JP2004043933A

JP2004043933A - 混銑車の耐火物ライニング構造

Info

Publication number: JP2004043933A
Application number: JP2002206051A
Authority: JP
Inventors: Sadakimi Kiyota; 清田　禎公; Mitsushi Hirata; 平田　満志; Kimiharu Aida; 會田　公治; Masao Nanbu; 南部　正夫
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2002-07-15
Filing date: 2002-07-15
Publication date: 2004-02-12
Anticipated expiration: 2022-07-15
Also published as: JP3755491B2

Abstract

【課題】混銑車内における溶湯負荷に応じて適切な耐火物を選択使用することにより、高信頼性、ならびに高耐用性を兼備した混銑車の耐火物ライニング構造を提供すること。
【解決手段】混銑車の鉄皮内面に施工される耐火物ライニング構造において、その混銑車内の湯当たり部およびスラグライン部の少なくとも一方もしくはその両方の部位には、鉄皮内面から順に永久耐火物、ワークれんがを配置し、その他の部位には、鉄皮内面から順に永久耐火物、バックアップ用ワークれんが、ワーク用不定形耐火物を配置する。
【選択図】　　なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶銑を高炉から転炉に運搬する際に利用する混銑車の鉄皮内張りを形成する耐火物ライニング構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
製鋼製造プロセスにおいて、混銑車は、高炉で作られた溶銑を転炉まで運搬する役割と共に、運搬中に溶銑中に含まれるＰ、Ｓなどの不純物を除去する予備処理容器としての役割を担うものである。
【０００３】
混銑車の鉄皮内面は、通常、耐火れんがによって内張りが施されているが、近年では、れんが積みする熟練工の不足や施工コストの低減などの理由から、耐火れんがの代替として、不定形耐火物の利用が検討されている。この不定形耐火物は、取鍋や高炉出銑樋に利用されており、省コストおよび施工作業の機械化・自動化の点で優れている。しかしながら、混銑車内張りへの不定形耐火物の適用については、取鍋などと比較して施工が困難であることや耐用性が不十分であることなどの点から、普及するに至っていないのが実情である。
【０００４】
とくに、不定形耐火物はそもそも、焼成収縮などのため亀裂が発生し易く、その亀裂に粘性の低い溶銑が侵入すると、最悪の場合には、溶銑が鉄皮にまで至り漏銑に繋がる場合もあった。加えて、混銑車の場合、開口部（炉口）が小さく、使用中に内張りの状態を監視することが困難であるため、信頼性の高いライニング構造が求められている。
【０００５】
こうした要請に対し、発明者らは先に、特開平４−４５２１６号公報において、混銑車の鉄皮内面の全域に定形れんがを配設し、その上（内面）にワーク用不定形耐火物を配設して積層したライニング構造について提案した。このようなライニング構造にすれば、ワーク用不定形耐火物に亀裂が発生した場合にも、定形れんががバックアップ機能を果すため、ライニング構造として高い信頼性を確保することができるようになる。しかしながら、この先行提案技術も、スラグライン部や湯当たり部など、損耗の激しい箇所では、ワーク用不定形耐火物の耐用性が不十分で、補修の頻度が増加するなどの問題点が解決課題として残されていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明では、混銑車の内張り耐火物として、混銑車内における溶湯による消耗負荷に応じて適切な耐火物を選択使用することにより、高信頼性ならびに高耐用性を兼備した混銑車の耐火物ライニング構造を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
発明者らは、従来技術が抱えている上述した問題を解決すべく鋭意研究した結果、以下の要旨構成に係る発明に想到した。
即ち、本発明は、混銑車の鉄皮内面に施工される耐火物ライニング構造において、その混銑車内の湯当たり部およびスラグライン部の少なくとも一方もしくはその両方の部位には、鉄皮内面から順に永久耐火物、ワークれんがを配置し、その他の部位には、鉄皮内面から順に永久耐火物、バックアップ用ワークれんが、ワーク用不定形耐火物を配置したことを特徴とする混銑車の耐火物ライニング構造について提案する。
【０００８】
本発明においては、前記ワークれんがとして、アルミナ−ＳｉＣ−黒鉛系れんがを用いること、前記バックアップ用ワークれんがとして、ハイアルミナれんがまたはアルミナ−ＳｉＣ−黒鉛系れんがを用いること、および前記ワーク用不定形耐火物として、アルミナ−ＳｉＣ−黒鉛系流し込み材料を用いることが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の特徴は、混銑車の鉄皮内面に施工される内張りにおいて、湯当たり部およびスラグライン部の一方もしくは両方の部位と、それ以外の部位のライニング構造を、それぞれの部位における溶湯（溶銑、溶滓）による損耗負荷に応じて適切に変えるところに特徴がある。すなわち、混銑車の内張り（ライニング）の中で最も損耗の激しい湯当たり部およびスラグライン部の部位には、鉄皮内面から順に永久耐火物、ワークれんがのみを配置し、その他の部位については、鉄皮内面から順に永久耐火物、バックアップ用ワークれんが、ワーク用不定形耐火物を配置することにした。
【００１０】
発明者らの継続的な研究によれば、混銑車の内張り全域にワーク用不定形耐火物を施工した場合、実操業に使用すると、最初に湯当たり部が損耗消失し、次いで、スラグライン部が損耗消失することがわかった。その結果、湯当たり部やスラグライン部は、部分的に頻繁な補修が必要となり、稼働時間に対する補修時間の比率の増加によって、設備固定費が増加するという問題があった。
【００１１】
そこで、発明者らは、実機を用いて、その湯当たり部およびスラグライン部に様々なライニング構造の内張りを施工し、各実機毎に発生する損耗の程度を確認する実験を行なった。その結果、操業条件によって多少の差異はあるものの、湯当たり部またはスラグライン部のいずれか少なくとも一方または両方の部位には、ワーク用不定形耐火物よりも、ワークれんがを使用した方が、補修回数が少なくなり、結果としてコスト的に有利であること、さらに、湯当たり部には、ワークれんがを使用し、その周囲にはワーク用不定形耐火物を使用した場合には、通常のワークれんがのみで全内張りを構成した場合と比較して、湯当たり部のワークれんがより優れた耐久性を示すことが判った。この理由として、発明者らは、内張りをワークれんがのみで構成した場合には、ワークれんがの熱膨張によって湯当たり部に応力が集中し、れんがに亀裂が発生し、損耗し易くなるのに対し、ワークれんがとワーク用不定形耐火物が組み合わさることによって、応力が分散され、湯当たり部への応力が緩和されたことによるものと推察した。
【００１２】
なお、上記湯当たり部とは、図１に示すように炉口より投入する溶銑が落下する部位をいい、トピード走行方向に炉口とほぼ同一の長さを持ち、円周切断面において時計の文字盤を用いて表現すると、４時〜８時の部位に相当する。
【００１３】
また、本発明のスラグライン部とは、図２に示すように、混銑車内においてスラグと頻繁に接触する部位であり、トピードの炉口を真上に向けた状態の円周切断面において、２〜４時および８〜１０時の部位に相当する。
【００１４】
以上、説明したように、湯当たり部またはスラグライン部のいずれか少なくとも一方、または両方の部位において、ワークれんがを使用し、それ以外の部位については、ワーク用不定形耐火物を使用すれば、コストおよび耐久性の点で優れた耐火物を提供できるのである。
【００１５】
以下、本発明にかかるライニング構造について、とくに、湯当たり部およびスラグライン部のライニング構造について説明する。
【００１６】
湯当たり部および／またはスラグライン部には、鉄皮側より炉芯に向かって永久耐火物、ワークれんがの順に配置する。永久耐火物には、鉄皮が高温になるのを防止する断熱材としての効果がある。なお、永久耐火物としては、アルミナ−シリカ系れんが、およびハイアルミナ系れんがを用いることができる。また、その厚さは、５０〜１００ｍｍにすることが好ましい。このような厚さに限定する理由は、ワークれんがが損耗した場合でも、効率的に断熱効果が得られ、鉄皮が、その強度を失うほどに高温になることがないためである。
【００１７】
また、湯当たり部およびスラグライン部に用いるワークれんがとしては、アルミナ−ＳｉＣ−黒鉛系のれんがを用いることが好ましい。その理由は、通常の内張りとして、アルミナ−ＳｉＣ−黒鉛系のれんがのみを使用した場合にも、高耐用が得られているからである。
【００１８】
なお、上記ワークれんがの成分としてのアルミナは、耐食性の点から、９０〜９９％程度の純度の電融骨材および焼結骨材が用いられる。また、ＳｉＣとしては、ワークれんがの耐スラグ性および耐スポーリング性の向上と共に黒鉛の酸化を防止するために純度８５〜９９％の骨材を用いる。さらに、黒鉛としては、ワークれんがの耐スポーリング性および耐スラグ性の向上を目的として、純度８５〜９９％程度の人造黒鉛、土状黒鉛、鱗状黒鉛などを用いる。その他、カーボンブラックおよびピッチなどを使用してもよい。なお、それぞれのバインダとしてはフェノール樹脂が有利に適合する。
【００１９】
次に、湯当たり部およびスラグライン部を除く、その他の部位におけるライニング構造について説明する。湯当たり部およびスラグライン部を除く部位では、ワーク用不定形耐火物を利用し、鉄皮内面から永久耐火物、バックアップ用ワークれんが、ワーク用不定形耐火物の順で配置する。
【００２０】
上記ワーク用不定形耐火物は、溶銑およびスラグを充填、保持する機能を有し、長期間にわたって混銑車内面の耐食性、耐スポーリング性を維持することができる。なお、ワーク用不定形耐火物の厚さは、通常、１００〜３００ｍｍ程度とする。このように厚さを限定する理由は、使用計画回数と搬送容量から決定されているためである。
【００２１】
このワーク用不定形耐火物を、損耗負荷の小さい部位のライニング表面に限定して使用する理由は、損耗量が比較的小さく、れんがを使用した場合との差が小さいからである。その上、損耗したとしても損耗部位を容易に補修することができるからである。即ち、補修の簡便性と損耗した残存部を廃棄する必要がないという利点がある。なお、この補修は部分的に行なってもよいし、混銑車内部全体にわたって行なってもよい。
【００２２】
前記ワーク用不定形耐火物としては、アルミナ−ＳｉＣ−黒鉛系れんがを用いることが好ましい。なお、上記アルミナとしては、耐食性の点から９０〜９９％程度の純度の電融骨材、焼結骨材および仮焼アルミナ超微粉を使用することができる。アルミナ骨材としては、通常、常温強度を得るためアルミナセメントが使用されているが、必要に応じて、マグネシアスピネル骨材やムライト骨材と置換してもよい。また、ＳｉＣとしては、耐スラグ性および耐スポーリング性の向上および黒鉛の酸化防止のため、純度８５〜９９％の骨材を用いる。なお、残存膨張性を付与するため、必要に応じて、シリマナイト系鉱物骨材およびマグネシア骨材などを用いてもよい。さらに、黒鉛としては、耐スポーリング性や耐スラグ性の向上の点から純度８５〜９９％程度の人造黒鉛、土状黒鉛、鱗状黒鉛などのほか、カーボンブラックやピッチなどを用いることができる。
【００２３】
かかるワーク用不定形耐火物は、れんがに近い耐用性を有するものの、使用条件によっては、亀裂を生じる場合がある。しかも、混銑車はその炉口が小さく、熱間では内張り全体を監視することが困難であるため、亀裂の発生を早急に見つけられない可能性が高い。その場合、亀裂内に溶銑が差込み、最悪の場合には溶銑が鉄皮まで至り、漏銑につながることになる。
【００２４】
そのため、本発明では、永久耐火物とワーク用不定形耐火物の間にバックアップ用ワークれんがを配置することにした。このような構成にすることにより、不測の亀裂発生や亀裂を起点とする剥離が発生し、亀裂内に溶銑が差込んだ場合にも、バックアップ用ワークれんがが溶銑およびスラグを充填、保持し、鉄皮からの漏銑を防止することができるのである。
【００２５】
なお、バックアップ用ワークれんがとしては、ハイアルミナれんが、またはアルミナ−ＳｉＣ−黒鉛系れんがを使用することが好ましい。
【００２６】
基本的に、バックアップ用ワークれんがとしては、湯当たり部およびスラグライン部に施工するワークれんがと同様のものを使用できるが、溶銑やスラグに直接接触することが少ないので、ワークれんがほど耐用性に優れたものを使用する必要はない。また、バックアップ用ワークれんがは、永久耐火物と同様に、長期にわたって使用するため、酸化の心配のないハイアルミナれんがを使用することが好ましい。ハイアルミナれんがは、アルミナ−ＳｉＣ−黒鉛系れんがと比較して溶銑やスラグに対する耐用性は低いものの、溶銑やスラグに直接接触することが少ないので問題はない。また、熱伝導率が低く、保温性に優れ、低価格である点で好ましい。なお、バックアップれんがの厚さは、多少の損耗があっても溶銑とスラグの保持ができる程度の厚さとし、通常、５０ｍｍ〜１５０ｍｍ程度とする。
【００２７】
【実施例】
本発明にかかるライニングを構成する耐火物の特性を表１に示す。なお、気孔率およびかさ比重は、ＪＩＳ　Ｒ２２０５に基づき、また曲げ強さは、ＪＩＳ　Ｒ２２１３に基づいて測定した。表１に示す耐火物を用いて種々の構造のライニングを施し、各ライニングの耐用性および耐火物原単位を測定した。その結果を表２に示す。
【００２８】
【表１】

【００２９】
【表２】

【００３０】
表２によれば、従来のライニング構造を用いた場合（比較例１〜比較例３）では、本発明例と比較して耐火物原単位が高く、耐用性も悪いことがわかる。とくに、比較例２では、湯当たり部およびスラグライン部に、バックアップとしてワーク耐火物を使用せず、ワーク用不定形耐火物を使用したため、実使用段階でワーク用不定形耐火物に亀裂、剥離が発生し、４００ｃｈで使用を中止せざるを得なかった。その結果、耐火物原単位は、比較例１の約２倍となった。
【００３１】
また、比較例３では、ワーク用不定形耐火物のバックアップとして、ワークれんがを使用したため、信頼性が向上し、６００ｃｈまで使用することができた。しかしながら、湯当たり部およびスラグライン部での損耗が大きく、部分的な補修が頻繁に必要であった。このような部分的な補修の場合、その都度、付着したスラグ等のハツリが必要であり、その結果、ワーク用不定形耐火物も一緒に削ることになるため、損耗が助長され、耐火物原単位が約２０％悪化する結果となった。
【００３２】
一方、本発明例１および本発明例２では、損耗の著しい湯当たり部あるいはスラグライン部が、耐用性に優れるワークれんがで守られているため、部分的な補修はほとんど必要がなく、その周囲部の損耗が助長されることもないため、全体的に損耗が抑制される結果となった。また、比較例３のように、補修に伴うハツリによってワーク用不定形耐火物の残量が低下することもないため、比較例と比べて耐用性および耐火物原単位を共に向上させることができた。
【００３３】
さらに、本発明例３では、湯当たり部とスラグライン部の両方にワークれんがを使用し、その他の部位にワーク用不定形耐火物を用いたことにより、湯当たり部およびスラグライン部への熱膨張による応力集中が抑制され、耐火物原単位を全部位をワークれんがのみでライニングした比較例１と比較すると、約１５％削減することができた。
【００３４】
さらに、本発明例４では、本発明例３の構造において、その他の部位のバックアップ用ワークれんがとして、ワークれんがの代わりに黒鉛を含まないハイアルミナれんがを使用した。このハイアルミナれんがは、酸化されにくい特性があり、鉄皮側からの酸化の心配がないことから、継ぎ足し施工回数を増やすことができるため、本発明例３と比較して、さらに耐用性が向上し、耐火物原単位を削減することができた。
【００３５】
また、本発明例５および６では、本発明例３あるいは４の構造において、湯当たり部とスラグライン部の両方に、バックアップ用ワークれんがとして、ハイアルミナれんがあるいはアルミナ−ＳｉＣ−黒鉛系バックアップ用れんがを配置した。そのため、破損したワークれんがのみを補修することによって、バックアップ用れんがを繰返し使用することができ、耐用性および耐火物原単位に優れたライニング構造を提供することができた。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、混銑車の内張り用耐火物として、混銑車内における損耗負荷に応じて適切な耐火物を選択使用することにより、混銑車内側の耐火物の耐用性の向上と共に、耐火物原単位を大幅に削減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】混銑車における湯当たり部を示す図である。
【図２】混銑車におけるスラグライン部を示す図である。

Claims

混銑車の鉄皮内面に施工される耐火物ライニング構造において、その混銑車内の湯当たり部およびスラグライン部の少なくとも一方もしくはその両方の部位には、鉄皮内面から順に永久耐火物、ワークれんがを配置し、その他の部位には、鉄皮内面から順に永久耐火物、バックアップ用ワークれんが、ワーク用不定形耐火物を配置したことを特徴とする混銑車の耐火物ライニング構造。
前記ワークれんがとして、アルミナ−ＳｉＣ−黒鉛系れんがを用いることを特徴とする請求項１に記載の混銑車の耐火物ライニング構造。
前記バックアップ用ワークれんがとして、ハイアルミナれんがまたはアルミナ−ＳｉＣ−黒鉛系れんがを用いることを特徴とする請求項１および２に記載の混銑車の耐火物ライニング構造。
前記ワーク用不定形耐火物として、アルミナ−ＳｉＣ−黒鉛系流し込み材料を用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の混銑車の耐火物ライニング構造。