JPS5892787A - 高炉炉底部の煉瓦積み構造体 - 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】 本発明は冶金炉および冶金用容器に関し、煉瓦の膨張収
縮による破壊を軽減せしめる耐火壁を有する冶釜炉およ
び冶金用容器の提供を目的とするものである〇 高炉、転炉等の冶金炉および溶銑、溶鋼溶滓等を貯留し
、運搬する取鍋、鋼車、混銑車等の冶金用容器は、一般
に外枠鉄皮の内側を耐火煉瓦で構築し、炉内の高熱に耐
用できるよう構成されている。第１図は前記冶金炉の一
例を示す高炉の断面構造図であ夛、第２図は第１図の部
分拡大断面図である。

以下・本発明を、前記高炉を例として説明する。

さて、前記図は冷却盤を備えた高炉の実施例を示すもの
であって、ｌは炉壁鉄皮（以下、鉄皮と云う）、２は前
記鉄皮１の内側に耐火煉瓦（以下単に煉瓦と云う）２０
を構築して構成された耐火壁、３は前記耐火壁２に埋設
された冷却盤である。

鴇／ 耐火壁２は鉄皮ｌと該鉄皮１の炉高方向適宜な間隔で固
着された煉瓦受金物４で保持され、又前記煉瓦受金物４
に加えて冷却盤３等によって熱膨張を拘束するよう構成
されている。

ところで耐火壁２は火入れによって上昇する炉内熱によ
って膨張し、以後は操業時あるいは休風時等の炉内の熱
変動に、より膨張収縮を繰返している◎而して耐火壁２
の構築にあたっては、前記膨張収縮に対する充分な配慮
が必要である。前記膨張収縮に対し従来の高炉において
は、例えば前記第２図に示すように煉瓦受金物４の下部
や冷却盤３の下面等に黒鉛、粘土、セラミックウール等
の骨材をタール、又はフェノール樹脂等のバインターで
混練した不定形耐火物（以下この不定形耐火物をスタン
プ材と云う）５を充填することが一般的であった。とこ
ろが前記スタンプ材は第３図に圧力と収縮率の関係の一
実施例を示すように煉瓦膨張による圧力が加わると前記
圧力にほぼ比例して収縮するが・圧力が７０〜１ｏｏＫ
ｇ／ｃｄｌを超えると収縮率は著しく減少する。又前記
スタンプ材の収縮率は相対的に小さく、前記圧力が作用
しない状態でも加熱されることにより収縮する状態も生
じ、一旦収縮したら元の状態に戻る復元力がなく加えて
煉瓦との接着強度が少なく耐摩耗性も著しく劣る等の問
題を有し−てい売。このためスタンプ材の充填量が適切
でなく、例えばその充填量が少ない場合には、スタンプ
・材で耐火壁２の膨張を吸収できず煉瓦受金物４等で拘
束された耐火壁２内に異常に高い圧力が発生し、煉瓦自
体の崩壊を招いたり、鉄皮１あるいは煉瓦受金物４．冷
却盤３等の破壊を喚起し、逆に充填量が多いと耐火壁２
に必要な拘束力が生ぜず構造物としての強度が低下し、
耐火壁２の脱落や剥離等の破壊を生ずる結果となる。し
かしながら最近の高炉の炉容は大型化しており・炉高も
３２〜３５ｍと高いうえに炉内における複雑な熱および
圧力変化等も加わり、前記スタンプ材充填量の設定は極
めて困難な問題であった。

一方、溶解した銑鉄や滓が滞留する湯溜り部（以下、炉
底と云う）の耐火壁２ａにおいては・構築された煉瓦間
に僅かでも隙間が生ずると、この隙間より溶銑、溶滓が
浸入し、煉瓦を浮上させたり、ひいては溶銑、溶□滓の
炉外への流出等の大きな事故に継がる。このため従来の
高炉における炉底の耐火壁２ａでは耐火壁２ａの背面と
鉄皮ｌとの間に前記スタンプ材５を充填するのみで円周
方向における煉瓦の膨張吸収機能は構成されていないも
のが一般的であり、この結果煉瓦自体に過大な応力が発
生し・煉瓦自体の破壊を生じ、高炉寿命低下の大きな原
因となっていた。

本発明は前記問題点の抜本的な解決を計るために穫々調
査研究の結果、創案されたものでその要旨は、耐火壁を
構成する煉瓦の適宜箇所に可撓性黒鉛シート材料を介装
せしめ、前記煉瓦の膨張収縮による破壊を軽減せしめる
ことを特徴とするものである。

さて、耐火壁を構成する煉瓦の適宜箇所に介装される前
記可撓性黒鉛シート材料（以下、黒鉛シート材料と云う
）は熱分解黒鉛゛、あるいは天然黒鉛等の黒鉛粒子を適
宜な温度の酸化雰囲気又は酸化媒体内に設定時間置く酸
化処理を行った後、水にて充分洗浄し、次に１０００℃
近傍まで加熱して炭素層に垂直な方向、つｔｂｃ−軸方
向の寸法が原粒子寸法の８０３倍以上に膨張した黒鉛粒
子を製造し、前記膨張黒鉛粒子を１００Ｋｇ／−以上の
密度に圧縮し、所定の形状に仕上げたものであり、後述
するように可撓性に優れ機械的接合による充分な強度を
有する等優れた性能を有するものである。本発明は、前
記黒鉛シート材料の優れた性能を耐火壁２における膨張
収縮を吸収する緩衝耐火材として積極的に活用したもの
である。

次に黒鉛シート材料の具体的な製造手段の実施例と性能
について説明する。

実施例　１ 天然黒鉛粒子を濃硫酸（９５’−９８％）からなる酸化
浴（容積比１０％）に浸漬し５分間維持した。次に前記
扛子を酸化浴よシ取出し、充分洗浄し、しかる後１００
０℃まで加熱しＮＯ軸方向寸法が原寸法に対し１００〜
３００倍に膨張した膨張黒鉛粒子を得た。ついで前記膨
張黒鉛粒子を所定の形状に構成された形枠内に充填し、
プレス圧を１０　ｏＫｙ／ｃｒ／ｌ　、　５　ｏＫｙ／
ｃｄｌ、　２　ｏｈ／ｃｒｌｌでプレ第１表において、
加圧収縮率は６０覇厚さの試片とした緩衝耐火材に４０
０℃において１００ｆｆｐ／ｄの圧力を加えたときの収
縮率を示し、同様に剪断接着強度は第５図に示すように
煉瓦２００ａと２００ｂの間に緩衝耐火材５０を５１１
１Ｉ＋厚で介装し、４５０℃にて接着した後、冷却し常
温状態で煉瓦２００ａの上端に圧力ｐを加え煉瓦２００
ａが脱落したときの前記圧力ｐを示すものである。又、
溶銑による損耗指数は、第６図に示すように回転軸６の
先端に緩衝耐火材の試片７を固着し、緩衝耐火材を１０
００℃の溶銑１１に浸漬すると共に６０　ｒ、ｐ、ｍで
回転させ、前記溶銑中での回転を１時間行った後の緩衝
耐火材の損耗量を調査し、スタンプ材の損耗量を１００
として指数で表わしたもの。尚、第６図において１２は
溶銑１１を貯留する容器、１３は誘導コイルを示す。除
°圧復元率は６０■厚さの試片とした緩衝耐火材に４ｏ
ｏ℃において１０ｏｈ／−の圧力を加えて収縮させ、こ
の状態を３時間保持した後前記圧力をＯとし、１時間後
に調査した復元率、線変化率は６０ｒｎｎ厚さの試片と
した緩衝耐火材を１０００℃の温度（加圧力なしの状態
）で３時間保持したときの収縮率をそれぞれ示すもので
ある。

前記第１表から分るように本発明の黒鉛シート材料はい
ずれも加圧収縮率および除圧復元率が高く弾性に富むも
のであり、耐熱性、損耗指数および線変化率等にも優れ
、耐火壁２に介装せしめる緩衝耐火材として要求される
種々の性能、例えば圧縮率および復元率、耐熱温度が高
く損耗指数が小さいこと等を総て満足する優れた性能を
発揮することが確認された。

さて次に前記黒鉛シート材料を耐火壁２に適用した実施
例について説明する。

第７図は前記第２図と同様な高炉における炉壁部の部分
拡大断面図である。本集施例に幹いては、耐火壁２間の
煉瓦２０の適宜な箇所、即ち煉瓦受金物４の下部１個々
の冷却盤３の下部、さらに耐火壁２の炉高方向、設定間
隔毎にそれぞれ黒鉛シート材料８が介装されている。黒
鉛シート材料８としては前記各実施例による黒鉛シート
材料をいずれの部位にも任意に使用することが可能であ
るが本実施例においては冷却盤３の下面と煉瓦２０との
間に介装された黒鉛シート材料８としては、表面温度の
低い銅製の冷却盤３と黒鉛シート材料との接着性は期待
でき難く、又冷却盤３は耐火壁２の円周方向に適宜分断
された配列となっていることから前記実施例１で製造し
た厚み１０ｍの平板状の黒鉛シート材゛料を用いた。又
煉瓦受金物４の下面と煉瓦２０との間に介装された黒鉛
シート材料８１は煉瓦受金物４と黒鉛シート材料の接着
性は筒くないが煉瓦２０との接着性を高める必要性が高
いことから前記実施例２で製造した厚み５箪の平板状の
黒鉛接着シート材料を用いた。一方煉瓦２０間に介装さ
れた黒鉛シート材料８２は相隣れる上下の煉瓦２０との
充分は接着強度を有し煉瓦積構造体としての耐火壁２の
機械的強度を発揮させることから実施例３で製造した被
覆黒鉛シート材料を２１１８１の厚みの平板状として用
いた。尚この場合黒鉛シート材料８２と接する煉瓦面に
も予めフェノール樹脂、フラン樹脂等を塗布しておくと
さらに効果的である。黒鉛シート材料８２は高炉の炉容
、煉瓦受金物４の設置段数および黒鉛シート材料８を介
装した冷却盤３の装着数（高炉によっては冷却盤３に代
って周知のステープクーラーを全面的、あるいは部分的
に装着したものがあり、又本発明の黒鉛シート材料８は
総ての冷却盤３の下部に介装させることを必須とするも
のではなく適宜設定された任意数の冷却盤３の下部のみ
に介装させること屯可能である。７−ａ等に応じて炉高
方向における介装の数２間隔および一段あたりの黒鉛シ
ート材料の厚み等を適宜設定すればよい０ 本実施例においては、第２表に示す高炉において１それ
ぞれの黒鉛シート材料８，８１．８２の厚み、および介
装数とすることにより耐火壁２の膨張収縮を効率的に吸
収できるようになった◇この結果黒鉛シート材８，８１
．８２の介装部に空隙が生じ耐火壁２が脱落したりする
ことや・逆に耐火壁２内に異常に高い圧力が発生し、煉
瓦２゜自体や鉄皮１あるいは冷却盤３゛、煉瓦受金物４
等の破壊することを防止することが可能となった。

第　　　２　　　表 次に第８図は、高炉の炉底部の部分断面図であり、この
炉底部における煉瓦２０ａは耐溶損性が優れていること
からカーボンブロック煉瓦を用いることが一般的である
。而して本実施例においては、耐火壁２ａの円周方向お
よび／もしくは炉高方向における適宜な箇所の煉、瓦２
Ｏａ間に黒鉛シート材料８３を介装した。この黒鉛シー
ト材料８３は後述するように煉瓦積み構造体として１体
化が特に必要とされる部位であり、強力な接着力が必要
なことから実施例３で製造した被覆黒鉛シート材料を用
いることが好ましい。特に炉底部においては若干の隙間
でも生ずるとその隙間より溶銑。

溶滓が浸入するため黒鉛シート材料８３の厚み、および
それを介装せしめる間ＦＪｔｔ（第９図参照）には充分
な配慮が必要である。本発明者等の経験では、黒鉛シー
ト材料８３の厚みは２１１１１程度とし、この黒鉛シー
ト材料８３が耐火壁２ａの構築時の常温下で１０％撓む
程度で介装せしめることが高炉が操義状態へ移行し高温
と々つだときに元厚の％程度まで圧縮され強固な黒鉛層
が形成され前記間隙ｔも０．５−程度以下となり溶銑、
溶滓の浸入を確実に防止できた。又第９図に示すように
相接合する煉瓦２０ａ間に炉半径方向に炉内側より煉瓦
２０ａの厚みのほぼ中間部まで穿設されたスリット溝９
を形成し、このスリット溝９内に黒鉛シート材料８３を
介装せしめることも炉内に面し、温度の極めて高い部分
の膨張のみを吸収し、かつ前記溶銑、溶滓の混入を確実
に防止できることから効果的な手段である。尚、本実施
例において、耐火壁２ａの背面と鉄皮１との間には前述
のスタンプ材５を充填した。

以上のように耐火壁間煉瓦の適宜箇所に黒鉛シート材料
を介装せしめることにより煉瓦の膨張収縮を効率的に吸
収できるようになった。この結果前記煉瓦の膨張収縮に
起因する煉瓦自体の破壊および鉄皮１や煉瓦受金物４．
冷却盤３等の破壊を著しく軽減させることができ高炉の
寿命を飛躍的に延長させることが可能となった。尚、前
述の説明は高炉について述べたが、本発明は前記高炉に
限定されるものではなく耐火壁を構築し、高温の溶銑、
溶鋼、溶滓等を貯留する冶金炉および冶金用容器にも前
記高炉と同様に適用できるものである。

以上、詳述したように本発明は簡単な構成ではあるが、
その実用的効果は非常に大である。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は、従来手段を説明するための図であり
、第１図は周知の一般的な高炉の断面構造図、第２図は
第１図の炉壁部の部分拡大断面図、第３図はスタンプ材
の収縮率の一例を示す図表である。第４図〜第９図は、
本発明に基づく冥施例を示すもので第４図は黒鉛シート
材料の収縮率の一例を示す図表、第５図は黒鉛シート材
料の剪断接着強度を調査するための構造図、第６図は黒
鉛シート材料の損耗指数を調査する装置の構造図、第７
図は高炉々壁の部分拡大断面図、第８図は高炉々底部の
断面構造図、第９図は第８図におけるＡ部分拡大断面図
である。 ｌ・・・・・鉄皮 ２．２ａ・　・・耐火壁 ２０．２０ａ、２００ａ、２００ｂ・・・煉瓦５・・・
・・冷却盤 ４・・・・・煉瓦受金物 ５・ｅ・・・スタンプ材 ５０・・・・緩衝耐火材 ６・・・・・回転軸 ７・・・・・試片 ８．８１，８２．８３・・・黒鉛シート材料９・・・・
・スリット溝 出　願　人　新日本製鐵株式会社 第４図 ル　　か（聾−１） 第５５１　　　　　　　　　　１１６図第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 耐火壁を構成する煉瓦の適宜箇所に可撓性黒鉛シート材
   料を介装せしめ前記煉瓦の膨張収縮による破壊を軽減せ
   しめたことを特徴とする冶金炉および冶金用容器