KR20120128676A

KR20120128676A - 금속괴용 열처리로, 금속괴용 열처리로의 보수 방법 및 금속괴용 열처리로에 사용하는 노상 충전용 재료의 제조 방법

Info

Publication number: KR20120128676A
Application number: KR1020127023901A
Authority: KR
Inventors: 모또꾸니 이따꾸스; 고오지 고오노
Original assignee: 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤
Priority date: 2010-05-20
Filing date: 2010-05-20
Publication date: 2012-11-27
Also published as: CN103109149B; CN103109149A; JPWO2011145147A1; KR101405635B1; WO2011145147A1

Abstract

본 발명은, 로 내 가동면측에 입상 내화물의 충전층을 가지며, 상기 입상 내화물 충전율이 65체적％ 이상 100체적％ 미만이며, 상기 충전층의 두께가 상기 입상 내화물 최대 입경의 2배 이상인 노상 구조를 구비하는 금속괴용 열처리로를 제공하는 것이다.

Description

금속괴용 열처리로, 금속괴용 열처리로의 보수 방법 및 금속괴용 열처리로에 사용하는 노상 충전용 재료의 제조 방법{HEAT TREATMENT FURNACE FOR METAL CHUNK, METHOD FOR REPAIRING HEAT TREATMENT FURNACE FOR METAL CHUNK, AND METHOD FOR PRODUCING INFILL FOR HEARTH USED FOR HEAT TREATMENT FURNACE FOR METAL CHUNK}

본 발명은 금속괴를 열처리하는 다양한 로, 예를 들어 연속 주조 후의 슬래브의 보열로, 열간 압연용 슬래브의 가열로, 또는 강판의 소둔로 등의 금속괴용 열처리로, 금속괴용 열처리로의 보수 방법 및 금속괴용 열처리로에 사용하는 노상 충전용 재료의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 금속괴를 열처리하는 로(이하, 열처리로라고도 함)의 노상은, 로내에 노출되는 면(이하, 로 내 가동면이라고도 함)측이, 내화층으로 구성되고, 이 배면측에 단열층을 설치하는 경우가 많다. 이와 같이, 열처리로에 단열층을 설치하는 것은, 열처리로의 연료원 단위의 저감을 목적으로 한 열처리로의 단열성이 요망되기 때문이다. 그러나, 단열층을 구성하는 내화물(이하, 단열층 내화물이라고도 함)은, 일반적으로, 기포를 많이 포함하기 때문에, 강도나 내침식성이 낮고, 열처리로의 고온 분위기로의 폭로나 열처리물의 스케일 등의 낙하물에 의해, 열화되어 단열성이 저하된다. 이로 인해, 단열층의 로 내 가동면측에, 고온 강도가 높고 내침식성이 우수한 내화층이 통상 설치된다. 또한, 내화층을 구성하는 내화물(이하, 내화층 내화물이라고도 함)에는, 내화 벽돌 또는 내화 캐스터블(이하, 캐스터블 내화물이라고도 함)을 사용하는 것이 일반적이다.

이러한 금속괴용 열처리로로서는, 예를 들어 특허문헌 1에, 내화 벽돌(노상 벽돌)을 노상부에 배치한 열처리로가 기재되어 있다. 이 노상부에 배치된 내화 벽돌은, 열에 의한 내화 벽돌의 팽창 신축을 흡수하기 위하여, 노상부에 미리 만곡시킨 상태로 배치되어 있다.

또한, 금속괴용 열처리로는 아니지만, 용탕을 저장하는 로의 노상 구조로서는, 예를 들어 특허문헌 2와 같은 래밍재가 일반적으로 사용되고 있다. 래밍재는, 소결성을 담보하기 위해, 일반적으로 최대 입경이 5mm이하이고, 입경 10㎛ 이하의 미분을 포함한 비교적 미세한 분립상의 내화물로 구성된다. 이것을 로내에 투입하여 탬핑함으로써 축로(築爐)하고, 그 후, 소결 운전에 의해 래밍재의 표층을 소결시킴으로써 견고한 소결층을 형성시키고, 이 소결층에 의해 로내의 용탕을 유지할 수 있다. 이 소결층의 배면측은, 고온에 노출되지 않기 때문에, 분립 상태를 유지한 미소결층으로 되어 있다. 따라서, 이 소결층에 균열이 생성되어도, 이 균열에 침입한 용탕의 열에 의해, 소결층 배면측의 미소결된 래밍재가 소결됨으로써, 용탕의 누설을 방지할 수 있다. 이 때문에, 래밍재는, 특히, 유도로 등과 같이, 내화물의 두께를 최대한 얇게 할 필요가 있는 용탕 유지용 로의 내화물에 사용함으로써, 적합한 효과가 얻어진다.

일본 특허 공개평 8-200652호 공보 일본 특허 공개 2004-83363호 공보

그러나, 특허문헌 1에 개시된 열처리로에서는, 이웃하는 내화 벽돌끼리가 면으로 접촉하고 있기 때문에, 내화 벽돌 자신의 열팽창에 의해 그 접촉부(벽돌 줄눈)이 솟아 올라, 이웃하는 내화 벽돌의 줄눈부에 개구부가 생성된다. 이와 같이, 개구부가 생성되면, 내화 벽돌의 배면측의 단열층 내화물 표면이 열처리로내에 노출되기 때문에, 로내의 고온 분위기로의 폭로나 열처리물의 스케일 등의 낙하물에 의해, 단열층 내화물의 열화와 직결된다. 또한, 이 현상은, 이웃하는 내화 벽돌의 줄눈부에 모르타르 등을 배치하여도 마찬가지로 발생한다. 특히, 내화 벽돌은, 평면으로 구성되는 형상(예를 들어, 직육면체)이기 때문에, 면 접촉하도록 배치된 이웃하는 내화 벽돌 사이에 개구부가 일단 생성되면, 고온의 로내 분위기 가스가 개구부로부터 침입하여, 내화 벽돌이 1층분 없어지는 것과 동등한, 내화성이나 단열성 저하의 악영향이 있다.

또한, 특허문헌 2와 같이, 용탕 유지용 로에 있어서 적합한 효과가 얻어지는 래밍재를, 본 발명이 대상으로 하는 금속괴용 열처리로의 노상 구조에 적용하면, 이하의 과제가 있다. 래밍재는, 로 내 가동면 근방이 소결하여 소결층을 생성하기 때문에, 승온 후에는 캐스터블 내화물과 마찬가지로 노상 전체가 일체 구조로 되고, 소결층의 열팽창이나 소결에 의한 수축에 의해, 미소결층에 달하는 균열이 발생한다. 이로 인해, 금속괴를 열처리로에 장입할 때에 로 내로 말려 들어가는 공기, 또는 열처리로 내에서 사용되는 버너의 분류가, 상기한 균열로부터 소결층 이면측의 미소결층에 침입하고, 미소결된 래밍재가 열처리로 내에서 유동하여 비산한다. 이때, 소결층의 배면측에 공동이 생기기 때문에, 열처리로의 경시 사용과 함께, 내화성이나 단열성이 열화되는 부분이 발생한다. 또한, 소결층은, 열팽창 등에 의해 서로 압박하여, 열처리로의 다른 부위에 응력을 발생시키거나, 소결층이 부상하여 실질적인 내화물 두께를 감소시키거나 하는 등의 과제도 있다.

또한, 노상에 캐스터블 내화물을 사용하는 경우, 노상 전체, 혹은 홈 형상의 스코어 라인(예를 들어, 내화물 팽창값의 흡수나, 균열을 우선적으로 발생시키는 부분)으로 둘러싸인 영역이, 일체 구조가 된다. 이로 인해, 캐스터블 내화물의 로 내 가동면 근방의 열팽창이나, 소결에 의한 수축에 의해, 캐스터블 내화물에 균열이 발생한다. 그 결과, 발생한 균열이나 홈 형상으로 형성한 스코어 라인에 있어서, 이 양측에 위치하는 내화물끼리 서로 압박하게 되어, 열처리로의 다른 부위에 응력을 발생시키거나, 또한 소결층이 부상하여 실질적인 내화물의 두께를 감소시키거나 하는 등의 과제가 발생한다.

본 발명은 상술한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 노상 내화물의 주로 줄눈부나 균열부에서의 개구부의 발생이나, 열팽창에 의한 노상 내화물의 경쟁을, 미연에 방지할 수 있고, 경시 사용과 함께 열화되는 노상 내화물의 내화성이나 단열성의 저하를 억제, 나아가 방지 가능한, 금속괴용 열처리로, 금속괴용 열처리로의 보수 방법 및 금속괴용 열처리로에 사용하는 노상 충전용 재료의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위하여 이하의 수단을 채용하였다.

(1)본 발명의 제1 형태는, 로 내 가동면측에 입상 내화물의 충전층을 가지며, 상기 입상 내화물 충전율이 65체적％ 이상 100체적％ 미만이며, 상기 충전층의 두께가 상기 입상 내화물 최대 입경의 2배 이상인 노상 구조를 구비하는 금속괴용 열처리로이다.

(2) 상기 (1)에 기재된 금속괴용 열처리로에서는, 상기 입상 내화물이, 입경 1mm 언더의 입상물을 80질량％ 이하 포함하여도 좋다.

(3) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 금속괴용 열처리로는, 세라믹스 파이버가 일부 또는 전체에 라이닝되는 천장부를 더 구비하여도 좋다.

(4) 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 금속괴의 열처리로에서는, 상기 충전층이, 상온에서의 압축 강도가 1.5MPa 이상의 내화물 표면에 배치되어도 좋다.

(5) 본 발명의 제2 형태는, 내화 벽돌 및 또는 내화 캐스터블을 노상의 로 내 가동면측에 시공한 금속괴용 열처리로의 보수 방법이다. 이 보수 방법은, 상기 노상의 로 내 가동면측의 보수 부위에 대하여, 입상 내화물의 충전층을 형성하는 공정을 구비하고, 상기 충전층의 상기 입상 내화물 충전율이 65체적％ 이상 100체적％ 미만이고, 상기 충전층의 두께가 상기 입상 내화물 최대 입경의 2배 이상이다.

(6) 상기 (5)에 기재된 금속괴용 열처리로의 보수 방법에서는, 상기 입상 내화물이, 입경 1mm 언더의 입상물을 80질량％ 이하 포함하여도 좋다.

(7) 상기 (5) 또는 (6)에 기재된 금속괴용 열처리로의 보수 방법에서는, 상기 입상 내화물의 충전층을 형성하는 공정 전에, 상기 노상의 로 내 가동면측의 보수 부위를 포함하는 상기 내화 벽돌 또는 상기 내화 캐스터블의 일부를 제거하여 상기 충전층이 충전되는 공간을 형성하는 공정을 더 포함하여도 좋다. 상기 충전층을 구성하는 상기 입상 내화물의 최대 입경이, 상기 공간의 수평 방향의 내폭의 50％ 미만이어도 좋다.

(8) 상기 (5) 내지 (7) 중 어느 하나에 기재된 금속괴용 열처리로의 보수 방법에서는, 상기 충전층이, 상온에서의 압축 강도가 1.5MPa 이상의 내화물 표면에 배치되어도 좋다.

(9) 본 발명의 제3 형태는, 금속괴용 열처리로의 노상의 로 내 가동면측을 구성하는 노상 충전용 재료의 제조 방법이다. 이 제조 방법은, 사용 완료 내화물을 압축 파쇄하는 공정과; 압축 파쇄된 상기 사용 완료 내화물의 최대 입경을 20mm 이상 100mm 이하의 범위 내로 조정하여, 입상 내화물을 형성하는 공정; 을 구비한다.

(10) 상기 (9)에 기재된 금속괴용 열처리로에 사용하는 노상 충전용 재료의 제조 방법에서는, 상기 사용 완료 내화물이, 제철소에서 발생하는 용탕 저장 용기의 내화층 내화물 및 또는 열처리로의 내화 벽돌이어도 좋다.

(11) 상기 (9) 또는 (10)에 기재된 금속괴용 열처리로에 사용하는 노상 충전용 재료의 제조 방법에서는, 상기 사용 완료 내화물의 열간 굽힘 강도가, 상기 노상이 노출되는 분위기 온도에서 0.2MPa 이상이어도 좋다.

(12) 상기 (9) 내지 (11) 중 어느 하나에 기재된 금속괴용 열처리로에 사용하는 노상 충전용 재료의 제조 방법에서는, 상기 사용 완료 내화물의 하중 연화점 온도가, 상기 노상이 노출되는 분위기 온도보다도 200℃ 이상 높아도 좋다.

(13) 상기 (9) 내지 (12) 중 어느 하나에 기재된 금속괴용 열처리로에 사용하는 노상 충전용 재료의 제조 방법에서는, 상기 사용 완료 내화물의 탄소 성분이 1질량％ 이하이어도 좋다.

상기 (1) 및 (5)에 기재된 구성 및 방법에 의하면, 노상의 로 내 가동면측의 충전층을 입상 내화물로 구성하므로, 내화 벽돌과 같이 면 접촉시키지 않고, 입상 내화물끼리를 실질적으로 점 접촉시킬 수 있다. 또한, 이 입상 내화물끼리는, 서로 결합되어 있지 않고, 그 상대 위치가 용이하게 변화하므로, 종래와 같은, 개구부의 생성을 억제, 나아가 방지할 수 있다. 또한, 충전층의 입상 내화물 충전율이 65체적％ 이상 100체적％ 미만이므로, 이웃하는 입상 내화물 사이에 형성되는 간극의 비율을, 간극으로부터 유입되는 고온 분위기에서 충전층 배면측의 온도를 급격하게 상승시키지 않고, 또한 이웃하는 입상 내화물이 면 접촉하지 않는 상태로 조정할 수 있다. 또한, 충전층의 두께가, 입상 내화물 최대 입경의 2배 이상이므로, 상층에 위치하는 입상 내화물은, 예를 들어 하층을 구성하는 이웃하는 입상 내화물 사이에 형성되는 간극의 상방에 위치하도록 적층된다. 이에 따라, 이웃하는 입상 내화물 사이에 형성되는 간극이, 충전층의 두께 방향으로 관통되는 것을 억제할 수 있어, 충전층에 의한 내화성이나 단열성을 유지할 수 있다. 따라서, 노상 내화물의 주로 줄눈부나 균열부에서의 개구부의 발생이나, 열팽창에 의한 노상 내화물의 상호 압박을 미연에 방지할 수 있고, 경시 사용과 함께 열화되는 노상 내화물의 내화성이나 단열성의 저하를 억제, 나아가 방지할 수 있다.

상기 (2) 및 (6)에 기재된 구성 및 방법에 의하면, 입상 내화물이, 입경 1mm 언더의 입상물을 80질량％ 이하 포함하기 때문에, 입상 내화물의 유동이나 비산에 의한 충전층의 두께 감소를 억제할 수 있고, 경시 사용과 함께 열화되는 노상 내화물의 내화성이나 단열성의 저하를 억제, 나아가 방지할 수 있다.

상기 (3)에 기재된 구성에 의하면, 천장부의 일부 또는 전체에 세라믹스 파이버를 라이닝함으로써, 금속괴용 열처리로의 변형을 작게 할 수 있다. 금속괴용 열처리로의 노상은, 기초 구조체에 의해 구속되는데, 천장은, 팽창 시의 구속이 적기 때문에, 열처리로의 천장 근방의 로 폭이, 노상 근방의 로 폭보다도 넓어진다. 특히, 노상에 입상 내화물의 충전층을 시공하면, 노상 근방에서의 열팽창량이 종래보다도 작아지기 때문에, 상기한 경향이 보다 커진다. 따라서, 천장부에, 열팽창을 스스로 변형하여 흡수하는 세라믹스 파이버를 라이닝함으로써, 천장 근방의 변형량을 작게 할 수 있어, 상기한 경향을 작게 할 수 있다.

또한, 상기 (7)에 기재된 방법에 의하면, 노상의 로 내 가동면측의 보수 부위를 포함하는 내화 벽돌 또는 내화 캐스터블의 일부를 제거하여 공간을 형성하고, 이 공간 내에 충전층을 형성함으로써, 보수 부위의 근본적인 보수를 실시할 수 있다. 이때, 충전층을 구성하는 입상 내화물의 최대 입경을, 상기 공간의 수평 방향의 내폭의 50％ 미만으로 하므로, 공간 내의 이웃하는 입상 내화물끼리 점 접촉 하여, 개구부의 생성을 미연에 억제할 수 있다. 상세하게는, 상기 공간의 수평 방향에 있어서, 2개의 입상 내화물이 상호 압박하여 새롭게 개구부가 생성할 가능성을 피할 수 있다. 즉, 수평 방향으로 3개 이상의 입상 내화물을 존재시킬 수 있기 때문에, 입상 내화물끼리 상호 압박하지 않고 이동하여, 열팽창을 흡수할 수 있다.

상기 (4) 및 (8)에 기재된 구성 및 방법에 의하면, 충전층을, 상온에서의 압축 강도가 1.5MPa 이상의 내화물 표면에 배치함으로써, 충전층의 하층을 구성하는 내화물의 강도가 높아진다. 이에 따라, 예를 들어 충전층을 형성하기 위하여, 입상 내화물의 살포나 교체를 행하여도, 그 하층의 손상을 억제, 나아가 방지할 수 있다.

상기 (9)에 기재된 방법에 의하면, 사용 완료 내화물을 압축 파쇄하고, 최대 입경을 20mm 이상 100mm 이하의 범위 내로 조정하여, 입상의 내화물로 하므로, 금속괴용 열처리로의 노상의 로 내 가동면측에, 층 두께를 유지하여 단열성 및 내화성을 저하시키지 않는 충전층을 형성하기에 적합한 노상 충전용 재료를, 용이하고 효율적으로 제조할 수 있다. 또한, 노상 충전용 재료의 제조 시에, 사용 완료 내화물을 사용하므로, 종래 폐기되고 있었던 사용 완료 내화물의 리사이클도 가능하게 된다. 이와 같이 하여 제조한 노상 충전용 재료를 사용하여, 금속괴용 열처리로의 노상의 로 내 가동면측을 구성함으로써, 내화 벽돌과 같이 면 접촉시키지 않고, 입상의 내화물끼리를 실질적으로 점 접촉시킬 수 있다. 또한, 이 입상의 내화물끼리는, 서로 결합되어 있지 않고, 그 상대 위치가 용이하게 변화하므로, 종래와 같은, 개구부의 생성을 억제, 나아가 방지할 수 있다. 따라서, 노상의 내화물의 주로 줄눈부나 균열부에서의 개구부의 발생이나, 열팽창에 의한 노상의 내화물의 상호 압박을, 미연에 방지할 수 있고, 경시 사용과 함께 열화되는 노상의 내화물의 내화성이나 단열성의 저하를 억제, 나아가 방지할 수 있다.

상기 (10)에 기재된 방법에 의하면, 사용 완료 내화물로서, 제철소에서 발생하는 용탕 저장 용기의 내화층 내화물 또는 열처리로의 내화 벽돌을 사용하기 때문에, 입수가 용이하다. 특히, 용탕 저장 용기의 내화층 내화물은, 예를 들어 1600℃ 이상의 고온 환경 하에서 사용된 것이기 때문에, 이것을 사용함으로써, 제조하는 노상 충전용 재료가 충분한 내화성을 구비할 수 있다.

상기 (11)에 기재된 방법에 의하면, 사용 완료 내화물의 열간 굽힘 강도가, 노상이 노출되는 분위기 온도에서 0.2MPa 이상이기 때문에, 노상 충전용 재료를 금속괴용 열처리로에 사용할 때에, 노상 충전용 재료끼리가 열팽창으로 상호 압박하여, 그 상대 위치가 움직이는 현상이 발생하여도, 그 움직임에 견뎌 분화되지 않는 강도를 구비할 수 있다.

상기 (12)에 기재된 방법에 의하면, 사용 완료 내화물의 하중 연화점 온도가, 노상이 노출되는 분위기 온도보다도 200℃ 이상 높기 때문에, 노상 충전용 재료를 금속괴용 열처리로에 사용할 때에, 사용 온도에 의해 노상 충전용 재료끼리 구워져 굳어지는 것을 방지할 수 있다.

상기 (13)에 기재된 방법에 의하면, 사용 완료 내화물의 탄소 성분이 1질량％ 이하이기 때문에, 금속괴용 열처리로의 로내에서 열처리하는 금속괴로의 탄소 성분의 산화에 의한 악영향을 방지할 수 있다.

도 1a는, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 금속괴용 열처리로의 노상 구조의 설명도이다.
도 1b는, 종래예에 관한 금속괴용 열처리로의 노상 구조의 설명도이다.
도 2a는, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 금속괴용 열처리로의 노상 구조의 설명도이다.
도 2b는, 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 금속괴용 열처리로의 노상 구조의 설명도이다.
도 3은, 충전층의 입상 내화물 충전율과 충전층의 배면 온도의 관계를 나타내는 설명도이다.
도 4는, 입상 내화물 중의 입경 1mm 언더의 입상물 비율과 3개월간 방치 후의 충전층 최소 깊이의 관계를 나타내는 설명도이다.
도 5a는, 금속괴용 열처리로의 노상에 개구부가 생성된 상황을 나타내는 설명도이다.
도 5b는, 금속괴용 열처리로의 노상에 개구부가 생성된 상황을 나타내는 다른 설명도이다.
도 6a는, 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 금속괴용 열처리로 보수 방법의 설명도이다.
도 6b는, 본 발명의 제5 실시 형태에 따른 금속괴용 열처리로 보수 방법의 설명도이다.
도 6c는, 본 발명의 제6 실시 형태에 따른 금속괴용 열처리로 보수 방법의 설명도이다.
도 7a는, 본 발명의 제7 실시 형태에 따른 금속괴용 열처리로 보수 방법의 설명도이다.
도 7b는, 본 발명의 제8 실시 형태에 따른 금속괴용 열처리로 보수 방법의 설명도이다.
도 7c는, 본 발명의 제9 실시 형태에 따른 금속괴용 열처리로 보수 방법의 설명도이다.
도 8a는, 금속괴용 열처리로의 노상의 손상 부위를 나타내는 설명도이다.
도 8b는, 본 발명의 제10의 실시 형태에 따른 금속괴용 열처리로 보수 방법의 설명도이다.
도 8c는, 본 발명의 제11의 실시 형태에 따른 금속괴용 열처리로 보수 방법의 설명도이다.
도 9a는, 본 발명의 제12의 실시 형태에 따른 금속괴용 열처리로에 사용하는 노상 충전용 재료의 제조 방법으로 제조한 입상 내화물을 사용한 금속괴용 열처리로의 노상 구조의 설명도이다.
도 9b는, 종래예에 관한 금속괴용 열처리로의 노상 구조의 설명도이다.
도 10은, 충전층의 입상 내화물 충전율과 충전층의 배면 온도의 관계를 나타내는 설명도이다.
도 11은, 입상 내화물중의 입경 1mm 언더의 입상물 비율과 3개월간 방치 후의 충전층 최소 깊이의 관계를 나타내는 설명도이다.
도 12는, 조크러셔의 이판(tooth plate) 간격의 설정값과 입상 내화물중의 입경 1mm 언더의 입상물 비율의 관계를 나타내는 설명도이다.

본 발명자들은, 금속괴용 열처리로에 대해서, 그 노상의 로 내 가동면측을 구성하는 내화층 내화물에 내화 벽돌 또는 내화 캐스터블을 사용했을 때에, 노상에 발생하는 개구부의 발생 기구를 예의 검토한 바, 이하의 3점에 상도하였다.

(1) 열처리로의 노상에 생성되는 개구부는, 열처리로의 로 내가 고온인 것에 의한 내화층 내화물의 열팽창에 기인한다. 내화층 내화물인 내화 벽돌 또는 내화 캐스터블의 열팽창값은, 강도가 가장 낮은 줄눈부 또는 균열부에서의 변형에 의해 흡수되고, 그 결과, 줄눈부나 균열부에서는 내화 벽돌의 솟아 오름이, 또한 균열부에서는 내화 캐스터블의 솟아 오름이 발생한다.

(2) 또한, 종래는, 내화층 내화물에 상기한 열팽창값을 마련하기 위하여, 예를 들어 이웃하는 내화 벽돌 사이에 간극을 설치하거나, 또한 이웃하는 내화 벽돌 사이에 응력을 흡수하는 내화물(파이버 등)을 설치하거나 하는 등의 대책이 강구되어 있다. 그러나, 이들 방법에서는, 열처리로의 경시 사용과 함께, 응력 흡수에 사용하는 내화물이 열화되어, 이웃하는 내화 벽돌 사이에 설치한 간극의 간격이 더욱 커지거나, 또한 내화 벽돌과 내화물 사이에 간극이 생성되거나 한다. 이로 인해, 생성된 간극에, 열처리하는 금속괴의 스케일이나 시공한 내화물 자신으로부터 발생한 내화물 분말이 충전되어, 열처리로의 경시 사용과 함께 내화 벽돌의 열팽창 흡수능이 저하된다는 문제를 초래한다. 또한, 열처리로의 정기 수리 등에 수반하는 로 내 온도의 저하나 상승도, 이 열팽창 흡수능의 저하를 촉진한다.

(3)본 발명자들은, 내화층 내화물에 종래의 내화 벽돌을 사용한 경우에도, 열팽창 흡수가 가능한 구조를 검토하는데 있어서, 종래의 내화 벽돌에 있어서의 개구부의 발생 메커니즘을 예의 검토하였다. 그 결과, 복수의 내화 벽돌을 면 접촉시킨 상태에서 배치 시공하면, 열처리로의 경시 사용에 수반하는 개구부의 생성 억제가 불가능하다는 결론에 도달하였다. 또한, 내화층 내화물에 내화 캐스터블을 사용했을 경우에도, 발생한 균열부나 홈 형상의 스코어 라인부에서는, 이웃하는 내화 벽돌끼리 면 접촉한 경우와 마찬가지로, 개구부의 생성 억제가 불가능하였다.

이상의 결과로부터, 본 발명자들은, 내화 벽돌 대신 입상의 내화물(이하, 입상 내화물이라고 함)을 사용함으로써 내화 벽돌의 면 접촉을 피해서 실질적으로 점 접촉으로 할 수 있고, 게다가 서로 결합되지 않고 상대 위치를 용이하게 변화할 수 있도록 할 수 있기 때문에, 개구부의 생성 억제가 가능하게 되는 것에 상도하였다.

이하, 첨부한 도면을 참조하면서, 상술한 지식에 기초하는 본 발명을 구체화한 제1 내지 11의 실시 형태에 대해서 설명함으로써, 본 발명의 이해를 돕는다.

도 1a에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 금속괴용 열처리로(이하, 간단히 열처리로라고도 함)(10)는, 로 내 가동면(11)측에 입상 내화물로 구성되는 충전층을 갖는 노상 구조(12)를 구비하고 있다. 이 충전층은, 노저 철피(13) 상에 배치된 단열층 내화물 표면에, 상온에서의 압축 강도가 1.5MPa 이상의 내화물(여기서는, 내화층 내화물)을 개재해서 배치되어 있다. 또한, 충전층의 하층을 구성하는 내화물은, 상기 압축 강도를 구비하는 내화물이면, 단열층 내화물로 구성할 수도 있다. 이와 같이, 충전층은, 노상 구조(12)의 최표층부를 구성하고 있다. 이하, 상세하게 설명한다. 충전층을 입상 내화물로 구성한 것은, 로 내 가동면(11)측의 내화층 내화물끼리의 면 접촉을 피하기 위해서이다. 이 충전층은, 도 1b에 나타내는 종래의 금속괴용 열처리로(14)의 로 내 가동면측을 구성하는 내화층 내화물의 상측(일부)을 대체하고 있다. 또한, 충전층은, 종래의 내화층 내화물의 상측을 제외한 부분을 남긴 상태에서 배치해도 좋고, 또한 단열층 내화물 표면에, 새롭게 내화층 내화물을 배치한 후, 배치하여도 좋다. 이와 같이, 충전층을, 압축 강도가 1.5MPa 이상의 내화물 표면에 배치하므로, 예를 들어 입상 내화물의 살포나 교체(긁어 냄)를 행하여도, 손상되기 쉬운 단열층 내화물의 손상을 방지할 수 있다.

그러나, 입상 내화물의 전량 교환 작업을 상정하지 않는 경우나, 손상에 대항할 수 있는 충분한 강도(상온에서의 압축 강도가 1.5MPa 이상)를 갖는 단열층 내화물을 입수할 수 있는 경우에는, 도 2a에 나타내는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 금속괴용 열처리로(15)와 같이 구성하여도 좋다. 이 금속괴용 열처리로(15)에서는, 도 1b에 나타내는 종래의 금속괴용 열처리로(14)의 로 내 가동면측을 구성하는 내화층 내화물의 전부가, 입상 내화물의 충전층으로 대체되어 있다. 나아가, 내화층 내화물 전부뿐만 아니라, 내화층 내화물의 배면측(로 내 가동면측과는 반대측)에 배치된 단열층 내화물의 상측(일부)까지, 입상 내화물의 충전층으로 대체되어도 좋다. 또한, 입상 내화물로 구성되는 충전층은, 도 2b에 나타내는 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 금속괴용 열처리로(16)와 같이, 기초 콘크리트의 로 내 가동면측의 상면에 배치하여도 좋다.

종래, 도 1b에 도시한 바와 같이, 내화층은 평면으로 구성되는 직육면체 형상의 내화 벽돌을, 그 평면을 대향시켜 면 접촉시키도록, 노상에 배치(사이에 모르타르나 열팽창 흡수재를 끼우는 경우도 포함함)하여 형성되어 있는데, 이와 같이, 평면을 대향시켜 내화물을 배치하는 것이, 열처리로의 경시 사용에 수반하는 개구부 생성의 원인이 된다. 따라서, 평면을 대향시켜 배치하는 것을 피하기 위하여, 자갈 형상 또는 쇄석 형상의 입상 내화물을 사용한다. 또한, 입상 내화물은, 도 1a에 나타내는 내화층 내화물 표면, 즉 노상의 열처리 분위기에 폭로되는 부분(가동면)에, 살포하여 배치되어 있지만, 배치 방법은 이것으로 한정되지 않는다. 이와 같이, 입상 내화물을 배치한 노상 구조(12)를 채용함으로써, 입상 내화물이 열팽창하여도, 이웃하는 입상 내화물끼리 서로 이동함으로써, 개구부가 노상에 실질적으로 발생하지 않는다.

이 입상 내화물은, 내화 벽돌과 같이 평면만으로 구성되는 형상이 아니기 때문에, 하나 또는 복수의 점에서, 인접하는 입상 내화물끼리 점 접촉한다. 또한, 열처리로의 경시 사용 중에는, 점 접촉부가 융착되는 경우가 있는데, 점에서의 접촉이기 때문에, 입상 내화물의 열팽창에 의한 응력에 의해 용이하게 융착부가 파괴되고, 입상 내화물끼리 상대적으로 이동할 수 있어, 개구부의 생성을 피할 수 있다. 또한, 도 1a에 도시한 바와 같이, 입상 내화물의 충전층 아래에, 내화층 내화물인 종래 기술의 내화 벽돌층을 설치하는 경우, 내화 벽돌층의 줄눈부에서 개구부가 생성되어도, 개구부의 상방에 입상 내화물의 충전층이 존재하기 때문에, 이 개구부에 입상 내화물이 낙하하여 충전되어, 현저한 내화성이나 단열성 열화로는 이어지지 않는다.

상기한 입상 내화물은, 종래 기술의 내화층 내화물에 사용되고 있는 재질이면 무엇이든지 좋다. 예를 들어, 알루미나 클링커, 사용 완료 내화 벽돌의 파쇄물, 사용 완료 내화 캐스터블의 파쇄물, 등을 들 수 있다. 또한, 입상 내화물은, 입상 내화물끼리 서로 열팽창으로 상호 압박되어, 상대 위치가 움직일 때의 움직임에 견뎌 파괴되지 않는(분말을 다량으로 생성하지 않는) 재료 특성을 구비하는 것이면 된다. 구체적으로는, JIS R 2656(1995년)에 따라 측정한 사용 목적 온도에 있어서의 열간 굽힘 강도가, 대략 0.2MPa 이상인 것이 바람직하다.

또한, 입상 내화물은, 사용 목적 온도에 있어서, 입상 내화물끼리 소결되어 버리지 않는 하중 연화점을 갖는 것이 바람직하다. 구체적으로는, JIS R 2209(2007년)에 따라 측정한 하중 연화점이, 입상 내화물로서 사용하는 경우의 로내 분위기 온도보다, 대략 200℃ 이상 높은(상한은, 예를 들어 1100℃ 정도) 것이 바람직하다. 또한, 입상 내화물은, 상기한 재질의 것보다, 고온 강도가 높은 것이어도 좋다. 이러한 입상 내화물로서는, 예를 들어 지르코니아 등의 파인 세라믹스 제품의 형상 불량품의 파쇄물 등을 들 수 있다. 또한, 지르코니아 세라믹스 제품의 제조 시에, 균열이 발생하여 출하할 수 없게 된 불량품도 사용할 수 있다.

그리고, 입상 내화물은, 상기한 바와 같이, 내화물의 평면을 대향시켜 접촉하도록 배치하지 않는 것이 중요하기 때문에, 평면만으로 구성되어 있지 않은 입상인 것이다. 이 입상 내화물은, 후술하는 바와 같이, 충전층의 충전율을 일정 레벨로 할 필요가 있기 때문에, 입경(형상)이 복수 존재하면 좋다. 또한, 내화 벽돌은, 배열한 벽돌의 단부 등의 일부를 제외하고, 통상은, 그 형상이 일정하다. 따라서, 입상 내화물에는, 내화물의 파쇄품을 사용하는 것이 적합하다. 파쇄품은, 그 주위를 평면으로 하는 것이 곤란하고, 또한 파쇄면을, 직육면체와 같이 대략 직각인 면으로 구성하는 것이 불가능하여, 일정 형상이 되지 않기 때문이다.

또한, 내화 벽돌의 파쇄품을 입상 내화물에 사용하는 경우에는, 내화 벽돌 주위의 평면이 입상 내화물 표면에 잔류하는 경우가 있다. 그러나, 이 잔류한 표면은, 입상 내화물을 노상에 투입하여 충전층을 구성할 때에 평면을 대향시켜 접촉하도록 배치하는 것이 실질적으로 곤란하기 때문에, 파쇄 후에 잔류하는 평면은, 입상 내화물 충전층의 개구부 생성에는 영향을 미치지 않는다. 또한, 파쇄물이 아니고, 구 형상(예를 들어, 달걀형, 단면 타원형 등도 포함)으로 제조한 내화물을 입상 내화물로서 사용하여, 입상 내화물의 충전층을 형성하는 것도 가능하다. 구 형상의 입상 내화물은, 형상이 일정하여도, 후술하는 충전층의 충전율을 실현할 수 있는 경우가 있고, 또한 평면을 대향시켜서 접촉하는 것과 같은 배치는 되지 않아, 입상 내화물의 열팽창에 의해, 개구부가 입상 내화물의 충전층에 생성되지 않는다.

상기한 바와 같이, 입상 내화물로 충전층을 구성하면, 상기한 개구부의 생성 억제에 적합한 효과가 있지만, 이웃하는 입상 내화물 사이에는 간극이 존재하기 때문에, 이하의 2가지 점이 염려된다.

(a) 이웃하는 입상 내화물 사이의 간극에 열처리로 내의 고온 분위기가 유입하여, 노상 내화물의 내화성이나 단열성이 저하된다.

(b) 열처리로의 로 내 분위기의 유동에 의해, 장기간에 걸쳐 입상 내화물이 유동하여 비산하면, 입상 내화물 충전층의 두께가 감소하여, 노상 내화물의 내화성이나 단열성이 저하된다.

또한, 이웃하는 입상 내화물 사이의 간극은, 내화층의 단열성을 향상시키는 효과도 있지만, 입상 내화물의 충전층에 있어서의 간극의 체적 비율이 증가하면, 상기한 바와 같이, 이 간극에 열처리로의 고온 분위기가 유입한다. 그 결과, 내화층의 내화성이나 단열성이 열화되어, 예를 들어 내화층의 배면측에 시공하는 단열층의 열화와 직결된다.

따라서, 본 발명자들은, 충전층에 있어서의 이웃하는 입상 내화물 사이의 간극이 차지하는 비율과 단열성의 관계를 조사하였다. 또한, 입상 내화물의 입경은, 특별히 기재하지 않는 한, 이하와 같이 규정한다. 「50mm 이하」, 「-50mm」 및 「50mm 언더」라고 기재한 경우에는, 모두 공칭 눈금이 50mm의 체로 분급한 언더사이즈의 내화물을 가리킨다. 또한, 「1mm 이상」, 「+1mm」 및 「1mm 오버」라고 기재한 경우에는, 모두 공칭 눈금이 1mm의 체로 분급한 오버사이즈의 내화물을 가리킨다. 또한, 1 내지 50mm의 내화물이라고 기재한 경우에는, 공칭 눈금 50mm의 체로 분급한 언더사이즈이고, 또한 공칭 눈금이 1mm의 체로 분급한 오버사이즈의 내화물을 가리킨다. 또한, 특별히 한정하는 것은 아니지만, 입상 내화물의 체 분급에는, JIS Z8801-2(2000년)에 기재된 판체를 사용하였다(이하, 동일).

우선, 조사 방법에 대해서 설명한다. 50mm 언더 1mm 오버(이하, 1 내지 50mm라고 기재)로 구성된 입상 내화물 중, 20mm 언더 1mm 오버(이하, 1 내지 20mm라고 기재)의 입상 내화물의 배합 비율(질량 비율)을 조정하고, 그 충전율을 변경하여, 두께 약 100mm(100 내지 110mm 정도: 입상 내화물 최대 입경의 2배)의 충전층을 제조하였다. 또한, 입상 내화물의 최대 입경은, 입상 내화물을 체로 한 번 분급한 후의 체를 통과한(언더사이즈의) 조립의 긴 직경으로 규정하였다(이하, 동일). 예를 들어, 입상 내화물의 최대 입경이 50mm란, 입상 내화물을 공칭 눈금 50mm의 체로 한 번 분급한 후에, 체를 통과한 조립 중 1개라도 긴 직경이 50mm 이상의 조립이 있을 경우의 언더사이즈의 입상 내화물을 의미한다. 그리고, 이 충전층의 표면(가동면측)을, 로 내 최고 온도가 1400℃인 열처리로의 로내 분위기에 접촉시키고, 이 충전층의 저부(가동면에서 100 내지 110mm의 위치)의 온도를, 열전대로 측정하였다. 또한, 입상 내화물 충전층의 배면측에는, 내화 벽돌과 단열 벽돌 등을 합계 360mm 배치하고, 충전층을 포함한 전체 라이닝 두께를 460 내지 470mm으로 하였다.

이 입상 내화물 충전율은, 이하의 측정 방법으로 구하였다. 우선, 별도로, 직경이 285mm이고 깊이가 100mm(입상 내화물의 시공 깊이와 동등한 깊이)의 용적 및 질량이 기지의 원통 형상 용기를 준비하고, 여기에 입상 내화물을 투입하고, 높이 100mm 이상이 되는 부분을 제거하여(연마 제거), 그 무게를 칭량하였다. 그리고, (입상 내화물의 질량)/(용기의 용적)을 구하고, 이것을 충전층의 충전 부피 비중으로 하였다. 또한, 이것과는 별도로, 입상 내화물로부터 대략 10mm 이상의 조립을 무차별적으로 10개 이상 채취하여, JIS R 2205(1992년)에 따라 이 조립의 부피 비중을 측정하였다. 또한, 조립의 크기를 대략 10mm 이상으로 한 것은, 이것 미만의 크기의 입상 내화물에서는, 실행상, JIS R 2205에 의한 부피 비중 측정이 곤란하기 때문이다. 그리고, (충전층의 충전 부피 비중)/(조립의 부피 비중)×100(％)을 구하고, 이것을 충전율로 하였다.

여기에서, 충전층의 입상 내화물 충전율과 충전층의 배면 온도의 관계를, 도 3에 도시한다. 이 도 3에 있어서, 충전율 100체적％의 데이터는, 종래 기술의 내화 벽돌을 시공한 것(구체적으로는, 두께 50mm의 고알루미나질 내화 벽돌을 2층, 빈 줄눈으로 설치한 것)으로부터 구한 결과이다. 또한, 내화 벽돌은, 직육면체 형상의 벽돌을, 빈 줄눈으로 가능한 한 면접촉시켜, 내화 벽돌 사이에 가능한 한 간극이 없도록 시공하고 있다. 또한, 도 3의 충전율 71체적％과 74체적％의 데이터는, 1 내지 50mm으로 구성된 입상 내화물 중, 1 내지 20mm의 입상 내화물의 배합 비율을 조정하여 제작한 충전층으로부터 구한 결과이다. 그리고, 충전율 79체적％의 데이터는, 10㎛ 오버 1mm 언더(이하, 10㎛ 내지 1mm라고 기재)의 분말 상태의 입상 내화물을 적절히 배합하여 제작한 충전층으로부터 구한 결과이다. 또한, 충전율 92체적％의 데이터는, 10㎛ 내지 1mm의 분말 상태의 입상 내화물을 적절히 배합하고, 다시 램머로 두들겨 굳혀 제작한 충전층으로부터 구한 결과이다.

도 3으로부터 명백해진 바와 같이, 충전층의 입상 내화물 충전율이 65체적％ 미만이 되면, 충전층의 배면 온도가 급격하게 상승하여, 내화 벽돌을 사용한 충전율 100체적％일 때의 배면 온도(도 3 중의 일점 쇄선으로 나타내는 1320℃)보다도 고온이 되는 경향이 있었다. 따라서, 충전층의 입상 내화물 충전율을 65체적％ 이상으로 규정한다. 한편, 충전율의 입상 내화물의 상한은, 인접하는 입상 내화물의 접촉이 면 접촉이 되는 상태를 피할 필요가 있고, 100체적％는 있을 수 없기 때문에, 100체적％ 미만으로 규정한다. 그러나, 이하에 나타내는 이유에서, 충전율을 92체적％ 이하로 설정하여도 좋다. 충전율을 92체적％보다도 높게 하기 위해서는, 1 내지 50mm의 입상 내화물 외에, 10㎛ 내지 1mm의 분말 상태의 입상 내화물을 의도적으로 첨가하는 등, 충전율을 무의미하게 향상시키기 위한 입도 조정이 필요하고, 또한 램머로 두들겨 굳혀야 한다. 또한, 입상 내화물 충전율의 상승에 수반하는 충전층의 기공률 저하에 의해, 단열성이 악화되는 경향으로 되기 때문이다.

이상으로부터, 충전층의 입상 내화물 충전율의 하한은 65체적％로 규정된다. 그러나, 입상 내화물로 구성되는 충전층의 두께가, 입상 내화물의 최대 입경과 같으면, 이웃하는 입상 내화물 사이에 형성되는 간극이, 충전층의 두께 방향으로 관통할 가능성이 있고, 이 관통한 간극이, 노상의 단열성에 악영향을 주는 것이라고 생각된다. 또한, 상기한 시험에서는, 충전층의 두께가, 입상 내화물 최대 입경의 적어도 2배 있으면, 적합한 단열성을 유지할 수 있었기 때문에, 충전층의 두께를 입상 내화물 최대 입경의 2배 이상(바람직하게는, 3배 이상, 나아가 4배 이상)으로 할 필요가 있다고 생각한다. 이 충전층의 두께 상한값에 대해서는, 충전층이 두꺼워짐에 따라 상기한 효과가 얻어지기 때문에, 특별히 규정하지 않지만, 일반적으로 행하고 있는 내화물의 시공을 고려하면, 500mm 정도이다.

이상과 같이, 충전층의 입상 내화물 충전율을 65체적％ 이상 100체적％ 미만의 범위로 함으로써, 단열성의 유지가 가능하고, 특히, 충전율의 범위가 70체적％ 이상 85체적％ 이하 정도에서, 단열성이 양호해지는 경향이 얻어졌다. 그 이유로서는, 다음 2가지 점을 생각할 수 있다.

(1) 입상 내화물 충전율이 작을수록, 입상 내화물 입자간의 공극 직경이 커져, 로 내의 고온 분위기 가스가 입상 내화물의 배면에 용이하게 도달할 수 있다.

(2) 입상 내화물 충전율이 높을수록, 입상 내화물 입자끼리의 점 접촉의 수가 증가하여, 전도 전열이 일어나기 쉬워진다. 특히, 충전율 100체적％에서는, 충전층 내가 실질적으로 하나의 입자로 구성되는 것으로 되기 때문에, 점 접촉에 있어서의 전도 전열이 실질적으로 거의 없어지고, 입자 내에서의 전도 전열이 지배적으로 되기 때문에, 단열성이 갑자기 변화한다고 생각된다.

따라서, 입상 내화물 충전율을 높게 유지하여 공극 직경을 작게 하기 위헤서는, 조립에 의해 발생하는 공극 내에 끼워지는 폭(직경)의 미립과, 이 미립에 의해 발생하는 공극 내에 끼워지는 폭(직경)의 미립과, 이 미립에 의해 발생하는 공극 내에 끼워지는 폭(직경)의 초미립을, 적절하게 배합하면 좋다. 그러나, 상술한 열처리로의 로 내 분위기의 분류 등에 의해, 입상 내화물이 장기간에 걸쳐 유동하여 비산하고, 노상의 입상 내화물 충전층의 두께가 감소하여, 열처리로의 내화성이 부분적으로 저하될 우려가 있다. 따라서, 본 발명자들은, 내화 벽돌을 조크러셔로 분쇄하여 제작한 1mm 언더 입경의 입상 내화물과, 1 내지 50mm의 입상 내화물의 혼합비(질량 비율)를 조정하고, 입상 내화물 충전층의 두께를 115mm(충전층을 수납한 용기의 내면 형상: 세로 395mm×가로 395mm×깊이 115mm)로 하여, 실기(實機)의 열처리로 내에 설치하여, 3개월간 방치한 후의 충전층 최소 깊이를 조사하였다.

입상 내화물 중의 입경 1mm 언더의 입상물 비율과 3개월간 방치 후의 충전층 최소 깊이의 관계를, 도 4에 도시한다. 또한, 도 4에 도시하는 입상물 비율 100질량％란, 1mm 언더의 입상 내화물이 100질량％인 것을 의미하고, 0질량％ 란, 1 내지 50mm의 입상 내화물이 100질량％인 것을 의미한다. 도 4로부터, 현저한 유동이나 비산에 의한 충전층 두께의 감소를, 대략 1할 정도로 억제하기 위해서는, 입상 내화물 중의 입경 1mm 언더의 입상물 비율을 80질량％ 이하(바람직하게는, 70질량％, 나아가 60질량％)로 할 필요가 있다는 것이 판명되었다. 또한, 1mm 언더의 입상물이 80질량％를 초과하여도, 노상에는 상기한 바와 같은 개구부가 발생하지 않고, 내화성이나 단열성이 저하되지 않는 효과가 얻어지기 때문에, 정기적으로 노상의 충전층의 두께 점검을 실시하고, 필요에 따라 충전층의 평탄화나 입상 내화물을 보충하는 수고를 한다면, 반드시 1mm 언더의 입상물 비율을 80질량％ 이하로 할 필요는 없다.

또한, 열처리로의 노상에 입상 내화물의 충전층을 시공하면, 종래의 내화 벽돌의 시공에 비하여, 노상의 팽창률이 저감한다. 여기서, 노상과 천장에 내화 캐스터블을 시공한 길이 45m×폭 12.1m×높이(노상으로부터 천장까지의 거리) 5.1m의 열처리로(로내 분위기 온도: 1300 내지 1400℃)에 대하여, 5년간의 철피 변형량을 측정하였다. 이 조사한 열처리로의 라이닝 개요는, 노상부가, 내화 캐스터블: 110mm, 내화 벽돌 및 단열 벽돌 등: 360mm, 노상의 합계 시공 두께: 470mm이며, 천장부가, 내화 캐스터블: 230mm, 세라믹스 울 등: 150mm, 천장의 합계 시공 두께: 380mm였다.

그 결과, 로 측벽 철피의 천장 근방부의 로 폭 치수가, 열처리로의 측방으로 40 내지 50mm 정도 부풀어 오르고, 또한 로 측벽 철피의 노저 근방부의 로 폭 치수가, 열처리로의 측방으로 10 내지 25mm정도 부풀어져 있었다. 즉, 열처리로의 장기간의 사용에 의해, 대향하는 측벽의 간격이 열처리로의 하부로부터 상부에 걸쳐서 넓어져, 열처리로의 측벽에 비스듬한 응력이 작용하고 있는 것이 판명되었다. 이것은, 열처리로의 노상 부분이, 열처리로를 설치한 기초 구조체에 의해 구속되기 쉽고, 한편, 천장 부분이, 팽창에 대한 구속이 적기 때문이라고 생각된다. 이로 인해, 열처리로의 노상에 입상 내화물의 충전층을 시공하면, 노상 부분의 팽창은 보다 작아지기 때문에, 열처리로의 측벽에 비스듬히 작용하는 응력이, 보다 커지는 것이라고 추정된다.

따라서, 천장부 내화물의 가동면측에 라이닝(시공)하는 내화물의 일부 또는 전부에, 세라믹스 파이버를 사용한다. 세라믹스 파이버의 시공체(예를 들어, 블랭킷)는, 자신의 열팽창을 스스로 변형하여 흡수하기 때문에, 천장 근방의 열팽창에 의한 철피 변형을 작게 할 수 있다. 따라서, 입상 내화물을 시공한 노상부와, 세라믹스 파이버의 시공체를 설치한 천장부의 열팽창의 차이를 작게 할 수 있다. 또한, 열처리로의 로 내 가동면측을, 입상 내화물로 구성되는 두께 110mm의 충전층(입상 내화물 충전율: 74체적％)으로 구성하고, 천장부의 내화 캐스터블의 전체를 세라믹스 파이버의 시공체로 변경하여, 1년 경과 후의 열처리로의 측벽의 천장 근방의 철피 변형량을 측정한 바, 변형은 매우 적어(최대 3mm), 양호한 결과가 얻어졌다.

계속해서, 금속괴용 열처리로의 보수 방법에 대해서 설명한다. 종래의 금속괴용 열처리로에서는, 상기한 바와 같이, 노상에 시공한 내화 벽돌에 개구부가 생성되기 때문에, 이하의 방법으로 보수를 행하고 있었다. 우선, 열처리로를 정지하고, 로 내 온도를 저하시킨 후, 작업자가 로 내로 들어간다. 그리고, 작업자는, 손상된 부위의 내화물을 제거하고, 새롭게 배치하는 내화 벽돌의 길이와 폭을 현지에서 맞춰서 조정하고, 이 내화 벽돌의 설치와 축조, 나아가 모르타르 등의 건조를 행한다. 이에 따라, 열처리로의 보수가 완료되는데, 내화 벽돌의 보수에는 장시간을 필요로 하고 있었다.

또한, 노상의 보수를 내화 캐스터블로 행하는 경우에는, 손상된 부위의 내화물을 제거한 후, 내화 캐스터블의 혼련과 유입을 행하고, 내화 캐스터블의 양생 경화와 건조를 거쳐 보수가 완료된다. 이로 인해, 내화 캐스터블을 사용한 보수는, 내화 벽돌에 의한 보수보다도, 보수 기간이 약간이나마 단축 가능하다. 그러나, 내화 벽돌과 내화 캐스터블의 어느 것을 사용한 보수 방법도, 이 보수 부위 및 그의 주변에서, 열팽창에 의한 상호 압박이 일어나, 다시 파손될 가능성이 높다.

열처리로의 노상에 있어서, 도 5a, 도 5b에 도시한 바와 같이, 이웃하는 내화 벽돌(20) 사이에 발생하는 개구부(도 5a, 도 5b 중의 화살표를 참조)는, 일부의 내화 벽돌(20)이 상방으로 이동함으로써 생성된다. 또한, 도 5a, 도 5b는, 개구부 생성의 전형적인 예이며, 그물 표시한 내화 벽돌(20)이, 상방으로 이동한 내화 벽돌을 나타내고 있다. 또한, 도 5a, 도 5b는 모식적으로 도시하고 있기 때문에, 인접하는 내화 벽돌이 선 접촉하고 있도록 도시되어 있지만, 실선은 선 접촉이 아니고, 적어도 내화 벽돌을 1층분 관통하는(1층분 깊이의) 간극이 생성되어 있다.

이러한 개구부는, 보수해야 할 부위이며, 이동한 내화 벽돌을 새 것으로 갱신, 혹은 개구부를 막는 등의 보수를 행할 필요가 있다. 그러나, 내화 벽돌의 갱신은, 상기한 바와 같이, 장시간을 필요로 한다는 과제가 있다. 또한, 모르타르 또는 내화 캐스터블 등의 유입에 의해 개구부를 막는 보수는, 상기한 바와 같이, 열팽창에 의한 상호 압박을 해결할 수 없고, 열처리로의 사용과 함께 열화되어 다시 개구부가 노출된다는 사태를 초래한다. 따라서, 본 발명자들은, 입상 내화물을 개구부를 포함하는 범위(보수 부위)에 쌓아 넣음으로써 개구부에 내화성과 단열성을 부여하였다.

즉, 도 6a 내지 도 6c, 도 7a 내지 도 7c에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제4 내지 제9 실시 형태에 따른 금속괴용 열처리로의 보수 방법은, 내화 벽돌(20)로 이루어지는 내화물이 시공된 노상의 로 내 가동면(21 내지 26)측의 보수 부위(27 내지 32)에, 각각 상기한 입상 내화물로 구성되는 충전층(33 내지 38), 즉 입상 내화물 충전율을 65체적％ 이상 100체적％ 미만으로 하고, 두께를 입상 내화물 최대 입경의 2배 이상으로 한 충전층(33 내지 38)을 형성한다. 또한, 노상의 내화물은, 내화 벽돌로 구성된 경우뿐만 아니라, 내화 캐스터블로 구성되어도 좋고, 또한 내화 벽돌과 내화 캐스터블의 양쪽으로 구성되어도 좋다. 이하, 상세하게 설명한다.

이 충전층을 보수 부위에 쌓아 올리는 방법으로는, 예를 들어 이하에 나타내는 방법이 있다. 도 6a, 도 6b, 도 7a, 도 7b에 도시한 바와 같이, 개구부의 생성에 수반하여 이동한 내화 벽돌(20)(파손된 것 포함. 이하, 동일)을 제거하지 않고, 입상 내화물을 보수 부위(27, 28, 30, 31)에 산 형상으로 쌓아 올려 충전층(33, 34, 36, 37)을 형성하는 방법이 있다. 또한, 도 6b, 도 7b는, 새로운 내화 벽돌(20)로 보수 부위(28, 31)를 각각 둘러싸고, 이 공간부 내에 입상 내화물을 충전하여 충전층(34, 37)을 형성하고 있다. 또한, 이동한 내화 벽돌(20)의 일부를 해체 제거하고, 또한 도 7c에 도시한 바와 같이, 이동한 내화 벽돌(20)의 전부를 제거하고, 이 제거한 내화 벽돌(20)로 보수 부위(32)를 둘러싸고, 이 공간부 내에 입상 내화물을 충전하여 충전층(38)을 형성하여도 좋다. 또한, 도 6c에 도시한 바와 같이, 이동한 내화 벽돌(20)을 해체 제거하고, 입상 내화물을 이 제거 자국을 매립하도록 충전하여, 충전층(35)를 형성하는 방법도 있다.

또한, 보수 부위에 있어서의 충전층의 두께는, 보수 부위의 입상 내화물을 쌓아 올린 높이와 쌓아 올린 범위를 조정함으로써, 입상 내화물 최대 입경의 2배 이상을 확보할 수 있으면 된다. 예를 들어, 도 6a(도 7a도 동일)에 도시한 바와 같이, 보수 부위(27)에 산 형상의 충전층(33)을 형성하는 경우에는, 로 내 가동면(21)보다도 돌출된 내화 벽돌(20)의 상면(최저 높이 위치 P1로부터 최고 높이 위치 P2에 걸쳐)으로부터, 그 연직 방향의 충전층(33)의 경사면(표면)까지의 높이가, 입상 내화물 최대 입경의 2배 이상을 확보하도록 보수한다.

또한, 도 6b(도 7b도 동일)에 도시한 바와 같이, 보수 부위(28)를 둘러싸도록, 로 내 가동면(22) 위에 내화 벽돌(20)을 배치하고, 이 공간부 내에 입상 내화물을 충전하는 경우에는, 로 내 가동면(22)보다도 돌출된 내화 벽돌(20) 상면의 최고 높이 위치 P3으로부터 충전층(34) 표면까지의 높이가, 입상 내화물 최대 입경의 2배 이상을 확보하도록 보수한다. 그리고, 도 6c에 도시한 바와 같이, 파손된 내화 벽돌(20)을 해체 제거하고, 이 제거 자국에 입상 내화물을 매립하도록 충전하는 경우에는, 이 충전층(35)의 두께(제거 자국의 깊이)가 입상 내화물 최대 입경의 2배 이상을 확보하면 된다. 그러나, 이 깊이를 확보할 수 없으면, 도 7c에 도시한 바와 같이, 제거한 내화 벽돌(20)로 보수 부위(32)를 둘러싸고, 이 공간부 내에 입상 내화물을 충전하여, 입상 내화물 최대 입경의 2배 이상을 확보하도록 보수한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 보수 시에는, 개구부의 생성 시에 보수 부위에서 이동한 내화 벽돌을, 보수 부위로부터 제거해도 되고, 또한 제거하지 않아도 된다. 이동한 내화 벽돌에는, 상기한 개구부가 인접하여 존재하고 있었지만, 내화 벽돌 자체는 내화성과 단열성을 구비하고 있다. 따라서, 이동한 내화 벽돌을, 보수 부위로부터 제거하지 않고 보수를 실시하면, 내화 벽돌의 내화성과 단열성을 활용한 보수가 가능하게 된다. 또한, 이동한 내화 벽돌을 보수 부위로부터 제거하고, 이 내화 벽돌 하방의 개구 상황을 확인하는 경우에는, 이동한 내화 벽돌을 보수 부위로부터 제거한 상태에서, 상기한 보수를 실시하여도 된다. 입상 내화물 충전율 및 충전층의 두께를 규정 범위로 하면, 개구부의 발생 전의 내화 벽돌과 동등한 내화성과 단열성을 실현할 수 있기 때문이다.

이에 따라, 개구부의 보수 시에, 새롭게 배치하는 내화 벽돌의 현지 맞춤(조정)이나 모르타르 건조 등의 작업, 경우에 따라서는 이동한 내화 벽돌의 제거 작업을 생략할 수 있어, 보수 시간의 대폭적인 단축이 가능하게 된다. 또한, 또한 입상 내화물이, 입경 1mm 언더의 입상물을 80질량％ 이하 포함함으로써, 보수를 실시한 부위에 쌓아 올린 충전층의 높이를, 장시간에 걸쳐서 유지할 수 있고, 다시 보수를 실시할때 까지의 기간을 길게 할 수 있다.

그러나, 개구부의 생성 시에 보수 부위에서 이동한 잔류하는 내화 벽돌을 제거하고, 생성된 간극에 입상 내화물을 충전하는 보수를 실시하는 경우, 충전층의 두께가 입상 내화물 최대 입경의 2배 이상이어도, 이웃하는 내화 벽돌 사이에서의 개구부의 발생 억제가, 장기간에 걸쳐 실현할 수 없는 경우가 있었다. 예를 들어, 도 8a에 도시한 바와 같이, 이웃하는 내화 벽돌(20) 사이에 형성되는 간극(공간의 일례)(40)의 깊이 방향으로, 2개의 입상 내화물(41, 42)이 배치되었을 경우, 이 각 입상 내화물(41, 42)이, 각각 수평 방향에서 인접하는 내화 벽돌(20)에 점 접촉 하고, 내화 벽돌(20)이나 입상 내화물(41, 42)이 열팽창했을 때, 이 열팽창을 흡수할 수 없으면, 개구부가 생성되는 것이라고 생각된다.

여기서, 도 8a는 노상을 종단면에서 본 것이며, 실태는 깊이 방향을 갖는 삼차원이기 때문에, 점 접촉하는 입상 내화물은, 깊이 방향으로 이동하거나 하여, 열팽창을 흡수할 수 있는 경우도 많다고 생각된다. 또한, 내화 벽돌 파손부의 간극이, 입상 내화물 최대 입경의 2배 미만이어도, 도 8b에 도시한 바와 같이, 그 상방에 입상 내화물을 쌓아 올리도록 살포하여 충전층(43)을 형성하면, 내화 벽돌(20)이 상호 압박하여 간극이 발생하여도 문제없다. 이와 같이, 상기한 개구부의 생성 시에도, 상기한 방법으로 대처할 수 있는데, 이하와 같은 보수 방법을 사용할 수도 있다.

도 8c에 도시한 바와 같이, 충전층(45)을 구성하는 입상 내화물(46)의 최대 입경을, 보수 부위 간극(40)의 수평 방향의 내폭의 50％ 미만으로 한다. 도 8a에 도시한 바와 같이, 입상 내화물(46)은 인접하는 내화 벽돌(20)과 점 접촉하기 때문에, 개구부는 발생하기 어렵지만, 도 8c에 도시한 바와 같이, 입상 내화물의 최대 입경을 간극(40) 수평 방향의 내폭의 50％ 미만으로 함으로써, 이웃하는 입상 내화물(46)끼리가 점으로 접촉하고, 또한 상기한 개구부의 생성을 미연에 억제할 수 있다. 이 개구부의 생성은, 입상 내화물의 최대 입경을 간극(40)의 수평 방향의 내폭의 33％ 이하로 하면, 더욱 확실하게 억제할 수 있다. 또한, 입상 내화물 최대 입경의 하한에 대해서는, 입경이 작아짐에 따라, 입상 내화물 충전율을 높게 하여 공극 직경을 작게 할 수 있기 때문에 규정하지 않고 있지만, 통상, 보수해야 할 간극은 10mm 초과라고 생각되기 때문에, 입상 내화물 최대 입경의 하한값은 5mm 정도이다. 이에 따라, 보수 부위에 있어서의 개구부의 생성 억제를, 장기간에 걸쳐 확실하게 실시할 수 있다.

이어서, 입상 내화물을 시공하여 충전층을 형성할 때에, 충전층의 하층을 구성하는 내화물(이하, 하층 내화물이라고도 함)의 손상 억제 방법에 대해서 설명한다. 입상 내화물을, 도 1a, 도 2a에 도시한 바와 같이, 하층 내화물 표면에 배치하는 시공 작업 시에는, 예를 들어

(1) 입상 내화물을 하층 내화물 표면에 살포할 때의 하층 내화물에 대한 입상 내화물의 낙하 충돌

(2) 충전층을 평탄하게 고르게 하는 것에 의한 입상 내화물과 하층 내화물의 찰과(상호 마찰)

(3) 충전층의 제거에 수반하는 셔블 등(충전층 교체 지그)과 하층 내화물과의 충돌

등이 일어난다. 이로 인해, 입상 내화물의 시공 작업 시에, 하층 내화물이 손상되는 경우가 있다. 이러한 입상 내화물의 시공 작업을 빈번하게 실시하지 않는 경우나, 충전층의 하층이 콘크리트인 경우(도 2b 참조)는, 충전층의 하층이 손상될 우려는 없다.

그러나, 입상 내화물의 시공 작업을 반복하여 행하는 경우에는, 하층 내화물이 손상되고, 이것이 열처리로의 내화성이나 단열성에 악영향을 미치는 경우가 있다. 이로 인해, 하층 내화물의 상온에서의 압축 강도(JIS R 2206-1: 2007년)를, 1.5MPa 이상으로 하는 것이 바람직하다. 이것은, 본 발명자들이 검토한 바, 상온에서의 압축 강도가 0.8MPa의 내화물에서는, 내화성이나 단열성으로의 악영향이 염려되는 손상이 발생한 것에 반해, 압축 강도가 1.5MPa의 내화물에서는, 이러한 손상이 발생하지 않은 것에 의한다. 또한, 상온에서의 압축 강도의 상한은, 특별히 규정하지 않지만, 열처리로에 사용하는 내화물에서 상용되는 것을 참조하면, 80MPa 정도이다. 이에 따라, 충전층의 하면에 배치된 내화물의 손상을 억제할 수 있다.

이상, 본 발명을, 실시 형태를 참조하여 설명해 왔지만, 본 발명은 상기한 실시 형태에 기재된 구성만으로 한정되는 것은 아니라, 특허 청구 범위에 기재되어 있는 사항의 범위 내에서 생각되는 그 밖의 실시 형태나 변형예도 포함하는 것이다. 예를 들어, 상기한 각각의 실시 형태나 변형예의 일부 또는 전부를 조합하여 본 발명의 금속괴용 열처리로 및 그의 보수 방법을 구성하는 경우도 본 발명의 권리 범위에 포함된다. 본 발명의 금속괴용 열처리로 및 그의 보수 방법은, 금속괴를 열처리하는 다양한 로, 예를 들어 연속 주조 후의 슬래브의 보열로, 열간 압연의 슬래브의 가열로, 또는 강판의 소둔로 등 뿐만 아니라, 금속괴를 열처리하는 로이면, 어떤 로에도 적용할 수 있다. 또한, 금속괴란, 용융 상태의 금속을 열처리하는 로를 대상으로 하는 것은 아니지만, 예를 들어 괴상의 금속이 열처리 시에 부분적으로 용해되고, 이것이 로 내에 부착되는 로는, 본 발명이 대상으로 하는 열처리로에 해당한다.

계속해서, 첨부한 도면을 참조하면서, 본 발명을 구체화한 제12의 실시 형태에 대해서 설명함으로써, 본 발명의 이해를 돕는다. 우선, 본 발명의 제12의 실시 형태에 따른 금속괴용 열처리로에 사용하는 노상 충전용 재료의 제조 방법에 상도하는 것에 이른 경위에 대해서 설명한 후, 금속괴용 열처리로에 사용하는 노상 충전용 재료의 제조 방법에 대해서 설명한다. 본 발명자들은, 금속괴용 열처리로에 대해서, 그 노상의 로 내 가동면측을 구성하는 내화층 내화물에 내화 벽돌 또는 내화 캐스터블을 사용했을 때에, 노상에 발생하는 개구부의 발생기구를 예의 검토한 바, 이하의 3점에 상도하였다.

(2) 또한, 종래는, 내화층 내화물에 상기한 열팽창값을 마련하기 위하여, 예를 들어 이웃하는 내화 벽돌 사이에 간극을 설치하거나, 또한 이웃하는 내화 벽돌 사이에 응력을 흡수하는 내화물(파이버 등)을 설치하거나 하는 등의 대책이 강구되어 있다. 그러나, 이들 방법에서는, 열처리로의 경시 사용과 함께, 응력 흡수에 사용하는 내화물이 열화되고, 이웃하는 내화 벽돌 사이에 설치한 간극의 간격이 더욱 커지거나, 또한 내화 벽돌과 내화물 사이에 간극이 생성하거나 한다. 이로 인해, 생성된 간극에, 열처리하는 금속괴의 스케일이나 시공한 내화물 자신으로부터 발생한 내화물 분말이 충전되어, 열처리로의 경시 사용과 함께 내화 벽돌의 열팽창 흡수능이 저하된다는 문제를 초래한다. 또한, 열처리로의 정기수리 등에 수반하는 로 내 온도의 저하나 상승도, 이 열팽창 흡수능의 저하를 촉진한다.

(3)본 발명자들은, 내화층 내화물에 종래의 내화 벽돌을 사용한 경우에도, 열팽창 흡수가 가능한 구조를 검토하는데 있어서, 종래의 내화 벽돌에 있어서의 개구부의 발생 메커니즘을 예의 검토하였다. 그 결과, 복수의 내화 벽돌을 면 접촉시킨 상태에서 배치 시공하면, 열처리로의 경시 사용에 수반하는 개구부의 생성 억제가 불가능하다는 결론에 도달하였다. 또한, 내화층 내화물에 내화 캐스터블을 사용한 경우에도, 발생한 균열부나 홈 형상의 스코어 라인부에서는, 이웃하는 내화 벽돌끼리가 면 접촉한 경우와 마찬가지로, 개구부의 생성 억제가 불가능하였다.

이상의 결과로부터, 본 발명자들은, 내화 벽돌 대신 입상의 내화물(이하, 입상 내화물이라고 함)을 사용함으로써 내화 벽돌의 면 접촉을 피해서 실질적으로 점 접촉으로 할 수 있고, 게다가 서로 결합되지 않고 상대 위치가 용이하게 변화할 수 있게 되기 때문에, 개구부의 생성 억제가 가능하게 되는 것에 상도하였다.

즉, 내화층 내화물끼리의 면 접촉을 피하기 위하여, 도 9a에 도시한 바와 같이, 금속괴용 열처리로(이하, 간단히 열처리로라고도 함)(110)의 노상의 로 내 가동면(111)측을 구성하는 충전층의 노상 충전용 재료에 입상의 내화물(이하, 입상 내화물이라고도 함)을 사용한다. 종래, 도 9b에 나타내는 금속괴용 열처리로(112)와 같이, 노상의 로 내 가동면측에 설치된 내화층을 구성하는 직육면체 형상의 내화 벽돌은, 그 평면을 대향시켜 면 접촉시키도록, 배치(사이에 모르타르나 열팽창 흡수재를 끼우는 것도 포함)되어 있다. 그러나, 이와 같이 평면을 대향시켜 배치하는 것이, 열처리로의 경시 사용에 수반하는 개구부 생성의 원인이 된다.

따라서, 평면을 대향시켜 배치하는 것을 피하기 위하여, 자갈 형상 또는 쇄석 형상의 입상 내화물을 사용한다. 또한, 도 9a에 도시하는 열처리로(110)의 노상은, 내화층 내화물 표면, 즉 노상의 열처리 분위기에 폭로되는 부분(로 내 가동면111)에, 입상 내화물을 살포함으로써 구성되어 있다. 이와 같이, 입상 내화물을 배치한 노상 구조를 채용함으로써, 입상 내화물이 열팽창하여도, 이웃하는 입상 내화물끼리 서로 이동함으로써, 개구부가 노상에 실질적으로 발생하지 않는다. 이 입상 내화물은, 내화 벽돌과 같이 평면만으로 구성되는 형상이 아니기 때문에, 하나 또는 복수 면에서, 인접하는 입상 내화물끼리 점 접촉 한다. 또한, 열처리로의 경시 사용 중에는, 점 접촉부가 융착되는 경우가 있지만, 점에서의 접촉이기 때문에, 입상 내화물의 열팽창에 의한 응력에 의해 용이하게 융착부가 파괴되고, 입상 내화물끼리 상대적으로 이동할 수 있어, 개구부가 생성되지 않는다.

이 입상 내화물은, 상기한 바와 같이, 내화물의 평면을 대향시켜 접촉하도록 배치하지 않는 것이 중요하기 때문에, 평면만으로 구성되어 있지 않은 입상인 것이다. 이 입상 내화물은, 후술하는 바와 같이, 충전층의 충전율을 일정 레벨로 할 필요가 있기 때문에, 입경(형상)이 복수 존재하면 좋다. 또한, 내화 벽돌은, 배열한 벽돌 단부 등의 일부를 제외하고, 통상은, 그 형상이 일정하다. 따라서, 입상 내화물에는, 내화물의 파쇄품을 사용하는 것이 적합하다. 파쇄품은, 그 주위를 평면으로 하는 것이 곤란하고, 또한 파쇄면을, 직육면체와 같이 대략 직각인 면으로 구성하는 것이 불가능하여, 일정 형상이 되지 않기 때문이다. 또한, 내화 벽돌의 파쇄품을 입상 내화물에 사용하는 경우에는, 내화 벽돌 주위의 평면이 입상 내화물 표면에 잔류하는 경우가 있다. 그러나, 이 잔류한 표면은, 입상 내화물을 노상에 투입하여 충전층을 구성할 때에 평면을 대향시켜 접촉하도록 배치하는 것이 실질적으로 곤란하기 때문에, 파쇄 후에 잔류하는 평면은, 입상 내화물 충전층의 개구부 생성에는 영향을 미치지 않는다.

또한, 이웃하는 입상 내화물 사이의 간극은, 내화층의 단열성을 향상시키는 효과도 있지만, 입상 내화물의 충전층에 있어서의 간극의 체적 비율이 증가하면, 상기한 바와 같이, 이 간극에 열처리로의 고온 분위기가 유입된다. 그 결과, 내화층의 내화성이나 단열성이 열화되어, 예를 들어 내화층의 배면측에 시공하는 단열층의 열화로 직결된다.

우선, 조사 방법에 대해서 설명한다. 50mm 언더 1mm 오버(이하, 1 내지 50mm라고 기재)로 구성된 입상 내화물 중, 20mm 언더 1mm 오버(이하, 1 내지 20mm라고 기재)의 입상 내화물의 배합 비율(질량 비율)을 조정하고, 그 충전율을 변경하여, 두께 약 100mm(100 내지 110mm 정도: 입상 내화물 최대 입경의 2배)의 충전층을 제조하였다. 또한, 입상 내화물의 최대 입경은, 입상 내화물을 체로 한 번 분급한 후의 체를 통과한(언더사이즈의) 조립의 긴 직경으로 규정하였다(이하, 동일). 예를 들어, 입상 내화물의 최대 입경이 50mm란, 입상 내화물을 공칭 눈금 50mm의 체로 한 번 분급한 후에, 체를 통과한 조립 중 1개라도 긴 직경이 50mm 이상의 조립이 있을 경우의 언더사이즈의 입상 내화물을 의미한다. 그리고, 이 충전층의 표면(가동면측)을, 로 내 최고 온도가 1400℃의 열처리로인 로 내 분위기에 접촉시켜, 이 충전층의 저부(가동면에서 100 내지 110mm의 위치)의 온도를, 열전대로 측정하였다. 또한, 입상 내화물 충전층의 배면측에는, 내화 벽돌과 단열 벽돌 등을 합계 360mm 배치하고, 충전층을 포함한 전체 라이닝 두께를 460 내지 470mm으로 하였다.

이 입상 내화물 충전율은, 이하의 측정 방법으로 구하였다. 우선, 별도로, 직경이 285mm이고 깊이가 100mm(입상 내화물의 시공 깊이와 동등한 깊이)의 용적 및 질량이 기지의 원통 형상 용기를 준비하고, 여기에 입상 내화물을 투입하고, 높이 100mm 이상이 되는 부분을 제거하여(연마 제거), 그 무게를 칭량하였다. 그리고, (입상 내화물의 질량)/(용기의 용적)을 구하고, 이것을 충전층의 충전 부피 비중으로 하였다. 또한, 이것과는 별도로, 입상 내화물로부터 대략 10mm 이상의 조립을 무차별적으로 10개 이상 채취하고, JIS R 2205(1992년)를 따라 이 조립의 부피 비중을 측정하였다. 또한, 조립의 크기를 대략 10mm 이상으로 한 것은, 이것 미만 크기의 입상 내화물에서는, 실행상, JIS R 2205에 의한 부피 비중 측정이 곤란하기 때문이다. 그리고, (충전층의 충전 부피 비중)/(조립의 부피 비중)×100(％)을 구하고, 이것을 충전율로 하였다.

여기서, 충전층의 입상 내화물 충전율과 충전층의 배면 온도의 관계를, 도 10에 도시한다. 이 도 2에 있어서, 충전율 100체적％의 데이터는, 종래 기술의 내화 벽돌을 시공한 것(구체적으로는, 두께 50mm의 고알루미나질 내화 벽돌을 2층, 빈 줄눈으로 설치한 것)으로부터 구한 결과이다. 또한, 내화 벽돌은, 직육면체 형상의 벽돌을, 빈 줄눈으로 가능한 한 면접촉시키고, 내화 벽돌 사이에 가능한 한 간극이 없도록 시공하고 있다. 또한, 도 10의 충전율 71체적％와 74체적％의 데이터는, 1 내지 50mm으로 구성된 입상 내화물 중, 1 내지 20mm의 입상 내화물의 배합 비율을 조정하여 제작한 충전층으로부터 구한 결과이다. 그리고, 충전율 79체적％의 데이터는, 10㎛ 오버 1mm 언더(이하, 10㎛ 내지 1mm라고 기재)의 분말 상태의 입상 내화물을 적절히 배합하여 제작한 충전층으로부터 구한 결과이다. 또한, 충전율 92체적％의 데이터는, 10㎛ 내지 1mm의 분말 상태의 입상 내화물을 적절히 배합하고, 다시 램머로 두들겨 굳혀서 제작한 충전층으로부터 구한 결과이다.

도 10으로부터 명백해진 바와 같이, 충전층의 입상 내화물 충전율이 65체적％ 미만이 되면, 충전층의 배면 온도가 급격하게 상승하여, 내화 벽돌을 사용한 충전율 100 체적％일 때의 배면 온도(도 10 중의 일점 쇄선으로 나타내는 1320℃)보다도 고온이 되는 경향이 있었다. 따라서, 내화 벽돌을 사용한 경우와 동등하거나, 보다 낮은 배면 온도로 하기 위하여는, 입상 내화물 충전율이 65체적％ 이상 100체적％ 미만이면 좋다. 또한, 입상 내화물은, 인접하는 입상 내화물이 면 접촉이 되는 상태를 피할 필요가 있기 때문에, 적어도 100체적％ 미만이 필요하다. 여기서, 배면 온도를 더욱 저하시키기 위해서는, 충전율을 다시 조정하면 된다. 도 10으로부터 명백해진 바와 같이, 배면 온도의 최소값은 1255℃ 정도이고, 배면 온도를 1255 내지 1270℃ 정도의 최소값 근방으로 설정하기 위하여는, 충전율을 70 내지 85체적％ 정도로 하는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있다.

이상으로부터, 충전층의 입상 내화물 충전율을 70체적％ 이상 85체적％ 이하로 하여도 좋다. 그러나, 입상 내화물로 구성되는 충전층의 두께가, 입상 내화물의 최대 입경과 같으면, 이웃하는 입상 내화물 사이에 형성되는 간극이, 충전층의 두께 방향으로 관통할 가능성이 있고, 이 관통한 간극이, 노상의 단열성에 악영향을 주는 것이라고 생각된다. 또한, 상기한 시험에서는, 충전층의 두께가, 입상 내화물 최대 입경의 적어도 2배 있으면, 적합한 단열성을 유지할 수 있었기 때문에, 충전층의 두께를 입상 내화물 최대 입경의 2배 이상(바람직하게는, 3배 이상, 또한 4배 이상)으로 할 필요가 있다고 생각한다. 이 충전층 두께의 상한값에 대해서는, 충전층이 두꺼워짐에 따라 상기한 효과가 얻어지기 때문에, 특별히 규정하지 않지만, 일반적으로 행하고 있는 내화물의 시공을 고려하면, 500mm 정도이다.

이상과 같이, 충전층의 입상 내화물 충전율을 70체적％ 이상 85체적％ 이하의 범위로 함으로써, 단열성의 유지 향상이 가능하고, 특히, 충전율의 범위가 71체적％ 이상 80체적％ 이하 정도에서, 단열성이 양호해지는 경향이 얻어졌다. 이 이유로서는, 다음 2점을 생각할 수 있다.

(1)입상 내화물 충전율이 작을수록, 입상 내화물 입자간의 공극 직경이 커져, 로 내의 고온 분위기 가스가 입상 내화물의 배면에 용이하게 도달할 수 있다.

(2)입상 내화물 충전율이 높을수록, 입상 내화물 입자끼리의 점 접촉의 수가 증가하여, 전도 전열이 일어나기 쉬워진다.

따라서, 입상 내화물 충전율을 적절한 범위로 유지하여 공극 직경을 작게 하기 위하여는, 조립에 의해 발생하는 공극 내에 끼워지는 폭(직경)의 미립과, 이 미립에 의해 발생하는 공극 내에 끼워지는 폭(직경)의 미립과, 이 미립에 의해 발생하는 공극 내에 끼워지는 폭(직경)의 초미립을, 적절하게 배합하면 된다. 여기에서, 미립이나 초미립의 양이 너무 많으면, 상기한 열처리로의 로 내 분위기의 분류 등에 의해, 입상 내화물이 장기간에 걸쳐 유동하여 비산하고, 노상의 입상 내화물 충전층의 두께가 감소하여, 열처리로의 내화성이 부분적으로 저하될 우려가 있다. 따라서, 본 발명자들은, 사용 완료 내화물인 내화 벽돌을 조크러셔로 분쇄하여 제작한 1mm 언더 입경의 입상 내화물과, 1 내지 50mm의 입상 내화물의 혼합비(질량 비율)를 조정하고, 입상 내화물 충전층의 두께를 115mm(충전층을 수납한 용기의 내면 형상: 세로 395mm×가로 395mm×깊이 115mm)로 하여, 실기의 열처리로 내에 설치하고, 3개월간 방치한 후의 충전층 최소 깊이를 조사하였다.

입상 내화물 중의 입경 1mm 언더의 입상물 비율과 3개월간 방치 후의 충전층 최소 깊이의 관계를, 도 11에 도시한다. 또한, 도 11에 도시하는 입상물 비율 100질량％란, 1mm 언더의 입상 내화물이 100질량％인 것을 의미하고, 0질량％ 란, 1 내지 50mm의 입상 내화물이 100질량％인 것을 의미한다. 도 11로부터, 현저한 유동이나 비산에 의한 충전층 두께의 감소를, 대략 1할 정도로 억제하기 위해서는, 입상 내화물 중의 입경 1mm 언더의 입상물 비율을 80질량％ 이하(바람직하게는, 70질량％, 더 나아가 60질량％)로 할 필요가 있다는 것이 판명되었다.

이상으로부터, 노상 내화물의 주로 줄눈부 또는 균열부에서의 개구부의 발생이나, 열팽창에 의한 노상 내화물의 상호 압박을, 미연에 방지하기 위해서는, 충전층의 입상 내화물 충전율이 70체적％ 이상 85체적％ 이하가 되는 입도 분포를 구비하는 것이 바람직하고, 나아가 입경 1mm 언더의 입상물을 80질량％ 이하 포함하는 입상 내화물을, 노상 충전용 재료로 사용할 필요가 있다. 따라서, 본 발명자들은, 상기한 입상 내화물을 제조하는 방법을 상도하였다. 즉, 본 발명의 제12의 실시 형태에 따른 금속괴용 열처리로에 사용하는 노상 충전용 재료의 제조 방법은, 사용 완료 내화물을 압축 파쇄하여, 최대 입경을 20mm 이상 100mm 이하의 범위 내로 조정함으로써, 상기한 입상 내화물을 제조하고 있다. 이하, 상세하게 설명한다.

입상 내화물의 제조에 사용하는 사용 완료 내화물은, 종래 기술의 내화층 내화물에 사용되고 있는 재질이면 무엇이든지 좋지만, 특히, 제철소에서 발생하는 용탕 저장 용기의 내화층 내화물(용강과 접촉하는 면측에 설치된 내화물)이나, 열처리로의 내화 벽돌(알루미나 벽돌) 등과 같이, 충분한 내화성을 갖는 내화물의 사용 완료품이 바람직하다. 또한, 부정형 내화물이어도, 사용 완료품이면, 내화물이 소결해서 괴상 또는 입상의 형상을 나타내고 있기 때문에, 충분한 내화성을 구비하는 경우에는 사용할 수 있다. 여기서, 충분한 내화성이란, 예를 들어 이하의 특성을 구비하는 것을 의미한다.

(1) JIS R 2656(1995년)에 따라 측정한 사용 목적 온도(노상이 노출되는 분위기 온도)에 있어서의 사용 완료 내화물의 열간 굽힘 강도가, 0.2MPa 이상인 것.

이에 따라, 입상 내화물은, 입상 내화물끼리 서로 열팽창으로 상호 압박되어, 상대 위치가 움직일 때의 움직임에 견뎌 파괴되지 않는(가루를 다량으로 생성하지 않는) 재료 특성을 구비할 수 있다.

(2) JIS R 2209(2007년)에 따라 측정한 하중 연화점 온도가, 사용 목적 온도(노상이 폭로되는 분위기 온도)보다도 200℃ 이상 높은 것(상한은, 예를 들어 1100℃ 정도).

이에 따라, 입상 내화물의 사용 중에, 입상 내화물끼리 구워져 굳어지는 것을 방지할 수 있다.

또한, 사용 완료 내화물은, 그 탄소 성분이 1질량％ 이하(0질량％이어도 됨)의 것을 사용하면, 더욱 좋다. 사용 완료 내화물에 탄소 성분이 포함되는 경우, 입상 내화물을 열처리로의 노상에 시공했을 때에, 탄소가 산화되어, 열처리 대상물인 금속괴에 악영향을 미치기 때문이다. 이상의 조건을 만족할 수 있는 것이면, 열처리로나 용탕 저장 용기에 사용한 단열재도 사용할 수 있지만, 일반적으로 단열재는 강도가 낮기 때문에, 사용 시에는 주의가 필요하다. 이상에서 나타낸 사용 완료 내화물은, 사용에 의한 열처리에 의해 소결이 진행되어 고강도로 되고 있어, 열팽창에 의한 상호 압박에 있어서는, 입자가 무너지지 않고 상대 위치가 움직일 수 있는 경향이 높기 때문에 바람직하다. 한편, 사용 완료 내화물에는, 균열이 내재하고 있을 경우가 많아, 입상 내화물로서 사용하고 있을 때에, 사용 시간과 함께 입자가 깨져서 국소적으로 단열성이 저하될 가능성이 있다는 문제가 있다.

따라서, 사용 완료 내화물에 압축력을 부여하여 파쇄하여도 좋다. 이러한, 사용 완료 내화물의 파쇄 방법에는, 예를 들어 치핑(chipping)이나 조크러셔 등이 있다. 치핑이란, 예를 들어 내화물 용기로부터 사용 완료 내화물을 분리하기 위하여, 창 형상의 지그로 사용 완료 내화물을 두드려, 창 형상 지그가 사용 완료 내화물에 밀어 넣어질 때에, 작용하는 인장 응력에 의해 사용 완료 내화물을 파쇄하는 방법이다. 사용 완료 내화물 덩어리에, 창 형상 지그가 억지로 들어가면, 우선 가장 강도가 낮아져 있는 부분, 즉 가장 큰 균열로부터 덩어리가 분단되는데, 이 분단이 발생한 시점에서, 창 형상 지그로부터 사용 완료 내화물 덩어리에, 거의 응력이 걸리지 않게 되어버린다.

또한, 조크러셔는, 간격을 가지고 대향 배치된 쌍으로 이루어지는 이판 사이에 사용 완료 내화물을 넣고, 이 사용 완료 내화물을 주로 압축력으로 파쇄한다. 이판에 의한 사용 완료 내화물 전체로의 압축력에 의해, 우선 가장 강도가 낮아져 있는 부분, 즉 가장 큰 균열로부터 덩어리가 분단되는데, 내화물의 덩어리가 빠져 나가는시간 동안은, 계속해서 압축력이 계속해서 걸리기 때문에, 치핑과 비교하여 작은 내재 균열까지 파괴할 수 있다. 이 조크러셔는, 쌍으로 이루어지는 이판의 간격을 조정함으로써, 파쇄된 입상 내화물의 최대 입경을 제어할 수 있다. 또한, 조크러셔와 유사한 분쇄 기구를 구비하는 파쇄 장치에는, 더블롤 크러셔 등이 있다.

여기에서, 용강 래들에서 사용한 알루미나-마그네시아질 내화 캐스터블을, 치핑으로 용강 래들로부터 해체 제거하고, 이것을 조크러셔로 분쇄하고, 대향 배치된 이판의 간격을 여러가지로 변경하여, 입상 내화물 중의 입경 1mm 언더의 입상물 비율을 조사한 결과를, 도 12에 나타냈다. 또한, 도 12의 횡축에 나타내는 조크러셔의 이판 간격의 설정값이란, 대향 배치된 이판의 간격이 가장 좁아지는 간격이기 때문에, 이것이 입상 내화물의 최대 입경(앞서 기재한 체에 의한 체 분급으로 규정한 최대 입경과 대략 동등)이 된다. 또한, 도 12중의 사선으로 나타내는 영역은, 각 이판 간격으로 압축 파쇄했을 때의 입경 1mm 언더의 입상물 비율 분포를 나타내고, 점선은, 실측점(도 12중의 ●표시)의 근사 곡선을 나타내고 있다.

도 12로부터 명백해진 바와 같이, 조크러셔의 대향 배치된 이판의 간격, 즉 입상 내화물의 최대 입경을 20mm 이상으로 함으로써 현저한 유동이나 비산에 의한 충전층 두께의 감소를 억제할 수 있는 조건, 즉, 입상 내화물 중의 입경 1mm 언더의 입상물 비율을 80질량％ 이하로 할 수 있다. 또한, 이판의 간격 상한값에 대해서는, 100mm까지밖에 조사하지 않고 있지만, 이것은, 100mm가 입상 내화물 최대 입경의 실용상의 상한값인 것에 의한다. 이상으로부터, 입상 내화물의 최대 입경을 20mm 이상 100mm 이하의 범위 내로 했지만, 하한을 28mm, 나아가 40mm, 상한을 80mm, 나아가 63mm로 하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 입경 1mm 언더의 입상물의 생성을 억제할 수 있는 압축 파쇄를 행함으로써, 균열이 내재하는 사용 완료 내화물로부터, 충전율이 70체적％ 이상 85체적％ 이하의 범위가 되는 입상 내화물을 제조할 수 있다.

계속해서, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 금속괴용 열처리로에 사용하는 노상 충전용 재료의 제조 방법으로 제조한 입상 내화물의 사용 방법에 대해서 설명한다. 입상 내화물은, 금속괴용 열처리로의 로 내에 살포하여 사용한다. 예를 들어, 도 9a에 도시한 바와 같이, 내화물(여기서는, 내화층 내화물)의 표면에, 입상 내화물을 살포하여 충전층을 형성한다. 또한, 충전층의 하층을 구성하는 내화물은, 단열층 내화물로 구성할 수도 있다. 이 충전층은, 도 9b에 나타내는 종래의 금속괴용 열처리로(112)의 로 내 가동면측을 구성하는 내화층 내화물의 상측(일부)을 대체하고 있다. 또한, 내화층 내화물은, 노저 철피(113) 상에 배치된 단열층 내화물 표면에 배치되어 있다. 또한, 충전층은, 종래의 내화층 내화물의 상측을 제외한 부분을 남긴 상태에서 형성해도 좋고, 또한 단열층 내화물 표면에, 새롭게 내화층 내화물을 배치한 후, 형성하여도 좋다. 상기한 충전층의 하층에 배치되는 내화물의 상온에서의 압축 강도가, 1.5MPa 이상이면, 예를 들어 입상 내화물의 살포나 교체(긁어 냄)을 행해도, 손상되기 쉬운 단열층 내화물의 손상을 방지할 수 있다.

또한, 입상 내화물로 구성되는 충전층은, 도 9b에 나타내는 종래의 금속괴용 열처리로(112)의 로 내 가동면측을 구성하는 내화층 내화물의 전부를 대체해도 좋고, 또한 내화층 내화물의 전부뿐만 아니라, 내화층 내화물의 배면측(로 내 가동면측과는 반대측)에 배치된 단열층 내화물의 상측(일부)까지 대체하여도 좋다. 또한, 충전층은, 기초 콘크리트의 로 내 가동면측의 상면에 배치하여도 좋다. 또한, 입상 내화물을 상기한 이웃하는 내화 벽돌 사이에 발생하는 개구부를 포함하는 범위(보수 부위)에 쌓아 올려도 좋다. 이러한 보수 시에는, 개구부의 생성 시에 보수 부위에서 이동한 내화 벽돌을, 보수 부위로부터 제거하고, 이 공간부 내에 입상 내화물을 충전해도 좋고, 또한 내화 벽돌을 제거하지 않고, 개구부를 덮도록 입상 내화물을 살포하여도 좋다. 이에 따라, 개구부에 내화성과 단열성을 부여할 수 있다.

이상, 본 발명을, 실시 형태를 참조하여 설명해 왔지만, 본 발명은 상기한 실시 형태에 기재된 구성만으로 한정되는 것은 아니라, 특허 청구 범위에 기재되어 있는 사항의 범위 내에서 생각할 수 있는 그 밖의 실시 형태나 변형예도 포함하는 것이다. 예를 들어, 상기한 각각의 실시 형태나 변형예의 일부 또는 전부를 조합하여 본 발명의 금속괴용 열처리로에 사용하는 노상 충전용 재료의 제조 방법을 구성하는 경우도 본 발명의 권리 범위에 포함된다. 본 발명의 금속괴용 열처리로에 사용하는 노상 충전용 재료의 제조 방법으로 제조한 노상 충전용 재료는, 금속괴를 열처리하는 다양한 로, 예를 들어 연속 주조 후의 슬래브의 보열로, 열간 압연의 슬래브의 가열로, 또는 강판의 소둔로 등뿐만 아니라, 금속괴를 열처리하는 로이면, 어떤 로에도 사용할 수 있다. 또한, 금속괴란, 용융 상태의 금속을 열처리하는 로를 대상으로 하는 것이 아니지만, 예를 들어 괴상의 금속이 열처리 시에 부분적으로 용해되고, 이것이 로 내에 부착되는 로는, 본 발명이 대상으로 하는 열처리로에 해당한다.

실시예

이어서, 본 발명에 따른 금속괴용 열처리로 및 그의 보수 방법의 작용 효과를 확인하기 위하여 행한 실시예에 대해서 설명한다. 우선, 제강 공정의 용강 래들에 사용하고 있던 사용 완료 내화 캐스터블(알루미나-마그네시아계의 캐스터블 내화물)을 사용하여, 이 사용 완료 내화 캐스터블에 부착된 지금이나 슬래그를 치핑으로 제거하였다. 그리고, 입상 내화물의 최대 입경이 50mm로 되도록, 조크러셔로 파쇄하였다. 이 파쇄는, 조크러셔의 쌍으로 이루어지는 이판 사이에, 사용 완료 내화 캐스터블의 덩어리를 투입하여 행하기 때문에, 사용 완료 내화 캐스터블에는 주로 압축력을 부여하고 있다. 또한, 입상 내화물의 최대 입경이 50mm란, 입상 내화물을 공칭 눈금 50mm의 체로 한 번 분급한 후에, 체를 통과한 조립 중 1개라도 긴 직경이 50mm 이상의 조립이 있을 경우의 언더사이즈의 입상 내화물을 의미한다.

상기한 최대 입경 50mm의 사용 완료 내화물을, 다시 자력 선별 처리하여 지금을 제거하고, 입상 내화물을 제조하였다. 이 입상 내화물 충전율을, 상기한 방법으로 측정했더니 74체적％이고, 1mm 언더의 입상물을 18질량％ 포함하고 있었다. 이 입상 내화물을, 상온에서의 압축 강도가 1.5 내지 2.5MPa의 단열 벽돌의 표면에 시공하여 충전층을 형성하고, 열처리로의 노상을 제조하였다. 또한, 단열 벽돌의 두께는 360mm이며, 충전층의 두께는 110mm이며, 노상의 합계 시공 두께를 470mm으로 하였다. 또한, 충전층은, 입상 내화물을 열처리로의 로 외로부터 로 내에 벨트 컨베이어로 반송하고, 반입한 입상 내화물을 셔블 등을 사용하여 노상에 살포하고, 그라운드 정지용의 고무래(레벨링 작업을 하는 T자형의 도구) 등의 지그나 셔블 등을 사용하여 육안으로 평탄하게 레벨링 시공하였다.

상기한 입상 내화물의 충전층을 시공한 열처리로의 노상 상황을, 사용 개시 후 1년 경과한 시점에서 관찰했더니, 현저한 개구부의 발생은 관찰되지 않고, 가열에 필요로 하는 가스원 단위(열처리 강재의 단위 질량(톤)당에 필요한 가스량(Nm³))의 변동도 확인되지 않았다. 또한, 상온에서의 압축 강도가 20 내지 50MPa의 내화 벽돌의 표면에 충전층을 형성하고, 그 하부에 단열 벽돌을 설치한 경우도, 동일한 결과였다. 또한, 내화 벽돌과 단열 벽돌의 합계 두께를 360mm로 하고, 충전층의 두께를 110mm로 하고, 노상의 합계 시공 두께를 470mm으로 하였다. 한편, 로 내 가동면측을 내화 캐스터블로 시공한 종래의 열처리로의 노상 상황을, 사용 개시 후 1년 경과한 시점에서 육안으로 관찰했더니, 국소적으로 내화 캐스터블의 균열이나 부풀어 오름(솟아 오름)이 관찰되었다. 이상으로부터, 본 발명의 금속괴용 열처리로 및 그의 보수 방법을 사용함으로써 노상 내화물의 주로 줄눈부나 균열부에서의 개구부의 발생이나, 열팽창에 의한 노상 내화물의 경쟁을, 미연에 방지할 수 있고, 경시 사용과 함께 열화되는 노상 내화물의 내화성이나 단열성의 저하를 억제, 나아가 방지할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다.

이어서, 본 발명에 따른 금속괴용 열처리로에 사용하는 노상 충전용 재료의 제조 방법으로 제조한 입상 내화물의 작용 효과를 확인하기 위하여 행한 실시예에 대해서 설명한다. 우선, 제강 공정의 용강 래들에 사용하고 있던 사용 완료 내화 캐스터블(알루미나-마그네시아계의 캐스터블 내화물)을 사용하고, 이 사용 완료 내화 캐스터블에 부착된 지금이나 슬래그를 치핑으로 제거하였다. 그리고, 입상 내화물의 최대 입경이 50mm로 되도록, 조크러셔로 파쇄하였다. 이 파쇄는, 조크러셔의 쌍으로 이루어지는 이판 사이에, 사용 완료 내화 캐스터블의 덩어리를 투입하여 행하기 때문에, 사용 완료 내화 캐스터블에는 주로 압축력을 부여하고 있다. 또한, 입상 내화물의 최대 입경이 50mm란, 입상 내화물을 공칭 눈금 50mm의 체로 한 번 분급한 후에, 체를 통과한 조립 중 1개라도 긴 직경이 50mm 이상의 조립이 있을 경우의 언더사이즈의 입상 내화물을 의미한다.

상기한 최대 입경 50mm의 사용 완료 내화물을, 다시 자력 선별 처리하여 지금을 제거하여, 입상 내화물을 제조하였다. 이 입상 내화물 충전율을, 상기한 방법으로 측정했더니 74체적％이고, 1mm 언더의 입상물을 18질량％ 포함하고 있었다. 이 입상 내화물을, 상온에서의 압축 강도가 1.5 내지 2.5MPa의 단열 벽돌의 표면에 시공하고 충전층을 형성하여, 열처리로의 노상을 제조하였다. 또한, 단열 벽돌의 두께는 360mm이며, 충전층의 두께는 110mm이며, 노상의 합계 시공 두께를 470mm으로 하였다. 또한, 충전층은, 입상 내화물을 열처리로의 로 외로부터 로 내에 벨트 컨베이어로 반송하고, 반입한 입상 내화물을 셔블 등을 사용하여 노상에 살포하고, 그라운드 정지용의 고무래(레벨링 작업을 하는 T자형의 도구) 등의 지그나 셔블 등을 사용하여 육안으로 평탄하게 레벨링 시공하였다.

상기한 입상 내화물의 충전층을 시공한 열처리로의 노상 상황을, 사용 개시 후 1년 경과한 시점에서 관찰했더니, 현저한 개구부의 발생은 관찰되지 않고, 가열에 필요로 하는 가스원 단위(열처리 강재의 단위 질량(톤)당에 필요한 가스량(Nm³))의 변동도 확인되지 않았다. 또한, 상온에서의 압축 강도가 20 내지 50MPa의 내화 벽돌의 표면에 충전층을 형성하고, 그 하부에 단열 벽돌을 설치한 경우도, 동일한 결과였다. 또한, 내화 벽돌과 단열 벽돌의 합계 두께를 360mm로 하고, 충전층의 두께를 110mm로 하고, 노상의 합계 시공 두께를 470mm으로 하였다. 한편, 로 내 가동면측을 내화 캐스터블로 시공한 종래의 열처리로의 노상 상황을, 사용 개시 후 1년 경과한 시점에서 육안으로 관찰했더니, 국소적으로 내화 캐스터블의 균열이나 부풀어 오름(솟아 오름)이 관찰되었다. 이상으로부터, 본 발명에 따른 금속괴용 열처리로에 사용하는 노상 충전용 재료의 제조 방법을 사용하여 제조한 입상 내화물을 사용함으로써, 노상 내화물의 주로 줄눈부나 균열부에서의 개구부의 발생이나, 열팽창에 의한 노상 내화물의 경쟁을, 미연에 방지할 수 있고, 경시 사용과 함께 열화되는 노상 내화물의 내화성이나 단열성의 저하를 억제, 나아가 방지할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.

<산업상 이용가능성>

본 발명에 따르면, 노상 내화물의 주로 줄눈부나 균열부에서의 개구부의 발생이나, 열팽창에 의한 노상 내화물의 경쟁을, 미연에 방지할 수 있고, 경시 사용과 함께 열화되는 노상 내화물의 내화성이나 단열성의 저하를 억제, 나아가 방지할 수 있다. 이로 인해, 본 발명은 산업상 이용가능성을 충분히 갖는다.

10: 금속괴용 열처리로
11: 로 내 가동면
12: 노상 구조
13: 노저 철피
14 내지 16: 금속괴용 열처리로
20: 내화 벽돌
21 내지 26: 로 내 가동면
27 내지 32: 보수 부위
33 내지 38: 충전층
40: 간극(공간)
41, 42: 입상 내화물
43: 충전층
45: 충전층
46: 입상 내화물
110: 금속괴용 열처리로
111: 로 내 가동면
112: 금속괴용 열처리로
113: 노저 철피

Claims

로 내 가동면측에 입상 내화물의 충전층을 가지며, 상기 입상 내화물 충전율이 65체적％ 이상 100체적％ 미만이며, 상기 충전층의 두께가 상기 입상 내화물 최대 입경의 2배 이상인 노상 구조를 구비하는 것을 특징으로 하는 금속괴용 열처리로.
제1항에 있어서, 상기 입상 내화물은, 입경 1mm 언더의 입상물을 80질량％ 이하 포함하는 것을 특징으로 하는, 금속괴용 열처리로.
제1항 또는 제2항에 있어서, 세라믹스 파이버가 일부 또는 전체에 라이닝되는 천장부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 금속괴용 열처리로.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 충전층은, 상온에서의 압축 강도가 1.5MPa 이상의 내화물 표면에 배치되는 것을 특징으로 하는, 금속괴용 열처리로.
내화 벽돌 및 또는 내화 캐스터블을 노상의 로 내 가동면측에 시공한 금속괴용 열처리로의 보수 방법이며,
상기 노상의 로 내 가동면측의 보수 부위에 대하여, 입상 내화물의 충전층을 형성하는 공정을 구비하고,
상기 충전층의 상기 입상 내화물 충전율이 65체적％ 이상 100체적％ 미만이고, 상기 충전층의 두께가 상기 입상 내화물 최대 입경의 2배 이상인
것을 특징으로 하는, 금속괴용 열처리로의 보수 방법.
제5항에 있어서, 상기 입상 내화물은, 입경 1mm 언더의 입상물을 80질량％ 이하 포함하는 것을 특징으로 하는, 금속괴용 열처리로의 보수 방법.
제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 입상 내화물의 충전층을 형성하는 공정 전에, 상기 노상의 로 내 가동면측의 보수 부위를 포함하는 상기 내화 벽돌 또는 상기 내화 캐스터블의 일부를 제거하여 상기 충전층이 충전되는 공간을 형성하는 공정을 더 포함하고, 상기 충전층을 구성하는 상기 입상 내화물의 최대 입경이, 상기 공간의 수평 방향의 내폭의 50％ 미만인 것을 특징으로 하는, 금속괴용 열처리로의 보수 방법.
제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 충전층은, 상온에서의 압축 강도가 1.5MPa 이상의 내화물 표면에 배치되는 것을 특징으로 하는, 금속괴용 열처리로의 보수 방법.
금속괴용 열처리로의 노상의 로 내 가동면측을 구성하는 노상 충전용 재료의 제조 방법이며,
사용 완료 내화물을 압축 파쇄하는 공정과 ;
압축 파쇄된 상기 사용 완료 내화물의 최대 입경을 20mm 이상 100mm 이하의 범위 내로 조정하고, 입상 내화물을 형성하는 공정 ;
을 구비하는 것을 특징으로 하는, 금속괴용 열처리로에 사용하는 노상 충전용 재료의 제조 방법.
제9항에 있어서, 상기 사용 완료 내화물은, 제철소에서 발생하는 용탕 저장 용기의 내화층 내화물 및 또는 열처리로의 내화 벽돌인 것을 특징으로 하는, 금속괴용 열처리로에 사용하는 노상 충전용 재료의 제조 방법.
제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 사용 완료 내화물의 열간 굽힘 강도는, 상기 노상이 노출되는 분위기 온도에서 0.2MPa 이상인 것을 특징으로 하는, 금속괴용 열처리로에 사용하는 노상 충전용 재료의 제조 방법.
제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 사용 완료 내화물의 하중 연화점 온도는, 상기 노상이 노출되는 분위기 온도보다도 200℃ 이상 높은 것을 특징으로 하는, 금속괴용 열처리로에 사용하는 노상 충전용 재료의 제조 방법.
제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 사용 완료 내화물의 탄소 성분은 1질량％ 이하인 것을 특징으로 하는, 금속괴용 열처리로에 사용하는 노상 충전용 재료의 제조 방법.