JPH09202914A - 真空精錬容器耐火物の補修方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内張り耐火物側壁および浸漬管内外面の補修
を、操業を停止することなく、また特別な装置を必要と
せず、容易に行える補修方法を提供する。 【解決手段】 真空精錬容器の下方端を、耐火物補修用
に成分を調整した取鍋内の補修用スラグ内に浸漬させ、
該真空精錬容器内を減圧することで前記補修用スラグを
前記真空精錬容器内に吸い上げた後、該真空精錬容器内
上部からのランスもしくは羽口により不活性ガスを吹き
付け、前記補修用スラグを前記真空精錬容器内壁に飛
散、付着させることにより、該真空精錬容器内の内張り
耐火物全面に補修層を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、製鋼精錬で利用さ
れる真空精錬容器内の耐火物表面および浸漬管などの内
外面の損傷部を、特別な装置や器具を用いずに、熱間に
て補修する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＲＨ真空炉などの真空精錬容器の
内張り耐火物や、またそれに付随する浸漬管等の耐火物
の補修は、そのほとんどが予め用意した補修材の吹付
け、溶射や圧入補修であり、いずれも短時間ながら操業
を停止して行う(0.5〜２hr) 必要がある。

【０００３】例えば、特開昭63−162809号公報に示され
る真空精錬容器の内張り耐火物内壁への吹き付け補修
は、装置は比較的安価だが、補修材＋水の吹付けによる
補修のため強度が弱く、補修効果が十分でない。また補
修材のリバウンドロスが大きいため、環境面、効率、適
応性の面で不利である。

【０００４】一方、特開昭55−85625 号公報に示される
圧入補修方法、および特公昭62−2237号公報に示される
溶射と圧入を組み合わせた補修方法は、型枠内に補修材
を圧入する方法であって、浸漬管内面と真空精錬容器内
の槽底を補修できるが、浸漬管内に挿入する型枠が必要
であり、また真空精錬容器の側壁を構成する内張り耐火
物を補修できないため、適応性の面で問題がある。

【０００５】また、特開平６−158145号公報、特公平２
−60954 号公報に示される溶射補修方法は、補修強度が
強いため、溶鋼面に直接に接する部分である内張り耐火
物の内面の補修に使用できるが、そのためには少なくと
も１〜２hr操業を止める必要があり、非常に不便であ
り、さらに溶射補修は専用の装置や LPG、O₂ガス配管等
の設備が必要でありコストが非常に高い。

【０００６】これ以外の方法として、特公昭57−33329
号公報に示される方法は、別容器内に予め組成を調整し
た耐火スラリ、例えば耐火物粒子と粘土および水ガラス
とを配合した水系スラリを用意し、これを真空精錬容器
内に減圧して吸い上げ、浸漬管内外面、および真空精錬
容器の内張り耐火物内壁を補修する方法であるが、この
方法では内張り耐火物側壁の下部しか補修できず、加熱
手段を備えた特別な耐火スラリ容器および耐火スラリを
必要とし、また操業を停止して行う必要があり、コス
ト、操業の両面で問題がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述のように従来の真
空精錬容器内の耐火物補修方法は、そのほとんどが特別
な装置、器具を必要とし、また操業を停止して行う必要
がある。また、浸漬管内外面の補修方法は多いが、内張
り耐火物側壁、特に中間槽から上部槽を迅速にかつ効果
的に行える補修方法はまだ提案されていない。

【０００８】ここに、本発明の目的は、上記の問題点を
解決するために、内張り耐火物側壁および浸漬管内外面
の補修を、操業を停止することなく、また特別な装置を
必要とせず、容易に行える補修方法を提供することであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者は、かかる課題
解決のための検討を重ね、長い間実用化できないと考え
られていた上述の特公昭57−33329 号公報開示の方法に
着目した。

【００１０】一方、真空精錬炉ではないが、特開昭62−
17112 号公報に示される製鋼転炉のスラグコーティング
方法は、上吹きランスにより、転炉内に残したスラグを
飛散させ、転炉内耐火物側壁の上部まで補修する方法で
ある。しかし、この方法は製鋼転炉に限定されており、
補修材は製鋼スラグそのものであって、その補修効果は
十分ではない。スラグ組成の調整を行なおうとするとそ
の加熱手段をも含めてかえって高価な設備となってしま
う。

【００１１】このようにいずれの方法も経済的にも実用
化不可と考えられていたのであったが、本発明者は取鍋
用スラグを利用するとの着想を得、これにより特公昭57
−33329 号公報開示の発明が実用化でき、さらにこれに
同じく実用化不可と考えられていた特開昭62−17112 号
公報開示の方法のスラグスプラッシュ法を転用すること
で側壁部への効果的補修およびスラグ成分調整の容易化
が図られることを知り、本発明を完成した。

【００１２】よって、本発明は、真空精錬容器の下方開
放端を、耐火物補修用に成分を調整した取鍋内の補修用
スラグ中に浸漬させ、該真空精錬容器内を減圧すること
で前記補修用スラグを前記真空精錬容器内に吸い上げた
後、該真空精錬容器内に設けたランスもしくは羽口から
前記補修用スラグに向けて不活性ガスを吹き付け、該補
修用スラグを前記真空精錬容器内壁に飛散、付着させる
ことを特徴とする、真空精錬容器の補修方法である。か
くして、本発明によれば真空精錬容器内の内張り耐火物
全面に補修層を形成することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に、本発明にかかる補修方法の
具体的操作例を、ＲＨ真空炉を例に取り説明する。な
お、真空精錬容器としてはその他ＤＨ真空炉が挙げられ
る。

【００１４】まず、転炉より出鋼された取鍋内溶鋼表面
に、転炉からの持ち込みスラグを計算に入れて、補修材
を適量添加し、融点、成分、スラグ厚を調整した補修用
スラグとする。かかるスラグ調整の目的は融点調整であ
り、その限りにおいて制限されない。

【００１５】このときの補修用スラグの好適組成例は次
の通りである。 SiO₂：20〜40％、Al₂O₃:20〜40％、CaO:30〜50％ 次に、炉内耐火物壁面のスラグ・地金を除去したＲＨ真
空炉を、その下方開放端、つまり浸漬管の先端がこの取
鍋内の補修用スラグの中に位置するように補修用スラグ
中に浸漬させ、減圧を開始し、この補修用スラグを吸い
上げる。この時点で、ＲＨ真空炉内をこの補修用スラグ
が環流する。なお、連続使用しているときの途中で補修
を行う場合には、ＲＨ真空炉の手入れを行わずに、その
ままＲＨ真空処理に先立って補修を行ってもよい。

【００１６】さらに、本発明の好適態様にあっては、こ
の補修用スラグにさらにＲＨ真空炉内から高融点となる
MgO 、CaO などの硬化剤を添加する。MgO 、CaO の硬化
剤を添加する場合、得られる補修用スラグ組成が、好ま
しくはMgO:20％以上、あるいはCaO:50％以上となるよう
に添加する。これにより補修用スラグはより高融点の補
修能力の高いものとなる。硬化剤の添加は補修用スラグ
環流初期から行ってもよく、また後述する上吹きランス
または羽口からの不活性ガス (例：N₂ガス) 吹込みに同
伴させてもよい。

【００１７】そして、昇温用に設置されているO₂羽口、
もしくは上部よりのランスから不活性ガスをこの補修用
スラグ表面に噴出させて、飛散させる。補修用スラグ
は、このように飛散させることによりＲＨ真空炉内の内
張り耐火物表面のほとんどに付着し、耐火物表面を被覆
する。したがって、本発明によれば内張り耐火物全面に
補修層を形成することが可能となる。

【００１８】その後、不活性ガスの吹付けを停止すると
ともに炉内の減圧を解除して、この補修用スラグを取鍋
内に排出すれば、浸漬管内外面、ＲＨ真空炉内耐火物へ
の補修用スラグの被覆、つまり補修が完了する。

【００１９】補修が完了してから通常の真空ＲＨ処理を
行うには、浸漬管の先端がこの取鍋内の溶鋼中に位置す
るように浸漬させれば、今度は槽内に溶鋼が入り、通常
のＲＨ真空炉による脱ガス処理が可能である。

【００２０】ここで、本発明を添付図面を参照してさら
に具体的に説明すると次の通りである。図１は、転炉10
からの出鋼直後の取鍋12の模式的説明図である。

【００２１】本発明によれば、転炉10から溶鋼14と転炉
スラグ16とを取鍋12に収容してから、転炉スラグ16と補
修材18をある一定割合で混合し、融点が1200℃程度で厚
みが400〜500 mmになるように補修用スラグ20を調製す
る。補修材18はCaO 、SiO₂とAl₂O₃ の化合物で、これと
転炉スラグ16とを混合することにより得られる補修用ス
ラグ20は複合酸化物となり低融点 (1200〜1300℃程度)
となる。また、約1600℃の溶鋼14とこの補修用スラグ20
は接しているため、取鍋内で液体状になり、ＲＨ真空炉
にて炉内を環流できるようになる。

【００２２】ここで、本発明の好適態様にあって、補修
用スラグの厚みを400 〜500 mmになるように調整するの
は、ＲＨ真空炉でこの補修用スラグを吸い上げるために
必要な量であるからである。

【００２３】図２は、真空精錬容器であるＲＨ真空炉の
断面図である。浸漬管22の先端を補修用スラグ20内に留
めておくことにより、ＲＨ真空炉を減圧すれば、ＲＨ真
空炉は補修用スラグだけを吸い上げ、環流することがで
きる。また、この補修に先立ち、ＲＨ真空炉内のスラグ
・地金を極力除去することにより、補修効果は一層向上
する。しかしながら、ＲＨ真空炉を構成する部位として
は下部槽24、中間槽26、そして上部槽28があり、上述の
方法では下部槽24の下方部位のみが補修されるにすぎな
い。

【００２４】そこで、続いて図３に示すように、ＲＨ真
空炉内に設置された昇温用のO₂羽口30、もしくは上部よ
りの上吹きランス32を用いて、この補修用スラグ20の表
面に不活性ガス34を吹き付け、同時に、この補修用スラ
グ20にＲＨ真空炉内より、MgO 、CaO 等の補修用スラグ
の硬化剤36を添加する。そして、この補修用スラグ20と
MgO 、CaO 等硬化剤36との混合スラグを周囲の耐火物内
壁に向けて飛散させる。

【００２５】MgO 、CaO 等を添加するのは、これらが高
融点 (2000℃以上) の酸化物であり、補修能力が高いた
めで、低融点に調整した補修用スラグを接着剤として、
これら酸化物が耐火物内壁に接着し、更なる補修効果を
発揮する。

【００２６】従って、MgO 、CaO 等を補修用スラグに完
全に溶解する必要はなく、上記のように槽内の補修スラ
グ表面にMgO 、CaO 等を添加しながら、不活性ガスを吹
き付ければよい。

【００２７】以上により、ＲＨ真空炉内耐火物表面には
飛散した補修用スラグとMgO 、CaO等の混合スラグが付
着し、ＲＨ真空炉の下部槽24ばかりでなく中間槽26、上
部槽28の耐火物表面をいずれも被覆することができる。

【００２８】さらにＲＨ真空炉の減圧を解除し補修用ス
ラグを排出すれば、図４に示すようにＲＨ真空炉内の内
張り耐火物全面から浸漬管内外面に至るまで補修用スラ
グで被覆され、補修層を形成する。図中、黒く塗りつぶ
して示すのが補修開始前の耐火物厚みであり、その上部
に実線で示すのが補修用スラグによる被膜、つまり補修
層厚さである。なお、点線は初期の耐火物表面ラインを
示す。

【００２９】このような被覆効果を更に高めるには、補
修スラグ排出後も５〜10分間、昇温用に設置されている
羽口、もしくは上部よりのランスからの不活性ガスを流
し続け、補修用スラグを冷却、凝固させればよい。そし
て、この処理の後すぐに通常の脱ガス処理を行うことが
できる。

【００３０】これらの一連の工程により、特別な装置や
器具を用いることなく、ＲＨ真空炉内の内張り耐火物全
面から浸漬管内外面に至るまで補修用スラグの皮膜を生
成でき、耐火物の酸化や損耗の防止が可能となる。

【００３１】

【実施例】次に、本発明にかかる補修方法のＲＨ真空炉
を対象とした実施例を示す。まず、転炉出鋼中にSiO₂、
Al₂O₃ とCaO を混合した補修材を約２トン添加した。こ
の時、転炉からの持ち込みスラグは２トンあり、この両
者の混合後の補修用スラグの組成は、SiO₂：30％、Al₂O
₃ : 25％、CaO : 35％であり、融点は約1200℃程度、厚
みが450 mmであった。

【００３２】次に、予め槽内のスラグ・地金を除去した
ＲＨ真空炉の下方開放端である浸漬管を補修用スラグに
浸漬し、炉内を減圧して上記補修用スラグのみを吸い上
げ、３分間環流させた。さらに炉内の補修用スラグにMg
O 粉末を 120〜100kg/分の速度で添加し、１分後に炉上
部に設置されている上吹きランスからN₂ガスを30Nm³/分
の速度で３〜15分間、この補修用スラグ表面に吹き付け
た。また、MgO 粉末の添加は上吹きランスからのN₂ガス
吹き付けの期間中継続して行った。

【００３３】次いで、ＲＨ真空炉の減圧を解除して補修
用スラグを排出し、上吹きランスからのN₂ガスで５分間
冷却した。ここまでの所要時間は、20〜30分であった。
このように補修が完了してからすぐに浸漬管を取鍋内溶
鋼中に浸漬して通常の脱ガス処理を行った。

【００３４】図５にＲＨ真空炉内耐火物各部の補修層厚
とN₂ガス吹き付け時間の関係をグラフで示す。図中の各
グラフＡ〜Ｃは図４の上部槽、中間槽、下部槽での補修
スラグ層厚さに対応する。上吹きランスによるスプラッ
シュにて補修スラグを吹き付けるため、上部から下部に
向けて (Ａ→Ｃ) 、補修スラグの付着率が良くなってい
る。また、スラグＣは補修スラグ界面近傍にある下部槽
でのデータであるため、吹き付けではなく直接補修スラ
グが付着することから特に付着率が良い。図示グラフか
らも分かるように、吹き付け時間が10分を越えると各補
修層厚の増加が小さくなるが、これは補修用スラグが飛
散したため、ＲＨ真空炉内の補修用スラグ量が減ったこ
とと、MgO と補修用スラグが十分に混ざり、補修用スラ
グが高融点になったため、粘性が増して、補修用スラグ
の飛散量が減ったためと考えられる。

【００３５】図６に上述のようにN₂ガス吹き付けを10分
間行う補修を１回／20処理の割合で行った場合の耐火物
寿命を従来例と比較した結果を耐火物寿命指数としてグ
ラフで示す。

【００３６】従来例の補修方法は、下部槽は溶射、浸漬
管外面は吹き付け、浸漬管内面は圧入と溶射で行った。
図６に示すように本発明によればＲＨ真空炉の耐火物寿
命は大きく伸びており、この補修方法が従来の補修方法
よりも耐火物の延命効果が高く、優位にあることがわか
った。

【００３７】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よる真空精錬容器の補修方法は、多くの効果、利点を持
っている。下記にその効果、利点を列記する。

【００３８】出鋼時の取鍋内に補修用スラグを形成
し、これを真空精錬容器で吸い上げ、飛散させ補修層を
形成するので、特別な設備、器具を全く必要としない。 溶鋼の入った取鍋を使用し、かつ短時間で補修を行え
るため、炉を休止する必要がなく、補修後すぐに操業が
行える。

【００３９】従来補修のできなかった、真空精錬容器
内の中部槽、上部槽の補修が簡単に、かつ効果的に行え
る。 炉内に限らず、浸漬管の内外面の補修も行える。 溶鋼の入った取鍋を使用するため、溶射装置のように
補修用スラグを加熱する熱源 (LPG, O₂)が要らない。

【００４０】吹き付けのようなリバウンドロスがな
く、また粉塵の発生もなく安全で、環境面の問題がな
い。 いかなる凹凸箇所にも被覆でき、目地や亀裂にも浸透
させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】転炉出鋼後の取鍋の模式図である。

【図２】ＲＨ真空炉の概略断面図である。

【図３】ＲＨ真空炉内の状況の概略説明図である。

【図４】ＲＨ真空炉内の補修用スラグ付着状況の説明図
である。

【図５】補修用スラグ付着層厚とN₂吹き付け時間の関係
を示すグラフである。

【図６】本発明法と従来法による補修を行った場合の耐
火物寿命を比較して示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空精錬容器の下方開放端を、耐火物補
   修用に成分を調整した取鍋内の補修用スラグ中に浸漬さ
   せ、該真空精錬容器内を減圧することで前記補修用スラ
   グを前記真空精錬容器内に吸い上げた後、該真空精錬容
   器内に設けたランスもしくは羽口から前記補修用スラグ
   に向けて不活性ガスを吹き付け、該補修用スラグを前記
   真空精錬容器内壁に飛散、付着させることを特徴とす
   る、真空精錬容器の補修方法。