００２】
【従来の技術】
溶融金属精錬容器、特に二次精錬設備であるＲＨ、ＤＨ、ＣＡＳ等において、浸漬管は、脱ガスや成分調整のために溶鋼の還流や保持を行う装置となっている。この浸漬管の構造は、一般に図２（ａ）、（ｂ）に示すような構造で、芯金３の内径は４００mm以上あり、内張りれんが１とキャスタブル２を保持する芯金３によって形成されている。特に、キャスタブル２は、芯金３に取り付けられた多数のスタッド４により保持している。
【０００３】
ところで、このキャスタブル２は、精錬処理中溶鋼と接触して加熱され、スタッド４とキャスタブル２との熱膨張差により亀裂が発生する。また、待機中は冷却されることから、熱衝撃による亀裂が発生していた。
【０００４】
従来、このような問題を回避・抑制するために、以下のような方法が取られている。
例えば、実開昭６２−１９５９９号公報には、スタッドと芯金の間に緩衝部材を設け、膨張差による亀裂の発生を防止する方法が開発されている。さらに、インジェクションランスを対象とした特開昭６１−１５９５０４号公報や実開平２−８２７５２号公報に開示された方法においては、内径３００ｍｍ以下のランス芯金表面に支持部材を等間隔で螺旋状に取り付け、その先端に直径１〜８ｍｍの金属線を溶接した、いわゆる螺旋状スタッド構造が採用されている。そこで、この構造を適用した浸漬管を図２（Ｃ）に示す。この螺旋状スタッド構造の適用により、処理中に生じるキャスタブル２の膨張に対して、螺旋状スタッド７は自由に動くことができ、膨張差による亀裂の発生を押さえる。またキャスタブル２と螺旋状スタッド７とは十分に結合されており、亀裂が進展あるいは貫通しても、キャスタブル２の脱落は生じないとしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年、高純度鋼の生産量の増加とともに、二次精錬設備での処理時間が増し、それに伴って、溶鋼中への浸漬管の浸漬時間も増加傾向にある。このため、浸漬管の芯金は下端部がラッパ状に変形し、図３に示すように、キャスタブル２が押し割られて亀裂５が発生する。さらに、高温下にキャスタブル２が曝されるため、キャスタブル２の表面の熱膨張の方が内部よりも大きくなって、年輪状の亀裂６が発生する。そして、これらの亀裂がキャスタブル中を貫通した場合には、キャスタブルの脱落の原因となるため、このような損耗の抑制が望まれている。
【０００６】
しかしながら、この種の損耗は、スタッドと芯金との間に緩衝部材を入れたような方法では抑制することができない。また、螺旋状スタッドを適用した方法では、連続する螺旋状スタッドがラッパ状に変形する芯金に合わせて動くため、むしろ逆にキャスタブルの亀裂発生や進展を誘発し、最終的にはキャスタブルを脱落させてしまう。したがって、浸漬管よりも小径のインジェクションランスを対象としたこれらの方法は、径の大きな浸漬管の外周キャスタブルの形状を安定化させることができず、キャスタブルの亀裂発生やその進展、あるいは脱落を抑制することができない。
このように、前述のような従来の方法では、二次精錬設備であるＲＨ、ＤＨ、ＣＡＳ等の浸漬管の外周キャスタブルに亀裂が発生するのを抑制することができない。
【０００７】
本発明は、二次精錬設備であるＲＨ、ＤＨ、ＣＡＳ等の浸漬管の外周キャスタブルに亀裂が発生するのを抑制し、設備の耐用性向上と共に生産性の向上を図ろうとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そこで、上記の課題を解決する手段を鋭意検討した結果、以下のことを見出した。
すなわち、二次精錬設備であるＲＨ、ＤＨ、ＣＡＳ等の浸漬管において、その芯金外周面から離れた位置に、支持部材を介してリング状の直径１０〜４０ｍｍで表面に凹凸のある帯状棒鋼を複数本取り付けることにより、芯金の周りにループを形成した複数本のリング状スタッドを設け、この複数本のリング状スタッドにキャスタブルを施工して得る。
あるいは、帯状棒鋼の代わりに冷却媒を流通可能な中空管を用いる。すなわち、芯金外周面から離れた位置に、支持部材を介してリング状の外径１０〜４０ｍｍ、厚み２〜１０ｍｍで表面に凹凸のある中空管を複数本取り付けることにより、芯金の周りにループを形成した複数本のリング状スタッドを設け、このリング状スタッドを形成する各々の中空管を冷却媒配管に接続して、中空管内に冷却媒を流通可能にするとともに、この複数本のリング状スタッドにキャスタブルを施工して浸漬管を得る。
【０００９】
これらの浸漬管のリング状スタッドは、芯金底面、及び／又は、芯金内周面・外周面と芯金底面との境界にも取り付けてあると、効果は大きい。また、ループを、縦波状、横波状、又はそれらの合成波状に波打たせることも有用である。
施工予定のキャスタブル厚みの１／４以上、２／３以下の範囲で、規則的に支持部材の長さを変化させたリング状スタッドとする。リング状スタッドを、複数の同心円からなるループ部と、これを芯金外周面に固定するための支持部材とで形成することもできる。
さらに、上下のリング状スタッド間の間隔を、芯金下部の方が上部よりも短くなるようにすることも前記目的達成に役立つ。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に、図１、図４、図５、図６、図７、および図８を参照しながら説明する。
図１と図７は、本発明を適用した浸漬管の具体例の概略図である。これらの浸漬管は、内張りれんが１及びキャスタブル２の耐火物と芯金３とにより形成されている。特に、図１では、キャスタブル２は、芯金３に取り付けられた帯状棒鋼製のループから成るリング状スタッド７により保持されている。また、図７では、冷却媒を流すための中空管を用いてループを形成したリング状スタッド７により保持されている。リング状スタッド７は実際には支持部材８を介して芯金３に取り付けられている。
【００１１】
このようなリング状スタッド７は、スタッドとキャスタブルとを十分に結合させて、キャスタブルの形状を保持することができるようにするために設ける。すなわち、本発明のリング状スタッド７は、スタッドの一本一本が、いわゆるループ構造をとっているため、螺旋状スタッドに見られるような、芯金変形によるスタッドの変形は起こらず、また、ある部分で生じたリング状スタッドの変形が他の部分へ伝播することもない。したがって、キャスタブルを変形させ、破壊するような応力がキャスタブルには生じないために、亀裂の発生や伝播が十分に抑制される。さらに、これらのリング状スタッドを芯金底面及び／又は内外周面と底面との境界にも設けることにより、キャスタブルに熱スポールによる大亀裂が発生しても脱落を防止することができる。
【００１２】
このように、本発明のリング状スタッドでは、スタッドとキャスタブルを十分に結合させることが重要である。そのため、クローズドループ部分に帯状棒鋼を用いる場合は、直径１０〜４０mmで表面に凹凸のあるものとする。また、中空管の場合は、外径１０〜４０mm、厚み２〜１０mmで、同様に表面に凹凸があるものを用いる。一方、中空管を冷却する媒体としては、例えば、Ａｒガス、Ｎ2 ガス、空気、ミスト、水等が挙げられる。
【００１３】
ところで、ループ部分に用いる帯状棒鋼や中空管の径は、１０mm未満にすると、キャスタブルとリング状スタッドとの結合性が悪くなるため、前述したような４００mm以上の内径を有する浸漬管芯金の変形に対して、キャスタブルの脱落を生じやすくなる。また、帯状棒鋼や中空管の径が４０mm超の場合には、リング状スタッドの加工が難しいことに加えて、膨張差によるキャスタブルの亀裂発生が顕著になる。
【００１４】
一方、ループ部分を支持する支持部材８は、例えば芯金の外径が４００〜１０００mmで、施工予定のキャスタブル厚みが２００〜３５０mmの場合、長さをキャスタブル厚みの１／４〜２／３とするのが好ましい。というのは、支持部材８の長さがキャスタブル厚みの１／４未満の場合、リング状スタッドが芯金変形の影響を直接受け、芯金変形に基づく歪みが支持部材８によって緩和されることなく、キャスタブル中に直接引張応力あるいは圧縮応力を生じさせることになり、キャスタブルに押し割れや年輪状の割れを発生させることになる。従って、支持部材８の長さをキャスタブル厚みの１／４以上とする必要がある。さらに、精錬処理中、キャスタブルの外面は溶鋼と接しており、熱膨張するが、中間部はそれに比べて膨張が小さい。このとき、支持部材８の長さがキャスタブル厚みの２／３超の場合には、その先端部が膨張による亀裂発生の核となり、あるいは、亀裂伝播を助長することになり、好ましくない。従って、支持部材８の長さはキャスタブル厚みの２／３以下とする必要がある。
【００１５】
一方、図１や図７に示した本発明で、キャスタブルとリング状スタッドの熱膨張差によるキャスタブルの亀裂発生を抑制しようと万全を期すためには、リング状スタッドに、ロウやペンキ等を塗布し、あるいはテープ等を巻いておくとよい。なぜならば、精錬処理中にこれらが焼失し、間隙が生じることとなり、熱膨張差による亀裂発生は抑えられる。しかし、この間隙がキャスタブルとリング状スタッド間の結合性を低下させる。
【００１６】
そこで、これに対して、図４に示すように、変形を吸収可能な縦波状あるいは横波状、若しくはこれらを適宜組み合わせた状態のリング状スタッド７を用いることにより、前述のロウやペンキの塗布等による緩和対策なしで、キャスタブル２とリング状スタッド７の膨張差による亀裂発生を抑制でき、同時に、キャスタブルとリング状スタッド間の結合性をも向上させることができる。
【００１７】
さらに、キャスタブルに押し割れや年輪状の割れが発生するのを抑制するためには、図５に示すように、例えば施工予定のキャスタブル厚みの１／４以上、２／３以下の範囲で、規則的に支持部材８の長さを変化させたリング状スタッド７を芯金３表面に取り付ける。これによって、キャスタブルとリング状スタッドの結合がより強化されて、押し割れや年輪状の割れの発生が抑制され、キャスタブルの脱落を防止することができる。あるいはまた、図６に示すように、複数の同心円から成るループ構造をリング状スタッド７に形成させ、支持部材８にてこれを保持することも有効である。
【００１８】
ループ構造としては、図１に示すようなクローズドループでもよいし、図１１（ａ）に示すような同一位置が開いた、あるいは、図１１（ｂ）に示すような異なる位置が開いた、両端を有するオープンループでもよい。図１１（ａ）に示すようなループ構造にすれば、キャスタブルとスタッドの熱膨張差により、ループ近傍のキャスタブル内部に亀裂が生じたとしても、両端を有するループ構造であるために、エネルギーが吸収され、キャスタブル内部での亀裂進展が抑制されて、キャスタブルの脱落を防止することができる。また、図１１（ｂ）に示すようなループ構造にすれば、押し割れによる亀裂を十分に抑制することができる。
【００１９】
一方、浸漬管の芯金の変形は、高温となる下端部が最も大きく、この部分でキャスタブルの形状安定を図り、押し割れ等を抑制する必要があると考えられる。そこで、図８に示すように、各リング状スタッド７間の上下取付間隔を、芯金下部の方が上部よりも短くなるようにすることにより、キャスタブルの形状安定化を図る。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。
（実施例１）
処理能力２５０t/chのＲＨ浸漬管の芯金の表面に、図１に示すような本発明に基づくリング状スタッドを取り付け、キャスタブルを施工した。
その結果、表１に示すように、従来のＹ型スタッド方式や螺旋状スタッド方式に比べて、亀裂発生が遅くなり、浸漬管の寿命を引き延ばすことができた。
【００２１】
（実施例２）
実施例１のＲＨ浸漬管に、図９に示すような本発明に基づく２重ループのリング状スタッドを取り付け、さらに、芯金下端部近傍のリング状スタッドの取り付け間隔を狭めて、キャスタブルを施工した。
その結果、表１に示すように、従来のＹ型スタッド方式や螺旋状スタッド方式に比べて、亀裂発生が遅くなり、浸漬管の寿命を引き延ばすことができた。
【００２２】
（実施例３）
実施例１のＲＨ浸漬管に、図１０に示すような本発明に基づく縦波及び横波の波形を設けたＡｒ冷却中空管のリング状スタッドを取り付け、キャスタブルを施工した。
その結果、表１に示すように、従来のＹ型スタッド方式や螺旋状スタッド方式に比べて、亀裂発生が遅くなり、浸漬管の寿命を引き延ばすことができた。
【００２３】
（実施例４）
実施例１のＲＨ浸漬管に、図５に示すような本発明に基づく、規則的に支持部材の長さを変化させたリング状スタッドを取り付け、キャスタブルを施工した。
その結果、表１に示すように、従来のＹ型スタッド方式や螺旋状スタッド方式に比べて、亀裂発生が遅くなり、浸漬管の寿命を引き延ばすことができた。
【００２４】
【表１】
0003704190.tif 000002
【００２５】
【発明の効果】
本発明を二次精錬設備であるＲＨ、ＤＨ、ＣＡＳ等の浸漬管に適用すれば、浸漬管の外周キャスタブルの亀裂発生を抑制し、設備の耐用性向上と共に生産性の向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本的な浸漬管構造を示す概略図。
【図２】（ａ）は従来のＹ型スタッドを用いた浸漬管構造を示す概略図、（ｂ）は（ａ）の部分縦断面図、（ｃ）は従来の螺旋状スタッドを用いた浸漬管構造を示す概略図。
【図３】従来の浸漬管での芯金変形によるキャスタブル亀裂発生を示す概略図。
【図４】本発明による縦波型及び横波型の波形リング状スタッドの浸漬管への取り付け例。
【図５】本発明によるスタッド毎に芯金からの距離を変化させたリング状スタッドの浸漬管への取り付け例。
【図６】本発明における複数ループからなるリング状スタッドの浸漬管への取り付け例。
【図７】本発明における冷却中空管を使用したリング状スタッドの浸漬管への取り付け例。
【図８】本発明における浸漬管上部よりも下部のスタッド上下間隔を短くしたリング状スタッドの浸漬管への取り付け例。
【図９】本発明のＲＨ浸漬管への適用例（２重ループのリング状スタッド）。
【図１０】本発明のＲＨ浸漬管への適用例（縦波及び横波の波形中空管によるリング状スタッド）。
【図１１】（ａ）は本発明における同一位置に両端を有するループを持たせたリング状スタッドの例。（ｂ）は本発明における異なる位置に両端を有するループを持たせたリング状スタッドの例。
【符号の説明】
１  内張りれんが
２  キャスタブル
３  芯金
４  スタッド
５，６  亀裂
７  リング状スタッド
８  支持部材
【図１】
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【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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