JPH0665622A - 窯炉用耐火物内張 - Google Patents

窯炉用耐火物内張

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JPH0665622A
JPH0665622A JP4244027A JP24402792A JPH0665622A JP H0665622 A JPH0665622 A JP H0665622A JP 4244027 A JP4244027 A JP 4244027A JP 24402792 A JP24402792 A JP 24402792A JP H0665622 A JPH0665622 A JP H0665622A
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JP
Japan
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kiln
furnace
gas
blown
elastic modulus
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Pending
Application number
JP4244027A
Other languages
English (en)
Inventor
Kiyoshi Goto
潔 後藤
Akio Ishii
章生 石井
Hiroshi Sakamoto
浩 坂本
Masao Saito
正夫 斉藤
Hajime Kasahara
始 笠原
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.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Furnace Housings, Linings, Walls, And Ceilings (AREA)
  • Carbon Steel Or Casting Steel Manufacturing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は大量のガス等の吹込みを行なう窯炉
に関して、長寿命の内張耐火物を提供するものである。 【構成】 炉底から溶銑あるいは溶鋼1トン当たり20
Nm3/H 以上のガス等を吹き込む窯炉の内張として、
(1)弾性率140000kg/cm2 以下、1400
℃での曲げ強度100kg/cm2 以上のマグネシアカ
ーボン質れんが、あるいは(2)弾性率200000k
g/cm2 以下、1400℃での曲げ強度100kg/
cm2 以上のアルミナ−スピネル−炭化珪素−カーボン
系のれんがを使用する。これにより、耐熱衝撃性と耐摩
耗性のバランスの取れた高耐用性の内張が実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はガス等を吹き込んで溶融
金属を処理する容器、窯炉等(以下窯炉と総称する)の
内張耐火物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】鉄鋼精錬の分野では、従来から行われて
いる精錬操作である酸素等の上吹きに加えて、精錬効率
の向上などを目的に、精錬容器の炉底に設置した羽口か
ら酸素、窒素、アルゴンなどのガス等の炉内への吹き込
みを行なっている。吹き込まれるのはガスのみではな
く、鉄鉱石、石炭、コークス等の粉末、あるいは羽口保
護のための冷却ガスなども吹き込まれる。この種の吹き
込みが盛んに行われているのは、転炉などの脱炭を行う
窯炉、鉄浴式の溶融還元炉、酸素と炭材等を吹き込んで
スクラップの溶解を行う窯炉、溶銑予備処理のための窯
炉などである。
【0003】これらの窯炉の内張りには、マグネシアカ
ーボン質、アルミナ−炭化珪素−カーボン質れんがなど
が使用されている。近年では金属、合金あるいは各種化
合物の添加などにより、耐用性はかなり向上した。しか
しこの反面、れんがの弾性率が増大したため、熱衝撃に
対しては弱くなり、特に大量のガス等を炉底に設置され
た羽口から底吹きする窯炉用としての耐用性には多くの
問題がある。
【0004】この種の窯炉では、大量のガス等の吹き込
みに伴なう局部冷却、あるいは反応に伴う局部昇温など
が起こり、また、炉内では溶銑、溶鋼あるいはスラグが
強烈に撹拌され、これに起因する熱衝撃あるいは摩耗で
耐火物が損耗する。こうした傾向は、羽口が設置されて
いる精錬容器の底、すなわち炉底で特に顕著で、炉底に
内張された耐火物の損耗は他の部位と比較して著しく大
きい。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】溶銑あるいは溶鋼1ト
ン当たり20Nm3/H 以上に相当する量のガス等を炉
底から吹き込んだ場合、ガス等による冷却・加熱による
熱衝撃と、ガス撹拌で運動する溶銑あるいは溶鋼による
摩耗の相乗効果によって、炉底に内張された耐火物は著
しく損耗する。この損耗が窯炉の内張全体の寿命を決定
しているため、窯炉の寿命を延長し、耐火物原単位を低
減させ、操業を安定させるためには、耐熱衝撃性と耐摩
耗性を併せ持った耐火物を使用しなければならない。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の第1の発明は、
ガス等の吹き込みを行う窯炉で、全吹き込み量のうち溶
銑あるいは溶鋼1トン当たり20Nm3/H 以上に相当
する量のガス等を炉底から吹き込む窯炉の耐火物内張り
として、弾性率140000kg/cm2 以下でかつ1
400℃での曲げ強度が100kg/cm2 以上のマグ
ネシアカーボン質れんがを使用することを特徴とした窯
炉用耐火物内張であり、
【0007】また第2の発明は、ガス等の吹き込みを行
う窯炉で、全吹き込み量のうち溶銑あるいは溶鋼1トン
当たり20Nm3/H 以上に相当する量のガス等を炉底
から吹き込む窯炉の耐火物内張りとして、アルミナ、ス
ピネル、マグネシア、炭化珪素の内の1種あるいは2種
以上と炭素源とバインダーと添加物を配合した、弾性率
200000kg/cm2 以下でかつ1400℃での曲
げ強度が100kg/cm2以上の耐火物を使用するこ
とを特徴とした窯炉用耐火物内張である。
【0008】
【作用】前述のように、炉底損耗の主な原因は熱衝撃に
よる割れと、溶銑あるいは溶鋼による摩耗である。耐火
物の耐熱衝撃性は弾性率に反比例し、溶鋼に対する耐摩
耗性は高温下での熱間曲げ強度、いわゆる熱間曲げ強度
に比例するため、低弾性率、高熱間強度のれんがが望ま
れるが、両者の間には一般に二律背反性があり、うまく
両者のバランスを取る必要がある。
【0009】そこで、バランスのとれた耐火物を探索す
るために、弾性率と熱間曲げ強度の異なるマグネシアカ
ーボン質れんが4種類を、上部ランスから酸素を上吹き
し、かつ合計12本の炉底に設置された羽口から溶銑1
トン当たり28m3/H の酸素等を底吹きする窯炉の炉
底に試験的に張り分け、その損耗量を測定し、また、使
用後の耐火物を回収して、その損耗原因を調査した。こ
の結果を表1に示す。尚、損耗量は試料Aの場合を10
0として指数化した。
【0010】なお、弾性率と熱間曲げ強度の測定方法は
以下の通りである。すなわち、測定試料の形状は20×
20×150mmで、事前にコークス粒内に埋め込んで
還元雰囲気で1400℃で3時間熱処理した。弾性率E
(kg/cm2) は常温での超音波伝搬速度V(cm/
s)から以下の式で算出した。 E=(ρV2/g)×10-3 ここで ρは試料の嵩比重(g/cm3)、gは重力加速
度(980cm/s2)である。曲げ強度は温度1400
℃の窒素雰囲気中で測定した。試料は弾性率測定後のも
のである。
【0011】一方、上部ランスから酸素を上吹きし、か
つ合計6本の炉底に設置された羽口から溶銑1トン当た
り26m3/H の酸素等を底吹きする窯炉に同種のれん
がを張り分けた場合の結果を表2に示す。
【0012】
【0013】
【0014】表1と表2によれば、弾性率が19000
0kg/cm2 と高い試料Aは熱衝撃により亀裂が発生
して大きく損耗したが、 弾性率が140000kg/
cm2以下の試料B、C、Dでは熱衝撃による損耗は認
められず、むしろ摩耗が損耗の主因となっていた。
【0015】また、損耗量はれんがの熱間曲げ強度が増
加するに従って減少し、熱間曲げ強度が100kg/c
2 以上の試料Bの損耗は特に軽微であった。これらを
総合すると、弾性率が140000kg/cm2以下で
あって、100kg/cm2以上の高い熱間強度を有す
るマグネシアカーボン質れんがが、耐熱衝撃性と耐摩耗
性のバランスが取れており、この種の窯炉に好適である
ことがわかった。
【0016】マグネシアカーボン質れんがは、通常は熱
処理を行わずに、いわゆる不焼成れんがの状態で使用さ
れる。この不焼成れんがの場合、弾性率を140000
kg/cm2以下で、かつ100kg/cm2以上の高い
熱間強度を有するものは、金属無添加の場合はカーボン
量20%程度、アルミニウムを含む金属を1〜2%程度
添加する場合はカーボン量を25〜30%程度配合する
ことで得られる。ただし前述のように、熱間強度が高い
ほど耐摩耗性が高く、耐用性も高いので、同上の金属を
1〜3%程度添加し、カーボンを25%程度配合したマ
グネシアカーボン質れんががより望ましい。
【0017】同様の試験をアルミナ−炭化珪素−カーボ
ンれんが、アルミナ−カーボンれんが、スピネル−カー
ボンれんがでも行った。その結果、これらの場合は弾性
率が200000kg/cm2以下で、かつ熱間曲げ強
度が100kg/cm2以上のものが高耐用性を示すこ
とがわかった。このようなれんがの製法については、以
下のことが例示できる。すなわち、黒鉛の含有量は20
〜25%、少量のシリコン、アルミニウム等の金属など
を添加し、残部がアルミナ、スピネル、炭化珪素などを
配合して製造できる。
【0018】一方、これらのカーボン含有れんがには、
還元雰囲気下で熱処理を行ない、必要に応じて樹脂、ピ
ッチあるいはタールなどを含浸させた、いわゆる焼成れ
んがもある。この焼成れんがの場合、不焼成の場合と比
較して弾性率はあまり変化しないが、熱間曲げ強度は高
まり、焼成前と比較して20kg/cm2 以上大きくな
る。このため、本発明による耐火物内張用としては、焼
成品は有効で、特に損耗の大きい羽口周辺用としての利
用価値が高い。
【0019】
【実施例】
比較実施例1 上部ランスから酸素を上吹きし、かつ炉底に設置された
12本の羽口から溶銑1トン当たり28m3/H の酸素
等を底吹きする窯炉の炉底に、表1の試料Bに当るマグ
ネシアカーボン質れんがを内張りし、従来材質(表1の
試料Aに相当)の場合と炉寿命を比較した。従来材質の
場合と比較して、弾性率が140000kg/cm2
下のマグネシアカーボン質れんが使用の本発明による内
張りを採用した場合は、炉寿命が2倍以上となり、安定
した窯炉操業が可能となった。
【0020】
【0021】比較実施例2 上部ランスから酸素を上吹きし、かつ炉底に設置された
12本の羽口から溶銑1トン当たり28m3/H の酸素
等を底吹きする窯炉の炉底に、表4の試料Aに当るアル
ミナ−炭化珪素−カーボン質れんがと、Bに相当するア
ルミナ−カーボンれんがと、Cに当たるスピネル−炭化
珪素−カーボンれんが、および従来材質Dの4種類を張
り分けて損耗状況を比較した。
【0022】
【0023】従来品Dは熱衝撃により大きく損耗するの
に対して、本発明による耐火物A、B、Cは、主に摩耗
により損耗し、損耗量は従来品の約1/2に減少した。
【0024】
【発明の効果】適当な弾性率と高い熱間強度を有する黒
鉛含有耐火物を、大量のガス等を底吹きする窯炉の内張
りに適用するという本発明によって、同種窯炉の炉寿命
を安定的に延長させることができ、炉材原単位低減ある
いは操業安定化に大きく寄与することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斉藤 正夫 北海道室蘭市仲町12番地 新日本製鐵株式 会社室蘭製鐵所内 (72)発明者 笠原 始 兵庫県姫路市広畑区富士町1番地 新日本 製鐵株式会社広畑製鐵所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガス等の吹き込みを行う窯炉で、全吹き
    込み量のうち溶銑あるいは溶鋼1トン当たり20Nm3
    /H 以上に相当する量のガス等を炉底から吹き込む窯
    炉の耐火物内張りとして、弾性率140000kg/c
    2 以下でかつ1400℃での曲げ強度が100kg/
    cm2 以上のマグネシアカーボン質れんがを使用するこ
    とを特徴とした窯炉用耐火物内張。
  2. 【請求項2】 ガス等の吹き込みを行う窯炉で、全吹き
    込み量のうち溶銑あるいは溶鋼1トン当たり20Nm3
    /H 以上に相当する量のガス等を炉底から吹き込む窯
    炉の耐火物内張りとして、アルミナ、スピネル、マグネ
    シア、炭化珪素の内の1種あるいは2種以上と炭素源と
    バインダーと添加物を配合した、弾性率200000k
    g/cm2 以下でかつ1400℃での曲げ強度が100
    kg/cm2以上の耐火物を使用することを特徴とした
    窯炉用耐火物内張。
JP4244027A 1992-08-21 1992-08-21 窯炉用耐火物内張 Pending JPH0665622A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5741349A (en) * 1995-10-19 1998-04-21 Steel Technology Corporation Refractory lining system for high wear area of high temperature reaction vessel

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5741349A (en) * 1995-10-19 1998-04-21 Steel Technology Corporation Refractory lining system for high wear area of high temperature reaction vessel
US5811057A (en) * 1995-10-19 1998-09-22 Steel Technology Corporation Refractory lining system for high wear area of high temperature reaction vessel

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Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

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Effective date: 20010814