JP2004323865A

JP2004323865A - 一体型高炉鋳床樋

Info

Publication number: JP2004323865A
Application number: JP2003115530A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Nakamura; 倫中村; Koji Kawaoka; 浩二川岡; Nariaki Ogata; 就昭緒方
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2003-04-21
Filing date: 2003-04-21
Publication date: 2004-11-18

Abstract

【課題】高炉鋳床におけるコンクリート及び赤煉瓦の築造、耐火断熱材及び耐火材の築造を省略化し、従来に比べ施工工期を１／３〜１／２に短縮できる高炉鋳床樋を提供する。
【解決手段】外側から順に、コンクリートブロック１０、耐火断熱材７、耐火材４が積層され、これらが施工前に一体化されていることを特徴とする一体型高炉鋳床樋である。さらに、耐火断熱材が不定形耐火物であり、耐火材の側壁が水冷盤又はプレキャストブロックからなり、耐火材の底部は耐火煉瓦からなり、それらの内側に樋用耐火物９が配置され、樋用耐火物が不定形耐火物であることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高炉の出銑口から流れる溶銑、溶滓を所定の搬送設備まで流すための高炉鋳床樋に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高炉鋳床樋の施工に関して、従来は図２に示すように、炉床盤１上にコンクリート又は赤煉瓦２を側板代わりに築造し、その内側下部にバラス３を施工しレベル調整を行った後に、水冷盤４（又はプレキャストブロック）等の耐火材等を、ボルト５を介して赤煉瓦２の外側に設置した金物構造物６に締結し、赤煉瓦２と水冷盤４の間に耐火断熱材７（例えばキャスタブル）を充填し、水冷盤４の内側に不定形耐火物からなる樋用耐火物９を施工し、高炉鋳床樋を形成していた。しかし、このような施工は高炉鋳床という限られた空間でされるため、ある程度の施工工期を必要とするものであった。
【０００３】
施工期間を短縮する発明として、耐火煉瓦の内側に流し込み工法を用いてバックライニングを形成し、その内側に吹付け工法により吹付け材を吹付け、ワーキングライニングを形成する発明（特許文献１参照）や、鉄皮とプレキャストブロックの間に吹付け材又はラミング材をはめ込んだ高炉鋳床樋が提案されている（特許文献２参照）。
【０００４】
この他にも、鉄皮の内側にプレキャストブロックを配し、その内側にウェアライニング層を流し込んだ高炉鋳床樋も知られている（特許文献３参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−９５７１１号公報
【特許文献２】
特開平１１−１７２３０８号公報
【特許文献３】
特開平９−１５７７１８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これらは何れも高炉鋳床にて施工する点においては変わらず、施工工期を飛躍的に短縮するものではなかった。
【０００７】
そこで、本発明は、高炉鋳床におけるコンクリート及び赤煉瓦の築造、耐火断熱材及び耐火材の築造を省略化し、従来に比べて施工工期を１／３〜１／２に短縮できる高炉鋳床樋を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
係る課題を解決するため、本発明の要旨とするところは下記のとおりである。
【０００９】
（１）外側から順に、コンクリートブロック、耐火断熱材、耐火材が積層され、これらが施工前に一体化されていることを特徴とする一体型高炉鋳床樋。
【００１０】
（２）耐火断熱材が不定形耐火物であることを特徴とする（１）記載の一体型高炉鋳床樋。
【００１１】
（３）耐火材の側壁が水冷盤又はプレキャストブロックからなり、耐火材の底部は耐火煉瓦又は耐火キャスタブルからなり、それらの内側に樋用耐火物が配置されていることを特徴とする（１）又は（２）記載の一体型高炉鋳床樋。
【００１２】
（４）樋用耐火物が不定形耐火物であることを特徴とする（３）記載の一体型高炉鋳床樋。
【００１３】
（５）コンクリートブロックがポルトランドセメント、高炉セメント、アルミナセメント、高アルミナセメント、及びエスメントの何れか１種又は２種以上を主体とするセメント原料と、気孔率が４０％以下又は吸水率４％以下の高炉徐冷スラグ及び／又は高炉炉外水砕スラグからなる多孔性骨材とを含有し、前記セメント原料と前記多孔性骨材との配合割合が質量比で１：２〜１：５であることを特徴とする（１）〜（４）の何れか１項に記載の一体型高炉鋳床樋。
【００１４】
（６）耐火断熱材がアルミナ原料、シリカ原料、有機繊維、アルミナセメント、気泡材の１種又は２種以上からなることを特徴とする（１）〜（５）の何れか１項に記載の一体型高炉鋳床樋。
【００１５】
（７）耐火材がアルミナ原料、シリカ原料、アルミナセメント、炭化珪素、カーボンの１種又は２種以上からなることを特徴とする（１）〜（６）の何れか１項に記載の一体型高炉鋳床樋。
【００１６】
（８）樋用耐火物がアルミナ原料、シリカ原料、炭化珪素、炭素、黒鉛、ピッチ、アルミナセメントの１種又は２種以上からなることを特徴とする（３）〜（７）の何れか１項に記載の一体型高炉鋳床樋。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施態様を示す図１に従って、本発明を説明する。なお、図２に示した部材と共通する部材には同一の符号を付し、その説明は一部省略する。
【００１８】
前記（１）に係る本発明の一体型高炉鋳床樋は、外側から順に、コンクリートブロック１０、耐火断熱材７、水冷盤４等の耐火材が積層され、これらが施工前に一体化されていることを特徴とする。
【００１９】
コンクリートブロック１０の材質は特に限定するものではないが、より耐久性を向上させるためには、後述するように耐火コンクリートブロックとすることが好ましい。コンクリートブロック１０は、断面凹溝形状を有している。
【００２０】
耐火断熱材７は、煉瓦又はプレキャストブロックであれば、コンクリートブロックに積層することで製造でき、不定形耐火物の場合には、後述するように、コンクリートブロックと水冷盤４等の耐火材の間に流し込み施工により製造することができる。
【００２１】
耐火材は１層又は一部若しくは全部が２層以上の耐火構造となっていても良い。
【００２２】
また、耐火材は、煉瓦、不定形耐火物（吹き付け施工によるものも含む）、プレキャストブロックの１層又は２層以上からなる構造の何れでも良い。耐火材は、煉瓦又はプレキャストブロックであれば、耐火断熱材の上に積層することで製造でき、不定形耐火物の場合には、吹付け施工又は流し込み施工により製造することができる。
【００２３】
本発明の特徴とするところは、事前にこれらの構造を一体化して、一体型の高炉鋳床樋とすることにより、施工工期の大幅な短縮を可能とすることにある。一体化する手段は特に限定するものでなく、外側のコンクリートブロック１０が内側の耐火物を保持する役目も果たすので、特に一体化するための手段を設けなくても良い。また、一体化の強度を向上させるためには、コンクリートブロック１０と内側の耐火物を強固に固定するためには、ボルト５その他の締結手段を介して水冷盤４（又はプレキャストブロック）とコンクリートブロック１０とを締結しても良い。
【００２４】
前記（２）に係る発明は、耐火断熱材７が不定形耐火物であることを特徴とする。
【００２５】
不定形耐火物とすることにより、施工体と水冷盤４とが一体化し、水冷盤４の固定力が向上し構造安定の点で有効であり、特に、コンクリートブロック１０と内側の耐火材とを強固に固定するために、間隔を設けてボルト５を介して水冷盤４（又はプレキャストブロック）とコンクリートブロック１０とを締結し、その間に不定形耐火物を流し込めば施工が容易であり、事前の施工においても工期を短縮することが可能である。
【００２６】
前記（３）に係る発明は、耐火材の側壁が水冷盤４又はプレキャストブロックからなり、耐火材の底部は耐火煉瓦又は耐火キャスタブルからなり、それらの内側に樋用耐火物９が配置されていることを特徴とする。
【００２７】
本発明において、水冷盤とは鉄、鋳物及び銅による構造物の表面又は内面に水路を設けた冷却盤と定義するが、耐火材の側壁を水冷盤４とすることにより、樋の変形防止及び樋溶耐火物の溶損防止に効果的でコスト削減に有効である。
【００２８】
また、耐火材の底部を煉瓦または不定形ブロックとすることにより、使用中に樋材との一体化を防止でき樋材の補修解体が容易となるので有効である。さらに、それらの内部に樋用耐火物９を設けることにより、溶銑及びスラグ溶損に耐える耐火材の配置と樋用耐火物９のみの補修が可能となるので有効である。
【００２９】
前記（４）に係る発明は、樋用耐火物９が不定形耐火物であることを特徴とする。
【００３０】
樋用耐火物９を不定形耐火物とすることにより、水冷盤４と一体化させ冷却効果を向上させることができ樋用耐火物９の寿命延長に有効である。不定形耐火物は流し込み施工でも、ラミング施工でも、上記のように流し込み施工によるものでも良い。
【００３１】
前記（５）に係る発明は、コンクリートブロック１０がポルトランドセメント、高炉セメント、アルミナセメント、高アルミナセメント、及びエスメントの何れか１種又は２種以上を主体とするセメント原料と、気孔率が４０％以下又は吸水率４％以下の高炉徐冷スラグ及び／又は高炉炉外水砕スラグからなる多孔性骨材とを含有し、前記セメント原料と前記多孔性骨材との配合割合が質量比で１：２〜１：５であることを特徴とする。
【００３２】
上記の組成とすることにより、コンクリートブロック１０の耐火性が向上するので、耐久性を向上させる点で有効である。
【００３３】
ポルトランドセメントとは、水硬性のカルシウムシリケートを主成分とするクリンカーに、適量の石膏を加え、微粉砕して製造されるセメントである。
【００３４】
又、高炉セメントとは、乾燥した高炉水砕スラグとクリンカー（珪酸質原料、鉄質原料、粘土、石灰石等の原料調合物を高温で半溶融状に焼成し、塊状焼き固めたもの）に適量の石膏を加えて混合粉砕するか、又は別々に粉砕して均一に混合したものである。この高炉セメントには、高炉セメント中に含まれる高炉水砕スラグの量によって、高炉セメントＡ〜Ｃ種まであるが、この実施の形態においては、高炉セメントＢ種を使用している。しかし、高炉セメントＡ種又はＣ種を使用することも可能である。
【００３５】
また、（株）新日鉄高炉セメント製「エスメント」（商品名）等の比表面積４０００ｃｍ^２／ｇ以上の高炉セメントを用いると、耐食性、強度が向上するので好ましい。
【００３６】
なお、セメント原料として、ポルトランドセメント及び／又は高炉セメントの代わりに、アルミナセメントを使用することも、また、ポルトランドセメント及び／又は高炉セメントにアルミナセメントを加えることも可能である。セメント原料として、ポルトランドセメント及び／又は高炉セメントを使用した場合は、結晶水が失われやすいため、雰囲気温度が常温〜３００℃未満の部分への適用が主となり、アルミナセメントを使用した場合は、結晶水が失われにくいため、雰囲気温度が３００〜８００℃の部分へ適用することが可能となる。このように、セメント原料の種類を変更することで、３００℃を境とした用途別の耐熱コンクリートブロックをそれぞれ製造することが可能となる。
【００３７】
高炉水砕スラグ、高炉徐冷スラグ、高炉炉外水砕スラグは、その製造方法の違いにより分類されるものであるが、その成分は同一であり、Ｃａ，Ｓｉ，Ａｌの酸化物を主成分としている。
【００３８】
高炉水砕スラグは、高炉の炉前で製造され、従来の耐熱ブロックに使用されている一般的なスラグであり、約１５００℃の溶融スラグを吹製装置に流し、大量の高圧水（例えば、１〜３．５ｋｇ／ｃｍ^２）を吹き付けて急冷して製造される。このため、製造された高炉水砕スラグは、軟質で無数の気泡を有し、角張った形状をなしているので、軽量で脆弱である。
【００３９】
高炉徐冷スラグは、溶融スラグをドライピット又は畑と呼ばれる冷却ヤードに流し込み、自然放冷と適度の散水によって冷却することで製造されるものである。この製造された高炉徐冷スラグは、結晶質の岩石状となったもので、通常、サイジング設備で所定の粒度に破砕処理して使用される。
【００４０】
高炉炉外水砕スラグは、硬質で重く、しかも粒子を耐磨耗材で構成されるライナーに衝突させたりする磨砕機による処理を行っているため、丸みを帯びている。これは、前記したように製造方法が異なるためで、高炉炉外水砕スラグは、高炉の系外の離れたところに溶融スラグを運搬した後製造するため、溶融スラグを吹製装置に流す時点では、溶融スラグの温度が約１５００℃から約１３００℃程度まで低下している。この溶融スラグを吹製装置に流し、少量の低圧水を吹き付けて急冷することで、硬質で角張ったスラグが製造される。なお、この角張りがあるまま使用すると、耐火コンクリートブロックを、型枠を使用して製造する場合に、成形性及び脱型性に悪影響を及ぼすことになる。この欠点を改善するために、例えば互いの粒子を衝突させ合ったり、また磨砕機で、粒子にできた角張りを取ったりしている。
【００４１】
従って、高炉炉外水冷スラグは、高炉水砕スラグと高炉徐冷スラグの間の性質を有するスラグであることがわかる。
【００４２】
上記の高炉水砕スラグ、高炉徐冷スラグ、高炉炉外水砕スラグ、の各気孔率を評価するため、それぞれの吸水率をＪＩＳＡ１１０９により測定した結果、１０％前後程度、０超１％未満前後、１％前後程度となった。この吸水率は、各スラグが有する気孔が外部（大気）と連続している場合に測定できるものであり、各スラグ内部に閉じ込められ、外部と孤立して存在する気孔は測定できない。しかし、各スラグの測定条件は同じであるため、各スラグの気孔率を比較評価する指標に使用することは可能である。上記の高炉スラグは気孔率が４０％及び吸水率が４％を超えると施工体の強度低下及び施工性（流動性）のバラツキが生じ目標の強度を得られない。従って、施工体の目標強度を得るためには、高炉スラグの気孔率を４０％以下又は吸水率を４％以下にすることが好ましい。
【００４３】
上記のセメント原料と多孔性骨材との配合割合を、質量比で１：２〜１：５の範囲としたのは、これより多孔性骨材の量が多くなると、耐火コンクリートブロックの成形や脱型を、型枠を用いて行うことが不可能となるからである。一方、多孔性骨材の配合割合がこれより少なくなると、バインダーの役目を有する耐火コンクリートブロック中に占めるセメント原料の量が多くなり、製造した耐火コンクリートブロックは脆く、目標とする強度（インターロッキングブロックの規格値では、圧縮強度が３２．０ＭＰａ、曲げ強度が５．０ＭＰａ）が得られなくなる。従って、耐火コンクリートブロックの製造時における成形や脱型をさらに良好にし、しかも目標とする強度を得るためには、セメント原料と多孔性骨材との配合割合を、質量比で１：２〜１：４．５、更には１：２〜１：４とすることが好ましい。
【００４４】
前記（６）に係る発明は、耐火断熱材７がアルミナ原料、シリカ原料、有機繊維、アルミナセメント、気泡材の１種又は２種以上からなることを特徴とする。
【００４５】
耐火断熱材７がアルミナ原料、シリカ原料、有機繊維、アルミナセメント、気泡材の１種又は２種以上であれば、断熱効果があり耐火コンクリートブロックへの温度を低減でき耐用が向上する点で好ましい。
【００４６】
前記（７）に係る発明は、耐火材４、８がアルミナ原料、シリカ原料、アルミナセメント、炭化珪素、カーボンの１種又は２種以上からなることを特徴とする。
【００４７】
耐火材４、８がアルミナ原料、シリカ原料、アルミナセメント、炭化珪素、カーボンの１種又は２種以上であれば、樋用耐火物９が損傷し溶銑及び高炉スラグが耐火材４、８に接触しても短時間で耐火材４、８が損傷しなし点で好ましい。
【００４８】
特に、耐火材の側壁が水冷盤４である場合には、アルミナ原料、炭化珪素、カーボンの１種又は２種以上であれば、熱伝導率が高くなり底部冷却の点で好ましい。
【００４９】
前記（８）に係る発明は、樋用耐火物９がアルミナ原料、シリカ原料、炭化珪素、炭素、黒鉛、ピッチ、アルミナセメントの１種又は２種以上からなることを特徴とする。
【００５０】
樋用耐火物９がアルミナ原料、シリカ原料、炭化珪素、炭素、黒鉛、ピッチ、アルミナセメントの１種又は２種以上であれば、耐溶銑溶解性、耐スラグ溶解性の点で好ましい。
【００５１】
【実施例】
本発明例として、図１に示す構造の一体型高炉鋳床樋を製造した。耐火コンクリートブロック１０の組成は、質量％で、高炉除冷スラグ：８０％、アルミナセメント：１０％、エスメント：１０％、混和剤：０．２％とし、高さ１３００ｍｍ、片側の幅４００ｍｍ、長さ１５００ｍｍ、中央部の幅１４５０ｍｍ、中央部の厚さ４００ｍｍとした。
【００５２】
耐火コンクリートブロック１０の内側に設ける耐火断熱材７の組成は、質量％で、アルミナ原料：４５％、シリカ原料：４５％、アルミナセメント：１０％からなる不定形耐火物とした。
【００５３】
耐火断熱材７の底部は、前記組成からなる不定形耐火物を、耐火断熱材７の内側側壁に設ける水冷盤４の下面レベルまで流し込み施工した。該不定形耐火物の硬化後にボルト５を介して、高さ５００ｍｍ、厚さ１００ｍｍ、長さ３０００ｍｍの水冷盤４を耐火コンクリートブロック１０に取り付け、水冷盤４と耐火コンクリートブロック１０の間隔１００〜１５０ｍｍに前記組成からなる不定形耐火物を流し込み施工し、耐火断熱材７の壁部を形成した。
【００５４】
耐火断熱材７の内側に設ける耐火材８の底部は、質量％で、アルミナ原料：６０％、シリカ原料：１５％、炭化珪素：１５％、その他：１０％とし、幅３００ｍｍ、厚さ１３０ｍｍ、長さ３０００ｍｍの耐火煉瓦８とした。
【００５５】
最後に水冷盤４と底部の耐火材８の内側に、質量％で、アルミナ：５０％、シリカ：１５％、炭化珪素：３０％、アルミナセメント：５％からなる不定形耐火物を、底部の厚さ２５０ｍｍ、底部の表層から側壁の高さ２００ｍｍまでの領域に積層されるように流し込み工法により事前に施工した。これにより、樋用耐火物９を形成した。
【００５６】
このように事前に施工した一体型高炉鋳床樋を高炉鋳床に搬送し、炉床盤１上に築造された赤煉瓦２の上にこの鋳床樋を設置した後、周囲にバラス３を充填固定して施工は完了した。
【００５７】
比較例として、図２に示すように、炉床盤１上に組成が粘土からなる赤煉瓦２（ＪＩＳＲ１２５０）を高さ１５００ｍｍ、厚さ５００ｍｍ、長さ２００００ｍｍとなるように、側板代わりに築造し、その内側下部に組成が高炉炉外水冷スラグからなるバラス３を施工しレベル調整を行った後に、本発明例と同一組成、同一寸法の水冷盤４を、本発明例と同一位置にボルト５を介して、本発明例と同一の間隔となるように赤煉瓦２の外側に設置した金物構造物６に締結し、耐火断熱材７として赤煉瓦２と水冷盤４の間に本発明例と同一組成の不定形耐火物を流し込み、樋用耐火物９として水冷盤４の内側に本発明例と同一組成の不定形耐火物を同一寸法となるように流し込み施工し、高炉鋳床樋を形成した。
【００５８】
鋳床樋１０ｍ当りの現地での施工期間は本発明例が５日であったのに対し、比較例は１５日であり、本発明により、鋳床の施工工期は比較例の１／３に短縮できた。
【００５９】
【発明の効果】
本発明により、高炉鋳床におけるコンクリート及び赤煉瓦の築造、耐火断熱材及び耐火材の築造を省略化し、従来に比べて施工工期を１／３〜１／２に短縮することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る一体型高炉鋳床樋を示す断面図である。
【図２】従来の工法による高炉鋳床樋を示す断面図である。
【符号の説明】
１…炉床盤
２…赤煉瓦
３…バラス
４…水冷盤（耐火材）
５…ボルト
６…金物構造物
７…耐火断熱材
８…耐火材（耐火煉瓦）
９…樋用耐火物
１０…コンクリートブロック

Claims

外側から順に、コンクリートブロック、耐火断熱材、耐火材が積層され、これらが施工前に一体化されていることを特徴とする一体型高炉鋳床樋。
耐火断熱材が不定形耐火物であることを特徴とする請求項１記載の一体型高炉鋳床樋。
耐火材の側壁が水冷盤又はプレキャストブロックからなり、耐火材の底部は耐火煉瓦又は耐火キャスタブルからなり、それらの内側に樋用耐火物が配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の一体型高炉鋳床樋。
樋用耐火物が不定形耐火物であることを特徴とする請求項３記載の一体型高炉鋳床樋。
コンクリートブロックがポルトランドセメント、高炉セメント、アルミナセメント、高アルミナセメント、及びエスメントの何れか１種又は２種以上を主体とするセメント原料と、気孔率が４０％以下又は吸水率４％以下の高炉徐冷スラグ及び／又は高炉炉外水砕スラグからなる多孔性骨材とを含有し、前記セメント原料と前記多孔性骨材との配合割合が質量比で１：２〜１：５であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の一体型高炉鋳床樋。
耐火断熱材がアルミナ原料、シリカ原料、有機繊維、アルミナセメント、気泡材の１種又は２種以上からなることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の一体型高炉鋳床樋。
耐火材がアルミナ原料、シリカ原料、アルミナセメント、炭化珪素、カーボンの１種又は２種以上からなることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の一体型高炉鋳床樋。
樋用耐火物がアルミナ原料、シリカ原料、炭化珪素、炭素、黒鉛、ピッチ、アルミナセメントの１種又は２種以上からなることを特徴とする請求項３〜７の何れか１項に記載の一体型高炉鋳床樋。