專利名稱：熔融金屬容器中的熔融金屬的排出口和具有該排出口的轉(zhuǎn)爐的操作方法及熔融金屬排出 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于從轉(zhuǎn)爐等熔融金屬容器排出熔融金屬的排出口，特別是由可以更換的套筒狀耐火物組成的排出口和具有該排出口的轉(zhuǎn)爐的操作方法及套筒狀耐火物的更換裝置。
背景技術(shù)：
在精煉以鋼水為代表的熔融金屬時(shí)，用澆包那樣的移送容器把高溫的熔融狀態(tài)的金屬運(yùn)到象轉(zhuǎn)爐那樣的精煉爐中，由移送容器轉(zhuǎn)移該熔融金屬進(jìn)行精煉，然后將精煉結(jié)束后的熔融金屬再次排向移送容器，搬運(yùn)到下一工序。
這樣的精煉爐的處理周期基本上由熔融金屬的接受、精煉、排出這三個(gè)工序組成。對于該精煉爐處理周期的時(shí)間，在作為代表例的制鋼用轉(zhuǎn)爐的情況下，鐵水的接受(接受鋼水)大約需5分鐘，精煉(吹煉)大約需30分鐘，排出(出鋼)大約需7.5分鐘，整個(gè)處理周期需要約42.5分鐘。
這樣，在該制鋼用轉(zhuǎn)爐的整個(gè)處理周期中，接受鋼水時(shí)間占的比例大約為12％，出鋼時(shí)間約占18％。該接受鋼水和出鋼，即接受和排出僅是搬運(yùn)熔融金屬的工序，該熔融金屬的搬運(yùn)所需的時(shí)間與轉(zhuǎn)爐的基本機(jī)能沒有直接的關(guān)系，是俗稱的所謂浪費(fèi)時(shí)間。因而，在精煉工序中，縮短該熔融金屬的搬運(yùn)所需的時(shí)間，將會提高轉(zhuǎn)爐的操作效率、可以增加每一座轉(zhuǎn)爐的年精煉處理量，并與提高生產(chǎn)率、進(jìn)而降低成本有關(guān)。
可是，在該精煉工序中，為了縮短接受和排出所需要的時(shí)間，不僅要縮短接受和排出的時(shí)間，還存在一些必須分別逐個(gè)留意的事項(xiàng)。
首先，由移送容器向轉(zhuǎn)爐移送熔融金屬的接受工序是使移送容器傾斜、把熔融金屬注入到轉(zhuǎn)爐中的工序，必須進(jìn)行流量控制那樣的細(xì)致的管理，以不傷害轉(zhuǎn)爐內(nèi)襯耐火物。另外，在把熔融金屬從轉(zhuǎn)爐移到移送容器的排出工序中，必須不使在精煉工序中產(chǎn)生的大量熔渣流向移送容器。與此同時(shí)，必須進(jìn)行如下排出，以在流出時(shí)不在熔融金屬的噴出流中發(fā)生湍流而卷入包含在外部大氣中的氧、從而導(dǎo)致熔融金屬氧化、使品質(zhì)顯著下降。
這樣，為容易對應(yīng)精煉用金屬的接受和排出時(shí)各自不同的管理?xiàng)l件，具有分別設(shè)置熔融金屬的接受部和排出口的轉(zhuǎn)爐。而在這樣的轉(zhuǎn)爐中形成以下的結(jié)構(gòu)，即，通過排出口使流出熔渣減少，且排出口的內(nèi)徑或開口面積被限定以使排出流盡可能為層流。
當(dāng)采用轉(zhuǎn)爐時(shí)，作為排出口的出鋼口由于高溫鋼水的急劇流動，化學(xué)、機(jī)械方面顯著損耗，出鋼口的口徑慢慢擴(kuò)大。當(dāng)該出鋼口的開口面積慢慢擴(kuò)大時(shí)，排出流量增大，從而排出時(shí)間縮短。
但是，若出鋼口的開口面積擴(kuò)大到規(guī)定的面積，由于急劇流動，在出鋼口的周圍發(fā)生渦流，卷入鋼水表面的熔渣，從而將大量的熔渣排向移送容器。由于該熔渣對金屬的品質(zhì)產(chǎn)生惡劣的影響，故必須避免熔渣的卷入和一下子大量排出鋼水。
也就是說，在開口面積達(dá)到容許上限時(shí)，或出鋼時(shí)間達(dá)到該容許下限時(shí)，必須把出鋼口換成新品，使出鋼口的內(nèi)徑即開口面積回到初始條件。在出鋼口的耐火物在每次出鋼時(shí)熔損而導(dǎo)致開口面積擴(kuò)大時(shí)，設(shè)有開口面積的容許上限。出鋼時(shí)間隨著開口面積的增大而縮短，根據(jù)規(guī)定開口面積的容許上限和出鋼時(shí)間的關(guān)系規(guī)定出鋼時(shí)間的容許下限。
另外，為了防止出鋼時(shí)的熔渣的流出，一般不設(shè)置阻塞鋼水和熔渣流的閥等，而是通過轉(zhuǎn)爐自身的傾動或調(diào)整轉(zhuǎn)動的時(shí)間來進(jìn)行。這樣，由于實(shí)際出鋼時(shí)的防止熔渣流出的操作是在檢測在鋼水流中卷入熔渣后使轉(zhuǎn)爐自身傾動或轉(zhuǎn)動而進(jìn)行的，故不可避免有一定量的熔渣排向鋼水的移送容器。
而向該移送容器排出的熔渣的量大致與出鋼口的開口面積成比例，也由轉(zhuǎn)爐的傾動或轉(zhuǎn)動速度的能力左右。因此，為了使向移送容器排出的熔渣的量為一定量以下，必須考慮轉(zhuǎn)爐的設(shè)備能力、設(shè)定出鋼口的開口面積的上限值。另外，用于使該熔渣的量為一定量以下的出鋼口的開口面積的容許上限值也根據(jù)轉(zhuǎn)爐的設(shè)備能力發(fā)生變化。
而且，由出鋼口的熔損導(dǎo)致開口面積達(dá)到容許上限時(shí)的出鋼口的更換需要長時(shí)間，在此期間轉(zhuǎn)爐不得不停止操作，這樣，使精煉量(生產(chǎn)量)下降。
因此，以前一直采取用于縮短更換出鋼口的時(shí)間的各種對策。例如在專利文獻(xiàn)1中，公開了由能更換出鋼口的套筒狀耐火物形成的結(jié)構(gòu)，通過更換該套筒狀耐火物，實(shí)現(xiàn)縮短出鋼口的更換時(shí)間。而且，公開了選擇對金屬的流出損耗小的壽命長的材質(zhì)，以使該套筒狀耐火物的更換頻率變小。
另外，為了使這樣的套筒更換速度加快，也研究了例如在專利文獻(xiàn)2或?qū)＠墨I(xiàn)3中公開的當(dāng)更換澆口盤中的噴嘴時(shí)、采用由新的噴嘴推出舊噴嘴的方式。
可是，在上述現(xiàn)有的更換套筒狀耐火物的方式中，為了實(shí)現(xiàn)套筒狀耐火物其本身壽命更長，新品的出鋼口徑具有與可以容許的最長流出時(shí)間相應(yīng)的小直徑，壁厚設(shè)計(jì)得較厚。通常在轉(zhuǎn)爐中設(shè)計(jì)出鋼口徑(內(nèi)徑)，以使新品的出鋼口面積為流出面積上限的大約一半，或新品的流出時(shí)間約為流出時(shí)間下限的兩倍。
因此，對于例如用于使用200爐的套筒狀耐火物，最初的出鋼時(shí)間長達(dá)10分鐘，在使用末期，出鋼時(shí)間變短到5分鐘左右，即用出鋼時(shí)間的總和/套筒狀耐火物的使用次數(shù)所表示的平均出鋼時(shí)間為7.5分鐘。
此時(shí)，若假設(shè)熔渣沒有混入轉(zhuǎn)爐中的最短出鋼時(shí)間為5分鐘，就會產(chǎn)生2.5分鐘/爐的出鋼時(shí)間的浪費(fèi)。
而且，更換套筒狀耐火物所需要的時(shí)間現(xiàn)在通常一般需要50分鐘～100分鐘，平均需要75分鐘。另外，套筒狀耐火物的壽命是150～250爐，平均200爐是限度。在通常的煉鋼廠中，一般對于容量為300噸的轉(zhuǎn)爐1來說，出鋼間隔(tap-to-tap)平均是40分鐘，一年大約精煉12,000爐鋼。若假設(shè)套筒狀耐火物的壽命為平均200爐，更換次數(shù)為60次/年，更換所需的時(shí)間為平均75分鐘/次時(shí)，更換所需要的一年間停止操作的時(shí)間大約達(dá)到4,500分鐘、75小時(shí)。
如果能把該套筒狀耐火物更換所需要的時(shí)間縮短到一半的平均37.5分鐘，更換所需的一年間停止操作的時(shí)間成為一半、大約為2,250分鐘、37.5小時(shí)，與之相應(yīng)地可以增加轉(zhuǎn)爐的工作，生產(chǎn)量也增加。另外，如果套筒狀耐火物的壽命延長到兩倍的平均400爐，則在更換次數(shù)成為一半的30次/年，更換所需要的時(shí)間平均為75分鐘/次時(shí)，更換所需要的一年間停止操作的時(shí)間同樣成為一半的大約2,250分鐘、37.5小時(shí)，與之相應(yīng)地可以增加轉(zhuǎn)爐的工作，生產(chǎn)量也增加。
可是，該套筒狀耐火物由于使用灰漿等不定形耐火物，牢固地?zé)Y(jié)在轉(zhuǎn)爐內(nèi)襯耐火物上，且不得不在高溫下進(jìn)行更換作業(yè)，故將更換時(shí)間進(jìn)一步縮短是極其困難的。
在此，也考慮過把上述專利文獻(xiàn)2和3記載的噴嘴更換裝置用于轉(zhuǎn)爐出鋼口的套筒的更換，但由于轉(zhuǎn)爐的情況和澆口盤的情況不同，鋼水的溫度一般說來也高達(dá)50～100℃，而且連續(xù)操作，故裝置的耐熱性存在問題。特別是用于壓接澆口盤噴嘴的彈簧和用于使?jié)部诒P噴嘴向水平方向滑動的油缸等受熱劣化。另外，也考慮過安裝冷卻裝置，但由于轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)動，故具有冷卻裝置復(fù)雜且大型的問題。
另一方面，例如在專利文獻(xiàn)4中記載有滑動噴嘴裝置，使用具有超過需要的大孔徑的板磚(プレ一トれんが)，部分地開閉噴嘴孔徑、進(jìn)行控制，通常通過形成最合適的流量，從而使平均出鋼時(shí)間縮短。
可是，在轉(zhuǎn)爐的情況下，與澆包和澆口盤的滑動噴嘴裝置的情況不同，由于鋼水的溫度一般說來也高達(dá)50～100℃，而且流量多達(dá)5～10倍，故對耐火物的損傷大，耐火物的壽命短，從而必須頻繁地更換耐火物，反而存在操作效率下降的問題。而且，由于通過多個(gè)板磚的噴嘴孔的節(jié)流來進(jìn)行流量控制，故存在排出的鋼水流紊亂、使空氣卷入鋼水中的問題。
專利文獻(xiàn)1日本特開平5-195038號公報(bào)專利文獻(xiàn)2日本特開2001-150108號公報(bào)專利文獻(xiàn)3日本特開平10-286658號公報(bào)專利文獻(xiàn)4日本特公昭55-38007號公報(bào)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的課題在于，找出用于縮短以轉(zhuǎn)爐為代表的熔融金屬容器中的熔融金屬排出口的平均排出時(shí)間的方法，特別是縮短使用了套筒狀耐火物的熔融金屬排出口的平均排出時(shí)間的方法，由此提高轉(zhuǎn)爐等的操作效率。
另一課題在于提供一種緊湊的排出口，其在裝有成為熔融金屬排出口的套筒狀耐火物的熔融金屬容器中，可以更簡單地更換套筒狀耐火物，而且耐熱性好。
再一課題在于提供一種在上述排出口中可以簡單地更換套筒狀耐火物的套筒更換裝置。
本申請發(fā)明者認(rèn)為在現(xiàn)有的熔融金屬排出口的套筒狀耐火物中，通過在從最初某種程度的內(nèi)孔截面積大的狀態(tài)下開始使用，可以縮短平均排出時(shí)間。
由于最初使用內(nèi)孔截面積大的套筒而導(dǎo)致壽命變短，存在更換頻率高的問題，但把排出口的套筒狀耐火物沿上下方向一分為二，只頻繁更換下方套筒、即下部套筒就可以解決該問題。即，通過分成兩個(gè)，使下部套筒小，容易處理，從而使更換時(shí)間變短。因此，明白了平均出鋼時(shí)間縮短的優(yōu)點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于更換時(shí)間增加。另外，由于上部套筒的壽命反而變長，可以獲得上部套筒的更換頻率變短的效果。
而且，存在耐熱性問題的下部套筒壓接用的彈性體與下部套筒形成一體，從而每次更換下部套筒都可以更換，使耐熱性提高。具體地說，將下部套筒保持在金屬框體上，該金屬框體與下部套筒壓接用的彈性體形成整體的單元。
本發(fā)明的熔融金屬容器中的熔融金屬排出口由上部套筒和可拆裝地設(shè)在該上部套筒下端部的下部套筒構(gòu)成。而且，分別由具有成為熔融金屬排出口的內(nèi)孔的耐火物組成，可以在整體成形的耐火物或組合多個(gè)耐火物的狀態(tài)下使用。上部套筒裝在覆蓋熔融金屬容器的內(nèi)襯耐火物上，比下部套筒耐用性長，例如由具有和現(xiàn)有的套筒狀耐火物相同程度或超過其的壽命的高耐用性的材料形成。
熔融金屬的流量控制主要通過在狹小的范圍內(nèi)管理設(shè)計(jì)成理想的熔融金屬排出時(shí)間的下部套筒的內(nèi)孔截面積而進(jìn)行。其更換頻率比上部套筒高，是其2～50倍。該更換頻率由更換所需要的時(shí)間和所使用的耐火物的耐用性及成本等左右。由于在更換時(shí)間短且耐火物的成本低時(shí)，更換頻率變高，故可以使平均出鋼時(shí)間接近理想的時(shí)間。因此，上部套筒也能將耐用性延長到現(xiàn)有產(chǎn)品以上。
在本發(fā)明中，新設(shè)置時(shí)的上部套筒的內(nèi)孔截面積和新設(shè)置時(shí)的下部套筒的內(nèi)孔截面積以下部套筒的使用后更換時(shí)的內(nèi)孔截面積為基準(zhǔn)確定。下部套筒的使用后更換時(shí)的內(nèi)孔截面積是指隨著爐次數(shù)的增加，下部套筒的內(nèi)孔由熔損而擴(kuò)大，使用者判斷達(dá)到壽命而更換的下部套筒的內(nèi)孔截面積。
例如，在制鋼用轉(zhuǎn)爐的情況下，在主要根據(jù)防止熔渣卷入的理由來確定出鋼時(shí)間的下限的情況下，在到達(dá)規(guī)定的出鋼時(shí)間時(shí)，換成新的下部套筒。另外，也有不用出鋼時(shí)間而由熔渣卷入的狀況決定下部套筒的壽命的情況。
本發(fā)明所說的內(nèi)孔截面積意味著在套筒中實(shí)際限制流速的部分的內(nèi)孔截面積，是內(nèi)孔最窄部的截面積。另外，也有在內(nèi)孔中有臺階或有凹凸等部分而使內(nèi)孔變窄的情況等，在這種情況下是指實(shí)際限制流量的部分的內(nèi)孔截面積。
在本發(fā)明中，新設(shè)置時(shí)的下部套筒的內(nèi)孔截面積最好為使用后更換時(shí)的內(nèi)孔截面積的60～98％，為67～97％則更好。若內(nèi)孔截面積不足60％，則熔融金屬排出所需的時(shí)間變長，縮短平均排出時(shí)間的效果小，若超過98％，則下部套筒的的更換頻率過高，更換所需時(shí)間的浪費(fèi)比例加大，不能期待轉(zhuǎn)爐等的操作效率提高。在此所謂新設(shè)置時(shí)是指剛換成新的下部套筒后，也就是未使用的狀態(tài)。
如上所述，由于主要在下部套筒中控制流量，故上部套筒即使對內(nèi)孔截面積不特別限制，也可以獲得本發(fā)明的效果。即，這是因?yàn)橛捎谏喜刻淄驳氖褂么螖?shù)可以飛快地增加，例如即使新設(shè)置時(shí)的內(nèi)孔截面積比新設(shè)置時(shí)的下部套筒的內(nèi)孔截面積小，只要使用次數(shù)增加下去也能獲得控制下部套筒的流量的效果。然而，為了使本發(fā)明的效果更大，新設(shè)置時(shí)的上部套筒的內(nèi)孔截面積具體來說最好是使用后的下部套筒的內(nèi)孔截面積的85～200％。若不足85％，則熔融金屬的排出時(shí)間過長，若超過200％，則在處理方面不方便。而且，更好的是使新設(shè)置時(shí)的下部套筒的內(nèi)孔截面積經(jīng)常在比上部套筒的內(nèi)孔截面積小的狀態(tài)下使用，可以使平均出鋼時(shí)間更短。
在本發(fā)明中，下部套筒可以由將金屬框體固定在熔融金屬容器上的保持部的軌部支撐，用彈性體被壓縮時(shí)的反力壓接在上部套筒上，通過使其沿軌部的長邊方向移動，可在上部套筒上進(jìn)行拆裝。另外，可以在軌的長邊方向的前端和后端設(shè)置緩和彈性體的壓縮的傾斜面。而且，為了在上部套筒的下端面拆裝自由地設(shè)置下部套筒，最好使上部套筒的下端部處于比熔融金屬容器的外面稍稍突出的狀態(tài)。
用于更換該下部套筒的本發(fā)明的套筒更換裝置排成一列地包括保持新下部套筒的新套筒保持部；支撐在軌部上、收容壓接在上部套筒上的下部套筒的當(dāng)前套筒收容部；保持更換后的舊的下部套筒的舊套筒保持部。同時(shí)還包括把保持于新套筒保持部的新下部套筒向當(dāng)前套筒收容部推出的促動器。而且，促動器通過向當(dāng)前套筒收容部推出新的下部套筒，使新的下部套筒支撐在軌部上、與上部套筒壓接，壓接在上部套筒上的舊下部套筒被推向舊套筒保持部并被保持。
該套筒更換裝置保持在控制器上并能移動，而且具有能裝入設(shè)在熔融金屬容器側(cè)的導(dǎo)向喇叭口中的導(dǎo)桿，在下部套筒更換時(shí)，通過控制器的操作可以將導(dǎo)桿裝入導(dǎo)向喇叭口并定位。
可以使在熔融金屬容器中的熔融金屬的排出時(shí)間在沒有卷入熔渣等的狀態(tài)下最短，另外可以通過高效率地進(jìn)行排出口的更換來大幅提高熔融金屬容器的操作效率。
另外，如果使耐熱性存在問題的下方套筒壓接用的彈性體與下部套筒一體化，就可以在每次更換下部套筒時(shí)都能更換彈性體，提高作為排出口整體的耐熱性。


圖1用剖面表示本發(fā)明的熔融金屬的排出口的概況；圖2表示圖1所示的下部套筒的更換狀態(tài)；圖3表示使用了本發(fā)明的熔融金屬的排出口的下部套筒的更換狀態(tài)；圖4表示作為比較例的熔融金屬的排出口；圖5表示比較例情況的下部套筒的更換狀態(tài)；圖6表示本發(fā)明的熔融金屬的排出口和套筒更換裝置的另一實(shí)施例；圖7表示圖6的排出口的上部側(cè)；圖8表示下部套筒，(a)是平面圖、(b)是(a)的A-A剖面圖、(c)是(a)的B-B剖面圖；圖9表示上部套筒的主要部分；圖10表示使下部套筒壓接在上部套筒上的狀態(tài)；圖11表示用套筒更換裝置進(jìn)行下部套筒的更換作業(yè)的要領(lǐng)，(a)是平面圖、(b)是側(cè)面圖；圖12表示下部套筒的更換要領(lǐng)。
具體實(shí)施例方式
下面，根據(jù)將本發(fā)明用于制鋼用轉(zhuǎn)爐的出鋼口的實(shí)施例，說明本發(fā)明的實(shí)施方式。
實(shí)施例圖1是本發(fā)明的轉(zhuǎn)爐的出鋼口的剖面圖，表示使轉(zhuǎn)爐傾動以使出鋼口31的中心軸成為垂直的狀態(tài)。出鋼口31由裝在轉(zhuǎn)爐的內(nèi)襯的耐火物上的上部套筒32和可拆裝地設(shè)在其下端部的下部套筒33構(gòu)成，分別表示在放置有新品的狀態(tài)下使用前的狀態(tài)。
上部套筒32由筒狀的耐火物34和設(shè)在下端的具有噴嘴孔的板狀耐火物35構(gòu)成，其下端部從轉(zhuǎn)爐的外面36突出，其與承力磚37之間用灰漿固定。下部套筒3由筒狀耐火物38和設(shè)在上端的具有噴嘴孔的板狀耐火物39構(gòu)成，保持在設(shè)于上部套筒的下端部上的下部套筒更換裝置40上，下部套筒的上端面壓接在上部套筒的下端面上。下部套筒更換裝置40固定在轉(zhuǎn)爐的鐵皮上，通過沒有圖示的彈性體向上部套筒的方向推壓并保持下部套筒。若在該狀態(tài)下重復(fù)使用，則下部套筒的內(nèi)徑一點(diǎn)點(diǎn)地?cái)U(kuò)大，達(dá)到使用界限。此時(shí)，新設(shè)置時(shí)的上部套筒的內(nèi)孔截面積設(shè)計(jì)成為使用后更換時(shí)的下部套筒的內(nèi)孔截面的88％。
成為使用界限的下部套筒33，如圖2所示，更換成新的下部套筒41。用于此的更換裝置利用在日本特開2002-346705號公報(bào)中公開的浸漬噴嘴更換裝置。即形成如下結(jié)構(gòu)，通過用液壓缸等驅(qū)動裝置水平地推壓新的下部套筒41，推出舊的下部套筒33，可以換成新的下部套筒41。具體地該更換裝置包括設(shè)在轉(zhuǎn)爐側(cè)面以收容上部套筒的保持金屬框、具有滑動面的隔著上部套筒相對設(shè)置的彈簧部(未作圖示)、與彈簧部連接并向上方施力的多個(gè)鍵盤(未作圖示)和導(dǎo)軌。另外，用于推壓新的下部套筒的推桿和驅(qū)動源不設(shè)在轉(zhuǎn)爐上，在更換時(shí)拆裝。
表1和圖3表示使用了由圖1所示的套筒組成的出鋼口的轉(zhuǎn)爐的操作狀態(tài)。
表1

所使用的下部套筒的使用后更換時(shí)的內(nèi)孔截面積，是測量使用后的四個(gè)下部套筒的內(nèi)孔截面積、由其平均值算出的，為707cm2(內(nèi)徑300mm)，把該內(nèi)孔截面積作為使用后更換時(shí)的內(nèi)孔截面積設(shè)為100％。新設(shè)置時(shí)的上部套筒的內(nèi)孔截面積做成與下部套筒的使用后的內(nèi)孔截面積相同。新設(shè)置時(shí)的下部套筒的內(nèi)孔截面積相對下部套筒的使用后的內(nèi)孔截面積是88％。出鋼次數(shù)使用了200次。平均出鋼時(shí)間表示200次的平均值。上部套筒的長度做成700mm、下部套筒的長度做成300mm。套筒的材質(zhì)在實(shí)施例、比較例中都是氧化鎂炭精粉材料。
圖4是作為比較例的現(xiàn)有例，是用與本發(fā)明相同的轉(zhuǎn)爐整體成形的，表示使用了內(nèi)孔截面積大致一定的一根套筒狀耐火物51的例。該套筒狀耐火物使用200次，使用后更換時(shí)的內(nèi)孔截面積是707cm2(內(nèi)徑300mm)，最初的內(nèi)孔截面積相對使用后是50％。
如圖5所示，由于最初的內(nèi)孔截面積小、為50％，故該比較例1的出鋼時(shí)間長到10分鐘。隨著使用次數(shù)增加，出鋼時(shí)間慢慢變短。結(jié)果，平均出鋼時(shí)間為7.5分鐘。與此相對，在實(shí)施例1的情況中，如圖3所示，若與比較例1相比，由于最初的下部套筒的內(nèi)孔截面積大，為88％，故最初的出鋼時(shí)間也短，為6.25分鐘。因此，平均出鋼時(shí)間為5.63分鐘，如表1所示，比比較例1短1.87分鐘。然而，下部套筒每50爐必須更換，其平均更換時(shí)間是20分鐘。因此，在200爐期間需要更換四次，即，合計(jì)需要80分鐘。從而，在用該轉(zhuǎn)爐出鋼200次時(shí)，可以得到操作效率提高1.87分/次×200次-80分＝294分的優(yōu)點(diǎn)。
因而，由于用該轉(zhuǎn)爐一年工作12000爐，從而一年節(jié)省時(shí)間為294小時(shí)。若用該時(shí)間進(jìn)行精煉，會增加442.5爐/年、132,750噸/年的生產(chǎn)量。
進(jìn)而，根據(jù)該實(shí)施例的結(jié)果，將對改變新設(shè)置時(shí)的下部套筒的內(nèi)孔截面積和下部套筒的更換時(shí)間時(shí)的一年間的操作效率的提高的計(jì)算結(jié)果示于表2。
表2

注1)下部套筒的更換時(shí)間(時(shí)間/年)由(12000/下部套筒的壽命)×下部套筒的更換時(shí)間算出該計(jì)算假設(shè)該轉(zhuǎn)爐一年出鋼12000次。下部套筒的壽命與實(shí)施例1的情況一樣，按損耗速度算出。由該表可知，下部套筒的更換時(shí)間越短，操作效率提高越大，在更換時(shí)間是5分鐘時(shí)，在實(shí)施例2～6和比較例中全都有效果，而更換時(shí)間是10分鐘時(shí)，下部套筒的內(nèi)孔截面積在使用后的下部套筒的內(nèi)孔截面積的98％以上的區(qū)域收不到效果。根據(jù)該結(jié)果可知，若考慮更換時(shí)間的富余，新設(shè)置時(shí)的下部套筒的內(nèi)孔截面積是97～67％更好。通過利用接合銷釘和螺栓連接等現(xiàn)有的連續(xù)鑄造用噴嘴等固定下部噴嘴等的方法可以充分實(shí)現(xiàn)下部套筒的更換時(shí)間為20分鐘。
圖6是表示本發(fā)明的熔融金屬的排出口和套筒更換裝置的另一實(shí)施例的分解立體圖，圖7是表示圖6的排出口的上部側(cè)的立體圖。
圖6、圖7所示的熔融金屬的排出口具有裝在轉(zhuǎn)爐1側(cè)的內(nèi)襯的耐火物上的上部套筒2和可拆裝地安裝在上部套筒2的前端部上的下部套筒3。另外，圖6、圖7所示的轉(zhuǎn)爐在轉(zhuǎn)爐的出鋼口附近，是轉(zhuǎn)爐的一部分。
圖8是表示下部套筒3的圖，(a)是平面圖、(b)是(a)的A-A剖面圖、(c)是(a)的B-B剖面圖。如該圖所示，下部套筒3整體安裝在由外金屬框4a和內(nèi)金屬框4b組成的金屬框體4上。另外，如圖8(c)所示，在外金屬框4a和內(nèi)金屬框4b之間裝有由螺旋彈簧組成的彈性體5，外金屬框4a借助彈性體5使內(nèi)金屬框4b可沿上下方向可移動地對其加以收容。具體地，彈性體5裝在向內(nèi)金屬框4b突出設(shè)置的導(dǎo)引突起6上并保持不向橫方向偏移，內(nèi)金屬框4b的上下方向的移動由圖8(b)中所示的導(dǎo)銷7引導(dǎo)。導(dǎo)引突起6的長度設(shè)定成即使彈性體5在彎曲的范圍內(nèi)收縮也不會與外金屬框4a碰撞。彈性體按同心圓狀設(shè)有總計(jì)10個(gè)。另外，在外金屬框4a中，設(shè)有作為向彈性體5部分導(dǎo)入外部氣體、用于冷卻的外部氣體導(dǎo)入口的冷卻喇叭口(ホ一ン)8。
內(nèi)金屬框4b用設(shè)在其側(cè)部的套筒固定部9保持下部套筒3。套筒固定部9由在前端具有套筒壓緊金屬件9a的螺旋機(jī)構(gòu)組成，用螺旋機(jī)構(gòu)使套筒壓緊金屬件9a前進(jìn)，壓向下部套筒3的側(cè)面，將下部套筒3固定在內(nèi)金屬框4b上。
下部套筒3用耐火物制造，在上面形成與上部套筒2的接合面3a。接合面3a成大致圓形，在側(cè)面具有平行的兩個(gè)平行面3b。該平行面3b與在后述的下部套筒更換時(shí)的移動方向垂直的方向上形成，平行面3b的長度比設(shè)在接合面3a的中心的噴嘴孔3c的直徑大。通過使平行面3b的長度比噴嘴孔3c的直徑大，抑制由更換時(shí)的推壓力導(dǎo)致的下部套筒3的破損。在接合面3a上不設(shè)平行面3b、把接合面3a做成完整的圓形時(shí)，由于接合面3a在和內(nèi)金屬框4b更換時(shí)的移動方向上成點(diǎn)接觸，所以應(yīng)力集中，容易發(fā)生破損。另外，若平行面3b的長度比噴嘴孔3c的直徑短，則在發(fā)生以該平行面3b為起點(diǎn)的裂紋時(shí)，容易通過噴嘴孔3c。
本實(shí)施例的下部套筒3做成整體物，但也能使用由不同的材質(zhì)等分別制造例如包含接合面3a的上部和下部的圓筒部后進(jìn)行接合的部件。另外，若用金屬殼覆蓋外面也能收到抑制破損的效果。
圖9是表示上部套筒2的主要部分的剖面圖。如該圖所示，上部套筒2整體安裝在由外金屬框10a和內(nèi)金屬框10b組成的金屬框體上。外金屬框10a固定在固定于轉(zhuǎn)爐1側(cè)的底板11上，內(nèi)金屬框10b用銷12可相對外金屬框10a沿上下方向稍微移動地安裝著。另外，內(nèi)金屬框10b由設(shè)在其側(cè)部的套筒固定部13保持上部套筒2。由于套筒固定部13與前面說明過的下部套筒2固定用的套筒固定部9具有相同的結(jié)構(gòu)，故省略說明。
上部套筒2與下部套筒3一樣用耐火物制造，在下面形成與下部套筒3的接合面2a。接合面2a如圖7所示，成大致圓形，在側(cè)面具有平行的兩個(gè)平行面2b。該平行面2b在與后述的下部套筒更換時(shí)的移動方向垂直的方向上形成，平行面2b的長度作得比設(shè)在接合面2a的中心的噴嘴孔2c的直徑大。
通過在與轉(zhuǎn)爐1的內(nèi)襯的耐火物之間填充不定形耐火物來保持上部套筒2。
圖10是表示使下部套筒3壓接在上部套筒2的下面的狀態(tài)的主要部分的剖面圖。下部套筒3保持在固定在底板11上的一對保持部14的軌部14a上。在該狀態(tài)下，保持下部套筒3的金屬框體4的外金屬框4a被推向上方，壓縮彈性體5。之后，在彈性體5的反力作用下，內(nèi)金屬框4b與下部套筒3一起被上推，下部套筒3的接合面3a確實(shí)地壓接在上部套筒2的接合面2a上。
另外，保持下部套筒3的金屬框體4能沿著軌部14a的長邊方向滑動，通過使金屬框體4(下部套筒3)沿著軌部14a的長邊方向滑行移動，可以進(jìn)行下部套筒3的更換。在實(shí)施例中，在金屬框體4的外金屬框4a下面和軌部14a的表面上分別設(shè)置襯墊26，在容易滑行移動的同時(shí)使耐磨損性提高。
而且，如圖7所示，軌部14a在長邊方向的兩端部具有傾斜面14b。由于該傾斜面14b向下方傾斜，所以在使金屬框體4(下部套筒3)沿著軌部14a的長邊方向滑行移動時(shí)，在兩端的傾斜面14b部分，金屬框體4的外金屬框4a的提升量變小，從而彈性體5的壓縮得以緩和，下部套筒3對上部套筒2的壓接力變小。因此，可以順利進(jìn)行下部套筒3的更換。
下面，對本發(fā)明的套筒更換裝置進(jìn)行說明。
如圖6所示，套筒更換裝置15在基板19上排成一列地包括在更換套筒時(shí)保持新的下部套筒的新套筒保持部16、收容壓接在上部套筒上的下部套筒3的當(dāng)前套筒收容部17、保持更換后的舊下部套筒的舊套筒保持部18。新套筒保持部16和舊套筒保持部18分別具有可滑動地支撐新的下部套筒和舊的下部套筒的金屬框體的導(dǎo)軌16a、18a。另外，在新套筒保持部16側(cè)設(shè)有由油缸組成的促動器20。
在此，在轉(zhuǎn)爐1側(cè)的底板上，如圖6、圖7所示，以噴嘴孔2c的中心為對角線的中心設(shè)有一對定位用的導(dǎo)向喇叭口21，在套筒更換裝置15的基板19上，在與導(dǎo)向喇叭口21對應(yīng)的位置上設(shè)有一對導(dǎo)桿22。
下面，對用套筒更換裝置15進(jìn)行下部套筒的更換作業(yè)進(jìn)行說明。
圖11是表示用套筒更換裝置15進(jìn)行下部套筒的更換作業(yè)的要領(lǐng)的圖，(a)是平面圖、(b)是側(cè)面圖。而圖12是表示更換下部套筒時(shí)的主要部分的剖面圖。
當(dāng)更換下部套筒時(shí)，通過使新的下部套筒3′滑入導(dǎo)軌16a，事先將其保持在套筒更換裝置15的新套筒保持部16上(參照圖12)。其次，如圖11所示，使用移動臺車23上的控制器24保持套筒更換裝置15，使移動臺車23沿著軌道的軌部25前進(jìn)，從而使套筒更換裝置15接近轉(zhuǎn)爐1。之后，操縱控制器24，一邊進(jìn)行套筒更換裝置15的上下左右方向的位置調(diào)整，一邊把套筒更換裝置15的導(dǎo)桿22裝入設(shè)在轉(zhuǎn)爐1側(cè)的導(dǎo)向喇叭口21，進(jìn)行套筒更換裝置15的定位。
參照圖12對其后的順序進(jìn)行說明，通過使套筒更換裝置15的促動器20前進(jìn)(伸長)，向當(dāng)前套筒收容部17推出保持在新套筒保持部16上的新的下部套筒3′。通過該操作，如圖10所示，新的下部套筒3′置于軌部14a上、壓接在上部套筒2上，壓接在上部套筒上舊的下部套筒3″(參照圖12)向舊套筒保持部18推出，滑到導(dǎo)軌18a上并被保持。通過上述步驟，完成下部套筒的更換。
在實(shí)際的轉(zhuǎn)爐中，在使用本實(shí)施例的排出口結(jié)構(gòu)、用套筒更換裝置實(shí)施更換作業(yè)時(shí)，可以在五分鐘內(nèi)完成更換作業(yè)。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性本發(fā)明不僅適用于制鋼用轉(zhuǎn)爐，也可以用于非鐵精煉用轉(zhuǎn)爐和其它傾動爐。
權(quán)利要求
1.一種熔融金屬容器中的熔融金屬的排出口，其由上部套筒和可拆裝地設(shè)在上部套筒的下端部的下部套筒組成，新設(shè)置時(shí)的下部套筒的內(nèi)孔截面積是使用后更換時(shí)的內(nèi)孔截面積的60～98％。
2.如權(quán)利要求1所述的熔融金屬容器中的熔融金屬的排出口，其特征在于，上部套筒的新設(shè)置時(shí)的內(nèi)孔截面積是使用后更換時(shí)的下部套筒的內(nèi)孔截面積的85～200％。
3.如權(quán)利要求1所述的熔融金屬容器中的熔融金屬的排出口，其特征在于，上部套筒的下端部從熔融金屬容器的外面突出。
4.一種熔融金屬容器中的熔融金屬的排出口，其由上部套筒和可拆裝地設(shè)在上部套筒的下端部的下部套筒組成，下部套筒與用于把下部套筒壓接在上部套筒的彈性體卡合，同時(shí)，保持在與該彈性體形成整體單元的金屬框體上，而且，下部套筒由將金屬框體固定在熔融金屬容器上的保持部的軌部支撐，用彈性體被壓縮后的反力壓接在上部套筒上，通過沿所述軌部的長邊方向移動，可裝拆于上部套筒。
5.如權(quán)利要求4所述的熔融金屬容器中的熔融金屬的排出口，其特征在于，金屬框體具有用于向彈性體導(dǎo)入外部氣體的外部氣體導(dǎo)入口。
6.如權(quán)利要求4所述的熔融金屬容器中的熔融金屬的排出口，其特征在于，所述軌部在其長邊方向的前端和后端具有緩和彈性體的壓縮的傾斜面。
7.如權(quán)利要求4所述的熔融金屬容器中的熔融金屬的排出口，其特征在于，上部套筒和下部套筒的接合面成大致圓形，上部套筒和下部套筒的噴嘴孔設(shè)在接合面的中心，接合面的外形在與下部套筒拆裝時(shí)的移動方向垂直的方向上具有比所述噴嘴孔長的平行面。
8.如權(quán)利要求4所述的熔融金屬容器中的熔融金屬的排出口，其特征在于，新設(shè)置時(shí)的下部套筒的內(nèi)孔截面積是使用后更換時(shí)的內(nèi)孔截面積的60～98％。
9.如權(quán)利要求8所述的熔融金屬容器中的熔融金屬的排出口，其特征在于，上部套筒的新設(shè)置時(shí)的內(nèi)孔截面積是使用后更換時(shí)的下部套筒的內(nèi)孔截面積的85～200％。
10.如權(quán)利要求8所述的熔融金屬容器中的熔融金屬的排出口，其特征在于，上部套筒的下端部從熔融金屬容器的外面突出。
11.一種熔融金屬容器排出口的套筒更換裝置，其用于更換權(quán)利要求4所述的熔融金屬容器中的熔融金屬容器排出口的下部套筒，其特征在于，排成一列地包括保持新的下部套筒的新套筒保持部；收容支撐在所述軌部上、壓接在上部套筒上的下部套筒的當(dāng)前套筒收容部；保持更換后的舊的下部套筒的舊套筒保持部；同時(shí)，包括將保持在新套筒保持部的新下部套筒向當(dāng)前套筒收容部推出的促動器，所述促動器通過向當(dāng)前套筒收容部推出新的下部套筒，使新的下部套筒支撐在所述軌部上與上部套筒壓接，壓接在上部套筒上的舊下部套筒被推向舊套筒保持部并加以保持。
12.如權(quán)利要求11所述的熔融金屬容器排出口的套筒更換裝置，其特征在于，具有保持在控制器上并可移動、能裝入設(shè)在熔融金屬容器側(cè)的導(dǎo)向喇叭口中的導(dǎo)桿，在更換下部套筒時(shí)，通過控制器的操作把導(dǎo)桿裝入導(dǎo)向喇叭口中并進(jìn)行定位。
13.一種轉(zhuǎn)爐的操作方法，所述轉(zhuǎn)爐具有由上部套筒和可拆裝地設(shè)在該上部套筒的下端部的下部套筒組成的熔融金屬的排出口，新設(shè)置的下部套筒的內(nèi)孔截面積是使用后更換時(shí)的下部套筒的內(nèi)孔截面積的60～98％，而且，在轉(zhuǎn)爐操作中，所述下部套筒的內(nèi)孔截面積經(jīng)常維持在上部套筒的內(nèi)孔截面積以下。
14.如權(quán)利要求13所述的轉(zhuǎn)爐的操作方法，其特征在于，將更換設(shè)置了下部套筒時(shí)的上部套筒的內(nèi)孔截面積維持在使用后更換時(shí)的下部套筒的內(nèi)孔截面積的85～200％。
全文摘要
本發(fā)明的課題是，找出用于縮短以轉(zhuǎn)爐為代表的熔融金屬容器中的熔融金屬排出口的平均排出時(shí)間的方法，特別是使用了套筒狀耐火物的熔融金屬排出口的平均排出時(shí)間的方法，由此提高轉(zhuǎn)爐等的操作效率。為了解決該課題，由裝在轉(zhuǎn)爐的內(nèi)襯耐火物上的上部套筒(32)和可拆裝地設(shè)在其下端部的下部套筒(33)構(gòu)成排出口，下部套筒(33)的內(nèi)孔截面積是使用后更換時(shí)的下部套筒的內(nèi)孔截面積的60～98％。
文檔編號F27D3/14GK1993484SQ20058002565
公開日2007年7月4日 申請日期2005年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月29日
發(fā)明者海老澤洋, 船渡淳一, 河野安男 申請人:黑崎播磨株式會社