(57)【要約】【課題】プレス成形したカーボン煉瓦を無差別に配列すると炉底応力により煉瓦に発生する剥離や欠損を防止し得る高炉長寿命化構造を提供する。【解決手段】高炉の炉底耐火物構造において、カーボン粒４の配列した方向を垂直及び／又は水平にしたカーボン煉瓦２が連続した複数段の同一周内に渡って配置されていることを特徴とする高炉炉底耐火物構造。及びカーボン粒の配列した方向と直角方向に開口部を有することを特徴とする出銑口煉瓦。【選択図】        図１
2005008966.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉の炉底耐火物構造において、カーボン粒の配列した方向を垂直にしたカーボン煉瓦が連続した複数段の同一周内に渡って配置されていることを特徴とする高炉炉底耐火物構造。
【請求項２】
高炉の炉底耐火物構造において、カーボン粒の配列した方向を水平にしたカーボン煉瓦が連続した複数段の同一周内に渡って配置されていることを特徴とする高炉炉底耐火物構造。
【請求項３】
高炉の炉底耐火物構造において、カーボン粒の配列した方向を垂直にしたカーボン煉瓦及びカーボン粒の配列した方向を水平にしたカーボン煉瓦が同一周内において規則的に配置されていることを特徴とする高炉炉底耐火物構造。
【請求項４】
高炉の出銑口煉瓦において、カーボン粒の配列した方向と直角方向に開口部を有することを特徴とする出銑口煉瓦。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高炉製鉄法に用いられる高炉炉底耐火物構造及び出銑口煉瓦に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の炉底構造は、押し出し成形のカーボン煉瓦を多用しており、図９に示すように、従来から適用している押し出し成形品は、押し出し方向９に平行、且つ成形品表面に平行にカーボン粒が配向し、カーボン煉瓦１０は水平方向断面、垂直方向断面共にカーボン粒の配向性は長手方向（押し出し方向）と同じであり、水平方向及び垂直方向の圧縮強度及び曲げ強度は同一であった。
【０００３】
近年、カーボンブロックの緻密化によりプレス成形品に移行している。高炉の炉底構造は図１に示すように、例えば特許文献１に記載した炉底構造が一般的に使用されている。
プレス成形の模式図を図２に示すが、プレス成形のカーボン煉瓦はプレス方向（図面の上下方向）と直角（図面の左右方向）にカーボン粒が並びプレス方向とプレス方向に直角な方向の圧縮強度を比較すると、プレス方向に直角な方向ではカーボン粒のずれが生じやすいためプレス方向の圧縮強度が高い。一方、曲げ強度については、プレス方向ではカーボン粒が剥離しやすいため、プレス方向に直角な方向の強度が高い。このように炉底にかかる応力方向によっては煉瓦の剥離、欠損が発生じていた。
【０００４】
図３（ａ）に示すように、カーボン粒が水平方向に配列した高炉炉底煉瓦は、紙面の上下方向からプレス板３を押圧することにより成形したものであり、同（ｂ）に示すようにカーボン粒が垂直方向に配列した高炉炉底耐火物は、紙面の左右方向からプレス板３を押圧することにより成形したものである。
【０００５】
従来の高炉炉底耐火物構造は、各段毎に同一寸法のカーボン煉瓦を使用することが一般的であるため、図４又は図５に示すように、カーボン粒の配列した方向が同一周内では同一となり、隣り合う段ではカーボン粒の配列した方向は段毎に不規則に配列されるのが一般的であった。このような配置では、隣り合う複数段に渡って同じような力が働く場所では、圧縮強度、曲げ強度の何れかの点で好ましくなく、また圧縮強度、曲げ強度の両者のバランスが要求される場所では適切に配置されていないという問題があった。
また、カーボン煉瓦に開口を設けた開口部煉瓦はカーボン粒の配向する方向と直角方向、つまりカーボン粒の配向する面（図４であれば垂直断面、図５であれば水平断面）に沿って開口部を設けると、開口端にカーボン粒の配向方向が含まれるため、開口部にかかる切り欠き応力により開口部を起点とした亀裂の発生が起こる問題があった。
【０００６】
【特許文献１】
特開平６−２４０３２２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、高炉炉底煉瓦に発生する剥離や欠損を防止し、また高炉出銑口煉瓦の開口部に発生する亀裂を防止し得る、高炉長寿命化構造を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
係る課題を解決するために、本発明の要旨とするところは下記のとおりである。
（１）高炉の炉底耐火物構造において、カーボン粒の配列した方向を垂直にしたカーボン煉瓦が連続した複数段の同一周内に渡って配置されていることを特徴とする高炉炉底耐火物構造。
（２）高炉の炉底耐火物構造において、カーボン粒の配列した方向を水平にしたカーボン煉瓦が連続した複数段の同一周内に渡って配置されていることを特徴とする高炉炉底耐火物構造。
（３）高炉の炉底耐火物構造において、カーボン粒の配列した方向を垂直にしたカーボン煉瓦及びカーボン粒の配列した方向を水平にしたカーボン煉瓦を同一周内において規則的に配置されていることを特徴とする高炉炉底耐火物構造。
（４）高炉の出銑口煉瓦において、カーボン粒の配列した方向と直角方向に開口部を有することを特徴とする出銑口煉瓦。
【０００９】
【発明の実態の形態】
本発明の実施態様を図２〜図８に従って本発明を説明する。
前記（１）に係る発明は、高炉の炉底耐火物構造において、カーボン粒の配列した方向を垂直にしたカーボン煉瓦が連続した複数段の同一周内に渡って配置されていることを特徴とする。
カーボン煉瓦の原料は特に限定されるものではなく、無煙炭、土壌黒煙、人造黒煙など溶銑に対する耐溶損性に優れるものが使用でき、タール、ピッチ、樹脂の１種以上をバインダーとして混練し、図２に示すようにプレス板３間に充填し加圧プレスにて成形する。このとき、カーボン原料が真円ではないためプレス面に対し平行にカーボン粒の長軸側が並ぶ配列となる。このようにして成形したカーボン粒が水平方向に配列したカーボン煉瓦５を９０度回転して図３（ｂ）に示すカーボン粒が垂直方向に配列したカーボン煉瓦６として、図１に示す高炉炉底耐火物構造を構成するカーボン煉瓦２に使用して、図４に示すように同一周内に同じ方向（垂直方向）に配列したものを連続して複数段に渡って設置する。カーボン煉瓦間の接合はモルタル目地を使用しても、使用しなくても施工はできる。複数段の円周方向にカーボン粒の配列した方向を垂直にしたカーボン煉瓦６を並べることにより、円周方向の圧縮応力が作用する部分では煉瓦成形時と同方向の応力がかかるため、カーボン煉瓦の剥離、欠損は発生しない。
【００１０】
前記（２）に係る発明は、カーボン粒の配列した方向を水平にしたカーボン煉瓦が連続した複数段の同一周内に渡って配置されていることを特徴とする。
図５に示すようにカーボン粒が水平方向に配列したカーボン煉瓦５を連続した複数段の円周方向に配列する。カーボン煉瓦間の接合はモルタル目地を使用しても、使用しなくても施工はできる。この場合、鉛直方向に加重がかかる場合に有効である。
【００１１】
前記（３）に係る発明は、カーボン粒の配列した方向を垂直にした煉瓦及びカーボン粒の配列した方向を水平にしたカーボン煉瓦を同一周内において規則的に配列したことを特徴とする。
図６に示すようにカーボン粒が水平に配列したカーボン煉瓦５とカーボン粒が垂直に配列したカーボン煉瓦６を規則的に配列することで円周方向の加重及び鉛直方向の加重の組み合わせに対し煉瓦の損傷を最小限にすることが可能となり、圧縮強度と曲げ強度のバランスの点で最も好ましい配置とすることができる。配置の規則性は図６に示すものに限らず、求められる箇所の曲げ強度と圧縮強度のバランスに応じて、最適な規則的配置を決定すればよい。
【００１２】
前記（４）に係る発明は、カーボン粒の配列した方向と直角方向に開口部を有する出銑口煉瓦である。
カーボン煉瓦に開口部を設ける場合、図７、図８に示すように開口部８の断面に直角となるようにカーボン粒が垂直方向に配列したカーボン煉瓦７を使用する。カーボン煉瓦７のプレス成形方向を開口断面に対し垂直にすることでカーボン粒の接触面積が大きくなり、開口部断面の拡大による引張応力に耐える力が増加するので、切り欠き応力による亀裂発生を防止できる。カーボン煉瓦は一体型でも構わないが、施工上開口部の長手方向に複数に分割して作成するのが好適である。この厚み方向の分割は熱応力バランスによりカーボン煉瓦５またはカーボン煉瓦６との組み合わせも可能である。
【００１３】
【実施例】
本発明例として、図１に示す構造のカーボン煉瓦２を配置した。カーボン煉瓦は焙焼無煙炭２０質量％、人造黒鉛８０質量％に、外掛けにて溶剤で希釈したフェノール樹脂１８質量％添加し、混練後加圧成形した物を１３００℃で焼成したものを使用した。配列は熱負荷の高い湯溜まり部は、図４に示すカーボン粒が垂直に配列したカーボン煉瓦６を連続した３段の同一周内に配列し、それ以外の部位は、図６に示すカーボン粒が水平に配列したカーボン煉瓦５を連続した複数段の同一周内に配置した。また、出銑口煉瓦は図８に示すカーボン粒が垂直方向に配列したカーボン煉瓦７（開口部８の長手方向に３分割したもの）を配置した。
出銑量１００００ｔｏｎ／日の高炉で３８０日操業を継続しているが、上記カーボン煉瓦の配置により煉瓦の亀裂、剥離は発生していない。
【００１４】
【発明の効果】
本発明により、高炉炉底構造においてカーボン煉瓦の亀裂、剥離が抑制でき、２０％程度の寿命延長が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】高炉炉底耐火物構造の模式図を示す。
【図２】プレス成形方法の概念図を示す。
【図３】（ａ）はプレス成形により得られたカーボン粒が水平方向に配列したカーボン煉瓦を示す。（ｂ）はプレス成形により得られたカーボン粒が垂直方向に配列したカーボン煉瓦を示す。
【図４】同一周内に渡ってカーボン粒が垂直方向に配列した高炉炉底耐火物構造の一部を形成するカーボン煉瓦を示す。
【図５】同一周内に渡ってカーボン粒が水平方向に配列した高炉炉底耐火物構造の一部を形成するカーボン煉瓦を示す。
【図６】同一周内に渡ってカーボン粒が垂直方向と水平方向に規則的に配列した高炉炉底耐火物構造の一部を形成するカーボン煉瓦を示す。
【図７】プレス成形により得られたカーボン粒が垂直方向に配列したカーボン煉瓦を示す。
【図８】出銑口煉瓦の模式図を示す。
【図９】従来の押し出し成形により得られたカーボン煉瓦を示す。
【符号の説明】
１    高炉炉底鉄皮                  ２    カーボン煉瓦
３    プレス板                      ４    カーボン粒
５    カーボン粒が水平に配向したカーボン煉瓦
６    カーボン粒が垂直に配向したカーボン煉瓦
７    カーボン粒が垂直に配向したカーボン煉瓦
８    開口部                        ９    押し出し成形方向
１０    カーボン煉瓦
【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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【図６】
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【図７】
2005008966.tif 000009
【図８】
2005008966.tif 000010
【図９】
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