JP5900028B2 - トピードカーの耐火物ライニング構造 - Google Patents
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Description
すなわち、熱伝導率が低い耐火物を用いることで、容器に収容された溶融金属の温度低下を抑制し、これにより、その後に溶融金属を昇熱する際に必要なエネルギーを削減することで、二酸化炭素の排出量を削減することが考えられる。
また、断熱効果を得るため、上記のように、使用するワーク耐火物の炭素含有量を低減させて熱伝導率を低減することも考えられるが、この場合、ワーク耐火物のスポーリング(熱衝撃や温度勾配により亀裂や割れが生じ、表面が剥離する現象)に対する耐性が低下する傾向にある。
(1)高炉から出湯される溶銑を受銑して保持し、保持された溶銑に脱リン処理を実施するためのトピードカーの耐火物ライニング構造であって、上記トピードカーの炉体の外側から順に、鉄皮、断熱材、永久耐火物層、および、ワーク耐火物層を有し、上記断熱材の熱伝導率が、0.1W/(m・K)以下であり、上記ワーク耐火物を構成するワーク耐火物の熱伝導率が、12W/(m・K)以下であり、上記ワーク耐火物として、上記保持された溶銑と接触する部位に炭素含有量10〜12質量%の定形耐火物を用い、当該溶銑の湯面上に存在するスラグと接触する部位に炭素含有量8〜10質量%の定形耐火物を用いる、トピードカーの耐火物ライニング構造。
永久耐火物層3を構成する耐火物(「永久耐火物」ともいう)としては、定形耐火物(成形煉瓦)または不定形耐火物が用いられ、具体的には、例えば、ろう石煉瓦、ハイアルミナ煉瓦などが用いられる。
例えば、図1に示すように、炉体1aの側部において、永久耐火物層3(永久耐火物3a)を欠いて、代わりに、ワーク耐火物層4が2層形成されるようにしてもよい。具体的には、後述する銑浴部ワーク耐火物4aが2層配置されているようにしてもよい。このような構成にすると、溶銑11の漏洩防止になる。
本発明においては、ワーク耐火物層4を構成する耐火物(「ワーク耐火物」ともいう)としては、定形耐火物(成形煉瓦)が用いられる。以下、「ワーク耐火物」といった場合、特に断りがない限り、定形耐火物を意味するものとする。
すなわち、ワーク耐火物層4は、トピードカー1に保持された溶銑11と接触する下段部位(「銑浴部」ともいう)と、スラグ12と接触する中段部位(「スラグライン部」ともいう)と、溶銑11およびスラグ12と非接触の上段部位(「天井部」ともいう)とに区分される。
以下、銑浴部ワーク耐火物4a、スラグライン部ワーク耐火物4b、および、天井部のワーク耐火物層4を構成するワーク耐火物(以下「天井部ワーク耐火物4c」ともいう)をまとめて、「ワーク耐火物4a〜4c」ともいう。
また、「銑浴部」、「スラグライン部」、および「天井部」は、操業条件等によって変動する場合もあり得るが、本発明では、通常の操業条件における概念を意味するものとする。
より詳細には、トピードカー1での脱リン処哩は、酸素源である酸化鉄やCaOを主とする脱リン剤を、キャリアガスと共に、図示しない浸漬ランスを介して、溶銑11に吹き込む処理である。このとき、脱リン反応は、メタル/スラグ間で以下のように起こる。
3(CaO)+5(FeO)+2[P]=(3CaO・P2O5)+5[Fe]
([P]:溶銑中のリン、[Fe]:溶銑中の鉄、CaO:スラグまたはフラックス中のCaO、FeO:スラグ中のFeO、P2O5:スラグ中のP2O5)
したがって、脱リン処理中のスラグ(以下「脱リンスラグ」ともいう)12中には、上記反応を進めるために、常に高濃度のFeOが存在している。
また、銑浴部においては、脱リンスラグ12中のFeO成分が溶銑11中の炭素により即座に還元されるため、耐火物中の炭素が液相酸化されることはない。このことから、銑浴部ワーク耐火物4aとしては、炭素含有量の多い耐火物を使用する方が耐食性の観点から好ましい。これは、同時に、良好な耐スポーリング性を満たす。
具体的には、銑浴部ワーク耐火物4aの炭素含有量が10質量%未満であると、耐食性が不十分である。一方、炭素含有量が12質量%を超えると熱伝導率が大きくなり、溶銑11の温度低下が大きくなる。
以上の点から、本発明においては、銑浴部ワーク耐火物4aの炭素含有量は、10〜12質量%であり、10.0質量%超とすることが好ましい。耐食性および耐用性をさらに向上させるためには、11〜12質量%が好ましい。
具体的には、スラグライン部ワーク耐火物4bの炭素含有量が10質量%を超えると耐食性が不十分となる。一方、炭素含有量が8質量%未満であると耐スポーリング性が不十分となる。
以上の点から、本発明においては、スラグライン部ワーク耐火物4bの炭素含有量は、8〜10質量%であり、10.0質量%以下であることが好ましい。耐食性および耐用性をさらに向上させるためには、8〜9質量%が好ましい。
もっとも、炭素含有量が高すぎると耐火物が酸化されやすくなり、低すぎると耐火物が割れやすくなってしまうという理由から、天井部ワーク耐火物4cの炭素含有量は、3〜8質量%であるのが好ましく、3〜5質量%であるのがより好ましい。
もっとも、厚さが大きすぎるとワーク耐火物の稼動面側と背面側との温度差が大きくなりすぎるため、スポーリングしやすくなるという理由から、300mm以下であるのが好ましい。
図1に示す、トピードカー(容量:300t)において、永久耐火物層とワーク耐火物層とを施工した。各例に共通して、永久耐火物層を構成する永久耐火物として、ハイアルミナ煉瓦、ろう石煉瓦を使用し、厚さをそれぞれ20mm、40mmとした。鉄皮側にろう石煉瓦、ワーク耐火物層側にハイアルミナ煉瓦を施工した。
さらに、一部の例を除き、鉄皮と永久耐火物層との間に断熱材を施工し、その800℃における熱伝導率および厚さを、下記第1表に示すように、各例において異ならせた。なお、断熱材を施工しなかった場合は下記第1表中に「−」を記載した。
もっとも、天井部については、各例に共通して、炭素含有量は8質量%、1500℃における熱伝導率を8.2W/(m・K)とし、厚さを300mmとした。
2 鉄皮
3 永久耐火物層
3a 永久耐火物
4 ワーク耐火物層
4a 銑浴部ワーク耐火物
4b スラグライン部ワーク耐火物
4c 天井部ワーク耐火物
5 断熱材
11 溶銑
12 スラグ(脱リンスラグ)
Claims (2)
- 高炉から出湯される溶銑を受銑して保持し、保持された溶銑に脱リン処理を実施するためのトピードカーの耐火物ライニング構造であって、
前記トピードカーの炉体の外側から順に、鉄皮、断熱材、永久耐火物層、および、ワーク耐火物層を有し、
前記断熱材の熱伝導率が、0.1W/(m・K)以下であり、
前記ワーク耐火物を構成するワーク耐火物の熱伝導率が、12W/(m・K)以下であり、
前記ワーク耐火物として、前記保持された溶銑と接触する部位に炭素含有量10〜12質量%の定形耐火物を用い、当該溶銑の湯面上に存在するスラグと接触する部位に炭素含有量8〜10質量%の定形耐火物を用いる、
トピードカーの耐火物ライニング構造。 - 前記断熱材の厚さが、2〜10mmである、請求項1に記載のトピードカーの耐火物ライニング構造。
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