JP2008308752A - 転炉絞り部を有する炉口れんが脱落防止ライニング構造 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、炉口の最上段れんがの上面角度を所定角度とし、背面側に充填層を設け、れんがのずれ、抜け、割れを防止することを目的とする。
【解決手段】本発明による転炉絞り部を有する炉口れんが脱落防止ライニング構造は、内張りれんが(7a)の最上段れんが(10A)の上面(10Aa)が垂直方向軸(11)となす上面逆傾斜角度(θ)が前記最上段れんが(10A)の下面逆傾斜角度(δ)の１．５倍以上であり、その背面側に充填層(17)を設けた構成である。
【選択図】図１０

Description

本発明は、転炉絞り部の構造を有する炉の内張りれんが積み構造に関するものである。

従来、転炉の絞り部構造を有する炉では、絞り部の内張りれんがを、直胴部鉄皮に垂直にライニングされている内張りれんがと平行に積み上げる水平積みライニング構造、あるいは、絞り部内張りれんがの厚み方向中心軸が、絞り部鉄皮方向と直胴部鉄皮に垂直な方向との間の鈍角側に位置するように積み上げる傾斜積みライニング構造が適用されている。水平積み構造では、絞り部の付け根、すなわち、直胴部に寄った絞り部の内張りれんがに亀裂が生じ脱落することがある。これは、溶銑や溶鋼を受けた炉において、高温度に曝された内張りれんがが膨張し、炉底から炉口に向かって大きな突き上げが起こり、この突き上げが絞り部の内張りれんがに集中することが要因になっている。そのために、炉の寿命が短くなる。これらを解決する方法である、その集中を分散させる構造として、傾斜積みライニング構造と逆傾斜積みライニング構造とが提案されている。

まず、前者の傾斜積みライニング構造として、以下の特許が開示されている。
まず、特許文献１、特許文献２には、傾斜積み構造と水平積み構造が例示されている。
また、特許文献３には、絞り部鉄皮面に対して垂直にれんがを積み上げた傾斜型のライニング構造が例示されている。
また、特許文献４には、水平積みのライニング構造が例示されている。
また、特許文献５には、水平積みライニング構造が例示され、炉の軸線と絞り部鉄皮とのなす角度よりも、軸線と内張りれんが表面がなす角度が小さくなるように積み上げることを特徴とする構造が開示されている。
さらに、逆傾斜積みライニング構造として、特許文献６の構造が開示されている。
そのほか、炉口口部のれんがを脱落させない特別な構造を設けた構造として、特許文献７〜１０が例示されている。

実開昭６１−１５９３５７号公報 特開２００３−２３１９１０号公報 実開平３−６７０５０号公報 特開平５−２７９７１９号公報 特開平７−３３２１号公報 特開２００６−２００８２４号公報 実開平５−４５０５６号公報 実開平６−６４４６号公報 特開２００４−１０９３６号公報 特開２００５−３３６５１５号公報

従来の転炉の絞り部構造を有する炉の構造は、以上のように構成されているが、次のような課題が生じていた。すなわち、特許文献１〜５の各構造には、依然として、多くの問題が生じている。確かに、水平積みに比べて、傾斜積みは応力軽減が図られ、効果を示しているが、築炉時にれんががずれ落ちたり、使用中にれんがが抜けることがある。また、うまく築炉できたとしても、炉の稼動中の多くの時間は、傾斜積みれんがに重力による下方に落ちる力が常に掛かるので、特に、れんがが損耗し厚みが短くなる稼動末期では、れんがが抜け落ちることがある。さらには、本発明者らの研究により、そもそも傾斜積みでは、れんがの亀裂に結びつく応力は軽減されるが、水平積みに比べて絞り部のれんが間に隙間が生じやすいことがわかった。また、特許文献７〜１０の各構造もいずれも前述の課題に対して効果を発揮していない。
その中で、特許文献６の構造は、かなりの効果を示している。しかし、時として、炉口部のれんがが脱落することがあり、どのような条件のときに脱落し、どのような条件のときに脱落しないのかが不明であった。
本発明は上記事情に鑑みて改良されたものであり、特に、特許文献６の構造を補強し、効果を確実にするライニング条件を得ることを目的とした。

本発明による転炉絞り部を有する炉口れんが脱落防止ライニング構造は、直胴部及び絞り部を有する転炉の絞り部構造において、前記絞り部の内側に施工する内張りれんがの厚み方向中心軸が、前記絞り部の鉄皮面上にあって炉底から炉口に向かい前記鉄皮面に沿って高さ方向に向かう高さ方向軸と前記直胴部の鉄皮面に垂直な垂直方向軸との間の鋭角側に位置し、前記厚み方向中心軸が、前記垂直方向軸に対して、５〜３０度の逆傾斜角度をなすように、前記内張りれんがを前記炉口の最上段まで積み上げる炉の逆傾斜ライニング構造であって、前記最上段の最上段れんがの上面が前記垂直方向軸となす上面逆傾斜角度が前記最上段れんがの下面の下面逆傾斜角度の１．５倍以上であり、前記最上段れんがの背面側に２０〜１００ｍｍの充填層を設けた構成であり、また、前記充填層を形成する材質の圧縮変形量が前記最上段れんがの圧縮変形量よりも大きい材質で形成した構成である。

本発明は以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。すなわち、最上段の最上段れんがの上面が前記垂直方向軸となす上面逆傾斜角度が前記最上段れんがの下面の下面逆傾斜角度の１．５倍以上であり、前記最上段れんがの背面側に２０〜１００ｍｍの充填層を設けているため、築炉中にれんががずれたり抜け落ちることなく、容易に築炉できるので、施工時間を大幅に短縮する効果を得ることができ、また、使用中にれんがの膨張による応力集中が生じることなくれんがの割れ防止の効果が得られ、さらに、稼動中の膨張の影響及び地金落とし作業時の機械的衝撃の影響を避けれんがの脱落防止の効果が得られ、それら効果により、安定操業が可能になり、また、れんが損傷または抜け落ちに対して従来実施されていた補修作業、それに伴う補修材が不要になり、炉寿命が大幅に向上する効果が得られるようになった。

本発明は、炉の内張りれんが積み構造を逆傾斜積みとすること、最上段れんがの上面を逆傾斜角度の１．５倍以上、背面側材料の圧縮変形量を最上段れんがよりも大きくしたことにより、築炉中にれんががずれたり抜け落ちることなく、容易に築炉ができるライニングであること、使用時にれんがの膨張による応力集中が生じることなくれんがの割れ防止が図られるライニングであること、さらに、地金落とし作業時にれんがが脱落することのない転炉絞り部を有する炉口れんが脱落防止ライニング構造を提供することを目的とする。

以下、図面と共に本発明による転炉絞り部を有する炉口れんが脱落防止ライニング構造の好適な実施の形態を説明する。
通常、炉体のれんが積施工は、炉の底部から上に向かって行われる。一例として、図１を使用して説明する。図１は、鉄皮１の内側に、パーマライニング２、ウェアーライニング３が施工されている。前記パーマライニング２は、定形耐火物であるれんがでも、不定形耐火物であるキャスタブル、スタンプ材、充填材等でも、いずれでも良い。一方、前記ウェアーライニング３は所定の形状を持ったれんがである。これらのパーマライニング２、ウェアーライニング３は、炉２０を図１のように立てた状態で、炉底４から施工される。すなわち、前記炉底４、下部コーナー部５、直胴部６と順番に下から上に施工され、前記直胴部６まで施工したところで、絞り部７の施工になる。ここで、絞り部７のウェアーライニング３のれんがは、逆傾斜積ライニングで施工される。さらに、その上が炉口８になる。

前記直胴部６のウェアーライニング３が水平積であるので、そのすぐ上に、絞り部７の逆傾斜積れんがを施工することができない。そこで、図１の下部起しれんが９を用いることになる。逆傾斜積と水平積とを橋渡しするれんがが起しれんがであり、図２に示すように１個または複数個の下部起しれんが９を用いて、水平積から角度を変えながら逆傾斜角度にしていく。また、逆傾斜積で絞り部７の上部まで積み上げ、前記炉口８の最上段で、鉄皮１の構造に合わせるように炉口８の上部起しれんが１０の最上段れんが１０Ａの上面１０Ａａの一部を再度水平に戻し、炉口鉄皮１ａに接するようにしたれんがも上部起しれんが１０である。図１０に明示しているように、この最上段れんが１０Ａの上面１０Ａａの一部が水平面１０Ａｂであり、残りの一部が上面逆傾斜面１０Ａｃであるか、または、前記上面１０Ａａの全面が上面逆傾斜面１０Ａｃであり、この上面逆傾斜面１０Ａｃの上面逆傾斜角度θを最上段れんが１０Ａの下面１０Ａｅの下面逆傾斜角度δの１．５倍以上にする。同時に前記最上段れんが１０Ａの背面側１０Ａｄには２０〜１００ｍｍの充填層１７を設け、その充填層１７の圧縮変形量を最上段れんが１０Ａのそれよりも大きくする。

このような最上段れんが１０Ａを設置することにより、逆傾斜積みの効果を引出すことができる。特に、地金落とし作業時には、炉口れんがに大きな機械的衝撃が負荷されるが、前記のように上面及び下面逆傾斜角度θ、δを取り、背面の充填層１７を設置することにより、最上段れんが１０Ａに大きい機械的衝撃が負荷されたときに、最上段れんが１０Ａが楔の役割を果たし、より堅固に最上段れんが１０Ａがライニング内にくい込むことになる。一方、上面逆傾斜角度θが１．５倍未満ないし充填層１７の圧縮変形量が最上段れんが１０Ａよりも大きい場合には、最上段れんが１０Ａが楔の役割を果たさず、場合によっては、大きい機械的衝撃による負荷により、逆に、最上段れんが１０Ａが炉２０内に引出されてしまう。

また、背面側１０Ａｄの充填層１７の厚みが２０ｍｍ未満では、楔として最上段れんが１０Ａが食い込める余地が少なく、炉口れんが脱落防止の効果が得られない。また、１００ｍｍを超えると、楔として最上段れんが１０Ａが食い込みすぎて、炉口れんがを機械的に損傷させてしまい、脱落防止の効果が無くなる。なお、充填層１７用材料としては、圧縮変形量が最上段れんが１０Ａより大きければ、キャスタブル、ボード、ボール紙、ファイバー、乾粉、空気層等を何でも利用することができる。

前記絞り部７の逆傾斜積になっているウェアーライニング３のれんがは、図３のように、炉内面（稼動面）、背面ともに滑らかに積み上げても良く、あるいは、図４、図５のように、段差を付けて積み上げても良い。しかし、段の飛び出た箇所が使用中に割れやすいので、望ましくは、絞り部に施工したれんがの炉内面に段差がない図３の施工がより良い。

逆傾斜ライニングにおける逆傾斜角度１６は次のようにして決める。すなわち、図８の直胴部６の鉄皮１に垂直に炉内面に向かう垂直方向軸１１及び１１’と絞り部７の鉄皮１に沿って高さ方向に向かう高さ方向軸１２及び１２’とがなす角度のうちの鋭角側１３を、絞り部７に配設するれんがの厚み方向中心軸１４が通る配設の仕方が逆傾斜積である。尚、図９の鈍角側１５にれんが中心軸が通る施工は傾斜積になる。また、図８、図９の内張りれんが７ａの厚み方向中心軸１４と垂直方向軸１１とのなす逆傾斜角度１６については、逆傾斜なら任意の角度で効果を発揮するが、望ましくは５〜３０度のときが最適である。５度よりも小さいと、本発明の目的であるれんがの割れ、れんが間の隙間生成を抑制する効果が減じられ、れんがの抜け落ちが生じやすくなる。しかし、３０度を超えても、稼動時にれんがが抜けないように、例えば、れんがの上下面の両面または片面にダボを設け、抜け落ち防止を図っても良い。

次に、実施例を表１の第１表に示す。
第１表中の絞り部の施工時間割合は、本発明と同じ炉で比較例（表２の第２表に示す）として傾斜積施工を実施したときの絞り部における準備を含めた施工時間で、本発明の同部位における準備を含めた施工時間を除したときの割合である。割合が１００のとき、比較例と同等、数値の小さいものほど施工時間が短く良好であることを示す。
表中の絞り部れんが割れ損傷度合は、本発明と同じ炉で比較例として傾斜積施工を実施したときの絞り部れんがの割れ損傷に起因した損傷速度（ｍｍ／ｃｈ）で、本発明の絞り部れんがの割れ損傷速度を除したときの度合表示である。度合が１００のとき、比較例と同等、数値の小さいものほど割れ損傷速度が小さく良好であることを示している。

また、絞り部及び炉口部れんが抜け落ち度合は、同様に本発明と同じ炉で比較例として傾斜積施工を実施したときの１炉代に渡る、絞り部及び炉口部れんがの抜け落ち本数で、本発明の絞り部及び炉口部れんがの抜け落ち本数を除したときの度合表示である。度合が１００のとき、比較例と同等、数値の小さいものほど割れ損傷速度が小さく良好であること、また、同様に抜け落ち度合いも数値が小さいほど良好であることを示している。
第１表から分るように、本発明の実施例は、いずれも比較例よりも優れている。
なお、絞り部が逆傾斜積みであっても、最上段れんがが本発明の条件を満たしていない場合は、炉口れんがの脱落が見られた。

本発明による転炉絞り部を有する炉口れんが脱落防止ライニング構造を示す要部の断面図である。 図１の要部の拡大断面図である。 図２の他の形態を示す断面図である。 図２の他の形態を示す断面図である。 図２の他の形態を示す断面図である。 図１の下部起しれんがを示す拡大断面図である。 図６の他の形態を示す断面図である。 図１の要部の逆傾斜積の逆傾斜角度の決め方を示す全体構成図である。 図８の要部の拡大図である。 図１の反対側の最上段れんがを示す拡大断面図である。

符号の説明

１ 鉄皮
１ａ 炉口鉄皮
２ パーマライニング
３ ウェアーライニング
４ 炉底
５ 下部コーナー部
６ 直胴部
７ 絞り部
８ 炉口
９ 下部起しれんが
１０ 上部起しれんが
１０Ａ 最上段れんが
１０Ａａ 上面
１０Ａｂ 水平面
１０Ａｃ 逆傾斜面
１０Ａｄ 背面側
１０Ａｅ 下面
１１、１１’ 直胴部鉄皮に垂直に炉内面に向かう垂直方向軸
１２、１２’ 絞り部鉄皮に沿って高さ方向に向かう高さ方向軸
１３ 鋭角側
１４ 絞り部に配設するれんがの厚み方向中心軸
１５ 鈍角側
１６ 逆傾斜角度
１７ 最上段れんがの背面側の充填層（厚み２０〜１００ｍｍ）
２０ 炉
θ 最上段れんがの上面の上面逆傾斜角度（θ＞２δ）
δ 最上段れんがの下面の下面逆傾斜角度

Claims (2)

1. 直胴部(6)及び絞り部(7)を有する転炉(20)の絞り部構造において、前記絞り部(7)の内側に施工する内張りれんが(7a)の厚み方向中心軸(14)が、前記絞り部(7)の鉄皮面(1a)上にあって炉底(4)から炉口(8)に向かい前記鉄皮面(1a)に沿って高さ方向に向かう高さ方向軸(12)と前記直胴部(6)の鉄皮面(1a)に垂直な垂直方向軸(11)との間の鋭角側(13)に位置し、前記厚み方向中心軸(14)が、前記垂直方向軸(11)に対して、５〜３０度の逆傾斜角度(16)をなすように、前記内張りれんが(7a)を前記炉口(8)の最上段まで積み上げる炉の逆傾斜ライニング構造であって、前記最上段の最上段れんが(10A)の上面(10Aa)が前記垂直方向軸(11)となす上面逆傾斜角度(θ)が前記最上段れんが(10A)の下面(10Ae)の下面逆傾斜角度(δ)の１．５倍以上であり、前記最上段れんが(10A)の背面側に２０〜１００ｍｍの充填層(17)を設けたことを特徴とする転炉絞り部を有する炉口れんが脱落防止ライニング構造。
2. 前記充填層(17)を形成する材質の圧縮変形量が前記最上段れんが(10A)の圧縮変形量よりも大きい材質で構成されていることを特徴とする請求項１記載の転炉絞り部を有する炉口れんが脱落防止ライニング構造。

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