JPS63203710A - 高炉炉床壁出銑口構造 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、出銑口部耐火物の冷却効果を向上させ寿命を
延長させる高炉炉床壁出銑口構造に関する０ （従来の技術） 高炉炉床部は１５００℃以上の高温の溶銑、溶滓を常時
貯留し、間欠的に、炉床壁に設けられた出銑口より溶銑
、溶滓を排出している。

このため、高炉炉床壁は冷却機能を具備しており、冷却
された鉄皮あるいは鉄皮の内面に配設置。

た冷却装置の内側の耐火物壁には耐溶銑溶解性、耐溶滓
侵食性、高熱伝導性等の特性を配慮して炭素質耐火物が
使用されている。なお、耐火物壁と冷却された鉄皮ある
いは鉄皮の内面に配設した冷却装置との間には炭素質ス
タンプ材が使用されている。

ところが、出銑口部は、溶銑、溶滓を排出する機能上、
鉄皮および冷却装置が、およそ１　ｍ　Ｘ　１　ｍ〜２
ｍＸ２ｍの大きさで開口されて〉す、炉外から冷却され
ず、さらに、この部分、すなわち、出銑口形成部耐火物
（以下、出銑口部耐火物という）は溶銑、溶滓の排出に
より出銑口側からと、炉内側からとの２面から加熱され
るため、上記炉床壁よシ耐大物内の温度が高くなる。

出銑口部耐火物には実開昭５８−１６８５４７号公報に
例示されているように上記炉床壁と同材質のカーボン系
耐火物を使用する例、酸化物系耐火物を使用する例、特
開昭５８−７９８７３号公報に提案されているアルミナ
に炭素質原料を添加した耐火物を使用することが知られ
ている。

また前記した耐火物内の温度が高くなることに対する対
策としては、（１）実開昭５８−１６８５４７号公報に
例示されている冷却板を出銑口部耐火物の中に内挿する
方法、（２）実開昭５４−９１４０４号公報に提案され
ている炉外側端部に冷却板を取り付ける方法が知られて
いる〇 （発明が解決しようとする問題点） 吹止めされた高炉炉床部の解体調査の結果および稼働中
の炉床壁耐火物の背面の温度推移から、炉床壁耐火物の
内側には付着物が０．２〜１ｍ厚さで安定して付着して
いるが、出銑口部耐火物の内側には付着物が安定して付
着しておらず、付着物は頻繁に付着、剥離を繰返し、出
銑口部耐火物は溶銑、溶滓の侵食を受けていることが明
かとなった０ 溶銑、溶滓による侵食は、耐火物表面からの侵食と同時
に、耐火物内温塵が約１１００℃以上の範囲の気孔の中
に溶銑、溶滓が侵入し侵食を促進していること、特に、
溶滓による侵食が大きいことが明かとなった。

このような状況に対処するには、出銑口部耐火物の材質
の選択が必要で、溶銑、溶滓が浸透しがたく、溶銑、溶
滓に侵食されがたいもの、特に、溶滓による侵食に強い
ものがよく、炭素質耐火物の使用が好ましい。また、出
銑口部耐火物内温塵の１１００℃以上の部分が稼働面側
に押し出されるように冷却を強化する必要がある。

ところが、出銑口部耐火物の中に冷却板を内挿する（１
）の方法の場合、冷却板の破損による水洩れを完全に無
くす保証はできず、洩れた水は加熱され水蒸気となシ、
炭素質耐火物を水蒸気酸化し耐火物寿命を短かくする。

さらに、冷却板の破損が懸念されるので冷却板を内挿す
る深さは炉壁厚さの１７８程度であシ冷却効果も少ない
。炉外側端部に冷却板を取シ付ける（２）の方法は、ガ
スのシール性を向上させる目的のものであり、出銑口部
耐火物を冷却する効果は皆無とはいえないが、はとんど
期待できない。

（問題点を解消するための手段） 高炉炉床出銑口部耐火物の寿命の延長をはかるため、本
発明者らは、耐火物材質と冷却方法について種々検討を
重ねてきた結果、冷却された鉄皮あるいは鉄皮内面に配
設した冷却装置の内側に炭素質耐火物を配設してなる高
炉炉床壁構造において、上記炉床壁の鉄皮開口部の出銑
口形成部には、熱伝導率５〜２５　ｋｃａｌ／ｍｈｒ　
℃の炭素質耐火物を配設して出銑口を形成するとともに
、上記出銑口形成炭素質耐火物の外周部の冷却された鉄
皮あるいは鉄皮内面に配設した冷却装置の内側には、熱
伝導率が上記出銑口形成炭素質耐火物より大きな炭素質
耐火物を配設するものであり冷却が強化された長寿命の
高炉炉床壁出銑口構造を提供することを目的とする。

以下本発明を具体的に説明する。

本発明は、水洩れの懸念が有る冷却板の内挿を止めて、
冷却板挿入時より、さらに、冷却効果を向上させる構造
を提供するものである。

すなわち、出銑口部耐火物を、炉床壁の冷却された鉄皮
あるいは鉄皮内面に配設した冷却装置に直接または炭素
質スタンプ材を介して接している上記出銑口耐火物の外
周部にある耐火物（以下、外周部耐火物という）を熱伝
達媒体として用いて冷却するものであり、各部を構成す
る耐火物の熱伝導率を最適に決定することが重要である
ｅ本発明に用いる出銑口部耐火物の熱伝導率は５〜２５
　ｋｃａｌ／ｍｈｒ　Ｃ１好ましくは１０〜２０　ｋｃ
ａｌ　／ｍｈｒ　℃の範囲の値を有する。特に、出銑口
部耐火物は出銑口マッド材、炉内側付着物の熱伝導率２
〜５ｋｃａｌ／ｍｈｒ　℃よりも大きくなければならシ
い。なぜならば、出銑口マッド材、炉内側付着物の熱伝
導率より出銑口部耐火物の熱伝導率が小さいと出銑口マ
ッド材、炉内側付着物と出銑口部耐火物の界面温度が上
昇し逆効果となるので、出銑口部耐火物の熱伝導率は大
きいほどよい。

しかし、出銑口部耐火物と外周部耐火物の界面温度を下
げるため、出銑口部耐火物の熱伝導率は外周耐火物の熱
伝導率より小さくする必要がある。

また、熱伝導率を２５　ｋｃａｌ／ｍｈｒ　℃以上にす
ると、第１表に示すように、一般に耐火物原料としての
黒鉛質原料の使用比率が高くなり耐溶銑溶解性が低下す
る。

第　　１　　表 ※　耐溶銑溶解性指数は小さいほどよい。

本発明に用いる外周部耐火物の、熱伝導率は出銑口部耐
火物よシ大きい値を有する。外周部耐火物の熱伝導率が
出銑口部耐火物よシ小さい、もしくは、同等であると、
外周部耐火物と出銑口部耐火物の界面温度が上昇し逆効
果となる。本発明に用いる外周部耐火物の熱伝導率は８
０　ｋｃａｌ　／ｍｈｒ　℃以上あるいは、出銑口部耐
火物の熱伝導率の１．５倍υ上の値を有するものである
ことが好ましい。この外周部耐火物の熱伝導率は上記の
値より小さいと出銑口部耐火物の温度を下げる効果が小
さい。なお、本発明でいう外周部の範囲は、およそ、炉
壁厚さと同等以上の幅を有しておれば十分効果を発揮す
る。

（実施例） 第１図から第５図に、本発明による高炉類床壁出銑口部
の構造例を示す。

図中の斜線で示した出銑口を形成する部分、すなわち、
出銑口部耐火物は、アルミナを１０％含む熱伝導率が１
８　ｋｃａｌ／ｍｈｒ℃の大型炭素質耐火物であ’）、
６００ｍｍＸ７００ｍｍＸ１８００ｍｍの大きさのもの
を８個使用して築造した。

第２図は、斜線を付した出銑口部耐火物以外はすべて黒
鉛原料の使用比率が４０チで熱伝導率が８０　ｋｃａｌ
／ｍｈｒ　℃の大型炭素質耐火物で築造したものである
。

また、第３図は、出銑口部耐火物に熱伝導率が１８　ｋ
ｃａｌ／ｍｈｒ’ｃの大型炭素質耐火物を使用し、Ｇを
付した、およそ１．２ｍから２．１ｍの幅の範囲の外周
部耐火物に熱伝導率がａ　Ｏｋｃａｌ　／ｍｈｒ　℃の
大型炭素質耐火物を使用し、それら以外の部分はすべて
熱伝導率が１２　ｋｃａｌ　／ｍｈｒ　℃の大型炭素質
耐火物を使用したものである。

なお、鉄皮から炉外に突出している部分、すなわち、第
１図の５の部分は、さほど侵食を受けないのでシャモツ
ト質耐火物を築造した。

第６図、第７図、従来の高炉類床壁出銑口部の構造例を
示す。

図中の斜線で示した出銑口を形成する部分、すなわち、
出銑口部耐火物は、アルミナ６０チ、シリカ３８チ、熱
伝導率１．５　ｋｃａｌ　／ｍｈｒ　℃のノ）イアルミ
ナ質耐火物を使用し冷却板を出銑口の左右と上部に内挿
したものである０出銑口部耐火物以外はすべて熱伝導率
が１２　ｋｃａｌ　／ｍｈｒ　℃の大型炭素質耐火物を
築造したものである。

出銑口レベルでの水平断面における、出銑口部耐火物内
の温度分布をコンピューターシミュレーションにより求
めた結果を本発明の実施例と従来例ならびに比較例を比
較して説明する。

第８図は本発明の実施例であり、図中の８曲線は出銑口
部耐火物にアルミナ１０％を含む、熱伝導率１８　ｋｃ
ａｌ　／ｍｈｒ　℃の炭素質耐火物を使用し、出銑口部
耐火物以外はすべて熱伝導率８０　ｋｃａｌ　／ｍｈｒ
　℃の炭素質耐火物を使用した第２図の場合の１１００
℃ラインである。

図中の５曲線は第２図の出銑口部耐火物を熱伝導率が２
．４　ｋｃａｌ　／ｍｈｒ　℃の炭素質耐火物に変えた
場合の１１００℃ラインである。

また図中のＣ曲線は第３図の出銑口部耐火物に熱伝導率
が１８　ｋｃａｌ　／ｍｈｒ　℃の炭素質耐火物を使用
し、幅が約１．２ｍから２．１ｍの外周部の耐火物に熱
伝導率が８　Ｑ　ｋｃａｌ　／ｍｈｒ℃の炭素質耐火物
、を使用し、それら以外の部分はすべて熱伝導率が１２
　ｋｃａｌ／ｍｈｒ　℃の炭素質耐火物を使用した場合
の１１００℃ラインである。

本発明の実施例は、いずれも、下記の従来例あるいは、
比較例に比べ耐火物内の１１００℃ラインが炉内側に押
し出されており、冷却が強化されたことかうかがえる。

第９図は冷却板を出銑口部耐火物に内挿した従来例であ
シ、図中の６曲線は出銑口部耐火物に熱伝導率が１．５
　ｋｃａｌ／ｍｈｒ　℃のハイアルミナ質耐火物を使用
し、出銑口部耐火物以外はすべて熱伝導率が１２　ｋｃ
ａｌ／ｍｈｒ　℃の炭素質耐火物を使用した第６図の場
合の１１００℃ラインである。

図中の０曲線は第６図の出銑口部耐火物および出銑口部
耐火物以外のすべての耐火物をともに熱伝導率１２　ｋ
ｃａｌ／ｍｈｒ　℃の炭素質耐火物で築造した場合の１
１００℃ラインである。

第１０図は冷却板を内挿しない比較例であシ、図中の１
曲線は第２図の出銑口部およびそれ以外のすべての耐火
物に、ともに熱伝導率が１２　ｋｃａｌ／ｍｈｒ　℃の
炭素質耐火物を使用した場合の１１００℃ラインである
。

図中の２曲線は第２図の出銑口部耐火物に熱伝導率が１
８　ｋｃａｌ　／ｍｈｒ　℃の炭素質耐火物を使用し、
出銑口部耐火物以外はすべて熱伝導率が１２　ｋｃａｌ
／ｍｈｒ℃炭素質耐火物を使用した場合の１１００℃ラ
インである。

出銑口部以外の耐火物の熱伝導率が出銑口部耐火物の熱
伝導率より小さいと出銑口部耐火物と出銑口部以外の耐
火物の界面温度があがることがわかる。

（発明の効果） 本発明の高炉炉床壁出銑口構造を採用した結果、出銑口
部耐火物に熱伝導率が大きく、侵食に強い炭素質耐火物
を使用しても、冷却板からの水洩れに起因する水蒸気酸
化の懸念がまったくなくなり、出銑口部耐火物温度の１
１００℃以上の部分を稼働面側に押し出すことができ出
銑口部の寿命を延ばすことができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を具体化した高炉炉床機出銑口部の垂直
断面図、第２図および第８図は第１図を炉内側からみた
２−２断面、第４図は第１図の出銑口レベルの水平Ｘ−
Ｘ断面、第５図は第１図のＹ−Ｙ断面、第６図は従来の
出銑口部の垂直断面図、第７図は第６図のＰ−Ｐ断面、
第８図から第１０図は耐火物内の温度分布シミュレーシ
ョン結果である。 ■・・・散水冷却された鉄皮 ２・・・炭素質スタンプ材 ３・・・出銑口部耐火物以外の耐火物 ４・・・出銑口部耐火物 ５・・・炉外に突き出した部分の耐火物６・・・出銑口
マッド材 ７・・・炉内の付着物 ８・・・出銑口 ９・・・冷却板 第１図 ｇ＃２図　　　　　　　　　第３図 第４図 第５Ｊ２１ 第６図 第７図 第８１４ 第９図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 冷却された鉄皮あるいは鉄皮内面に配設した冷却装置の
   内側に炭素質耐火物を配設してなる高炉炉床壁構造にお
   いて、上記炉床壁の鉄皮開口部の出銑口形成部には、熱
   伝導率５〜２５ｋｃａｌ／ｍｈｒ℃の炭素質耐火物を配
   設して出銑口を形成するとともに、上記出銑口形成炭素
   質耐火物の外周部の冷却された鉄皮あるいは鉄皮内面に
   配設した冷却装置の内側には、熱伝導率が上記出銑口形
   成炭素質耐火物より大きな炭素質耐火物を配設してなる
   ことを特徴とする高炉炉床壁出銑口構造。