(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融金属精錬装置の浸漬管であって、
筒型形状をなす芯金と、この芯金の開放部の一端につながり、浸漬管と前記真空処理槽とを相互に連結するフランジと、前記芯金の内側壁、先端、外側壁を包囲して該芯金をその内側に埋設する不定形耐火物層とを備え、
前記不定形耐火物層のうち、前記芯金の外側壁を包囲する不定形耐火物層に、該不定形耐火物層を芯金の軸心方向に沿って上下に分断する突き合わせ接合部を設け、
前記突き合わせ接合部が、一端が前記芯金の外側壁および前記不定形耐火物層の外表面にそれぞれ到達してその相互間で段差を形成する少なくとも２つの横向き突き合わせ面と、この横向き突き合わせ面の各もう一端を相互につなぐ縦向き突き合わせ面からなることを特徴とする溶融金属精錬装置の浸漬管。
【請求項２】
前記突き合わせ接合部の横向き突き合わせ面のうち、前記不定形耐火物層の外表面に到達する横向き突き合わせ面は、前記芯金の外周壁に到達する横向き突き合わせ面よりも、浸漬管の先端部に近接して設けられたものであることを特徴とする請求項１に記載した溶融金属精錬装置の浸漬管。
【請求項３】
前記溶融金属精錬装置の浸漬管が真空脱ガス装置の浸漬管であり、
前記不定形耐火物層の内側に配され、前記フランジの内端とこれにつながる前記不定形耐火物層の少なくとも上部域を取り囲むとともにその下端面を該不定形耐火物層に形成された上向き面に当接させた煉瓦層を備えることを特徴とする請求項１または２に記載した溶融金属精錬装置の浸漬管。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１に記載した浸漬管における耐火物の施工方法において、
前記フランジを接地させて芯金を反転、起立姿勢に保持したのち、該芯金の外側に突端部に該芯金を取り囲む環状凹部を有する第１の不定形耐火物層を設け、さらに、第２の不定形耐火物層を設けて前記第１の不定形耐火物層と前記煉瓦層とを相互につなぎ合わせてその内側に前記芯金を埋設することを特徴とする溶融金属精錬装置の浸漬管における耐火物の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融金属精錬装置の浸漬管およびその浸漬管における耐火物の施工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
取鍋内の溶銑や溶鋼の精錬処理（ＣＡＳ法、ＳＡＢ法等）を行う取鍋精錬装置等の溶融金属精錬装置に使用される浸漬管（浸漬フリーボード）やＲＨ、ＤＨ等の真空脱ガス処理装置に使用される浸漬管は、芯金の内外に定形耐火物、不定形耐火物を適宜に配設した構造からなっているのが普通である。
【０００３】
ところで、上記の装置に使用されている浸漬管の浸漬部は溶湯の熱を受けて、耐火物や芯金がそれぞれ熱膨張する一方、溶湯の処理を終えた後においては耐火物の表面が冷却される過酷な環境下におかれることから、該耐火物には亀裂が生じやすく、該亀裂を通して溶湯が侵入した場合、芯金の溶失や耐火物の脱落を引き起こすこともあり、これが浸漬管の寿命延長を阻害する要因になっていた。
【０００４】
とくに、真空処理槽の底部に上昇用および下降用の浸漬管を垂下保持した真空脱ガス処理装置にあっては、浸漬管の胴部本体の少なくとも先端部（下端部）を、取鍋内に収容した溶湯中に浸漬し、取鍋内の溶湯を真空槽内に還流させることによって該溶湯中のガス成分を除去するとともに成分調整を行うようにしていることから、浸漬管の熱負荷が大きく芯金が膨張し易いことも相俟って耐火物には亀裂が生じやすい状況にある。
【０００５】
この点に関する先行技術として、例えば、特許文献１には、金属枠を埋設した円筒状の不定形耐火物の内周面に、耐火煉瓦を積層・配置し、下段に位置する耐火煉瓦の各側面に正弦波上の凹凸を形成し、対向する側面の凹凸同士を係合させて環状に配置することによって該耐火煉瓦の脱落を防止するようにした構造のものが提案されている。
【０００６】
また、特許文献２には、円筒管状の芯金の下端側を間隔をあけて配置した内管と外管の二重管構造とし、その二重管構造部分の上方に冷却用熱媒体を流通させる冷却構造を形成し、その下方に耐火物を充填した構造の浸漬管が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８―２９１３２０号公報
【特許文献２】特許第４３６１８２４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、上記特許文献１、２に開示されている浸漬管は、いずれにおいても構造が複雑であって、耐火物の効率的な施工が行い難く、それにかかるコストの上昇が避けられいという不具合があり、未だ改善の余地が残されている。
【０００９】
本発明の目的は、構造の複雑化、コスト上昇を伴うことなしに寿命の延長を図ることができる溶融金属精錬装置の浸漬管およびその浸漬管における耐火物の施工方法を提案するところにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
従来技術が抱えている前記課題を克服し、上記目的を実現すべく鋭意研究した結果、発明者らは、下記要旨構成に係る本発明に想到した。すなわち、本発明は、溶融金属精錬装置の浸漬管であって、筒型形状をなす芯金と、この芯金の開放部の一端につながり、浸漬管と前記真空処理槽とを相互に連結するフランジと、前記芯金の内側壁、先端、外側壁を包囲して該芯金をその内側に埋設する不定形耐火物層とを備え、前記不定形耐火物層のうち、前記芯金の外側壁を包囲する不定形耐火物層に、該不定形耐火物層を芯金の軸心方向に沿って上下に分断する突き合わせ接合部を設け、前記突き合わせ接合部が、一端が前記芯金の外側壁および前記不定形耐火物層の外表面にそれぞれ到達してその相互間で段差を形成する少なくとも２つの横向き突き合わせ面と、この横向き突き合わせ面の各もう一端を相互につなぐ縦向き突き合わせ面からなることを特徴とする溶融金属精錬装置の浸漬管である。
【００１１】
上記の構成からなる溶融金属精錬装置の浸漬管としては、
１）突き合わせ接合部の横向き突き合わせ面のうち、不定形耐火物層の外表面に到達する横向き突き合わせ面は、芯金の外周壁に到達する横向き突き合わせ面よりも、浸漬管の先端に近接して設けられたものであること、
２）前記溶融金属精錬装置の浸漬管が、溶鋼の真空脱ガス装置の浸漬管であり、真空処理槽の底部に垂下保持され、取鍋内に収容した溶湯中に浸漬してその内部通路を通して該溶湯の還流を繰り返すことによって脱ガス処理を行うものにあっては、前記不定形耐火物層の内側に配され、前記フランジの内端とこれにつながる前記不定形耐火物層の少なくとも上部域を取り囲むとともにその下端面を該不定形耐火物層に形成された上向き面に当接させた煉瓦層を備えること、
が本発明の課題解決のための具体的手段として好ましい。
【００１２】
また、本発明は、フランジを接地させて芯金を反転、起立姿勢に保持したのち、該芯金の内側に煉瓦層を配置するとともに、該芯金の外側に該芯金を取り囲む環状凹部を有する第１の不定形耐火物層を設け、さらに、第２の不定形耐火物層を設けて前記第１の不定形耐火物層と前記煉瓦層とを相互につなぎ合わせてその内側に前記芯金を埋設することを特徴とする溶融金属精錬装置の浸漬管における耐火物の施工方法である。
【発明の効果】
【００１３】
上記の構成を有する本発明に係る溶融金属精錬装置の浸漬管によれば、芯金の外側壁を包囲する不定形耐火物層に、一端が前記芯金の外壁および前記不定形耐火物層の外表面にそれぞれ到達してその相互間で段差を形成する少なくとも２つの横向き突き合わせ面と、この横向き突き合わせ面の各他端を相互につなぐ縦向き突き合わせ面とによって形成され、該不定形耐火物層を芯金の軸心方向に沿って上下に分断する突き合わせ接合部を設けたため、溶湯への浸漬に際して該不定形耐火物層と芯金との間で熱膨張に差が生じたとしても該不定形耐火物層は、該突き合わせ接合部においてギャップが変動するのみであり、亀裂が生じることがない。
【００１４】
しかも、突き合わせ接合部におけるギャップが変動しても、縦向き突き合わせ面は、常に接触状態を維持しているため、ギャップを通して侵入した溶湯は、該縦向き突き合わせ面にて遮断されることとなり、芯金の溶失や不定形耐火物の脱落が回避される。
【００１５】
また、本発明による溶融金属精錬装置の浸漬管によれば、突き合わせ接合部の横向き突き合わせ面のうち、不定形耐火物の外表面に到達する横向き突き合わせ面を、芯金の外側壁に到達する横向き突き合わせ面よりも、浸漬管の先端に近接して設けるようにしたため、芯金の外壁に到達する不定形耐火物の横向き突き合わせ面は、その外表面に到達する横向き突き合わせ面よりも上方に位置することとなり、溶湯の差し込みをより確実に回避することができる。
【００１６】
また、本発明による溶融金属精錬装置の浸漬管によれば、前記溶融金属精錬装置の浸漬管を真空脱ガス装置の浸漬管として適用する場合において、前記不定形耐火物層の内側に、前記フランジの内端とこれにつながる前記不定形耐火物層の少なくとも上部域を取り囲むとともにその下端面を該不定形耐火物層に形成された上向き面に当接させた煉瓦層を配置するようにしたため、浸漬管の耐久性の改善を図ることができる。
【００１７】
さらに、本発明による溶融金属精錬装置の浸漬管における耐火物の施工方法によれば、フランジを接地させて芯金を反転、起立姿勢に保持した状態で、該フランジ内端から該芯金の先端部に向けてその内側に煉瓦層を配置するとともに、前記芯金の外側に突端部に該芯金を取り囲む環状凹部を有する第１の不定形耐火物層を設け、さらに、第２の不定形耐火物層を設けて、第１の不定形耐火物層の突端部と前記煉瓦層とを相互につなぎ合わせてその内側に埋設するようにしたため構造の複雑化を伴うことなく、比較的簡易な手順のもとで耐火物を施工できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に従う溶融金属精錬装置の浸漬管を、その断面について模式的に示した図である。
【図２】図１に示した浸漬管を反転状態で示した外観斜視図である。
【図３】図１に示した浸漬管の要部を拡大して示した図である。
【図４】（ａ）〜（ｅ）は、本発明に従う耐火物の施工要領を示した図である。
【図５】本発明に従う溶融金属精錬装置の浸漬管の他の実施の形態をその断面について模式的に示した図である。
【図６】（ａ）〜（ｆ）は、図５に示した浸漬管の耐火物の施工要領を示した図である。
【図７】本発明に従う溶融金属精錬装置の浸漬管のさらに他の実施の形態をその断面について模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明を具体的に説明する。
図１は、本発明に従う溶融金属精錬装置の浸漬管を、その断面について模式的に示した図であり、図２は、図１に示した浸漬管を反転姿勢で示した外観斜視図である。
【００２０】
図における符号１は、両端に開放部を有する筒型形状をなす芯金、２は、芯金１の周りに設置、固定された複数のアンカー（Ｖ字状あるいはＹ字状アンカー）である。このアンカー２によって不定形耐火物を芯金１に固定保持する。
【００２１】
また、符号３は、芯金１の開放部の一端１ａにつながり、浸漬管と処理槽（図示せず）とを相互に連結するフランジ、４は、芯金１の内側壁１ｂ、先端１ｃ、外側壁１ｄを包囲してフランジ３に保持され、その内部に該芯金１を埋設する不定形耐火物層（キャスタブル）であって、この不定形耐火物層４によって浸漬管の胴部本体を構成する。なお、不定形耐火物層４の内側には略円柱状の内部空間Ｍが形成される。また、芯金１の外側壁１ｄのうち溶融金属および溶融スラグに浸漬されない上部は、不定形耐火物層４から露出する構造であってもよい。
【００２２】
また、５は、不定形耐火物層４のうち、芯金１の外側壁を包囲する不定形耐火物層４に形成された突き合わせ接合部である。この突き合わせ接合部５は、不定形耐火物層４を芯金１の軸心Ｌの方向に沿って上下に分断するものであって、一端が芯金１の外壁および不定形耐火物層の外表面にそれぞれ到達してその相互間で段差ｔを形成する横向き突き合わせ面５ａ、５ｂと、この横向き突き合わせ面５ａ、５ｂの各他端を相互につなぐ縦向き突き合わせ面５ｃから構成されている。ここに、上記段差ｔは、溶湯の侵入を確実に阻止する観点およびアンカーとの取り合い（配置）から好ましくは、１０〜１００ｍｍ程度に設定される。
【００２３】
本発明に従う浸漬管は、芯金１、不定形耐火物層４が溶湯からの受熱により熱膨張し、あるいは冷却により収縮した際にそれらの間で膨張量に差があったとしても、突き合わせ接合部５において横向き突き合わせ面５ａ、５ｂのギャップの変動により膨張量の差を吸収するものであり、これにより不定形耐火物層４に外周から芯金に達するような大きな亀裂が生じて浸漬管の寿命が短くなるのを回避することができる。
【００２４】
特に大きな亀裂の原因となり易いのは、溶湯の処理を終えた後に浸漬管外周の耐火物の表面が冷却される際に、中心部の耐火物や芯金との熱膨張差によって、浸漬管外周側の耐火物に大きな引張り応力が働く場合であり、これを防止する観点から、突き合わせ接合部５は浸漬管の溶融金属に浸漬される位置に設けることが好ましい。突き合わせ接合部５において図３に示すようにギャップが変動した場合、その部位からの溶湯の侵入は許容せざるを得ないが、縦向き突き合わせ面５ｃは接触状態を維持したまま（摺動）であり、芯金１と溶湯とは確実に遮断される。
【００２５】
不定形耐火物層４の外表面に到達する横向き突き合わせ面５ｂについては、図１に示すように、芯金１の外周壁に到達する横向き突き合わせ面５ａよりも、浸漬管の先端に近接して設けるのがよく、これにより、溶湯の侵入防止効果を、より一層高めることができる。
【００２６】
キャスタブルの具体的な組成としては、Ａｌ２Ｏ３：３〜９８ｍａｓｓ％、ＭｇО：０〜７０ｍａｓｓ％、その他、Ｃｒ２О３：０〜６０ｍａｓｓ％、ＳｉО２：０〜１０ｍａｓｓ％からなるものが有利に適合する。
【００２７】
突き合わせ接合部５によって分断された不定形耐火物層４のうち、フランジ３側に位置する不定形耐火物層４（第１の不定形耐火物層４―１）と、浸漬管の先端側に位置する不定形耐火物層４（第２の不定形耐火物層４―２）とは異なる組成のもので構成することができるが、熱膨張差によるギャップの拡大を抑制するため、同じ組成になるキャスタブルを用いるのが好ましい。
【００２８】
図４（ａ）〜（ｅ）は、本発明に従う浸漬管を作製すべく、耐火物の施工手順を示した図である。
【００２９】
芯金１に耐火物を施工するには、まず、図４（ａ）に示すように、フランジ３を基台上に設置し、芯金１を反転、起立姿勢に保持してその先端を上方に向ける。
【００３０】
次いで、型枠（図示せず）、型６等を設置して図４（ｂ）、（ｃ）に示す如く、芯金１の外側の少なくとも上部域（フランジ３側）を包囲するとともにその芯金１の先端側の端部に該芯金１の周りに沿う環状凹部７を有する第１の不定形耐火物層４―１を形成する。
【００３１】
不定形耐火物層４―１が形成されたならば、さらに、該不定形耐火物層４―１を乾燥させる工程を介在させることなしに、型枠等を配置して図４（ｄ）に示すように、第１の不定形耐火物層４―１の芯金１の先端側の端部に当接するとともに芯金１をその内部に埋設する第２の不定形耐火物層４―２を形成すればよい。不定形耐火物層４―２の形成により耐火物の施工は完了することとなり、次いで、図４（ｅ）に示す如く浸漬管を反転姿勢に保持したのち乾燥工程へと移行する。
【００３２】
上記耐火物の施工手順において、不定形耐火物層４に突き合わせ接合部５を形成するには、第１の不定形耐火物層４―１を形成する際に、該第１の不定形耐火物層４―１の芯金１の先端側の端部に芯金１の周りに沿って環状凹部７を形成するための型（リング）６（図４（ｂ）参照）を配置し、第２の不定形耐火物層４―２を形成するに先立って該型６を取り外して、必要に応じてその部位にアンカー２を配置すればよい。また、不定形耐火物層４―１については乾燥工程を経ることなしに第２の不定形耐火物層４―２を設ける場合について説明したが、必要に応じて乾燥工程を取り入れることもできる。
【００３３】
図５は、本発明に従う浸漬管の他の実施の形態を示した図である。この浸漬管は、芯金１の内側に、フランジ３の内端３ａから芯金１の先端１ｃに向けて配された煉瓦層（定形耐火物）８を備えたものである。この煉瓦層８は、フランジ３の内端３ａと芯金１の内側に位置する不定形耐火物層４の上部域を取り囲むものであり、その下端面８ａを不定形耐火物層４の上向き面４ａに当接させて内側に略円柱状の内部空間Ｍを形成するようになっている。
【００３４】
上記の構成からなる浸漬管は、とくに、真空脱ガス装置の浸漬管としてとくに有利に適合するものである。ＲＨ真空脱ガス装置の場合には、略円柱状の内部空間Ｍは、溶鋼を取鍋と真空脱ガス槽の間で環流させる流路を構成し、流路内の溶鋼に環流用の不活性ガスを吹き込むための図示しないガス配管を、浸漬管の外周側から浸漬管を貫通させて、煉瓦層８の内部空間Ｍに面する位置に開口するように設置することが望ましい。
【００３５】
煉瓦層８を備えた浸漬管の作製要領を図６に示す。かかる構成の浸漬管を作製すべく、芯金１に耐火物を施工するには、上掲図４（ａ）において説明したところと同様に、まずフランジ３を基台上に設置し、芯金１を反転、起立姿勢に保持してその先端を上方に向ける。
【００３６】
次いで、図６（ｂ）に示すように、フランジ３の内端３ａから該芯金１の先端に向けてその内側に煉瓦層８を配置したのち、型枠、型６等を設置して図６（ｃ）、図６（ｄ）に示す如く、芯金１の外側の少なくとも上部域（フランジ３側）を包囲するとともにその芯金１の先端側の端部に該芯金１の周りに沿う環状凹部７を有する第１の不定形耐火物層４―１を形成する。
【００３７】
そして、さらに、該不定形耐火物層４―１を乾燥させる工程を介在させることなしに、型枠等を配置して図６（ｅ）に示す如く、第１の不定形耐火物層４―１の芯金１の先端側の端部と煉瓦層８との相互間に、芯金１の先端、下部域を埋設する第２の不定形耐火物層４―２を形成する。
【００３８】
なお、本発明では、煉瓦層８の設置位置を浸漬管の先端部に向けて移動させて設けた構成になる図７に示すような浸漬管を構成することも可能であり、煉瓦層８の設置位置は、図示のものに限定されることはない。
【００３９】
煉瓦層（定形耐火物）８を構成する部材としては、マグネシア-クロム煉瓦を用いることができるほか、耐スラグ浸食性が重視される場合にはマグネシア−カーボン煉瓦を用いるなど、使用条件や要求性能に応じて適宜選択することができる。また、不定形耐火物層４を構成する部材としては、ハイアルミナ系、Ａｌ２Ｏ３―ＭｇО―Ｃｒ２О３系、Ａｌ２Ｏ３―Ｃｒ２О３系、Ａｌ２Ｏ３―ＭｇО系等のキャスタブルを用いることができる。
【実施例】
【００４０】
芯金：直径１０６４ｍｍ、長さ６２８ｍｍ（ＳＳ４００製）、
フランジの外径：１５００ｍｍ、
浸漬管胴部本体の外径：１３３０ｍｍ、
浸漬管胴部本体の内径：６６０ｍｍ、
浸漬管長さ（フランジの厚さを除く）：７５３ｍｍで、
浸漬管の芯金の外側の不定形耐火物層の溶鋼に浸漬される部位に突合せ接合部（横向き突き合わせ面の長さ：芯金側３０ｍｍ、外側３６ｍｍ、縦向き突き合わせ面の長さ：５０ｍｍ）を設けた上掲図５に示したような浸漬管（煉瓦層は、ＭｇО−Ｃｒ２О３質煉瓦を使用し、不定形耐火物層（キャスタブル）は組成がＡｌ２О３−ＭｇОからなるものを使用）をＲＨ真空処理槽に装着して溶湯の脱ガス処理を行い、該浸漬管の耐久性についての調査を行った。
【００４１】
その結果、突き合わせ接合部を有しない従来の浸漬管においては、平均１１８チャージで使用限界に到達したのに対して、本発明に従う浸漬管を使用した場合、芯金の溶失や不定形耐火物の脱落が防止された結果、平均１２８チャージまで使用することが可能であり、浸漬管寿命の延長が可能であることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明によれば、使用寿命の延長が可能で、しかも、比較的簡単な手順で耐火物の施工を行い得る浸漬管およびその施工方法が提供できる。
【符号の説明】
【００４３】
１      芯金
１ａ    開放部
１ｂ    内側壁
１ｃ    先端
１ｄ    外側壁
２      アンカー
３      フランジ
３ａ    内端
４      不定形耐火物層
４ａ    上向き面
４―１  第１の不定形耐火物層
４―２  第２の不定形耐火物層
５      突き合わせ接合部
５ａ    横向き突き合わせ面
５ｂ    横向き突き合わせ面
５ｃ    縦向き突き合わせ面
６      型（リング）
７      環状凹部
８      煉瓦層
８ａ    下端面
Ｌ      軸心
ｔ      段差
【図１】
0005907351.tif 000002
【図２】
0005907351.tif 000003
【図３】
0005907351.tif 000004
【図４】
0005907351.tif 000005
【図５】
0005907351.tif 000006
【図６】
0005907351.tif 000007
【図７】
0005907351.tif 000008