JPH11229021A

JPH11229021A - 転炉型窯炉の内張り耐火物保護方法

Info

Publication number: JPH11229021A
Application number: JP3149198A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Nakao; 淳中尾; Tsukasa Kashiwabara; 司柏原; Masanori Kumakura; 政宣熊倉
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1998-02-13
Filing date: 1998-02-13
Publication date: 1999-08-24

Abstract

(57)【要約】【課題】内張り耐火物の表面にスラグを付着させるこ
とにより保護コーティングを施す転炉型窯炉の内張り耐
火物保護方法において、特に溶損の激しい出鋼孔の周辺
の保護を強化し、更に生産性を向上する方法を提供す
る。【解決手段】出鋼孔から炉内にノズルを装入し、該ノ
ズルから粉体状のコーティング材を供給しながら、内張
り耐火物の表面にスラグを付着させることにより保護コ
ーティングを施すことを特徴とする転炉型窯炉の内張り
耐火物保護方法である。保護コーティングは吹錬中、あ
るいは出鋼後にメインランスより残留スラグにガスを吹
き付けながら行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄鋼精錬における
転炉型窯炉の内張り耐火物の保護方法であり、より効率
的に耐火物表面にコーティング層を施して耐火物を保護
する技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】本発明において、転炉型窯炉とは、炉本
体が傾転する鉄鋼の精錬炉であって、上吹き転炉、上底
吹き転炉、スクラップ溶解炉、溶融還元炉を含む精錬炉
である。

【０００３】一般に、鉄鋼精錬で使用される転炉、スク
ラップ溶解炉、溶融還元炉等は、鉄皮の内側を内張り耐
火物でライニングしているが、高温下でのスラグとの反
応、溶銑や溶鋼流による摩耗、あるいは熱衝撃によるス
ポーリング等が原因となって、内張り耐火物は次第に損
耗する。損耗が進行して使用継続が困難になった時点で
炉を冷却し、内張り耐火物を張り替えることによって再
度精錬に使用することが可能になるが、耐火物寿命が短
いと耐火物コストの上昇を招き、かつ内張り耐火物の修
復築造に多大な労力と時間を要することから、生産能力
も低下する。

【０００４】内張り耐火物の寿命を延長する手段とし
て、不定形耐火物を吹き付けガンにより吹き付ける熱間
吹き付け補修法が採用され、耐火物寿命の延長に効果を
発揮しているが、補修材の使用によりコストの増大を招
くとともに、補修のために多大な時間と労力を要すると
いう問題があった。

【０００５】これに対し、時間と労力を要せず、価格の
高い材料を使用しないで済むスラグコーティング法が種
々提案されている。スラグコーティング法は、精錬が完
了した溶鋼を出鋼した後も炉内に溶融スラグを残存さ
せ、容器内壁や容器底にこのスラグをコーティングして
固化させ、内張り耐火物を保護する方法である。容器を
傾動させることによって残留スラグを内壁にコーティン
グする傾動補修法が従来から採用されていた。特開昭６
２−１７１１２号公報においては、転炉の上吹きメイン
ランスを用いてスラグをスプラッシュ状に吹き飛ばして
コーティングする方法が記載され、特開昭６１−５６２
２３号公報においては、スラグスプラッシュコーティン
グを行うに際し、スラグ中に改質材を添加することによ
ってコーティング効果を増大する方法が記載されてい
る。特開平８−２４６０１８号公報においては、残留ス
ラグに上吹きメインランスまたは底吹き羽口からガスを
吹き込んでスプラッシュを発生させながら固体粉末を容
器内に添加して浮遊させ、これをスラグコーティング層
中に取り込ませて固体粉末を核としたスラグコーティン
グ層を形成させる方法が記載されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】溶鋼を出鋼後に行うス
ラグコーティング方法のうち、傾動補修法は、傾動方向
と一致する装入、排出方向の内壁に対しては十分なコー
ティングが可能であるが、トラニオン側及び排出方向で
あっても出鋼孔よりも上側はコーティングができないと
いう欠点があった。

【０００７】スラグをスプラッシュ状に吹き飛ばしてコ
ーティングする方法については、容器の熱容量が大きく
またスラグの融点も低いので飛散したスラグが固化せず
付着しにくいとともに付着してもその後の精練中に再溶
融しやすく、耐久性が低いという問題があった。スラグ
スプラッシュコーティングを行う際にスラグ中に改質材
を添加する方法については、スラグの粘性が増大すると
同時に、改質材を完全に溶融することは困難であってス
ラグ中に未溶融の固形物が残存するため、ガス吹き付け
によるスプラッシュが発生しにくくなるという問題を有
していた。

【０００８】転炉型窯炉においては、特に出鋼孔の周辺
の内張り耐火物の溶損が激しく進行する。出鋼中は出鋼
孔の周辺に溶鋼及び溶融スラグが偏在するため、出鋼孔
周辺の耐火物が特にスラグに浸食されるためである。傾
動補修法、上記スラグスプラッシュコーティング法のい
ずもれ出鋼孔周辺の耐火物保護には十分ではなく、ま
た、スプラッシュコーティング中に固体粉末を容器中に
添加して浮遊させる方法についても、出鋼孔周辺の耐火
物を優先的に保護することは困難であった。

【０００９】また、上記の方法はいずれも出鋼後にスラ
グコーティングを行う方法であり、スラグコーティング
のために要する時間だけ生産性を阻害するという問題が
あった。

【００１０】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、スラグをコーティングする方法におい
て、特に溶損の激しい出鋼孔の周辺の保護を強化し、更
に生産性を向上する方法を提供することを目的とするも
のである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の要旨
とするところは以下の通りである。第１の発明は、内張
り耐火物の表面にスラグを付着させることにより保護コ
ーティングを施す転炉型窯炉の内張り耐火物保護方法に
おいて、出鋼孔から炉内にノズルを装入し、該ノズルか
ら粉体状のコーティング材を供給しながら前記保護コー
ティングを施すことを特徴とする転炉型窯炉の内張り耐
火物保護方法である。

【００１２】出鋼孔から炉内にノズルを装入し、該ノズ
ルから粉体状のコーティング材を供給しながら保護コー
ティングを施すことにより、出鋼孔の周辺の内張り耐火
物を重点的に保護することができる。コーティング材供
給ノズルを出鋼孔から炉内に装入するため、炉の直上に
コーティング材供給手段を配置する必要がなく、出鋼中
を除く任意の時期にコーティングを実施することが可能
になる。飛散した溶融スラグとコーティング材とが混合
する結果、内張り耐火物に付着したコーティング層は温
度が低下して固化しやすくなり、粉末のコーティング材
がコーティング層の核となるため寿命の長い強固なコー
ティング層を形成することができる。

【００１３】第２の発明は、吹錬中に前記第１の発明の
保護コーティングを施すことにより、炉内に飛散してい
るスラグと前記コーティング材とを内張り耐火物表面に
付着させることを特徴とする上記第１の発明の転炉型窯
炉の内張り耐火物保護方法である。

【００１４】コーティング材供給ノズルを出鋼孔から炉
内に装入するため、吹錬中であってもコーティング材を
炉内に供給することが可能になった。従来は、吹錬中は
飛散スラグが高温でコーティング固化が困難であった
が、ノズルから供給するコーティング材と飛散スラグを
混合することによってコーティング固化を行うことが可
能になった。吹錬中にコーティングを行うため、コーテ
ィング作業に伴う生産性の悪化を防止することができ
た。

【００１５】第３の発明は、出鋼後、メインランスより
残留スラグにガスを吹き付けながら前記第１の発明の保
護コーティングを施すことにより、炉内に飛散している
スラグと前記コーティング材とを内張り耐火物表面に付
着させることを特徴とする上記第１の発明の転炉型窯炉
の内張り耐火物保護方法である。メインランスより吹き
付ける前記ガスとして、空気、窒素、転炉排ガスの１種
又は２種以上の混合ガスを用いることができる。

【００１６】これにより、出鋼後の残留スラグをスプラ
ッシュコーティングする場合においても、出鋼孔の周辺
の内張り耐火物を重点的に保護することが可能になっ
た。残留スラグ中に改質材を添加しないのでスプラッシ
ュは安定的に発生し、ノズルから供給されるコーティン
グ材をスラグと混合することによって出鋼孔周辺の内張
り耐火物に重点的に強固なコーティング層を形成するこ
とが可能になった。炉内残留スラグの粘度が高い場合に
は、メインランスから吹き付けるガスとして空気、転炉
排ガスを使用することで、残留スラグ中の鉄分の酸化を
促進してスラグ温度を上昇しスラグ粘度の低下が可能と
なり、飛散が容易となる。

【００１７】更に前記第１乃至第３の発明において、前
記コーティング材として、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｉＯ₂、
Ａｌ₂Ｏ₃、生石灰、生ドロマイト、軽焼ドロマイト、
軽焼マグネシア、重焼マグネシア、炭酸カルシウム、炭
酸マグネシウム、石炭、コークス、水ガラス、リン酸ソ
ーダ、リン酸アルミニウムの１種又は２種以上の混合物
が好適である。コーティング材自身がスラグの顕熱を奪
うとともに、スラグとの混合時に分解反応を伴う物質で
は分解による冷却効果が相乗される。また、水ガラス、
リン酸ソーダ、リン酸アルミニウムを用いた場合、これ
らコーティング材がスラグと反応して２ＣａＯ・ＳｉＯ
₂やりん酸カルシウムを生成し、更に付着性を高めるこ
とができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１、２に本発明を実施する転炉
型窯炉の断面図を示す。図１は吹錬中に本発明を実施し
ている図であり、図２は出鋼後の残留スラグを用いて本
発明を実施している図である。転炉型窯炉において、出
鋼孔はトラニオン軸と直角方向の炉の上方に配置され
る。炉を直立した状態では出鋼孔は横方向を向いてい
る。本発明のコーティング材供給ノズルは、この出鋼孔
の外側から炉内に装入される。図示しないノズル駆動装
置は炉の側方の出鋼孔の延長方向に配置され、直立した
炉の出鋼孔にノズルを装入することができる。炉への原
材料装入、出鋼、排滓のために炉を傾動するときはノズ
ル駆動装置によってノズルを出鋼孔から抜き出して待避
させる。

【００１９】ノズルには図示しない粉体供給装置が接続
され、主にノズル先端から炉内に粉体が供給される。粉
体供給装置からはキャリアガスとともに粉体が供給され
る。本発明は出鋼孔周辺の内張り耐火物の保護を主眼と
するため、炉内に装入されたノズルからの粉体供給方向
は主に出鋼孔周辺に向けられる。もちろん、粉体供給方
向を炉内中央に向けることにより、炉内全体の内張り耐
火物の保護のために上記ノズルを使用することも有効で
ある。炉内は、特に吹錬中は高温状態となるため、ノズ
ルの炉内露出部分は耐熱構造とし、必要に応じて冷却機
構を有する。粉体吹き込みのためのキャリアガスを冷却
ガスとする方法、ノズルを水冷構造とする方法が採用で
きる。

【００２０】本発明では、炉内にスラグが飛散している
状況下で、出鋼孔から装入されたノズルから粉体状のコ
ーティング材を炉内に供給する。飛散したスラグが粉体
状のコーティング材を取り込み、固体・液体混合物とな
るとともにスラグの温度が低下し、スラグの粘性が増大
する。そのため、スラグは内張り耐火物に付着しやすく
なり、付着後も炉壁を滴下せずに留まりやすくなる。ま
た、粉体状のコーティング材は出鋼孔の近傍で供給さ
れ、更に出鋼孔周辺に向けて吹き出されるので、出鋼孔
周辺において特にスラグとコーティング材との混合が促
進され、出鋼孔周辺の内張り耐火物へのスラグコーティ
ングが重点的になされるとともに、出鋼孔周辺の内張り
耐火物に付着済みのスラグの表面に粉体状のコーティン
グ材が衝突して取り込まれ、コーティング効果はより顕
著になる。

【００２１】粉体状のコーティング材は、出鋼孔周辺の
みならず炉内の全体に供給することが可能であり、出鋼
孔周辺以外の個所についてもコーティング材を添加した
スラグコーティングを施すことができる。

【００２２】吹錬中においては、炉の上方は高温の排ガ
スが排出される経路となるため、炉の上方から炉内に粉
体を供給しようとすると耐熱性を有する大掛かりな粉体
供給装置を設置する必要がある。それに対し、本発明は
出鋼孔から粉体供給ノズルを装入するため、炉内に露出
するノズル先端部分のみの耐熱性に配慮すれば吹錬中に
おいても炉内に粉体を供給できる。この特質を利用し
て、本発明は吹錬中にスラグコーティングを施すことを
可能にした。

【００２３】吹錬中においては、メインランスから噴出
される酸素ジェットによってスラグは炉内に飛散してい
るが、スラグ及び内張り耐火物表面ともに高温状態にあ
るため、耐火物表面に付着したスラグは粘性が低く、そ
のまま炉壁にそって流下してしまうためスラグコーティ
ングを行うことはできなかった。本発明においては、ス
ラグが粉体状のコーティング材を取り込むことにより、
スラグが固液共存相となるとともにスラグの温度が低下
し、吹錬中であっても炉壁に付着してコーティング層を
形成することが可能になる。また、コーティング材は出
鋼孔の付近から炉内に供給されるため、溶損の激しい出
鋼孔周辺の耐火物表面を重点的にコーティングすること
が可能になる。コーティングのための作業時間を別途必
要としないので、生産性を阻害せずにコーティングを行
えるというメリットがある。

【００２４】出鋼後に本発明によってスラグコーティン
グを行うに際しては、出鋼後スラグを炉内に残留させた
ままで炉を直立し、吹錬のためのメインランスを用いて
炉内残留スラグにガスを吹き付けてスラグを飛散させる
とともに、出鋼孔から装入したノズルを用いて炉内に粉
体状のコーティング材を供給する。本発明によれば、炉
底に留まる残留スラグ中に改質材を添加しないのでスラ
グの粘性は増大せず、メインランスによるガス吹き付け
で容易にスラグを炉内に飛散させることができる。ま
た、飛散スラグと供給された粉体状のコーティング材と
が混合することにより、飛散スラグの粘性を増大させて
耐火物内壁への付着、付着したコーティング層の耐久性
の増大を図ることができる。粉体状コーティング材は出
鋼孔付近で供給されるため、溶損の激しい出鋼孔周辺の
内張り耐火物を特に重点的にコーティング保護すること
が可能である。

【００２５】メインランスからスラグに吹き付けるガス
としては、空気、窒素、転炉排ガスの１種又は２種以上
の混合ガスを用いることができる。スラグをスプラッシ
ュとして飛散させるためには、いずれのガスを用いても
よい。出鋼後炉内に残されたスラグの鉄分は、主にＦｅ
Ｏとして含まれている。吹き付けるガスとして空気ある
いは転炉排ガスを使用すると、スラグ中のＦｅＯが酸化
されてＦｅ₂Ｏ₃に変化し、このときの発熱でスラグの
温度を上昇させることができる。この酸化による発熱と
ガスが持ち去る顕熱とのバランスでスラグの昇温量が定
まる。空気あるいは転炉排ガス単独では昇温過多となる
場合は、空気あるいは転炉排ガスに窒素ガスを混合する
ことで、昇温量を適正化することができる。

【００２６】ノズルから供給する粉体状のコーティング
材としては、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、
生石灰、生ドロマイト、軽焼ドロマイト、軽焼マグネシ
ア、重焼マグネシア、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウ
ム、石炭、コークス、水ガラス、リン酸ソーダ、リン酸
アルミニウムの１種又は２種以上の混合物を用いること
ができる。スラグを冷却し、コーティング層の核として
機能する上では、粉体の材質としては、酸化物、石炭、
コークス、有機物等のいずれでもかまわない。

【００２７】塩基性物質であるＭｇＯ、ＣａＯを含有す
る生石灰、生ドロマイト、軽焼ドロマイト、軽焼マグネ
シア、重焼マグネシア、炭酸カルシウム、炭酸マグネシ
ウムであれば、コーティング層の塩基度を上昇させてコ
ーティング層の寿命延長に有効である。炭酸カルシウ
ム、炭酸マグネシウムのように、スラグとの混合時に分
解反応を伴う物質であれば、分解時の吸熱によってスラ
グの温度を下げる効果が相乗されるので、スラグコーテ
ィング層の固化を促進する上で効果がある。石炭やコー
クスであれば、これらがスラグ中の酸化鉄を還元し、か
つこのとき吸熱するので、Ｔ．Ｆｅの減少でスラグ融点
を上昇させるとともに、スラグ温度を下げて固化を促進
することができる。また、水ガラス、リン酸ソーダ、リ
ン酸アルミニウムを用いた場合、これらコーティング材
がスラグと反応して２ＣａＯ・ＳｉＯ₂やりん酸カルシ
ウムを生成し、更に付着性を高めることができる。

【００２８】粉体状のコーティング材の粒径としては、
０．５ｍｍ〜１０ｍｍの範囲が好ましい。粒径が０．５
ｍｍ未満であると、メインランスからのガス流によって
炉外に飛散するロスが大きくなり、粒径が１０ｍｍを超
えると飛散スラグと混合せずに炉内に落下するロスが大
きくなるとともに、炉壁への付着性やスラグとの反応性
が悪くなる。

【００２９】出鋼孔に装入したノズルからの粉体状のコ
ーティング材の供給方法は、キャリアガスとともに吹き
込む方法を採用する。キャリアガスとしては、窒素、ア
ルゴン、ヘリウムその他の不活性ガス、あるいは還元性
ガス又はそれらの混合物であればいずれでもかまわな
い。

【００３０】ノズル先端がストレートであれば、供給し
たコーティング材は炉内中央方向に飛散する。図１、２
に示すようにノズル先端をＵ字型とすれば、供給したコ
ーティング材は出鋼孔周辺に向かって供給され、出鋼孔
周辺の内張り耐火物を保護する上で有効である。ノズル
をノズル軸を中心に回転させれば、出鋼口の周辺の全方
位に紛体を供給することができる。ノズル先端形状はＵ
字型に限らず、粉体状のコーティング材を目的とする方
向に噴射できるあらゆる形状のノズルを使用することが
できる。

【００３１】

【実施例】３５０ｔｏｎ転炉において本発明を適用し
た。実施条件及び実施結果を表１に示す。本発明例Ｎ
ｏ．１〜３は吹錬中において本発明を適用し、本発明例
Ｎｏ．４、５は出鋼後において本発明を適用した。コー
ティング材としてはＭｇＯ、Ａｌ₂Ｏ₃、軽焼ドロマイ
ト、石炭、リン酸ソーダを用いた。コーティング材供給
量は表１に示す。比較例Ｎｏ．６はスラグコーティング
を一切適用せず、比較例Ｎｏ．７は出鋼後に粉体状のコ
ーティング材を供給せずにメインランスからガスを吹き
付けて残留スラグを炉壁に付着させるスラグコーティン
グを実施した。

【００３２】

【表１】

【００３３】表１において、「コーティング厚み」は出
鋼孔周辺の内張り耐火物表面に付着したコーティング層
の厚みであり、「コーティング層耐用チャージ数」は付
着したコーティング層が何チャージの耐用を示したかを
示す。本発明例においては、粉体状のコーティング材を
供給しない従来例Ｎｏ．８に比較して付着コーティング
層の厚み、コーティング層の耐用チャージ数ともに増大
した。また、表１の「炉寿命」は炉の内張り耐火物１代
にわたって同一のコーティング方法を採用した場合の炉
寿命を示し、「不定形耐火物原単位」は吹き付けガンに
よる熱間吹き付けで使用した不定形耐火物の１炉代を平
均した原単位を示す。本発明の保護コーティングを施す
ことにより、炉寿命を延長するとともに不定形耐火物原
単位を低減することができた。

【００３４】

【発明の効果】本発明による内張り耐火物保護方法を実
施することにより、溶損の激しい出鋼孔周辺を重点的に
保護コーティングすることが可能になると同時に、吹錬
中に保護コーティングを行うことが可能になった。その
結果、炉寿命を延長するとともに不定形耐火物原単位を
低減することができ、さらに炉の生産性を低下させずに
コーティングを行うことが可能になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施状況を示す転炉の断面図である。

【図２】本発明の実施状況を示す転炉の断面図である。

【符号の説明】

１転炉型窯炉２内張り耐火物３出鋼孔４ノズル５メインランス６粉体状コーティング材７コーティング層８メインランスからのガス噴流９溶鋼１０残留スラグ１１飛散スラグ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内張り耐火物の表面にスラグを付着させ
ることにより保護コーティングを施す転炉型窯炉の内張
り耐火物保護方法において、出鋼孔から炉内にノズルを
装入し、該ノズルから粉体状のコーティング材を供給し
ながら前記保護コーティングを施すことを特徴とする転
炉型窯炉の内張り耐火物保護方法。
【請求項２】吹錬中に前記保護コーティングを施すこ
とにより、炉内に飛散しているスラグと前記コーティン
グ材とを内張り耐火物表面に付着させることを特徴とす
る請求項１に記載の転炉型窯炉の内張り耐火物保護方
法。
【請求項３】出鋼後、メインランスより残留スラグに
ガスを吹き付けながら前記保護コーティングを施すこと
により、炉内に飛散しているスラグと前記コーティング
材とを内張り耐火物表面に付着させることを特徴とする
請求項１に記載の転炉型窯炉の内張り耐火物保護方法。
【請求項４】メインランスより吹き付ける前記ガス
が、空気、窒素、転炉排ガスの１種又は２種以上の混合
ガスであることを特徴とする請求項３に記載の転炉型窯
炉の内張り耐火物保護方法。
【請求項５】前記コーティング材が、ＭｇＯ、Ｃａ
Ｏ、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、生石灰、生ドロマイト、軽
焼ドロマイト、軽焼マグネシア、重焼マグネシア、炭酸
カルシウム、炭酸マグネシウム、石炭、コークス、水ガ
ラス、リン酸ソーダ、リン酸アルミニウムの１種又は２
種以上の混合物であることを特徴とする請求項１乃至４
のいずれかに記載の転炉型窯炉の内張り耐火物保護方
法。