JP5369701B2 - ブロック耐火物 - Google Patents

Description

本発明は、例えば製鋼用取鍋の敷き部に施工するブロック耐火物に関するものである。

前記ブロック耐火物は、プレキャストブロックであって、羽口ブロック及び湯当りブロックが例示され、例えば取鍋の敷き部において周りに不定形キャスタブル耐火物を流し込んで施工される。

例えば取鍋の敷き部は、１６５０〜１７５０℃などの高温の溶鋼を受鋼して保持し、場合によっては受鋼した溶鋼をガスバブリングするなど過酷な条件に曝される。しかも、溶解炉から受鋼する際には、溶鋼と共に流出する高侵食性の溶融スラグにも曝される。

従って、取鍋の敷き部では、不定形キャスタブル耐火物に比べて強度や熱間衝撃に強く優れているプレキャストブロックを、羽口部や取鍋内へ溶鋼流が落下して当たる湯当り部に施工している。

つまり、取鍋の敷き部は、図６に示すように、所定位置にＳＮ羽口プレキャストブロック１、ポーラス羽口プレキャストブロック２、及び湯当りプレキャストブロック３を施工し、その周辺の一般敷き部は、不定形キャスタブル耐火物４をライニング施工している。

しかしながら、不定形キャスタブル耐火物とプレキャストブロックを組み合わせた施工の場合、プレキャストブロックの使用中の浮き上がりや、鋳込み終了後、残湯排滓時に落下が発生する場合がある。また、プレキャストブロックと不定形キャスタブル耐火物間の目地開きによる地金差し等の問題が発生する場合もある。

そこで、鉄皮側端部の外周に張り出し部を設けた羽口ブロックが特許文献１で提案されている。

一方、湯当りブロックとして、プレキャストブロックの全面及び周囲の不定形キャスタブル耐火物を目地緩和焼結層で覆う技術が特許文献２で、前記プレキャストブロックとして焼成プレキャストブロックを使用する技術が特許文献３で提案されている。

しかしながら、特許文献１で開示された技術は、羽口ブロックの周囲は煉瓦を施工しているので、残湯排滓時の落下や浮上は防止できるものの、煉瓦の目地部では従来と同様、地金差しが発生する場合がある。また、羽口ブロックの外周面がストレートな形状であるため、羽口ブロックの外周部においても地金差しを効果的に抑制することは難しい。

一方、特許文献２で提案された技術の場合、湯当りブロックと不定形キャスタブル耐火物間の目地を目地緩和焼結層で覆うので、残湯排滓時の落下や浮上、地金差しを効果的に防止できる。しかしながら、目地緩和焼結層が溶損や亀裂した場合には、地金差しの効果的な抑制は期待し難い。

また、特許文献３で提案された焼成湯当りブロックの場合は、外周形状は従来と同じストレートであるため、残湯排滓時の落下や浮上、地金差しを効果的に防止することが難しい。

また、湯当りブロックは、重量物のため施工時、吊手が必要となるが、受鋼中の衝撃により吊手を外した部分が損傷する場合がある。

特開平１０−１０２１２６号公報 特開平２−２７４３７１号公報 特開平６−７１４２２号公報

本発明が解決しようとする問題点は、従来技術の場合、ブロック耐火物と不定形キャスタブル耐火物間の地金差しを効果的に抑制することが難しいという点である。また、湯当りブロックの場合には、施工時には吊手が必要となるので、受鋼中の衝撃により吊手を外した部分が損傷する場合があり、使用中の浮き上がりや残湯排滓時に落下する場合もあるという点である。

本発明は、ブロック耐火物と不定形キャスタブル耐火物間の地金差しを効果的に抑制するために、以下のような構成を採用した。

本発明は、不定形キャスタブル耐火物とブロック耐火物を用いて製鋼用取鍋の敷き部を施工する際に羽口として用いるブロック耐火物の場合には、前記ブロック耐火物の、前記敷き部を構成する鉄皮と接する側の端部（以下、鉄皮側端部という。）の外周面全域に凸部を形成したことを最も主要な特徴としている。

この場合、前記ブロック耐火物の鉄皮側端部の外周面全域に形成した凸部は、前記外周面からの張出し幅が５０mm以上、１００mm以下であって、かつ、高さが５０mm以上、１００mm以下であることが望ましい。

また、前記ブロック耐火物の外周部分の前記凸部を除く部分は、当該ブロック耐火物の底面に対して７０°以上、８５°以下の角度をなしていることが望ましい。

本発明では、ブロック耐火物の鉄皮側端部の外周面全域に凸部を有する形状とするので、不定形キャスタブルとの境界部からの地金差しを効果的に抑制することができる。

本発明の羽口ブロックの断面図である。 湯当りブロックの断面図である。 本発明の羽口ブロックを設置した敷き部断面図である。 地金差し発生件数の比較図である。 湯当りブロックをセットする際の作業時間の比較図である。 取鍋敷き部の平面図である。 従来の羽口ブロックの断面図である。 従来の湯当りブロックの断面図である。

本発明では、ブロック耐火物と不定形キャスタブル耐火物間の地金差しを効果的に抑制するという目的を、ブロック耐火物の形状を変更することで実現した。

発明者は、ブロック耐火物の形状・敷き部施工方法等について 種々検討し、試験を重ねた結果、次のような知見を得た。

（羽口ブロックについて）
従来、取鍋等の敷き部を敷き煉瓦で施工していた時は、敷き煉瓦としてストレート煉瓦を採用していた。また、羽口ブロックも平面視矩形状のストレート煉瓦を使用していたが、不定形キャスタブル耐火物の採用により平面視円状の羽口ブロックを使用するようになった。

しかしながら、平面視円状の羽口ブロック１１を使用することで、図７に示すように、羽口ブロック１１と不定形キャスタブル耐火物１２間の目地１３が鉄皮１４まで通り、通し目地となって地金差しが発生することになった。なお、図７中の１５は大床キャスタブル耐火物、１６はパーマ煉瓦を示す。

そこで、図１に示すように、羽口ブロック２１の、鉄皮１４側の端部の外周面全域に凸部２２を形成することで、地金の浸入をパーマ煉瓦１６か凸部２２の位置で制止できることが分かった。

この羽口ブロック２１は、耐火物床面に対して７０〜８５°角度の傾斜を設ければ、目地１３の長さが長くなって不定形キャスタブル耐火物１２との接触面積が大きくなるので、溶鋼の垂直力も緩和され、地金の浸入も抑制される。また、不定形キャスタブル耐火物１２が羽口ブロック２１を覆い被さる状態になるので、使用中の浮き上がりや、受鋼終了後の残湯排出時における落下が防止できる。

また、羽口ブロック２１は、前記凸部２２の前記外周面からの張出し幅と高さを、それぞれ５０mm以上、１００mm以下とすれば、凸部２２の亀裂発生を抑制でき、また、使用中の浮き上がりや残湯排出時の落下を防止することができる。

（湯当りブロックについて）
従来の湯当りブロック３１と不定形キャスタブル耐火物１２との境界部３２は、図８に示すように垂直であるため、稼動中に地金の浸入が発生しやすかった。従って、使用中に湯当りブロック３１が浮き上がり、また受鋼終了後の残湯排出時には、湯当りブロック３１が落下する問題が生じていた。

また、湯当りブロック３１は重量物のため、施工時は吊手３３をつけてセットし、施工後、吊手を３３外して受鋼しているが、受鋼中の衝撃により吊手を外した部分に損傷が発生するという問題が生じていた。

そこで、図２に示すように、湯当りブロック４１の、鉄皮１４側の端部の外周面全域に、外周面からの引っ込み幅と高さが、それぞれ５０mm以上、１００mm以下の凹部４２を形成し、この凹部４２を除く前記外周面部分を、当該湯当りブロック４１の底面に対して７０°以上、８５°以下の角度をなして形成することで、目地長さが長くなり、地金の浸入が抑制され、地金がパーマ煉瓦まで進行せず、凹部４２の位置で停止することが分かった。

また、湯当りブロック４１は不定形キャスタブル耐火物１２で覆い被さる状態になり、湯当りブロック４１の落下・浮き上がりも無くなることが分かった。さらに、床面に凹部４２を設けて吊手をなくしたので、吊手を外した部分のブロック損傷が無くなり、また、施工時、玉掛けワイヤーがパーマ煉瓦１６と湯当りブロック４１に挟まれること無く、凹部４２に玉掛けワイヤーを掛けるだけでよくなって、作業時間が短縮できる。

本発明は、以上の知見に基づいてなされたものであり、
不定形キャスタブル耐火物とブロック耐火物を用いて製鋼用取鍋の敷き部を施工する際に羽口として用いるブロック耐火物の場合は、鉄皮側端部の外周面全域に凸部を形成したことを最も主要な特徴としている。

この場合、前記羽口ブロックの鉄皮側端部の外周面全域に形成した凸部は、前記外周面からの張出し幅が５０mm以上、１００mm以下であって、かつ、高さが５０mm以上、１００mm以下であることが望ましい。

また、前記羽口ブロックの外周部分の前記凸部を除く部分は、当該羽口ブロックの底面に対して７０°以上、８５°以下の角度をなしていることが望ましい。

本発明において、羽口ブロックの凸部の外周面からの張出し幅と高さが、それぞれ５０〜１００ｍｍが望ましい理由は、５０mm未満の場合は、使用中の浮き上がり防止や残湯排出時の落下防止の効果が低くなるからである。一方、１００mmより大きくすると、凸部の根元に応力がかかり亀裂の原因となるからである。

また、本発明において、羽口ブロックの外周部分の前記凸部を除く部分は、当該羽口ブロックの底面に対して７０°以上、８５°以下の角度とすることが望ましい理由は次の通りである。

前記角度が８５°より大きくなると、溶鋼の垂直力が大きくなって地金の浸入が発生しやすくなり、残湯排出時に落下しやすくなるのと共に、凸部の付け根に応力がかかって凸部に亀裂が発生して落下する場合があるからである。一方、７０°未満の場合は周辺の不定形キャスタブル耐火物の厚みが稼動面側で薄くなり、稼動面側から不定形キャスタブル耐火物の損耗が進行するからである。

また、不定形キャスタブル耐火物とブロック耐火物を用いて製鋼用取鍋の敷き部を施工する際に湯当りとして用いるブロック耐火物の場合は、
鉄皮側端部の外周面全域に、外周面からの引っ込み幅が５０mm以上、１００mm以下であって、かつ、高さが５０mm以上、１００mm以下の凹部を形成し、この凹部を除く前記外周面部分を、当該ブロック耐火物の底面に対して７０°以上、８５°以下の角度をなして形成したことを最も主要な特徴としている。

上記において、湯当りブロックの鉄皮側端部の外周面全域に形成した凹部の、外周面からの引っ込み幅と高さを、それぞれ５０mm以上、１００mm以下としたのは以下の理由による。

前記引っ込み幅及び高さが５０mm未満の場合は、凹部に入る不定形キャスタブル耐火物の厚みが薄くなって不定形キャスタブル耐火物の強度が低下すると共に、施工時、玉掛けワイヤーの出し入れ作業性が悪くなるからである。一方、前記引っ込み幅及び高さが１００mmを超える場合は、縦方向の強度が低下し、湯当りブロックの効能が低下するからである。

また、上記において、前記凹部を除く前記外周面部分を、当該湯当りブロックの底面に対して７０°以上、８５°以下の角度をなして形成したのは以下の理由による。すなわち、７０°未満の場合は、稼動面側の湯当りブロックと不定形キャスタブル耐火物の境界部が鋭角になって、不定形キャスタブル耐火物の損耗が早くなるからである。一方、８５°を超えると、外周面が垂直傾向になって目地に対して垂直力が加わり、目地に地金の浸入が発生し易くなるからである。また、使用中の浮き上がりや、残湯排出時の落下が発生し易くなるからである。

製鋼用取鍋の敷き部を施工するに際し、図３に示すように、前記の羽口ブロック２１及び湯当りブロック４１を使用すれば、不定形キャスタブル耐火物１２との境界部からの地金差しを効果的に抑制することができる。また、湯当りブロック４１のセット時における作業時間を短縮できる。さらに、湯当りブロック４１の使用中の浮き上がりや、残湯排出時の落下を防止することができる。

ちなみに、図１に示した本発明の羽口ブロックと図２に示した湯当りブロックを使用し、図３に示すように施工したＶＯＤ取鍋を使用した場合の、地金差し件数と湯当りブロックのセットに要する作業時間を調査した結果を図４及び図５に示す。

前記ＶＯＤ取鍋に出鋼した溶鋼は、その温度が１７００〜１７５０℃のＮｉ系、Ｃｒ系のステンレス鋼の溶鋼で、１ヒート当たり７５トンずつ２７回出鋼した。比較として、図７に示した従来の羽口ブロックと図８に示した湯当りブロックを用いて施工したＶＯＤ取鍋を使用した場合の結果も図４及び図５に併せて示す。

本発明では、羽口ブロック、湯当りブロックとも、地金差しが皆無になった（図４参照）。また、湯当りブロックをセットする際の作業時間の従来は３０分かかっていたものが５分で行えるようになった（図５参照）。

本発明は上記の例に限らず、各請求項に記載された技術的思想の範疇であれば、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。

以上の本発明は、取鍋に限らず転炉などの溶融金属容器であっても適用できる。

１２ 不定形キャスタブル耐火物
２１ 羽口ブロック
２２ 凸部
４１ 湯当りブロック
４２ 凹部

Claims (3)

1. 不定形キャスタブル耐火物とブロック耐火物を用いて製鋼用取鍋の敷き部を施工する際に羽口として用いるブロック耐火物であって、
   前記ブロック耐火物の、前記敷き部を構成する鉄皮と接する側の端部の外周面全域に凸部を形成したことを特徴とするブロック耐火物。
2. 前記ブロック耐火物の、前記敷き部を構成する鉄皮と接する側の端部の外周面全域に形成した凸部は、
   前記外周面からの張出し幅が５０mm以上、１００mm以下であって、かつ、高さが５０mm以上、１００mm以下であることを特徴とする請求項１に記載のブロック耐火物。
3. 前記ブロック耐火物の外周部分の前記凸部を除く部分は、
   当該ブロック耐火物の底面に対して７０°以上、８５°以下の角度をなしていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のブロック耐火物。

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