(57)【要約】本発明は、例えば溶鉱炉(2)や溶解炉などの冶金の容器から、鉄溶融物および金属溶融物並びに溶融スラグを排出するための湯出しチャンネル(1)に関するものである。湯出しチャンネル(1)は、外管(3)と、外管(3)の中で軸方向に移動可能なように配置された内管(4)とで構成され、外管(3)が炉(2)の耐火ライニング(5)に頑固に接続されるとともに、両管(3,4)が耐熱性の極めて高い材料で構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冶金の容器特に溶鉱炉および溶解炉から、鉄溶融物および金属溶融物並びに溶融スラグを排出するための湯出しチャンネルであって、
上記湯出しチャンネル(1)は、外管(3)と、当該外管(3)の中で軸方向に移動することが可能な内管(4)とで構成され、
上記外管(3)が炉(2)の耐火ライニング(5)に頑固に接続され、且つ、両管(3,4)が耐熱性の極めて高い材料で構成されていることを特徴とする湯出しチャンネル。
【請求項２】
請求項１記載の湯出しチャンネルにおいて、
上記内管(4)は、上記炉(2)から排出される溶融流れ及びスラグ流れによって引き起こされるアブレシブ摩耗および化学的摩耗を補償するために、一定の時間間隔の範囲内で新しいパイプセクション(6a)と交換されるパイプセクション(6)で構成され、
上記新しいパイプセクション(6a)は、上記湯出しチャンネル(1)の出口開口部(7)を通って、溶融流れ(8)の流れ方向(a)と反対方向に上記外管(3)に押し込まれるとともに、使い古しの内管セクション(6b)は、同時に上記外管(3)から押し出され且つ上記湯出しチャンネル(1)の入口開口部(9)を通って上記炉(2)に押し込まれることを特徴とする湯出しチャンネル。
【請求項３】
請求項２記載の湯出しチャンネルにおいて、
それを通って上記溶融流れ(8)が上記炉(2)の上記湯出しチャンネル(1)に導入される上記内管セクション(6b)は、上記外管(3)及び上記炉(2)の内壁(13)を保護するために、上記炉の内部に一定の長さ(11)だけ突出していることを特徴とする湯出しチャンネル。
【請求項４】
請求項２又は３記載の湯出しチャンネルにおいて、
上記内管セクション(6)は、互いに軸方向に隣接して配置され且つぴったり合うように連結される棒状のパイプセグメント(15)で構成されることを特徴とする湯出しチャンネル。
【請求項５】
請求項４記載の湯出しチャンネルにおいて、
上記内管(4)の上記パイプセクション(6)の組み立て中に、１つのパイプセグメント(15)の長手方向のウェブ(16)が隣接したパイプセグメント(15)の肩部(17)と噛み合うように、棒状の上記各パイプセグメント(15)は外周に、一側に長手方向のウェブ(16)と、反対側に当該長手方向のウェブ(16)に適合する肩部(17)とを備えていることを特徴とする湯出しチャンネル。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１つに記載の湯出しチャンネルにおいて、
上記溶鉱炉(2)又は溶解炉から排出される鉄流れおよびスラグ流れの高温でその滑り特性を完全に発現させるとともに、易流動性の溶融物およびスラグの高温よりも著しく低い温度でのみ固まる、上記外管(3)と上記内管(4)との間で作用する、無機物をベースとする潤滑剤(14)を特徴とする湯出しチャンネル。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１つに記載の湯出しチャンネルにおいて、
上記外管(3)および上記内管(4)が、高耐熱性のセラミック材料または炭素質石で構成され、且つ、上記内管(4)の材料が、アブレシブ摩耗および化学的摩耗に対しても耐性があることを特徴とする湯出しチャンネル。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１つに記載の湯出しチャンネルにおいて、
この湯出しチャンネル(1)は、非強磁性の溶融流れ(8)の流速を制御するための及び非強磁性の溶融流れ(8)を減速させ且つ制止させるための装置(23)を備え、
上記制御装置(23)は、上記湯出しチャンネル(1)の周りに配置される少なくとも２つの極(32,33)を有する強磁性物質から成るコア(25)を少なくとも１つ備え、
電圧が上記溶融流れ(8)に誘起され且つこの電圧が当該溶融流れの中に渦電流を発生させるように、２つの極(32,33)の間に配置された上記湯出しチャンネル(1)の中に、上記溶融流れ(8)に作用する少なくとも１つの磁場(34)を発生させるべく、電気誘導コイル(28-31)が上記コア(25)に配置され、
上記溶融流れの流速に影響を及ぼす力が、上記磁場と上記渦電流との間の相互作用に起因して発生することを特徴とする湯出しチャンネル。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１つに記載の湯出しチャンネルにおいて、
この湯出しチャンネル(1)が、湯出し工程の後、上記溶融流れ(8)を固化した状態へ変質させるための冷却装置(36)と、次の湯出し工程に備えて、当該溶融流れを元の状態に戻すために、固化した溶融物を融解させるための加熱装置とで取り囲まれていることを特徴とする湯出しチャンネル。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１つに記載の湯出しチャンネルにおいて、
上記溶融流れ(8)の外側領域で流速を減速し、且つそれ故に当該内管セクション(6)の内壁(40)でのアブレシブ摩耗および化学的摩耗を減少させるために、上記内管セクション(6)の内壁(40)が、上記溶融流れ(8)の流れ方向(a)に先細りにする孔(42)を有する水制(41)の形式で実現されることを特徴とする湯出しチャンネル。
【請求項１１】
請求項１０記載の湯出しチャンネルにおいて、
上記外管(3)を囲む冷却渦巻線(37)により外側領域で減速される上記溶融流れ(8)を集中的に冷却することによって、摩耗を防ぐ、粘性を有する又は固化した溶融層(44)が、上記内管セクション(6)の内壁(40)に形成されることを特徴とする湯出しチャンネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冶金の容器特に溶鉱炉および溶解炉から鉄溶融物および金属溶融物並びに溶融スラグを排出するための湯出しチャンネルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
溶鉱炉から銑鉄溶融物および溶融スラグを排出するために、１つ以上の湯出口チャンネルが、炉の下部に配置されるとともに、大抵の場合数メートルの厚さを有する耐火ライニング中を延びている。炉から排出される溶融流れを中断するために及び湯出し工程の後に湯出口を密封するために、所謂マッシュルームが溶鉱炉の内壁に形成されるまで、可塑性の閉塞材が専用の施栓装置を用いて湯出しチャンネルの全長に亘って圧入される。湯出口チャンネルに圧入された場合には、閉塞材は溶鉱炉または溶解炉の内圧に打ち勝たなければならない。閉塞材は、高温に起因して硬化するとともに、それ故にシーリングプラグを形成する。
【０００３】
新たな湯出し工程に備えて湯出口チャンネルを開くために、溶融流れが再び始まるように、溶鉱炉内部の溶融物に達するまで硬化した閉塞材を貫いて穿孔が作られる。この場合、閉塞材によって溶鉱炉の内壁の耐火ライニングに形成されたマッシュルームは、排出される溶融物および特にスラグに起因して湯出口チャンネルの入口開口部に発生する摩耗から、溶鉱炉の内壁を保護する機能を有している。湯出し工程の間、硬化した閉塞材は、湯出口チャンネルの全長に亘って化学的摩耗及びアブレシブ摩耗に曝され、そのため湯出口チャンネルは、好ましくないことに、制御できないように広がる。
【０００４】
次の湯出し工程に備えて、湯出口チャンネルは、対応する長さのドリルロッドがドリルに装備され、回転据え付けアームで誘導されるドリル又はハンマードリルによって、外側から開通される。ドリルロッドのドリルビットが炉内の溶融浴に達した時点で、ビット及びドリルロッドの前部は溶ける。
【０００５】
特許文献１には、高炉の湯出口の排出チャンネルを作り出す方法が開示されており、そこでは耐火性のパイプが、湯出しロッドに押し込まれるとともに湯出口に注入された閉塞材に軸方向に挿入される。この方法では、パイプの大部分が言及された高炉壁から突き出すように、基本的にパイプの前端だけが閉塞材に挿入される。パイプを湯出口の延長部に固定するとともに、硬化した閉塞材から湯出しロッドをパイプを通して引っ張り出すことによって湯出口を開くことができ、これにより、高炉壁内の湯出口の排出チャンネルが閉塞材の中に直接形成されるとともに、排出チャンネルがパイプによって高炉壁の外側に延長される。
【０００６】
閉塞材に耐熱材料のパイプを取り付けることは、特許文献２、特許文献３、特許文献４及び特許文献５によって知られており、上記パイプは高炉内部の溶融浴に入るとともに高炉の壁中で延びている。この耐火性のパイプは、湯出口を閉塞するために用いられた閉塞材の中に排出チャンネルを形成するとともに、高炉から排出される溶融流れが閉塞材に直接接触するのを防ぐ。閉塞材に挿入されたパイプは、言及された溶融流れが排出される湯出口の壁の摩耗抵抗を大幅に増大させるが、閉塞材へのパイプの挿入は、非常に手間がかかるとともに、湯出口の辺りに数メートルの厚さを有するライニングを備えた溶鉱炉においては実質的に不可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】ドイツ登録特許第４４９２６３６号明細書
【特許文献２】フランス特許第２６０３０１３０号明細書
【特許文献３】特開昭５８−００１００７号公報
【特許文献４】特開昭６３−００７３０８号公報
【特許文献５】旧ソ連登録特許第６０５０６８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、炉から排出される溶融物およびスラグ流れによって引き起こされるアブレシブ摩耗および化学的摩耗に対して高い耐性があり、且つ、湯出口チャンネルの従来の実施形態よりもずっと早く且つより安価に、一定の時間間隔の範囲内で交換することができる、冶金の容器（特に溶鉱炉や溶解炉）から鉄溶融物および金属溶融物並びに溶融スラグを排出するための湯出しチャンネル、を開発するという目的に基づいている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、この目的は、請求項１の特徴を備えた湯出しチャンネルによって達成される。
【００１０】
従属請求項は、湯出しチャンネルの有利な且つ実用上の付加的な発展を規定する。
【００１１】
本発明の、溶鉱炉および溶解炉のための湯出しチャンネルは、以下の利益をもたらす。
【００１２】
溶鉱炉または溶解炉のライニングに頑固に接続される、耐熱性の極めて高い材料から成る外管と、当該外管において軸方向に移動可能であり且つアブレシブ摩耗および化学的摩耗に対しても耐性がある、耐熱性の極めて高い材料から成るパイプセクション、で構成される内管と、を備える二重パイプの形式で実現されることに起因して、湯出しチャンネルは高い疲労強度を特徴とする。さらに、従来の湯出しチャンネルよりもずっと早く且つより安価に、内管のパイプセクションを一定の時間間隔の範囲内で交換することができる。
【００１３】
本発明の湯出しチャンネルは、概略図を参照して以下で説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】湯出しチャンネルの縦断面図である。
【図２Ａ】パイプセグメントで構成されている湯出しチャンネルの内管セクションの拡大透視図である。
【図２Ｂ】パイプセグメントの拡大透視図である。
【図３】溶鉱炉の湯出しチャンネルの外管への内管セクションの挿入前の、内管セクションを挿入するための装置の縦断面図である。
【図４】溶融流れの流速を制御するための及び溶融流れを減速させるための装置を備えている湯出しチャンネルの横断面図である。
【図５】冷却装置を備えている湯出しチャンネルの縦断面図である。
【図６】外管と輪郭が描かれた内壁を伴う内管とを備えた湯出しチャンネルの他の実施形態の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１に示す溶鉱炉２の湯出しチャンネル１は、外管３と、外管３の中で軸方向に移動することが可能な内管４とで構成されており、外管３が溶鉱炉２の耐火ライニング５にモルタルによって頑固に接続されている。両管３，４は、高耐熱性の、好ましくはセラミック材料または炭素質石で構成されるとともに、排出される銑鉄およびスラグによって引き起こされるアブレシブ摩耗および化学的摩耗を妨げる働きをする内管４の材料はアブレシブ摩耗および化学的摩耗に対しても耐性がある。
【００１６】
内管４は、発生するアブレシブ摩耗および化学的摩耗を補償するために、一定の時間間隔の範囲内で、新しいパイプセクション６ａと交換されるパイプセクション６で構成されており、新しいパイプセクション６ａは、湯出しチャンネル１の出口開口部７を通って、溶鉱炉２から排出される溶融流れ８の流れ方向ａと反対方向に外管３に押し込まれるとともに、使い古しのパイプセクション６ｂは、同時に外管３から押し出され且つ湯出しチャンネル１の入口開口部９を通って溶鉱炉２に押し込まれる。湯出しチャンネル１の末端は、その出口開口部７で溶鉱炉の外壁１０とほぼ面一になっている。それを通って溶融流れ８が溶鉱炉２の湯出しチャンネル１に導入される内管セクション６ｂは、アブレシブ摩耗から外管３及び溶鉱炉２のライニング５を保護するために、一定の長さ１１だけ溶融物１２の内部に突出しているので、湯出し工程中に、銑鉄、銑鉄／スラグの混合物および高研磨スラグが溶鉱炉２から排出された際に、湯出しチャンネル１の外管３及び溶鉱炉の内壁１３には排出渦に起因するアブレシブ摩耗が生じない。
【００１７】
この内管セクション６ｂは、従来の湯出し方法において溶鉱炉のライニングの内側に閉塞材によって形成される所謂マッシュルームの働きをする。新しいパイプセクション６ａの挿入の時間間隔は、内管セクション６の破壊が抑えられ且つ溶融物およびスラグと外管３との接触が起きないように選択される。
【００１８】
潤滑剤、好ましくは無機物をベースとする潤滑剤の層１４は、外管３と内管セクション６との間に位置しており、この潤滑剤は、排出される鉄およびスラグ流れの高温でその滑り特性を完全に発現させるとともに、液体金属の高温よりも著しく低い温度でのみ固まる。
【００１９】
内管４は、湯出し工程中に湯出しチャンネルの入口に及び湯出しチャンネルの全長に亘って生じ、且つ、銑鉄、銑鉄／スラグ混合物および特に攻撃的なスラグによって引き起こされる摩耗を吸収する。外管３は摩耗から保護されるので、湯出しチャンネル１がその形状を維持するとともに広がらない。
【００２０】
内管セクション６は、湯出し工程中に固まる従来の閉塞材よりもはるかに摩耗に対して耐性がある。材料選択に関して、閉塞材には、例えば、閉塞工程における可塑性や次の湯出し工程を始めるための穿孔性などの他の要件も課されるのに対して、これらのパイプセクションによって満たされるべき唯一の要件は、摩耗に対しできるだけ高い耐性を有することだけである。
【００２１】
しかしながら、非常に耐摩耗性の内管セクション６ですら、著しく低い摩耗率にもかかわらず、長い期間をかけて摩耗に曝される。この点において、外管３、潤滑剤１４及び内管セクション６の配置は、使い古しの内管セクション６を溶鉱炉２に押し込むことができること、及び、それらが壊れる前に新しい内管セクションと交換され得ることを保証する。溶鉱炉内部の溶融物に発生する流動および渦巻に起因して、長期間の後に溶鉱炉内部の溶融物の中で内管セクションが崩壊するように、且つ、次の湯出し工程の間に、内管セクションの残留物が湯出しチャンネルを通って除去されるように、内管セクションの材料が選択される。
【００２２】
例えば、閉塞材が摩耗特性を有することだけが必要とされる従来の閉塞など、湯出し工程を中断するために様々な方法を用いることができるが、もはや耐摩耗性は必要ではない。二重パイプを備える新しい湯出しチャンネルでは、湯出しチャンネルを密封するための粉末カートリッジを用いるのが有利である。さらに、湯出し工程を中止するために、スライド及びシャッターのみならず湯出しチャンネル内の溶融物の意図的な固化を用いることが可能であり、後者の場合には、次の湯出し工程を開始するために、固化した溶融物がその後再び溶かされる。
【００２３】
図２Ａ及び図２Ｂに示される湯出しチャンネル１の他の実施形態では、内管セクション６は、軸方向に互いに隣接して配置された棒状のパイプセグメント１５で構成される。湯出しチャンネル１の外管３への挿入中および湯出し工程中に、パイプセグメント１５から構成される内管セクション６が崩れるのを防ぐために、パイプセグメント１５はぴったり合うように互いに連結される。このために、すなわち、内管４のパイプセクション６の組み立て中に、１つのパイプセグメント１５の長手方向のウェブ１６が隣接したパイプセグメント１５の肩部１７と噛み合うように、棒状の各パイプセグメント１５は外周に、一側に長手方向のウェブ１６と、反対側に長手方向のウェブ１６に適合する肩部１７とを備えている。
【００２４】
軸方向に互いに隣接して配置され且つぴったり合うように接続された複数の棒状のパイプセグメントの形式で実現される内管セクションの利点は、湯出しチャンネルの出口側で新しい内管セクションが外管に挿入されたときに、湯出しチャンネルの入口側で外管から押し出され且つ溶鉱炉または溶解炉に押し込まれる使い古しの内管セクションが、その後次の湯出し工程中に湯出しチャンネルを通って溶鉱炉から排出される溶融物と一緒に除去される棒状のパイプセグメントと化すことに見いだすことができる。長期間に亘って行われる湯出し工程中に生じたアブレシブ摩耗に起因して、溶鉱炉の内側に押し込まれたときにはパイプセグメントはそれらの原厚のかなりの部分を失っているので、鉄およびスラグが湯出しチャンネルに流れ込んだときの流れエネルギー及び渦巻の形成に起因して、溶鉱炉の内壁の湯出しチャンネルの入口側でパイプセグメントが粉々に壊れる。
【００２５】
湯出しチャンネルの外管への新しい内管セグメントの挿入中、パイプセグメントは付随する補助手段と結合している。
【００２６】
図３は、内管セクション６ａを溶鉱炉２の湯出しチャンネル１の外管３に挿入するための装置１８を示す。装置は、回転可能かつ旋回可能なブーム１９に設けられていて、これらの内管セクションを湯出しチャンネルへ押し込むことができるのみならず、新しい内管セクション６ａを湯出しチャンネル１の外管３に挿入することができる。このために、湯出しチャンネル１は先ず、湯出しチャンネルへ挿入され且つ押し込まれる新しいパイプセクション６ａのためのガイドとして同時に働くプラグ２０で密封される。湯出しチャンネル１が密封された後、装置１８の押上シリンダー２２のピストンロッド２１が新しいパイプセクション６ａを外管３に押し込む。この工程は、湯出し工程が完了するとともに湯出しチャンネル１を密封する必要があるとすぐに、実行されるのが好ましい。新しいパイプセクション６ａが外管に押し込まれた後、従来の閉塞材を用いて、又は、粉末カートリッジを用いて、又は、湯出しチャンネルを密封するための他の方法によって、湯出しチャンネル１を密封することができる。
【００２７】
図４は、非強磁性の溶融流れ８の流速を制御するための及び非強磁性の溶融流れ８を減速させ且つ制止させるための装置２３を備えている湯出しチャンネル１を示す。制御装置２３は、４つの電気誘導コイル２８〜３１が配置される２つのヨーク２６，２７を備えたダブルヨークの形式で実現されるコア２５を備えている。コア２５は、湯出しチャンネル１の周りに配置される２つの極３２，３３を有している。溶融流れ８の中に渦電流が生成され、溶融流れ８の流れ方向ａとは反対側に向けられ且つこの溶融流れを減速する力が、磁場と渦電流との間の相互作用に起因して生成されるように、誘導コイル２８〜３１は、極３２，３３と外管３との間、外管と内管セクション６との間の狭い隙間３５によって、湯出しチャンネル１の中で溶融流れ８に作用する磁場２４を発生させる。この場合は、同じ極性を有する磁場、又は、交番磁場を用いることができる。
【００２８】
製造技術に関して、制御装置は、溶融流れを中断する必要があるのは、新しい内管セクション６ａを湯出しチャンネル１の外管３に挿入するとともに押し込む必要がある場合のみであるという利点がある。
【００２９】
図５に係る湯出しチャンネル１は、湯出しチャンネル１の全長に亘って又は（この典型的な実施形態のように）湯出しチャンネル１の一部に亘って湯出しチャンネル１を囲むとともにできるだけ外管３の近くに配置される、管状の冷却渦巻線３７の形式の冷却装置３６を備えている。溶鉱炉の湯出し工程の後、湯出しチャンネル１の出口域において十分に強いシーリングプラグ３８が形成されるように、図４に係る制御装置２３の磁場によって大幅に減速される溶融流れ８を、冷却渦巻線３７の中を流れる冷却媒体の冷却効果によって固めることが可能である。溶鉱炉の内圧の影響下でプラグが湯出しチャンネルから押し出されるとともに新しい湯出し工程を開始することができるように、図４に係る電気誘導コイルシステム又は湯出しチャンネルの周りに延びている電気誘導コイルによって生成された渦電流は、内管セクション６と接触するその外周面で、固化した溶融物のシーリングプラグ３８を再び溶かすことができる。
【００３０】
しかしながら、冷却工程をきめ細かく制御することも可能なので、これにより、溶融流れの固化または凝固点直前の非常に粘性を有する状態が、内管セクションに直接接触する溶融流れの外側領域においてのみ実現されるとともに、内管セクションの内壁に内被が作り出される。このようにして、内管セクションは、全体の摩耗または少なくとも主要な部分の摩耗から保護される。
【００３１】
図６に係る湯出しチャンネル３９は、外管３と、その内壁４０が水制４１の形式で実現されるパイプセクション６から成る内管４とで構成されており、すなわちこれにより、その孔４２が溶融流れ８の流れ方向ａに先細りにする、水制４１の直列配列が形成される。水制４１のこの直列配列に起因して、内管セクション６の内壁４０での溶融流れ８の流速は、溶融流れ中央の流速と比較すると大幅に減速され、これにより内管セクション６のアブレシブ摩耗もまた減少する。より速い中央の溶融流れが僅かに冷却されるだけか又は全く冷却されないのに対して、湯出しチャンネル３９の内管４のパイプセクション６の内壁領域における溶融流れ８の遅い流速は、湯出しチャンネル３９の外管３を囲んでいる冷却渦巻線３７の中を流れる冷却媒体によって、この領域における溶融物を大幅に冷却することができる。摩耗を防ぐ固化した溶融層４４が、内管セクション６の内壁４０で構成されている、内管４の内壁４３に形成される。内管４の内壁４３での溶融流れ８の低流速によって、冷却渦巻線３７の中を流れる冷却媒体の影響下で、図５に係る湯出しチャンネル１におけるよりもはるかに小さいエネルギー消費で、固化した又は非常に粘性を有する溶融物の層４４を湯出しチャンネル３９の内管４の内壁４３に生じさせることができる。仮に、湯出しチャンネル３９の内管４に生成した固化した溶融物のシーリングプラグ３８によって湯出し工程が中止された場合には、水制４１は冷却渦巻線３７に関連して特に有利である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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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【国際調査報告】
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