JPH09329392A

JPH09329392A - 炉底排出型炉および排出口の閉塞、開口方法

Info

Publication number: JPH09329392A
Application number: JP14573896A
Authority: JP
Inventors: Koji Kajiwara; 孝治梶原
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1996-06-07
Filing date: 1996-06-07
Publication date: 1997-12-22

Abstract

(57)【要約】【課題】炉底排出型炉及び排出口の閉開方法の提供。【解決手段】(1) 排出口の閉開手段は、排出口内に嵌入
した、排出口耐火物の厚みより短い嵌入耐火物、嵌入耐
火物外面と排出口内面とで形成された空間の充填材、開
閉ゲート、開閉ゲート及び嵌入耐火物に貫通固定し、か
つ嵌入耐火物を突出して設けた、充填材と炉内付着物を
溶融させるガスとの供給配管、配管先端突出部の吹抜防
止板並びに突出部周囲の複数ノズル孔からなるものであ
る炉底排出型炉。 (2)上記(1) の閉開手段を用い、閉塞では嵌入耐火物を
嵌入して開閉ゲートを閉じ、前記配管から砂を気流輸送
し、前記空間に砂を充填する。開口では開口前、前記配
管から酸素を供給して砂の一部及び炉内付着物を溶融
し、開閉ゲートを開いて嵌入耐火物、砂及び上記溶融物
を抜く。【効果】充填物の量が少なくてすみ、ランニングコスト
が削減できる。閉開時間が短縮でき、かつその作業が安
全である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、炉底排出型炉およ
びこの炉の炉底に備えられた排出口の閉塞、開口方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、金属の溶解炉としては、主にス
クラップを溶解、精錬するアーク炉、溶銑を精錬する転
炉、スクラップ溶解、溶融還元およびそれらの組み合わ
せを行う各種の溶解、精錬炉（シャフト炉型、アーク炉
型、転炉型など）が知られている。

【０００３】近年、アーク炉として炉底出鋼式のものが
採用されることが多い。この炉底出鋼式アーク炉では、
出鋼部は球面状に形成された炉底の一部を径方向外方に
延出させて設け、この延出部に、その内壁が耐火煉瓦で
構成された排出口を下向きに形成したものである。この
排出口には下方からこれを閉塞する開閉ゲートを設け、
その直下には取鍋が配置されるようになっている。

【０００４】このような構成の炉底出鋼式アーク炉にあ
っても、炉体に設けた傾動装置により炉体を傾動させて
排出口から出鋼する。しかしその際、炉体の傾動角度も
小さくてすみ、かつ炉底部からの出鋼となるため、取鍋
中へのスラグの混入が比較的容易に防止できる。

【０００５】次に、上記の炉底出鋼式アーク炉の排出口
の構造を説明する。

【０００６】図３および図４は、炉底出鋼式アーク炉の
従来の排出口の構造を説明する概略の縦断面図である。
上記の排出口４を閉塞する開閉ゲートには、図３に示す
ような上下方向に揺動するフラッパーゲート１３や、図
４に示すような水平方向に移動するスライドゲート１４
が採用されている。排出口４を閉塞する際には、これら
の開閉ゲートを閉じた後、排出口４内の全ての空間に充
填物７として砂を炉内側から充填する。このように閉塞
した排出口４の開口は、開閉ゲートを開き、排出口４の
下方から充填物７（砂）を抜くことにより行う。なお、
図３および図４において、符号１は炉底耐火物、２は鉄
皮、２′は補強フランジおよび３は排出口耐火物であ
る。

【０００７】しかしながら上記のような閉塞方法では、
転炉型のように縦長でかつ炉底耐火物の厚い炉において
は、砂の充填を炉内から行うことが困難である。このた
め、実開平１−１３６１５２号公報では、炉底側から開
閉ゲートを通じて気流輸送によって砂を充填することで
排出口を閉塞する方法が開示されている。また、特開平
１−２１７１８８号公報では、この砂の充填を短時間に
かつ簡単に、しかも確実に行うために、砂状の充填物を
充填した可燃性または可溶性の筒体を差し込んで排出口
を閉塞する方法が開示されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記の二つの公報で開
示された方法では、排出口に充填する砂の使用量が多
く、ランニングコストが高い。これらの方法は、排出口
の閉塞を短時間で簡単に、しかも確実に行えるものであ
るが、閉塞の点のみに着目したものであるから、開口を
短時間で簡単に、しかも確実に行うことは困難である。

【０００９】排出口に充填する砂は、毎回の溶解、精錬
のたびに開閉ゲートを開くことにより排出されてしまう
消耗品である。しかし、転炉型などの大量生産型の溶
解、精錬炉では、炉も大きく、大容量の溶鋼を高速に排
出する。このため、炉底煉瓦が厚く、排出口の内径も大
きく、排出口の体積すなわち１回の溶解、精錬に使用す
る砂の量が多く、ランニングコストが高くなってしまう
のである。

【００１０】砂を充填することで排出口を閉塞した場
合、排出口の開口の理想的な状態は、開閉ゲートを開く
と同時に充填した砂が自重で落下し、溶融金属の排出が
開始されることである。しかし実際には、充填した砂の
上部は、精錬中の高温溶融金属との接触によって冷やさ
れて固化した金属（地金）やスラグと混合して焼結状態
となる。焼結状態が強固な場合は、下部の粒状のままの
砂は開閉ゲートを開くと同時に落下するが、上部の焼結
層がブリッジを張って開口状態に到らず、しばしば溶融
金属が排出されない。

【００１１】この場合、上記のブリッジの除去は、作業
者が排出口の下方から鉄棒などでつついて機械的に破壊
したり、酸素パイプを介して酸素ガスを供給し、溶融さ
せて洗い流したりすることにより行われている。しかし
このような方法では、開口に時間がかかるとともに、溶
融金属が突然排出して飛散するので危険である。

【００１２】上記のような従来方法における開口および
閉塞では、その所要時間にばらつきがあり、長い場合に
は約１０分間かかることもある。

【００１３】本発明は上記のような従来の問題点に鑑み
てなされたものである。本発明の目的は、排出口に充填
する砂の使用量およびランニングコストを低減するとと
もに、排出口の閉塞のみならず開口も短時間で簡単に、
しかも安全確実に行うことができる炉底排出型炉および
その排出口の閉塞、開口方法を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、次の
(1) の炉底排出型炉、(2) のこの炉の排出口の閉塞方法
および(3) の同じく開口方法にある。

【００１５】(1)炉底に排出口およびこの排出口に閉開
手段を備えた炉底排出型炉であって、排出口は耐火物に
囲まれてなり、排出口の閉開手段は下記〜からなる
ものであることを特徴とする炉底排出型炉。

【００１６】排出口内に嵌入した、長さが排出口耐火
物の厚みより短い嵌入耐火物。

【００１７】この嵌入耐火物の外面と上記排出口の内
面とで形成された空間の充填材。

【００１８】この嵌入耐火物の下部に設けた開閉ゲー
ト。

【００１９】この開閉ゲートおよび上記嵌入耐火物に
貫通して固定され、かつこの嵌入耐火物を突出して設け
た、前記充填材を供給し、またはこの充填材と炉内生成
付着物とを溶融させるガスを供給する共用の配管。

【００２０】この共用の配管の嵌入耐火物からの突出
部の先端に設けた吹き抜け防止板。

【００２１】上記突出部の周囲に設けた複数のノズル
孔。

【００２２】(2)上記(1) の炉底排出型炉に備えられた
排出口の閉開手段を用いる排出口の閉塞方法であって、
炉内から溶融金属を排出した後、前記排出口内に長さが
前記排出口耐火物の厚みより短い前記嵌入耐火物を嵌入
し、この嵌入耐火物の外面と前記排出口の内面との間に
空間を形成した後、開閉ゲートを閉鎖し、次いで前記嵌
入耐火物に備えた配管から充填材として砂を気流輸送
し、上記空間に砂を充填することにより、排出口を閉塞
することを特徴とする炉底排出型炉の排出口の閉塞方
法。

【００２３】(3)上記(1) の炉底排出型炉に備えられた
排出口の閉開手段を用いる排出口の開口方法であって、
開口する前、前記嵌入耐火物に備えた配管から酸素ガス
を供給して前記砂の一部および炉内生成付着物を溶融
し、次いで前記開閉ゲートを開き、前記嵌入耐火物、残
存した砂ならびに溶融した砂および炉内生成付着物を抜
くことにより、排出口を開口することを特徴とする炉底
排出型炉の排出口の開口方法。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明の炉底排出型炉は、排出口
およびその閉開手段を除いた炉の構成においては、通常
の炉底排出型と同等である。図１に基づいて、本発明の
炉底排出型炉に備えられる排出口およびその閉開手段の
構成を説明する。

【００２５】図１は、本発明の炉底排出型炉に備えられ
る排出口およびその閉開手段の構成例と閉塞状態例とを
示す縦断面図である。図１において、符号１は例えばア
ーク炉の炉底耐火物であり、この炉底耐火物１は鉄皮２
の内側に内張りされている。

【００２６】符号３は排出口４を有する排出口耐火物で
ある。排出口４は、炉内の溶融金属を排出するための水
平断面が例えば円形の孔であり、排出口耐火物３を貫通
して開口されている。排出口耐火物３は通常、一体物の
煉瓦である。

【００２７】排出口４の内部には、長さが排出口耐火物
３の厚みより短かく、外径が排出口４の内径よりも小さ
い嵌入耐火物５が、この嵌入耐火物５の外面と排出口４
の内面との間に空間６が形成されるように嵌入される。
この空間６は、排出口４の内部の嵌入耐火物５の上部お
よび排出口４の内面と嵌入耐火物５の外面との隙間から
なるものである。したがって、このとき、排出口耐火物
３および嵌入耐火物５の下面は、図示するように略々同
一レベルである。すなわち、この嵌入耐火物５は、排出
口４に上記のように嵌合するような外径と長さであり、
その外径は排出口４の内径よりもやや小さく、その長さ
は排出口４の上下方向の長さより短くなるように作られ
ている。充填物７は、上記のようにして形成された空間
６に充填されている。

【００２８】さらに、嵌入耐火物５には、その中央部に
配管８が下部から上部まで貫通し、固定されるように設
けられ、かつ配管８の先端には嵌入耐火物５の上面から
突出した突出部８′がある。この突出部８′の先端に
は、充填物７の充填時の吹き抜け防止板９が、突出部
８′の周囲には充填物７の充填のための複数のノズル孔
１０が、それぞれ設けられている。

【００２９】嵌入耐火物５の下部には開閉ゲート１１が
設けられる。開閉ゲート１１は、例えば複数の空気圧な
どのシリンダ（図示せず）を備え、水平方向と上下方向
との移動が行えるようになっている方式のものであり、
排出口耐火物３および嵌入耐火物５の下面全体を支持で
きるようにするのが望ましい。

【００３０】配管８は、開閉ゲート１１を貫通している
とともに、開閉ゲート１１にも固定されている。

【００３１】上記のように、嵌入耐火物５、配管８およ
び開閉ゲート１１を構成することにより、開閉ゲート１
１は嵌入耐火物５の嵌入装着装置を兼ねたものとしても
用いることができる。

【００３２】配管８は、さらにホース１２を介して充填
物７の気流輸送手段または酸素ガス供給手段（いずれも
通常の手段であり、図示せず）に接続されている。

【００３３】排出口耐火物３および嵌入耐火物５の望ま
しい材料は、成型および焼成を施して煉瓦とした耐火物
である。この望ましい材質はＭｇ−Ｃ系、Ｍｇ−Ｃｒ系
などである。

【００３４】排出口４の内径が一定の場合、充填物７の
ランニングコスト上からは嵌入耐火物５の外径はできる
だけ大きい方が望ましい。しかし、その円滑な嵌入およ
び抜き出しのためには、排出口４の内面と嵌入耐火物５
の外面との間に或る程度の隙間が必要であり、嵌入耐火
物５の外径は排出口４の内径よりも数ｍｍ程度小さい方
がよい。また、嵌入耐火物５の長さも充填物７のランニ
ングコスト上からは長い方が望ましいが、溶融金属の差
し込み防止の観点から充填物７の厚みは５０〜３００ｍ
ｍ程度が必要である。

【００３５】配管８の嵌入耐火物５からの突出部８′の
長さは、嵌入耐火物５の上面からわずかに突き出してお
ればよいが、突出長さの望ましい範囲は５０〜２００ｍ
ｍ程度である。突出部８′の先端に吹き抜け防止板９を
設置し、ノズル孔１０の直径を１０〜２０ｍｍ程度、孔
数を１０〜２０個程度とすると、気流輸送による充填物
７の充填を円滑に、かつむだなく行いやすい。

【００３６】配管８の望ましい材質は、例えばＳＵＳ３
０４などのステンレス鋼である。

【００３７】次に、排出口４を閉塞する本発明の方法
を、図１を参照しながら図２に基づいて説明する。

【００３８】図２は、排出口４を閉塞する本発明方法の
手順を説明する図である。図２(a)は溶融金属の排出が
終了した状態、図２(b) は開閉ゲート１１に配管８およ
び嵌入耐火物５を設置した状態である。図２(b) に示す
ように、まず予め、配管８が設けられ、かつ嵌入装着装
置を兼ねた開閉ゲート１１に嵌入耐火物５を固定してお
き、嵌入耐火物５および開閉ゲート１１を嵌入位置まで
水平に移動する。

【００３９】次いで、排出口４の下方から開閉ゲート１
１を上昇させ、嵌入耐火物５を排出口４内に嵌入させた
後、開閉ゲート１１を閉鎖する。その後、図示しない気
流輸送手段から充填物を気流輸送し、図１に示す状態と
なるように嵌入耐火物５の上部および嵌入耐火物５の外
面と排出口４の内面との隙間からなる空間６に充填物７
を充填する。これによって排出口４の閉塞が完了する。

【００４０】充填物の望ましい輸送気体は窒素ガスなど
の不活性ガスである。充填物として望ましい材料は、気
流輸送が可能で、かつ耐火性を有する珪砂、Ｚｒ₂Ｏ₃
質の砂などである。

【００４１】このような本発明の閉塞方法によれば、約
１〜３分間程度の短時間で簡単に、かつ安全確実に排出
口の閉塞を行うことができる。

【００４２】本発明の炉では、上記のように排出口を閉
塞した炉内にスクラップ、鉱石などの原料を投入して溶
解、精錬を行う。その後、排出口を開口する。

【００４３】次に、排出口を開口する本発明の方法を、
図１に基づいて説明する。

【００４４】溶融金属の排出に先立って溶融用ガスとし
て酸素ガスを、ホース１２および配管８を経て嵌入耐火
物５の上部の充填物７に所定時間供給する。この酸素ガ
スは充填物７の内部を通って、充填物７上部の炉内の高
温溶融金属との接触部に生成した充填物７の焼結層や炉
内生成付着物（冷却固化した金属、スラグなど）に至
り、これらを溶融する。このように配管８は、前述の充
填物７の輸送配管とともに、溶解用ガスの供給配管とし
て共用される。

【００４５】上記のように酸素ガスを供給した後、開閉
ゲート１１を下方向に開き、嵌入耐火物５を引き抜く。
吹き抜け防止板９または突出部８′の先端が排出口４の
下端から抜けると同時に、開閉ゲート１１を水平方向
（図２(b) に示す水平方向と逆方向）に移動させる。

【００４６】この結果、嵌入耐火物５が抜けると同時
に、まず砂状のままの充填物７が自然落下し、やや置い
て前記の酸素ガスによる溶融物の隙間から炉内の溶融金
属が排出口４を経て少量ずつ排出される。その後、排出
される溶融金属によって残留している上記溶融物を溶解
し、完全に近い開口状態に至らしめる。

【００４７】前述の図１などで説明したように、酸素ガ
スの供給には充填物７の気流輸送配管となる配管８を共
用するため、気流輸送手段の下流のホース１２の手前側
に、電磁弁を介して酸素ガス配管を接続すればよい。も
ちろん、充填物７の気流輸送配管には、上記接続部より
も上流側に電磁弁を設け、酸素ガスが充填物７の輸送手
段の方に逆流しないように配慮する。

【００４８】酸素ガスの供給量や時間は、溶解、精錬の
時間や、溶融金属の初期〜末期の温度推移などによって
異なり、事前に設定しておく。

【００４９】また、酸素ガスの供給は、開口直前に行う
方法に代えて、開口前であれば溶解、精錬中に常時行っ
ていてもよい。ただし、この場合、酸素ガスの流量は５
〜１５リットル／ｍｉｎ程度の最低流量条件とするのが
望ましい。

【００５０】このような本発明の排出口の開口方法によ
れば、約１〜３分間程度の短時間で簡単に、かつ安全確
実に開口することができる。

【００５１】

【実施例】１０トン規模の炉底排出型アーク溶解炉を用
い、下記条件で排出口の閉塞、溶解、精錬、開口および
排出を行い、開口に要する酸素ガスの供給時間、使用量
および開口可否を調査した。

【００５２】方法：図１および図２参照排出口の内径：９０ｍｍ排出口耐火物の厚み：６００ｍｍ排出口耐火物の材質：Ｍｇ−Ｃ煉瓦嵌入耐火物の寸法：外径８５ｍｍ、長さ４００〜５００
ｍｍ嵌入耐火物の材質：Ｍｇ−Ｃ煉瓦砂の材質：珪砂配管の突出部の長さ：８０ｍｍ配管の外径：３４ｍｍ開口方法：開口直前に酸素ガスを供給する方法酸素ガスの供給量：１０〜３０リットル／ｍｉｎ表１に条件および結果を示す。

【００５３】

【表１】

【００５４】表１に示すように、充填物の厚みが望まし
い範囲内であれば、この厚みによる開口性の差は大きく
なかった。いずれも約３分間以内で開口し、図３または
図４に示す従来の排出口構造の場合の所要時間である２
〜１０分間程度と比べて安定的に短縮された。また、酸
素ガス流量を３０リットル／ｍｉｎおよびその供給時間
を１５秒とすれば確実な開口が可能であった。

【００５５】

【発明の効果】本発明によれば、次の〜のような優
れた効果を得ることができる。

【００５６】所要充填空間が小さいため、充填物の量
が少なくてすみ、ランニングコストが削減できる。

【００５７】排出口への充填物の充填が、短時間で簡
単に、かつ確実に行える。

【００５８】開口前に酸素ガスを流して炉内生成付着
物や充填物の焼結層を溶融するので、開口作業に要する
時間が短縮できる。

【００５９】排出口の充填物の充填や酸素ガスの供給
を炉外から遠隔操作で確実に行えるので、安全性に優れ
る。

【００６０】炉内から充填物を充填するための、冷却
や耐熱性を考慮した複雑な装置が不要である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の炉底排出型炉に備えられる排出口およ
びその閉開手段の構成例と閉塞状態例とを示す縦断面図
である。

【図２】排出口を閉塞する本発明方法の手順を説明する
図である。(a) は排出が終了した状態、(b) は開閉ゲー
トに配管および嵌入耐火物を設置した状態である。

【図３】従来の排出口の構造を説明する概略の縦断面図
である。

【図４】従来の排出口の別の構造を説明する概略の縦断
面図である。

【符号の簡単な説明】

１：炉底耐火物、２：鉄皮、２′：補強フラン
ジ、３：排出口耐火物、４：排出口、５：
嵌入耐火物、６：空間、７：充填物、８：
配管、８′：突出部、９：吹き抜け防止
板、 10：ノズル孔、11：開閉ゲート、 12：ホー
ス、13：フラッパーゲート、14：スライドゲート

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炉底に排出口およびこの排出口に閉開手段
を備えた炉底排出型炉であって、排出口は耐火物に囲ま
れてなり、排出口の閉開手段は、排出口内に嵌入した、
長さが排出口耐火物の厚みより短い嵌入耐火物、この嵌
入耐火物の外面と前記排出口の内面とで形成された空間
の充填材、この嵌入耐火物の下部に設けた開閉ゲート、
この開閉ゲートおよび前記の嵌入耐火物に貫通して固定
され、かつこの嵌入耐火物を突出して設けた、前記の充
填材を供給し、またはこの充填材と炉内生成付着物とを
溶融させるガスを供給する共用の配管、ならびにこの共
用の配管の嵌入耐火物からの突出部の先端に設けた吹き
抜け防止板および前記突出部の周囲に設けた複数のノズ
ル孔からなるものであることを特徴とする炉底排出型
炉。
【請求項２】請求項１記載の炉底排出型炉に備えられた
排出口の閉開手段を用いる排出口の閉塞方法であって、
炉内から溶融金属を排出した後、前記排出口内に長さが
前記排出口耐火物の厚みより短い前記嵌入耐火物を嵌入
し、この嵌入耐火物の外面と前記排出口の内面との間に
空間を形成した後、開閉ゲートを閉鎖し、次いで前記嵌
入耐火物に備えた配管から充填材として砂を気流輸送
し、上記空間に砂を充填することにより、排出口を閉塞
することを特徴とする炉底排出型炉の排出口の閉塞方
法。
【請求項３】請求項１記載の炉底排出型炉に備えられた
排出口の閉開手段を用いる排出口の開口方法であって、
開口する前、前記嵌入耐火物に備えた配管から酸素ガス
を供給して前記砂の一部および炉内生成付着物を溶融
し、次いで前記開閉ゲートを開き、前記嵌入耐火物、残
存した砂ならびに溶融した砂および炉内生成付着物を抜
くことにより、排出口を開口することを特徴とする炉底
排出型炉の排出口の開口方法。