JP6184933B2 - 炉底分割型転炉 - Google Patents

Description

本発明は、炉底分割型転炉に関する。

転炉吹錬は、溶銑が貯留された炉体内部に酸素を供給することにより行われる。このとき、炉体内部の溶銑を攪拌して転炉の処理能力を向上させる観点、および溶銑とともに炉体内に装入される鉄スクラップを速やかに溶解させる観点から、炉体底部からガスを吹き込んで溶銑を攪拌する構造の炉体が一般的に用いられている。

転炉の炉体には、耐火物（レンガ）が内張りされているが、耐火物は転炉の操業によって経時的に損耗する。耐火物の損耗は、炉内において均一でなく、攪拌ガスを流す部位および鉄スクラップを装入する際に鉄スクラップと接触する部位を含む炉底部の損耗が速い。

耐火物の損耗が限界に達すると、転炉の全範囲にわたって耐火物（レンガ）の交換、すなわちレンガを積み直す築炉工事が行われる。この際、損耗が限界に達していないレンガも解体され、新しいレンガが積み直される。また、このような転炉の炉体全範囲にわたる築炉工事は、施工に長時間を要し、その期間中は、転炉の操業ができない。

そのため、転炉炉体の炉底を分割可能に設け、このような炉底を複数個用意しておくことが行われている。これにより、転炉の炉体に装着されていない炉底ユニットに、予めオフラインで新しいレンガを積んでおくことが可能となり、転炉の炉体全範囲のレンガ積み時間を短縮することができ、その短縮時間分、転炉の操業時間を増加させることができる。そして、予めオフラインで積んでおくレンガの数を多くし、築炉工事において積み直すレンガの数を減じるために、炉底ユニットを極力大きくする設計指針も一般的になっている。

このように、耐火物の損耗が速い炉底部については炉底ユニットとして分割して設け、炉底ユニットを交換可能なように構成した炉底分割型転炉は特許文献１、２に開示されている。このように炉底ユニットを交換可能にすることにより、上述したような炉体全範囲のレンガ積時間を短縮する効果のみならず、炉底ユニットの耐火物のみが部分的に損耗した際に、炉底ユニットのみを交換することにより、炉体全体の耐火物をより均一に損耗させた状態まで使い切った後に、築炉工事を行うようにすることができ、築炉工事自体の頻度を減少させることができるといった効果も奏することができる。

実開平１−５８６４７号公報 特開平８−６０２２２号公報

しかしながら、炉底ユニットの大きさが大きくなればなるほど、炉底ユニットを取り付ける際の施工難易度が高くなり、かつ、交換時間も長くなってしまう。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、分割可能な炉底ユニットの大きさを極力大きくしつつ、炉底ユニットの交換の際に難易度の高い長時間の作業を軽減することができる炉底分割型転炉を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明は、以下の（１）〜（６）を提供する。

（１） 分割可能な炉底ユニットが炉底に装着された炉体を有する炉底分割型転炉であって、
前記炉底ユニットは、外側部分を構成する第１の炉底部材と、内側部分を構成し、前記第１の炉底部材に分割可能に装着された少なくとも一つの第２の炉底部材とを有し、
前記第１の炉底部材および前記第２の炉底部材は、それぞれ攪拌ガスを炉内に吹きだすための第１の羽口群および第２の羽口群を備え、
前記第１の炉底部材と前記第２の炉底部材とは、フランジ部により締結され、
前記第１の羽口群に対する第１の管寄は、前記第１の炉底部材のフランジ部と一体に設けられていることを特徴とする炉底分割型転炉。

（２） 前記第１の管寄は、前記第１の炉底部材のフランジ部のウェブに沿って環状に設けられていることを特徴とする（１）に記載の炉底分割型転炉。

（３） 前記第１の管寄は、前記第１の炉底部材のフランジ部のフランジの上方に配置されていることを特徴とする（１）または（２）に記載の炉底分割型転炉。

（４） 前記第２の炉底部材が、前記炉底の中央部分にあり、
前記第２の羽口群に対する第２の管寄は、前記第２の炉底部材の中心部分に設けられていることを特徴とする（１）から（３）のいずれかに記載の炉底分割型転炉。

（５） 前記２の管寄に対する前記攪拌ガスの供給は、前記第１の管寄から行われ、
前記第１の管寄は、前記第１の炉底部材の、前記第２の炉底部材側にあるフランジ部に設けられていることを特徴とする（４）に記載の炉底分割型転炉。

（６） 前記第１の管寄と前記第２の管寄とを接続する配管は、前記第１の炉底部材の、前記第２の炉底部材側にあるフランジ部のウェブ、および前記第２の炉底部材の、前記第１の炉底ユニット側にあるフランジ部のウェブを貫通して配置されていることを特徴とする（５）に記載の炉底分割型転炉。

本発明によれば、分割可能な炉底ユニットの大きさを大きくして、築炉時間を短縮するという効果を維持しつつ、炉底ユニットの交換の際に難易度の高い長時間の作業を軽減することができる。

図１は本発明の一実施形態に係る炉底分割型転炉の一例を概略的に示す断面図である。 図２は炉体の底部を拡大して示した断面図である。 図３は第１、第２の炉底ユニット７、８に設けられたガス配管を簡略的に示す平面図である。 図４Ａは一実施形態に係る炉底分割型転炉の分割状態を示す断面図である。 図４Ｂは一実施形態に係る炉底分割型転炉の分割状態を示す断面図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る炉底分割型転炉の一例を概略的に示す断面図、図２は炉体の底部を拡大して示した断面図である。

図１および図２に示すように、一実施形態に係る炉底分割型転炉１００は、有底円筒状の炉体１を有する。炉体１には、溶銑が貯留され、さらに鉄スクラップが装入される。炉体１には、炉体１を傾動させるための傾動軸２が設けられている。傾動軸２は支持柱３ａ、３ｂにより回動自在に支持されている。傾動軸２の一端側には、歯車を内蔵した歯車箱４が設けられている。歯車箱４の内部には、傾動軸２の一端に接続された歯車４ａ、歯車４ａを駆動する歯車４ｂが設けられている。歯車４ｂは、駆動装置５の駆動軸６の一端に接続されている。駆動装置５は駆動軸６を回転させ、この回転力を歯車４ｂ、４ａを介して傾動軸２に伝える。これにより、駆動装置５は、炉体１を傾動させる。

炉体１の炉底は、分割可能な炉底ユニット２０が装着されて構成されている。炉底ユニット２０は、外側部分を構成し、環状をなす第１の炉底部材７と、炉底ユニット２０の内側部分を構成し、第１の炉底部材７に分割可能に装着された第２の炉底部材８とを有する。第２の炉底部材８は炉底の中央に位置する。

第１の炉底部材７は、炉体１の炉底以外の部分にフランジ部９により締結されている。また、第２の炉底部材８は、第１の炉底部材７にフランジ部１０により締結されている。

フランジ部９は、炉体１の炉底ユニット以外の部分に取り付けられたウェブ９ａ、およびウェブ９ａ上に設けられた炉体側フランジ９ｂと、第１の炉底部材７に取り付けられたウェブ９ｃ、およびウェブ９ｃ上に設けられた第１の炉底部材側フランジ９ｄとを有している（図２参照）。第１の炉底部材側フランジ９ｄの下面は、炉体側フランジ９ｂの上面に載せられており、図示せぬ締結部材、例えば、ボルトにより両フランジが締結される。これにより、第１の炉底部材７は炉体１の炉底ユニット以外の部分に締結される。また、ボルトを外すと、第１の炉底部材７は、炉体１の炉底ユニット以外の部分から取り外すことができる。

フランジ部１０も同様に、第１の炉底部材７に取り付けられたウェブ１０ａ、およびウェブ１０ａ上に設けられた第１の炉底部材側フランジ１０ｂと、第２の炉底部材８に取り付けられたウェブ１０ｃ、およびウェブ１０ｃ上に設けられた第２の炉底部材側フランジ１０ｄとを有している（図２参照）。第２の炉底部材側フランジ１０ｄの下面を、第１の炉底部材側フランジ１０ｂの上面に載せた状態で、図示せぬボルトにより両フランジを締結する。これにより、第２の炉底部材８は第１の炉底部材７に締結され、ボルトを外すことで、第２の炉底部材８は、第１の炉底部材７から取り外すことができる。

炉体１は、外殻を構成する鉄皮の内側に耐火物であるレンガ１１（１１ａ〜１１ｃ）が内張りされて構成されている。第１の炉底部材７はレンガ１１ａを有し、第２の炉底部材８はレンガ１１ｂを有し、炉体１の炉底ユニット２０以外の部分は、レンガ１１ｃを有している。

炉底分割型転炉１００は、典型的には、上底吹き型転炉である。すなわち、炉体１の上部開口から、溶銑に対して酸素ガスを吹き付けるためのランスが装入され、炉底からは炉体１内の溶銑にアルゴンガス等の攪拌ガスが吹き込まれる。このため、第１の炉底部材７は、溶銑を攪拌する攪拌ガスを炉底から吹き込む複数の羽口１２ａを有し、第２の炉底部材８もまた同様の複数の羽口１２ｂを有している。羽口１２ａ、１２ｂはそれぞれ、炉底側からレンガ１１ａ、１１ｂを貫通し、炉内に達する。羽口１２ａ、１２ｂには、攪拌ガスが図示せぬ攪拌ガス供給機構から、攪拌ガス供給管１３を介して供給される。

図３は、炉底ユニット２０の第１の炉底部材７および第２の炉底部材８に設けられたガス配管を簡略的に示す平面図である。

図３に示すように、炉底の中央部分に位置する第２の炉底部材８においては、その中心部分に管寄１４が配置されている。管寄１４には、攪拌ガス供給管１３が接続されている。管寄１４と複数の羽口１２ｂとの間は、管寄１４と、各羽口１２ｂとを各々接続する攪拌ガス分配管１５ａ〜１５ｄによって接続されている。本例においては、管寄１４に接続する羽口は、第２の炉底部材８に設けられた羽口１２ｂのみとし、攪拌ガス分配管１５ａ〜１５ｄの配置は、第２の炉底部材８のみで完結させる。なお、攪拌ガス供給管１３は、フランジ部１０のウェブ１０ａ、１０ｃを貫通されている（図２参照）。

第２の炉底部材８の周囲に配置される第１の炉底部材７においては、管寄１４とは別個に管寄１６が配置されている。本実施形態において、管寄１６は、第１の炉底部材７と第２の炉底部材８との境界部分であるフランジ部１０に沿ってフランジ部１０と一体に配置されている。具体的には、管寄１６は、フランジ部１０のうち、第１の炉底部材７に取り付けられたウェブ１０ａに沿って一体に配置されている（図２参照）。管寄１６は、フランジ部１０のフランジ１０ｂ、１０ｄの上方に配置されている。

管寄１６は、フランジ部１０に沿って環状となっており、環状の管寄１６には、攪拌ガス供給管１３が接続されている。攪拌ガス供給管１３は、図示せぬ攪拌ガス供給機構から、フランジ部９を超えないように、フランジ部９のウェブ９ａ、９ｃをそれぞれ貫通しつつ、環状の管寄１６に接続される。管寄１６は、複数の羽口１２ａのそれぞれと、攪拌ガス分配管１７ａ〜１７ｈによって接続される。管寄１６の断面形状はＬ字状となっており、ウェブ１０ａおよび第１の炉底部材７の外壁面が管寄１６の側壁を兼ねている。これにより、管寄１６の設置スペースを小さくすることができる。もちろん、管寄１６の断面形状をＣ字状にして、ウェブ１０ａが管寄１６の一つの側壁を兼ねるようにしてもよく、管寄１６自体を筒状に形成してもよい。

また、管寄１６は、第２の炉底部材８の管寄１４への攪拌ガス供給管１３の中継も行う。つまり、第２の炉底部材８の管寄１４に接続される攪拌ガス供給管１３は管寄１６に接続されており、管寄１４には管寄１６を介して攪拌ガスが供給される。

管寄１６は、フランジ部９側に設けても構わないが、フランジ部１０側に設けることが好ましい。管寄１６をフランジ部１０側に設けることにより、管寄１６から攪拌ガスが炉底の円弧に沿って上昇するように流れるようになり、攪拌ガスの制御がしやすくなる。

次に、炉底分割型転炉１００における炉底ユニットの分割・交換動作について説明する。

図４Ａおよび図４Ｂは一実施形態に係る炉底分割型転炉１００の炉底ユニットの分割・交換動作を示す断面図である。

本実施形態では、炉体１の炉底を構成する炉底ユニット２０が、第１の炉底部材７と第２の炉底部材８が一体で分割されるモード、および第２の炉底部材８のみが分割されるモードの２つのモードで分割することが可能である。

炉体１の炉底ユニット２０から炉底の中央部分に対応する第２の炉底部材８のみを分割・交換する際には、図４Ａに示すように、第１の炉底部材７は炉底に装着されたままの状態で、第２の炉底部材８のみを第１の炉底部材７から分割して取り外した後、オフライン作業で予め新しいレンガ１１ｂが積まれていた別の第２の炉底部材８を、第１の炉底部材７の下に移送し、第１の炉底部材７の中央部分に装着する。

炉底ユニット２０の全体を分割する際には、図４Ｂに示すように、炉体１の炉底から炉底ユニット２０全体、すなわち第１の炉底部材７と第２の炉底部材８を分割して取り外した後、オフライン作業で予め新しいレンガ１１ａ、１１ｂが積まれている新しい第１の炉底部材７および第２の炉底部材８からなる炉底ユニット２０を、炉体１の炉底ユニット以外の部分の下に移送して装着し、炉体１を形成する。

従来のように、炉底ユニットを大きく形成して分割するようにした場合、最も損耗しやす炉底の中央部分の耐火物（レンガ）が損耗した際に、炉底ユニット全体を分割して交換する必要があり、その都度、炉底ユニットを取り付ける際の施工難易度が高く、かつ、交換時間も長いという不都合が生じる。

これに対して、本実施形態では、最も損耗しやすい炉底中央部分にある第２の炉底部材８のレンガ１１ｂが損耗した場合には、炉体１の炉底ユニット２０から炉底の中央部分に対応する小径の第２炉底部材８のみを取り外して交換すればよいので、炉底ユニット２０全体を分割して交換する場合に比較して、施工が容易かつ安全であり、さらに、より短時間の作業時間で済む。このため、従来のような、炉底ユニットを取り付ける際の施工難易度が高く、かつ、交換時間も長いという不都合は生じない。

また、第１の炉底部材７のレンガ１１ａは、通常、第２の炉底部材８のレンガ１１ｂが損耗した時点においても使用可能であるため、第２の炉底部材８のみを交換した後、さらに操業可能であり、次に損耗しやすい第１の炉底部材７のレンガ１１ａが損耗した時点で炉底ユニット２０全体を取り外して交換すればよい。このため、施工難易度が高く長時間の大型の炉底ユニット２０全体を交換する作業自体を減少させることができる。

さらに、炉体１の炉底ユニット２０以外の部分のレンガ１１ｃは、通常、第１の炉底部材７のレンガ１１ａが損耗した時点においても使用可能であるため、炉底ユニット２０全体を交換した後、さらに操業可能であり、レンガ１１ｃも損耗した時点で、レンガを積み直す築炉工事（転炉炉修工事）が行われる。したがって、築炉工事は、第２の炉底部材８のみの交換、および炉底ユニット２０全体の交換を経た後に行えばよいので、転炉炉修ピッチを著しく長くすることができる。

さらにまた、第２の炉底部材８を分割可能として炉底ユニット２０自体を大型化することによる不都合を解消したので、炉底ユニット２０（第１の炉底部材７）の径を大きくして、築炉工事の際に積み直されるレンガの数を減じて築炉作業に要する時間を短縮するという効果を維持することができる。

このように本実施形態に係る炉底分割型転炉によれば、分割可能な炉底ユニットの大きさを大きくして、築炉時間を短縮するという効果を維持しつつ、炉底ユニットの交換の際に難易度の高い長時間の作業を軽減することができる。また、さらに転炉炉修ピッチを長くすることができるといった効果も奏する。

ところで、本実施形態では、炉体１の炉底を構成する炉底ユニット２０が、第１の炉底部材７と第２の炉底部材８が一体で分割されるモード、および第２の炉底部材８のみが分割されるモードの２つのモードで分割することが可能であるため、第１の炉底部材７および第２の炉底部材８に設けられる攪拌ガス供給管、攪拌ガス管寄、および攪拌ガス分配管等のガス配管の配置には工夫が必要である。例えば、特に、第１の炉底部材７と第２の炉底部材８との境界部分であるフランジ部１０を横断してガス配管を配置する場合、従来は、ガス配管をフランジ部１０の下方に配置する必要があり、炉体１を傾動させる際の旋回半径の増加につながる。旋回半径が大きくなると、炉体１が、既存設備や、炉体１を搬送する既存の受鋼台車と干渉する可能性がある。

また、フランジ部９、１０を横断して配置する必要があるようなガス配管が増加すると、炉底を分割する作業の際に、ガス配管の取り外し又は分離に長い時間を要することにもなる。

これに対して、本実施形態では、図３に示すように、第２の炉底部材８の管寄１４に接続する羽口は、第２の炉底部材８に設けられた羽口１２ｂのみとし、攪拌ガス分配管１５ａ〜１５ｄの配置は、第２の炉底部材８のみで完結させるようにし、また、第１の炉底部材７の環状の管寄１６に接続する羽口は、第１の炉底部材７に設けられた羽口１２ａのみとし、攪拌ガス分配管１７ａ〜１７ｈの配置についても、第１の炉底部材７のみで完結するようにした。このため、攪拌ガス分配管１５ａ〜１５ｄは、第１の炉底部材７と第２の炉底部材８との境界部分であるフランジ部１０を超えることがなく、かつ攪拌ガス分配管１７ａ〜１７ｈについても、第１の炉底部材７と炉体１の炉底ユニット２０以外の部分との境界部分であるフランジ部９を超えることがない。したがって、第２の炉底部材８を、第１の炉底部材７から取り外す際、および炉底ユニット２０の全体を取り外す際、攪拌ガス分配管の取り外し作業、または分離作業の必要がなくなり、攪拌ガス供給管１３の取り外し作業、または分離作業のみで済むようになる。これにより、ガス配管の取り外し、または分離を短時間で済ませることができる。

また、第１の炉底部材の管寄１６を第１の炉底部材７と第２の炉底部材８との境界部分であるフランジ部１０に沿って、具体的には、フランジ部１０のうち、第１の炉底部材７に取り付けられたウェブ１０ａに沿って、フランジ部１０と一体に配置したので、管寄１６および配管をフランジ１０ｂ、１０ｄの上方に配置することができる。このため、第１の炉底部材７の平面スペースに余裕ができ、炉底ユニット２０の高さ方向の寸法を小さくすることができるので、炉体１の旋回半径を小さくすることができる。

また、第２の炉底部材８および第１の炉底部材７にそれぞれ管寄１４および管寄１６を設け、第２の炉底部材８の管寄１４には、第１の炉底部材７の管寄１６を介して攪拌ガスが供給されるようにして、外側に配置された管寄を中継しながら、中央部分にある管寄まで攪拌ガスを送るようにしたので、複数の管寄ごとに攪拌ガス供給管を各々設けずに済み、ガス配管の複雑化を抑制することができる。

第１の炉底部材７に管寄を設けず、第２の炉底部材８の管寄１４のみとした場合には、羽口１２ａに接続される攪拌ガス分配管１７ａ〜１７ｈについては、羽口１２ｂに接続される攪拌ガス分配管１５ａ〜１５ｄの干渉を受け、ガス配管が複雑化して羽口１２ａの位置や数にレイアウト上の制約が生ずることがあるが、第１の炉底ユニット７に環状の管寄１６をさらに設けることにより、第２の炉底ユニット８の外側にある第１の炉底ユニット７に設けられる管寄１６および攪拌ガス分配管１７ａ〜１７ｈについては、攪拌ガス分配管１５ａ〜１５ｄの干渉を受けることがなく、羽口１２ａの位置や数について、レイアウト上の自由度が増すという利点を得ることもできる。

なお、本発明は上記一実施形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。例えば、上記一実施形態では、上底吹き転炉を例にとって説明したが、炉底から酸素を吹き込む底吹き転炉にも適用することができる。

また、上記実施形態では、炉底ユニットを第１の炉底部材と第２の炉底部材に分割可能にした場合について示したが、炉底ユニットの分割数は３以上であってもよい。

１ 炉体
２ 傾動軸
３ａ、３ｂ 支持柱
４ 歯車箱
４ａ、４ｂ 歯車
５ 駆動装置
６ 駆動軸
７ 第１の炉底部材
８ 第２の炉底部材
９、１０フランジ部
９ａ、９ｃ、１０ａ、１０ｃ ウェブ
９ｂ、９ｄ、１０ｂ、１０ｄ フランジ
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ 煉瓦
１２ａ、１２ｂ 羽口
１３ 攪拌ガス供給管
１４ 管寄
１５ａ〜１５ｄ 攪拌ガス分配管
１６ 管寄
１７ａ〜１７ｈ 攪拌ガス分配管
２０ 炉底ユニット
１００ 炉底分割型転炉

Claims (6)

1. 分割可能な炉底ユニットが炉底に装着された炉体を有する炉底分割型転炉であって、
   前記炉底ユニットは、外側部分を構成する第１の炉底部材と、内側部分を構成し、前記第１の炉底部材に分割可能に装着された少なくとも一つの第２の炉底部材とを有し、
   前記第１の炉底部材および前記第２の炉底部材は、それぞれ攪拌ガスを炉内に吹きだすための第１の羽口群および第２の羽口群を備え、
   前記第１の炉底部材と前記第２の炉底部材とは、フランジ部により締結され、
   前記第１の羽口群に対する第１の管寄は、前記第１の炉底部材のフランジ部と一体に設けられていることを特徴とする炉底分割型転炉。
2. 前記第１の管寄は、前記第１の炉底部材のフランジ部のウェブに沿って環状に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の炉底分割型転炉。
3. 前記第１の管寄は、前記第１の炉底部材のフランジ部のフランジの上方に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の炉底分割型転炉。
4. 前記第２の炉底部材が、前記炉底の中央部分にあり、
   前記第２の羽口群に対する第２の管寄は、前記第２の炉底部材の中心部分に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の炉底分割型転炉。
5. 前記２の管寄に対する前記攪拌ガスの供給は、前記第１の管寄から行われ、
   前記第１の管寄は、前記第１の炉底部材の、前記第２の炉底部材側にあるフランジ部に設けられていることを特徴とする請求項４に記載の炉底分割型転炉。
6. 前記第１の管寄と前記第２の管寄とを接続する配管は、前記第１の炉底部材の、前記第２の炉底部材側にあるフランジ部のウェブ、および前記第２の炉底部材の、前記第１の炉底ユニット側にあるフランジ部のウェブを貫通して配置されていることを特徴とする請求項５に記載の炉底分割型転炉。

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