(57)【要約】【課題】溶融金属用容器に上架する構造体構造体の下部に配置した筒状部について、精錬に使用した際における劣化の進行を防止し、耐火物メンテナンスを不要とし、かつ精錬中の溶融金属温度低下を最低限に抑制することで耐火物コストおよびエネルギーコストの低減を行うことのできる構造体を提供する。【解決手段】溶融金属用容器に上架する構造体２であって、該構造体の下部には溶融金属表面に面する位置に筒状部３を有し、筒状部３はその内部に水路４を周設してなることを特徴とする溶融金属用容器に上架する構造体。水路４は筒状部３の周方向に沿って環状に成形した複数の金属管１５からなり、金属管１５は筒状部３の溶融金属表面に面する部位においてＵ字状に配列されてなる。隣り合った金属管同士を軸方向で接触するように配列し、金属管１５の一部又は全部は、各々の金属管が前後配列を維持しつつ相対移動可能にＵ字配列の内部側から吊架されてなる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融金属用容器に上架する構造体であって、該構造体の下部には溶融金属表面に面する位置に筒状部を有し、該筒状部はその内部に水路を周設してなることを特徴とする溶融金属用容器に上架する構造体。
【請求項２】
前記水路は金属材料で形成され、筒状部の溶融金属表面に面する部位における水路の形状がＵ字状に形成されてなることを特徴とする請求項１に記載の溶融金属用容器に上架する構造体。
【請求項３】
前記水路は筒状部の周方向に沿って環状に成形した複数の金属管からなり、該金属管は筒状部の溶融金属表面に面する部位においてＵ字状に配列されてなることを特徴とする請求項２に記載の溶融金属用容器に上架する構造体。
【請求項４】
隣り合った金属管同士を固着してなることを特徴とする請求項３に記載の溶融金属用容器に上架する構造体。
【請求項５】
隣り合った金属管同士を軸方向で接触するように配列し、該金属管の一部又は全部は、各々の金属管が前後配列を維持しつつ相対移動可能にＵ字配列の内部側から吊架されてなることを特徴とする請求項３に記載の溶融金属用容器に上架する構造体。
【請求項６】
前記水路はその表面を耐火物で被覆されてなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の溶融金属用容器に上架する構造体。
【請求項７】
溶融金属用容器は溶鋼用取鍋であり、上架する構造体は少なくとも取鍋内溶鋼に不活性ガスを吹き込んで攪拌精錬する際に用いられるものであり、前記筒状部は溶鋼表面の不活性ガス気泡露出部に面する位置に配置されてなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の溶融金属用容器に上架する構造体。
【請求項８】
請求項７に記載の溶鋼用取鍋に上架する構造体と、溶鋼用取鍋と、取鍋内溶鋼に不活性ガスを吹き込む手段とを用いてなることを特徴とする溶鋼の取鍋精錬装置。
【請求項９】
さらに前記構造体と溶鋼用取鍋とで囲まれる空間を減圧するための減圧装置を有してなることを特徴とする請求項８に記載の溶鋼の取鍋精錬装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶融金属用容器に上架する構造体とその冷却構造、および該構造体を用いてなる取鍋精錬装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の製鋼プロセスにおいて、成分狭幅調整（成分ばらつきの減少）、脱ガス、清浄化等の様々な目的により、二次製錬工程は必須工程となっている。特に二次精錬設備としては溶鋼の脱ガス、脱介在物処理を目的として，ＲＨ，ＤＨ等の真空精錬設備、ＬＦに代表されるアーク加熱スラグ精錬設備等が一般的であり、軸受鋼等の高清浄度鋼の製造に際しては必要に応じてＬＦとＲＨ等を併用して処理するプロセスも一般的に行われている。
【０００３】
取鍋内の溶鋼表面を直接減圧し、真空下でスラグと溶鋼の反応を効率的に行う方法として、ＶＯＤ法、ＶＡＤ法、ＳＳ−ＶＯＤ法等が知られている。溶鋼を攪拌する手段としては、電磁誘導による方法（ＡＳＥＡ−ＳＫＦ等）又は不活性ガス吹き込みによる方法（ＬＦ、ＶＯＤその他の多くの設備）が用いられている。取鍋内溶鋼の攪拌を行う際、攪拌力に応じて溶鋼湯面に揺動が発生する。このときに取鍋上部から溶鋼がオーバーフローすることを防止するため、溶鋼表面から取鍋上部までの高さ、いわゆるフリーボード高さを制限することが一般に行われている。特に、真空・減圧精錬を行うＶＯＤ、ＶＡＤでは、減圧精錬時にガス吹き込みによる攪拌エネルギーが著しく増大し、溶鋼湯面が激しく揺動するため、取鍋フリーボード高さを１ｍ以上確保することが必要である。
【０００４】
取鍋内の溶鋼表面を直接減圧するための手段として、取鍋全体が収容できる減圧容器内に取鍋を収容して取鍋全体を減圧する方法と、取鍋そのものを下部減圧槽として利用し、取鍋の上部に上部減圧槽を密着させて取鍋内溶鋼表面を減圧する方法とがある。特に後者の方法においては、取鍋底からの吹き込みガスによって溶鋼表面に発生するスプラッシュが直接取鍋と上部減圧槽との密着部（取鍋シール部分）に飛散するのを防止することが重要である。
【０００５】
ところが、これらのように取鍋フリーボード高さを、最低必須条件である輸送の際の安全代以上に確保することが必要となると、チャージ当たり溶鋼量（ｔｏｎ／ｃｈ）の低下により生産性を阻害し、製造コストの悪化を招くこととなるので好ましくない。
【０００６】
特許３０４３３２６号公報においては、取鍋上部に真空・減圧槽を直接連接して槽内を減圧し、不活性ガス吹き込みによって取鍋内溶鋼を攪拌する取鍋精錬方法において、取鍋上部に連接する真空・減圧槽の下端に円筒部を設け、該円筒部の下端位置が取鍋上端より下方かつ取鍋内溶鋼に浸漬させないものとして、溶鋼やスラグが取鍋シール部分に飛散することを防止している。円筒部を設けた効果として、溶鋼表面に発生するスプラッシュが直接取鍋上端まで飛散することを防止できるので、取鍋フリーボード高さを高くする必要がなくなり、高い生産性を実現することができる。この円筒部は、耐火物を用いて製造、あるいは芯金の表面を耐火物で被覆して製造するものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許３０４３３２６号に記載の円筒部（以下「筒状部」という。）は鋼浴面に近い位置、かつ吹き込みガス気泡の噴出部付近に設置されるため、筒状部の表面は浴面からの輻射熱を受けることに加え、溶鋼やスラグの飛沫を直接受けることとなる。筒状部は、上記のようにその表面に耐火物を施工しており、通常は５０ｍｍ〜２００ｍｍ厚さの不定形耐火物を施工する。また、処理を重ねるにつれて耐火物の溶損が進行するため、定期的に吹き付け補修や圧入補修による耐火物メンテナンスを行う必要がある。このための耐火物補修コストがかかり、また耐火物メンテナンスのため設備稼働率が低下する。耐火物メンテナンスを行いつつ連続した生産を行うためには、処理槽と待機槽の２槽を補修の都度交互に使用する操業形態とする必要があり、イニシャル設備費の増大、槽予熱のためのエネルギーロス増大、槽の間欠使用による耐火物スポーリング発生が課題であった。
【０００８】
本発明は、上記のような溶鋼の取鍋精錬方法における真空・減圧槽をはじめとする、溶融金属用容器に上架する構造体構造体の下部に配置した筒状部について、精錬に使用した際における劣化の進行を防止し、耐火物メンテナンスを不要とし、かつ同一槽の連続使用を可能とし槽予熱を最低限に抑制することで耐火物コストおよびエネルギーコストの低減を行うことのできる構造体、取鍋精錬装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
取鍋精錬装置において、上記筒状部のように、攪拌する溶融金属表面に近接して直上に配置する装置については、従来は水冷構造とせず、金属構造物を耐火物によって被覆する構造が採用されていた。水冷構造とした場合、精錬中にその構造物が破損する状況が発生すると、内部に水を有する構造体が溶融金属中に没し、水蒸気爆発を起こす可能性があると考えられていたからである。
【００１０】
本発明においては、上記筒状部においても、適切な水冷構造さえ有していれば、精錬中における破損の発生を起こすことなく、安全に筒状部の冷却を行うことが可能であり、その結果として筒状部のメンテナンスを不要とする操業が可能であることを見いだした。
【００１１】
本発明は上記知見に基づいてなされたものであり、即ち、その要旨とするところは以下のとおりである。
（１）溶融金属用容器に上架する構造体２であって、該構造体の下部には溶融金属表面に面する位置に筒状部３を有し、筒状部３はその内部に水路４を周設してなることを特徴とする溶融金属用容器に上架する構造体。
（２）水路４は金属材料で形成され、筒状部３の溶融金属表面に面する部位における水路の形状がＵ字状に形成されてなることを特徴とする上記（１）に記載の溶融金属用容器に上架する構造体。
（３）水路４は筒状部３の周方向に沿って環状に成形した複数の金属管１５からなり、金属管１５は筒状部３の溶融金属表面に面する部位においてＵ字状に配列されてなることを特徴とする上記（２）に記載の溶融金属用容器に上架する構造体。
（４）隣り合った金属管同士を固着してなることを特徴とする上記（３）に記載の溶融金属用容器に上架する構造体。
（５）隣り合った金属管同士を軸方向で接触するように配列し、該金属管の一部又は全部は、各々の金属管が前後配列を維持しつつ相対移動可能にＵ字配列の内部側から吊架されてなることを特徴とする上記（３）に記載の溶融金属用容器に上架する構造体。
（６）水路４はその表面を耐火物で被覆されてなることを特徴とする上記（１）乃至（５）のいずれかに記載の溶融金属用容器に上架する構造体。
（７）溶融金属用容器は溶鋼用取鍋１であり、上架する構造体は少なくとも取鍋内溶鋼に不活性ガス１１を吹き込んで攪拌精錬する際に用いられるものであり、筒状部３は溶鋼表面の不活性ガス気泡露出部に面する位置に配置されてなることを特徴とする上記（１）乃至（６）のいずれかに記載の溶融金属用容器に上架する構造体。
【００１２】
（８）上記（７）に記載の溶鋼用取鍋に上架する構造体と、溶鋼用取鍋と、取鍋内溶鋼に不活性ガスを吹き込む手段とを用いてなることを特徴とする溶鋼の取鍋精錬装置。
（９）さらに前記構造体と溶鋼用取鍋とで囲まれる空間を減圧するための減圧装置１２を有しなることを特徴とする上記（８）に記載の溶鋼の取鍋精錬装置。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の溶融金属用容器に上架する構造体としては、図１に示すような取鍋精錬装置であって、取鍋１の上部に直接連接する精錬槽２が代表的事例である。取鍋中の溶融金属６に不活性ガス１１を吹き込んで溶融金属６を攪拌するに際し、吹き込んだ不活性ガス気泡８が溶融金属表面から噴出して溶融金属やスラグの飛沫が取鍋上端２６に達し、あるいは溶融金属の波浪が取鍋上端２６に達する事態を防ぐ目的で、構造体の下部には溶融金属表面に面する位置に筒状部３を配置する。溶融金属・スラグの飛沫や波浪はこの筒状部３によって遮られ、取鍋上端２６に到達することがない。その結果、溶融金属やスラグが取鍋の上端から外部に飛び出すこともなく、また取鍋上端における取鍋と精錬槽２の接合シール部２８に付着することもない。
【００１４】
本発明の筒状部３の水冷構造としては、筒状部３の内部に水路４を周設してなる。例えば図２に示すとおりである。この水路４に外部から冷却水１０を供給して循環することにより、筒状部３の温度を低温に保つことができる。図２の水冷ブロックの内周面にはスラグ捕捉を効率よく行いセルフコーティングするための段差が配置されている。その他の形状でスラグ捕捉を促進する場合や、スラグ捕捉用の仕組みがなく表面が滑らかな場合も本発明の範疇である。
【００１５】
図３に示すように、水路４は金属材料で形成され、筒状部３の溶融金属表面に面する部位における水路３の形状がＵ字状に形成されたＵ字状部１３を有してなることとすれば好ましい。筒状部３の先端であって溶融金属表面に面する部位においては、筒状部３の外周側・内周側・直下の３方向から輻射熱を受けると共に、溶融金属やスラグが直接接触する。そこで、筒状部３の溶融金属表面に面する部位、即ち筒状部３の先端における水路の形状をＵ字状とすることにより、筒状部３の外周側・内周側・直下の３方向いずれからの熱負荷に対してもその熱を効果的に吸収して筒状部の温度を低温に保つことができる。
【００１６】
水路の形状をＵ字状に形成するに際し、水路４は筒状部３の周方向に沿って環状に成形した複数の金属管１５により形成し、金属管１５は筒状部の溶融金属表面に面する部位においてＵ字状に配列すると好ましい。図４〜６に筒状部３における金属管１５の配置状況を示し、図７に金属管の形状を示す。水路４を複数の金属管１５によって構成することにより、金属管１５を冷却水管として冷却水１０を供給・循環し、水路４の隅々にわたるまで確実に冷却を行うことができる。筒状部３に冷却水管を配置するに際しては、図７に示すような、筒状部３の周方向に沿って環状に成形した金属管１５を用いることにより、筒状部３の各部を効果的に冷却することのできる配管を構成することができる。
【００１７】
水路を構成する水冷ブロックあるいは金属管の材質としては、鋳鉄、鋼、ステンレス鋼、銅などが考えられる。熱伝導率が高い銅を使用することにより、高い耐熱特性を得ることができるが、製造コストが高くなる点が課題であり、本発明においては特に材質は問わないものとする。
【００１８】
筒状部３の周方向に沿って環状に成形した複数の金属管１５を配列した上記冷却構造において、特に溶融金属表面に面するＵ字状部１３においては、隣り合った金属管同士はその軸方向で接触するように配置すると好ましい。これにより、最も熱負荷の大きいＵ字状部１３において冷却不足が発生する箇所をなくすことができる。
【００１９】
隣り合った金属管同士の接触部においては、金属管同士を固着することとしても良い。金属管同士を固着するのは、筒状部を構成する金属管の一部又は全部とすることができる。図６に示す例においては、最も熱負荷の大きいＵ字状部１３では金属管同士を固着していないが、筒状部３の内周部及び外周部では金属管接触部を溶接した金属管３４としている。
【００２０】
一方、隣り合った金属管同士を軸方向で接触するように配列し、各々の金属管が前後配列を維持しつつ相対移動可能にＵ字配列の内部側から吊架されてなることとすると、より好ましい結果を得ることができる。
【００２１】
冷却水配管を一列に並べて冷却構造を構成するに際し、相互に隣接する冷却水配管同士の接触部分を接合する従来の構造においては、接合部位が必ず高温雰囲気に曝されている。高温雰囲気に曝されている部位の中でも、部材の肉厚が冷却水配管の肉厚そのものである部位においては、肉厚が薄いので冷却水による冷却効果を十分に享受することができ、部材の温度は低い温度に保持される。それに対し、隣接する配管同士を接合した部位においては冷却水に接する位置からの距離が遠く、接合部位の温度は高温にならざるを得ない。そのため、接合部位と冷却水配管部位との間で温度差が生じ、温度差に起因した熱応力が発生する。そして、上述のように隣接する冷却水配管の接合部位は温度が高いので機械的強度が弱くなっており、熱応力がかかると該接合部分を起点として亀裂が発生することとなる。
【００２２】
隣り合った金属管同士が相互の接触部分で固着されていない本発明においては、上述のような接合することに起因する熱応力の発生がなく、従って構造体に亀裂が入って補修頻度が増えたり寿命が短縮することがない。
【００２３】
図４〜６の例において、Ｕ字状部１３に配置された金属管１５は各々の金属管１５が前後配列を維持しつつ相対移動可能に反高温雰囲気側４３から吊架されている。金属管を構造体の構成部材として支持する部位が反高温雰囲気側４３であるため、支持部分の温度が異常に上昇することがなく、支持部分には熱応力の発生や高温強度の低下が起こらないので、支持部分に亀裂が生じることがない。このように、各々の金属管が前後配列を維持しつつ相対移動可能に反高温雰囲気側から吊架されてなる態様では、相対移動可能に支持されているためたとえ金属管が熱膨張しても熱応力が発生することがなく、最も好ましい結果を得ることができる。
【００２４】
図４においては筒状部３の外周側及び内周側、図５においては筒状部３の内周側については、金属管１５は金属管１５の反高温雰囲気側４３において筒状部を形成する構造体の部材２０に支持され、反高温側で支持された金属管３２を形成している。内部を冷却水が流通するとはいえ金属管１５は高温雰囲気に面しているので温度が上昇する。そのため、金属管１５の熱膨張の度合いは構造体全体の熱膨張の度合いより大きくなることがあり、金属管１５が筒状部３に剛に固着しているときは固着部に熱応力が発生することがある。たとえ熱応力が発生しても、本発明のように金属管１５の反高温雰囲気側４３において構造体の部材４に支持される態様では、支持部の温度が低く十分な強度を保持しているので、熱応力によって亀裂が発生することはない。
【００２５】
上記本発明の筒状部冷却構造は、隣り合った金属管同士を軸方向で接触するように配置することにより、金属管１５そのものを筒状部構造体の一部、あるいは筒状部３の表面として機能させることができる。溶融金属用容器に上架する構造体２に配置する筒状部３においては、溶融金属６の飛沫や波浪に対する堅牢性を具備している必要がある。本発明においては、隣り合った金属管同士を軸方向で接触するように配置し、各金属管１５が外力に起因して単独で揺れ動くことがなく相互の密着を保持し、かつ筒状部３としての外形を保持できるので、筒状部３が具備すべき構造体としての堅牢性を確保することが可能である。一方、隣り合った金属管同士は相互の接触部分で固着されていないので、固着部分の温度上昇による強度の低下や熱応力の発生を防ぐことができ、亀裂の発生が起こらない。
【００２６】
前述のとおり、本発明の筒状部３においては、筒状部下端２７が溶融金属表面に最も接近し、かつ下端面が溶融金属表面に面しているために最も厳しい熱負荷を受ける。ここにおいて、筒状部下端２７における金属管１５の径方向の配列をＵ字状としている。Ｕ字形状の下端半円形状部においては、構造体の内部即ち金属管１５の反高温雰囲気側４３から金属管１５を吊架することが可能であり、単一のフック１７を用いて複数の金属管１５を吊架することができる。構造体の垂直断面における金属管１５の径方向配列において隣り合った金属管が半円形状を形成するので、金属管同士をその接触部で接合していないにも関わらず、外力に対して変形しにくい強固な構造体を構成することができる。そのため、各々の金属管が前後配列を維持しつつ相対移動可能に固定される。
【００２７】
環状に成形した金属管に冷却水を流通するため、図７に示すように、環状に成形した金属管１５の出会い部２１において金属管１５が構造体内部に収納され、冷却水供給部２２及び冷却水排出部２３を形成するように金属管を成形するとよい。冷却水供給部２２及び冷却水排出部２３は、図７（ａ）に示すように円周の１箇所に配置することとしても良いが、構造体に対する熱負荷が大きく、環状の金属管を冷却水が１周すると冷却水温度が上昇しすぎるときには、図７（ｂ）に示すように冷却水供給部２２及び冷却水排出部２３を円周の２箇所あるいはそれ以上に配置しても良い。取鍋精錬において使用する筒状部３は、円筒の内周面外周面ともに厳しい高温雰囲気に曝されるので、外周面内周面ともに本発明を適用して環状に成形した金属管を配置すると好ましい。
【００２８】
取鍋精錬において溶鋼スラグ面の上方の空間に配置する筒状部３においては、配置した冷却用の水路４を耐火物中に埋め込まず、水路４が直接筒状部３の表面に露出した構造とし、溶融金属６の飛沫あるいは波浪が直接被着する位置に配置されてなる構造体とすることができる。構造体にかかる熱負荷、特に円筒部下端にかかる熱負荷が激しいために従来のいずれの冷却構造においても十分な耐久性を発揮することができなかったのに対し、本発明を適用すると十分に実用性に耐える耐久性を発揮することができるので、本発明の特徴が最も良好に発揮される。水路４を耐火物被覆で覆うと、被覆した耐火物の表面は溶融金属表面の高温に曝されて温度が上昇するが、水路４が直接筒状部の表面に露出した構造とすることにより、筒状部表面が低温に維持されるのでかえって耐久性を向上させることができるのである。
【００２９】
本発明の筒状部３に配置する水路４は、その表面を耐火物で被覆する構造としても良い。
【００３０】
本発明は、図１に示すように、溶融金属用容器は溶鋼用取鍋１であり、上架する構造体は少なくとも取鍋内溶鋼に不活性ガスを吹き込んで攪拌精錬する際に用いられる精錬槽２であり、前記筒状部３は溶鋼表面の不活性ガス気泡露出部に面する位置に配置されてなることを特徴とする溶融金属用容器に上架する構造体として用いることができる。
【００３１】
また、このように構成した溶鋼用取鍋に上架する構造体（精錬槽２）と、溶鋼用取鍋１と、取鍋内溶鋼に不活性ガスを吹き込む手段９とを用いてなる溶鋼の取鍋精錬装置は、ガス吹き込みに起因して溶鋼表面に発生するスプラッシュを筒状部３によって遮断し、スプラッシュが直接取鍋上端２６まで飛散することを防止できるので、取鍋フリーボード高さを高くする必要がなくなり、高い生産性を実現することができる。また、筒状部３について精錬に使用した際における劣化の進行を防止し、耐火物メンテナンスを不要とすることができる。
【００３２】
ここにおいて、精錬槽２に図示しない減圧装置１２を接続し、溶鋼用取鍋１と精錬槽２とで囲まれる空間を減圧すれば、溶鋼の脱ガスを併せて行うことができる。該空間を常圧のままとして取鍋精錬を行うこととしても良い。溶融金属中への不活性ガス吹き込み手段としては、図１に示すように取鍋底部に不活性ガス吹き込み羽口９を設ける手段を採用するか、あるいは溶融金属中に浸漬させるランスを用いたガス吹き込み手段を採用することもできる。
【００３３】
不活性ガス吹き込み手段によって溶鋼中に吹き込まれた不活性ガス気泡８は、溶鋼中を浮上し、溶鋼表面の不活性ガス気泡露出部において噴出する。取鍋１に溶鋼６を搭載し、溶鋼用取鍋に上架する構造体（精錬槽２）を所定の位置において取鍋１に上架した状況において、筒状部３は溶鋼表面の不活性ガス気泡露出部に面する位置に配置される。筒状部下端２７の位置は取鍋上端２６より低く、かつ大気圧静置時の溶鋼表面に浸漬しない高さである。
【００３４】
図１、４に示す構造の筒状部を有する場合について説明する。
ガス吹き込み手段を用いて溶鋼へのガス吹き込みを開始すると、取鍋内の溶鋼湯面は激しく揺動する。本発明の筒状部を有しない場合であって、取鍋上端から静止湯面までの高さが不足している場合には、取鍋上部から溶鋼またはスラグが流出し、あるいは取鍋上端と上架する構造体との接合シール部２８を焼損することとなる。本発明においては、筒状部３がこれを防止する役割を果たす。すなわち、攪拌により溶鋼表面に発生した波動が筒状部３の下部内壁に衝突し、エネルギーを減衰するために、筒状部３の外側では内側よりも湯面の揺動が抑制され、取鍋上端２６からの溶鋼又はスラグの流出を防止することができる。また、取鍋上部へのスプラッシュの飛散も防止することができる。
【００３５】
筒状部下端２７には水路４が露出しているので、筒状部３の下部内周面に衝突した溶鋼又はスラグは瞬時に冷却されて凝固し、再び取鍋内に落下するか筒状部３の表面に固着する。筒状部３の表面には溶鋼とスラグが混在して固着した付着層が形成され、溶鋼湯面からの輻射熱と冷却水路による冷却能のバランスによって付着層の厚さが決まる。通常は５ｍｍ〜２０ｍｍの範囲で付着層厚さが安定する。このように、精錬中に筒状部３の表面にコーティング層が自発的に形成されるので、それが熱抵抗となり、筒状部３の本端は溶損することなく、耐火物を施工しなくても連続して使用することができる。
【００３６】
本発明は、取鍋精錬装置一般に適用することが可能であるが、特に攪拌力が大きく、精錬中に溶鋼湯面が激しく揺動するプロセスへの摘要において大きな効果を発揮する。攪拌力が大きいプロセスのひとつは真空あるいは減圧精錬である。真空・減圧状態で不活性ガス吹き込みによる攪拌を行った場合、吹き込まれた不活性ガス気泡は溶鋼湯面近傍で急激な減圧によって膨張し、湯面近傍に大きな攪拌エネルギーを発生する。また、取鍋上部から酸素を供給して溶鋼の脱炭又は昇温を行う場合にも、溶鋼湯面近傍において供給される酸素と溶鋼中炭素が反応して一酸化炭素ガスを発生し、溶鋼湯面に激しい乱れが発生する。このような精錬を行う精錬装置としてＶＯＤが挙げられる。ＶＯＤでは前述のように攪拌力が大きく、溶鋼湯面が激しく揺動するため、通常は静止湯面から取鍋上端まで１０００ｍｍ以上を確保し、さらに中蓋を使用することによって取鍋上端部からの溶鋼又はスラグの流出を防止している。本発明の機構を採用することにより、真空精錬や脱炭・昇温精錬についても、溶鋼湯面から取鍋上端までの高さを最小限とし、さらに中蓋装着・取り外しのハンドリング及びメンテナンスを省略して生産性を向上し、製造コストを削減することができる。
【００３７】
【実施例】
図１に示す精錬装置を使用した溶鋼量２８０トンの取鍋精錬において、本発明を適用した。本発明例は、筒状部３を図４に示す水冷配管方式としたもの、比較例は、水冷構造を有しない芯金の表面に不定形耐火物を初期１００ｍｍ厚さで施工したものとした。溶鋼精錬は槽内雰囲気を真空として取鍋底部からのＡｒガス吹き込みを行い、槽内圧力は１３３Ｐａ、Ａｒ流量は０．５Ｎｍ３／ｔ・ｍｉｎとした。筒状部の内径は２７００ｍｍ、静止湯面から筒状部下端までの距離を２７０ｍｍとした。
【００３８】
図８に結果を示す。比較例においては、処理を重ねる毎に耐火物の溶損が進行し、途中で耐火物補修を行わない場合には２０チャージの連続使用で耐火物厚さは５０ｍｍとなり、３０チャージの使用で芯金の鉄皮が露出して鉄皮の開口に至った。それに対し、本発明による精錬装置については、耐火物被覆がないにもかかわらず、表面に５ｍｍ〜１０ｍｍの付着層が安定して形成され、３００チャージを超える連続使用においても筒状部の溶損は発生しなかった。
【００３９】
【発明の効果】
本発明により、溶融金属用容器に上架する構造体の下部に配置した筒状部について、精錬に使用した際における劣化の進行を防止し、耐火物メンテナンスを不要とし、かつ同一槽の連続使用を可能とし槽予熱を最低限に抑制することで耐火物コストおよびエネルギーコストの低減を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した取鍋精錬装置を示す図である。
【図２】本発明の冷却構造を有する筒状部を示す部分斜視断面図である。
【図３】本発明の冷却構造を有する筒状部を示す部分斜視断面図である。
【図４】本発明の冷却構造を有する筒状部を示す図であり、（ａ）は斜視断面図、（ｂ）は部分断面図である。
【図５】本発明の冷却構造を有する筒状部を示す図であり、（ａ）は斜視断面図、（ｂ）は部分断面図である。
【図６】本発明の冷却構造を有する筒状部を示す部分断面図である。
【図７】本発明の環状に成形した金属管を示す斜視図である。
【図８】筒状部表面の耐火物・付着スラグの厚さの推移を示す図である。
【符号の説明】
１　取鍋（溶融金属用容器）
２　精錬槽（溶融金属用容器に上架する構造体）
３　筒状部
４　水路
５　耐火物
６　溶鋼（溶融金属）
７　スラグ
８　不活性ガス気泡
９　不活性ガス吹き込み羽口（不活性ガスを吹き込む手段）
１０　冷却水
１１　不活性ガス
１２　減圧装置
１３　Ｕ字状部
１５　金属管
１６　取っ手
１７　フック
１８　吊り具
１９　支持具
２０　部材
２１　出会い部
２２　冷却水供給部
２３　冷却水排出部
２４　溶接部
２５　フィン
２６　取鍋上端
２７　筒状部下端
２８　接合シール部
３２　反高温側で支持された金属管
３３　反高温側で吊架された金属管
３４　金属管接触部を溶接した金属管
４２　高温雰囲気側
４３　反高温雰囲気側
【図１】
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【図２】
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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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【図７】
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【図８】
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