JPS58224109A - 転炉の炉壁構造 - 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】 本発明は転炉の炉壁構造に関し、さらに詳細には耐火物
炉壁の耐用を向上させ、その寿命延長を可能にする転炉
の炉壁構造に関する。

一般に、転炉の炉壁構造は、鉄皮の内側に、−炉代稼動
後常に取り替えるウェアライニング層と、数炉代または
数年に亘って使用されるパーマネントライニング層とを
設けた構成となっている。このウェアライニング層を構
成する耐火煉瓦としては、耐食性のドロマイト質あるい
はマグネシア質の塩基性焼成耐火煉瓦が一般に使用され
る。ところが、この塩基性耐火煉瓦は昇温、稼動時の熱
によシ膨張する性質を有しているため、熱膨張によシス
ポーリングを生じる虞れがある。そこでこのスポーリン
グを回避するために、ウェアライニング層は、各煉瓦間
にある程度の傘裕を残して築造される。また、一般にこ
れらの塩基性耐火煉瓦は水分に対して消化する性質を持
っているため、通常の目地用モルタルを使用することが
できず、煉瓦間の結合なしで築炉されることが多い。

しかしながら、転炉では、炉稼動前に出鋼口周囲の築造
を行ない、また昇温用コークス投入時等には炉を傾動さ
せあるいは炉に振動を与える等のことがあるので、上記
のように煉瓦間の結合を行なわない場合にはずれを生じ
易い。このずれを生じたまま昇温し稼動させると、煉瓦
の残寸が大きい間は耐火煉瓦の熱膨張による円周方向の
迫シでライニング層が保持されるため問題はないが、煉
瓦の残寸が少なくなったときには迫シカが弱くなり、炉
の傾動やスクラップ装入時等の振動により煉瓦が抜は落
ちることが多い。いったん煉瓦の脱落が生じると、その
周囲のライニングが緩み、抜は落ちが拡大されることに
なり、吹付補修量を増大させるのみならず、炉寿命を短
縮することにもなる。この傾向は、転炉の傾斜部すなわ
ち絞り部において特に顕著である。

そこで、ウェアライニング層とパーマネントライニング
層との間にスタンプ材または可塑性および接着性を有す
る成形耐火材を挿入することにより煉瓦脱落を防止する
方法が提案されている。しかしながら、スタンプ材を使
用する方法では、炉稼動前に十分な接着力が発現されず
、煉瓦のずれを十分防止することはできない。また、ウ
ェアライニング層とパーマネントライニｉ　　　　　′
グ層と０間隙１狭く・従来（Ｄ　２７７７’材１は十分
な流動性を有しないためこの間隙に十分充填することは
困難であった。一方、後者の成形耐火材を使用する方法
の場合には、熱間での接着性はともかく、稼動前の冷間
では接着力が不十分なため結局煉瓦のずれを十分に防止
することができなかった。

さらに、上記したように、従来、ウェアライニング層は
通常煉瓦間の結合なしで築造されているため、目地部分
からの地金侵入を防止することができず、溶鋼流出の原
因となることがあった。そこで、スタンプ材または目地
材としてタール・ピッチ系のものを使用することも行な
われているが、タール・ピッチ系のものでは稼動時の高
熱によりタール分が揮発すると砂状となり、強度および
接着性がなくなってしまい、あまり効果がなかった。

本発明の発明者は、上記点に鑑みて、転炉炉体の耐用を
向上させるためには煉瓦の脱落を防止することが先ず必
要であり、煉瓦脱落を防止するためには特にライニング
築造後昇温稼動までの間の煉瓦のずれを防止することが
有効であると考え、種々研究した結果、鉄皮またはパー
マネントライニング層とつ・工・アライニング層との間
に、十分な流動性を持ち、施二［後常温硬化性を有し、
さらに硬化後は常温での保形性および接着性のよい充填
材から形成される一体構造の耐火材層を配設することに
よシ、煉瓦のずれを有効に防止することができ、さらに
ウェアライニング層の目地部分からの地金侵入を防止す
ることができることを知見し、本発明を成すに到った。

すなわち、本発明は、転炉炉体において、鉄皮またはパ
ーマネントライニング層とウェアライニング層との間に
、塩基性耐火材を主材とし該耐火材に熱硬化性樹脂およ
びラクトン類を添加した充填材により形成される不定形
耐火物層を設けたことを特徴とするものであるＯ本発明
に使用する充填材は、塩基性充填材を主材とし、これに
熱硬化性樹脂とラクトン類を添加して調製され、常温硬
化性を有し、施工性が良好であり、かつ常温から高温ま
での接着性を有するものである０ 従来、常温硬化性を有する不定形耐火物では結合剤とし
て水硬性アルミカセメント、粘土、リン酸塩等を使用し
ているが、流し込み材として使用する場合には施工性を
改善するために多量の水分を付加する必要があり、塩基
性耐火材を使用する転炉炉体に用いることはできなかっ
た。このため、水分を必要としない結合材としてタール
・ピッチ系のものまたは熱硬化性樹脂を使用することが
提案されているが、これらは常温では硬化しないため、
別途常温硬化性を付与する手段をとらなければならず、
通常は熱硬化性樹脂に硫酸、パラトルエンスルホン酸等
の硬化剤を添加する酸硬化法が採られていた。ところが
、この方法は、一般に液状の熱硬化性樹脂をウェッター
として使用し、カーボンボンドの生成という点からは理
想的な方法ではあるが、パラトルエンスルホン酸、ベン
ゼンスルホン酸、硫酸、リン酸等の強酸を使用するため
、中性または酸性の耐火材に対しては適用できても、マ
グネシア、ドロマイト等の塩基性耐火材には適用できな
かった。すなわち、塩基性耐火材の場合には、硬化剤と
しての上記各強酸が耐火材と中和反応を起すため、硬化
に長時間を要し、あるいは硬化が進行しない等の現象を
生じる。本発明に使用する充填材は上記の従来充填物の
欠点を解消するものである。

本発明に使用する充填材の主材である塩基性耐火材は、
電融マグネシア、焼結マグネシア等の各種マグネシア耐
火材、安定化ドロマイト、合成ドロマイト等の各種ドロ
マイト耐火材等の１種または２種以上であり、さらにこ
れらに黒鉛、炭化ケイ素等の炭素質物質の粉状または粉
状物を併用したものが好ましい。

充填材に添加する熱硬化性樹脂としては、フェノール、
フラン、エポキシ、メラミン等の各種樹脂やヘキサメチ
レンテトラミンを添加することによって熱硬化性となる
熱可塑性樹脂等が使用し得るが、フェノール樹脂および
フラン樹々　　脂が特に好ましい〇 これらの樹脂は、１種または２種以上を組み合わせて使
用してもよく、さらに熱可塑性樹脂、ピッチ、樹脂状ピ
ッチ、有機溶剤などを組み合わせ−Ｃ使用することもで
きる。

熱硬化性樹脂の使用量は、塩基性耐火材に対して５〜３
０重量％、好ましくは７〜２５重量％である。熱硬化性
樹脂の量が５重量係に満たない場合には、接着性が不足
した９カーボンボンドが十分生成しないため、得られた
施工体の強度が不十分となる０３０重量％を超える場合
には揮発分が多くなって熱処理後の施工体の物性や耐食
性が低下して好ましくない。

充填材にさらに添加するラクトン類としては、β−プロ
ピオラクトン、γ−ブチロラクトン・テトロン酸、ピバ
ロラクトン等があシ、これらを１種または２種以上組み
合わせて使用する０ラクトン類の使用量は、耐火材に対
して２〜２０重量％、好ましくは３〜１８重量％である
。

２重量％未満の場合には熱硬化性樹脂の常温硬化性を十
分に発揮できず、長い硬化時間を必要とし、また硬化後
の強度あるいは加熱時の施工体の保形力が不足する０２
０重量％を超える場合には得られる施工体の物性や耐食
性が劣り、好ましくない。

充填材の各成分は、使用に先立って例えばモルタルミキ
サー等によシ約３〜５分間混練される。上記各範囲の使
用量で調製される充填材は通常２〜３時間の作業可能時
間を有し、硬化には約１０〜２０時間を要する。したが
って、炉内のウェア２イニング築造作業の進行状態に合
わせて適宜充填材を調製するようにすればよい。

上記のようにして得られる本発明の充填材の利点は次の
通シである。

（１）常温硬化性を有するとともに施工性に優れている
。

（２）従来の充填材のように多量の水を使用しないので
、乾燥時の爆裂および亀裂の発生がない。

（３）常温から高温まで安定した強度および接着性を有
しておシ、施工体の保形性に優れている０ （４）流動性に優れているため、施工が簡便であるとと
もに狭い間隙にも施工することができる。

（５）施工性を与えるウェッター（液分）がカーボンボ
ンドを形成するため、高温度での曲げ強度がセラミック
スボンドに比べて大きいばかシでなく、耐熱スポーリン
グ性に優れている０ （６）　　カーボンボンドを形成するため、溶鋼やスラ
グに濡れにくく、耐食性に優れている。

（７）鉄皮、煉瓦等への接着性に優れている。

（８）合成ドロマイト等の消化性耐火材に対しても使用
できる。

次に、本発明に係る転炉の炉壁構造の築造方法について
説明する。

まず、転炉の炉底部Ａにパーマネントライニング用煉瓦
を積み上げた後、鋼浴部Ｂ１炉腹部Ｃおよび絞り部りに
おいて、鉄皮１の内側にたとえば焼成ドロマイト煉瓦に
よシパーマネントライニング層２を築造する。次いで、
パーマネントライニング層２の内側で、構築後の内径が
所定寸法となるような位置に、たとえば焼成マグネシア
煉瓦によりウェアライニング層３を築造し、パーマネン
トライニング層２とウェアライニング層３との間隙４に
上記方法により調製した充填材を流し込む。流し込み深
さは、作業性を考慮すれば５００〜１０００　ｍｙｎ程
度が適用である。したがって、ウェアライニング層３を
５００〜１０００＋ａｍ程度築造する毎に、パーマネン
トライニング層２との間隙４に充填材を流し入れる。

必要であれば棒状バイブレータを使用して充填を促進さ
せることもできる。このように、ウェアライニング層３
の築造と充填材の流し込みを交互に繰シ返しながら転炉
の炉壁を構築する。

パーマネントライニング層２を新らたに設けない場合、
たとえば残存するパーマネントライニング層を残した・
まま築炉する場合にも本発明の炉壁構造を形成すること
ができる。すなわち、残存するパーマネントライニング
層２の内側のｊ　　　　　所定位置にウェアライニング
層３を築造し、つ主アライニング層３とパーマネントラ
イニング層２との間隙４に充填材を流し込むことにより
、本発明の炉壁構造を得ることができる。この場合、本
発明に使用する充填材は流動性に富んでいるため、損耗
して凹凸の生じたパーマネントライニング層２をそのま
ま使用していても、従来のようにパッチング材により凹
凸を修正したシ一部張り替えを行なう必要がなく、施工
が簡便である。

また、転炉の傾斜部である絞シ部りはもともと煉瓦の脱
落が生じ易い箇所であるが、残存量が少なくなって円周
方向の迫り力が弱くなると、炉内の温度変化による膨張
や収縮、スクラップおよび溶銑装入等による振動により
一層脱落が起り易い。このため、転炉炉壁において、特
に絞シ部りにおいて、ウェアライニング層３と鉄皮１と
の間に直接不定形耐火材層を形成させることによシ、ウ
ェアライニング層３の煉瓦を鉄皮１に緊密に接着させる
ようにしてもよい。この場合、鉄皮１と不定形耐火材層
の接着をより竪固なものとし、この耐火材層を介してよ
シ竪固にウェアライニング層３の煉瓦を保持するために
、鉄皮ｌの内表面にスタッドを溶接し、ウェアライニン
グ層３との間の上記スタッド配設箇所に充填材を流し込
むようにしてもよい。

上記のようにして築造された炉壁構造は次の効果を持つ
ものである。

（１）施工後常温において接着性および保形性を発現す
ることができる充填材を使用しているので、炉稼動前の
振動等による煉瓦のずれが防止でき、これに起因する煉
瓦の脱落を避けることができる。

（２）高温においても接着性や保形性に優れた強固な不
定形耐火物層を形成しているので、ウェアライニングの
残寸が少なくなっても煉瓦の脱落がなく、このため吹付
は補修を低減でき経済的である。

（３）接着性や保形性に優れ、強固で高耐食性の不定形
耐火物層を配しているため、ウェアライニングが損耗し
ても十分使用に耐えることができ、煉瓦の脱落防止と相
まって炉寿命を延長することができる。

（４）　　ウェッターとしてラクトン類を含有した充填
材を使用しているので、施工後、ライニングの煉瓦組織
内に侵入し易く、充填材による不定形耐火物層と煉瓦と
′の結合が緊密となシ、。

炉稼動中強固な炉壁構造を構成することができる。

（５）常温硬化性を有するレジンボンドからなる不定形
耐火物層を形成しているため、ウェアライニング層の煉
瓦の熱膨張を吸収しスポーリングを防止することができ
る。

（６）不定形一体構造の耐火物層を配したので、煉瓦目
地部分からの溶鋼の侵入を防止し、溶鋼流出を避けるこ
とができる。

（７）また、パーマネントライニング層に損耗があって
その表面に凹凸を生じているような場合にも、残存量を
そのまま活用することができるので煉瓦取替え費用を大
巾に節減することができる。

次に、本発明の効果を実施例により説明する。

なお、実施例中に記載する部および％はすべて重量部お
よび重量部である。

実施例１ 粒度調製したマグネシア９０部とグラファイト１０部よ
りなる耐火材に対して第１表に示した量の液状レゾール
型フェノール樹脂（粘度９０ｃｐ　、　ｐＨ６，８）ま
たは粉状レゾール型フェノール樹脂とβ−プロピオラク
トンを添加し、モルタルミキサーで約３分間混練して充
填材を得た。

この充填材を第２図に示すように焼成ドロマ、イト煉瓦
と焼成マグネシア煉瓦の間隙（約３０朋）に流し込み、
接着強度測定用の試料とした。

なお、この接着強度は、第３図に示す方法で曲げ強さを
測定することによってその強さの目安とし、その結果を
第１表に示す。

この不定形耐火物の作業可能時間と硬化時間、の測定を
行なった結果を第１表に示す。

なお、作業可能時間とは、ＪＩＳＲ５２０１に定尋　　
められたモルタルフロー試験器を一使用し、混線後一定
時間ごとにフリーフロー値を測定し、その値が１５０闘
以上を示すまでの時間とした０また硬化時間は混線後流
し込み施工した試料の硬度を新東工業製のグリーンノ・
−ドネステスターを使用して測定し、その値が８０以上
を示すまでの時間とした０ なお、比較例として、フェノール樹脂の硬化剤トシてパ
ラトルエンスルホン酸１チを使用した以外は実施例と同
様にして得た充填材（比較例−１）、実施例と同様の耐
火材にタール４．５係、ピッチ２．５のタール系スタン
プ材（比較例−２）を実施例と同様の方法で試験を行な
い、その結果を第１表に示した０ 第１表 表からも明らかなように、本発明に係る充填材を使用し
たもの紘、常温から高温までの領域において比較例品よ
シも優れた曲げ強さを発現しており、強固な接着性を有
することがわかる。

実施例２ 粒度調整したＭｇ０８８　％とグラファイト８％に対し
て、液状レゾール型フェノール樹樹（粘度９０　ｃｐ、
　ｐＨ６，８）　８０　’１６．β−プロピオラクト７
２０チを添加し、モルタルミキサーで約３分間混練して
充填材を調製した０ ７０を転炉において、−炉代使用後のウェアライニング
層を撤去した後、新らたに所定位置にウェアライニング
層を築造しながら、鋼浴部および炉腹部におけるウェア
ライニング層と残存パーマネントライニング層間の間隙
に、上記充填材を流し込み、同様に絞シ部における鉄皮
とウェアライニング層間に充填材を流し込んだ。

充填材の使用量は４．２ｔであった。

上記のようにして補修した転炉を１１０日間稼働させた
。炉回数（寿命）は１５８２回であった０ 稼動終了後の炉内状態を調べたところ、上記充填材によ
多形成された一体構造物は全般的に施工時とほとんど変
化のない状態で残存しておシ、最大残存厚みは１６０ｍ
ｍあった。また、パーマネントライニング層への付着は
強固であった。

上記充填材の一体構造物の物性を調べたところ、操業時
のウェアライニング層の熱膨張等による圧縮で、第２表
に示すように施工時に比べ却って物性値が向上している
ことが判った。

この補修方法により、パーマネントライニング用煉瓦の
使用量を平均２５ｔから７ｔにまで減少することができ
た。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明に係る転炉の炉壁構造の略縦断面図、第
２図は接着強度（曲げ強さ）　Ｉ１１定試料を示す略斜
視図、第３図は曲げ強さ測定方法を示す略断面図である
。 ■・・鉄皮　２・・パーマネントライニング層３・・ウ
ェアライニング層　４・・間隙１０・・焼成マグネシア
煉瓦 １１・・焼成ドロマイト煉瓦 １２・・不定形耐火物層 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　転炉炉体部において、鉄皮またはパーマネン
   トライニング層とウェアライニング層との間に、塩基性
   耐火材を主材とし該耐火材に熱硬化性樹脂およびラクト
   ン類を添加した充填材により形成される不定形耐火物層
   を設けたことを特徴とする転炉の炉壁構造。