JP2004091888A

JP2004091888A - 高炉用羽口

Info

Publication number: JP2004091888A
Application number: JP2002256876A
Authority: JP
Inventors: Yuji Hirao; 平尾　裕二; Rei Kanei; 兼井　玲
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2002-09-02
Filing date: 2002-09-02
Publication date: 2004-03-25

Abstract

【課題】耐摩耗性のみならず、耐熱衝撃性も高い高炉用羽口を提供すること。
【解決手段】銅または銅合金製の羽口本体１を備える高炉用羽口において、羽口本体１を鋳込んで形成するときに、羽口本体１の先端冷却室１ａから胴体冷却室１ｂの外表面を包囲する鋼製金物２を同時に鋳込んで設けた。鋼製金物２は、羽口本体１の先端冷却室１ａから胴体冷却室１ｂの外表面の上半分に同時に鋳込んで設けてもよい。また、鋼製金物２の内周面に凹凸２ｂを形成し、この凹凸２ｂが羽口本体１の外表面と接するようにしてもよい。さらに、鋼製金物２の上面に突起物５を複数列配置してもよい。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、銅または銅合金製の羽口本体を備える高炉用羽口に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、多くの高炉に採用されている羽口の羽口本体は銅製鋳物構造である。羽口は、高炉内に突き出ており高温雰囲気にさらされるため、溶損を防止することを目的として、羽口本体内部に水路を設け冷却水を循環している。しかしながら、高炉炉内ガス温度は最高で２０００℃以上にも上昇すると言われており、冷却構造を有する羽口においても高温雰囲気における母材（羽口本体）の強度低下が起こり、炉内の内容物による摩擦に対し充分な強度を有しているものではない。その結果、先端部の摩耗が進行し、ついには冷却用水路まで羽口本体が摩耗することによって冷却水の高炉内への漏水トラブルが発生することがある。また、高炉内反応によって生成する溶銑が直接、羽口本体の先端部に接触し、銅製の羽口本体を溶損させることもある。
【０００３】
したがって、高温雰囲気でも破損しにくく長寿命が期待できる羽口に対する要求は強く、そのために改良された羽口が、特開平１１−２１７６１１号公報に開示されている。この羽口は、銅製の羽口本体の高炉内に突出する部分の全部または最先端部を除く部分の少なくとも上半分に銅の融点および高炉内溶銑の温度のいずれよりも高い融点温度の物質を被覆し、この被覆層の外側に羽口を高炉本体に装入する際に機械的衝撃から被覆層を保護するため金属製のジャケツトを装着した３重構造となっている。被覆層を形成する高い融点温度の物質としては高純度のアルミナを含有するセラミックスが採用され、このセラミックスと羽口本体との接着性を良くするために羽口本体の表面にスタッドを設けている。また、特開平１１−２１７６１０号公報には、羽口本体の先端部表面に金属マトリックスに炭化系粉体セラミックスまたはホウ化系粉体セラミックスの硬化肉盛材を溶着させて羽口の耐摩耗性の向上を狙った羽口が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記各公報に開示されている羽口では、その耐摩耗性は向上するものの、突発的に起こる溶銑の接触（溶銑アタック）に対しては、セラミックスの耐熱衝撃性が大きくないため、スポット的に損傷を受けたセラミックス部から、羽口の溶損や摩耗の進展が懸念される。その結果、羽口破損による高炉操業への影響の大きさを考え、一定期間を使用した羽口については破損する以前に定期的に交換しているのが現状である。
【０００５】
例えば、特開平１１−２１７６１０号公報に記載の羽口では、粉体セラミックスを硬化肉盛材として溶着させたことにより羽口損耗までの寿命は延長させることはできる。しかしながら、溶銑アタックによる突発的な損傷は予想することが難しく、予想外の短期間で損傷が発生することもある。この場合には、高炉を臨時的に休風し、当該羽口を交換する必要があるため、生産に多大な影響を及ぼすことになる。
【０００６】
また、特開平１１−２１７６１１号公報に開示されている３重構造の羽口では、最外表面の金属製ジャケットは、その内側にセラミックスがスタッドを介して接着されているため、羽口本体の冷却室からの冷却効果がほとんど得られず、高炉内の内容物により金属製ジャケットは消滅し、セラミックスのみで溶銑アタック等をカバーすることになる。したがって、この羽口においても、突発的に起こる溶銑アタックに対しては、セラミックスの耐熱衝撃性が大きくないため、スポット的に損傷を受けたセラミックス部から、羽口の溶損や摩耗が進展することが考えられる。このように従来の羽口は、溶銑アタック等に対する耐熱衝撃性が充分とは言えない状況にある。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、耐摩耗性のみならず、耐熱衝撃性も高い高炉用羽口を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明では、銅または銅合金製の羽口本体の先端部および外筒部に、鋼製金物を羽口本体と同時に鋳込むことでセラミックスよりも耐熱衝撃性の高い羽口とすることで、上記課題を解決したものである。
【０００９】
すなわち、本発明の高炉用羽口は、銅または銅合金製の羽口本体を備える高炉用羽口において、羽口本体を鋳込んで形成するときに、羽口本体の先端冷却室から胴体冷却室の外表面を包囲する鋼製金物を同時に鋳込んで設けたことを特徴とする。
【００１０】
鋼製金物は、羽口本体の先端冷却室から胴体冷却室の外表面の上半分に同時に鋳込んで設けてもよい。また、鋼製金物の内周面に凹凸を形成し、この凹凸が羽口本体の外表面と接するようにしてもよい。さらに、鋼製金物の上面に突起物を複数列配置してもよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に示す実施例に基づき説明する。
【００１２】
図１は本発明の高炉用羽口の全体を示す側面図、図２は高炉内の羽口上面の概略側面図、図３は本発明の鋼製金物の一実施例を示し、（ａ）はその斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視図である。
【００１３】
図１に示すように、高炉用羽口の羽口本体１は高炉炉内に突出して配置されている。羽口本体１から噴出される高流速の熱風は、図中に符号６で示した破線のように羽口本体１の先端より炉内に吹き込まれ、炉内の内容物３は羽口本体１の先端部と羽口本体１の上面に堆積する。
【００１４】
羽口本体１は、銅または銅合金製であって、鋳造によっていわゆる収縮筒型と称される形に形成されている。羽口本体１の内部には、従来公知のように、先端冷却室１ａおよび胴体冷却室１ｂが形成されており、これらの冷却室に水を導入し循環させることによって、羽口本体１を冷却する。
【００１５】
羽口本体１の先端冷却室１ａおよび胴体冷却室１ｂの外表面には、これを包囲するように鋼製金物２が設けられている。本実施例の鋼製金物２は、図３に示すように羽口本体１と同じ収縮筒型であり、一般構造用鋼（ＳＳ）などによって構成されている。この鋼製金物２は、羽口本体１を鋳造により形成するときに、同時に鋳込むことによって羽口本体１の先端冷却室１ａおよび胴体冷却室１ｂの外表面に一体的に設けられる。このとき、羽口本体１を形成する銅と鋼製金物２の線膨張係数は銅の方が大きく、鋳造時の凝固過程では、銅が収縮し銅と鋼製金物２の間に隙間が発生し易いため、本実施例では鋼製金物２の１箇所にスリット２ａを入れ、凝固過程に銅の収縮に合わせて鋼製金物２が追随できるようにし、これによって境界面の接着を強固なものとしている。なお、このスリット２ａは羽口本体１の下側に配置させる。
【００１６】
高炉の操業中には図２に詳細に示すように、羽口本体１の上面には炉内の内容物３が堆積し、この内容物３の移動により摩耗が発生する。また、溶銑が羽口本体１の上面に滴下し、この滴下溶銑４により羽口本体１の上面は熱衝撃を受ける。しかし、本発明では、銅または銅合金製の羽口本体１と同時に鋼製金物２を鋳込んでいるので、鋼製金物２は羽口本体１の先端冷却室１ａおよび胴体冷却室１ｂによる冷却効果により充分に冷却され、鋼製金物２の強度は低下しないため、内容物３との摩耗にも充分に絶える強度を保持し、また、鋼製金物２を形成する鋼が有する靱性により、滴下溶銑４による熱衝撃にも充分に耐えることができる。
【００１７】
図４は、本発明の鋼製金物の他の実施例を示す斜視図である。図４に示す鋼製金物２は、羽口本体１の上半分のみを包囲するために半円状に形成されている。この鋼製金物２で羽口本体１の上半分を包囲することで、最も損耗の激しい羽口本体１の上半分をカバーすることができる。また、上半分のみの包囲であれば、鋳込む際の銅と鋼製金物２との線膨張差を考慮する必要はない。
【００１８】
図５は、本発明の鋼製金物の他の実施例を示す概略断面図である。同図に示す鋼製金物２は、羽口本体１と鋼製金物２の密着性を良くするための鋼製金物２の内面に凹凸２ｂを形成したものである。この凹凸２ｂにより羽口本体１と鋼製金物２が一層密着し、また銅部分との接触面積が増し、羽口本体１からの冷却効果を一層高めることができる。冷却効果が高められることで耐熱衝撃性を高めることができる。
【００１９】
図６は、本発明の鋼製金物の他の実施例を示す概略断面図である。同図に示す鋼製金物２は、その上面に複数列の突起物５を設けたものである。この突起物５は、リング状のものを鋼製金物２に嵌合させて形成してもよいし、肉盛りしてもよい。この突起物５を設けることで、炉内の内容物３が鋼製金物２の上面に堆積してセルフライニングされることになり、羽口本体１の寿命を延ばすことが可能となる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明では、羽口本体の外表面に鋼製金物を鋳込むことで、高炉内の内容物による摩耗を防止することができ、滴下溶銑等による熱衝撃にも耐え得る高炉用羽口を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高炉用羽口の全体を示す側面図である。
【図２】高炉内の羽口上面の概略側面図である。
【図３】本発明の鋼製金物の一実施例を示し、（ａ）はその斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視図である。
【図４】本発明の鋼製金物の他の実施例を示す斜視図である。
【図５】本発明の鋼製金物の他の実施例を示す概略断面図である。
【図６】本発明の鋼製金物の他の実施例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１　羽口本体
１ａ　先端冷却室
１ｂ　胴体冷却室
２　鋼製金物
２ａ　スリット
２ｂ　凹凸
３　高炉内の内容物
４　滴下溶銑
５　突起物
６　高炉内の熱風吹き込み状態

Claims

銅または銅合金製の羽口本体を備える高炉用羽口において、羽口本体を鋳造により形成するときに、羽口本体の先端冷却室から胴体冷却室の外表面を包囲する鋼製金物を同時に鋳込んで設けたことを特徴とする高炉用羽口。
銅または銅合金製の羽口本体を備える高炉用羽口において、羽口本体を鋳造により形成するときに、先端冷却室から胴体冷却室の外表面の上半分に鋼製金物を同時に鋳込んで設けたことを特徴とする高炉用羽口。
鋼製金物の内周面に凹凸を形成し、この凹凸が羽口本体の外表面と接するようにしたことを特徴とする請求項１または２に記載の高炉用羽口。
鋼製金物の上面に突起物を複数列配置したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の高炉用羽口。