JPH031363B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は熔融物を取り扱う装置及び方法に関す
る。かかる物質の特別な例は高炉から出される熔
銑及びスラグであり、本発明は炉からの熔銑の受
け入れに使用される熔銑とい及び熔銑湯道として
知られる溝に関して特に説明されるが、これに限
定されるものではない。

要約すれば本発明においては、熔融材料を導く
耐火性の溝、例えば熔銑湯道又は熔銑といにおけ
る膨張の差異によるひび割れを減少させるため
に、かかる溝の永久ライニング３−７の中間層を
通して摩耗ライニング２に横方向圧力が内向きに
加えられる。これら永久ライニングは、低摩擦摺
動板３，４及び熱伝導率の大きな少なくも１個の
層３，６を含む。圧力発生手段１０は外部フレー
ム構造９，１３に対して押し付けられ、かつ発生
圧力が溝の膨張の程度とは無関係であることが好
ましい。

使用中実際に熔銑と接触する摩耗ライニング、
及び摩耗ライニングを包む永久ライニングを持つ
熔銑湯道が知られており、これは強制風又は周囲
空気により空冷され又は水冷され、あるいはその
他、例えばグリコールと水の混合液により冷却す
ることができる。

熔銑湯道の摩耗ライニングは耐火性固形物で構
成され、永久ライニングはアルミナ煉瓦と組み合
わせたカーボン、又はアルミナ煉瓦だけとするこ
とができる。熔銑湯道の外側は、ボツクスとして
知られる鋼の外側ケーシングにより形成されるの
が普通である。この鋼は、強度を考慮し約260℃
以上の温度を受けないようにする。熔銑は高炉か
ら出て摩耗ライニングと直接接触し、約150℃−
1550℃の温度を有する。その結果、熔銑湯道の構
造内に相当の熱応力が発生し、これをかなり膨張
させる。

典型的な熔銑湯道は長さ20ｍ、幅３ｍである。
熔銑との接触により、固形耐火物の摩耗ライニン
グは長さ方向で約18cm、幅が約2.7cm膨張する。

しかし、永久ライニング、摩耗ライニングの外
側はもつと低い温度を受け、かつ別の材料で作ら
れているので、より少ししか膨張しない。これら
の相異に起因する摩耗ライニングと永久ライニン
グにおける応力のため、これらのライニングには
ひび割れが発生し易く、特に湯道の底部近傍にお
いてこの傾向が強い。更に、熔銑湯道は、これが
炉から離れることを防止するため炉の端部に係留
され、湯道の底部は水平方向に延びているので、
このひび割れは主に湯道の側壁に発生する。

ライニングが常温状態から作動状態への変化に
より生ずる膨張を吸収する膨張継手を備えた場合
でも、最初に述べた温度差に基づくひび割れが発
生する。これはこれらのライニングが一様な膨張
をしないためである。

また、ひび割れは、熔銑湯道が保守作業を受け
るとき、熔銑がひび割れ内で凝固するという問題
を発生させる。熔銑湯道を再び使用するとき、更
に膨張が生じ、熔銑湯道の寸法は更に大きくな
る。大きな歪みが生じ、これにより熔銑湯道の構
造は更に損傷を受ける。使用中、ひび割れは、全
熔銑湯道構成に費用のかかる修理作業を必要とす
る溶融材料の突破事故の危険を誘導する。

本発明はライニングがその作業前及び作業中と
も相当な圧縮力を受けるような熔融物取り扱いの
方法及び装置に関する。

従来技術においては、GB−Ａ−773272は、長
さ方向のケーシングの熱膨張が耐火物の熱膨張よ
り大きくなることを補償するように、輸送といの
ケーシングの端部板上に鋼ケーシングの側壁から
作用する圧縮ばねを示している。端部板はケーシ
ング側壁に関して動きうる。

「アイアン・アンド・スチール・エンジニヤ
ー」1988年10月、35−37ページ及び47−51ページ
は、とい又は湯道の種々の冷却方法を示し、作業
と永久ライニングとの種々の整合について論じて
いる。このライニングの幾つかは煉瓦積みのもの
である。48ページの第２図は熱伝導率の大きなラ
イニング層を備えた特許の構造を示す。

AT−Ｂ−379172は、冷媒とスラグとの間の内
部境界が水圧式又は空気圧式のシリンダー及びピ
ストン構造により横方向にたわみ曲げられるスラ
グランナーを示す。

本発明により、装置は、摩耗ライニングにより
形成された熔融物取り扱い用の溝を有し、かつ加
圧手段により力を掛けられる外側金属ケーシング
を持ち、加圧手段が支点から少なくもケーシング
側壁上に作用し、これにより前記ケーシング側壁
及び中間永久ライニングを通して摩耗ライニング
上に圧力を加えることを特徴とする。

この効果はひび割れに抗する作用を行い、ひび
割れが発生した場所では熔融物がひび割れ内で凝
固しないようにひび割れを封鎖し、装置の損傷を
防止する。簡単な実施例は、ケーシング壁を押す
ための組ばねが使用されるものである。膨張が増
加すると加圧力もまた増加する。しかし、加圧力
はケーシングの寸法の変動には殆ど無関係である
ことが好ましい。加圧手段としては、組ばねより
も容易に調整できる水圧式又は空気圧式の手段が
好ましい。装置の実際寸法に無関係な膨張に無関
係な加圧により、装置内における熔融物の存在の
前と後、及び存在中における十分なひび割れ封鎖
力が常に作用する。ケーシングの下側は側壁に関
して自由に動きうるように構成されるのが好まし
い。同様に、横断面が一般にＵ字形の種々のライ
ニング層の少なくも外側のものの側壁はＵ字形断
面の底壁より分離されかつこの底壁に関して少な
くも横方向に動きうることが望まれる。

更に、ケーシング端部壁は、垂直方向に重ねら
れかつ互いに動きうる少なくも２個の部分から構
成されることが有利である。この方法は装置の膨
張の変動に対して有利である。

更に、加圧手段は、ケーシングの底部から頂部
に向かつて圧縮荷重を漸減させるように、ケーシ
ングの壁上に加えられる各圧力点の位置に応じて
圧縮荷重を分布させる手段を備えることが望まし
い。このことは、加圧手段として組ばねが使用さ
れる場合は、ケーシングの壁に対する作用位置に
応じてばね定数の異なる組ばねの組み合わせによ
り簡単に達成される。

摩耗ライニングと永久ライニングとの間に少な
くも１個の摺動板、例えばグラフアイト製の板を
適合させるのが有利である。熔融物を内部に収容
した摩耗ライニングの重量は大きく、この設備は
相対運動が摩擦により妨害されたときのひび割れ
発生に対する抵抗を助ける。この有利な効果は、
特に２個の隣接した摺動板が好ましくはグラフア
イトで作られた摩耗ライニングと永久ライニング
との間に適合して入れられる場合に得られる。

少なくも摩耗ライニングが互いに相対運動しう
る少なくも２個の層で作られるような装置を作る
ことが好ましい。各摩耗層の熱応力は、摩耗ライ
ニングの温度傾斜が多数のより小さな温度傾斜に
分配されるので、１個の摩耗ライニング内におけ
るよりも小さい。

少なくも１個の摺動板が中間ライニングとして
作用しかつ約25kcal／ｍ゜Chより大きな熱伝導
系数を有することが好ましい。これに適当な例は
セミグラフアイト又はグラフアイトである。これ
は摩耗ライニングの低温側における適切な温度平
衡を可能とし、この摩耗ライニングの熱応力を減
らしひび割れを少なくし、結果として寿命を延ば
す。更に、装置設計の際、局部的な高温点から熱
を取り出すことに費やすに要する注意を減少させ
る。

「アイアン・アンド・スチール・エンジニヤ
ー」、1988年10月、48ページ、第２図より分かる
ように、この装置はより外側の２層を備えた外側
ライニングを有し、その一方は第２の層よりも大
きな熱伝導係数を持つ。この場合、これは最外側
上でケーシングに次いで置かれる。この１個の外
側ライニング層は例としてセミグラフアイト製又
はグラフアイト製としたが銅製で置換してもよ
い。

この層は、熱伝導度が大きくかつケーシングに
次いだ位置にあるので、摩耗ライニング及び永久
ライニング内を通りこの外側ライニングまでひび
割れが貫通する材料突破に対する、良好な防護と
して使用される。

本発明の実施例において提案されたように、第
１の外側ライニングが、永久ライニングの直ぐ次
に置かれかつ約25kcal／ｍ゜Ch以上の熱伝導係
数を持つのではなく、かつ最外側に適合しない場
合でも、材料を突破してしみ出す機会は同様に減
少する。これはひび割れの位置における熔融物か
らの熱を大きな冷却面上に拡散させ、システムの
安全性を大きく増加させる。また、装置の端部壁
に適合したこの外側ライニング層はケーシング側
壁にまで延びることが望ましい。これにより装置
の端部壁における永久ライニングの熱負荷の局部
的ピークを迅速に平均化でき、永久ライニングの
実用寿命を延長させる。

永久ライニングに隣接した摩耗ライニングの側
壁は上向きに狭くなつた「あり型」断面を持つが
有利であることも見出だされた。これは膨張によ
る摩耗ライニングの垂直方向変位に対抗する作用
をする。

特別な実施例においては、加圧手段の設定は、
加圧手段による特定点の圧縮荷重がその点の高さ
での摩耗ライニングの作動温度における摩耗ライ
ニングの極限圧縮応力値の60−80％の範囲の与え
られた値であるように選定される。「極限圧縮応
力」は摩耗ライニングが破損するときのその点に
おける圧縮荷重を意味する。

この実施例においては、ひび割れが圧力により
閉鎖状態に保持されるだけでなく、加えられた十
分な高圧縮荷重が摩耗ライニングの熱による引つ
張り応力を少なくも補償し、ひび割れの進行を防
止するように作用する。

本発明の別の様相においては、耐火材の摩耗ラ
イニングの溝内の熔融物を取り扱う方法は、ライ
ニングを持つたケーシングの少なくも側壁上の圧
力により永久ライニングを通じて摩耗ライニング
上に圧力を加えることを含む。特定点におけるこ
のように加えられる圧力は、その点の高さにおけ
る摩耗ライニングの極限圧縮応力の60−80％の範
囲であるのが好ましい。

本発明により提供された好ましい実施例が、以
下図面を参照して説明されるであろう。

第１図において、熔銑湯道１は、摩耗ライニン
グ２によつて形成された熔銑輸送用の溝を定める
境界面を持つものとして示される。摩耗ライニン
グ２の相対運動可能な多数の層より構成される。
これには種々の種類の材料が使用できるが固形耐
火物を使用するのが普通である。

摩耗ライニング２における局部的高温点の迅速
な温度平衡のために、摩耗ライニング２にすぐ隣
接してグラフアイトの中間ライニング３が使用さ
れる。中間ライニング３と永久ライニング５との
間にグラフアイトの摺動板４がある。これは摩耗
ライニング２と永久ライニング５との異なつた膨
張を容易にする。

このことは、摺動板４は中間ライニング３と隣
接し、中間ライニング３はグラフアイト製であり
第２の摺動板として作用するので達成できる。こ
れの摩擦係数は低い（約0.05−0.2）。更にグラフ
アイト中間ライニング３は少なくも60Kcal／ｍ
゜Chの高い熱伝導係数という利点を持つ。

摩耗ライニング２の外側境界及び永久ライニン
グ５の内側境界は上に行くに従つて狭くなる「あ
り型」の断面を形成し、従つて中間ライニング３
の側壁と摺動板４とは垂直方向に対し幾分傾く。
このことは摩耗ライニングの垂直方向に変位しよ
うとする傾向への抵抗作用を助ける。

例えばアルミナ又はアルミナとカーボンとの組
み合わせで作りうる永久ライニング５の先には、
順に第１の外側ライニング層６及び第２の外側ラ
イニング層７がある。第１の外側ライニング層６
はグラフアイト製のものである。これは良好な温
度平衡を与え、従つて摩耗ライニング２と永久ラ
イニング５とのひび割れを通つてこの外側ライニ
ングに達したにじみ出し熔銑による突破の機会を
減少させる。永久ライニング５におけるこの良好
な温度平衡の効果は更にその実用寿命のためにも
有効である。

第２の外側ライニング層７は例えばカーボン製
のものでよい。これに接して鋼のケーシングがあ
り、その板材は側壁８及び底部１１において相互
に自由に動きうる。湯道の端部１４のケーシング
の鋼製端部壁は互いに縦に重なつた多数の板材１
４′及び１４″より構成され、これら板材は互いに
自由に動きうる。

全体としてＵ字形断面のライニング層５，６，
７の側壁５′，６′，７′は、それぞれの区分の床
板から離されていることが図面より分かるであろ
う。

側壁８及び端部壁１４（第２図参照）は重量の
あるガーダー９に取り付けられた加圧手段１０に
より支持され、ガーダー９は横方向ガーダー１３
と共にフレームを形成する。ガーダーはケーシン
グの壁面及びライニングの壁面の双方に圧力を加
えるための力を受ける点を形成する。

加圧手段１０は組ばね、あるいは水圧式又は空
気圧式の手段でよい。加えられる圧力が熔銑湯道
の膨張とは常に無関係であるように水圧装置を調
整することが可能である。これは、形成されたい
かなるひび割れにも圧力を加え閉鎖するために十
分な荷重が、常に熔銑湯道上に存在するという利
点を持つ。

このため、加圧手段１０が熔銑湯道の長さ方向
に置かれ、高炉構造１５には少しも力が掛からな
いような方法で湯道の端部壁上に作用することが
重要である。重量のあるガーダー部分９′が高炉
側に設けられ、熔銑湯道がこの方向において動く
ことを防止する。湯道端部間の連結棒材となりう
る重量のある横断ガーダー部分１３′を使用する
こともまた有利である。

例えば加圧手段１０がばねである場合は、余分
な組ばね又は大きなばね定数を持つた組ばねの使
用により、側壁８及び摺動壁１４上の構造の上方
部分にその下方部分よりも大きな圧縮荷重を加
え、熔銑湯道の膨張変化を考慮することが望まし
い。更に、ケーシングの鋼製底部１１はケーシン
グの側壁８及び底壁１４に関して自由に動けなけ
ればならない。

特別な実施例においては、組ばねあるいは水圧
式又は空気圧式の手段が圧縮荷重を発生し、特定
の加圧点におけるその圧縮荷重の大きさは、与え
られた点の高さにおける使用温度での極限圧縮応
力値の60−80％の範囲内の値である。

この方法においては、膨張差の結果としてのラ
イニング内の引つ張り力は少なくも補償され、全
構造は反作用構造９，１３，９′，１３′より与え
られた圧縮荷重下にある。これが種々のライニン
グの応力ひび割れを防止する。各ライニングの応
力は、これらライニングを２個又はそれ以上の層
に分割することにより更に小さくされる。例えば
摩耗ライニング２を互いに相対運動できる２個の
摩耗ライニングより作ることができる。

本発明は、熔銑湯道に関して特別に説明された
が、熔銑とい又はスラグといにも、また、銅又は
アルミニウムのようなその他の溶融金属の取り扱
いにも適用できる。

本発明の実施態様につき説明すれば次の通りで
ある。

(1) ケーシング壁上に作用する加圧手段１０を有
するケーシング８，１１内に入れられた摩耗ラ
イニング２により形成された溝内の熔融材料を
取り扱う装置にして、ケーシングの少なくも側
壁８が加圧手段１０により外部作用部材９から
押されるように作用され、これにより圧力が永
久ライニング５を通して摩耗ライニング２に作
用することを特徴とする熔融材料取り扱い装
置。

(2) ケーシングの端部壁１４もまた加圧手段１０
により作用されるような実施態様(1)による装
置。

(3) 端部壁１４は互いに相対運動が可能な少なく
も２個の部分１４′，１４″より構成されるよう
な実施態様(2)による装置。

(4) 加圧手段１０は圧縮荷重が装置の膨張量に殆
ど無関係であるようなものであるような先行実
施態様のいずれかによる装置。

(5) ケーシングの側壁８がケーシングの底壁１１
に関して運動自由であるような先行実施態様の
いずれかによる装置。

(6) 全体としてＵ字形のライニング、又は摩耗ラ
イニング２とケーシングの側壁８との間のライ
ニング層５，６，７の側壁がこれらライニング
又はライニング層から分離しているような先行
実施態様のいずれかによる装置。

(7) 加圧手段１０が、各加圧点の位置に依存した
圧縮荷重の分布を圧縮荷重が上の方へ減少する
ように形成するような先行実施態様のいずれか
による装置。

(8) 少なくも１個の摺動板３，４が摩耗ライニン
グ２と永久ライニング５との間に適合されるよ
うな先行実施態様のいずれかによる装置。

(9) ２個の隣接したライニング層３，４が摺動板
として作用するような実施態様(8)による装置。

(10) 少なくも１個の摺動板３，４が中間ライニン
グとしても作用しかつ約25kcal／ｍ゜Chより
大きい熱伝導係数を有するような実施態様(9)に
よる装置。

(11) 少なくも摩耗ライニング２が相互に動きうる
少なくも２個の層から形成されるような先行実
施態様のいずれかによる装置。

(12) 永久ライニング５の外側に少なくも２個の外
側ライニング層６，７が備えられ、その内側層
６は外側層７よりも大きな熱伝導係数を有する
ような先行実施態様のいずれかによる装置。

(13) 前記内側層の熱伝導係数が約25kcal／ｍ゜
Chより大きいような実施態様(12)による装置。

(14) 装置の端部において第１の外側ライニング
層がケーシングの側壁８まで延ばされるような
実施態様(13)による装置。

(15) 摩耗ライニング２の外側境界が「あり型」
断面に上方が狭くされたような先行実施態様の
いずれかによる装置。

(16) 摩耗ライニング２により形成された溝内で
熔銑材料を取り扱う方法にして、摩耗ライニン
グ２と側壁８との間の少なくも永久ライニング
５に圧縮圧力が発生するように、溝のケーシン
グ８，１１の少なくも側壁８に外側からライニ
ングに圧力を加える段階を含む方法。

(17) 与えられた点の高さでの作動温度における
摩耗ライニングの極限圧縮応力値の約60−80％
の範囲内の圧縮荷重をその点において発生させ
るような実施態様(16)による方法。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を具体化した熔銑湯道の断面
図、第２図は熔銑湯道の側面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ケーシング壁上に作用する加圧手段１０を有
   するケーシング８，１１内に入れられた摩耗ライ
   ニング２により形成された溝内の熔融材料を取り
   扱う装置にして、ケーシングの少なくも側壁８が
   加圧手段１０により外部作用部材９から押される
   ように作用され、これにより圧力が永久ライニン
   グ５を通して摩耗ライニング２に作用することを
   特徴とする熔融材料取り扱い装置。 ２ 摩耗ライニング２により形成された溝内で熔
   融材料を取り扱う方法にして、摩耗ライニング２
   と側壁８との間の少なくも永久ライニング５に圧
   縮圧力が発生するように、溝のケーシング８，１
   １の少なくも側壁８に外側からライニングに圧力
   を加える段階を含む方法。