JP2019150863A - Installation structure of tuyere - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は,溶融金属容器の底部から溶融金属を下方に排出するノズル又はプラグを囲繞するよう設置される羽口の設置構造に関する。 The present invention relates to a tuyere installation structure installed so as to surround a nozzle or a plug for discharging molten metal downward from the bottom of a molten metal container.
溶融金属容器の底部から溶融金属を下方に排出するために当該溶融金属容器の底部に設置されるノズルには,溶融金属の流量制御を行うための板状のスライディングノズル装置や浸漬ノズル,上ノズル等がある。 In order to discharge the molten metal downward from the bottom of the molten metal container, the nozzle installed at the bottom of the molten metal container includes a plate-like sliding nozzle device, an immersion nozzle, and an upper nozzle for controlling the flow rate of the molten metal. Etc.
例えばスライディングノズル装置用の上プレートは,溶融金属容器底部の鉄皮に固定されており,その上部に設置される上ノズルは前記上プレートと溶融金属容器底部の鉄皮内側の耐火物層の一部であって上ノズルと直接接触する羽口との間に目地を介して設置される。
このような設置構造の上ノズルの下端と上プレートとの境界は,一定の厚さで密着した構造とされるが,使用中にこの目地部が離れてその間隔が拡大し.空隙を生じることがある。
また上ノズルと羽口との境界でも,この境界部分の目地部が離れてその間隔が拡大し,空隙を生じることがある。
このような空隙が生じると,その空隙に溶融金属が侵入し,ひいては溶融金属の漏出事故を発生させることがある。
For example, the upper plate for the sliding nozzle device is fixed to the iron shell at the bottom of the molten metal container, and the upper nozzle installed on the upper plate is a part of the refractory layer inside the iron plate at the bottom of the molten metal container. Between the tuyere and the tuyere that is in direct contact with the upper nozzle.
The boundary between the lower end of the upper nozzle and the upper plate in such an installation structure is considered to be a structure with a certain thickness in close contact, but during use, the joint part is separated and the interval is increased. There may be voids.
Further, even at the boundary between the upper nozzle and the tuyere, the joint portion of the boundary portion may be separated and the interval may be increased, resulting in a gap.
When such voids are generated, molten metal may enter the voids, which may cause a molten metal leakage accident.
このような上ノズルと上プレート又は羽口との境界部分における空隙形成を抑制するため,主として上ノズルに対策を講じることが試みられている。
例えば特許文献1には,「中空円錐台形上ノズルの外周面テーパー角を7°未満とし,スライディングゲート直上に位置する該上ノズルの下端外周に,タンディッシュあるいは取鍋などの溶融金属保持容器の下部外壁または耐火物に掛止する位置決め用突起部を設けたスライディングゲート用上ノズル」が開示されている(特許文献1の要約書参照)。
特許文献2には,「上部形状が截頭円錐形で下部が円筒形をなし,軸方向中心に溶融金属を通すノズル孔を有する上ノズル20と,溶融金属容器の底部に設けられ前記上ノズル20が下方から挿着されるノズル受け煉瓦とを有し,前記上ノズルの下部に摺動式流量制御装置(スライドバルブ)4が配設される鋳造用ノズル構造において,前記上ノズル20の下端を除く外周面に凹部21および/または凸部24を形成した鋳造用ノズル構造」が開示されている(特許文献2の要約書参照)。
In order to suppress the formation of voids at the boundary between the upper nozzle and the upper plate or tuyere, it has been attempted to take measures mainly for the upper nozzle.
For example,
溶融金属容器内にガスを吹き込む,通電する等の目的で羽口内側に設置されるプラグにおいても前述の上ノズルと同様に羽口と鉄皮間に空隙を生じることがあり,溶融金属の漏出事故を惹き起こす危険性が高い。 A plug installed inside the tuyere for the purpose of blowing gas into the molten metal container or energizing may cause a gap between the tuyere and the iron skin in the same manner as the upper nozzle described above. There is a high risk of causing an accident.
特許文献1では,「溶融金属保持容器の下部外壁または耐火物に掛止する位置決め用突起部」により,上ノズル自体が溶融金属容器の鉄皮等に対して上方向に移動することを抑制することができる。しかし,上ノズルは羽口との間では固定されておらず,また羽口を固定する機能もないので,羽口が上方向に移動する場合は上ノズルが羽口に対して相対的に移動可能となり,その間での空隙形成は避けられない。
In
この空隙形成のメカニズムを,図5を参照しつつ説明する。
同図に示しているように,従来の羽口の設置構造において羽口2は溶融金属容器底部の鉄皮4には直接固定されていない。羽口2を含む溶融金属容器底部の耐火物ライニング層が熱その他の原因で溶融金属容器底部の鉄皮4から溶融金属容器内側方向すなわち上方向に移動する等により,羽口2もそれに連動して容易に溶融金属容器内側方向(上方向)に移動し,溶融金属容器底部の鉄皮4との間に空隙9が生じる。
一方,上ノズル1はその下方の構成物7(ここでは上プレートを例にしている)との間で移動可能となる。すなわち上ノズル1は,下方の構成物7との接触面積(目地部の面積)よりも羽口2との接触面積の方が大きく,また上ノズル1の上部にはスラグやスケールが羽口2に浸潤又は反応して強固に一体化した部分を生じることが多い。これらのため,上ノズル1は下方の構成物7から離れて羽口2と連動するように,上方向に移動し,下方の構成物7との間に空隙6を生じる。
なお,本発明者らは他の方法として,上ノズルを鉄皮外に位置する下方のスライディングノズル装置に金属部品で係止する構造を適用した。しかしこの場合,羽口と共に上ノズルが上昇して,前記金属部品が変形し,又は上ノズルの前記金属部品付近が破壊して,上ノズルと上プレートとの間の空隙の発生を防止することはできなかった。
The mechanism of the void formation will be described with reference to FIG.
As shown in the figure, in the conventional tuyere installation structure, the
On the other hand, the
As another method, the present inventors applied a structure in which the upper nozzle is locked to a lower sliding nozzle device located outside the iron skin with metal parts. However, in this case, the upper nozzle rises together with the tuyere and the metal part is deformed, or the vicinity of the metal part of the upper nozzle is broken to prevent the generation of a gap between the upper nozzle and the upper plate. I couldn't.
特許文献2では,上ノズルの下端を除く外周面に設置された凹部又は凸部によって,モルタルとの間では上ノズルは相対的に移動しないし,凸部を備え且つその凸部が羽口の内面に食い込む形態であれば,上ノズルが羽口に対し上方に移動することを抑制することができる。しかし,前述の特許文献1,図5で述べたと同様に,特許文献2においても羽口を固定する機能はないので,羽口自体が上方向に移動する場合は上ノズルが羽口と連動して移動することとなり,上ノズルの下方に位置するプレート等との間での空隙形成は避けられない。
In
前述のような現象は,ノズルに限らずガス吹き込み用又は通電等の目的で,前述のノズルと同様に羽口内側に設置されるプラグにも発生することがある。 The phenomenon as described above may occur not only in the nozzle but also in a plug installed inside the tuyere for the purpose of gas injection or energization as in the case of the nozzle described above.
本発明が解決しようとする課題は,溶融金属容器の底部に設置されるノズル又はプラグとこのノズル又はプラグの下方に位置するプレート等との間,及びノズル又はプラグの上方ないしは外周側に位置する羽口との間に空隙を発生させない,羽口の設置構造を提供することにある。
ひいてはそれにより,空隙からの空気の巻き込みや溶融金属の漏出事故等の発生を防止することにある。
The problems to be solved by the present invention are located between a nozzle or plug installed at the bottom of a molten metal container and a plate or the like located below the nozzle or plug, and above or outside the nozzle or plug. It is to provide a tuyere installation structure that does not generate a gap between the tuyere.
By doing so, it is intended to prevent the occurrence of air entrainment from the air gap and leakage of molten metal.
本発明によれば,次の1から4に記載の羽口の設置構造が提供される。
1.溶融金属容器の底部から溶融金属を下方に排出するノズル又はプラグを囲繞するように設置される羽口の設置構造であって,前記羽口がスタッドにより前記溶融金属容器の底部の鉄皮に固定されている,羽口の設置構造。
2.前記羽口は,その内孔中心軸から半径方向に内孔側耐火物層と外周側耐火物層とから構成されており,
前記内孔側耐火物層及び前記外周側耐火物層の少なくとも一方がスタッドにより前記溶融金属容器の底部の鉄皮に固定されており,
前記内孔側耐火物層と前記外周側耐火物層との接触部分に,前記内孔側耐火物層の前記外周側耐火物層に対する上方向への移動を抑止するための上方向移動阻止部を備えている,前記1に記載の羽口の設置構造。
3.前記内孔側耐火物層又は前記外周側耐火物層の少なくとも一方は不定形耐火物である,前記2に記載の羽口の設置構造。
4.1500℃までの熱膨張率が,同じ温度において前記内孔側耐火物層≧前記外周側耐火物層の関係にある,前記2又は3に記載の羽口の設置構造。
According to the present invention, the tuyere installation structure described in the following 1 to 4 is provided.
1. A tuyere installation structure installed so as to surround a nozzle or plug for discharging molten metal downward from the bottom of the molten metal container, and the tuyere is fixed to the iron skin at the bottom of the molten metal container by a stud The tuyere installation structure.
2. The tuyere is composed of an inner hole side refractory layer and an outer peripheral side refractory layer in the radial direction from the inner hole central axis,
At least one of the inner hole side refractory layer and the outer peripheral side refractory layer is fixed to the iron skin at the bottom of the molten metal container by a stud;
An upward movement blocking portion for preventing upward movement of the inner hole side refractory layer with respect to the outer peripheral side refractory layer at a contact portion between the inner hole side refractory layer and the outer peripheral side refractory layer The tuyere installation structure according to 1 above, comprising:
3. The tuyere installation structure according to 2, wherein at least one of the inner hole side refractory layer or the outer periphery side refractory layer is an amorphous refractory.
4. The tuyere installation structure according to 2 or 3 above, wherein the coefficient of thermal expansion up to 1500 ° C. has a relationship of the inner hole side refractory layer ≧ the outer periphery side refractory layer at the same temperature.
本発明によれば,溶融金属容器底部の鉄皮内側に設置した羽口はスタッドにより溶融金属容器底部の鉄皮に固定されるので,羽口が上方向(溶融金属容器内側方向)に移動することがない。これにより,その羽口の内孔側に設置された上ノズル等のノズル,又はプラグが,羽口と間で上方向に相対的に移動することがなく,また下方に設置したプレート等から上方向に移動することもない。これにより,これら相互の間に空隙が生じることを防止すること,ないしはノズル内孔への空気の巻き込みや溶融金属の漏出事故等を防止することができる。
前記本発明の2に示すように羽口が内孔側耐火物層と外周側耐火物層の2つの分離可能な部品から構成されている形態において,内孔側耐火物層と外周側耐火物層との接触部分に,内孔側耐火物層の外周側耐火物層に対する上方向への移動を抑止するための上方向移動阻止部を備えることで, 内孔側耐火物層部分が外周側耐火物層部分に固定された構造を維持することができる。
さらにこれら2つの分離可能な部品から構成されている形態においては,それら損傷形態や程度の違いに応じて個別に交換することが容易になり,羽口の固定構造を維持しつつ,材料のコスト低減や補修工事にかかる手間やコスト等を低減することが可能となる。特に少なくとも一方を現場での施工が可能な不定形耐火物とすることで,これら交換や補修がさらに容易になる。
前記本発明の4に示すように,1500℃までの熱膨張率が,内孔側耐火物層≧外周側耐火物層の関係にある形態においては,これらの間に空隙や緩みを生じることがさらに抑制され,これら羽口の固定を強化することができる。
According to the present invention, the tuyere installed inside the molten metal container bottom iron shell is fixed to the molten metal container bottom iron core by the stud, so the tuyere moves upward (in the molten metal container inner direction). There is nothing. As a result, the nozzle or plug, such as the upper nozzle, installed on the inner hole side of the tuyere does not move upward relative to the tuyere, and is It does not move in the direction. As a result, it is possible to prevent the generation of a gap between them, or to prevent air entrainment in the nozzle bore or leakage of molten metal.
As shown in 2 of the present invention, the tuyere is composed of two separable parts, ie, the inner hole side refractory layer and the outer periphery side refractory layer, and the inner hole side refractory layer and the outer periphery side refractory The inner hole side refractory layer portion is provided on the outer peripheral side by providing an upward movement blocking portion for suppressing upward movement of the inner hole side refractory layer relative to the outer peripheral side refractory layer at the contact portion with the layer. The structure fixed to the refractory layer portion can be maintained.
Furthermore, in the form composed of these two separable parts, it is easy to replace them individually depending on the damage form and the degree of damage, and the cost of the material is maintained while maintaining the fixed structure of the tuyere. It is possible to reduce the labor and cost for reduction and repair work. In particular, at least one of these is made into an indeterminate refractory that can be installed in the field, making these replacements and repairs even easier.
As shown in 4 of the present invention, in the form in which the coefficient of thermal expansion up to 1500 ° C. is in the relationship of the inner hole side refractory layer ≧ the outer periphery side refractory layer, voids or looseness may occur between them. It is further suppressed and the fixation of these tuyere can be strengthened.
図1は,本発明の第1の実施形態である羽口の設置構造を示す縦方向断面のイメージ図である。この実施形態において羽口2は単層からなり,溶融金属容器底部の鉄皮4に設置して羽口2内部に延在するスタッド3で鉄皮4に固定されている。
FIG. 1 is an image view of a longitudinal section showing a tuyere installation structure according to the first embodiment of the present invention. In this embodiment, the
図2は,本発明の第2の実施形態である羽口の設置構造を示す縦方向断面のイメージ図である。この実施形態において羽口2は内孔側耐火物層2aと外周側耐火物層2bとの2層からなり,溶融金属容器底部の鉄皮4に設置されて外周側耐火物層2b内部に延在するスタッド3で鉄皮4に固定されている。また内孔側耐火物層2aと外周側耐火物層2bとの接触部分に,内孔側耐火物層2aの外周側耐火物層2bに対する上方向への移動を抑止するための上方向移動阻止部として,下方に向けて拡径するテーパー嵌合部2cを備えている。
FIG. 2 is an image view of a longitudinal section showing a tuyere installation structure according to the second embodiment of the present invention. In this embodiment, the
図3は,本発明の第3の実施形態である羽口の設置構造を示す縦方向断面のイメージ図である。この実施形態において羽口2は内孔側耐火物層2aと外周側耐火物層2bとの2層からなり,溶融金属容器底部の鉄皮4に設置されて内孔側耐火物層2a内部に延在するスタッド3で鉄皮4に固定されている。また内孔側耐火物層2aと外周側耐火物層2bとの接触部分に,内孔側耐火物層2aの外周側耐火物層2bに対する上方向への移動を抑止するための上方向移動阻止部として,下方に向けて拡径するテーパー嵌合部2cを備えている。
FIG. 3 is an image view of a longitudinal section showing a tuyere installation structure according to the third embodiment of the present invention. In this embodiment, the
図4は,本発明の第4の実施形態である羽口の設置構造を示す縦方向断面のイメージ図である。この実施形態において羽口2は内孔側耐火物層2aと外周側耐火物層2bとの2層からなり,溶融金属容器底部の鉄皮4に設置されて外周側耐火物層2b内部に延在するスタッド3で鉄皮4に固定されている。また内孔側耐火物層2aと外周側耐火物層2bとの接触部分に,内孔側耐火物層2aの外周側耐火物層2bに対する上方向への移動を抑止するための上方向移動阻止部として,内孔側耐火物層2a上端部を外周側耐火物層2bが覆って接触する被覆部2dを備えている。
FIG. 4 is an image view of a longitudinal section showing the tuyere installation structure according to the fourth embodiment of the present invention. In this embodiment, the
このように各実施形態において羽口2は,溶融金属容器底部の鉄皮4に固定するように設置されて羽口2内部に延在するスタッド3で鉄皮4に固定される。このようにスタッド3を羽口2内部に存在させるためには,溶融金属容器底部の耐火物ライニングの中に羽口とする位置にその羽口の大きさ,形状に相当する空間を設けておき,その空間に予めスタッドを設置し,そこに耐火物を施工することができる。この羽口となる耐火物は,流し込み,突き込み,吹き込み等の不定形耐火物を選択することが,作業面,羽口の品質面から好ましい。
As described above, in each embodiment, the
羽口は単層でも2層でもよい。羽口はスラグや酸素洗浄等による溶損,溶融金属による摩耗,上ノズル等他の耐火物間に設置するモルタル等目地材との反応とその除去作業に伴う損傷等がある。これら損傷の程度は羽口の部位によって異なる。このような部位によって異なる損傷に対し,羽口の損傷ないしは溶融金属の漏出等の事故から溶融金属容器を保護するため,又は各部位ごとの寿命調整等のため,損傷部分ごとに最適又は最小限の補修や交換を行う,等を適宜行うことがある。このような補修や交換に対応するために,羽口を2層化することも可能である。2層化する場合は,(1)羽口の縦方向中心軸に対し半径方向に2層にする,(2)前記の2層化構造を基礎とし,さらに内孔側耐火物層の上部を外周側耐火物層で覆うこと等が可能である。 The tuyere may be a single layer or two layers. The tuyere has erosion due to slag and oxygen cleaning, wear due to molten metal, reaction with joint materials such as mortar installed between other refractories such as the upper nozzle, and damage due to the removal work. The extent of these damages depends on the tuyere site. In order to protect the molten metal container from accidents such as tuyere damage or leakage of molten metal, or to adjust the life of each part, the optimum or minimum for each damaged part against damage that varies depending on such parts. Repairs and replacements may be performed as appropriate. In order to cope with such repair and replacement, the tuyere can be made into two layers. In the case of two layers, (1) two layers in the radial direction with respect to the longitudinal central axis of the tuyere, (2) based on the above two-layer structure, and further the upper part of the inner hole side refractory layer It is possible to cover with an outer refractory layer.
これら2層構造の場合には,ノズルを上方向に移動させないために,少なくとも内孔側耐火物層が上方向に移動しないように固定される必要がある。この固定のためのスタッドによる固定部位は内孔側耐火物層及び外周側耐火物層のいずれか一方又は両方とすることができる。これら層間はモルタル等の接着機能を有する耐火物で一体化させることもでき,又は両方を直接接触させて一体化することもできる。後者の場合は一方を事前に成形した定形物とし,他方を不定形耐火物にして直接接触させて,その接着力により2層間を固定することもできる。 In the case of these two-layer structures, in order not to move the nozzle upward, it is necessary to fix at least the inner-hole-side refractory layer so as not to move upward. The fixing part by the stud for fixing can be either one or both of the inner hole side refractory layer and the outer peripheral side refractory layer. These layers can be integrated with a refractory having an adhesive function such as mortar, or both can be integrated by direct contact. In the latter case, it is possible to fix the two layers by the adhesive force by making one side into a pre-formed shaped product and making the other into an indeterminate refractory and making direct contact.
ここで,特に外周側耐火物層をスタッドにより固定して内孔側耐火物層をスタッドで固定しない場合は,これらの層間接着だけでは十分ではなく,内孔側耐火物層が上方向に移動する可能性がある。そこで,内孔側耐火物層と外周側耐火物層との接触部分に,内孔側耐火物層の外周側耐火物層に対する上方向への移動を抑止するための上方向移動阻止部を備えることが好ましい。この上方向移動阻止部は,幾何学的又は機械構造的に内孔側耐火物層が外周側耐火物層に対し上方向に移動できないようにする。
この上方向移動阻止部としては,前記のテーパー嵌合部2c,被覆部2dのほか,上端から下端までの範囲のいずれかの位置の一部に横方向の凹凸部や段差部を備える等の構成とすることができる。
Here, especially when the outer periphery side refractory layer is fixed with a stud and the inner hole side refractory layer is not fixed with a stud, it is not sufficient to bond these layers alone, and the inner hole side refractory layer moves upward. there's a possibility that. In view of this, the contact portion between the inner hole side refractory layer and the outer periphery side refractory layer is provided with an upward movement blocking portion for suppressing upward movement of the inner hole side refractory layer relative to the outer periphery side refractory layer. It is preferable. This upward movement blocking portion prevents the inner hole side refractory layer from moving upward relative to the outer peripheral side refractory layer in terms of geometric or mechanical structure.
As the upward movement blocking portion, in addition to the tapered
またこのような上方向移動阻止部は,内孔側耐火物層が外周側耐火物層に対し上方向に移動することを抑止することにとどまらず,溶融金属がノズル内孔を通過する際に内孔側耐火物層の温度が外周側耐火物層の温度よりも高くなることで,両者が同程度の熱膨張特性を有している場合には,内孔側耐火物層が外周側耐火物層側に膨張してその接触面を圧着することができる。
この機能を高めるために,ノズルの場合は1500℃までの熱膨張率が,同じ温度において内孔側耐火物層≧外周側耐火物層の関係になるように,それぞれの耐火物の材質を選択することがさらに好ましい。このような熱膨張特性が異なるように構成するためには,例えば,アルミナ含有量を変える,膨張性の異なる鉱物の含有割合を変える,等の方法を採ることができる。
ガス吹き込み用プラグの場合は,プラグの内孔側がガス通過により冷却されるので,前述の熱膨張率の関係については,前述のノズルの場合よりも,内孔側耐火物層の熱膨張率が外周側耐火物層の熱膨張率に比べより高くなる関係とすることが好ましい。
In addition, such an upward movement blocking portion is not limited to preventing the inner hole side refractory layer from moving upward relative to the outer peripheral side refractory layer, but when the molten metal passes through the nozzle inner hole. When the temperature of the inner hole side refractory layer is higher than the temperature of the outer periphery side refractory layer, and both have the same thermal expansion characteristics, the inner hole side refractory layer is The contact surface can be crimped by expanding to the physical layer side.
In order to enhance this function, in the case of nozzles, the material of each refractory is selected so that the coefficient of thermal expansion up to 1500 ° C has the relationship of the inner hole side refractory layer ≥ outer periphery side refractory layer at the same temperature. More preferably. In order to configure the thermal expansion characteristics to be different, for example, a method such as changing the alumina content or changing the content ratio of minerals having different expansibility can be adopted.
In the case of a gas blowing plug, since the inner hole side of the plug is cooled by the passage of gas, the thermal expansion coefficient of the inner hole side refractory layer is higher than that of the nozzle described above. It is preferable that the relationship be higher than the thermal expansion coefficient of the outer peripheral refractory layer.
1 上ノズル
2 羽口
2a 内孔側耐火物層(羽口の一部)
2b 外周側耐火物層(羽口の一部)
2c テーパー嵌合部(上方向移動阻止部)
2d 被覆部(上方向移動阻止部)
3 スタッド
4 溶融金属容器底部の鉄皮
5 上ノズルと羽口間の目地部
6 上ノズルとその下方の構成物(上プレート)間の目地部(空隙)
6S 前記6に空隙が生じた際のその厚さ
7 上プレート(上ノズルの下方の構成物)
8 内孔
9 羽口と溶融金属容器底部の鉄皮との間に生じた空隙
9S 前記9の厚さ
1
2b Outer refractory layer (part of tuyere)
2c Taper fitting part (upward movement prevention part)
2d coating part (upward movement prevention part)
3
6S Thickness when gap is generated in 6 7 Upper plate (component below the upper nozzle)
8
Claims (4)
前記内孔側耐火物層及び前記外周側耐火物層の少なくとも一方がスタッドにより前記溶融金属容器の底部の鉄皮に固定されており,
前記内孔側耐火物層と前記外周側耐火物層との接触部分に,前記内孔側耐火物層の前記外周側耐火物層に対する上方向への移動を抑止するための上方向移動阻止部を備えている,請求項1に記載の羽口の設置構造。 The tuyere is composed of an inner hole side refractory layer and an outer peripheral side refractory layer in the radial direction from the inner hole central axis,
At least one of the inner hole side refractory layer and the outer peripheral side refractory layer is fixed to the iron skin at the bottom of the molten metal container by a stud;
An upward movement blocking portion for preventing upward movement of the inner hole side refractory layer with respect to the outer peripheral side refractory layer at a contact portion between the inner hole side refractory layer and the outer peripheral side refractory layer The tuyere installation structure according to claim 1, comprising:
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- 2019-02-21 TW TW108105770A patent/TW201938291A/en unknown
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