(57)【要約】【課題】耐火物の掻き出し板に対する被覆範囲を適切に設定して掻き出し板の溶損を適切に防止できるとともに掻き出し板の高重量化を防止できる除滓装置を提供する。【解決手段】除滓装置１は、掻き出しアーム１８の先端に溶融金属容器５０内の溶融金属Ｍの表面に浮遊するスラグＳを掻き出す掻き出し板３０を取付け、掻き出し板３０が左右方向及び上下方向に延びる四角形状の平板で構成される。掻き出し板３０に、掻き出し板３０の下部の前面３０ａ及び後面３０ｂ、左側面３０ｅ及び右側面３０ｆ、及び下端面３０ｄを被覆する耐火物３４を設ける。耐火物３４の掻き出し板３０に対する被覆範囲Ｒは、掻き出し板３０の下端から３０ｍｍ以上３００ｍｍ以下である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
掻き出しアームの先端に溶融金属容器内の溶融金属の表面に浮遊するスラグを掻き出す掻き出し板を取付け、該掻き出し板が左右方向及び上下方向に延びる四角形状を有する除滓装置であって、
前記掻き出し板に、該掻き出し板の下部の表裏面、左右両側面、及び下端面を被覆する耐火物を設け、該耐火物の前記掻き出し板に対する被覆範囲は、前記掻き出し板の下端から３０ｍｍ以上３００ｍｍ以下であることを特徴とする除滓装置。
【請求項２】
前記耐火物は、Ａｌ２Ｏ３を３０ｗｔ％以上７０ｗｔ％以下、ＳｉＯ２を２０ｗｔ％以上６０ｗｔ％以下、ＳｉＣを０ｗｔ％以上１５ｗｔ％以下含有することを特徴とする請求項１に記載の除滓装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉等から溶融金属容器内に注ぎ込まれた溶融金属の表面に浮遊するスラグを掻き出し除去する除滓装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉から出銑され、脱硫処理された後の溶銑鍋（溶融金属容器）内の溶銑（溶融金属）は、スラグで表面が覆われている。溶銑の表面を覆って浮遊するスラグは掻き出し除去する必要があり、スラグ除去作業は、製銑・製鋼工程において欠かすことのできない作業の一つとなっている。スラグ除去作業においては、スラグドラッガーと呼ばれる除滓装置を用いるのが一般的である。
【０００３】
従来、この種の除滓装置として、例えば、特許文献１に示すものが知られている。
特許文献１に示す除滓装置は、掻き出しアームの先端に設けられた掻き出し板を有するスラグドラッガーと、溶融金属の湯面の高さを計測するための湯面センサと、掻き出し板の消耗量を計測するための消耗量計測機構と、掻き出し板の消耗量の計測値に基づいて溶融金属の湯面の高さに対する掻き出し板の高さを制御する制御装置とからなっている。そして、所定ストロークの掻き出しを行った後に、消耗量計測機構を用いて掻き出し板の消耗量を計測し、消耗前の掻き出し板の基準長さとの差分を補正して、湯面の高さに対する掻き出し板の先端位置を適正な位置に制御し、掻き出し板を常に一定の浸漬深さでスラグに浸漬するようにしている。
この特許文献１に示す除滓装置によれば、掻き出し板が消耗してもその消耗分だけ掻き出し板を湯面の高さに追従することができ、スラグ掻き出しの効率化および自動化を操業条件にかかわらず達成することができる、という効果をする。
【０００４】
また、従来の排滓方法の他の例として、例えば、特許文献２に示すものも知られている。
特許文献２に示す排滓方法は、複数のアーム付き掻き出し板を、前後で重なる部分を持たせて左右に配列し、重なり部分が残る範囲で左右に掻き出し板を移動させて、容器形状に合わせて掻き出し板の列の全長を伸縮させて容器内の溶滓を掻き出すものである。
特許文献２に示す排滓方法によれば、スラグの後逸を防ぐことによって、効率の顕著な低下を防ぎ、除去にかかる時間を大幅に削減できる、という効果を奏する。
【０００５】
しかしながら、これら特許文献１に示す除滓装置及び特許文献２に示す排滓方法にあっては、掻き出し板が高温の溶融金属に晒されて溶損することを回避することができない。特許文献１に示す除滓装置の場合、掻き出し板が溶損してもその溶損分だけ掻き出し板を湯面の高さに追従することができるが、掻き出し板の溶損量が激しい場合には手作業により掻き出し板の交換をしなければならず、人員の根本的な削減にはつながらない。また、特許文献２に示す排滓方法の場合には、掻き出し板の溶損が発生した場合、掻き出し板の交換に多大な時間がかかり、稼働率の低下につながるという問題がある。
【０００６】
一方、この掻き出し板の損耗を防止するものとして、例えば、特許文献３に示すスラグドラッガーの除硫板に対するキャスタブル塗着装置が知られている。
この特許文献３に示すキャスタブル塗着装置は、スラグドラッガーの除硫板の下半分の表裏両面に耐火性キャスタブルを塗着させて、除硫板の溶損を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平９−２４３２７３号公報
【特許文献２】特開２０００−２２７２８２号公報
【特許文献３】特公昭５７−５８９９３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、特許文献３に示すスラグドラッガーの除硫板に対するキャスタブル塗着装置にあっては、以下の問題点があった。
即ち、特許文献３に示すキャスタブル塗着装置において、耐火性キャスタブルは、スラグドラッガーの除硫板の下半分の表裏両面に塗着されているが、耐火性キャスタブルの除硫板に対する被覆範囲について具体的な検討がなされていない。このため、除硫板の下端側で溶融金属表面にあるスラグを掻き出す際に、耐火性キャスタブルの除硫板に対する被覆範囲が小さすぎて溶融金属が除硫板に直接接触して溶損してしまったり、あるいは必要以上の範囲に耐火性キャスタブルが被覆してあって除硫板の重量が重すぎたりする可能性がある。
【０００９】
特許文献３に示すキャスタブル塗着装置の場合、耐火性キャスタブルがスラグドラッガーの除硫板の下半分の表裏両面に塗着してあるので、耐火性キャスタブルの除硫板に対する被覆範囲が小さすぎる心配は小さいかもしれないが、その一方で除硫板の重量が重すぎる可能性は回避できない。除硫板の重量が重すぎると、除硫板を取り付けるスラグドラッガーの掻き出しアームが必要以上に撓んでしまったり、あるいはその撓みを回避するために掻き出しアームを頑強にする必要がある。
【００１０】
従って、本発明はこの問題を解決するためになされたものであり、その目的は、耐火物の掻き出し板に対する被覆範囲を適切に設定して掻き出し板の溶損を適切に防止できるとともに掻き出し板の高重量化を防止できる除滓装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る除滓装置は、掻き出しアームの先端に溶融金属容器内の溶融金属の表面に浮遊するスラグを掻き出す掻き出し板を取付け、該掻き出し板が左右方向及び上下方向に延びる四角形状を有する除滓装置であって、前記掻き出し板に、該掻き出し板の下部の表裏面、左右両側面、及び下端面を被覆する耐火物を設け、該耐火物の前記掻き出し板に対する被覆範囲は、前記掻き出し板の下端から３０ｍｍ以上３００ｍｍ以下であることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る除滓装置によれば、耐火物の掻き出し板に対する被覆範囲を適切に設定して掻き出し板の溶損を適切に防止できるとともに掻き出し板の高重量化を防止できる除滓装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る除滓装置の概略構成図である。
【図２】図１に示す除滓装置における掻き出し板を示す正面図である。
【図３】図２における３−３線に沿う断面図である。
【図４】掻き出し板を本発明例１（耐火物あり）、本発明例２（耐火物あり（ＳｉＣ添加））、比較例１（耐火物無し）、及び比較例２（耐火物被覆範囲外）としたそれぞれの場合の掻き出し板の寿命を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、図面は模式的なものであり、各要素の寸法関係、各要素の比率等は、現実的なものとは異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
【００１５】
図１に示す除滓装置１は、高炉から出銑され、脱硫処理された後の溶銑鍋（溶融金属容器）５０内の溶銑（溶融金属）Ｍの表面に浮遊するスラグＳを掻き出すものであり、矢印Ａで示す前方及び矢印Ｂで示す後方に走行可能な走行フレーム１０と、走行フレーム１０上において旋回モータ１２によって旋回可能な旋回フレーム１１と、旋回フレーム１１上においてスライドモータ１５によって前後方向にスライド可能なスライドフレーム１３と、スライドフレーム１３上にサドル１６を介してシーソー状に上下動する掻き出しアーム１８とを備えている。図１において、符号１４はスライドフレーム１３の先端に取り付けられた防熱板、１９は油圧ユニット、２０は運転室、２１は旋回モータ１２、スライドモータ１５及び後述の掻き出しアーム用シリンダ１７の駆動を制御する制御盤、６０は溶銑鍋５０用のクレーンである。
【００１６】
掻き出しアーム１８は、旋回フレーム１１上においてスライドフレーム１３がスライドモータ１５によって矢印Ａで示す前方にスライドすると、図１に示すように、その先端（前端）が溶銑鍋５０内の奥側（前側）に移動し、旋回フレーム１１上においてスライドフレーム１３がスライドモータ１５によって矢印Ｂで示す後方にスライドすると、その先端が溶銑鍋５０の手前側（後側）に移動して溶銑鍋５０に形成された開口５０ａからスラグＳを掻き出す。
また、サドル１６と掻き出しアーム１８の後端との間には、矢印Ｃで示す上方及び矢印Ｄで示す下方に伸縮する掻き出しアーム用シリンダ１７が設けられ、掻き出しアーム用シリンダ１７が矢印Ｃで示す上方に伸びると、掻き出しアーム１８は下方に回転してその先端は図１に示すように下方に位置し、掻き出しアーム用シリンダ１７が矢印Ｄで示す下方に縮むと、掻き出しアーム１８は上方に回転してその先端は上方に位置するようになっている。
【００１７】
そして、掻き出しアーム１８の先端には、溶銑鍋５０内の溶銑Ｍの表面に浮遊するスラグＳを掻き出す掻き出し板３０が取り付けられている。この掻き出し板３０は、図２及び図３に示すように、前後方向に所定の板厚ｔを有し、左右方向及び上下方向に延びる高さｈ１、幅ｗの長方形状の平板であり、前面（表面）３０ａ、後面（裏面）３０ｂ、上端面３０ｃ、下端面３０ｄ、左側面３０ｅ、及び右側面３０ｆを備えている。ここで、掻き出し板３０の板厚ｔは、１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下であることが好ましい。当該板厚ｔが１０ｍｍよりも小さいと、書き出し板３０の強度が足らず処理中に掻き出し板３０が曲損するという不都合がある。一方、当該板厚ｔが５０ｍｍよりも大きいと、掻き出し板３０の高重量化を招く。本実施形態にあっては、掻き出し板３０の高さｈ１は４００ｍｍ、幅ｗは５４０ｍｍである。
【００１８】
掻き出し板３０の上端面３０ｃには板材３２が固定され、板材３２の上端面には掻き出しアーム１８への取付部３３が設けられている。掻き出し板３０の後面３０ｂを除滓装置１のある後方に向け、前面３０ａを前方に向けて取付部３３を掻き出しアーム１８の先端（前端）に取り付けることにより、掻き出し板３０は掻き出しアーム１８に取り付けられる。
そして、掻き出し板３０の後面３０ｂの左右両側面３０ｅ、３０ｆの近傍には、上下方向に延びる一対の横板３１が固定されている。これら横板３１は、掻き出し板３０によってスラグＳを掻き出す時に、スラグＳが掻き出し板３０の左右両側から逸脱するのを阻止する機能を有する。なお、本実施形態にあっては、各横板３１の、掻き出し板３０の後面３０ｂからの高さｈ２は５０ｍｍ、幅ｂは２５ｍｍである。
【００１９】
また、掻き出し板３０には、掻き出し板３０の下部の前面３０ａ及び後面３０ｂ、左側面３０ｅ及び右側面３０ｆ、及び下端面３０ｄを被覆する耐火物３４が設けられている。
この耐火物３４の掻き出し板３０に対する被覆範囲は、図２において符号Ｒで示されており、掻き出し板３０の下端から３０ｍｍ以上３００ｍｍ以下である。これにより、耐火物３４の掻き出し板３０に対する被覆範囲Ｒを適切に設定して掻き出し板３０の溶損を適切に防止できるとともに掻き出し板３０の高重量化を防止できる。当該被覆範囲Ｒが掻き出し板３０の下端から３０ｍｍよりも小さいと、掻き出し板３０でスラグＳを掻き出す際に掻き出し板３０の部分が、直接、溶銑に接触するおそれがあり、その接触した部分が溶損するおそれがある。一方、当該被覆範囲Ｒが掻き出し板３０の下端から３００ｍｍよりも大きいと、掻き出し板３０の高重量化を招く。
【００２０】
また、耐火物３４の、掻き出し板３０の下端から下方への突出高さＴは、本実施形態にあっては７０ｍｍであるが、２０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下であることが好ましい。当該突出高さＴが掻き出し板３０の下端から２０ｍｍよりも小さいと、スタッドピンによる耐火物固定が十分でなく耐火物が脱落するという不都合がある。一方、当該突出高さＴが掻き出し板３０の下端から１５０ｍｍよりも大きいと、掻き出し板３０の高重量化を招く。
また、耐火物３４の左右方向の幅Ｗは、本実施形態にあっては６００ｍｍであるが、５００ｍｍ以上８００ｍｍ以下であることが好ましい。当該幅Ｗが５００ｍｍよりも小さいと、掻き出し完了までに時間がかかるという不都合がある。一方、当該幅Ｗが８００ｍｍよりも大きいと、掻き出し板３０の高重量化を招く。
【００２１】
更に、耐火物３４の前後方向の厚さＬは、本実施形態にあっては１５０ｍｍであるが、１００ｍｍ以上１５０ｍｍ以下であることが好ましい。当該厚さＬが１００ｍｍよりも小さいと、掻き出し板の強度が足らず処理中に掻き出し板が曲損するという不都合がある。一方、当該厚さＬが１５０ｍｍよりも大きいと、掻き出し板３０の高重量化を招く。
また、耐火物３４の化学成分について述べると、耐火物３４は、Ａｌ２Ｏ３を３０ｗｔ％以上７０ｗｔ％以下、ＳｉＯ２を２０ｗｔ％以上６０ｗｔ％以下含有している。これにより、耐火物３４の耐溶損性が良好になるとともに機械的強度も強くなり、また、コストを安価にすることができる。Ａｌ２Ｏ３の含有量が３０ｗｔ％よりも小さいと、耐食性・耐スポーリング性が低下するという不都合がある。一方、Ａｌ２Ｏ３の含有量が７０ｗｔ％よりも大きいと、耐スラグ浸透性が低下するという不都合がある。
【００２２】
また、耐火物３４は、ＳｉＣを０ｗｔ％以上１５ｗｔ％以下含有している。耐火物３４は、ＳｉＣを含有することにより耐スポーリング性が向上するので、ＳｉＣを含有しないよりは含有することが好ましい。耐火物３４の耐スポーリング性が向上すると、例えば、スラグＳの掻き出し作業中に耐火物３４が溶銑鍋５０に衝突した際の耐久性が向上する。一方、ＳｉＣの含有量が１５ｗｔ％よりも多いと、溶銑により侵食されやすくなるという不都合がある。
なお、耐火物３４の掻き出し板３０への施工に際しては、掻き出し板３０の下部（耐火物施工箇所）に複数のスタッドピン３５を固定しておき、型枠内に耐火物３４の原料を流し込み、耐火物３４が硬化した後、型枠を脱枠すればよい。
【００２３】
次に、溶銑鍋５０内の溶銑Ｍの表面に浮遊するスラグを除滓装置１により掻き出す方法について説明する。
先ず、図１に示すように、掻き出しアーム１８によってスラグＳを掻き出せる程度に溶銑鍋５０をクレーン６０により傾ける。
次いで、除滓装置１を所定位置に移動させ、旋回モータ１２の駆動を制御して掻き出しアーム１８が溶銑鍋５０の方を向くように旋回フレーム１１の旋回位置を調整する。
その後、スライドモータ１５の駆動を制御してスライドフレーム１３を矢印Ａで示す前方にスライドさせ、掻き出しアーム１８の先端を溶銑鍋５０内の奥側（前側）に移動させるとともに、掻き出しアーム用シリンダ１７を矢印Ｃで示す上方に伸ばして掻き出しアーム１８の先端に取り付けられた掻き出し板３０の下端を溶銑Ｍ内に入れ込む。この際に、掻き出し板３０には、掻き出し板３０の下部の前面３０ａ及び後面３０ｂ、左側面３０ｅ及び右側面３０ｆ、及び下端面３０ｄを被覆する耐火物３４が設けられているので、溶銑Ｍが掻き出し板３０に直接接触することはない。
【００２４】
そして、耐火物３４の掻き出し板３０に対する被覆範囲Ｒは、掻き出し板３０の下端から３０ｍｍ以上であるから、溶銑Ｍが掻き出し板３０に直接接触する危険性は極めて低く、掻き出し板３０の溶損を適切に防止できる。また、耐火物３４の掻き出し板３０に対する被覆範囲Ｒは、掻き出し板３０の下端から３００ｍｍ以下であるから、掻き出し板３０の高重量化を防止できる。
そして、スライドモータ１５の駆動を制御してスライドフレーム１３を矢印Ｂで示す後方にスライドさせ、掻き出しアーム１８の先端に取り付けられた掻き出し板３０を溶銑鍋５０内の手前側（後側）に移動させて溶銑Ｍの表面に浮遊するスラグＳを溶銑鍋５０の開口５０ａから掻き出す。
その後、掻き出しアーム用シリンダ１７を矢印Ｄで示す下方に縮ませて掻き出しアーム１８の先端に取り付けられた掻き出し板３０の下端を溶銑Ｍから取り出す。
このスラグＳの掻き出し作業を必要回数だけ繰り返したら、作業は終了する。
【００２５】
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されずに種々の変更、改良を行うことができる。
例えば、除滓装置１により掻き出されるスラグＳは、溶銑鍋５０内の溶銑Ｍの表面に浮遊するもののみを対象とするものではなく、溶鋼鍋内の溶鋼に浮遊するものなど他の溶融金属容器内の溶融金属の表面に浮遊するものをも対象とする。
また、掻き出し板３０は、長方形状の平板に限らず、正方形状の平板など他の四角形状の平板であってもよい。
【実施例】
【００２６】
次に、本発明の効果を検証すべく、掻き出し板の寿命試験を行った。
試験対象となる比較例１の掻き出し板としては、耐火物を施工しない図２及び図３に示す構成の掻き出し板とする。即ち、比較例１の掻き出し板は、下記の通りである。
板厚ｔ＝２５ｍｍ、上下方向の高さｈ１＝４００ｍｍ、左右方向の幅ｗ＝５４０ｍｍの長方形状の平板であって、各横板の、掻き出し板の後面からの高さｈ２＝５０ｍｍ、幅ｂ＝２５ｍｍのもの
【００２７】
また、試験対象となる比較例２の掻き出し板としては、図２及び図３に示す構成の掻き出し板であるが耐火物の被覆範囲Ｒが本発明の範囲を下回る２０ｍｍの掻き出し板とする。但し、耐火物の化学成分としてＳｉＣを添加しない。即ち、比較例２の掻き出し板は、下記の通りである。
耐火物の掻き出し板に対する被覆範囲Ｒ＝２０ｍｍ、耐火物の掻き出し板３０の下端から下方への突出高さＴ＝７０ｍｍで耐火物の高さＨが１３０ｍｍ、耐火物の左右方向の幅Ｗ＝６００ｍｍ、耐火物の前後方向の厚さＬ＝１５０ｍｍ
耐火物のＡｌ２Ｏ３の含有量４８ｗｔ％、ＳｉＯ２の含有量４０ｗｔ％
【００２８】
また、試験対象となる本発明例１の掻き出し板としては、図２及び図３に示す構成の掻き出し板であって耐火物の化学成分としてＳｉＣを添加しないものとする。即ち、本発明例１の掻き出し板は、下記の通りである。
板厚ｔ＝２５ｍｍ、上下方向の高さｈ１＝４００ｍｍ、左右方向の幅ｗ＝５４０ｍｍの長方形状の平板であって、各横板の、掻き出し板の後面からの高さｈ２＝５０ｍｍ、幅ｂ＝２５ｍｍのもの
耐火物の掻き出し板に対する被覆範囲Ｒ＝６０ｍｍ、耐火物の掻き出し板３０の下端から下方への突出高さＴ＝７０ｍｍで耐火物の高さＨが１３０ｍｍ、耐火物の左右方向の幅Ｗ＝６００ｍｍ、耐火物の前後方向の厚さＬ＝１５０ｍｍ
耐火物のＡｌ２Ｏ３の含有量４８ｗｔ％、ＳｉＯ２の含有量４０ｗｔ％
【００２９】
更に、また、試験対象となる本発明例２の掻き出し板としては、図２及び図３に示す構成の掻き出し板であって耐火物の化学成分としてＳｉＣを添加したものとする。即ち、本発明例２の掻き出し板は、下記の通りである。
板厚ｔ＝２５ｍｍ、上下方向の高さｈ１＝４００ｍｍ、左右方向の幅ｗ＝５４０ｍｍの長方形状の平板であって、各横板の、掻き出し板の後面からの高さｈ２＝５０ｍｍ、幅ｂ＝２５ｍｍのもの
耐火物の掻き出し板に対する被覆範囲Ｒ＝６０ｍｍ、耐火物の掻き出し板３０の下端から下方への突出高さＴ＝７０ｍｍで耐火物の高さＨが１３０ｍｍ、耐火物の左右方向の幅Ｗ＝６００ｍｍ、耐火物の前後方向の厚さＬ＝１５０ｍｍ
耐火物のＡｌ２Ｏ３の含有量４５ｗｔ％、ＳｉＯ２の含有量４３ｗｔ％、ＳｉＣの含有量９ｗｔ％
【００３０】
試験結果は、図４に示す通りである。即ち、比較例１の掻き出し板の場合、１枚当たり５回のスラグ除滓作業（スラグを除去する溶銑鍋の数）で寿命がきているのに対し、本発明例１の掻き出し板の場合には、１枚当たり５０回のスラグ除滓作業が可能となり、本発明例２の掻き出し板の場合には、１枚当たり９０回のスラグ除滓作業が可能となった。
即ち、掻き出し板に耐火物を施工した場合には、その寿命が１０倍長くなり、耐火物にＳｉＣを添加した場合には耐火物を添加しない場合に比べて寿命が１．８倍になった。
但し、掻き出し板に耐火物を施工した場合であっても耐火物の被覆範囲Ｒが本発明の範囲を下回る２０ｍｍの比較例２の場合には、掻き出し板に直接溶銑が接触したので、１枚当たり８回のスラグ除滓作業で寿命がきており、寿命が短かった。
【符号の説明】
【００３１】
１  除滓装置
１０  走行フレーム
１１  旋回フレーム
１２  旋回モータ
１３  スライドフレーム
１４  防熱板
１５  スライドモータ
１６  サドル
１７  掻き出しアーム用シリンダ
１８  掻き出しアーム
１９  油圧ユニット
２０  運転室
２１  制御盤
３０  掻き出し板
３０ａ  前面（表面）
３０ｂ  後面（裏面）
３０ｃ  上端面
３０ｄ  下端面
３０ｅ  左側面
３０ｆ  右側面
３１  横板
３２  板材
３３  取付部
３４  耐火物
３５  スタッドピン
５０  溶銑鍋（溶融金属容器）
５０ａ  開口
６０  クレーン
Ｍ  溶銑（溶融金属）
Ｒ  被覆範囲
Ｓ  スラグ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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