(57)【要約】【課題】ベッセル内耐火物の耐用寿命を延ばす横吹き精錬炉の操業方法を提供する。【解決手段】出鋼側と対向する炉壁に横吹き羽口２０が略水平に設けられたＡＯＤ炉１０において、該横吹き羽口２０から溶鋼中に精錬用ガスを吹き込むことにより吹錬を行なうに際し、前記ＡＯＤ炉１０の本体であるベッセル１２の縦軸線Ｐを、鉛直線Ｓに対して横吹き羽口２０が上向きとなるように傾ける。上向きとなった横吹き羽口２０から溶鋼中へは、該横吹き羽口２０の上方の内張レンガ１８から離間する方向へガスが吹き込まれる。これにより、横吹き羽口２０上方の内張レンガ１８近傍での溶鋼撹拌は少なくなり、該内張レンガ１８の溶損は抑制される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外殻（１４）に内張した耐火物（１６，１８）からなる炉壁の下部に横吹き羽口（２０）が略水平、かつ周方向に偏在して設けられたベッセル（１２）を備えた横吹き精錬炉（１０）を使用し、前記横吹き羽口（２０）から前記ベッセル（１２）内の溶鋼中に精錬用ガスを吹き込んで操業を行なうに際し、
前記横吹き羽口（２０）が所要角度だけ上向きとなるよう前記ベッセル（１２）の傾斜姿勢を保持して操業するようにした
ことを特徴とする横吹き精錬炉の操業方法。
【請求項２】
前記ベッセル（１２）の傾斜姿勢は、該ベッセル（１２）の縦軸線（Ｐ）が鉛直線（Ｓ）に対する角度（θ）を０°＜θ≦１０°の範囲に設定している請求項１記載の横吹き精錬炉の操業方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、横吹き精錬炉の操業方法に関し、更に詳細には、炉壁に略水平に設けられた横吹き羽口から溶鋼中に精錬用ガスを吹き込む吹錬により脱炭、還元、成分調整等を行なう横吹き精錬炉の操業方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、鋼中の非金属介在物やガス成分を著しく低減させた、清浄度の高い製品を求めるユーザの品質要求が厳しくなってきたことにより、転炉、電気炉によって生産されている所謂高級鋼、低合金鋼、特殊鋼は、何らかの形で真空精錬、もしくはそれに代わる炉外精錬工程で処理されている。例えば、真空精錬と炉外製錬工程を組み合わせたステンレス鋼の精錬方法として、ＡＯＤ精錬法がある。このＡＯＤ精錬法は、転炉や電炉等で溶解された溶鋼を、移送鍋により横吹き精錬炉の一種であるＡＯＤ炉（アルゴン酸素脱炭炉）に移し、ベッセル内を真空排気装置により減圧しながら、酸素ガスと共に不活性ガス（Ａｒ、Ｎ２）等の精錬用ガスを溶鋼中に吹き込む吹錬により、Ｃｒの酸化損失を抑えながら、脱炭、還元、成分調整等を行なうものである。
【０００３】
前記ＡＯＤ炉では、図４または図５に示すように、炉１０の本体であるベッセル１２が支持体１１，１１を介して傾動可能に支持され、その縦軸線Ｐを鉛直に立てて、材料や添加物の装入や溶鋼を取鍋等に出鋼するための出鋼口１２ａが真上を向く鉛直姿勢で吹錬される。また、精錬の完了した溶鋼の出鋼に際しては、モータ等の傾動装置（図示せず）で前記ベッセル１２を支持体１１，１１を支点として傾動させることで、前記出鋼口１２ａから溶鋼を取鍋等へ出鋼するようになっている。前記ベッセル１２は、鋼板からなる外殻１４と、該外殻１４の内側に２重に張られた耐火物１６，１８とで構成される。また、前記ベッセル１２の炉壁には、図５に示すように、出鋼する際に下側となる出鋼側とは反対側に偏った部分（図面上では下側）の底部近傍に複数の横吹き羽口２０が周方向に離間して設けられている。なお、前記横吹き羽口２０は、ベッセル１２の縦軸線Ｐと直交する略水平姿勢で、外殻１４および耐火物１６，１８を貫通して溶鋼中に開口している。そして、各横吹き羽口２０から、酸素ガス、アルゴンガス，窒素ガス等の精錬用ガスをベッセル１２内の溶鋼中に吹き込んで、溶鋼を激しく撹拌するよう構成されている。
【０００４】
前記耐火物は、外殻１４側に臨む永久張レンガ１６と溶鋼に接する内張レンガ１８とから構成され、所要の大きさのブロック状に形成された各レンガ１６，１８を積み重ねて構築（築炉）されている。前記永久張レンガ１６としては、焼成マグネシアレンガ等が用いられ、また内張レンガ１８としては、マグクロ質ダイレクトボンドレンガやドロマイトレンガ等が用いられる。そして、前記内張レンガ１８は、吹錬中の溶鋼やスラグの激しい撹拌、ダストおよびガスの大量発生、急激な温度変化等、かなり過酷な条件の下に使用される。
【０００５】
前記内張レンガ１８は、操業を繰り返すと、様々な要因で溶損していく。この内張レンガ１８の溶損の要因としては、炉壁の底部近傍に設けられた横吹き羽口２０より大量に吹き込まれる精錬用ガスと溶鋼成分の反応熱による溶鋼温度の高温化およびガス流や溶鋼流による内張レンガ１８の表面に対する摩擦現象等に起因する機械的摩擦がある。また、吹錬終了時から次の吹錬の間に内張レンガ１８の表面温度が低下することに起因する熱応力による亀裂あるいは剥離が生じる熱的スポーリング、更にスラグが内張レンガ１８に侵入することで、化学的浸食作用による内張レンガ１８表面に形成される変質層と未変質層との熱膨張の差により剥離する構造的スポーリング等が挙げられる。
【０００６】
前記内張レンガ１８の溶損が進み、該レンガ１８の残寸が短くなると、ベッセル１２より脱落してしまう。そこで、吹き付けによる補修や部分的な張り替えや全体の張り替え（解体−築炉）が必要となる。また、前記ベッセル１２内において、内張レンガ１８の溶損速度は部位によって異なり、特に横吹き羽口２０の上方および周辺に位置する内張レンガ１８は、吹き込まれるガスで溶鋼が撹拌されることによる機械的摩擦と温度変化による熱的スポーリングが激しく起こるため、局所溶損が著しい。すなわち、横吹き羽口２０上方付近の内張レンガ１８の溶損速度が、ベッセル１２における内張レンガ１８全体の耐用寿命を左右している。
そこで、前記内張レンガ１８の耐用寿命を延ばすため、該内張レンガ１８について溶損パターンを考慮して、図４に示すように、内張レンガ１８の厚み（内外方向の長さ）を各ゾーンによって変えており、特に横吹き羽口２０の上方および周辺の内張レンガ１８は厚く設定している。
【０００７】
また、横吹き羽口２０付近の耐火物の形状を変更することで、耐久性を向上させるものがある（例えば、特許文献１参照）。更には、横吹き羽口２０付近の耐火物について、その耐摩耗性をより向上させた材質の耐火物を採用することが行なわれている（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開平７−２５３２７８号公報
【特許文献２】
特開平１１−１００２５６号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記内張レンガ１８を厚くすると重量が増すと共に、ベッセル１２内の容積が少なくなるので限界があった。また、耐火物の形状や材質を変更するものでは、設備費が嵩む問題が指摘される。
【００１０】
【発明の目的】
この発明は、従来の技術に係る前記問題に鑑み、これを好適に解決するべく提案されたものであって、略水平に横吹き羽口を設けた横吹き精錬炉において、コストを掛けることなく、ベッセルに内張りされた耐火物の耐用寿命を延ばし得る横吹き精錬炉の操業方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記課題を克服し、所期の目的を達成するため、本発明に係る横吹き精錬炉の操業方法は、
外殻に内張した耐火物からなる炉壁の下部に横吹き羽口が略水平、かつ周方向に偏在して設けられたベッセルを備えた横吹き精錬炉を使用し、前記横吹き羽口から前記ベッセル内の溶鋼中に精錬用ガスを吹き込んで操業を行なうに際し、
前記横吹き羽口が所要角度だけ上向きとなるよう前記ベッセルの傾斜姿勢を保持して操業するようにしたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る横吹き精錬炉の操業方法につき、好適な実施形態例を挙げて以下に説明する。なお、横吹き精錬炉としてＡＯＤ炉を例に挙げて説明するが、ＡＯＤ炉自体の構造は、図４または図５を参照して説明した従来の技術と基本的に同一であるので、既出の部材については、同じ参照符号を使用し、その詳細な説明は省略する。
【００１３】
図１に示すベッセル１２には、前述した如く、出鋼側と反対方向の炉壁に偏った部分（周方向の一部分に偏って）、周方向に所定間隔で複数（実施形態例では例えば５本であるが、その数には限定されず、１本であってもよい。）の横吹き羽口２０が設けられている。この横吹き羽口２０は２重構造であって、その軸線はベッセル１２の縦軸線Ｐと略直交、すなわち略水平に設定してある。そして、操業に際しては、溶鋼が装入されたベッセル１２を、前記傾動装置により支持体１１，１１を傾動中心Ｏとして、該傾動中心Ｏを通るベッセル１２の縦軸線Ｐを同じく傾動中心Ｏを通る鉛直線Ｓに対して傾けて、前記横吹き羽口２０が上向き（ガスの吹出口が上を向く）となる傾斜姿勢に保持した状態で吹錬が行なわれるよう構成される。なお、従来のようにベッセル１２を鉛直姿勢で操業する際においても、溶鋼中に精錬用ガスを吹き込むことにより前記出鋼口１２ａから溶鋼が飛散しており、該ベッセル１２を傾斜することで溶鋼界面と出鋼口１２ａとの距離が短くなると、溶鋼の飛散量は増加する。すなわち、ベッセル１２の傾斜姿勢における縦軸線Ｐの鉛直線Ｓに対する傾斜角度θは、溶鋼の飛散を考慮すると、０°＜θ≦１０°の範囲が好ましく、特に最適には３°≦θ≦５°の範囲である。
【００１４】
【実施形態例の作用】
次に、実施形態例に係る横吹き精錬炉の操業方法の作用について説明する。図１に示すように、ベッセル１２の出鋼口１２ａが出鋼側とは反対を向くよう該ベッセル１２を傾けることで、前記横吹き羽口２０は上向きとなり、これに伴って該横吹き羽口２０の上方に位置する内張レンガ１８は、該横吹き羽口２０から吹き出されるガスの吹き出し方向に対して逃げる方向に退避する。この状態で操業すると、前記横吹き羽口２０から溶鋼中へは、該横吹き羽口２０上方の内張レンガ１８から離間する方向にガスが吹き込まれる。すなわち、前記横吹き羽口２０上方の内張レンガ１８近傍での溶鋼撹拌は少なくなり、これによって、該内張レンガ１８の溶損が抑制され、耐火物の耐用寿命の向上が図られる。しかも、耐火物の厚み、形状、材質を変更する必要がないから、設備コストが上昇することもない。
【００１５】
前記ベッセル１２は、既存の傾動装置を使用して傾斜させることができ、またガス吹き込み設備や廃ガス処理設備等の設備を変更する必要もない。すなわち、本実施形態例に係る横吹き精錬炉の操業方法は、既存の設備を変更することなく簡単に実施可能である。
【００１６】
ここで、ＡＯＤ炉１０による吹錬に際し、前記横吹き羽口２０から吹き込まれるガスによる溶鋼の撹拌エネルギーは、該横吹き羽口２０の吹出口と溶鋼界面との間に一定の関係がある。すなわち、実施形態例のように、ベッセル１２を傾斜させることで、横吹き羽口２０の吹出口と溶鋼界面との距離Ｌは長くなり、これに伴いガスによる撹拌エネルギーが増加し、精錬能力が向上する。また、吹き込みガスを削減して精錬コストを低減することができる。
【００１７】
【実施例】
炉底から３段目の内張レンガ１８に対応する位置に５本の横吹き羽口２０が設けられているベッセル１２に、７０ｔのステンレス鋼の溶鋼を装入し、前記横吹き羽口２０からアルゴンガスを吹き込む。このアルゴンガスは、精錬スタートから溶鋼中のＣ（炭素）濃度が０．６％までは吹き込まず、その後、Ｃが０．６〜０．３％の範囲では１０００Ｎｍ３／ｈｒ、Ｃが０．３〜０．１％の範囲では２１００Ｎｍ３／ｈｒのアルゴンガスを吹き込む。前記条件において、ベッセル１２の縦軸線Ｐを鉛直線Ｓに一致させた鉛直姿勢で操業する従来例と、ベッセル１２の縦軸線Ｐを鉛直線Ｓに対して５°傾け、横吹き羽口２０が上向きになる傾斜姿勢で操業する実施例との内張レンガ１８の耐用回数（ｃｈ）を比較した。なお、前記内張レンガ１８の耐用回数（ｃｈ）はチャージによって表され、この１チャージとは、溶鋼の装入、吹錬、出鋼するまでの１サイクルである。ここで、内張レンガ１８の予想耐用回数（ｃｈ）は、重回帰分析により、Ａｌ還元ｃｈ比率、アクティブ時間、間欠度、真空処理時間、マグネシア使用量、塩基度、再処理比率から導かれる。そして、従来例の操業においては、内張レンガ１８の実績耐用回数は、図２に示す予想耐用回数（理論値）に収束してゆく。これに対し、実施例の操業では、予想耐用回数より実績耐用回数が向上することが確認された。
【００１８】
次に、前述した条件［００１７］で操業した際に、前記横吹き羽口２０より上方の内張レンガ１８の段数による溶損速度を比較し、その結果を図３に示す。図３からも明らかな如く、横吹き羽口２０が設けられる３段目の内張レンガ１８より上方の４段目から８段目の内張レンガ１８においては、従来例に比べて実施例の方が溶損速度が低下、すなわち耐用寿命が延びていることが確認できた。
【００１９】
【発明の効果】
以上に説明した如く、本発明に係る横吹き精錬炉の操業方法によれば、横吹き羽口が上向きになるようベッセルを傾斜して吹錬することで、横吹き羽口上方の耐火物の溶損を抑制でき、ベッセル内耐火物の耐用寿命を延ばし得る。このことにより、耐火物の張り替え周期が長くなり、炉の補修、張り替えに掛かるコストを削減し得る。また、ベッセルを傾けることで、横吹き羽口の吹出口から溶鋼界面までの距離が長くなり、これに伴い撹拌効率が向上して、精錬能力が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施形態例に係る吹錬時のベッセルの状況を示す縦断面図である。
【図２】実施例と従来例との内張レンガの耐久寿命に関するデータを、横軸に予想耐用回数、縦軸に実績耐用回数をプロットしたグラフ図である。
【図３】実施例と従来例との横吹き羽口上方の内張レンガの溶損速度を示すグラフ図である。
【図４】従来の技術に係る吹錬時のベッセルの状況を示す縦断面図である。
【図５】ベッセルの横断面図である。
【符号の説明】
１０  ＡＯＤ炉（横吹き精錬炉），１２  ベッセル，１４  外殻
１６  永久張レンガ（耐火物），１８  内張レンガ（耐火物），２０  横吹き羽口
Ｐ  縦軸線，Ｓ  鉛直線，θ  傾斜角度
【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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