JPH09227218A - 羽口リング - Google Patents
羽口リングInfo
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- JPH09227218A JPH09227218A JP8052654A JP5265496A JPH09227218A JP H09227218 A JPH09227218 A JP H09227218A JP 8052654 A JP8052654 A JP 8052654A JP 5265496 A JP5265496 A JP 5265496A JP H09227218 A JPH09227218 A JP H09227218A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高炉等の羽口を保護するため、高温強度を有
するとともに微粉炭の燃焼に伴う灰分の浸食・浸透が少
なく、寿命の長い羽口リングを提供する。 【解決手段】 Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 −Ｃｒ2 Ｏ3 が９
０重量％以上を占め、Ａｌ2 Ｏ3 ／Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ
2 が６０〜９０重量％、Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 ／Ａｌ2
Ｏ3 −ＳｉＯ2 −Ｃｒ2 Ｏ3 が８０〜９８％の組成で、
気孔率が８〜１６％の高炉羽口リング。リング内側表面
粗さがＲmax １００Ｓ以下であると更に望ましい。
するとともに微粉炭の燃焼に伴う灰分の浸食・浸透が少
なく、寿命の長い羽口リングを提供する。 【解決手段】 Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 −Ｃｒ2 Ｏ3 が９
０重量％以上を占め、Ａｌ2 Ｏ3 ／Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ
2 が６０〜９０重量％、Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 ／Ａｌ2
Ｏ3 −ＳｉＯ2 −Ｃｒ2 Ｏ3 が８０〜９８％の組成で、
気孔率が８〜１６％の高炉羽口リング。リング内側表面
粗さがＲmax １００Ｓ以下であると更に望ましい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高炉、或いはキュ
ポラ等の羽口に関するもので、更に詳しくは高炉等羽口
の内側に装入して羽口の保護、エネルギーロスの削減、
灰分付着の防止等の目的で用いられる羽口リングに関す
るものである。
ポラ等の羽口に関するもので、更に詳しくは高炉等羽口
の内側に装入して羽口の保護、エネルギーロスの削減、
灰分付着の防止等の目的で用いられる羽口リングに関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】高炉、或いはキュポラ等の羽口は炉内へ
熱風を吹き込むために設けられた送風口であるが、製銑
技術等の進歩とともに熱風を吹き込むのみに止まらず、
重油、タール、更に最近では微粉炭等の固体燃料および
鉱石粉までも吹き込んでいる。これらのうち微粉炭等の
固体燃料の吹き込みは、高炉の能力を向上させ経済性を
改善することから、益々普及してきている。
熱風を吹き込むために設けられた送風口であるが、製銑
技術等の進歩とともに熱風を吹き込むのみに止まらず、
重油、タール、更に最近では微粉炭等の固体燃料および
鉱石粉までも吹き込んでいる。これらのうち微粉炭等の
固体燃料の吹き込みは、高炉の能力を向上させ経済性を
改善することから、益々普及してきている。
【０００３】この微粉炭等の固体燃料を吹き込む場合、
羽口内でも燃焼が始まり、羽口内は一種の燃料帯ともな
っている。このように羽口内で燃料の一部を燃焼させる
ことにより、吹き込まれた燃料は、加熱材、還元材とし
て作用し高価なコークスの節減につながるとともに高炉
能力をも高めている。
羽口内でも燃焼が始まり、羽口内は一種の燃料帯ともな
っている。このように羽口内で燃料の一部を燃焼させる
ことにより、吹き込まれた燃料は、加熱材、還元材とし
て作用し高価なコークスの節減につながるとともに高炉
能力をも高めている。
【０００４】羽口先端周辺の炉内温度は２４００℃に達
し、羽口はこの高温の影響を受け、更には吹き込み燃料
の燃焼帯ともなっているので、この羽口内部の温度は１
１００℃〜１４００℃の高温に達する。その上、送り込
まれる熱風は風圧４〜５ｋｇｆ／ｃｍ2 、風速２００〜
２４０ｍ／ｓｅｃで操業されており、羽口は、高温、高
圧および高速の熱風に曝される。
し、羽口はこの高温の影響を受け、更には吹き込み燃料
の燃焼帯ともなっているので、この羽口内部の温度は１
１００℃〜１４００℃の高温に達する。その上、送り込
まれる熱風は風圧４〜５ｋｇｆ／ｃｍ2 、風速２００〜
２４０ｍ／ｓｅｃで操業されており、羽口は、高温、高
圧および高速の熱風に曝される。
【０００５】高炉の羽口部はこのような苛酷な条件に曝
されるので、この羽口部を保護するため、強制水冷構造
とした銅製の羽口が用いられている。しかし、使用条件
が苛酷なため短命で羽口交換の回数が多く、資源、労力
及び時間の浪費が大きな問題となっている。また、銅製
の羽口は前述の高温に直接曝されるので多量の水による
強制水冷を欠くことができず、羽口からのエネルギー損
失も大きかった。
されるので、この羽口部を保護するため、強制水冷構造
とした銅製の羽口が用いられている。しかし、使用条件
が苛酷なため短命で羽口交換の回数が多く、資源、労力
及び時間の浪費が大きな問題となっている。また、銅製
の羽口は前述の高温に直接曝されるので多量の水による
強制水冷を欠くことができず、羽口からのエネルギー損
失も大きかった。
【０００６】このような状態を改善させるため、最近で
は銅製の羽口を更に保護する耐火材で造られた羽口リン
グが使用されるようになった。図５は高炉羽口付近の構
造を示す。１は羽口リング、２は羽口、３は炉壁、４は
熱風管、５は微粉炭吹き込み管である。羽口リング１は
銅或いは銅合金製の羽口２の内側にはめ込まれ、羽口２
を保護する。
は銅製の羽口を更に保護する耐火材で造られた羽口リン
グが使用されるようになった。図５は高炉羽口付近の構
造を示す。１は羽口リング、２は羽口、３は炉壁、４は
熱風管、５は微粉炭吹き込み管である。羽口リング１は
銅或いは銅合金製の羽口２の内側にはめ込まれ、羽口２
を保護する。
【０００７】耐火材としては、従来主にＡｌ2 Ｏ3 系材
やＡｌ2 Ｏ3 ８０重量％以上のＡｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系
等の高アルミナ質素材が用いられ、試験的には、Ａｌ2
Ｏ3−Ｃｒ2 Ｏ3 系の素材も試みられている。例えば、
Ａｌ2 Ｏ3 を８０〜９５重量％含むＡｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ
2 系高アルミナ質、或いはＡｌ2 Ｏ3 ９０重量％−Ｃｒ
2 Ｏ3 １０重量％のアルミナ−クロミア質である。これ
らの耐火材で形成された羽口リングは銅製羽口の内側に
内装され、銅製羽口を保護すると同時に、断熱材として
も作用し羽口からのエネルギー損失も低減する。
やＡｌ2 Ｏ3 ８０重量％以上のＡｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系
等の高アルミナ質素材が用いられ、試験的には、Ａｌ2
Ｏ3−Ｃｒ2 Ｏ3 系の素材も試みられている。例えば、
Ａｌ2 Ｏ3 を８０〜９５重量％含むＡｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ
2 系高アルミナ質、或いはＡｌ2 Ｏ3 ９０重量％−Ｃｒ
2 Ｏ3 １０重量％のアルミナ−クロミア質である。これ
らの耐火材で形成された羽口リングは銅製羽口の内側に
内装され、銅製羽口を保護すると同時に、断熱材として
も作用し羽口からのエネルギー損失も低減する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、同時に
吹き込まれる燃料も重油、タール等から微粉炭が主流と
なってきており、微粉炭に起因する問題が無視できなく
なってきている。微粉炭が吹き込まれる羽口では、内装
されている羽口リングの表面に微粉炭の灰分及び半燃焼
物が付着し、これらが堆積する現象が生じる。このよう
な付着・堆積が起こると送風量の制御に支障を来たし、
高炉の安全操業ができなくなるとともに羽口リングの寿
命も短くなるという問題が生じていた。
吹き込まれる燃料も重油、タール等から微粉炭が主流と
なってきており、微粉炭に起因する問題が無視できなく
なってきている。微粉炭が吹き込まれる羽口では、内装
されている羽口リングの表面に微粉炭の灰分及び半燃焼
物が付着し、これらが堆積する現象が生じる。このよう
な付着・堆積が起こると送風量の制御に支障を来たし、
高炉の安全操業ができなくなるとともに羽口リングの寿
命も短くなるという問題が生じていた。
【０００９】この発明は上記の問題を解決するためにな
されたもので、機械的強度及び耐熱性を有するととも
に、微粉炭の灰分や半燃焼物による浸食、浸透に耐え、
灰分や半燃焼物が付着し難い寿命の長い羽口リングを提
供しようとするものである。
されたもので、機械的強度及び耐熱性を有するととも
に、微粉炭の灰分や半燃焼物による浸食、浸透に耐え、
灰分や半燃焼物が付着し難い寿命の長い羽口リングを提
供しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題は下記の発明に
より解決される。第１の発明は、下記の特徴を備えた羽
口リングである。 （ａ）主成分としてＡｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 及びＣｒ2 Ｏ
3 を含有し、これらの和が全体の９０重量％以上であ
り、（ｂ）前記Ａｌ2 Ｏ3 が、Ａｌ2 Ｏ3 とＳｉＯ2 の
和の６０重量％以上９０重量％以下を含有し、（ｃ）前
記Ａｌ2 Ｏ3 とＳｉＯ2 の和が、Ａｌ2 Ｏ3 とＳｉＯ2
とＣｒ2 Ｏ3 との和の８０重量％以上９８重量％以下で
あり、（ｄ）気孔率が８％以上１６％以下である。
より解決される。第１の発明は、下記の特徴を備えた羽
口リングである。 （ａ）主成分としてＡｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 及びＣｒ2 Ｏ
3 を含有し、これらの和が全体の９０重量％以上であ
り、（ｂ）前記Ａｌ2 Ｏ3 が、Ａｌ2 Ｏ3 とＳｉＯ2 の
和の６０重量％以上９０重量％以下を含有し、（ｃ）前
記Ａｌ2 Ｏ3 とＳｉＯ2 の和が、Ａｌ2 Ｏ3 とＳｉＯ2
とＣｒ2 Ｏ3 との和の８０重量％以上９８重量％以下で
あり、（ｄ）気孔率が８％以上１６％以下である。
【００１１】第２の発明は、上記羽口リングの内側面の
表面粗さがＲmax １００Ｓ以下である羽口リングであ
る。
表面粗さがＲmax １００Ｓ以下である羽口リングであ
る。
【００１２】高炉羽口内の環境を考慮すると羽口リング
は以下の特性を備えることが望ましい。 強風や振動等に耐える機械的強度を有すること、 高温に耐えるとともに耐熱衝撃性が高くて割れないこ
と、 酸化鉄や灰の成分であるアルカリ及びアルカリ土類等
により溶損しないこと、 これらの成分の組織内浸透が少ないこと、 発生するガス中のＣＯ等還元性成分により組織の脆弱
化を来さないこと、 灰分が付着し難いこと、 等である。
は以下の特性を備えることが望ましい。 強風や振動等に耐える機械的強度を有すること、 高温に耐えるとともに耐熱衝撃性が高くて割れないこ
と、 酸化鉄や灰の成分であるアルカリ及びアルカリ土類等
により溶損しないこと、 これらの成分の組織内浸透が少ないこと、 発生するガス中のＣＯ等還元性成分により組織の脆弱
化を来さないこと、 灰分が付着し難いこと、 等である。
【００１３】耐熱衝撃性については、前述したように、
羽口リング内面は１０００℃を超える高温に曝され、同
時にその外面は水冷銅製羽口に接触するので、大きな温
度勾配に耐えるものでなければならない。特に重要なの
は灰分の組織内浸透である。
羽口リング内面は１０００℃を超える高温に曝され、同
時にその外面は水冷銅製羽口に接触するので、大きな温
度勾配に耐えるものでなければならない。特に重要なの
は灰分の組織内浸透である。
【００１４】羽口リング内面への灰分の付着や堆積の過
程を詳細に観察すると、先ず半溶融又は溶融状態の微粉
炭燃焼後の灰分が付着する。次に、この付着物が羽口リ
ングの組織内部まで浸透し変質層を形成する。この変質
層には灰分が更に付着し易く、付着した灰分は組織内浸
透を加速し変質層を深める。同時に変質層に付着した灰
分は落し難く、順次上へと灰分が堆積しその厚さを増し
て行く。
程を詳細に観察すると、先ず半溶融又は溶融状態の微粉
炭燃焼後の灰分が付着する。次に、この付着物が羽口リ
ングの組織内部まで浸透し変質層を形成する。この変質
層には灰分が更に付着し易く、付着した灰分は組織内浸
透を加速し変質層を深める。同時に変質層に付着した灰
分は落し難く、順次上へと灰分が堆積しその厚さを増し
て行く。
【００１５】羽口リング材の成分としてＡｌ2 Ｏ3 を主
成分とするのは、Ａｌ2 Ｏ3 は機械的強度、耐熱性、耐
浸食性のバランスが良くとれているからである。しか
し、Ａｌ2 Ｏ3 にＳｉＯ2 を少量加えると、上記の諸特
性は更に向上する。その上、灰分等の浸食に対しても強
く又これらが浸透し難くもなる。但し、ＳｉＯ2 の量が
適量を超えると、Ａｌ2 Ｏ3 の特質が失われ、機械的強
度が低下する。
成分とするのは、Ａｌ2 Ｏ3 は機械的強度、耐熱性、耐
浸食性のバランスが良くとれているからである。しか
し、Ａｌ2 Ｏ3 にＳｉＯ2 を少量加えると、上記の諸特
性は更に向上する。その上、灰分等の浸食に対しても強
く又これらが浸透し難くもなる。但し、ＳｉＯ2 の量が
適量を超えると、Ａｌ2 Ｏ3 の特質が失われ、機械的強
度が低下する。
【００１６】原料の配合を変え、Ａｌ2 Ｏ3 とＳｉＯ2
の含有率の異なるリング材を焼成し、その特性を調べる
と、図３及び図４に示す結果が得られた。図４は常温に
おける圧縮強さ及び１４００℃における曲げ強さについ
ての結果である。圧縮強さを実線で、曲げ強さを点線で
示してある。
の含有率の異なるリング材を焼成し、その特性を調べる
と、図３及び図４に示す結果が得られた。図４は常温に
おける圧縮強さ及び１４００℃における曲げ強さについ
ての結果である。圧縮強さを実線で、曲げ強さを点線で
示してある。
【００１７】左縦軸は圧縮強さ、右縦軸は曲げ強さで、
横軸はＡｌ2 Ｏ3 とＳｉＯ2 の和に対するＡｌ2 Ｏ3 の
比である。Ａｌ2 Ｏ3 にＳｉＯ2 が加わると、圧縮強
さ、曲げ強さともに増加するが、圧縮強さはこの比が
０．９近くで最も大きくなり、又曲げ強さはこの比が
０．６近くにその最大強さが現れる。そして、ＳｉＯ2
の量が増えると両強度とも低下してくる。
横軸はＡｌ2 Ｏ3 とＳｉＯ2 の和に対するＡｌ2 Ｏ3 の
比である。Ａｌ2 Ｏ3 にＳｉＯ2 が加わると、圧縮強
さ、曲げ強さともに増加するが、圧縮強さはこの比が
０．９近くで最も大きくなり、又曲げ強さはこの比が
０．６近くにその最大強さが現れる。そして、ＳｉＯ2
の量が増えると両強度とも低下してくる。
【００１８】図３には、１４００℃で５時間上記リング
材の上部に微粉炭を接触させた後、放冷し、リング材を
切断して微粉炭灰の浸透深さ及び浸食量を測定した結果
を示す。図には、微粉炭灰の浸透深さを実線で、又浸食
量を点線で示してある。Ａｌ2 Ｏ3 にＳｉＯ2 が加わる
と、浸透深さ、浸食量ともに減少する。特に、ＳｉＯ2
が０．１以上加わりＡｌ2 Ｏ3 が０．９以下になると浸
透深さ、浸食量とも激減する。Ａｌ2 Ｏ3 には灰分を吸
収し易く変質層を作り易い欠点があり、これをＳｉＯ2
が補うものと考えられる。
材の上部に微粉炭を接触させた後、放冷し、リング材を
切断して微粉炭灰の浸透深さ及び浸食量を測定した結果
を示す。図には、微粉炭灰の浸透深さを実線で、又浸食
量を点線で示してある。Ａｌ2 Ｏ3 にＳｉＯ2 が加わる
と、浸透深さ、浸食量ともに減少する。特に、ＳｉＯ2
が０．１以上加わりＡｌ2 Ｏ3 が０．９以下になると浸
透深さ、浸食量とも激減する。Ａｌ2 Ｏ3 には灰分を吸
収し易く変質層を作り易い欠点があり、これをＳｉＯ2
が補うものと考えられる。
【００１９】このように、Ａｌ2 Ｏ3 にＳｉＯ2 が加わ
り、Ａｌ2 Ｏ3 がこれらの和の９０重量％になると圧縮
強さ、曲げ強さが大きくなり、且つ浸透深さ、浸食量が
激減する。しかし、更にＳｉＯ2 の量が増えＡｌ2 Ｏ3
の量が６０重量％より減少すると圧縮強さ、曲げ強さと
もに低下する。このため、Ａｌ2 Ｏ3 の含有率をＳｉＯ
2 との和の６０重量％以上９０重量％以下とする。
り、Ａｌ2 Ｏ3 がこれらの和の９０重量％になると圧縮
強さ、曲げ強さが大きくなり、且つ浸透深さ、浸食量が
激減する。しかし、更にＳｉＯ2 の量が増えＡｌ2 Ｏ3
の量が６０重量％より減少すると圧縮強さ、曲げ強さと
もに低下する。このため、Ａｌ2 Ｏ3 の含有率をＳｉＯ
2 との和の６０重量％以上９０重量％以下とする。
【００２０】次に、Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 にＣｒ2 Ｏ3
を加えて焼成すると、僅かな添加で顕著な効果が得られ
ることが判った。図２は、Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 ７：３
にＣｒ2 Ｏ3 の量を変えて加えた場合の圧縮強さ及び曲
げ強さを調べた結果である。実線は圧縮強さを又点線は
曲げ強さを示し、横軸はＡｌ2 Ｏ3 とＳｉＯ2 とＣｒ2
Ｏ3 の和に対するＡｌ2 Ｏ3 とＳｉＯ2 の比である。
を加えて焼成すると、僅かな添加で顕著な効果が得られ
ることが判った。図２は、Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 ７：３
にＣｒ2 Ｏ3 の量を変えて加えた場合の圧縮強さ及び曲
げ強さを調べた結果である。実線は圧縮強さを又点線は
曲げ強さを示し、横軸はＡｌ2 Ｏ3 とＳｉＯ2 とＣｒ2
Ｏ3 の和に対するＡｌ2 Ｏ3 とＳｉＯ2 の比である。
【００２１】Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 にＣｒ2 Ｏ3 が少し
でも加わると、圧縮強さ、曲げ強さともに増加し、最大
強さは圧縮強さでは比が０．９５近くで現れ、又曲げ強
さでは比が０．８５近くに現れる。これらの強さは、Ｃ
ｒ2 Ｏ3 を添加しない場合の２０％増に近い強度であ
る。その後Ｃｒ2 Ｏ3 の量が増えると両強度とも低下
し、比が０．８よりも小さくなるとＣｒ2 Ｏ3 添加の効
果は無くなる。更にＣｒ2Ｏ3 が増えると逆の効果をも
たらし圧縮強さ、曲げ強度ともＣｒ2 Ｏ3 を含まないも
のより低くなる。
でも加わると、圧縮強さ、曲げ強さともに増加し、最大
強さは圧縮強さでは比が０．９５近くで現れ、又曲げ強
さでは比が０．８５近くに現れる。これらの強さは、Ｃ
ｒ2 Ｏ3 を添加しない場合の２０％増に近い強度であ
る。その後Ｃｒ2 Ｏ3 の量が増えると両強度とも低下
し、比が０．８よりも小さくなるとＣｒ2 Ｏ3 添加の効
果は無くなる。更にＣｒ2Ｏ3 が増えると逆の効果をも
たらし圧縮強さ、曲げ強度ともＣｒ2 Ｏ3 を含まないも
のより低くなる。
【００２２】図１は、灰の浸透深さ及び浸食量について
の結果で、浸透深さを実線で、又浸食量を点線で示して
ある。Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 にＣｒ2 Ｏ3 が加わると、
浸透深さが減少する。浸食量はＡｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 だ
けでも充分に小さいので、Ｃｒ2 Ｏ3 添加の効果は無
く、Ｃｒ2 Ｏ3 量が増えて比が０．８より小さくなると
浸食量は目立って大きくなる。これについては、Ｃｒ2
Ｏ3 量が三者の２０重量％を超すと、素材の焼結度が低
くなって組織の密度が小さくなり、灰分の浸透度が高ま
るとためと考えられる。
の結果で、浸透深さを実線で、又浸食量を点線で示して
ある。Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 にＣｒ2 Ｏ3 が加わると、
浸透深さが減少する。浸食量はＡｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 だ
けでも充分に小さいので、Ｃｒ2 Ｏ3 添加の効果は無
く、Ｃｒ2 Ｏ3 量が増えて比が０．８より小さくなると
浸食量は目立って大きくなる。これについては、Ｃｒ2
Ｏ3 量が三者の２０重量％を超すと、素材の焼結度が低
くなって組織の密度が小さくなり、灰分の浸透度が高ま
るとためと考えられる。
【００２３】このように、Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 にＣｒ
2 Ｏ3 が少しでも加わり、Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 がこれ
ら三者の和の９８重量％になると、圧縮強さ、曲げ強さ
が顕著に大きくなり、且つ浸透深さが激減する。しか
し、更にＣｒ2 Ｏ3 の量が増えＡｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 が
８０重量％より減少すると浸食量が増加する。このた
め、Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 の含有率をＡｌ2 Ｏ3 とＳｉ
Ｏ2 とＣｒ2 Ｏ3 の和の８０重量％以上９８重量％以下
とする。
2 Ｏ3 が少しでも加わり、Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 がこれ
ら三者の和の９８重量％になると、圧縮強さ、曲げ強さ
が顕著に大きくなり、且つ浸透深さが激減する。しか
し、更にＣｒ2 Ｏ3 の量が増えＡｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 が
８０重量％より減少すると浸食量が増加する。このた
め、Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 の含有率をＡｌ2 Ｏ3 とＳｉ
Ｏ2 とＣｒ2 Ｏ3 の和の８０重量％以上９８重量％以下
とする。
【００２４】このような羽口リングに用いられる原料に
は、単一成分ではないものもあり、また、必ず不純物が
含まれている。このため、Ａｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 及びＣ
ｒ2Ｏ3 の３成分が１００％近くを占める素材を造るこ
とは困難である。しかし、これらの三成分の他に種々の
成分が混入すると諸特性が低下するおそれがある。特
に、灰分の浸食や浸透については微妙である。このた
め、Ａｌ2 Ｏ3 とＳｉＯ2とＣｒ2 Ｏ3 の和が全体の９
０重量％以上となるように、原料の配合に意を用いなけ
ればならない。
は、単一成分ではないものもあり、また、必ず不純物が
含まれている。このため、Ａｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 及びＣ
ｒ2Ｏ3 の３成分が１００％近くを占める素材を造るこ
とは困難である。しかし、これらの三成分の他に種々の
成分が混入すると諸特性が低下するおそれがある。特
に、灰分の浸食や浸透については微妙である。このた
め、Ａｌ2 Ｏ3 とＳｉＯ2とＣｒ2 Ｏ3 の和が全体の９
０重量％以上となるように、原料の配合に意を用いなけ
ればならない。
【００２５】組成の他に、リング材の特性を左右するも
のに気孔率がある。気孔率は機械的強度と共に耐熱スポ
ーリング性能及び灰分の浸透性に影響する。気孔率が８
％以下となると耐熱スポーリング性能が低下して熱衝撃
に耐えられなくなり割れる危険が生じる。又、気孔率が
１６％以上となると組織が粗くなり容易に灰分の浸透を
許し、変質層が形成されるとともに機械的強度も低下す
る。このため、気孔率は８〜１６％の範囲が望ましい。
のに気孔率がある。気孔率は機械的強度と共に耐熱スポ
ーリング性能及び灰分の浸透性に影響する。気孔率が８
％以下となると耐熱スポーリング性能が低下して熱衝撃
に耐えられなくなり割れる危険が生じる。又、気孔率が
１６％以上となると組織が粗くなり容易に灰分の浸透を
許し、変質層が形成されるとともに機械的強度も低下す
る。このため、気孔率は８〜１６％の範囲が望ましい。
【００２６】次に、羽口リングの内側の表面粗さはＲma
x １００Ｓ以下であることが望ましい。一般に羽口リン
グは成形されたまま用いられているため、その表面は焼
成したままで、多少の歪、凹凸がある。このため微粉炭
燃焼石の灰分や半燃焼灰分が羽口内面に付着し易い。こ
の灰分の主成分であるＦｅ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 及びＣａＯ
等は、前述したように羽口リングの組織内へ表面から浸
透して２〜６ｍｍの厚さにわたって変質層を形成し、こ
の変質層が更に灰分の付着、堆積を促す。
x １００Ｓ以下であることが望ましい。一般に羽口リン
グは成形されたまま用いられているため、その表面は焼
成したままで、多少の歪、凹凸がある。このため微粉炭
燃焼石の灰分や半燃焼灰分が羽口内面に付着し易い。こ
の灰分の主成分であるＦｅ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 及びＣａＯ
等は、前述したように羽口リングの組織内へ表面から浸
透して２〜６ｍｍの厚さにわたって変質層を形成し、こ
の変質層が更に灰分の付着、堆積を促す。
【００２７】しかし、羽口リングの内側表面を滑らかに
すると、灰分の初期付着が低減される。そこで、内側表
面を研磨加工により平滑化した羽口リングを用いて、１
ｔ／ｈ程度の微粉炭を吹き込み灰分の初期付着状態を調
べた結果、内表面の粗さが最大粗さＲｍａｘ１００Ｓを
超えると灰分の付着量が増えることが判明した。そのた
め、羽口リング内側の表面粗さをＲmax １００Ｓ以下に
限定することが望ましい。ここで、Ｒmax はＪＩＳ Ｂ
Ｏ６０１に規定する仕上げ記号による表示方法によっ
た。
すると、灰分の初期付着が低減される。そこで、内側表
面を研磨加工により平滑化した羽口リングを用いて、１
ｔ／ｈ程度の微粉炭を吹き込み灰分の初期付着状態を調
べた結果、内表面の粗さが最大粗さＲｍａｘ１００Ｓを
超えると灰分の付着量が増えることが判明した。そのた
め、羽口リング内側の表面粗さをＲmax １００Ｓ以下に
限定することが望ましい。ここで、Ｒmax はＪＩＳ Ｂ
Ｏ６０１に規定する仕上げ記号による表示方法によっ
た。
【００２８】なお、上に述べた組成の羽口リング材は、
例えば、アルミナ、ムライト、シリコナイト粘土、酸化
クローム等を原料として得られる。これらの原料の成分
を表１に示す。
例えば、アルミナ、ムライト、シリコナイト粘土、酸化
クローム等を原料として得られる。これらの原料の成分
を表１に示す。
【００２９】
【表１】
【００３０】
【発明の実施の形態】羽口リングの製法を例示すると、
上記原料を粉砕して粒径を整え、水と解膠剤を加えてよ
く混合し、その後脱泡した材料を吸水性鋳型に振動を加
えながら流し込む。この方法は加振充填成形と言われて
いる。成形後鋳型を外し、成形品を乾燥した後、焼成す
ると羽口リングが得られる。
上記原料を粉砕して粒径を整え、水と解膠剤を加えてよ
く混合し、その後脱泡した材料を吸水性鋳型に振動を加
えながら流し込む。この方法は加振充填成形と言われて
いる。成形後鋳型を外し、成形品を乾燥した後、焼成す
ると羽口リングが得られる。
【００３１】成形法には、スリップキャスティング法、
ＣＩＰ法、フリクションプレス法等を用いることがで
き、焼成温度を最高１６００℃程度とし、気孔率を８〜
１６％にしたリング材が得られる。羽口リングの内面
は、砥石による研磨加工を施せば比較的容易にＲｍａｘ
１００Ｓ以下の平滑面が得られる。
ＣＩＰ法、フリクションプレス法等を用いることがで
き、焼成温度を最高１６００℃程度とし、気孔率を８〜
１６％にしたリング材が得られる。羽口リングの内面
は、砥石による研磨加工を施せば比較的容易にＲｍａｘ
１００Ｓ以下の平滑面が得られる。
【００３２】
【実施例】先ず、Ａｌ2 Ｏ3 とＳｉＯ2 の配合割合とリ
ング材の特性との関係を示すため原料を表２に示す配合
比で配合し、組成Ａ〜組成Ｇの試験材を得た。原料粉末
の粒度調整については、最大粒度径を２ｍｍとし、１ｍ
ｍ以上３５％、０．１ｍｍ以下５０％の粒度構成とし
た。上記配合に際して，水を６重量％、解膠材として酸
性ヘキサメタリン酸ソーダ０．２％を加えた。
ング材の特性との関係を示すため原料を表２に示す配合
比で配合し、組成Ａ〜組成Ｇの試験材を得た。原料粉末
の粒度調整については、最大粒度径を２ｍｍとし、１ｍ
ｍ以上３５％、０．１ｍｍ以下５０％の粒度構成とし
た。上記配合に際して，水を６重量％、解膠材として酸
性ヘキサメタリン酸ソーダ０．２％を加えた。
【００３３】この原料を加振充填成形法により羽口リン
グと、各特性調査用の試験材とを成形し、焼成した。焼
成は最高温度１６００℃で行った。灰分の浸食量及び浸
透深さの測定用の試験材は６５×６５×６５ｍｍで、そ
の上部中央に２５φ×２０ｍｍのブリケット状に成形し
た微粉炭を置き、１４００℃で５時間加熱した後に炉内
放冷したものを切断し、その浸食量と浸透深さを測定し
た。
グと、各特性調査用の試験材とを成形し、焼成した。焼
成は最高温度１６００℃で行った。灰分の浸食量及び浸
透深さの測定用の試験材は６５×６５×６５ｍｍで、そ
の上部中央に２５φ×２０ｍｍのブリケット状に成形し
た微粉炭を置き、１４００℃で５時間加熱した後に炉内
放冷したものを切断し、その浸食量と浸透深さを測定し
た。
【００３４】これらの結果を表２に示す。Ａｌ2 Ｏ3 ×
１００／（Ａｌ2 Ｏ3 ＋ＳｉＯ2 ）が６０〜９０％の範
囲にある試験材Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆでは機械的性質及び灰分
浸透浸食試験のいずれにおいても比較的良好な結果が得
られた。
１００／（Ａｌ2 Ｏ3 ＋ＳｉＯ2 ）が６０〜９０％の範
囲にある試験材Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆでは機械的性質及び灰分
浸透浸食試験のいずれにおいても比較的良好な結果が得
られた。
【００３５】次に、表２に示した機械的性質及び灰分浸
食浸透試験が良好であったＤ材を選び、これにＣｒ2 Ｏ
3 を０〜２５重量％を添加し前述と同様に試験材を作製
し、同様な試験を行った。その結果を表３に示す。表３
からＣｒ2 Ｏ3 が５〜２０重量％の範囲では機械的性質
及び灰分浸食浸透試験のいずれにおいても更に良好な結
果が得られた。
食浸透試験が良好であったＤ材を選び、これにＣｒ2 Ｏ
3 を０〜２５重量％を添加し前述と同様に試験材を作製
し、同様な試験を行った。その結果を表３に示す。表３
からＣｒ2 Ｏ3 が５〜２０重量％の範囲では機械的性質
及び灰分浸食浸透試験のいずれにおいても更に良好な結
果が得られた。
【００３６】
【表２】
【００３７】
【表３】
【００３８】そこで、表３に示すＮｏ３の成分組成及び
比較材で実用試験のための羽口リングを作製した。羽口
リングの概略の寸法は内径１２０ｍｍ、外径１４０ｍ
ｍ、長さ３５０ｍｍである。この実用試験では、灰分付
着開始迄の時間、送風に乱流の生ずる迄の時間、羽口リ
ング再整備迄の時間即ち灰分落としを必要とする迄の時
間、羽口リング再整備所要時間、羽口リング交換迄の耐
用寿命を調べた。また、高炉側の試験条件は、微粉炭吹
き込み量：０．９５Ｔ／ｈ、風速：２３０ｍ／ｓ：風
量：２００Ｎｍ3 ／分、熱風温度：１１５０℃であっ
た。試験の結果を、比較材とともに表４に示す。
比較材で実用試験のための羽口リングを作製した。羽口
リングの概略の寸法は内径１２０ｍｍ、外径１４０ｍ
ｍ、長さ３５０ｍｍである。この実用試験では、灰分付
着開始迄の時間、送風に乱流の生ずる迄の時間、羽口リ
ング再整備迄の時間即ち灰分落としを必要とする迄の時
間、羽口リング再整備所要時間、羽口リング交換迄の耐
用寿命を調べた。また、高炉側の試験条件は、微粉炭吹
き込み量：０．９５Ｔ／ｈ、風速：２３０ｍ／ｓ：風
量：２００Ｎｍ3 ／分、熱風温度：１１５０℃であっ
た。試験の結果を、比較材とともに表４に示す。
【００３９】
【表４】
【００４０】本発明品１、２では、強度、浸透性とも良
好であり、実用試験では、耐用時間１８０日が得られ
た。内側表面を研磨し平滑化したものとしないものとで
は、平滑化により変質性が向上し、したがって、灰分付
着開始迄の時間が長く、再整備所要時間も少なくなる。
しかし、発明の組成であれば研磨により耐用寿命は変わ
らない。
好であり、実用試験では、耐用時間１８０日が得られ
た。内側表面を研磨し平滑化したものとしないものとで
は、平滑化により変質性が向上し、したがって、灰分付
着開始迄の時間が長く、再整備所要時間も少なくなる。
しかし、発明の組成であれば研磨により耐用寿命は変わ
らない。
【００４１】これに対して、比較品羽口リングの寿命は
９０日であり、発明品より著しく劣っていた。また、灰
分が羽口内に付着することにより羽口内を通過する熱風
の流れが層流から乱流により早く変化していた。このよ
うな熱風の乱流は高炉炉内におけるコークス等の円滑な
燃焼反応を妨げるので望ましくない。
９０日であり、発明品より著しく劣っていた。また、灰
分が羽口内に付着することにより羽口内を通過する熱風
の流れが層流から乱流により早く変化していた。このよ
うな熱風の乱流は高炉炉内におけるコークス等の円滑な
燃焼反応を妨げるので望ましくない。
【００４２】
【発明の効果】以上述べてきたように、この発明による
羽口リングは、Ａｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2、Ｃｒ2 Ｏ3 の比
率及び気孔率が適切な範囲に調整されており、高温での
強度に優れ、微粉炭の灰分や半燃焼物による浸食、浸透
に耐え、これらが付着し難い。このため、羽口リングと
して実用した場合、灰分の付着開始時間及び耐用寿命が
共に従来品に比べそれぞれ数倍に向上させることができ
た。このように、高炉の操業を妨げることなく安全な稼
働を長期間継続させることを可能としたこの発明の効果
は大きい。
羽口リングは、Ａｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2、Ｃｒ2 Ｏ3 の比
率及び気孔率が適切な範囲に調整されており、高温での
強度に優れ、微粉炭の灰分や半燃焼物による浸食、浸透
に耐え、これらが付着し難い。このため、羽口リングと
して実用した場合、灰分の付着開始時間及び耐用寿命が
共に従来品に比べそれぞれ数倍に向上させることができ
た。このように、高炉の操業を妨げることなく安全な稼
働を長期間継続させることを可能としたこの発明の効果
は大きい。
【図１】Ａｌ2 Ｏ3 及びＳｉＯ2 とＣｒ2 Ｏ3 の組成比
と浸食深さ及び浸食量との関係を示すグラフである。
と浸食深さ及び浸食量との関係を示すグラフである。
【図２】Ａｌ2 Ｏ3 及びＳｉＯ2 とＣｒ2 Ｏ3 の組成比
と圧縮強さ及び曲げ強さとの関係を示すグラフである。
と圧縮強さ及び曲げ強さとの関係を示すグラフである。
【図３】Ａｌ2 Ｏ3 とＳｉＯ2 の組成比と浸食深さ及び
浸食量との関係を示すグラフである。
浸食量との関係を示すグラフである。
【図４】Ａｌ2 Ｏ3 とＳｉＯ2 の組成比と圧縮強さ及び
曲げ強さとの関係を示すグラフである。
曲げ強さとの関係を示すグラフである。
【図５】高炉羽口付近の断面の概要図である。
１ 羽口リング ２ 羽口 ３ 炉壁 ４ 熱風管 ５ 微粉炭吹き込み管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 築地 秀明 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 石井 邦彦 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 有賀 喜久雄 岐阜県瑞浪市土岐町5101 (72)発明者 白石 勝介 神奈川県川崎市川崎区中島２−17−10
Claims (2)
- 【請求項１】 下記の特徴を備えた羽口リング。 （ａ）主成分としてＡｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 及びＣｒ2 Ｏ
3 を含有し、これらの和が全体の９０重量％以上であ
り、（ｂ）前記Ａｌ2 Ｏ3 が、Ａｌ2 Ｏ3 とＳｉＯ2 の
和の６０重量％以上９０重量％以下を含有し、（ｃ）前
記Ａｌ2 Ｏ3 とＳｉＯ2 の和が、Ａｌ2 Ｏ3 とＳｉＯ2
とＣｒ2 Ｏ3 との和の８０重量％以上９８重量％以下で
あり、（ｄ）気孔率が８％以上１６％以下である。 - 【請求項２】 前記羽口リングの内側面の表面粗さがＲ
max １００Ｓ以下である請求項１記載の羽口リング。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8052654A JPH09227218A (ja) | 1996-02-16 | 1996-02-16 | 羽口リング |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8052654A JPH09227218A (ja) | 1996-02-16 | 1996-02-16 | 羽口リング |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09227218A true JPH09227218A (ja) | 1997-09-02 |
Family
ID=12920854
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8052654A Pending JPH09227218A (ja) | 1996-02-16 | 1996-02-16 | 羽口リング |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09227218A (ja) |
-
1996
- 1996-02-16 JP JP8052654A patent/JPH09227218A/ja active Pending
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