JP2880635B2 - 高炉出銑樋の横断面形状 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高炉出銑樋の横断面形
状に関し、さらに詳しくは、樋の耐火物の寿命延長を図
るための出銑樋の横断面形状に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】出銑樋に内張された耐火物の損傷は、深
さ方向においては図９に示すように、スラグ−気相界面
３およびスラグ−メタル界面４が大きく損傷し、流れの
方向においては図１０に示すように、溶銑の出銑口から
の落ち口付近が大きく損傷することが知られている。特
に、該落ち口付近の損傷が大きいことから、樋耐火物の
寿命はこの部分で決定されており、この部分が大きく損
傷される機構の解明と耐火物の改善が大きな問題になっ
ている。

【０００３】スラグ−メタル界面４の損傷については、
マランゴニー対流や電気化学的に局部損傷が起こるとさ
れている。しかし、流れ方向の損傷、すなわち溶銑の落
ち口付近で損傷が大きくなる損傷の機構はよく解ってい
ない。また、樋損傷の防止技術については、損傷機構が
不明ながらも耐火物の改善、樋形状の改善について従来
から実施されてきた。

【０００４】たとえば、特開昭５５−１３４１１２号公
報において、溶銑とスラグの接触する界面付近の側壁部
分を鉛直方向より外側へ３０〜８０°外側へ傾斜させる
手段が開示されている。この手段は或る程度樋の耐用性
向上を図ることが可能となるが、上述の溶銑落ち口付近
の損傷の大きさを低減できるものではなかった。また、
一般的には、損傷速度は小さくできないものの、損傷が
大きい部分での耐火物施工厚みを厚くすることによって
寿命の延長を図り耐用性を向上させてきている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本願は、溶銑落ち口付
近での溶損を少なくし、溶銑樋の寿命延長を図る高炉出
銑樋の横断面形状を提供することを課題とするものであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】発明者らは、上述の溶銑
落ち口付近での損傷が大きい原因が、溶銑、溶融スラグ
の流動によるものである考え、溶銑樋内の溶銑、溶融ス
ラグの流動を水モデル実験により解析した。その結果は
以下の通りであった。 （１）スラグ−メタル界面における溶融スラグ内の境界
膜中の耐火物成分の拡散が耐火物の溶損の律速過程であ
る。

【０００７】（２）また、流速は溶銑の落ち口付近の敷
部で最大になるが、敷部では損傷は大きくなく、溶銑だ
けに接している部分での流速の増加は損傷の増大につな
がらない。 （３）出銑口から空中を飛来した溶銑流は敷に当って下
流に流れ、また、側壁に向かって両側に分かれる。その
後溶銑の落ち口よりやや下流で流れが側壁に沿って這い
上がり溶銑が表面で沸き上がる。

【０００８】（４）その結果、側壁のスラグ−メタル界
面での流動が大きくなり、この部分での損傷が最も大き
くなる。この結果をもとに、スラグ−メタル界面の側壁
近傍での流動速度を抑制することが耐火物の溶損の抑制
につながるという知見を得、本発明に到達した。すなわ
ち、本願発明は、高炉出銑樋の横断面形状に適用される
ものであり、次の技術手段を採った。すなわち、出銑時
のスラグ−メタル界面より下方の溶銑流通部の側壁面に
樋中心側に突出する突出部を設けたことを特徴とする高
炉出銑樋の横断面形状である。

【０００９】該突出部から下方の溶銑流通部の幅を樋底
部の該側壁面間の幅より小さくなるように形成してもよ
い。

【００１０】

【作用】

（１） 図１は本発明の第１の実施例の断面の説明図で
ある。また、図４（ａ）は本発明の第１の実施例の溶銑
流の説明図であり、図４（ｂ）は従来例の溶銑流の説明
図を示す。なお、１は敷、２は側壁、３はスラグ−気相
界面、４はスラグ−メタル界面、５は溶銑部、９は突出
部である。

【００１１】図１に示すように高炉出銑樋の横断面にお
いて、出銑時のスラグ−メタル界面４より下方の溶銑流
通部の側壁面に樋中心側に突出する突出部９を設けたこ
とが本第１の実施例の特徴である。このように側壁面を
形成することにより、敷に沿い壁を這い上がった溶銑流
の方向が樋の中心方向に向かい、直接側壁部を洗うこと
がなくなり、耐用性が向上する。

【００１２】図４（ａ）、（ｂ）に示すように、本願発
明の場合、壁を這い上がった溶銑流が直接側壁部を洗う
ことがなくなり、耐用性が向上する。一方、従来の樋形
状では、壁を這い上がった溶銑流が直接側壁部を洗うた
め、損傷が大きくなる。突出部９の形状の各実施例を図
２、図３に示すが、形状はこれに限定されるものではな
く類似の形状のものでよいが、最も突出した部分の側壁
面からの距離をｔ、その位置の敷からの高さをｕ、樋底
部の幅をｗ、出銑時のスラグ−メタル界面４の高さをｄ
としたとき、突出部９の位置、大きさは次の関係にある
ことがより効果的である。

【００１３】距離ｔは０．０５ｗより大きく、０．５ｗ
以下が好ましい。０．０５ｗ未満であれば、小さすきて
効果が顕著でない。０．５ｗより大きければ、樋の構造
上耐火物が２面加熱となるための熱衝撃による損傷の可
能性が大きくなる。より好ましくは０．０７ｗ以上で
０．３ｗ以下である。高さｕは、（１／３）・ｄより大
きく（９／１０）・ｄより小さいことが望ましい。（１
／３）・ｄより小さければ効果は上がらない。（９／１
０）・ｄより大きければ、溶銑深さの位置変動により、
スラグ−メタル界面に溶銑の一部が入り、かえって損傷
速度を大きくする。好ましくは（１／２）・ｄ以上、
（４／５）・ｄ以下の範囲である。

【００１４】（２） 図５は本発明の第２の実施例の断
面の説明図である。また図８は、従来例の説明図であ
り、図８（ａ）は断面図、図８（ｂ）は溶銑流を示す。
この実施例は、突出部９を設けると共に突出部９から下
方の溶銑流通部の幅ａを樋底部の幅ｗより小さく形成し
たのが本第２の実施例の特徴である。図８（ａ）に示す
ように、スラグ−メタル界面４よりも上方まで耐火物施
工厚さを厚くすることは、溶銑流の流路を狭くしスラグ
−メタル界面４の樋の損傷速後を大きくするために、か
えって逆効果となる。図８（ｂ）に示すように、従来の
樋断面形状では、壁を這い上がった溶銑流が直接側壁面
を洗うために、側壁の損傷が大きくなる。

【００１５】本実施例において図５に示すように、溶銑
部の狭路部の幅ａ、その高さｂは、樋底部の幅をｗ、出
銑時のスラグ−メタル界面４の高さをｄとしたとき、次
の関係にあることが好ましい。幅ａは、（９／１０）・
ｗより小さく、（１／３）・ｗより大きいことが望まし
い。（９／１０）・ｗより大きければ効果が上がらな
い。また、（１／３）・ｗより小さいと溶銑部での流速
が速くなる過ぎて、敷部の耐食性に問題がでる。好まし
くは、（３／２０）・ｗ以上、（１／２）・ｗ以下の範
囲である。

【００１６】深さｂは（１／３）・ｄより大きく、（９
／１０）・ｄより小さいことが望ましい。（１／３）・
ｄより小さければ効果が上がらない。（９／１０）・ｄ
より大きければ、溶銑深さの位置変動により、スラグ−
メタル界面に溶銑の一部が入り、かえって損傷速度を大
きくする。好ましくは、（１／２）・ｄ以上、（４／
５）・ｄ以下での範囲である。

【００１７】本実施例では、突出部９を設けると共に突
出部９から下方の溶銑部の溶銑流幅を狭くすることによ
り、側壁を敷に沿い壁を這い上がった溶銑流の方向が樋
の中心方向に向かうため、直接側壁部を洗うことがより
少なくなり、一層耐用性が向上する。突出部９および狭
路部の形状の実施例を図７に示す。形状はこれに限定さ
れるものではなく、類似の形状のものでよいが、図６に
示すように、突出部９の最も突出した部分の側壁面から
の距離をｐ、その位置の敷からの高さをｂとし、樋底部
の幅をｗ、出銑時のスラグ−メタル界面４の高さをｄと
したとき、突出部９の位置、大きさは次のようなものが
より効果的である。

【００１８】距離ｐは、０．０５ｗより大きく、０．５
ｗ以下が好ましい。０．０５未満であれば、小さすきて
効果が顕著でない。０．５ｗより大きければ、樋の構造
上耐火物が２面加熱となるための熱衝撃による損傷の可
能性が大きくなる。より好ましくは０．０７ｗ以上で
０．３ｗ以下である。高さｂは、（１／３）・ｄより大
きく（９／１０）・ｄより小さいことが望ましい。（１
／３）・ｄより小さければ効果は上がらない。（９／１
０）・ｄより大きければ、溶銑深さの位置変動により、
スラグ−メタル界面に溶銑の一部が入り、かえって損傷
速度を大きくする。好ましくは（１／２）・ｄ以上、
（４／５）・ｄ以下の範囲である。

【００１９】

【実施例】

実施例１ 高炉出銑樋において、図１に示す樋形状の中子を作り、
樋用耐火物を流し込み施工した。通常の乾燥の後、実使
用した。改善前に比べて、溶銑の落ち口付近での損傷速
度は低減したが、それより上流側、下流側では殆ど変化
はなかった。この場合にも、最大損傷部位は溶銑の落ち
口付近であった。最大溶損部位での損傷速度を求めた。
３２７００トン、および、７９１００トンのとき、残銑
を抜いて損傷速度を測定すると共に、１炉代終了時（通
銑量１０９０００トン）に損傷速度を計算した。損傷速
度はそれぞれ、２．７，２．６，２．８ｍｍ／千トンと
なった。

【００２０】比較例として、図８（ａ）に示す樋形状で
耐火物を施工し、同様に使用した。通銑量３２６００ト
ン、および、７４５００トン、寿命となった８１４００
トンの時の損傷速度は３．４、３．６、３．７ｍｍ／千
トンであった。以上のように、本発明によって損傷速度
が減少し、耐用寿命が向上することは明らかであり、本
発明は優れた効果を奏することがわかる。

【００２１】実施例２ 高炉出銑樋において、図５に示す樋形状の中子を作り、
樋用耐火物を流し込み施工した。通常の乾燥の後、同様
に実使用した。損傷の基本的形態は図９と同様であっ
た。最大溶損部位での損傷速度を求めた。通銑量が３６
５００トン、および、７５４００トンのとき、残銑を抜
いて損傷速度を測定すると共に、１炉代終了時（通銑量
１２３０００トン）に損傷速度を計算した。損傷速度は
それぞれ、１．９，２．１，２．１ｍｍ／千トンとなっ
た。

【００２２】

【発明の効果】本発明により、出銑主樋耐火物の寿命延
長を図ることが可能になった。また、耐火物寿命延長に
より、耐火物原単位の削減が図られると同時に、耐火物
施工の頻度が減少し、作業者の労働条件の改善にも寄与
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の断面の説明図である。

【図２】図１の寸法説明図であり、図２（ａ）、（ｂ）
はそれぞれ異なった突出部の形状を示す。

【図３】本発明の第１の実施例の断面の説明図であり、
図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ異なった突出部
の形状を示す。

【図４】溶銑流の説明図であり、それぞれ、図４（ａ）
は本第１の実施例、図４（ｂ）は従来例を示す。

【図５】本発明の第２の実施例の断面の説明図である。

【図６】図５の寸法説明図であり、図６（ａ）、（ｂ）
はそれぞれ異なった断面形状を示す。

【図７】本発明の第２の実施例の断面の説明図であり、
図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ異なった断面形
状を示す。

【図８】従来例の説明図であり、図８（ａ）は断面図、
図８（ｂ）は溶銑流を示す。

【図９】典型的な樋損傷の断面の説明図である。

【図１０】出銑口からの距離とスラグ−メタル界面の損
傷速度の関係グラフである。

【符号の説明】

１ 敷 ２ 側壁面 ３ スラグ−気相界面 ４ スラグ−メタル界面 ５ 溶銑部 ６ 耐火物の施工ライン ７ 残存耐火物ライン ８ 最大損傷部位 ９ 突出部 ａ 狭路部の幅 ｂ 狭路部の高さ ｄ 出銑時のスラグ−メタル界面の高さ ｐ 距離 ｔ 距離 ｕ 高さ ｗ 樋底部の幅

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高炉出銑樋の横断面形状において、出銑
   時のスラグ−メタル界面より下方の溶銑流通部の側壁面
   に樋中心側に突出する突出部を設けたことを特徴とする
   高炉出銑樋の横断面形状。
2. 【請求項２】 該突出部から下方の溶銑流通部の幅を樋
   底部の該側壁面間の幅より小さくした請求項１記載の高
   炉出銑樋の横断面形状。