(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平断面の鉄皮形状が非円形である、長径と短径とを有する溶融金属保持容器であって、溶融金属保持容器の側壁の鉄皮形状は半径の異なる２つの円弧の組み合わせで構成され、且つ、前記溶融金属保持容器の底部鉄皮の形状は、球面を形成する中心点を、半径を一定として、溶融金属保持容器の平面形状の中心点から長径方向の左右に所定の位置まで移動させながら球面を描かせたときに形成される擬似球面で構成されることを特徴とする、溶融金属保持容器。
【請求項２】
前記側壁の鉄皮形状を形成する円弧の半径の異なる範囲毎に煉瓦形状を区分し、円弧の半径に応じて、それぞれの範囲を１種類の形状の煉瓦で施工することを特徴とする、請求項１に記載の溶融金属保持容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐火物で内張りされ、その内部に溶融金属を保持する取鍋型の溶融金属保持容器に関し、詳しくは、水平断面の形状が非円形つまり楕円状の溶融金属保持容器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
溶銑或いは溶鋼などの溶融金属を保持して搬送する溶融金属保持容器は、鋼製の鉄皮に耐火物の内張りが施された構造であり、その水平断面の形状（平面形状）は、一般に、容器内に収容した溶融金属の重量によって発生する鉄皮の変形が均一であることや、耐火物の施工が容易であることなどを考慮して、円形をしている場合が多い。
【０００３】
しかし、周囲の設備との干渉などのために高さが限られ、また、クレーンなどで搬送する必要性から全体の径を拡大できない条件下で、保持容器の内容積を増加させるような場合には、径を一方向のみに拡大した楕円状の保持容器が用いられることもある。また、保持容器の平面形状を楕円形とすることで、機械式攪拌装置で攪拌する際に形成される溶融金属浴面の上昇を抑制することができるとの報告もある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
楕円状の平面形状をした保持容器の鉄皮で代表的なものは、半円にストレート部を組み合わせた形状と、２つの焦点を持つ所謂楕円形とが挙げられる（例えば、特許文献２参照）。しかしながら、従来、内張り耐火物の施工と鉄皮形状とを関連付けて検討されたことはない。
【０００５】
即ち、楕円状の平面形状で最も一般的な、半円にストレート部を組み合わせた形状では、内張り煉瓦の脱落が起こりやすい。図１０に、半円にストレート部を組み合わせた平面形状を有する従来の取鍋の鉄皮形状の概略図を示す。図１０（Ａ）は平面図、図１０（Ｂ）は側面断面図であり、図中において２は鉄皮側壁、３は鉄皮底部である。通常、溶融金属用の内張り煉瓦は、鉄皮と接触する側の幅の方が溶融金属と接触する側の幅に比べて大きくなっており、煉瓦の損耗が進んだ場合にも、この幅の差（以下、「落ち」と記す）によって、煉瓦同士がせりあい、煉瓦の抜けが防止されている。平面形状が円形の場合には、鉄皮と接触する側の円周長さよりも、溶融金属と接触する側の円周長さが短くなるため、全ての煉瓦に「落ち」を設けることができる。
【０００６】
しかし、半円にストレート部を組み合わせた平面形状の取鍋では、ストレート部に施工する煉瓦としては、「落ち」のない形状の煉瓦が必要であり、煉瓦の損耗が進んだ場合、その部分の早期脱落が発生しやすくなる。更に、取鍋の底部分が曲面形状である場合、半円にストレート形状を組み合わせた鉄皮形状では、底部の煉瓦としても、ストレート形状の煉瓦が必要である。底部では、溶融金属を保持している間、煉瓦に浮力が加わるため、煉瓦の早期脱落に関してより影響を受けやすい。
【０００７】
一方、２つの焦点を有する楕円形では、円形の場合と同様に、全ての煉瓦に「落ち」を設けることが可能であるが、鉄皮の曲率が連続的に変わるため、煉瓦の形状も曲率に応じて変更する必要があり、煉瓦の種類が膨大なものとなり、施工性や在庫管理の面から問題が多い。また、楕円形の鉄皮形状で、少ない種類の煉瓦形状で施工を行った場合には、煉瓦と煉瓦の境界（「目地」という）での調整が不可欠であり、目地が不均一になり、煉瓦が緩みやすく、早期脱落が発生しやすくなる。更に、容器の底部分が曲面形状である場合、底部の煉瓦形状も膨大な種類となる。
【特許文献１】特開２０００−２５６７２８号公報
【特許文献２】特開昭６３−１３０２５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、水平断面の形状が楕円状の溶融金属保持容器において、全ての煉瓦に「落ち」を設けることができ、且つ少ない種類の煉瓦で施工することのできる溶融金属保持容器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための第１の発明に係る溶融金属保持容器は、水平断面の鉄皮形状が非円形である、長径と短径とを有する溶融金属保持容器であって、溶融金属保持容器の側壁の鉄皮形状は半径の異なる２つの円弧の組み合わせで構成され、且つ、前記溶融金属保持容器の底部鉄皮の形状は、球面を形成する中心点を、半径を一定として、溶融金属保持容器の平面形状の中心点から長径方向の左右に所定の位置まで移動させながら球面を描かせたときに形成される擬似球面で構成されることを特徴とするものである。
【００１１】
第２の発明に係る溶融金属保持容器は、第１の発明において、前記側壁の鉄皮形状を形成する円弧の半径の異なる範囲毎に煉瓦形状を区分し、円弧の半径に応じて、それぞれの範囲を１種類の形状の煉瓦で施工することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明では、平面形状が楕円状の溶融金属保持容器の鉄皮側壁を、半径の異なる２つの円弧の組み合わせで構成するので、半径の異なる範囲毎に、その半径に合わせた２つの形状の煉瓦だけで内張りすることが可能であり、しかも、全ての煉瓦に「落ち」を設けることができ、目地の調整も不要のため、煉瓦の早期脱落を防止することができる。また、溶融金属保持容器の底部の形状を、同一半径で、中心位置を変化させながら球面を描かせた擬似球面とした場合には、底部にもストレート部は設置されず、底部に施工する全ての煉瓦に「落ち」を設けることができ、且つ、煉瓦形状数を最小に抑えることが可能となる。つまり、本発明によれば、平面形状が楕円状の溶融金属保持容器の形状を、内張り煉瓦の構成を考慮した設計としているので、使用中の煉瓦の早期脱落を防止し、コストの低減が可能であるとともに、煉瓦の形状数を最小化でき、煉瓦の施工及び在庫管理での問題を回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して本発明を具体的に説明する。図１及び図２は、本発明の実施の形態を示す図であって、図１は、本発明に係る溶融金属保持容器の鉄皮形状の１例を示す平面断面図、図２は、図１に示す溶融金属保持容器の鉄皮形状の側面断面図である。
【００１４】
本発明に係る水平断面の鉄皮形状が非円形である溶融金属保持容器１は、図１に示すように、その鉄皮側壁２が半径Ａと半径Ｂの２種類の円弧を組み合わせた曲面で構成されている。具体的には、直交する長径軸と短径軸との交点、つまり溶融金属保持容器１の中心点よりも短径軸上に変位した点ＯB1を中心として半径Ｂの円弧を描き、同様に溶融金属保持容器１の中心点よりも短径軸上に、点ＯB1の反対側に等距離だけ変位した点ＯB2を中心として半径Ｂの円弧を描く。更に、溶融金属保持容器１の中心点よりも長径軸上に変位した点ＯA1及び点ＯA2を中心として半径Ｂの円弧に接続する半径Ａで円弧を描く。このようにして形成される曲面で、本発明に係る溶融金属保持容器１の鉄皮側壁２は構成されている。また、この例では、鉄皮側壁２は、図２に示すように、上下方向でストレート状になっており、鉄皮底部３は下方に向かって凸形状になっている。
【００１５】
図３に、溶融金属保持容器１の側壁部の煉瓦施工例の平面図を示す。図３に示すように、鉄皮側壁２が２種類の円弧で形成されているので、内張り煉瓦４として、半径Ａの範囲では形状ａの煉瓦、半径Ｂの範囲では形状ｂの煉瓦という２種類の形状の煉瓦を使用するだけで、目地の調整なしに施工することが可能となり、しかも、形状ａの煉瓦及び形状ｂの煉瓦ともに「落ち」を有しており、使用中の煉瓦の早期脱落を防止することができる。
【００１６】
尚、長径Ｄ1 及び短径Ｄ2 と半径Ａ及び半径Ｂの比率には特に規定はないが、構造的に煉瓦を安定させるには、半径Ａは長径Ｄ1 の１／４以上（半径Ａ≧長径Ｄ1 ／４）、半径Ｂは長径Ｄ1 の１／２以上（半径Ｂ≧長径Ｄ1 ／２）であることが好ましい。
【００１７】
図４に、本発明に係る溶融金属保持容器１の鉄皮底部３の形状を示す。図４（Ａ）は、短径軸線での切断面を表し、図４（Ｂ）は長径軸線での切断面を表している。図４に示す点Ｏ0 は、直交する長径軸と短径軸との交点（溶融金属保持容器１の中心点）に垂直な線、つまり溶融金属保持容器１の軸心線上に存在する１つの点である。鉄皮側壁が円形であれば、鉄皮底部の形状を、点Ｏ0を中心とする球面で構成することができるが、本発明に係る溶融金属保持容器１は鉄皮側壁２が非円形であるので、点Ｏ0 を中心とする球では鉄皮底部３の形状を構成することができない。そこで、本発明では、図４（Ｂ）に示すように、半径Ｃの球面を描く中心点Ｏ0を、長径軸線上で、図１に示す点ＯA1に垂直な線（「点ＯA1軸」と記す）との交点Ｏ01から、点ＯA2に垂直な線（「点ＯA2軸」と記す）との交点Ｏ02までの範囲を移動させ、このときに描かれる球面の最外殻で形成される擬似球面で鉄皮底部３の形状を決定する。図４（Ｂ）に示すように短径軸に平行な方向から見ると、交点Ｏ01から交点Ｏ02までに相当する範囲は直線状に見えるが、この範囲も、図４（Ａ）に示すように長径軸に平行な方向からみると球形状であり、このようにして鉄皮底部３の形状を決めることで、全ての鉄皮底部３を、半径をＣとした、下方に凸の擬似球面にすることができる。尚、鉄皮側壁２と鉄皮底部３との境界は半径を変え、半径Ｃよりも小さい半径Ｄとしている。
【００１８】
図５及び図６に、このようにして鉄皮底部３の形状を決定した溶融金属保持容器１の底部の煉瓦施工の１例を示す。図５は側面断面図、図６は平面図であり、図５（Ａ）は短径軸線での切断面を表し、図５（Ｂ）は長径軸線での切断面を表している。
【００１９】
図６に示すように、内張り煉瓦４の施工方法は、上面から見て、内張り煉瓦４を円周状に配置した構造としている。この例では、断面形状として、鉄皮底部３のほぼ全域を半径Ｃの曲面で設計し、また同時に、鉄皮側壁２の形状を半径Ａ及び半径Ｂの２種類の曲面を組み合わせた形状としているため、底部の施工でも、内張り煉瓦４の１つのリング当り、２形状の内張り煉瓦のみで目地の調整なしに施工が可能であり、且つ全ての内張り煉瓦４に「落ち」を設けることができ、内張り煉瓦４の早期脱落の防止が可能である。尚、図６では、９つのリングで内張り煉瓦４を施工しているが、溶融金属保持容器１の大きさや使用する内張り煉瓦４の大きさに応じてリング数は適宜変更する。
【００２０】
上記説明の溶融金属保持容器１は、鉄皮底部３が下方に凸の擬似球面であったが、本発明においては、鉄皮底部３を、図７に示すように平面としてもよい。但し、鉄皮底部３を平面とした場合には、内張り煉瓦４の浮上に関しては、鉄皮底部３が下方に凸の擬似球面の場合に比べて影響を受けやすくなるので、その点は考慮する必要がある。尚、図７は、本発明に係る溶融金属保持容器１の他の形状を示す図である。
【００２１】
このように、本発明に係る溶融金属保持容器１は、その鉄皮側壁２を、半径の異なる２つの円弧の組み合わせで構成するので、半径の異なる範囲毎に、その半径に合わせた２つの形状の内張り煉瓦４だけで内張りすることが可能であり、しかも、全ての内張り煉瓦４に「落ち」を設けることができ、目地の調整も不要のため、内張り煉瓦４の早期脱落を防止することができる。
【実施例１】
【００２２】
以下に本発明の実施例を説明する。
【００２３】
楕円状の溶銑保持容器の鉄皮形状について、本発明を適用した。図８に、本発明を適用した溶銑保持容器の平面図を示し、図９に、本発明を適用した溶銑保持容器の底部の断面図を示す。図９（Ａ）は短径軸線での切断面を表し、図９（Ｂ）は長径軸線での切断面を表している。
【００２４】
鉄皮側壁は、半径２０００mmと半径２８００mmの円弧を組み合わせた形状とし、長径は４５００mm、短径は４１００mmである。内張り煉瓦は、煉瓦間の目地を均一にするため、半径２０００mmの範囲は、内面１３３mm、鉄皮側１４７mmの形状とし、半径２８００mmの範囲は、内面１４２mm、鉄皮側１５２mmの形状とした。鉄皮底部の形状は、半径を３１００mmとして、球面を形成する中心点を、前述したように、溶融金属保持容器の平面形状の中心点から長径方向の左右に所定の位置まで移動させたときに形成される擬似球面で構成した。また、底部の内張り煉瓦の施工方法は、上面から見て、内張り煉瓦を円周状に配置した構造とし、内張り煉瓦の１リング当り、２形状の煉瓦で施工した。
【００２５】
また、効果の確認のため、図１０に示すように、平面形状が、半円にストレート部を設けた形状で、鉄皮底部にもストレート部を組み合わせた従来の溶銑保持容器との比較を行った。尚、図１０は、従来の溶銑保持容器の鉄皮形状の概略図で、図１０（Ａ）は平面図、図１０（Ｂ）は側面断面図である。
【００２６】
この２つの溶銑保持容器を使用し、耐用回数の確認を行った結果、従来形状の溶銑保持容器では、側壁のストレート形状の煉瓦が２１３回の使用で脱落し、修理入りとなった。修理時に確認したところ、底部のストレート形状部分では、内張り煉瓦の鉄皮側に溶銑が浸入しており、内張り煉瓦が若干浮上していたと推定された。一方、本発明を適用した溶銑保持容器は、２８７回使用した時点で、煉瓦の損耗が進み、厚みが薄くなった部位で脱落が発生し、修理入りとなった。修理時の確認では、底部の内張り煉瓦の裏への地金浸入は観察されなかった。
【００２７】
このように、本発明を適用することで、溶銑保持容器の耐用回数が向上し、製造コストの大幅な削減を達成することができた。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る溶融金属保持容器の鉄皮形状の１例を示す平面断面図である。
【図２】図１に示す溶融金属保持容器の鉄皮形状の側面断面図である。
【図３】本発明に係る溶融金属保持容器の側壁部の煉瓦施工例の平面図である。
【図４】本発明に係る溶融金属保持容器の鉄皮底部の形状を示す図で、（Ａ）は、短径軸線での切断面を表し、（Ｂ）は長径軸線での切断面を表している。
【図５】本発明に係る溶融金属保持容器の底部の煉瓦施工の例を示す側面断面図で、（Ａ）は短径軸線での切断面を表し、（Ｂ）は長径軸線での切断面を表している。
【図６】本発明に係る溶融金属保持容器の底部の煉瓦施工の例を示す平面図である。
【図７】本発明に係る溶融金属保持容器の他の形状を示す側面図である。
【図８】実施例で使用した溶銑保持容器の平面図である。
【図９】実施例で使用した溶銑保持容器の底部の断面図で、（Ａ）は短径軸線での切断面を表し、（Ｂ）は長径軸線での切断面を表している。
【図１０】従来の溶銑保持容器の鉄皮形状の概略図で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  溶融金属保持容器
２  鉄皮側壁
３  鉄皮底部
４  内張り煉瓦
【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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【図９】
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【図１０】
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