JP3697587B2

JP3697587B2 - 溶融金属保持容器

Info

Publication number: JP3697587B2
Application number: JP2002170083A
Authority: JP
Inventors: 賢一下平; 久樹加藤; 誠加藤; 愼一山本
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2002-06-11
Filing date: 2002-06-11
Publication date: 2005-09-21
Anticipated expiration: 2022-06-11
Also published as: JP2004011015A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、収容した溶融金属に対して各種の精錬が施され、精錬後にはこの精錬で用いた精錬剤又は生成したスラグが当該保持容器を傾斜させた状態で排出される溶融金属保持容器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高炉−転炉による銑鋼一貫型の製鉄所においては、高炉から出銑された溶銑に対して、転炉で精錬される前に溶銑予備処理と呼ばれる脱硫処理、脱珪処理及び脱燐処理が施されている。当初、これらの溶銑予備処理は、鋼材の品質面から低燐化や低硫化が要求される品種について実施されていたが、近年では、転炉におけるスラグ発生量の削減、Ｍｎ鉱石還元によるコスト削減、及び転炉生産性向上等により、品質面からの要求のみならず、製鋼工程のトータルコストを削減する手段として、ほぼ全ての溶銑に対して溶銑予備処理が施されている。
【０００３】
これらの溶銑予備処理は、高炉から出銑される溶銑を受銑し、この溶銑を転炉まで搬送する溶銑鍋（「高炉鍋」とも呼ぶ）や混銑車等の溶銑保持容器内で、生石灰等の精錬剤を用いて行われる。そして、脱硫処理後及び脱燐処理後には、復燐防止及び復硫防止等のために、添加した精錬剤や生成したスラグ等を排出する必要があり、この場合、溶銑保持容器を傾斜させ、精錬剤やスラグの排出し易い状態にして排出作業（「排滓作業」と呼ぶ）を行うため、その度に溶銑から露出される溶銑保持容器側壁面の内張り耐火物は温度昇降を繰り返し、激しい熱衝撃を受ける。
【０００４】
この熱衝撃によって内張り耐火物には亀裂や剥離等の損傷が生じ、溶銑保持容器における耐火物の使用回数を低下させる原因になっている。このような耐火物の使用回数の低下傾向は、特に同一の溶銑保持容器内でこれら一連の溶銑予備処理を行う場合に極めて顕著になる。これは、各予備処理に伴って排滓作業回数が増加するためで、同時に耐火物への熱衝撃回数も増加するためである。
【０００５】
このような溶銑保持容器における耐火物使用回数の向上を目的として、例えば特開平３−２０５３５５号公報等に開示されているように、耐スポーリング性及び耐浸食性に優れたアルミナ−マグネシア−炭素質耐火物が開発されている。
【０００６】
この耐スポーリング性及び耐浸食性に優れた高級耐火物を、脱硫処理及び脱燐処理の一連の溶銑予備処理が行われる溶銑保持容器全体に施工することにより、耐火物使用回数はそれなりに向上するが、排滓作業の度に露出される部位のみの損傷により使用回数は限られ、高価な高級耐火物を施工したほどには効果的でない。即ち、排滓作業の度に露出される部位の損傷が激しく、これがネックとなって使用可能な周囲の耐火物も張り替える必要があるために、耐火物コストが期待したほどには削減されていない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、その目的は、脱硫処理及び脱燐処理等の一連の溶銑予備処理を同一の溶銑保持容器内で行う場合のように、収容した溶融金属に対して各種の精錬が施され、精錬後にはこの精錬で用いた精錬剤又は生成したスラグが溶融金属保持容器を傾斜させた状態で排出される場合にも、溶融金属保持容器の使用回数を延長して耐火物コストを削減することの可能なライニング構造を有する溶融金属保持容器を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための第１の発明に係る溶融金属保持容器は、収容した溶融金属に対して精錬を行う溶融金属保持容器であって、前記精錬で用いた精錬剤や発生したスラグを排出させるために溶融金属保持容器を傾斜させた際に、溶融金属から露出される溶融金属保持容器側壁部に相当する範囲に、周囲の内張り耐火物よりも相対的に耐スポーリング性に優れた耐火物が内張り耐火物として配置されていることを特徴とするものである。
【０００９】
第２の発明に係る溶融金属保持容器は、第１の発明において、前記溶融金属が溶銑であり、前記溶融金属保持容器が、収容した溶銑に対して脱硫処理及び脱燐処理の両方の溶銑予備処理を行う溶銑保持容器であることを特徴とするものである。
【００１０】
第３の発明に係る溶融金属保持容器は、第１又は第２の発明において、周囲の内張り耐火物よりも相対的に耐スポーリング性に優れた耐火物がアルミナ−マグネシア−炭素質煉瓦であり、周囲の内張り耐火物がアルミナ−炭化珪素−炭素質煉瓦であることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明に係る溶融金属保持容器においては、脱硫処理及び脱燐処理等で用いた精錬剤及び発生したスラグを排出するために溶融金属保持容器を傾斜させた際に、溶融金属から露出される溶融金属保持容器側壁部に相当する範囲に、周囲よりも相対的に耐スポーリング性に優れた耐火物を内張り耐火物として設置しているので、溶融金属から露出した際に急激な抜熱を受けても内張り耐火物の亀裂及び剥離を防止することができ、溶融金属保持容器の使用回数を向上させることが可能となる。又、溶融金属から露出されない範囲の内張り耐火物は、露出部よりも相対的に耐スポーリング性に劣る低級耐火物を内張り耐火物とするので、換言すれば露出部よりも安価な耐火物を内張り耐火物としているので、溶融金属保持容器の使用回数の向上と相まって溶融金属保持容器の耐火物コストを削減することが可能となる。尚、このようなライニング構造とすることで、溶融金属保持容器全体で耐火物の損傷状況が均一化され、資源の有効活用の観点からも好ましいライニング構造である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の実施の形態を示す図であって、本発明に係る溶銑鍋の一部分を切断して示す斜視図、図２は、図１に示す溶銑鍋の側壁部の展開図、図３は、本発明に係る溶銑鍋内から精錬剤及び発生したスラグを排滓する状況を示す概略図である。
【００１３】
溶銑鍋１は、溶銑保持容器として高炉から出銑された溶銑を受銑し、受銑した溶銑を転炉まで搬送するものである。そして、転炉までの搬送途中で収容した溶銑に対して脱硫処理及び脱燐処理が施される。この溶銑鍋１は、図１に示すように、その外側を鉄皮４で覆われ、その内側に、ロウ石煉瓦若しくはシャモット煉瓦からなる永久張り煉瓦（図示せず）が設けられ、永久張り煉瓦の内側に内張り耐火物として第一の内張り煉瓦２及び第二の内張り煉瓦３が設けられている。永久張り煉瓦は、溶銑鍋１の耐火物張り替えの際には繰り返し再使用されるものであり、一方、内張り耐火物は、溶銑や精錬剤及びスラグと直接接触してこれらを保持するもので、耐火物の張り替え毎に更新されるものである。溶銑鍋１にはその側壁外面にトラニオン５が設けられており、トラニオン５を介してクレーン（図示せず）により吊り上げられ、搬送台車（図示せず）に積載され運搬される。
【００１４】
溶銑鍋１の内張り耐火物として、溶銑鍋１内の、添加した精錬剤及び発生したスラグからなるスラグ７を排出させるために図３に示すように溶銑鍋１を傾斜させた際に、収容した溶銑６から露出する範囲の側壁部には第一の内張り煉瓦２が設置され、その周囲には第二の内張り煉瓦３が設置されている。即ち、図２に示すように、溶銑鍋１の排滓側の反対側には、溶銑６を収容したときに溶銑湯面に相当する位置からその下方の範囲に第一の内張り煉瓦２が施工され、その周囲には第二の内張り煉瓦３が施工されている。ここで、図２に示す０〜３６０の数値は、排滓側を基準とした円周方向の角度（deg.）である。
【００１５】
この場合に、第一の内張り煉瓦２は、第二の内張り煉瓦３よりも相対的に耐スポーリング性に優れた煉瓦とする。具体的には、例えば、第一の内張り煉瓦２としてアルミナ−マグネシア−炭素質煉瓦を用い、第二の内張り煉瓦３としてアルミナ−炭化珪素−炭素質煉瓦を用いることが好ましい。
【００１６】
アルミナ−マグネシア−炭素質煉瓦は、使用中の受熱によりアルミナとマグネシアとでスピネル（ＭｇＯ・Ａｌ₂ Ｏ₃ ）をマトリックス部に形成させ、耐浸食性を向上させると同時に、炭素添加により耐スポーリング性を向上させた耐火物材料である。又、炭化珪素は、耐火物の低膨張化による耐スポーリング性の向上と耐火物中炭素の酸化抑制に効果があり、従って、脱燐処理のように酸素を使用する場合には、アルミナ−マグネシア−炭素質煉瓦に、更に炭化珪素を配合させてもよい。このアルミナ−マグネシア−炭素質煉瓦の化学組成は、炭素含有量が３〜２０mass％、マグネシア含有量が１〜２０mass％、炭化珪素が１５mass％以下、アルミナ含有量が６０〜９６mass％である。
【００１７】
生石灰等の各種予備処理に用いられる精錬剤は、耐火物に対して強力な浸食剤として作用するが、このようなアルミナ−マグネシア−炭素質煉瓦は、耐スポーリング性に優れると同時に耐浸食性に優れており、溶銑鍋１等の溶銑保持容器用の耐火物材料として最適である。
【００１８】
これに対して、アルミナ−炭化珪素−炭素質煉瓦は、耐スポーリング性及び耐浸食性でアルミナ−マグネシア−炭素質煉瓦に若干劣るが、本発明に係る溶銑鍋１においては熱衝撃が少ない部位にアルミナ−炭化珪素−炭素質煉瓦を配置するので、アルミナ−マグネシア−炭素質煉瓦に比べて損耗量が大きくなることはなく、溶銑鍋１の側壁周方向の損耗量はほぼ均一になる。又、アルミナ−炭化珪素−炭素質煉瓦は、アルミナ−マグネシア−炭素質煉瓦に比較して安価であるという利点も有する。
【００１９】
鉄皮４と永久張り煉瓦との間、及び永久煉瓦と内張り煉瓦２，３との間、若しくはこれらの両方に、セラミックシート、キャスタブル耐火物及びセラミックファイバー等からなる断熱材（図示せず）を配置してもよい。断熱材の設置により鉄皮４側への熱伝達量が抑制され、溶銑６の温度低下を防止することができる。又、第一の内張り煉瓦２としてアルミナ−マグネシア−炭素質煉瓦を用いた場合には、第一の内張り煉瓦２の温度上昇に伴ってスピネル（ＭｇＯ・Ａｌ₂ Ｏ₃ ）の生成反応が助長される。
【００２０】
このようにして構成される溶銑鍋１を用いて高炉から出銑される溶銑６を受銑し、そして、転炉までの搬送途中で収容した溶銑６に対して脱硫処理及び脱燐処理を施す。この場合、脱燐処理に先立ち脱珪処理を行うこともある。脱硫処理及び脱燐処理は公知の通常の処理方法で実施する。そして、脱硫処理後には復硫防止のため、又、脱燐処理後には復燐防止のために、図３に示すように、溶銑鍋１を傾斜させ、添加した精錬剤及び発生したスラグからなるスラグ７を例えば往復移動する滓掻き板８により溶銑鍋１から排出する。
【００２１】
溶銑鍋１は上記のようにライニングされているので、頻繁に行われる脱硫処理及び脱燐処理の度に溶銑６から露出して急激な抜熱を受けても、第一の内張り煉瓦２における亀裂及び剥離を防止することができ、溶銑鍋１の使用回数を向上させることが可能となる。又、露出されない範囲の第二の内張り煉瓦３は相対的に低級煉瓦を使用しているので、溶銑鍋１の使用回数の向上と相まって溶銑鍋１の耐火物コストを削減することが可能となる。
【００２２】
尚、上記説明は、溶融金属保持容器として溶銑鍋１の例を説明したが、混銑車であっても上記に沿って本発明を適用することができる。又、本発明は上記説明に限る訳でなく種々の変更が可能である。例えば、耐スポーリング性に優れた耐火物材料としてアルミナ−マグネシア−炭素質煉瓦を使用しているが、耐火物材料は同一組成であっても構成粒子を細かくすることによって耐スポーリング性が向上することが周知であり、従って、構成粒子の粒度調整を行うことにより、周囲に配置されるアルミナ−炭化珪素−炭素質煉瓦よりも耐スポーリング性を高めたアルミナ−炭化珪素−炭素質煉瓦を用いてもよい。要は、露出されない周囲よりも相対的に耐スポーリング性に優れていればどのような組成であってもよい。同様に、周囲の第二の内張り煉瓦３もアルミナ−炭化珪素−炭素質煉瓦に限るものではなく、どのような組成であってもよい。
【００２３】
【実施例】
内径が３ｍで容量が１４５トンである、図１に示す形状の溶銑鍋に本発明を適用した例を説明する。第一の内張り煉瓦として、燐状黒鉛を１２mass％、マグネシアを７mass％、炭化珪素を３mass％、アルミナを７８mass％含有するアルミナ−マグネシア−炭素質煉瓦を用い、溶銑鍋の上端から３００ｍｍ下がった位置から下方に１５００ｍｍ、円周方向に３０００ｍｍの範囲（図２の斜線部の範囲）に配置した。その周囲には、燐状黒鉛を１３mass％、炭化珪素を１５mass％、アルミナを７２mass％含有するアルミナ−炭化珪素−黒鉛質煉瓦を第二の内張り煉瓦として配置した。
【００２４】
この溶銑鍋を用いて脱珪処理、脱燐処理、脱硫処理の順に予備処理を行い、脱燐処理後及び脱硫処理後には溶銑鍋を約２０度傾斜させて精錬剤を滓掻き板により排出した。その結果、溶銑鍋の使用回数は平均値で３００回であった。従来、上記のアルミナ−炭化珪素−黒鉛質煉瓦を全周に施工した溶銑鍋の平均使用回数が２６０回であったのに比べて、大幅に使用回数を延長させることができた。それに伴って耐火物コストは大幅に削減された。
【００２５】
【発明の効果】
本発明に係る溶融金属保持容器によれば、頻繁に行われる排滓作業毎に溶融金属から露出して急激な抜熱を受けても、内張り耐火物の亀裂及び剥離を防止することができ、溶融金属保持容器の使用回数を向上させることが可能となる。又、熱衝撃の少ない部位には相対的に安価な低級煉瓦を使用しているので、使用回数の向上と相まって溶融金属保持容器の耐火物コストを大幅に削減することができ、工業上有益な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す図であって、本発明に係る溶銑鍋の一部分を切断して示す斜視図である。
【図２】図１に示す溶銑鍋の側壁部の展開図である。
【図３】本発明に係る溶銑鍋内から精錬剤を排滓する状況を示す概略図である。
【符号の説明】
１溶銑鍋
２第一の内張り煉瓦
３第二の内張り煉瓦
４鉄皮
５トラニオン
６溶銑
７スラグ
８滓掻き板

Claims

収容した溶融金属に対して精錬を行う溶融金属保持容器であって、前記精錬で用いた精錬剤や発生したスラグを排出させるために溶融金属保持容器を傾斜させた際に、溶融金属から露出される溶融金属保持容器側壁部に相当する範囲に、周囲の内張り耐火物よりも相対的に耐スポーリング性に優れた耐火物が内張り耐火物として配置されていることを特徴とする溶融金属保持容器。
前記溶融金属が溶銑であり、前記溶融金属保持容器が、収容した溶銑に対して脱硫処理及び脱燐処理の両方の溶銑予備処理を行う溶銑保持容器であることを特徴とする、請求項１に記載の溶融金属保持容器。
周囲の内張り耐火物よりも相対的に耐スポーリング性に優れた耐火物がアルミナ−マグネシア−炭素質煉瓦であり、周囲の内張り耐火物がアルミナ−炭化珪素−炭素質煉瓦であることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の溶融金属保持容器。