JPH03170611A - 炭素含有耐火物の損耗抑制方法 - 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） 本発明は製鋼、溶融還元など酸素吹錬によって溶融金属
あるいは合金を製造する冶金炉において、他の面では優
れた特性を持つ炭素含有耐火物の酸化性雰囲気での損耗
を抑制するための方法に関する． （従来の技ｖ／Ｉ） 近年、溶融金属あるいは合金の製造において，酸素ガス
は広く用いられている。酸素ガスを炭材が存在する状態
の高温炉内に吹き付けると、炭材の燃焼によって高温が
得られ、鉱石還元用あるいはスクラップ溶解が、電力の
ように高価な土ネルギーによらずに行なえること，また
、炭素を含有する溶融金属あるいは合金に酸素を吹き付
けると脱炭を行い、かつその際発生する熱を溶融物の加
熱に効率的に用いることが出来るからである。しかし、
酸素ガスを用いることによって冶金炉の耐火物、特に溶
融物層よりも上の空間の耐火物に対する負荷が大きくな
っているのは否めない事実である． 冶金炉用の耐火物としては、スラグの侵食への耐久性、
および酎スポーリング性の点からマグカーボンやアルミ
ナグラファイトのような炭素含有耐火物が広く用いられ
るようになってきている。

しかし、この種の耐火物は炭素分が燃焼してしまうと、
スラグに対する抵抗が急激に低下するという欠点があり
、酸素吹錬を行なう冶金炉では炭素の燃焼が耐火物の損
耗を律速しでいる。したがつて，特に酸素原単位の大き
なプロセスにおいては耐火物の損耗抑制が重要な問題で
ある。

炭素含有耐火物中の炭素の燃焼は温度と酸素分圧に依存
する。温度を下げるとともに酸素分圧も下げるという観
点から耐火物にパイプ状の穴をあけてそこにガスを吹き
込むという方法が提案されている。この方法によると耐
火物の冷却の効果は期待できるが、耐火物損耗抑制効果
は十分でないという問題があった。

（発明が解決しようとする課題） 酸素吹練を行なう冶金炉において溶融物よりも上部の空
間の内張りとして用いた、他の面では優れた性能を持っ
ている炭素含有耐火物の損耗を十分に抑制することを目
的とする。

（課題を解決するための手段） 酸素吹練を行なう冶金炉において、溶融物の上部空間に
内張りとして用いた炭素含有耐火物に、第１、図に示す
ように高さに対して横の長さが５倍以上のスリット状の
空隙を設けて、酸素吹＃操業中はそこから窒素などの非
酸化性のガスを３〜３５Ｎｍ／ｓｅｃの範囲の流速とな
るように吹き込む。

（作用） 耐火物を通して窒素などの非酸化性のガスを炉内に吹き
込むと、耐火物の中を通る間に耐火物の冷却が行なわれ
、結果的に耐火物の表面温度が低下する．また、非酸化
性のガスが炉内にはいるとそれによって酸素分圧が低下
し、両者相まって、耐火物の損耗が低減されることにな
る。窒素のような非酸化性ガスの吹き込み量が多いほど
、耐火物損耗抑制効果は大きくなるが，一方、プロセス
全体として見た場合には，窒素のようなガスの吹き込み
量が多くなる程，冶金炉内での熱効率が低下すること、
排ガスが窒素によって希釈されるので、単位ガス当たり
の発熱量が低下することなどの好ましくない効果を伴な
うことになるため、できるだけ少ない量の吹き込みによ
って、目的とする耐火物損耗抑制効果を得ることが工業
的には重要である。

そこで『酎大物損耗抑制効果指数』という特性値を導入
して、ガス吹き込みの適正条件を検討してみた。ここで
ｒ耐大物損耗抑制効果指数』とは耐火物損耗抑制量を吹
き込んだ窒素などの不活性ガス量で割ったものを指数化
したものである。

第２図は、この指数に及ぼす空隙の形状の影響を示す。

空隙の形状をＩＩＩ（Ｗ）と高さ（ｈ）との比で表わす
と、その比が５以上の場合に耐火物損耗抑制効果が大き
くなることがわかる。この結果は次のように説明される
。すなわち、炉内張り全体をマクロ的に見た場合、空隙
の幅が大きいほど，吹き出した窒素などの不活性ガスが
効率的に耐火物表面近くの酸素分圧を下げるために、耐
火物の中の炭素の燃焼が抑制され、結果的に耐火物の損
耗抑制が効率的に行なわれることになるからである。

第３図は，　　ｔ＋／ｈ＝２３のときにスリット状の空
隙から炉内にふきこまれる窒素ガスの流速（Ｎｍ／ｓｅ
ｃ）と、耐火物損耗抑制効果指数の関係を示す。流速が
３〜３　５　Ｎｍ／ｓｅｃの範囲内にある場合に、最も
効率的に耐火物損耗抑制効果が得られることがわかる。

その理由については次のように説明出来る。すなわち、
吹き込みガス流速が小さすぎると、耐火物内を通過する
途中でのガスの冷却効果が小さくなり、結果的に耐火物
の表面近くの温度が低下しないこと、また，炉内のスプ
ラッシュなどが空隙に付着するのを防止する効果が小さ
くなるために、結果として吹き込まれるガス量の分布が
安定しなくなることが、耐火物損耗の抑制が困難となる
理由である。一方、吹き込みガス流速が大きすぎると、
耐火物に対する冷却効果は発揮されやすいが、吹き込ま
れたガスが炉の内部の方まで進み，耐火物壁にそって上
がるガスの割合が小さくなるため、吹き込まれたガスに
よる耐火物近傍の酸素分圧低減効果は小さくなる。その
ため、耐火物の損耗を抑制できなくなる。

（実施例） 耐火物としてアルミナーカーボンレンガを用いた転炉に
おいて、２０，０００Ｎｒｎ’／ｈで酸素を上吹きし、
１，ＯＯＯＮ％／ｈで窒素を底吹きしながら、鉄鉱石と
石炭を投入して銑鉄を製造した。

本発明の方法においては、第１図に示したように、１は
耐火物の稼動面側で２はガス吹き出し口の空隙である．
炉の上部（高さ方向で上側１／２以上の部分）のレンガ
（断面は１５０ｎ＋＋ｎＸ１５０冊で深さ方向が５００
ｕ＋ｍ）１個についてその中心部に高さ（ｈ）１ｍｍＸ
ｌｔｌｉｒ（ｗ）９　０ｍｎ＋のスリット状空隙をｌ本
設け、そこに窒素を１　！ｌ　／ｓｅｃの割合で流した
。このときの炉上半分の耐火物の平均損耗速度はＱ．９
ｍｎ＋／ｈであった。

比較例としてスリット状の空隙がない場合を調査した結
果、耐火物平均損耗速度は３．３ｎａ／ｈであり、大幅
に低減できた。また、前述のパイプ状空隙をレンガに設
けた場合（レンガ１個に内径４ｍのパイプ状空隙を３本
設け、そこに窒素を１Ｑ／ｓｅｃで流す）には平均損耗
速度が１　．　５　ｎｕ　／　ｈとなり、同様に本発明
はこの場合よりも低減できた。

なお，本発明による方法では、炉全体での窒素の吹き込
み量が２，８００Ｎｍ’／ｈであり、排ガス総量の約６
％を占めているに過ぎない。

以上のように、耐火物損耗抑制に対して比較的少ないガ
ス吹き込みにより大きな効果が得られているのが本発明
の特徴である。

（発明の効果） 本発明を実施することにより、酸素吹錬によって耐火物
に負担がかかる条件で操業される冶金炉の耐火物損耗を
大幅に低減し、その結果、溶鋼、溶銑なと溶融金属ある
いは合金などの製造コストを低減することができるため
、工業的に非常に有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施に用いるスリット状の空隙を設けた
耐火物の１例を示す。 第２図は、耐火物に設けた空隙の４１ｉｒ（ｗ）と高さ
（ｈ）の比に対する耐火物損耗抑制効果指数（Ｉｉｔ大
物損耗抑制量／吹き込みガス量）の関係を示す。 第３図はスリット状の空隙から炉内に吹き込まれる窒素
ガスの流速（Ｎｍ／ｓｅｃ）と耐火物損耗抑制効果指数
の関係を示す。 第 １ 図 カスの【セ本しＤ 第 ２ 図 ／θ　　　／．ｆ２θ　　　ＺＳ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　酸素吹錬を行なう冶金炉において、溶融物の上部空間
   に内張りとして用いた炭素含有耐火物に、高さに対して
   横の長さが５倍以上のスリット状の空隙を設けて、操業
   中はそこから窒素などの非酸化性のガスを３〜３５Ｎｍ
   ／ｓｅｃの範囲の流速となるように吹き込むことを特徴
   とする炭素含有耐火物の損耗抑制方法。