JPH0649892B2

JPH0649892B2 - 製鋼炉用ガス吹込耐火物成形体の製造法

Info

Publication number: JPH0649892B2
Application number: JP3093441A
Authority: JP
Inventors: 成人木村; 輝之長谷川
Original assignee: JFE Engineering Corp
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1991-03-30
Filing date: 1991-03-30
Publication date: 1994-06-29
Anticipated expiration: 2009-06-29
Also published as: JPH04218611A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は製鋼炉用のガス吹込耐火
物成形体の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、転炉をはじめとする製鋼炉におい
て、精錬処理、脱ガス、撹拌などの目的のため、主とし
て底部にガス吹込耐火物を設け、溶融金属中に各種ガス
を吹き込むことが知られている。このようなガス吹込耐
火物を用いた製鋼炉におけるガス吹込では、次のような
条件が必要とされる。必要とされるガスを安定して吹
き込むことが可能であること（漏れのないこと）ノズ
ルの溶損が少なく、製鋼炉の耐火物の寿命と同程度の耐
用性が有ること製鋼炉であるため、比較的大流量でガ
スを流せることガス種の選択範囲が広く、安価なガス
の適用も可能であること

【０００３】従来、ガス吹込用耐火物成形体としては以
下のものが知られている。（１）使用される耐火物の原料粒度を調整し、成形焼成
して製造される多孔質構造の耐火物。（２）焼成中に焼失する材料と粒度調整された耐火物原
料を混合し、成形、焼成した多孔質構造の耐火物。（３）取鍋用のガス吹込耐火物として、耐火性材料に
紙、木などの可燃性の細長い材料を埋め込んで成形し、
焼成により上記材料を焼失させることにより、使用面か
らその背部まで直線的に貫通する通孔を形成させた耐火
物。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの耐火
物には次のような問題がある。まず、（１）、（２）の
耐火物の場合、ガスの通気方向を一定方向に製造するこ
とは困難であり、その耐火物の通気方向はランダムであ
る。このため希望するガスの吐出面およびガスの供給面
以外の面、つまり側面は非多孔質の耐火物あるいはシー
ル材などにてガスの吐出を止める必要がある。また、こ
れらの方法で製造された多孔質耐火物は粒度の調整によ
って多孔質としているため結合組織が脆弱となり、この
ためガスの吐出量に制限があり、大容量の通気性を得る
ことは困難である。さらに、構造上ガス通過孔の形は一
定でなく、かつ大小がある。このためガス吹込圧力の増
減によってガスの通過する部分が変化し、一部には溶鋼
が浸潤し、時としてカサブタ状に剥離するため、耐火物
全体が多孔質であることと合わせて溶融金属による損傷
が大きく、長寿命を得ることができない。そして、出口
の位置とガス通路断面積が不定なことから、ガス気泡の
径や気泡密度に不均一性を生じ、同一ガス流量での撹拌
にもムラが生じる。

【０００５】一方、上記（３）の耐火物は、上述したよ
うな問題点は解決できるものの、次のような大きな問題
点を有している。（イ）耐火物材料は、成形した場合、内部に亀裂が生
じることが避けられず、加えて使用時に繰り返し受ける
熱履歴のため新たに亀裂を生じる。このような亀裂は当
然通孔の内面にも生じ、この亀裂からガスがリークす
る。特に、製鋼炉の場合、ガス吹込耐火物は炉の寿命分
だけ使用（転炉の場合１０００〜３０００回程度の使
用）されるため、通孔内面に新たに生じる亀裂によるガ
スリークの問題は取鍋等に較べはるかに大きい。取鍋の
場合には１回使用毎に補修が可能であり、また同じく耐
火物の交換も可能である。また、耐火物はそれ自体通気
性があるため、亀裂以外の通孔内面からのガスリークも
避けられない。このようなガスリークはガスの無駄とな
るばかりでなく、炉側の耐火物の隙間を伝わって漏れ出
し、耐火物を傷める原因ともなり、溶融金属内に吹き込
まれない場合には、冶金的にも何ら効果はない。（ロ）耐火物の熱膨張、収縮により通孔が変形し、そ
のガス通気性に支障をきたす場合がある。上述したよう
に製鋼炉のガス吹込耐火物は、炉の寿命分だけ繰り返し
使用されるため、熱膨張、収縮の繰り返しにより通孔の
ガスの通りに大きな支障を生じるおそれがある。（ハ）第４図に示すように、通孔にガスを流すために
鉄皮８を取付け空気溜め９を作る必要があるが、鉄皮８
と耐火物６との間をどのようにシールしても、その隙間
からのガスリークが避けられない。特に、鉄皮と耐火物
の熱膨張差により大きな隙間が生じてしまい、大量のガ
スリークを生じる。また、第４図に示すように鉄皮８が
容易に溶損し、そこからガスリークを生じる。製鋼炉で
は取鍋に較べガス供給量及びガス圧力がはるかに高いこ
とから、以上のようなガスリークは製鋼炉の場合大きな
問題となる。（ニ）酸化性ガス（ＣＯ₂、空気、酸素等）が使用さ
れると、耐火物中の炭素、バインダー、ＭｇＯ、ＣａＯ
等と反応して通孔の内面が損傷し、耐火物を早期に損耗
させてしまう。このため、事実上、不活性ガスしか使用
できない。

【０００６】そして、このような耐火物の製造法自体に
は次のような問題がある。（イ）紙、木などの焼失する材料の強度は一般に低い
ため、成形時の加圧により容易に変形し、焼成後形成さ
れる貫通孔を一定径とすることが困難である。（ロ）
焼失材料は焼成時に揮発成分やガスが発生するため、焼
成時に亀裂が発生したり、焼失時に残渣が生じ、完全な
貫通孔を得ることが困難である。特にこの技術は、取鍋
等のガス吹込量の少ない耐火物を対象として開発された
ものであり、転炉底部に使用するような大型（長さが長
い）形状での製造は極めて困難である。（ハ）焼失材料を使用して通孔を設けるため必ず焼失
温度以上に焼成する必要があり、不焼成耐火物や焼成し
ないキャスタブル等の鋳込み品に適用することができな
い。（ニ）これらの問題のために一定面積にできるだけ多
くの均一な通孔を設け、大容量のガス吹込量を得たいと
いう要望に対して制限がある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者等はこのような
従来の諸問題を解決すべく種々の研究の結果、本発明の
開発に成功したものであり、本発明の特徴とするところ
は、内径が０．１〜５ｍｍの直管状の金属管を成型枠内
に密な状態に多数配設し、該成型枠内に非多孔質耐火材
料を充填して加圧成形または鋳込成形することにより、
前記金属管により構成される使用面から背部に至る多数
の貫通孔を有し、且つ該貫通孔の端部が耐火物使用面の
略全体に密な状態で分布した耐火物成形体を得るように
したことにある。

【０００８】耐火物中の貫通孔を形成すべく成型枠内に
配設される金属管の横断面形状は円形、楕円形または多
角形等とすることができるが、その径は溶融金属中のバ
ブリング効果などより見て０．１〜５ｍｍが適当であ
り、このため上記金属管の内径は０．１〜５ｍｍ範囲の
ものとする。

【０００９】これを具体的に説明すると、製鋼炉（転
炉）に適用するガス吹込耐火物を通して吹き込まれるガ
ス量は、０．０２Ｎｍ³／ｍｉｎ．ｔ〜２．００Ｎｍ³／
ｍｉｎ．ｔと大流量である。これは、短時間に溶洗
（〔Ｃ〕＝４．５％）から溶鋼（〔Ｃ〕＜０．１０％）
へと精錬させるために溶鋼を強撹拌させ、精錬用酸素と
溶鋼、スラグと溶鋼の反応を促進させる必要があるから
である。また、製鋼炉（転炉）に要求されるガス吹込耐
火物の寿命は炉一代であって、その使用回数は１０００
〜３０００回にも及び、このため、その耐火物の長さも
５００〜１５００ｍｍとなっている。したがって、製鋼
炉におけるガス吹込耐火物は、大流量の通気性が必要で
あり、また耐火物の長さが長いことからガス圧力も必然
的に高くなる。そして、このようなガス吹込耐火物では
大流量のガスを流すため、貫通孔の径が０．１ｍｍ未満
では配管抵抗が大きくなって２０００ｋｇ／ｃｍ²以上
のガス圧が必要となり、このような高いガス圧は工業的
にも不利なものとなる。

【００１０】また、貫通孔はその径が大きい方が大流量
のガスを流す上では有利ではあるが、大き過ぎると溶鋼
が侵入し、貫通孔を閉塞してしまう。移動して使用さ
れ、その移動中はガス底吹きを中止せざるを得ない取鍋
に対し、製鋼炉は固定位置で使用されるため溶鋼の入っ
ている間は断えずガスを流すことが可能であり、このた
め上記貫通孔の径はある程度大きくすることができる。
しかし、径が５ｍｍを超えると常時ガスを流しつづけて
いても貫通孔内に徐々に溶鋼が侵入して、最後には閉塞
してしまう。このため貫通孔の径は５ｍｍをその上限と
する。

【００１１】本発明法により製造される耐火物成形体
は、主として炉底部に取付けられる。貫通孔を形成する
各金属管は、耐火物背部側において空気溜め用のボック
スに接続され、この空気溜めを通じ、貫通孔にガスが供
給される。貫通孔内壁は金属管であるため、ガスは孔内
面からのリークを生じることなく炉内に流される。また
同様の理由で、耐火物に亀裂が発生したり、耐火物の熱
膨張、収縮が繰り返されても、貫通孔内面からのガスリ
ークや貫通孔の変形等が防止され、貫通孔の通気性が確
保される。また、貫通孔を形成する各金属管は、その内
部を流通するガスにより冷却されるため、その溶損も適
切に抑えられる。

【００１２】また特に、本発明法で製造される耐火物成
形体は、耐火物内部に多数の金属管が密な状態に配さ
れ、これにより多数の貫通孔を有しているため、耐火物
成形体の背部側に空気溜め用のボックスを設けることに
より大量のガスを炉内に吹き込むことができ、これを炉
底に数個程度配設するだけで、製鋼炉で必要とされる大
流量の撹拌ガスを炉内に安定して吹き込むことができ
る。

【００１３】

【実施例】第１図及び第２図は本発明により製造される
製鋼炉用ガス吹込耐火物成形体の一例を示すもので、１
は非多孔質耐火材料、２は耐火物の使用面、３は同じく
背面である。耐火物材料１内にはその使用面から背面３
にかけて直管状の多数の金属管５が配され、この金属管
５により多数の貫通孔４が形成されている。第１図に示
されるように、金属管５は、それらの端部が耐火物使用
面（上面）の略全体に密な状態で分布する程度に、耐火
物材料１内に多数配されている。本実施例では、計３６
本の金属管５が、それらの端部が耐火物成形体上面の略
全体に等間隔で密な状態で分布するようにして、耐火物
材料内に配されている。

【００１４】本発明法によりこのような耐火物を製造す
る場合、上記金属管５を成型枠内に密な状態に多数配設
し、非多孔質耐火物材料１を充填して加圧成形または鋳
込成形する。加圧成型方法としては、成型枠内に初めに
少量の耐火性煉土を充填して加圧し、しかる後、貫通孔
形成部材たる多数の金属管５を所定間隔で密に配置し、
その上にさらに前記煉土を充填して加圧する方法を繰り
返し行う多段加圧成型方式が好ましいが、別法として、
金属管５が加圧時の煉土の移動と共に移行するように該
金属管両端の保持方法を配慮した１回の加圧方式で行う
こともできる。このようにして製造された成形体は使用
する耐火性煉土の種類によって焼成しまたは焼成するこ
となく製品とする。

【００１５】このような本発明製造法によれば、金属管
５は成型時の加圧によっても変形しないため、耐火物成
形体に溶融金属接触面から背部まで直線的に貫通する一
定径の通孔４を多数安定して形成させることができる。

【００１６】また、耐火性煉土の代わりにキャスタブル
耐火物等の鋳込み材料を使用する場合には、第３図に示
すように、あらかじめ鋳込枠１０内に多数の金属管５
を、その上下を固定金具１３等を用いて配設し、鋳込み
枠１０内に鋳込み材料１２を流し込み、振動、成型す
る。鋳込み完了後所定時間養生或いは乾燥させる。

【００１７】以上の特定の数例について本発明を説明し
たが、本発明はこれら具体例に限定されるものではな
く、本発明の要旨内における変更、改変は勿論本発明に
包含されるものである。

【００１８】

【発明の効果】以上述べた本発明の製鋼炉用ガス吹込耐
火物成形体の製造方法によれば、次のような効果が得ら
れる。

【００１９】（イ）本発明法により製造される耐火物成
形体は、その貫通孔が金属管内壁により形成されるた
め、耐火物に亀裂が生じても貫通孔内面からのガスリ
ークを適切に防止できる。特に、製鋼炉では耐火物は１
０００回以上も繰り返し使用されるが、このような使用
によって受ける熱履歴により新たな亀裂が生じても、ガ
スリークを生じさせることなく、安定的にガスを流すこ
とができる。貫通孔が金属管により形成されるため、
上記したような繰り返し使用により耐火物が熱膨張・収
縮を繰り返しても、貫通孔に変形を生じることなく、ガ
ス通気性を安定的に確保することができる。貫通孔を
形成する金属管を直接空気溜め用のボックスに接続する
ことができるため、第４図に示すような、回りに鉄皮を
巻く構造を採った場合に伴うガスリークを完全に防止す
ることができる。また、貫通孔を形成する金属管はガ
スにより常に冷却されるため、溶損が適切に抑えられ、
ガス吹込耐火物の寿命を維持、確保することができる。
貫通孔が金属管で形成されるため、酸化性ガスを通し
ても内部から耐火物が溶損するようなことがなく、底吹
きガス種の選択に制限がない。という利点がある。

【００２０】（ロ）さらに、製造される耐火物成形体
は、耐火物内部に多数の金属管が密な状態に配され、こ
れにより多数の貫通孔を有しているため、耐火物成形体
の背部側に空気溜め用のボックスを設けることにより大
量のガスを炉内に吹き込むことができ、これを炉底に数
個程度配設するだけで、製鋼炉で必要とされる大流量の
撹拌ガスを炉内に安定して吹き込むことができる。

【００２１】（ハ）金属管は成型時の加圧によっても変
形しないため、耐火物成形体に溶融金属接触面から背部
まで直線的に貫通する一定径の通孔を、多数安定して形
成させることができる。（ニ）焼成耐火物成形体だけでなく、不焼成の耐火物成
形体も製造することができる。（ホ）金属管の内径と本数を調整することが可能であ
り、多数の通孔を有する大通気量の製鋼炉用ガス吹込耐
火物成形体を得ることができる。（ヘ）本発明法によるガス吹込用耐火物成形体は、これ
をオフラインで製造し、数個程度を炉底羽口に配置、施
工するだけで済むため、製鋼炉における撹拌ガス吹込ノ
ズルの施工が極めて容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明法により製造されるガス吹込耐火物成形
体の一例を示す平面図

【図２】図１中ＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図

【図３】本発明の製造法の一実施例を示す説明図

【図４】従来の取鍋用ガス吹込耐火物成形体の断面図

【符号の説明】

１…非多孔質耐火材料、２…使用面、３…背面、４…貫
通孔、５…金属管、１０…鋳込枠

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内径が０．１〜５ｍｍの直管状の金属管
を成型枠内に密な状態に多数配設し、該成型枠内に非多
孔質耐火材料を充填して加圧成形または鋳込成形するこ
とにより、前記金属管により構成される使用面から背部
に至る多数の貫通孔を有し、且つ該貫通孔の端部が耐火
物使用面の略全体に密な状態で分布した耐火物成形体を
得ることを特徴とする製鋼炉用ガス吹込耐火物成形体の
製造法。