| 【発明の名称】 |
電気炉用炉蓋 |
| 【発明者】 |
【氏名】宮川 賢二
【氏名】大塩 勝啓
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| 【要約】 |
【課題】電気炉用炉蓋の耐久性を向上させ、長寿命化を図る。
【解決手段】蓋本体１で冷却水通路が形成された水管パネル２の少なくとも内面に、熱膨張を吸収するサーメット溶射層Ａを介して耐熱耐食性のジルコニア系セラミックス溶射層Ｂが形成され、さらに電極７近傍の水面パネル２の内面のジルコニア系セラミックス溶射層Ｂ上に絶縁度が高い耐スパーク性の酸化アルミニウム系セラミックス溶射層Ｃが形成された。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】蓋本体で冷却水通路が形成された水冷パネルの少なくとも内面に、熱膨張を吸収する第１溶射層を介して耐熱耐食性のセラミックス材料からなる第２溶射層が形成され、さらに電極近傍の水冷パネルの内面の第２溶射層上に耐スパーク性の第３溶射層が形成されたことを特徴とする電気炉用炉蓋。
【請求項２】第１溶射層はサーメット溶射層であり、また第２溶射層はジルコニア系セラミックス溶射層であり、さらに第３溶射層は酸化アルミニウム溶射層であることを特徴とする請求項１記載の電気炉用炉蓋。
【請求項３】水冷パネルの内面に、スラグ層の付着形成を補助する多数のスタッドが植設され、これらスタッドの表面にも第１溶射層を介して第２溶射層が形成されたことを特徴とする請求項１または２記載の電気炉用炉蓋。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水冷構造の電気炉用炉蓋に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の電気炉の炉蓋は、水冷構造となっており、複数の水管を並設してパネルを形成したTube To Tube式と、パネル内の空間を仕切板により仕切って冷却水通路に形成した水冷ジャケット式と、複数の水管をフィンにより互いに連結してパネルを形成したメンブレン式とがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、電気炉では精練反応による溶湯温度が約１６００℃で、反応ガス温度が約１３００℃になり、その輻射熱と粉塵を同伴したガス流にさらされるため、水冷していても、高温による酸化、腐食、摩耗が激しく寿命が短いという問題があった。
【０００４】本発明は上記問題点を解決して、長寿命化できる電気炉用炉蓋を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために請求項１記載の発明は、蓋本体で冷却水流路が形成された水冷パネルの少なくとも内面に、熱膨張を吸収する第１溶射層を介して耐熱耐食性ののセラミックス材料からなる第２溶射層が形成され、さらに電極近傍の水冷パネルの内面の第２溶射層上に耐スパーク性の第３溶射層が形成されたものである。
【０００６】上記構成によれば、精練反応により高温の溶湯の輻射熱に晒されるとともに、粉塵を同伴したガス流に接触される水冷パネルの内面に、第１溶射層を介して耐熱耐食性のセラミックス材料からなる第２溶射層を形成したので、第２溶射層セラミックス層を金属製の水管パネルの表面に安定して定着させることができ、耐熱性および耐食性、耐摩耗性を向上させて寿命を向上させることができる。さらに、電極の近傍で水冷パネルとの間にスパークが発生しないように第３溶射層が設けられ、これによりパネルの焼損が防止されて長寿命化に寄与できる。
【０００７】また請求項３記載の発明は、上記構成において、水冷パネルの内面に、スラグ層の付着形成を補助する多数のスタッドが植設され、これらスタッドの表面にも第１溶射層を介して第２溶射層が形成されたものである。上記構成によれば、スタッドにも第１，第２溶射層が形成されることにより、スタッドの耐久性を向上させることができ、精練反応により飛散したスラグを付着堆積させてスラグ層を形成し、炉蓋の長寿命化に寄与することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】ここで、本発明に係る電気炉のTube To Tube式炉蓋の実施の形態を図１〜図５に基づいて説明する。この炉蓋は、円形の蓋本体１が複数の水管パネル（水冷パネル）２を連結して構成され、外周部と内周部にそれぞれ配置されたリングヘッダ３Ａ，３Ｂ間に、分岐ヘッダ４が水管パネル２の上面に半径方向に接続されている。そして、これら水管パネル２はそれぞれ迂回されて冷却水循環通路を形成する水管２ａ同士が連結されて構成され、前記分岐ヘッダ４から図示しない給水管および排水管を介して各水管パネル２の水管２ａに接続されて冷却水が給排出される。これら水管パネル２は、図４に示すように、所定位置に形成された給水口２ｂから冷却水が水管２ａに供給されて水管２ａの冷却水通路を通って循環迂回され、給水口２ｂ近傍の排水口２ｃから排水される。
【０００９】蓋本体１の中央部には、リング状の円形水管５ａからなるインナーリング５を介して耐火材からなる電極用ブロック６が配設されている。そしてこの電極用ブロック６には複数（図では３個）の電極挿入口６ａが形成され、これら電極挿入口６ａに電極７が挿入配置されている。また蓋本体１の一端側に形成された集塵口８には、開口部にリング状の水管９ａからなる集塵口リング９を有する集塵ダクト１０が接続されている。そしてこれらインナーリング５および集塵口リング９の水管５ａ，９ａにも図示しない給水管および排水管が接続されている。
【００１０】これら水管パネル２および集塵口リング９の水管２ａ，９ａの内面には、図３，図５に示すように、所定の太さおよび長さのスタッド１１が一定ピッチで植設されている。水管２ａ，９ａの直径がたとえば７０ｍｍの場合では、スタッド１１は直径が１０ｍｍで長さが２５ｍｍに形成され、θ＝３０〜６０゜隔てて所定ピッチｄで植設されている。これらスタッド１１は、精練反応においてスピッティングにより飛散したスラグを付着堆積させてスラグ層を形成するのを補助しており、付着堆積されたスラグ層により、溶湯の輻射熱を断熱するとともにガス流に同伴した粉塵の直接の接触を防止し、炉蓋の長寿命化をはかっている。
【００１１】本発明に係る溶射層は、第１〜第３溶射層Ａ〜Ｃからなり、第１層Ａは金属系で耐熱性、耐摩耗性に優れ、かつ第２層Ｂとの熱膨張差を緩和して確実な付着を実現するサーメット溶射層で、溶射材としてたとえばＦｅ−Ｃｒ基サーメットやＦｅ−Ｍｏ基サーメットが使用される。また第２溶射層Ｂは、熱に対して安定し、耐熱性および耐食性が高いジルコニア系セラミックス溶射層により形成され、溶射材料としてたとえばＺｒＯ2−Ｙ2Ｏ3が使用される。さらに第３溶射層Ｃは、電極７と水管との間にスパークが生じないように絶縁度の高い酸化アルミニウム溶射層で、溶射材料としてたとえばＡｌ2Ｏ3が使用される。
【００１２】上記第１溶射層Ａおよび第２溶射層Ｂは、水管パネル２の内面全面、インナーリング５の内面、集塵口リング９の内面または集塵口リングと９集塵ダクト１０の内面にそれぞれ溶射されている。また第３溶射層Ｃは、インナーリング５の外周部の水管パネル２で、電極に近い複数本（図では２本）の水管２ａにのみ第３溶射層Ｃが溶射形成されている。これら溶射層Ａ〜Ｃは、たとえば水管２ａの直径が７０ｍｍで厚さが８．０ｍｍの場合、第１溶射層の層厚が約０．５ｍｍ、第２溶射層の層厚が約０．２ｍｍ、第３溶射層の層厚が約０．３ｍｍに形成される。もちろんスタッド１１にもそれぞれ溶射され、スタッド１１の耐熱性およ耐食性、耐摩耗性が向上される。
【００１３】上記実施の形態によれば、水管２ａ，５ａ，９ａによる冷却とともに、第１溶射層Ａおよび第２溶射層Ｂにより、精練反応による高温の輻射熱や粉塵を伴うガス流に対して高耐熱性、耐食性および高耐摩耗性が向上され、従来に比べて長寿命化が図れる。また金属製の水管パネル２の内面全面、インナーリング５の内面、集塵口リング９の内面または集塵口リング９と集塵ダクト１０の内面に、第１溶射層Ａであるサーメット溶射層を介して第２溶射層Ｂであるジルコニア系セラミック溶射層を形成するので、セラミックスと金属（水管）との熱膨張差をサーメット溶射層により緩和させて、高耐熱性および高耐食性のジルコニア系セラミック溶射層を水管パネル２ａ，５ａ，９ａなどの金属部材に良好に付着させることができる。特に、第３溶射層Ｃのセラミック（酸化アルミニウム）は伸びも少なく（靭性がなく）、第２溶射層Ｂの役割により金属部材を良好に付着させる効果が大きい（ジルコニア皮膜の特性として熱障壁皮膜にすぐれている。）。またスタッド１１にも第１，第２溶射層Ａ，Ｂを形成したので、スタッド１１の耐久性を高め、良好にスラグ層を付着させて長寿命化に寄与することができる。
【００１４】さらに電極７近傍の水管パネル２の水管に、第３溶射層Ｃである酸化アルミニウム溶射層を形成したので、電極７と水管２ａとのスパークによる損傷を軽減することができ、長寿命化に寄与できる。なお、上記実施の形態では、Tube To Tube式の水管パネル２を有する炉蓋で説明したが、水冷ジャケット式やメンブレン式であってもよい。
【００１５】
【発明の効果】以上に述べたごとく請求項１記載の発明によれば、精練反応により高温の溶湯の輻射熱に晒されるとともに、粉塵を同伴したガス流に接触される水冷パネルの内面に、第１溶射層を介して耐熱耐食性のセラミックス材料からなる第２溶射層を形成したので、第２溶射層セラミックス層を金属製の水管パネルの表面に安定して定着させることができ、耐熱性および耐食性、耐摩耗性を向上させて寿命を向上させることができる。さらに、絶縁性が高く耐スパーク性の第３溶射層により、電極の近傍で水冷パネルとの間にスパークが発生するのを防止することができ、第３溶射層によりパネルの焼損が防止されて長寿命化に寄与できる。
【００１６】また請求項３記載の発明によれば、スタッドにも第１，第２溶射層が形成されることにより、スタッドの耐久性を向上させることができ、精練反応により飛散したスラグを良好に付着堆積させてスラグ層を形成し、炉蓋の長寿命化に寄与することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１７０４８４
【氏名又は名称】合同製鐵株式会社
【識別番号】０００００５１１９
【氏名又は名称】日立造船株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年１月７日（２０００．１．７） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６８０８７
【弁理士】
【氏名又は名称】森本 義弘
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１９４０７０（Ｐ２００１−１９４０７０Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年７月１７日（２００１．７．１７） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−５８２０（Ｐ２０００−５８２０） |
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