JP6567588B2 - High temperature melt refining vessel - Google Patents

High temperature melt refining vessel Download PDF

Info

Publication number
JP6567588B2
JP6567588B2 JP2017066216A JP2017066216A JP6567588B2 JP 6567588 B2 JP6567588 B2 JP 6567588B2 JP 2017066216 A JP2017066216 A JP 2017066216A JP 2017066216 A JP2017066216 A JP 2017066216A JP 6567588 B2 JP6567588 B2 JP 6567588B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
carbon
refractory
gas blowing
metal thin
blowing nozzle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017066216A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2018168418A (en
Inventor
聖司 細原
聖司 細原
敦久 飯田
敦久 飯田
宏樹 吉岡
宏樹 吉岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shinagawa Refractories Co Ltd
JFE Steel Corp
Original Assignee
Shinagawa Refractories Co Ltd
JFE Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shinagawa Refractories Co Ltd, JFE Steel Corp filed Critical Shinagawa Refractories Co Ltd
Priority to JP2017066216A priority Critical patent/JP6567588B2/en
Publication of JP2018168418A publication Critical patent/JP2018168418A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6567588B2 publication Critical patent/JP6567588B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Landscapes

  • Carbon Steel Or Casting Steel Manufacturing (AREA)
  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)

Description

本発明は、転炉や電気炉などのような高温溶融物を精錬するための容器であって、炉底などにガス吹き込みノズルを備えた精錬容器に関するものである。   The present invention relates to a vessel for refining a high-temperature melt such as a converter or an electric furnace, and a refining vessel provided with a gas blowing nozzle at the furnace bottom or the like.

転炉や電気炉などでは、精錬効率や合金歩留まりの向上を目的として、炉底から撹拌ガス(通常、窒素やArなどの不活性ガス)や精錬ガスを溶湯内に吹込む、いわゆる底吹きが行われる。この底吹きの方式としては、(1)内管から脱炭を目的とした酸素を、外管から溶鋼接触部位の冷却を目的とした炭化水素ガス(プロパンなど)をそれぞれ吹込む二重管方式、(2)金属管と煉瓦の隙間にスリット状の開孔を設け、その開孔から不活性ガスを吹込む方式(スリット方式)、(3)カーボン含有煉瓦に複数本(数本〜数百本)の金属細管を埋設し、煉瓦の底部からガス導入管とガス溜まりを介して不活性ガスを金属細管に供給し、この金属細管から不活性ガスを吹込む方式、などがある。   In converters and electric furnaces, for the purpose of improving refining efficiency and alloy yield, so-called bottom blowing, in which stirring gas (usually inert gas such as nitrogen or Ar) or refining gas is blown into the molten metal from the bottom of the furnace. Done. As the bottom blowing method, (1) a double tube method in which oxygen for decarburization is blown from the inner pipe, and hydrocarbon gas (propane, etc.) is blown from the outer pipe for cooling the molten steel contact area. , (2) A slit-shaped aperture is provided in the gap between the metal tube and the brick, and an inert gas is blown through the aperture (slit method). (3) Multiple (several to several hundred) carbon-containing bricks There is a method in which a metal thin tube is embedded, and an inert gas is supplied from the bottom of the brick through a gas introduction tube and a gas reservoir to the metal thin tube, and an inert gas is blown from the metal thin tube.

これらのうち(1)、(2)の方式では、羽口用煉瓦を予め定法により製造し、二重管やスリットを形成する金属管の設置部分を加工したり、2分割ないし4分割とすることで金属管を設置する空間を形成し、施工時にはガスを吹き込む金属管を予めセットし、その周囲に羽口用煉瓦を施工するのが一般的である。
一方、(3)の方式で用いられるガス吹き込み用プラグ(ノズル)は、マルチプル・ホール・プラグ(以下、MHPという)と呼ばれる。例えば、特許文献1では、このMHPでは1〜20倍のガス流量(0.01〜0.20Nm/min)が制御可能とされている。このため、MHPは二重管方式やスリット方式に比べて採用が容易である。
Of these, in the methods (1) and (2), the tuyere bricks are manufactured in advance by a regular method, and the installation part of the metal pipe forming the double pipe or slit is processed, or divided into two or four parts. Thus, it is common to form a space for installing a metal pipe, set a metal pipe for blowing gas at the time of construction, and construct a tuyere brick around it.
On the other hand, the gas blowing plug (nozzle) used in the method (3) is called a multiple hole plug (hereinafter referred to as MHP). For example, in Patent Document 1, in this MHP, a gas flow rate (0.01 to 0.20 Nm 3 / min) that is 1 to 20 times can be controlled. For this reason, MHP is easier to adopt than the double tube method or the slit method.

MHPは、ガス溜まりに接続された複数本の金属細管がマグネシア−カーボン煉瓦などのカーボン含有耐火物に埋め込まれた構造であるため、その製造は、二重管方式やスリット方式のノズルとは異なり、以下のような方法が採られる。
すなわち、マグネシア原料などの骨材に鱗状黒鉛などの炭素源、ピッチや金属種、フェノール樹脂などのバインダーを加えた原料を、分散性能の高いハイスピードミキサーなどの混練手段を用いて混練し、金属細管を埋設する炭素含有耐火物を構成すべき混練物を得る。そして、この混練物の上に金属細管を敷設しながら積層状に金属細管を埋設した上で、プレス機により所定の圧力で成形を行い、その後、所定の乾燥を行う方法(金属細管は、その後、ガス溜まり用の部材に溶接で接合する)、或いは、予めガス溜まり用の部材に金属細管を溶接で接合しておき、その周囲の混練物を充填した上で、プレス機により所定の圧力で成形を行い、その後、所定の乾燥を行う方法、などによりMHPが製造される。
MHP has a structure in which a plurality of metal thin tubes connected to a gas reservoir are embedded in a carbon-containing refractory such as magnesia-carbon brick, so its production is different from a double tube type or slit type nozzle. The following method is adopted.
That is, a material obtained by adding a carbon source such as scaly graphite, a binder such as pitch, metal species, and phenol resin to an aggregate such as magnesia material is kneaded using a kneading means such as a high-speed mixer with high dispersion performance, A kneaded material that constitutes a carbon-containing refractory in which a thin tube is embedded is obtained. Then, after laying the metal thin tubes on the kneaded product and burying the metal thin tubes in a laminated shape, the metal thin tubes are molded at a predetermined pressure by a press machine, and then subjected to predetermined drying (the metal thin tubes are thereafter Or by joining a metal thin tube to the gas reservoir member by welding in advance and filling the surrounding kneaded material with a press machine at a predetermined pressure. The MHP is manufactured by a method of performing molding and then performing predetermined drying.

底吹きノズルは炉壁などの耐火物に比べて損傷量(損耗量)が大きく、炉寿命を左右する重要な部材であるため、従来、損傷抑制のための様々な提案がなされており、MHPについても、例えば、以下のような改善が提案されている。
特許文献2では、MHPのガス吹込みノズル部分と周囲羽口を一体化させ、目地部からの先行溶損、磨耗の低減が図られている。しかし、MHPの損傷は、金属細管が埋め込まれた部分でも起こるため、この技術はあまり有効な対策とはなり得ない。
また、MHPの損傷要因の一つとして、耐火物内に埋設した金属細管の浸炭による低融点化(金属細管の先行損傷)が挙げられる。その対策として、以下のような提案がなされている。
The bottom blowing nozzle has a large amount of damage (amount of wear) compared to refractories such as a furnace wall, and is an important member that affects the life of the furnace. Therefore, various proposals for suppressing damage have been made in the past. For example, the following improvements have been proposed.
In Patent Document 2, the gas injection nozzle portion of MHP and the surrounding tuyere are integrated to reduce the prior melting damage and wear from the joint portion. However, since the damage of MHP occurs even in the portion where the metal thin tube is embedded, this technique cannot be a very effective measure.
Further, as one of the damage factors of MHP, there is a low melting point (preceding damage to the metal thin tube) by carburizing the metal thin tube embedded in the refractory. As countermeasures, the following proposals have been made.

特許文献3には、マグカーボンなどの炭素含有耐火物に埋設されたステンレス製の金属細管の浸炭を抑制するために、金属細管表面に溶射によって酸化物層を形成することが提案されている。しかし、転炉などのように長期間使用される精錬炉(例えば2ヶ月〜半年の使用期間)では、酸化物層の膜厚が十分ではなく、浸炭抑制効果が小さいという問題がある。
また、特許文献4には、金属細管の浸炭を抑制するために、金属細管と炭素含有耐火物と間に耐火性焼結体を配設することが提案されている。しかし、この技術は、浸炭の抑制効果は認められるものの、多数本の金属細管を埋設するノズルでは、金属細管の間隔が狭いため耐火性焼結体を配設することが困難であり、実用化は難しい。
Patent Document 3 proposes forming an oxide layer by thermal spraying on the surface of a thin metal tube in order to suppress carburization of a stainless steel thin tube embedded in a carbon-containing refractory such as magcarbon. However, in a refining furnace that is used for a long period of time such as a converter (for example, a usage period of 2 months to 6 months), there is a problem that the film thickness of the oxide layer is not sufficient and the carburization suppressing effect is small.
Patent Document 4 proposes disposing a refractory sintered body between the metal thin tube and the carbon-containing refractory to suppress carburization of the metal thin tube. However, although this technique has an effect of suppressing carburization, it is difficult to place a fireproof sintered body in a nozzle that embeds a large number of thin metal tubes because the distance between the thin metal tubes is narrow. Is difficult.

特開昭59−31810号公報JP 59-31810 A 特開昭63−24008号公報JP-A-63-24008 特開2000−212634号公報JP 2000-212634 A 特開2003−231912号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-231912 特開昭58−15072号公報JP-A-58-15072 特許第3201678号公報Japanese Patent No. 3201678

高温溶融物の精錬において精錬効率を高めるには、撹拌ガスや精錬ガスのガス流量を増大させることが好ましいが、ガス流量を増大させると羽口の損耗が大きくなり、その精錬容器の寿命が低下する。上述したように、炭素含有耐火物に金属細管を埋設するタイプのガス吹きノズル(MHPなど)では、耐用性を高めるために耐火物材質や構造について種々検討がなされているが、十分な改善効果が得られていないのが現状である。
したがって本発明の目的は、以上のような従来技術の課題を解決し、炭素含有耐火物にガス吹込み用の金属細管が1本以上埋設されたガス吹き込みノズルを備えた高温溶融物の精錬容器であって、ガス吹き込みノズルの耐用性が高く、ガス吹き込みノズルから吹き込むガス流量を増大させることにより高い精錬効率で精錬を行うことができる精錬容器を提供することにある。
In order to increase the refining efficiency in refining high temperature melts, it is preferable to increase the gas flow rate of stirring gas or refining gas. However, increasing the gas flow rate increases wear of the tuyere and shortens the life of the refining vessel. To do. As described above, in a gas blowing nozzle (such as MHP) in which a metal thin tube is embedded in a carbon-containing refractory, various studies have been made on refractory materials and structures in order to enhance the durability, but a sufficient improvement effect Is not obtained.
Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problems of the prior art and to provide a high-temperature melt refining vessel having a gas blowing nozzle in which one or more metal thin tubes for gas blowing are embedded in a carbon-containing refractory. An object of the present invention is to provide a refining vessel in which the durability of a gas blowing nozzle is high and refining can be performed with high refining efficiency by increasing the flow rate of gas blown from the gas blowing nozzle.

転炉や電気炉で用いられるMHPの損傷の原因については、これまで、金属細管から勢いよくガスが吹き込まれることから、ノズル稼働面近傍での溶鋼流による溶損、磨耗が主体と考えられてきた。特許文献2の対策はこの考え方に立つものである。また、浸炭などにより金属細管が先に消耗することで、損傷が大きくなるとの考え方もあり、特許文献3や特許文献4のような手法で金属細管への浸炭を防止してきた。一方、吹錬時は不活性ガスを勢いよく吹き込むために耐火物が冷却され、吹錬時と非吹錬時の間の温度差によってスポーリング損傷するのではないかという考え方、さらには、炭素含有耐火物は600℃付近で強度が最低になるので、その部分で稼働面に亀裂が入り、損傷するのではないか、などのような様々な考え方があり、結論が出ていなかった。その結果、十分な対策が行われず、上記のように必ずしも満足する耐用性が得られていないのが現状である。   The cause of damage to MHP used in converters and electric furnaces has hitherto been thought to be mainly due to melt damage and wear due to the flow of molten steel near the nozzle operating surface, since the gas is blown vigorously from the metal thin tube. It was. The countermeasure of Patent Document 2 is based on this concept. In addition, there is a view that damage is increased when the metal thin tube is first consumed due to carburization or the like, and carburizing into the metal thin tube has been prevented by a technique such as Patent Document 3 or Patent Document 4. On the other hand, the refractory is cooled in order to blow inactive gas vigorously during blowing, and the idea that spalling damage may occur due to the temperature difference between blowing and non-blowing, and also the carbon-containing refractory Since the strength of the object is the lowest at around 600 ° C., there are various ideas such as whether the working surface is cracked and damaged at that part, and no conclusion has been reached. As a result, sufficient measures have not been taken, and the satisfactory durability as described above is not always obtained.

そこで、本発明者らは、MHPの真の損傷原因を探るため、実炉で使用された使用後品(MHP)を回収し、ノズル稼働面近傍の耐火物組織について詳細に調査した。その結果、稼働面から深さ10〜20mm程度の耐火物内部で500〜600℃という非常に大きな温度変化が発生していることが判明し、さらにこの部位に稼働面と平行な亀裂を確認することができた。このような実炉使用後品の稼動面近傍の詳細な調査を重ねた結果から、MHPの損傷形態は、溶損や磨耗による損傷ではなく、稼働面近傍で生じている急激な温度勾配に起因した熱衝撃による損傷が主体であるとの結論が得られた。   Therefore, the present inventors collected after-use products (MHP) used in an actual furnace and investigated in detail the refractory structure in the vicinity of the nozzle operating surface in order to find the true cause of damage of MHP. As a result, it was found that a very large temperature change of 500 to 600 ° C. occurred inside the refractory having a depth of about 10 to 20 mm from the working surface, and further a crack parallel to the working surface was confirmed at this part. I was able to. As a result of repeated investigations in the vicinity of the operating surface of the product after use in actual furnaces, the damage form of MHP is not due to damage due to melting or wear, but due to a rapid temperature gradient occurring in the vicinity of the operating surface. It was concluded that the damage caused by thermal shock was mainly.

これまで耐熱衝撃性の考え方としては、ノズルの母材となる炭素含有耐火物そのものに亀裂を発生させないことを目的とし、材質の低弾性率化や低熱膨張化、高強度化を図るための改善が行われてきた。しかしながら、上記のように稼働面の非常に狭い範囲で急激な温度変化が生じるような条件下では、亀裂の発生自体を止めることは困難である。そこで、本発明者らは、亀裂が発生したとしても亀裂が伸展し難くすることで改善できないか検討を進め、炭素含有耐火物の破壊エネルギーについて着目した。
耐火物の破壊エネルギーは、亀裂が伸展して新しい表面が形成される際、その表面形成に必要なエネルギーとして定義される。耐火物に熱応力がかかり一定量の弾性エネルギーが蓄えられて、そのエネルギーによって亀裂が生成されるとすると、破壊エネルギーが大きいほど、亀裂が伸展しにくいことになる。
Up to now, the concept of thermal shock resistance has been improved to reduce the elastic modulus, thermal expansion, and strength of the material in order to prevent cracks in the carbon-containing refractory material that is the base material of the nozzle. Has been done. However, it is difficult to stop the generation of cracks under the conditions where a rapid temperature change occurs in a very narrow range of the operating surface as described above. Therefore, the present inventors proceeded with investigations on whether or not cracks can be improved by making the cracks difficult to extend, and focused on the fracture energy of the carbon-containing refractory.
The fracture energy of a refractory is defined as the energy required for surface formation when a crack extends to form a new surface. If a certain amount of elastic energy is stored on the refractory and a certain amount of elastic energy is stored, and the crack is generated by that energy, the greater the fracture energy, the less likely the crack will extend.

従来、耐火物の破壊エネルギーを向上させる方法は様々検討されていて、例えば、炭素長繊維を添加することで破壊エネルギーが向上することが知られている。しかし、炭素長繊維を添加すると炭素含有耐火物の充填性が悪くなるという欠点があるため、現状では実用化されていない。そこで、比較的簡便に破壊エネルギーを向上させることができる方法について検討した。その結果、耐火物を非酸化条件で焼成した後、有機物を含浸する方法(以下、「非酸化焼成・有機物含浸」という場合がある)を利用し、耐火物の気孔内に有機物を十分に充填させることが破壊エネルギーの向上に有効であることを見出した。   Conventionally, various methods for improving the breaking energy of a refractory have been studied. For example, it is known that the breaking energy can be improved by adding a carbon long fiber. However, when carbon long fibers are added, there is a disadvantage that the filling property of the carbon-containing refractory is deteriorated. Therefore, a method that can improve the fracture energy relatively easily was examined. As a result, the refractory is fired under non-oxidizing conditions and then impregnated with organic matter (hereinafter, sometimes referred to as “non-oxidative firing / organic impregnation”) to sufficiently fill the pores of the refractory with organic matter. It was found that this is effective in improving the fracture energy.

従来、主に炉の内張り用耐火物の耐食性や耐熱スポーリング性などの改善を目的として、耐火物を非酸化焼成・有機物含浸する技術が知られている。例えば、特許文献5では、金属Al粉末を添加したマグカーボン煉瓦を500〜1000℃の非酸化性雰囲気下で焼成加熱し、その後、炭化収率25%以上の有機物を煉瓦気孔内に含浸させる処理を行い、熱間強度の向上とともに耐食性の向上を図っている。また、特許文献6では、仮焼無煙炭を0.5〜10重量%添加したマグカーボン煉瓦を600〜1500℃の還元雰囲気下で焼成することで、耐スラグ侵食性及び弾性率の低減による耐熱スポーリング性の改善が図られるとしている。この特許文献6では、耐スポーリング性の指標として、1400℃還元焼成後の弾性率で評価しており、弾性率が1.2×10MPa以下であることが重要であるとしている。さらに、還元焼成後にタールを含浸してもよく、この含浸により気孔の密封、強度アップ、耐消化性の向上が図られると説明されているが、実施例は記載されていない。 2. Description of the Related Art Conventionally, a technique in which a refractory is non-oxidatively fired and impregnated with an organic substance is known for the purpose of mainly improving the corrosion resistance and heat spalling resistance of a refractory for furnace lining. For example, in Patent Document 5, a calc carbon brick added with metal Al powder is fired and heated in a non-oxidizing atmosphere at 500 to 1000 ° C., and then impregnated with an organic substance having a carbonization yield of 25% or more in the brick pores. To improve the corrosion resistance as well as the hot strength. Moreover, in patent document 6, heat-resistant slag by the reduction | decrease of slag erosion resistance and elastic modulus is baked in the reducing atmosphere of 600-1500 degreeC by adding 0.5-10 weight% of calcined anthracite. The polling performance is improved. In this patent document 6, as an index of spalling resistance, evaluation is made by an elastic modulus after 1400 ° C. reduction firing, and it is important that the elastic modulus is 1.2 × 10 4 MPa or less. Furthermore, tar may be impregnated after the reduction firing, and it is described that the impregnation improves pore sealing, strength, and digestion resistance, but no examples are described.

以上のように、耐火物を非酸化焼成・有機物含浸する従来技術は、主に炉の内張り用耐火物の耐食性や耐熱スポーリング性の改善を目的としたものであり、本発明が狙いとする破壊エネルギー向上による亀裂の伸展抑制効果については、全く知られていない。また、ガス吹込み用の金属細管が埋設されたガス吹き込みノズル用耐火物を製造するのに、非酸化焼成・有機物含浸技術を適用し、耐火物の気孔内に有機物を充填するような例も知られていない。   As described above, the conventional technology for non-oxidizing firing / impregnation of refractories is mainly aimed at improving the corrosion resistance and heat spalling resistance of the refractories for furnace lining, and the present invention aims at The effect of suppressing crack extension by improving fracture energy is not known at all. There are also examples in which non-oxidizing firing and organic impregnation technology is applied to manufacture refractories for gas injection nozzles in which metal thin tubes for gas injection are embedded, and the pores of the refractory are filled with organic substances. unknown.

ここで、非酸化焼成・有機物含浸する技術を適用し、炭素含有焼成耐火物の気孔内に有機物を充填することによって破壊エネルギーが増大する理由は必ずしも明確ではないが、以下のように考えられる。
炭素含有耐火物(煉瓦)は、一般にフェノール樹脂などをバインダーとして製造される。フェノール樹脂は、高温で熱分解され、一部が残炭し、炭素含有耐火物の結合材として機能する。しかし、その結合の程度は大きくなく、亀裂が発生すると容易に伸展するため破壊エネルギーはあまり大きくない。これに対して、非酸化焼成した後に有機物を含浸させた場合、有機物が耐火物の内部まで均等に拡散して浸透し、耐火物内のマトリックス部分や鱗状黒鉛の層間などに形成された気孔に有機物が入り込む。これらの有機物は、ノズル使用時に加熱されることによって分解し、炭素結合が形成される。その結果、鱗状黒鉛などの炭素材料と耐火性骨材の間に緩い結合が生じ、結合の程度が高まる。その結果、亀裂が発生しても容易に伸展しにくくなる。加えて、緩い結合が生じたために適度な応力によって上述した有機物由来の炭素結合が引き剥がされ、炭素長繊維を添加した場合と同様に煉瓦組織間の架橋として働く、所謂、引き抜き性の向上効果が得られ、その結果として破壊エネルギーが増大する。
Here, the reason why the fracture energy is increased by applying the non-oxidized firing / organic impregnation technique and filling the pores of the carbon-containing fired refractory with organic matter is not necessarily clear, but is considered as follows.
Carbon-containing refractories (brick) are generally manufactured using a phenol resin or the like as a binder. The phenolic resin is thermally decomposed at a high temperature, a part of the carbon remains, and functions as a binder for the carbon-containing refractory. However, the degree of bonding is not large, and the fracture energy is not so large because it easily extends when a crack occurs. In contrast, when impregnated with organic matter after non-oxidizing firing, the organic matter diffuses and penetrates evenly to the inside of the refractory, and in the pores formed in the matrix portion of the refractory or between the scale graphite layers. Organic matter enters. These organic substances are decomposed by heating when the nozzle is used, and carbon bonds are formed. As a result, a loose bond is formed between the carbon material such as scaly graphite and the refractory aggregate, and the degree of the bond is increased. As a result, even if a crack occurs, it becomes difficult to extend easily. In addition, the carbon bond derived from the organic matter described above is peeled off by moderate stress due to the occurrence of a loose bond, and acts as a bridge between the brick structures in the same manner as when carbon long fibers are added. As a result, the destruction energy increases.

以上のように、MHP用の金属細管が埋設された炭素含有耐火物について、非酸化焼成・有機物含浸技術を用いて気孔内に有機物を十分に充填させ、金属細管の周囲を形成する耐火物の破壊エネルギーを向上させることで、MHPの稼働面付近に発生する亀裂の伸展を抑制することができ、MHPの寿命を大きく向上させることができることを見出した。したがって、精錬容器がそのようなMHPを備えることで、これまでMHPの寿命低下防止の観点から回避されていたガス流量の増大が可能となり、精錬効率の高い精錬容器を実現することができる。
本発明は、このような知見に基づきなされたもので、以下を要旨とするものである。
As described above, the carbon-containing refractory in which the metal thin tube for MHP is embedded is filled with the organic matter in the pores by using the non-oxidizing firing / organic impregnation technique, and the refractory forming the periphery of the metal thin tube is formed. It has been found that by increasing the fracture energy, the extension of cracks generated near the working surface of the MHP can be suppressed and the life of the MHP can be greatly improved. Therefore, by providing such a MHP in the refining vessel, it is possible to increase the gas flow rate, which has been avoided from the viewpoint of preventing the decrease in the lifetime of the MHP so far, and it is possible to realize a refining vessel with high refining efficiency.
The present invention has been made on the basis of such knowledge and has the following gist.

[1]ガス吹込み用の金属細管が1本以上埋設された炭素含有焼成耐火物を備えたガス吹き込みノズルを有し、該ガス吹き込みノズルを構成する炭素含有焼成耐火物は、その気孔内に残炭率が30質量%以上の有機物が充填されるとともに、気孔率が3%以下であり、且つ破壊エネルギーが120J/m以上であることを特徴とする高温溶融物の精錬容器。
[2]上記[1]の精錬容器において、ガス吹き込みノズルを構成する炭素含有焼成耐火物は、破壊エネルギーが150J/m以上であることを特徴とする高温溶融物の精錬容器。
[1] A gas blowing nozzle having a carbon-containing fired refractory in which one or more metal thin tubes for gas blowing are embedded, and the carbon-containing fired refractory constituting the gas blowing nozzle is disposed in the pores. A high temperature melt refining vessel characterized by being filled with an organic substance having a residual carbon ratio of 30% by mass or more, a porosity of 3% or less, and a fracture energy of 120 J / m 2 or more.
[2] The high temperature melt refining vessel according to [1], wherein the carbon-containing fired refractory constituting the gas blowing nozzle has a fracture energy of 150 J / m 2 or more.

[3]上記[1]又は[2]の精錬容器において、ガス吹き込みノズルを構成する炭素含有焼成耐火物は、気孔率が1.5%以下であることを特徴とする高温溶融物の精錬容器。
[4]上記[1]〜[3]のいずれかの精錬容器において、ガス吹き込みノズルを構成する炭素含有焼成耐火物の気孔内に充填された有機物は、残炭率が35質量%以上であることを特徴とする高温溶融物の精錬容器。
[5]上記[1]〜[4]のいずれかの精錬容器において、ガス吹き込みノズルを構成する炭素含有焼成耐火物は、そのマトリックス部分及び鱗状黒鉛の層間に形成された気孔内に有機物が充填されていることを特徴とする高温溶融物の精錬容器。
[3] In the refining vessel according to the above [1] or [2], the carbon-containing fired refractory constituting the gas blowing nozzle has a porosity of 1.5% or less, and a high-temperature melt refining vessel .
[4] In the refining vessel according to any one of [1] to [3], the organic matter filled in the pores of the carbon-containing baked refractory constituting the gas blowing nozzle has a residual carbon ratio of 35% by mass or more. A high temperature melt refining vessel.
[5] In the smelting vessel according to any one of the above [1] to [4], the carbon-containing baked refractory constituting the gas blowing nozzle is filled with organic matter in the pores formed between the matrix portion and the scale graphite layer. A high temperature melt refining vessel characterized by being made.

[6]上記[1]〜[5]のいずれかの精錬容器において、ガス吹き込みノズルを構成する炭素含有焼成耐火物の気孔内に充填された有機物が、コールタールピッチ、フェノール樹脂、フラン樹脂の中から選ばれる1種以上であることを特徴とする高温溶融物の精錬容器。
[7]上記[1]〜[6]のいずれかの精錬容器において、ガス吹き込みノズルを構成する金属細管の炭素含有量が2.0質量%以下であることを特徴とする高温溶融物の精錬容器。
[8]上記[1]〜[6]のいずれかの精錬容器において、ガス吹き込みノズルを構成する金属細管の炭素含有量が1.0質量%以下であることを特徴とする高温溶融物の精錬容器。
[6] In the refining vessel according to any one of [1] to [5] above, the organic matter filled in the pores of the carbon-containing baked refractory constituting the gas blowing nozzle is coal tar pitch, phenol resin, furan resin. A high temperature melt refining vessel characterized by being at least one selected from the inside.
[7] In the refining vessel according to any one of [1] to [6], the high-temperature melt refining is characterized in that the carbon content of the metal thin tube constituting the gas blowing nozzle is 2.0% by mass or less. container.
[8] In the refining vessel according to any one of [1] to [6], the high-temperature melt refining is characterized in that the carbon content of the metal thin tube constituting the gas blowing nozzle is 1.0% by mass or less. container.

本発明の精錬容器は、ガス吹き込みノズルの稼働面付近に発生する亀裂の伸展が抑えられるので、ガス吹き込みノズルの耐用性が高く長寿命であり、このため長寿命の精錬容器とすることができる。また、ガス吹き込みノズルが備える金属細管の炭素含有量を最適化することにより、精錬容器の寿命をさらに高めることができる。これらにより、本発明の精錬容器は、ガス吹き込みノズルから吹き込むガス流量を増大させることにより高い精錬効率で精錬を行うことができる。   The refining vessel of the present invention suppresses the extension of cracks generated near the working surface of the gas blowing nozzle, so that the gas blowing nozzle has high durability and a long life, and thus can be a long-life refining vessel. . Further, by optimizing the carbon content of the metal thin tube provided in the gas blowing nozzle, the life of the refining vessel can be further increased. Accordingly, the refining vessel of the present invention can be refined with high refining efficiency by increasing the gas flow rate blown from the gas blowing nozzle.

本発明の精錬容器は、ガス吹込み用の金属細管が1本以上埋設された炭素含有焼成耐火物を備えたガス吹き込みノズルを有するものであり、このガス吹き込みノズルは、金属細管が埋設された炭素含有耐火物を非酸化焼成・有機物含浸して得られたものであって、その炭素含有焼成耐火物は、気孔内に残炭率が30質量%以上の有機物が充填されるとともに、気孔率が3%以下、破壊エネルギーが120J/m以上の条件を満足するものである。
なお、以下の説明において、炭素含有耐火物に金属細管が数十本以上埋設されたガス吹き込みノズルを、説明の便宜上「MHP」という場合がある。
The refining vessel of the present invention has a gas blowing nozzle provided with a carbon-containing fired refractory in which one or more metal thin tubes for gas blowing are embedded, and the gas blowing nozzle is embedded with a metal thin tube. The carbon-containing refractory is obtained by non-oxidizing firing / impregnation with an organic matter, and the carbon-containing fired refractory is filled with an organic matter having a residual carbon ratio of 30% by mass or more in the pores. Satisfies the conditions of 3% or less and the fracture energy of 120 J / m 2 or more.
In the following description, a gas blowing nozzle in which several tens or more of metal thin tubes are embedded in a carbon-containing refractory may be referred to as “MHP” for convenience of description.

以下、本発明の精錬容器が備えるガス吹き込みノズルについて説明する。
ガス吹き込みノズルを構成する炭素含有焼成耐火物には、ガス吹込み用の金属細管が1本以上埋設されている。この炭素含有焼成耐火物は、炭素含有耐火物を焼成(非酸化焼成)して得られたものである。
なお、炭素含有耐火物の材質(原料)や成形方法、金属細管の材質や本数、金属細管を炭素含有耐火物に埋め込む方法などについては、後に詳しく述べる。
Hereinafter, the gas blowing nozzle provided in the refining vessel of the present invention will be described.
One or more metal thin tubes for gas blowing are embedded in the carbon-containing fired refractory constituting the gas blowing nozzle. This carbon-containing fired refractory is obtained by firing (non-oxidizing firing) a carbon-containing refractory.
The material (raw material) and forming method of the carbon-containing refractory, the material and number of the metal thin tubes, the method of embedding the metal thin tubes in the carbon-containing refractory will be described in detail later.

このガス吹き込みノズルを構成する炭素含有焼成耐火物は、その気孔内に残炭率が30質量%以上の有機物が充填される。この有機物は、非酸化焼成された炭素含有焼成耐火物に有機物を含浸させる含浸処理することにより、気孔内に充填されたものである。この有機物の残炭率は、JIS K6910(フェノール樹脂試験方法)に記載の固定炭素測定法に基づいて測定されるものである。炭素含有焼成耐火物の気孔に充填される有機物の残炭率が30質量%未満では、残炭による耐火物組織強化の効果が小さく好ましくない。この観点から、より好ましい残炭率は35質量%以上である。
ここで、有機物が充填される主たる気孔は、炭素含有焼成耐火物のマトリックス部分及び鱗状黒鉛の層間に形成された気孔である。
The carbon-containing baked refractory constituting the gas blowing nozzle is filled with an organic substance having a residual carbon ratio of 30% by mass or more in the pores. This organic matter is filled in the pores by impregnating the carbon-containing fired refractory that has been non-oxidized and fired with the organic matter. The residual carbon ratio of the organic matter is measured based on the fixed carbon measurement method described in JIS K6910 (phenol resin test method). If the residual carbon ratio of the organic substance filled in the pores of the carbon-containing fired refractory is less than 30% by mass, the effect of strengthening the refractory structure by the residual carbon is not preferable. From this viewpoint, a more preferable residual carbon ratio is 35% by mass or more.
Here, the main pores filled with the organic substance are pores formed between the matrix portion of the carbon-containing fired refractory and the interlayer of the scaly graphite.

炭素含有焼成耐火物の気孔に充填される有機物としては、コールタールピッチ、フェノール樹脂、フラン樹脂などが挙げられ、これらの1種以上を用いることができるが、そのなかでも、特にコールタールピッチが好ましい。コールタールピッチは、熱分解後の炭素が結晶化しやすいため、より破壊エネルギーの向上に寄与するためである。これに対して、フェノール樹脂は熱分解後の炭素が結晶化しにくく、グラッシーなカーボンとなりやすいため、破壊エネルギーの向上効果はコールタールピッチに比べて相対的に低い。   Examples of the organic material filled in the pores of the carbon-containing baked refractory include coal tar pitch, phenol resin, furan resin, and the like, and one or more of these can be used. preferable. This is because the coal tar pitch contributes to the improvement of fracture energy because carbon after pyrolysis is easily crystallized. On the other hand, since the carbon after pyrolysis is difficult to crystallize and the phenol resin tends to become glassy carbon, the effect of improving the fracture energy is relatively low compared to coal tar pitch.

ガス吹き込みノズルを構成する炭素含有焼成耐火物は、気孔率を3%以下とする。この気孔率が3%を超えると、気孔内に有機物を充填することによる効果が小さくなって、耐火物組織を強化し、靭性を向上させる効果が小さくなり、破壊エネルギーも120J/m以上を確保することが難しくなる。炭素含有焼成耐火物のより好ましい気孔率は1.5%以下である。なお、炭素含有焼成耐火物の気孔率を低減させるには、炭素含有焼成耐火物の気孔内に有機物を十分に含浸させて充填することが有効である。 The carbon-containing fired refractory constituting the gas blowing nozzle has a porosity of 3% or less. When the porosity exceeds 3%, the effect of filling the pores with organic matter is reduced, the effect of strengthening the refractory structure and improving the toughness is reduced, and the fracture energy is 120 J / m 2 or more. It becomes difficult to secure. The more preferable porosity of the carbon-containing fired refractory is 1.5% or less. In order to reduce the porosity of the carbon-containing baked refractory, it is effective to sufficiently impregnate the pores of the carbon-containing baked refractory with an organic substance.

ガス吹き込みノズルを構成する炭素含有焼成耐火物は、破壊エネルギーを120J/m以上とする。破壊エネルギーが120J/m未満では、従来の不焼耐火物との差は小さく、ガス吹き込みノズルの寿命向上効果は小さい。すなわち、炭素含有耐火物の破壊エネルギーが120J/m以上であることにより、ノズル稼働面付近における急激な温度勾配によって発生する亀裂の伸展を特に有効に抑制することが可能となり、ガス吹き込みノズルの寿命を大きく向上させることができる。また、炭素含有耐火物のより好ましい破壊エネルギーは150J/m以上である。
破壊エネルギーは、三点曲げ試験法を用いて測定する。すなわち、25×25×140mmの試験片に対して800℃の不活性雰囲気中で100mmスパンの三点曲げ試験を行い、0.1mm/minの速度で試験片に曲げ荷重を加えて応力・歪み曲線を求め、この応力・歪み曲線のなす面積から破壊エネルギーを得る。
The carbon-containing baked refractory constituting the gas blowing nozzle has a breaking energy of 120 J / m 2 or more. When the fracture energy is less than 120 J / m 2 , the difference from the conventional incombustible refractory is small, and the life improvement effect of the gas blowing nozzle is small. That is, when the fracture energy of the carbon-containing refractory is 120 J / m 2 or more, it becomes possible to particularly effectively suppress the extension of cracks generated by a rapid temperature gradient in the vicinity of the nozzle operating surface. The lifetime can be greatly improved. Moreover, the more preferable destruction energy of a carbon containing refractory is 150 J / m < 2 > or more.
The fracture energy is measured using a three-point bending test method. That is, a 100 mm span three-point bending test was performed on a 25 × 25 × 140 mm test piece in an inert atmosphere at 800 ° C., and a bending load was applied to the test piece at a speed of 0.1 mm / min to apply stress / strain. A curve is obtained, and the fracture energy is obtained from the area formed by the stress / strain curve.

ガス吹き込みノズルを構成する金属細管(炭素含有焼成耐火物に埋設された金属細管)の炭素含有量は2.0質量%以下であることが好ましい。金属細管の炭素含有量が2.0質量%を超えると、金属細管の融点が低下するため、ノズル先端部の稼働面付近で金属細管が溶融する恐れがあり、ノズル自体の耐用性が低下する。また、以上の観点から、より好ましい金属細管の炭素含有量は1.0質量%以下である。底吹きノズルとして、本発明条件を満足し且つ金属細管の炭素含有量を1.0質量%以下に留めたMHPを用いた250t転炉で試験操業を実施したところ、従来品と比較して30%程度の損耗量低減が確認できた。
本発明の精錬容器は、以上のようなガス吹き込みノズルを炉底部などに1つ以上備えるものである。
It is preferable that the carbon content of the metal thin tube (metal thin tube embedded in the carbon-containing fired refractory) constituting the gas blowing nozzle is 2.0% by mass or less. If the carbon content of the metal thin tube exceeds 2.0 mass%, the melting point of the metal thin tube is lowered, so that the metal thin tube may be melted in the vicinity of the working surface of the nozzle tip, and the durability of the nozzle itself is lowered. . Moreover, from the above viewpoint, the carbon content of a more preferable metal capillary is 1.0% by mass or less. As a bottom blowing nozzle, a test operation was performed in a 250 t converter using MHP that satisfied the conditions of the present invention and the carbon content of the metal thin tube was kept to 1.0 mass% or less. % Reduction of wear amount was confirmed.
The refining vessel of the present invention is provided with one or more gas blowing nozzles as described above at the furnace bottom or the like.

次に、本発明の精錬容器が備えるガス吹き込みノズルの製造方法について説明する。
本発明の精錬容器が備えるガス吹き込みノズルは、金属細管が埋設された炭素含有耐火物を非酸化焼成し(非酸化焼成工程)、次いで、この炭素含有耐火物に残炭率が30質量%以上の有機物を含浸させる含浸処理を施す(含浸処理工程)ことにより製造することができる。
ここで、ガス吹き込みノズルを製造する際に、非酸化焼成・有機物含浸される対象物は、金属細管が埋設された炭素含有耐火物であるが、ガス吹き込みノズルがガス溜まりを有するタイプの場合には、対象物は金属細管が埋設されただけの炭素含有耐火物でもよいし、金属細管が埋設されるとともに、この金属細管にガス溜まり用の部材の全部又は一部が接合された炭素含有耐火物でもよい。
Next, the manufacturing method of the gas blowing nozzle with which the smelting container of this invention is provided is demonstrated.
The gas blowing nozzle provided in the smelting vessel of the present invention non-oxidizing and firing the carbon-containing refractory in which the metal thin tube is embedded (non-oxidizing firing step), and then the carbon-containing refractory has a residual carbon ratio of 30% by mass or more. It can manufacture by performing the impregnation process which impregnates the organic substance of (impregnation process process).
Here, when the gas blowing nozzle is manufactured, the object to be impregnated with non-oxidized firing / organic matter is a carbon-containing refractory with a metal thin tube embedded therein, but the gas blowing nozzle is a type having a gas reservoir. The object may be a carbon-containing refractory in which a metal thin tube is simply embedded, or a carbon-containing refractory in which a metal thin tube is embedded and all or part of a gas reservoir member is joined to the metal thin tube. It can be a thing.

ガス吹き込みノズルを製造する場合、炭素含有耐火物を非酸化焼成した後、有機物の含浸処理を施すが、非酸化焼成しないと有機物の含浸ができない。基本的に炭素含有耐火物(煉瓦)は焼成工程を経ないで得られる不焼成耐火物であり、バインダーの硬化に伴い耐火物の気孔率は数%と非常に低く、不焼成品のままでは有機物を耐火物全体に含浸させることは困難である。そのため、耐火物全体に有機物を十分に含浸させて気孔内に有機物を充填させるためには、事前に非酸化焼成が必要になる。さらに、非酸化焼成では、耐火物全体を熱処理することで、バインダーなどに由来する炭素成分が結合材として均質に生成するため、実機稼働時の受熱により耐火物組織が変化する不焼成品に対して均質な耐火物組織を得つつ、有機物を容易に含浸させることが可能となる。   When producing a gas blowing nozzle, the carbon-containing refractory is non-oxidatively fired and then subjected to an impregnation treatment with an organic substance. Carbon-containing refractory (brick) is basically a non-fired refractory obtained without going through the firing process, and the porosity of the refractory is as low as several percent as the binder is cured. It is difficult to impregnate the entire refractory with organic matter. Therefore, in order to fully impregnate the entire refractory with organic matter and fill the pores with organic matter, non-oxidizing firing is required in advance. Furthermore, in non-oxidizing firing, the entire refractory is heat-treated, so that carbon components derived from binders and the like are homogeneously generated as binders. It is possible to easily impregnate organic matter while obtaining a homogeneous refractory structure.

炭素含有耐火物の非酸化焼成での焼成温度(熱処理温度)は400℃以上1500℃以下が好ましい。焼成温度は400℃未満では、バインダー(通常、フェノール樹脂などの樹脂)の熱分解が十分に起こらず、非酸化焼成後の含浸処理において有機物の含浸が不十分となり、破壊エネルギーが十分に向上しない恐れがある。一方、焼成温度が1500℃を超えると、埋め込まれた金属細管が溶融したり、閉塞したりして、ガス吹き込みノズルとしてのガス吹き機能が失われる恐れがある。   The firing temperature (heat treatment temperature) in the non-oxidizing firing of the carbon-containing refractory is preferably 400 ° C. or higher and 1500 ° C. or lower. If the firing temperature is less than 400 ° C., the thermal decomposition of the binder (usually a resin such as a phenol resin) does not occur sufficiently, impregnation with organic matter becomes insufficient in the impregnation treatment after non-oxidation firing, and the fracture energy is not sufficiently improved. There is a fear. On the other hand, if the firing temperature exceeds 1500 ° C., the embedded metal thin tube may be melted or blocked, and the gas blowing function as the gas blowing nozzle may be lost.

また、非酸化焼成後の含浸処理において有機物をより効果的に含浸させるには、焼成温度は800℃以上が好ましい。一方、焼成温度が1200℃を超えると、炭素含有耐火物由来の炭素成分の金属細管への浸炭により金属細管の低融点化を招く恐れがある。したがって、このような観点からは、焼成温度は1200℃以下、より望ましくは1100℃以下が好ましい。
非酸化焼成の焼成時間(保持時間)は、1〜20時間とすることが好ましい。焼成時間が1時間未満では、ノズル全体の熱処理が不十分となりやすい。一方、焼成時間が20時間を超えると、焼成温度が1200℃を超える場合と同様に金属細管への浸炭が発生し、金属細管の低融点化を招く恐れがある。このような観点からより好ましい焼成時間は3〜15時間である。
In order to more effectively impregnate the organic matter in the impregnation treatment after non-oxidizing firing, the firing temperature is preferably 800 ° C. or higher. On the other hand, if the firing temperature exceeds 1200 ° C., there is a risk of lowering the melting point of the metal thin tube due to carburization of the carbon component derived from the carbon-containing refractory into the metal thin tube. Therefore, from such a viewpoint, the firing temperature is preferably 1200 ° C. or lower, more preferably 1100 ° C. or lower.
The firing time (holding time) for non-oxidizing firing is preferably 1 to 20 hours. If the firing time is less than 1 hour, the heat treatment of the entire nozzle tends to be insufficient. On the other hand, if the firing time exceeds 20 hours, carburization of the metal capillaries occurs as in the case where the firing temperature exceeds 1200 ° C., which may lead to a lower melting point of the metal capillaries. From such a viewpoint, a more preferable firing time is 3 to 15 hours.

炭素含有耐火物の焼成を非酸化焼成とするのは、(i)焼成耐火物の破壊エネルギーを120J/m以上とし、(ii)炭素含有耐火物が本来有する耐熱スポーリング性や耐スラグ浸透性などの特性が損なわれないようにする、ためである。すなわち、炭素含有耐火物が含有する炭素が著しく減少するような焼成条件、例えば、酸化性の雰囲気下で高温・長時間加熱するような条件で焼成すると、炭素含有耐火物中の炭素が酸化消失するため、著しく気孔率が高くなり、強度が小さくなる。このため120J/m以上の破壊エネルギーとすることができず、また炭素含有耐火物が有する耐熱スポーリング性や耐スラグ浸透性などの特性が失われてしまう。そこで、所定の破壊エネルギーが得られ、且つ上記特性などが失われないようにするために、非酸化性の条件で焼成するのである。 The firing of carbon-containing refractories is non-oxidizing firing. (I) The destruction energy of the fired refractories is 120 J / m 2 or more, and (ii) the heat-resistant spalling and slag penetration inherent in carbon-containing refractories. This is to ensure that characteristics such as sex are not impaired. In other words, if firing is performed under conditions that significantly reduce the carbon contained in the carbon-containing refractory, for example, heating under high-temperature and long-term conditions in an oxidizing atmosphere, the carbon in the carbon-containing refractory is oxidized and lost. Therefore, the porosity is remarkably increased and the strength is decreased. For this reason, it cannot be set as the destruction energy of 120 J / m < 2 > or more, and characteristics, such as heat spalling resistance and slag penetration resistance which a carbon containing refractory has, will be lost. Therefore, firing is performed under non-oxidizing conditions so that a predetermined breaking energy can be obtained and the above characteristics and the like are not lost.

非酸化焼成の条件は、炭素含有耐火物中に含まれる鱗状黒鉛などの炭素が実質的に消失しないような条件であれば特に制限はなく、例えば、還元焼成、還元雰囲気下での焼成、非酸化性雰囲気下での焼成、酸化雰囲気下での短時間焼成などが適用できる。
非酸化焼成の実施方法には特に制限はなく、常法で実施すればよい。例えば、焼成炉内に装入する台車上に煉瓦を組合せた鞘や金属製の容器を設置し、その内部に還元焼成する炭素含有耐火物(金属細管が埋設された炭素含有耐火物)をセットする。その後、炭素含有耐火物の周囲にコークスなどの炭素源を入れた後、上部に蓋をかけ、外気を遮蔽しながら、所定の温度、時間にて還元焼成(熱処理)を実施する。
The conditions for non-oxidizing firing are not particularly limited as long as carbon such as scaly graphite contained in the carbon-containing refractory does not substantially disappear. For example, reducing firing, firing in a reducing atmosphere, non-firing Firing in an oxidizing atmosphere, short-time firing in an oxidizing atmosphere, and the like can be applied.
There is no restriction | limiting in particular in the implementation method of non-oxidation baking, What is necessary is just to implement by a conventional method. For example, a sheath made of bricks and a metal container are installed on a carriage loaded in a firing furnace, and a carbon-containing refractory (carbon-containing refractory with metal thin tubes embedded) is set inside it. To do. Then, after putting a carbon source such as coke around the carbon-containing refractory, a reduction firing (heat treatment) is performed at a predetermined temperature and time while covering the top and shielding the outside air.

また、焼成雰囲気をNXガスなどのように可燃性のガスを含んだ還元性雰囲気とした還元雰囲気焼成や、焼成雰囲気を窒素やアルゴンのような不活性ガス、或いは非酸化性ガス雰囲気とした非酸化性雰囲気焼成とすることもできる。還元雰囲気焼成や非酸化性雰囲気焼成の場合、鞘や金属容器は不要とすることができる。
さらに、酸化雰囲気下の焼成であっても、短時間焼成とし、焼成後、表面に形成された脱炭層を除去し、耐火物内部の脱炭されていない部分を使用することもできる。この方法では、炭素含有耐火物の表面は酸化状態となるが、表面の酸化に伴いその部分が保護層として働き、耐火物内部は非酸化条件で焼成することができるので、耐火物内部については実質的に非酸化焼成と見なせる。また、事前に炭素含有耐火物表面に酸化防止用のグレーズを塗布するなどの方法も採用可能である。
ただし、上記方法のなかでは、還元焼成、還元雰囲気下での焼成、非酸化性雰囲気下での焼成がより好ましい。酸化雰囲気下の焼成では、表面の脱炭層を除去する必要があるため、経済的ではない。
Also, the firing atmosphere is a reducing atmosphere firing in which a reducing atmosphere containing a combustible gas such as NX gas is used, or the firing atmosphere is an inert gas such as nitrogen or argon, or a non-oxidizing gas atmosphere. Oxidizing atmosphere firing can also be used. In the case of reducing atmosphere firing or non-oxidizing atmosphere firing, a sheath or a metal container can be omitted.
Furthermore, even if it is baking by oxidation atmosphere, it is set as baking for a short time, the decarburization layer formed in the surface is removed after baking, and the part which has not been decarburized inside a refractory can also be used. In this method, the surface of the carbon-containing refractory is in an oxidized state, but with the oxidation of the surface, the part works as a protective layer, and the inside of the refractory can be baked under non-oxidizing conditions. It can be regarded as substantially non-oxidizing firing. In addition, a method such as applying an anti-oxidation glaze to the surface of the carbon-containing refractory in advance can also be employed.
However, among the above methods, reduction firing, firing in a reducing atmosphere, and firing in a non-oxidizing atmosphere are more preferable. Firing in an oxidizing atmosphere is not economical because it is necessary to remove the decarburized layer on the surface.

上述したようにガス吹き込みノズルを構成する金属細管(炭素含有焼成耐火物に埋設された金属細管)の炭素含有量は2.0質量%以下であることが好ましく、1.0質量%以下であることがより好ましいが、このためには、非酸化焼成後の金属細管の炭素含有量を2.0質量%以下、好ましくは1.0質量%以下とする必要がある。
非酸化焼成後の金属細管の炭素含有量を2.0質量%以下とする方法としては、例えば、(i)非酸化焼成温度を低めにし、非酸化焼成時間を過度に長くしないこと、具体的には、非酸化焼成温度を1200℃以下とし、非酸化焼成時間を20時間以下とすること、(ii)金属細管の表面にガス透過性のないコーティング膜を塗布し、浸炭を抑えること、などが挙げられるが、特に(i)の方法が有効である。
As described above, the carbon content of the metal thin tube (metal thin tube embedded in the carbon-containing fired refractory) constituting the gas blowing nozzle is preferably 2.0% by mass or less, and 1.0% by mass or less. More preferably, for this purpose, the carbon content of the thin metal tube after non-oxidizing firing should be 2.0% by mass or less, preferably 1.0% by mass or less.
Examples of the method for setting the carbon content of the metal thin tube after non-oxidizing firing to 2.0 mass% or less include, for example, (i) lowering the non-oxidizing firing temperature and not excessively increasing the non-oxidizing firing time. The non-oxidizing firing temperature is set to 1200 ° C. or less, the non-oxidizing firing time is set to 20 hours or less, (ii) a coating film having no gas permeability is applied to the surface of the metal thin tube, and carburization is suppressed. In particular, the method (i) is effective.

以上のような非酸化焼成工程を経た炭素含有耐火物(炭素含有焼成耐火物)に対して、残炭率が30質量%以上、好ましくは35質量%以上の有機物を含浸させる含浸処理を施す。含浸する有機物としては、コールタールピッチ(加熱溶解物)、フェノール樹脂(液状樹脂)、フラン樹脂(液状樹脂)などが挙げられ、これらの1種以上を用いることができるが、そのなかでも、さきに述べたような理由から、特にコールタールピッチが好ましい。   The carbon-containing refractory material (carbon-containing fired refractory material) that has been subjected to the non-oxidizing firing process as described above is subjected to an impregnation treatment for impregnating an organic material with a residual carbon ratio of 30% by mass or more, preferably 35% by mass or more. Examples of the organic substance to be impregnated include coal tar pitch (heated melt), phenol resin (liquid resin), furan resin (liquid resin) and the like, and one or more of these can be used. For the reasons described above, coal tar pitch is particularly preferable.

有機物の含浸方法は特に制限はないが、一旦真空に減圧した後、加圧下で有機物を含浸させることが好ましい。例えば、真空圧100Torr以下に減圧した後、加圧力5kgf/cm以上で2時間以上保持して有機物を含浸させる。真空圧が高いと、耐火物内に残留した気泡により、加圧時に耐火物内部まで均質に有機物を含浸させることができなくなる場合がある。このため減圧する場合の真空圧は、100Torr以下、より望ましくは60Torr以下が好ましい。また、減圧後の加圧力が低い、或いは加圧保持時間が短いと、耐火物内に有機物を十分に含浸させることができない恐れがある。このため、減圧後の加圧力は5kgf/cm以上、より望ましくは10kgf/cm以上とし、加圧保持時間は2時間以上、より望ましくは4時間以上とすることが好ましい。これらの含浸条件を満たすことにより、炭素含有耐火物内に有機物が均質に浸透し、上述したような原理による炭素含有耐火物の破壊エネルギーの向上効果が特に効果的に得られる。 The method for impregnating the organic substance is not particularly limited, but it is preferable that the organic substance is impregnated under pressure after the pressure is reduced to a vacuum once. For example, after the pressure is reduced to 100 Torr or less, the organic material is impregnated by holding at a pressure of 5 kgf / cm 2 or more for 2 hours or more. When the vacuum pressure is high, bubbles remaining in the refractory may not be able to uniformly impregnate the organic matter into the refractory during pressurization. Therefore, the vacuum pressure when reducing the pressure is preferably 100 Torr or less, more preferably 60 Torr or less. Further, if the applied pressure after decompression is low or the pressurization holding time is short, the refractory may not be sufficiently impregnated with organic matter. For this reason, it is preferable that the applied pressure after depressurization is 5 kgf / cm 2 or more, more desirably 10 kgf / cm 2 or more, and the pressure holding time is 2 hours or more, more desirably 4 hours or more. By satisfying these impregnation conditions, the organic matter uniformly penetrates into the carbon-containing refractory, and the effect of improving the breaking energy of the carbon-containing refractory according to the principle as described above can be obtained particularly effectively.

以上のように炭素含有耐火物を所定の真空圧に減圧した後、所定の加圧力に保持して有機物の含浸処理を行う設備としては、スライドプレートなどで有機物を含浸する際に用いる一般的な含浸処理設備が使用できる。また、含浸後は炭素含有耐火物内に残留する揮発分を除去するために、200℃程度の乾燥処理を実施してもよい。
以上のような含浸処理によって炭素含有焼成耐火物の気孔内に有機物を十分に含浸させて充填することにより、炭素含有焼成耐火物の気孔率を3%以下(好ましくは1.5%以下)にすることができる。
As described above, as a facility for reducing the carbon-containing refractory to a predetermined vacuum pressure and then maintaining the predetermined pressure, and impregnating the organic material, a general method used when impregnating the organic material with a slide plate or the like is used. Impregnation equipment can be used. In addition, after the impregnation, a drying treatment at about 200 ° C. may be performed in order to remove volatile components remaining in the carbon-containing refractory.
The porosity of the carbon-containing fired refractory is reduced to 3% or less (preferably 1.5% or less) by sufficiently impregnating and filling the pores of the carbon-containing fired refractory with the organic matter by the impregnation treatment as described above. can do.

以上のような製造方法により、気孔内に残炭率が30質量%以上(好ましくは35質量%以上)の有機物が充填されるとともに、気孔率が3%以下(好ましくは1.5%以下)であり、且つ破壊エネルギーが120J/m以上(好ましくは150J/m以上)である炭素含有焼成耐火物を備えたガス吹き込みノズルを得ることができる。
同一材質の炭素含有耐火物であって、成形後、通常の乾燥処理までを実施した試料、乾燥処理後にさらに非酸化焼成した試料、乾燥処理後に上述した条件で非酸化焼成・有機物含浸した試料について破壊エネルギーを比較したところ、破壊エネルギーはそれぞれ85J/m、62J/m、160J/mであった。このように非酸化焼成・有機物含浸することによって、破壊エネルギーは効果的に増大する。
By the above production method, the pores are filled with an organic substance having a residual carbon ratio of 30% by mass or more (preferably 35% by mass or more), and the porosity is 3% or less (preferably 1.5% or less). , and the and breaking energy can be 120 J / m 2 or more (preferably 150 J / m 2 or more) to obtain a gas blowing nozzle with a carbon-containing sintered refractory it is.
Samples of carbon-containing refractories of the same material that have been subjected to normal drying after molding, samples that have been non-oxidized and fired after drying, and samples that have been non-oxidized and organically impregnated under the conditions described above after drying a comparison of the breaking energy, the breaking energy was respectively 85J / m 2, 62J / m 2, 160J / m 2. In this way, the destruction energy is effectively increased by non-oxidizing firing and impregnation with organic matter.

なお、耐火物の破壊エネルギーを高める方法としては、さきに述べたように炭素繊維(炭素長繊維)を添加する方法があるが、炭素繊維の添加は破壊エネルギーの増大には有効であるものの、炭素繊維と耐火物のなじみが非常に悪く、気孔率の非常に高い、ポーラスな組織となってしまう。このため炭素繊維を添加した材質では、耐食性などの低下が大きく、実用化は困難である。これに対して、非酸化焼成・有機物含浸は、耐火物組織の緻密性を保持しつつ破壊エネルギーを高めることができるので好ましい。   In addition, as a method of increasing the destruction energy of the refractory, there is a method of adding carbon fiber (carbon long fiber) as described above, but the addition of carbon fiber is effective in increasing the destruction energy, Carbon fiber and refractory are very unsuitable, resulting in a porous structure with a very high porosity. For this reason, a material to which carbon fiber is added has a large decrease in corrosion resistance and is difficult to put into practical use. On the other hand, non-oxidized firing / impregnation with organic matter is preferable because it can increase the fracture energy while maintaining the denseness of the refractory structure.

次に、本発明の精錬容器が備えるガス吹き込みノズルについて、炭素含有耐火物(炭素含有焼成耐火物)の材質(原料)や成形方法、金属細管の材質や本数、金属細管を炭素含有耐火物に埋め込む方法などについて説明する。
炭素含有耐火物の原料は、一般に骨材、炭素源、その他の添加材料及びバインダーなどからなる。
骨材としては、マグネシア、アルミナ、ドロマイト、ジルコニア、クロミア、スピネル(アルミナ−マグネシア、クロミア−マグネシア)などが挙げられ、これらの1種以上を用いることができるが、これらのなかでも、溶融金属や溶融スラグに対する耐食性の点からは、マグネシアが特に好ましい。
Next, regarding the gas blowing nozzle provided in the smelting vessel of the present invention, the material (raw material) and forming method of the carbon-containing refractory (carbon-containing fired refractory), the material and number of the metal capillaries, and the metal capillaries as carbon-containing refractories A method of embedding will be described.
The raw material for the carbon-containing refractory is generally composed of an aggregate, a carbon source, other additive materials, a binder, and the like.
Examples of the aggregate include magnesia, alumina, dolomite, zirconia, chromia, spinel (alumina-magnesia, chromia-magnesia) and the like, and one or more of these can be used. From the viewpoint of corrosion resistance against molten slag, magnesia is particularly preferable.

炭素源は特には限定されず、鱗状黒鉛、土壌黒鉛、石油系ピッチ、カーボンブラックなど一般的に使用されるものが適用でき、これらの1種以上を用いることができる。炭素含有耐火物中での炭素源の配合量は特には限定されないが、一般には10〜25質量%程度が適当である。
他の材料として、例えば、金属Al、金属Si、Al−Mg合金などの金属種、SiC、BCなどの炭化物などが挙げられるが、これらに限定されない。
バインダーには、フェノール樹脂、液状ピッチなど、一般的に定形耐火物のバインダーとして適用できるものが使用できる。
The carbon source is not particularly limited, and commonly used materials such as scaly graphite, soil graphite, petroleum pitch, and carbon black can be applied, and one or more of these can be used. The blending amount of the carbon source in the carbon-containing refractory is not particularly limited, but generally about 10 to 25% by mass is appropriate.
Examples of other materials include, but are not limited to, metal species such as metal Al, metal Si, and Al—Mg alloy, and carbides such as SiC and B 4 C.
As the binder, there can be used those which can be generally applied as a binder for a regular refractory, such as phenol resin and liquid pitch.

金属細管は、通常、内径が1〜5mm程度、管厚が0.5〜4mm程度の金属管である。金属細管の材質は特には限定されないが、融点が1300℃以上の金属材料を用いることが好ましい。例えば、鉄、クロム、コバルト、ニッケルの1種以上を含む金属材料(金属又は合金)が挙げられ、なかでも特に、ステンレス鋼(フェライト系、マルテンサイト系、オーステナイト系)や普通鋼などが一般的である。   The metal thin tube is usually a metal tube having an inner diameter of about 1 to 5 mm and a tube thickness of about 0.5 to 4 mm. The material of the metal thin tube is not particularly limited, but it is preferable to use a metal material having a melting point of 1300 ° C. or higher. For example, a metal material (metal or alloy) containing one or more of iron, chromium, cobalt, and nickel is mentioned, and stainless steel (ferritic, martensitic, austenitic) and ordinary steel are particularly common. It is.

炭素含有耐火物に埋設する金属細管の本数は特に制限はなく、1本〜複数本とする。金属細管の本数は、使用する金属細管の内径と、必要とされるガス吹き込み量で決められる。一般の転炉用のMHPでは、通常、60〜250本程度の金属細管が炭素含有耐火物に埋設される。一方、少量のガスしか流さないノズルの場合には、金属細管の本数が1本〜数本のものがある。このようなガス吹き込みノズルにおいても、勢い良くガスを吹き込むことによる羽口先端冷却が起こり、熱衝撃による亀裂の伸展が損傷の原因となるため、本発明はそのようなガス吹込みノズルにも適用することができる。   The number of metal thin tubes embedded in the carbon-containing refractory is not particularly limited, and is one to a plurality. The number of metal capillaries is determined by the inner diameter of the metal capillaries used and the required amount of gas blown. In a general converter MHP, about 60 to 250 metal capillaries are normally embedded in a carbon-containing refractory. On the other hand, in the case of a nozzle that allows only a small amount of gas to flow, there are one to several metal thin tubes. Even in such a gas blowing nozzle, the tip of the tuyere is cooled by blowing gas vigorously, and crack extension due to thermal shock causes damage, so the present invention is also applied to such a gas blowing nozzle. can do.

金属細管を炭素含有耐火物に埋め込む方法は特には限定されない。例えば、さきに挙げたような炭素含有耐火物の原料を混合し、ミキサーで混練する。その混練物の上に金属細管を敷設しながら積層状に金属細管を埋設した上で、プレス機により所定の圧力で成形を行い、成形後は適当な温度で乾燥処理する。そして、この金属細管が埋設された炭素含有耐火物に対して、さきに述べた方法で非酸化焼成・有機物含浸を行い、その後、ガス吹き込みノズルの機能に必要なガス溜まり用の部材を金属細管に接合(溶接)し、本発明の精錬容器が備えるガス吹き込みノズルとする。   The method for embedding the metal thin tube in the carbon-containing refractory is not particularly limited. For example, the raw materials for the carbon-containing refractory as mentioned above are mixed and kneaded with a mixer. The metal capillaries are laid in a laminated shape while laying the metal capillaries on the kneaded product, and then molded at a predetermined pressure with a press machine, and then dried at an appropriate temperature after molding. Then, the carbon-containing refractory in which the metal thin tube is embedded is subjected to non-oxidizing firing / organic impregnation by the method described above, and then a gas reservoir member necessary for the function of the gas blowing nozzle is attached to the metal thin tube. To the gas blowing nozzle provided in the refining vessel of the present invention.

また、他の方法としては、予めガス溜まり用の部材(上面板)に金属細管を接合(溶接)しておき、その周囲に混練物を充填した上で、プレス機により所定の圧力で成形を行い、成形後は適当な温度で乾燥処理する。そして、この金属細管が埋設された炭素含有耐火物に対して、さきに述べた方法で非酸化焼成・有機物含浸を行い、本発明の精錬容器が備えるガス吹き込みノズルとする。   As another method, a metal thin tube is joined (welded) to a gas reservoir member (upper surface plate) in advance, and the mixture is filled with a kneaded material, and then molded with a press machine at a predetermined pressure. After the molding, it is dried at an appropriate temperature. Then, the carbon-containing refractory in which the metal thin tube is embedded is subjected to non-oxidizing firing / organic impregnation by the method described above to obtain a gas blowing nozzle provided in the refining vessel of the present invention.

炭素含有耐火物の原料の混練方法には特に制限はなく、ハイスピードミキサー、タイヤミキサー(コナーミキサー)、アイリッヒミキサーなど、定形耐火物の混練設備として用いられる混練手段を用いればよい。
混練物の成形には、油圧式プレス、フリクションプレスなどの一軸成形機や等方静圧成形(CIP)など、耐火物の成形に使用される一般的なプレス機が使用できる。
成形した炭素含有耐火物は、乾燥温度180℃〜350℃、乾燥時間5〜30時間程度で乾燥させればよい。
The method for kneading the raw material for the carbon-containing refractory is not particularly limited, and a kneading means used as a kneading facility for a fixed-form refractory, such as a high speed mixer, a tire mixer (Conner mixer), or an Eirich mixer, may be used.
For forming the kneaded material, a general press machine used for forming a refractory such as a uniaxial forming machine such as a hydraulic press or a friction press or an isotropic static pressure forming (CIP) can be used.
The formed carbon-containing refractory may be dried at a drying temperature of 180 ° C. to 350 ° C. and a drying time of about 5 to 30 hours.

表1〜表3に、本実施例(本発明例、比較例)で使用したガス吹き込みノズルの構成と製造条件を示す。
金属細管を埋設する炭素含有耐火物の原料としては、骨材であるマグネシア原料に電融マグネシア(純度98.2質量%)を、炭素源に鱗状黒鉛(純度98.4質量%、平均粒子径0.18mm)を、バインダーに残炭量が46質量%のフェノール樹脂をそれぞれ用いた。
炭素含有耐火物に埋設する金属細管としては、普通鋼又はステンレス鋼(SUS430)製の外径3mm、内径2mmのものを用いた。
Tables 1 to 3 show the configuration and manufacturing conditions of the gas blowing nozzles used in this example (invention example, comparative example).
As raw materials for carbon-containing refractories for embedding metal thin tubes, fusing magnesia (purity 98.2% by mass) is used for the magnesia raw material as an aggregate, and scaly graphite (purity 98.4% by mass, average particle diameter) is used for the carbon source. 0.18 mm), and a phenol resin having a residual carbon content of 46% by mass was used as a binder.
As the metal thin tube embedded in the carbon-containing refractory, one having an outer diameter of 3 mm and an inner diameter of 2 mm made of ordinary steel or stainless steel (SUS430) was used.

炭素含有焼成耐火物の気孔に充填する有機物(炭素含有焼成耐火物に含浸させる有機物)としては、コールタールピッチ又はフェノール樹脂を用いた。表1〜表3において、残炭率が42質量%と35質量%のものはコールタールピッチであり、残炭率が30質量%と15質量%のものはフェノール樹脂である。残炭率は、JIS K6910(フェノール樹脂試験方法)に記載の固定炭素測定法に基づいて測定した。
炭素含有耐火物の原料を表1〜表3に示す割合で配合し、これをアイリッヒミキサーを用いて混練した後、230×200mmの金型を用いて、この混練物の上に金属細管を敷設しながら積層状に金属細管を埋設し、しかる後、油圧プレスで2.5トン/cmの圧力で成形した。この成形耐火物を乾燥機を用いて250℃で10時間硬化乾燥させ、金属細管を埋設した炭素含有耐火物を作製した。
Coal tar pitch or phenol resin was used as the organic material (organic material impregnated in the carbon-containing fired refractory) filled in the pores of the carbon-containing fired refractory. In Tables 1 to 3, those having a residual carbon ratio of 42% by mass and 35% by mass are coal tar pitches, and those having a residual carbon ratio of 30% by mass and 15% by mass are phenol resins. The residual carbon ratio was measured based on the fixed carbon measurement method described in JIS K6910 (phenol resin test method).
After blending the raw materials for the carbon-containing refractory in the proportions shown in Tables 1 to 3, this was kneaded using an Eirich mixer, and then a metal thin tube was placed on the kneaded product using a 230 × 200 mm mold. While laying, metal thin tubes were embedded in a laminated form, and then molded with a hydraulic press at a pressure of 2.5 ton / cm 2 . This molded refractory was cured and dried at 250 ° C. for 10 hours using a dryer to produce a carbon-containing refractory with a metal capillary embedded therein.

以上のように作製された炭素含有耐火物を、表1〜表3に示す条件に従い、コークスブリーズ中で非酸化焼成した後、有機物の含浸処理を行い、ガス吹き込みノズル用耐火物を得た。有機物の含浸処理では、所定の圧力にて10時間保持した。
なお、気孔率と破壊エネルギーの測定用に、上記と同じ原料と方法で金属細管を埋設しない炭素含有耐火物を作製した。
The carbon-containing refractory produced as described above was non-oxidized and fired in coke breeze according to the conditions shown in Tables 1 to 3, and then impregnated with an organic substance to obtain a refractory for a gas blowing nozzle. In the impregnation treatment with the organic matter, it was held at a predetermined pressure for 10 hours.
In addition, the carbon containing refractory which does not embed a metal thin tube with the same raw material and method as the above was produced for the measurement of a porosity and fracture energy.

また、比較例の一部は、非酸化焼成のみを施して有機物の含浸処理を施さないもの、非酸化焼成及び有機物の含浸処理を施さないものとした。
以上のようにして得られたガス吹き込みノズル用耐火物について、金属細管の炭素含有量の測定を行った。また、金属細管を埋設しない耐火物について、気孔率と破壊エネルギーの測定を行った。それらの結果を表1〜表3に示す。
耐火物の気孔率は、JIS R2205に従い測定した。この際、真空法を用い、煤液には白灯油を用いた。
Some of the comparative examples were subjected to non-oxidizing firing only and not subjected to organic impregnation treatment, and were not subjected to non-oxidizing firing and organic impregnation treatment.
About the refractory for gas blowing nozzles obtained as described above, the carbon content of the metal thin tube was measured. Moreover, the porosity and fracture energy were measured about the refractory which does not embed a metal thin tube. The results are shown in Tables 1 to 3.
The porosity of the refractory was measured according to JIS R2205. At this time, a vacuum method was used, and white kerosene was used for the liquid smoke.

耐火物の破壊エネルギーの測定は、以下のようにして行った。試験片サイズは、25×25×140mmとし、100mmスパンの3点曲げ試験を行った。曲げ試験は800℃の不活性雰囲気中で行った。試験機には(株)島津製作所製「オートグラフAG−X/R」を用い、クロスヘッドスピード0.1mm/minとした。3点曲げ試験によって得られた応力・歪み曲線から安定破壊が起こっていることを確認し、応力・歪み曲線のなす面積を切断面の投影面積(25×25mm)の2倍で割り、破壊エネルギーを求めた。測定のいずれの場合も安定破壊が起こっていることを確認した。
金属細管の炭素含有量は、金属細管を埋め込んだ非酸化焼成後の試験片の切断面を研磨し、分析電研によって定量分析を行うことで測定した。測定範囲は、金属細管の外周に沿った部分で100×100μmの視野における炭素量を測定した。分析装置は日本電子(株)製「JXA−8230」を使用した。
The refractory destruction energy was measured as follows. The test piece size was 25 × 25 × 140 mm, and a three-point bending test with a span of 100 mm was performed. The bending test was performed in an inert atmosphere at 800 ° C. “Autograph AG-X / R” manufactured by Shimadzu Corporation was used as the test machine, and the crosshead speed was set to 0.1 mm / min. Confirm that stable fracture has occurred from the stress / strain curve obtained by the three-point bending test, and divide the area formed by the stress / strain curve by twice the projected area of the cut surface (25 x 25 mm) to obtain the fracture energy. Asked. It was confirmed that stable fracture occurred in all cases of measurement.
The carbon content of the metal thin tube was measured by polishing the cut surface of the non-oxidized and fired test piece in which the metal thin tube was embedded, and performing quantitative analysis by Analytical Electrotechnical Laboratory. The measurement range was the amount of carbon in a field of view of 100 × 100 μm at a portion along the outer periphery of the metal thin tube. As the analyzer, “JXA-8230” manufactured by JEOL Ltd. was used.

表1〜表3によれば、本発明例はいずれも低気孔率であり、また高い破壊エネルギーを有している。
比較例1は、一般に使用されているマグネシア・カーボン煉瓦であるが、破壊エネルギーは小さい値である。比較例2は、比較例1を1400℃で非酸化焼成したもの(有機物の含浸処理はせず)であるが、破壊エネルギーは小さい値であり、また、金属細管の炭素含有量は3.1質量%と大きい。比較例3は、非酸化焼成温度を300℃と低くしたものであるが、非酸化焼成によるバインダーの熱分解が十分に起こらないため有機物の含浸ができず、破壊エネルギーは小さい値である。比較例4は、含浸処理において残炭率が15質量%と小さい有機物を用いたものであるが、破壊エネルギーの上昇は満足できるレベルにない。
According to Tables 1 to 3, all of the examples of the present invention have a low porosity and a high fracture energy.
Although the comparative example 1 is a magnesia carbon brick generally used, the fracture energy is a small value. Comparative Example 2 was obtained by subjecting Comparative Example 1 to non-oxidizing firing at 1400 ° C. (without impregnation with organic matter), but the fracture energy was small, and the carbon content of the metal capillaries was 3.1. Large as mass%. In Comparative Example 3, the non-oxidizing firing temperature is as low as 300 ° C., but the thermal decomposition of the binder due to the non-oxidizing firing does not sufficiently occur, so that impregnation with organic matter cannot be performed, and the fracture energy is small. Comparative Example 4 uses an organic material having a small residual carbon ratio of 15% by mass in the impregnation treatment, but the increase in fracture energy is not at a satisfactory level.

Figure 0006567588
Figure 0006567588

Figure 0006567588
Figure 0006567588

Figure 0006567588
Figure 0006567588

本発明例1、3、6、比較例1(従来から使用されているマグネシア・カーボン煉瓦)、比較例2の各ガス吹き込みノズル用耐火物を用いてガス吹き込みノズルを製作し、これを250トン転炉の底吹き羽口周辺の炉底煉瓦に使用した。使用後のガス吹き込みノズルを回収し、それらの損耗速度を調べた。
比較例1(従来から使用されているマグネシア・カーボン煉瓦)によるガス吹き込みノズルの損耗速度を1とした場合、1400℃で非酸化焼成して、含浸処理を行わなかった比較例2によるガス吹き込みノズルの損耗速度は1.25であった。
A gas blowing nozzle was manufactured using the refractories for each of the gas blowing nozzles of Invention Examples 1, 3, 6 and Comparative Example 1 (magnesia carbon brick conventionally used) and Comparative Example 2, and this was 250 tons. Used for the bottom brick around the bottom blowing tuyeres of the converter. The gas blowing nozzles after use were collected and their wear rate was examined.
When the wear rate of the gas blowing nozzle by Comparative Example 1 (conventional magnesia carbon brick) is 1, the gas blowing nozzle by Comparative Example 2 was not oxidized and fired at 1400 ° C. and impregnation was not performed. The wear rate of was 1.25.

これに対して、本発明例6(1400℃で非酸化焼成したもの)によるガス吹き込みノズルの損耗速度は0.81と低下した。さらに、本発明例3(800℃で非酸化焼成したもの)によるガス吹き込みノズルの損耗速度は0.68、本発明例1(1000℃で非酸化焼成したもの)によるガス吹き込みノズルの損耗速度は0.70であり、それぞれ損耗速度が大幅に低下した。   In contrast, the wear rate of the gas blowing nozzle according to Invention Example 6 (non-oxidized and fired at 1400 ° C.) was reduced to 0.81. Further, the wear rate of the gas blowing nozzle according to the present invention example 3 (non-oxidized and fired at 800 ° C.) is 0.68, and the wear rate of the gas blowing nozzle according to the present invention example 1 (non-oxidized and fired at 1000 ° C.) is It was 0.70, and the wear rate was significantly reduced.

さらに、比較例1、本発明例3の各ガス吹き込みノズルを設置した250トン底吹き転炉で底吹きガス流量を2倍に増大した試験操業を行った。その結果、比較例1のノズルを設置した転炉ではノズル損耗が激しく操業不能に陥ったが、本発明例3のノズルを設置した転炉では、寿命低下をきたすことなく、鉄部留りが25%向上し、脱酸剤として吹錬後に添加する金属Alの添加量が20%削減されるなど、精錬効率の向上効果が見られた。
以上のように、本発明例の精錬容器では、比較例の精錬容器に較べて羽口の損耗速度が低下し、ガス流量の増大が可能となり、高い精錬効率が得られる。
Furthermore, the test operation which doubled the bottom blowing gas flow rate in the 250-ton bottom blowing converter which installed each gas blowing nozzle of the comparative example 1 and this invention example 3 was performed. As a result, in the converter installed with the nozzle of Comparative Example 1, nozzle wear was severe and the operation became impossible. However, in the converter installed with the nozzle of Example 3 of the present invention, the life of the iron part was reduced without causing a decrease in life. The effect of improving the refining efficiency was seen, such as an increase of 25% and a 20% reduction in the amount of metal Al added after blowing as a deoxidizer.
As described above, in the smelting vessel of the present invention example, the wear rate of the tuyere is reduced compared to the smelting vessel of the comparative example, the gas flow rate can be increased, and high smelting efficiency is obtained.

Claims (8)

ガス吹込み用の金属細管が1本以上埋設された炭素含有焼成耐火物を備えたガス吹き込みノズルを有し、該ガス吹き込みノズルを構成する炭素含有焼成耐火物は、その気孔内に残炭率が30質量%以上の有機物が充填されるとともに、気孔率が3%以下であり、且つ破壊エネルギーが120J/m以上であることを特徴とする高温溶融物の精錬容器。 The carbon-containing fired refractory having a carbon-containing fired refractory in which one or more metal thin tubes for gas blowing are embedded, and the carbon-containing fired refractory constituting the gas-injecting nozzle has a residual carbon ratio in the pores. Is filled with an organic substance of 30% by mass or more, has a porosity of 3% or less, and has a fracture energy of 120 J / m 2 or more. ガス吹き込みノズルを構成する炭素含有焼成耐火物は、破壊エネルギーが150J/m以上であることを特徴とする請求項1に記載の高温溶融物の精錬容器。 2. The high temperature melt refining vessel according to claim 1, wherein the carbon-containing fired refractory constituting the gas blowing nozzle has a fracture energy of 150 J / m 2 or more. ガス吹き込みノズルを構成する炭素含有焼成耐火物は、気孔率が1.5%以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の高温溶融物の精錬容器。   The carbon-containing fired refractory constituting the gas blowing nozzle has a porosity of 1.5% or less, and the high temperature melt refining vessel according to claim 1 or 2. ガス吹き込みノズルを構成する炭素含有焼成耐火物の気孔内に充填された有機物は、残炭率が35質量%以上であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の高温溶融物の精錬容器。   The high temperature melt according to any one of claims 1 to 3, wherein the organic matter filled in the pores of the carbon-containing baked refractory constituting the gas blowing nozzle has a residual carbon ratio of 35% by mass or more. Refining vessel. ガス吹き込みノズルを構成する炭素含有焼成耐火物は、そのマトリックス部分及び鱗状黒鉛の層間に形成された気孔内に有機物が充填されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の高温溶融物の精錬容器。   The carbon-containing baked refractory constituting the gas blowing nozzle is filled with organic matter in pores formed between the matrix portion and the scale-like graphite layer. High temperature melt refining vessel. ガス吹き込みノズルを構成する炭素含有焼成耐火物の気孔内に充填された有機物が、コールタールピッチ、フェノール樹脂、フラン樹脂の中から選ばれる1種以上であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の高温溶融物の精錬容器。   The organic material filled in the pores of the carbon-containing baked refractory constituting the gas blowing nozzle is at least one selected from coal tar pitch, phenol resin, and furan resin. A high temperature melt refining vessel according to any one of the above. ガス吹き込みノズルを構成する金属細管の炭素含有量が2.0質量%以下であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の高温溶融物の精錬容器。   The high-temperature melt refining vessel according to any one of claims 1 to 6, wherein the carbon content of the metal thin tube constituting the gas blowing nozzle is 2.0 mass% or less. ガス吹き込みノズルを構成する金属細管の炭素含有量が1.0質量%以下であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の高温溶融物の精錬容器。   The high-temperature melt refining vessel according to any one of claims 1 to 6, wherein the carbon content of the metal thin tube constituting the gas blowing nozzle is 1.0 mass% or less.
JP2017066216A 2017-03-29 2017-03-29 High temperature melt refining vessel Active JP6567588B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017066216A JP6567588B2 (en) 2017-03-29 2017-03-29 High temperature melt refining vessel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017066216A JP6567588B2 (en) 2017-03-29 2017-03-29 High temperature melt refining vessel

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018168418A JP2018168418A (en) 2018-11-01
JP6567588B2 true JP6567588B2 (en) 2019-08-28

Family

ID=64018451

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017066216A Active JP6567588B2 (en) 2017-03-29 2017-03-29 High temperature melt refining vessel

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6567588B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018168418A (en) 2018-11-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4634263B2 (en) Magnesia carbon brick
JP2019077934A (en) Refractory for gas injection nozzles
KR20090082203A (en) Durable sleeve bricks
JP2015193511A (en) Refractory for casting, nozzle for casting using the same and plate for sliding nozzle
JP2020100511A (en) Method of producing magnesia-carbon brick
JP6710821B1 (en) Refractory for gas injection nozzle and gas injection nozzle
JP6538584B2 (en) Method of manufacturing refractory for gas injection nozzle
JP6567588B2 (en) High temperature melt refining vessel
WO2020203471A1 (en) Refining vessel for high temperature melt
JP4945257B2 (en) Refractory
JP6996529B2 (en) Refining vessel for high temperature melts with gas blowing nozzle
JP2022060911A (en) Method of producing lf-ladle magnesia-carbon brick
JP6361705B2 (en) Lining method of converter charging wall
JP2006021972A (en) Magnesia-carbon brick
JP6348071B2 (en) Magnesia refractory
US20230028785A1 (en) Refractory product
JP5388268B2 (en) Refractory for sliding nozzle plate and manufacturing method thereof
JP2011196578A (en) Refractory brick including metallic fiber and lining structure using the same
JPH09255407A (en) Carbon-containing refractory and its production
JPH0332463A (en) Plate for sliding nozzle
JPH09278515A (en) Magnesia-carbon brick and production of the same
JPH0812456A (en) High-strength refractory

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20181024

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190730

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20190731

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190731

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6567588

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250