JPH0428765B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は転炉の炉壁構造に関し、さらに詳細に
は耐火物炉壁の耐用を向上させ、その寿命延長を
可能にする転炉の炉壁構造に関する。 一般に、転炉の炉壁構造は、鉄皮の内側に、一
炉代稼動後常に取り替えるウエアライニング層
と、数炉代または数年に亘つて使用されるパーマ
ネントライニング層とを設けた構成となつてい
る。このウエアライニング層を構成する耐火煉瓦
としては、耐食性のドロマイト質あるいはマグネ
シア質の塩基性焼成耐火煉瓦が一般に使用され
る。ところが、この塩基性耐火煉瓦は昇温、稼動
時の熱により膨張する性質を有しているため、熱
膨張によりスポーリングを生じる虞れがある。そ
こでこのスポーリングを回避するために、ウエア
ライニング層は、角煉瓦間にある程度の余裕を残
して築造される。また、一般にこれらの塩基性耐
火煉瓦は水分に対して消化する性質を持つている
ため、通常の目地用モルタルを使用することがで
きず、煉瓦間の結合なしで築炉されることが多
い。 しかしながら、転炉では、炉稼動前に出鋼口周
囲の築造を行ない、また昇温用コークス投入時等
には炉を傾動させあるいは炉に振動を与える等の
ことがあるので、上記のように煉瓦間の結合を行
なわない場合にはずれを生じ易い。このずれを生
じたまま昇温し稼動させると、煉瓦の残寸が大き
い間は耐火煉瓦の熱膨張による円周方向の迫りラ
イニング層が保持されるため問題はないが、煉瓦
の残寸が少なくなつたときには迫り力が弱くな
り、炉の傾動やスクラツプ装入時等の振動により
煉瓦が抜け落ちることが多い。いつたん煉瓦の脱
落が生じると、その周囲のライニングが緩み、抜
け落ちが拡大されることになり、吹付補修量を増
大させるのみならず、炉寿命を短縮することにも
なる。この傾向は、転炉の傾斜部すなわち絞り部
において特に顕著である。 そこで、ウエアライニング層とパーマネントラ
イニング層との間にスタンプ材または可塑性およ
び接着性を有する成形耐火材を挿入することによ
り煉瓦脱落を防止する方法が提案されている。し
かしながら、スタンプ材を使用する方法では、炉
稼動前に十分な接着力が発現されず、煉瓦のずれ
を十分防止することはできない。また、ウエアラ
イニング層とパーマネントライニング層との間隙
は狭く、従来のスタンプ材では十分な流動性を有
しないためこの間隙に十分充填することは困難で
あつた。一方、後者の成形耐火材を使用する方法
の場合には、熱間での接着性はともかく、稼動前
の冷間では接着力が不十分なため結局煉瓦のずれ
を十分に防止することができなかつた。 さらに、上記したように、従来、ウエアライニ
ング層は通常煉瓦間の結合なしで築造されている
ため、目地部分からの地金侵入を防止することが
できず、溶鋼流出の原因となることがあつた。そ
こで、スタンプ材または目地材としてタール・ピ
ツチ系のものを使用することも行なわれている
が、タール・ピツチ系のものでは稼動時の高熱に
よりタール分が揮発すると砂状となり、強度およ
び接着性がなくなつてしまい、あまり効果がなか
つた。 本発明の発明者は、上記点に鑑みて、転炉炉体
の耐用を向上させるためには煉瓦の脱落を防止す
ることが先ず必要であり、煉瓦脱落を防止するた
めには特にライニング築造後昇温稼動までの間の
煉瓦のずれを防止することが有効であると考え、
種々研究した結果、鉄皮またはパーマネントライ
ニング層とウエアライニング層との間に、十分な
流動性を持ち、施工後常温硬化性を有し、さらに
硬化後は常温での保形性および接着性のよい充填
材から形成される一体構造の耐火材層を配設する
ことにより、煉瓦のずれを有効に防止することが
でき、さらにウエアライニング層の目地部分から
の地金侵入を防止することができることを知見
し、本発明を成すに到つた。 すなわち、本発明は、転炉炉体において、鉄皮
またはパーマネントライニング層とウエアライニ
ング層との間に、塩基性耐火材に対して、フエノ
ール樹脂が５〜30重量％、ラクトン類が２〜20重
量％を添加した充填材により形成される不定形耐
火物層を設けたことを特徴とするものである。 本発明に使用する充填材は、塩基性充填材を主
材とし、これに熱硬化性樹脂、特にフエノール樹
脂とラクトン類を添加して調製され、常温硬化性
を有し、施工性が良好であり、かつ常温から高温
までの接着性を有するものである。 従来、常温硬化性を有する不定形耐火物では結
合剤として水硬性アルミナセメント、粘土、リン
酸塩等を使用しているが、流し込み材として使用
する場合には施工性を改善するために多量の水分
を付加する必要があり、塩基性耐火材を使用する
転炉炉体に用いることはできなかつた。このた
め、水分を必要としない結合材としてタール・ピ
ツチ形のものまたは熱硬化性樹脂を使用すること
が提案されているが、これらは常温では硬化しな
いため、別途常温硬化性を付与する手段をとらな
ければならず、通常は熱硬化性樹脂に硫酸、パラ
トルエンスルホン酸等の硬化剤を添加する酸硬化
法が採られていた。ところが、この方法は、一般
に液状の熱硬化性樹脂をウエツターとして使用
し、カーボンボンドの生成という点からは理想的
な方法ではあるが、パラトルエンスルホン酸、ベ
ンゼンスルホン酸、硫酸、リン酸等の強酸を使用
するため、中性または酸性の耐火材に対しては適
用できても、マグネシア、ドロマイト等の塩基性
耐火材には適用できなかつた。すなわち、塩基性
耐火材の場合には、硬化剤としての上記各強酸が
耐火材と中和反応を起すため、硬化に長時間を要
し、あるいは硬化が進行しない等の現象を生じ
る。本発明に使用する充填材は上記の従来充填物
の欠点を解消するものである。 本発明に使用する充填材の主材である塩基性耐
火材は、電融マグネシウム、焼結マグネシア等の
各種マグネシア耐火材、安定化ドロマイト、合成
ドロマイト等の各種ドロマイト耐火材等の１種ま
たは２種以上であり、さらにこれらに黒鉛、炭化
ケイ素等の炭素質物質の紛状または粉状物を併用
したものが好ましい。 充填材に添加する熱硬化性樹脂としては、フエ
ノール、フラン、エポキシ、メラミン等の各種樹
脂やヘキサメチレンテトラミンを添加することに
よつて熱硬化性となる熱可塑性樹脂等が使用し得
るが、フエノール樹脂およびフラン樹脂が特に好
ましいが、フラン樹脂は経済的に用いることがで
きないので、結果としてフエノール樹脂が用いら
れる。このフエノール樹脂は、これを主体とする
限り、前述の他の熱硬化性樹脂、ピツチ、樹脂状
ピツチ、有機溶剤などを組み合わせて使用するこ
ともできる。 フエノール樹脂の使用量は、塩基性耐火材に対
して５〜30重量％、好ましくは７〜25重量％であ
る。フエノール樹脂の量が５重量％に満たない場
合には、接着性が不足したりカーボンボンドが十
分生成しないため、得られた施工体の強度が不十
分となる。30重量％を越える場合には揮発分が多
くなつて熱処理後の施工体の物性や耐食性が低下
して好ましくない。 充填材にさらに添加するラクトン類としては、
β−プロピオラクトン、γ−ブチロラクトン、テ
トロン酸、ピバロラクトン等があり、これらを１
種または２種以上組み合わせて使用する。 ラクトン類の使用量は、耐火材に対して２〜20
重量％、好ましくは３〜18重量％である。２重量
％未満の場合にはフエノール樹脂の常温硬化性を
十分に発揮できず、長い硬化時間を必要とし、ま
た硬化後の強度あるいは加熱時の施工体の保形力
が不足する。20重量％を超える場合には得られる
施工体の物性や耐食性が劣り、好ましくない。 充填材の各成分は、使用に先立つて例えばモル
タルミキサー等により約３〜５分間混練される。
上記各範囲の使用量で調製される充填材は通常２
〜３時間の作業可能時間を有し、硬化には約10〜
20時間を要する。したがつて、炉内のウエアライ
ニング築造作業の新工場体に合わせて適宜充填材
を調製するようにすればよい。 上記のようにして得られる本発明の充填材の利
点は次の通りである。 (1) 常温硬化性を有するとともに施工性に優れて
いる。 (2) 従来の充填材のように多量の水を使用しない
ので、乾燥時の爆裂および亀裂の発生がない。 (3) 常温から高温まで安定した強度および接着性
を有しており、施工体の保形性に優れている。 (4) 流動性に優れているため、施工が簡便である
とともに狭い間隙にも施工することができる。 (5) 施工性を与えるウエツター（液分）がカーボ
ンボンドを形成するため、高温度での曲げ強度
がセラミツクスボンドに比べて大きいばかりで
なく、耐熱スポーリング性に優れている。 (6) カーボンボンドを形成するため、溶鋼やスラ
グに濡れにくく、耐食性に優れている。 (7) 鉄皮、煉瓦等への接着性に優れている。 (8) 合成ドロマイト等の消化性耐火材に対しても
使用できる。 次に、本発明に係る転炉の炉壁構造の築造方法
について説明する。 まず、転炉の炉底部Ａにパーマネントライニン
グ用煉瓦を積み上げた後、鋼浴部Ｂ、炉腹部Ｃお
よび絞り部Ｄにおいて、鉄皮１の内側にたとえば
焼成ドロマイト煉瓦によりパーマネントライニン
グ層２を築造する。次いで、パーマネントライニ
ング層２の内側で、構築後の内径が所定寸法とな
るような位置に、たとえば焼成マグネシア煉瓦に
よりウエアライニング層３を築造し、パーマネン
トライニング層２とウエアライニング層３との間
隙４に上記方法により調製した充填材を流し込
む。流し込み深さは、作業性を考慮すれば500〜
1000mm程度が適用である。したがつて、ウエアラ
イニング層３を500〜1000mm程度築造する毎に、
パーマネントライニング層２との間隙４に充填材
を流し入れる。必要であれば棒状バイブレータを
使用して充填を促進させることもできる。このよ
うに、ウエアライニング層３の築造と充填材の流
し込みを交互に繰り返しながら転炉の炉壁を構築
する。 パーマネントライニング層２を新らたに設けな
い場合、たとえば残存するパーマネントライニン
グ層を残したまま築炉する場合にも本発明の炉壁
構造を形成することができる。すなわち、残存す
るパーマネントライニング層２の内側の所定位置
にウエアライニング層３を築造し、ウエアライニ
ング層３とパーマネントライニング層２との間隙
４に充填材を流し込むことにより、本発明の炉壁
構造を得ることができる。この場合、本発明に使
用する充填材は流動性に富んでいるため、損耗し
て凹凸の生じたパーマネントライニング層２をそ
のまま使用していても、従来のようにパツチング
材により凹凸を修正したり一部張り替えを行なう
必要がなく、施工が簡便である。 また、転炉の傾斜部である絞り部Ｄはもともと
煉瓦の脱落が生じ易い箇所であるが残存量が少な
くなつて円周方向の迫り力が弱くなると、炉内の
温度変化による膨張や収縮、スクラツプおよび溶
銑装入等による振動により一層脱落が起り易い。
このため、転炉炉壁において、特に絞り部Ｄにお
いて、ウエアライニング層３と鉄皮１との間に直
接不定形耐火材層を形成させることにより、ウエ
アライニング層３の煉瓦を鉄皮１に緊密に接着さ
せるようにしてもよい。この場合、鉄皮１と不定
形耐火材層の接着をより竪固なものとし、この耐
火材層を介してより竪固にウエアライニング層３
の煉瓦を保持するために、鉄皮１の内表面にスタ
ツドを溶接し、ウエアライニング層３との間の上
記スタツド配設箇所に充填材を流し込むようにし
てもよい。 上記のようにして築造された炉壁構造は次の効
果をもつものである。 (1) 施工後常温において接着性および保形性を発
現することができる充填材を使用しているの
で、炉稼動前の振動等による煉瓦のずれが防止
でき、これに起因する煉瓦の脱落を避けること
ができる。 (2) 高温においても接着性や保形性に優れた強固
な不定形耐火物層を形成しているので、ウエア
ライニングの残寸が少なくなつても煉瓦の脱落
がなく、このため吹付け補修を低減でき経済的
である。 (3) 接着性や保形性に優れ、強固で高耐食性の不
定形耐火物層を配しているため、ウエアライニ
ングが損耗しても十分使用に耐えることがで
き、煉瓦の脱落防止と相まつて炉寿命を延長す
ることができる。 (4) ウエツターとしてラクトン類を含有した充填
材を使用しているので、施工後、ライニングの
煉瓦組織内に侵入し易く、充填材による不定形
耐火物層と煉瓦との結合が緊密となり、炉稼動
中強固な炉壁構造を構成することができる。 (5) 常温硬化性を有するレジンボンドからなる不
定形耐火物層を形成しているため、ウエアライ
ニング層の煉瓦の熱膨張を吸収しスポーリング
を防止することができる。 (6) 不定形一体構造の耐火物層を配したので、煉
瓦目地部分からの溶鋼の侵入を防止し、溶鋼流
出を避けることができる。 (7) また、パーマネントライニング層に損耗があ
つてその表面に凹凸を生じているような場合に
も、残存分をそのまま活用することができるの
で煉瓦取替え費用を大巾に節減することができ
る。 次に、本発明の効果を実施例により説明する。
なお、実施例中に記載する部および％はすべて重
量部および重量％である。 実施例 １ 粒度調製したマグネシア90部とグラフアイト10
部よりなる耐火材に対して第１表に示した量の液
状レゾール型フエノール樹脂（粘度90cp、PH6.8）
または紛状レゾール型フエノール樹脂とβ−プロ
ピオラクトンを添加し、モルタルミキサーで約３
分間混練して充填材を得た。 この充填材を第２図に示すように焼成ドロマイ
ト煉瓦と焼成マグネシア煉瓦の間隙（約30mm）に
流し込み、接着強度測定用の試料とした。なお、
この接着強度は、第３図に示す方法で曲げ強さを
測定することによつてその強さの目安とし、その
結果を第１表に示す。 この不定形耐火物の作業可能時間と硬化時間の
測定を行なつた結果を第１表に示す。 なお、作業可能時間とは、JISR5201に定めら
れたモルタルフロー試験器を使用し、混練後一定
時間ごとにフリーフロー値を測定し、その値が
150mm以上を示すまでの時間とした。また硬化時
間は混練流し込み施工した試料の硬度を新東工業
製のグリーンハードネステスターを使用して測定
し、その値が80以上を示すまでの時間とした。 なお、比較例として、フエノール樹脂の硬化剤
としてパラトルエンスルホン酸１％を使用した以
外は実施例と同様にして得た充填材（比較例１）、
実施例と同様の耐火材にタール4.5％、ピツチ2.5
のタール系スタンプ材（比較例２）を実施例と同
様の方法で試験を行い、さらにフエノール樹脂ま
たはラクトン類が本発明の範囲より逸脱する場合
（比較例３〜５）について同様の方法により試験
を行つた。その結果を第１表に示した。

【表】

【表】 表からも明らかなように、本発明に係る充填材
を使用したものは、常温から高温までの領域にお
いて比較例品よりも優れた曲げ強さを発現してお
り、強固な接着性を有することがわかる。 実施例 ２ 粒度調製したMgO88％とグラフアイト８％に
対して、液状レゾール型フエノール樹樹（粘度
90cp、PH6.8）80％、β−プロピオラクトン20％
を添加し、モルタルミキサーで約３分間混練して
充填材を調製した。 70t転炉において、一炉代使用後のウエアライ
ニング層を撤去した後、新らたに所定位置にウエ
アライニング層を築造しながら、鋼浴部および炉
腹部におけるウエアライニング層と残存パーマネ
ントライニング層間の間隙に、上記充填材を流し
込み、同様に絞り部における鉄皮とウエアライニ
ング層間に充填材を流し込んだ。充填材の使用量
は4.2tであつた。 上記のようにして補修した転炉を110日間稼働
させた。炉回数（寿命）は1582回であつた。 稼動終了後の炉内状態を調べたところ、上記充
填材により形成された一体構造物は全般的に施工
時とほとんど変化のない状態で残存しており、最
大残存厚みは160mmあつた。また、パーマネント
ライニング層への付着は強固であつた。 上記の充填材の一体構造物の物性を調べたとこ
ろ、操業時のウエアライニング層の熱膨張等によ
る圧縮で、第２表に示すように施工時に比べ却つ
て物性値が向上していることが判つた。

【表】 この補修方法により、パーマネントライニング
層煉瓦の使用量を平均25tから7tにまで減少する
ことができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る転炉の炉壁構造の略縦断
面図、第２図は接着強度（曲げ強さ）測定試料を
示す略斜視図、第３図は曲げ強さ測定方法を示す
略断面図である。 １……鉄皮、２……パーマネントライニング
層、３……ウエアライニング層、４……間隙、１
０……焼成マグネシア煉瓦、１１……焼成ドロマ
イト煉瓦、１２……不定形耐火物層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 転炉炉体部において、鉄皮またはパーマネン
   トライニング層とウエアライニング層との間に、
   塩基性耐火材に対して、フエノール樹脂が５〜30
   重量％、ラクトン類が２〜20重量％を添加した充
   填材により形成される不定形耐火物層を設けたこ
   とを特徴とする転炉の炉壁構造。