CN103620332B - 熔融金属容器的炉壁结构及熔融金属容器的炉壁施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种熔融金属容器的炉壁结构，在对所述炉壁的纵断面进行观察，并将从该炉壁中除去了铁皮的厚度尺寸设定为T（mm）时，从镁-碳耐火材料的内表面的位置朝向铁皮，在0.75×T（mm）的位置～0.92×T的位置的厚度方向范围内的位置，配置有在25℃～300℃的范围内的热传导系数为0.01W/（m·K）～0.15W/（m·K）、熔点为1000℃～1400℃、厚度为2mm～10mm的绝热材料。

Description

熔融金属容器的炉壁结构及熔融金属容器的炉壁施工方法

技术领域

本发明涉及熔融金属容器（例如转炉、铁液罐、钢液罐、电炉等）的炉壁结构及熔融金属容器的炉壁施工方法。

背景技术

作为熔融金属容器的转炉由于实施氧吹炼，所以其成为在高温环境下使用，并且不能频繁地实施转炉炉壁中所用的耐火材料的修理。因此，对于耐火材料要求高耐用性（耐熔损性、耐磨损性、耐剥落性），通常其厚度为900mm左右。作为该耐火材料，一般使用镁-碳砖（MgO-C砖）。该镁-碳砖因含有氧化镁而具有高温下的耐火性优良的特性，同时因含有碳而保持一定的热传导系数，而且即使在炉壁的厚度厚时，也具有具备耐剥落性的优良的特性。

可是，如果实施规定次数的脱碳处理，则因炉壁的耐火材料损耗而使残存厚度减薄，所以炉壁寿命具有界限，需要进行将转炉停止而配置新的耐火材料的修炉。因此，对于提高转炉的生产率，重要的是提高炉壁寿命，以往进行了延长寿命的技术研究。例如，专利文献1中公开了添加有硼的镁-碳砖，此外专利文献2中公开了添加有镍的镁-碳砖。这些技术是通过添加物来强化镁-碳砖，提高耐磨损性及耐剥落性。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000-327403号公报

专利文献2：日本特开2006-21972号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，对于专利文献1、2的技术，尽管对延长转炉的耐火材料的寿命具有一定的效果，但是在转炉的使用环境、特别是在炉壁的厚度方向的温度变化（温度梯度）变大的环境下，在从炉壁的厚度方向看时耐火材料产生热膨胀差，耐火材料发生剥落损伤（spalling）。因此，可以延长的寿命具有界限，希望进一步延长寿命。再者，在因转炉的运转率等转炉炉内的温度变动大的情况下，也容易发生热冲击造成的剥落损伤，不能充分延长耐火材料的寿命。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种无论是发生剥落损伤的使用环境，还是在因熔融金属容器内的温度变动大而容易发生剥落损伤的状况下，都能谋求耐火材料的长寿命化的熔融金属容器的炉壁结构及熔融金属容器的炉壁施工方法。

用于解决课题的手段

（1）本发明者们为了通过解决上述课题而达到上述目的反复进行了锐意研究，结果采用了以下构成。

本发明的一个方案是具备内衬有镁-碳耐火材料（magnesia-carbonrefractory）的炉壁的熔融金属容器的炉壁结构，其具备铁皮（steel shell）、内衬于该铁皮的内表面的永久耐火材料、内衬于该永久耐火材料的内表面的绝热材料、以及内衬于该绝热材料的内表面的所述镁-碳耐火材料，其中，在对所述炉壁的纵断面进行观察，并将从所述炉壁中除去了所述铁皮的厚度尺寸以毫米为单位设定为T（mm）时，从所述镁-碳耐火材料的内表面的位置朝向所述铁皮，在0.75×T（mm）的位置～0.92×T的位置的厚度方向范围内的位置，配置有在25℃～300℃的范围内的热传导系数为0.01W/（m·K）～0.15W/（m·K）、熔点为1000℃～1400℃、厚度为2mm～10mm的所述绝热材料。

（2）在上述（1）所述的熔融金属容器的炉壁结构中，所述镁-碳耐火材料的碳量也可以为0.5质量%～15质量%。

（3）本发明的另一个方案是具备内衬有镁-碳耐火材料的炉壁的熔融金属容器的炉壁施工方法，其具备下述工序：将永久耐火材料内衬于铁皮的内表面的工序、将绝热材料内衬于所述永久耐火材料的内表面的工序、以及将所述镁-碳耐火材料内衬于所述绝热材料的内表面的工序，在内衬所述绝热材料的工序中，在对所述炉壁的纵断面进行观察，并将从所述炉壁中除去了所述铁皮的厚度尺寸以毫米为单位设定为Tmm时，从所述镁-碳耐火材料的内表面的位置朝向所述铁皮，在0.75×T（mm）的位置～0.92×T的位置的厚度方向范围内的位置，配置有在25℃～300℃的范围内的热传导系数为0.01W/（m·K）～0.15W/（m·K）、熔点为1000℃～1400℃、厚度为2mm～10mm的所述绝热材料。

（4）在上述（3）所述的熔融金属容器的炉壁施工方法中，也可以：所述熔融金属容器为转炉、而且该转炉的运转率超过0%且在70%以下。

（5）在上述（3）或（4）所述的熔融金属容器的炉壁施工方法中，所述镁-碳耐火材料中所含有的碳量也可以为0.5质量%～15质量%。

发明效果

根据上述（1）或（3）所述的方案，由于从炉壁的工作面在0.75×T～0.92×T的厚度方向范围内的位置、且在镁-碳耐火材料的背面侧，配置热传导系数为0.01～0.15W/（m·K）的绝热材料，所以在炉壁的厚度方向，能够减小镁-碳耐火材料内的温度梯度。由此，能够减小炉壁的厚度方向的镁-碳耐火材料的热膨胀差，从而能够缓和起因于此的剥落损伤。

另外，由于作为绝热材料使用熔点为1000～1400℃、厚度为2～10mm的绝热材料，所以在镁-碳耐火材料的寿命末期耐火材料厚度减薄时，能够利用经由镁-碳耐火材料传递的热将绝热材料熔化。由此，能够在存在有绝热材料的区域发生空隙，从而可使热膨胀的镁-碳耐火材料向铁皮侧移动，使发生在工作面侧的应力降低，能够抑制剥落损伤及镁-碳耐火材料向工作面侧的脱落。

所以，无论是发生剥落损伤的使用环境，还是在因熔融金属容器内的温度变动大而容易发生剥落损伤的状况下，都能使镁-碳耐火材料的损伤成为不是以剥落损伤为主体，而是以熔损或磨损为主体。因此，可以谋求提高终点判定的精度，并且可以谋求炉壁所使用的镁-碳耐火材料的长寿命化。

此外，在上述（2）或（5）的情况下，通过将镁-碳耐火材料的碳量规定为0.5质量%～15质量%，能够比以往降低容易氧化消失的碳量，其结果是，可比以往提高镁-碳耐火材料的耐熔损性。这是因为：通过在镁-碳砖的铁皮侧配置绝热材料，能够减小炉壁的厚度方向的镁-碳砖内的温度梯度，不需要像以往那样增加具有提高镁-碳砖的热传导系数的功能的碳量。

而且，在上述（4）的情况下，在熔融金属容器为转炉、而且转炉的运转率超过0%且在70%以下时，可以更有效地显示出本发明的效果。转炉的运转率下降意味着不能使用转炉的时间延长。也就是说，转炉的运转率超过0%且在70%以下由于是转炉炉内的温度变动增大、在镁-碳耐火材料中容易发生热冲击造成的剥落损伤的状况，所以可以更显著地显示本发明的效果。

附图说明

图1是表示本发明的第1实施方式中的熔融金属容器的炉壁结构的一部分的纵断面图。

图2A是表示在转炉的运转率为70%以下时绝热材料的有无对耐火材料的损耗速度的影响的图。

图2B是表示在转炉的运转率为超过70%时绝热材料的有无对耐火材料的损耗速度的影响的图。

图3是本发明的第1实施方式中的熔融金属容器的整体图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的一个实施方式中的熔融金属容器的炉壁结构及熔融金属容器的炉壁施工方法进行说明。

如图3所示，本实施方式的转炉（熔融金属容器的一个例子）为炼铁厂等的设备之一，是铁或铜等金属精炼专用的炉。转炉的外部由钢铁制作，内部内衬有耐受高热或冲击的耐火砖。转炉的形状为桶形或梨形。通过安装有轴而能够前后自由旋转。在注入铁水或取出钢水时将炉倾斜，在在精炼时以立起状态使用炉。

如图1所示，本实施方式的熔融金属容器的炉壁结构是具备内衬有镁-碳砖（镁-碳耐火材料的一个例子）10的炉壁11的转炉12的炉壁结构是通过在镁-碳砖（MgO-C砖）10的背面13侧配置绝热材料14，可谋求镁-碳砖10的长寿命化的炉壁结构。再者，所谓镁-碳砖10的背面13侧是炉外侧，且是炉壁11的工作面15侧即镁-碳砖10的钢水接触面（熔融金属接触面）侧的炉内侧的相反侧。以下，进行详细说明。

作为转炉的炉壁耐火材料使用的镁-碳砖的损伤主要原因一般可分类为熔损、磨损、氧化、剥落损伤。在熔损、磨损、氧化等损耗（损伤）中，损耗稳定地发生，损耗速度比较稳定。与此相对，剥落损伤一下子大大损耗（损伤），而且损伤不定期地发生。

在实际使用环境中，上述各主要原因复合而使镁-碳砖损伤，但其中剥落损伤大多由使用环境来控制速度。

该剥落损伤是因对炉壁耐火材料施加过度的热冲击或施加温度梯度时产生的龟裂或裂纹，而使炉壁耐火材料的表面剥离的现象。该剥落损伤与其它损伤的主要原因相比，每1次的损伤厚度大，对转炉的寿命产生的影响也大。而且，剥落损伤因损伤一下子大大进行而难以判定转炉寿命的终点，有时也对转炉的生产计划产生不良影响。

在该镁-碳砖的材料设计中，一般如果为了提高耐蚀性而增加氧化镁量，则热传导系数下降而使耐剥落性恶化。另一方面，如果为了提高耐剥落性而增加碳量，则氧化镁配合比例降低，使耐蚀性恶化。这样，具有耐蚀性和耐剥落性相反的关系。

这里，在以提高耐蚀性为目的，在炉壁中使用低碳质（低碳量：例如为15质量%以下）的镁-碳砖时，与高碳质（高碳量：例如超过15质量%）的镁-碳砖相比，砖的热传导系数下降，其长度方向（炉壁的厚度方向）的温度梯度增大。

其结果是，镁-碳砖的长度方向的组织中产生热膨胀差，发生沿着该长度方向或宽度方向（炉壁的圆周方向）的龟裂，容易造成起因于温度差的剥落损伤。另外，在镁-碳砖的钢水接触面侧的温度变动大的情况下，起因于由温度变动造成的热冲击的裂纹也增加，剥落损伤被助长。

一般地说，在砖的损伤以剥落损伤为主体时，与熔损为主体时相比，除了砖的损耗速度加快（砖的剩余厚度的减少速度快）以外，还难以判定终点。一般而言，大多在炉壁耐火材料的损伤进行、露出永久耐火材料的时刻判断为转炉寿命达到终点。在达到该终点后需要将炉壁耐火材料更新，但炉壁耐火材料的更新需要长时间的准备，所以需要高精度地预测终点的时期（终点判定）。此外，如果终点突然到来则不能实施预定的生产，所以即使在此点上也需要高精度地预测终点。

再者，这里所说的终点判定例如表示：测定炉壁耐火材料的损耗速度（例如mm/ch，每1次装料生产的耐火材料损耗厚度mm），预测终点时期（到达终点时期之前能够生产的装料数）。

因此，在本实施方式中，如前所述，在转炉12的炉壁11上配置绝热材料14。也就是说，通过在转炉12的炉壁11的铁皮16的内表面上内衬多个长方体（或立方体）的镁砖17（永久耐火材料的一种）而覆盖整面，在该镁砖17的表面（炉内侧的表面）上贴附绝热材料14而覆盖整面，再将多个长方体形状（或立方体形状）的镁-碳砖10经由绝热材料14内衬、被覆在镁砖17上。如此，将镁砖17和镁-碳砖10以中间夹着绝热材料14的方式配置在炉壁11的厚度方向两侧。也就是说，在绝热材料14的铁皮16侧（炉外侧）的一面邻接地配置有镁砖17，此外在绝热材料14的工作面15侧（炉内侧）的一面邻接地配置有镁-碳砖10。

上述的镁砖17为具备耐蚀性的永久耐火材料，炉壁11的厚度方向的尺寸例如为50～250mm左右。再者，只要该永久耐火材料具备耐蚀性，就不仅限定于上述的氧化镁的材质，也能够使用例如氧化铝、镁铝尖晶石、二氧化硅等。耐火材料也可以是砖，即使是不定形耐火材料也可以使用。此外，镁-碳砖10是通过在氧化镁集料中加入碳质原料，并根据需要添加金属粉末或金属化合物，再加入酚醛树脂、沥青、焦油等形成碳键的粘合剂，并进行混炼，然后依次进行成形处理和热处理而得到的磨损砖，炉壁11的厚度方向的长度例如为600～1000mm左右。再者，这里所说的磨损砖意味着与熔融金属接触的耐火材料。

作为该镁-碳砖10的制造中所用的氧化镁源（magnesia source），例如，能够使用选自电熔氧化镁、海水氧化镁及天然氧化镁等中的1种或2种以上，但也不仅限定于这些。再者，对于砖，为了避免由含有的杂质造成的耐蚀性的下降，因而优选为高纯度的砖。例如，优选确保95质量%以上的纯度。

此外，作为镁-碳砖10的制造中所用的碳系源（carbon source），例如能够使用选自天然的鳞状石墨、土状石墨、人造石墨、沥青粉、中间相碳、无烟煤及碳黑等中的1种或2种以上，但也不仅限定于这些。

绝热材料14例如也可以由以玻璃、二氧化硅、氧化铝等为主成分的陶瓷纤维或微孔性的陶瓷等材料构成。通过该成分能够降低热传导系数。优选将绝热材料14中的SiO₂（二氧化硅）的含量规定为40～70质量%。能够将SiO₂规定为例如直径为5～30nm左右的微粒。剩余部分的成分不特别指定，但能够由TiO₂（二氧化钛）、ZrSiO₄，Al₂O₃（氧化铝）等构成。该绝热材料的形状优选为厚度均匀的片状（板状）。

该绝热材料14在常温（25℃）～300℃的范围下的热传导系数为0.01W/（m·K）～0.15W/（m·K），熔点为1000℃～1400℃，厚度为2mm～10mm。而且，对于该绝热材料14，在将从炉壁11中除去了铁皮16的厚度尺寸设定为T时，处于距离炉壁11的工作面15为0.75×T～0.92×T的厚度位置，且被设置在镁-碳砖10的背面13的位置。再者，炉壁11的炉壁耐火材料施工时的工作面15为“0×T”的位置，镁砖17的铁皮接触面18（铁皮16内表面）为“1×T”的位置。

在绝热材料14的热传导系数超过0.15W/（m·K）时，热传导系数过大，绝热材料14的绝热性下降，镁-碳砖10的抑制剥落损伤的效果减小。再者，关于抑制剥落损伤的效果，基于上述的理由，绝热材料14的热传导系数越小越好，但由于现在在世界中存在的绝热材料的热传导系数的下限值为0.01W/（m·K），所以将其作为下限值。基于以上情况，将绝热材料14的热传导系数规定为0.01W/（m·K）～0.15W/（m·K）。再者，优选将绝热材料14的热传导系数的上限值规定为0.12W/（m·K），更优选规定为0.10W/（m·K）。

此外，在绝热材料14的熔点超过1400℃时，因熔点过高而在镁-碳砖10的损耗过程中不能熔化，不希望在镁-碳砖10的背面13侧（炉外侧）生成间隙。

因此，通过热膨胀而相互挤压、相互推压的镁-碳砖10不能向铁皮16侧移动，所以发生在镁-碳砖10的工作面15侧的应力上升，发生剥落损伤或镁-碳砖10向工作面15侧的脱落。

另一方面，由于如转炉那样在高温环境下使用的熔融金属容器中常用的绝热材料的熔点的下限值通常为1000℃，所以将此作为绝热材料14的下限值。基于上述情况，将绝热材料14的熔点规定为1000℃～1400℃，但优选将下限值规定为1100℃，更优选规定为1200℃。

在绝热材料14的厚度低于2mm时，由于绝热材料14的厚度过薄，所以在镁-碳砖10的损耗过程中绝热材料14熔化时，不能在镁-碳砖10的背面13侧形成作为目标的内宽的间隙。因此，不能发挥对发生在工作面15侧的应力进行松弛的能力，发生镁-碳砖10向工作面15侧的脱落。另一方面，在绝热材料14的厚度超过10mm时，因绝热材料14的厚度过厚，因而在镁-碳砖10的损耗过程中绝热材料14熔化时，在镁-碳砖10的背面13侧形成大的空隙，发生镁-碳砖10向工作面15侧的脱落。

基于上述情况，将绝热材料14的厚度规定为2mm～10mm，但优选将上限值规定为7mm，更优选规定为5mm。

此外，在绝热材料14的设置位置为距离炉壁11的炉壁施工时的工作面15的位置（镁-碳砖10的钢水接触面的位置）低于0.75×T的厚度位置时，因绝热材料14的设置位置过于靠近工作面15，绝热材料14早期熔化，因而使使用了绝热材料14的效果不能持续长时间。另外，在此种情况下，在炉壁11的厚度方向，相对于镁砖17的镁-碳砖10的长度过短（厚度过薄），不能充分发挥镁-碳砖10的性能。

另一方面，在绝热材料14的设置位置为距离炉壁11的工作面15的位置超过0.92×T的位置的厚度位置时，因绝热材料14的设置位置过于靠近铁皮16，而在镁-碳砖10的损耗过程中绝热材料14的绝热功能消失时，有发生铁皮16的赤热等问题的担心。基于上述情况，将绝热材料14的设置位置规定在距离炉壁11的工作面15的位置为0.75×T的位置～0.92×T的位置的厚度位置，且规定为镁-碳砖10的背面13的位置，但优选将下限值规定为0.80×T的位置，更优选规定为0.85×T的位置。再者，以上说明中的绝热材料14的严格的设置位置以其厚度的一半的位置进行确定。

如上所述，通过在炉壁11内的适当的位置设置绝热材料14，能够将镁-碳砖10的碳量设定在比以往低的0.5质量%～15质量%的范围内。在以往技术中，为了减小镁-碳砖10的长度方向的温度梯度，有将具有提高热传导系数的功能的碳量规定为超过15质量%且50质量%以下的倾向。可是，在本实施方式中，由于在镁-碳砖10的铁皮16侧配置绝热材料14，所以能够在不依赖于配合在镁-碳砖10中的碳量的情况下，减小长度方向的温度梯度，可使镁-碳砖10的碳量为比以往低的15质量%以下。再者，镁-碳砖10的碳量也可以为以往的量（超过15质量%）。在此种情况下，可通过降低容易氧化消失的碳量来提高耐熔损性。

另一方面，将碳量的下限值规定为0.5质量%是因为：制作镁-碳砖10时配合的粘合剂（binder：例如酚醛树脂）作为残碳部分存在于砖中，不能完全除去。也就是说，相当于该残存量的量为0.5质量%，将此设定为碳量的下限值。

基于上述情况，将镁-碳砖10的碳量规定为0.5质量%～15质量%，但为了谋求进一步提高镁-碳砖10的耐熔损性，更优选将上限值规定为13质量%。

再者，优选将上述的绝热材料14设置在转炉的炉壁整体（炉内壁面的整面）上，但也可以部分地只设置在特别容易发生剥落损伤的区域（例如出钢侧）。

接着，参照图1对本实施方式中的熔融金属容器的炉壁施工方法进行说明。

首先，在铁皮16的炉内侧内壁面16a上，经由接缝无间隙地内衬多个长方体的镁砖17。

接着，在该内衬的镁砖17的炉内侧表面17a上，以在相互邻接的绝热材料14之间不产生间隙的方式，贴合片状的多枚绝热材料14。然后，将多个具有长方体形状的多个镁-碳砖10无间隙地内衬在贴合于镁砖17的炉内侧表面17a上的绝热材料14的炉内侧表面14a上。此时，以使镁-碳砖10的长度方向与炉壁11的厚度方向（转炉12的径向）一致的方式进行内衬。

上述的绝热材料14在距离炉壁11的工作面15的位置为0.75×T的位置～0.92×T的位置的厚度方向位置、且在镁-碳砖10的背面13，以2mm～10mm的厚度范围进行设置。再者，设置绝热材料14时的炉壁11内的厚度方向的位置通过调整镁砖17的厚度方向的长度与镁-碳砖10的炉壁11的厚度方向的长度的比例来设定。

这里，作为镁-碳砖10，能够使用碳量超过15质量%的以往的砖，但通过在炉壁11上设置绝热材料14，能够使用碳量比以往低的0.5质量%～15质量%的砖，其结果是，可通过降低容易氧化消失的碳量来提高耐熔损性

再者，对于成为绝热材料14的设置对象的转炉12，其作业条件等没有特别的限定，但运转率超过0%且在70%以下的转炉12可更显著地得到本实施方式的效果。

该转炉12的运转率可通过下式（1）求出。

转炉12的运转率（%）＝平均炼钢时间（分钟/ch）×生产装料数（ch/月）/日历时间（分钟/月）×100              （1）

再者，所谓炼钢时间是制造钢所需要的每1次装料（有时将装料称为熔炼）的时间，具体地讲是从废铁投入到铁水装入、吹炼、出钢、排渣的合计时间。而且，采用该合计时间的平均值作为上述式（1）中的平均炼钢时间（每1单位装料的分数）。

这里，在转炉12的运转率超过70%时，因转炉12的运转率过高，因而使转炉12炉内的温度变动减小。为了进一步提高本实施方式的效果，优选将转炉12的运转率的上限值规定为70%，更优选规定为60%。

另一方面，基于上述的理由，伴随着转炉12的运转率降低，转炉12炉内的温度变动增大，本实施方式的效果变得显著，所以将转炉12的运转率的下限规定为超过0%，但作为一般的值也可以规定为30%以上。

在此种情况下，无论是发生剥落损伤的使用环境，还是在熔融金属容器内的温度变动大而容易发生剥落损伤的状况下，都可谋求耐火材料即镁-碳砖10的长寿命化。

实施例

接着，对用于确认本实施方式的作用效果而进行的实施例进行说明。

这里，使用具备设置有所述绝热材料14的炉壁结构的转炉A和具备未设置所述绝热材料14的炉壁结构的转炉B，进行了实机调查。

具体地讲，在转炉A中，将设置有绝热材料14的炉壁结构形成为下述结构：在转炉12的铁皮16的内侧，依次设置作为所述镁砖17的氧化镁质的永久砖（厚度：65～230mm）、绝热材料14及作为所述镁-碳砖10的镁-碳质的磨损砖（厚度：720～990mm）。表示其结果的为实施例1～5及比较例1～6。

另一方面，在转炉B中，将未设置绝热材料14的炉壁结构形成为下述结构：在铁皮16的内侧，依次设置氧化镁质的永久砖（厚度：114mm）和镁-碳质的磨损砖（厚度：900mm）。表示其结果的为比较例7、8。

再者，作为绝热材料14，使用Porextherm Dammstoffe GmbH公司制造的“Porextherm WDS（注册商标）”。其材质为以烟制氧化硅为主材的微孔性成形体。该绝热材料14为纵1000mm×横500mm（厚度从1、2、10、12mm这4种中选择一种）的片状，在使用时，以贴合在永久砖上、而且在相互邻接的绝热材料14之间无间隙的方式配置使用。

此外，作为镁-碳质的磨损砖，使用碳量为13质量%的磨损砖。而且，在转炉A中，将该镁-碳质的磨损砖设置在绝热材料14的表面上而使用。另一方面，在转炉B中，将镁-碳质的磨损砖设置在永久砖的表面上而使用。

表1中分别示出实机调查的条件和得到的铁皮温度及炉壁寿命的结果。再者，关于该表1中的实施例1～5及比较例1～8的详细内容将在后面叙述。

该表1中的“停炉时的铁皮温度”是磨损砖最损伤而减薄的部位、或永久砖露出的部位上的铁皮16的外表面温度。损耗速度为每1次装料（ch）的磨损砖的损伤厚度。

这里，关于停炉时的铁皮温度，如果温度过高，则有发生铁皮16的赤热等问题的担心，所以将550℃以上规定为不合格。

此外，将损耗速度区别为使用期间的前半段（运转前半段）即1～500次装料的每1次装料的平均损伤厚度和使用期间的后半段（运转后半段）即2500～3000次装料的每1次装料的平均损伤厚度来表示。该损耗速度从基于过去的实际成绩的长寿命化的观点出发，不管使用期间的前半段还是后半段，都将0.30（mm/装料）以上规定为不合格。

首先，采用实施例1、2和比较例1、2对变更了绝热材料14的设置位置的结果进行说明。

该实施例1、2是将绝热材料14的设置位置分别设定在上述的适当范围（0.75×T～0.92×T）内的结果，另一方面，比较例1、2是将绝热材料14的设置位置分别设定在适当范围外的结果。

再者，绝热材料14的其它条件、即热传导系数（0.02（W/（m·K）））、熔点（1400℃）及厚度（2mm）都分别设定在上述的适当范围内，转炉A的运转率统一为70%以下。

从实施例1、2的结果所明示的那样，确认了：通过将绝热材料14的设置位置设定在适当范围的下限（0.75×T）与上限（0.92×T）之间，铁皮温度不会异常增高，在使用期间的前半段及后半段中都可谋求磨损砖的长寿命化。

另一方面，在比较例1中，由于绝热材料14的设置位置过于靠近炉壁11的工作面15（0.73×T），所以绝热材料14早期熔化，以至永久砖露出，必须早期停炉，不能谋求磨损砖的长寿命化。此外，在比较例2中，由于绝热材料14的设置位置过于靠近铁皮16（0.95×T），所以在磨损砖的损耗过程中绝热材料14的绝热机能消失时，有铁皮温度上升，以至发生铁皮16的赤热等问题的担心。

接着，采用实施例2、3和比较例3对变更了绝热材料14的热传导系数的结果进行说明。

该实施例2、3是将绝热材料14的热传导系数分别设定在上述的适当范围（0.01～0.15（W/（m·K）））内的结果，另一方面，比较例3是将绝热材料14的热传导系数设定在适当范围外的结果。

再者，绝热材料14的其它条件、即炉壁的厚度方向的设置位置（0.92×T）、熔点（1400℃）及厚度（2mm）都分别设定在上述的适当范围内，转炉A的运转率统一为70%以下。

从实施例2、3的结果所明示的那样，确认了：通过将绝热材料14的热传导系数设定在适当范围内（实施例2：0.02（W/（m·K））、实施例3：0.15（W/（m·K））），可在使用期间的前半段及后半段中谋求磨损砖的长寿命化。

另一方面，在比较例3中，因热传导系数过大（0.20（W/（m·K））），而在使用期间的前半段中绝热材料14的绝热性下降，磨损砖的抑制剥落损伤的效果减小，不能谋求磨损砖的长寿命化。再者，在使用期间的后半段中，在磨损砖的损耗过程中绝热材料14熔化时，能够在磨损砖的背面侧形成作为目标的内宽的间隙，能够发挥对发生在工作面15侧的应力进行松弛的能力，所以能够抑制磨损砖向工作面15侧脱落。可是，由于在使用期间的前半段磨损砖的损耗速度大，所以在整个使用期间不能谋求磨损砖的长寿命化。

接着，采用实施例2和比较例4对变更了绝热材料14的熔点的结果进行说明。

该实施例2是将绝热材料14的熔点设定在上述的适当范围（1000～1400℃）内的结果，另一方面，比较例4是将绝热材料14的熔点设定在适当范围外的结果。

再者，绝热材料14的其它条件、即设置位置（0.92×T）、热传导系数（0.02（W/（m·K）））及厚度（2mm）都分别设定在上述的适当范围内，转炉A的运转率统一为70%以下。

从实施例2中所明示的那样，确认了：通过将绝热材料14的熔点设定在适当范围内（1400℃），可在使用期间的前半段及后半段中谋求磨损砖的长寿命化。

另一方面，认为比较例4中磨损砖向工作面15侧脱落是因为：绝热材料14的熔点过高过（1500℃），在磨损砖的损耗过程中不能使绝热材料14熔化，不能在磨损砖的背面侧生成间隙，其结果是不能松弛在磨损砖的工作面15侧发生的应力。因此，热膨胀的磨损砖不能向铁皮16侧移动而向工作面15侧脱落，不能谋求长寿命化。

接着，采用实施例2、4和比较例5、6对变更了绝热材料14的厚度的结果进行说明。

该实施例2、4是分别将绝热材料14的厚度设定在上述的适当范围（2～10mm）内的结果，另一方面，比较例5、6是分别将绝热材料14的厚度设定在适当范围外的结果。

再者，绝热材料14的其它条件、即设置位置（0.92×T）、热传导系数（0.02（W/（m·K）））及熔点（1400℃）分别设定在上述的适当范围内，转炉A的运转率统一为70%以下。

从实施例2、4中所明示的那样，确认了：通过将绝热材料14的厚度设定在适当范围的下限（2mm）与上限（10mm）之间，能够在使用期间的前半段及后半段谋求磨损砖的长寿命化。

另一方面，在比较例5中，因绝热材料14的厚度过薄（1mm），而使在磨损砖的损耗过程中绝热材料14熔化时形成的间隙的内宽过窄，不能发挥对发生在工作面15侧的应力进行松弛的能力，发生磨损砖向工作面15侧的脱落。此外，在比较例6中，因绝热材料14的厚度过厚（12mm），而使绝热材料14熔化时形成的间隙的内宽过宽，磨损砖的结构产生松弛而发生磨损砖向工作面15侧的脱落。因此，比较例5、6都不能谋求磨损砖的长寿命化。

最后，关于变更了转炉12的运转率的结果，参照表1和图2A、2B，对采用设有绝热材料14的实施例2、5所述的转炉A和未设绝热材料14的比较例7、8所述的转炉B而确认的结果进行说明。

该实施例2、5中，分别在上述的适当范围内设定绝热材料14的各条件、即炉壁的厚度方向的设置位置（0.92×T）、热传导系数（0.02（W/（m·K）））、熔点（1400℃）及厚度（2mm）。再者，实施例2是将转炉A的运转率规定为70%以下时的结果，实施例5是将转炉A的运转率规定为超过70%时的结果。

另一方面，比较例7、8都没有设置绝热材料14，比较例7是将转炉12的运转率规定为70%以下时的结果，比较例8是将转炉12的运转率规定为超过70%时的结果。再者，比较例7、8都由于没有使用绝热材料14，所以不能谋求磨损砖的长寿命化。

在图2A所示的转炉A、B的运转率超过0%且在70%以下时、即在转炉A、B的运转率低时，转炉12炉内的温度变动增大。因此，设有绝热材料14时与不设置绝热材料14时相比，使用期间的前半段和后半段的磨损砖的损耗速度都良好，为0.1（mm/装料）以上（即，前半段：0.1（mm/装料）、后半段：0.19（mm/装料）），绝热材料14带来的磨损砖长寿命化的效果显著。

另一方面，在图2B所示的转炉A、B的运转率超过70%时，也就是说转炉12的运转率高时，转炉12炉内的温度变动减小。因此，设置绝热材料14时与不设置绝热材料14时相比，在使用期间的前半段和后半段的磨损砖的损耗速度都良好，但对于使用期间的前半段，与转炉的运转率低时相比，改善幅度小（0.06（mm/装料））。

所以可知：设置有绝热材料14的效果在转炉12的运转率低时更显著。

基于以上情况，确认了：通过采用本实施方式的熔融金属容器的炉壁结构及熔融金属容器的炉壁施工方法，无论是容易发生剥落损伤的使用环境，还是在熔融金属容器内的温度变动大而容易发生剥落损伤的状况下，都可谋求耐火材料的长寿命化。

以上，参照实施方式对本发明进行了说明，但本发明根本不限定于上述的实施方式中所记载的构成，也包含在权利要求书中所记载的事项的范围内可以想到的其它实施方式或变形例。例如，在通过组合上述的各个实施方式或变形例的一部分或全部而构成本发明的熔融金属容器的炉壁结构及熔融金属容器的炉壁施工方法时，也包含在本发明的权利要求书之内。

此外，在所述实施方式中，对作为熔融金属容器的转炉12进行了说明，但并不仅限定于此，也可以在其它熔融金属容器、例如铁液罐、钢液罐、电炉等中应用本发明。

产业上的利用可能性

根据本发明，能够提供一种无论是发生剥落损伤的使用环境，还是在因熔融金属容器内的温度变动大而容易发生剥落损伤的状况下，都能谋求耐火材料的长寿命化的熔融金属容器的炉壁结构及熔融金属容器的炉壁施工方法。

符号说明

10：镁-碳砖（镁-碳耐火材料）

11：炉壁

12：转炉（熔融金属容器）

13：背面

14：绝热材料

15：工作面

16：铁皮

17：镁砖

18：铁皮接触面

Claims (4)

1.一种熔融金属容器的炉壁结构，其是具备内衬有镁-碳耐火材料的炉壁的熔融金属容器的炉壁结构，其特征在于，

其具备铁皮、内衬于该铁皮的内表面的永久耐火材料、内衬于该永久耐火材料的内表面的绝热材料、以及内衬于该绝热材料的内表面的所述镁-碳耐火材料，

其中，在对所述炉壁的纵断面进行观察，并将从所述炉壁中除去了所述铁皮的厚度尺寸以毫米为单位设定为Tmm时，从所述镁-碳耐火材料的内表面的位置朝向所述铁皮，在0.75×T(mm)的位置～0.92×T的位置的厚度方向范围内的位置，配置有在25℃～300℃的范围内的热传导系数为0.01W/(m·K)～0.15W/(m·K)、熔点为1000℃～1400℃、厚度为2mm～10mm的所述绝热材料，

所述镁-碳耐火材料的碳量为0.5质量％～15质量％。

2.一种熔融金属容器的炉壁施工方法，其是具备内衬有镁-碳耐火材料的炉壁的熔融金属容器的炉壁施工方法，其特征在于，其具备以下工序：

将永久耐火材料内衬于铁皮的内表面的工序、

将绝热材料内衬于所述永久耐火材料的内表面的工序、以及

将所述镁-碳耐火材料内衬于所述绝热材料的内表面的工序，

在内衬所述绝热材料的工序中，在对所述炉壁的纵断面进行观察，并将从所述炉壁中除去了所述铁皮的厚度尺寸以毫米为单位设定为Tmm时，从所述镁-碳耐火材料的内表面的位置朝向所述铁皮，在0.75×T(mm)的位置～0.92×T的位置的厚度方向范围内的位置，配置有在25℃～300℃的范围内的热传导系数为0.01W/(m·K)～0.15W/(m·K)、熔点为1000℃～1400℃、厚度为2mm～10mm的所述绝热材料。

3.根据权利要求2所述的熔融金属容器的炉壁施工方法，其特征在于，所述熔融金属容器为转炉，而且该转炉的运转率超过0％且在70％以下。

4.根据权利要求2或3所述的熔融金属容器的炉壁施工方法，其特征在于，所述镁-碳耐火材料中所含有的碳量为0.5质量％～15质量％。