JP3654040B2 - 溶鉱炉羽口部の耐火物構造の構築方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶鉱炉羽口部近傍の耐火物構造の構築方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に溶鉱炉羽口部近傍の耐火物構造を構築するにあたって、形状寸法が多種におよぶ羽口用耐火れんがを数百個組み合わせて使用する。すなわち羽口用耐火れんがをそれぞれ単体で溶鉱炉内へ搬入した後、築炉工が羽口用耐火れんがに耐火モルタルを塗布して、羽口用耐火れんがを接着しつつ耐火物構造を構築する。羽口部近傍の耐火物構造は、鉄皮に円形に開口された開口部に炉内側へほぼ円筒形に突出して固定される羽口大冷金物の周囲を囲むように耐火物が構築される構造である。溶鉱炉のシャフト部等のような鉄皮内面にほぼ平面状に構築される耐火物構造と比べて複雑になっており、構築作業に多くの時間を費やしている。
【０００３】
特開平5-71880 号公報には、形状の比較的簡単な溶鉱炉の炉底用の複数種類のカーボンれんがが一体的に構成されたカーボンブロックが開示されている。しかし羽口部近傍で使用されるような耐火れんがについては開示されておらず、羽口部近傍の耐火物構造の構築は上記の従来通りの方法で行なわれている。
こうした溶鉱炉羽口部耐火物構造の構築作業の工期を短縮するためには、羽口用耐火れんがを大型化する方法が考えられる。しかし大型の羽口用耐火れんがを製造するためには膨大な設備投資が必要である。また大型の耐火れんがを用いて溶鉱炉羽口部耐火物構造の構築を行なうと目地部が減少するため、目地部が有する応力緩和機能も減少し、耐火れんがの耐用年数が短縮される。
【０００４】
また大型の羽口用耐火れんがのような重量物を運搬する方法としては、専用の治具を使用して重量物を挟み込んで吊り上げる方法がある。この方法で耐火れんがを運搬し、溶鉱炉内で組み立てる場合は、耐火れんがを挟む治具があるため、位置の微調整が困難である。そこで人手で治具を外した後、位置の微調整を行なう必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記のような問題を解決するべく、耐火れんがの耐用年数を短縮させることなく、溶鉱炉羽口部近傍の耐火物構造の構築作業の工期を短縮することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、溶鉱炉の羽口部近傍の耐火物構造を構築する方法において、複数の羽口用耐火れんがを互いに、耐火モルタルに珪酸ソーダおよび／または酸化珪素質耐火物を硬化剤として加えた接着剤により接着して所定の形状の接合体とし、接合体を 100℃以上の雰囲気下で乾燥して、乾燥後の曲げ強度を 10MPa 以上とした後、その接合体を用いて羽口部近傍の耐火物構造を構築する溶鉱炉羽口部近傍の耐火物構造の構築方法である。
【０００７】
また本発明は、複数の羽口用耐火れんがの全数または一部が吊り具装着用の凹部を有する溶鉱炉羽口部近傍の耐火物構造の構築方法である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の方法で溶鉱炉羽口部耐火物構造を構築するの例を模式的に示す模式図である。羽口大冷金物１の周辺部は一体的に接着された羽口用耐火れんが接合体２で構築される。
溶鉱炉羽口部耐火物構造を構築するに先立って羽口用耐火れんがを下記の手順で接着および乾燥して、耐火れんが接合体を製造する。すなわち、単体の羽口用耐火れんがをそれぞれ所定の形態・大きさに加工して、耐火れんがの接着面に接着剤を塗布して、耐火れんがを各々接着しつつ組み立てる。接合部から溢れ出た接着剤を取り除いた後、目地押しを行なう。接着剤の耐食性が耐火れんがに比べて低いため、接着剤の厚さが 2.5mmを越えると、接着剤が耐火れんがより先に溶損し、炉寿命が短縮される。一方、接着剤の厚さが 1.5mm未満では、耐火れんがの熱膨張に対する応力緩和機能が低下するため、耐火れんがに亀裂を生じる。したがって接着剤の厚さは 1.5〜2.5 mmの範囲が望ましい。
【０００９】
羽口用耐火れんがの接着および組み立てが終了すると、一体的に接着された耐火れんが接合体を乾燥炉で乾燥する。 100℃未満の温度で乾燥すると、十分な接着強度が得られない。一方、1200℃を越える温度で乾燥すると、れんがの膨張および収縮によって接着部に空隙を生じる可能性がある。したがって、耐火れんが接合体の乾燥温度は 100〜1200℃の範囲が望ましい。乾燥コストを過大にしないためには 100〜200 ℃程度で乾燥するのが望ましい。
【００１０】
こうして接着および乾燥された耐火れんが接合体は、必要に応じて研磨・加工され、所定の寸法・形状に仕上げられる。
次に接着剤について説明する。接着剤の特性として、乾燥後の曲げ強度が10 Mpa以上であれば、運搬やライニング時の荷重や振動に耐えられる。また通気率が 3.5×10-3cm2/s cmAq以下であれば、シール性を維持できるので溶鉱炉の操業に問題は生じない。
【００１１】
従来は耐火れんがを接着する際に粘土質の硬化剤を含有する接着剤を使用している。しかし従来の接着剤では、十分な接着強度を得るためには1200℃以上の乾燥温度が必要であり、接着部に空隙を生じる可能性がある。
樹脂系の硬化剤が接着剤に含有されていると、乾燥のための加熱によって接着剤が酸化して、気孔率が増加する。また溶鉱炉の羽口部近傍の耐火物として施工された後、操業中に炭素分が酸化され、脆弱化する可能性がある。
【００１２】
したがって接着剤は無機質の材料を使用する。含有される硬化剤も有機系（すなわちカーボン質）のものは除き、無機質の材料を使用する。以上に述べた理由によって、接着剤として耐火モルタルを使用し、珪酸ソーダおよび／または酸化珪素質耐火物（例えばSiO2ゾル）を含有する硬化剤を使用する。
【００１３】
次に耐火れんが接合体の運搬方法について説明する。本発明で使用する耐火れんが接合体は重量が大きいため、人手によるハンドリングは困難である。そこで耐火れんが接合体に吊り具（例えば吊り上げ用プラグ）を装着して、クレーン等で吊り上げる。この方法で耐火れんが接合体を運搬すると、溶鉱炉内で作業する際に、耐火れんが接合体を吊り上げた状態で位置の微調整が可能である。そのためには耐火れんが接合体に吊り具装着用の凹部を設ける必要がある。
【００１４】
羽口用耐火れんがは硬度が高いため、吊り具装着用の凹部を設ける際に、耐火れんがを焼成した後や耐火れんが接合体を製造した後で機械加工するのは困難である。そこで羽口用耐火れんがを焼成する前に吊り具装着用の凹部をあらかじめ穿設し、その吊り具装着用の凹部を穿設した耐火れんがを所定の箇所に配置して耐火れんが接合体を組み立てるのが望ましい。
【００１５】
一般にステーブ，鉄皮と羽口用耐火れんがとの間に、熱伝導率を高めるためのカーボン質スタンプ材を充填する。このスタンプ材の充填作業を簡素化するために、羽口用耐火れんが接合体２を羽口大冷金物１の上下方向に２分割するのが望ましい。また羽口大冷金物１の直径が羽口大冷金物１の長さ方向で異なる場合は、羽口用耐火れんが接合体２を羽口大冷金物１の長さ方向に分割しても良い。
【００１６】
【実施例】
表１に示すような３種類の組み合わせの接着剤主成分と硬化剤からなる接着剤を用いて、シャモットれんがを接着し、接着部の曲げ強度を調査した。まず室温でシャモットれんがを接着したものをサンプルＡとし、接着した後にシャモットれんが接合体を 105℃で24時間乾燥したものをサンプルＢとした。また接着したものを1200℃で３時間乾燥したものをサンプルＣとした。接着材の厚さは 1.5〜２mmであった。
【００１７】
こうして得られたシャモットれんが接合体の接着部の曲げ強度を調査した。
サンプルＡ：室温で接着したシャモットれんが接合体
サンプルＢ： 105℃で24時間乾燥したシャモットれんが接合体
サンプルＣ：1200℃で３時間保持したシャモットれんが接合体
その結果を図２に示す。発明例１および発明例２は乾燥処理を行なったサンプルＢ，Ｃで、曲げ強度が10 Mpa以上であり、耐火れんが接合体を一体でハンドリングするのに十分な強度を有することが分かる。
【００１８】
次に、表１に示すような３種類の組み合わせの接着剤主成分と硬化剤からなる接着剤を用いて、室温でシャモットれんがを接着した後、 105℃で24時間乾燥し、乾燥後の接着部の通気率を調査した。その結果は図３に示す通りであり、いずれも通気率が 3.5×10-3cm2/s cmAq以下であり十分な通気率が得られており、羽口部近傍の耐火物として十分使用できる。
【００１９】
【表１】
【００２０】
以上の結果から、発明例２の接着剤主成分と硬化剤からなる接着剤を用いてシャモットれんがを接着し、 105℃で24時間乾燥して得られたシャモットれんが接合体を用いて溶鉱炉羽口をライニングした。
シャモットれんが接合体２を運搬する際には、吊り具装着用の凹部に吊り上げ用プラグを装着してクレーンで吊り上げた。
【００２１】
図１に示すようにシャモットれんが接合体２は、羽口１ケ所あたり４分割とした。まず鉄皮側下部にシャモットれんが接合体２を装着し、ステーブとの隙間にカーボン質のスタンプ材を充填した。さらに内側下部にシャモットれんが接合体２を装着し、羽口大冷金物１を鉄皮側から挿入した。次に鉄皮側上部にシャモットれんが接合体２を装着し、ステーブとの隙間にカーボン質のスタンプ材を充填した。最後に内側上部にシャモットれんが接合体２を装着した。
【００２２】
本発明の方法では、従来の方法と比較して約50％の工数で施工できた。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の羽口部近傍の耐火物構造の構築方法では、耐火れんがの接着部の曲げ強度、通気率を十分に維持し、かつ施工時間の大幅な短縮が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法で溶鉱炉羽口部近傍の耐火物構造を構築する例を示した模式図である。
【図２】曲げ強度の測定結果を示すグラフである。
【図３】通気率の測定結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 羽口大冷金物
２ 耐火れんが接合体
３ 接着剤
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶鉱炉羽口部近傍の耐火物構造の構築方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に溶鉱炉羽口部近傍の耐火物構造を構築するにあたって、形状寸法が多種におよぶ羽口用耐火れんがを数百個組み合わせて使用する。すなわち羽口用耐火れんがをそれぞれ単体で溶鉱炉内へ搬入した後、築炉工が羽口用耐火れんがに耐火モルタルを塗布して、羽口用耐火れんがを接着しつつ耐火物構造を構築する。羽口部近傍の耐火物構造は、鉄皮に円形に開口された開口部に炉内側へほぼ円筒形に突出して固定される羽口大冷金物の周囲を囲むように耐火物が構築される構造である。溶鉱炉のシャフト部等のような鉄皮内面にほぼ平面状に構築される耐火物構造と比べて複雑になっており、構築作業に多くの時間を費やしている。
【０００３】
特開平5-71880 号公報には、形状の比較的簡単な溶鉱炉の炉底用の複数種類のカーボンれんがが一体的に構成されたカーボンブロックが開示されている。しかし羽口部近傍で使用されるような耐火れんがについては開示されておらず、羽口部近傍の耐火物構造の構築は上記の従来通りの方法で行なわれている。
こうした溶鉱炉羽口部耐火物構造の構築作業の工期を短縮するためには、羽口用耐火れんがを大型化する方法が考えられる。しかし大型の羽口用耐火れんがを製造するためには膨大な設備投資が必要である。また大型の耐火れんがを用いて溶鉱炉羽口部耐火物構造の構築を行なうと目地部が減少するため、目地部が有する応力緩和機能も減少し、耐火れんがの耐用年数が短縮される。
【０００４】
また大型の羽口用耐火れんがのような重量物を運搬する方法としては、専用の治具を使用して重量物を挟み込んで吊り上げる方法がある。この方法で耐火れんがを運搬し、溶鉱炉内で組み立てる場合は、耐火れんがを挟む治具があるため、位置の微調整が困難である。そこで人手で治具を外した後、位置の微調整を行なう必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記のような問題を解決するべく、耐火れんがの耐用年数を短縮させることなく、溶鉱炉羽口部近傍の耐火物構造の構築作業の工期を短縮することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、溶鉱炉の羽口部近傍の耐火物構造を構築する方法において、複数の羽口用耐火れんがを互いに、耐火モルタルに珪酸ソーダおよび／または酸化珪素質耐火物を硬化剤として加えた接着剤により接着して所定の形状の接合体とし、接合体を 100℃以上の雰囲気下で乾燥して、乾燥後の曲げ強度を 10MPa 以上とした後、その接合体を用いて羽口部近傍の耐火物構造を構築する溶鉱炉羽口部近傍の耐火物構造の構築方法である。
【０００７】
また本発明は、複数の羽口用耐火れんがの全数または一部が吊り具装着用の凹部を有する溶鉱炉羽口部近傍の耐火物構造の構築方法である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の方法で溶鉱炉羽口部耐火物構造を構築するの例を模式的に示す模式図である。羽口大冷金物１の周辺部は一体的に接着された羽口用耐火れんが接合体２で構築される。
溶鉱炉羽口部耐火物構造を構築するに先立って羽口用耐火れんがを下記の手順で接着および乾燥して、耐火れんが接合体を製造する。すなわち、単体の羽口用耐火れんがをそれぞれ所定の形態・大きさに加工して、耐火れんがの接着面に接着剤を塗布して、耐火れんがを各々接着しつつ組み立てる。接合部から溢れ出た接着剤を取り除いた後、目地押しを行なう。接着剤の耐食性が耐火れんがに比べて低いため、接着剤の厚さが 2.5mmを越えると、接着剤が耐火れんがより先に溶損し、炉寿命が短縮される。一方、接着剤の厚さが 1.5mm未満では、耐火れんがの熱膨張に対する応力緩和機能が低下するため、耐火れんがに亀裂を生じる。したがって接着剤の厚さは 1.5〜2.5 mmの範囲が望ましい。
【０００９】
羽口用耐火れんがの接着および組み立てが終了すると、一体的に接着された耐火れんが接合体を乾燥炉で乾燥する。 100℃未満の温度で乾燥すると、十分な接着強度が得られない。一方、1200℃を越える温度で乾燥すると、れんがの膨張および収縮によって接着部に空隙を生じる可能性がある。したがって、耐火れんが接合体の乾燥温度は 100〜1200℃の範囲が望ましい。乾燥コストを過大にしないためには 100〜200 ℃程度で乾燥するのが望ましい。
【００１０】
こうして接着および乾燥された耐火れんが接合体は、必要に応じて研磨・加工され、所定の寸法・形状に仕上げられる。
次に接着剤について説明する。接着剤の特性として、乾燥後の曲げ強度が10 Mpa以上であれば、運搬やライニング時の荷重や振動に耐えられる。また通気率が 3.5×10-3cm2/s cmAq以下であれば、シール性を維持できるので溶鉱炉の操業に問題は生じない。
【００１１】
従来は耐火れんがを接着する際に粘土質の硬化剤を含有する接着剤を使用している。しかし従来の接着剤では、十分な接着強度を得るためには1200℃以上の乾燥温度が必要であり、接着部に空隙を生じる可能性がある。
樹脂系の硬化剤が接着剤に含有されていると、乾燥のための加熱によって接着剤が酸化して、気孔率が増加する。また溶鉱炉の羽口部近傍の耐火物として施工された後、操業中に炭素分が酸化され、脆弱化する可能性がある。
【００１２】
したがって接着剤は無機質の材料を使用する。含有される硬化剤も有機系（すなわちカーボン質）のものは除き、無機質の材料を使用する。以上に述べた理由によって、接着剤として耐火モルタルを使用し、珪酸ソーダおよび／または酸化珪素質耐火物（例えばSiO2ゾル）を含有する硬化剤を使用する。
【００１３】
次に耐火れんが接合体の運搬方法について説明する。本発明で使用する耐火れんが接合体は重量が大きいため、人手によるハンドリングは困難である。そこで耐火れんが接合体に吊り具（例えば吊り上げ用プラグ）を装着して、クレーン等で吊り上げる。この方法で耐火れんが接合体を運搬すると、溶鉱炉内で作業する際に、耐火れんが接合体を吊り上げた状態で位置の微調整が可能である。そのためには耐火れんが接合体に吊り具装着用の凹部を設ける必要がある。
【００１４】
羽口用耐火れんがは硬度が高いため、吊り具装着用の凹部を設ける際に、耐火れんがを焼成した後や耐火れんが接合体を製造した後で機械加工するのは困難である。そこで羽口用耐火れんがを焼成する前に吊り具装着用の凹部をあらかじめ穿設し、その吊り具装着用の凹部を穿設した耐火れんがを所定の箇所に配置して耐火れんが接合体を組み立てるのが望ましい。
【００１５】
一般にステーブ，鉄皮と羽口用耐火れんがとの間に、熱伝導率を高めるためのカーボン質スタンプ材を充填する。このスタンプ材の充填作業を簡素化するために、羽口用耐火れんが接合体２を羽口大冷金物１の上下方向に２分割するのが望ましい。また羽口大冷金物１の直径が羽口大冷金物１の長さ方向で異なる場合は、羽口用耐火れんが接合体２を羽口大冷金物１の長さ方向に分割しても良い。
【００１６】
【実施例】
表１に示すような３種類の組み合わせの接着剤主成分と硬化剤からなる接着剤を用いて、シャモットれんがを接着し、接着部の曲げ強度を調査した。まず室温でシャモットれんがを接着したものをサンプルＡとし、接着した後にシャモットれんが接合体を 105℃で24時間乾燥したものをサンプルＢとした。また接着したものを1200℃で３時間乾燥したものをサンプルＣとした。接着材の厚さは 1.5〜２mmであった。
【００１７】
こうして得られたシャモットれんが接合体の接着部の曲げ強度を調査した。
サンプルＡ：室温で接着したシャモットれんが接合体
サンプルＢ： 105℃で24時間乾燥したシャモットれんが接合体
サンプルＣ：1200℃で３時間保持したシャモットれんが接合体
その結果を図２に示す。発明例１および発明例２は乾燥処理を行なったサンプルＢ，Ｃで、曲げ強度が10 Mpa以上であり、耐火れんが接合体を一体でハンドリングするのに十分な強度を有することが分かる。
【００１８】
次に、表１に示すような３種類の組み合わせの接着剤主成分と硬化剤からなる接着剤を用いて、室温でシャモットれんがを接着した後、 105℃で24時間乾燥し、乾燥後の接着部の通気率を調査した。その結果は図３に示す通りであり、いずれも通気率が 3.5×10-3cm2/s cmAq以下であり十分な通気率が得られており、羽口部近傍の耐火物として十分使用できる。
【００１９】
【表１】
以上の結果から、発明例２の接着剤主成分と硬化剤からなる接着剤を用いてシャモットれんがを接着し、 105℃で24時間乾燥して得られたシャモットれんが接合体を用いて溶鉱炉羽口をライニングした。
シャモットれんが接合体２を運搬する際には、吊り具装着用の凹部に吊り上げ用プラグを装着してクレーンで吊り上げた。
【００２１】
図１に示すようにシャモットれんが接合体２は、羽口１ケ所あたり４分割とした。まず鉄皮側下部にシャモットれんが接合体２を装着し、ステーブとの隙間にカーボン質のスタンプ材を充填した。さらに内側下部にシャモットれんが接合体２を装着し、羽口大冷金物１を鉄皮側から挿入した。次に鉄皮側上部にシャモットれんが接合体２を装着し、ステーブとの隙間にカーボン質のスタンプ材を充填した。最後に内側上部にシャモットれんが接合体２を装着した。
【００２２】
本発明の方法では、従来の方法と比較して約50％の工数で施工できた。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の羽口部近傍の耐火物構造の構築方法では、耐火れんがの接着部の曲げ強度、通気率を十分に維持し、かつ施工時間の大幅な短縮が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法で溶鉱炉羽口部近傍の耐火物構造を構築する例を示した模式図である。
【図２】曲げ強度の測定結果を示すグラフである。
【図３】通気率の測定結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 羽口大冷金物
２ 耐火れんが接合体
３ 接着剤
Claims (2)
- 溶鉱炉の羽口部近傍の耐火物構造を構築する方法において、複数の羽口用耐火れんがを互いに、耐火モルタルに珪酸ソーダおよび／または酸化珪素質耐火物を硬化剤として加えた接着剤により接着して所定の形状の接合体とし、前記接合体を 100℃以上の雰囲気下で乾燥して、乾燥後の曲げ強度を 10MPa 以上とした後、前記接合体を用いて羽口部近傍の耐火物構造を構築することを特徴とする溶鉱炉羽口部近傍の耐火物構造の構築方法。
- 複数の羽口用耐火れんがの全数または一部が吊り具装着用の凹部を有することを特徴とする請求項１に記載の溶鉱炉羽口部近傍の耐火物構造の構築方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08761099A JP3654040B2 (ja) | 1999-03-30 | 1999-03-30 | 溶鉱炉羽口部の耐火物構造の構築方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP08761099A JP3654040B2 (ja) | 1999-03-30 | 1999-03-30 | 溶鉱炉羽口部の耐火物構造の構築方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000282121A JP2000282121A (ja) | 2000-10-10 |
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ID=13919750
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08761099A Expired - Fee Related JP3654040B2 (ja) | 1999-03-30 | 1999-03-30 | 溶鉱炉羽口部の耐火物構造の構築方法 |
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| KR100718795B1 (ko) * | 2005-09-29 | 2007-05-16 | 에스케이 텔레콤주식회사 | 이동통신 단말기를 이용한 무선 프린팅 시스템 및 방법 |
| JP5545963B2 (ja) * | 2010-02-19 | 2014-07-09 | 株式会社神戸製鋼所 | 高炉羽口ブロックの構造物 |
| JP6744794B2 (ja) * | 2016-09-26 | 2020-08-19 | 黒崎播磨株式会社 | 高炉羽口用耐火物れんがのモルタル及び高炉羽口構造体 |
| CN108225025B (zh) * | 2018-02-22 | 2024-03-19 | 中国恩菲工程技术有限公司 | 燃烧炉的风口装置 |
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1999
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