(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネシア・カーボン耐火物が内張りされた炉壁を備える溶湯容器の炉壁構造において、
前記炉壁から鉄皮を除いた厚みをＴとし、該炉壁の稼動面から０．７５×Ｔ以上０．９２×Ｔ以下の厚み位置で、かつ前記マグネシア・カーボン耐火物の背面側に、熱伝導率が０．０１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上０．１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下、融点が１０００℃以上１４００℃以下、厚みが２ｍｍ以上１０ｍｍ以下の断熱材を設置したことを特徴とする溶湯容器の炉壁構造。
【請求項２】
請求項１記載の溶湯容器の炉壁構造において、前記マグネシア・カーボン耐火物の炭素量は０．５質量％以上１５質量％以下であることを特徴とする溶湯容器の炉壁構造。
【請求項３】
マグネシア・カーボン耐火物が内張りされた炉壁を備える溶湯容器の炉壁施工方法において、
前記炉壁から鉄皮を除いた厚みをＴとし、該炉壁の稼動面から０．７５×Ｔ以上０．９２×Ｔ以下の厚み位置で、かつ前記マグネシア・カーボン耐火物の背面側に、熱伝導率が０．０１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上０．１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であって、融点が１０００℃以上１４００℃以下の断熱材を、２ｍｍ以上１０ｍｍ以下の厚み範囲で設置することを特徴とする溶湯容器の炉壁施工方法。
【請求項４】
請求項３記載の溶湯容器の炉壁施工方法において、前記溶湯容器は転炉であって、該転炉の稼動率が０を超え７０％以下であることを特徴とする溶湯容器の炉壁施工方法。
【請求項５】
請求項３又は４記載の溶湯容器の炉壁施工方法において、前記マグネシア・カーボン耐火物の炭素量は０．５質量％以上１５質量％以下であることを特徴とする溶湯容器の炉壁施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶湯容器（例えば、転炉、溶銑鍋、溶鋼鍋、電気炉等）の炉壁構造及び溶湯容器の炉壁施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶湯容器である転炉は、酸素吹錬を実施するため高温環境になり、転炉の炉壁に用いる耐火物の修理を頻繁に実施できないため、耐火物に高耐用性（耐溶損性、耐摩耗性、耐スポール性）が要求され、その厚みが９００ｍｍ程度となることが通常である。
この耐火物には、一般的に、マグネシア・カーボンれんが（ＭｇＯ−Ｃれんが）が使用されている。このマグネシア・カーボンれんがは、マグネシアを含むため高温での耐火性に優れた特性を有すると共に、カーボンを含むため一定の熱伝導率を保持し、しかも炉壁の厚さが厚い場合であっても耐スポール性を備える優れた特性を有する。
【０００３】
しかし、所定回数の脱炭処理を実施すると、炉壁の耐火物が損耗して残存厚さが薄くなるため、炉壁寿命には限界があり、転炉を休止して新たな耐火物を配置する炉修を行う必要があった。このため、転炉の生産性の向上には、この炉壁寿命を向上させることが重要であり、従来から、寿命延長の技術的な検討が行われていた。
例えば、特許文献１には、ホウ素が添加されたマグネシア・カーボンれんがが、また、特許文献２には、ニッケルが添加されたマグネシア・カーボンれんがが、それぞれ開示されている。これらの技術は、添加物によりマグネシア・カーボンれんがを強化し、耐摩耗性や耐スポール性を向上するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３２７４０３号公報
【特許文献２】特開２００６−２１９７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１、２の技術は、転炉の耐火物の寿命延長に一定の効果をもつものの、転炉の使用環境、特に炉壁の厚み方向において温度変化が大きくなる環境下では、炉壁の厚み方向で耐火物に熱膨張差が生じ、耐火物にスポール損傷（スポーリング）が発生するため、延長可能な寿命には限界があり、更なる寿命延長が望まれていた。なお、転炉の稼動率等により転炉炉内の温度変動が大きい場合についても、熱衝撃によるスポール損傷が発生し易く、耐火物の寿命を十分に延長できなかった。
【０００６】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、スポール損傷が発生する使用環境であっても、また溶湯容器内の温度変動が大きくスポール損傷が発生し易い状況でも、耐火物の長寿命化が図れる溶湯容器の炉壁構造及び溶湯容器の炉壁施工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的に沿う第１の発明に係る溶湯容器の炉壁構造は、マグネシア・カーボン耐火物が内張りされた炉壁を備える溶湯容器の炉壁構造において、
前記炉壁から鉄皮を除いた厚みをＴとし、該炉壁の稼動面から０．７５×Ｔ以上０．９２×Ｔ以下の厚み位置で、かつ前記マグネシア・カーボン耐火物の背面側に、熱伝導率が０．０１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上０．１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下、融点が１０００℃以上１４００℃以下、厚みが２ｍｍ以上１０ｍｍ以下の断熱材を設置した。
【０００８】
第１の発明に係る溶湯容器の炉壁構造において、前記マグネシア・カーボン耐火物の炭素量を０．５質量％以上１５質量％以下にできる。
【０００９】
前記目的に沿う第２の発明に係る溶湯容器の炉壁施工方法は、マグネシア・カーボン耐火物が内張りされた炉壁を備える溶湯容器の炉壁施工方法において、
前記炉壁から鉄皮を除いた厚みをＴとし、該炉壁の稼動面から０．７５×Ｔ以上０．９２×Ｔ以下の厚み位置で、かつ前記マグネシア・カーボン耐火物の背面側に、熱伝導率が０．０１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上０．１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であって、融点が１０００℃以上１４００℃以下の断熱材を、２ｍｍ以上１０ｍｍ以下の厚み範囲で設置する。
【００１０】
第２の発明に係る溶湯容器の炉壁施工方法において、前記溶湯容器は転炉であって、該転炉の稼動率（稼働率）を０を超え７０％以下とすることができる。
【００１１】
第２の発明に係る溶湯容器の炉壁施工方法において、前記マグネシア・カーボン耐火物の炭素量を０．５質量％以上１５質量％以下にできる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る溶湯容器の炉壁構造及び溶湯容器の炉壁施工方法は、炉壁の稼動面から０．７５×Ｔ〜０．９２×Ｔの厚み位置で、かつマグネシア・カーボン耐火物の背面側に、熱伝導率が０．０１〜０．１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）の断熱材を配置するので、炉壁の厚み方向において、マグネシア・カーボン耐火物の温度勾配を小さくできる。これにより、炉壁の厚み方向におけるマグネシア・カーボン耐火物の熱膨張差を小さくできるため、これに起因したスポール損傷を緩和できる。
更に、断熱材に、融点が１０００〜１４００℃、厚みが２〜１０ｍｍのものを使用するため、マグネシア・カーボン耐火物の寿命末期に耐火物厚みが薄くなった場合において、マグネシア・カーボン耐火物を介して伝わる熱により断熱材を溶融できる。これにより、断熱材が存在した領域に空隙を発生させることができるため、熱膨張するマグネシア・カーボン耐火物の鉄皮側への移動が可能となり、稼動面側に発生する応力を低下させて、スポール損傷やマグネシア・カーボン耐火物の稼動面側への脱落を抑制できる。
従って、スポール損傷が発生する使用環境であっても、また溶湯容器内の温度変動が大きくスポール損傷が発生し易い状況でも、マグネシア・カーボン耐火物の損傷をスポール損傷が主体のものではなく、溶損や摩耗が主体のものにできるため、終点判定の精度向上が図れ、炉壁に使用するマグネシア・カーボン耐火物の長寿命化が図れる。
【００１３】
また、本発明に係る溶湯容器の炉壁構造及び溶湯容器の炉壁施工方法において、マグネシア・カーボン耐火物の炭素量が０．５質量％以上１５質量％以下の場合、酸化消失し易い炭素量を従来よりも減ずることができ、その結果、従来よりもマグネシア・カーボン耐火物の耐溶損性の向上が可能となる。これは、マグネシア・カーボンれんがの鉄皮側に断熱材を配置したことで、炉壁の厚み方向のマグネシア・カーボンれんがの温度勾配を小さくでき、従来のように、マグネシア・カーボンれんがの熱伝導率を向上させる機能を有する炭素量を多くする必要がなくなったことによる。
【００１４】
そして、本発明に係る溶湯容器の炉壁施工方法において、溶湯容器が転炉であって、転炉の稼動率が０を超え７０％以下の場合、本発明の効果がより顕著に現れる。転炉の稼動率が低下するということは、転炉が使用されない時間が長くなるということを意味している。つまり、転炉の稼動率が０を超え７０％以下とは、転炉炉内の温度変動が大きくなり、マグネシア・カーボン耐火物に熱衝撃によるスポール損傷が発生し易くなる状況であるため、本発明の効果がより顕著に現れることになる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施の形態に係る溶湯容器の炉壁構造の側断面図である。
【図２】（Ａ）は転炉の稼動率が７０％以下の場合に断熱材の有無が耐火物の損耗速度に及ぼす影響を示したグラフ、（Ｂ）は転炉の稼動率が７０％超の場合に断熱材の有無が耐火物の損耗速度に及ぼす影響を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る溶湯容器の炉壁構造は、マグネシア・カーボンれんが（マグネシア・カーボン耐火物の一例）１０が内張りされた炉壁１１を備える転炉（溶湯容器の一例）１２の炉壁構造であり、マグネシア・カーボンれんが（ＭｇＯ−Ｃれんが）１０の背面１３側に断熱材１４を配置して、マグネシア・カーボンれんが１０の長寿命化を図るものである。なお、マグネシア・カーボンれんが１０の背面１３側とは炉外側であり、炉壁１１の稼動面１５側、即ちマグネシア・カーボンれんが１０の溶鋼接触面（溶湯接触面）側である炉内側の反対側である。以下、詳しく説明する。
【００１７】
転炉の炉壁耐火物に使用されるマグネシア・カーボンれんがの損傷要因は、一般的に、溶損、摩耗、酸化、スポール損傷に分類される。実使用環境においては、前述の各要因が複合してマグネシア・カーボンれんがが損傷するが、その中でもスポール損傷は、使用環境に律速される場合も多い。
このスポール損傷は、他の損傷要因に比べ、１回あたりの損傷厚みが大きく、転炉の寿命に与える影響も大きい。加えて、スポール損傷は、損傷が一度に大きく進行することから、転炉の寿命の終点判定を難しくし、転炉の生産計画に悪影響を及ぼすこともある。
【００１８】
このマグネシア・カーボンれんがの材料設計においては、一般的に、耐食性を向上させるためマグネシア量を多くすると、熱伝導率が低下して耐スポール性が悪化し、一方、耐スポール性を向上させるため炭素量を多くすると、マグネシア配合割合が低下して耐食性が悪化するため、耐食性と耐スポール性とが相反する関係にある。
ここで、耐食性向上を目的に、低カーボン質（低炭素量：例えば、１５質量％以下）のマグネシア・カーボンれんがを炉壁に使用する場合、高カーボン質（高炭素量：例えば、１５質量％超）のマグネシア・カーボンれんがと比べ、れんがの熱伝導率が低下し、その長手方向（炉壁の厚み方向）の温度勾配が大きくなる。
【００１９】
この結果、マグネシア・カーボンれんがの長手方向の組織に熱膨張差が生じ、その長手方向や幅方向（炉壁の周方向）に亀裂が発生して、温度差に起因したスポール損傷に至り易い。更に、マグネシア・カーボンれんがの溶鋼接触面側の温度変動が大きい場合には、温度変動による熱衝撃に起因した割れも加わり、スポール損傷が助長される。
一般的に、れんがの損傷がスポール損傷主体の場合、溶損主体の場合と比べて、れんがの損耗速度が大きくなる（れんがの残厚の減少スピードが大きい）ことに加え、終点判定が困難になる。
【００２０】
そこで、本発明は、前記したように、転炉１２の炉壁１１に断熱材１４を配置した。
即ち、転炉１２の炉壁１１の鉄皮１６内面に直方体（又は立方体）のマグネシアれんが１７を多数内張りし、このマグネシアれんが１７の表面（炉内側）に断熱材１４を貼り付け、更に直方体のマグネシア・カーボンれんが１０を断熱材１４を介してマグネシアれんが１７に多数内張りしている。このように、マグネシアれんが１７とマグネシア・カーボンれんが１０は、断熱材１４を挟んで炉壁１１の厚み方向両側に配置され、断熱材１４の鉄皮１６側（炉外側）にマグネシアれんが１７が、また断熱材１４の稼動面１５側（炉内側）にマグネシア・カーボンれんが１０が、それぞれ配置されている。
【００２１】
上記したマグネシアれんが１７は、耐食性を備えるパーマネントれんがであり、炉壁１１の厚み方向の長さが、例えば、５０〜２５０ｍｍ程度である。なお、このパーマネントれんがは、耐食性を備えていれば、上記したマグネシアの材質に限定されるものではない。
また、マグネシア・カーボンれんが１０は、マグネシア骨材に炭素質原料を加え、必要に応じて金属粉末や金属化合物を添加し、更にフェノール樹脂、ピッチ、タールなどの炭素結合を形成する結合剤を加えて混練した後、成形処理と熱処理を順次行うことで得られるウェアれんがであり、炉壁１１の厚み方向の長さが、例えば、６００〜１０００ｍｍ程度である。
【００２２】
このマグネシア・カーボンれんが１０のマグネシアソース（マグネシア源）としては、例えば、電融マグネシア、海水マグネシア、及び天然マグネシア等から選ばれる１種又は２種以上を使用できるが、これらに限定されるものではない。なお、れんがは、含有される不純物による耐食性の低下を回避するため、高純度のものが望ましい。
また、炭素系ソース（炭素系源）は、例えば、天然の鱗状黒鉛、土状黒鉛、人造黒鉛、ピッチ粉、メゾフェースカーボン、無煙炭、及びカーボンブラック等から選ばれる１種又は２種以上を使用できるが、これらに限定されるものではない。
【００２３】
断熱材１４は、例えば、ガラス、シリカ、アルミナ等を主成分とするセラミック繊維や微孔性のセラミック等の材料で構成されている。この断熱材の形状は、厚みが均一なシート状（板状）のものが好ましい。
この断熱材１４は、熱伝導率が０．０１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上０．１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下、融点が１０００℃以上１４００℃以下、厚みが２ｍｍ以上１０ｍｍ以下のものであり、炉壁１１から鉄皮１６を除いた厚みをＴとした場合に、炉壁１１の稼動面１５から０．７５×Ｔ以上０．９２×Ｔ以下の厚み位置で、かつマグネシア・カーボンれんが１０の背面１３に設置されている。なお、炉壁１１の稼動面１５は「０×Ｔ」となり、マグネシアれんが１７の鉄皮接触面１８（鉄皮１６内面）は「１×Ｔ」となる。
【００２４】
ここで、断熱材の熱伝導率が０．１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）を超える場合、熱伝導率が大き過ぎて断熱材の断熱性が低下し、マグネシア・カーボンれんがのスポール損傷抑制効果が小さくなる。なお、スポール損傷抑制効果は、上記した理由から、断熱材の熱伝導率が小さいほどよいが、世の中に存在する断熱材の熱伝導率の下限値は０．０１Ｗ／（ｍ・Ｋ）であるため、これを下限値とした。
以上のことから、断熱材１４の熱伝導率を、０．０１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上０．１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下としたが、上限値を０．１２Ｗ／（ｍ・Ｋ）、更には０．１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）とすることが好ましい。
【００２５】
また、断熱材の融点が１４００℃を超える場合、融点が高過ぎて、マグネシア・カーボンれんがの損耗過程で溶融できず、マグネシア・カーボンれんがの背面側（炉外側）での隙間の生成が望めない。このため、熱膨張して押し合い圧し合いするマグネシア・カーボン耐火物が鉄皮側へ移動できず、稼動面側に発生する応力が上昇して、スポール損傷やマグネシア・カーボン耐火物の稼動面側への脱落が発生する。
一方、転炉のように高温環境で使用する溶湯容器に常用される断熱材の融点の下限値は通常１０００℃であるので、これを下限値とした。
以上のことから、断熱材１４の融点を、１０００℃以上１４００℃以下としたが、下限値を１１００℃、更には１２００℃とすることが好ましい。
【００２６】
そして、断熱材の厚みが２ｍｍ未満の場合、断熱材の厚みが薄過ぎるため、マグネシア・カーボンれんがの損耗過程で断熱材が溶融する際に、マグネシア・カーボンれんがの背面側に目標とする内幅の隙間を形成できない。このため、稼動面側に発生する応力の緩和能力を発揮できず、マグネシア・カーボンれんがの稼動面側への脱落が発生する。
一方、断熱材の厚みが１０ｍｍを超える場合、断熱材の厚みが厚過ぎるため、マグネシア・カーボンれんがの損耗過程で断熱材が溶融する際に、マグネシア・カーボンれんがの背面側に大きな空隙が形成され、マグネシア・カーボンれんがの稼動面側への脱落が発生する。
以上のことから、断熱材１４の厚みを、２ｍｍ以上１０ｍｍ以下としたが、上限値を７ｍｍ、更には５ｍｍとすることが好ましい。
【００２７】
また、断熱材の設置位置が炉壁の稼動面（マグネシア・カーボンれんがの溶鋼接触面）から０．７５×Ｔ未満の厚み位置の場合、断熱材の設置位置が稼動面に近づき過ぎて、断熱材が早期に溶融するため、断熱材を使用した効果が長期にわたって持続しない。更に、炉壁の厚み方向において、マグネシアれんがに対するマグネシア・カーボンれんがの長さが短過ぎて、マグネシア・カーボンれんがの性能を十分に発揮できない。
一方、断熱材の設置位置が炉壁の稼動面から０．９２×Ｔを超える厚み位置の場合、断熱材の設置位置が鉄皮に近づき過ぎるため、マグネシア・カーボンれんがの損耗過程で断熱材の断熱機能が消失した際に、鉄皮赤熱等のトラブルに至る恐れがある。
以上のことから、断熱材１４の設置位置を、炉壁１１の稼動面１５から０．７５×Ｔ以上０．９２×Ｔ以下の厚み位置で、かつマグネシア・カーボンれんが１０の背面１３としたが、下限値を０．８０×Ｔ、更には０．８５×Ｔとすることが好ましい。
【００２８】
上記したように、炉壁１１に断熱材１４を設置することで、マグネシア・カーボンれんが１０の炭素量を、従来よりも低い０．５質量％以上１５質量％以下にすることができる。
従来技術では、マグネシア・カーボンれんがの長手方向の温度勾配を小さくするため、熱伝導率を向上させる機能を有する炭素量を１５質量％超にする傾向があった。しかし、本発明では、マグネシア・カーボンれんがの鉄皮側に断熱材を配置するので、マグネシア・カーボンれんがに配合する炭素量によらず、長手方向の温度勾配を小さくすることができ、マグネシア・カーボンれんがの炭素量を、従来より低い１５質量％以下にすることが可能である。なお、マグネシア・カーボンれんがの炭素量は、従来の量（１５質量％超）でもよい。
これにより、酸化消失し易い炭素量を減ずることによる耐溶損性の向上が可能となる。
【００２９】
一方、炭素量の下限値を０．５質量％としたのは、マグネシア・カーボンれんがの作製時に配合する結合剤（バインダー：例えば、フェノール樹脂）が、残炭分としてれんが中に残存し、完全に除去することができないためである。
以上のことから、マグネシア・カーボンれんが１０の炭素量を、０．５質量％以上１５質量％以下としたが、マグネシア・カーボンれんがの耐溶損性の更なる向上を図るため、上限値を１３質量％とすることが好ましい。
なお、上記した断熱材は、転炉の炉壁全体にわたって設置することが好ましいが、特にスポール損傷が発生し易い領域（例えば、出鋼側）のみに、部分的に設置してもよい。
【００３０】
続いて、本発明の一実施の形態に係る溶湯容器の炉壁施工方法について、図１を参照しながら説明する。
まず、鉄皮１６の炉内側内面に、直方体のマグネシアれんが１７を、目地を介して隙間なく多数内張りする。次に、この内張りしたマグネシアれんが１７の炉内側表面に、シート状の断熱材１４を、隣り合う断熱材１４の間に隙間が生じないように貼り合わせる。そして、直方体のマグネシア・カーボンれんが１０を、マグネシアれんが１７の表面に貼り合わせた断熱材１４の炉内側表面に、隙間なく多数内張りする。このとき、マグネシア・カーボンれんが１０の長手方向を炉壁１１の厚み方向（転炉１２の径方向）に合わせる。
【００３１】
上記した断熱材１４は、炉壁１１の稼動面１５から０．７５×Ｔ以上０．９２×Ｔ以下の厚み位置で、かつマグネシア・カーボンれんが１０の背面１３に、２ｍｍ以上１０ｍｍ以下の厚み範囲で設置する。なお、断熱材１４を設置する炉壁１１の厚み位置は、マグネシアれんが１７とマグネシア・カーボンれんが１０の炉壁１１の厚み方向の長さを調整することにより設定する。
ここで、マグネシア・カーボンれんがには、炭素量が１５質量％超の従来のれんがを使用できるが、炉壁１１に断熱材１４を設置することで、炭素量が従来よりも低い０．５質量％以上１５質量％以下のれんがを使用でき、その結果、酸化消失し易い炭素量を減ずることによる耐溶損性の向上が可能となる。
【００３２】
なお、断熱材の設置対象となる転炉は、その操業条件等が、特に限定されるものではないが、稼動率が０を超え７０％以下の転炉が、本発明の効果をより顕著にする。
この転炉の稼動率は、以下の式で求められる。
転炉の稼動率（％）
＝平均製鋼時間（分／ｃｈ）×生産チャージ数（ｃｈ／月）／暦時間（分／月）×１００
なお、製鋼時間とは、鋼の製造に要する１チャージ（チャージをヒートと称する場合あり）あたりの時間であり、具体的には、スクラップ投入から、溶銑装入、吹錬、出鋼、排滓までの合計時間である。
【００３３】
ここで、転炉の稼動率が７０％超の場合、転炉の稼動率が高過ぎるため、転炉炉内の温度変動が小さく、本発明の効果が薄い。このため、転炉の稼動率の上限値を７０％としたが、６０％とすることが本発明の効果を更に高める上で好ましい。
一方、上記した理由から、転炉の稼動率が低くなるに伴い、転炉炉内の温度変動が大きくなり、本発明の効果が顕著となるため、転炉の稼動率の下限を０を超えとしたが、一般的には３０％以上である。
これにより、スポール損傷が発生する使用環境であっても、また溶湯容器内の温度変動が大きくスポール損傷が発生し易い状況でも、耐火物の長寿命化が図れる。
【実施例】
【００３４】
次に、本発明の作用効果を確認するために行った実施例について説明する。
ここでは、断熱材を設置した炉壁構造を備える転炉と、断熱材を設置しない炉壁構造を備える転炉を使用して、実機調査を行った。
具体的には、断熱材設置の炉壁構造を、転炉の鉄皮内側に、マグネシア質のパーマネントれんが（厚み：６５〜２３０ｍｍ）、断熱材、及びマグネシア・カーボン質のウェアれんが（厚み：７２０〜９９０ｍｍ）を順次設けた構造とし、一方、断熱材不設置の炉壁構造を、転炉の鉄皮内側に、マグネシア質のパーマネントれんが（厚み：１１４ｍｍ）とマグネシア・カーボン質のウェアれんが（厚み：９００ｍｍ）を順次設けた構造とした。
【００３５】
なお、断熱材には、Ｐｏｒｅｘｔｈｅｒｍ  Ｄａｍｍｓｔｏｆｆｅ  ＧｍｂＨ社製の「Ｐｏｒｅｘｔｈｅｒｍ  ＷＤＳ（登録商標）」を使用した。その材質は、ヒュームドシリカを主材とした微孔性成形体である。この断熱材は、縦１０００ｍｍ×横５００ｍｍのシート状のもので、使用にあっては、パーマネントれんがに貼り合わせ、しかも隣り合う断熱材を隙間なく配置して使用した。
また、マグネシア・カーボン質のウェアれんがには、炭素量が１３質量％のものを使用し、パーマネントれんが又は断熱材の表面に設置して使用した。
表１に、実機調査の条件と、得られた鉄皮温度及び炉壁寿命の結果を、それぞれ示す。
【００３６】
【表１】
0005494467.tif 000002
【００３７】
この表１において、炉止め時の鉄皮温度とは、ウェアれんがが最も損傷し薄くなった部位、あるいはパーマネントれんがが露出した部位における鉄皮の表面温度であり、損耗速度とは、１チャージ（ｃｈ）あたりのウェアれんがの損傷厚みである。
ここで、炉止め時の鉄皮温度は、温度が高くなり過ぎると鉄皮赤熱等のトラブルに至る恐れがあることから、５５０℃以上を不合格とした。
また、損耗速度は、使用期間の前半（稼動前半）である１〜５００チャージの１チャージあたりの平均損傷厚みと、使用期間の後半（稼動後半）である２５００〜３０００チャージの１チャージあたりの平均損傷厚みとに区別して示している。この損耗速度は、過去の実績に基づいた長寿命化の観点から、０．３０（ｍｍ／チャージ）以上を不合格とした。
【００３８】
まず、断熱材の設置位置を変更した結果について、実施例１、２と比較例１、２を用いて説明する。
この実施例１、２は、断熱材の設置位置を、それぞれ前記した適正範囲（０．７５×Ｔ〜０．９２×Ｔ）内に設定した結果であり、一方、比較例１、２は、断熱材の設置位置を、それぞれ適正範囲外に設定した結果である。
なお、断熱材の他の条件、即ち、熱伝導率（０．０２（Ｗ／（ｍ・Ｋ）））、融点（１４００℃）、及び厚み（２ｍｍ）は、それぞれ前記した適正範囲内に設定し、転炉の稼動率は７０％以下とした。
【００３９】
実施例１、２から明らかなように、断熱材の設置位置を適正範囲の下限（０．７５×Ｔ）と上限（０．９２×Ｔ）に設定することで、鉄皮温度が異常に高くなることなく、使用期間の前半及び後半においてウェアれんがの長寿命化が図れることを確認できた。
一方、比較例１では、断熱材の設置位置が炉壁の稼動面に近づき過ぎて（０．７３×Ｔ）、断熱材が早期に溶融しパーマネントれんがが露出するに至り、早期に炉止めを行わなければならず、ウェアれんがの長寿命化が図れなかった。また、比較例２では、断熱材の設置位置が鉄皮に近づき過ぎるため（０．９５×Ｔ）、ウェアれんがの損耗過程で断熱材の断熱機能が消失した際に、鉄皮温度が上昇して、鉄皮赤熱等のトラブルに至る恐れがあった。
【００４０】
次に、断熱材の熱伝導率を変更した結果について、実施例２、３と比較例３を用いて説明する。
この実施例２、３は、断熱材の熱伝導率を、それぞれ前記した適正範囲（０．０１〜０．１５（Ｗ／（ｍ・Ｋ）））内に設定した結果であり、一方、比較例３は、断熱材の熱伝導率を、適正範囲外に設定した結果である。
なお、断熱材の他の条件、即ち、設置位置（０．９２×Ｔ）、融点（１４００℃）、及び厚み（２ｍｍ）は、それぞれ前記した適正範囲内に設定し、転炉の稼動率は７０％以下とした。
【００４１】
実施例２、３から明らかなように、断熱材の熱伝導率を適正範囲内（実施例２：０．０２（Ｗ／（ｍ・Ｋ））、実施例３：０．１５（Ｗ／（ｍ・Ｋ）））に設定することで、使用期間の前半及び後半においてウェアれんがの長寿命化が図れることを確認できた。
一方、比較例３では、熱伝導率が大き過ぎたため（０．２０（Ｗ／（ｍ・Ｋ）））、使用期間の前半において、断熱材の断熱性が低下し、ウェアれんがのスポール損傷抑制効果が小さくなり、ウェアれんがの長寿命化が図れなかった。なお、使用期間の後半においては、ウェアれんがの損耗過程で断熱材が溶融する際に、ウェアれんがの背面側に目標とする内幅の隙間を形成でき、稼動面側に発生する応力の緩和能力を発揮できたため、ウェアれんがの稼動面側への脱落を抑制できた。しかし、使用期間の前半でウェアれんがの損耗速度が大きかったため、使用期間の全体では、ウェアれんがの長寿命化が図れなかった。
【００４２】
続いて、断熱材の融点を変更した結果について、実施例２と比較例４を用いて説明する。
この実施例２は、断熱材の融点を、前記した適正範囲（１０００〜１４００℃）内に設定した結果であり、一方、比較例４は、断熱材の融点を、適正範囲外に設定した結果である。
なお、断熱材の他の条件、即ち、設置位置（０．９２×Ｔ）、熱伝導率（０．０２（Ｗ／（ｍ・Ｋ）））、及び厚み（２ｍｍ）は、それぞれ前記した適正範囲内に設定し、転炉の稼動率は７０％以下とした。
実施例２から明らかなように、断熱材の融点を適正範囲内（１４００℃）に設定することで、使用期間の前半及び後半においてウェアれんがの長寿命化が図れることを確認できた。
一方、比較例４でウェアれんがが稼動面側へ脱落したのは、断熱材の融点が高過ぎて（１５００℃）、ウェアれんがの損耗過程で断熱材を溶融できず、ウェアれんがの背面側に隙間を生成できなかったためと考えられる。このため、熱膨張するウェアれんがが鉄皮側へ移動できずに稼動面側へ脱落し、長寿命化が図れなかった。
【００４３】
次に、断熱材の厚みを変更した結果について、実施例２、４と比較例５、６を用いて説明する。
この実施例２、４は、断熱材の厚みを、それぞれ前記した適正範囲（２〜１０ｍｍ）内に設定した結果であり、一方、比較例５、６は、断熱材の厚みを、それぞれ適正範囲外に設定した結果である。
なお、断熱材の他の条件、即ち、設置位置（０．９２×Ｔ）、熱伝導率（０．０２（Ｗ／（ｍ・Ｋ）））、及び融点（１４００℃）は、それぞれ前記した適正範囲内に設定し、転炉の稼動率は７０％以下とした。
【００４４】
実施例２、４から明らかなように、断熱材の厚みを適正範囲の下限（２ｍｍ）と上限（１０ｍｍ）に設定することで、使用期間の前半及び後半においてウェアれんがの長寿命化が図れることを確認できた。
一方、比較例５では、断熱材の厚みが薄過ぎるため（１ｍｍ）、ウェアれんがの損耗過程で断熱材が溶融する際に形成される隙間の内幅が狭過ぎて、稼動面側に発生する応力の緩和能力を発揮できず、ウェアれんがの稼動面側への脱落が発生した。また、比較例６では、断熱材の厚みが厚過ぎるため、断熱材が溶融する際に形成される隙間の内幅が広過ぎて、ウェアれんがの構造に緩みが生じ、ウェアれんがの稼動面側への脱落が発生した。
このため、比較例５、６のいずれも、ウェアれんがの長寿命化が図れなかった。
【００４５】
最後に、転炉の稼動率を変更した結果について、断熱材を設置した実施例２、５と断熱材を設置しなかった比較例７、８を用い、表１と図２（Ａ）、（Ｂ）を参照しながら説明する。
この実施例２、５は、断熱材の各条件、即ち設置位置（０．９２×Ｔ）、熱伝導率（０．０２（Ｗ／（ｍ・Ｋ）））、融点（１４００℃）、及び厚み（２ｍｍ）を、それぞれ前記した適正範囲内に設定している。なお、実施例２は転炉の稼動率が７０％以下の結果であり、実施例５は転炉の稼動率が７０％超の結果である。
一方、比較例７、８は、いずれも断熱材を設置しておらず、比較例７は転炉の稼動率が７０％以下の結果であり、比較例８は転炉の稼動率が７０％超の結果である。なお、比較例７、８はいずれも断熱材を用いていないため、ウェアれんがの長寿命化が図れなかった。
【００４６】
図２（Ａ）に示す転炉の稼動率が０を超え７０％以下の場合、即ち、転炉の稼動率が低くなる場合、転炉炉内の温度変動が大きくなる。このため、断熱材を設置した場合、断熱材を設置しない場合と比べて、使用期間の前半と後半のいずれも、ウェアれんがの損耗速度が０．１（ｍｍ／チャージ）以上（即ち、前半：０．１（ｍｍ／チャージ）、後半：０．１９（ｍｍ／チャージ））良好になり、断熱材によるウェアれんがの長寿命化の効果が顕著であった。
一方、図２（Ｂ）に示す転炉の稼動率が７０％超の場合、即ち、転炉の稼動率が高くなる場合、転炉炉内の温度変動が小さくなる。このため、断熱材を設置した場合、断熱材を設置しない場合と比べて、使用期間の前半と後半のいずれも、ウェアれんがの損耗速度が良好となったが、使用期間の前半については、転炉の稼動率が低い場合よりも改善代が小さかった（０．０６（ｍｍ／チャージ））。
従って、断熱材を設置した効果は、転炉の稼動率が低い場合に、より顕著になることが分かった。
【００４７】
以上のことから、本発明の溶湯容器の炉壁構造及び溶湯容器の炉壁施工方法を用いることで、スポール損傷が発生する使用環境であっても、また溶湯容器内の温度変動が大きくスポール損傷が発生し易い状況でも、耐火物の長寿命化が図れることを確認できた。
【００４８】
以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明の溶湯容器の炉壁構造及び溶湯容器の炉壁施工方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
また、前記実施の形態においては、溶湯容器である転炉について説明したが、これに限定されるものではなく、他の溶湯容器、例えば、溶銑鍋、溶鋼鍋、電気炉等でもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１０：マグネシア・カーボンれんが（マグネシア・カーボン耐火物）、１１：炉壁、１２：転炉（溶湯容器）、１３：背面、１４：断熱材、１５：稼動面、１６：鉄皮、１７：マグネシアれんが、１８：鉄皮接触面
【図１】
0005494467.tif 000003
【図２】
0005494467.tif 000004