JPH02165863A - 入れ底型の取鍋底部の内張構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、溶鋼等の溶融金属を受容する入れ底型の取鍋
底部の内張構造に関する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕従来の
取鍋の内張構造はシャモット系、ロウ石基、ジルコン系
レンガのいずれかがほぼ同一材質にて全体が内張すされ
たものである。取鍋は鉄鋼製造の精錬工程と鋳造工程と
の間における運搬手段であったが、近年二次精錬炉とし
て活用されるようになってきている。即ち、最近の連続
鋳造法の普及に伴って、鋼質の高級化、高品質化の要求
から真空脱ガス法、取鍋内でのバブリング、インジェク
ション処理法が普及してきた。このために取鍋の操業条
件は高温出鋼、溶鋼滞留時間の延長等の原因により苛酷
化する傾向となった。このため取鍋の内張耐火物の耐用
寿命も従来の高珪酸質耐火物では著しく低下した。これ
等の問題に対処する方策として、特に耐食性が劣るスラ
グライン部を中心とした側壁ウェア層に対し、例えば特
開昭６１−２６９９６８号公報に開示されたもののよう
に、高耐食性の高アルミナ質レンガ又はＭｇ０−Ｃ質の
塩基性レンガを内張するような改善がなされてきた。

また、レンガの溶損バランス確保の観点から従来の高珪
酸質耐火物中にＳｉＣ，Ｃｒｔ（ｈ＋　Ａ　１　ｚＯｓ
の添加による耐食性改善がなされてきた。

更に省力化の観点から、耐火物の不定形化及び内張の機
械化の改善がなされ、高アルミナ、塩基性耐火材料によ
る不定形化も実施されるようになった。

一方、取鍋の底部でも側壁における改善と同様に材質改
善がなされてきたが、レンガの溶損バランスが確保しに
くく十分な耐用性が得られないので、高純度鋼溶製等の
特殊用途の一部の取鍋でなされているに過ぎなかった。

このために、側壁と底部との耐用バランスが大きくくず
れ、取鍋の一使用期間内での敷の更新（取り換え補修）
が２〜３回なされている。またこの更新によって生じる
取鍋内での温度変動は、側壁耐火物の損傷を進める原因
となって、充当する耐火物本来の耐用性を十分に発揮す
ることができていない。

また、取鍋の底部における損傷パターンは、−般に以下
の如く区分されている。即ち、ＭｎＯ、ＦｅＯの高いス
ラグによる溶流（侵食）、亀裂の発生に伴う剥離浮上、
目切れと溶鋼侵入による目地溶損（特に地金差し）、溶
鋼温度低下による地金付きである。これらの損傷パター
ンは円板状をなす底部においては発生する領域が異なる
ので、底部全体での溶損バランスを得ることがむずかし
い。特に、高珪酸質レンガと異なって高アルミナ質レン
ガや、塩基性レンガは耐食性が良好であるが、熱膨張係
数が大きくてスポーリングが発生し易く、溶鋼の受鋼と
出鋼に伴う温度変動で目切れが発生し易い。また、高ア
ルミナ質レンガや、塩基性レンガは熱伝導性に富み、稼
動面での浸潤が著しいので、地金付きが発生するといっ
た問題があった。

本願発明者は、上述の問題を従来の取鍋底部の内張構造
に内在した問題として捉え、種々研究した。そして、こ
の結果、ウェアレンガにおいて、浸潤層が形成されて地
金付きが生じ易いこと、高伝導性であると共に熱容量が
大きいために蓄熱損失が大きいこと、また、熱膨張率が
大きいために側壁面や、パーマ層から受ける膨張反力が
大きいことに問題があるとの結論に至った。

本発明は上記問題に基づいてこれを解決するためになさ
れたものであって、取鍋の底部における損傷要因を取り
除くことによって底部を構成するレンガの溶損バランス
を確保し、耐用寿命を延長させる取鍋底部の内張構造を
提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達成するために、第１の発明として
取鍋の底部の内張構造において、敷ウェア層を、Ｃｒｚ
Ｏｄ５〜５０％とＡｌ２Ｏ３５０〜８５％とからなる焼
成レンガによって入れ底型に形成したことを特徴とする
。

また第２の発明として、敷ウェア層を、ＳｉＣ２０〜９
０％とＡｌｚＯ＋１０〜８０％とからなる焼成レンガに
よって入れ底型に形成したことを特徴とする。

また第３の発明として、側壁に接する敷パーマ層の隅部
を側壁側に向けて立上る傾斜構造とし、この敷パーマ層
を溶融面実質焼成耐火物により形成したことを特徴とす
る。

また第４の発明として、敷ウェア層の排滓側をＣｒｚＯ
：＋　ｔｓ〜ｓｏ％とＡ　ｔｔ　２Ｏ、　５０〜８５％
とからなる焼成レンガで形成し、湯当たり領域を含む鋳
造側をＳｉＣ２０〜９０％とＡｌｚｏ＊１０〜８０％と
からなる焼成レンガで形成したことを特徴とする。

また第５の発明として、第１．第２．第３．第４の発明
における敷ウェア層と敷パーマ層との中間に伸縮性に冨
む断熱層を設けて形成したことを特徴とする特 〔作用〕 第１の発明によれば、Ａ　ｆｆｉ　ｔＯ，系レンガがＣ
ｒｚＱｌを１５〜５０％含有するので、この焼成レンガ
の熱膨張率が低く、浸潤層が形成されに＜＜、地金付き
がなくなった。

第２の発明によれば、ＡＡ、Ｏ，系レンガがＳｉＣを２
０〜９０％含有するので、この焼成レンガの熱膨張率が
低く、浸潤層の形成が形成されにくく地金付きがなくな
った。

第３の発明によれば、側壁に接する敷パーマ層を熱膨張
に伴う側壁等からの膨張反力を軽減し、傾斜構造とした
ので、敷ウェア層でのレンガの浮き上がりを軽減できる
。

第４の発明によれば、排滓側に耐久ラグ浸食性に富む材
質を、鋳造側に耐摩耗性に富む材質を張り分けることに
より、取鍋の敷ウェア層の溶損バランスが確保できる。

第５の発明によれば、敷ウェア層と敷パーマ層との中間
に断熱層を設けることにより、底部内張材の厚さを可及
的に薄（出来、また敷ウェア層の熱膨張を吸収させるも
のである。

〔発明完成までの経緯〕

次に、本発明完成に至るまでの経緯について説明する。

本願発明者は、現状の取鍋底部の内張構造において、従
来底部に使用されていた材質から高耐食性の材質に変更
するに当たり、次に述べる問題点についてその対応を検
討した。

（１）従来のロウ石基では所謂プローチング現象によっ
て浸潤が少なく、目地侵食を抑止できるが、ＭｇＯ，Ａ
　ｌ　２０３を主体とする高耐食性の材質ではマトリッ
クス部へのＦｅＯ等の浸潤が著しく、構造的スポーリン
グ及び地金付きの原因となる。

このために浸潤層（変質層）の形成が少ない材質を内張
すすることが必要である。

（２）受鋼後の取鍋内で溶鋼が失う熱量の約５０％が内
張材の蓄熱損失〔引用；日本鋼管技報、　ｌ１ｈｌ１７
（１９８７）　）であり、このために、予熱不足の取鍋
内で地金付きが多発する。従って、蓄熱損失の少ない即
ち熱容量の小さい材質を内張することが必要である。

（３）従来の内張構造は第３図に示すように、敷ウェア
層１０１の外周縁上面に側壁１０２が乗り掛かった状態
で設けられており、施工後の昇温過程において内張材の
熱膨張により、側壁１０２からの押し下げ反力、敷パー
マ層１０３からの押し上げ反力を受ける状態にあるので
、熱膨張率の大きい既存の高耐食性のレンガを内張する
と、湯当たり領域でスポーリングが発生し易くなるばか
りでなく、目地切れ、レンガの抜は落ちや浮き上りが発
生して、地金差し、地金付きを助長し易い状態となる。

このために、高耐食性の材質、即ち、高熱膨張特性を有
する材質に対応した構造が必要である。

本発明者は、種々実験検討して、種々のＡＩＩＺＯＩ系
の底部のレンガ材質における溶鋼での侵食と地金付きと
の関係及びレンガ内温度分布との関係を求めてレンガの
性状及び内張形態について次に述べるような知見を得た
。

（１１アルミナ系レンガの浸潤層はＡ　ｌ　ｚＯｘＯ量
に比例して厚くなる傾向を示すが、マトリックス部の浸
潤が先行して、一部メタルと置換し地金付きを形成して
いた。これに対して、微粒Ｃｒｔ（ｈの添加によって浸
潤の低減が達成され、レンガが多量にＳｉＣを含む場合
、浸潤層が形成されなかった。

（２１Ｃｒ　ｔ　Ｏｓを１５％以上又はＳｉＣを２０％
以上含むＡｌｚＯｓ系し７ガの熱膨張率（ａｔ１０００
℃）は、同量のＡ　１　ｚＯ＋を含有するＡ　Ｉ２２０
３−Ｓｉｎｇ系レンガよりも低い。特に、ＳｉＣを多量
に含む場合のレンガの熱容量が大幅に低下して、熱衝撃
に強く高硬度であった。

（３）第２図に示すように、底部の内張りを入れ底型に
すると共に、側壁２との接触部を傾斜構造とし、敷パー
マ層３を熱膨張率がＯに近いブロックを配置した結果、
昇熱過程での亀裂発生が防止できた。

この結果、従来のアルミナ質レンガに対シ、ＳｉＣもし
くはＣｒｚＯｙを配合することによって浸潤層の形成と
これに伴う地金付きとが解消され、側壁との隅部を特殊
な入れ底構造にすることが有効であると判明した。

本発明は上述の知見に基づいてなされたものであり、第
１にＡ　４２　ｚｏｓ系に１５〜５０％のＣｒ、０３又
は２０〜９０％のＳｉＣを配合することによって、Ａｊ
！ｚ（ｈ系レンガの組織での浸潤層が消滅されて地金付
きの原因を除去するものである。第２に前記化合物（Ｃ
ｒ２Ｏ２、５ｉＣ）の配合によって従来のＡ　１２　ｔ
’ｓ系レンガの熱膨張率を下げて熱衝撃等の損傷によっ
て生じる地金差込み、敷ウェア層の剥離浮上を防止する
ものである。特に、ＳｉＣの使用によって熱容量の小さ
い即ち蓄熱損失の少ない耐火物を内張すすることとなり
、受鋼後の地金付きを回避するものである。第３に、敷
パーマ層における側壁部との接触部を傾斜構造にして敷
パーマ層として溶融石英質のブロックを配し、敷ウェア
層としてはコーナレンガを設けた入れ底構造にすること
によって、中間補修が可能となるものである。

第４に、敷ウェア層と敷パーマ層との中間に断熱層を設
けて断熱性の一層の向上を図り、敷ウェア層の剥離浮上
を防止している。

次に、本発明において限定した理由について述べる。

先ず、Ａ　Ｉ　！Ｏｆｆ系骨材原料にＣｒ、０．の配合
については、その配合量を１５〜５０％の範囲としてい
る。

１５％未満ではＡ　ｌ　２０３骨材表面への被覆が不十
分で良好なマトリックス部が形成されなく、また、５０
％以上ではＣｒ、０１相互の焼結が先行して生じてポー
ラス状になるためである。次にＳｉＣの配合量は２０〜
９０％の範囲としている。２０％未満ではＳｆＣの配合
効果が得られなく、また、９０％を越えると多量な焼成
エネルギーを要すると共に、鋼中酸素によって酸化が促
進される溶損が大となるためである。

上述のようにして、得られるＡ　Ｉ２　ｚＯｉ−Ｃ’ｉ
（ｈ系レンガもしくはＡ　ｊ！　ｚＯｉ−ＳｉＣ系レン
ガは、熱膨張率（ａ’ｔ１０００℃）は０．４〜０．９
％であって、従来のＡ　ｌ　ｔｏｓ系レンガが０．８〜
１．２％であるのに対して相対的に低い。また、比熱の
小さい５ｉＣ（０，１４ｃａ　ｌ／ｇ’ｃ）と＾ｌ　ｚ
Ｏｓ（０，２８ｃａ　１／ｇ”ｃ）　　を配合すること
によって、熱容量は最大５０％も小さくなり蓄熱損失が
大幅に減少する。ただし、この場合は、熱伝導性が高く
なるが、これに対しては、シャモット質しンガと金層さ
せて二層構成レンガとする。二層構成レンガは周知のも
のであるが、稼動面から５０ｍ１１以上の厚さ内でＳｉ
Ｃを配合したレンガであれば、受鋼後の蓄熱損失による
溶鋼凝固即ち、地金付きは解消される。

次に、敷パーマ層と敷ウェア層との内張区分については
、従来のおき底構造のもの（第３図参照）とは異なり、
第１図に示すような入れ底構造のものにして区分する。

敷つェア眉ｌのレンガと側壁２との間隙には、不定形耐
火物４をスタンプ施工し、昇熱時の相互の膨張を吸収さ
せ、熱応力を緩和させる。

なお、３は敷パーマ層であり、８は鉄皮である。

さらに、熱膨張率（ａ　ｔ１０００℃）が１〜２％のＭ
ｇＯ。

Ａ　Ｉ　ＺＯｆｆ＋　Ｍｇ０−Ａ　ｌ　２Ｏｆｆ＋　Ｍ
ｇＯ−Ｃｒ１０３等からなるレンガを内張すする場合、
第２図に示すように敷パーマ層３の側壁２との接触部を
側壁側に向けて立上る１頃斜構造とする。その隅部は、
第２図における左側隔部分に示すように、敷ウェア層１
のレンガと側壁２との間隙に不定形耐火物５をスタンプ
施工するか、又は第２図における右側隔部分に示すよう
に、敷ウェア層１のレンガと側壁２との間隙にコーナレ
ンガ６を嵌め入れて不定形耐火物５を流込み施工して、
熱応力の緩和を促すようにする。

これに使用する不定形耐火物５は市販の材質で敷ウェア
層１又は側壁２と同系統の材質を選択する。

また、敷ウェア層１の裏面と敷パーマ層３との間に、熱
伝導率０．２ｋｃａ　１　／＋−ｈｒ”ｃ以下、圧縮率
２０％以上の断熱層７を２０〜５０１ｍの厚さで設置す
る。

この断熱層７は底部方向への熱放散に対する熱抵抗とす
るものであり、特に敷ウェア層１の熱膨張を吸収させる
ことを主目的としている。具体的には、市販されている
断熱ボード、ガラスウール。

セラミックブランケットを用いる。なお、繰り返し使用
することが可能で、築炉の平面確保が容易である点では
ムライト系ブランケットが有効であった。断熱層７の厚
さが２０鶴以下であると所要の効果が得られず、５０重
１を越えると既存の受鋼能力に制約を与え、レンガ積構
造上において不安定となる。また、熱伝導率０．２ｋｃ
ａ　ｌｔ　１ｍ−ｈｒ　−”ｃ以下。

圧縮率２０％以上とすることにより内張材の厚さを可及
的に薄く出来てかつ断熱効果も得られ、敷パーマ層と敷
ウェア層との熱膨張の干渉が吸収できる。

一方、稼動中の取鍋での敷パーマ層３が敷ウェア層１に
与える熱膨張による反力を解消する上では、敷パーマ層
３は熱膨張係数がＯであることが望ましい。具体的には
溶融石英質の鋳造レンガをか最も適当とする。この溶融
石英質の鋳造レンガは化学的に安定で任意の形状が得ら
れるので、取鍋の鉄皮８の形状に応じた大型ブロック化
も容易であった。

上記のように、Ａ　ｌ　ｚＱ３−ＣｒｚＣｈ系又はＡ　
ｌ　ｚ０３−３ｉＣ系耐火物で取鍋の敷ウェア層１を形
成し、入れ底型の底部構造にすることによって稼動面に
おける浸潤層が大幅に減少する。また、従来の高熱膨張
性材料での内張りにおいても、敷パーマ層３が傾斜構造
となった入れ底型の底部構造にすることによって、その
損傷を大幅に軽減することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について説明する。

第１の実施例としては、Ａ工場の７０Ｔｏｎ取鍋におい
て、敷ウェア層１としてＡＩＪ３７５％とＣｒ、０３２
０％とからなるＡ　ｌ　ｚＯ＋−ＣｒｚＯｓ系レンガを
施工し、通常の操業に組み込み耐用性を追跡調査した。

また、底部の構造は第１図に示すように入れ底構造とし
た。材質の内訳は第１表に示す内容である。

（以　下　余　白） 使用中に敷ウェア層１の目地切れは全くなく、稼動途中
に湯当たり領域（０，５ｍ２）を差し替えて補修した。

この結果、本発明の構造への更新によって、稼動途中に
おける中間修理が３回から１回に減少し、取鍋の寿命が
８０ｃｈから１２０ｃｈに延命できた。

第２の実施例としては、Ｂ工場の１７０７ｏｎ取鍋にお
いて、取鍋の底部の排滓側に高アルミナ系レンガを施工
し、湯当たり側にＡｘ２ｏｉ１８％とＳｉＣ８０％とか
らなる”　ｚ（ｈ−ＳｉＣ系レンガを半月状にして施行
して、この取鍋における耐用性について追跡調査した。

”　ｉｏ＋−５ｆＣ系レンガはシャモットレンガとの二
層構成で、厚み２００鶴のうち、１３０龍までを”　ｚ
（ｈ−ＳｉＣ系レンガで構成した。底部の構造は第１図
に示すように入れ底構造とした。

これらのレンガの材質の内訳は第１表に示す内容である
。取鍋の使用中、異なる材質の境界目地で目切れが認め
られ、稼動途中でこの目切れ部分にスタンプ施工を施し
たが、湯当たり部での異常損傷は全くなかった。この結
果、本発明の構造への更新によって、実質、取鍋の底部
はレンガ差し替えに類する補修を実施し、側壁部の不定
形耐火物領域を継足補修施工しただけでよく、取鍋の寿
命が６０ｃｈから８８ｃｈに延命できた。

第３の実施例としては、Ｂ工場の８０７ｏｎ塩基性取鍋
（ＭｇＯ−ＣｒＪ：＋系）において、取鍋の底部の排滓
側に半月状に、Ａ６，０３６２％＋　ＣｒｚＯｚ　３５
％のＡ　１　ｚＯｓ−Ｃｒ、０３系レンガを施工し、は
ぼ四角形状の湯当たり部分に、Ａｌｔ（ｈ２７％、　Ｓ
ｉＣ７０％のへβ２０３−ＳｉＣ系レンガを敷き、かつ
、湯当たり部分の周囲を含む鋳造側に半月状に高アルミ
ナ質不焼成レンガを施工した。また、底部の断面構造は
第２図に示すような入れ底構造とした。材質の内容は第
１表に示す内容とした。また、敷ウェア層１と敷パーマ
層３との間の断熱層７は、厚さ２５龍のアルミナ質セラ
ミックファイバーのプランケットを配置し、敷パーマ層
３に溶融石英質ブロックを用いた。また、隅部は第２図
に示す右側隔部分と同じ構造とし、コーナレンガ６とし
て＾βｚｏｚ−Ｃｒｚ０３系レンガを差し込み、空隙部
分をＡｌ□０，９２％の高アルミナキャスタブルで充填
した。

使用中の底部稼動面は均一に溶損され、地金付きが発生
しなかった。中間修理は側壁スラグライン部の修理に終
始し取鍋の寿命は６０ｃｈから１３７　ｃｈに大幅に向
上できた。

〔発明の効果〕

本発明によれば、以上述べたように、取鍋の敷ウェア層
の溶損バランスが確保でき、耐用寿命の延長することが
できる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る入れ底型の取鍋底部の内張構造を
備えた取鍋の縦断面図、第２図はその別個を示す取鍋の
縦断面図、第３図は従来の底部の内張構造を備えた取鍋
の縦断面図である。 １・・・敷ウェア層　２・・・側壁　３・・・敷パーマ
層特　許　出願人　　住友金属工業株式会社代理人　弁
理士　　河　　野　　登　　夫手続補正書（自発） 事件の表示 昭和６３年特許願第３１７０１、 発明の名称 入れ底型の取鍋底部の内張構造 補正をする者 事件との関係　特許出願人 所在地　大阪市東区北浜５丁目１５番地名　称　（２１
１）住友金属工業株式会社代表者　新　宮　庚　男

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、取鍋の底部の内張構造において、敷ウェア層を、Ｃ
   ｒ＿２Ｏ＿３１５〜５０％とＡｌ＿２Ｏ＿３５０〜８５
   ％とからなる焼成レンガによって形成したことを特徴と
   する入れ底型の取鍋底部の内張構造。 ２、取鍋の底部の内張構造において、敷ウェア層を、Ｓ
   ｉＣ２０〜９０％とＡｌ＿２Ｏ＿３１０〜８０％とから
   なる焼成レンガによって形成したことを特徴とする入れ
   底型の取鍋底部の内張構造。 ３、取鍋の底部の内張構造において、側壁に接する敷パ
   ーマ層の隅部を側壁側に向けて立上る傾斜構造とし、こ
   の敷パーマ層を溶融石英質焼成耐火物により形成したこ
   とを特徴とする入れ底型の取鍋底部の内張構造。 ４、取鍋の底部の内張構造において、敷ウェア層の排滓
   側をＣｒ＿２Ｏ＿３１５〜５０％とＡｌ＿２Ｏ＿３５０
   〜８５％とからなる焼成レンガで形成し、湯当たり領域
   を含む鋳造側をＳｉＣ２０〜９０％とＡｌ＿２Ｏ＿３１
   ０〜８０％とからなる焼成レンガで張り分けたことを特
   徴とする入れ底型の取鍋底部の内張構造。 ５、敷ウェア層と敷パーマ層の間に厚さ２０〜５０ｍｍ
   、熱伝導率０．２ｋｃａｌ／ｍ．ｈｒ．℃以下、圧縮率
   ２０％以上の断熱層を介在させたことを特徴とする請求
   項１乃至４に記載の入れ底型の取鍋底部の内張構造。