JP2911633B2 - 窯炉用耐火物内張 - Google Patents
窯炉用耐火物内張Info
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Furnace Housings, Linings, Walls, And Ceilings (AREA)
- Carbon Steel Or Casting Steel Manufacturing (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はガス等を吹き込んで溶融
金属を処理する窯炉（容器）の耐火物内張に関するもの
である。
金属を処理する窯炉（容器）の耐火物内張に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】鉄鋼精錬の分野では、従来から行われて
いる精錬操作である酸素等の上吹きに加えて、精錬効率
の向上などを目的に、精錬容器の炉底に設置した羽口か
ら酸素、窒素、アルゴンなどのガス等の炉内への吹き込
みを行なっている。吹き込まれるのはガスのみではな
く、鉄鉱石、石灰、コークス等の粉末、あるいは羽口保
護のための冷却ガスなども吹き込まれる。この種の吹き
込みが盛んに行われているのは、転炉などの脱炭を行う
窯炉、鉄浴式の溶融還元炉、酸素と炭材等を吹き込んで
スクラップの溶解を行う窯炉、溶銑予備処理のための窯
炉などである。
いる精錬操作である酸素等の上吹きに加えて、精錬効率
の向上などを目的に、精錬容器の炉底に設置した羽口か
ら酸素、窒素、アルゴンなどのガス等の炉内への吹き込
みを行なっている。吹き込まれるのはガスのみではな
く、鉄鉱石、石灰、コークス等の粉末、あるいは羽口保
護のための冷却ガスなども吹き込まれる。この種の吹き
込みが盛んに行われているのは、転炉などの脱炭を行う
窯炉、鉄浴式の溶融還元炉、酸素と炭材等を吹き込んで
スクラップの溶解を行う窯炉、溶銑予備処理のための窯
炉などである。
【０００３】これらの窯炉の内張りには、スラグ塩基度
が低い場合から高い場合まで、また高温でも安定して使
用できるマグネシアカーボン質れんがが広く使用されて
いる。近年ではアルミニウム、アルミニウム−シリコン
合金、アルミニウム−マグネシウム合金、アルミニウム
−マグネシウム−シリコン合金あるいは硼素系化合物な
どを添加したマグネシアカーボン質れんがの開発によっ
て、マグネシアカーボン質れんがの耐用性はかなり向上
した。
が低い場合から高い場合まで、また高温でも安定して使
用できるマグネシアカーボン質れんがが広く使用されて
いる。近年ではアルミニウム、アルミニウム−シリコン
合金、アルミニウム−マグネシウム合金、アルミニウム
−マグネシウム−シリコン合金あるいは硼素系化合物な
どを添加したマグネシアカーボン質れんがの開発によっ
て、マグネシアカーボン質れんがの耐用性はかなり向上
した。
【０００４】上記の改良により、酸素を上方から湯面に
吹きつけ、必要に応じて炉底からも吹き込む通常の転炉
用としては、マグネシアカーボン質れんがの耐用性は向
上した。反面、れんがの弾性率が増大したため、転炉以
外の窯炉、特に大量のガス等を炉底に設置された羽口か
ら底吹きする窯炉用としてのマグネシアカーボン質れん
がの耐用性には多くの問題がある。
吹きつけ、必要に応じて炉底からも吹き込む通常の転炉
用としては、マグネシアカーボン質れんがの耐用性は向
上した。反面、れんがの弾性率が増大したため、転炉以
外の窯炉、特に大量のガス等を炉底に設置された羽口か
ら底吹きする窯炉用としてのマグネシアカーボン質れん
がの耐用性には多くの問題がある。
【０００５】この種の窯炉では、大量のガス等の吹き込
みに伴なう局部冷却、あるいは反応に伴う局部昇温など
が起こり、また、炉内では溶銑、溶鋼あるいはスラグ強
烈に攪拌され、これに起因する熱衝撃あるいは摩耗で耐
火物が損耗する。こうした傾向は、羽口が設置されてい
る精錬容器の底すなわち炉底で特に顕著である。
みに伴なう局部冷却、あるいは反応に伴う局部昇温など
が起こり、また、炉内では溶銑、溶鋼あるいはスラグ強
烈に攪拌され、これに起因する熱衝撃あるいは摩耗で耐
火物が損耗する。こうした傾向は、羽口が設置されてい
る精錬容器の底すなわち炉底で特に顕著である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】溶銑あるいは溶鋼１ト
ン当たり２０Ｎｍ3／Ｈ以上に相当する量のガス等を炉
底から吹き込んだ場合、ガス等による冷却・加熱による
熱衝撃と、ガス攪拌で運動する溶銑あるいは溶鋼による
摩耗の相乗効果によって、炉底のマグネシアカーボン質
れんがは著しく損耗する。この損耗が窯炉の寿命を決定
しているため、窯炉の寿命を延長し、耐火物原単位を低
減させ、操業を安定させるためには、耐熱衝撃性と耐摩
耗性を併せ持った耐火物を使用しなければならない。
ン当たり２０Ｎｍ3／Ｈ以上に相当する量のガス等を炉
底から吹き込んだ場合、ガス等による冷却・加熱による
熱衝撃と、ガス攪拌で運動する溶銑あるいは溶鋼による
摩耗の相乗効果によって、炉底のマグネシアカーボン質
れんがは著しく損耗する。この損耗が窯炉の寿命を決定
しているため、窯炉の寿命を延長し、耐火物原単位を低
減させ、操業を安定させるためには、耐熱衝撃性と耐摩
耗性を併せ持った耐火物を使用しなければならない。
【０００７】
【課題を解決するための手段】ガス等の吹き込みを行う
窯炉で、ガス等吹込み量のうち溶銑あるいは溶鋼１トン
当たり、２０Ｎｍ3 ／Ｈ以上に相当する量のガス等を炉
底から吹き込む窯炉の耐火物内張りとして、弾性率１４
００００ｋｇ／ｃｍ2 以下でかつ１４００℃での曲げ強
度が１００ｋｇ／ｃｍ2 以上であり、カーボン量を２２
％超〜３０％配合したマグネシアカーボン質れんがを使
用したことを特徴とした窯炉用耐火物内張で、大量のガ
ス等を底吹きする窯炉において、マグネシアカーボン質
れんがを内張りする場合において、炉寿命を安定的に延
長し、操業の安定化と炉材原単位の低減ができる。
窯炉で、ガス等吹込み量のうち溶銑あるいは溶鋼１トン
当たり、２０Ｎｍ3 ／Ｈ以上に相当する量のガス等を炉
底から吹き込む窯炉の耐火物内張りとして、弾性率１４
００００ｋｇ／ｃｍ2 以下でかつ１４００℃での曲げ強
度が１００ｋｇ／ｃｍ2 以上であり、カーボン量を２２
％超〜３０％配合したマグネシアカーボン質れんがを使
用したことを特徴とした窯炉用耐火物内張で、大量のガ
ス等を底吹きする窯炉において、マグネシアカーボン質
れんがを内張りする場合において、炉寿命を安定的に延
長し、操業の安定化と炉材原単位の低減ができる。
【０００８】前述のように、炉底損耗の主な原因は熱衝
撃による割れと、溶銑あるいは溶鋼による摩耗である。
耐火物の耐熱衝撃性は弾性率に反比例し、溶鋼に対する
耐摩耗性は熱間曲げ強度に比例するものと考えられる。
マグネシアカーボン質れんがの弾性率と熱間曲げ強度の
間には正の相関があるため、弾性率が低く耐熱衝撃性の
優れたものは、熱間曲げ強度が低く耐摩耗性が低い。一
方、熱間曲げ強度が高く耐摩耗性の優れたものは、弾性
率が高く耐熱衝撃性が劣る。従って、両性質を併せ持っ
た耐火物を選択することが必要となる。
撃による割れと、溶銑あるいは溶鋼による摩耗である。
耐火物の耐熱衝撃性は弾性率に反比例し、溶鋼に対する
耐摩耗性は熱間曲げ強度に比例するものと考えられる。
マグネシアカーボン質れんがの弾性率と熱間曲げ強度の
間には正の相関があるため、弾性率が低く耐熱衝撃性の
優れたものは、熱間曲げ強度が低く耐摩耗性が低い。一
方、熱間曲げ強度が高く耐摩耗性の優れたものは、弾性
率が高く耐熱衝撃性が劣る。従って、両性質を併せ持っ
た耐火物を選択することが必要となる。
【０００９】なお、弾性率と熱間曲げ強度の測定方法は
以下の通りである。すなわち、測定試料の形状は２０×
２０×１５０ｍｍで、事前にコークス粒内に埋め込んで
還元雰囲気で１４００℃で３時間熱処理した。弾性率Ｅ
（ｋｇ／ｃｍ2）は常温での超音波伝搬速度Ｖ（ｃｍ／
ｓ）から以下の式で算出した。 Ｅ＝（ρＶ2／ｇ）×１０-3 ここで、ρは試料の嵩比重（ｇ／ｃｍ3）、ｇは重力
加速度（９８０ｃｍ／ｓ2） 熱間曲げ強度はＪＲＳ２１１７に従って測定した。試料
台のスパンは１００ｍｍ、測定温度は１４００℃、測定
雰囲気は窒素であった。試料は弾性率測定後のものであ
る。
以下の通りである。すなわち、測定試料の形状は２０×
２０×１５０ｍｍで、事前にコークス粒内に埋め込んで
還元雰囲気で１４００℃で３時間熱処理した。弾性率Ｅ
（ｋｇ／ｃｍ2）は常温での超音波伝搬速度Ｖ（ｃｍ／
ｓ）から以下の式で算出した。 Ｅ＝（ρＶ2／ｇ）×１０-3 ここで、ρは試料の嵩比重（ｇ／ｃｍ3）、ｇは重力
加速度（９８０ｃｍ／ｓ2） 熱間曲げ強度はＪＲＳ２１１７に従って測定した。試料
台のスパンは１００ｍｍ、測定温度は１４００℃、測定
雰囲気は窒素であった。試料は弾性率測定後のものであ
る。
【００１０】弾性率と熱間曲げ強度の異なるマグネシア
カーボン質れんが４種類を、上部ランスから酸素を上吹
きし、かつ合計１２本の炉底に設置された羽口から溶銑
１トン当たり２８ｍ3／Ｈの酸素等を底吹きする窯炉の
炉底に試験的に張り分け、その損耗量を測定し、 ま
た、使用後の耐火物を回収して、その損耗原因を調査し
た。この結果を表１に示す。尚、損耗量は試料Ａの場合
を１００として指数化した。
カーボン質れんが４種類を、上部ランスから酸素を上吹
きし、かつ合計１２本の炉底に設置された羽口から溶銑
１トン当たり２８ｍ3／Ｈの酸素等を底吹きする窯炉の
炉底に試験的に張り分け、その損耗量を測定し、 ま
た、使用後の耐火物を回収して、その損耗原因を調査し
た。この結果を表１に示す。尚、損耗量は試料Ａの場合
を１００として指数化した。
【００１１】一方、上部ランスから酸素を上吹きし、か
つ合計６本の炉底に設置された羽口から溶銑１トン当た
り２６ｍ3／Ｈの酸素等を底吹きする窯炉に同種のれん
がを張り分けた場合の結果を表２に示す。
つ合計６本の炉底に設置された羽口から溶銑１トン当た
り２６ｍ3／Ｈの酸素等を底吹きする窯炉に同種のれん
がを張り分けた場合の結果を表２に示す。
【００１２】
【表１】上部ランスから酸素を上吹きし、かつ溶銑１ト
ン当たり２８ｍ3／Ｈの酸素等を底吹きする窯炉の炉底
に使用したマグネシアカーボン質れんがの品質と損耗
量、損耗主因
ン当たり２８ｍ3／Ｈの酸素等を底吹きする窯炉の炉底
に使用したマグネシアカーボン質れんがの品質と損耗
量、損耗主因
【００１３】
【表２】上部ランスから酸素を上吹きし、かつ溶銑１ト
ン当たり２６ｍ3／Ｈの酸素等を底吹きする窯炉の炉底
に使用したマグネシアカーボン質れんがの損耗量、損耗
主因（試料名は表１と共通）
ン当たり２６ｍ3／Ｈの酸素等を底吹きする窯炉の炉底
に使用したマグネシアカーボン質れんがの損耗量、損耗
主因（試料名は表１と共通）
【００１４】表１と表２によれば、弾性率が１６０００
０ｋｇ／ｃｍ2と高い試料Ａは熱衝撃により亀裂が発生
して大きく損耗したが、弾性率が１４００００ｋｇ／ｃ
ｍ2の試料Ｂ、Ｃ、Ｄでは熱衝撃による損耗は認められ
ず、むしろ摩耗が損耗の主因となっていた。また、損耗
量はれんがの熱間曲げ強度が増加するに従って減少し、
熱間曲げ強度が１００ｋｇ／ｃｍ2以上の試料Ｂの損耗
は特に軽微であった。これらを総合すると、弾性率が１
４００００ｋｇ／ｃｍ2以下であって、１００ｋｇ／ｃ
ｍ2以上の高い熱間曲げ強度を有するマグカーボン質れ
んがが、耐熱衝撃性と耐摩耗性のバランスが取れてお
り、この種の窯炉に好適であることがわかった。
０ｋｇ／ｃｍ2と高い試料Ａは熱衝撃により亀裂が発生
して大きく損耗したが、弾性率が１４００００ｋｇ／ｃ
ｍ2の試料Ｂ、Ｃ、Ｄでは熱衝撃による損耗は認められ
ず、むしろ摩耗が損耗の主因となっていた。また、損耗
量はれんがの熱間曲げ強度が増加するに従って減少し、
熱間曲げ強度が１００ｋｇ／ｃｍ2以上の試料Ｂの損耗
は特に軽微であった。これらを総合すると、弾性率が１
４００００ｋｇ／ｃｍ2以下であって、１００ｋｇ／ｃ
ｍ2以上の高い熱間曲げ強度を有するマグカーボン質れ
んがが、耐熱衝撃性と耐摩耗性のバランスが取れてお
り、この種の窯炉に好適であることがわかった。
【００１５】マグネシアカーボン質れんがは、通常は熱
処理を行わないれんが、いわゆる不焼成れんがの状態で
使用される。この不焼成れんがの場合、弾性率１４００
００ｋｇ／ｃｍ2 以下でかつ１００ｋｇ／ｃｍ2 以上の
高い熱間強度を有するものは、金属無添加の場合はカー
ボン量２０％程度、アルミニウムを含む金属を１〜２％
程度添加する場合はカーボン量を２２％超〜３０％配合
することで得られる。ただし前述のように、熱間強度が
高いほど耐摩耗性が高く、耐用性も高いので、アルミニ
ウムを含む金属を１〜３％程度添加し、カーボンを２５
％程度配合したマグネシアカーボン質れんががより望ま
しい。
処理を行わないれんが、いわゆる不焼成れんがの状態で
使用される。この不焼成れんがの場合、弾性率１４００
００ｋｇ／ｃｍ2 以下でかつ１００ｋｇ／ｃｍ2 以上の
高い熱間強度を有するものは、金属無添加の場合はカー
ボン量２０％程度、アルミニウムを含む金属を１〜２％
程度添加する場合はカーボン量を２２％超〜３０％配合
することで得られる。ただし前述のように、熱間強度が
高いほど耐摩耗性が高く、耐用性も高いので、アルミニ
ウムを含む金属を１〜３％程度添加し、カーボンを２５
％程度配合したマグネシアカーボン質れんががより望ま
しい。
【００１６】一方、マグネシアカーボン質れんがには、
還元雰囲気下で熱処理を行ない、必要に応じて樹脂、ピ
ッチあるいはタールなどを含浸させた、いわゆる焼成れ
んがもある。この焼成れんがの場合、不焼成の場合と比
較して弾性率はあまり変化しないが、熱間曲げ強度は２
０ｋｇ／ｃｍ2以上大きく、通常１２０ｋｇ／ｃｍ2以上
となる。このため、本発明による耐火物内張用として
は、弾性率１４００００ｋｇ／ｃｍ2以下の焼成マグネ
シアカーボン質れんがは有効で、特に損耗の大きい羽口
周辺用としての利用価値が大きい。
還元雰囲気下で熱処理を行ない、必要に応じて樹脂、ピ
ッチあるいはタールなどを含浸させた、いわゆる焼成れ
んがもある。この焼成れんがの場合、不焼成の場合と比
較して弾性率はあまり変化しないが、熱間曲げ強度は２
０ｋｇ／ｃｍ2以上大きく、通常１２０ｋｇ／ｃｍ2以上
となる。このため、本発明による耐火物内張用として
は、弾性率１４００００ｋｇ／ｃｍ2以下の焼成マグネ
シアカーボン質れんがは有効で、特に損耗の大きい羽口
周辺用としての利用価値が大きい。
【００１７】
【実施例】上部ランスから酸素を上吹きし、かつ炉底に
設置された１２本の羽口から溶銑１トン当たり２８ｍ3
／Ｈの酸素等を底吹きする窯炉の炉底に、表１の試料Ｂ
に当るマグネシアカーボン質れんがを内張りし、従来材
質（表１の試料Ａに相当）の場合と炉寿命を比較した。
従来材質と比較して、弾性率が１４００００ｋｇ／ｃｍ
2以下のマグネシアカーボン質れんが使用の本発明によ
る内張りを採用した場合は、炉寿命が２倍以上となり、
安定した窯炉操業が可能となった。
設置された１２本の羽口から溶銑１トン当たり２８ｍ3
／Ｈの酸素等を底吹きする窯炉の炉底に、表１の試料Ｂ
に当るマグネシアカーボン質れんがを内張りし、従来材
質（表１の試料Ａに相当）の場合と炉寿命を比較した。
従来材質と比較して、弾性率が１４００００ｋｇ／ｃｍ
2以下のマグネシアカーボン質れんが使用の本発明によ
る内張りを採用した場合は、炉寿命が２倍以上となり、
安定した窯炉操業が可能となった。
【００１８】
【表３】上部ランスから酸素を上吹きし、且つ溶銑１ト
ン当たり２８ｍ3／Ｈの酸素等を底吹きする窯炉の炉底
に内張りしたれんがの材質と炉寿命
ン当たり２８ｍ3／Ｈの酸素等を底吹きする窯炉の炉底
に内張りしたれんがの材質と炉寿命
【００１９】
【発明の効果】弾性率１４００００ｋｇ／ｃｍ2以下の
マグネシアカーボン質れんがを、大量のガス等を底吹き
する窯炉の内張りに適用するという本発明によって、同
種窯炉の炉寿命を安定的に延長させることができ、炉材
原単位低減あるいは操業安定化に大きく寄与することが
できた。よって本発明は非常に有意義であると結論でき
る。
マグネシアカーボン質れんがを、大量のガス等を底吹き
する窯炉の内張りに適用するという本発明によって、同
種窯炉の炉寿命を安定的に延長させることができ、炉材
原単位低減あるいは操業安定化に大きく寄与することが
できた。よって本発明は非常に有意義であると結論でき
る。
フロントページの続き (72)発明者 坂本 浩 北海道室蘭市仲町12番地 新日本製鐵株 式会社 室蘭製鐵所内 (72)発明者 斉藤 正夫 北海道室蘭市仲町12番地 新日本製鐵株 式会社 室蘭製鐵所内 (72)発明者 青柳 邁 北海道室蘭市仲町12番地 新日本製鐵株 式会社 室蘭製鐵所内 (72)発明者 笠原 始 兵庫県姫路市広畑区富士町１番地 新日 本製鐵株式会社 広畑製鐵所内 (56)参考文献 特開 昭59−31808（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−79055（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−208173（ＪＰ，Ａ) 特公 昭64−7027（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭64−1451（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C21C 5/44 C04B 35/043 F27D 1/00
Claims (1)
- 【請求項１】 ガス等の吹き込みを行う窯炉で、ガス等
吹込み量のうち溶銑あるいは溶鋼１トン当たり２０Ｎｍ
3 ／Ｈ以上に相当する量のガス等を炉底から吹き込む窯
炉の耐火物内張りとして、弾性率１４００００ｋｇ／ｃ
ｍ2 以下でかつ１４００℃での曲げ強度が１００ｋｇ／
ｃｍ2 以上であり、カーボン量を２２％超〜３０％配合
したマグネシアカーボン質れんがを使用したことを特徴
とした窯炉用耐火物内張。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11069891A JP2911633B2 (ja) | 1991-04-17 | 1991-04-17 | 窯炉用耐火物内張 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11069891A JP2911633B2 (ja) | 1991-04-17 | 1991-04-17 | 窯炉用耐火物内張 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04318113A JPH04318113A (ja) | 1992-11-09 |
| JP2911633B2 true JP2911633B2 (ja) | 1999-06-23 |
Family
ID=14542188
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11069891A Expired - Fee Related JP2911633B2 (ja) | 1991-04-17 | 1991-04-17 | 窯炉用耐火物内張 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2911633B2 (ja) |
-
1991
- 1991-04-17 JP JP11069891A patent/JP2911633B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04318113A (ja) | 1992-11-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990323 |
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