JPH09194928A

JPH09194928A - 耐火物の損耗抑制方法および補修方法

Info

Publication number: JPH09194928A
Application number: JP2341596A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Goto; 潔後藤
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1996-01-18
Filing date: 1996-01-18
Publication date: 1997-07-29

Abstract

(57)【要約】【課題】鉄鋼窯炉において、地金除去による耐火物の
損耗と圧入補修による内張り耐火物の劣化などとを解決
するための耐火物の損耗抑制方法と補修方法を提供す
る。【解決手段】本発明は、内張り耐火物表面に付着した
地金を加熱し、高温下で溶融状態にして除去する際に、
地金表面または溶流物が流れ下る耐火物表面のうちどち
らか一方あるいは両方に、Ａｌ₂Ｏ₃を６０重量％以上
含む粒子ＡまたはＣr₂Ｏ₃を１０重量％以上含む粒子Ｂ
またはＭg Ｏを４０重量％以上含む粒子Ｃのうち１種あ
るいは２種以上を付着させた後に、地金を加熱して溶流
除去することで溶流物による内張り耐火物の損耗を抑制
する。また、溶流物の一部あるいは全部が内張り耐火物
表面に残った状態でその耐火物表面に固着させ、生成し
た固着物により内張り耐火物を補修する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は鉄鋼窯炉の内張り耐
火物の損耗抑制と補修に関する。

【０００２】

【従来の技術】溶銑あるいは溶鋼を扱う鉄鋼窯炉には耐
火物が内張りされている。この内張り耐火物は、溶銑、
溶鋼、あるいは溶融スラグと接触する部分だけではな
く、これらの高温の溶流物から輻射熱を受ける部分、あ
るいはスプラッシュが飛来する部分にも施工されてい
る。高温の溶流物と直接接触しない部分の内張り耐火物
に溶融物のスプラッシュが衝突すると、温度の低い耐火
物に接触することで冷却されて、そのまま固化し、内張
り耐火物に固着する。溶銑あるいは溶鋼から発生したス
プラッシュが内張り耐火物表面に固着したものは付着地
金あるいは単に地金と呼ばれ、窯炉の操業と共に次第に
厚くなり、たとえばＲＨ脱ガス槽の場合には排気口が狭
まって、効率的に脱ガスを行うことが困難になるなど、
操業に支障をきたす場合がある。

【０００３】このため、地金を加熱し、溶融状態にして
除去する操作がしばしば行われる。地金を溶融状態にす
る方法としては、例えば鉄を主成分とするパイプから酸
素を送出し、パイプ先端部で酸素とパイプの材質である
鉄とを反応させることで大きな熱量を発生させて、この
熱によって地金を溶融させる方法、あるいは可燃性ガス
を燃焼させて熱を発生させ、これによって地金を溶融さ
せる方法などがある。このような方法で溶融状態となっ
た地金は、重力により流下あるいは滴下し、移動してい
くことにより除去される。耐火物表面から除去された溶
流物は、窯炉の下端に集められて固化した後機械的に搬
出されるか、あるいは別の容器に集められて、運び去ら
れる。

【０００４】溶融状態となった地金は、多くの場合、内
張り耐火物の表面を伝わって流下する。この際、溶流物
が耐火物を著しく浸食する場合が多く、内張り耐火物の
寿命を低下させる原因の一つとなっている。地金は高温
で溶融状態となるが、周囲に酸素があると酸化し、溶融
状態の酸化鉄となる。この現象は先に述べた酸素パイプ
を使用して地金を加熱し、これを除去する場合に顕著で
あるが、可燃性ガスを燃焼させる場合にも起こる。溶融
状態の酸化鉄は耐火物に対する浸食力が極めて強く、し
かも流動するため、接触する耐火物を急激に浸食するこ
ととなる。以上のような問題があるため、地金除去作業
の回数低減や、必要最低限の除去に止めるなどの工夫は
試みられてはいるものの、根本的な問題解決には至って
いない。

【０００５】一方、鉄鋼窯炉の内張り耐火物の補修は、
内張りの寿命延長のために重要である。補修方法として
は吹き付け、圧入、溶射、パッチング、こて塗り、継ぎ
足し施工などがある。吹き付けと圧入と溶射は高温状態
あるいは冷却後の耐火物の補修に適用され、パッチン
グ、こて塗り、継ぎ足し施工は主に冷却後の耐火物の補
修のみに適用される。

【０００６】ＲＨ脱ガス炉は補修の困難な鉄鋼窯炉の一
つである。これは同炉の開口部が下端に有する浸漬管の
２箇所しかなく、しかも形状が複雑であるためである。
このようなＲＨ槽内部の補修方法としては、溶射法、中
子を使用した圧入法が知られている。溶射法を適用すれ
ば強固な補修施工体が作れるため、高耐用性が期待でき
るが、設備が高価で、単位時間当たりの施工量を大きく
するのが容易でない。圧入法は、特開平４−８８１１６
号公報に記載されているように、中子を環流管内に挿入
し、これと環流管内張り耐火物の間に圧入材を施工する
方法である。圧入材は水を混練材としたものが多く使用
されている。このような圧入法の問題点は、高温状態の
内張り耐火物に水を混練材とした圧入材を接触させると
内張り耐火物が圧入材で急激に冷却されるため熱衝撃が
生じて割れたり、また圧入材自身も水の沸騰により多孔
質の耐用性の低い施工体となってしまう点である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、一般に
地金除去を行う際には耐火物が損耗する。また圧入法に
よる補修は内張り耐火物に悪影響を及ぼしたり、高耐用
性の施工体が得られない場合がある。本発明の目的は、
地金除去に伴う内張り耐火物の損耗を抑制するととも
に、地金除去と耐火物補修とを同時に実現可能な方法を
提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】地金除去時に生じる溶流
物は溶融状態の鉄あるいは酸化鉄である。溶融状態の鉄
は殆ど耐火物を侵さないが、溶融状態の酸化鉄、特にＦ
ｅＯの浸食力は強い。従って、内張り耐火物の損耗を抑
制するにはＦｅＯの無害化を図ることが効果的である。
溶融状態の酸化鉄に対する無害化に効果があると考えら
れる物質は、ＦｅＯと高融点化合物を形成するＡｌ₂Ｏ
₃、Ｃr₂Ｏ₃、Ｍg Ｏなどの成分を含むものである。こ
のような物質をＦｅＯを含む溶流物と混合して反応させ
ると、酸化鉄の無害化が図れるものと考えた。さらに、
反応後の溶流物には形成された高融点鉱物が含まれてい
るので、これを耐火物表面に固着させることで内張り耐
火物を補修することができないかと考え、具体的な方法
を検討したところ、本発明を得た。

【０００９】即ち、本発明では、内張り耐火物表面に付
着した地金を加熱し、高温下で溶融状態にして除去する
際に、地金表面または溶流物が流れ下る耐火物表面のう
ちどちらか一方、あるいは両方に、Ａｌ₂Ｏ₃ を６０重
量％以上含む粒子Ａ、またはＣr₂Ｏ₃を１０重量％以上
含む粒子Ｂ、またはＭg Ｏを４０重量％以上含む粒子Ｃ
のうち１種あるいは２種以上を付着させた後に、地金を
加熱して溶融除去することで溶流物による内張り耐火物
の損耗を抑制する。さらに、溶融除去する際に、溶流物
の一部あるいは全部が内張り耐火物の表面に残った状態
でその耐火物表面に固着させることで、生成した固着物
により内張り耐火物を補修する。

【００１０】具体的には、溶流物が表面を流れ下る内張
り耐火物を低温に保ち、溶流物の一部あるいは全部を耐
火物の表面に接触させて固着させることが有効である。
その際には、溶流物の一部あるいは全部を堰あるいは中
子などを設けて貯留したり、あるいは、窯炉の底に貯留
したりしてこの貯留物を固着させるとよい。

【００１１】

【発明の実施の形態】Ａｌ₂Ｏ₃を含む粒子が溶流物と
反応すると、粒子中のＡｌ₂Ｏ₃成分は、この溶流物中
のＦｅＯと反応し、ハーシナイト（ＦｅＯ・Ａｌ
₂Ｏ₃）が生成する。ハーシナイトの融点は約１８００
℃と高いため、この反応によりハーシナイトを含んだ溶
流物は補修材として利用できる。

【００１２】Ｃr₂Ｏ₃を含む粒子が溶流物と反応する
と、粒子中のＣr₂Ｏ₃成分も溶流物中のＦｅＯと反応し
てクロマイト（ＦｅＯ・Ｃr₂Ｏ₃）が生成する。クロマ
イトの融点は２２００℃近くあるため、この反応により
クロマイトを含んだ溶流物も補修材として利用できる。

【００１３】Ｍg Ｏを含む粒子が溶流物と反応すると、
溶流物中のＦｅＯは粒子中のＭg Ｏに固溶する。ＦｅＯ
が固溶することでＭg Ｏの融点は低下するが、ＦｅＯの
固容量が７０重量％以上とならない限りは、溶銑あるい
は溶鋼を取り扱う窯炉の通常の操業温度である１６００
℃において液相を生じないため、この固溶反応によりＦ
ｅＯを固溶したＭg Ｏを含む溶流物も補修材として利用
できる。

【００１４】なお、溶流物を無害化し、かつ無害化した
溶流物を補修材として利用するためには、Ａｌ₂Ｏ₃を
含有する粒子の場合にはＡｌ₂Ｏ₃を６０重量％以上、
Ｃr₂Ｏ₃を含む粒子の場合にはＣr₂Ｏ₃を１０重量％以
上、Ｍg Ｏを含む粒子の場合にはＭg Ｏを４０重量％以
上含んでいる必要がある。

【００１５】これらの含有量よりも少ないと、ハーシナ
イト、クロマイト、またはＦｅＯを固溶したＭg Ｏのよ
うな高融点鉱物を十分な量だけ生成することができず、
従って、溶融酸化鉄のうち特にＦｅＯを十分に無害化す
ることができないために、反応後の溶流物を補修材とし
て利用できない。また、粒子中にＡｌ₂Ｏ₃、Ｃr
₂Ｏ₃、Ｍg Ｏのうちの２種以上の成分が含まれていて
も、いずれかの成分が前述の各々の基準値以上含まれて
いれば問題なく使用できる。なお粒子の粒度はいずれも
適宜調整することができるが、通常は３ｍｍ以下の粒度
とすることが望ましい。

【００１６】Ａｌ₂Ｏ₃、Ｃr₂Ｏ₃、またはＭg Ｏを含
む粒子を溶流物中のＦｅＯと効率的に反応させるために
は、粒子を予め地金に付着させておき、この地金を溶融
して流下させれば、溶流物中のＦｅＯは速やかに粒子と
反応する。また、保護したい内張り耐火物の表面に粒子
を付着させておけば、溶流物とその場で反応する。いず
れの場合でも反応が起こればＦｅＯは無害化され、耐火
物の損耗は抑制される。

【００１７】また、溶流物中のＦｅＯは、前述のように
反応により高融点鉱物となって溶流物中に含まれるの
で、補修材として利用できる。しかしながら補修のため
には補修の必要な部位に反応後の溶流物を固着させる必
要がある。垂直または傾斜した炉壁にこの溶流物を固着
させる場合には、固着させたい部位に溶流物によって押
し流されない程度の強さで粒子を付着させておく。従っ
て、付着させた部位よりも上部で地金除去を行えば、発
生した溶流物は流下していく途中にある付着物に浸透し
ながら粒子と反応して高融点鉱物をその場で生成し、そ
のまま炉壁に固着することとなる。また、溶流物が流れ
下る内張り耐火物の表面を低温に保っておけば、溶流物
はそこで固化して内張り耐火物に固着する。

【００１８】ここで、低温というのは１３００℃以下が
望ましい。さらに耐火物または金属で炉壁から張り出し
たポケット（堰）を形成し、このポケットの内部に前述
の酸化物を含む粒子を装入しておき、ここに溶流物が入
るようにすれば、このポケット内で反応が起こり、高融
点鉱物を生成した後、炉壁上に固着する。その際、金属
でポケットを形成する場合には、金属が溶流物に侵され
ないよう、材質と形状、厚さに注意を払わなければなら
ない。

【００１９】また、窯炉の炉底あるいは槽底を補修した
い場合には、炉底あるいは槽底に、前述の酸化物を含む
粒子を挿入し、その上部で地金除去を行なって、溶流物
を炉底あるいは槽底に流し込めばよい。

【００２０】一方、ＲＨ脱ガス槽のように槽底に孔があ
って、この孔の周囲あるいは孔の内面を補修する場合に
は、孔の内部に耐火物または金属製の中子を挿入し、中
子と内張り耐火物との間に前述の酸化物を含む粒子を充
填した後、その上部で地金除去を行って溶流物を中子と
内張り耐火物との間に流し込めばよい。ここで、中子を
金属製とする場合には、前述のポケットの場合と同様の
注意が必要である。

【００２１】粒子を地金上あるいは内張り耐火物上に付
着させる場合には、通常の吹き付け材あるいはコーティ
ング材の場合と同様に、無機または有機系のバインダー
ないしは繊維、あるいは硬化剤などを使用し、吹き付け
やこて塗りによって施工すればよい。本発明による補修
方法は、水を混練材とした圧入材の場合と違い、補修さ
れる側の内張り耐火物を急冷して熱衝撃を与えることが
なく、また水の沸騰に伴う施工体の組織劣化もなく、効
率的かつ簡単、安価であり、補修方法としては理想的で
ある。

【００２２】実施例１ＲＨ脱ガス槽の中部ないし上部槽の内張り耐火物表面に
付着した付着地金を除去する前に、地金が付着していな
い下部槽の内張り耐火物表面にアルミナ質キャスタブル
屑の破砕粒子を吹き付けて、溶流物による下部槽内張り
耐火物の損耗を抑制した。詳細を図１に従って説明す
る。Ａｌ₂Ｏ₃を約９０重量％含有するアルミナ質キャ
スタブルの使用後品屑を１ｍｍ以下の粒度に破砕して、
アルミナ含有粒子を製造し、さらにバインダーと繊維を
加えて吹き付け可能な粒子として、地金に覆われていな
い下部槽４の壁に吹き付けた。図１において粒子２は、
施工後の状態である。その後コークス炉ガスを酸素と混
合して燃焼させるバーナーをＲＨ槽天蓋から挿入し、こ
のバーナーによる火炎で槽内を加熱し、付着地金１を除
去した。溶流物は槽下端に設けた浸漬管７を通って下方
に流出させた。その後炉内を点検したところ、従来は下
部槽４の槽底６の内張り耐火物が溶流物によって浸食さ
れ、溝が形成されていたのに対して、本発明を実施した
ことにより溝が見られなくなり、本発明の効果が確認で
きた。

【００２３】実施例２ＲＨ脱ガス槽の中部ないし上部槽の内張り耐火物表面に
付着した付着地金を除去する前に、下部槽の環流管より
若干長いマグクロれんが製のパイプ状中子を下部槽の下
部及び環流管内に挿入し、さらに、この中子と環流管内
張り耐火物との間にマグクロれんが屑の破砕粒子を充填
した。槽底にも同じ破砕粒子を敷いた後に地金除去を行
い、環流管と槽底の補修を行った。

【００２４】詳細を図２に従って説明する。マグクロれ
んが屑は約７０重量％のＭg Ｏと約１０重量％のＣr₂Ｏ
₃を含んでいる。これを破砕して粒径５ｍｍ以下の粒子
に粒度調整した。これを中子３と環流管５の内張り耐火
物との間の空間に充填するとともに、槽底６の上にも敷
いた。実施例１の場合と同様に地金除去を行い、溶流物
を中子３と環流管５の内張り耐火物との間及び槽底６の
上に流し込んだ。余分の溶流物は中子３を越え、浸漬管
７を通って下方に流出した。数時間静置した後、ＲＨ操
業を再開した。４５チャージ処理したところで炉止めと
し、下部槽の内側の状況を観察した。環流管付近にはマ
グクロれんが破砕粒子と反応した溶流物が残存してお
り、本発明による補修の効果が確認できた。

【００２５】実施例３ＲＨ脱ガス槽の中部ないし上部槽の内張り耐火物表面に
付着した付着地金を除去する前に、浸漬管に鉄製の円筒
状中子を挿入し、さらに中子と浸漬管内張り耐火物との
間にアルミナキャスタブル屑の破砕粉を充填した後に地
金除去を行い、浸漬管内面の補修を行った。

【００２６】詳細を図３に従って説明する。使用したア
ルミナキャスタブル屑は実施例１に記載のものと同じで
あるが、アルミナ含有粒子としては破砕粒径５ｍｍ以下
に調整したものを使用した。中子３は５ｍｍの鉄板で作
成し、浸漬管７の下方から挿入した。上述のアルミナ含
有粒子を中子と浸漬管７の内張り耐火物との間の空間に
充填し、実施例１あるいは実施例２の場合と同様に地金
除去を行なって、溶流物を中子３と浸漬管７の内張り耐
火物との間に流し込んだ。余分の溶流物はそのまま浸漬
管７の下方に流出させた。数時間静置した後にＲＨ操業
を再開し、５チャージ処理した後に浸漬管内部の状況を
観察した。アルミナ含有粒子と反応した溶流物が浸漬管
内部に残存しており、本発明による補修の効果が確認で
きた。

【００２７】

【発明の効果】本発明により、地金除去に伴う耐火物の
損耗を抑制することができ、内張り耐火物の寿命を延長
することができる。さらに補修される耐火物を痛めずに
効率的かつ簡単かつ安価に補修を行うことができる。こ
のように内張り耐火物の寿命延長に及ぼす効果は多大
で、鉄鋼製造コスト削減への寄与も大きいことから本発
明は有意義である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明でＲＨ脱ガス槽の下部槽にアルミナ質キ
ャスタブル破砕粒子を吹き付けた状態を示す図である。

【図２】本発明でＲＨ脱ガス槽の環流管に中子を挿入
し、中子と環流管内張り耐火物との間にマグクロれんが
破砕粒子を充填するとともに槽底にも敷きつめた状態を
示す図である。

【図３】本発明でＲＨ脱ガス槽の浸漬管に中子を挿入
し、中子と浸漬管内張り耐火物との間にアルミナ質キャ
スタブル破砕粒子を充填した状態を示す図である。

【符号の説明】

１付着地金２粒子３中子４下部槽５環流管６槽底７浸漬管

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内張り耐火物表面に付着した地金を加熱
し、高温下で溶融状態にして除去する際に、地金表面ま
たは溶流物が流れ下る耐火物表面のうちどちらか一方あ
るいは両方に、Ａｌ₂Ｏ₃を６０重量％以上含む粒子Ａ
またはＣr₂Ｏ₃を１０重量％以上含む粒子ＢまたはＭg
Ｏを４０重量％以上含む粒子Ｃのうち１種あるいは２種
以上を付着させた後に地金を加熱して溶流除去すること
で溶流物による内張り耐火物の損耗を抑制する耐火物の
損耗抑制方法。
【請求項２】内張り耐火物表面に付着した地金を加熱
し、高温下で溶融状態にして除去する際に、地金表面ま
たは溶流物が表面を流れ下る耐火物表面のうちどちらか
一方あるいは両方に、Ａｌ₂Ｏ₃を６０重量％以上含む
粒子ＡまたはＣr₂Ｏ₃を１０重量％以上含む粒子Ｂまた
はＭg Ｏを４０重量％以上含む粒子Ｃのうち１種あるい
は２種以上を付着させた後に地金を加熱して溶流させ、
溶流物の一部あるいは全部が内張り耐火物表面に残った
状態でその耐火物表面に固着させることで、生成した固
着物により内張り耐火物を補修する耐火物の補修方法。
【請求項３】溶流物が表面を流れ下る内張り耐火物を低
温に保ち、溶流物の一部あるいは全部を該耐火物の表面
に接触させ固着させることを特徴とする請求項２記載の
耐火物の補修方法。
【請求項４】溶流物の一部あるいは全部を堰または中子
を設けて貯留し、この貯留物を固着させることを特徴と
する請求項２または３記載の耐火物の補修方法。
【請求項５】溶流物の一部あるいは全部を窯炉の底に貯
留し、この貯留物を固着させることを特徴とする請求項
２または３記載の耐火物の補修方法。