JPS581005A - 高炉炉底の内張り構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高炉炉底の内張り構造に係り、４１に高＃１−
麿の製銑の侵食による異常損傷を防止し得る蟲−炉底の
内張り構造Ｋｊｌする。

高炉の湯＊ｓｍよびｆＩＩ＆優には通常カーボンれんが
が用いられている。その場由はカーがンれんがは本来−
鋺に対して耐食性が大きくかつ熱伝導率が＾いために鉄
皮の冷却により炉内側のれん＃を面に＃銑の凝固層を形
成しカーがンれんがを保臆す４５１ｋ米があるためであ
る。

しかし近年高炉が次ｇＫ大瀧となり、また操業条件も苛
酷となって来たので、ＪＩＩ１図にて点１ｉ１Ａで示さ
れる如き炉底の湯溜部側壁直下部位Ｋ１ｍ１銑の侵食に
よる異常損傷が見られるようになって来たーかかる炉底
部の異常損傷は高炉の寿命を決定する致命的欠陥となる
ので、その防止が極めて重要な問題となっている。

本発明の目的は、カーボンれんがより成る高炉湯溜部お
よび炉底部を含む上記高炉炉底の異常損傷を防止し得る
効果的な内張り構造を提供するにある。

本発明の要旨とするところは次のとおりである。

すなわち、高炉鉄皮の内側にカーメンれんがより成る湯
榴部および炉底部を有して成る高炉炉底の内張り構造に
おいて、前起湯ＩＩｓの側壁下部および鍍ｔＪｌｌｌｌ
儒壁より下方の炉底部Ｋ　ＳｊＣを３０重量％以上含有
するｓ　ｔ　ｃ−ｃ系れんがを使用することを特徴とす
る高炉炉底の内４ｊ１９構造である。

本ＪＡＦｊＪ４者らは萬炉炉底部の湯溜部側壁直下の外
周の前記異常損傷の原因について調査研究した結釆次の
事実が明らかとなった。すなわち、高炉においては炉の
上部から鉄鉱石、焼結鉱、コークス、石灰石などの原料
が装入されるが、これらの原料中にはアルカリおよび亜
鉛の酸化物が含まれている。これらの成分は高炉内を降
下すると共にコークス゛によって還元され金属蒸気とな
って炉内を上昇するが、炉内シャフト部上部の低温部に
遁すると再沙酸化されて酸化物となって炉内を降下する
。

このようにアルカリおよび亜鉛のＡｍは炉内の上昇、下
降を繰返すほか、高炉の炉底の内張り耐火−のカーボン
れんがにも吸収されカーボンれんがの損傷の原因となる
ことが判明した。すなわち、カーボンれんが内の気孔を
通じて内部に侵入したアルカリおよび亜鉛のａ気は、あ
る温＃：域で下記（１）、（２）式の反応により炉内の
ＣＯガスと反応して金属酸化物とカーボンな生成する。

２Ｋｍ　＋　Ｃ（Ｘｇ）−胞ｑ畠）＋Ｃ（１）・−（１
）Ｚｌｌ（ｇ）　十〇（Ｘｇ）　−Ｚｎ０（ｓ）　＋Ｑ
ａ）−（２）これらの固体析出によりカーボンれんが円
に債細な亀裂を生成する。

炉内の温度が上昇すると上紀口）、偉）式の逆反応が起
り析出した金属酸化物とカーボンが再びガス化するので
析出部のカーボンれんがが多孔質化する。

このような鹸化、還元の繰返しｋよってカーボンれんが
内に多孔質脆化層ｔ一層形成、これが断熱層となって炉
内側の温度上昇をもたらし、カーボンれんがの溶銑への
加炭濤解を促進することとなり、カーボンれんが自身は
次第に慢★され異常損傷を招くことが明らかとなった。

次に本発明者らは上記カーボンれんがの損傷を緒止する
材質について種々此ｌｌ１ｉｌｆ大した曽釆、８１０を
含む耐火物がアルカリおよび臘鋤に対し著しい効果を示
すことが明らかとなった。すなわち、下記実験例にて示
す即く、８１Ｃ’４（ｇａｌｌ量％以上書有する５ｔｃ
−ｃ系耐火物をアル＊！もしくは朧鋤漏気中でＩＩ＆薯
すると気孔率、通気率が低下し１ａｍが上昇するが、こ
れと全（同じ処＠′＃を従来のカーボンれんがについて
行なうと５ｓｃ−ｃ系れんがの場合と反対に多孔質化す
ると共に強度も劣化することが判明した。

実験例１ 高炉炉底の周辺部に使用する本発明による５ｉＣ−Ｃ系
れんがと従来のカーボンれんがとのアルカリに対する耐
食性の比較試験を行った。アルカリとして代表的なに宏
ＣＯａを使用し、８ｉＣ−Ｃ系れんがとカーボンれんが
との谷供試体より２０ｍ　Ｘ　２０ｍｍ　Ｘ１２０■の
試験片を切出し、それぞれＫｓ　ＣＯａ　：コークスプ
リーズ寓１：１の重量比であって全量２−の混合物と共
にＳＩＣ質容器に入れ、シリコエツト電気炉中で９００
℃に３時間加熱保持して炉冷した。

冷却した試験片をコークスプリーズと共に８ｉＣ質容器
に入れ、更に１２００１：に３時間加熱処理した。

こり熱処場な繰返し５１ｇ１行ない各処理ごとに見掛気
孔率の測定を行ない処櫃前の値との見掛気孔率の変化率
を求めた。結果は第２図に示すとおりである。

また１、３．５回繰返し処場後の試験片断面の平均Ｋｔ
　Ｏ４９度の定量を行った。

第２図において「アルカリ１回後」とは＆ＣＯｓ：コー
クスプリーズー１：１の混合物中□で９００℃に３時間
加熱処理を１同胞したことを意味し、「コークス１回後
」とは「アルカリ１１ｇｌ後」更にコークスプリーズ中
で１２００℃に３時間加熱処理したことを意味する。第
２図より明らかな如く、従来のカーボンれんがはコーク
スプリーズ中の処理回数が増加□する毎にｉ書見孔率の
変化率が上昇し、０曲−の如くなるのに対し、−発明に
よるＳ　Ｉ　Ｃ−Ｃ系れんがの見掛気孔率の変化率はＳ
曲線の如く、アルカリ処理により急激に減少し、その質
が処理１数の増加とともに極めて繊密とな、ることを示
している。これに対し、カーボンれんがの多孔質化はア
ルカリの侵入によって亀裂を発生することによるもので
ある。以上の結果から５ＩＣ−Ｃ系れんがを４６ＰＰ底
ｇＪＲ壁に使用すれば、ん０尋のアルカリ金属の酸化物
の析出、還元が起ったとしても５ＩＣ−Ｃ系れんがは゛
益々織密化しアルカリ蒸気の浸入を許きないものと考え
られる。

次に上記９００℃ｘ　３Ｈｒのアルカリ処理および１２
００℃ｘ　３Ｈｒのコークス処理の各々１回、３回、５
回後の試験片断面のに＊Ｏｆを分析し、Ｋ！０の侵大量
を關定した０ＭＩ果は第１表に示すとおりである。

嬉　　　１　　　表 嬉ｉｌＮより明らかな如く、カーボンれんがは５ｏｏｃ
ｘ　ＮＨｒのアルカリ処理１回、３回、５回後と次第に
胞０・・の、侵入量が多くなり、　１２００ＣＸ　３Ｈ
ｒのコークスＪ６１１でのＫｗ０１１１留量も多−い、
これはれんが中の灰分として存在するＡｂＯ，＄五Ｇと
ＫｚＯとの反応によりＫＩＯ・ムＩ雪０ａ−３！ｉｉへ
その他の複合化金物を作るためと考えられ、第２図に示
す如き見掛気孔率の上昇は、かかる化合物生成による亀
裂発生を示唆するものである。

しかるに本発明の旧Ｃ−Ｃ系れんがでは９００ＣＸ　３
）１ｒのアルカリ処理１回後で−ＫＩＯの侵入量は１重
量聾以下ときわめて少いことを示している。

実験例２ 本発明によるＳ　ｉ　Ｃ−Ｃ系れんがと従来のカーボン
れんがの亜鉛に対する耐食性の比較試験を行なった。実
験例１と同様に８ｉＣ系れんがとカーボンれんがの各供
試体より２０ｍ＋　Ｘ　２０ｒｍ　Ｘ　１２０ｒｒｘａ
の試験片を切出し、それぞれｚｎ：コークスプリーズ＝
１：１の重量比であって全ｊ１２−の混合物と共にＳム
Ｃ質容器に入れ、シリコニット電気炉中で９００℃Ｘ　
３Ｈｒ加熱処理して炉冷した。冷却した試験片を更にコ
ークスプリーズと共に５ｉＣＪｊ容４に入れ、１２００
℃ｘ　３Ｈｒ加熱処瑞した。二〇熱処櫃を繰返し５回行
ない各処理修に見掛気孔率の測定を行ない処理前の値と
の見掛気孔率の変化率を求めた。結果は第３図に示すと
おりである。

第３図より明らかな如く、５ｊＣ−Ｃ系れんがの場合に
は各処理の繰返しで見掛気孔率は低下し緻密化する傾向
を示すのに対℃、カーボンれんがの場合は亜鉛処１で見
掛気孔率は低下するが、１２００℃コークス処理後は元
のれんがの見ｊｊ４気孔率より大となりコークス処理回
数の増加と共に益々上昇する傾向を示す。これは亜鉛酸
化物の析出による亀裂の発生により多孔質化が進行して
いるものである。

上記実験例より明らかなとおり別Ｃ−Ｃ系れんががアル
カリ並びに亜鉛に対して強い耐食性を示し、高炉炉底の
異常損傷を防止することができることが明らかとなった
。しかし５ｔｃ−ｃ系れんが中のＳｉＣ，Ｉｉは本発明
では３０重重量風上と限定する必要がある。その橿由は
５ｉｃｉが３０重ｆ％未満の場合には、れんが内に侵入
したアルカリ、もしくは亜ｇｊ＆蒸気とカーボンとの酸
化、通光反応による多孔質化とこれらの金ｊＩＩ４ｔｋ
気とＳｉＣとの反応による前記見！！１気孔軍の低下に
よる緻密化現象とカー相殺され気孔率、通気率の低減効
果が認められな℃１からである。

上１の如く、隔炉炉底の異常損傷対策としてＳｉＣを３
０重量％以上含有する５ｔｃ−ｃ系れんがを使用するこ
とにより、アルカリおよび亜鉛蒸気の侵入による従来の
カーボンれんがの多孔質化な完全に防止することができ
高炉の寿命を飛躍的に延長することができる。

次に５ｉＣ３０重ｊｌ１％以上めＳ　ｉ　Ｃ−Ｃ系れん
がを使用する高炉炉底の内張り構造の態様について説明
する。

実施例１ 第４図は本発明による高炉炉底の内張り構造を示す模式
部分断面図である。第４図に示す如く、鉄皮２の内側に
は鉄皮側スタンプ材４を介してカーボンれんが６が積重
ねられて湯ｆｉＩｍｍ４ｇおよび炉底部１０を形成して
いるが、５ｉＣ３０重量％以上の５ｔｃ−ｃ系れんが１
２を湯溜部側壁８の最下段もしくは第５図に示す如く湯
溜部［壁８の最下段を含む２段以上のれんがと、湯溜部
側壁８の内側れんが１４下方の炉底部１Ｇの最下段を含
む１段または２段以上のれんかに第４図、第５図に示す
如く配置し、炉底部１０に８いては炉底耐火物の膨張を
吸収する炉内側スタンプ材１６を介してカーボンれんが
６を内張すする方法をとる。従ってこの場合は嬌炉炉匠
の鉄皮２に隣接するカーボンれんが６に挾まれた湯溜部
８の最も内側および炉底部１０の炉内側スタンプ１６の
外周部に配置することとなる。これにより従来のカーボ
ンれんが６のみを使用していた時に発生した点線人にて
示す如き異常損傷部は１点鎖ｄＢにて示す如き正常損傷
に防止することができ、それ以上の侵食が避゛けられる
ので高炉の寿命を著しく延長することができる。

実施例２ ＳｉＣ３０重量％以上含有する５ｉＣ−Ｃ系れんが１２
は第６図に示す如く階段状に配置してもよい。すなわち
、この場合は湯溜部１１＃壁８に使用する５ｔＣ−Ｃ系
れんが１２は第４図、第５図と同様に内側最下段または
最下段を含む２段以上とし、その下方のＰ底部ｌＯの最
上段から順次炉内側へ階段状に配置し、中央部のカーボ
ンれんが６との接合部にはスタンプ材１６を充填する構
成をとる−ものである。この場合は従来のカーボンれん
が６のみを使用していた時の点線Ａにて示す如き異常損
傷部は１点＠ｄＣＫて示す如き椀形の正常損傷に止める
ことができ、高炉の寿命の著しい延長が可能である。

実施例３ 第４図、第５図にて示した実施例１の炉底内張り構造に
更に、炉底部１０の最上段中央部にも第７図に示す如＜
　ＳｉＣ３０重量％以上を含む５ｉＣ−Ｃ系れんがを配
置する炉底の内張り構造も可能である。

従来、炉底中央部はシャモットれんが、もしくはカーボ
ンれんがを使用していたが、いずれも次のよ５な問題が
あった。すなわち、炉底中央部にシャモットれんがを使
用すると、アルカリの吸収による熱膨張が大きくなり、
炉底周辺のカーボンれんかに大きな応力が加わり亀裂を
生成し炉底異常損傷の間接的原因の一つとなる。炉底最
上段に力底異常損纒の原因の一つとなる。かくの如く、
炉底中央部は従来の如きシャモットもしくはカーボンれ
んがのいずれを使用しても炉底異常損傷の原因の一つと
なっていたが、本実施例の如く、炉底中央部にも５ｉＣ
３０Ｊｉ盪大以上を倉むＳ　ｉ　Ｃ−Ｃ系れんがを使用
することにより上記いずれの欠点も解消することができ
、そのほか４４図、第５図に示した実施例１の効果も併
せ有することができる。

上記実施例によって本発明による高炉炉底の内張り構造
の８ｉＣ−Ｃ系れんがの使用Ｊａ′ＩＩ／ＡＫつい【説
明したが、　ＳｔＣ系れんがは高価であるので最少限の
使用で最大の効果をあげる使用態様を示したものであっ
て、上記３つのＩＩｊＡ様以外にも檜々の使用一様が可
能であることは勿論であって、高炉炉底の湯溜部の＊＊
下部および該１ｌｌＩ―より下方の炉底部Ｋ　８１０３
０重量％以上含有する８ｉＣ−Ｃ系れんがな高炉のＡ常
損傷を有効に防止する如く配置することが必要である。

上記本発明の説明および実施例より明らかなとおり、本
発明は従来カーボンれんがのみ、もしくは炉底中央部の
みシャモットれんがを使用するカーボンれんが生体の７
％炉炉底の内張り構造は原料中に含まれるアルカリおよ
び亜鉛によって多孔質となってｌｌ！１ｔｊＩｅに侵食
され、ＩＰＪ＆の異常損傷をもたらし高炉の寿命を左右
する重大欠陥となるので、アルカリおよび亜鉛に対して
多孔質とならず却って質の緻密化を招来する５ｉＣ３０
重量％以上を含む５ｉｃ−ｃ系れんがの４９質を見出し
、これを高炉炉底に使用することによって次の効果を収
めることができた。

げ）　上記５ｉＣ−Ｃ系れんがを高炉炉底の湯溜部側壁
下部および該両壁より下方の炉底部に使用することによ
り従来の濾紙の異常損傷が完全に防止され高炉の寿命の
著しい延長が可能となった。

（ロ）従来高炉炉底の中央部に使用していたシャモット
れんがはアルカリの吸収による熱＃優が大きくなり、炉
底周辺のカーボンれんかに大きな応力を加え亀裂を起さ
せ、これが炉底の異常損傷の間接的原因となっていた欠
点、および炉底中央部にれんがを前述した通りの使用形
態によって完全に解消された。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のカーボンれんがのみにて構成された高炉
の湯溜部側壁および炉底部と、炉底の異常損ｒＩＩフィ
ンＡを示す高炉炉底の模式部分断面図、第２図はＳ　ｉ
　Ｃ−Ｃ系れんがとカーボンれんがとのアルカリ処理お
よびコークスプリーズ処理＋ｔａに゛よる見掛気孔率の
変化率に及ぼす影響を対比する線図、第３図は５ｉＣ−
Ｃ系れんがとカーボンれんがとの亜鉛処理およびコーク
スプリーズ処理回数による見掛気孔率の変化率に及ぼす
影響を対比する線図、第４図より５ｇ７図までは５ｉＣ
−Ｃ系れんがを使用する高炉炉底の内張り構造の実施例
を示す模式部分断面図である。 ２・・・高炉鉄皮　　　６・・・カーボンれんが８・・
・湯１部　　　１０・・・炉底部１２・・・５ｉＣ−Ｃ
系れんが １４・・・ｄｈ舗部Ａ壁内側れんが １６・・・スタンプ材 代理人　中　路　武　雉 第１図 第２図 第３図 ｊｌＲ％ＤＢ’１４Ｗ■ 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　高炉鉄皮の内側にカーボンれんがより成る湯
   ｍｓおよびＰＪｉ１部を有して成る高炉デ麿の内張り構
   造において、値起湯ａｉｍの側壁下ｔｇおよび該湯ＩＩ
   ｍ儒鐘より下方の？置部に８１Ｃを３０重量聾以上會舊
   する８ムＣ−Ｃ系れんがな使用することを譬黴とする高
   ＃ＩＰ鷹の内張り構造。