JP4189087B2

JP4189087B2 - 溶鋼用真空脱ガス炉の内張り構造およびそれに使用する断熱板

Info

Publication number: JP4189087B2
Application number: JP20871799A
Authority: JP
Inventors: 博右大崎; 久佐藤
Original assignee: Krosaki Harima Corp
Current assignee: Krosaki Harima Corp
Priority date: 1999-07-23
Filing date: 1999-07-23
Publication date: 2008-12-03
Anticipated expiration: 2019-07-23
Also published as: JP2001033174A

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溶鋼用真空脱ガス炉の内張り構造と、それに使用する断熱板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
溶鋼容器等の内張りとして使用されるマグネシア−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、優れた耐用性を示す。
【０００３】
減圧操作で溶鋼の脱ガス処理を行なう溶鋼精錬処理装置として、ＲＨ式・ＤＨ式等の真空脱ガス炉が汎用されている。この真空脱ガス炉の内張は、溶鋼の環流に耐える材質としてマグネシア−クロム質焼成れんがの使用が一般的であるが、特開昭62-255785号公報、特開平9−41031号公報等に見られるように、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。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
真空脱ガス炉は、炉内を減圧しての操業のため気密構造であるが、大気の侵入を完全に阻止することはできない。大気は、浸漬管等の耐火物露出個所あるいはフランジ接合部等から侵入し、内張り背面に充満した後、れんが目地等を通過して炉内に達する。
【０００５】
マグネシア−炭素質不焼成れんがは、その配合原料である炭素の酸化が原因した組織劣化を生じやすい。真空脱ガス炉のうち張りにマグネシア−炭素質不焼成れんがを使用すると、減圧操業に伴う前記した大気の流れにより、れんが背面の酸化が著しい。その結果、マグネシア−炭素質不焼成れんがもつ耐用性が十分に発揮できない。
【０００６】
真空脱ガス炉のうち張りにおいて、マグネシア−炭素質不焼成れんがの背面酸化を防止する手段として、れんが背面を金属板で被覆し、大気との接触を阻止することが知られている（実開昭61-120750号公報）。
【０００７】
しかし、金属板による背面被覆は、れんが目地への大気の侵入防止には効果がない。れんが全体を金属板で被覆すれば酸化防止は効果的であるが、金属板は高熱伝導率のため、必要以上の使用は炉熱損失をまねく。また、金属板は低融点物質のために、耐食性の低下を招く。
【０００８】
一方、真空脱ガス炉の内張りは、炉熱損失の低減あるいは炉壁鉄皮の保護を目的として、内張り背面に断熱材を介在することが知られている。しかし、
断熱材は多孔質組織であることで大気の通路となり、マグネシア−炭素質不焼成れんがによる内張りでは、れんが背面の酸化が促進される。
【０００９】
本発明は、マグネシア−炭素質不焼成れんがをもって内張りした溶鋼用真空脱ガス炉の内張り構造において、上記従来の問題を解決することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決する手段】
本発明は、マグネシア−炭素質不焼成れんがをもって内張りした溶鋼用真空脱ガス炉の内張り構造において、一辺１００〜１０００ｍｍの正方形又は長方形とし厚さが３〜５０ｍｍであり外側をアルミニウム箔と樹脂フィルムとで被覆した微孔性セラミックからなる断熱板を、マグネシア−炭素質不焼成れんがの背面に配置したものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
マグネシア−炭素質不焼成れんがは、炭素の含有で熱伝導率が高い。本発明は図1に示す溶鋼用真空脱ガス炉炉壁の縦断面のとおり、マグネシア−炭素質不焼成れんが（1）の背面に断熱板（2）を配置し、炉熱損失の低減と炉鉄皮（3）の保護を図る。
【００１２】
本発明では、外側をアルミニウム箔（4）で被覆した断熱板（2）を使用する。本発明においてアルミニウム箔（4）は、断熱板（2）内の大気の流れを遮断し、れんが背面の酸化防止の効果をもつ。
【００１３】
アルミニウム箔（4）で被覆した断熱板（2）を、図には示していないが、さらにその外周を樹脂フィルムで包皮すると、断熱板取り扱い時におけるアルミニウム箔（2）の破損を防止し、アルミニウム箔による大気遮断の作用がより確実なものとなる。
【００１４】
断熱板（2）と炉鉄皮（3）との間、さらには断熱板（2）とマグネシア−炭素質不焼成れんが（1）との間には、必要に応じて耐火モルタル、キャスタブル耐火物等の不定形耐火物を充填してもよい。
【００１５】
炉内張りの一般的な構造てして、内張りの背面にパーマネント内張りを配置することが知られている。本発明は、このパーマネント内張りを配置した場合にも適用することができる。
【００１６】
図2および図3は、パーマネント内張りを配置した場合の本発明実施の形態を示す。図2は断熱板（2）の背面にパーマネント内張り（6）を設けたものである。また、図3の形態はマグネシア−炭素質不焼成れんが（1）と断熱板（2）との間に、パーマネント内張り（6）を設けたものである。この図2および図3の実施の形態においても、断熱板（2）の前後は耐火モルタル、キャスタブル耐火物等の不定形耐火物を介在充填させてもよい。
【００１７】
図には示していないが、本発明の実施においては、従来の内張り構造技術と組合わせてもよい。例えば、アルミニウム箔で外側を被覆した本発明で使用する断熱板と、外側を被覆しない従来の断熱板とを、炉壁の厚さ方向に多層となるように組合わせてもよい。また、各マグネシア−炭素質不焼成れんがの背面を金属板で被覆してもよい。
【００１８】
断熱板の材質は、シリカ、アルミナ、シリカ−アルミナ等を主成分とするセラミック繊維、微孔性セラミック等とする。微孔性セラミックは後述の金属箔で保形能を持たせることができ、必ずしも成形体である必要はなく、微細セラミック粒よりなる粉体でもよい。
【００１９】
この断熱板本体の熱伝導率は、断熱板の使用条件に相当する500℃加熱下において、0.02〜0.08ｗ／（ｍｋ）が好ましい。
アルミニウム箔の厚さは特に限定されない。例えば0.1ｍｍ以下が好ましい。アルミニウム箔の被覆は、一層、多層のいずれでもよい。
【００２０】
アルミニウム箔で被覆した断熱板に対し、さらにその外周を包被するための樹脂フィルムの材質は、塩化ビニール、ポリスチレン、ポリエチレン等である。アルミニウム箔との密着をはかるために、樹脂フィルムを袋状にし、この樹脂フィルムでもって断熱板を真空パックにしてもよい。また、予めアルミニウム箔に樹脂フィルムをコーティングング又は接着した後で断熱板を被覆してもよい。
【００２１】
断熱材の形状、厚さ等は特に限定されれものではない。高断熱性の断熱材であれば、その分、厚さを薄くできる。形状は断熱材の製造の容易性、炉壁施工時の取り扱い等の面から、例えば一辺100〜1000ｍｍの正方形又は長方形とし、厚さは3〜50ｍｍが好ましい。また、厚さの薄い断熱板を多層に重ねて使用してもよい。
【００２２】
内張りに使用するマグネシア−炭素質不焼成れんがの具体的材質は、従来品と特にかわりない。例えば骨材のマグネシアは、電融又は焼結のマグネシア、マグネシア-カルシアあるいは天然マグネシア等とする。マグネシアと組合わせる炭素は、りん状黒鉛、土状黒鉛、膨張黒鉛、電極屑、カーボンブラック、ピッチコークス、無煙炭等である。骨材に占める炭素の割合は、1〜30ｗｔ％が好ましい。
【００２３】
マグネシア−炭素質不焼成れんがには、酸化防止剤が添加されるのが通例である。酸化防止剤としては、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｇあるいはこれらの合金であるＡｌ−Ｍｇ、Ａｌ−Ｓｉ等が代表例である。他にも必要によっては、ガラス粉、チタン、チタン化合物、ホウ化物、炭化物、窒化物、アルミニウム繊維、カーボン繊維等の酸化防止剤、焼結剤、組織強化剤等を添加してもよい。
【００２４】
マグネシア−炭素質不焼成れんがは、以上の配合物に結合剤として例えばフェノール樹脂を添加し、加圧成形後、約100〜500℃にて加熱処理し、製造される。パーマネント内張りは、例えばマグネシア質、マグネシア−クロム質、アルミナ−シリカ質等のれんがとする。内張りの補修の際、パーマネント内張りを残してマグネシア−炭素質不焼成れんがのみを交換するため、パーマネント内張りは機械的強度に優れる焼成品が好ましい。
【００２５】
図には示していないが、このマグネシア−炭素質不焼成れんがは、酸化防止をさらに向上させるために、背面を鉄板で被覆してもよい。鉄板を被覆するには、れんが成形金型に鉄板を入れ、次いで耐火物配合物を投入し、鉄板と耐火物配合物を一体的に成形する。
【００２６】
【実施例】
以下、本発明実施例とその比較例を示す。各例はＲＨ式真空脱ガス炉の下部槽の内張りについてのものである。断熱材も含めた内張り全体の厚さは、各例とも400ｍｍとした。
【００２７】
実施例1：断熱材として、ＷａｃｋｅｒＣｈｅｍｉｅＧｍｂＨ社製の「Ｗａｃｋｅｒ・ｓｕｐｅｒＦＬＥＸ」（登録商標）を使用した。その材質は、揮発シリカを主材とした微孔性成形体、熱伝導率は0.031602ｗ／（ｍｋ）である。サイズは、縦300×横700×厚さ3ｍｍ。本実施例ではこの断熱材本体に対し、その表面を厚さ0.05ｍｍのアルミニウム箔で被覆して使用した。
【００２８】
図1のように、炉鉄皮の内側に前記断熱材を隙間なく敷き詰め、次いでマグネシア−炭素質不焼成れんがを内張りした。炉鉄皮、断熱材およびマグネシア−炭素質不焼成れんがの各間は、マグネシア質モルタルにて接着した。
【００２９】
実施例2：図2に示すように、断熱板の背面に、マグネシア−クロム鉱質焼成れんがよりなるパーマネント内張りを設け、他は前記実施例1と同様にした。パーマネント内張りの層厚さは30ｍｍであり、その分、マグネシア−炭素質不焼成れんが層の厚さを薄くした。炉鉄皮、パーマネント内張り、断熱材およびマグネシア−炭素質不焼成れんがの各間は、マグネシア質モルタルにて接着した。
【００３０】
実施例3：図3のように、マグネシア−炭素質不焼成れんがと断熱板との間に、マグネシア−クロム鉱質焼成れんがよりなるパーマネント内張りを設け、他は前記実施例1と同様にした。パーマネント内張りの層厚さは30ｍｍであり、その分、マグネシア−炭素質不焼成れんが層の厚さを薄くした。炉鉄皮、断熱材、パーマネント内張りおよびマグネシア−炭素質不焼成れんがの各間は、マグネシア質モルタルにて接着した。
【００３１】
実施例4：アルミニウム箔で被覆した断熱板について、さらにその表面をポリエチレンのフィルムで包被し、他は前記実施例1と同様にした。
比較例1：断熱板をアルミニウム箔で被覆せずに使用した。他は実施例1と同様にした。
【００３２】
比較例2：断熱板に代え、アルミナ質キャスタブル耐火物よりなる厚さ20ｍｍの断熱層を設け、他は実施例1と同様にした。
各例の内張り構造について、その試験結果を次表に示す。
【００３３】
【表１】
【００３４】

断熱性は、炉鉄皮の表面温度を測定した。温度が低いほど断熱性に優れる。断熱性は熱損失の大小だけでなく、炉内の地金付着にも大きく影響する。断熱性が高いと炉内壁面の温度が高く、地金付着が防止される。地金付着が著しいと、溶鋼内に落下混入し、鋼の清浄化が阻害される。
【００３５】
耐酸化性は、使用後のマグネシア−炭素質不焼成れんがについて、酸化部分の占める割合を求めたものである。耐用性は、100ｔ溶鋼取鍋一基に貯留した溶鋼の処理を1回とし、内張りが何回までの使用に耐えたかを求めた。
【００３６】
表のとおり、実施例1〜4は、ともに断熱性、耐酸化性および耐用性に優れた結果が得られた。中でも、アルミニウム箔で被覆した断熱板について、その表面を樹脂フィルムで包被した実施例4は、アルミニウム箔の破損が防止でき大気の遮断がより確実となり、耐酸化性がさらに向上している。
【００３７】
これに対し比較例1は断熱性に優れるものの、断熱材がアルミニウム箔で被覆していないために、耐酸化性に劣る。断熱層としてアルミナ質キャスタブル耐火物を使用した比較例2は、断熱性、耐酸化性ともに劣る。
【００３８】
以上の実施例ではＲＨ真空脱ガス炉の中でも、下部槽の内張りについて示したが、中間槽、上部槽等のいずれの部分でも同様の効果が得られる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明による内張り構造は、炉内が減圧されるという真空脱ガス炉特有の操業条件下において、マグネシア−炭素質不焼成れんががもつ耐用性の効果をいかんなく発揮させることがせきる。その結果、実施例の試験のとおり、本発明による溶鋼用真空脱ガス炉の内張り構造は、従来の構造に比べて耐用性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による内張り構造の縦断面図。
【図２】本発明における他の実施の形態。
【図３】本発明における他の実施の形態。
【符号の説明】
1 マグネシア−炭素質不焼成れんが
2 断熱板
3 炉鉄皮
4 アルミニウム箔

Claims

マグネシア−炭素質不焼成れんがをもって内張りした溶鋼用真空脱ガス炉の内張り構造において、
一辺１００〜１０００ｍｍの正方形又は長方形とし厚さが３〜５０ｍｍであり外側をアルミニウム箔と樹脂フィルムとで被覆した微孔性セラミックからなる断熱板を、前記のマグネシア−炭素質不焼成れんがの背面に配置した溶鋼用真空脱ガス炉の内張り構造。
前記断熱板の背面にパーマネント内張りを設けた請求項１に記載の溶鋼用真空脱ガス炉の内張り構造。
マグネシア−炭素質不焼成れんがと前記断熱板との間に、パーマネント内張りを設けた請求項１に記載の溶鋼用真空脱ガス炉の内張り構造。