JP5348713B2

JP5348713B2 - 浸漬管

Info

Publication number: JP5348713B2
Application number: JP2008084122A
Authority: JP
Inventors: 公一清水; 万治郎田中
Original assignee: Krosaki Harima Corp
Current assignee: Krosaki Harima Corp
Priority date: 2008-03-27
Filing date: 2008-03-27
Publication date: 2013-11-20
Anticipated expiration: 2028-03-27
Also published as: JP2009235506A

Description

本発明は、製鉄産業におけるＲＨ式、ＤＨ式などの真空脱ガス装置やＣＡＳ装置などの溶鋼処理装置に装着される浸漬管に関する。

浸漬管は、フランジと、フランジに固定した円筒状の芯金と、芯金の外周側及び内周側に配置した耐火物とで構成される。そして、浸漬管の最外周の耐火物としては、スラグの付着を防止するために、マグネシアカーボンれんが等の外側定形耐火物を配置する場合が多い。

この外側定形耐火物としては、一般的に４００〜９００ｍｍ長さの長尺の定形耐火物を使用し、これを縦向きとして芯金の外周側に周方向に並べて配置し、その上方と下方に不定形耐火物を配置するのが一般的な構成である。

ただし、このような構成の浸漬管においては、外側定形耐火物が脱落しやすいことから、従来から、外側定形耐火物の脱落を防止するために、各種の支持構造が提案されている。

例えば特許文献１には、外側定形耐火物の上端及び下端をそれぞれ、芯金に設けた上下の支持金物で支持する構造が提案されている。

また、特許文献２には、外側定形耐火物として、浸漬管下端まで延長した長尺れんがと、芯金下端付近までの長さに留めた短尺れんがとを交互に配置し、長尺れんがについては、下端より１００ｍｍ以上上部において芯金に設けた支持金物によって支持する構造が提案されている。
特開平９−６７６１２号公報特開平１０−６０５２０号公報

上記特許文献１の支持構造では、外側定形耐火物の上端及び下端が支持固定されることから、外側定形耐火物の熱膨張によって外側定形耐火物自体に大きな曲げ応力が発生し、中央部付近から折損するというトラブルが発生しやすい。この折損では外側定形耐火物が折れて外側に向かって飛び出すため、外側定形耐火物の背面側に溶鋼が侵入したり、あるいは折れた外側定形耐火物が抜け出すトラブルとなる。また、外側定形耐火物の下端と不定形耐火物との間の目地に溶鋼が浸入することによって、外側定形耐火物の下端を支持する下側支持金物が溶損し、支持を失った外側定形耐火物が脱落することもある。

これに対して、上記特許文献２における長尺れんがの支持構造では、長尺れんがの下端よりも上方に下側支持金物が位置することから、溶鋼が下側支持金物の位置まで浸入しにくく、下側支持金物の溶損は抑制される。また、特許文献１のように外側定形耐火物の上端及び下端を支持固定する場合に比べ、熱膨張によって外側定形耐火物にかかる曲げ応力も低減できる。

しかしながら、特許文献２の支持構造では、長尺れんがの下側支持金物による支持位置よりも下方ではれんがを支持する力が作用せず、その下方は拘束されないことから、れんがの振動等により下側支持金物による支持位置に応力が集中し、そこを起点として水平方向に亀裂が入り割れやすいという問題がある。しかも、長尺れんがの下方は何ら支持されていないことから、一旦、亀裂が発生すると、すくに脱落に繋がってしまう。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、最外周に配置した外側定形耐火物の折損及び脱落を抑制し、安定して使用可能な浸漬管を提供することにある。

本発明は、フランジと、フランジに固定した円筒状の芯金と、芯金の外周側及び内周側に配置した耐火物とを備え、最外周の耐火物として外側定形耐火物を配置した浸漬管において、外側定形耐火物の内周面に、その下端から当該外側定形耐火物の全長に対して１０％以上３０％以下の範囲で上面が上向きに傾斜する凹部を設け、芯金の外周面に、上面が外側定形耐火物の凹部の上面と同じ角度で上向きに傾斜する凸部を設け、外側定形耐火物の凹部の上面を芯金の凸部の上面で支持することによって外側定形耐火物を下方から支持し、外側定形耐火物の上端は芯金またはフランジに設けた支持板に当接させ、外側定形耐火物の下方の全周に不定形耐火物を配置したことを特徴とする。

このように本発明では、外側定形耐火物の下端よりも上方に設けた凹部の上面において外側定形耐火物を下方から支持する。したがって、外側定形耐火物の下端で支持した場合に比べ，上下の支持位置間距離（スパン）が小さくなり、外側定形耐火物にかかる曲げ応力が低減される。よって、外側定形耐火物の中央部付近からの折損が起こりにくくなる。

また、外側定形耐火物の凹部を支持するために芯金に設ける支持金物等の凸部（以下「下側支持金物」という。）の位置が、外側定形耐火物の下端から離れた位置となるので、外側定形耐火物下端と不定形耐火物との間の目地への溶鋼浸入が生じても下側支持金物の溶損に至ることはなく、外側定形耐火物の脱落が発生しにくくなる。

加えて、外側定形耐火物の下端を支持する従来の浸漬管に比べ、下側支持金物を上方で芯金に接合することが可能となる。このため、下側支持金物の強度が増し、下側支持金物の変形による外側定形耐火物の脱落も抑制される。

さらに、本発明では下側支持金物による支持位置より下方の部分の荷重は不定形耐火物によって支持されるので、下側支持金物による支持位置に水平亀裂が生じにくくなり、仮に水平亀裂が生じて折損したとしても、脱落が抑制される。

ここで、本発明において外側定形耐火物に設ける凹部の上面の位置は、具体的には外側定形耐火物の下端から当該外側定形耐火物の全長に対して１０％以上３０％以下の範囲とする。全長に対して１０％未満であると、外側定形耐火物の上下支持位置間距離（スパン）が十分に短縮しないため、外側定形耐火物の折損抑制効果が十分には得られない。一方、３０％を超えると、外側定形耐火物の下側支持金物より下方に位置する部分の質量が大きくなりすぎるため、外側定形耐火物の凹部にかかる下方への引っ張り応力が過大となる。このため、凹部を起点とする亀裂が発生しやすくなる。

また、外側定形耐火物の材質としては、耐スラグ性の点からカーボン含有耐火物、とくにマグネシアカーボン質が好ましい。マグネシアカーボン質は熱膨張係数が大きく、しかも不定形耐火物との接着性が悪いため、本発明の浸漬管の構造を適用することによる前記の改善効果が大きい。また、外周定形耐火物は、長さが４００〜９００ｍｍの長尺物とすることができる。長尺物は途中に目地がないため耐用性が非常に優れる。

本発明によれば、外側定形耐火物の折損、それに伴う抜け出しなどのトラブル発生を抑制でき、安定して使用可能な浸漬管を提供できる。したがって、生産障害となる浸漬管の突発交換が避けられるようになり、生産性の向上に寄与できる。

以下、図面に示す実施例に基づき本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の浸漬管を示す断面図、図２は、図１に示す浸漬管における外側定形耐火物の下側支持部分を示す拡大断面図である。

図１に示す浸漬管は、金属製のフランジ１に固定した円筒状の芯金２の外周側及び内周側に耐火物を配置してなり、全体として略円筒状をしている。また、この浸漬管にはＡｒガス吹き込み用にＡｒガス配管１０が埋設されており、Ａｒガス配管１０の先端は、浸漬管の内周面でガス吹き込み口１０ａとして開口している。

浸漬管の最内周には、内側定形耐火物としてマグネシアクロムれんが３が配置されている。このマグネシアクロムれんが３は、芯金２の内周面下端に固定された下端支持金物４によって下方から支持されている。そして、マグネシアクロムれんが３と芯金２との間、及びマグネシアクロムれんが３の下方には、その全周に不定形耐火物５が配置されている。

浸漬管の最外周には、外側定形耐火物としてマグネシアカーボンれんが６が配置されている。そして、マグネシアカーボンれんが６と芯金２との間、及びマグネシアカーボンれんが６の下方には、その全周に不定形耐火物５が配置されている。

マグネシアカーボンれんが６の下端部には、図２に示すように凹部７が設けられている。この凹部７はマグネシアカーボンれんが６の芯金２に対向する面と下端面の２面で開口しており、凹部７の上面７ａは傾斜角度θ_１で上向きに傾斜している。この凹部７の上面７ａは、本発明にしたがって、マグネシアカーボンれんが６の下端からその全長Ｌ（図１参照）に対して１０％以上３０％以下の範囲内に位置するように設けられている。

実施例では、マグネシアカーボンれんが６の下端から凹部７の上面７ａの下端までの距離α_１を７０ｍｍ、凹部７の上面７ａの上端までの距離α_２を９０ｍｍとし、マグネシアカーボンれんが６の全長Ｌ（５００ｍｍ）に対して、その下端から１４〜１８％の範囲に凹部７の上面７ａを設けた。また、その傾斜角度θ_１は２５°とした。なお、傾斜角度θ_１は、１０°以上６０°の範囲で任意に設定することができる。

一方、芯金２の外周面下側には、下側支持金物８が設けられている。この下側支持金物８の上面８ａは、マグネシアカーボンれんが６の凹部７の上面７ａと同じ傾斜角度θ_１で上向きに傾斜している。そして、マグネシアカーボンれんが６の凹部７の上面７ａを下側支持金物８の上面８ａで面合支持することによって、マグネシアカーボンれんが６は下方から支持されている。

また、マグネシアカーボンれんが６の上端は、図１に示すようにフランジ１に設けた上側支持金物９に当接させており、この上側支持金物９によってマグネシアカーボンれんが６は上方から支持されている。このように、マグネシアカーボンれんが６は、下側支持金物８と上側支持金物９によって、上下から確実に保持固定されている。なお、上側支持金物９はフランジ１に設ける代わりに芯金２の外周面上部に設けてもよい。また、この上側支持金物９とマグネシアカーボンれんが６との間に膨張吸収代としてモルタル、シール材、あるいはセラミックファイバーを配置することもできる。この膨張吸収代の厚さは、マグネシアカーボンれんが６の全長の０．１〜１％とすることができる。

さらに、マグネシアカーボンれんが６の上端面及び下端面は、内周側に向かって拡大するテーパー状に形成され、これによっても折損を抑制するようにしている。実施例では、このマグネシアカーボンれんが６の上端面及び下端面の傾斜角度θ_２は３５°としたが、この傾斜角度θ_２は２０°以上７０°以下の範囲で任意に設定することができる。

次に、本発明の浸漬管の実炉でのテスト結果を表１に示す。表１で使用した浸漬管は、図１の浸漬管において、外側定形耐火物（マグネシアカーボンれんが６）の内周面に設ける凹部７の位置のみを変えたものである。表１の使用回数はＮ＝３の平均値を示す。

実施例１〜３の本発明の範囲の浸漬管は折損の発生がほとんどなく良好に使用された（内側定形耐火物（マグネシアクロムれんが３）の損傷が原因で交換となった。）。これに対し、比較例１の浸漬管は、３個のうち１個の浸漬管において外側定形耐火物（マグネシアカーボンれんが６）の中央部に折損が発生し、外側定形耐火物が抜け出したため途中で交換となった。また、残りの２個についても使用後には、外側定形耐火物の中央部に折れが見られた。比較例２及び３については外側定形耐火物の下部に亀裂が発生したため途中で交換された。

本発明の浸漬管を示す断面図である。図１に示す浸漬管における外側定形耐火物の下側支持部分を示す拡大断面図である。

符号の説明

１フランジ
２芯金
３マグネシアクロムれんが（内側定形耐火物）
４下端支持金物
５不定形耐火物
６マグネシアカーボンれんが（外側定形耐火物）
７凹部
７ａ凹部の上面
８下側支持金物（凸部）
８ａ下側支持金物（凸部）の上面
９上側支持金物（支持板）
１０Ａｒガス配管
１０ａガス吹き込み口

Claims

フランジと、フランジに固定した円筒状の芯金と、芯金の外周側及び内周側に配置した耐火物とを備え、最外周の耐火物として外側定形耐火物を配置した浸漬管において、
外側定形耐火物の内周面に、その下端から当該外側定形耐火物の全長に対して１０％以上３０％以下の範囲で上面が上向きに傾斜する凹部を設け、
芯金の外周面に、上面が外側定形耐火物の凹部の上面と同じ角度で上向きに傾斜する凸部を設け、
外側定形耐火物の凹部の上面を芯金の凸部の上面で支持することによって外側定形耐火物を下方から支持し、
外側定形耐火物の上端は芯金またはフランジに設けた支持板に当接させ、
外側定形耐火物の下方の全周に不定形耐火物を配置した浸漬管。