【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高炉等の炉壁冷却に使用されるステーブクーラーに関し、特に鋳込みレンガの亀裂・破壊等を回避できるステーブクーラーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在の鉄鋼製造プロセスにおいて、溶銑の生産としては高炉を用いた鉄鉱石の溶融還元法が主流になっている。
【０００３】
この高炉の炉壁は一般にステーブクーラー（以下、単にステーブともいう）と呼ばれる冷却装置を備えている。
【０００４】
図１は、高炉炉壁にステーブが組み込まれている場所を示す概念図である。
【０００５】
同図に示すように、ステーブ１は、鉄皮２の内側に設置され、ステーブ１を保護するための炉体レンガ３に覆われている。
【０００６】
ステーブ１を鉄皮２の内側に設置するのは、炉内からの熱負荷を低減することで鉄皮の変形や割れを防止するためである。
【０００７】
図２（ａ）、（ｂ）は、ステーブの構成を示す説明図であり、図２（ａ）はステーブの側面図を、図２（ｂ）はステーブの平面図を示す。
【０００８】
同図に示すように、ステーブ１内には冷却水を通水するための冷却パイプ６が設置され、ステーブ１の炉内側には耐火レンガ４が鋳込まれた銑鉄５により固定されている。この鋳込まれた銑鉄５により固定された耐火レンガ４は、鋳込みレンガあるいは鋳ぐるみレンガと呼ばれている（以下、鋳込みレンガという）。
【０００９】
この鋳込みレンガ４は、炉体レンガが損耗し、脱落または消失した時のバックアップ耐火物として機能するため、通常は炉体レンガと同じ材質のレンガを鋳込みレンガに用いることが多い。
【００１０】
高炉の炉体レンガは高炉各部位の使用環境により、高アルミナ、シャモットなどの酸化物系耐火物や炭化珪素、カーボン−炭化珪素、アルミナ−カーボンなどの非酸化物系耐火物や炭素含有耐火物が使用されている。
【００１１】
ステーブは、所定の形状の砂型に鋳込みレンガと冷却パイプをあらかじめ設置しておき、その砂型に成分調整された溶銑を注入することにより鋳造して製作される。
【００１２】
溶銑を注入する際に、鋳込みレンガは１３００℃程度の溶銑と接触することになり、鋳込みレンガには大きな熱衝撃が加わり、破壊または亀裂が発生するおそれがある。
【００１３】
鋳込みレンガに生じた亀裂がステーブの外面に表れている場合には、製作後の検査で破壊を確認することは可能であるが、ステーブの内部に発生した場合には確認は不可能である。
【００１４】
高炉の稼働初期の炉体レンガが健全な時期は鋳込みレンガの破壊の影響は軽微であるが、炉体レンガが消失した後には、鋳込みレンガは装入物や炉内の熱の影響を直接受けるため破壊が進行する。最終的には、鋳込みレンガは強度を失ってステーブから脱落し、ステーブ寿命が非常に短くなる。
【００１５】
上記の問題点を考慮して、ステーブの製作時において鋳込みレンガが熱衝撃により破壊されるのを防止する方法が種々提案されている。
【００１６】
例えば、特開昭６３−１９２８０４号公報には、レンガ側の面を金属板で覆った後に溶銑を鋳込むことにより、レンガと溶銑が直接接触することを防止し、鋳込みレンガが熱衝撃により破壊されるのを防止する方法が開示されている。
【００１７】
また、特開昭６３−１９２８０５公報には、メタルウールを鋳込みレンガ表面に被せた後に溶銑を注入してステーブを製作する方法が開示されている。
【００１８】
これらの発明は、金属板、またはメタルウールを使用して、鋳込みレンガと溶銑が直接接触することを防止することで鋳込みレンガを保護することを狙ったものである。
【００１９】
しかし、これらの金属板、またはメタルウールは溶銑注入時の受熱により容易に溶融固化するため、むしろ鋳込みレンガが熱衝撃を受け易く破壊するおそれがある。
【００２０】
この溶銑注入時の熱衝撃による破壊を防止する方法として鋳込みレンガの外周に耐熱繊維を原料としたセラミックシート（ 以下、単にシートともいう） で覆う方法が開示されている。
【００２１】
例えば、昭５２− ８２４１号公報及び昭５２− ３１８１１号公報にはシートの原料繊維としてロックウールを用いる方法が開示されている。
【００２２】
この方法はロックウールが断熱材として働き、鋳込みレンガが熱衝撃により破壊されるのを防止するとともに、鋳込みレンガ自体の受熱による膨張が抑制されることを期待できる。
【００２３】
しかしロックウールの最高使用温度は４００〜６５０℃と比較的低温であり、鋳込み時の溶銑の保有熱によって容易にロックウールは溶融固化し、断熱材としての機能を期待できない。
【００２４】
なお、最高使用温度とは、繊維が溶融し始める温度であり、形状を維持できない温度を意味する。
【００２５】
このため、最高使用温度が高い耐熱繊維を原料としたシートを使用することが行われている。
【００２６】
この耐熱繊維としてはアルミナシリカ繊維やアルミナ繊維、シリカ繊維、ジルコニア繊維等がこの例として挙げられ、いずれもロックウールよりも最高使用温度が高い。
【００２７】
また、耐熱繊維で成形されたシートを使用するには、鋳込み前に予め鋳込みレンガの外周にシートを固定することが必要であり、これには一般にセメントや接着剤が使用される。
【００２８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしこの方法では鋳込み時の溶銑の保有熱でこれらの接着剤とシートが化学反応し変質したり、鋳込み前に接着剤の液分が耐熱繊維にしみ込んで変質したりして、シートの弾力性が失われるおそれがある。
【００２９】
すなわち、接着剤を使用したシートを使用する場合には、シートの弾力性が乏しくなるため、熱膨張した鋳込みレンガは、周囲の溶銑との間に圧縮応力を生じて亀裂・破壊等起こす危険性がある。
【００３０】
本発明の目的は、ステーブクーラーの鋳込みレンガの亀裂・破壊等を回避できるステーブクーラーを提供することにある。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
本発明者は鋳込みレンガに各種材質のシートを固定する方法を種々変えた試験を行い、その優劣を評価した結果、下記の要旨の発明を完成した。
【００３２】
（１）耐火レンガと鉄皮の間にあるステーブクーラーにおいて、前記耐火レンガ側および前記鉄皮側を除く鋳込みレンガの少なくとも四面が最高使用温度６００℃超のシートで覆われ、さらに該シートが金属板で覆われていることを特徴とするステーブクーラー。
【００３３】
（２）金属板の融点が６００℃以上であり、金属板の厚みが０．０１ｍｍ以上５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のステーブクーラー。
【００３４】
（３）シートが０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下の厚みであることを特徴とする請求項１または２に記載のステーブクーラー。
【００３５】
【発明の実施の形態】
試験用の鋳込みレンガは、市販の高アルミナ質、粘土質およびカーボン−炭化珪素質レンガを使用した。
【００３６】
シートを固定する試験方法は、以下の（Ａ）〜（Ｅ）に記載の通りであり、（Ａ）〜（Ｄ）は鋳込みレンガの耐火レンガ側、鉄皮側を除く４面を、（ Ｅ） は耐火レンガ側を除く５面をそれぞれ被覆した方法である。
【００３７】
（ Ａ）
Ａ−１：シート（材質：アルミナシリカ繊維（最高使用温度１４００℃））と鋳込みレンガとの間に接着剤を平均厚みで約１ｍｍ塗布してシートを固定した。
表１に使用した接着剤の主成分および特性値を示す。
【００３８】
【表１】
【００３９】
Ａ−２：シート（材質：アルミナシリカ繊維（最高使用温度１４００℃））と鋳込みレンガとの間にＡ−１と同じ接着剤を平均厚みで約３ｍｍ塗布してシートを固定した。
【００４０】
（ Ｂ）
Ｂ−１：シート（材質：アルミナシリカ繊維（最高使用温度１４００℃））と鋳込みレンガとの間にアルミナセメントを平均厚みで約１ｍｍ塗布してシートを固定した。
【００４１】
表２に使用したアルミナセメントの主成分および特性値を示す。
【００４２】
【表２】
【００４３】
Ｂ−２：シート（材質：アルミナシリカ繊維（最高使用温度１４００℃））と鋳込みレンガとの間にアルミナセメントを平均厚みで約３ｍｍ塗布してシートを固定した。
【００４４】
（ Ｃ）
Ｃ−１：シート（材質：アルミナシリカ繊維（最高使用温度１４００℃））で鋳込みレンガを覆い、そのシートの外周を０．０８ｍｍの厚みの鋼板でさらに覆い固定した。
【００４５】
なお、使用した鋼板の融点は約１５００℃であり、以下で使用した鋼板は同じものである。
【００４６】
Ｃ−２：シート（材質：アルミナシリカ繊維（最高使用温度１４００℃））で鋳込みレンガを覆い、そのシートの外周を鋼製の直径２ｍｍの針金を巻いてシートを固定した。
【００４７】
なお、使用した針金の融点は約１５００℃である。
【００４８】
（ Ｄ）
Ｄ−１：シート（材質：ロックウール（ 最高使用温度６００℃） ））で鋳込みレンガ（材質：高アルミナ質）を覆い、そのシートの外周を０．０８ｍｍの厚みの鋼板でさらに覆い固定した。
【００４９】
Ｄ−２：シート（材質：グラスウール（ 最高使用温度４００℃） ））で鋳込みレンガ（材質：高アルミナ質）を覆い、そのシートの外周を０．０８ｍｍの厚みの鋼板でさらに覆い固定した。
【００５０】
Ｄ−３：シート（材質：アルミナシリカ繊維（ 最高使用温度１４００℃） ））で鋳込みレンガ（材質：高アルミナ質）を覆い、そのシートの外周を０．０８ｍｍの厚みの鋼板でさらに覆い固定した。
【００５１】
Ｄ−４：シート（材質：シリカ繊維（ 最高使用温度１０００℃） ）で鋳込みレンガ（材質：高アルミナ質）を覆い、そのシートの外周を０．０８ｍｍの厚みの鋼板でさらに覆い固定した。
【００５２】
Ｄ−５：シート（材質：アルミナ繊維（ 最高使用温度１６００℃） ）で鋳込みレンガ（材質：高アルミナ質）を覆い、そのシートの外周を０．０８ｍｍの厚みの鋼板でさらに覆い固定した。
【００５３】
Ｄ−６：シート（材質：ジルコニア繊維（ 最高使用温度１８００℃） ）で鋳込みレンガ（材質：高アルミナ質）を覆い、そのシートの外周を０．０８ｍｍの厚みの鋼板でさらに覆い固定した。
【００５４】
（Ｅ）
Ｅ−１：シート（材質：アルミナシリカ繊維（最高使用温度１４００℃））と鋳込みレンガ（材質：高アルミナ質）との間に接着剤を平均厚みで約１ｍｍ塗布してシートを固定した。
【００５５】
Ｅ−２：シート（材質：アルミナシリカ繊維（最高使用温度１４００℃））で鋳込みレンガ（材質：高アルミナ質）を覆い、そのシートの外周を０．０８ｍｍの厚みの鋼板でさらに覆い固定した。
【００５６】
図３（ａ）、（ｂ）は、試験評価用に使用した銑鉄ブロックの製作方法を示す概念図であり、図３（ａ）は、銑鉄ブロックの斜視図、図３（ｂ）は、銑鉄ブロックのＡ−Ａ断面である。なお、押え棒９は、図３（ｂ）では、図示していない。
【００５７】
同図（ａ）、（ｂ）に示すように、銑鉄ブロック８は、形状が１５０×１５０×２５０（各単位：ｍｍ）の直方体となるように製作した鋳型内に、各種材質のシートを各種方法にて固定した各種材質の鋳込みレンガ４を入れて、注銑用陶管７から溶銑を鋳込んで製作した。この溶銑を鋳型内に鋳込む際、鋳込みレンガ４の比重が溶銑に比較して小さいため、銑鉄製の押え棒９で鋳込みレンガ４を押えながら溶銑を注入した。銑鉄ブロック８を製作するに必要な溶銑量は約３７ｋｇであり、溶銑の注入速度をほぼ一定の８〜１０ｋｇ／秒で行い、約４秒で注銑が完了した。
【００５８】
鋳型はケイ砂に粘結剤としてフェノール樹脂を使用したものを用いた。なお、銑鉄ブロック８の製作の前処理として、バチ形状の鋳込みレンガ４を１１０℃で２４時間乾燥した。
【００５９】
図４は前記Ａ−１またはＡ−２のシート固定方法を示す概略図である。
図４に示すように、鋳込みレンガ４の耐火レンガ側および鉄皮側を除く４面（同図では溶銑注入面およびその反対面を除く４面）にシート１０を被せ、このシート１０を被せた鋳込みレンガ４を前記図３に示す方法で鋳型内に固定し、溶銑を注銑した。
【００６０】
図５は前記Ｃ−１のシート固定方法を示す概略図である。
図５に示すように、鋳込みレンガ４の４面をシート１０で覆い、このシート１０の外周を更に金属板１２として例えば鋼鈑で覆い、その後、前記図３に示す方法で鋳型内に固定し、溶銑を注入した。
【００６１】
この時、シート１０を鋳込レンガに仮に固定するためにデキストリンを使用したが、この他にもデンプン、糖蜜、糊またはポリビニールアルコール等の１０００℃以下の温度で分解する天然のりまたは合成のりで行ってもよい。
【００６２】
また、金属板１２を固定するため、金属板の張り合わせ部分を電気溶接したが、この他に針金を巻き付けて固定したり、粘着テープ等で金属板の張り合わせ部分を固定することもできる。なお、粘着テープは紙やビニール等の可燃性の材質が望ましい。
【００６３】
また、ステーブクーラー内の鋳込みレンガの耐火レンガ側および鉄皮側を除く少なくとも４面にシート１０の被覆および金属板の被覆を行えばよいが、耐火レンガ側および／または鉄皮側の面にもシート１０の被覆および金属板１２の被覆を行ってもよい。鋳込みレンガの耐火レンガ側はステーブ製造時に溶鉄と接触しないため、この位置にシート１０および金属板１２を被覆する必要はないが、他の面にこれらを被覆するのに必要で有れば被覆しても良い。
【００６４】
図６は前記Ｅ−１のシート固定方法を示す概略図であり、鋳込みレンガの鉄皮側の面もシート１０で覆った形の鋳込みレンガを示す概略図である。
【００６５】
図７は前記Ｅ−２のシート固定方法を示す概略図であり、図６で示す鉄皮側の面のシート１０をさらに金属板１２で被覆した形の鋳込みレンガを示す概略図である。
【００６６】
表３に各シート材の組成および特性値を示す。
【００６７】
【表３】
【００６８】
表４に使用した溶銑の組成を示し、溶銑の温度は１２８０℃一定とした。
【００６９】
【表４】
【００７０】
製作した銑鉄ブロックを自然冷却により室温まで冷却し、冷却後、図３（ａ）に示したＡ−Ａ断面で切断し、図３（ｂ）に示した鋳込みレンガの切断面を目視観察して鋳込みレンガとシートとの間の接着状況（溶銑の差し込み有無）とシートの弾力性の有無を確認した。
【００７１】
表５に各方法による鋳込みレンガとシートとの接着状況を、表６に方法（Ａ）〜（Ｃ）および（Ｅ）のシートの弾力性の有無を示す。
【００７２】
【表５】
【００７３】
【表６】
【００７４】
表５および表６に示すように、Ｃ−１および（Ｅ）−２の方法は、鋳込みレンガとシートとの間に溶銑の差し込みがなく、シートの弾力性も維持でき、鋳込みレンガの熱膨張を十分吸収していると判断できた。またＣ−１とＥ−２共に鋳込みレンガの破壊は認められず、差は見出せなかった。
【００７５】
表７に、Ｃ−１の方法で各種シート材質を変更したときのシートの弾力性の有無を示す。
【００７６】
【表７】
【００７７】
表７に示すように、最高使用温度が６００℃以下のロックウールおよびグラスウールは、溶融固化し、弾力性が無くなることが判明した。
【００７８】
さらに、検討を重ねた結果、金属板の厚みおよび融点、ならびにシートの厚みおよび最高使用温度について望ましい範囲を見出した。
【００７９】
すなわち、金属板の厚み：０．０１ｍｍ以上５ｍｍ以下、
金属層の融点：６００℃以上、
シートの厚み：０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下、
シートの最高使用温度：１０００℃以上。
【００８０】
金属板の厚みが０．０１ｍｍ未満では、金属板が溶銑の保有熱で溶損し、シートを固定することが困難となるおそれがあり、５ｍｍを超えると、鋳込みレンガとシートとの間に空隙が生じ易くなり、この空隙に溶銑の差し込みが発生し、鋳込みレンガが溶銑の保有熱による熱衝撃で鋳込みレンガに亀裂が起きたり鋳込みレンガが破壊するおそれがある。
【００８１】
また、金属板の融点が６００℃未満であると、溶銑の保有熱で溶損するおそれがある。
【００８２】
シートの厚みは０．５ｍｍ未満だと鋳込みレンガの膨張代が不足するおそれがあり、周囲の溶銑との間に圧縮応力を生じて鋳込みレンガに亀裂が起きたり鋳込みレンガが破壊するおそれがある。
【００８３】
１０ｍｍを超えると周囲の溶銑による鋳込みレンガの拘束力が減少し、ステーブ稼働時にステーブより鋳込みレンガが抜け落ちるおそれがある。
【００８４】
シートの最高使用温度が１０００℃未満であると、溶銑の保有熱によって繊維が溶融固化するおそれがあり、最高使用温度が１０００℃以上のシートであることが望ましい。
【００８５】
【実施例】
前記Ａ−１、Ａ−２、Ｃ−１およびＥ−２の方法にて鋳込みレンガにシートの固定を行い、ステーブを４基製作した。なお、前記表３に示すアルミナシリカ繊維をシートに用いた。
【００８６】
ステーブ１基の寸法は１７００×９５０×３００（単位：ｍｍ）であり、１基のステーブに合計４８ヶの鋳込みレンガを８段６列となるように鋳込んだ。なお、高アルミナ質レンガを鋳込みレンガに用いた。
【００８７】
また、これらのステーブの製作は通常の製作方法に準じておこない、鋳型はケイ砂に粘結剤としてフェノール樹脂を加えた砂型を使用し、表８に示す組成の溶銑（温度：１２９０℃）を鋳込んだ。
【００８８】
【表８】
【００８９】
さらに、これら４基のステーブの交換は高炉の休風時に行い、高炉のシャフト位置に４基のステーブを取り付け、６ヶ月間連続使用後に、これら４基のステーブを回収し、鋳込みレンガの断面を含むようにステーブをそれぞれ切断し、鋳込みレンガの損傷状態とシートの弾力性の有無等の評価を行った。
【００９０】
表９に評価結果を示す。
【００９１】
【表９】
【００９２】
同表に示したように、本発明例のＣ−１およびＥ−１の方法は鋳込みレンガに亀裂が無かった。
また、シートの弾力性が維持されており、鋳込みレンガの膨張代を吸収していた。
【００９３】
これに対して比較例１のＡ−１の方法ではシートの弾力性はあるが、鋳込みレンガとシートの間に溶銑が差し込んでおり、鋳込みレンガが破壊していた。
【００９４】
この破壊は、鋳込みレンガの亀裂に溶銑の侵入があることが認められることから、シートの固定が不十分であったためと推定された。
【００９５】
また、比較例２のＡ−２の方法ではシートと接着剤が固着しており、シートに弾力性が認められなかった。また、鋳込みレンガは稼働面、すなわちステーブ前面位置で小さな亀裂が発生していた。
【００９６】
【発明の効果】
本発明によれば、鋳込みレンガの亀裂・破壊等を回避することが可能となり、耐用性に優れたステーブクーラーを製作することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】高炉炉壁にステーブが組み込まれている場所を示す概念図である。
【図２】図２（ａ）、（ｂ）は、ステーブの構成を示す説明図であり、図２（ａ）はステーブの側面図を、図２（ｂ）はステーブの平面図を示す。
【図３】図３（ａ）、（ｂ）は、試験評価に使用した銑鉄ブロックの製作方法を示す概念図であり、図３（ａ）は、銑鉄ブロックの斜視図、図３（ｂ）は、銑鉄ブロックのＡ−Ａ断面である。
【図４】Ａ−１またはＡ−２のシート固定方法を示す概略図である。
【図５】Ｃ−１のシート固定方法を示す概略図である。
【図６】Ｅ−１のシート固定方法を示す概念図である。
【図７】Ｅ−２のシート固定方法を示す概念図である。
【符号の説明】
１：ステーブ
２：鉄皮
３：炉体レンガ
４：鋳込みレンガ
５：銑鉄
６：冷却パイプ
７：注銑用陶管
８：銑鉄ブロック
９：押さえ棒
１０：シート
１１：接着剤
１２：金属板[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a stave cooler used for cooling a furnace wall of a blast furnace or the like, and more particularly to a stave cooler capable of avoiding a crack or breakage of a cast brick.
[0002]
[Prior art]
In the current steelmaking process, smelting reduction of iron ore using a blast furnace has become the mainstream for the production of hot metal.
[0003]
The furnace wall of the blast furnace is provided with a cooling device generally called a stave cooler (hereinafter, also simply referred to as a stave).
[0004]
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a place where a stave is incorporated in a blast furnace wall.
[0005]
As shown in FIG. 1, the stave 1 is installed inside a steel shell 2 and is covered with a furnace body brick 3 for protecting the stave 1.
[0006]
The stave 1 is installed inside the steel shell 2 in order to prevent deformation and cracking of the steel shell by reducing the heat load from the furnace.
[0007]
2A and 2B are explanatory diagrams showing the configuration of the stave. FIG. 2A is a side view of the stave, and FIG. 2B is a plan view of the stave.
[0008]
As shown in FIG. 1, a cooling pipe 6 for passing cooling water is installed in the stave 1, and is fixed by a pig iron 5 into which a refractory brick 4 is cast inside the furnace of the stave 1. The refractory brick 4 fixed by the cast pig iron 5 is called a cast brick or a cast-in brick (hereinafter, referred to as a cast brick).
[0009]
Since the cast brick 4 functions as a backup refractory when the furnace brick is worn out and falls or disappears, a brick of the same material as the furnace brick is usually used for the cast brick.
[0010]
Depending on the usage environment of each part of the blast furnace, furnace body bricks of the blast furnace may be oxide-based refractories such as high alumina and chamotte, non-oxide-based refractories such as silicon carbide, carbon-silicon carbide, and alumina-carbon, and carbon-containing refractories. Is used.
[0011]
The stave is manufactured by setting a cast brick and a cooling pipe in a sand mold of a predetermined shape in advance, and casting the molten iron by injecting molten iron into the sand mold.
[0012]
When pouring hot metal, the cast brick comes into contact with hot metal at about 1300 ° C., and a large thermal shock is applied to the cast brick, which may cause breakage or cracking.
[0013]
If cracks formed in the cast bricks appear on the outer surface of the stave, it is possible to confirm the destruction by inspection after fabrication, but it is impossible to confirm the fracture if it occurs inside the stave.
[0014]
In the early stage of blast furnace operation, the effect of cast brick destruction is minor when the bricks are healthy, but after the bricks have disappeared, the cast bricks are directly affected by the charge and the heat in the furnace. Therefore, destruction proceeds. Eventually, the cast brick loses strength and falls off the stave, resulting in a very short stave life.
[0015]
In view of the above problems, various methods have been proposed for preventing a cast brick from being broken by a thermal shock when a stave is manufactured.
[0016]
For example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 63-192804 discloses that by pouring hot metal after covering the brick side with a metal plate, the brick and the hot metal are prevented from coming into direct contact, and the cast brick is broken by a thermal shock. A method for preventing such a situation is disclosed.
[0017]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-192805 discloses a method of manufacturing a stave by casting metal wool on a cast brick surface and then pouring hot metal.
[0018]
These inventions aim at protecting a cast brick by using a metal plate or metal wool to prevent direct contact between the cast brick and molten metal.
[0019]
However, since these metal plates or metal wool are easily melted and solidified by receiving heat at the time of pouring hot metal, cast bricks are more susceptible to thermal shock and may be broken.
[0020]
As a method of preventing the destruction due to the thermal shock during the injection of hot metal, a method of covering the outer periphery of a cast brick with a ceramic sheet (hereinafter, simply referred to as a sheet) made of heat-resistant fiber is disclosed.
[0021]
For example, JP-A-52-8241 and JP-A-52-31811 disclose a method of using rock wool as a raw material fiber of a sheet.
[0022]
According to this method, it is expected that the rock wool acts as a heat insulating material, prevents the cast brick from being broken by thermal shock, and suppresses expansion of the cast brick itself due to heat reception.
[0023]
However, the maximum use temperature of rock wool is a relatively low temperature of 400 to 650 ° C., and the rock wool is easily melted and solidified by the retained heat of the hot metal at the time of casting, so that the function as a heat insulating material cannot be expected.
[0024]
The maximum use temperature is a temperature at which the fiber starts to melt, and means a temperature at which the shape cannot be maintained.
[0025]
For this reason, a sheet made of heat-resistant fiber having a high maximum use temperature has been used.
[0026]
Examples of the heat-resistant fiber include an alumina silica fiber, an alumina fiber, a silica fiber, and a zirconia fiber, all of which have higher maximum use temperatures than rock wool.
[0027]
In addition, in order to use a sheet formed of heat-resistant fiber, it is necessary to fix the sheet to the outer periphery of the cast brick before casting, and generally, cement or an adhesive is used for this.
[0028]
[Problems to be solved by the invention]
However, in this method, the adhesive and the sheet undergo a chemical reaction due to the retained heat of the molten iron at the time of pouring, and deteriorate, or the liquid component of the adhesive permeates into the heat-resistant fiber before pouring, causing a change in the elasticity of the sheet. May be lost.
[0029]
In other words, when a sheet using an adhesive is used, the elasticity of the sheet becomes poor, so that the cast brick that has expanded thermally may generate a compressive stress with the surrounding hot metal, causing a risk of cracking and breaking. There is.
[0030]
An object of the present invention is to provide a stave cooler that can avoid cracks, breakage, and the like of a cast brick of a stave cooler.
[0031]
[Means for Solving the Problems]
The present inventor conducted tests in which the method of fixing sheets of various materials to cast bricks was variously changed, and evaluated the superiority / disadvantage. As a result, the present inventors completed the invention having the following gist.
[0032]
(1) In a stave cooler between the refractory brick and the steel shell, at least four sides of the cast brick except the refractory brick side and the steel shell side are covered with a sheet having a maximum use temperature of 600 ° C. or more, and the sheet is made of metal. A stove cooler characterized by being covered with a plate.
[0033]
(2) The stove cooler according to claim 1, wherein the melting point of the metal plate is 600 ° C or more, and the thickness of the metal plate is 0.01 mm or more and 5 mm or less.
[0034]
(3) The stave cooler according to claim 1 or 2, wherein the sheet has a thickness of 0.5 mm or more and 10 mm or less.
[0035]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Commercially available high alumina, clay and carbon-silicon carbide bricks were used as test cast bricks.
[0036]
The test method for fixing the sheet is as described in the following (A) to (E). In (A) to (D), the four faces except for the refractory brick side and the steel shell side of the cast brick are (E) ) Is a method in which each of the five surfaces except the refractory brick side is covered.
[0037]
(A)
A-1: An adhesive was applied at an average thickness of about 1 mm between the sheet (material: alumina silica fiber (maximum operating temperature: 1400 ° C.)) and the cast brick to fix the sheet.
Table 1 shows the main components and characteristic values of the adhesive used.
[0038]
[Table 1]
[0039]
A-2: The same adhesive as that of A-1 was applied at an average thickness of about 3 mm between the sheet (material: alumina silica fiber (maximum operating temperature: 1400 ° C.)) and the cast brick to fix the sheet.
[0040]
(B)
B-1: Alumina cement was applied at an average thickness of about 1 mm between the sheet (material: alumina-silica fiber (maximum operating temperature: 1400 ° C)) and the cast brick to fix the sheet.
[0041]
Table 2 shows the main components and characteristic values of the alumina cement used.
[0042]
[Table 2]
[0043]
B-2: Alumina cement was applied at an average thickness of about 3 mm between the sheet (material: alumina-silica fiber (maximum operating temperature: 1400 ° C)) and the cast brick to fix the sheet.
[0044]
(C)
C-1: The cast brick was covered with a sheet (material: alumina silica fiber (maximum use temperature: 1400 ° C.)), and the outer periphery of the sheet was further covered and fixed with a steel plate having a thickness of 0.08 mm.
[0045]
The melting point of the steel plate used was about 1500 ° C., and the steel plates used below were the same.
[0046]
C-2: The cast brick was covered with a sheet (material: alumina silica fiber (maximum operating temperature: 1400 ° C.)), and a sheet of steel having a diameter of 2 mm was wound around the sheet to fix the sheet.
[0047]
The melting point of the wire used is about 1500 ° C.
[0048]
(D)
D-1: The cast brick (material: high alumina) was covered with a sheet (material: rock wool (maximum operating temperature: 600 ° C.)), and the outer periphery of the sheet was further covered and fixed with a steel plate having a thickness of 0.08 mm.
[0049]
D-2: The cast brick (material: high alumina) was covered with a sheet (material: glass wool (maximum operating temperature: 400 ° C.)), and the outer periphery of the sheet was further covered and fixed with a steel plate having a thickness of 0.08 mm.
[0050]
D-3: The cast brick (material: high alumina) was covered with a sheet (material: alumina silica fiber (maximum operating temperature: 1400 ° C.)), and the outer periphery of the sheet was further covered and fixed with a steel plate having a thickness of 0.08 mm. .
[0051]
D-4: The cast brick (material: high alumina) was covered with a sheet (material: silica fiber (maximum operating temperature: 1000 ° C.)), and the outer periphery of the sheet was further covered and fixed with a steel plate having a thickness of 0.08 mm.
[0052]
D-5: The cast brick (material: high alumina) was covered with a sheet (material: alumina fiber (maximum operating temperature: 1600 ° C.)), and the outer periphery of the sheet was further covered and fixed with a steel plate having a thickness of 0.08 mm.
[0053]
D-6: The cast brick (material: high alumina) was covered with a sheet (material: zirconia fiber (maximum operating temperature: 1800 ° C.)), and the outer periphery of the sheet was further covered and fixed with a steel plate having a thickness of 0.08 mm.
[0054]
(E)
E-1: An adhesive was applied at an average thickness of about 1 mm between the sheet (material: alumina silica fiber (maximum operating temperature: 1400 ° C.)) and the cast brick (material: high alumina) to fix the sheet.
[0055]
E-2: The cast brick (material: high alumina) was covered with a sheet (material: alumina silica fiber (maximum operating temperature: 1400 ° C.)), and the outer periphery of the sheet was further covered and fixed with a steel plate having a thickness of 0.08 mm.
[0056]
3 (a) and 3 (b) are conceptual diagrams showing a method of manufacturing a pig iron block used for test evaluation. FIG. 3 (a) is a perspective view of the pig iron block, and FIG. 3 (b) is pig iron. It is an AA section of a block. The presser bar 9 is not shown in FIG.
[0057]
As shown in FIGS. 7A and 7B, the pig iron block 8 is formed by arranging sheets of various materials in a mold manufactured to have a rectangular parallelepiped shape of 150 × 150 × 250 (each unit: mm). Casting bricks 4 of various materials fixed by the method were put in, and hot metal was cast from a pottery pipe 7 for pouring. When the hot metal was cast into a mold, the specific gravity of the cast brick 4 was smaller than that of the hot metal, so the hot metal was injected while holding the cast brick 4 with a pig iron presser bar 9. The amount of hot metal required to manufacture the pig iron block 8 was approximately 37 kg, and the injection speed of the hot metal was approximately constant at 8 to 10 kg / sec, and pouring was completed in approximately 4 seconds.
[0058]
The mold used was a silica sand using a phenol resin as a binder. In addition, as pre-processing of the manufacture of the pig iron block 8, the bee-shaped cast brick 4 was dried at 110 ° C. for 24 hours.
[0059]
FIG. 4 is a schematic view showing a method for fixing the sheet A-1 or A-2.
As shown in FIG. 4, the sheet 10 was put on four surfaces of the cast brick 4 excluding the refractory brick side and the steel shell side (four surfaces except the hot metal injection surface and the opposite surface in the same figure), and the sheet 10 was put thereon. The cast brick 4 was fixed in a mold by the method shown in FIG. 3 and hot metal was poured.
[0060]
FIG. 5 is a schematic view showing a method of fixing the sheet C-1.
As shown in FIG. 5, four sides of the cast brick 4 are covered with a sheet 10, and the outer periphery of the sheet 10 is further covered with a metal plate 12, for example, a steel plate, and then fixed in a mold by the method shown in FIG. , Hot metal was injected.
[0061]
At this time, dextrin was used to temporarily fix the sheet 10 to the cast brick, but other natural or synthetic glue, such as starch, molasses, glue or polyvinyl alcohol, which decomposes at a temperature of 1000 ° C. or less. May go.
[0062]
In addition, in order to fix the metal plate 12, the bonded portion of the metal plate is electrically welded. Alternatively, a wire may be wound and fixed, or the bonded portion of the metal plate may be fixed with an adhesive tape or the like. The adhesive tape is preferably made of a flammable material such as paper or vinyl.
[0063]
Also, at least four surfaces of the cast brick in the stave cooler except for the refractory brick side and the steel shell side may be coated with the sheet 10 and the metal plate, but the refractory brick side and / or the steel shell side may also be coated. The coating of the sheet 10 and the coating of the metal plate 12 may be performed. Since the refractory brick side of the cast brick does not come into contact with the molten iron during the manufacture of the stave, it is not necessary to cover the sheet 10 and the metal plate 12 at this position, but it is necessary to cover the other surface if necessary. May be.
[0064]
FIG. 6 is a schematic view showing the sheet fixing method of the above-mentioned E-1, and is a schematic view showing a cast brick in which the surface on the steel shell side of the cast brick is covered with the sheet 10.
[0065]
FIG. 7 is a schematic view showing the sheet fixing method of E-2, and is a schematic view showing a cast brick in a form in which the sheet 10 on the side of the iron skin shown in FIG.
[0066]
Table 3 shows the composition and characteristic values of each sheet material.
[0067]
[Table 3]
[0068]
Table 4 shows the composition of the hot metal used, and the temperature of the hot metal was constant at 1280 ° C.
[0069]
[Table 4]
[0070]
The manufactured pig iron block is cooled to room temperature by natural cooling. After cooling, the pig iron block is cut along the AA cross section shown in FIG. 3 (a), and the cut surface of the cast brick shown in FIG. 3 (b) is visually observed. The state of adhesion between the cast brick and the sheet (with or without hot metal inserted) and the elasticity of the sheet were checked.
[0071]
Table 5 shows the state of adhesion between the cast brick and the sheet by each method, and Table 6 shows the presence or absence of elasticity of the sheets of the methods (A) to (C) and (E).
[0072]
[Table 5]
[0073]
[Table 6]
[0074]
As shown in Tables 5 and 6, the methods C-1 and (E) -2 have no hot metal inserted between the cast brick and the sheet, can maintain the elasticity of the sheet, and have a thermal expansion of the cast brick. Was sufficiently absorbed. Also, no breakage of the cast brick was observed in both C-1 and E-2, and no difference was found.
[0075]
Table 7 shows the elasticity of the sheet when various sheet materials are changed by the method of C-1.
[0076]
[Table 7]
[0077]
As shown in Table 7, it was found that rock wool and glass wool having a maximum use temperature of 600 ° C. or less were melted and solidified and lost elasticity.
[0078]
Further, as a result of repeated studies, a desirable range was found for the thickness and melting point of the metal plate, and the thickness and maximum operating temperature of the sheet.
[0079]
That is, the thickness of the metal plate: 0.01 mm or more and 5 mm or less,
Melting point of metal layer: 600 ° C or higher,
Sheet thickness: 0.5 mm or more and 10 mm or less,
Maximum operating temperature of the sheet: 1000 ° C or higher.
[0080]
If the thickness of the metal plate is less than 0.01 mm, the metal plate may be damaged by the heat retained by the hot metal, and it may be difficult to fix the sheet. If the thickness exceeds 5 mm, a gap is formed between the cast brick and the sheet. Hot metal is inserted into this gap, and the cast brick may be cracked or broken by the thermal shock of the hot metal.
[0081]
Further, when the melting point of the metal plate is less than 600 ° C., the metal plate may be melted by the retained heat of the hot metal.
[0082]
If the thickness of the sheet is less than 0.5 mm, the expansion allowance of the cast brick may be insufficient, and a compressive stress may be generated between the sheet and the surrounding molten iron to cause cracks in the cast brick or break the cast brick.
[0083]
When it exceeds 10 mm, the binding force of the cast brick by the surrounding molten iron decreases, and the cast brick may fall off from the stave during operation of the stave.
[0084]
If the maximum use temperature of the sheet is lower than 1000 ° C., the fiber may be melted and solidified by the retained heat of the hot metal, and it is desirable that the sheet has a maximum use temperature of 1000 ° C. or higher.
[0085]
【Example】
The sheet was fixed to the cast brick by the method of A-1, A-2, C-1 and E-2, and four staves were manufactured. The alumina silica fibers shown in Table 3 were used for the sheet.
[0086]
The dimensions of one stave were 1700 × 950 × 300 (unit: mm), and a total of 48 cast bricks were cast into one stave in eight rows and six rows. In addition, high alumina brick was used for the cast brick.
[0087]
These staves are manufactured in accordance with a normal manufacturing method. A sand mold obtained by adding a phenol resin as a binder to silica sand is used as a mold, and hot metal (temperature: 1290 ° C.) having a composition shown in Table 8 is used. Cast in.
[0088]
[Table 8]
[0089]
In addition, these four staves are replaced when the blast furnace is closed, and four staves are attached to the shaft position of the blast furnace. After six months of continuous use, these four staves are collected and the cross section of the cast brick is cut. The staves were cut so as to include them, and the damage of the cast bricks and the elasticity of the sheets were evaluated.
[0090]
Table 9 shows the evaluation results.
[0091]
[Table 9]
[0092]
As shown in the table, the methods C-1 and E-1 of the present invention did not have cracks in the cast brick.
Further, the elasticity of the sheet was maintained, and the expansion allowance of the cast brick was absorbed.
[0093]
On the other hand, in the method of A-1 of Comparative Example 1, although the sheet had elasticity, the hot metal was inserted between the cast brick and the sheet, and the cast brick was broken.
[0094]
This failure was presumed to be due to insufficient fixation of the sheet, as it was recognized that hot metal had penetrated into the cracks in the cast brick.
[0095]
In the method of A-2 of Comparative Example 2, the sheet and the adhesive were fixed, and no elasticity was observed in the sheet. Also, the cast brick had small cracks at the working surface, that is, at the front position of the stave.
[0096]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to avoid a crack, breakage, etc. of a cast brick, and can manufacture the stave cooler excellent in durability.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a place where a stave is incorporated in a blast furnace wall.
FIGS. 2A and 2B are explanatory views showing a configuration of the stave, FIG. 2A is a side view of the stave, and FIG. 2B is a plan view of the stave.
3 (a) and 3 (b) are conceptual diagrams showing a method of manufacturing a pig iron block used for test evaluation, and FIG. 3 (a) is a perspective view of the pig iron block, and FIG. 3 (b). Is an AA cross section of the pig iron block.
FIG. 4 is a schematic view showing a method for fixing a sheet A-1 or A-2.
FIG. 5 is a schematic view showing a sheet fixing method of C-1.
FIG. 6 is a conceptual diagram showing a sheet fixing method of E-1.
FIG. 7 is a conceptual diagram showing a sheet fixing method of E-2.
[Explanation of symbols]
1: stave 2: iron shell 3: furnace brick 4: cast brick 5: pig iron 6: cooling pipe 7: pouring tubing 8: pig iron block 9: holding rod 10: sheet 11: adhesive 12: metal plate
