(57)【要約】【課題】  亀裂が内側耐火物の樋先部に生じるのを効果的に抑制でき、溶銑樋の寿命延長を一段と図ることができる溶銑樋の樋先構造およびその樋先の施工方法を提供する。【解決手段】  樋枠として、樋先側の下部中央箇所に、樋先側の端面での開口幅が溶銑垂れの幅を超え、かつ樋先からの奥行き寸法が所定値以上である切り欠き部を形成した金物製樋枠が用いられ、切り欠き部が内側耐火物により塞がれている溶銑樋の樋先構造およびその樋先の施工方法。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に延在する樋枠と該樋枠の内面に施工された内側耐火物を有し、溶銑を、前記内側耐火物に形成された樋溝を通路として流し、樋先から流下させる溶銑樋の樋先構造であって、
前記樋枠として、樋先側の下部中央箇所に、樋先側の端面での開口幅が溶銑垂れの幅を超え、かつ樋先からの奥行き寸法が所定値以上である切り欠き部を形成した金物製樋枠が用いられ、前記切り欠き部が前記内側耐火物により塞がれている溶銑樋の樋先構造。
【請求項２】
前記樋枠の樋先側の下部外面およびサイド部外面に外側耐火物が前記切り欠き部を介して前記内側耐火物と一体化して設けられていることを特徴とする請求項１に記載の溶銑樋の樋先構造。
【請求項３】
長手方向に延在する樋枠と該樋枠の内面に施工された内側耐火物を有し、溶銑を、前記内側耐火物に形成された樋溝を通路として流し、樋先から流下させる溶銑樋の樋先の施工方法であって、
前記樋枠として、樋先側の下部中央箇所に、樋先側の端面での開口幅が溶銑垂れの幅を超え、かつ樋先からの奥行き寸法が所定値以上である切り欠き部を形成した金物製樋枠を用い、前記内側耐火物を樋先まで施工することにより前記切り欠き部を塞ぐことを特徴とする溶銑樋の樋先の施工方法。
【請求項４】
前記樋枠の樋先側の下部外面およびサイド部外面に外側耐火物を前記切り欠き部を介して前記内側耐火物と一体的に施工することを特徴とする請求項３に記載の溶銑樋の樋先の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、寿命延長を一段と図ることができる溶銑樋の樋先構造およびその樋先の施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶銑を製造する設備の代表的なものとして高炉がある。高炉で製造された溶銑は溶融スラグと共に取り出されるのが普通である。例えば、図９に示すように高炉の出銑口３０から溶融スラグＬと共に取り出された溶銑Ｍは、出銑樋３１内で溶融スラグＬと分離され、溶銑樋３２を通って傾注樋３４内に一旦溜められ、脱珪処理を施された後にトピードカー３５の容器内に貯留される。一方、出銑樋３１内で分離された溶融スラグＬは、滓樋３３の方を通り、水枠あるいは除冷スラグとして処理、回収されるか又は溶融スラグ運搬車上の鍋内に溜められる。
【０００３】
ここで、出銑樋３１および溶銑樋３２は共に、図示しない鋳床に設置されている。図中、符号３６、３７は、溶銑Ｍの流れ方向を示し、溶銑Ｍは、溶銑樋３２の内側耐火物に形成された樋溝内を通路として流れて来て樋先から流下する。符号３２Ａは、樋先側の端面を示す。
【０００４】
従来、高炉の溶銑樋としては、図５に示すような樋先構造のものが用いられていた。従来の溶銑樋は、樋先側の端面にまで金物製樋枠が延在している樋枠１３を用い、樋枠１３の内面に内側耐火物１１を樋先側の端面にまで施工した樋先構造を有する。このような溶銑樋を高炉の溶銑樋として使用した場合、内側耐火物厚が残厚下限値に達する以前に次の原因により、図６（ａ）、（ｂ）に示すような亀裂１５が内側耐火物の樋先部に生じるという欠点があった。
1)：溶銑樋の稼働時、特に出銑開始直後および出銑終了直後には、高温の溶銑垂れＮが樋先側の端面に垂れる。この溶銑垂れＮは、図６（ｃ）に示すように樋溝下方で樋枠１３の下部と接触し、金物製樋枠の先端部に溶損や熱膨張を発生させる。この金物製樋枠の先端部に生じた溶損や熱膨張により最終的に図６（ａ）、（ｂ）に示すような亀裂１５が内側耐火物１１の樋先部に発生する。
2)：溶銑樋の樋先部の下方には傾注樋が設置されている。傾注樋には、溶銑樋から流下した高温の溶銑が溜まっているために、傾注樋内の高温の溶銑から熱が輻射熱として溶銑樋の樋枠１３の下部およびサイド部に放射され、金物製樋枠の樋先側の先端部に熱膨張が生じる。この金物製樋枠の先端部外面に放射された輻射熱に起因して生じた熱膨張も、亀裂が内側耐火物１１の樋先部に発生する原因となる。
【０００５】
なお、図６は、図５に示した従来の溶銑樋の問題点を説明するための（ａ）は概略平面図、（ｂ）はＸ１−Ｘ１概略断面図、（ｃ）はＹ１−Ｙ１概略断面図である。符号１０は、溶銑樋の稼働時における溶銑Ｍの流れ方向を示す。
【０００６】
このような亀裂１５が発生すると、亀裂１５から溶銑漏れが発生することがあるために溶銑樋の交換を行わざるを得ない。このような亀裂１５が内側耐火物１１の樋先部に発生しやすいのは、樋先側の端面が解放端であり、また、固定金物１４が樋先側面を樋枠基礎に固定しているからである。高炉の溶銑樋では、金物製樋枠１３は鉄皮と称される。
【０００７】
このように従来の溶銑樋の樋先構造においては、内側耐火物厚が残厚下限値に達する以前に亀裂律速により溶銑樋の交換を行わざるを得ない状態であり、亀裂が内側耐火物の樋先部に生じるのを防止し、寿命延長を図ることが技術課題となっていた。
【０００８】
そこで、例えば高炉の溶銑樋において、鉄皮厚を増すことにより金物製樋枠の強度を高める対策や、鉄皮の断熱性を高める目的で金物製樋枠の外面に吹き付けあるいは流し込みにより外付け耐火物を施工するなどの改善を行って来たが、内側耐火物の樋先部における亀裂発生抑制効果が不十分であった。
【０００９】
鉄皮厚を増すことにより、金物製樋枠の樋先側先端部の強度を高めた樋先構造とした場合には、上記1)および2)の両方共に起こり、改善がほとんど認められなかった。また、金物製樋枠の外面に外付け耐火物を施工して鉄皮の断熱性を高めた樋先構造の場合には、溶銑樋の稼動当初において上記2)により生じる亀裂を抑制する効果があるが、上記1)に起因する亀裂を抑制できず、また、外付け耐火物の樋枠外面に対する接着力が不十分で、稼働後しばらくすると、外付け耐火物の剥離が生じる欠点があった。
【００１０】
ところで、寿命が長い高炉に適用できる樋としては、緻密なパネルブロックなどの耐火物を側壁に内張りした高炉出銑樋が提案されている（特許文献１）。この出銑樋は、樋溝を形成する側壁の損耗速度を小さくすることで耐火物の寿命延長を図っている。
【特許文献１】特開昭５９−１８５７１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１記載には、亀裂が内側耐火物の樋先部に生じるのを防止する技術に関しては言及されていない。
【００１２】
本発明は、亀裂が内側耐火物の樋先部に生じるのを効果的に抑制でき、溶銑樋の寿命延長を一段と図ることができる溶銑樋の樋先構造およびその樋先の施工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、以下の通りである。
１．  長手方向に延在する樋枠と該樋枠の内面に施工された内側耐火物を有し、溶銑を、前記内側耐火物に形成された樋溝を通路として流し、樋先から流下させる溶銑樋の樋先構造であって、前記樋枠として、樋先側の下部中央箇所に、樋先側の端面での開口幅が溶銑垂れの幅を超え、かつ樋先からの奥行き寸法が所定値以上である切り欠き部を形成した金物製樋枠が用いられ、前記切り欠き部が前記内側耐火物により塞がれている溶銑樋の樋先構造。
２．  前記樋枠の樋先側の下部外面およびサイド部外面に外側耐火物が前記切り欠き部を介して前記内側耐火物と一体化して設けられていることを特徴とする上記１．に記載の溶銑樋の樋先構造。
３．  長手方向に延在する樋枠と該樋枠の内面に施工された内側耐火物を有し、溶銑を、前記内側耐火物に形成された樋溝を通路として流し、樋先から流下させる溶銑樋の樋先の施工方法であって、
前記樋枠として、樋先側の下部中央箇所に、樋先側の端面での開口幅が溶銑垂れの幅を超え、かつ樋先からの奥行き寸法が所定値以上である切り欠き部を形成した金物製樋枠を用い、前記内側耐火物を樋先まで施工することにより前記切り欠き部を塞ぐことを特徴とする溶銑樋の樋先の施工方法。
４．  前記樋枠の樋先側の下部外面およびサイド部外面に外側耐火物を前記切り欠き部を介して前記内側耐火物と一体的に施工することを特徴とする上記３．に記載の溶銑樋の施工方法。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、内側耐火物の樋先部における亀裂発生を抑制でき、溶銑樋の寿命延長を一段と図ることができる。この結果、溶銑樋を交換するまでの間における通銑量を増大することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
先ず、本発明の実施の形態に係る溶銑樋の樋先構造について図１、図２および図３を用いて説明する。図１〜図３には、溶銑樋の樋先側を示した。
【００１６】
図１（ａ）、（ｂ）は、それぞれ実施の形態に係る溶銑樋の樋先構造を示す平面図、正面図であり、図２（ａ）、（ｂ）は、図１に示した樋枠３の形状を示す平面図、正面図である。
【００１７】
実施の形態に係る溶銑樋は、長手方向に延在する樋枠３と樋枠３の内面に施工された内側耐火物１を有する。内側耐火物１には、最大幅Ｗの樋溝が形成されている。樋枠３は、金物製とされ、図２（ａ）、（ｂ）に示したように、樋先側の下部中央箇所に、樋先からの奥行き寸法がａ、樋先側の端面での開口幅がｂの切り欠き部３Ａが形成されている。金物製樋枠３は、上部に内側に屈曲したフランジ部を有するサイド部と下部の皿状の下部とからなり、上述した切り欠き部３Ａは、樋枠３の樋先側の下部に設けられている。この切り欠き部３Ａの樋先側の端面での開口幅ｂは、溶銑垂れＮの幅を超え、かつ樋溝の最大幅Ｗ以下とされている。
【００１８】
なお、溶銑樋の稼働時には、高温の溶銑Ｍが図３に示すように樋溝の最大幅Ｗのレベルにまで到達して流される。図３（ａ）、（ｂ）は、図１に示した溶銑樋の使用状態を示す平面図、Ｙ−Ｙ断面図である。符号１０は、溶銑樋の稼働時における、樋溝内の溶銑Ｍの流れ方向を示す。
【００１９】
また、樋枠３の樋先側の下部外面およびサイド部外面には、外側耐火物２が上記の切り欠き部３Ａを介して内側耐火物と一体化して設けられている。
【００２０】
ここで、切り欠き部３Ａの樋先からの奥行き寸法ａは、外側耐火物２の樋枠３に対する接着性を切り欠き部３Ａを介して充分確保でき、かつ内側耐火物厚が残厚下限値に到達するまでの間、溶銑垂れＮと切り欠き部３Ａを形成した金物製樋枠３とが非接触となる所定値以上とした。なお、符号４は、固定金物を示し、固定金物４は、樋先側面の膨張を固定できる強度を有する。
【００２１】
このため、溶銑樋の稼働時、特に出銑開始直後および出銑終了直後には、図３（ｂ）に示すように、高温の溶銑垂れＮが樋先側の端面に垂れるが、樋先側の端面での開口幅ｂが溶銑垂れＮの幅を超え、かつ樋溝の最大幅Ｗ以下とされている切り欠き部３Ａが形成された金物製樋枠３を用いた樋先構造としてあるので、稼動当初において高温の溶銑垂れＮと金物製樋枠３とは非接触となる。ここで、溶銑垂れＮは、図３（ａ）では、最大幅Ｗの樋溝を流れる溶銑Ｍの幅より狭い範囲に垂れるので示していない。
【００２２】
また、切り欠き部３Ａを形成した金物製樋枠３の樋先からの奥行き寸法ａは、所定値以上としたので、内側耐火物厚が残厚下限値に到達するまでの間、溶銑垂れＮと切り欠き部３Ａを形成した金物製樋枠３とを非接触とすることができる。またその間、外側耐火物２が金物製樋枠３の外面から剥離すること防止しつつ、外側耐火物２により溶銑樋の下方から放射される輻射熱を遮蔽することができる。切り欠き部３Ａの奥行き寸法ａは、ａ＝０〜５００mmとして、内側耐火物厚が残厚下限値に到達するまでの間、外側耐火物２の剥離を防止できるように決めるのが好ましく、例えば樋先が１ｍ以上の場合、切り欠き部３Ａの樋先からの奥行き寸法ａを２５０mm以上とすることができる。また、樋溝の最大幅Ｗが２５０mmの場合、切り欠き部３Ａの開口幅ｂは、２５０mm以下とすることができる。内側耐火物厚は、樋溝から樋枠内面までの距離である。
【００２３】
これに対して、切り欠き部３Ａの奥行き寸法ａが所定値に対して過小であると、内側耐火物厚が残厚下限値に到達する以前に外側耐火物２の剥離が始まり、溶銑樋の下方から放射される輻射熱に起因して金物製樋枠３の樋先部に生じる熱膨張が大きくなり、内側耐火物１が損耗律速となるまで亀裂が内側耐火物１の樋先部に生じるのを防止できない場合、または、内側耐火物厚が残厚下限値に到達する以前に稼動当初から生じている溶銑垂れＮにより、樋先側の端面で内側耐火物１の損耗が進行し、溶銑垂れＮと金物製樋枠３とが接触して金物製樋枠３の溶損や熱膨張によって内側耐火物１が損耗律速となるまで亀裂が内側耐火物１の樋先部に生じるのを防止できない場合がある。
【００２４】
上述した実施の形態に係る溶銑樋の樋先は、樋枠３の内面に内側耐火物１を施工して設けるが、実施例の形態に係る溶銑樋のように外側耐火物２を内側耐火物１と一体化して設けるには、施工時に樋枠３の樋先側の下部外面およびサイド部外面から所定距離隔てて型枠を配設し、例えば、流し込み工法により内側耐火物１と外側耐火物２とを一体的に施工する。その際、樋枠３の樋先側の端面に密着させて型枠を配設する。溶銑Ｍを流す樋溝は、例えば、施工時に中子を設置して形成することができる。
【００２５】
以上説明した実施の形態に係る溶銑樋は、樋先部に下方から放射される輻射熱の影響を考慮しているが、下方からの輻射熱の影響が極小さい場所に設置して使用する際には、上述したような切り欠き部３Ａを形成した金物製樋枠３を用い、樋枠３の内面に樋先まで内側耐火物１を施工することにより、切り欠き部３Ａが内側耐火物１により塞がれている溶銑樋の樋先構造とすることができる。この場合でも、内側耐火物１が損耗律速となるまで溶銑垂れＮと金物製樋枠３の下部中央箇所とを非接触とすることができ、内側耐火物の樋先部における亀裂の発生を抑制できる。
【００２６】
本発明の溶銑樋に用いる内側耐火物１および外側耐火物２の材料は、特に限定されず、施工性、耐久性などから流し込み材、吹付け材を用いるのが好ましい。これらの施工法としては、前者では型枠による流し込み工法を用いることができ、後者では乾式または湿式吹付け工法を用いることができる。内側耐火物１および外側耐火物２の材料は、一体化のため、同じ材料とするのが望ましい。
【実施例】
【００２７】
図１に示した溶銑樋を製作して発明例とし、高炉の鋳床に設置して溶銑樋の寿命を調べた。樋枠として、樋先側の下部中央箇所に、奥行き寸法ａが３００mmで開口幅ｂが３００mmである切り欠き部３Ａを成形した鉄皮（金物製樋枠３）を用い、内側耐火物１および外側耐火物２を、前者では型枠による流し込み工法を用い、後者では乾式吹付け工法を用い、施工した。
【００２８】
なお、溶銑樋の施工時に中子を用い、樋溝から樋枠内面までの距離である内側耐火物厚を４００mmとし、内側耐火物１には、最大幅Ｗが４００mm、溝底幅が３００mmの樋溝を形成した。鉄皮の樋先側の下部外面およびサイド部外面に施工した外側耐火物２の厚みは１５０mm、長さは８００mmとした。また、鉄皮厚は、１２mmとした。
【００２９】
図４に発明例の溶銑樋の寿命延長効果を従来例、比較例１並びに比較例２と比較して示す。図４は、内側耐火物の残厚下限値を２００mmに管理した場合であって、発明例では、内側耐火物の残厚下限値まで亀裂が内側耐火物の樋先部に発生していないため、従来例より通銑量を多くすることができ、溶銑樋の寿命延長を図ることができていることがわかる。
【００３０】
なお、従来例の溶銑樋は、樋先側の端面にまで金物製樋枠が延在している樋枠１３を用い、樋枠１３の内面に内側耐火物１１を樋先側の端面にまで施工した図５に示す樋先構造の場合である。従来例の樋先構造は、樋枠として、切り欠き部を形成していない樋枠１３を用い、外側耐火物を設けていない以外は発明例の樋先構造と同じとした。
【００３１】
従来例の溶銑樋の樋先構造では、溶銑樋の稼動当初から図６（ｃ）に示すように樋先から垂れた高温の溶銑垂れＮと樋枠１３の下部とが接触し、樋枠１３の樋先側の下部の溶損トラブルや急激な熱膨張によって、通銑量が７０千トンで図６（ａ）、（ｂ）に示すような亀裂１５が内側耐火物１１の樋先部に発生してしまい、内側耐火物厚が残厚下限値に達する以前に溶銑樋の交換を行わざるを得なかった。
【００３２】
また、比較例１の溶銑樋は、従来例より鉄皮厚を増すことにより金物製樋枠の強度を高めた樋先構造とした場合であるが、従来例と同様に高温の溶銑垂れＮと樋枠の下部とが接触し、樋枠の樋先側の下部の溶損トラブルや急激な熱膨張によって内側耐火物厚が残厚下限値に達する以前に亀裂が内側耐火物の樋先部に発生してしまい、溶銑樋の寿命延長をほとんど図ることができていない。
【００３３】
比較例２の溶銑樋は、図７に示すような金物製樋枠２３の樋先側の下部外面およびサイド部外面に厚みが１５０mm、長さが６００mmの外付け耐火物２２を施工した樋先構造の場合である。比較例２の樋先構造は、外付け耐火物２２を施工した以外は、従来例の樋先構造と同じとした。
【００３４】
比較例２の溶銑樋の樋先構造でも、溶銑樋の稼動当初から図８（ｃ）に示すように高温の溶銑垂れＮと樋枠２３の樋先側の下部とが接触して、樋枠２３の樋先側の下部の溶損トラブルや急激な熱膨張が生じるうえに、外付け耐火物２２と樋枠２３の外面との接着性も十分確保することができないため、図８（ａ）、（ｂ）に示すような外付け耐火物２２の剥離部２０が内側耐火物厚が残厚下限値に達する以前から発生した。この結果、従来例と同様な亀裂が内側耐火物２１の樋先部に発生し、溶銑樋の寿命延長を十分図ることができなかった。
【００３５】
従来例、比較例１並びに比較例２の溶銑樋の樋先構造は、切り欠き部３Ａを設けていない金物製樋枠を用いた樋先構造であるため、内側耐火物厚が残厚下限値に達する以前に亀裂が内側耐火物の樋先部に発生してしまう亀裂律速となっていることがわかる。一方、発明例の溶銑樋は、樋先側の下部中央箇所に切り欠き部３Ａを形成した金物製樋枠３を用い、さらに樋枠３の樋先側の下部外面およびサイド部外面に外側耐火物２が切り欠き部３Ａを介して内側耐火物１と一体化して設けられている樋先構造としたから、内側耐火物厚が残厚下限値に到達するまで、亀裂が内側耐火物の樋先部に発生しないように抑制でき、損耗律速とすることができている。
【００３６】
なお、発明例では、通銑量が１５０千トンに到達した時点も亀裂が内側耐火物の樋先部に発生していないため、内側耐火物の残厚下限値の管理値が小さい場合、通銑量１５０千トン超えまで使用できると推定される。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】実施の形態に係る溶銑樋の樋先構造を示す（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図２】図１に示した樋枠３の形状を示す（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図３】図１に示した溶銑樋の使用状態を示す（ａ）は平面図、（ｂ）はＹ−Ｙ断面図である。
【図４】発明例の溶銑樋の寿命延長効果を示すグラフである。
【図５】従来の溶銑樋の樋先構造を示す（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図６】図５に示した従来の溶銑樋の問題点を説明するための（ａ）は平面図、（ｂ）はＸ１−Ｘ１断面図、（ｃ）はＹ１−Ｙ１断面図である。
【図７】実施例において比較例２として用いた溶銑樋の樋先構造を示す（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図８】比較例２の溶銑樋の問題点を説明するための（ａ）は平面図、（ｂ）はＸ２−Ｘ２断面図、（ｃ）はＹ２−Ｙ２断面図である。
【図９】高炉の溶銑樋の設置個所を示す模式図である。
【符号の説明】
【００３８】
Ｍ  溶銑
Ｎ  溶銑垂れ
Ｌ  溶融スラグ
１０  樋溝内の溶銑Ｍの流れ方向
１、１１、２１  内側耐火物
２  外側耐火物
２２  外付け耐火物
３、１３、２３  樋枠
３Ａ  切り欠き部
４、１４、２４  固定金物
ａ  奥行き寸法
ｂ  開口幅
Ｗ  最大幅
１５  亀裂
２０  外付け耐火物２２の剥離部
３０  出銑口
３１  出銑樋
３２  溶銑樋
３３  滓樋
３４  傾注樋
３５  トピードカー
３２Ａ  樋先側の端面
３６、３７  樋溝内の溶銑Ｍの流れ方向
【図１】
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【図２】
2005133188.tif 000004
【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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【図９】
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