(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の芯金と前記芯金の周囲に施工された耐火物を有する浸漬管において、前記耐火物と前記芯金の間の空隙に液体あるいは液体と固体の混合物を圧入するために、出側開口部が前記芯金付近に設けられている管を、前記耐火物の内部に有することを特徴とする浸漬管。
【請求項２】
円筒状の芯金と前記芯金の周囲に施工された耐火物を有する浸漬管において、前記耐火物の内部に液体あるいは液体と固体の混合物を圧入するための管を有し、当該管は、その出側開口部が、前記耐火物と前記芯金の間に生じる空隙に液体あるいは液体と固体の混合物を圧入可能である位置に位置するように、前記耐火物内部において、前記芯金に沿って配置されていることを特徴とする浸漬管。 
【請求項３】
前記管は前記耐火物の上面から前記耐火物の内部に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の浸漬管。
【請求項４】
前記管の出口開口部は、熱で消失する紙、樹脂膜、又は、紙または樹脂膜からなるテープで塞がれていることを特徴とする請求項１から３のいずれか1つに記載の浸漬管。
【請求項５】
円筒状の芯金と前記芯金の周囲に施工された耐火物を有する浸漬管を補修する方法において、管の出側開口部が前記芯金付近に設けられるように、前記耐火物の内部に、穿孔して前記管を挿入し，あるいは予め埋め込んでおいた前記管を通じて、液体あるいは液体と固体の混合物を前記耐火物と前記芯金の間の空隙に圧入することを特徴とする浸漬管の補修方法。
【請求項６】
円筒状の芯金と前記芯金の周囲に施工された耐火物を有する浸漬管を補修する方法において、その出側開口部が前記耐火物と前記芯金の間に生じる空隙に液体あるいは液体と固体の混合物を圧入可能な位置に位置するように、前記芯金に沿って前記耐火物の内部に液体あるいは液体と固体の混合物を圧入するための管を穿孔して挿入し、当該管を通じて、
あるいはその出側開口部が前記耐火物と前記芯金の間に生じる空隙に液体あるいは液体と固体の混合物を圧入可能な位置に位置するように、前記耐火物の内部において前記芯金に沿って予め埋め込んでおいた管を通じて、液体あるいは液体と固体の混合物を前記耐火物と前記芯金の間に生じる空隙に圧入することを特徴とする浸漬管の補修方法。 
【請求項７】
液体あるいは液体と固体の混合物が、溶媒、バインダー、耐火材粉末のうちの溶媒を含む二種以上から構成されることを特徴とする請求項５または６に記載の浸漬管の補修方法。
【請求項８】
前記予め埋め込んでおいた前記管を通じて圧入する場合において、前記管を予め埋め込む際に、前記管の出口開口部を、熱で消失する紙、樹脂膜、又は、紙または樹脂膜からなるテープで塞いでいることを特徴とする請求項５から７のいずれか1つ記載の浸漬管の補修方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は溶融金属精錬設備に用いる浸漬管及びその補修方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
溶融金属の精錬には、管状の部位を溶融金属に浸漬し、その内部で精錬処理を行ったり、あるいは溶融金属の輸送に使用する場合がある。鉄鋼精錬におけるRH脱ガス設備、DH脱ガス設備、CAS、CABの浸漬管（浸漬槽などとも呼ばれる）はその例である。代表的なRH脱ガス設備の浸漬管は脱ガス槽の下端に２本ある。浸漬管は溶鋼取鍋中の溶鋼に浸漬され、槽内を減圧して溶鋼を吸い上げるための上昇管と、槽内に吸い上げられた溶鋼が溶鋼取鍋に環流する下降管として機能する。浸漬管はその上の部分とフランジで締結されるか、もしくは溶接で接合されるのが普通である。
浸漬管は通常は芯金または鉄芯と呼ばれる鉄管と、その内周、外周、下端に設置された耐火物からなる。内周の耐火物はマグネシア−クロム（マグクロ）質、マグネシア−カーボン質などのれんが、あるいはアルミナを主成分とする流し込み耐火物（キャスタブル）で構成され、外周と下端はキャスタブルで構成されることが多い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
RH脱ガス設備等に用いられる浸漬管は溶鋼に浸漬されている間は高温の溶鋼により加熱され、また処理終了後は大気によって急速に冷却され、大きな熱衝撃を被る。このため耐火物、特に外周と下端のキャスタブルに亀裂が生じやすい。亀裂が生じると、亀裂を通じて真空の槽内に大気が侵入する。すると大気中の窒素が溶鋼に溶け込む現象（窒素ピックアップ）が起こる。これは鋼材の品質不良につながる大きな問題である。
窒素ピックアップ対策として、従来たとえば特開平６−２１２２４０号公報にあるような、浸漬管を二重構造にしてさらにポーラス耐火物を介して不活性ガスを吐出させることで大気の侵入を防止した浸漬管などが提案されてきているが、効果は充分とは言えない。
【０００４】
本発明は、大気流入による溶鋼の窒素ピックアップを効果的に抑制でき、鉄鋼製造コストの削減と安定操業に寄与することができる浸漬管及びその補修方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
これらの問題を解決すべく研究と工夫を重ねた結果、本発明を得た。すなわち、
（１）円筒状の芯金と前記芯金の周囲に施工された耐火物を有する浸漬管において、前記耐火物と前記芯金の間の空隙に液体あるいは液体と固体の混合物を圧入するために、出側開口部が前記芯金付近に設けられている管を、前記耐火物の内部に有することを特徴とする浸漬管。
（２）円筒状の芯金と前記芯金の周囲に施工された耐火物を有する浸漬管において、前記耐火物の内部に液体あるいは液体と固体の混合物を圧入するための管を有し、当該管は、その出側開口部が、前記耐火物と前記芯金の間に生じる空隙に液体あるいは液体と固体の混合物を圧入可能である位置に位置するように、前記耐火物内部において、前記芯金に沿って配置されていることを特徴とする浸漬管。
（３）前記管は前記耐火物の上面から前記耐火物の内部に配置されていることを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の浸漬管。
（４）前記管の出口開口部は、熱で消失する紙、樹脂膜、又は、紙または樹脂膜からなるテープで塞がれていることを特徴とする前記（１）から（３）のいずれか1つに記載の浸漬管。
（５）円筒状の芯金と前記芯金の周囲に施工された耐火物を有する浸漬管において、管の出側開口部が前記芯金付近に設けられるように、浸漬管を構成する前記耐火物の内部に、穿孔して管を挿入し，あるいは予め埋め込んでおいた管を通じて、液体あるいは液体と固体の混合物を前記耐火物と前記芯金の間の空隙に圧入することを特徴とする浸漬管の補修方法。
（６）円筒状の芯金と前記芯金の周囲に施工された耐火物を有する浸漬管において、その出側開口部が、前記耐火物と前記芯金の間に生じる空隙に液体あるいは液体と固体の混合物を圧入可能な位置に位置するように、前記耐火物の内部において前記芯金に沿って液体あるいは液体と固体の混合物を圧入するための管を、浸漬管を構成する前記耐火物の内部に穿孔して挿入し、当該管を通じて、あるいは、その出側開口部が前記耐火物と前記芯金の間に生じる空隙に液体あるいは液体と固体の混合物を圧入可能な位置に位置するように、前記耐火物の内部において前記芯金に沿って予め埋め込んでおいた管を通じて、液体あるいは液体と固体の混合物を前記耐火物と前記芯金の間に生じる空隙に圧入することを特徴とする浸漬管の補修方法。
（７）液体あるいは液体と固体の混合物が、溶媒、バインダー、耐火材粉末のうちの溶媒を含む二種以上から構成されることを特徴とする前記（５）又は（６）の補修方法。
（８）前記予め埋め込んでおいた前記管を通じて圧入する場合において、前記管を予め埋め込む際に、前記管の出口開口部を、熱で消失する紙、樹脂膜、又は、紙または樹脂膜からなるテープで塞いでいることを特徴とする前記（５）から（７）のいずれか1つに記載の浸漬管の補修方法である。

【０００６】
【発明の実施の形態】
使用後の浸漬管を調査すると、外周と下端のキャスタブルには無数に亀裂が生じ、場合によっては芯金と外周のキャスタブルの間が緩み、空隙が生じかかっている場合もある。この緩みを通じて大気が槽内に侵入するものと考えられる。特に浸漬管外周上部の溶鋼と接触しない部分のキャスタブルは溶鋼表面からの輻射により数百℃まで加熱されるため、キャスタブルは収縮し、しかも焼結はせず低強度で大きな縦方向の亀裂が生じている。これらの空隙や亀裂を通じて大気が真空槽内に流入し、溶鋼の窒素ピックアップが起こるものと考えられる。
本発明は、この空隙や亀裂などの大気流入の経路に液体あるいは液体と固体の混合物を圧入し、空隙や亀裂を充填して窒素ピックアップを抑制するものである。圧入された液体あるいは液体と固体の混合物（以下では圧入材と呼ぶ）は空隙や亀裂に侵入し、これらを充填するので大気の通路がなくなり、真空槽内への大気の流入が効果的に抑制される。
【０００７】
圧入材は浸漬管を構成する耐火物構造体に穿孔して挿入した管、あるいは予め構造体内部に埋め込んでおいた管を通じてポンプで圧入する。押し込み圧力は配管の径や長さ、出側開口部の形状、圧入材の性質によって適宜選択する。ポンプとしては通常の圧入用ポンプが使用できる。
【０００８】
管の内径は10〜20mm程度で良い。なお管は単管でも、途中で分岐集合していてもよい。管の材質は金属、樹脂、セラミックなどが使用できるが、安価で取扱いやすく、そこそこの耐久性が期待できるのは鉄である。
【０００９】
耐火物構造体内部に予め管を埋め込んでおく場合は、管の出側開口部を熱で消失するもの（例えば、紙、樹脂膜，これらからなるテープ等）で塞いでおくと、耐火物施工の際に閉塞することがない。また管の出側開口部は芯金付近に設けておくと、浸漬管外周の耐火物と芯金の間の空隙に効果的に圧入することができる。出側開口部は浸漬管の周方向に均等に分布させておいた方がよい。また出側開口部の浸漬管長手方向の位置は、浸漬管を溶鋼に浸漬した際のメニスカスの下200mmよりも上が望ましい。
【００１０】
また、管を耐火物上面から耐火物内部に設けると、管が溶鋼に接触して溶損されることがなく、圧入作業に支障をきたすことがなく好都合である。
【００１１】
耐火物構造体に穿孔して圧入する場合も、孔を芯金付近の空隙のある部分や亀裂のある部分に管の出側開口部を設けるとよい。また圧入材が漏れないように、圧入作業の前に管の周囲を樹脂などの適当な材料でシールしておくことが好ましい。
【００１２】
圧入を複数回にわたって行う場合には、管内に圧入材が残留して閉塞することがないよう、最後に空気などを通して管内を清掃しておくとよい。
【００１３】
圧入材は液体状あるいは液体と固体の混合物で、溶媒、バインダー、耐火材粉末のうちの溶媒を含む二種以上から構成される。
【００１４】
溶媒としては水あるいは有機溶媒が適当である。
【００１５】
バインダーとしては糖蜜、パルプ廃液、デキストリン、アルギン酸、メチルセルロース、ポリビニルアルコール、各種樹脂、ピッチ、タール、アルコキシド、苦汁、珪酸ソーダ、燐酸塩、乳酸塩、水硬性アルミナ、セメント、アルミン酸ソーダ、シリカゾル、アルミナゾル、粘土などが使用できる。なおこれら列記したバインダーの中には、それ自体が水などの溶媒を含有し、液体となっているものもある。これらは「溶媒＋バインダー」の状態にあると解釈できる。これらは別に溶媒を加えずとも、そのまま、あるいは耐火材粉末を加えて圧入に用いることもできる。
【００１６】
耐火材粉末としてはシリカ、珪石、ジルコニア、ジルコン、珪酸塩、アルミナ、ムライト、シャモット、ボーキサイト、ばん土頁岩、スピネル、マグネシア、黒鉛、炭化物、ほう化物、あるいはこれらの化合物、混合物などが使用できる。
【００１７】
【実施例】
処理能力３００ｔのRH脱ガス設備の内径600mm外径1200mmの高さ800mmの浸漬管に本発明による補修方法を適用した。Ｌ字型に成形した10Aの鋼管を18本準備し、芯金の円周方向に均等になるように大体の位置を決め、図１に示すように、その出側が芯金２に沿って下を向き、なおかつ浸漬管を溶鋼に浸漬した際に出側開口部（鋼管３の下端）がメニスカスよりも50mm上に来るようにＬ字型の形状を調整した。鋼管３はそこから耐火物（キャスタブル）４の上面に這わせ、フランジ１の下から外向きに屈曲させて入側を取り出した。鋼管３を所々で芯金２に溶接して固定し、出側開口部をガムテープで塞いだ。さらに芯金２の内外周と下端に長さ70mmのY字型スタッドを100mm間隔で千鳥に溶接した。
芯金２の内側にマグネシア−クロム質れんが５をセットしてから内周の一部と下端と外周にアルミナースピネル質キャスタブル４を流し込み施工した。耐火物の厚みは、内外周下端とも150mmであった。
この浸漬管を乾燥、予熱してから使用したところ、10ppm未満の窒素ピックアップが100チャージ過ぎから出始め、130チャージ過ぎからは窒素ピックアップが10ppm以上と顕著になった。このため150チャージで圧入を実施した。圧入材は珪酸ソーダ水溶液（水ガラス）に粒径100μm以下のアルミナ粉末を20重量%混合したものであった。予め埋め込んでおいた鋼管３の入側に圧入ポンプからの配管を接続して圧入した。浸漬管の亀裂から圧入材がしみ出すまで、埋め込んだすべての管から順番に圧入した。
圧入の後に、表面の亀裂や凹凸をパッチング材で補修し、さらに乾燥、予熱を経て再び使用した。圧入後は窒素ピックアップは5ppm以下となった。なお圧入を行わなずにパッチング補修のみを行なう通常の場合は、窒素ピックアップは10ppm以上のままであった。この結果から、本発明の方法は窒素ピックアップ防止方法として非常に有功であることがわかった。
【００１８】
【発明の効果】
本発明により浸漬管からの大気流入による溶鋼の窒素ピックアップを効果的に抑制することができ、鉄鋼製品の品質向上と安定操業に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明例である圧入用の管を有する浸漬管の断面図。
【符号の説明】
1  フランジ
2  芯金
3  鋼管
4  耐火物（キャスタブル）
5  れんが
【図１】
0004598280.tif 000002