(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下の詳細な説明では、本発明の完全な理解を提供するように、本発明の実施形態を例示して多くの特定の細部について説明する。しかしながら、かかる特定の細部の説明がなくても1つ以上の実施態様が実施できることは明らかである。また、図面は、簡潔にするために、周知の構造及び装置が略図で示されている。
【0012】
<混銑車の補修方法>
図面を参照して、本発明の一実施形態に係る混銑車1の補修方法について説明する。混銑車1は、溶銑を搬送する搬送容器である。混銑車1は、
図1に示すように、長手方向(
図1における左右方向)に延在する円筒状の直胴部11と、直胴部11の長手方向両端側に先端側の外形が小さくなるように設けられる円錐台状の一対のコニカル部12とを有する。コニカル部12においては、直胴部11と反対側の端の壁部を鏡ともいう。さらに、混銑車1は、直胴部11の長手方向の中央となる中央部には、側面の一部が開口した受銑口13を有する。また、混銑車1は、
図2に示すように、外側に設けられる鉄皮2と、永久レンガ3と、ワークレンガ4と、受銑口耐火物5とを有する。なお、
図2に示す状態は、新しい耐火物を施工した未使用時(稼働前)の混銑車1の状態を示す。
【0013】
永久レンガ3は、鉄皮2の内面に内張り(ライニング)される定形耐火物であり、長手方向からみて受銑口13側を上側として、受銑口13側の反対側である下側に設けられる。
ワークレンガ4は、永久レンガ3の内面及び永久レンガ3が設けられていない鉄皮2の内面に内張りされる定形耐火物である。また、
図2に示すように、受銑口13が設けられる直胴部11の中央部においては、ワークレンガ4は、長手方向からみて、鉄皮2の内側の内周面の円周方向に並んで設けられ、鉄皮2の上側の所定の高さまで積み上げられる。つまり、中央部においては、鉄皮2の受銑口13の周囲となる上側の内面には、ワークレンガ4は設けられず、後述する受銑口耐火物5が設けられる。なお、ワークレンガ4のうち、受銑口13が設けられた中央部、かつ受銑口13側となる上段部のワークレンガ4を上段レンガ41という。上段レンガ41は、後述する除去工程において取り除かれるワークレンガ4であり、除去される範囲に応じて、混銑車1の円周方向の長さ、つまり長手方向から視たワークレンガ4の上側の段数が決まる。
図2では、一例として、上段レンガ41を、上側2段のワークレンガ4としている。
【0014】
受銑口耐火物5は、鉄皮2の内側の受銑口13の周囲に内張りされる耐火物である。受銑口耐火物5は、流し込みによって設けられる不定形耐火物である流し込み不定形耐火物である。受銑口耐火物5は、
図2に示すように、直胴部11の中央部においては、永久レンガ3及びワークレンガ4よりも受銑口13側に設けられ、鉄皮2の上端を覆って設けられる。
【0015】
永久レンガ3、ワークレンガ4及び受銑口耐火物5の材質は、使用に耐えられるものであれば特に限定されず、混銑車等の溶銑の運搬や保持において一般的に用いられるものであれば何を用いてもよい。例えば、永久レンガ3、ワークレンガ4、受銑口耐火物5の材質は、Al
2O
3−SiO
2系としてもよい。なお、永久レンガ3、ワークレンガ4、受銑口耐火物5といった、混銑車1の内部に設けられる耐火物を総称して、内張り耐火物ともいう。また、内張り耐火物について、鉄皮2から内部への方向(鉄皮2の略法線方向)を厚み方向といい、厚み方向への内張り耐火物の長さを厚みという。
【0016】
また、混銑車1は、
図1における左右方向である長手方向の両端を支持する支持装置(不図示)と、この支持機構が載せられる台車(不図示)とをさらに有し、この台車が運搬用の自走式車両へと接続されることで移動可能に構成される。なお、支持装置には、
図2に示す混銑車1の炉体(鉄皮2及び内張り耐火物)を傾転させる傾動機構が設けられる。傾動機構によれば、混銑車1の炉体が長手方向の両端が支持された状態で、長手方向に延びる中心軸を中心に炉体が傾転する。
【0017】
混銑車1は、例えば、製鉄所内にて、高炉から出銑された溶銑を、鉛直方向の上側に向いて配される受銑口13を通じて受けて、内部に収容する。なお、混銑車1において、溶銑を内部に受けることを受銑ともいう。そして、混銑車1は、自走式車両によって運搬されることで、次工程である製鋼工程へと溶銑を搬送する。製鋼工程では、混銑車1の傾動機構によって炉体が傾転し、受銑口13が鉛直方向の下側を向くことによって、混銑車1の下方に溶銑が払い出される。
このような混銑車1では、稼働に伴って、受洗や溶銑の搬送、溶銑の払い出しが繰り返されることで、
図3に示すように、内張り耐火物が消耗し、厚みが減少する。なお、
図3において、点線は、稼働前の内張り耐火物の内面位置を示す。本実施形態に係る混銑車1の補修では、混銑車1の内張り耐火物を補修することで、点線の稼働前の厚みと同程度まで内張り耐火物の厚みを厚くする(中間修理)。
【0018】
本実施形態に係る混銑車1の補修では、まず、
図4(A)に示すように、
図3の状態から、受銑口耐火物5と上段レンガ41とを解体除去する除去工程を行う。除去工程では、直胴部11の中央部の受銑口耐火物5を全て解体除去する。また、除去工程において、解体除去される上段レンガ41の円周方向の長さ(上段レンガ41の幅)、つまり長手方向から視て扇状に設けられたワークレンガ4の外周における受銑口13側の端部からの解体除去される距離は、100mm以上とすることが好ましい。この上段レンガ41の円周方向の長さを100mmとすることで、次工程で設けられる押さえレンガ42が、受銑口耐火物5から押圧力を受けても割れにくくなる。また、補修に要する時間や耐火物に掛かるコストの観点からは、この上段レンガ41の幅を300mm以下とすることが好ましい。
【0019】
除去工程の後、
図4(B)に示すように、上段レンガ41が設けられた位置に、解体除去された上段レンガ41よりも厚み方向への長さが長い、つまり解体除去された上段レンガ41の除去時の厚みよりも厚い押さえレンガ42を設ける(施工する)、第1ライニング工程を行う。押さえレンガ42は、
図2に示す未稼働時の上段レンガ41と同じものである。つまり、第1ライニング工程では、除去工程において解体除去された上段レンガ41の幅の分だけ、押さえレンガ42が残存するワークレンガ4の上側に設けられ、固定される。
【0020】
第1ライニング工程の後、混銑車1の内周面に不定形耐火物を設ける第2ライニング工程を行う。第2ライニング工程では、はじめに、
図4(C)に示すように、未稼働の状態で受銑口耐火物5が設けられていた箇所に、型枠(不図示)を用いて、原料に水を加えた不定形耐火物(流し込み材)を流し込み、乾燥させることで新たな受銑口耐火物5を設ける(施工する)。次いで、第2ライニング工程では、
図4(D)に示すように、上段レンガ41よりも下側のワークレンガ4の内周面に、原料に水を加えた不定形耐火物(吹き付け材)を吹き付け、乾燥させることで、吹き付け補修部6を設ける(施工する)。吹き付け補修部6は、内周面の位置が、
図2に示す未稼働の状態におけるワークレンガ4の内周面となる厚みで設けられる。第2ライニング工程で用いられる不定形耐火物は、使用に耐えられるものであれば特に限定されず、混銑車等の溶銑の運搬や保持において一般的に用いられるものであれば何を用いてもよく、例えばAl
2O
3−SiO
2系としてもよい。
【0021】
なお、上記の除去工程、第1ライニング工程及び第2ライニング工程は、
図5に示す直胴部11の中央部における補修となる。中央部は、長手方向において少なくとも受銑口13を含む範囲であり、
図5のように長手方向において受銑口耐火物5が設けられる範囲までとしてもよい。中央部以外の箇所については、第2ライニング工程での吹き付け材を用いた補修と同様に、混銑車1の内周面に吹き付け材を吹き付けて、乾燥させることで内周面の全面に吹き付け補修部6が設けられる。
【0022】
また、このような混銑車1の補修は、混銑車1の炉体を傾転させて、受銑口13が水平方向に向いた状態として内周面の反面を施工し、その後、炉体を反対側に傾転させて、反対側の内周面を施工するようにしてもよい。さらに、作業の施工する部位に合わせて、さらに細かく混銑車1の炉体を傾転させてもよい。
このような補修をすることで、混銑車1の内張り耐火物の厚みが、未稼働の状態と同程度まで厚くなる。
【0023】
<変形例>
以上で、特定の実施形態を参照して本発明を説明したが、これら説明によって発明を限定することを意図するものではない。本発明の説明を参照することにより、当業者には、開示された実施形態とともに種々の変形例を含む本発明の別の実施形態も明らかである。従って、特許請求の範囲に記載された発明の実施形態には、本明細書に記載したこれらの変形例を単独または組み合わせて含む実施形態も網羅すると解すべきである。
【0024】
例えば、上記実施形態では、第2ライニング工程において、新たな受銑口耐火物5を設けた後に吹き付け補修部6を設けるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、第2ライニング工程において、吹き付け補修部6を設けた後に新たな受銑口耐火物5を設けてもよい。
また、上記実施形態では、除去工程において中央部の受銑口耐火物5を全て解体除去するとしたが本発明はかかる例に限定されない。例えば、除去工程において受銑口耐火物5を解体除去する場合には、中央部の受銑口耐火物5のうち、少なくとも上段レンガ41よりも上側のものが解体除去されればよい。つまり、除去工程において、上段レンガ41よりも上側の受銑口耐火物5のみを解体除去するようにしてもよい。この場合、第2ライニング工程では、残存する受銑口耐火物5よりも上側に新たな受銑口耐火物5が設けられる。
【0025】
さらに、補修方法の変形例として、
図6に示す工程で補修が行われてもよい。
図6に示す変形例では、除去工程として、
図6(A)に示すように、上段レンガ41のみを解体除去する。次いで、第1ライニング工程では、
図6(B)に示すように、上段レンガ41が解体除去された位置に押さえレンガ42を設ける。さらに、第2ライニング工程では、
図6(C)に示すように、押さえレンガ42よりも上方となる受銑口耐火物5の内周面、及び上段レンガよりも下方となる残存するワークレンガ4の内周面に吹き付け材を吹き付け、不定形耐火物である吹き付け補修部6を設けてもよい。
【0026】
さらに、上記実施形態では、押さえレンガ42は、稼働前の上段レンガ41と同じものとしたが、本発明はかかる例に限定されない。押さえレンガ42は、後述する押さえレンガ42による押圧拘束の効果が得られるものであればよく、上段レンガ41と寸法が異なるものであってもよい。例えば、レンガ1段当たりの幅が、上段レンガ41と押さえレンガ42とで異なってもよい。また、使用に耐え得るものであれば、押さえレンガ42の組成や特性等が上段レンガ41と異なってもよい。また、押さえレンガ42の厚みは、少なくとも解体除去後の上段レンガ41の厚みよりも厚ければよい。押さえレンガ42の厚みを少なくとも解体除去後の上段レンガ41の厚みよりも厚くすることで、消耗後のワークレンガ4の内面よりも押さえレンガ42が内側に突出するため、その後設けられる吹き付け補修部6を押圧拘束することができる。押さえレンガ42の厚みが稼働前の上段レンガ41の厚みよりも薄い場合には、第2ライニング工程において、押さえレンガ42の内周面側に、受銑口耐火物5や吹き付け補修部6を設けることで、内張り耐火物の厚みを未稼働の状態と同様にすることができる。なお、押圧拘束の効果としては、上記実施期形態のように、押さえレンガ42の厚みを、稼働前の上段レンガ41と同じとすることで効果が大きくなるため、そのようにすることが好ましい。
【0027】
さらに、上記実施形態では、押さえレンガ42の鉄皮側の端面を、残存するワークレンガ4の鉄皮側の端面と同じ外周面上に配するものとしたが、本発明はかかる例に限定されない。押圧拘束する効果が十分に得られるならば、例えば、押さえレンガ42の鉄皮側の端面を残存するワークレンガ4の鉄皮側の端面の外周面よりも、内側に配してもよい。なお、上記実施形態のように、押さえレンガ42の鉄皮側の端面を、残存するワークレンガ4の鉄皮側の端面と同じ外周面上とすることで、受銑口耐火物5による押圧力が大きくなり、後述する押圧拘束効果が向上する。
さらに、上記実施形態では、補修後の内張り耐火物の厚みを未稼働の状態と同程度にするとしたが、本発明はかかる例に限定されない。混銑車1の使用状況や、吹き付け補修部6の材質等の条件に応じて、補修後の内張り耐火物の厚みを、未稼働の状態よりも厚くしてもよく、薄くしてもよい。
【0028】
<実施形態の効果>
(1)本発明の一態様に係る混銑車1の補修方法は、溶銑を搬送する混銑車1の内張り耐火物を補修する、混銑車1の補修方法であって、混銑車1の内周面の円周方向に並んで設けられた定形耐火物であるワークレンガ4のうち、混銑車1の受銑口13が設けられた長手方向の中央部、かつ受銑口13側となる上段部のワークレンガ4である上段レンガ41を解体除去する除去工程と、混銑車1の内周面の上段レンガ41が設けられた位置に、解体除去された上段レンガ41よりも内張り耐火物の厚み方向への長さが長い定形耐火物である押さえレンガ42を設ける第1ライニング工程と、第1ライニング工程の後、混銑車1の内周面に不定形耐火物を設ける第2ライニング工程と、を備える。
【0029】
従来の吹き付け材を使用した補修方法の場合、
図3に示す内張り耐火物が消耗した状態から、内張り耐火物の内面に吹き付け材を吹き付けて補修する。このため、補修後は
図7に示すように、混銑車1の内面が吹き付け補修部6Aで全て覆われた状態となる。このような状態において混銑車1が繰り返し使用されると、特に吹き付け補修部6Aが膨張収縮を繰り返すこととなる。しかし、吹き付け補修部6Aは、
図7に示すように、受銑口13側の端部が拘束されていないことから、膨張収縮に伴う変形量が大きくなり、亀裂が発生し易くなる。吹き付け補修部6Aに亀裂が発生してしまうと、亀裂が発生した箇所が脱落し、さらなる補修や内張り耐火物の張り替えを要することとなる。
【0030】
しかし、上記(1)の構成によれば、中央部において、押さえレンガ42によって吹き付け補修部6は、円周方向の端部が押圧拘束されるようになる。このため、補修後に混銑車1が繰り返し使用される際には、吹き付け補修部6の膨張収縮に伴う円周方向への変形が抑えられ、亀裂が発生しにくくなる。また、亀裂が発生した場合においても、吹き付け補修部6は周方向に押圧拘束されているため、脱落しにくくなる。
【0031】
(2)上記(1)の構成において、除去工程において上段レンガ41が解体除去され、第1ライニング工程にて押さえレンガ42が設けられる箇所の、円周方向の長さが100mm以上である。
上記(2)の構成によれば、受銑口耐火物5から押圧力を受けても、押さえレンガ42が割れにくくなる。
【0032】
(3)上記(1)または(2)の構成において、除去工程では、中央部の上段レンガ41よりも受銑口13側に設けられる不定形耐火物である受銑口耐火物5をさらに解体除去し、第2ライニング工程では、上段レンガ41よりも受銑口13側に、不定形耐火物を流し込みにより設け、上段レンガ41よりも受銑口13側の反対側に、不定形耐火物を吹き付けにより設ける。
【0033】
上記(3)の構成によれば、補修後の内張り耐火物を例えば
図4(D)に示す状態とすることができる。このような状態では、吹き付け補修部6は、押さえレンガ42と受銑口耐火物5とによって押圧拘束されることとなり、上記(1)の構成における押圧拘束の効果を高めることができる。また、
図7に示すような従来の補修方法と比べて、受銑口耐火物5が一体のものとして形成されるため、受銑口耐火物5における亀裂や脱落の発生も抑制することができる。
【実施例】
【0034】
次に、本発明者らが実施した実施例について説明する。実施例では、容量200トンの混銑車1について、
図2に示す稼働前の状態から、溶銑の搬送及び予備処理に300チャージ(回)使用した後、中間修理として上記実施形態と同様な補修を行った。なお、予備処理とは、溶銑の搬送の途中で、混銑車1中の溶銑に酸化精錬処理等を施す処理である。
実施例では、まず、除去工程にて受銑口耐火物5と上段レンガ41とを解体除去した。解体除去した上段レンガ41は2段であり、1段当たりの幅が100mmであることから、ワークレンガ4の上端から200mmの幅で上段レンガ41が解体除去された。
【0035】
次いで、第1ライニング工程として、押さえレンガ42を施工した。なお、実施例では、押さえレンガ42の段数や1段当たりの幅を変えた2条件(実施例1,2)とした。実施例1では、押さえレンガ42の1段当たりの幅を70mmとして、3段設けることで、210mmの幅で押さえレンガ42を施工した。また、実施例2では、押さえレンガ42の1段当たりの幅を100mmとして、2段設けることで、200mmの幅で押さえレンガ42を施工した。なお、押さえレンガ42の材質は、Al
2O
3−SiO
2系とした。
【0036】
さらに、第2ライニング工程として、受銑口13に型枠を設置して流し込み材を流し込むことで、新しい受銑口耐火物5を施工した。流し込み材の材質は、Al
2O
3−SiO
2系とした。その後、鏡とコニカル部12の全周、及び直胴部11の下側半分について吹き付け材を吹き付けて設け、硬化を確認した後、パネルと突っ張り棒を用いて吹き付け補修部6を養生した。そして、混銑車1を傾転させることで反転させ、残りの部位についても吹き付け材を吹き付けることで施工し、硬化を確認した後、パネルと突っ張り棒を取り外して乾燥を行った。吹き付け補修部6における厚みは、実施例1,2ともに100mmであった。また、吹き付け材の材質は、Al
2O
3−SiO
2系とした。
【0037】
このようにして補修を行った混銑車1について、再稼働させて、次の中間修理までに搬送及び予備処理に使用した回数を調査した。なお、稼働させる際には、内張り耐火物の厚みを確認しながら、脱落が発生した場合や厚みが規定厚みよりも薄くなった場合に、使用不可として再度中間修理を行った。
また、実施例では、比較として、押さえレンガ42を用いない場合(比較例1)と、ワークレンガ4を差し替えることで補修する場合(比較例2)とについても同様に検証した。なお、比較例1では、受銑口耐火物5を除去し、流し込み材にて新たな受銑口耐火物5を設けた後、ワークレンガ4に吹き付け材を設けることで補修を行った。また、比較例2では、受銑口耐火物5については、解体除去せずに吹き付け材を設けることで補修をした。
【0038】
表1に実施例及び比較例における、条件と結果を示す。なお、比較例1の結果は、複数回実施したものであり、次の中間修理までの間隔は最大値となる。また、比較例2の結果も複数回実施したものであり、次の中間修理までの間隔は平均値となる。表1に示すように、比較例1の条件では、直胴部11の中央部の吹き付けによる補修を行った部位にて脱落が発生し、100チャージ以内で次の中間修理となっていた。これに対して、実施例1,2では、次の中間修理までの間隔が150チャージ以上となり、ワークレンガ4の差し替えを行った比較例2と同程度の寿命となることが確認できた。また、実施例1,2では、中間修理に要する期間は比較例1と同じ3日となり、寿命の長い比較例2よりも短くなることが確認できた。
【0039】
【表1】