(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯銑炉の内部に連通しているループ状の溶銑の流路を挟んで誘導コイルを相対して配置した構成の誘導加熱装置の耐火物ライニング構造であって、前記誘導加熱装置の外殻である鋼製のケーシングが、前記相対する誘導コイルの間の前記溶銑の流路の外側に、鉄皮の設置されていないケーシング間隙部を有するように設けられ、
該ケーシングと、該ケーシングの内面側に施工される、ラミング施工材または無水キャスタブル耐火物からなるマグネシア系内張り耐火物との間に、中性または塩基性の定形煉瓦が配置され、更に、前記ケーシングと前記定形煉瓦との間に、断熱材が配置されていることを特徴とする、貯銑炉に配置される誘導加熱装置の耐火物ライニング構造。
【請求項２】
前記定形煉瓦は２層以上に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の貯銑炉に配置される誘導加熱装置の耐火物ライニング構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉溶銑やクロム含有溶銑を一時的に貯銑する貯銑炉に配置される、溶銑を加熱するための誘導加熱装置の耐火物ライニング構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉から出銑される高炉溶銑やクロム鉱石の溶融還元炉から出銑されるクロム含有溶銑は、トピードカーや溶銑鍋などの溶銑搬送容器で受銑され、必要に応じて脱硫処理、脱燐処理などの予備処理が施された後に転炉へ輸送され、転炉で脱炭精錬が施される。このとき、高炉や溶融還元炉からの出銑タイミングや転炉における処理量の変動などによって生ずる溶銑の過不足を調整する或いは溶銑成分を均一化するために、転炉で脱炭精錬する前に溶銑を一旦貯銑炉に貯蔵する場合がある。
【０００３】
貯銑炉内の溶銑は、出銑口などの開口部からの放熱及び耐火物による抜熱によって温度降下を生じるため、溝型の流路を有する誘導加熱装置（「溝型誘導加熱装置」ともいう）を貯銑炉に設け、この溝型誘導加熱装置による溶銑の加熱が行われている（例えば、特許文献１及び特許文献２を参照）。
【０００４】
溝型誘導加熱装置を設置した貯銑炉の例を図１に示す。図１において、符号１は貯銑炉、２は出湯口、３は溶銑装入口、４は作業口、５は溝型誘導加熱装置、６は溶銑、７は炉本体、８は耐火物層であり、溝型誘導加熱装置５は、炉本体７の側面に１基ないし複数基配置され、通常、溝型誘導加熱装置５は炉本体７と切り離し可能な構造となっている。
【０００５】
この溝型誘導加熱装置５の概略斜視図を図２に示し、図２のＸ方向から見た概略側面断面図を図３に示し、図３のＹ−Ｙ’矢視による概略断面図を図４に示す。
【０００６】
これらの図に示すように、溝型誘導加熱装置５は、溶銑６の通るための経路である流路１１、流路１２及び流路１３を、その内部に構成する内張り耐火物１０が収容された鋼製のケーシング９に、鉄心にコイルの巻かれた誘導コイル１４を配置した構成であり、流路１１，１２，１３は炉本体７の内部と連通している。誘導コイル１４に交流電流を流すことにより、流路１１，１２，１３と鎖交する交流磁束を生じさせ、この交流磁束によって流路内の溶銑６に誘導電流を発生させ、この誘導電流によるジュール熱によって溶銑６を加熱するという装置である。また、この誘導電流と誘導コイル１４による交流磁束とによって流路内の溶銑６にはローレンツ力（電磁気力）が働き、溶銑６は、流路１１から流路１２及び流路１３へと向かう流れを形成する。
【０００７】
ケーシング９に施工される内張り耐火物１０としては、耐食性を確保するために、マグネシア系耐火物を用いる場合が多く、マグネシア系耐火物の消化防止のために、無水で施工可能なラミング施工材や無水キャスタブル耐火物が用いられている。これらの不定形耐火物で施工した場合には、目地（煉瓦と煉瓦との継ぎ目）が存在せず、目地は一般的に損傷しやすく、従って、定形煉瓦（「定形耐火物」ともいう）で施工した場合に比べて、目地への溶銑侵入に起因する、誘導コイル１４での電気的接地や漏電といったトラブルが起こりにくいという優位性がある。しかしながら一方で、これらの不定形耐火物は、振動や熱履歴によって一定期間内で亀裂を生ずるため、その亀裂部位への溶銑６の侵入は防ぐことができない。
【０００８】
また、ケーシング９に施工される内張り耐火物１０は、流路１１，１２，１３を通過する溶銑６の熱によって焼結が進行して強度が高くなることから、流路１１，１２，１３から離れた外周部では強度のほとんど無い未焼結の耐火物が充填されているだけの状態となる。特に、ケーシング９には、図３及び図４に示すように、電磁特性上（磁束のショートカット防止用）から、相対する誘導コイル１４の間（流路１１の外側部位）に、ケーシング９の切れ目である、つまり、鉄皮の設置されていない間隙部１５（「ケーシング間隙部１５」と称す）が設けられており、この部位は強度の不十分な未焼結の耐火物であることから、この部位へ亀裂が到達して溶銑６が侵入した場合には、ケーシング間隙部１５からの溶銑６の漏洩トラブルが生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−２１８０３８号公報
【特許文献２】特開２００８−１８０４５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、貯銑炉に設置される誘導加熱装置において、ラミング施工材や無水キャスタブル耐火物からなる、誘導加熱装置の流路を形成するための内張り耐火物に亀裂が生じても、溶銑の漏洩トラブルを防止することのできる、誘導加熱装置の耐火物ライニング構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、上記課題を解決すべく、使用後の誘導加熱装置を解体し、調査・検討を行った。
【００１２】
その結果、ケーシング内の内張り耐火物には、様々な箇所に亀裂が発生しているものの、溶銑の漏洩が生ずる箇所は、鉄皮の切れ目であるケーシング間隙部だけであることが分かった。ケーシング間隙部以外では、内張り耐火物の亀裂を侵入してきた溶銑が、鋼製のケーシングに接触すると、ケーシングによって冷却されて凝固し、これにより亀裂内の溶銑の移動が停止し、それ以上に伸展しないこと、つまり、溶銑の漏洩には至らないことが分かった。
【００１３】
従来、耐火ボードをケーシングと内張り耐火物との間に施工しているが、耐火ボードは溶銑に対する耐食性が不足していたことが分かった。従って、耐食性のある成形煉瓦などの定形煉瓦を内張り耐火物の外側に施工することで、亀裂を侵入した溶銑は定形煉瓦と接触して凝固し、ケーシング間隙部であっても溶銑の漏洩は防止できるとの知見を得た。
【００１４】
本発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、第１の発明に係る貯銑炉に配置される誘導加熱装置の耐火物ライニング構造は、貯銑炉に配置される誘導加熱装置の耐火物ライニング構造であって、誘導加熱装置の外殻である鋼製のケーシングと、該ケーシングの内面側に施工される、ラミング施工材または無水キャスタブル耐火物からなる内張り耐火物との間に、中性または塩基性の定形煉瓦が配置されていることを特徴とする。
【００１５】
第２の発明に係る貯銑炉に配置される誘導加熱装置の耐火物ライニング構造は、第１の発明において、更に、前記ケーシングと前記定形煉瓦との間に、断熱材が配置されていることを特徴とする。
【００１６】
第３の発明に係る貯銑炉に配置される誘導加熱装置の耐火物ライニング構造は、第１または第２の発明において、前記定形煉瓦は２層以上に配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ラミング施工材または無水キャスタブル耐火物からなる内張り耐火物の背面に、中性または塩基性の定形煉瓦を配置するので、内張り耐火物に亀裂が発生し、この亀裂に溶銑が侵入しても、亀裂を侵入した溶銑は、前記定形煉瓦に接触すると、定形煉瓦によって冷却されて凝固し、これにより亀裂内の溶銑の移動が停止するので、ケーシング間隙部であっても溶銑の漏洩が防止され、誘導加熱装置を安定的に稼働することが実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】溝型誘導加熱装置が備えられた貯銑炉の概略斜視図である。
【図２】図１に示す溝型誘導加熱装置の概略斜視図である。
【図３】図２のＸ方向から見た概略側面断面図である。
【図４】図３のＹ−Ｙ’矢視による概略断面図である。
【図５】本発明に係る溝型誘導加熱装置の耐火物ライニング構造を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照して本発明を具体的に説明する。図１は、溝型誘導加熱装置が備えられた、本発明を適用した貯銑炉の概略斜視図で、貯銑炉の一部をカットした断面で示している。
【００２０】
図１に示すように、本発明を適用した貯銑炉１は、傾転可能な円筒状の炉本体７を有し、溶銑６の加熱手段として溝型誘導加熱装置５を炉本体７の側壁に１基または２基以上備えたものである。貯銑炉１は、高炉や溶融還元炉から供給される溶銑６を炉本体７に装入するための溶銑装入口３と、貯蔵した溶銑６を傾転によって出湯するための出湯口２とを備えている。また、炉内の点検、炉本体７からの試料採取、或いは、炉本体７への副原料（造滓剤、合金鉄或いは鉄スクラップなど）の投入などのための開閉可能な作業口４が１個または複数個設けられており、炉本体７の鉄皮の内側には耐火物層８が施工されている。尚、貯蔵する溶銑６は、高炉溶銑、クロム含有溶銑などであり、また、炉本体７の外殻は鉄皮で構成されている。
【００２１】
この溝型誘導加熱装置５の概略斜視図を図２に示し、図２のＸ方向から見た概略側面断面図を図３に示し、図３のＹ−Ｙ’矢視による概略断面図を図４に示す。これらの図に示すように、溝型誘導加熱装置５は、流路１１、流路１２及び流路１３を構成する内張り耐火物１０が収容された鋼製のケーシング９に、流路１１を挟んで、鉄心にコイルの巻かれた誘導コイル１４を相対して配置した構成であり、流路１１，１２，１３は炉本体７の内部と連通している。図示はしないが、流路１１を挟んで相対する前記鉄心はケーシング９の外側で連結しており、矩形の一体構造となっている。ケーシング９には、電磁特性上（磁束のショートカット防止用）から、流路１１の外側に該当する部位である、相対する誘導コイル１４の間に、ケーシング９の切れ目である、つまり、鉄皮の設置されていないケーシング間隙部１５が設けられている。
【００２２】
誘導コイル１４に交流電流を流すことにより、誘導コイル１４からループ状の流路１１，１２，１３と鎖交する交流磁束を生じさせ、この交流磁束によってループ状の流路内の溶銑６に誘導電流を発生させ、この誘導電流によるジュール熱によって溶銑６を加熱するという装置である。また、この誘導電流と誘導コイル１４による交流磁束とによって流路内の溶銑６にはローレンツ力（電磁気力）が働き、溶銑６は、流路１１を炉本体７へ向かう方向とは反対方向を向いて流れ、流路１２及び流路１３に分岐し、流路１２及び流路１３を通って炉本体７に戻る循環流を形成する。
【００２３】
このように構成される溝型誘導加熱装置５の耐火物ライニング構造を、図５を参照して説明する。図５は、本発明に係る溝型誘導加熱装置５の耐火物ライニング構造を示す概略断面図であり、溝型誘導加熱装置５を図４と同一の方向から見た断面図である。
【００２４】
ケーシング９の内面全域に、耐火ボードなどの断熱材１７を配置し、この断熱材１７の内側に、１層または複数層の成形煉瓦１６を施工する。成形煉瓦１６は平板状とし、材質は中性（アルミナ質、アルミナ−ＳｉＣ質など）または塩基性（マグネシア質、マグネシア−クロム質など）とする。この場合、溶銑６の漏洩を確実に防止するためには、成形煉瓦１６を２層以上に配置することが好ましく、２層以上に配置する場合には、目地を交互に配置（「千鳥配置」という）し、目地が貫通しないようにする。そして、成形煉瓦１６の内側に、内張り耐火物１０として、マグネシア系耐火物からなるラミング施工材や無水キャスタブル耐火物を施工する。この場合、流路１１、流路１２及び流路１３となる位置には、例えば鋼管を配置してラミング施工材や無水キャスタブル耐火物を施工する。
【００２５】
内張り耐火物１０として施工したラミング施工材や無水キャスタブル耐火物を乾燥させ、且つ、或る程度焼結させた後に、溝型誘導加熱装置５を炉本体７に取り付け、溝型誘導加熱装置５の使用を開始する。炉本体７から溶銑６を溝型誘導加熱装置５に通すことで、配置した鋼管は溶解し、流路１１，１２，１３が形成される。また、流路１１，１２，１３を溶銑６が通過することで、溶銑６の熱によりラミング施工材や無水キャスタブル耐火物の焼結が進行し、堅固な内張り耐火物１０が形成される。尚、断熱材１７は、溶銑６の温度降下を少なくすることから、設置することが好ましいが、設置しなくとも構わない。
【００２６】
このようにして溝型誘導加熱装置５の耐火物を施工することで、内張り耐火物１０に亀裂が発生し、その亀裂が仮にケーシング間隙部１５の位置に該当しても、内張り耐火物１０の背面側には成形煉瓦１６が存在するので、溶銑６のケーシング間隙部１５からの漏洩を防止することが実現される。
【００２７】
具体的には、成形煉瓦１６を配置しなかった場合には、２年間に１回程度の頻度でケーシング間隙部１５からの溶銑６の漏洩トラブルがあったが、本発明を適用することで、溶銑６の漏洩は皆無となった。
【符号の説明】
【００２８】
１  貯銑炉
２  出湯口
３  溶銑装入口
４  作業口
５  溝型誘導加熱装置
６  溶銑
７  炉本体
８  耐火物層
９  ケーシング
１０  内張り耐火物
１１  流路
１２  流路
１３  流路
１４  誘導コイル
１５  ケーシング間隙部
１６  成形煉瓦
１７  断熱材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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