JP4082644B2

JP4082644B2 - Ｒｈ真空脱ガス炉の内張り耐火物

Info

Publication number: JP4082644B2
Application number: JP26563099A
Authority: JP
Inventors: 利之保木井; 博右大崎; 浩一西; 博之淵本
Original assignee: Krosaki Harima Corp
Current assignee: Krosaki Harima Corp
Priority date: 1999-09-20
Filing date: 1999-09-20
Publication date: 2008-04-30
Anticipated expiration: 2019-09-20
Also published as: JP2001089808A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マグネシア−炭素質不焼成れんがを用いたＲＨ真空脱ガス炉の内張り耐火物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＲＨ真空脱ガス炉は、下方に備えた環流管を介して取鍋内の溶鋼を真空槽内に環流し、溶鋼の脱ガス・成分調整等を行なう設備である。操業時には槽内に激しい溶鋼流が生じることから、内張り耐火物は高耐食性のマグネシア−クロム質焼成れんが一般に使用されている。
【０００３】
近年、ＲＨ真空脱ガス炉の内張りとして、このマグネシア−クロム質焼成れんがに換えてマグネシア−炭素質不焼成れんがの使用が試みられている（特開平9-41031号公報）。マグネシア−炭素質不焼成れんがは、マグネシアがもつ耐食性と炭素による耐スポーリング性等の効果が相まって、優れた耐用性が得られる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ＲＨ真空脱ガス炉におけるマグネシア−炭素質不焼成れんがの使用は、れんが組成中の炭素原料の酸化に起因した組織劣化（以下、酸化劣化と称する）の問題がある。ＲＨ真空脱ガス炉は気密構造になっているが、減圧下での操業中に耐火物露出部あるいはフランジ接合部等からの大気侵入が避けられず、マグネシア−炭素質不焼成れんがに酸化劣化が生じる。
【０００５】
また、マグネシア−炭素質不焼成れんがは炭素原料を含むことで熱伝導率が高く、断熱性に劣る。このマグネシア−炭素質不焼成れんがを使用した真空脱ガス炉は、炉内の溶鋼熱に加え、その下方部に位置する取鍋の溶鋼からの輻射熱を受けることで、炉下端部および環流管の鉄皮の熱変形、あるいはこの熱変形を原因とした内張り耐火物の亀裂発生あるいは目地開きが生じやすい問題がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、マグネシア−炭素質不焼成れんがによるＲＨ真空脱ガス炉の内張り耐火物において、前記従来の問題を解決することを目的とする。その特徴とするところは、側壁がマグネシア−炭素質不焼成れんが、敷および環流管が炭素質原料を含まないかあるいは炭素質原料の割合が耐火骨材に占める割合で1重量％未満としたキャスタブル耐火物とする、ＲＨ真空脱ガス炉の内張り耐火物である。
【０００７】
図1は、ＲＨ真空脱ガス炉の真空槽（1）において、下部槽を中心とした縦断面を模式的に示したものである。真空槽（1）は、内張りの施工を容易にする等の目的で上下に複数分割されている。例えば上部槽（図示省略）、中間槽（2）、下部槽（3）の三分割されている。各槽は、フランジ（4ａ）によって着脱自在となっている。
【０００８】
環流管（7）には浸漬管（8）が装着される。浸漬管（8）は、炉稼動時には下端が取鍋（図示省略）に貯溜した溶鋼に浸漬される。浸漬管（8）は耐火物の損耗が進むとフランジ（4ｂ）から取り外し、随時新規なものと交換される。本発明においてこの浸漬管（8）の構造、耐火物については特に限定されるものではない。
【０００９】
真空槽（1）のうち、内張りの損耗が最も著しい個所は、下部槽の側壁（5）の溶鋼湯面付近である。図において、溶鋼湯面の位置を一点鎖線で示す。
本発明は、マグネシア−炭素質不焼成れんがをその優れた耐用性を活かすために、側壁（5）に内張りする。
【００１０】
一方、真空槽（1）の敷（5）および環流管（7）の内張りは、キャスタブル耐火物とする。そして、ここで使用するキャスタブル耐火物は、炭素質原料を含まないかあるいは炭素質原料の割合が耐火骨材に占める割合で1重量％未満とした材質とする。
【００１１】
図には示していないが、キャスタブル耐火物を牽引支持するために、必要によっては環流管（7）の鉄皮内周にスタッドを立設してもよい。
【００１２】
キャスタブル耐火物は施工時に多量の水分が添加されることで、れんがに比べて多孔質であり、断熱性に優れる。また、本発明で使用するキャスタブル耐火物は実質的に炭素質原料を含まないことで熱伝導性が特に低く、断熱性により優れている。
【００１３】
本発明では、この断熱性に優れたキャスタブル耐火物をもって敷および環流管を内張りしたことで、炉下端および環流管の鉄皮の熱変形を抑制し、内張り耐火物の亀裂あるいは目地開きを防止する。
【００１４】
また、前記耐火物の亀裂あるいは目地開きの防止は、大気の侵入経路を断ち、マグネシア−炭素質不焼成れんがの酸化劣化の防止にも優れた効果を発揮する。
【００１５】
以上のとおり本発明によれば、マグネシア−炭素質不焼成れんがを側壁に限定すると同時に、敷および環流管には実質的に炭素質原料を含まないキャスタブル耐火物を使用することで、真空脱ガス炉の内張りにおいて、マグネシア−炭素質不焼成れんががもつ優れた耐用性をいかんなく発揮させることができる。その結果、本発明による真空脱ガス炉の内張り耐火物は、その耐用寿命が各段に向上する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
側壁の内張りに使用するマグネシア−炭素質不焼成れんがの材質は、従来公知のマグネシア−炭素質不焼成れんがと特に変わりない。以下は、その一般的な製造方法である。
【００１７】
耐火骨材は炭素1〜15重量％、残部をマグネシア主体とする。炭素が1重量％未満では耐スポーリング性に劣り、15重量％を超えると耐酸化性に劣るために耐食性が低下する。
【００１８】
炭素の具体例は、りん状黒鉛、土状黒鉛、膨張黒鉛等が好ましいが、他にも電極屑、カーボンブラック、ピッチコークス、メソフェーズカーボン、無煙炭、カーボン繊維等を使用することができる。
【００１９】
耐火骨材において残部の主体となるマグネシアの具体例は、電融マグネシア、焼結マグネシア等である。中でも電融マグネシアが好ましい。電融マグネシアは焼結マグネシアに比べて単結晶粒が大きく組織が緻密なため、耐食性により優れている。
【００２０】
耐火骨材は、以上の炭素原料およびマグネシアに対し、本発明の効果を損なわない範囲であれば、さらにスピネル、アルミナ、炭化珪素等を組合わせてもよい。
【００２１】
また、酸化防止あるいは組織強度付与の目的で通常、金属、ガラス、炭化物、ほう化物等が、耐火骨材100重量部に対し1〜5重量部程度添加される。中でも、Ａｌ金属粉、Ｓｉ金属粉、Ａｌ-Ｍｇ合金粉あるいはこれらの組合わせが一般的である。
【００２２】
マグネシア−炭素質不焼成れんがは、以上の配合物にフェノール樹脂、ピッチ、タール等の結合剤を添加して混練し、次いで加圧プレスにて任意形状に成形し、さらに150〜500℃の温度範囲で加熱乾燥して製造される。
【００２３】
次に、敷および環流管の内張りとして使用するキャスタブル耐火物について説明する。その材質は、例えばアルミナ−シリカ質、アルミナ−マグネシア質、アルミナ−スピネル質、アルミナ−スピネル−マグネシア質等とする。
【００２４】
耐火骨材の種類としては、アルミナ、ボーキサイト、カイヤナイト、アンダリュサイト、ムライト、シャモット、ろう石、けい石、アルミナ-マグネシア系スピネル、マグネシア、ジルコン、ジルコニア等が挙げられる。炭素は使用しないことが原則とし、熱伝導率を低く抑えるために、仮に使用しても1重量％未満とする。
【００２５】
結合剤はアルミナセメントが最も好ましいが、これに限らず、マグネシアセメント、リン酸塩、ケイ酸等が挙げられる。割合は、耐火骨材100重量部に対し、結合剤の種類に応じて1〜15重量部の範囲で調整する。
【００２６】
他にも必要によっては、繊維類、分散剤、耐火性粗大粒子、金属粉、乾燥促進剤、増粘剤、軽量剤、硬化促進剤、硬化遅延剤等を組み合わせてもよい。
【００２７】
繊維類としては金属繊維、有機繊維、セラミック繊維、鉱物繊維等である。中でも、有機繊維が好ましい。有機繊維は、加熱乾燥時に熱消失し、水蒸気の逃路を形成することで乾燥性を付与する。
【００２８】
有機繊維の具体例は、ポリプロピレン、ナイロン、ＰＶＡ、ポリエチレン、アクリル、ポリエステル、パルプ等である。その割合は、耐火骨材100重量部に対して0.05〜1重量部が好ましい。
【００２９】
分散剤は、施工時の流動性をを向上させる効果を持つ。その具体例としては、トリポリリン酸ソーダ、ヘキサメタリン酸ソーダ、ポリアクリル酸ソーダ、ポリアクリルリン酸ソーダ、ポリカルボン酸、リグニンスルホン酸ソーダなどである。好ましい添加量は、耐火骨材100重量部対し、0.01〜1重量部である。
【００３０】
以上の配合物よりなるキャスタブル耐火物は、施工水分を添加し、混練後、敷および環流管に直接鋳込む。乾燥は、ガスバーナ、マイクロ波等で行なう。
【００３１】
側壁のマグネシア−炭素質不焼成れんが、敷のキャスタブル耐火物はその内張りの際、必要によっては背面に断熱材を介在してもよい。
【００３２】
真空槽は前記したように、一般に上下に複数に分割されている。側壁の内張りにおいてマグネシア−炭素質不焼成れんがのもつ優れた耐用性が要求されるのは、このうち溶鋼が直接接触するか下部槽であることから、少なくとも下部槽をマグネシア−炭素質不焼成れんがとし、他はこのマグネシア−炭素質不焼成れんが以外の耐火物としてもよい。
【００３３】
そして、この場合のマグネシア−炭素質不焼成れんが以外の耐火物としては、アルミナ、マグネシア、スピネル、クロム鉱等を主骨材とした定形耐火物あるいは不定形耐火物である。
【００３４】
図には示していないが、側壁のマグネシア−炭素質不焼成れんがによる内張りに対し、その背面にパーマネント内張りとして、マグネシア質、アルミナ質、スピネル質等の焼成れんがを配置してもよい。
【００３５】
また、環流管の内張りの内周に定形耐火物を嵌合してもよい。この場合の定形耐火物は、予め円筒状に成形したあるいは積み付けたれんが、もしくはプレキャスト耐火物で、耐火物と鉄皮との間にキャスタブル耐火物を流し込みあるいは圧入して行なう。
【００３６】
【実施例】
以下に本発明実施例とその比較例を示す。各例において使用したマグネシア−炭素質不焼成れんが、キャスタブル耐火物の製造方法は、次のとおりである。
【００３７】
マグネシア−炭素質不焼成れんがは、炭素10重量％、残部をマグネシア主体とした耐火骨材100重量部にＡｌ金属粉3重量部、および結合剤（フェノール樹脂）を添加し、フリクションプレスにて加圧成形後、200℃にて加熱乾燥して得た。
【００３８】
キャスタブル耐火物は、マグネシア5重量％、残部がアルミナ主体の耐火骨材にアルミナセメント、分散剤、ＰＶＡ繊維を添加したアルミナ-マグネシア質とした。
【００３９】
各例とも、250ｔのＲＨ真空脱ガス炉の内張り耐火物を対象とした。その際の内張り厚さは、側壁500ｍｍ、敷400ｍｍ、環流管280ｍｍである。
【００４０】
実施例：図1の模式図と同様に、側壁をマグネシア−炭素質不焼成れんが、敷および環流管をキャスタブル耐火物とする内張り耐火物とした。キャスタブル耐火物の施工には、環流管孔に円筒中子を用いると共に、棒状バイブレータで充填を図った。
【００４１】
比較例：比較例1は側壁、敷および環流管ともマグネシア−炭素質不焼成れんがで内張りした。比較例2は、側壁、敷および環流管ともキャスタブル耐火物で内張りした。表1は、上記各例の内張り耐火物についての試験結果である。
【００４２】
【表１】

【００４３】
耐酸化性の試験は、側壁のマグネシア−炭素質不焼成れんがについて、使用後の状態を観察することで判定した。鉄皮および環流管の変形度は、外観の観察で判定した。内張りの耐用性は、側壁における最大溶損部位の溶損寸法（ｍｍ／チャージ）をもって測定した。
【００４４】
表の試験結果のとおり、実施例は側壁のマグネシア−炭素質不焼成れんがの酸化が少なく、鉄皮および環流管の変形度も小さい。その結果、内張りの耐用性が優れている。
【００４５】
これに対し比較例1は、マグネシア−炭素質不焼成れんがの酸化度、鉄皮および環流管の変形度ともに大きく、耐用性にも劣る。比較例2はマグネシア−炭素質不焼成れんがを使用しないことで酸化の問題はないが、側壁がキャスタブル耐火物のために内張りの耐用性に劣る。
【００４６】
【発明の効果】
本発明は、マグネシア−炭素質不焼成れんがを用いたＲＨ真空脱ガス炉の内張り耐火物において、マグネシア−炭素質不焼成れんががもつ優れた耐用性を活かし、その内張り寿命を格段に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を模式的に示したものであり、ＲＨ真空脱ガス炉の下部槽を中心とした縦断面である。
【符号の説明】
1 真空槽
2 中間槽
3 下部槽
4ａ、4ｂフランジ
5 側壁
6 敷
7 環流管
8 浸漬管

Claims

側壁がマグネシア−炭素質不焼成れんが、敷および環流管が炭素質原料を含まないかあるいは炭素質原料の割合が耐火骨材に占める割合で1重量％未満としたキャスタブル耐火物とする、ＲＨ真空脱ガス炉の内張り耐火物。
側壁のうち少なくとも下部槽がマグネシア−炭素質不焼成れんが、他はマグネシア−炭素質不焼成れんが以外の耐火物とした、請求項1記載の内張り耐火物。
環流管において、下端及び／又は内周を定形耐火物とし、他は炭素質原料の割合が耐火骨材に占める割合で1重量％未満としたキャスタブル耐火物とする、請求項1記載の内張り耐火物。