(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
転炉の底部を覆う耐火物層内における、底吹き羽口の設置部位以外の部分に、予め穿孔用煉瓦を配置し、該転炉の使用経過後に前記穿孔用煉瓦に新たな底吹き羽口を設置するに当たり、
前記穿孔用煉瓦として、金属アルミニウム：０．５〜３質量％、金属シリコン：０．１〜１質量％および炭素：１５〜２５質量％を含有するマグネシアカーボン煉瓦を配置し、前記底部の外側から前記穿孔用煉瓦に対して、硬質セグメントを備えるコアビットにて、該コアビットの先端に給水しつつ穿孔を行って、前記穿孔用煉瓦に前記耐火物層を貫通する孔を形成し、該貫通孔に、新たな転炉底吹き羽口を挿入することを特徴とする転炉底吹き羽口の熱間設置方法。
【請求項２】
前記穿孔用煉瓦に対する穿孔は、該穿孔前の前記転炉における最後の吹錬終了から２０時間以内に行うことを特徴とする請求項１に記載の転炉底吹き羽口の熱間設置方法。
【請求項３】
前記穿孔用煉瓦の穿孔開始時の温度が５００℃以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の転炉底吹き羽口の熱間設置方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転炉底部から鋼浴にガスを吹込んで鋼浴を撹拌して精錬を促進させる、底吹き羽口を新たな底吹き羽口に切り替えるための、転炉底吹き羽口の設置方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
上吹きランスからの酸素吹錬によって鋼浴を精錬する転炉においては、転炉内に存在するスラグと鋼浴との反応界面積を増大させること、または鋼浴自体の成分偏析や温度分布などのばらつきを減少させること、によって精錬反応を効率化させるため、転炉底部に設けた底吹き羽口から鋼浴中に攪拌用ガスを吹込み、鋼浴を強攪拌することが広く行われている。また、転炉底部に設けた底吹き羽口から、攪拌用ガスのみならず、精錬用のＯ2ガスを吹き込むことも行われている。
【０００３】
しかし、底吹き羽口を使用する転炉精錬においては、底吹き羽口周囲の耐火物は他の部位の耐火物に比べて損耗速度が大きいため、底吹き羽口部以外の煉瓦厚みが十分あるにも拘わらず、炉操業を停止せざるを得ない状況となる。そこで、従来、底吹き羽口の寿命を延長するために種々の提案がなされている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、底吹き羽口以外の場所に、羽口受け煉瓦となる穿孔用煉瓦を予め設置しておき、使用中の羽口の損耗が大きくなって使用に耐えられなくなった時点で、予め設置した前記穿孔用煉瓦に転炉鉄皮外側から穿孔を行って、穿孔が貫通して形成された研削孔に新しい羽口を挿入し、転炉操業を継続する技術が開示されている。この場合、使用に耐えきれなくなった底吹き羽口は、流込み耐火材料、吹付け耐火材料あるいは溶射耐火材料などの適宜の耐火材料によって閉塞される。なお、羽口受け煉瓦とは、羽口の周囲に設置され、羽口を支持し保護する煉瓦である。
【０００５】
また、特許文献２には、損耗した羽口を抜き取り、抜き取った間隙に火炎溶射法によって耐火物を充填し、この充填部に改めて羽口挿入孔を穿孔し、形成した穿孔部に新たな羽口を挿入して羽口を交換する技術が開示されている。
さらに、特許文献３には、熱間にてＡＯＤ炉の羽口煉瓦を解体するために、硬質チップと水冷機構を備えたドリルで穿孔する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１７６７２０号公報
【特許文献２】特開昭５９−４１４１４号公報
【特許文献３】特開平４−１３８２０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１および特許文献２に開示のような、予め設置した穿孔用煉瓦や羽口受け煉瓦を転炉の外側から穿孔する場合には、穿孔方法によっては、形成した孔の形状精度が低いために必要以上に挿入する羽口との隙間が大きくなったり、穿孔用煉瓦が穿孔時の衝撃で損傷を受けるなどの不具合が発生する。これらの場合には、交換した羽口の損耗が促進され、底吹き羽口の使用期間は、想定した期間に比べて大幅に短くなってしまう。
【０００８】
特に、穿孔用煉瓦が高温である時に穿孔作業を行うと、穿孔方法によっては穿孔工具の消耗が激しく、施工費用が増大するばかりでなく、作業時間が長くなることによって転炉の不稼動時間が長くなってしまうため問題であった。このために、特許文献３に記載のように、水などの冷媒を用いて穿孔する方法も提案されているが、この方法では耐火物中の物質と水との反応や、冷却による熱衝撃によって耐火物が損傷を受けるため、穿孔した煉瓦を解体除去する場合に限られ、穿孔用煉瓦のように穿孔した後に再度内張り煉瓦として使用されるような場合には適用されていなかった。
【０００９】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、予め転炉底部の底吹き羽口の設置部位以外の部分に配置した穿孔用煉瓦を、転炉の外側から穿孔機により熱間で穿孔して形成された貫通孔に、新たな底吹き羽口を挿入して底吹き羽口を新設するに当たって、前記穿孔用煉瓦の中心部を短時間のうちに精度良く穿孔して貫通孔を形成する際に、穿孔工具の耐久性を確保しつつ、穿孔後の煉瓦の寿命を改善することを可能とする、転炉底吹き羽口の熱間設置方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するための本発明の要旨は以下のとおりである。
（１）転炉の底部を覆う耐火物層内における、底吹き羽口の設置部位以外の部分に、予め穿孔用煉瓦を配置し、該転炉の使用経過後に前記穿孔用煉瓦に新たな底吹き羽口を設置するに当たり、
前記穿孔用煉瓦として、金属アルミニウム：０．５〜３質量％、金属シリコン：０．１〜１質量％および炭素：１５〜２５質量％を含有するマグネシアカーボン煉瓦を配置し、前記底部の外側から前記穿孔用煉瓦に対して、硬質セグメントを備えるコアビットにて、該コアビットの先端に給水しつつ穿孔を行って、前記穿孔用煉瓦に前記耐火物層を貫通する孔を形成し、該貫通孔に、新たな転炉底吹き羽口を挿入することを特徴とする転炉底吹き羽口の熱間設置方法。
【００１１】
（２）前記穿孔用煉瓦に対する穿孔は、該穿孔前の前記転炉における最後の吹錬終了から２０時間以内に行うことを特徴とする前記（１）に記載の転炉底吹き羽口の熱間設置方法。
【００１２】
（３）前記穿孔用煉瓦の穿孔開始時の穿孔用ベース煉瓦の温度が５００℃以上であることを特徴とする前記（１）または（２）に記載の転炉底吹き羽口の熱間設置方法。
【００１３】
本発明によれば、転炉の使用を経て該転炉に底吹き羽口を熱間にて新設する際に、羽口受け煉瓦となる一体成形された穿孔用煉瓦を、ダイヤモンド砥粒を結合剤で固結したセグメント等の硬質セグメントを備えたコアビットにて穿孔するため、穿孔の際に周囲の煉瓦を機械的に損傷することなく、穿孔用煉瓦のほぼ中心部に目標とする穿孔方向に沿って精度良く貫通孔を形成することが可能となる。その結果、挿入した羽口の寿命は安定して長くなり、長期間のガス吹込みが実現する。
【００１４】
また、該コアビットの先端に給水しつつ穿孔するため、高温の煉瓦に対して穿孔を行ってもダイヤモンドセグメントの消耗を最小限に抑制することができ、コアビットに要する費用が削減されると共に、短時間での穿孔作業が可能となる。この際、穿孔用煉瓦として金属アルミニウム０．５〜３質量％、金属シリコン０．１〜１質量％および炭素１５〜２５質量％を含有するマグネシアカーボンンレンガを用いることから、水と煉瓦の含有物質との反応が抑制されると共に、急冷却の熱衝撃の影響による穿孔用煉瓦の損傷も抑制され、穿孔後に設置する羽口煉瓦および穿孔用煉瓦を穿孔した羽口受け煉瓦の寿命低下を防止することが可能となる。
【００１５】
さらに、穿孔用煉瓦の穿孔を、該穿孔前の該転炉の最後の吹錬を終了した後２０時間以内に行うこと、そして、穿孔用ベース煉瓦の穿孔開始時の温度を５００℃以上にすること、によって、水の影響による穿孔用煉瓦の損傷が広範囲に及んだ結果、穿孔後に設置する羽口煉瓦および穿孔用煉瓦を穿孔した羽口受け煉瓦の寿命が低下する事態を、未然に防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、穿孔用煉瓦および羽口受け煉瓦の周辺部のワーク煉瓦を傷付けたり、必要以上に研削孔が大きくなるなどの不具合を発生させることなく、かつ穿孔工具の耐久性を確保しつつ、穿孔用煉瓦の中心部を所定の穿孔方向に沿って短時間のうちに精度良く穿孔して貫通孔を形成することが可能になる。従って、穿孔後に設置する羽口煉瓦および穿孔用煉瓦を穿孔した羽口受け煉瓦の寿命低下を確実に防止し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】底吹き羽口を有する転炉の一部を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る底吹き羽口の熱間設置方法の工程を説明するための断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る底吹き羽口の熱間設置方法の穿孔工程を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
先ず、底吹き羽口を有する転炉の構造について説明する。図１は、底吹き羽口を有する転炉とその羽口部分を拡大した断面図である。
【００１９】
図１に示すように、転炉Ｃは、その外殻をなす鉄皮１０と、この鉄皮１０の内側の鉄皮１０と接触する部分に内張りされた永久煉瓦１１と、この永久煉瓦１１の内側に張られた消耗部材としてのワーク煉瓦１２とを有している。図１ではワーク煉瓦１１が１層張りであるが、２層以上の張りとしてもよい。
【００２０】
転炉Ｃの底部には、複数の底吹き羽口１が設けられている。これら複数の底吹き羽口１を介して転炉Ｃ内の鋼浴にＡｒガス、Ｎ2 ガスおよび炭酸ガスなどの攪拌用ガスが、さらには上吹きランスＬから精錬用のＯ2 ガスが、それぞれ吹込まれ、鋼浴を撹拌しつつ精錬が行われる。
【００２１】
底吹き羽口１は、転炉Ｃの底部の鉄皮１０内側に設けられる金属製の風箱２と、この風箱２から炉内に向かって上方に延びる、内径が５ｍｍ以下の複数のガス吹込用管３と、このガス吹込用管３を覆う羽口煉瓦４と、風箱２の底部に接続され、上述した攪拌用ガスを炉外から風箱２へ供給するためのガス導入管５と、を有している。ガス導入管５を介して風箱２に導入された攪拌用ガスは、風箱２内で均圧化された後に、複数のガス吹込用管３を介して鋼浴中に吹き込まれる。底吹き羽口１は、複数本のガス吹込用管３と羽口煉瓦４とを一体的にプレス成形して構成したものを用いることが好ましい。これにより、非吹錬時のガス消費量を抑制しつつ、羽口の閉塞によるガス流量低下を防止することができる。ただし、底吹き羽口１はこのような構造のものに限るものではなく、例えば１本のガス導入管とそれを覆う被覆耐火物を備えたものであっても良い。
【００２２】
この底吹き羽口１は、さらにワーク煉瓦の一部を形成する羽口ブロック煉瓦６と一体化するようにプレス成形を施され、羽口ブロック煉瓦６と一体にベース煉瓦７の上に設置される。あるいは、底吹き羽口１を、ベース煉瓦７を貫通させて、別途成形した羽口ブロック煉瓦６に嵌め込んで設置しても良く、この場合羽口ブロック煉瓦６は羽口受け煉瓦として機能する。
【００２３】
ここで、底吹き羽口１が存在しているベース煉瓦７の外側には、鉄皮１０に連続するフランジ100が設けられている。このフランジ100は、鉄皮１０の適宜位置に複数配置されるのが通例である。このフランジ100には、羽口押えフランジ蓋１３がボルト締めされる。ベース煉瓦７及び風箱２と羽口押えフランジ蓋１３との間には、羽口押え煉瓦１４を介在させる。
【００２４】
ところで、底吹き羽口１の周囲に設けられた羽口ブロック煉瓦６は、吹き込みガスによって強撹拌される鋼浴から激しい侵蝕を受け、他の部位よりも溶損速度が速く、残存厚さが急速に減少する。これに伴い底吹き羽口１の鋼浴側先端部も溶損され、底吹き羽口１の残存厚みが所定値に達すると、当該羽口からのガス吹込みを停止して、羽口を耐火物で閉塞する必要が生じる。また、これにより羽口数が減少するため、この段階で底吹き羽口を新たに熱間で設置する必要が生じる。
ここで、羽口を新設するための孔をコアビットにて穿つ際に、該コアビットの温度上昇を抑制し、かつ穿孔時の潤滑性を確保するために該コアビットを冷却するが、その際に冷間で作業を行うと、耐火煉瓦に冷却水が供給されたときに該耐火煉瓦の周囲にも冷却水が供給され、この水との反応により耐火物が損傷されるため、底吹き羽口の新設は熱間で行う必要がある。すなわち、底吹き羽口の新設を冷間で行うと、熱間の場合のように冷却水の蒸発がないことから、煉瓦相互間の目地から冷却水が浸入する結果、耐火物の損傷をまねくことになる。また、冷却に伴う炉停止時間の延長を回避し、転炉の生産性を阻害しないためにも、熱間で行う必要がある。
【００２５】
以上の技術的背景の下、羽口を新設することになり、その場合の、底吹き羽口の熱間設置方法について、以下に具体的に説明する。
すなわち、転炉操業開始時に設けた底吹き羽口とは異なる部位に、予め穿孔用煉瓦を配置し、この穿孔用煉瓦に穿孔し、この穿孔用煉瓦の貫通孔に新たな底吹き羽口を設置する、本発明の実施形態について、図２を参照して説明する。図２は、本発明の実施形態に係る底吹き羽口の熱間設置方法の工程を説明するための、羽口新設部分の断面図である。
【００２６】
新たな羽口形成部分には、ワーク煉瓦１２および永久煉瓦１１の転炉内への施工時に、予め一体成形耐火物からなる穿孔用煉瓦６ａを配置しておく。この場合に、穿孔用煉瓦６ａは、転炉外側からの穿孔作業及び羽口の取り付け作業を容易にするために、上述のフランジ100が鉄皮１０に取り付けられた箇所に配置される。
【００２７】
本実施形態では、まず、図２（ａ）に示すように、フランジ100のフランジ面を基準面としておき、長手方向を穿孔方向とする穿孔用煉瓦６ａを、予め、その長手方向すなわち穿孔方向が基準面に対して垂直となる配置とする。本実施形態では、フランジ100はフランジ面が鉄皮１０に対して平行となるように配置されているから、穿孔用煉瓦６ａの長手方向を鉄皮１０に対して垂直となる配置としても同じことである。
【００２８】
通常、転炉のワーク煉瓦１２は、図２に示すように、その長手方向が鉄皮１０に対して垂直となる方向に配置されており、また、ワーク煉瓦１２に挟まれて設置される穿孔用煉瓦６ａもその長手方向が鉄皮１０に対して垂直となる方向に設置されているが、ワーク煉瓦および穿孔用煉瓦が鉄皮１０に対して垂直に設置されていない場合には、フランジ100を、フランジ面がワーク煉瓦および穿孔用煉瓦と垂直となる方向に、予め設置しておく必要がある。この場合には、当然ではあるがフランジ面と鉄皮面とは平行にはならない。
【００２９】
次に、穿孔用煉瓦６ａの具体的な施工方法について詳述する。
まず、ボルト（図示せず）によってフランジ100とフランジ蓋１３ａとを固着しておき、押え煉瓦１４ａを、その上面が鉄皮１０の内面と略一致するようにフランジ蓋１３ａの上に設置する。次いで、穿孔用ベース煉瓦７ａを、穿孔用煉瓦６ａを設置する面がフランジ100のフランジ面と平行になるように、鉄皮１０及び押え煉瓦１４ａの上に設置する。その後、穿孔用ベース煉瓦７ａの周辺に永久煉瓦１１を配置して転炉の永久張りを構成する。
なお、永久張りから施工する場合の施工方法であるが、永久張りが施工済みであってワーク煉瓦のみ施工し直す場合は、使用済みの底吹き羽口およびワーク煉瓦を除去して、設置済みのベース煉瓦７ａを再使用することができる。この際、穿孔されたベース煉瓦７ａの穿孔された部分には、適当に成形した煉瓦を挿入してモルタル等で固定するようにすれば良い。
【００３０】
次いで、穿孔用ベース煉瓦７aの上に、フランジ100のフランジ面に対してその長手方向軸心が垂直となるように穿孔用煉瓦６ａを設置する。その後、穿孔用煉瓦６ａの周辺にワーク煉瓦１２を配置して転炉の内張りを構成する。この際、穿孔用煉瓦６ａは、羽口ブロック煉瓦６、羽口煉瓦４及び風箱２を組み合わせたものと同一形状に、成形したものを用いることが望ましい。これにより、羽口およびその周囲と穿孔用煉瓦およびその周囲との、煉瓦形状を共通化できるため、煉瓦の製造コストが低減されるだけでなく、羽口および穿孔用煉瓦の配置の自由度を増大して、配置の変更を容易にすることができる。また穿孔用煉瓦６ａには、均一な材質で一体にプレス成形されたものを用いることが望ましい。これにより、穿孔後にも内部に欠陥が生じ難い、強固な構造とすることができる。
【００３１】
上記に従って予め穿孔用煉瓦６ａの穿孔方向が基準面に垂直になる配置としたならば、次に、図２（ｂ）に示すように、鉄皮１０の外側から穿孔用煉瓦６ａに、コアビット１５によって前記基準面に垂直な方向に穿孔を行う。この工程は、使用中の底吹き羽口が損耗するなどして使用を停止した場合に、新たに底吹き羽口を熱間にて設置する必要が生じた際に行われる。
【００３２】
この工程においては、まず、転炉内の溶鋼およびスラグを排出し、適宜の角度で転炉を傾動させた状態（通常は穿孔方向が水平となるように傾動させる）で維持し、フランジ蓋１３ａ及び押え煉瓦１４ａを取り外す。その後、フランジ100と、コアビット１５が取り付けられた回転動力を有する、図示しないコアドリルの取付用フランジとを連結する。これによりコアビット１５はフランジ100の中心部と自動的に芯合わせされる。なお、フランジ100にコアドリルを連結することによって穿孔位置及び方向の精度が向上するが、穿孔機を連結できない場合には、別の方法で転炉炉体とコアドリルとを相対的に位置決めして固定出来れば、コアドリルを転炉作業床に配置しても構わない。
【００３３】
そして、フランジ100のフランジ面に垂直な方向かつフランジ100の中心に向けて、コアドリルにて回転が与えられたコアビット１５を押し進めて、穿孔用ベース煉瓦７ａ及び穿孔用煉瓦６ａに穿孔を施して貫通孔８を形成する。穿孔用ベース煉瓦７ａの代わりに、所定の大きさの孔が予め設置されたベース煉瓦７を使用し、孔に挿入された耐火物を除去して貫通孔８を形成してもよい。
【００３４】
ここで、穿孔用のコアビット１５は、先端にダイヤモンド砥粒を例えばメタルボンドの結合剤で固結したダイヤモンドセグメントや、タングステン鋼、モリブデン鋼およびバナジウム鋼の超硬合金製のセグメント等の硬質セグメント１６を備えていることが肝要であり、このコアビット１５を用いて穿孔を行うことによって、貫通孔８の周囲に機械的な衝撃力を与えることなく高速での研削を実現することができる。
すなわち、ダイヤモンドセグメントを備えるコアビットは、超硬質のダイヤモンド砥粒ビットがセグメントの円周上に存在するため、通常のドリル穿孔に比べて穿孔時に周囲の耐火煉瓦との間に隙間を生じることがなく、精度の良い穿孔が実現する。同様に、超硬合金製のセグメント、例えばタングステンカーバイド（ＷＣ）粉末をコバルトやニッケルで固結したタングステン鋼セグメントを備えるコアビットは、セグメント自体が超硬質であるため、やはり精度の良い穿孔が実現する。
【００３５】
また、コアビット１５は、一体に形成されたものでも、複数の金属管をネジで接続する方式のものでも良いが、その全長と外径の比（全長／外径）を２０以下とすることにより、コアビット１５の剛性を十分に高くすることができ、方向精度の高い穿孔が可能となる。
【００３６】
さらに、コアビット１５の先端には、図３に示すように、コアドリルの回転軸１７を介して、冷却水１８を供給するようにする。これにより高温の煉瓦に穿孔する場合でも、ダイヤモンドセグメント１６の消耗を抑制してコアビットの費用を抑制しつつ、高速で穿孔することが可能となる。また、冷却水１８は、煉瓦の研削屑を円筒状の研削溝から排出してコアビットの潤滑を確保する役割も果たす。従って、冷却水量は、研削溝の手前側のコアビットの入り口から、液状で排出される程度に状況に応じて調節するようにする。研削溝が貫通すると、冷却水は手前側ではなく炉内側に流入するようになるので、貫通を検知することもできる。
ここで、冷却水は、穿孔中に研削溝の手前側のコアビットの入り口から液状で排出されることが重要であり、液状で排出されない場合、コアビットの潤滑が不充分となり、コアビットの振動が大きくなることにより、施工精度が悪化する、おそれがある。従って、冷却水が、穿孔中に研削溝の手前側のコアビットの入口から液状で排出される程度の、供給量を確保することが好ましい。
【００３７】
所定の穿孔処理が終了した時点で、穿孔孔の状態を確認し、コアドリルをフランジ100から取り外し、図２（ｃ）に示すように、貫通孔８にガス吹込用管３ａとこの管の外周を覆う羽口煉瓦４ａとを円柱状に一体成形した新たな底吹き羽口１ａを挿入する。新たな底吹き羽口１ａは、複数本のガス吹込用管３ａと羽口煉瓦４ａとを一体的にプレス成形して構成したものを用いることが好ましい。これにより、非吹錬時のガス消費量を抑制しつつ、羽口の閉塞によるガス流量低下を防止することができる。ただし、底吹き羽口はこのような構造のものに限るものではなく、例えば１本のガス導入管とそれを覆う被覆耐火物を備えたものであっても良い。
【００３８】
ここで、貫通孔８の内側面と新たな底吹き羽口１ａの外側面の隙間は２ｍｍ以下、より望ましくは１ｍｍ以下とする。すなわち、この隙間が２ｍｍより大きくなると、新たな底吹き羽口の損耗速度が増大する問題がある。前記のような穿孔方法を採用することにより、高い穿孔精度が確保され、隙間を１ｍｍ程度以下に制御することが可能である。新たな底吹き羽口１ａを貫通孔８に挿入する際には、外側面に耐火モルタルを塗るようにする。これにより、前記隙間に耐火モルタルがある程度充填され、隙間に起因する新たな底吹き羽口の耐用性の劣化は見られない。作業時間等の条件が許容できれば、新たな底吹き羽口１ａを挿入した後に隙間にモルタルを圧入するようにしても良い。
【００３９】
新たな底吹き羽口１ａの挿入後、図２（ｄ）に示すように、ガス導入管５を通して、羽口押え煉瓦１４を挿入した後、羽口押えフランジ蓋１３と炉底フランジ100を図示しないボルトで固着する。なお、コアドリルを連結するためのネジ孔等の部材が何らかの損傷を受けた場合に交換を容易にするため、さらに中間フランジを介して、コアドリルあるいはフランジ蓋１３ａをフランジ100に連結するようにしても良い。
その後、ガス導入管５を、図示しないガス供給設備からの配管に接続して、新たな底吹き羽口１ａからのガス吹込みを可能とする。さらに、新たな底吹き羽口１ａも含めて炉全体のワークレンガを、炉内にコークスを投入すると共に上吹き酸素を供給するなどして、数時間かけて予熱した後、転炉としての溶鋼の精錬処理に供する。
【００４０】
また、穿孔用煉瓦６ａは、炭素１５〜２５質量％を含有するマグネシアカーボンレンガであって、さらに金属アルミニウム０．５〜３質量％および金属シリコン０．１〜１質量％を含有するものを用いる必要がある。すなわち、炭素含有量が１５質量％未満では、耐熱衝撃性が低下して、穿孔時の冷却水１８により急冷される部分が損傷を受けるため、新たな底吹き羽口１ａの損耗速度が増大する。一方、炭素含有量が２５質量％を超えると、耐酸化性が低下するとともに、溶鉄による侵食速度も増大する。炭素源としては、各種黒鉛の他、カーボンブラック、ピッチなどが使用できる。
【００４１】
また、金属アルミニウム含有量が０．５質量％未満では、高温強度が低下するため、穿孔用煉瓦６ａおよび新たな底吹き羽口１ａの損耗速度が増大する。一方、金属アルミニウム量が３質量％を超えると、損耗速度の低減に効果的でなく、また炭化アルミニウム生成量が過大になることから穿孔時の冷却水１８との反応による損傷を受け易くなり、新たな底吹き羽口１ａの損耗速度が増大する。従って、金属アルミニウム含有量は０．５〜３質量％とする。金属アルミニウム源としては、金属アルミニウム粉末の他、後述するＡｌ−Ｓｉ合金粉末も使用できる。
【００４２】
金属シリコンを金属アルミニウムと共に添加すると、生成する炭化物（Ａｌ４ＳｉＣ４）の水との反応性が、炭化アルミニウム（Ａｌ４Ｃ３）に比べて低下するため、穿孔時の冷却水１８との反応による穿孔用煉瓦６ａの損傷を抑制することができる。この金属シリコン含有量が０．１質量％未満では、炭化アルミニウム生成の抑制効果が十分でないため、穿孔時の冷却水１８との反応の影響による新たな底吹き羽口１ａの損耗速度増大を十分に抑制できない。一方、金属シリコン含有量を１質量％より増やしてもさらに損耗抑制効果が向上する訳ではなく、むしろ耐食性が低下する傾向がある。従って、金属シリコン含有量は０．１〜１質量％とする。金属シリコン源としては、金属シリコン粉末の他、Ａｌ−Ｓｉ合金粉末の形態で、同じ質量のシリコンを添加してもほぼ同様の効果が得られる。
【００４３】
また、金属シリコン含有量と金属アルミニウム含有量の質量比（金属シリコン質量／金属アルミニウム質量）は、０．１〜０．４の範囲とすることが望ましい。なぜなら、０．１未満では、穿孔時の冷却水１８との反応の影響による新たな底吹き羽口１ａの損耗速度増大を十分に抑制できない。一方、０．４よりも大きくしてもさらに損耗抑制効果が向上する訳ではなく、むしろ耐食性が低下する傾向があるからである。
【００４４】
なお、穿孔用煉瓦６ａの上記成分以外の成分として、ホウ素などを添加することができ、残部はマグネシアである。
【００４５】
前記穿孔用煉瓦の穿孔は、煉瓦の温度が低下してから実施すると、穿孔時の冷却水１８による影響範囲が拡大して新たな底吹き羽口１ａの損耗速度が増大する、おそれがある。このため、穿孔前の最後の転炉吹錬を終了した後、できるだけ早く実施することが望ましく、遅くとも２０時間以内に行うようにすることが望ましい。なぜなら、２０時間を超えると、煉瓦が冷却されるとともに熱膨張が収まり、施工周辺の目地開きが発生してビット冷却用の水が穿孔範囲外へ流出することによって、炉体の煉瓦が損傷される、おそれがあるためである。
【００４６】
また、穿孔用煉瓦の温度条件としては、穿孔用ベース煉瓦の平均温度が５００℃以上であるうちに穿孔を開始することが望ましい。なぜなら、５００℃未満になると、ビット冷却用の水が穿孔範囲以外へ流入し、炉体の煉瓦が損傷される、おそれがあるためである。
通常は、数本の底吹き羽口を新たに設置する場合でも、最後の転炉吹錬終了から６時間程度以内で穿孔作業を実施でき、穿孔用煉瓦の平均温度も６５０℃以上で穿孔を開始することができる。
【００４７】
このようにして、穿孔用煉瓦６ａや周辺のワーク煉瓦１２を傷付けたり、又必要以上に貫通孔８が大きくなるなどの不具合を発生させることなく、穿孔用煉瓦６ａの中心部に所定の穿孔方向に沿って短時間のうちに穿孔して貫通孔８を形成すれば、底吹き羽口を熱間にて確実に設置することができる。その結果、新しい底吹き羽口の損耗速度が転炉稼動時から使用していた底吹き羽口の損耗速度と同等となり、炉体寿命末期まで適切な底吹き羽口数を確保されるため、転炉の精錬反応が炉体寿命末期まで効率化され、鉄歩留まりの向上および合金鉄原単位の低減など、転炉生産性の向上が達成される。
【００４８】
なお、本発明は上記したところに限定されるものではなく種々の変更が可能である。例えば、ベース煉瓦７を設置しているが、ベース煉瓦７を設置せず、羽口受け煉瓦となる穿孔用煉瓦６ａをフランジ蓋１３と接触させて配置してもよく、また、複数層のワーク煉瓦１２を配置してもよい。さらに、ＡｒガスやＮ2 ガスなどの攪拌用ガスを吹込むための複数の金属細管を集合させた底吹き羽口の例について説明したが、これには限定されず、単管の羽口やＯ2 ガスと冷却用ガスを吹込むための２重管羽口の場合にも適用可能である。単管羽口の場合には、これを被覆する羽口煉瓦とともに貫通孔８に挿入して、新たな底吹き羽口を形成することが望ましいが、２重管羽口の場合には、２重管を直接貫通孔８に挿入し、隙間に耐火モルタルを充填することが望ましい。これにより強冷却される２重管外面の先端付近の羽口煉瓦に発生する熱応力を緩和して、羽口寿命を向上することができる。
【実施例】
【００４９】
本発明に係る転炉底吹き羽口の熱間設置方法について、３５０ｔ規模の転炉において実施して種々の評価を行った。高炉から出銑した溶銑と溶銑に対して１０質量％程度のスクラップを転炉に装入して、図１に示した底吹き羽口６個からアルゴンガスまたは窒素ガスを０．０５〜０．１５Ｎｍ３／ｍｉｎ・ｔで吹込みながら、脱炭吹錬を繰り返し行った。その際、レーザープロフィール測定装置を用いて、数百チャージの吹錬回数を挟んで間欠的に各羽口の残厚を測定し、損耗速度を評価するとともに、羽口の寿命判定を行った。
【００５０】
そして、羽口の残厚が所定値（パーマネント煉瓦の表面から１００ｍｍ）に達したならば、羽口の使用を停止して損耗部位を不定形耐火物で補修するとともに、上述した図２および３に示したところの、本発明の底吹き羽口の熱間設置方法に従って、予め炉底に設置しておいた６個の穿孔用煉瓦６ａに新たな底吹き羽口を設置した。すなわち、羽口を使用停止して準備作業を行った後、直前の最終吹錬終了後２〜３時間で穿孔を開始した。その時点での穿孔用煉瓦の平均温度は、表面温度の測定値と伝熱計算の結果によれば、何れの場合にも７００℃以上であった。穿孔用煉瓦は、材質の異なる数種類の穿孔用煉瓦を用意した。
【００５１】
次いで、６箇所の羽口を熱間で設置した後、炉内にコークスを投入し、酸素を上吹きして炉内の予熱を行い、その後前記と同様にして脱炭吹錬を繰り返し行った。表１に、用いた穿孔用煉瓦の組成と熱間で設置した羽口の損耗速度を示す。また参考例として、初期に設置した羽口の羽口ブロック煉瓦６の組成と、初期に設置した羽口の損耗速度についても併記した。
【００５２】
発明例と参考例とを比較すると、本発明の方法により熱間で設置した羽口の損耗速度は、初期に設置した羽口の損耗速度と同等であることが判る。一方、金属シリコンを含まない穿孔用煉瓦を用いた比較例１では、発明例に比べて損耗速度が大幅に増大している。
ここで、比較例１と参考例２との比較から、この材質では熱間で設置した羽口の損耗速度が、初期に設置した羽口の損耗速度に比べて大幅に増大しているが、このことは、この煉瓦材質は穿孔時の冷却水の影響で損傷し易いことを示している。参考例３は、冷却水の影響を受け難い、金属アルミニウム含有量を低減した材質の例であるが、高温強度が低下するため、初期に設置した羽口においても損耗速度が大きい。
ちなみに、発明例において金属Ｓｉ／金属Ａｌが０．１〜０．４である発明例１〜３並びに同５〜８は、発明例４と比較して羽口の損耗速度が小さい。
【００５３】
また、穿孔用煉瓦の炭素量が低い比較例２、金属Al量の低い比較例３、そして金属Al量の多い比較例４はいずれも、損耗速度が上昇した。さらに、金属Si量の多い比較例５は、熱間強度が低いために損耗速度が上昇した。
さらに、給水を行わずに施工を行った比較例６では、穿孔時にビットの振動が大きくなり、穿孔した貫通孔と新たに設置した羽口煉瓦との隙間が大きくなり、損耗速度が上昇した。コアビットのセグメントに炭素鋼を用いた比較例７は穿孔時に周囲耐火煉瓦に隙間が生じたため羽口の損耗速度が上昇した。また、比較例８では羽口設置後、新たに設置した羽口周囲の煉瓦の損耗速度が大きくなり、羽口の損耗速度も上昇した。            
【００５４】
以上に示したように、本発明の底吹き羽口の熱間設置方法によれば、水冷によって穿孔工具の耐久性を確保しつつ、穿孔用煉瓦の中心部を所定の穿孔方向に沿って短時間のうちに精度良く穿孔して貫通孔を形成すると共に、穿孔後に設置する羽口煉瓦および穿孔用煉瓦を穿孔した羽口受け煉瓦の寿命が低下することを防止できる。上記の説明では、６本の底吹き羽口を一度に全て切替える場合について示したが、本発明の方法では比較的短時間で羽口を設置できるので、羽口の損耗状況に応じて、１度に１本ずつの羽口を追加して設置する方法であっても良い。
【００５５】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明によれば、穿孔用煉瓦および周辺部のワーク煉瓦に損傷を与えることなく、穿孔用煉瓦の中心部に所定の穿孔方向に沿って短時間のうちに貫通孔を穿孔して底吹き羽口を熱間で設置することが可能となり、熱間で設置した羽口の寿命低下も防止できる。その結果、耐火物費用を低減しつつ転炉の稼動率を向上できるとともに、底吹き羽口を転炉の稼動期間全体にわたって健全に保つことができるため、転炉生産性の向上や鉄歩留まりの向上など産業上の利用価値が高い。
【符号の説明】
【００５７】
１ 底吹き羽口
１ａ 熱間設置用底吹き羽口
２  風箱
２ａ 熱間設置用底吹き羽口の風箱
３ ガス吹込用管
４ 羽口煉瓦
５ ガス導入管
６ 羽口ブロック煉瓦
６ａ 穿孔用煉瓦
７ ベース煉瓦
７ａ 穿孔用ベース煉瓦
８ 穿孔用煉瓦に形成した貫通孔
１０ 鉄皮
100 フランジ
１１ 永久煉瓦
１２ ワーク煉瓦
１３ 羽口押えフランジ蓋
１３ａ フランジ蓋
１４ 羽口押え煉瓦
１４ａ  押え煉瓦
１５ コアビット
１６ ダイヤモンドセグメント
１７ コアドリル回転軸
１８ 冷却水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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