JPH11229028A

JPH11229028A - 溶鋼真空脱ガス装置の内張り構造

Info

Publication number: JPH11229028A
Application number: JP4870898A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Fujii; 哲郎藤井; Toyoyasu Obana; 豊康尾花
Original assignee: Harima Ceramic Co Ltd
Current assignee: Harima Ceramic Co Ltd
Priority date: 1998-02-14
Filing date: 1998-02-14
Publication date: 1999-08-24

Abstract

(57)【要約】【課題】真空脱ガス炉下部槽の内張りの耐用性を向上
させる。【解決手段】下端に二本のシュノーケルを備えた溶鋼
真空脱ガス装置の下部槽側壁の内張りにおいて、溶鋼湯
面より下方に目地を設ける。また、この内張り構造にお
いて、下部槽側壁の内張りを不定形耐火物とし、該不定
形耐火物の耐火骨材がマグネシア０．５〜２０重量％、
スピネル０〜８９．５重量％、アルミナ１０〜９９重量
％を含む材質とする。これにより、下部槽内張りにおけ
る溶鋼湯面の上方の先行損傷の防止という真空脱ガス装
置特有の問題を解決する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、真空脱ガス装置の
内張り構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】溶鋼処理に使用される真空脱ガス装置の
形式は種々提案されているが、現在の主流はＲＨ式の真
空脱ガス装置である。ＲＨ式は下端に二本のシュノーケ
ルを備え、ガスリフトと減圧操作によって取鍋内の溶鋼
を真空槽内に循環し、溶鋼の脱ガス清浄化を図る。

【０００３】このＲＨ式溶鋼真空脱ガス装置（以下、単
に真空脱ガス装置と称する）の内張りは従来、レンガ積
みで行なわれてきたが、内張り作業の省力化などを目的
として、不定形耐火物化が検討されている（例えば特開
平９−２７９２２２号公報、特開平９−２７９２２３号
公報を参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】真空脱ガス装置におけ
る真空槽の構造は高さ方向に長尺で且つ密閉構造であ
る。真空槽は、内張りの施工を容易にするため、上下に
複数分割可能となっている。例えば上下の二分割あるい
は上中下の三分割が一般的である。

【０００５】図２は、真空槽の分割部のうち最下部とな
る下部槽（１）について、内張り全体をれんが積みとし
た従来構造の縦断面図である。（２）は、この下部槽
（１）の下端に備えられたシュノーケルである。また、
シュノーケルのうち溶鋼浸漬部は浸漬管（３）と称さ
れ、フランジ（４）をもって着脱自在の構造となってい
る。同図は真空脱ガス装置の稼働時において、向かって
左側のシュノーケルから溶鋼（７）を真空槽（５）に導
入し、右側のシュノーケルから排出する場合を模式的に
示したものである。

【０００６】なお、同図では真空槽（５）の減圧と共に
左側のシュノーケルに設けた不活性ガス導入管（６）か
らＡｒガスを導入することにより、左側のシュノーケル
から真空槽（５）内に溶鋼を導入しているが、内張り耐
火物の損耗は溶鋼が導入される側が先行することから、
内張り耐火物の損耗の均一化を図るために、時期を見計
らって溶鋼の導入を左右逆のシュノーケルにすることが
行なわれている。

【０００７】真空脱ガス炉の内張りの実質的な損耗個所
は、溶鋼が直接接触するこの下部槽の内張りである。し
たがって下部槽の内張りは他の部位に比べて損耗に伴う
更新回数が多いことから、迅速かつ容易に施工できる不
定形耐火物の使用が有効である。そこで、真空脱ガス装
置の内張りの不定形耐火物化の検討は、下部槽を中心に
進められている。しかし、不定形耐火物は組織強度が小
さく、レンガ積みに比べて耐用性に劣ることは否めず、
真空脱ガス炉内張りにおける不定形耐火物化を阻んでい
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】真空槽（５）は密閉され
ているが、槽内の減圧によって一部大気の侵入は免れな
い。図２における矢印は大気の侵入経路を示したもので
ある。

【０００９】シュノーケルの浸漬管は外殻鉄皮がないた
め、耐火物が露出している。大気はこの浸漬管（３）外
周の耐火物組織の気孔から侵入し、芯金（８）の下端を
迂回して真空槽の内張り（９）の背面に到達した後、れ
んが目地部を通過して真空槽内に（５）侵入する。下部
槽の内張りのうち、溶鋼接触部は溶鋼圧によって大気の
侵入が阻止されることで、大気の真空槽内への侵入は溶
鋼湯面（１０）より上方の位置からとなる。

【００１０】下部槽の内張り（９）において、溶鋼湯面
（１０）より上方でしかも溶鋼湯面の近傍（１１）は溶
鋼スプラッシュを浴びる。そして、内張りに付着したス
プラッシュは内張りの目地から侵入する大気中の酸素と
反応して高熱を発生し、図のように目地およびその周辺
の耐火物組織が先行的に損傷させる。

【００１１】そこで、スプラッシュの高熱の発生原因と
なる目地からの大気侵入を防止するため、下部槽の内張
り全体を目地のない不定形耐火物の一体化構造にするこ
とが考えられる。しかし、真空脱ガス装置は下方にシュ
ノーケルを備えた構造のためか、装置の稼働により内張
りは加熱冷却の繰り返しに伴って、不定形耐火物による
一体化構造では内張りに大亀裂が生じ、湯漏れなどの懸
念から内張りの信頼性が大きく低下する。

【００１２】本発明は下部槽の内張りの不定形耐火物化
において、上記の問題を解決したものである。その特徴
とするところは、下端に二本のシュノーケルを備えた溶
鋼真空脱ガス装置の下部槽側壁の内張りにおいて、溶鋼
湯面より下方に目地を設けた溶鋼真空脱ガス装置の内張
り構造である。また、この内張り構造において、下部槽
側壁の内張りを不定形耐火物とし、該不定形耐火物の耐
火骨材がマグネシア０．５〜２０重量％、スピネル０〜
８９．５重量％、アルミナ１０〜９９重量％を含む場合
は、問題解決の面でより一層好適である。

【００１３】本発明は溶鋼湯面より下方に目地を設けた
ことにより、真空槽下部槽内への大気侵入を防止すると
同時に、該下部槽側壁の内張りに生じる上下方向の熱膨
張収縮差を吸収緩和して亀裂発生を防止したことで、下
部槽の不定形耐火物化においてその耐用性を格段に向上
させたものである。

【００１４】なお、溶鋼湯面より下方の目地は溶鋼圧に
よって真空槽内への大気の侵入が阻止される。そこで、
下部槽の内張りでの侵入を阻止された大気は、下部槽上
端のフランジあるいはその上方の内張りにおいて真空槽
内に侵入するが、これらの部位は溶鋼湯面からの距離が
大きく、溶鋼に洗われないため、付着したスプラッシュ
が空気と反応して高温を発生しても内張りの先行損傷は
ない。

【００１５】本発明において下部槽側壁の内張りを不定
形耐火物とし、該不定形耐火物の耐火骨材がマグネシア
０．５〜２０重量％、スピネル０〜８９．５重量％、ア
ルミナ１０〜９９重量％を含む場合は、下部槽内張りに
おける真空槽内への大気侵入防止の効果が大きくなり、
それに伴って溶鋼湯面の上方の先行損耗防止の効果がよ
り一層顕著なものとなる。これは、その使用中の高温下
で耐火骨材のアルミナとマグネシアとが反応し、スピネ
ル（ＭｇＯ・Ａｌ₂Ｏ₃）を生成し、その生成に伴う体積
膨張で組織を緻密化することで、大気の透過がより困難
になるためと思われる。

【００１６】真空脱ガス装置の内張りの寿命は、溶鋼と
直接接触する下部槽の寿命に決定付けられる。本発明は
以上のようにこの下部槽の内張り構造に特徴を有してお
り、上部槽、シュノーケルなどの内張り構造は限定され
るものではない。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態であ
り、要部となる下部槽についてその縦断面図を示したも
のである。図には省略したが、使用時には図２のように
浸漬管を備え、かつ上部槽に接続される。

【００１８】この実施の形態では、下部槽（１）の内張
りにおいて側壁（１３）の全体を不定形耐火物とし、敷
部（１４）をれんが積みとした。これにより、目地は側
壁の下端部、すなわちと側壁と敷部との境界に下部槽
（１）の周方向にわたって必然的に形成される。

【００１９】側壁には必要により、パーマれんがあるい
は断熱材（１２）を設ける。また、図には示していない
が、敷部を不定形耐火物をもって流し込み施工し、この
敷部の不定形耐火物が硬化したのを見計らって側壁を不
定形耐火物により流し込み施工してもよい。この場合
も、側壁と敷部との境界に自ずと目地が形成される。

【００２０】溶鋼湯面の位置の確認は、真空脱ガス装置
使用後の内張りの損耗状況から確認できる。また、真空
槽内の真空度とシュノーケルの高さ寸法などからも容易
に算出できる。一般的な溶鋼湯面は、側壁部において敷
部より４０〜３００ｍｍ上方の位置である。

【００２１】本発明において目地の位置は、側壁におい
て溶鋼湯面より下方であればよく、例えば側壁において
溶鋼湯面相当部と敷部との間に目地を形成してもよい
が、溶鋼湯面から余裕を持って離すために、図２に示し
たように側壁の下端が好ましい。

【００２２】本発明において目地の形成は、側壁に生じ
る熱膨張差による歪みを吸収するためのものであり、内
張り組織を縁切すればその効果が発揮される。このた
め、前記したように不定形耐火物とれんが積みとの境
界、あるいは不定形耐火物同士であっても上下に区分け
して施工することによる境界を目地としてもよい。ま
た、側壁にベニア板、紙、合成樹脂板など目地形成材を
介在することで目地を形成してもよいが、目地への溶鋼
侵入を防止するために、その厚さはできる限り薄い方が
好まししく、例えば１ｍｍ以下とする。

【００２３】本発明で使用する不定形耐火物は、従来の
流し込み施工用不定形耐火物と特に変わりなく、耐火骨
材および結合剤を主材とし、必要によってさらに有機繊
維、金属繊維、セラミック繊維、マイクロバルーン、金
属粉、分散剤、揮発シリカ、耐火性粗大粒などを添加し
てなる既知の流し込み施工用耐火物が使用できる。結合
剤の具体例は、アルミナセメント、マグネシアセメン
ト、シリカゾル、アルミナゾルなどが使用できる。

【００２４】下部槽側壁の内張りを、耐火骨材がマグネ
シア０．５〜２０重量％、スピネル０〜８９．５重量
％、アルミナ１０〜９９重量％を含む不定形耐火物にし
た場合、本発明の効果が一層顕著となる。

【００２５】ここで耐火骨材としてのマグネシア、スピ
ネルおよびアルミナは、電融品、焼結品を問わない。ま
た、マグネシアには、例えばカルシア成分を４０重量％
以下の範囲で含むマグネシア−カルシア質も対象とな
る。

【００２６】各耐火骨材の割合は、マグネシアが０．５
重量％未満でアルミナが９９重量％を超えると熱膨張性
が不十分なためか、溶鋼湯面の上方部に見られる先行損
耗防止の効果が顕著ではない。マグネシアが２０重量％
を超え、アルミナが１０重量％未満では、スポーリング
性による亀裂の発生が懸念され、好ましくない。

【００２７】スピネルはＭｇＯ・Ａｌ₂Ｏ系スピネルを主
成分とするものであり、不定形耐火物に対する溶鋼浸透
の防止によって耐食性向上の効果をもつ。８９．５重量
％を超えるとその分、前記したマグネシアとアルミナの
割合が少なくなって不定形耐火物使用中のスピネル生成
量の低減を招き、溶鋼湯面の上方部の先行損耗防止の効
果が不十分となる。

【００２８】耐火骨材の粒度は流し込み施工時の流動
性、施工体の緻密性などを考慮して、流し込み施工用耐
火物における従来技術と同様に、粗粒、中粒、微粒に調
整する。また、結合剤、有機繊維、耐火粗大粒子などの
添加割合などについても従来技術と特に変わりない。例
えば結合剤はアルミナセメントを耐火骨材１００重量％
に対する外掛けで例えば１〜１５重量％添加する。

【００２９】

【実施例】以下の実施例および比較例は、ＲＨ式の真空
脱ガス装置の下部槽を対象とした。下部槽の寸法は、耐
火物内張り後において、内径２０００ｍｍ×高さ２５０
０ｍｍ。内張りの厚さは、背面に設けた厚さ２５ｍｍの
断熱ボードを含み４５０ｍｍとした。試験では、３００
ｔ溶鋼取鍋について、３００チャージの溶鋼処理を行っ
た。

【００３０】表１は、表２で示す実施例および比較例で
使用した内張り耐火物の組成である。符号Ａ〜Ｇは流し
込み施工用不定形耐火物であり、施工時には水分を外掛
け５．５重量％添加し、混練後、型枠を使用して下部槽
に直接施工した。

【００３１】表２において、実施例１〜７は下部槽の側
壁全体を流し込み施工をもって不定形耐火物による一体
構造とし、敷部をれんが積みとしたものである。実施例
８は敷部、側壁ともに不定形耐火物による内張りとした
ものであり、敷部を流し込み施工後、次いで側壁を流し
込み施工した。比較例１は側壁および敷部ともにれんが
積みとした。比較例２は下部槽全体を不定形耐火物の一
体構造とした（側壁と敷部との間に目地がない）。

【００３２】

【表１】

【００３３】

【表２】

【００３４】試験結果が示すように実施例１〜８は従来
構造において見られた溶鋼湯面より上方の先行損耗がき
わめて少なく、すぐれた耐用性が得られた。この中でも
１〜５および実施例８は特に耐用性に優れている。側壁
の不定形耐火物の材質がアルミナ質の実施例６とマグネ
シアが多くアルミナの割合が少ない実施例７は、溶鋼湯
面より上方の局部損耗が他の実施例より大きく、耐用性
においても劣る。

【００３５】これに対し下部槽全体をれんが積みにした
比較例１は、内張り全体としては損耗が少ないが、溶鋼
湯面より上方のれんが目地の損耗速度が大きく、結局は
これが原因で耐用性に劣る。なお、この比較例１は内張
りの全体がれんが積みであることから、施工性にも劣
る。

【００３６】下部槽全体を不定形耐火物の一体構造とし
た比較例２は側壁の下部をを中心として亀裂の発生が著
しく、これが原因と思われる先行溶損によって耐用性に
劣る。

【００３７】

【発明の効果】本発明による得られる効果は、以上のよ
うに下部槽内張りにおける溶鋼湯面の上方の先行損傷の
防止という真空脱ガス装置特有の問題を解決したもので
ある。また、本発明で使用する不定形耐火物の材質を限
定することで、その効果は一段と向上する。真空脱ガス
装置の内張りの不定形耐火物化のニーズは、内張り施工
の省力化から今後ますます高まることが予想され、こう
した背景からも本発明の産業的価値はきわめて高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す下部槽の縦断面図。

【図２】ＲＨ式真空脱ガス装置の要部の縦断面図。

【符号の説明】

１下部槽２シュノーケル３浸漬管４フランジ５真空槽６不活性ガス導入管７溶鋼８芯金９内張り１０溶鋼湯面１１溶鋼湯面の近傍１２断熱材１３側壁１４敷部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下端に二本のシュノーケルを備えた溶鋼
真空脱ガス装置の下部槽側壁の内張りにおいて、溶鋼湯
面より下方に目地を設けた溶鋼真空脱ガス装置の内張り
構造。
【請求項２】下部槽側壁の内張りを不定形耐火物と
し、該不定形耐火物の耐火骨材がマグネシア０．５〜２
０重量％、スピネル０〜８９．５重量％、アルミナ１０
〜９９重量％を含む請求項１記載の溶鋼真空脱ガス装置
の内張り構造。