浸漬管及び浸漬管の製造方法
【課題】溶鋼に対する耐食性を向上させるために、溶鋼の流通経路の周縁の耐火物層を下端まで定形耐火物で構成させ、その定形耐火物を芯金に安定的に支持させることができると共に、定形耐火物に亀裂が生じるおそれを低減できる浸漬管を提供する。
【解決手段】筒状の芯金２、及び、芯金の内側に溶鋼を流通させる流通経路７を有する定形耐火物層１０を備える浸漬管１であって、定形耐火物層は不焼成耐火煉瓦１１によって構成されると共に浸漬管下端まで達しており、板状に形成され外表面が定形耐火物層から露呈するように定形耐火物層に埋設されている金属製の支持体５と、支持体の外表面と芯金とを連結する金属製の連結部材６と、芯金の外周面、芯金の下端、支持体の外表面、及び連結部材を被覆する不定形耐火物層２０とを具備する。
【解決手段】筒状の芯金２、及び、芯金の内側に溶鋼を流通させる流通経路７を有する定形耐火物層１０を備える浸漬管１であって、定形耐火物層は不焼成耐火煉瓦１１によって構成されると共に浸漬管下端まで達しており、板状に形成され外表面が定形耐火物層から露呈するように定形耐火物層に埋設されている金属製の支持体５と、支持体の外表面と芯金とを連結する金属製の連結部材６と、芯金の外周面、芯金の下端、支持体の外表面、及び連結部材を被覆する不定形耐火物層２０とを具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浸漬管及び浸漬管の製造方法に関するものであり、特に、製鋼プロセスにおいて溶鋼の脱ガス処理を行う真空脱ガス装置に用いられて溶鋼に浸漬される浸漬管、及び、該浸漬管の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
真空脱ガス処理は、一次精錬を終えた溶鋼から、更に脱炭、脱水素、脱窒素等を行う処理であり、ＲＨ法とＤＨ法等がある。ＲＨ法の装置は、排気口が設けられた真空槽と、その底部に取り付けられた一対の浸漬管から、主に構成される。そして、取鍋に収容された溶鋼に浸漬管を浸漬させ、真空槽を減圧にすると共に、浸漬管の一方に設けられたガス吹き込み口からアルゴンガス等の不活性ガスを吹き込むことにより、その浸漬管を介して溶鋼が吸い上げられ、真空槽内で脱ガスされる。そして、脱ガスされた溶鋼は、自重により他方の浸漬管を介して取鍋内に排出される。このように、取鍋と真空槽との間で溶鋼が還流することにより、溶鋼からの脱ガス処理が進行する。また、ＤＨ法の装置は、真空槽とその底部に設けられた一本の浸漬管とから主に構成され、浸漬管を溶鋼に浸漬させて真空槽を減圧にすることにより、溶鋼が真空槽内に吸い上げられ、脱ガスが行われる。そして、真空槽の取鍋に対する相対的な上昇及び降下を繰り返すことにより、溶鋼は取鍋と真空槽とを行き来し、溶鋼からの脱ガス処理が進行する。
【０００３】
上記の真空脱ガス装置に用いられる浸漬管は、一般的に、鋼等の金属製の円筒状の芯金と、その内側及び外側に被覆された耐火物層とから、主に構成されている。耐火物としては、溶鋼が流通する芯金の内側の耐火物層には、より耐食性に優れる定形耐火物が使用され、芯金の外側の耐火物層には、耐火材料の吹き付けによる補修が行い易い不定形耐火物が使用されることが多い。そして、図６（ａ）に例示するように、一般的な浸漬管１００では、芯金１０２の下端に、内側に向けて受け金具１０５が突設され、これに載置させるように定形耐火物である焼成耐火煉瓦１１０が支持されている。そして、受け金具１０５の溶鋼による溶損を防止するために、受け金具１０５は下方から不定形耐火物１２０で被覆されている。
【０００４】
このような構成とすると、受け金具１０５を介して焼成耐火煉瓦１１０を芯金１０２に堅固に支持させることができる一方で、溶鋼が流通する流通経路１０７の周縁の耐火物層において、下端側は焼成耐火煉瓦１１０より耐食性に劣る不定形耐火物１２０であるため、溶鋼の流通に伴う下端側の溶損が激しく、浸漬管１００の耐用期間が短いものとなる。そこで、図６（ｂ）に示すように、流通経路２０７の周縁の耐火物層を下端まで焼成耐火煉瓦２１０とし、芯金２０２の内周面から突設させたピン２０５を介して焼成耐火煉瓦２１０を芯金に支持させる浸漬管２００（例えば、特許文献１参照）が提案されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２８２１３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような構成の浸漬管２００では、焼成耐火煉瓦２１０の荷重がピン２０５に集中するため、ピン２０５部分で焼成耐火煉瓦２１０に亀裂が発生し易いという問題があった。また、ピン２０５を焼成耐火煉瓦２１０に留め付けるためには、焼成耐火煉瓦２１０にピン２０５を通すための孔を穿つ必要がある。そのため、その工程に手間を要することに加え、使用時にこの孔を基点として焼成耐火煉瓦２１０に亀裂が生じてしまうことがあった。
【０００７】
そして、亀裂が発生すると、芯金２０２による焼成耐火煉瓦２１０の支持が不十分となり、ひいては焼成耐火煉瓦２１０が脱落するおそれがあった。或いは、発生した亀裂の進展により、亀裂を介して溶鋼が浸入し、芯金２０２が溶損してしまうおそれがあった。
【０００８】
そこで、本発明は、上記の実情に鑑み、溶鋼に対する耐食性を向上させるために、溶鋼の流通経路の周縁の耐火物層を下端まで定形耐火物で構成させ、その定形耐火物を芯金に安定的に支持させることができると共に、定形耐火物に亀裂が生じるおそれを低減できる浸漬管、及び、該浸漬管の製造方法の提供を課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、本発明にかかる浸漬管は、「筒状の芯金、及び、該芯金の内側に溶鋼を流通させる流通経路を有する定形耐火物層を備える浸漬管であって、前記定形耐火物層は不焼成耐火煉瓦によって構成されると共に、浸漬管下端まで達しており、板状に形成され、外表面が前記定形耐火物層から露呈するように前記定形耐火物層に埋設されている金属製の支持体と、該支持体の前記外表面と前記芯金とを連結する金属製の連結部材と、前記芯金の外周面、前記芯金の下端、前記支持体の前記外表面、及び前記連結部材を被覆する不定形耐火物層とを」具備している。
【００１０】
「芯金」は、鋼や合金鋼等の金属で構成される筒状の部材であり、一般的な芯金の断面形状は略円形であるが、特にこれに限定されず、楕円形等であっても構わない。
【００１１】
定形耐火物（耐火煉瓦）は、耐火材料が配合された原料を成形後、１３００〜１９００℃で焼成した焼成耐火煉瓦、成形後に焼成することなく硬化剤等により固化させた不焼成耐火煉瓦、原料を電融して所定形状に鋳造した電鋳耐火煉瓦に大別される。本発明では、定形耐火物として、このうちの不焼成耐火煉瓦を使用する。ここで、「不焼成耐火煉瓦」としては、マグネシア−カーボン質、マグネシア質、アルミナ−クロム質の不焼成耐火煉瓦を例示することができる。特に、マグネシア−カーボン質の不焼成耐火煉瓦は、含有されるカーボンの性質により、酸化反応を防止する必要があるものの、他の物質と化学的に反応し難く、溶鋼やスラグに対する濡れ性が小さいため、耐構造的スポーリング特性に優れており、望ましい。
【００１２】
「浸漬管下端」は、浸漬管において溶鋼に浸漬される側の端部を指している。
【００１３】
「支持体」は、例えば、２〜６ｍｍ厚さの金属板によって構成させることができる。また、「連結部材」は、例えば、丸棒状、角棒状、または板状の金属部材によって構成させることができる。ここで、「支持体」、「連結部材」を構成する金属の材質は、鋼や合金鋼等とすることができ、芯金の材質と同一であっても異なっていても構わない。また、「支持体」と「連結部材」の材質も、同一であっても異なっていても構わない。なお、支持体と連結部材との接合、連結部材と芯金との接合は、溶接やろう付けにより行うことができる。
【００１４】
「不定形耐火物層」を構成する耐火材料の種類は特に限定されず、例えば、アルミナ質、スピネル質、アルミナ−シリカ質、アルミナ−スピネル質、アルミナ−マグネシア質等の耐火材料を使用することができる。
【００１５】
上記構成により、本発明によれば、溶鋼を流通させる流通経路の周縁の耐火物層を、上端から下端まで定形耐火物層とし、溶鋼による耐食性を高めて浸漬管の耐用期間の長期化を図るに当たり、定形耐火物層を安定的に芯金に支持させることができる。すなわち、定形耐火物層は、まず、定形耐火物層に埋設された板状の支持体によって、面的に支持される。そのため、芯金の内周面から突設されたピンで定形耐火物層が支持される従来の浸漬管のように、応力が局部的に集中して定形耐火物層に亀裂が発生するおそれが低減され、支持体全体によって安定的に支持される。
【００１６】
ここで、仮に、定形耐火物層を焼成耐火煉瓦で構成させた場合、これに支持体を埋設させるためには、焼成耐火煉瓦に支持体を埋め込むための凹部を加工する必要があり、その加工の際に焼成耐火煉瓦に亀裂が発生するおそれがある。これに対し、本発明では、定形耐火物層を不焼成耐火煉瓦で構成させているため、不焼成耐火煉瓦の成形時に支持体を埋設させ、不焼成耐火煉瓦と一体化させておくことが可能な構成である。これにより、定形耐火物層に亀裂を生じさせるおそれなく、支持体を定形耐火物層に取付けることができる。
【００１７】
そして、支持体は金属製であり、その外表面は定形耐火物層から露呈しているため、この部分で金属製の連結部材と溶接等することにより、支持体を連結部材を介して芯金に堅固に固定することができる。このように、定形耐火物層が支持体に安定的に支持され、支持体が芯金に堅固に固定されることにより、支持体及び連結部材を介して、定形耐火物層を安定的に芯金に支持させることができる。
【００１８】
本発明にかかる浸漬管は、「前記支持体は、内側に向けて突出し前記定形耐火物層に埋設されている複数の係止部を」具備するものとすることができる。
【００１９】
「係止部」としては、Ｖ字状等の金属部材（スタッド）が、溶接等によって支持体の内側に取付けられたものを例示することができる。
【００２０】
本発明では、支持体が面的に定形耐火物層を支持する作用に加え、支持体から突出した複数の係止部によって、定形耐火物層を支持体に牽引支持させることができる。ここで、支持体は板状であるため、係止部を分散させて多数設けることが可能な構成である。そのため、定形耐火物層の荷重が局部的に集中することなく、定形耐火物層の荷重を複数の係止部に分散させて支持させることができる。これにより、定形耐火物層での亀裂の発生を抑制しつつ、係止部を介して、定形耐火物層をより安定的に支持体に支持させることができる。
【００２１】
また、定形耐火物層が不焼成耐火煉瓦で構成されているため、係止部の数が多い場合であっても、不焼成耐火煉瓦の成形時に係止部を容易に埋設することが可能な構成である。これにより、焼成耐火煉瓦に孔を穿ちピンを留め付ける従来の浸漬管とは異なり、手間をかけることなく、かつ、定形耐火物層に亀裂を発生させるおそれを低減して、複数の係止部が突設された支持体とすることが可能となっている。
【００２２】
本発明にかかる浸漬管は、「前記係止部は、前記支持体に設けられた切込み線に囲まれた部分が引き起こされた切起こし部を」具備するものとすることができる。
【００２３】
「切込み線」は、例えば、Ｖ字状、Ｕ字状、コ字状に設けることができる。そして、「切起こし部」は、支持体において切込み線に囲まれた部分が引き起こされた構成である。すなわち、支持体の一部によって係止部が構成されることとなる。なお、「係止部」として、「切起こし部」のみを備えるものであっても、上記のＶ字状等のスタッドと「切起こし部」とを、共に備えるものであっても良い。
【００２４】
上記の構成により、本発明によれば、支持体の一部によって係止部を構成させることにより、浸漬管がより簡易な構成となる。また、「切起こし部」が引き起こされた跡には孔部が形成されることとなるが、この孔部によっても定形耐火物層を支持することができる。そのため、支持体によって、更に安定的に定形耐火物層を支持することができる。
【００２５】
次に、本発明にかかる浸漬管の製造方法は、「板状に形成された金属製の支持体を、成形型内に前記支持体の外表面が前記成形型の内表面に当接するように配置し、不焼成耐火煉瓦用の耐火材料を前記成形型内に充填し加圧成形することにより、前記支持体が前記外表面を除いて耐火材料層に埋設された成形体を得る成形工程と、前記成形体を乾燥させ、前記支持体が一体化された不焼成耐火煉瓦を得る乾燥工程と、複数の前記不焼成耐火煉瓦を、前記支持体の前記外表面を外側にして筒状に組み上げ、溶鋼を流通させる流通経路を有する定形耐火物層を形成する定形耐火物層形成工程と、前記定形耐火物層の外側に筒状の芯金を配置し、該芯金と前記支持体の外表面とを金属製の連結部材で連結する連結工程と、前記芯金の外周面、前記芯金の端部、前記支持体の前記外表面、及び前記連結部材を被覆するように、前記定形耐火物層の端面と略同一の高さの不定形耐火物層を形成する不定形耐火物層形成工程と」を具備するものである。
【００２６】
「不定形耐火物層の形成」は、流し込み施工により行うことができる。
【００２７】
上記構成により、本発明によれば、不定形耐火物層形成工程において、定形耐火物層の端面と略同一の高さに不定形耐火物層を形成することにより、溶鋼を流通させる流通経路の周縁の耐火物層を、上端から下端まで定形耐火物層とすることができる。また、成形工程において支持体を耐火材料層に埋設させることにより、不焼成耐火煉瓦を製造する段階で支持体を一体化させることができる。これにより、上記の優れた作用効果を奏する浸漬管を、製造することができる。
【発明の効果】
【００２８】
以上のように、本発明の効果として、溶鋼に対する耐食性を向上させるために、溶鋼の流通経路の周縁の耐火物層を下端まで定形耐火物で構成させ、その定形耐火物を芯金に安定的に支持させることができると共に、定形耐火物に亀裂が生じるおそれを低減できる浸漬管、及び、該浸漬管の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の最良の一実施形態である浸漬管、及び、該浸漬管の製造方法について、図１乃至図５に基づいて説明する。ここで、図１は本実施形態の浸漬管の概略構成を示す縦断面図であり、図２は図１におけるＡ−Ａ断面図であり、図３は本実施形態の浸漬管の製造方法を示す工程図であり、図４は切起こし部を説明する説明図であり、図５は支持体が埋設された不焼成耐火煉瓦の製造方法を説明する説明図である。なお、本実施形態では、ＲＨ法による真空脱ガス装置の浸漬管として、本発明を適用した場合を例示する。また、図示においては、構造を明確に示すために支持体の厚さを強調している。
【００３０】
本実施形態の浸漬管１は、図１及び図２に示すように、筒状の芯金２、及び、芯金２の内側に溶鋼を流通させる流通経路７を有する定形耐火物層１０を備える浸漬管であって、定形耐火物層１０は不焼成耐火煉瓦１１によって構成されると共に、浸漬管下端９まで達しており、板状に形成され、外表面が定形耐火物層１０から露呈するように定形耐火物層１０に埋設されている金属製の支持体５と、支持体５の外表面と芯金２とを連結する金属製の連結部材６と、芯金２の外周面、芯金２の下端、支持体５の外表面、及び連結部材６を被覆する不定形耐火物層２０とを具備している。
【００３１】
より詳細に説明すると、本実施形態の芯金２は、横断面の外周及び内周の形状が略円形である円筒状に形成されている。また、本実施形態の定形耐火物層１０は、断面略台形の四角柱状の不焼成耐火煉瓦１１を並設することにより、横断面の外周及び内周の形状が、芯金２と同心の略多角形状である筒状に形成されている。なお、本実施形態では、不焼成耐火煉瓦１１として、マグネシア−カーボン質不焼成耐火煉瓦を使用している。
【００３２】
更に、本実施形態の不定形耐火物層２０は、横断面の外周の形状が芯金２と同心の略円形である筒状であり、芯金２の外周面、芯金２の下端、連結部材６、及び、支持体５の外表面を被覆すると共に、芯金２と定形耐火物層１０との間隙を充填するように設けられている。
【００３３】
また、定形耐火物層１０の下端面と不定形耐火物層２０との下端面とはほぼ同一面を形成しており、定形耐火物層１０の下端面及び不定形耐火物層２０との下端面によって、浸漬管下端９が構成されている。なお、定形耐火物層１０の内周の内側に形成される筒状の空間によって、溶鋼を流通させる流通経路７が構成されている。
【００３４】
個々の不焼成耐火煉瓦１１には、平板状の支持体５が断面略Ｌ字状に屈曲させられた上で、不焼成耐火煉瓦１１の角部に沿って埋設されている。また、支持体５の外表面と不焼成耐火煉瓦１１の外表面は、ほぼ同一面となっている。換言すれば、支持体５の外表面が定形耐火物層１０から露呈している。そして、露呈しているこの部分で、支持体５には連結部材６の一端が溶接されており、連結部材６の他端は芯金２に溶接されている。なお、本実施形態の連結部材６は、丸棒状の中実の金属部材で構成されている。
【００３５】
また、支持体５には、略Ｖ字状の切込み線５１が設けられ、切込み線５１に囲まれた部分が内側に向けて引き起こされることにより、複数の切起こし部８が形成されている（図４参照。図１及び図２において図示省略）。本実施形態では、切起こし部８は分散させて多数設けられており、切起こし部８のみによって係止部が構成されている。
【００３６】
芯金２の上端には、外側に向けて突出するように円環状のフランジ３１が設けられている。なお、浸漬管１は、このフランジ３１を介して真空脱ガス装置（図示しない）に着脱され、浸漬管１の損耗に応じて取り換えられる。なお、図１ではアルゴンガス等の不活性ガスを吹き込むためのガス吹込み管３３を図示しているが、これは、ＲＨ法の真空脱ガス装置に一対設けられる浸漬管１のうち、一方にのみ設けられる構成である。また、芯金２の外周面には、芯金２の外周面を被覆する不定形耐火物層２０を芯金２に牽引支持させるスタッド３２が、複数設けられている。
【００３７】
更に、本実施形態では、芯金２の下端の高さ、支持体５の下端の高さ、及び、連結部材６の高さは、共に浸漬管１の高さＨの１／４〜１／２に設定されている。
【００３８】
次に、浸漬管１の製造方法について、図３乃至図５を用いて説明する。本実施形態の浸漬管１の製造方法は、板状に形成された金属製の支持体５を、成形型内に支持体５の外表面が成形型の内表面に当接するように配置し、不焼成耐火煉瓦用の耐火材料３００を成形型内に充填し加圧成形することにより、支持体５が外表面を除いて耐火材料層に埋設された成形体３１０を得る成形工程Ｓ２と、成形体３１０を乾燥させ、支持体５が一体化された不焼成耐火煉瓦１１を得る乾燥工程Ｓ３と、複数の不焼成耐火煉瓦１１を、支持体５の外表面を外側にして筒状に組み上げ、溶鋼を流通させる流通経路７を有する定形耐火物層１０を形成する定形耐火物層形成工程Ｓ４と、定形耐火物層１０の外側に筒状の芯金２を配置し、芯金２と支持体５の外表面とを金属製の連結部材６で連結する連結工程Ｓ５と、芯金２の外周面、芯金２の端部、支持体５の外表面、及び連結部材６を被覆するように、定形耐火物層１０の端面と略同一の高さの不定形耐火物層２０を形成する不定形耐火物層形成工程Ｓ６とを具備している。
【００３９】
更に、本実施形態では、成形工程Ｓ２に先立って、支持体５に切込み線５１を設け、切起こし部８を形成する係止部形成工程Ｓ１を具備している。
【００４０】
より詳細に説明すると、まず、図４（ａ）に示すように、平板状の支持体５に略Ｖ字状の切込み線を複数設ける。そして、図４（ｂ）に示すように、切込み線に囲まれた部分を引き起こし、切起こし部８を形成する（係止部形成工程Ｓ１）。
【００４１】
次に、不焼成耐火煉瓦１１の形状に相当する成形型の内部に、支持体５を配置する。ここで、本実施形態の成形型は、角筒状の枠型３７、底型３８、及び押し型３９によって構成されている。まず、枠型３７と底型３８を嵌め合わせて有底筒状とする。次に、支持体５を切起こし部８が形成された側が内側となるよう、枠型３７と底型３８とが成す角度に相当する角度を有する略Ｌ字状に屈曲させ、図５（ａ）に示すように、支持体５の二つの外表面が、枠型３７の内表面及び底型３８の上面に当接するよう配置する。そして、不焼成耐火煉瓦用の耐火材料３００を有底筒状の内部空間に充填する。そして、図５（ｂ）に示すように、押し型３９を押し下げ耐火材料３００を加圧成形する。これにより、外表面を除く支持体５と、支持体５から内側に突出した複数の切起こし部８とが、耐火材料層に埋設された状態の成形体３１０が得られる（成形工程Ｓ２）。
【００４２】
脱型後、成形体３１０を約３００℃で乾燥させることにより、図５（ｃ）に示すように、支持体５が一体化された不焼成耐火煉瓦１１が得られる（乾燥工程Ｓ３）。
【００４３】
このようにして得られた複数の不焼成耐火煉瓦１１を作業用の平面上に載置し、浸漬管下端９が上向きとなるように組み上げ、筒状の定形耐火物層１０を形成する（定形耐火物層形成工程Ｓ４）。このとき、隣接する不焼成耐火煉瓦１１同士は、耐火モルタル等の接合剤で接合することができる。
【００４４】
次に、フランジ３１及びスタッド３２を取り付けた芯金２を、フランジ３１を下側にして、定形耐火物層１０と同心となるようにその外側に配置する。そして、複数の連結部材６を用い、それぞれの連結部材６の一端を支持体５の外表面に溶接し他端を芯金２に溶接して、支持体５と芯金２とを連結する（連結工程Ｓ５）。
【００４５】
この状態で、芯金２の外側に断面略円形の筒状型を同心に載置する。そして、不定形耐火材料を水及び硬化剤、分散剤等の調整剤と混合・混錬し、筒状型と定形耐火物層１０との間に、定形耐火物層１０と同一の高さまで流し込み、硬化させる（不定形耐火物層形成工程Ｓ６）。これにより、芯金２の外周面及び端部、芯金２と定形耐火物層１０との間隙、支持体５の外表面、及び、連結部材６が不定形耐火物層２０で被覆される。その後、養生を経て筒状型を取り外し乾燥させれば、浸漬管１の製造が完了する。
【００４６】
上記のように、本実施形態の浸漬管１によれば、流通経路７は上端から下端まで耐食性に優れる定形耐火物層１０によって構成されているため、浸漬管１の耐用期間を長期化することができる。
【００４７】
また、定形耐火物層１０は、定形耐火物層１０に埋設された板状の支持体５によって面的に支持されると共に、支持体５に分散して複数突設された係止部（切起こし部８）によって、牽引支持されている。これにより、定形耐火物層１０の荷重が局部的に集中して、亀裂が発生することが防止され、定形耐火物層１０は支持体５によって安定的に支持されている。そして、支持体５は連結部材６を介して芯金２に堅固に固定されている。従って、支持体５及び連結部材６を介して、定形耐火物層１０を芯金２に安定的かつ堅固に支持させることができる。
【００４８】
また、本実施形態では、成形工程Ｓ２において支持体５及び係止部（切起こし部８）を耐火材料層に埋設し、支持体５及び係止部が予め一体化された不焼成耐火煉瓦１１によって定形耐火物層１０を構成させている。これにより、焼成耐火煉瓦に支持体や係止部を後付けする場合とは異なり、支持体や係止部を取付ける加工を行う必要なく、かかる加工に伴って定形耐火物層１０に亀裂が発生することが防止されている。
【００４９】
更に、芯金２の下端、支持体５の下端、及び連結部材６の高さが（１／４）Ｈ以上であるため、金属製の芯金２、支持体５、及び連結部材６が溶鋼による加熱の影響を受け難い。これにより、熱膨張率が耐火物より極めて大きな金属部分の熱膨張に起因して、定形耐火物層１０や不定形耐火物層２０に亀裂等が生じることが抑制されている。
【００５０】
一方、芯金２の下端の高さが、高過ぎない（１／２）Ｈ以下に抑えられているため、芯金２の表面積が確保されており、芯金２によって不定形耐火物層２０を安定的に支持することができる。また、支持体５の下端の高さも同じく（１／２）Ｈ以下に抑えられているため、支持体５と芯金２が離れ過ぎることがなく、短い連結部材６を用いて、支持体５と芯金２とを簡易かつ容易に連結することができる。
【００５１】
また、本実施形態では、マグネシア−カーボン質の不焼成耐火煉瓦１１によって定形耐火物層１０を構成させているが、マグネシア−カーボン質耐火物は、耐化学的浸食に優れることに加え、溶鋼やスラグの濡れ性が低い。これにより、本実施形態の定形耐火物層１０は、溶鋼の流通に伴い溶鋼が定形耐火物層中に浸入し、変質によって定形耐火物層に亀裂や剥離等を生じる構造的スポーリングに対して、耐性の高いものとなっている。
【００５２】
以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、以下に示すように、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計の変更が可能である。
【００５３】
例えば、上記の実施形態では、支持体５にＶ字状の切込み線５１を設けて切起こし部８を形成する場合を例示したが、これに限定されず、図４（ｃ），（ｄ）に例示するように、Ｕ字状の切込み線５１ｂやコ字状の切込み線５１ｃによって、切起こし部を形成することもできる。また、係止部を切起こし部８のみで構成させる場合を例示したが、これに限定されず、Ｖ字状等のスタッドを支持体に溶接して係止部とすることもできる。或いは、係止部として、Ｖ字状等のスタッド及び切起こし部とを共に備えるものとすることもできる。
【００５４】
更に、上記の実施形態では、並設される不焼成耐火煉瓦１１の一個が、それぞれ浸漬管１の上端から浸漬管下端９まで達する長さの一体物である場合を例示したが、不焼成耐火煉瓦が上下に接着された二段等の積層構造とすることもできる。この場合は、最下段の不焼成耐火煉瓦の上方に支持体を埋設すれば、その支持体で上段の不焼成耐火煉瓦を支持できると共に、支持体が溶鋼による加熱の影響を受け難く、望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本実施形態の浸漬管の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ断面図である。
【図３】浸漬管の製造方法を説明する工程図である。
【図４】切起こし部を説明する説明図である。
【図５】支持体が埋設された不焼成耐火煉瓦の製造方法を説明する説明図である。
【図６】従来の浸漬管の構成図である。
【符号の説明】
【００５６】
１ 浸漬管
２ 芯金
５ 支持体
６ 連結部材
７ 流通経路
８ 切起こし部（係止部）
９ 浸漬管下端
１０ 定形耐火物層
１１ 不焼成耐火煉瓦
２０ 不定形耐火物層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浸漬管及び浸漬管の製造方法に関するものであり、特に、製鋼プロセスにおいて溶鋼の脱ガス処理を行う真空脱ガス装置に用いられて溶鋼に浸漬される浸漬管、及び、該浸漬管の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
真空脱ガス処理は、一次精錬を終えた溶鋼から、更に脱炭、脱水素、脱窒素等を行う処理であり、ＲＨ法とＤＨ法等がある。ＲＨ法の装置は、排気口が設けられた真空槽と、その底部に取り付けられた一対の浸漬管から、主に構成される。そして、取鍋に収容された溶鋼に浸漬管を浸漬させ、真空槽を減圧にすると共に、浸漬管の一方に設けられたガス吹き込み口からアルゴンガス等の不活性ガスを吹き込むことにより、その浸漬管を介して溶鋼が吸い上げられ、真空槽内で脱ガスされる。そして、脱ガスされた溶鋼は、自重により他方の浸漬管を介して取鍋内に排出される。このように、取鍋と真空槽との間で溶鋼が還流することにより、溶鋼からの脱ガス処理が進行する。また、ＤＨ法の装置は、真空槽とその底部に設けられた一本の浸漬管とから主に構成され、浸漬管を溶鋼に浸漬させて真空槽を減圧にすることにより、溶鋼が真空槽内に吸い上げられ、脱ガスが行われる。そして、真空槽の取鍋に対する相対的な上昇及び降下を繰り返すことにより、溶鋼は取鍋と真空槽とを行き来し、溶鋼からの脱ガス処理が進行する。
【０００３】
上記の真空脱ガス装置に用いられる浸漬管は、一般的に、鋼等の金属製の円筒状の芯金と、その内側及び外側に被覆された耐火物層とから、主に構成されている。耐火物としては、溶鋼が流通する芯金の内側の耐火物層には、より耐食性に優れる定形耐火物が使用され、芯金の外側の耐火物層には、耐火材料の吹き付けによる補修が行い易い不定形耐火物が使用されることが多い。そして、図６（ａ）に例示するように、一般的な浸漬管１００では、芯金１０２の下端に、内側に向けて受け金具１０５が突設され、これに載置させるように定形耐火物である焼成耐火煉瓦１１０が支持されている。そして、受け金具１０５の溶鋼による溶損を防止するために、受け金具１０５は下方から不定形耐火物１２０で被覆されている。
【０００４】
このような構成とすると、受け金具１０５を介して焼成耐火煉瓦１１０を芯金１０２に堅固に支持させることができる一方で、溶鋼が流通する流通経路１０７の周縁の耐火物層において、下端側は焼成耐火煉瓦１１０より耐食性に劣る不定形耐火物１２０であるため、溶鋼の流通に伴う下端側の溶損が激しく、浸漬管１００の耐用期間が短いものとなる。そこで、図６（ｂ）に示すように、流通経路２０７の周縁の耐火物層を下端まで焼成耐火煉瓦２１０とし、芯金２０２の内周面から突設させたピン２０５を介して焼成耐火煉瓦２１０を芯金に支持させる浸漬管２００（例えば、特許文献１参照）が提案されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２８２１３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような構成の浸漬管２００では、焼成耐火煉瓦２１０の荷重がピン２０５に集中するため、ピン２０５部分で焼成耐火煉瓦２１０に亀裂が発生し易いという問題があった。また、ピン２０５を焼成耐火煉瓦２１０に留め付けるためには、焼成耐火煉瓦２１０にピン２０５を通すための孔を穿つ必要がある。そのため、その工程に手間を要することに加え、使用時にこの孔を基点として焼成耐火煉瓦２１０に亀裂が生じてしまうことがあった。
【０００７】
そして、亀裂が発生すると、芯金２０２による焼成耐火煉瓦２１０の支持が不十分となり、ひいては焼成耐火煉瓦２１０が脱落するおそれがあった。或いは、発生した亀裂の進展により、亀裂を介して溶鋼が浸入し、芯金２０２が溶損してしまうおそれがあった。
【０００８】
そこで、本発明は、上記の実情に鑑み、溶鋼に対する耐食性を向上させるために、溶鋼の流通経路の周縁の耐火物層を下端まで定形耐火物で構成させ、その定形耐火物を芯金に安定的に支持させることができると共に、定形耐火物に亀裂が生じるおそれを低減できる浸漬管、及び、該浸漬管の製造方法の提供を課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、本発明にかかる浸漬管は、「筒状の芯金、及び、該芯金の内側に溶鋼を流通させる流通経路を有する定形耐火物層を備える浸漬管であって、前記定形耐火物層は不焼成耐火煉瓦によって構成されると共に、浸漬管下端まで達しており、板状に形成され、外表面が前記定形耐火物層から露呈するように前記定形耐火物層に埋設されている金属製の支持体と、該支持体の前記外表面と前記芯金とを連結する金属製の連結部材と、前記芯金の外周面、前記芯金の下端、前記支持体の前記外表面、及び前記連結部材を被覆する不定形耐火物層とを」具備している。
【００１０】
「芯金」は、鋼や合金鋼等の金属で構成される筒状の部材であり、一般的な芯金の断面形状は略円形であるが、特にこれに限定されず、楕円形等であっても構わない。
【００１１】
定形耐火物（耐火煉瓦）は、耐火材料が配合された原料を成形後、１３００〜１９００℃で焼成した焼成耐火煉瓦、成形後に焼成することなく硬化剤等により固化させた不焼成耐火煉瓦、原料を電融して所定形状に鋳造した電鋳耐火煉瓦に大別される。本発明では、定形耐火物として、このうちの不焼成耐火煉瓦を使用する。ここで、「不焼成耐火煉瓦」としては、マグネシア−カーボン質、マグネシア質、アルミナ−クロム質の不焼成耐火煉瓦を例示することができる。特に、マグネシア−カーボン質の不焼成耐火煉瓦は、含有されるカーボンの性質により、酸化反応を防止する必要があるものの、他の物質と化学的に反応し難く、溶鋼やスラグに対する濡れ性が小さいため、耐構造的スポーリング特性に優れており、望ましい。
【００１２】
「浸漬管下端」は、浸漬管において溶鋼に浸漬される側の端部を指している。
【００１３】
「支持体」は、例えば、２〜６ｍｍ厚さの金属板によって構成させることができる。また、「連結部材」は、例えば、丸棒状、角棒状、または板状の金属部材によって構成させることができる。ここで、「支持体」、「連結部材」を構成する金属の材質は、鋼や合金鋼等とすることができ、芯金の材質と同一であっても異なっていても構わない。また、「支持体」と「連結部材」の材質も、同一であっても異なっていても構わない。なお、支持体と連結部材との接合、連結部材と芯金との接合は、溶接やろう付けにより行うことができる。
【００１４】
「不定形耐火物層」を構成する耐火材料の種類は特に限定されず、例えば、アルミナ質、スピネル質、アルミナ−シリカ質、アルミナ−スピネル質、アルミナ−マグネシア質等の耐火材料を使用することができる。
【００１５】
上記構成により、本発明によれば、溶鋼を流通させる流通経路の周縁の耐火物層を、上端から下端まで定形耐火物層とし、溶鋼による耐食性を高めて浸漬管の耐用期間の長期化を図るに当たり、定形耐火物層を安定的に芯金に支持させることができる。すなわち、定形耐火物層は、まず、定形耐火物層に埋設された板状の支持体によって、面的に支持される。そのため、芯金の内周面から突設されたピンで定形耐火物層が支持される従来の浸漬管のように、応力が局部的に集中して定形耐火物層に亀裂が発生するおそれが低減され、支持体全体によって安定的に支持される。
【００１６】
ここで、仮に、定形耐火物層を焼成耐火煉瓦で構成させた場合、これに支持体を埋設させるためには、焼成耐火煉瓦に支持体を埋め込むための凹部を加工する必要があり、その加工の際に焼成耐火煉瓦に亀裂が発生するおそれがある。これに対し、本発明では、定形耐火物層を不焼成耐火煉瓦で構成させているため、不焼成耐火煉瓦の成形時に支持体を埋設させ、不焼成耐火煉瓦と一体化させておくことが可能な構成である。これにより、定形耐火物層に亀裂を生じさせるおそれなく、支持体を定形耐火物層に取付けることができる。
【００１７】
そして、支持体は金属製であり、その外表面は定形耐火物層から露呈しているため、この部分で金属製の連結部材と溶接等することにより、支持体を連結部材を介して芯金に堅固に固定することができる。このように、定形耐火物層が支持体に安定的に支持され、支持体が芯金に堅固に固定されることにより、支持体及び連結部材を介して、定形耐火物層を安定的に芯金に支持させることができる。
【００１８】
本発明にかかる浸漬管は、「前記支持体は、内側に向けて突出し前記定形耐火物層に埋設されている複数の係止部を」具備するものとすることができる。
【００１９】
「係止部」としては、Ｖ字状等の金属部材（スタッド）が、溶接等によって支持体の内側に取付けられたものを例示することができる。
【００２０】
本発明では、支持体が面的に定形耐火物層を支持する作用に加え、支持体から突出した複数の係止部によって、定形耐火物層を支持体に牽引支持させることができる。ここで、支持体は板状であるため、係止部を分散させて多数設けることが可能な構成である。そのため、定形耐火物層の荷重が局部的に集中することなく、定形耐火物層の荷重を複数の係止部に分散させて支持させることができる。これにより、定形耐火物層での亀裂の発生を抑制しつつ、係止部を介して、定形耐火物層をより安定的に支持体に支持させることができる。
【００２１】
また、定形耐火物層が不焼成耐火煉瓦で構成されているため、係止部の数が多い場合であっても、不焼成耐火煉瓦の成形時に係止部を容易に埋設することが可能な構成である。これにより、焼成耐火煉瓦に孔を穿ちピンを留め付ける従来の浸漬管とは異なり、手間をかけることなく、かつ、定形耐火物層に亀裂を発生させるおそれを低減して、複数の係止部が突設された支持体とすることが可能となっている。
【００２２】
本発明にかかる浸漬管は、「前記係止部は、前記支持体に設けられた切込み線に囲まれた部分が引き起こされた切起こし部を」具備するものとすることができる。
【００２３】
「切込み線」は、例えば、Ｖ字状、Ｕ字状、コ字状に設けることができる。そして、「切起こし部」は、支持体において切込み線に囲まれた部分が引き起こされた構成である。すなわち、支持体の一部によって係止部が構成されることとなる。なお、「係止部」として、「切起こし部」のみを備えるものであっても、上記のＶ字状等のスタッドと「切起こし部」とを、共に備えるものであっても良い。
【００２４】
上記の構成により、本発明によれば、支持体の一部によって係止部を構成させることにより、浸漬管がより簡易な構成となる。また、「切起こし部」が引き起こされた跡には孔部が形成されることとなるが、この孔部によっても定形耐火物層を支持することができる。そのため、支持体によって、更に安定的に定形耐火物層を支持することができる。
【００２５】
次に、本発明にかかる浸漬管の製造方法は、「板状に形成された金属製の支持体を、成形型内に前記支持体の外表面が前記成形型の内表面に当接するように配置し、不焼成耐火煉瓦用の耐火材料を前記成形型内に充填し加圧成形することにより、前記支持体が前記外表面を除いて耐火材料層に埋設された成形体を得る成形工程と、前記成形体を乾燥させ、前記支持体が一体化された不焼成耐火煉瓦を得る乾燥工程と、複数の前記不焼成耐火煉瓦を、前記支持体の前記外表面を外側にして筒状に組み上げ、溶鋼を流通させる流通経路を有する定形耐火物層を形成する定形耐火物層形成工程と、前記定形耐火物層の外側に筒状の芯金を配置し、該芯金と前記支持体の外表面とを金属製の連結部材で連結する連結工程と、前記芯金の外周面、前記芯金の端部、前記支持体の前記外表面、及び前記連結部材を被覆するように、前記定形耐火物層の端面と略同一の高さの不定形耐火物層を形成する不定形耐火物層形成工程と」を具備するものである。
【００２６】
「不定形耐火物層の形成」は、流し込み施工により行うことができる。
【００２７】
上記構成により、本発明によれば、不定形耐火物層形成工程において、定形耐火物層の端面と略同一の高さに不定形耐火物層を形成することにより、溶鋼を流通させる流通経路の周縁の耐火物層を、上端から下端まで定形耐火物層とすることができる。また、成形工程において支持体を耐火材料層に埋設させることにより、不焼成耐火煉瓦を製造する段階で支持体を一体化させることができる。これにより、上記の優れた作用効果を奏する浸漬管を、製造することができる。
【発明の効果】
【００２８】
以上のように、本発明の効果として、溶鋼に対する耐食性を向上させるために、溶鋼の流通経路の周縁の耐火物層を下端まで定形耐火物で構成させ、その定形耐火物を芯金に安定的に支持させることができると共に、定形耐火物に亀裂が生じるおそれを低減できる浸漬管、及び、該浸漬管の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の最良の一実施形態である浸漬管、及び、該浸漬管の製造方法について、図１乃至図５に基づいて説明する。ここで、図１は本実施形態の浸漬管の概略構成を示す縦断面図であり、図２は図１におけるＡ−Ａ断面図であり、図３は本実施形態の浸漬管の製造方法を示す工程図であり、図４は切起こし部を説明する説明図であり、図５は支持体が埋設された不焼成耐火煉瓦の製造方法を説明する説明図である。なお、本実施形態では、ＲＨ法による真空脱ガス装置の浸漬管として、本発明を適用した場合を例示する。また、図示においては、構造を明確に示すために支持体の厚さを強調している。
【００３０】
本実施形態の浸漬管１は、図１及び図２に示すように、筒状の芯金２、及び、芯金２の内側に溶鋼を流通させる流通経路７を有する定形耐火物層１０を備える浸漬管であって、定形耐火物層１０は不焼成耐火煉瓦１１によって構成されると共に、浸漬管下端９まで達しており、板状に形成され、外表面が定形耐火物層１０から露呈するように定形耐火物層１０に埋設されている金属製の支持体５と、支持体５の外表面と芯金２とを連結する金属製の連結部材６と、芯金２の外周面、芯金２の下端、支持体５の外表面、及び連結部材６を被覆する不定形耐火物層２０とを具備している。
【００３１】
より詳細に説明すると、本実施形態の芯金２は、横断面の外周及び内周の形状が略円形である円筒状に形成されている。また、本実施形態の定形耐火物層１０は、断面略台形の四角柱状の不焼成耐火煉瓦１１を並設することにより、横断面の外周及び内周の形状が、芯金２と同心の略多角形状である筒状に形成されている。なお、本実施形態では、不焼成耐火煉瓦１１として、マグネシア−カーボン質不焼成耐火煉瓦を使用している。
【００３２】
更に、本実施形態の不定形耐火物層２０は、横断面の外周の形状が芯金２と同心の略円形である筒状であり、芯金２の外周面、芯金２の下端、連結部材６、及び、支持体５の外表面を被覆すると共に、芯金２と定形耐火物層１０との間隙を充填するように設けられている。
【００３３】
また、定形耐火物層１０の下端面と不定形耐火物層２０との下端面とはほぼ同一面を形成しており、定形耐火物層１０の下端面及び不定形耐火物層２０との下端面によって、浸漬管下端９が構成されている。なお、定形耐火物層１０の内周の内側に形成される筒状の空間によって、溶鋼を流通させる流通経路７が構成されている。
【００３４】
個々の不焼成耐火煉瓦１１には、平板状の支持体５が断面略Ｌ字状に屈曲させられた上で、不焼成耐火煉瓦１１の角部に沿って埋設されている。また、支持体５の外表面と不焼成耐火煉瓦１１の外表面は、ほぼ同一面となっている。換言すれば、支持体５の外表面が定形耐火物層１０から露呈している。そして、露呈しているこの部分で、支持体５には連結部材６の一端が溶接されており、連結部材６の他端は芯金２に溶接されている。なお、本実施形態の連結部材６は、丸棒状の中実の金属部材で構成されている。
【００３５】
また、支持体５には、略Ｖ字状の切込み線５１が設けられ、切込み線５１に囲まれた部分が内側に向けて引き起こされることにより、複数の切起こし部８が形成されている（図４参照。図１及び図２において図示省略）。本実施形態では、切起こし部８は分散させて多数設けられており、切起こし部８のみによって係止部が構成されている。
【００３６】
芯金２の上端には、外側に向けて突出するように円環状のフランジ３１が設けられている。なお、浸漬管１は、このフランジ３１を介して真空脱ガス装置（図示しない）に着脱され、浸漬管１の損耗に応じて取り換えられる。なお、図１ではアルゴンガス等の不活性ガスを吹き込むためのガス吹込み管３３を図示しているが、これは、ＲＨ法の真空脱ガス装置に一対設けられる浸漬管１のうち、一方にのみ設けられる構成である。また、芯金２の外周面には、芯金２の外周面を被覆する不定形耐火物層２０を芯金２に牽引支持させるスタッド３２が、複数設けられている。
【００３７】
更に、本実施形態では、芯金２の下端の高さ、支持体５の下端の高さ、及び、連結部材６の高さは、共に浸漬管１の高さＨの１／４〜１／２に設定されている。
【００３８】
次に、浸漬管１の製造方法について、図３乃至図５を用いて説明する。本実施形態の浸漬管１の製造方法は、板状に形成された金属製の支持体５を、成形型内に支持体５の外表面が成形型の内表面に当接するように配置し、不焼成耐火煉瓦用の耐火材料３００を成形型内に充填し加圧成形することにより、支持体５が外表面を除いて耐火材料層に埋設された成形体３１０を得る成形工程Ｓ２と、成形体３１０を乾燥させ、支持体５が一体化された不焼成耐火煉瓦１１を得る乾燥工程Ｓ３と、複数の不焼成耐火煉瓦１１を、支持体５の外表面を外側にして筒状に組み上げ、溶鋼を流通させる流通経路７を有する定形耐火物層１０を形成する定形耐火物層形成工程Ｓ４と、定形耐火物層１０の外側に筒状の芯金２を配置し、芯金２と支持体５の外表面とを金属製の連結部材６で連結する連結工程Ｓ５と、芯金２の外周面、芯金２の端部、支持体５の外表面、及び連結部材６を被覆するように、定形耐火物層１０の端面と略同一の高さの不定形耐火物層２０を形成する不定形耐火物層形成工程Ｓ６とを具備している。
【００３９】
更に、本実施形態では、成形工程Ｓ２に先立って、支持体５に切込み線５１を設け、切起こし部８を形成する係止部形成工程Ｓ１を具備している。
【００４０】
より詳細に説明すると、まず、図４（ａ）に示すように、平板状の支持体５に略Ｖ字状の切込み線を複数設ける。そして、図４（ｂ）に示すように、切込み線に囲まれた部分を引き起こし、切起こし部８を形成する（係止部形成工程Ｓ１）。
【００４１】
次に、不焼成耐火煉瓦１１の形状に相当する成形型の内部に、支持体５を配置する。ここで、本実施形態の成形型は、角筒状の枠型３７、底型３８、及び押し型３９によって構成されている。まず、枠型３７と底型３８を嵌め合わせて有底筒状とする。次に、支持体５を切起こし部８が形成された側が内側となるよう、枠型３７と底型３８とが成す角度に相当する角度を有する略Ｌ字状に屈曲させ、図５（ａ）に示すように、支持体５の二つの外表面が、枠型３７の内表面及び底型３８の上面に当接するよう配置する。そして、不焼成耐火煉瓦用の耐火材料３００を有底筒状の内部空間に充填する。そして、図５（ｂ）に示すように、押し型３９を押し下げ耐火材料３００を加圧成形する。これにより、外表面を除く支持体５と、支持体５から内側に突出した複数の切起こし部８とが、耐火材料層に埋設された状態の成形体３１０が得られる（成形工程Ｓ２）。
【００４２】
脱型後、成形体３１０を約３００℃で乾燥させることにより、図５（ｃ）に示すように、支持体５が一体化された不焼成耐火煉瓦１１が得られる（乾燥工程Ｓ３）。
【００４３】
このようにして得られた複数の不焼成耐火煉瓦１１を作業用の平面上に載置し、浸漬管下端９が上向きとなるように組み上げ、筒状の定形耐火物層１０を形成する（定形耐火物層形成工程Ｓ４）。このとき、隣接する不焼成耐火煉瓦１１同士は、耐火モルタル等の接合剤で接合することができる。
【００４４】
次に、フランジ３１及びスタッド３２を取り付けた芯金２を、フランジ３１を下側にして、定形耐火物層１０と同心となるようにその外側に配置する。そして、複数の連結部材６を用い、それぞれの連結部材６の一端を支持体５の外表面に溶接し他端を芯金２に溶接して、支持体５と芯金２とを連結する（連結工程Ｓ５）。
【００４５】
この状態で、芯金２の外側に断面略円形の筒状型を同心に載置する。そして、不定形耐火材料を水及び硬化剤、分散剤等の調整剤と混合・混錬し、筒状型と定形耐火物層１０との間に、定形耐火物層１０と同一の高さまで流し込み、硬化させる（不定形耐火物層形成工程Ｓ６）。これにより、芯金２の外周面及び端部、芯金２と定形耐火物層１０との間隙、支持体５の外表面、及び、連結部材６が不定形耐火物層２０で被覆される。その後、養生を経て筒状型を取り外し乾燥させれば、浸漬管１の製造が完了する。
【００４６】
上記のように、本実施形態の浸漬管１によれば、流通経路７は上端から下端まで耐食性に優れる定形耐火物層１０によって構成されているため、浸漬管１の耐用期間を長期化することができる。
【００４７】
また、定形耐火物層１０は、定形耐火物層１０に埋設された板状の支持体５によって面的に支持されると共に、支持体５に分散して複数突設された係止部（切起こし部８）によって、牽引支持されている。これにより、定形耐火物層１０の荷重が局部的に集中して、亀裂が発生することが防止され、定形耐火物層１０は支持体５によって安定的に支持されている。そして、支持体５は連結部材６を介して芯金２に堅固に固定されている。従って、支持体５及び連結部材６を介して、定形耐火物層１０を芯金２に安定的かつ堅固に支持させることができる。
【００４８】
また、本実施形態では、成形工程Ｓ２において支持体５及び係止部（切起こし部８）を耐火材料層に埋設し、支持体５及び係止部が予め一体化された不焼成耐火煉瓦１１によって定形耐火物層１０を構成させている。これにより、焼成耐火煉瓦に支持体や係止部を後付けする場合とは異なり、支持体や係止部を取付ける加工を行う必要なく、かかる加工に伴って定形耐火物層１０に亀裂が発生することが防止されている。
【００４９】
更に、芯金２の下端、支持体５の下端、及び連結部材６の高さが（１／４）Ｈ以上であるため、金属製の芯金２、支持体５、及び連結部材６が溶鋼による加熱の影響を受け難い。これにより、熱膨張率が耐火物より極めて大きな金属部分の熱膨張に起因して、定形耐火物層１０や不定形耐火物層２０に亀裂等が生じることが抑制されている。
【００５０】
一方、芯金２の下端の高さが、高過ぎない（１／２）Ｈ以下に抑えられているため、芯金２の表面積が確保されており、芯金２によって不定形耐火物層２０を安定的に支持することができる。また、支持体５の下端の高さも同じく（１／２）Ｈ以下に抑えられているため、支持体５と芯金２が離れ過ぎることがなく、短い連結部材６を用いて、支持体５と芯金２とを簡易かつ容易に連結することができる。
【００５１】
また、本実施形態では、マグネシア−カーボン質の不焼成耐火煉瓦１１によって定形耐火物層１０を構成させているが、マグネシア−カーボン質耐火物は、耐化学的浸食に優れることに加え、溶鋼やスラグの濡れ性が低い。これにより、本実施形態の定形耐火物層１０は、溶鋼の流通に伴い溶鋼が定形耐火物層中に浸入し、変質によって定形耐火物層に亀裂や剥離等を生じる構造的スポーリングに対して、耐性の高いものとなっている。
【００５２】
以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、以下に示すように、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計の変更が可能である。
【００５３】
例えば、上記の実施形態では、支持体５にＶ字状の切込み線５１を設けて切起こし部８を形成する場合を例示したが、これに限定されず、図４（ｃ），（ｄ）に例示するように、Ｕ字状の切込み線５１ｂやコ字状の切込み線５１ｃによって、切起こし部を形成することもできる。また、係止部を切起こし部８のみで構成させる場合を例示したが、これに限定されず、Ｖ字状等のスタッドを支持体に溶接して係止部とすることもできる。或いは、係止部として、Ｖ字状等のスタッド及び切起こし部とを共に備えるものとすることもできる。
【００５４】
更に、上記の実施形態では、並設される不焼成耐火煉瓦１１の一個が、それぞれ浸漬管１の上端から浸漬管下端９まで達する長さの一体物である場合を例示したが、不焼成耐火煉瓦が上下に接着された二段等の積層構造とすることもできる。この場合は、最下段の不焼成耐火煉瓦の上方に支持体を埋設すれば、その支持体で上段の不焼成耐火煉瓦を支持できると共に、支持体が溶鋼による加熱の影響を受け難く、望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本実施形態の浸漬管の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ断面図である。
【図３】浸漬管の製造方法を説明する工程図である。
【図４】切起こし部を説明する説明図である。
【図５】支持体が埋設された不焼成耐火煉瓦の製造方法を説明する説明図である。
【図６】従来の浸漬管の構成図である。
【符号の説明】
【００５６】
１ 浸漬管
２ 芯金
５ 支持体
６ 連結部材
７ 流通経路
８ 切起こし部（係止部）
９ 浸漬管下端
１０ 定形耐火物層
１１ 不焼成耐火煉瓦
２０ 不定形耐火物層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の芯金、及び、該芯金の内側に溶鋼を流通させる流通経路を有する定形耐火物層を備えた浸漬管であって、
前記定形耐火物層は不焼成耐火煉瓦によって構成されると共に、浸漬管下端まで達しており、
板状に形成され、外表面が前記定形耐火物層から露呈するように前記定形耐火物層に埋設されている金属製の支持体と、
該支持体の前記外表面と前記芯金とを連結する金属製の連結部材と
前記芯金の外周面、前記芯金の下端、前記支持体の前記外表面、及び前記連結部材を被覆する不定形耐火物層と
を具備することを特徴とする浸漬管。
【請求項２】
前記支持体は、内側に向けて突出し前記定形耐火物層に埋設されている複数の係止部を具備することを特徴とする請求項１に記載の浸漬管。
【請求項３】
前記係止部は、前記支持体に設けられた切込み線に囲まれた部分が引き起こされた切起こし部を具備する
ことを特徴とする請求項２に記載の浸漬管。
【請求項４】
板状に形成された金属製の支持体を、成形型内に前記支持体の外表面が前記成形型の内表面に当接するように配置し、不焼成耐火煉瓦用の耐火材料を前記成形型内に充填し加圧成形することにより、前記支持体が前記外表面を除いて耐火材料層に埋設された成形体を得る成形工程と、
前記成形体を乾燥させ、前記支持体が一体化された不焼成耐火煉瓦を得る乾燥工程と、
複数の前記不焼成耐火煉瓦を、前記支持体の前記外表面を外側にして筒状に組み上げ、溶鋼を流通させる流通経路を有する定形耐火物層を形成する定形耐火物層形成工程と、
前記定形耐火物層の外側に筒状の芯金を配置し、該芯金と前記支持体の外表面とを金属製の連結部材で連結する連結工程と、
前記芯金の外周面、前記芯金の端部、前記支持体の前記外表面、及び前記連結部材を被覆するように、前記定形耐火物層の端面と略同一の高さの不定形耐火物層を形成する不定形耐火物層形成工程と
を具備することを特徴とする浸漬管の製造方法。
【請求項１】
筒状の芯金、及び、該芯金の内側に溶鋼を流通させる流通経路を有する定形耐火物層を備えた浸漬管であって、
前記定形耐火物層は不焼成耐火煉瓦によって構成されると共に、浸漬管下端まで達しており、
板状に形成され、外表面が前記定形耐火物層から露呈するように前記定形耐火物層に埋設されている金属製の支持体と、
該支持体の前記外表面と前記芯金とを連結する金属製の連結部材と
前記芯金の外周面、前記芯金の下端、前記支持体の前記外表面、及び前記連結部材を被覆する不定形耐火物層と
を具備することを特徴とする浸漬管。
【請求項２】
前記支持体は、内側に向けて突出し前記定形耐火物層に埋設されている複数の係止部を具備することを特徴とする請求項１に記載の浸漬管。
【請求項３】
前記係止部は、前記支持体に設けられた切込み線に囲まれた部分が引き起こされた切起こし部を具備する
ことを特徴とする請求項２に記載の浸漬管。
【請求項４】
板状に形成された金属製の支持体を、成形型内に前記支持体の外表面が前記成形型の内表面に当接するように配置し、不焼成耐火煉瓦用の耐火材料を前記成形型内に充填し加圧成形することにより、前記支持体が前記外表面を除いて耐火材料層に埋設された成形体を得る成形工程と、
前記成形体を乾燥させ、前記支持体が一体化された不焼成耐火煉瓦を得る乾燥工程と、
複数の前記不焼成耐火煉瓦を、前記支持体の前記外表面を外側にして筒状に組み上げ、溶鋼を流通させる流通経路を有する定形耐火物層を形成する定形耐火物層形成工程と、
前記定形耐火物層の外側に筒状の芯金を配置し、該芯金と前記支持体の外表面とを金属製の連結部材で連結する連結工程と、
前記芯金の外周面、前記芯金の端部、前記支持体の前記外表面、及び前記連結部材を被覆するように、前記定形耐火物層の端面と略同一の高さの不定形耐火物層を形成する不定形耐火物層形成工程と
を具備することを特徴とする浸漬管の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−１９１３２９（Ｐ２００９−１９１３２９Ａ）
【公開日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３４６９０（Ｐ２００８−３４６９０）
【出願日】平成２０年２月１５日（２００８．２．１５）
【出願人】（０００２２０７６７）東京窯業株式会社 (211)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月１５日（２００８．２．１５）
【出願人】（０００２２０７６７）東京窯業株式会社 (211)
【Ｆターム（参考）】
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