(57)【要約】【課題】  精錬時に発生するスプラッシュの付着を効果的に防止すること。【解決手段】  精錬時、取鍋２の上面開口２ａを覆い、溶鋼３の昇熱用と攪拌用のランス挿入孔１ａ，１ｂ、合金投入孔のうち少なくとも１つを備えた、ジャケット構造の金属製炉蓋１である。内面を平滑な鉄板６で構成し、側壁１ｃの内部をテーパ状となす。炉蓋１の内部冷却のための冷却系を少なくとも２つ設け、各々の冷却系を独立して制御する。【効果】  精錬処理中に飛散するスプラッシュの付着を効果的に防止できるので、スプラッシュ付着量の増加による精錬処理中のトラブルが防止でき、また、精錬処理後のメンテナンスフリ−化により作業負荷の軽減が図れる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
精錬時、取鍋の上面開口を覆い、溶鋼の昇熱用と攪拌用のランス挿入孔、合金投入孔のうち少なくとも１つを備えた、ジャケット構造の金属製炉蓋において、
内面を平滑な鉄板で構成し、側壁内部をテーパ状となすと共に、
炉蓋の内部冷却のための冷却系を少なくとも２つ設け、
各々の冷却系を独立して制御するようにしたことを特徴とする取鍋精錬用の水冷蓋。
【請求項２】
前記冷却系を構成する給水口の入側位置が、排水口の出側位置と同等か、或いは、排水口の出側位置よりも低くなしてあることを特徴とする請求項１に記載の取鍋精錬用の水冷蓋。
【請求項３】
前記側壁内部のテーパ角度が７０〜９０°であることを特徴とする請求項１または２に記載の取鍋精錬用の水冷蓋。
【請求項４】
取鍋の上面開口を、請求項１〜３のいずれかに記載の水冷蓋で覆って精錬処理を実施することを特徴とする精錬処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば取鍋精錬時に用いられる水冷蓋、及び、この水冷蓋を用いて精錬処理する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
溶鋼中への気体吹込みや、溶鋼表面への酸素吹き付けを行う取鍋精錬において、精錬処理中の溶鋼攪拌時等に発生するスプラッシュ（地金）が取鍋外に飛散するのを防止するため、蓋（以下、取鍋蓋とも言う。）の設置は必要不可欠である。この取鍋蓋は、従来、例えば特許文献１に記載されたような、鉄皮内面に耐火物を内張りしたものが使用されていた。
【特許文献１】特公平７−３５５３３号公報
【０００３】
このような取鍋蓋は、水冷化されず無冷却の状態で使用されるのが一般的であった。従って、精錬処理時、溶鋼からの輻射熱によって取鍋蓋が変形していた。また、精錬処理中の耐火物の亀裂・脱落により、取鍋蓋の内面亀裂部にスプラッシュが付着していた。一度付着したスプラッシュは、精錬処理を繰り返す度に成長し、最終的には耐火物と共に落下する等の問題があった。その結果、頻繁に点検および補修をする必要があり、非常にコスト高になり不経済であった。
【０００４】
そこで、近年、取鍋精錬に用いられる取鍋蓋として、特許文献２に記載されたような、耐火物と水冷化を組み合わせた複合水冷蓋や、特許文献３に記載されたような、蓋内に冷却水を流す金属管を複数巻いた水冷蓋が提案されている。
【特許文献２】特開２０００−３０４４５１号公報
【特許文献３】特開平７−１０３６６４号公報
【０００５】
しかしながら、特許文献２で提案された複合水冷蓋は、耐火物と冷却水配管を交互に配置し、両者を鋳包んで接合しているので、施工が複雑である。また、冷却配管と、耐火物の間に凹凸が生じ、精錬処理中のスプラッシュ付着を助長するという問題がある。
【０００６】
また、特許文献３で提案された水冷蓋は、金属管同士の間に凹凸が生じるため、この凹凸に起因して精錬処理中のスプラッシュが付着し易くなる。スプラッシュが付着した場合、精錬処理中の操業トラブル、精錬処理後のメンテナンス等で作業負荷、操業ロスが生じ、大きな問題となる。
【０００７】
そこで、特許文献４では、鋼管を複数巻装して、その鋼管同士の隙間を肉盛溶接、あるいは、金属を被覆して平滑な表面を形成させている。
【特許文献４】特開平７−９０３５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献４で提案されたように、隙間を肉盛溶接するには、多大な工数がかかりコスト高になるのと共に、肉盛溶接部は他の部分に比べて冷却能が悪くなる。また、鋼管表面に金属を被覆する場合は、水冷蓋内部の凹凸に起因するスプラッシュの付着は減少するものの、被覆しない場合に比べて冷却能が悪くなるので、局部的な冷却不足によるスプラッシュの付着が生じる。
【０００９】
さらに、特許文献３や特許文献４では、複数箇所からの給排水を実施しているが、冷却水の供給元は一箇所の共通制御であるため、水冷蓋の各部に応じた冷却水の調整が行えず、結果的に局所的な冷却不足が発生する可能性が高くなるという問題もある。
【００１０】
本発明が解決しようとする問題点は、従来の取鍋精錬用の水冷蓋では、精錬時に発生するスプラッシュの付着を効果的に防止できないという点である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の取鍋精錬用の水冷蓋は、
精錬時に発生するスプラッシュの付着を効果的に防止するために、
精錬時、取鍋の上面開口を覆い、溶鋼の昇熱用と攪拌用のランス挿入孔、合金投入孔のうち少なくとも１つを備えた、ジャケット構造の金属製炉蓋において、
内面を平滑な鉄板で構成し、側壁内部をテーパ状となすと共に、
炉蓋の内部冷却のための冷却系を少なくとも２つ設け、
各々の冷却系を独立して制御するようにしたことを最も主要な特徴としている。
【００１２】
また、本発明の精錬処理方法は、取鍋の上面開口を、前記本発明の水冷蓋で覆った状態で精錬処理を行うものである。
この本発明の精錬処理方法によれば、精錬時に発生するスプラッシュが水冷蓋の内面に付着することを効果的に防止することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明では、ジャケット構造の水冷蓋の内面を平滑な鉄板で構成し、側壁内部をテーパ状となすと共に、各々の冷却系を独立して制御することで、精錬処理中に飛散するスプラッシュの付着を効果的に防止できる。従って、スプラッシュ付着量の増加による精錬処理中のトラブルが防止でき、また、精錬処理後のメンテナンスフリ−化により作業負荷の軽減が図れるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図１を参照しつつ説明する。
図１は本発明の水冷蓋で取鍋の上面開口を覆って精錬処理している状態を説明する概略縦断面図である。
【００１５】
１は金属精錬に用いられる取鍋２の上面開口２ａを覆う本発明の水冷蓋であり、例えば溶鋼３の昇熱用送酸ランス４の挿入孔１ａと、溶鋼３の攪拌用ランス５の挿入孔１ｂが設けられている。
【００１６】
本発明において、水冷構造の蓋を採用するのは、精錬処理時、飛散したスプラッシュが蓋の内面に付着した際に、蓋内面から即座に剥離させて、継続的に付着しないようにするためである。
【００１７】
本発明では、その水冷構造として、水冷蓋１内を中空にし、その内部を複数に分割したジャケット構造のものを採用している。水冷構造として、特許文献３や特許文献４で提案されたような、鋼管を複数巻装したタイプを採用した場合、前述の通りスプラッシュの付着を効果的に防止できないからである。
【００１８】
また、このジャケット構造について、特許文献５では、内部のエアー溜りによる冷却不足が問題点として挙げられており、内部のエアー抜きのために冷却水出側にエアー抜きバルブを設置する必要性を示している。
【特許文献５】特開２０００−２８２７３号公報
【００１９】
しかしながら、発明者は、冷却用の給水口７の位置を、冷却用の排水口８の位置と同等か、図１に示したように、排水口８の位置より低い位置に設置すれば、ジャケット内のエアーは排水口８から冷却水と一緒に排出され、ジャケット内のエアー溜まりを防止できることを見出した。
【００２０】
よって、本発明の水冷蓋１では、構造が簡単で、かつ、低コストであるジャケット構造を採用している。
【００２１】
また、冷却系の流路が単独の場合、冷却水の入側から出側までの流路が相対的に長くなる。流路が長くなれば、冷却水の入出側での温度差が大きくなって十分な冷却効果が得られず、ひいては、飛散して水冷蓋１の内面に付着したスプラッシュが即座に水冷蓋１から剥離せず、徐々に付着層が肥大する可能性が高くなる。
【００２２】
これに対し、流路を複数に分割するだけで、流量の制御を、冷却水の入側において一括で行うだけでは、各部位での冷却が不均一となり、局所的な冷却不足が生じる。従って、本発明の水冷蓋１では、冷却系の流路を少なくとも２つ設け（図１の例では４つ）、かつ、各々の冷却系を独立して制御し、冷却部位の水温の温度勾配を極力小さくすることが必要である。
【００２３】
また、本発明では、水冷蓋１の内面を平滑な鉄板６で構成している。精錬処理時、スプラッシュが飛散する水冷蓋１の内面に凹凸があると、スプラッシュの付着を助長するためである。但し、用いられる鉄板６は一般的な構造用炭素鋼でよく、特に鉄板６の表面を新たに研磨する必要はない。また、一般的に鉄板６同士は溶接により接合されるが、溶接面は鉄板６の表面と比べて凸とならないよう、溶接凸部を研削することが望ましい。
【００２４】
また、本発明では、水冷蓋１の側壁１ｃの内部に付着したスプラッシュを落下させやすくするために、側壁１ｃの内部にたとえば７０〜９０°の範囲でテ−パをつけている。
【００２５】
このテーパ角度を７０〜９０°としたのは、９０°を超えると逆にスプラッシュの付着を助長するためである。また、テーパ角度が７０°未満の場合は、水冷蓋１の上部の径が下部の径に対し小さくなりすぎ、ランス挿入孔１ａ，１ｂ等の設置が困難になると共に、溶鋼３からの輻射熱を多く受け、冷却水を増量しないと鉄皮変形の影響が大きくなるためである。
【００２６】
前記構成の本発明の水冷蓋１により取鍋２の上面開口２ａを覆った状態で精錬処理を実施すれば、精錬時に発生するスプラッシュが水冷蓋１の内面に付着することを効果的に防止できるようになる。これが、本発明の精錬処理方法である。
【実施例】
【００２７】
以下、本発明の効果を確認するために行った実験結果について説明する。
２５０トンの溶鋼を保持した取鍋に、図１に示すような、側壁の内部に、テーパ角度が８０°、冷却系の給排水口を４つ設けた本発明の水冷蓋を設置し、溶鋼の精錬処理を実施した。
【００２８】
取鍋フリーボード（取鍋の上端から溶鋼の湯面までの距離）は４００〜８００ｍｍ、スラグボリュームが溶鋼１トン当たり２０〜３０ｋｇの条件で、送酸ランス（上吹きランス）からの吹酸による昇熱処理、および、攪拌用ランス（浸漬ランス）を用いたアルゴンガスのバブリング処理を１５〜３０分実施した。
【００２９】
また、冷却水の制御は、精錬処理中の出側の冷却水温度が６０℃以下となるように、各冷却系の流量を１時間当たり２０〜５０トンの間で調整した。また、鉄皮内部に耐火物を内貼りした非水冷蓋（以下、従来蓋と言う。）についても同様に実験した。
【００３０】
以上の精錬処理条件を下記表１に、また、精錬処理後のスプラッシュ付着、蓋寿命について比較した結果を下記表２および図２に示す。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
【表２】
2006214647.tif 000004
【００３３】
従来蓋および本発明の水冷蓋を使用した精錬処理では、精錬処理中に取鍋と蓋の隙間、および、ランスの挿入孔から溶鋼スプラッシュが確認された。そして、従来蓋は、精錬処理後に耐火物表面にスプラッシュの付着が確認され、２〜３ヒートに１回は、付着したスプラッシュを非処理中に除去する必要があった。その結果、従来蓋の寿命は、図２に示したように、約１００回と低位となった。
【００３４】
これに対して、本発明の水冷蓋は、精錬処理後のスプラッシュ付着は見られず、非処理中にスプラッシュを除去する必要はなかった。また、精錬処理を繰返し実施しても効果が継続し、その結果、本発明の水冷蓋の寿命は、図２に示したように、１０００ヒート以上と大幅に向上することが判明した。
【００３５】
本発明は、上記の実施例に示したものに限られるものではなく、各請求項に記載した技術的思想の範囲内で適宜実施態様を変更しても良いことはいうまでもない。たとえば、水冷蓋１には、溶鋼の昇熱用、攪拌用のランス挿入孔、或いは、合金投入孔のいずれか１つを設けただけのものでも良いなどである。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、上記の例で示した取鍋精錬用の水冷蓋に限らず、同様の精錬用の水冷蓋にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の水冷蓋で取鍋の上面開口を覆って精錬処理している状態を説明する概略縦断面図である。
【図２】本発明の水冷蓋と従来蓋の寿命を比較して示した図である。
【符号の説明】
【００３８】
１    水冷蓋
１ａ    昇熱用送酸ランスの挿入孔
１ｂ    攪拌用ランスの挿入孔
１ｃ    側壁
２    取鍋
２ａ    上面開口
３    溶鋼
４    昇熱用送酸ランス
５    攪拌用ランス
６    鉄板
７    給水口
８    排水口
【図１】
2006214647.tif 000005
【図２】
2006214647.tif 000006