JP2779514B2 - 高炉用羽口 - Google Patents
高炉用羽口Info
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- JP2779514B2 JP2779514B2 JP6018889A JP6018889A JP2779514B2 JP 2779514 B2 JP2779514 B2 JP 2779514B2 JP 6018889 A JP6018889 A JP 6018889A JP 6018889 A JP6018889 A JP 6018889A JP 2779514 B2 JP2779514 B2 JP 2779514B2
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- Japan
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- tuyere
- ceramic tube
- blast furnace
- ceramic
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は省エネルギー化、耐久性の向上，羽口調節
用などの多目的に使用できる高炉用羽口に関するもので
ある。
用などの多目的に使用できる高炉用羽口に関するもので
ある。
（従来の技術） 高炉の羽口は炉内に1100℃〜1300℃の高温で、かつ20
0〜230m/sの高速で熱風と重油や微粉炭などの燃料を共
に吹き込み燃焼させるものである。この羽口は従来より
銅製のものを用い、羽口材の保護のために強制水冷冷却
機構を備えた羽口が使用されいるが、この過酷な使用条
件により短寿命に終っていると共に羽口材の保護のため
に強制水冷冷却を行っているので熱損も非常に大きなも
のがある。このため最近では、羽口の保護，寿命延長対
策、また省エネルギー対策や高炉の操業上より羽口より
吹込み量の調節用などの諸対策として第３図のように水
冷帯2aを有する羽口1aの内側にAl2O3系,Al2O3−SiO2系
またはコーデライト系のセラミックス管3aを挿入し、モ
ルタル5aでセットした羽口が使用されいるが、その使用
条件が、 羽口内での燃料（重油，微粉炭）の燃焼によりCOガ
ス及び熱と燃料の溶融灰分による化学的浸食度が高い。
0〜230m/sの高速で熱風と重油や微粉炭などの燃料を共
に吹き込み燃焼させるものである。この羽口は従来より
銅製のものを用い、羽口材の保護のために強制水冷冷却
機構を備えた羽口が使用されいるが、この過酷な使用条
件により短寿命に終っていると共に羽口材の保護のため
に強制水冷冷却を行っているので熱損も非常に大きなも
のがある。このため最近では、羽口の保護，寿命延長対
策、また省エネルギー対策や高炉の操業上より羽口より
吹込み量の調節用などの諸対策として第３図のように水
冷帯2aを有する羽口1aの内側にAl2O3系,Al2O3−SiO2系
またはコーデライト系のセラミックス管3aを挿入し、モ
ルタル5aでセットした羽口が使用されいるが、その使用
条件が、 羽口内での燃料（重油，微粉炭）の燃焼によりCOガ
ス及び熱と燃料の溶融灰分による化学的浸食度が高い。
羽口内は1100℃〜1300℃の高温となり、かつ高速20
0〜300m/sのスピードで熱風及び重油，微粉炭などの燃
料が多量に吹込まれるので熱間における摩耗が非常に大
きい。
0〜300m/sのスピードで熱風及び重油，微粉炭などの燃
料が多量に吹込まれるので熱間における摩耗が非常に大
きい。
セラミックス管内部は高温にさらされるが、裏面は
水冷されている銅製羽口と接触しているため、大きな温
度勾配を有している。
水冷されている銅製羽口と接触しているため、大きな温
度勾配を有している。
また炉内より受ける影響としては、 （イ） 炉内焦（ショウ）点は理論上、2300℃ともい
われており、先端部は炉内より高温熱を受ける。
われており、先端部は炉内より高温熱を受ける。
（ロ） 鉄鉱石，石炭，コークスなどにより生じるス
ラグとアルカリによる浸食、浸透による組織の脆弱化と
損傷。
ラグとアルカリによる浸食、浸透による組織の脆弱化と
損傷。
（ハ） COガスによるカーボン沈積及び組織への影
響。
響。
などなどの機械的，化学的，熱的及び熱変化に対する抵
抗性が高くなければならない状態下にある。
抗性が高くなければならない状態下にある。
（発明が解決しようとする問題点） 前述のように現在のセラミックス管はAl2O3系,Al2O3
−SiO2系，コーデライト系などの材質により製造し、羽
口の内側に挿入して使用に供していることより、これら
の諸条件が満足させることができず、使用開始後、数日
で先端部に異状が起こり、熱風の乱流が除々に始まり損
傷が進み、羽口の冷却水の温度上昇となり、これに、伴
ない吹込ガスの温度低下、速度低下を引き起こすなど不
利益をもたらす。このため羽口の保護，省エネルギー化
などの効果を持続させえないのが現状であるため、これ
らの諸条件を満たす耐久性の高い羽口が強く求められて
いる。
−SiO2系，コーデライト系などの材質により製造し、羽
口の内側に挿入して使用に供していることより、これら
の諸条件が満足させることができず、使用開始後、数日
で先端部に異状が起こり、熱風の乱流が除々に始まり損
傷が進み、羽口の冷却水の温度上昇となり、これに、伴
ない吹込ガスの温度低下、速度低下を引き起こすなど不
利益をもたらす。このため羽口の保護，省エネルギー化
などの効果を持続させえないのが現状であるため、これ
らの諸条件を満たす耐久性の高い羽口が強く求められて
いる。
（問題点を解決するための手段） このような現状に鑑み、本発明者はこれらの諸条件に
対する抵抗性の高い材質を求め、種々研究を重ねた結
果、SiC含有量が90％以上で気孔率３％〜17％の耐火材
が耐機械的摩耗性が高く、かつ熱の変化，耐熱性にも優
れ、化学的にも安定していることを見い出したが、SiC
成分を90％以上を含有している素材であるため、熱伝熱
率が15〜30kcal/m,hr,℃と高く、断熱効果が従来材に比
べ低くなるため、省エネルギー効果が小さくなる。この
欠点を改善するために挿入するセラミックス管の先端部
８を20mm〜100mmと内側層３をSiC含有量90％以上で気孔
率３％〜17％の材質で、その外側を任意な型で任意な個
所にセラミックス管外部補強部６及びセラミックス管支
持部７を設け、それ以外は空隙４とすることにより従来
高伝導性であるため、省エネルギー効率が低いとされ不
適当材質とされていた成分，品質を限定した炭化珪素質
材を採用することにより耐久性が高く、羽口の保護がで
き、しかも省エネルギー効果の高い羽口を見い出したも
のである。
対する抵抗性の高い材質を求め、種々研究を重ねた結
果、SiC含有量が90％以上で気孔率３％〜17％の耐火材
が耐機械的摩耗性が高く、かつ熱の変化，耐熱性にも優
れ、化学的にも安定していることを見い出したが、SiC
成分を90％以上を含有している素材であるため、熱伝熱
率が15〜30kcal/m,hr,℃と高く、断熱効果が従来材に比
べ低くなるため、省エネルギー効果が小さくなる。この
欠点を改善するために挿入するセラミックス管の先端部
８を20mm〜100mmと内側層３をSiC含有量90％以上で気孔
率３％〜17％の材質で、その外側を任意な型で任意な個
所にセラミックス管外部補強部６及びセラミックス管支
持部７を設け、それ以外は空隙４とすることにより従来
高伝導性であるため、省エネルギー効率が低いとされ不
適当材質とされていた成分，品質を限定した炭化珪素質
材を採用することにより耐久性が高く、羽口の保護がで
き、しかも省エネルギー効果の高い羽口を見い出したも
のである。
（限定理由） （Ａ） SiCの含有量90％以上について、第１図に示す
ようにSiCの含有量が90％以下となると急激にスラグと
の反応性か高まり溶損量が大きくなるためである。
ようにSiCの含有量が90％以下となると急激にスラグと
の反応性か高まり溶損量が大きくなるためである。
※ 回転スラグ試験法 テスト条件、1500℃,30時間（６時間×５回の繰返
しテスト） スラグ石炭灰 （Ｂ） 気孔率３％〜17％について １） 気孔率が３％以内であると耐熱スポーリング性
が小さくなり、カケと亀裂の発生が多くなる。
しテスト） スラグ石炭灰 （Ｂ） 気孔率３％〜17％について １） 気孔率が３％以内であると耐熱スポーリング性
が小さくなり、カケと亀裂の発生が多くなる。
２） 気孔率が17％以上となると、粒子間の結合性が
悪くなり、スラグの組織内への浸透による厚い変質層の
生成やスラグ付着を生じ溶損も多いくなる。
悪くなり、スラグの組織内への浸透による厚い変質層の
生成やスラグ付着を生じ溶損も多いくなる。
（Ｃ） SiC含有素材の先端部20mm〜100mm及び内側層に
ついて 先端部は羽口と接していないと、スラグなどの浸入が
あり、これを防ぐためと損傷状態と耐久性の点より最低
を20mmとする。また100mmまでとするのは熱効率を高め
るためには高熱伝導性材料はより少ない方が良いことよ
り決めた。
ついて 先端部は羽口と接していないと、スラグなどの浸入が
あり、これを防ぐためと損傷状態と耐久性の点より最低
を20mmとする。また100mmまでとするのは熱効率を高め
るためには高熱伝導性材料はより少ない方が良いことよ
り決めた。
即ちこの発明は、第２図に示すように水冷帯２を有す
る羽口１内挿入のセラミックス管の先端部８を20mm〜10
0mmと内側層３をSiC含有量90％以上で気孔率が３％〜17
％の品質特性値を有するセラミックス材でその外側を任
意な型で任意な個所にセラミックス管外部補強部６及び
セラミックス管支持部７を設け、それ以外は金属製羽口
１との間に空隙４を有する構造としモルタル５を用いて
セットしたものである。
る羽口１内挿入のセラミックス管の先端部８を20mm〜10
0mmと内側層３をSiC含有量90％以上で気孔率が３％〜17
％の品質特性値を有するセラミックス材でその外側を任
意な型で任意な個所にセラミックス管外部補強部６及び
セラミックス管支持部７を設け、それ以外は金属製羽口
１との間に空隙４を有する構造としモルタル５を用いて
セットしたものである。
（実施例） 次にこの発明の効果を実施例を挙げて述べる。
実施態様 セラミックス管の先端部20mmの間の厚み30mmとしその
他の内側層の厚み8mmをSiC含有量90％以上の 焼成材で先端部20mmの間の厚み30mmを除く内側層の外側
には図４、図５に示されている様にSiC質セラミックス
内側層の外側に補強部６及び支持部７を設ける以外は羽
口との間には空隙部４を有する構造とする。
他の内側層の厚み8mmをSiC含有量90％以上の 焼成材で先端部20mmの間の厚み30mmを除く内側層の外側
には図４、図５に示されている様にSiC質セラミックス
内側層の外側に補強部６及び支持部７を設ける以外は羽
口との間には空隙部４を有する構造とする。
なお実施例に用いた原料の化学成分値を表１に示す。
上記表１の原料を用い、 先端部材及び内側層材としてSiC材で最大粒径1.4mm
と0.044mmの２材質の焼成品を用いる。なお使用は先端
部100mmとセラミックス管支持部以外は水冷羽口との間
は空間とする。
と0.044mmの２材質の焼成品を用いる。なお使用は先端
部100mmとセラミックス管支持部以外は水冷羽口との間
は空間とする。
比較品はハイアルミナ材として合成ムライト，焼結
アルミナ材を主体とした焼成品を造り比較する。
アルミナ材を主体とした焼成品を造り比較する。
その結果を表２に示す。
表２に示す品質特性値に示される如く、炭化珪素材は
非常に強度も高く高熱伝導性を有し、耐熱スポーリング
性も弾性率の残存率にも示されるように高い。また耐ス
ラグ浸食性にも秀でた特性を有している。
非常に強度も高く高熱伝導性を有し、耐熱スポーリング
性も弾性率の残存率にも示されるように高い。また耐ス
ラグ浸食性にも秀でた特性を有している。
以上の実施例に用いるための各材質の品質特性値の表
２にも示されている如くSiC質材は非常に強度（熱間，
室温共）が高く、高熱伝導率性であり、耐熱スポーリン
グ性もスポーリング試験による弾性率の残存率にも示さ
れるように良好なる値を示す。
２にも示されている如くSiC質材は非常に強度（熱間，
室温共）が高く、高熱伝導率性であり、耐熱スポーリン
グ性もスポーリング試験による弾性率の残存率にも示さ
れるように良好なる値を示す。
また石炭灰による浸食試験においても非常に優れた特
性を有している。また外層部に用いるSiO2−Al2O3系の
キャスタブルと熱伝動率が1.59kcal/m,hr,℃と低く、断
熱効果を充分期待できるものである。
性を有している。また外層部に用いるSiO2−Al2O3系の
キャスタブルと熱伝動率が1.59kcal/m,hr,℃と低く、断
熱効果を充分期待できるものである。
次に図面第４図及び第５図に本発明品１及び本発明品
２の実施態様を示す。なお第６図は従来品を示す。そし
て図中、６はセラミックス管外部補強部、７はセラミッ
クス管支持部、８はセラミックス管の先端部である。
２の実施態様を示す。なお第６図は従来品を示す。そし
て図中、６はセラミックス管外部補強部、７はセラミッ
クス管支持部、８はセラミックス管の先端部である。
（発明の効果） 以上の材質及び態様の組合わせにより本発明品の
２種と比較品を3800m3の高炉羽口として用いた結果
は、使用開始時はいずれもほぼ同様な効果をもたらした
が、比較品は６日目より熱風の乱流が認められ、徐々
に排水温度の上昇が認められ43日間の使用で熱的効果は
認められなくなった。本発明品の２種共に初期の効果を
接続することができ、90日目に取外し点検を行うも、そ
の結果先端部溶損が1.6mmと0.8mm孔径拡大は先端より60
mmの所で1.9mmと0.9mmでカケ，亀裂などの発生も無く良
好な結果を示す。
２種と比較品を3800m3の高炉羽口として用いた結果
は、使用開始時はいずれもほぼ同様な効果をもたらした
が、比較品は６日目より熱風の乱流が認められ、徐々
に排水温度の上昇が認められ43日間の使用で熱的効果は
認められなくなった。本発明品の２種共に初期の効果を
接続することができ、90日目に取外し点検を行うも、そ
の結果先端部溶損が1.6mmと0.8mm孔径拡大は先端より60
mmの所で1.9mmと0.9mmでカケ，亀裂などの発生も無く良
好な結果を示す。
なお羽口の再使用に当り比較品の水冷金属羽口は修
理を必要としたが、本発明品は全く修理の必要もなく、
大きな効果をおさめることができた。
理を必要としたが、本発明品は全く修理の必要もなく、
大きな効果をおさめることができた。
図面は本発明の高炉用羽口の実施例を示すものであっ
て、第１図はSiC含有量とスラグ溶損量との関係を示す
図表，第２図はこの発明セット品の縦断面図、第３図は
従来のセラミックス管挿入羽口の縦断面図、第４図は実
施態様の本発明品１の斜視図、第５図は同本発明品２の
斜視図、第６図は従来品の傾斜図である。 1,1a……羽口、2,2a……水冷帯、３……SiCセラミック
ス管内側層、3a……ハイアルミナ質セラミックス管、４
……空隙、5,5a……モルタルセット、６……セラミック
ス管外部補強部、７……セラミックス管支持部、８……
セラミックス管の先端部
て、第１図はSiC含有量とスラグ溶損量との関係を示す
図表，第２図はこの発明セット品の縦断面図、第３図は
従来のセラミックス管挿入羽口の縦断面図、第４図は実
施態様の本発明品１の斜視図、第５図は同本発明品２の
斜視図、第６図は従来品の傾斜図である。 1,1a……羽口、2,2a……水冷帯、３……SiCセラミック
ス管内側層、3a……ハイアルミナ質セラミックス管、４
……空隙、5,5a……モルタルセット、６……セラミック
ス管外部補強部、７……セラミックス管支持部、８……
セラミックス管の先端部
Claims (1)
- 【請求項１】羽口の内側にセラミックス管を挿入して成
る羽口においてセラミックス管の先端部８を20mm〜100m
mと内側層をSiC含有量90％以上て気功率が３％〜17％の
品質特性値を有するセラミックス材でその外側を任意な
型で任意な個所に補強及びセラミックス管の支持部を設
け、それ以外は金属製羽口との間に空隙を有する構造と
することを特徴とする高炉用羽口。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6018889A JP2779514B2 (ja) | 1989-03-13 | 1989-03-13 | 高炉用羽口 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6018889A JP2779514B2 (ja) | 1989-03-13 | 1989-03-13 | 高炉用羽口 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02240207A JPH02240207A (ja) | 1990-09-25 |
| JP2779514B2 true JP2779514B2 (ja) | 1998-07-23 |
Family
ID=13134939
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6018889A Expired - Lifetime JP2779514B2 (ja) | 1989-03-13 | 1989-03-13 | 高炉用羽口 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2779514B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2633685C1 (ru) * | 2016-12-20 | 2017-10-16 | Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") | Воздушная фурма доменной печи |
| RU182797U1 (ru) * | 2018-05-14 | 2018-09-03 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Воздушная фурма доменной печи |
| RU2686750C1 (ru) * | 2018-06-26 | 2019-04-30 | Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") | Способ установки теплоизолирующей вставки в дутьевой канал воздушной фурмы доменной печи |
| RU2756191C1 (ru) * | 2020-12-18 | 2021-09-28 | Публичное акционерное общество «Северсталь» (ПАО «Северсталь») | Воздушная фурма доменной печи |
-
1989
- 1989-03-13 JP JP6018889A patent/JP2779514B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2633685C1 (ru) * | 2016-12-20 | 2017-10-16 | Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") | Воздушная фурма доменной печи |
| RU182797U1 (ru) * | 2018-05-14 | 2018-09-03 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Воздушная фурма доменной печи |
| RU2686750C1 (ru) * | 2018-06-26 | 2019-04-30 | Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") | Способ установки теплоизолирующей вставки в дутьевой канал воздушной фурмы доменной печи |
| RU2756191C1 (ru) * | 2020-12-18 | 2021-09-28 | Публичное акционерное общество «Северсталь» (ПАО «Северсталь») | Воздушная фурма доменной печи |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02240207A (ja) | 1990-09-25 |
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