(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の煉瓦列を平行に配置することによって炉底を形成してなる底吹転炉の炉底部構造において、
前記の煉瓦列のうち、炉底部直径に沿った特定の一の煉瓦列内に羽口管を挟持する羽口煉瓦を複数配置するとともに、該羽口煉瓦を配置するに当たっては、該羽口煉瓦間に１枚の羽口間煉瓦を介在させることを特徴とする底吹転炉の炉底部構造。
【請求項２】
羽口煉瓦は煉瓦列内の羽口配置領域内に均等に配置されていることを特徴とする請求項１記載の底吹転炉の炉底部構造。
【請求項３】
羽口煉瓦を羽口間の間隔が４００ｍｍ以下となるように配置したことを特徴とする請求項１又は２記載の底吹転炉の炉底部構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炉底部から酸化性の精錬ガスを吹き込む底吹転炉の炉底部構造、特に、複数の煉瓦列を平行に敷き詰めることによって炉底を形成してなる底吹転炉の炉底部構造において複数の羽口煉瓦を有する底吹転炉の炉底部構造に関する。本発明における底吹転炉には、炉底部からのみ酸化性のガス、特に純酸素を吹き込むいわゆるＱ−ＢＯＰ転炉のほか炉底部とともに炉口側からランスを通して酸化性のガスを吹き込む上底吹き転炉が含まれる。また、羽口とは、中心部から酸化性のガスが、その周辺部から冷却用の、たとえば炭化水素ガスが吹き込まれる二重管羽口を意味する。
【背景技術】
【０００２】
製鋼用の転炉のうち上底吹き転炉や底吹き転炉（以下を総称して「底吹き転炉」という）は、精錬過程において酸化性のガス、例えば純酸素が炉底から吹き込まれ、これによって 精錬過程において溶鋼が強撹拌されるため、反応効率が高く、高品質の鋼を精錬するのに適している。この種の底吹き転炉においては、公知のとおり、炉底部にステンレス鋼又は銅製の羽口管が備えられ、そこから純酸素等の酸化性のガスが転炉内へ吹き込まれるようになっている。また、羽口管には、純酸素等の酸化性ガスが通される内管とそれを取り囲み炭化水素ガス（典型的にはプロパン）等の冷却ガスを通す外管とからなる二重管が採用され、これによって 精錬過程における羽口周りの冷却が行なわれるようになっている。この冷却作用は、 精錬過程において羽口部周りで生ずる炭化水素の分解によって生じ、その結果、羽口周辺にはいわゆるマシュルームが形成され、それによって羽口管及び羽口煉瓦が溶損から保護されるようになっている。
【０００３】
このような羽口管及び羽口煉瓦を有する底吹き転炉の代表的な炉底構造は、例えば特許文献１の図１に示されている。ここに示されているように、底吹き転炉の炉底構造は、複数の煉瓦列を平行に敷き詰めることによって炉底を形成させ、羽口煉瓦は炉底部直径方向にそってほぼ均等に、かつ前記各煉瓦列内に１個だけ配置されるようになっている。なお、羽口管は上記羽口煉瓦に挟持させて所定位置に維持されるようになっている。いいかえれば、特定の煉瓦列内に複数の羽口煉瓦、したがって複数の羽口管を配置することは行われていない。その理由は以下のとおりである。
【０００４】
すなわち、炭化水素ガスの熱分解作用によって生ずる冷却作用は羽口管及びそれを挟持する羽口煉瓦には及ぶが、その周辺の炉底煉瓦には直接には及ばない。そのため、図５(a)に示すように、特定の煉瓦列50内に炉底煉瓦53a, 53b, 53c ,53d及び複数の羽口煉瓦52a、52bを配置したときは、精錬段階において、図５(b)に模式的に示すように、羽口煉瓦52a、52b間にある炉底煉瓦53b、53cが溶鋼に接する部位近傍において羽口煉瓦52a、52bに比べて膨張し、それにより羽口管54a、54bを変形させるなどの障害が生ずるためである。
【０００５】
【特許文献１】特開2004-285441
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の理由により、従来の底吹き転炉の炉底構造においては、図６に示すように、複数の煉瓦列501, 502, 503,・・・50nを平行に敷き詰めることによって炉底部51を形成させ、羽口煉瓦521, 522, 523, 52mは炉底部直径方向にほぼ均等に、かつ各煉瓦列内に１個だけ配設されるようにし、１本の煉瓦列内に複数の羽口煉瓦を配置することは行われていない。しかしながら、このような、配列上の制限は、操業上、以下のような問題がある。
【０００７】
すなわち、上記炉底構造を採るときは、マシュルームの形状にも依存するのであるが、羽口間の距離が小さいときには、ときとして図７に示すように、羽口から吹き込まれた酸素等が、煉瓦間の目地55を伝わって流れ、目地55を選択的に溶損する。そして、このような選択的な溶損部を起点として、図８に示すように、羽口煉瓦52a, 52b間にいわばすり鉢状の損耗部56が生ずるに至り、他の部位では十分な残厚があるのもかかわらず、炉底全体を交換しなければならず、転炉寿命を短くする原因になっていた。したがって、従来の炉底構造では、羽口間距離を大きく採る必要があるなどの制約があり、羽口数を数多く取れないなどの支障があった。
【０００８】
本発明は、上記従来の底吹転炉の炉底部構造の有する問題点を解決することを目的とし、羽口間の距離を小さくとっても、炉底煉瓦の膨張による羽口の変形がなく、かつ、羽口間煉瓦の目地が溶損され難い底吹転炉の炉底部構造を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、羽口煉瓦を炉底部直径方向に敷き詰められた煉瓦列内の特定の煉瓦列内に配置するに当たり、羽口間煉瓦が羽口煉瓦により十分冷却されるようにすれば、その膨張が抑制され、ひいては、羽口間煉瓦の目地の溶損が抑制され、底吹き転炉の寿命が延長されることを知った。
【００１０】
本発明は、複数の煉瓦列を平行に配置することによって炉底を形成してなる底吹転炉の炉底部構造において、前記の煉瓦列のうち、炉底部直径に沿った特定の一の煉瓦列内に羽口管を挟持する羽口煉瓦を複数配置するとともに、該羽口煉瓦を配置するに当たっては、該羽口煉瓦間に１枚の羽口煉瓦間煉瓦を介在させることとするものである。
【００１１】
上記発明において、羽口煉瓦は、煉瓦列内の羽口配置領域内に均等に配置されていることが好ましく、また羽口間の間隔が４００ｍｍ以下となるように配置することが望ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、底吹き転炉が、羽口間の距離を小さくとっても、炉底煉瓦の膨張による羽口の変形がなく、かつ、羽口間煉瓦の目地が溶損され難いものとなる。それにより、炉底に配置する羽口の数を多く取ることができ、転炉の操業効率を高めることができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の適用される転炉は、底吹転炉である。これには、炉底部からのみ酸化性のガスを吹き込むいわゆるＱ−ＢＯＰ転炉のほか炉底部とともに炉口側からランスを通して酸化性のガスを吹き込む上底吹き転炉が含まれる。酸化性のガスには、純酸素の他、転炉操業の脱炭末期に使用される例えば酸素ガスとアルゴンガスの混合ガスも含まれる。
【００１４】
図１は、本発明の適用される上記底吹転炉の炉底部構造の平面図である。図１から理解できるように、本発明においても、転炉炉底部の煉瓦積み構造は、周知のかつ通常利用される形態であり、複数の煉瓦列101, 102, 103,・・・10nを平行に配列したものとなっている。このような転炉炉底部の構築に用いられる煉瓦は、特許文献１に示されているように、例えばＭｇＯ−Ｃ系煉瓦とし、その煉瓦積み構造は、周知のように、多数の煉瓦を列状に並べて煉瓦列を形成し、これを炉底部直径に並行に敷き詰めたものとなっている。
【００１５】
このように構築された転炉炉底部の特定の煉瓦列10mに羽口煉瓦111〜118が配置される図１に示す例では、特定の煉瓦列10mに羽口煉瓦111〜118が配置される。この羽口煉瓦111〜118は、羽口を形成する羽口管を支える煉瓦であって２つ割りになっており、一対で羽口管を挟持するようになっている。その材質は、例えば、ＭｇＯ−２０％Ｃ系煉瓦となっている。なお、上記羽口管の配置される特定の煉瓦列（図１に示す例では10ｍ）は、直径に沿って、すなわち、ほぼ炉底の直径上に存在するものであるが、直径上から数列内の範囲で外れることも許容される。
【００１６】
上記羽口煉瓦11の特定の煉瓦列10ｍ内への配置は、図１の一部模式的拡大図である図２に示されているように、羽口煉瓦間に介在する炉底煉瓦（以下「羽口間煉瓦」という）を１枚だけとする。具体的には、例えば、羽口管14a、14bが内挿支持される羽口煉瓦11aと11b間に1枚の炉底煉瓦12bのみを介在させるようにする。これにより、炉底煉瓦12bは、羽口煉瓦10a及び10bからの冷却作用を受けることになり、転炉の吹錬操業中においても大きく昇温して熱膨張することが避けられ、先に図５を用いて説明したような羽口煉瓦52a、52b間にある炉底煉瓦53a、53b（羽口間煉瓦）が溶鋼に接する部位近傍において羽口煉瓦に比べて膨張し、それにより羽口管54a、54bを変形させるなどの障害が生ずるのを避けることができる。
【００１７】
羽口間煉瓦12の数を１枚とするのは、２枚以上あるときにはその間に介在する目地のために、羽口煉瓦11からの冷却が十分行われなくなるためである。したがって、本発明の効果を得るためには、羽口間煉瓦を１枚以下とすることが必須であるが、さらに羽口間煉瓦の厚さを調整して羽口間の間隔が４００ｍｍ以下となるようにすることが望ましい。
【００１８】
図３は、羽口間の間隔が４００ｍｍの場合と５００ｍｍの場合について、羽口中心からの距離に対する煉瓦内部温度、すなわち、煉瓦上面から１００ｍｍの位置の温度との関係図である。ここに示すように、羽口間の間隔が４００ｍｍを超えると羽口間の中央部にある煉瓦の冷却が十分に行われず、その部位で煉瓦温度が上昇し、その結果、羽口間煉瓦が著しく熱膨張して羽口管を変形させるなどの障害が生ずる。よって、前記のとおり羽口間煉瓦の厚さを調整して羽口間の間隔が４００ｍｍ以下となるようにすることが望ましい。
【００１９】
このような羽口間煉瓦は、通常の炉底煉瓦をそのまま利用できるが、厚さ方向に適宜削り込んでその厚さを適当に調節して用いることが望ましい。これにより、羽口間煉瓦を築炉の際のスペーサ−として利用することができ、前記特定の煉瓦列10m内に羽口煉瓦を緩みなく配置することが可能になる。
【００２０】
上記構成によって、羽口間の距離を小さくとっても、炉底煉瓦の膨張による羽口の変形がなく、かつ、羽口間煉瓦の目地が溶損され難い底吹転炉の炉底部構造を実現することができるが、転炉操業上、羽口煉瓦は特定の煉瓦列内の羽口配置領域内に均等に配置されているようにすることが望ましい。ここに、「羽口配置領域」とは、羽口煉瓦及び羽口間煉瓦を含む煉瓦列であって、羽口煉瓦が配置される領域を意味し、羽口煉瓦の配置される煉瓦列のうちの炉底周囲に接する炉底煉瓦を除いた部分をいう。
【００２１】
したがって、「羽口配置領域」外にあっては、炉底煉瓦は、通常採用されるように施工されるが、この領域に施工された炉底煉瓦は、転炉操業中高温に昇温しても、羽口煉瓦に圧縮を及ぼすことはなく、そのため、その構造について特段の配慮をする必要はない。
【実施例１】
【００２２】
図４は、本発明の炉底煉瓦配列転炉と従来の炉底煉瓦配列を有する底吹き転炉とを用いて吹練を行ったときの吹練回数（チャージ回数、ボトム回数ともいう）に対する羽口の残厚（ｍｍ）との関係図である。ここにおいて、転炉寿命は、炉底煉瓦の交換までの吹練回数として測定され、この場合、羽口残厚が２００ｍｍになったときに相当する。図４に示す結果によれば、従来例では、転炉寿命が約５００回であったが、本発明により６３０回に延びた。
【００２３】
上記試験に用いた転炉の諸元は下記のとおりである。
（共通事項）
転炉形式及び容量：上底吹き転炉（公称１８０ｔ）
炉底直径：３１００ｍｍ
【００２４】
（本発明例）
炉底様式：図１にしたがう炉底構造を有し、その主要寸法等は下記のとおりである。
煉瓦列数：２５列
羽口煉瓦配置列：１４列目
羽口煉瓦配置数：１６個
羽口煉瓦寸法：幅１１５ｍｍ×長さ１７００ｍｍ×厚さ１２０ｍｍ
羽口間煉瓦寸法：幅１１５ｍｍ×長さ１７００ｍｍ×厚さ１２０ｍｍ
羽口間の間隔：３４５ｍｍ
【００２５】
（従来例）
炉底様式：図６にしたがう炉底構造を有し、その主要寸法等は下記のとおりである。
煉瓦列数：２５列
羽口煉瓦配置数：１６個
羽口煉瓦寸法：幅１１５ｍｍ×長さ１７００ｍｍ×厚さ１２０ｍｍ
羽口間煉瓦寸法：幅１１５ｍｍ×長さ１７００ｍｍ×厚さ１２０ｍｍ
羽口間の間隔：３４５ｍｍ
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の適用される底吹転炉の炉底部構造の平面図である。
【図２】図１の一部模視的拡大図であり、本発明の適用される上記底吹転炉の炉底部構造の断面図である。
【図３】羽口中心からの距離に対する煉瓦内部温度の関係図である。
【図４】本発明の炉底煉瓦配列転炉と従来の炉底煉瓦配列を有する底吹き転炉とを用いて吹練を行ったときの吹練回数（チャージ回数）に対する羽口の残厚量（ｍｍ）の関係図である。
【図５】炉底の煉瓦列内に距離をおいて複数の羽口煉瓦を配置したときの障害発生状況の模式図である。
【図６】従来の底吹転炉の炉底部構造の平面図である。
【図７】従来の底吹転炉の炉底部構造において羽口間距離が小さいときの目地の侵食状況を示す模式図である。
【図８】図７に示した従来の底吹転炉の炉底部構造における羽口間煉瓦の侵食状況を示す模式図である。
【符号の説明】
【００２７】
10：煉瓦列
11：羽口煉瓦
12：羽口間煉瓦
14：羽口管
50：煉瓦列
51：炉底部
52：羽口煉瓦
53：炉底煉瓦
54：羽口管
【図１】
0004770524.tif 000002
【図２】
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【図３】
0004770524.tif 000004
【図４】
0004770524.tif 000005
【図５】
0004770524.tif 000006
【図６】
0004770524.tif 000007
【図７】
0004770524.tif 000008
【図８】
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