JP2003193123A

JP2003193123A - 転炉内張耐火物の補修方法

Info

Publication number: JP2003193123A
Application number: JP2001396301A
Authority: JP
Inventors: Koichi Sakai; 浩一堺
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2001-12-27
Filing date: 2001-12-27
Publication date: 2003-07-09

Abstract

(57)【要約】【課題】転炉炉壁の高い位置まで均一に、しかもスラグ
を厚く付着させることのできるスラグによる補修方法を
提供する。【解決手段】出湯後の転炉にスラグを残留させ、上吹き
ランスおよび底吹き羽口から不活性ガスを吹きつけ、上
吹きランスからのガス吹きつけ量Guと底吹き羽口からの
ガス吹きつけ量Gbとの比「Gu／Gb」を20〜80（または10
〜90）として吹きつける内張耐火物の補修方法。スラグ
に媒溶剤を添加することにより耐火物へのスラグの付着
性（付着厚さおよび付着高さ）を一層高めることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、上底吹き転炉など
溶融金属を精錬する容器の内張耐火物の損耗部を炉内に
残留させたスラグにガスを吹きつけ、内張耐火物の表面
にスラグをコーティングすることによって補修する方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】上底吹き転炉などの溶融金属を精錬する
容器は、内張耐火物の損耗部をスラグコーティングまた
はスラグスプラッシュコーティングと呼ばれる方法で補
修されることがある。これは、溶融金属を出湯した後の
容器にスラグを残留させ、その内張耐火物の表面にスラ
グを付着させ、スラグの被覆層を形成させる方法であ
る。これによると、吹錬中のスラグと内張耐火物との接
触による損耗を防止するとともに、耐火物中の成分元素
の酸化防止、熱スポーリング破壊の防止などを図ること
ができる。

【０００３】転炉内張耐火物へスラグコーティングする
方法は、実用化されているが、いまだ下記のとおり種々
研究が行われ、提案された発明が数多くある。底吹き羽口から不活性ガスを吹き上げて残留させたス
ラグを飛散させ、炉壁に付着させる方法（特開昭57-166
111号公報、特開昭59-93816号公報、参照）。上吹きランスから不活性ガスを吹き付けて残留させた
スラグを飛散させ、炉壁に付着させる方法（特開昭62-1
7112号公報、特開昭63-137117号公報、特開昭63-266015
号公報、特開平1-152214号公報、特開平5-331518号公
報、特開平9-31513号公報、特開平6-291305号公報、特
開2000-178631号公報、参照）。上吹きランスまたは底吹き羽口から不活性ガスを吹き
付けて残留させたスラグを飛散させ、炉壁に付着させる
方法（特開昭61-56223号公報、特開平8-246018号公報、
参照）。上吹きランスおよび底吹き羽口から不活性ガスを吹き
付けて残留させたスラグを飛散させ、炉壁に付着させる
方法（特開平11-335716号公報、特開2000-313912号公
報、参照）。上記からに示した不活性ガスの吹きつけ方法とと
もに、残留させたスラグに媒溶剤を添加して耐火物への
付着性を改善する方法またはスラグに耐火物粉末を添加
して耐久性を改善する方法（特開昭63-266015号公報、
特開平1-152214号公報、特開平5-331518号公報、特開平
9-31513号公報、特開2000-178631号公報、特開昭61-562
23号公報、特開平8-246018号公報、特開2000-313912号
公報、参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、スラ
グコーティング法は、すでに実用化されているが、種々
提案されている発明からわかるように、まだ確立された
方法とはなっていないのが実状である。

【０００５】上記〜に示したように、上吹きランス
または底吹き羽口のそれぞれから不活性ガスを吹き付け
る方法では、残留スラグの性質を改質したり、耐火物ま
たは冷媒などを添加することによって、付着性や耐久性
を高める手段を採る必要がある。

【０００６】最近、に示すように、上吹きランスおよ
び底吹き羽口の両方から不活性ガスを吹き付ける方法の
提案がある。特開平11-335716号公報に開示された発明
は、底吹き羽口からのガスの吹き出しによってスラグを
飛散させ、上吹きランスからのガスの吹きつけは炉壁を
冷却する目的に使用する方法である。また、特開2000-3
13912号公報には、残留させるスラグの厚さを200mm以上
とし、融点が1600℃以上で粒度分布を規定した粉末を不
活性ガスに混合して上吹きランスから吹き付け、底吹き
羽口からも吹き出させる方法の発明が開示されている。
その発明には、上吹きランスおよび底吹き羽口からのガ
ス流量が開示されているが、底吹き羽口からのガスの吹
き出しは何のために行うのか不明であり、また、上吹き
ガス量と底吹きガス量との比を調整することは記載され
ていない。

【０００７】本発明の目的は、上吹きランスおよび底吹
き羽口の両方から不活性ガスを吹き付け、内張耐火物へ
のスラグの付着性を高め、炉壁の高い位置まで均一にし
かも厚く付着させることのできるスラグコーティング方
法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者は、転炉内張耐
火物へのスラグの付着性を種々調査した結果、炉壁の高
い位置までのスラグの付着性を高め、耐久性に優れたス
ラグ被覆層を得るためには、上吹きランスからのガスの
吹きつけ量と底吹き羽口からのガスの吹きつけ量との比
を調整することが重要であることを見いだし、本発明を
完成した。

【０００９】本発明の要旨は、下記またはに示す転
炉内張耐火物の補修方法にある。

【００１０】溶融金属を出湯した後のスラグの全量ま
たは一部を転炉に残留させ、そのスラグに上吹きランス
および底吹き羽口から不活性ガスを吹きつけ、スプラッ
シュを起こさせて内張耐火物をスラグで被覆する転炉内
張耐火物の補修方法であって、上吹きランスからのガス
吹きつけ流量Gu（Nm^３／min）と底吹き羽口からのガス
吹きつけ流量Gb（Nm^３／min）との比「Gu／Gb」を20〜8
0とする転炉内張耐火物の補修方法。

【００１１】溶融金属を出湯した後のスラグの全量ま
たは一部に媒溶剤を投入した後、転炉に残留させ、その
スラグに上吹きランスおよび底吹き羽口から不活性ガス
を吹きつけ、スプラッシュを起こさせて内張耐火物をス
ラグで被覆する転炉内張耐火物の補修方法であって、上
吹きランスからのガス吹きつけ流量Gu（Nm^３／min）と
底吹き羽口からのガス吹きつけ流量Gb（Nm^３／min）と
の比「Gu／Gb」を10〜90とする転炉内張耐火物の補修方
法。

【００１２】上記またはの上吹きランスおよび底吹
き羽口からの不活性ガスの吹きつけは、上吹きランス若
しくは底吹き羽口、または上吹きランスおよび底吹き羽
口から吹きつける不活性ガスに酸素を添加するのが望ま
しい。また、ガス吹きつけの後半期の吹きつけを底吹き
羽口だけから不活性ガス若しくは酸素の単独または不活
性ガスおよび酸素の混合ガスを吹きつけるのが望まし
い。さらに、転炉に残留させるスラグには、鋼の吹錬中
に底吹き羽口から酸素を吹き込むのが望ましい。媒溶剤
とは、MgOなどを調整する軽焼ドロマイト、還元剤とし
ての炭材などである。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の転炉内張耐火物の補修方
法の大きな特徴は、上吹きランスからのガス吹きつけ量
Gu（Nm^３／min）と底吹き羽口からのガス吹きつけ量Gb
（Nm^３／min）との比「Gu／Gb」を20〜80または10〜90
とすることである。

【００１４】上吹きランスからのガス吹きつけ量Guだけ
でスラグコーティングを行うと、残留させたスラグの表
面温度が低下するだけで、スラグ全体の温度が高いまま
耐火物に付着してしまうため、付着したスラグがすぐに
剥がれることがある。また、スラグ全体の温度が高けれ
ば、付着したスラグが垂れ落ちて耐火物に付着しにくい
ため、ガスを吹きつける時間が長くなり、ガスによる冷
却効果が大きくなり耐火物のスポーリング割れや精錬時
の熱源不足といった問題が発生する。

【００１５】さらに、スラグに還元剤や媒溶剤を添加す
る場合も、上吹きランスからのガス吹きつけだけでは、
スラグとの混合が十分でないため、その添加効果は著し
く小さくなってしまう。

【００１６】底吹き羽口からのガス吹きつけ量Gbだけで
スラグコーティングを行うと、スラグの温度調整が難し
く、炉体上方までのスラグ付着が困難となる。

【００１７】上記のとおり、内張耐火物へのスラグコー
ティングを上吹きランスからのガス吹きつけだけ、また
は底吹き羽口からのガス吹きつけだけで行うと、健全な
スラグ被覆層が得られない。そこで、本発明の方法は、
上吹きランスおよび底吹き羽口からガスを吹きつけるこ
ととした。

【００１８】底吹き羽口から吹き付けるガス流量Gbに対
して上吹きランスから吹き付けるガス流量Guが少なく、
その比「Gu／Gb」が20未満であると、上吹きガスの吹き
つけによるスラグ飛散力が不足し、また、スラグ温度が
急激に低下することによってスラグの飛散性や付着性が
低下する。また、底吹き羽口先端部に強固なマッシュル
ーム（スラグの塊）が生成する。このため、補修後実施
される鋼吹錬において底吹きガス流量の低下につなが
り、スラグ中の総鉄量（T.Fe）が増加して、吹錬コスト
が高くなるとともに、耐火物の損耗を促進する。

【００１９】底吹き羽口から吹き付けるガス流量Gbに対
して上吹きランスから吹きつけるガス量が多くなり、そ
の比「Gu／Gb」が80を超えると、底吹き羽口の詰まりが
生じる。この場合も、補修後実施される鋼吹錬中の底吹
きガス流量の低下につながり、スラグ中の総鉄量（T.F
e）が増加して、吹錬コストが高くなるとともに、耐火
物の損耗を促進する。

【００２０】以上のことから、本発明の補修方法では、
転炉に残留させるスラグが通常のスラグ（たとえば「Mg
O：9%、T.Fe：20%」）の場合、上吹きランスからのガス
吹きつけ流量Guと底吹き羽口からのガス吹きつけ流量Gb
との比「Gu／Gb」を20〜80とした。

【００２１】残留させたスラグに媒溶剤を添加する場合
には、上吹きランスからのガス吹きつけ流量Guと底吹き
羽口からのガス吹きつけ流量Gbとの比「Gu／Gb」を10〜
90とすることができる。

【００２２】上吹きランスからのガス吹きつけ流量Guと
底吹き羽口からのガス吹きつけ流量Gbとの比「Gu／Gb」
を適正な範囲に保つするためには、底吹き羽口からのガ
ス吹きつけ流量を安定させなければならない。これに
は、次の二つの方法がある。

【００２３】一つの方法は、スラグをスプラッシュする
ときに発生する底吹き羽口の詰まりを防止することであ
る。これは、上吹きランス若しくは底吹き羽口または上
吹きランスおよび底吹き羽口から酸素を吹き込むことで
解消することができる。

【００２４】二つ目の方法は、鋼の吹錬中に生じる底吹
き羽口先端部へのマッシュルーム形成を防止することで
ある。これは、鋼の吹錬中に底吹き羽口から酸素ガスを
吹込むことで解消することができる。

【００２５】本発明の補修方法では、吹きつけ期間の後
半において底吹き羽口だけからガスを吹き出し、スラグ
コーティングを行うのが望ましい。鋼を精錬する容器
は、鋼浴に接する部分が特に損耗するのであるが、上記
の処理によってこの損耗部分にスラグを厚く付着させる
ことができる。

【００２６】

【実施例】図１は、試験に使用した上底吹き転炉の概念
を示す断面図である。

【００２７】試験に使用した上底吹き転炉1は、MgO：80
〜85質量％、C：15〜20質量％の組成の耐火物2で内張さ
れ、上吹きランス3および底吹き羽口4を有する容量が25
0トンの転炉である。転炉の炉底から炉口までの高さは1
2m、内張耐火物の最大直径は6〜7mである。

【００２８】転炉内では、残留させたスラグ5に上吹き
ランス3および底吹き羽口4から不活性ガス6（窒素）が
吹きつけられ、スラグがスプラッシュ7となって飛散
し、炉壁の耐火物2に付着して、スラグ被覆層が形成さ
れる。残留させるスラグとしては、通常吹錬スラグ10ト
ンを残留させて、スプラッシュを実施した。

【００２９】（実施例１）上底吹き転炉に残留させたス
ラグは、MgOが9質量％、総鉄量（T.Fe）が20質量％、塩
基度が3.6〜4.2であり、温度を1300〜1500℃に調整し
た。

【００３０】上記のスラグに、上吹きランスおよび底吹
き羽口から窒素ガスを吹きつけ、吹きつけ流量Guおよび
Gbを表１に示すように種々変化させ、スラグの付着厚さ
および付着高さを測定した。窒素ガスの圧力は、上吹き
ランスでは0.9MPa、底吹き羽口では0.5〜0.8MPaとし
た。

【００３１】

【表１】

【００３２】スラグの付着量は、炉底から高さ7mの位置
で内径を測定し、厚さとして求めた。スラグの付着高さ
は、スラグが均一に付着した位置を炉口からの距離で測
定し、炉底からの高さとして計算で求めた。それらの結
果を表１に併記した。

【００３３】本発明の基準を、炉底から高さ7mの位置で
のスラグ付着厚さを18mm以上、およびスラグの付着高さ
を9m以上とした。

【００３４】表１から明らかなように、発明例の番号1
〜7の試験では、スラグの組成をMgO：9質量％、T.Fe：2
0質量％としたので「上吹きランスからのガス吹きつけ
流量Gu／底吹き羽口からのガス吹きつけ流量Gb」の比
「Gu／Gb」（以下、これを単に「Gu／Gb」と記載する）
が20〜80の範囲で、炉底から高さ7mの位置でのスラグ付
着量は18mm以上、およびスラグの付着高さが9.8m以上が
得られた。

【００３５】これに対し、比較例の番号8および9の試験
では、「Gu／Gb」が10以下であったので、炉底から高さ
7mの位置でのスラグ付着量は8mmおよび12mm、ならびに
スラグの付着高さが8.0mおよび8.4mであった。これは、
底吹き羽口からのガス吹きつけ流量Gbに対して上吹きラ
ンスからのガス吹きつけ流量Guが少ないため、スラグの
温度が低くなり、スラグが飛散しても炉壁に付着せず、
炉底に堆積したためである。

【００３６】番号10〜14の試験では、「Gu／Gb」が90以
上であったので、炉底から高さ7mの位置でのスラグ付着
量は14mm以下、およびスラグの付着高さが9.8m以下であ
った。これは、底吹き羽口からのガス吹きつけ流量Gbに
対して上吹きランスからのガス吹きつけ流量Guが多いた
め、温度の高いスラグが飛散するが、固着せずに垂れ落
ちるためである。

【００３７】表１から「Gu／Gb」とスラグ付着量または
スラグの付着高さとの関係をプロットすると、図２およ
び図３のようになる。

【００３８】図２は、「上吹きランスからのガス吹きつ
け流量Gu／底吹き羽口からのガス吹きつけ流量Gb」の比
「Gu／Gb」と炉底から高さ7mの位置でのスラグ付着厚さ
との関係を示す図である。

【００３９】図３は、「上吹きランスからのガス吹きつ
け流量Gu／底吹き羽口からのガス吹きつけ流量Gb」の比
「Gu／Gb」とスラグの付着高さとの関係を示す図であ
る。

【００４０】図２および図３から明らかなように、「Gu
／Gb」を20〜80とすれば、炉底から高さ7mの位置でのス
ラグ付着量は18mm以上、スラグの付着高さは9m以上とな
る。

【００４１】（実施例２）残留させたスラグに媒溶剤を
投入することでスラグの化学組成を調整し、それぞれの
ガス流量比「Gu／Gb」におけるスラグの付着量を測定し
た。

【００４２】媒溶剤には、軽焼ドロマイトを700kg添加
し、スラグのMgO濃度を9質量％から11質量％に変化させ
た（表２のスラグ２の組成は、MgO：11質量％、T.Fe：2
0質量％）。また、還元剤として炭材を500kg投入してス
ラグの総鉄量（T.Fe）を20質量％から17質量％に低下さ
せた（表２のスラグ３の組成は、MgO：11質量％、T.F
e：17質量％）。それらの結果を表２および図４に示
す。なお、表２のスラグ１の組成は、実施例１のスラグ
組成（MgO：9質量％、T.Fe：20質量％）と同じである。

【００４３】

【表２】

【００４４】図４は、スラグの付着厚さに及ぼすスラグ
組成の影響を示す図である。この図は、「上吹きランス
からのガス吹きつけ流量Gu／底吹き羽口からのガス吹き
つけ流量Gb」の比「Gu／Gb」と炉底から高さ7mの位置で
のスラグ付着厚さとの関係を示したものである。

【００４５】表２から明らかなように、発明例の番号15
〜23の試験では、スラグ２の組成をMgO：11質量％、T.F
e：20質量％、スラグ３の組成をMgO：11質量％、T.Fe：
17質量％としたので「Gu／Gb」が10〜90であっても、炉
底から高さ7mの位置でのスラグ付着量は18mm以上が得ら
れた。

【００４６】これに対し、比較例の番号24の試験では、
「Gu／Gb」が5以下であったので、炉底から高さ7mの位
置でのスラグ付着量はスラグ２の場合10mm、スラグ３の
場合14mmであった。

【００４７】番号25〜28の試験では、「Gu／Gb」が100
以上であったので、炉底から高さ7mの位置でのスラグ付
着量はスラグ２の場合15mm以下、スラグ３の場合16mm以
下であった。

【００４８】図４から明らかなように、スラグのMgO含
有量を9質量％（●印）から11質量％（▲印）に高める
ことにより、炉底から高さ7mにおけるスラグの付着量が
大きくなる。また、総鉄量（T.Fe）を20質量％（▲印）
から17質量％（○印）に低下させても、炉底から高さ7m
におけるスラグの付着量は大きくなる。

【００４９】スラグのMgO含有量を多くすること、また
はスラグの総鉄量（T.Fe）を少なくすることにより、耐
火物へのスラグの付着性を高めることができる。また、
補修したスラグ層が内張耐火物に似た組成になっている
ため、内張耐火物の溶損を抑制することができる。実際
に、試験中の耐火物の溶損速度は、図５に示すように従
来の50％程度であった。

【００５０】次に、スラグと媒溶剤との混合時間に与え
る「上吹きガス流量／底吹きガス流量」比の影響を調査
した。その結果を図６に示す。このとき使用した媒溶剤
は、軽焼ドロマイトをスラグ10トン当たり1トン添加
し、投入後からの連続スラグサンプリング（サブランス
によつて1分間隔にサンプリング）でスラグの組成が安
定した時間を混合完了時間とした。

【００５１】「上吹きガス流量／底吹きガス流量」比が
30未満では十分な混合に時間を要するため、スラグ飛散
が先に完了してしまい、媒溶剤投入によるスラグ組成コ
ントロールの効果が小さくなってしまう。すなわち、ス
ラグ飛散高さ、付着厚、耐用時間が向上しないことにな
る。

【００５２】逆に「上吹きガス流量／底吹きガス流量」
比が120を超えると、混合よりも先にスラグの固結が始
まってしまうため、この場合も媒溶剤投入によるスラグ
組成コントロールの効果が小さくなってしまうことが確
認できた。（実施例３）上吹きランスから窒素ガスを900Nm^３／mi
n、底吹き羽口から窒素ガスを20Nm^３／min（「Gu／Gb」
＝45）として3分間吹きつけた後、続く3分間を底吹き羽
口だけから20Nm^３／minを吹きつけ、炉の高さ方向のス
ラグ付着量を測定した。また、比較のため、それぞれの
吹きつけガス流量で6分間吹きつけた試験も行った。そ
れらの結果を図７に示す。

【００５３】図７から明らかなように、吹きつけ期間の
後半を底吹き羽口だけから行った場合（符号○）には、
炉底からの高さが1mから3mまでの範囲でスラグ付着厚さ
が大きい。

【００５４】

【発明の効果】本発明の転炉内張耐火物の補修方法は、
転炉に残留させたスラグに上吹きランスおよび底吹き羽
口から不活性ガスを吹きつけ、上吹きガス流量Guと底吹
きガス流量Gbとの比「Gu／Gb」を調整することによっ
て、耐火物へのスラグの付着性（付着厚さおよび付着高
さ）を高めることができる。また、スラグに媒溶剤を添
加することにより、耐火物へのスラグの付着性をさらに
高め、耐火物の寿命を延長することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】試験に使用した上底吹き転炉の概念を示す断面
図である。

【図２】「上吹きランスからのガス吹きつけ量／底吹き
羽口からのガス吹きつけ量」の比と炉底から7m高さの位
置でのスラグ付着厚さとの関係を示す図である。

【図３】「上吹きランスからのガス吹きつけ量／底吹き
羽口からのガス吹きつけ量」の比とスラグ飛散高さとの
関係を示す図である。

【図４】スラグの付着厚さに及ぼすスラグ組成の影響を
示す図である。

【図５】耐火物溶損速度を比較した図である。

【図６】「上吹きランスからのガス吹きつけ量／底吹き
羽口からのガス吹きつけ量」の比と、スラグと媒溶剤と
の混合時間との関係をプロットした図である。

【図７】底吹き羽口から酸素を後吹きしたときのスラグ
付着厚さと炉底からの高さとの関係を示す図である。

【符号の説明】

１．上底吹き転炉２．内張耐火物３．上吹きランス４．底吹き羽口５．スラグ６．吹きつけガス７．スプラッシュ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶融金属を出湯した後のスラグの全量また
は一部を転炉に残留させ、そのスラグに上吹きランスお
よび底吹き羽口から不活性ガスを吹きつけ、スプラッシ
ュを起こさせて内張耐火物をスラグで被覆する転炉内張
耐火物の補修方法であって、上吹きランスからのガス吹
きつけ流量Gu（Nm^３／min）と底吹き羽口からのガス吹
きつけ流量Gb（Nm^３／min）との比「Gu／Gb」を20〜80
とすることを特徴とする転炉内張耐火物の補修方法。
【請求項２】溶融金属を出湯した後のスラグの全量また
は一部に媒溶剤を投入した後、転炉に残留させ、そのス
ラグに上吹きランスおよび底吹き羽口から不活性ガスを
吹きつけ、スプラッシュを起こさせて内張耐火物をスラ
グで被覆する転炉内張耐火物の補修方法であって、上吹
きランスからのガス吹きつけ流量Gu（Nm^３／min）と底
吹き羽口からのガス吹きつけ流量Gb（Nm^３／min）との
比「Gu／Gb」を10〜90とすることを特徴とする転炉内張
耐火物の補修方法。
【請求項３】上記上吹きランスおよび底吹き羽口からの
不活性ガスの吹きつけは、上吹きランス若しくは底吹き
羽口、または上吹きランスおよび底吹き羽口から吹きつ
ける不活性ガスに酸素を添加することを特徴とする請求
項１または２に記載の転炉内張耐火物の補修方法。
【請求項４】ガス吹きつけの後半期において底吹き羽口
だけから不活性ガス若しくは酸素の単独または不活性ガ
スおよび酸素の混合ガスを吹きつけることを特徴とする
請求項１から３までのいずれかに記載の転炉内張耐火物
の補修方法。
【請求項５】転炉に残留させるスラグは、鋼の吹錬中に
底吹き羽口から酸素を吹き込んで得られたスラグである
ことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか
に記載の転炉内張耐火物の補修方法。