JPS581006A - 高炉の内張り耐火物構造 - 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】 本発明は高炉の内張シ射火瞼構造に係夛１％に高炉の寿
命を著しく延長し得る耐火物構造に関する。

高炉の鉄皮の内側は膨張を吸収するスタンプ材を介して
耐火れんがで内張すされている。耐火れんがの種類は高
炉内の温度および接触する収容物が原料もしくは溶銑、
溶滓等の区分により高炉内の部位によって種々の耐火物
が使用されている。

すなわち、シャフト部の下部の内張・り耐人物としては
高アルミナ質れんがが使用されておシ、また朝顔部およ
び炉床部はカーボンれんがで構築されている。

而してこれらの耐火れんがの目地としては、高アルミナ
質れんがの場合には高アルミナ質モルタルが使用され、
カーボンれんがの場合−は通常カーボンモルタルが使用
されている。

更に高炉の内張り耐火物を構成するものとして。

これらのれんがおよび目地のほかにスタンプ部がある。

スタンプ部は耐火材の膨張を吸収するために設けられる
ものであって、鉄皮の内側には耐火れんがとの間に鉄皮
スタンプ部が設けられ、炉底部には第３図に示す如゛く
、湯溜部２の側壁カーボンれんが１０の下方の炉底カー
ボンれんが１１０鉄皮側外周部に環状の炉底スタンプ部
１２が設けられ、炉底カーボ／れんが１１の高温におけ
る熱膨張を吸収する役目を果している。

上記鉄皮スタンプ材、炉底スタンプ材としては通常カー
ボン質不定形耐火材が用いられている。

高炉の内張り耐火物を構成する耐火れんが５目地、スタ
ンプ材の損傷に原料中に含まれるアルカリおよび亜鉛の
影響がきわめて大であることが、本発明者らの調査研究
の結果明らかとなった。すなわと、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達
すると再び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蒸気は炉内の上昇、下
降を繰返すほか、高炉の内張シ耐火物内に侵入してこれ
らの損傷の大きな原因となる。特に目地およびスタンプ
部は多孔質であるので、これらアルカリ、亜鉛の蒸気が
先づ組織的に多孔質な目地モルタルおよびスタンプ部に
侵入し、更にれんがの気孔を通じてれんがの内部にも侵
入する。侵入したアルカリおよび亜鉛の蒸気は、ある温
度域で下記（１）　、　（２）式の反応により炉内のＣ
Ｏガスと反応して金属酸化物とカーボ／を生成する。

２Ｋ（ｆ　）＋Ｃ０（ｒ）−＋に２０（Ｓ）十ｃ（ｓ）
・・・・・　（１）Ｚｎ　（ｆ）＋Ｃ０（ｒ）−＋Ｚｎ
０（Ｓ）十〇（ｓ）−・　（２）これらの固体の析出に
より高アルミナ質目地モルタルおよびれんがではアルカ
リ化合物の生成による膨張によシ崩壊が起こる。また、
カーボン質目地モルタルおよびれんがでは、これらの酸
化物の析出時の体積膨張によりれんが内に亀裂を発生す
る。更゛に炉内の温度が上昇すると上記（１）、（２）
式の逆反応が起シ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目地及びれんがが多孔質化する
。このような酸化、還元の繰返しによって、れんが内に
多孔質脆化層を形成し、これが断熱層となって炉内側の
温度上昇をもたらし、カーボンれんかによる加炭溶解を
促進し、炉底のカーボンれんがが侵食される。

かくの如く、高炉の内張り耐火物のうち最も多孔質であ
る目地およびスタンプ部がアルカリおよび亜鉛侵入の突
破口となって次第に高アルミナ質れんがおよびカーボ／
れんがが侵食されるので。

内張シ耐大物中の目地、スタンプ材の材質が極めて重要
となる。しかし従来、使用されていた高アルミナ質もし
くはカーポ／質の目地モルタルおよびスタンプ材ではア
ルカリ、亜鉛の酸化、還元の繰返しによる多孔質化のた
め、目地モルタル、スタンプ部は勿論、れんが部も次第
に多孔質脆化層となって溶損され、高炉の寿命を著しく
短縮する原因の一つとなっている。

本発明の目的は高炉の内張シ耐火物の構成に使用されて
いた前記従来の目地モルタル、スタンプ材の欠点を克服
し、アルカリ、亜鉛蒸気によっても侵食されない目地モ
ルタル、スタンプ材を有する耐火物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如くである。

すなわち、多数個の内張シ耐火物と、・前記内張シ耐大
物間に介在する耐火性目地モルタルと、前記内張り耐火
物の膨張を吸収するスタンプ部とを有して成る高炉の内
張り耐火物構造において、前記耐火性目地およびスタン
プ部はＳｉＣを５０重量％以上含有するＳｉＣ系不定形
耐火材であることを特徴とする高炉の内張り耐火物構造
である。

本発明者らはアルカリ、亜鉛の蒸気の侵入を防止するた
め種々の目地モルタル、スタンプ材について実験研究を
繰返した結果８ｉＣを含ら材料がアルカリ、亜鉛の蒸気
に対して著しい効果を示すことを見出した。すなわち、
下記実験例にて示す如（，８ｉＣを５０重量−以上含有
するＳｉＣ系不定形針大物をアルカリもしくは亜鉛蒸気
中で処理すると気孔率が低下し強度が上昇し、他方全く
同じ処理を従来のカーボン質モルタル、スタンプ材ニ２
いて行なう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ｌ ＳｉＣモルタルおよびＳｉＣ９０チ以下の５ｉＣ−Ｃ系
、Ｃ−８４Ｃ系、Ｓ　ｉ　Ｃ＋ＡｊｔｔＯ３耘ルタル数
種にクルタル数種リ、亜鉛に対する抵抗性について比較
試験した。供試材各モルタルを４０ｍｍＸ４０ｔｎｍＸ
１６０＋ｎｍの金型に鋳込み成形した後１１０℃で乾録
し、コークスゲリーズ中で１３００℃で３時間加熱処理
した。これを代表的なアルカリであるに２ＣＯ３または
金属亜鉛と、コークスの重量比１：１の混合物中に埋設
し、９００℃に３時間の加熱処理を行ない前記（１）　
、　（２）式に従ってモルタル組織内にに、０４たはＺ
ｎＯを析出させた。この供試材を更にコークスゲリーズ
中に埋設し１２００℃にて。

３時間の加熱処理を行ない前記（１）　、　（２）式の
逆反応により析出物を金属蒸気の形で放出させる。この
ような操作を５回繰返した後のモルタルの見掛気孔率の
変化率を第１図に示した。第１図から明らかなようにア
ルカリまたは亜鉛による処理後のモルタル材であってＳ
ｉＣ量が５０重量％以上の場合には緻密化傾向が太き（
，８ｉＣ含有量が５０重量係未満の場合には逆に見掛気
孔率の変化率が大となって多孔質化す、ることか明らか
となった。従って目地モルタルとして８ｉＣ含有量が５
０重量−以上の材料を使用すれば高炉原料中に含まれる
アルカリおよび亜鉛によっても多孔質化が防止され高炉
内張り耐火物の寿命を著しく延長することができること
が判明した。

実験例２ 実験例１とほぼ同一の８ｊＣ含有量のスタンプ材につい
てアルカリ、亜鉛に対する抵抗性について比較試験した
。すなわち、供試各スタンプ材を実験例１と同様寸法の
金型に鋳込み成形した後１１０℃に乾燥し、コークスプ
リーズ中で１３００℃で３時間の加、熱処理を施した。

これをに２Ｃ０３または金属亜鉛と、コークスの重量比
１：１の混合物中に埋設し、９００℃で３時間の加熱処
理を行ない（１）　、　（２）式に従ってに、０または
ＺｎＯを析出させた。

この供試材を更にコークスプリーズ中に埋設し１２００
℃で３時間の加熱処理を行ない（１）、（２）式の逆反
応によって析出物をガスの形で放出した。

この操作を５回繰返した後、スタンプ材の見掛気孔率の
変化率を第２図に示した。第２図より明らかな如く、゛
スタンプ材としても８ｉＣ含有量が５０重量％以上の場
合には緻密化の傾向が大きく、特に９０重量％の８ｉＣ
を含有するスタンプ材は元のスタ′／プ材の見掛気孔率
よりも３０チも小さくなり質が緻密化することが判明し
た。而してスタンプ材としてもＳｉＣ含有量が５０重量
−未満となるとＳｉＣ量の減少と共に多孔質化の傾向が
強く、スタンプ材としてもＳＩＣ含有量が５０重量−以
上と限定する必要がある。かくの如くモルタルおよびス
タンプ材として８ｉＣ含有量を５０重量％以上と規制し
たのは、　ＳｉＣ量が５０重量％未満ではアルカリ、亜
鉛蒸気とＳｉＣの反応による緻密化が、カーボンとアル
カリもしくは亜鉛蒸気との酸化、還元反応による多孔質
化によって相殺され気孔率の低減効果が認められないか
らである。

上記実験例よシ明らかなとおり８ｉＣ質もしくは８ｉＣ
５０重量−以上含有するＳ　ｉ　Ｃ＋Ｃ系、　Ｓ　ｓ　
Ｃ−＋−１，０３系等の少くとも８ｉＣ５０重量％以上
含む目地モルタルおよびスタンプ材は、高炉原料中に含
まれるアルカリおよび亜鉛に対して極めて顕著な耐侵食
性を示すが、これらυ使用態様を主として高炉炉底の目
地モルタルおよびスタンプ材に使用した実施例について
説明する。

実施例１ １ｔＩＸ３図は高炉炉底部の模式部分断面図である。

高炉の炉底部は湯溜部２および炉底部４より成り、鉄皮
６の内側は鉄皮スタンプ部８を介してカーボン′れんが
１１が積層されている。炉底れんが１０の鉄“皮側外′
周部には環状に炉底１２７７部１２が設けられている。

これらの鉄皮スタンプ部８および炉底スタンプ部は高温
におけるカーボンれんが１０の熱膨張を吸収する作用を
有せしめるものであるが、従来の高炉炉底ではこれらの
スタンプ材として不定形炭素をタール等で混練したもの
を使用していたが、これらのスタンプ部は炉底カーボン
れんが１１等よりもはるかに多孔質であるのでアルカリ
および亜鉛によって多孔質化が促進され、スタンプ部１
２が突破口となって炉底カーボンれんが１１も次第に多
孔質化され、遂には点線Ａで示す如きラインまで異常損
傷を受ける結果となり大 高炉の寿命を左右する１鴬な欠陥になる慣れがあった。

そこで、本発明では炉底スタンプ部１２の材料としてＳ
ｉＣ質スタンプ材もしくは８１０５０重量％以上を含有
する８ｉＣ＋〇系スタ／プ材を使用したところ炉底スタ
ンプ部よシも外側への侵入を完全に防止することができ
た。

実施例２ 第４図は実施例１の炉底スタンプ部１２の材料として８
ｉＣ５０重量％以上含むスタンプ材を使用するほかに、
カーボ／れんが１０の目地１４としても８ｉ０５０重量
−以上含むモルタルを使用した例であって、この場合は
実施９４４１の効果のほかに、アルカリおよび亜鉛蒸気
の目地１４からの侵入を防止することができ（カーボン
れんがの寿命をよシ延長することができた。

実施例３ ＠５図は炉底スタンプ部１２を階段状に設けた他の実施
例である。すなわち、実施例２と同様に目地１４をすべ
て８ｉＣ５０重量−以上のモルタルを使用し炉底部４の
最上段の炉底スタンプ部１２を湯溜部２の側壁下方に設
けると共に、第２段、第３段の炉底スタンプ部１２を順
次内側にずらせモルタルを使用し、かつ炉底スタンプ材
としても不定形炭素のスタンプ材を使用した時に発生し
た炉底の異常損傷が点線Ａで示す如きラインであったが
、本発明によるＳｉＣ５０重量−以上のモルタルおよび
スタンプ材を使用することによシ一点鎖線Ｂで示すライ
ンに止まシ、炉底カーボンれんが１１の溶損を椀底状に
止めることができた。

上記実施例は、炉底部に本発明を適用した例であるが、
本発明の適用は単に炉底部のみに限らずシャフト部下部
、朝顔部、湯溜部および炉底部等の高炉の高温部の内張
り耐大物の目地モルタルとして使用し、更に同材質をス
゛タンプ材として炉底に使用することによシ次の如き効
果を収めることかできる。すなわち、 ＳｉＣ５０重量−以上の目地材、スタンプ材は高炉原料
中に含まれるアルカリ、亜鉛蒸気によって緻密化される
ので、これらの蒸気の侵入を防止し、従来の高アルミナ
質モルタル、カーボンモルタルおよびカーボ／スタンプ
を使用した高炉の内張シ耐火物構造に比し質的に強化さ
れ、鳩炉の寿命を飛躍的に延長することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を得、た実験例１におけるモルタル中の
ＳＩＣ重量％の変化によるアルカリ処理、もしくは亜鉛
処理を５回繰返した後の該モルタル供試材の見掛気孔率
の変化率に及ぼす影響を示す線図、＃！２図は本発明を
得た実験例２におけるスタンプ材中のＳｌＣ重量％の変
化によるアルカリ処理もしくは亜鉛処理を５回繰返した
後の該スタンプ材供試材の見掛気孔率の変化率に及ぼす
影響を示す線図、第３図よシ第５図までは本発明に□よ
る５ｉＣ５０重量−以上を含む目地モルタルおよびスタ
ンプ材を高炉炉底部に適用した実施例を示す模式部分断
面図である。 ２・・・湯溜部、　　　４・・・炉底部６・・・高炉鉄
皮、　　　８・・・鉄皮スタンプ材１０・・湯溜シ側壁
カーボンれんが １１・・炉底カーボンれんが １２・・炉底スタンプ部 １４・目地モルタル 代理人　中　路　武　雄 第１図 第２図 スタンプ材φのＳｌＣ量　（◆！％） 第３図 第４図 第５図 ０

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）多数個の内張多耐火物と、前記内張シ耐火物間に
   介在する耐火性目地モルタルと、前記内張り耐火物の膨
   張を吸収するスタンプ部とを有して成る高炉の内張υ耐
   火物構造において、前記耐火性目地およびスタンプ部は
   ＳｉＯを５０重量％以上含有するＳｉＣ系不定形耐火材
   であることを特徴とする高炉の内張り耐火物構造。