JP4018987B2 - 転炉の耐火れんが施工方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、転炉に耐火れんがを内張りするにあたって、耐火れんがの張り替え頻度を減少できる施工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、正立した状態の転炉を模式的に示す側面図である。一般に銅製錬では、乾燥した銅精鉱を自溶炉で溶錬してマットとスラグに分離する。さらに自溶炉で得られたマットを転炉１に装入し、羽口３を介して空気あるいは酸素富化空気を吹込んで酸化反応（以下、空気吹精という）を起こす。
【０００３】
転炉１で空気吹精を行なう際には、ローラー４を駆動して転炉１を傾転し、炉口２から溶融状態のマットを装入した後、転炉１を正立させて羽口３から空気あるいは酸素富化空気を吹込む。空気吹精が終了すると、再び転炉１を傾転して炉口２から粗銅やスラグを排出する。これが空気吹精の１サイクルである。なお、従来の方法で耐火れんがを内張りした転炉１のＡ−Ａ矢視の断面図を図２に示す。
【０００４】
このような空気吹精を行なうと、転炉１の壁面に内張りされた炉壁耐火れんが5a，5bや羽口３を取付ける羽口れんが６が溶湯（すなわち溶融状態のマット，粗銅，スラグ）と接触して熱応力を受けたり、あるいは化学的に反応して、損耗していく。
また炉口２に使用される炉口れんが７は、溶湯の装入および排出を行なうときに著しく損耗する。
【０００５】
空気吹精を行なうことによって羽口れんが６，炉口れんが７や炉壁耐火れんが5a，5bが損耗すると、操業を停止して炉修を行なわなければならない。したがって、羽口れんが６，炉口れんが７や炉壁耐火れんが5a，5bの損耗を抑制すると、転炉１の稼動率が向上し、製錬コストの削減に寄与する。そこで、羽口れんが６や炉口れんが７は成分を特定の範囲に限定して、その用途に応じた特性を付与したものを使用している。
【０００６】
一方、炉壁耐火れんが5a，5bについては、転炉１に内張りされる部位に応じた特性の検討は十分になされていない。通常、炉壁耐火れんが5a，5bは、見掛け気孔率：20.0体積％程度、嵩比重：2.9 程度、荷重軟化点：1580℃程度のものが広く使用されており、転炉１に内張りされる部位に関わらず、ほぼ同等の特性を有する炉壁耐火れんが5aを厚さ400mm 程度，炉壁耐火れんが5bを厚さ350mm 程度に内張りする。
【０００７】
しかしながら炉壁耐火れんが5a，5bの損耗の進行は均一ではなく、転炉１に内張りされる部位に応じて異なる。すなわち図２に示すように転炉１を正立させた状態で、羽口れんが６の上側から炉口れんが７の下側までの領域あるいは炉口２の周辺部に内張りされた炉壁耐火れんが5aは、損耗が著しく進行する。これは、羽口３から吹込まれる空気や酸素富化空気によって炉壁耐火れんが5aの温度が上昇し、しかも溶湯が飛散（いわゆるスプラッシュ）して炉壁耐火れんが5aに付着して、熱応力や化学的反応による損耗が助長されることが原因である。
【０００８】
【特許文献１】
特開2001-263962 号公報
【０００９】
【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消し、転炉内の損耗が進行しやすい部位に内張りされる耐火れんがの損耗を抑制する耐火れんが施工方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
図１は、正立した状態の転炉を模式的に示す側面図である。また図３は、炉内壁面の展開図である。なお図３では、正立した状態の転炉の最下部で展開した状態を示す。
銅製錬において、転炉を用いて空気吹精を行なうと、図３に示すように、炉口れんが７の両側端から転炉１の回転軸に平行な方向の距離Ｌが1050〜1125mmの範囲で、かつ正立した状態の転炉１の最上部から羽口れんが６の上側までの範囲に内張りされた耐火れんがが、著しく損耗する。そこで本発明では、密度の大きい耐火れんが8aをこの範囲に内張りする。
【００１１】
本発明は、転炉の炉内壁面に耐火れんがを内張りする耐火れんが施工方法において、炉口れんがの両側端から転炉の回転軸に平行な方向の距離Ｌが1050mm≦Ｌ≦1125mmを満足し、かつ正立した状態の転炉の最上部から羽口れんがの上側までの範囲の全域または一部に、見掛け気孔率：20体積％以下，嵩比重：3.0 以上，荷重軟化点：1700℃以上の高密度耐火れんがを内張りする耐火れんが施工方法である。
【００１２】
前記した発明においては、好適態様として、炉口れんがの両側端から転炉の回転軸に平行な方向の距離Ｌが1050mm≦Ｌ≦1125mmを満足し、かつ正立した状態の転炉の炉口れんがの下端から羽口れんがの上側までの範囲の全域または一部に内張りする高密度耐火れんがの厚さを450mm 以上とすることが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図３に示すように、炉口れんが７の両側端から転炉１の回転軸に平行な方向の距離Ｌが1050mm≦Ｌ≦1125mmを満足し、かつ正立した状態の転炉１の最上部から羽口れんが６の上側までの範囲に内張りする密度の大きい耐火れんが8a（以下、高密度耐火れんがという）として、見掛け気孔率：20体積％以下，嵩比重：3.0 以上，荷重軟化点：1700℃以上の高密度耐火れんが8aを使用する。
【００１４】
このような高密度耐火れんが8aは比較的高価であるから、上記した損耗の著しい範囲に限定して使用する。ただし距離Ｌが1050mm未満では、耐火れんがの損耗を抑制する効果が十分に発揮されない。一方、1125mmを超えると、耐火れんがの損耗を抑制する効果が飽和に達する。したがって、距離Ｌは1050mm≦Ｌ≦1125mmの範囲内を満足する必要がある。
【００１５】
高密度耐火れんが8aの見掛け気孔率（すなわち全体積に対する気孔の比率）が20体積％を超えると、耐溶損性と強度が低下する。したがって、見掛け気孔率は20体積％以下とする。ただし、見掛け気孔率が14体積％未満では、スポーリング性が低下する。したがって、14体積％以上とするのが好ましい。
高密度耐火れんが8aの嵩比重が 3.0未満では、耐溶損性が低下する。したがって、嵩比重は 3.0以上とする。ただし、嵩比重が５を超えると、スポーリング性が低下する。したがって、５以下とするのが好ましい。
【００１６】
高密度耐火れんが8aの荷重軟化点が1700℃未満では、耐火れんがの溶損や欠損が激しくなる。したがって、荷重軟化点は1700℃以上とする。
このような高密度耐火れんが8aは、上記した範囲の全域に内張りしても良いし、あるいは上記した領域の一部に内張りしても良い。ただし、高密度耐火れんが8aの厚さは、その周辺に内張りする炉壁耐火れんが5bと同じ厚さ（すなわち 400mm程度）とする。
【００１７】
また上記した範囲に内張りする高密度耐火れんがの一部の厚さを増大させても良い。すなわち図４に高密度耐火れんが8bとして示すように、距離Ｌが1050mm≦Ｌ≦1125mmを満足し、かつ正立した状態の転炉の炉口れんが７の下端から羽口れんが６の上側までの範囲の厚さを 450mm以上にすると、空気吹精による損耗を抑制する効果が一層顕著に発揮される。ただし、高密度耐火れんが8bの厚さが450mm を超えると、炉内容積が減少するのみならず、羽口３から吹込まれる空気や酸素富化空気の流動を妨げるので、操業に支障をきたす。したがって、高密度耐火れんが8bの厚さは450mm 以下とするのが好ましい。
【００１８】
このように高密度耐火れんが8bを 450mm以上の厚さで内張りする部位は、上記した距離Ｌが1050mm≦Ｌ≦1125mmを満足し、かつ炉口れんが７の下端から羽口れんが６の上側までの範囲の全域であっても良いし、あるいはその一部であっても良い。
その場合は、図４に示すように、距離Ｌが1050mm≦Ｌ≦1125mmの範囲であり、かつ炉口れんが７の下端から転炉１の最上部までの範囲は、高密度耐火れんが8aを従来通り 400mm程度の厚さに内張りする。
【００１９】
【実施例】
図４に示すように、炉口れんが７の両側端から転炉１の回転軸に平行な方向の距離Ｌが1100mmであり、かつ正立した状態の転炉１の最上部から炉口れんが７の下端までの範囲に高密度耐火れんが8aを厚さ400mm で内張りした。さらに距離Ｌが1100mmであり、かつ炉口れんが７の下端から羽口れんが６の上側までの範囲に高密度耐火れんが8bを厚さ450mm で内張りした。その他の領域は、従来から用いられている炉壁耐火れんが5b（すなわち見掛け気孔率：20.0体積％，嵩比重：2.9 ，荷重軟化点：1580℃）を厚さ400mm で内張りした。
【００２０】
こうして転炉を 180日間稼動させて空気吹精を繰り返し行なった。転炉１に内張りされた炉壁耐火れんが5bや高密度耐火れんが8a，8bが損耗すると、操業を停止して、炉壁耐火れんが5bや高密度耐火れんが8a，8bの張り替えを行なった。これを発明例とする。
一方、比較例として、図３に示すように、炉口れんが７の両側端から転炉１の回転軸に平行な方向の距離Ｌが1050〜1125mmの範囲であり、かつ正立した状態の転炉１の最上部から羽口れんが６の上側までの範囲に従来から用いられている炉壁耐火れんが5a（すなわち見掛け気孔率：20.0体積％，嵩比重：2.9 ，荷重軟化点：1580℃）を厚さ400mm で内張りした。その他の領域は、発明例と同様に炉壁耐火れんが5bを厚さ400mm で内張りした。
【００２１】
こうして転炉を 130日間稼動させて空気吹精を繰り返し行なった。転炉１に内張りされた炉壁耐火れんが5a，5bが損耗すると、操業を停止して、炉壁耐火れんが5a，5bの張り替えを行なった。
発明例と比較例について、高密度耐火れんが8a，8bや炉壁耐火れんが5a，5bの耐用性を比べると、比較例では１キャンペーン（すなわち高密度耐火れんが8a，8bや炉壁耐火れんが5a，5bを張り替えた後、次の張り替えまでの期間）あたり 300サイクルの空気吹精を行なったのに対して、発明例では１キャンペーンあたり 470サイクルの空気吹精が可能であった。つまり、本発明によって張り替え頻度を減少できることが確かめられた。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、転炉に内張りされる耐火れんがの損耗を抑制して耐火れんがの張り替え頻度を減少し、転炉の稼動率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】正立した状態の転炉を模式的に示す側面図である。
【図２】従来の方法で耐火れんがを内張りした転炉のＡ−Ａ矢視の断面図である。
【図３】本発明を適用して高密度耐火れんがを内張りした転炉の炉内壁面の例を示す展開図である。
【図４】本発明を適用して高密度耐火れんがを内張りした転炉の炉内壁面の他の例を示す展開図である。
【図５】本発明を適用して高密度耐火れんがを内張りした転炉の例を示すＡ−Ａ矢視の断面図である。
【符号の説明】
１ 転炉
２ 炉口
３ 羽口
４ ローラー
5a 炉壁耐火れんが
5b 炉壁耐火れんが
６ 羽口れんが
７ 炉口れんが
8a 高密度耐火れんが
8b 高密度耐火れんが

Claims (2)

1. 転炉の炉内壁面に耐火れんがを内張りする耐火れんが施工方法において、炉口れんがの両側端から前記転炉の回転軸に平行な方向の距離Ｌが1050mm≦Ｌ≦1125mmを満足し、かつ正立した状態の前記転炉の最上部から羽口れんがの上側までの範囲の全域または一部に、見掛け気孔率：20体積％以下、嵩比重：3.0 以上、荷重軟化点：1700℃以上の高密度耐火れんがを内張りすることを特徴とする耐火れんが施工方法。
2. 前記炉口れんがの両側端から前記転炉の回転軸に平行な方向の距離Ｌが1050mm≦Ｌ≦1125mmを満足し、かつ正立した状態の前記転炉の前記炉口れんがの下端から前記羽口れんがの上側までの範囲の全域または一部に内張りする高密度耐火れんがの厚さを450mm 以上とすることを特徴とする請求項１に記載の耐火れんが施工方法。

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