(57)【要約】【課題】耐火れんがが熱膨張によって脱落するトラブルを確実に防止することができ、金物の修理頻度を従来よりも低下させることができる溶鋼取鍋を提供する。【解決手段】鉄皮１０の内側に耐火れんが１１を内張りし、その上端部に設けた押え構造によって耐火れんが１１の脱落を防止した溶鋼取鍋である。押え構造は、耐火れんが１１の上端部に設けられた内側が高く鉄皮側が低くなる傾斜上面１４を持つ迫れんが１５と、これに対応する傾斜下面１７を持ち、鉄皮１０の上端部に金物１９により取り付けられた押えれんが１６とからなる。押えれんが１６は、鉄皮側の外周面に設けた凹部１８を、鉄皮１０に取り付けられた金物１９に係合させて取り付けられている。押えれんが１６の凹部１８の高さは金物１９の高さよりも大きく、その内部に、熱膨張吸収用のセラミックファイバまたはセラミックシート２０を充填してある。【選択図】図２
2009012015.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄皮の内側に耐火れんがを内張りし、その上端部に設けた押え構造によって耐火れんがの脱落を防止した溶鋼取鍋において、前記押え構造は、耐火れんがの上端部に設けられた内側が高く鉄皮側が低くなる傾斜上面を持つ迫れんがと、前記迫れんがの傾斜上面に対応する傾斜下面を持ち、鉄皮の上端部に金物により取り付けられた押えれんがとを備え、かつこの押えれんがは鉄皮側の外周面に凹部を備え、その内部に前記金物を係合させることにより鉄皮に取り付けられたものであることを特徴とする溶鋼取鍋。
【請求項２】
凹部の高さを金物の高さよりも大きくして膨張代を形成し、その内部に熱膨張吸収用のセラミックファイバまたはセラミックシートを充填したことを特徴とする請求項１記載の溶鋼取鍋。
【請求項３】
迫れんがと押えれんがとの間に膨張代を形成し、その内部に熱膨張吸収用のセラミックファイバまたはセラミックシートを充填したことを特徴とする請求項１または２記載の溶鋼取鍋。
【請求項４】
迫れんが及び押えれんがの周方向の両側面に鉄板を取り付けて使用時の温度によって鉄板を溶着させ、周方向に隣接するれんがどうしを一体化したことを特徴とする請求項１記載の溶鋼取鍋。
【請求項５】
耐火れんがが、鉄皮側のパーマネントれんがと、溶鋼側のウエアれんがの複層構造であることを特徴とする請求項１記載の溶鋼取鍋。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、精錬された溶鋼を鋳造装置まで運ぶために用いられる溶鋼取鍋に関するものであり、特に熱膨張による耐火れんがの脱落を防止し、使用寿命を従来よりも大幅に延長した溶鋼取鍋に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
溶鋼取鍋は、外周面を構成する鉄皮の内側に耐火れんがを内張りした構造のものであるが、１６００℃前後の高温の溶鋼を精錬工程から受け取り、鋳造装置まで運搬してタンディッシュ等に注入するサイクルを繰り返すため、激しい温度変化にさらされる。その結果、鉄皮に内張りされた耐火れんがが膨張・収縮を繰り返すことで耐火れんがが緩み、ついには溶鋼取鍋の上端部から外側に脱落する可能性がある。そこで従来から溶鋼取鍋の上端部に様々な押え構造を設け、操業中における耐火れんがの脱落を防止している。
【０００３】
例えば特許文献１における従来技術を示す図１０には、本願の図５に示すように鉄皮１の上端内側に鉄板３を溶接し、耐火れんが２の上端とこの鉄板３との間に不定形耐火物４を充填した押え構造が開示されている。しかしこの鉄板３は溶鋼からの輻射による熱負荷と耐火れんが２の熱膨張による突き上げのため、上方に反り上がる変形を発生しやすい。このために鉄板３などの定期的な修理が必要であるのみならず、操業中に耐火れんが２が脱落する事故に至るおそれがある。さらに不定形耐火物４は耐火れんが２に比較して強度及び耐食性に劣るため、使用中に溶損・剥離し、押え機能が低下して耐火れんが２の脱落を招くという問題がある。
【０００４】
そこで特許文献１では本願の図６に示すように、耐火れんが２の上端に垂直断面がコの字状となった中空れんが５を設け、この中空れんが５の内部にも垂直断面がコの字状の中空の金物６を配置し、その内部に冷却用の液体または気体を流して内部冷却を行う押え構造を提案している。この構造は内部冷却によって押え構造の熱負荷を軽減することができる利点がある。しかし耐火れんが２の熱膨張による突き上げによって金物６と中空れんが５の内面との間に強い応力が発生するため、中空れんが５のコーナー部分等に亀裂が入り易く、やはり操業中に耐火れんが２が脱落する事故に至るおそれがある。
【０００５】
このほか特許文献２には、鉄皮の上端部外周から内側に張り出すように押え金物を取り付け、耐火れんがをこの押え金物により直接押えるようにした押え構造が開示されている。しかしこの構造も図５に示した従来技術と同様に、押え金物が溶鋼からの輻射による熱負荷と耐火れんがの熱膨張による突き上げのため、上方に反り上がる可能性がある。
【０００６】
上記したように、従来の溶鋼取鍋は上端部の押え構造に弱点があるため、れんがの脱落に至るまでの使用寿命は２５回程度であり、また毎年１回は金物の修理が必要であった。
【特許文献１】実開平５−９３６５１号公報（特に図１、図１０）
【特許文献２】特開平７−４００３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を解決し、鉄皮の内面に内張りされた耐火れんがが熱膨張によって脱落するトラブルを確実に防止することができ、金物の修理頻度を従来よりも低下させることができ、それによって設備寿命を大幅に延長させることができる溶鋼取鍋を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するためになされた請求項１の発明は、鉄皮の内側に耐火れんがを内張りし、その上端部に設けた押え構造によって耐火れんがの脱落を防止した溶鋼取鍋において、前記押え構造は、耐火れんがの上端部に設けられた内側が高く鉄皮側が低くなる傾斜上面を持つ迫れんがと、前記迫れんがの傾斜上面に対応する傾斜下面を持ち、鉄皮の上端部に金物により取り付けられた押えれんがとを備え、かつこの押えれんがは鉄皮側の外周面に凹部を備え、その内部に前記金物を挿入することにより鉄皮に取り付けられたものであることを特徴とするものである。
【０００９】
なお請求項２に記載のように、凹部の高さを金物の高さよりも大きくして膨張代を形成し、その内部に、熱膨張吸収用のセラミックファイバまたはセラミックシートを充填した構造とすることが好ましい。
【００１０】
また請求項３に記載のように、迫れんがと押えれんがとの間に膨張代を形成し、その内部に、熱膨張吸収用のセラミックファイバまたはセラミックシートを充填した構造とすることが好ましい。
【００１１】
また請求項４に記載のように、迫れんが及び押えれんがの周方向の側面に鉄板を取り付けて使用時の温度によって鉄板を溶着させ、周方向に隣接するれんがどうしを一体化した構造とすることが好ましい。
【００１２】
なお、請求項５に記載のように、耐火れんがが、鉄皮側のパーマネントれんがと、溶鋼側のウエアれんがの複層構造であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の溶鋼取鍋は、耐火れんがの上端部に設けられた内側が高く鉄皮側が低くなる傾斜上面を持つ迫れんがを、鉄皮の上端部に取り付けられた押えれんがによって押える構造であるので、従来のように金物によって耐火れんがを押える構造とは異なり、溶鋼からの熱負荷によって金物が変形したり溶損したりして、強度が低下することはない。なお押えれんが自体は、鉄皮側の外周面に凹部を備えその内部に金物を挿入することにより鉄皮に取り付けられた構造であり、金物は外部に露出していないので、耐久性に優れる。これによってれんがが熱膨張によって脱落するトラブルを、長期間にわたり確実に防止することが可能となる。
【００１４】
また請求項２の発明のように、凹部の高さを金物の高さよりも大きくして膨張代を形成し、その内部に熱膨張吸収用のセラミックファイバまたはセラミックシートを充填した構造とすれば、耐火れんがの熱膨張により押えれんがが上方に押されたときに、セラミックファイバまたはセラミックシートを圧縮しながら押えれんがが上方に移動することができる。このため従来のように、押えれんがの亀裂発生や破壊を防止することができる。
【００１５】
さらに請求項３に記載のように、迫れんがと押えれんがとの間にも膨張代を形成し、その内部に熱膨張吸収用のセラミックファイバまたはセラミックシートを充填した構造としておけば、この部分でも耐火れんがの熱膨張を吸収することができるので、より確実に押えれんがの亀裂発生や破壊を防止することができる。
【００１６】
また請求項４に記載のように、迫れんが及び押えれんがの周方向の側面に鉄板を取り付けて使用時の温度によって鉄板を溶着させ、周方向に隣接するれんがどうしを一体化した構造としておけば、押え構造の強度がさらに向上するため、れんがが熱膨張によって脱落するトラブルを、長期間にわたり確実に防止することが可能となる。
【００１７】
さらに請求項５に記載のように、耐火れんがを、鉄皮側のパーマネントれんがと溶鋼側のウエアれんがの複層構造としておけば、使用により浸食されたウエアれんがのみを交換することにより、溶鋼取鍋を長期間にわたり使用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】
【００１８】
以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
図１は本発明の溶鋼取鍋の部分断面図、図２は要部の拡大断面図、図３はＡ−Ａ断面図である。
図１に示すように、本発明の溶鋼取鍋も従来と同様に、外周面を構成する鉄皮１０の内面に耐火れんが１１の層を内張りした構造であり、耐火れんが１１は鉄皮側のパーマネントれんが１２と、溶鋼側のウエアれんが１３との複層構造となっている。パーマネントれんが１２は半永久的に鉄皮１０に固定された耐火れんがであり、ウエアれんが１３は溶湯との接触により浸食されたときに定期的に交換される耐火れんがである。
【００１９】
パーマネントれんが１２としては断熱性に優れたろう石れんがや高アルミナ質れんが等が使用され、ウエアれんが１３としては耐食性に優れたマグネシア‐カーボン質れんがなどが用いられるのが普通である。上記の構成は従来と同様である。またパーマネントれんが１２とウエアれんが１３との間に準パーマネントれんがを配置して、耐火れんが１１の層を３層構造としてもよいことも従来と同様である。溶鋼取鍋の容量は様々であるが、この実施形態では１５０トンであり、その直径は約４ｍ、高さは約３ｍである。
【００２０】
溶鋼取鍋には精錬された１６００℃前後の高温の溶鋼が注入され、連続鋳造設備にまで移動してタンディッシュに溶鋼を注出するサイクルを繰り返すので、耐火れんが１１は熱膨張と収縮を繰り返して徐々に緩むことが避けられない。耐火れんが１１のうちでも、特に溶鋼と直接接触するウエアれんが１３はその傾向が強い。そこで本発明では、以下に説明するとおりの特殊な押え構造によって耐火れんが（特にウエアれんが１３）の脱落を防止している。
【００２１】
本発明では図２に示されるように、耐火れんが１１（ウエアれんが１３）の上端部に、内側が高く鉄皮側が低くなる傾斜上面１４を持つ迫れんが１５を配置する。その傾斜角度は３０°〜６０°であることが好ましく、この実施形態では４５°である。迫れんが１５は図３に示すように平面視した場合に、外側よりも内側の幅が狭いクサビ形状をしており、円周方向に密着配置されて、リング状のせり構造を構成している。
【００２２】
この迫れんが１５の上方位置には、押えれんが１６が取り付けられている。押えれんが１６は迫れんが１５の傾斜上面１４に対応する傾斜下面１７を持つれんがであり、これらの傾斜上面１４と傾斜下面１７とはほぼ平行となっている。押えれんが１６の鉄皮１０側の外周面には、図示のような凹部１８が円周方向に連続して形成されている。一方、鉄皮１０の上端部の内周面にはバー状の金物１９が溶接されており、押えれんが１６はその外周の凹部１８をこのバー状の金物１９に係合させることによって、鉄皮１０の上端部に保持されている。図示のように金物１９は押えれんが１６の内部に収納された状態となるため、溶鋼からの輻射熱を受けることはなく、従来の剥き出しの金物のように熱負荷によって変形したりするおそれはない。
【００２３】
このように、本発明の押え構造は耐火れんが１１の上端部に設けた迫れんが１５を、鉄皮１０の上端部に設けた押えれんが１６により上側から押えた構造のものであり、耐火れんが１１（特にウエアれんが１３）の熱膨張によって生じる上向きの力の一部を、上記した傾斜上面１４と傾斜下面１７とによって押えれんが１６を外側に押し広げる力に変換し、支えるようにしたものである。押えれんが１６の外周面は鉄皮１０により支持されているので、外側に押し広げられることはない。
【００２４】
またこの際に迫れんが１５は、反作用として内側に押出される力を受けるが、図３に示したように迫れんが１５は円周方向に密接して迫構造を構成しているので内側に押出されることはなく、強固な押え構造となる。
【００２５】
しかしこのような構造によってもなお上向きの分力は残り、押えれんが１６は上向きに押し上げられようとする。そこでこの実施形態では、押えれんが１６の外周面の凹部１８の高さを金物１９の高さよりも十分に大きくして膨張代を形成しておき、その内部に熱膨張吸収用のセラミックファイバまたはセラミックシート２０を充填してある。高さ方向の隙間すなわち膨張代の大きさはこの実施形態では約５０ｍｍであり、押えれんが１６は約５０ｍｍ程度はセラミックファイバまたはセラミックシート２０を圧縮しながら上方に移動可能である。
【００２６】
なおセラミックファイバまたはセラミックシート２０の材質は特に限定されるものではなく、アルミナ質、シリカ質、ジルコニア質などの耐熱性と可縮性に優れた材質を適宜選択して使用すればよい。
【００２７】
このほかこの実施形態では、迫れんが１５の傾斜上面１４と押えれんが１７の傾斜下面１７との間にも膨張代を設け、その内部に熱膨張吸収用のセラミックファイバまたはセラミックシート２０を充填してある。この実施形態ではその厚さは約２０ｍｍである。この隙間も上記した凹部１８の内部の隙間と同様に耐火れんが１１（特にウエアれんが１３）の熱膨張を吸収するためのものであり、この実施形態では合計して約６０ｍｍの膨張代が確保されていることとなる。
【００２８】
なお、この膨張代の大きさは溶鋼取鍋のサイズや使用されているれんがの材質に基づいて決定されるが、この実施形態のように溶鋼取鍋の高さが約３ｍの場合、３０〜１００ｍｍ程度としておくことが好ましい。膨張代が小さすぎると、押えれんが１６の凹部１８の下面が金物１９により強く押され、押えれんが１６にクラックが入る可能性がある。また逆に膨張代が大きすぎると、迫れんが１５を押さえつける効果が低下するので好ましくない。
【００２９】
以上に説明した構成により、耐火れんが１１の熱膨張は先ず迫れんが１５の傾斜上面１４と押えれんが１７の傾斜下面１７との間の膨張代により吸収され、次いで凹部１８の内部の隙間によって吸収される。これらの膨張代によってもなお吸収し切れない熱膨張は、迫れんが１５を内側に押出し、押えれんが１７を外側に押し広げる力を発生するが、これらの力は迫構造及び鉄皮１０によって強固に受け止められるため、本発明の押え構造は破壊される可能性は小さく、熱膨張による耐火れんが１１の脱落を長期間にわたって確実に防止することができる。
【００３０】
なお図４に示すように、迫れんが１５及び押えれんが１７の周方向の両側面に鉄板２２を取り付け、使用時の温度によって隣接する鉄板２０どうしを溶着させ、周方向に隣接するれんがを一体化させるようにすれば、さらに本発明の押え構造部分の強度を高めることができる。図４の例では、迫れんが１５の側面及び背面にコの字状に折り曲げた鉄板２０を当ててある。溶湯によってこの部分の温度は１０００℃以上の高温となるため、鉄板２２は自然に軟化溶着することとなる。
【００３１】
なお図２に示すように、この実施形態ではパーマネントれんが１２の上端部にも別の金物２１を設け、その周囲にセラミックファイバまたはセラミックシート２０を充填した構造としてある。パーマネントれんが１２はウエアれんが１３よりも熱膨張が小さいため、このように金物２１により直接押えることが可能である。
【実施例】
【００３２】
図５に示した従来型の押え構造を持つ溶鋼取鍋と、図２に示した本発明の押え構造を持つ溶鋼取鍋とを用い、出願人会社の製鋼工場において実際に溶鋼の取り出しに使用し、使用寿命の比較を行った。溶鋼取鍋は何れもレードルファーネス用であり、その容量は何れも１５０トンである。従来型の押え構造を持つ溶鋼取鍋は、上端部の鉄板が輻射による熱負荷と耐火れんがの熱膨張による突き上げとによって次第に上方に反りあがり、しかも不定形耐火物の溶損や剥離が進行するために押え機能が低下して行き、平均して２５回の使用によりれんが脱落に至った。また過去の実績によれば、毎年１回の金物修理が必要であった。
【００３３】
これに対して本発明の溶鋼取鍋は、４０回の使用を行ってもれんが脱落に至ることはなく、また金物の損傷もないためその修理も不要であり、設備の寿命延長と生産安定化に寄与できることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の溶鋼取鍋の部分断面図である。
【図２】本発明の溶鋼取鍋の要部の拡大断面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図４】迫れんがの側面を鉄板で覆った状態の斜視図である。
【図５】従来例の要部断面図である。
【図６】他の従来例の要部断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  従来技術における鉄皮
２  耐火れんが
３  鉄板
４  不定形耐火物
５  中空れんが
６  金物
１０  本発明における鉄皮
１１  耐火れんが
１２  パーマネントれんが
１３  ウエアれんが
１４  傾斜上面
１５  迫れんが
１６  押えれんが
１７  傾斜下面
１８  凹部
１９  金物
２０  セラミックファイバまたはセラミックシー
２１  別の金物
２２  鉄板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2009012015.tif 000006
【図５】
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【図６】
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