JPS5852274Y2 - 酸素底吹き転炉の羽口 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、内管内に精錬用酸素ガスを、また内管と外
管との間に形成される環状流路からは冷却用炭化水素ガ
スを流す同心の２重管羽目を浴面下の炉底部に設置して
なる酸素底吹き転炉の羽目に関するものであり、特に外
管に熱伝導率が所定の値以上を示す優れた材料を使うこ
とにあわせ該外管のまわりを断熱材で被うことにより、
前記環状通路内を流れる炭化水素ガスの熱分解による吸
熱によって起る羽目および羽目れんがの急な温度変化を
和らげ、それらの損傷を不滅させるのに有利に用いられ
る羽目について提案するものである。

第１図および第２図に従来から使用されている酸素底吹
き転炉の羽目を示す。

図において、１は羽目れんが、２は羽目固定用の耐火モ
ルタル、３は羽口外管、４は冷却ガス用環状通路、５は
羽口内管、６は内管保護用セラミックパイプ、７は精錬
ガス通路である。

前記冷却ガス用の環状通路４には、羽目冷却用の炭化水
素ガスを流すが、その通路内においてこの炭化水素ガス
は、羽目れんが１からの熱を受け、羽目先端へと移動す
る過程で加熱され、熱分解温度に達して熱分解する。

その際の反応は吸熱反応であることから、その周囲の羽
目れんが１は著しく冷却される。

一方、吹錬が終了し炉を横転した時には、内管と外管の
間の上記環状通路４には、窒素ガスを流すようにしてい
るが、その窒素ガスは熱分解反応を起さないので、冷却
されず、そのために羽目れんが１の温度が急上昇する。

上述した内容を明らかにするために、吹錬中および非吹
錬中における羽目周辺れんがの温度分布の例を第４図の
１９口に示す。

上述したように、従来上述したような羽目については、
特にその外側の羽目れんが１が、熱的に極めて苛酷な条
件下にあるため、それらの温度変化に追随できず、スポ
ーリングを惹起し、れんがのはく離損耗が起る欠点があ
った。

また、羽目それ自体においても、羽目の炉内側先端から
数１０ｍｍれんが内に入った部分は、第４図の口に示す
ように冷却ガスの熱分解による冷却効果により十分低温
となっているが、羽目先端部は炉内の羽目直上部に形成
される火点の輻射熱を受は高温にさらされ軟化、溶融損
耗する。

この損耗は特に羽口外管で顕著である。

これに対処するため従来、羽口外管素材として耐熱性に
優れたステンレス鋼を使用してきた。

しかし、一般のステンレス鋼は、熱伝導率が１４〜２０
Ｋｃａｌ／ｍ−ｈｒ・℃と悪いため、せっかく羽目先
端から数１０ｍｍれんが内部に入った部分で冷却しても
先端部の冷却が十分でないという欠点があった。

この考案の目的は、上述したような熱伝導率の低いステ
ンレス鋼を羽口外管に使っているめに起る従来技術のも
つ欠点を克服することのできる羽目の開発にあり、その
要旨とするところは、内管中には精錬用酸素ガスを、ま
た内・外管の間からは冷却用炭化水素ガスを、それぞれ
流す酸素底吹き転炉用の同心２重管羽目において、羽口
外管を熱伝導率１５０ Ｋｃａｌ／ｍ−ｈｒ・℃以上の
材料で構成するとともに、その羽口外管のまわりに断熱
材の被覆層を設けた点にある。

以下にその構成の詳細を説明する。

まず、本発明において、羽口外管の材料として１５０Ｋ
Ｃａｌ／ｍ−ｈｒ・℃以上ノ熱伝導率ヲ示ス材料、例え
ば鋼管（熱伝導率： ３３０Ｋｃａｌ／ｍ−ｈｒ−℃）
を用いる理由について述べる。

第４図に示した羽目周囲の温度分布は、羽口外管に熱伝
導率の低いステンレス鋼を用いた場合の例を示している
。

第４図の口はステンレス鋼の外管を使ったときの例であ
るが、羽目れんがの外管に接する部分には、稼動面（湯
面）から数ＩＱｍｍの位置に冷却ガスの熱分解による低
温部が形成される。

しかし、羽口外管自体の熱伝導率が小さいため、低温部
より先端側（稼動面）に向って大きな温度勾配となって
しまう。

そこで、本考案では熱伝導率の大きい材料に代えると、
低温部より先端側の温度勾配は、第５図に示すようにゆ
るやかになり、羽目先端部の温度が低下することを知見
した。

上述のように羽口外管を高熱伝導率のものに代えると、
羽口外管先端部が火点の輻射熱を受は軟化溶融して損耗
するのを阻止することに対し有効であり、その効果は第
６図に示すようになった。

この図から羽口外管材質の熱伝導率は高い方が好ましく
、下限値としては１５０ Ｋｃａｌ／ｍ −ｈｒ−℃ト
した。

この高熱伝導率羽口外管を使用することの利点は、羽目
周囲を断熱層で被覆することにより一層大きなものとな
る。

即ち、第６図において、羽口外管まわりに同じ断熱材を
使っているときでも、該外管の材料として、５０ Ｋｃ
ａｌ／ｍ −ｈｒ −℃（７）ものから例えば３３０
Ｋｃａｌ／ｍ−ｈｒ・℃の熱伝導率の良いものを使用す
ると、ボトム損耗速度ｍｍ／ｃｈはＡ点（１，５）→Ｂ
点（１，１）程度と格段によくなる。

この点、該外管まわりに断熱材を使う場合と使わない場
合の差（図中り点と０点の差として顕れる）のときに顕
れる効果の差（即ちＢ点、Ｃ点間のボトム損耗速度の差
：０．８ｍｍ／Ｃｈ 〜１．１ ｍｍ／ｃｈ）と、該外
管素材を変える効果の差は略々同じような結果が得られ
ることが判る。

従って、羽口外管に高熱伝導率のものを使うとともに断
熱材の被覆が必要となる。

さて、図面の第３図は、この考案にかかる羽目の水平断
面を示す図であり、従来の酸素底吹き転炉用２重管羽目
と異なる点は、羽口外管３のその外側部に断熱材の被覆
層８を有することである。

かかる断熱材には、耐熱性繊維（例えばセラミックファ
イバー）、耐火断熱れんが、あるいは他に中空アルミナ
粒による断熱性物質が用いられる。

熱伝導率の異なる断熱材で被覆した羽口の損耗を調べた
第６図の結果から、断熱材の熱伝導率は１．０Ｋｃａｌ
／ｍ−ｈｒ・℃以下であることが好ましい。

一方、被覆層の厚さは、上記断熱材の熱伝導率によって
も異なるが、大体５〜３９ｍｍが適当である。

この断熱材被覆層８の存在は、冷却用炭化水素ガスの熱
分解による吸熱を、前記羽口れんが１に及は゛さないと
いう点で、従来のようにこの羽目れんが１が急熱・急冷
されることなく、その損傷を効果的に防止し得る。

しかも、この被覆層８によって、羽口外管３まわりの羽
目れんが１から断熱された状態になるから、前記炭化水
素ガスの熱分解が、断熱材被覆層８の無い場合に較べる
と、より羽目先端に近い部分で行われる。

このため、羽目先端の冷却も強化されて羽目損耗を著し
く低減させることができる。

さらに、断熱材被覆層８の存在により、周囲のれんがか
らの熱伝導が少なくなり、羽目自体の温度が低下し、ス
テンレス鋼より融点の低い銅でも溶融のおそれがなく使
用することができる。

以上述べたように、本考案は高熱伝導率の羽目外管材質
と羽口まわりに設けた断熱材の両効果があいまって顕著
な羽口損耗低減が可能になる。

実施例 外管の材質として銅（３３０Ｋｃａｌ／ｍ −ｈｒ −
℃）を厚み１０ｍｍで施した場合の羽口周辺れんがの吹
錬中の温度分布は、第５図に示す如くであり、局所的な
温度勾配は生じていない。

その結果、従来約１．５ｍｍ／ヒートであった炉底れん
がの溶損速度がＱ、８ｍｍ／ヒートと大幅に改善されだ
。

なお、断熱材の熱伝導率と羽目材料の熱伝導率のボトム
損耗速度に及ぼす影響を第６図に示した。

以上説明したところから明らかなように、本考案羽目構
造を採用すれば、その羽口外管および羽口周辺のれんが
の損耗が効果的に防止できる。

【図面の簡単な説明】

図面の第１図は酸素底吹き転炉の縦断面図、第２図は従
来の２重管羽目を示す横断面図、第３図はこの考案にか
かる羽目の横断面図、第４図は非吹錬中イと吹錬中口の
羽目周辺の温度分布図、第５図は実施例における羽口周
辺温度分布図、第６図は断熱材の熱伝導率とボトム損耗
速度との関係を示す図である。 １・・・・・・羽口れんが、２・・・・・・耐火モルタ
ル、３・・・・・・（羽目）外管、４・・・・・・冷却
ガス用環状通路、５・・・・・・（羽口）内管、６・・
・・・・セラミックパイプ、７・・・・・・精錬ガス通
路、８・・・・・・断熱材被覆層。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 内管内には精錬用酸素ガスを、また内、外管間の環状流
   路からは冷却用炭化水素ガスを流す酸素底吹き転炉用の
   同心２重管羽目において、羽口外管を熱伝導率１５０
   Ｋｃａｌ／ｍ−ｈｒ・℃以上の材料で構成するとともに
   その羽口外管のまわりに断熱材の被覆層を設けたことを
   特徴とする酸素底吹き転炉の羽目。