(57)【要約】【課題】  機械式攪拌装置で使用した後のインペラを再度使用することを目的として補修するにあたり、耐火物屑や芯金屑を大量に発生させずにインペラを補修する。【解決手段】  本発明の機械式攪拌装置用インペラの補修方法は、軸部２と羽根部３とで構成されるインペラ１の補修方法であって、使用後のインペラの羽根部全体の耐火物と、この羽根部の耐火物に接続する軸部の下部の耐火物のみを解体し、その後、露出した軸部芯金４及び羽根部芯金５を覆い且つ使用前の耐火物層厚みに相当する厚みの耐火物層７を形成するように、不定形耐火物の流し込み施工を行う。【選択図】            図３
2014162975.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸部と羽根部とで構成されるインペラの補修方法であって、使用後のインペラの羽根部全体の耐火物と、この羽根部の耐火物に接続する軸部の下部の耐火物のみを解体し、その後、露出した軸部芯金及び羽根部芯金を覆い且つ使用前の耐火物層厚みに相当する厚みの耐火物層を形成するように、不定形耐火物の流し込み施工を行うことを特徴とする、機械式攪拌装置用インペラの補修方法。
【請求項２】
前記軸部に残存する耐火物と、前記軸部に流し込み施工する不定形耐火物との境界（目地）から軸部側の少なくとも５０ｍｍの範囲を、厚みが３０ｍｍ以上の耐火物層で覆うように、前記不定形耐火物の流し込み施工を行うことを特徴とする、請求項１に記載の機械式攪拌装置用インペラの補修方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶銑の脱硫処理などで溶融鉄に浸漬されて使用される機械式攪拌装置用インペラの補修方法に関し、詳しくは、再使用可能な軸部の耐火物を残したまま、主に、損傷の激しい羽根部の耐火物を補修する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶銑の脱硫処理などに使用される機械式攪拌装置は、昇降可能なインペラを有しており、このインペラを溶融鉄に浸漬させ、その状態でインペラを電動機などによって回転させて溶融鉄を攪拌し、溶融鉄に添加された精錬剤と溶融鉄とを反応させる装置である。インペラは、軸部と羽根部とで構成され、軸部芯金及び羽根部芯金の外周に不定形耐火物が流し込み施工されて製作されている。羽根部芯金は軸部芯金に溶接されている。
【０００３】
溶銑の脱硫処理において、インペラの羽根部は溶銑に浸漬した状態で回転し、脱硫処理後には、前記羽根部は溶銑から引き上げられ、次回の脱硫処理まで大気中で待機する。つまり、インペラは、溶銑への浸漬による加熱と待機中での冷却とを繰り返して受けるので、その都度、インペラの耐火物には大きな熱衝撃が加わり、耐火物に亀裂が発生する。特に、形状が複雑な羽根部では耐火物の剥離が起こり易く、耐火物の剥離によって芯金が露出した場合には、更なる使用は不可能であり、そのインペラは別のインペラと交換される。使用後のインペラは、インペラ外周の耐火物を解体して芯金を回収し、この芯金を補修した後、補修した芯金に耐火物を施工して再使用する、つまり、芯金のみを再使用するか、或いは、芯金を含めて全体が廃却処分されている。
【０００４】
インペラの交換は生産性の低下をもたらすことから、インペラの交換頻度を軽減するべく、インペラの耐用回数を延長する手段が提案されている。例えば、特許文献１には、インペラの羽根部上面から軸部に施工される耐火物の最上端位置までの距離が、羽根部上面から軸部上端までの長さの６５％以下で、且つ、溶銑浸漬時の溶銑界面より２００ｍｍ以上高い位置としたインペラが提案されている。特許文献１によれば、軸部芯金からの冷却が促進され、これにより羽根部芯金の温度上昇が抑制されて羽根部耐火物の溶損量が軽減されるとしている。
【０００５】
特許文献２には、軸部芯金が全長に亘って空気を冷却用ガスとする二重管構造であるインペラが提案されている。特許文献２によれば、冷却用空気によって羽根部芯金が冷却されることで、羽根部耐火物の損耗量が軽減されるとしている。
【０００６】
また、特許文献３には、羽根部芯金から羽根部耐火物の下方外縁部に延びるスタッドを有するインペラが提案されている。特許文献３によれば、羽根部下方外縁部での耐火物の脱落が抑制され、インペラの耐用回数が増加するとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−３５９５７号公報
【特許文献２】特開２０１０−１１６５８３号公報
【特許文献３】特開２０１１−１８４７６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来技術には以下の問題がある。
【０００９】
上記特許文献１〜３に提案される手段によってインペラの耐用回数は延長されるが、特許文献１〜３は、使用後のインペラの補修方法については何ら提案しておらず、使用後のインペラには、従来通りの処理方法が行われていると考えられる。つまり、使用後のインペラ外周の耐火物を解体して芯金を回収し、芯金を補修した後、補修した芯金に耐火物を施工することで、芯金のみを再使用する方法や、芯金を含めて使用後のインペラ全体を廃却処分する方法である。
【００１０】
即ち、特許文献１〜３では、インペラの耐用回数は延長することから、交換頻度は少なくなるが、インペラ交換の都度、使用済のインペラから、耐火物屑や芯金屑が大量に発生することになる。これは、資源の有効活用の観点からも見直しすべきことである。
【００１１】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、機械式攪拌装置で使用した使用済のインペラを再度使用することを目的として補修するにあたり、耐火物屑や芯金屑を大量に発生させずにインペラを補修する方法を提供することであり、更には、補修後のインペラの耐用回数を新品のインペラと遜色ない程度まで高めることのできる補修方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するための本発明の要旨は以下のとおりである。
［１］軸部と羽根部とで構成されるインペラの補修方法であって、使用後のインペラの羽根部全体の耐火物と、この羽根部の耐火物に接続する軸部の下部の耐火物のみを解体し、その後、露出した軸部芯金及び羽根部芯金を覆い且つ使用前の耐火物層厚みに相当する厚みの耐火物層を形成するように、不定形耐火物の流し込み施工を行うことを特徴とする、機械式攪拌装置用インペラの補修方法。
［２］前記軸部に残存する耐火物と、前記軸部に流し込み施工する不定形耐火物との境界（目地）から軸部側の少なくとも５０ｍｍの範囲を、厚みが３０ｍｍ以上の耐火物層で覆うように、前記不定形耐火物の流し込み施工を行うことを特徴とする、上記［１］に記載の機械式攪拌装置用インペラの補修方法。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、機械式攪拌装置用インペラの軸部を、耐火物を含めて再使用するので、使用後のインペラからの廃棄耐火物の発生量が減少し、例えば、従来、１本のインペラを製作するには３５２０ｋｇ必要であった不定形耐火物を２７４５ｋｇに低減することが実現され、資源の有効活用、更には、インペラ製造コストの削減が達成される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】使用前の新品のインペラの一部縦断面概略図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ’矢視による断面図である。
【図３】本発明を適用して補修したインペラの一部縦断面概略図である。
【図４】本発明を適用して補修した他の形態のインペラの一部縦断面概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して本発明を具体的に説明する。図１は、製作された時点での使用前の新品のインペラの一部縦断面概略図、図２は、図１のＸ−Ｘ’矢視による断面図である。
【００１６】
図１及び図２に示すように、溶銑の脱硫処理などに使用される機械式攪拌装置のインペラ１は、軸部２と、この軸部２の下方に接続する羽根部３とで構成されている。軸部２の上端は、電動機などの動力源で駆動される回転軸（図示せず）と連結するフランジ２ａとなっている。軸部２は、軸部芯金４の周囲に耐火物層６が被覆されて構成され、同様に、羽根部３は、軸部芯金４に溶接された複数個の羽根部芯金５の周囲に耐火物層６が被覆されて構成されている。それぞれの羽根部芯金５の周囲に耐火物層６が被覆されて、軸部２に対して突出するようにして、複数個の攪拌羽根９が形成されている。
【００１７】
図１では、軸部２はその一部分のみが耐火物層６で被覆されているが、軸部２の全体を耐火物層６で被覆するようにしても構わない。ここで、耐火物層６は、不定形耐火物の流し込み施工によって形成されるものであり、耐火物層６を安定して形成すると同時に耐火物層６の軸部芯金４及び羽根部芯金５からの剥離を防止するために、軸部芯金４及び羽根部芯金５には、特許文献３に示すようなスタッド（図示せず）が設けられている。インペラ１を新たに製作する場合には、耐火物層６は、軸部２及び羽根部３に、同時に不定形耐火物が流し込み施工されて形成される。
【００１８】
機械式攪拌装置において、インペラ１は、動力源と接続したまま昇降可能となっており、羽根部３が溶銑などの溶融鉄に浸漬され、その状態で軸部２が動力源を介して回転することで、軸部２と一体的に構成された羽根部３が軸部２を回転軸として回転し、これにより、軸部２に対して突出するようにして設けられた複数個の攪拌羽根９によって溶融鉄が攪拌される。この攪拌によって溶融鉄に添加された例えば脱硫剤が溶融鉄と攪拌・混合されて、溶融鉄の脱硫精錬が行われる。この精錬を繰り返し実施する。
【００１９】
溶融鉄に脱硫精錬などの精錬を繰り返し実施することで、溶融鉄に浸漬される部位である羽根部３の耐火物層６が損耗する。また、溶銑への浸漬による加熱と待機中での冷却とを繰り返して受けるので、特に、羽根部３の耐火物層６にはその都度大きな熱衝撃が加わり、耐火物層６に亀裂が発生したりする。一方、軸部２の耐火物層６への熱負荷は少なく、軸部２の耐火物層６の損耗量は羽根部３に比較して極めて少ない。
【００２０】
インペラ１を繰り返して使用することで、羽根部３の耐火物層６の残存厚みが目標値よりも少なくなった場合、或いは、羽根部３の耐火物層６が剥離して羽根部芯金５が露出した場合には、このインペラ１は、それ以上使用することは無理であるので、インペラ１を機械式攪拌装置から取り外し、別のインペラと交換し、機械式攪拌装置では溶融鉄の精錬を継続する。
【００２１】
本発明は、取り外された使用後のインペラ１に対して適用する。
【００２２】
使用後のインペラ１を機械式攪拌装置から取り外し、使用後のインペラ１を補修場に搬送する。インペラ１の温度が常温程度まで低下したなら、軸部２と羽根部３との境界線、或いは、この境界線と境界線よりも１００ｍｍ程度軸部側の位置との間の任意の位置を目標位置として、この目標位置よりも羽根部側の耐火物層６を解体し、羽根部芯金５、或いは、羽根部芯金５と軸部芯金４の下部を露出させる。この場合、軸部側の耐火物層６に解体時の衝撃力が伝わらないようにするために、目標位置となる耐火物層６にダイヤモンドカッターなどを用いて円周方向の切り込みを設けることが好ましい。
【００２３】
耐火物層６を解体したなら、必要に応じて、軸部芯金４及び羽根部芯金５の補修を行う。特に、軸部芯金４及び羽根部芯金５に取り付けたスタッドは、耐火物層６の解体時に耐火物と同時に外れることがあり、その場合には新たにスタッドを取り付ける。
【００２４】
次いで、耐火物層６を解体した部位に、不定形耐火物を流し込み施工し、新たに耐火物層を形成する。図３に、本発明を適用して耐火物層を施工した補修後のインペラ１の一部縦断面概略図を示す。図３において、斜線部の部分が新たに施工した耐火物層７である。また、図３において、符号８は、再使用される耐火物層６と補修時に施工された耐火物層７との境界であり、この境界８は「目地８」とも呼ばれている。図３における、その他の符号は図１と同一である。耐火物層７の外形寸法は、図１に示す、製作された直後の使用前の新品のインペラ１の耐火物層６の外形寸法と同等とする。
【００２５】
目地８の部位は、耐火物層６と耐火物層７とが密接しているだけであり、補修後のインペラ１を溶銑などの溶融鉄中に浸漬した際に、溶融鉄が目地８を伝わって浸入し、軸部芯金４や羽根部芯金５を溶損することが起こり得る。このような場合には、補修後のインペラ１の耐用回数は限られたものとなる。
【００２６】
この目地８からの溶融鉄の浸入を防止するために、図３のように、再使用する耐火物層６の外周寸法と新たに施工する耐火物層７の外周寸法とを同一とせず、図４に示すように、目地８の部分を新たに流し込み施工する耐火物層７で覆うようにすることが好ましい。尚、図４は、本発明を適用して補修した他の形態のインペラの一部縦断面概略図である。
【００２７】
つまり、図４に示すように、目地８から軸部側に距離Ｌの範囲を、厚みＤの耐火物層７で覆うようにすることが好ましい。ここで、距離Ｌは５０ｍｍ以上、厚みＤは３０ｍｍ以上とすることが好ましい。距離Ｌが５０ｍｍ未満では、耐火物層６の表面を覆う耐火物層７の背面を通って溶融鉄が目地８に浸入する虞がある。また、厚みＤが３０ｍｍ未満では、不定形耐火物の流し込み施工時に、不定形耐火物の流れ込みが十分でなく、充填不良部が発生し、耐火物層６の表面を覆う耐火物層７が形成されにくくなり、且つ、厚みＤが３０ｍｍ未満では、強度が不足し、亀裂が発生して剥離してしまうなどの虞がある。
【００２８】
このように、目地８を耐火物層７で覆うことにより、目地８への溶融鉄の浸入が防止され、目地８への溶融鉄浸入による軸部芯金４及び羽根部芯金５の溶損が未然に防止され、軸部芯金４及び羽根部芯金５の溶損による突発でのインペラ交換が回避される。
【００２９】
補修後のインペラ１を適宜機械式攪拌装置に取り付け、溶融鉄の精錬を実施するが、本発明においては、軸部２の耐火物層６が健全である限り、補修したインペラ１であっても、上記に沿って再度補修して更に使用する。つまり、インペラ１の軸部２の耐火物層６が健全である限り、インペラ１を何回でも繰り返し再使用する。
【００３０】
以上説明したように、本発明によれば、機械式攪拌装置用インペラ１の軸部２を、耐火物を含めて再使用するので、資源の有効活用、更には、インペラ製造コストの削減が達成される。また、目地８を耐火物層７で覆うように補修することで、補修後のインペラ１の耐用回数を新品のインペラと遜色ない程度まで高めることが達成される。
【実施例】
【００３１】
以下、本発明を適用した例を説明する。
【００３２】
軸部及び羽根部の耐火物を新規に施工した、図１に示すインペラを機械式攪拌装置に取り付け、この機械式攪拌装置を用いて１チャージ約３００トンの溶銑の脱硫処理を実施し、３００チャージの脱硫処理を行った時点で、つまり、使用回数が３００回となった時点で、使用していたインペラを取り外し、別のインペラと交換した。このようにして使用済のインペラを複数本準備した。
【００３３】
機械式攪拌装置から取り外した使用済のインペラの軸部の耐火物層の損耗量を測定した。使用前の軸部耐火物層の直径（設計直径）は６５０ｍｍであったのに対し、使用後の軸部耐火物層の直径は６３８ｍｍ〜６４０ｍｍであり、損耗量が僅かであったので、インペラの補修にあたり、軸部は、耐火物を含めて再使用することとした。
【００３４】
軸部と羽根部との境界線よりも３０ｍｍ軸部側の位置を目地とするべく、この位置にダイヤモンドカッターを用いて円周方向の切り込みを設け、この切り込みよりも羽根部側の耐火物層を解体した。耐火物層の解体後、スタッドの一部を補修し、その後、不定形耐火物の流し込み施工により、羽根部及び一部の軸部の耐火物層を新たに形成した。
【００３５】
新たに耐火物層を形成する際に、図３に示すように、再使用する軸部の耐火物層の外周寸法と新たに施工する耐火物層の外周寸法とを同一とする場合（本発明例１）と、図４に示すように、再使用する耐火物層と新たに施工する耐火物層との目地を、新たに施工する耐火物層で覆うように施工する場合（本発明例２）とを行った。本発明例２では、距離Ｌを２００ｍｍとし、厚みＤを７５ｍｍとした。
【００３６】
その結果、軸部及び羽根部の耐火物を新規に施工する場合には、３５２０ｋｇの不定形耐火物が必要であったが、本発明例１では、２７４５ｋｇの不定形耐火物でインペラを製作することができ、不定形耐火物の使用量を７７５ｋｇ削減することができ、また、本発明例２では、不定形耐火物の使用量を７４０ｋｇ削減することができた。
【００３７】
また、補修後のインペラを溶銑の脱硫処理に使用した結果、本発明例２では、目地への溶銑の浸入は起こらず、２９５回の脱硫処理を行うことができた。本発明例１では、２５０回の使用回数であり、目地を覆うことでインペラの耐用回数が向上することが確認できた。
【符号の説明】
【００３８】
１  インペラ
２  軸部
２ａ  フランジ
３  羽根部
４  軸部芯金
５  羽根部芯金
６  耐火物層
７  耐火物層
８  目地
９  攪拌羽根
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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