(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
れんがと不定形耐火物を用いた施工体により形成された混銑車の多層耐火ライニング構造において、
鉄皮側から、熱伝導率が０．５〜２．５Ｋｃａｌ／ｍｈ℃の本パーマれんがと、熱伝導率が５〜２０Ｋｃａｌ／ｍｈ℃の準パーマれんがの順に形成し、さらに、溶湯と接する稼働面部を前記準パーマれんがの熱伝導率を越えない熱伝導率を有する不定形耐火物によって形成し、
前記本パーマれんがをアルミナ・シリカ系とし、準パーマれんがをアルミナ・炭化珪素・カーボン質としたことを特徴とする混銑車の多層耐火ライニング構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶銑の運搬あるいは予備処理等に使用する混銑車のライニング構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、混銑車の稼働面側に使用されるウエアー材としては、耐食性、耐酸化性、耐スポーリング性、容積安定性などの観点から特公昭６０−４８４６７号公報や特公昭６１−８８２号公報に開示されたアルミナ・炭化珪素・カーボンれんががあり、また、炉壁形成れんがとしては、特公昭６０−３３６７１号公報に開示されているように、カーボン含有体の炉内面を形成する側とは反対側の面にカーボン体より低熱伝導性を有する耐酸化性被覆層を設けたカーボン主体のれんがも知られている。また、これられんが施工に際してのスコアーラインや膨張代の設定によって亀裂の幅や発生位置の制御についての改善効果があることが認められているが、まだ局部的な損耗が生ずることには変わりない。
【０００３】
一方では、施工の単純化、施工工数の短縮によるウエアー材の低コスト化を目的として、実開昭６１−７９１９８号、特開平３−１０２１９０号等に開示されたように、不定形耐火物による内張り施工が実施されるようになった。
【０００４】
しかし、不定形耐火物の使用による混銑車の内張りは、形状が魚雷型であることによる形状の特異性と大型であるということから、乾燥時の脱水による収縮や、稼働時の熱サイクルに伴う熱応力の上昇によって、稼働面から背面側に向けて稼働面と垂直な亀裂が生じやすくなる。さらには、その亀裂が、その発生位置やその幅の規則性に乏しく、不定形耐火物と接するパーマれんがまで伸長し、それが、亀裂からの局部的損耗への発展や、溶銑が侵入してしまうという問題がある。
【０００５】
この亀裂発生の抑制策としては、不定形耐火物の低水分化施工による乾燥収縮の抑制が考えられるが、１０ｍ以上もある長さの混銑車の場合には、乾燥収縮による亀裂発生を防止することは困難であり、また、施工体の緻密化による乾燥時の爆裂が生じやすくなる。
【０００６】
さらに、一体施工体の不定形耐火物においては、構造的スポールや酸化により稼働面と平行に亀裂が生じ、パーマれんがから剥離する問題もある。
【０００７】
また、稼働時においても、混銑車は異型であるために、熱応力が一部に集中しやすく、引っ張り強度に劣る不定形耐火物に対して、その内部応力に耐える得る強度を持たせることは難しい。そこで、溶融シリカやムライト等低膨張性原料や熱間で軟化変形しやすいロー石原料やガラス粉等を使用することによって、効果的に内部熱応力の上昇を抑えることが考えられるが、亀裂の防止には不十分であり、その上、耐食性の低下がみられる。
【０００８】
このように、不定形耐火物が、れんがに匹敵する耐食性、耐酸化性、耐スポール性、容積安定性、耐アブレージョン性等を備えていても、構造的要因による亀裂が生じ易い。その上、その亀裂からくる局部的損耗や溶銑侵入が、ウエアー材のどの位置まで進んでいるかの確認と寿命判断が困難であるために過度の補修を必要とし、ウエアー材の残厚に余裕がある状態においても、張り替えを行うことを余儀なくされていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、不定形耐火物が特徴として有する有する施工が簡単であり、施工工数が少ない等の利点を生かした上に、ウエアー材の損耗状態と耐用寿命の判断が容易で安全性が保たれ、過度の補修や巻替え作業を減少できる混銑車の耐火ライニング構造を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、不定形耐火物と接するパーマれんがを多層にし、これを熱伝導性の点から規定することにより、パーマライニングの信頼性を向上させ、ウエアー材の寿命見極める判断を容易にする混銑車の構造としたものである。
【００１１】
すなわち、本発明は、れんがと不定形耐火物を用いた施工体により形成された混銑車の多層耐火ライニング構造において、鉄皮側から、熱伝導率が０．５〜２．５Ｋｃａｌ／ｍｈ℃の本パーマれんがと、熱伝導率が５〜２０Ｋｃａｌ／ｍｈ℃の準パーマれんがの順に形成し、さらに、溶湯と接する稼働面部を前記準パーマれんがの熱伝導率を越えない熱伝導率を有する不定形耐火物によって形成し、前記本パーマれんがをアルミナ・シリカ系とし、準パーマれんがをアルミナ・炭化珪素・カーボン質としたことを特徴とする。
【００１２】
なお、本発明においては、永久内張り（パーマネントライニング）れんが全体のことを「パーマれんが」と称し、この「パーマれんが」を熱伝導率と配設部分により「本パーマれんが」と「準パーマれんが」に区分し、さらに、稼働面部の内張り材を「ウエアー材」と称する。
【００１３】
本発明のライニング構造は、全体構造としても、また、局部的な構造としても、いずれに対しても適用できる。
【００１４】
このように、パーマれんがを熱伝導率で本パーマれんがと準パーマれんがに分けて複数層にすることで、れんが自体の軽量化が可能となり、これによって、築造作業が容易になる。また、溶湯と接する稼働面部を形成する不定形耐火物の熱伝導率をパーマれんがとの関係で規定することによってパーマ部への溶銑の侵入による弊害を抑制でき混銑車としての保全が容易になる。
【００１５】
本パーマれんがの熱伝導率２．５Ｋｃａｌ／ｍｈ°Ｃより高い場合は、耐火ライニングの断熱性が極めて低くなることから、搬送する溶銑の温度低下や鉄皮温度上昇による鉄皮の変形問題が生じ、０．５Ｋｃａｌ／ｍｈ°Ｃより低い場合は、本パーマれんがの耐食性や圧縮或いは曲げ強度が弱くなり、パーマライニングの信頼性が低くなる。
【００１６】
さらに、準パーマれんがの熱伝導率を５〜２０Ｋｃａｌ／ｍｈ°Ｃと規定することによって、不定形耐火物内の温度勾配を小さくでき、不定形耐火物の熱サイクルによる亀裂の発生を抑えることができる。
【００１７】
不定形耐火物の熱伝導率が準パーマれんがよりも高い場合、もしくは準パーマれんがの熱伝導率が５Ｋｃａｌ／ｍｈ°Ｃより低い場合は、不定形耐火物と準パーマれんがの界面温度が高くなり、不定形耐火物に生じる亀裂からの溶銑の侵入があると、不定形耐火物と準パーマれんがの接触部や目地に地金が回り、ウエアー材が脱落するような大きな影響がある。
【００１８】
また、準パーマれんがの熱伝導率が２０Ｋｃａｌ／ｍｈ°Ｃより高い場合は、不定形耐火物の温度勾配が大きくなりすぎるため、不定形耐火物の熱サイクルによる亀裂の発生が激しくなる。
【００１９】
溶湯と接する稼働面部を形成する不定形耐火物から見ると、その熱伝導率を前記準パーマれんがの熱伝導率を越えない熱伝導率に規定し、不定形耐火物より高い熱伝導率を有するパーマれんがを準パーマれんがとして不定形耐火物と接置させることで、不定形耐火物とパーマれんがの界面温度が低下し、不定形耐火物に生じる亀裂からの溶銑の侵入があっても、不定形耐火物に生じる亀裂からの溶銑の侵入が深部まで到達しがたく不定形耐火物とパーマれんがの接触部や目地等に地金が廻ることがなく、パーマれんがや鉄皮への溶銑の侵入を防ぎ、ウエアー材の脱落を防ぐことができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明に使用する前記熱伝導率を有する本パーマれんがとしては、焼成れんが、不焼成れんがを問わずアルミナ・シリカ系れんがを適用でき、また、耐スポール性や耐食性向上のための酸化物系耐火骨材として、アルミナ、シリカ系骨材以外にジルコニア、マグネシア、スピネル等の耐火原料を、さらに、耐酸化性や強度付与剤として各種金属粉、硼化物、窒化物、ガラス粉末等を含有させることができる。
【００２１】
また、準パーマれんがにおいては、熱伝導率を前記の特定範囲内にするためには、焼成れんが、不焼成れんがを問わず、カーボンを含有せしめたアルミナ・炭化珪素・カーボン質れんがを適用し、また、耐スポール性や耐食性向上のための酸化物系耐火骨材としては、アルミナ、シリカ系骨材以外にジルコニア、マグネシア、スピネル等の耐火原料を、更に、耐酸化性や強度付与剤として各種金属粉、硼化物、窒化物、ガラス粉末等を含有させる。
【００２２】
さらに、不定形耐火物は、準パーマれんがの熱伝導率である５〜２０Ｋｃａｌ／ｍｈ°Ｃを越えない範囲に合わせて、原料、添加剤の配合を調整したものが使用でき、結合形態で、圧送、圧入、流し込みの施工に適用できるものであればとくに制約はない。不定形耐火物の熱伝導率を、準パーマれんがの熱伝導率である５〜２０Ｋｃａｌ／ｍｈ°Ｃを越えない範囲に調整することによって、準パーマれんがが露出した後も、その耐火ライニングの信頼性が高く、過度の補修やウエアー材の残厚に余裕がある状態での巻替えを必要としない。
【００２３】
準パーマれんがとして水に対して濡れにくい炭化珪素、カーボンを含有せしめることによって、不定形耐火物の施工時、パーマれんがの吸水による流動性の低下が抑制され、充填性が改善されるとともに、不定形耐火物の準パーマれんが境界部付近、すなわち、不定形耐火物側の脆弱な組織の形成が抑制され、不定形耐火物の組織を稼働面から背面まで強固かつ均一にすることができる。
【００２４】
また、パーマれんがを構成する本パーマれんがと準パーマれんがの何れか一方或いは各々を多層に設けることことによってその耐用性や信頼性をより高めることも可能である。
【００２５】
各パーマれんが間に使用される目地材についての制約はとくにないが、パーマれんがと類似した材質を使用することが熱勾配を大きくしないという点から好ましい。
【００２６】
さらに、パーマれんがと鉄皮間には鉄皮温度の上昇を抑制したり、搬送する溶銑の温度低下を防止するため断熱材を配置することもできる。
【００２７】
【実施例】
本発明のライニング構造を実施した混銑車の概略図を示す図１において、外側から１は鉄皮、２は本パーマれんが、３は準パーマれんがであり、パーマれんがの炉内面全体に不定形耐火物のウエアー材４を施した例である。
【００２８】
図２は、具体的な構造として、鉄皮１と本パーマれんが２、及び本パーマれんが２と準パーマれんが３の間は目地材５により接合され、準パーマれんが３はウエアー材４の不定形耐火物と直に接してライニングされた実施例を示す。図中６はウエアー材４の溶銑と接する炉内面側である。
【００２９】
図３は、パーマれんがを３層とし、その中、本パーマれんがを２１と２２の２層に分け、準パーマれんが３を１層とすることで、準パーマれんが３が完全に消耗されるまで使用することが可能となり、また、鉄皮１と接触する本パーマれんが２２を繰り返し使用可能な構造としたものである。
【００３０】
図４は、ウエアー材４である不定形耐火物から伝わる準パーマれんがの熱伝導が３１と３２の２層となっているため段階的に本パーマれんが２に到達するが、熱伝導率の高い準パーマれんが３の層が他のライニング層より厚くなるため鉄皮１への熱が高くなることも考えて、本パーマれんが２と鉄皮１の間に断熱材７として断熱キャスタブルを配設した構造である。断熱材７としては、断熱キャスタブル以外に公知の断熱ボード、断熱シート、断熱モルタル等も使用できる。
【００３１】
図５は、パーマれんがの配列は図２の実施例と同様であるが、熱によるライニング材の膨張を吸収し鉄皮１の歪を予防するため、ウエアー材４と準パーマれんが３の間に膨張吸収材８のセラミックウールを配設した構造を示す。
【００３２】
次に、表１は、本発明のライニング構造に適用した、ウエアー材４の不定形耐火物についての材質例を示す。
【００３３】
【表１】
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表２は、本発明のラィニング構造に適用したパーマれんがと比較品の品質例を示す。
【００３４】
【表２】
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表３は、ライニング構造に使用したパーマれんがの形状を示す。
【００３５】
【表３】
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前記の表１と表２においては、不定形耐火物とパーマれんがそれぞれの耐火物の特性を併せて示す。表中の耐食性試験は、回転侵食法にて、高炉スラグを用い１５００°Ｃ×５ｈの条件で行った。本発明のパーマれんがの熱伝導率である０．５Ｋｃａｌ／ｍｈ°Ｃより低い場合（表２・Ｐ５）は、耐食性、圧縮或いは曲げ強度が著しく低いことから、パーマれんがの信頼性が得られない。
【００３６】
表１、２に示す耐火物を用いて、図２〜図５に示すライニング構造を形成し、その実施例を表４に、また、比較例を表５に示す。
【００３７】
【表４】
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【表５】
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それぞれの混銑車ライニング構造について、ウエアー材４である不定形耐火物の巻替え修理における耐火物原単位（耐火物総使用量／混銑車総溶銑搬送トン数）の確認を行った。
【００３８】
表４、表５中に、不定形耐火物原単位指数と溶銑温度低下指数を示す。それぞれについて、実施例１を１００とし、数値が小さい程、耐火物の使用量が少なく、また、溶銑温度の低下が小さい。つまり、それぞれの指数は、小さい程優れていることを示す。
【００３９】
本発明の表４における実施例１〜７は、ウエアー材４である不定形耐火物の残存厚がなくなるまで使用でき、且つ搬送する溶銑の温度の低下を抑制できる優れたライニング構造を示している。比較例１、２は、従来から用いられていたライニング構造であり、比較例３〜７は、パーマれんがの熱伝導率が逸脱した例を示す。この様に、ライニング楕造が特許請求の範囲から逸脱している場合は、搬送する総溶銑量に対する不定形耐火物の使用量が高いか、若しくは溶銑温度が低下しやすくなることか判る。
【００４０】
【発明の効果】
本発明の混銑車のライニング構造によって以下の効果を奏する。
【００４１】
（１）  ウエアー材として使用する不定形耐火物施工の利点を生かして、ウエアー材の損耗状態と耐用寿命の判断を容易にし、過度の補修や巻替え作業の減少と安全性に優れている。
【００４２】
（２）    パーマれんが層を複数にすることで、ウエアー材の性能を十分に生かし、安全性に優れる耐火ライニング構造であることから、混銑車本来の使命である、搬送する溶銑の温度低下を損なうことなくライニングされた不定形耐火物原単位を減少させ、耐久性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のライニング構造を適用した混銑車の概略図である。
【図２】  鉄皮側から本パーマれんが、準パーマれんがからなるの２層のパーマれんがと、炉内側を不定形耐火物の順で配設した構造図である。
【図３】  不定形耐火物のウエアーライニング部を薄くし、パーマれんがは３層での鉄皮に近い本パーマれんがを２層にした構造図である。
【図４】  図３同様で、パーマれんが３層の内準パーマれんがを２層とし、本パーマれんがと鉄皮の間に断熱層を配設した構造図である。
【図５】  鉄皮からパーマれんがを本パーマれんが、準パーマれんがの２層で、準パーマれんがと不定形耐火物の間に膨張代を設けた構造図である。
【符号の説明】
１  鉄皮
２  本パーマれんが
３  準パーマれんが
４  ウエアーライニング材
５  目地材
６  炉内面
７  断熱キャスタブル
８  セラミックウール
【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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