JPH07224311A - Structural body of gas blowing tuyere for steel making furnace - Google Patents

Structural body of gas blowing tuyere for steel making furnace

Info

Publication number
JPH07224311A
JPH07224311A JP1442394A JP1442394A JPH07224311A JP H07224311 A JPH07224311 A JP H07224311A JP 1442394 A JP1442394 A JP 1442394A JP 1442394 A JP1442394 A JP 1442394A JP H07224311 A JPH07224311 A JP H07224311A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
tuyere
brick
zrb
tube
thermal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP1442394A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2953293B2 (en
Inventor
Atsuya Kasai
篤也 葛西
Yuji Narita
雄司 成田
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
Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Metal Industries Ltd filed Critical Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority to JP1442394A priority Critical patent/JP2953293B2/en
Publication of JPH07224311A publication Critical patent/JPH07224311A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2953293B2 publication Critical patent/JP2953293B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
  • Furnace Charging Or Discharging (AREA)
  • Carbon Steel Or Casting Steel Manufacturing (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide the structural body of a tuyere which has a excellent thermal impact resistance and has a longer life. CONSTITUTION:This structural body of the gas blowing tuyere for a steel making furnace is inserted with a ceramic pipe 2 contg. 0 to 40% BN and 0 to 10% SiC and/or B4C and consisting of the balance substantially ZrB2 between a tuyere brick 3 and a metallic tuyere 1. As a result, the crack and damage of the tuyere brick by thermal stress and thermal impact are eliminated and the damage of the tuyere is suppressed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、鉄鋼製造プロセスにお
ける製鋼炉のガス吹き込み羽口構造に関し、詳しくは、
羽口レンガとガス供給を行う金属製羽口管との間にセラ
ミックス断熱層を設けた羽口構造体に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas blowing tuyere structure of a steelmaking furnace in a steelmaking process.
The present invention relates to a tuyere structure having a ceramic heat insulating layer provided between a tuyere brick and a metal tuyere tube for supplying gas.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在の鉄鋼製造プロセスにおいては、製
錬工程で転炉を使用するのが一般的である。転炉方式の
中で多数使用されているのは、底吹転炉あるいは上底吹
機能を持つ複合吹錬転炉である。さらに、炉底部に羽口
を有するVOD炉、スクラップ溶解や二次燃焼などを目
的として炉壁部にも羽口を付加した冶金炉などもある。
2. Description of the Related Art In the present steel manufacturing process, a converter is generally used in the smelting process. The most widely used converter type is a bottom blowing converter or a composite blowing converter having a top and bottom blowing function. Further, there are a VOD furnace having tuyere at the bottom of the furnace, and a metallurgical furnace having tuyere on the wall of the furnace for the purpose of melting scrap and secondary combustion.

【0003】これらの羽口としては、主に金属製の単
管羽口、同じく内管と外管で構成される二重管羽口、
耐火物に多数の細管を設けた集合羽口の3種類などが
使用されている。金属の種類はステンレス鋼の場合が多
い。羽口部分の構造としては、後述する図3に示すよう
に、羽口レンガ内にステンレス鋼製の二重管を直接内挿
したものが一般的である。
As these tuyere, a single tube tuyere mainly made of metal, a double tube tuyere similarly composed of an inner tube and an outer tube,
There are three types of aggregate tuyere with many thin tubes on refractory. The metal type is often stainless steel. As a structure of the tuyere portion, as shown in FIG. 3 described later, a structure in which a stainless steel double pipe is directly inserted into a tuyere brick is generally used.

【0004】羽口からの吹き込みガス種は、溶銑の脱炭
が目的の時にはO2ガスが選択され、二重管の内管から溶
銑中へ吹き込まれる。この時、羽口を冷却する目的で外
管からLPG等の炭化水素が冷却ガスとして吹き込まれ
る。LPG等の炭化水素は吸熱反応で熱分解し、抜熱能
に優れるからである。このようなLPG冷却は、O2ガス
吹き込み時の金属製羽口管の着火溶損を防止するために
行われる。しかし、同時に羽口管周囲の羽口レンガも冷
却され、熱応力や熱衝撃を受けて損耗する。
As the gas species blown from the tuyere, O 2 gas is selected for the purpose of decarburizing the hot metal and is blown into the hot metal from the inner tube of the double pipe. At this time, hydrocarbons such as LPG are blown as a cooling gas from the outer pipe for the purpose of cooling the tuyere. This is because hydrocarbons such as LPG are thermally decomposed by an endothermic reaction and have excellent heat removal ability. Such LPG cooling is performed in order to prevent ignition and melting damage of the metal tuyere tube at the time of blowing O 2 gas. However, at the same time, the tuyere bricks around the tuyere tube are also cooled, and are subject to thermal stress and thermal shock and wear.

【0005】一方、溶鋼の強攪拌による精錬反応の効率
化、脱炭反応の促進を目的とする時は、N2やArガスが選
択される。コスト面からN2ガスの使用が優位であるが、
鋼質に悪影響を与えることからArとともに使い分けられ
ている。このような不活性ガスのみを吹き込む場合で
は、金属製羽口管の着火溶損は起こらないが、LPG吹
き込みの場合と同様に、羽口レンガはガス冷却による抜
熱のため熱応力や熱衝撃を受けて損耗する。
On the other hand, N 2 or Ar gas is selected for the purpose of improving the efficiency of the refining reaction by vigorous stirring of molten steel and promoting the decarburization reaction. Although the use of N 2 gas is advantageous from the viewpoint of cost,
It is used together with Ar because it adversely affects the steel quality. When only such an inert gas is blown, the ignition and melting loss of the metal tuyere pipe does not occur, but as with the case of LPG blowing, the tuyere brick is subjected to heat removal due to gas cooling, so thermal stress and thermal shock Received and worn out.

【0006】羽口部分のうち、特に羽口レンガは、築炉
後いったん炉の稼働を開始した後においては、局所的に
も補修が困難な部位であり、羽口レンガの損耗は炉命を
律速する。
Of the tuyere parts, the tuyere bricks, in particular, are the parts that are difficult to repair locally even after the operation of the furnace is once started after the construction of the furnace. Rate limiting.

【0007】実公昭63−44449 号公報には、O2ガスによ
るステンレス管羽口の着火溶損を防止するためのセラミ
ックス材質の底吹ノズルが示されている。しかし、この
考案はO2吹き込み時の金属製羽口の先行溶損を防止する
ためのものであり、羽口寿命を延長するためには、さら
に羽口レンガの損耗を抑制しなければならない。
Japanese Utility Model Publication No. 63-44449 discloses a bottom blowing nozzle made of a ceramic material for preventing ignition and melting damage of tuyere of a stainless steel tube by O 2 gas. However, this invention is intended to prevent the pre-melting damage of the metal tuyere at the time of blowing O 2 , and in order to extend the life of the tuyere, the wear of the tuyere brick must be further suppressed.

【0008】羽口レンガの損耗機構は、次のように説明
される。
The wear mechanism of tuyere bricks is explained as follows.

【0009】他のレンガ部位では溶損が損耗の主因であ
るのに対して、羽口レンガでは熱スポーリングがその主
因となる。すなわち、羽口レンガでは吹錬中、溶鋼から
の受熱と羽口冷却ガスの抜熱により、羽口レンガ内に極
端な温度勾配が生じ、これによって羽口レンガ内に熱応
力が発生する。しかも、転炉では通常バッチ精錬が行わ
れるので、この熱応力は繰り返し熱衝撃的に発生するこ
とになる。
In other brick parts, melting loss is the main cause of wear, whereas in the tuyere brick, heat spalling is the main cause. That is, in the tuyere brick, an extreme temperature gradient is generated in the tuyere brick due to the heat received from the molten steel and the removal of the tuyere cooling gas during the blowing, which causes thermal stress in the tuyere brick. Moreover, since batch refining is usually performed in the converter, this thermal stress is repeatedly generated by thermal shock.

【0010】この熱応力が、レンガの破壊応力以上に達
するとレンガに亀裂が発生し、繰り返し熱衝撃を受ける
ことで亀裂が進展して、レンガは剥離・損耗(熱スポー
リング損傷)していく。
When this thermal stress reaches the breaking stress of the brick or more, a crack is generated in the brick, and the crack develops by being repeatedly subjected to thermal shock, and the brick is separated and worn (thermal spalling damage). .

【0011】底吹転炉においては、当初、羽口レンガの
材質は焼成マグドロレンガであったが、上記の熱スポー
リング損傷が問題となったため耐熱スポーリング性に優
れた耐火物が指向され、 MgO−Cレンガが選定された。
現在では、複合吹錬転炉、底吹転炉のほぼ全ての内張り
材として MgO−Cレンガが使用されている。
In the bottom blowing converter, the material of the tuyere bricks was initially calcined magdro bricks, but since the above-mentioned thermal spalling damage became a problem, refractory materials excellent in heat resistant spalling properties were aimed at, and MgO -C brick was selected.
At present, MgO-C bricks are used as the lining material in almost all composite blowing converters and bottom blowing converters.

【0012】MgO−Cレンガは、熱伝導性に優れるカー
ボンをMgO に配合することにより、熱衝撃に対する抵抗
性を持たせた複合耐火物である。羽口レンガとして MgO
−Cを用いることによって、羽口の寿命は従来の酸化物
系耐火物に比較して延命された。
[0012] MgO-C brick is a composite refractory material having resistance to thermal shock by blending carbon having excellent thermal conductivity with MgO. MgO as a tuyere brick
By using -C, the life of the tuyere was extended compared to conventional oxide refractories.

【0013】しかし、その寿命は未だ満足できる水準に
達しておらず、さらなる改善のために種々の対策がなさ
れている。そのひとつの方向として熱伝導性を上昇さ
せ、耐熱衝撃性を向上することが指向された。すなわ
ち、 MgO−Cレンガ中のカーボン配合量を増加すること
で熱伝導率を上げ、耐熱衝撃性を向上させる方法であ
る。
However, its life has not yet reached a satisfactory level, and various measures have been taken for further improvement. One direction was to increase the thermal conductivity and improve the thermal shock resistance. That is, it is a method of increasing the thermal conductivity and increasing the thermal shock resistance by increasing the amount of carbon blended in the MgO-C brick.

【0014】しかし、カーボンの過剰な配合は、カーボ
ンの酸化損失の増加を招き MgO−Cレンガの耐酸化性を
低下させる。さらに、カーボンの酸化により MgO−Cレ
ンガのスラグに対する耐食性も劣化する。したがって、
カーボン配合量は最大でも30%までしか増加できず、根
本的な解決にはなっていない。
However, excessive blending of carbon leads to an increase in oxidation loss of carbon and reduces the oxidation resistance of MgO-C bricks. Furthermore, the oxidation resistance of carbon also deteriorates the corrosion resistance of MgO-C bricks to slag. Therefore,
The carbon content can only be increased up to 30%, which is not a fundamental solution.

【0015】羽口外周部にZrO2を溶射し、羽口レンガの
熱スポーリングの発生を低減した報告がある(鉄と鋼,
vol.70, 1984, S949 参照)。これは、ZrO2溶射層を断
熱層とすることで、羽口レンガ内に発生する温度勾配を
緩和して羽口レンガ内の熱応力を低減させ、熱スポーリ
ングの抑制を図るものである。
It has been reported that thermal spraying of tuyere bricks was reduced by spraying ZrO 2 on the outer circumference of the tuyere (iron and steel,
vol.70, 1984, S949). This is to reduce the thermal stress in the tuyere brick by reducing the thermal gradient generated in the tuyere brick by using the ZrO 2 sprayed layer as the heat insulating layer, and to suppress the heat spalling.

【0016】この報告では、断熱された羽口レンガは高
温にはなるが、温度変化は半減し、羽口レンガの損耗速
度が7%低減したとされている。しかし、このような溶
射層を断熱層とする方法では次の点が問題となる。すな
わち、施工可能な溶射層の厚さは、一般に2〜300 μ
m程度であり、断熱層としては充分な効果が得られな
い。形成される溶射層が酸化物であり、耐熱衝撃性に
劣る等である。このため、羽口レンガの寿命を延長する
技術としては未だ不十分である。
According to this report, although the heat-insulated tuyere brick becomes high in temperature, the temperature change is halved and the wear rate of the tuyere brick is reduced by 7%. However, in the method of using such a thermal sprayed layer as the heat insulating layer, the following points are problems. That is, the applicable sprayed layer thickness is generally 2 to 300 μm.
Since it is about m, a sufficient effect cannot be obtained as a heat insulating layer. The thermal sprayed layer formed is an oxide, which is inferior in thermal shock resistance. Therefore, it is still insufficient as a technique for extending the life of tuyere bricks.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
のガス吹き込み羽口構造体の欠点である羽口レンガ本体
の亀裂発生を防止して損耗を抑制し、羽口寿命を安定的
に延長させることができる羽口部の構造を提供すること
にある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to prevent the occurrence of cracks in the tuyere brick body, which is a drawback of the conventional gas-blowing tuyere structure, to suppress wear and to stabilize the life of tuyere. It is to provide a tuyere structure that can be extended.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は次の製鋼
炉用ガス吹き込み羽口構造体にある。
The gist of the present invention resides in the following gas blown tuyere structure for a steelmaking furnace.

【0019】羽口レンガと金属製羽口との間に、重量%
で、BN:0〜40%、SiC および/またはB4C:0〜10%を
含有し、残部が実質的にZrB2からなるセラミックス管が
内挿されていることを特徴とする製鋼炉用ガス吹き込み
羽口構造体。
% Between the tuyere brick and the metal tuyere
In, BN: 0 to 40% SiC and / or B 4 C: contains 0-10%, for steel furnaces, characterized in that the balance has been inserted into the ceramic tube consisting substantially ZrB 2 Gas blown tuyere structure.

【0020】溶鋼に対する耐食性や耐熱スポーリング性
に特に優れた材質としては、ZrB2質セラミックス、ZrB2
含有耐火物が知られている。本発明者は、これらのセラ
ミックス材について、R″(熱衝撃破壊抵抗係数)を指
標として熱衝撃に対する抵抗性を評価した。この結果、
上記のZrB2含有材を羽口レンガと金属製羽口の間に挿入
することにより、羽口構造体としての寿命を効果的に延
長できること見いだした。
Materials having particularly excellent corrosion resistance and molten spalling resistance against molten steel include ZrB 2 ceramics and ZrB 2 ceramics.
Containing refractories are known. The present inventor evaluated the resistance to thermal shock of these ceramic materials by using R ″ (thermal shock fracture resistance coefficient) as an index.
It was found that the life of the tuyere structure can be effectively extended by inserting the ZrB 2 containing material between the tuyere brick and the metal tuyere.

【0021】[0021]

【作用】図1は、本発明の羽口構造体の例を示す図であ
る。この例は炉底羽口の場合であり、図1(a) は縦断面
図、図1(b) はA方向から見た羽口構造体のみの平面図
である。
1 is a view showing an example of a tuyere structure of the present invention. This example is for a furnace bottom tuyere, FIG. 1 (a) is a vertical sectional view, and FIG. 1 (b) is a plan view of only the tuyere structure viewed from the direction A.

【0022】図示するように、この例の羽口構造体は、
金属製二重管羽口1、ZrB2質セラミックス管2および羽
口レンガ3から構成されており、ZrB2質セラミックス管
2は羽口レンガ3に内挿され、さらにZrB2質セラミック
ス管2に金属製二重管羽口1が内挿されているものであ
る。
As shown, the tuyere structure of this example is
It consists of a metallic double tube tuyere 1, a ZrB 2 quality ceramics tube 2 and a tuyere brick 3. The ZrB 2 quality ceramics tube 2 is inserted into the tuyere brick 3 and further to a ZrB 2 quality ceramics tube 2. The metal double tube tuyere 1 is inserted.

【0023】このZrB2質セラミックス管2が、重量%で
BN:0〜40%、SiC および/またはB4C:0〜10%を含有
し、残部が実質的にZrB2からなるセラミックス管(以
下、ZrB2質セラミックス管という)であり、溶鋼に対す
る耐食性を有するとともに、金属製二重管羽口1が冷却
されているとき、羽口レンガ3に対する断熱層として作
用する断熱管、すなわち熱衝撃を緩和する構造材料であ
る。羽口は金属製のものであれば、単管や三重以上の多
重管であってもよく、羽口構造体としては同様のものと
なる。金属の材質は、ステンレス鋼、銅および鋳鉄等か
ら選択できる。
This ZrB 2 ceramic tube 2 is
BN: 0 to 40%, SiC and / or B 4 C: 0 to 10%, the balance being a ceramic tube consisting essentially of ZrB 2 (hereinafter referred to as ZrB 2 ceramic tube), corrosion resistance to molten steel And a heat insulating pipe that acts as a heat insulating layer for the tuyere bricks 3, that is, a structural material that mitigates thermal shock when the metallic double pipe tuyere 1 is cooled. If the tuyere is made of metal, it may be a single tube or multiple tubes of three or more tubes, and the tuyere structure is the same. The metal material can be selected from stainless steel, copper, cast iron and the like.

【0024】ZrB2質セラミックス管を上記の組成に限定
した理由は、次のとおりである。
The reason why the ZrB 2 ceramic tube is limited to the above composition is as follows.

【0025】このセラミックス管それ自体は金属製羽口
と接しているため、この羽口が冷却されているとき、直
接的にしかも繰り返し熱応力や熱衝撃を受けることにな
る。
Since the ceramic tube itself is in contact with the metallic tuyere, when the tuyere is cooled, it is directly and repeatedly subjected to thermal stress and thermal shock.

【0026】したがって、セラミックス管は、熱衝撃破
壊抵抗性が高い材質でなければならない。
Therefore, the ceramic tube must be made of a material having high resistance to thermal shock fracture.

【0027】材料の熱衝撃に対する抵抗性を定量的に評
価する手段として熱衝撃破壊抵抗係数R″の適用を考え
ると、R″は下記の(1) 式で表される。
Considering the application of the thermal shock fracture resistance coefficient R ″ as a means for quantitatively evaluating the resistance of the material to thermal shock, R ″ is expressed by the following equation (1).

【0028】[0028]

【数1】 [Equation 1]

【0029】ここで、S:破壊強度、μ:ポアッソン
比、K:熱伝導率、E:ヤング率、α:熱膨張係数、
ρ:密度、C:比熱である。
Here, S: fracture strength, μ: Poisson's ratio, K: thermal conductivity, E: Young's modulus, α: coefficient of thermal expansion,
ρ: density, C: specific heat.

【0030】すなわち、熱衝撃破壊抵抗係数R″は、破
壊強度と熱伝導率の向上、ヤング率と熱膨張係数の低下
によって向上することがわかる。
That is, it can be seen that the thermal shock fracture resistance coefficient R ″ is improved by improving the fracture strength and thermal conductivity, and by lowering the Young's modulus and thermal expansion coefficient.

【0031】(1) 式を用い、市販されている代表的なセ
ラミックスおよびZrB2質セラミックスについて評価した
結果を表1に示す。
Table 1 shows the results of the evaluation of typical commercially available ceramics and ZrB 2 -based ceramics using the formula (1).

【0032】[0032]

【表1】 [Table 1]

【0033】表1から、SiC 、Si3N4 等の非酸化物系セ
ラミックスのR″は、MgO 、Al2O3、PSZ(部分安定化ZrO
2) 等の酸化物系セラミックスに比較して一桁またはそ
れ以上高く、これらの非酸化物系セラミックスは熱衝撃
に対する抵抗性に優れていることがわかる。
From Table 1, R ″ of non-oxide ceramics such as SiC and Si 3 N 4 is MgO, Al 2 O 3 , PSZ (partially stabilized ZrO 2).
2 ) Higher than that of oxide-based ceramics such as 1 ) or more, indicating that these non-oxide-based ceramics have excellent resistance to thermal shock.

【0034】しかし、個々の材料物性を検討すれば、Si
C やSi3N4 は溶鋼に対する耐食性が劣ることから、断熱
材や耐熱衝撃材としての適用は困難である。Al2O3 は耐
熱衝撃温度差が低く、また PSZは高温においては安定化
の効果が失われ、強度が著しく低下する。このため、こ
れらも同様に現実的な材料ではない。
However, considering the physical properties of each material, Si
Since C and Si 3 N 4 are inferior in corrosion resistance to molten steel, it is difficult to apply them as heat insulating materials and thermal shock resistant materials. Al 2 O 3 has a low thermal shock temperature difference, and PSZ loses its stabilizing effect at high temperatures, resulting in a marked decrease in strength. Therefore, these are not realistic materials as well.

【0035】上記の理由で、本発明の羽口構造体におい
て断熱層として用いるセラミックス管の材質のひとつ
を、実質的にZrB2のみからなるものとした。
For the above reason, one of the materials of the ceramic tube used as the heat insulating layer in the tuyere structure of the present invention is substantially made of ZrB 2 .

【0036】このZrB2質セラミックスでは、さらに、Zr
B2にその配合割合として重量%で、40%以下のBNを添
加したものか、または、 B4Cおよび/またはSiC を10
%以下で添加し、ZrB2成分のマトリックス中にこれらが
均一に分散したものが望ましい。
In this ZrB two- quality ceramic,
B 2 with 40% or less by weight of BN added, or 10% B 4 C and / or SiC.
% Or less, and it is desirable that these are uniformly dispersed in the matrix of the ZrB 2 component.

【0037】このBN、 B4Cおよび/またはSiC を上記の
範囲で配合してもよい理由は、次の、のとおりであ
る。
The reason why the BN, B 4 C and / or SiC may be blended in the above range is as follows.

【0038】BNを添加することにより、ZrB2単独の場
合よりもさらに耐熱スポーリング性が向上する。しか
し、逆にこのBN配合量が40%を超えると、耐熱スポーリ
ング性には優れるが耐食性が低下する欠点が生ずる。
By adding BN, the heat-resistant spalling property is further improved as compared with the case of using ZrB 2 alone. However, on the contrary, if the BN content exceeds 40%, the heat spalling property is excellent but the corrosion resistance is deteriorated.

【0039】 SiC、B4C はZrB2の焼結助剤として作用
し、熱間強度を高めるが、 B4Cおよび/またはSiC が10
%を超えると、熱間で使用する際にZrB2成分のマトリッ
クス部にB2O3やSiO2を主成分とする液相が発生し、強度
が低下する。
SiC and B 4 C act as a sintering aid for ZrB 2 and increase the hot strength, but B 4 C and / or SiC are not
If it exceeds%, a liquid phase containing B 2 O 3 or SiO 2 as a main component is generated in the matrix portion of the ZrB 2 component during hot use, resulting in a decrease in strength.

【0040】ZrB2質セラミックス管は、上記の組成に調
整したZrB2質および残分組成の粉末、または、焼結によ
ってZrB2質および残分組成となりうる原料粉末を調整
し、成形した後、還元雰囲気または不活性雰囲気で焼成
する方法で製造することができる。必要であれば、さら
に緻密化を図るために、焼成方法としてホットプレス、
HIP等の加圧焼結法を適用してもよい。
The ZrB 2 quality ceramic tube is prepared by molding powders having the ZrB 2 quality and the residual composition adjusted to the above composition, or raw material powders that can be the ZrB 2 quality and the residual composition by sintering, and molding the powder. It can be manufactured by a method of firing in a reducing atmosphere or an inert atmosphere. If necessary, in order to further densify, hot pressing as a firing method,
A pressure sintering method such as HIP may be applied.

【0041】羽口レンガの材質は、アルミナ、マグネシ
ア、マグクロ、マグドロ、Al2O3 −Cおよび MgO−C等
の一般的に製鋼炉内張用耐火物として使用されている材
質から選択できる。
The material of the tuyere brick can be selected from materials commonly used as refractory for lining steelmaking furnaces such as alumina, magnesia, magcro, magdro, Al 2 O 3 -C and MgO-C.

【0042】羽口レンガと金属製二重管羽口の寸法は、
従来構造の羽口と同等であってもよいが、ZrB2質セラミ
ックス管の長さは、それが内挿される羽口レンガの長さ
と同等であることが望ましい。しかし、近年の大型炉で
は、長さ1500mm近くの長尺レンガを炉底羽口レンガとし
て使用する場合もあるため、一体物でこの長さのZrB2
セラミックス管を作製すると、焼成収縮時のムラ等によ
り反りが生ずる可能性がある。このため、必要があれば
ZrB2質セラミックス管を複数に分割して製造し、羽口レ
ンガに内挿する際にこれらをつなぎ合わせ、MgO キャス
タブル等で固定する方法を取ってもよい。ZrB2質セラミ
ックス管の管径については、羽口径により決定すればよ
い。
The dimensions of the tuyere brick and the metallic double tube tuyere are:
Although it may be equivalent to the tuyere of the conventional structure, it is desirable that the length of the ZrB 2 ceramics tube is equal to the length of the tuyere brick into which it is inserted. However, in recent large-scale furnaces, long bricks with a length of near 1500 mm may be used as furnace bottom tuyere bricks.Therefore, when a ZrB 2 quality ceramics tube of this length is produced in one piece, it will be Warping may occur due to unevenness or the like. For this reason, if necessary
A method may be used in which a ZrB two- quality ceramics tube is divided into a plurality of pieces to be manufactured, and when they are inserted into a tuyere brick, they are connected and fixed by MgO castable or the like. The diameter of the ZrB 2 ceramics tube may be determined by the tuyere diameter.

【0043】本発明の羽口構造体は、主に複合吹錬転炉
および底吹転炉などにおいて、溶鋼と直接接触する炉底
羽口部に適用するのが最も効果的であるが、スクラップ
溶解炉またはスクラップ溶解に続いて精錬を行う炉など
において、スラグの影響によるレンガの溶損は比較的少
ないが、繰り返し熱応力や熱衝撃を受ける炉壁部羽口の
構造体としても用いることができる。
The tuyere structure of the present invention is most effectively applied to the tuyere bottom tuyeres that are in direct contact with molten steel, mainly in composite blowing converters and bottom blowing converters, but scrap In a melting furnace or a furnace that performs refining after scrap melting, brick erosion due to the influence of slag is relatively small, but it can also be used as a structure for the tuyeres of furnace walls that are repeatedly subjected to thermal stress and thermal shock. it can.

【0044】[0044]

【実施例】下記の本発明例1〜8および比較例1〜3に
示す成分および焼成条件により、長さ280 mm、外径70m
m、内径20mmの緻密質セラミックス管を作製し、羽口レ
ンガ内に断熱層として内挿し、これらを50トンVOD炉
の炉底羽口に適用し、羽口レンガの損耗を比較する試験
を実施した。
EXAMPLES A length of 280 mm and an outer diameter of 70 m were obtained according to the components and firing conditions shown in the following Inventive Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 3.
A dense ceramics tube with an inner diameter of 20 mm and an inside diameter of 20 mm was produced and inserted as a heat insulating layer in the tuyere bricks. These were applied to the bottom tuyeres of a 50 ton VOD furnace, and a test was conducted to compare the wear of the tuyere bricks. did.

【0045】図2は、本発明例および比較例におけるセ
ラミックス管を内挿した羽口構造体(炉底羽口)と寸法
を示す図である。(a) は縦断面図、(b) はA方向から見
た羽口構造体のみの平面図である。セラミックス管8
は、図1におけるZrB2質セラミックス管2に相当する。
FIG. 2 is a diagram showing the tuyere structure (furnace bottom tuyere) in which the ceramic tubes are inserted and the dimensions in the examples of the present invention and the comparative example. (a) is a longitudinal sectional view and (b) is a plan view of only the tuyere structure viewed from the direction A. Ceramic tube 8
Corresponds to the ZrB 2 ceramic tube 2 in FIG.

【0046】具体的方法は、底吹き羽口を4個設け、そ
の内の3個の羽口を上記図2の羽口構造体とし、残り1
個の羽口を断熱層を内挿しない従来の羽口(従来例とす
る)とした。羽口レンガにはいずれの羽口構造体におい
ても MgO−C質を用いた。
As a concrete method, four bottom blown tuyere are provided, and three tuyere of them are used as the tuyere structure shown in FIG.
Each tuyere was a conventional tuyere (referred to as a conventional example) in which a heat insulating layer was not inserted. For the tuyere brick, MgO-C quality was used in all tuyere structures.

【0047】羽口はいずれもステンレス鋼製の二重管と
し、内管からの吹き込みガスはO2、外管からの冷却ガス
はLPGを選択した。試験条件を表2に示す。
The tuyere was made of a stainless steel double tube, and O 2 was selected as the gas blown from the inner tube and LPG was selected as the cooling gas from the outer tube. The test conditions are shown in Table 2.

【0048】[0048]

【表2】 [Table 2]

【0049】本発明例1:ZrB2原料粉末にバインダーと
してポリビニールアルコール(以下、PVAと記す)を
1wt%添加・混錬し、CIP成形後、温度1600℃、圧力
500kg/cm2 の条件でホットプレス法により作製したセラ
ミックス管 本発明例2:ZrB295wt%、BN5wt%を成分とする原料粉
を調整し、PVAを1wt%添加・混錬し、本発明例1と
同条件で作製したセラミックス管 本発明例3:ZrB260wt%、BN40wt%を成分とする原料粉
を調整し、本発明例1と同条件で作製したセラミックス
管 本発明例4:ZrB298wt%、 SiC2wt%を成分とする原料
粉を調整し、CIP成形後、N2雰囲気中1700℃で常圧焼
結して作製したセラミックス管 本発明例5:ZrB290wt%、 SiC10wt%を成分とする原料
粉を調整し、本発明例4と同条件で作製したセラミック
ス管 本発明例6:ZrB298wt%、 B4C2wt%を成分とする原料
粉を調整し、本発明例4と同条件で作製したセラミック
ス管 本発明例7:ZrB290wt%、 B4C10wt%を成分とする原料
粉を調整し、本発明例4と同条件で作製したセラミック
ス管 本発明例8:ZrB290wt%、 SiC5wt%、 B4C5wt%を成
分とする原料粉末を調整し、本発明例4と同条件で作製
したセラミックス管 比較例1:Al2O3粉を所定形状に一軸成形後、CIP成
形を行い、大気雰囲気下1500℃で常圧焼結して作製した
Al2O3セラミックス管 比較例2:安定化材として3 mol%のY2O3を含有するZr
O2を原料粉とし、これを所定形状に成形後、大気雰囲気
下1400℃で焼成して作製した部分安定化ZrO2セラミック
ス管 比較例3:SiC粉を所定形状に一軸成形後、CIP成形
を行い、N2雰囲気中1700℃、圧力500kg/cm2 の条件でホ
ットプレス法により作製した SiCセラミックス管 表3に本発明例1〜8、比較例1〜3のセラミックス管
材の各物性値および比較試験後の羽口レンガの損耗速度
を示す。なお、従来例羽口の損耗速度は1.30〜1.60mm/c
h であった。
Inventive Example 1 1 wt% of polyvinyl alcohol (hereinafter referred to as PVA) was added as a binder to a ZrB 2 raw material powder and kneaded, and after CIP molding, the temperature was 1600 ° C. and the pressure was 1600 ° C.
Ceramic tube produced by hot pressing method under the condition of 500 kg / cm 2 Inventive example 2: A raw material powder containing ZrB 2 95 wt% and BN 5 wt% was prepared, and 1 wt% of PVA was added and kneaded to give an inventive example. Ceramic tube produced under the same conditions as in Example 1 of the present invention: Ceramic tube produced under the same conditions as those of Inventive Example 1 of the present invention by adjusting raw material powders having ZrB 2 60 wt% and BN 40 wt% as components Inventive Example 4: ZrB 2 Ceramics tube prepared by adjusting raw material powder containing 98 wt% and SiC 2 wt% as components, CIP-molded, and then pressure-sintered in N 2 atmosphere at 1700 ° C. Inventive Example 5: ZrB 2 90 wt%, SiC 10 wt% A ceramics tube prepared by adjusting the raw material powder to be produced under the same conditions as in the present invention example 4. Inventive example 6: A raw material powder containing ZrB 2 98 wt% and B 4 C 2 wt% as components was prepared and the same as in the present invention example 4. Ceramic tube produced under the conditions Inventive Example 7: Preparation of raw material powder containing 90 wt% ZrB 2 and 10 wt% B 4 C Then, a ceramic tube produced under the same conditions as those of Inventive Example 4 Inventive Example 8: A raw material powder containing ZrB 2 90 wt%, SiC 5 wt% and B 4 C 5 wt% was prepared, and produced under the same conditions as Inventive Example 4. Comparative example 1: Al 2 O 3 powder was uniaxially molded into a predetermined shape, then CIP molded, and sintered under atmospheric pressure at 1500 ° C. under atmospheric pressure.
Al 2 O 3 ceramic tube Comparative Example 2: Zr containing 3 mol% Y 2 O 3 as a stabilizing material
Partially stabilized ZrO 2 ceramics tube produced by using O 2 as a raw material powder and shaping it into a predetermined shape, and then firing it at 1400 ° C. in the air atmosphere. Comparative Example 3: Uniaxial molding of SiC powder into a predetermined shape, followed by CIP molding. SiC ceramic tube manufactured by hot pressing under the conditions of 1700 ° C. in N 2 atmosphere and pressure of 500 kg / cm 2 Table 3 shows the physical properties of the ceramic tube materials of Inventive Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 3 and comparison. The wear rate of the tuyere brick after the test is shown. The wear rate of the conventional tuyere is 1.30 to 1.60 mm / c.
was h.

【0050】[0050]

【表3】 [Table 3]

【0051】羽口損耗速度は、本発明例1〜8のセラミ
ックス管を内挿した本発明の羽口構造体とすることによ
って、0.74〜0.80mm/ch まで低減した。
The tuyere wear rate was reduced to 0.74 to 0.80 mm / ch by using the tuyere structure of the present invention in which the ceramic tubes of Examples 1 to 8 of the present invention were inserted.

【0052】試験終了後に羽口レンガを回収してその断
面を観察したところ、従来例では稼働面(溶鋼接触面)
から60mm程度のレンガ内部に、稼働面に平行な亀裂の発
生が認められた。
After the test, the tuyere bricks were collected and their cross sections were observed. In the conventional example, the working surface (molten steel contact surface)
A crack parallel to the working surface was found inside the brick of about 60 mm.

【0053】図3は、従来の羽口構造体の羽口レンガ内
部に生じた亀裂の例を示す図であり、(a) が縦断面図、
(b) がA方向から見た羽口構造体のみの平面図である。
FIG. 3 is a view showing an example of a crack generated inside a tuyere brick of a conventional tuyere structure, in which (a) is a longitudinal sectional view,
(b) is a plan view of only the tuyere structure viewed from the A direction.

【0054】比較例1、2では、セラミックス管自体に
も亀裂が発生し、稼働面側で一部欠損していた。図4
は、セラミックス管の材質が適正ではない場合の、羽口
構造体の羽口レンガとセラミックス管の内部に生じた亀
裂の例を示す縦断面図であり、(a) が比較例1、(b) が
比較例2の場合である。
In Comparative Examples 1 and 2, cracks were also generated in the ceramic tube itself, and the ceramic tube was partially broken on the operating surface side. Figure 4
[Fig. 3] is a vertical cross-sectional view showing an example of cracks generated in the tuyere brick of the tuyere structure and the ceramic tube when the material of the ceramics tube is not proper, and (a) is Comparative Example 1, (b ) Is the case of Comparative Example 2.

【0055】比較例3では、羽口レンガとセラミックス
管に亀裂の発生はなく損耗速度も低減していたが、セラ
ミックス管の稼働面に4〜6mmの酸化層が発生してお
り、一部この部分が溶鋼による侵食を受けていた。
In Comparative Example 3, the tuyere brick and the ceramic tube were not cracked and the wear rate was reduced, but an oxide layer of 4 to 6 mm was generated on the operating surface of the ceramic tube. The part was eroded by molten steel.

【0056】これに対し、本発明例1〜8では、羽口レ
ンガとセラミックス管の稼働面にはいずれも変質層は認
められず、溶鋼による侵食はほとんど認められなかっ
た。
On the other hand, in Examples 1 to 8 of the present invention, no deteriorated layer was observed on the working surfaces of the tuyere brick and the ceramic tube, and almost no corrosion by molten steel was observed.

【0057】[0057]

【発明の効果】本発明によれば、ZrB2質セラミックス管
を羽口レンガと金属製羽口との間に断熱層として内挿す
ることにより、熱応力や熱衝撃による羽口レンガの亀裂
損傷をなくし、羽口の損耗を抑制することができる。
EFFECTS OF THE INVENTION According to the present invention, by inserting a ZrB 2 ceramics tube as a heat insulating layer between the tuyere brick and the metal tuyere, crack damage of the tuyere brick due to thermal stress or thermal shock It is possible to suppress wear of tuyere.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の羽口構造体の例(炉底羽口)を示す図
である。(a) は縦断面図、(b)はA方向から見た羽口構
造体のみの平面図である。
FIG. 1 is a diagram showing an example of a tuyere structure of the present invention (furnace bottom tuyere). (a) is a longitudinal sectional view, and (b) is a plan view of only the tuyere structure viewed from the direction A.

【図2】本発明例および比較例で用いた羽口構造体(炉
底羽口)を示す図である。(a)は縦断面図、(b) はA方
向から見た羽口構造体のみの平面図である。
FIG. 2 is a view showing a tuyere structure (furnace bottom tuyere) used in Examples of the present invention and Comparative Examples. (a) is a longitudinal sectional view and (b) is a plan view of only the tuyere structure viewed from the direction A.

【図3】従来例で用いた羽口構造体(炉底羽口)を示す
図である。(a) は縦断面図、(b) はA方向から見た羽口
構造体のみの平面図である。
FIG. 3 is a view showing a tuyere structure (furnace bottom tuyere) used in a conventional example. (a) is a longitudinal sectional view and (b) is a plan view of only the tuyere structure viewed from the direction A.

【図4】比較例で用いた羽口構造体の使用後の状況例を
示す縦断面図である。(a) は比較例1、(b) は比較例2
の場合である。
FIG. 4 is a vertical cross-sectional view showing an example of a situation after use of a tuyere structure used in a comparative example. (a) is comparative example 1, (b) is comparative example 2
Is the case.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:金属製二重管羽口、2:ZrB2質セラミックス管、
3:羽口レンガ、4:ウェアレンガ、 5:パーマネ
ントレンガ、 6:鉄皮、7:ステンレス鋼製二重管羽
口、8:セラミックス管
1: Metal double tube tuyeres 2: ZrB 2 quality ceramic tube,
3: Tuyere brick, 4: Wear brick, 5: Permanent brick, 6: Iron crust, 7: Stainless steel double pipe tuyere, 8: Ceramics pipe

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】羽口レンガと金属製羽口との間に、重量%
で、BN:0〜40%、SiC および/またはB4C:0〜10%を
含有し、残部が実質的にZrB2からなるセラミックス管が
内挿されていることを特徴とする製鋼炉用ガス吹き込み
羽口構造体。
1. A weight percentage between the tuyere brick and the metal tuyere.
In, BN: 0 to 40% SiC and / or B 4 C: contains 0-10%, for steel furnaces, characterized in that the balance has been inserted into the ceramic tube consisting substantially ZrB 2 Gas blown tuyere structure.
JP1442394A 1994-02-08 1994-02-08 Gas injection tuyere structure for steelmaking furnace Expired - Lifetime JP2953293B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1442394A JP2953293B2 (en) 1994-02-08 1994-02-08 Gas injection tuyere structure for steelmaking furnace

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1442394A JP2953293B2 (en) 1994-02-08 1994-02-08 Gas injection tuyere structure for steelmaking furnace

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH07224311A true JPH07224311A (en) 1995-08-22
JP2953293B2 JP2953293B2 (en) 1999-09-27

Family

ID=11860615

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1442394A Expired - Lifetime JP2953293B2 (en) 1994-02-08 1994-02-08 Gas injection tuyere structure for steelmaking furnace

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2953293B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JP2953293B2 (en) 1999-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6254203B2 (en) Refractory for converter bottom blowing tuyeres
EP2792656B1 (en) Method for producing a silicon carbide whisker-reinforced refractory ceramic composition
US5506181A (en) Refractory for use in casting operations
JP6600729B1 (en) Spinel-magnesia-carbon brick for vacuum degassing apparatus and vacuum degassing apparatus lining this on the side wall of lower tank
JP2006056735A (en) Magnesia-graphite brick
JP6154772B2 (en) Alumina-silicon carbide-carbon brick
JP4187183B2 (en) Magnesia-carbon brick
JP3343297B2 (en) Fired refractory brick for lining
JP2022060911A (en) Method of producing lf-ladle magnesia-carbon brick
JP2953293B2 (en) Gas injection tuyere structure for steelmaking furnace
KR100569209B1 (en) Magnesia-Spinel-Carbon Basic Refractory
JP2016179482A (en) High-temperature container manufacturing method
JP2951432B2 (en) Unfired refractory containing magnesia
JP3673961B2 (en) Lined structure of vacuum degassing equipment vacuum chamber
JP7517320B2 (en) Hot metal pretreatment vessel
JPH07291715A (en) Spinel refractory brick
JP5578680B2 (en) Carbon-containing refractories
JP4471254B2 (en) Magnesia-carbon brick
JPH046150A (en) Magnesia-chrome refractories
KR100331462B1 (en) MgO-C Refractory Brick Having High Resistance Against Heating Stress
JP3238592B2 (en) Irregular cast refractory moldings
JPH0952759A (en) Refractory superior in corrosion resistance to melted metal
JPH09194253A (en) Carbon-containing basic refractories and melting and refining vessel for molten metal lined with these refractories
JP2020176293A (en) Steel tapping port sleeve
JPH07172938A (en) Nitride-bonded refractory and its production