(57)【要約】【課題】本発明は、転炉内での一部の内張り耐火物を再使用可能なライニング構造およびライニング方法を提供することを目的としている。【解決手段】転炉１内に配設する複数の内張り耐火物２０のうち静止時の鋼浴面ＳＦより下方の範囲に配設する再使用内張り耐火物２４は、酸化防止剤の金属Ａｌを未添加および金属Ｓｉを添加の少なくとも一方を施したマグネシア−カーボンレンガを使用する。そして、内張り耐火物２０の張り替えは、再使用内張り耐火物２４を残して再使用する。さらに、再使用内張り耐火物２４に隣接して新たに配設する交換内張り耐火物２２、およびその交換内張り耐火物２２に隣接して新たに配設する他の交換内張り耐火物２２、をそれぞれ繋ぐ部分に生じる相互の段差を９０ｍｍ以内にして積層する。【選択図】図２
2005213608.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転炉内に配設する複数の内張り耐火物のライニング構造であって、
前記配設する複数の内張り耐火物のうち、静止時の鋼浴面より下方の範囲に配設する内張り耐火物である再使用内張り耐火物として、酸化防止剤の金属Ａｌを未添加および金属Ｓｉを添加の少なくとも一方を施したＭｇＯ−Ｃを主原料とするマグネシア−カーボンレンガを使用することを特徴とする内張り耐火物のライニング構造。
【請求項２】
請求項１に記載のライニング構造を備えた転炉における内張り耐火物のライニング方法であって、
前記内張り耐火物の張り替えは、前記再使用内張り耐火物を残して再使用することを特徴とする内張り耐火物のライニング方法。
【請求項３】
前記再使用内張り耐火物に隣接して新たに配設する交換内張り耐火物、およびその交換内張り耐火物に隣接して新たに配設する他の交換内張り耐火物、をそれぞれ繋ぐ部分に生じる相互の段差を９０ｍｍ以内にして積層することを特徴とする請求項２に記載の内張り耐火物のライニング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転炉内に配設する内張り耐火物のライニング構造およびライニング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
転炉における耐火物のライニングは、溶融金属と接触し徐々に浸食をうける複数の内張り耐火物と、溶融金属の転炉外への洩れを防止するために内張り耐火物の背面に設けられる複数の裏張り耐火物とから構成されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、転炉内では、各内張り耐火物の配設位置によって各内張り耐火物の損耗度合いが大幅に異なる。そのため、各内張り耐火物が平均的に損耗するようなライニングを単一の組成からなる内張り耐火物によって施すことは困難である。
【０００４】
そこで、転炉内の各部の損耗速度に応じて、各損耗速度に適した組成からなる内張り耐火物が配されて適切なライニングが施されている。すなわち、このようなゾーンドライニングの強化によって、各内張り耐火物の損耗度合いが平均化されるように適材を適所に配設している。これにより、転炉内の複数の内張り耐火物は、全体的に安定した損耗状態を得て、各内張り耐火物の残存厚さを均一とすることができる。
【０００５】
その後、計画された所定の操業時間（チャージ）を経過して、溶融金属や溶融金属の上面に浮遊するスラグ等によって内張り耐火物が浸食されて、その損耗状態が交換時期を迎えた時点で内張り耐火物の全面張り替えが行われる。
【特許文献１】特公昭５５−３７５６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来、耐火物の張り替えが行なわれて耐火物が解体された後、裏張り耐火物は解体屑から再び回収して再使用される。
【０００７】
一方、内張り耐火物は、不焼成レンガであるため、焼成レンガである裏張り耐火物に比べて、解体・回収時の破損が大きく再使用が難しい。また、内張り耐火物は、裏張り耐火物に比べて、上記ゾーンドライニングによって配設された場所ごとに材質が異なる場合があるため、適正な材質を適正な場所に再使用することが困難である。そのため、内張り耐火物は、再使用が難しいことから通常は産業廃棄物として廃却される。
【０００８】
しかしながら、転炉の炉修費用を削減して、より経済的に設備を維持運営する上では、内張り耐火物も可能な限り再使用することが望まれる。
【０００９】
本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、転炉内の内張り耐火物を再使用することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明者らは、所定の操業時間（チャージ）を経過した内張り耐火物の損耗状態を子細に観察したところ、スラグライン部分およびその上部に比べて、鋼浴部での内張り耐火物の損耗が極端に少ないことを知見した。通常、このような場合は、当該箇所の内張り耐火物の材質を、より損耗しやすいものに変更して全体の溶損バランスを調整するが、最も損耗の大きい材質からなる内張り耐火物を使用しても、スラグライン部分およびその上部と鋼浴部との損耗度合いの格差を是正することは難しかった。
【００１１】
そこで、本発明者らは視点を変えて、当該鋼浴部での内張り耐火物を解体せずに、その再使用を検討したところ、所定の条件を整えれば再使用が可能であることを見いだした。
【００１２】
すなわち、本発明のうち請求項１に記載した発明は、転炉内に配設する複数の内張り耐火物のライニング構造であって、前記配設する複数の内張り耐火物のうち、静止時の鋼浴面より下方の範囲に配設する内張り耐火物である再使用内張り耐火物として、酸化防止剤の金属Ａｌを未添加および金属Ｓｉを添加の少なくとも一方を施したＭｇＯ−Ｃを主原料とするマグネシア−カーボンレンガを使用することを特徴としている。
【００１３】
請求項１に記載した発明によれば、酸化防止剤のうち金属Ａｌを未添加としている。これにより、金属Ａｌの副作用によって生じる消化を抑制することができる。また、金属Ｓｉを添加すれば、やはり消化による損耗を低減することができる。
【００１４】
また、再使用内張り耐火物を適用する範囲を鋼浴面より下方にしてライニングを行なっている。そのため、当該再使用内張り耐火物は、スラグ周囲での内張り耐火物と異なり酸素による影響がほとんどない。これにより、再使用内張り耐火物の酸化による品質劣化を防ぐことができる。
【００１５】
また、本発明のうち請求項２に記載した発明は、請求項１に記載のライニング構造を備えた転炉における内張り耐火物のライニング方法であって、前記内張り耐火物の張り替えは、前記再使用内張り耐火物を残して再使用することを特徴としている。
【００１６】
請求項２に記載した発明によれば、転炉に、請求項１に記載のライニング構造を採用している。そのため、この転炉の炉底に積む内張り耐火物、すなわち上記再使用内張り耐火物は、その張り替え周期を延長できる。したがって、築炉のたびに内張り耐火物すべてを交換する必要が無くなる。
【００１７】
ここで、上記再使用内張り耐火物に隣接して新たに配設する内張り耐火物である交換内張り耐火物、およびその交換内張り耐火物に隣接して新たに配設する他の交換内張り耐火物、をそれぞれ繋ぐ部分に生じる相互の段差がある値を超えると、段部での熱応力によって内張り耐火物に破壊が生じて損耗が激しくなる。
【００１８】
そこで、本発明者らは、内張り耐火物をそれぞれ繋ぐ部分に生じる相互の段差と熱応力の関係について鋭意検討したところ、所定の条件を整えれば段部での熱応力による破壊を抑制可能であることを見いだした。
【００１９】
すなわち、本発明のうち請求項３に記載した発明は、請求項２に記載の内張り耐火物のライニング方法であって、前記再使用内張り耐火物に隣接して新たに配設する交換内張り耐火物、およびその交換内張り耐火物に隣接して新たに配設する他の交換内張り耐火物、をそれぞれ繋ぐ部分に生じる相互の段差を９０ｍｍ以内にして積層することを特徴としている。
【００２０】
請求項３に記載した発明によれば、積層方向で隣接する内張り耐火物同士の段差を９０ｍｍ以内にしているため、段部での熱応力による破壊を抑制することができる。すなわち、段差が９０ｍｍを超えると熱応力の集中によって内張耐火物の段部での損耗が早くなるのである。なお、この段差を４５ｍｍ以内とすれば熱応力による破壊を抑制する上でより望ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、転炉内での一部の内張り耐火物を再使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。
【００２３】
図１は、本実施形態に係る転炉を示す縦断面図である。また、図２は図１に示す符号Ｚ部分の拡大図である。
【００２４】
まず、本実施形態の転炉の構成について説明する。
【００２５】
図１に示すように、本実施形態の転炉１は、外壁を構成する鉄皮２の内面側に所定の耐火物が内張されて耐火物層３を構成している。耐火物層３は、溶融金属と接触し徐々に浸食をうける複数の内張り耐火物２０と、溶融金属の転炉外への洩れを防止するために内張り耐火物２０の背面に設けられた複数の裏張り耐火物１０とから構成されている。
【００２６】
複数の内張り耐火物２０には、融点が高く、高塩基度スラグに対する耐食性に優れたマグネシアとカーボンを主原料とするマグネシア−カーボンレンガを使用している。このマグネシア−カーボンレンガは、高融点のマグネシアと、スラグに対して濡れにくい性質を持つ黒鉛とにより構成されているため、耐食性に優れるとともに、炭素の高熱伝導性によって耐スポーリング性にも優れた耐火物である。詳しくは、マグネシア−カーボンレンガは、ＭｇＯを７３質量％以上、Ｃを２５質量％以下および改質剤の金属やその他不可避的金属・不純物を含んでいる。
【００２７】
ここで、この転炉１では、上記内張耐火物２０として、大きく分けて、損耗を前提として築炉の度に交換する交換内張耐火物２２と、損耗を可能な限り抑制して、出来る限り再使用する再使用内張り耐火物２４との二種類の内張耐火物を使用している。
【００２８】
特に、再使用する再使用内張り耐火物２４には、上記マグネシア−カーボンレンガから酸化防止剤のうち金属Ａｌを取り除いたもの（未添加）を使用している。これにより、酸化防止剤の金属Ａｌを添加することによって副作用的に発生する消化を抑制することができる。
【００２９】
次に、上記交換内張り耐火物２２および再使用内張り耐火物２４によるライニングの構造（ゾーンドライニング）について説明する。なお、本実施形態の転炉１は、以下説明する所定のライニング以外は通常の転炉でのライニングと同様であるためその詳しい説明は省略する。
【００３０】
図１に示すように、この転炉１では、再使用内張り耐火物２４をライニングする範囲を静止時の鋼浴面ＳＦより下方としている。なお、通常、鋼浴面ＭＦは、ガス攪拌等によってその高さＦＨが変動する。そのため、本発明に係る転炉では、再使用内張り耐火物２４をライニングする範囲を静止時の鋼浴面ＳＦを基準とし、この静止時の鋼浴面ＳＦより下方のみにライニングすることによって安定性を確保している。
【００３１】
次に、この再使用内張り耐火物２４に隣接して新たに配設する交換内張り耐火物２２を積層する部分について図２を参照して詳しく説明する。なお、図２（ａ）は、複数の内張り耐火物２０全体を新規に転炉内に配設して築炉する場合を説明する説明図、図２（ｂ）は、複数の内張り耐火物の張り替えを行なう場合を説明する説明図である。
【００３２】
図２（ａ）に示すように、転炉１では、再使用内張り耐火物２４（同図では再使用内張り耐火物２４Ｂ）に隣接して新たに配設する交換内張り耐火物２２Ａ、およびその交換内張り耐火物２２Ａに隣接して新たに配設する他の交換内張り耐火物２２Ｂ、さらにその交換内張り耐火物２２Ｂに隣接して新たに配設する他の交換内張り耐火物２２Ｃ・・・・、をそれぞれ繋ぐ部分に生じる相互の段差Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３・・・を９０ｍｍ以内にしてそれぞれ積層して築炉を行なっている。
【００３３】
ここで、「交換内張り耐火物を新たに配設する」とは、初回の築炉において再使用内張り耐火物２４と交換内張り耐火物２２を共に新規に配設する際、および二回目以降の築炉において上記再使用内張り耐火物２４を残して交換内張り耐火物２２のみを新規に配設する際のいずれをも含む意味である。すなわち、このライニングにおける内張り耐火物の積層は、図２（ａ）に示す初回の築炉から所定の操業時間が経過後の、内張耐火物の張り替えについても同様に行なわれる。
【００３４】
図２（ｂ）に示すように、所定の操業時間が経過後の再使用内張り耐火物２４は僅かながらも損耗している（図２（ａ）での矢印Ｘにて示す太線の状態）。そのため、二回目以降の築炉においては、この損耗した状態の再使用内張り耐火物２４（同図では再使用内張り耐火物２４Ｂ’）に対して、その再使用内張り耐火物２４に隣接して新たに配設する交換内張り耐火物２２Ｅ、およびその交換内張り耐火物２２Ｅに隣接して新たに配設する他の交換内張り耐火物２２Ｆ、さらにその交換内張り耐火物２２Ｆに隣接して新たに配設する他の交換内張り耐火物２２Ｇ・・・・、をそれぞれ繋ぐ部分に生じる相互の段差Ｌ４、Ｌ５・・・についても９０ｍｍ以内にしてそれぞれ積層して築炉が行なわれる。
【００３５】
次に、上記ライニングによって築炉された転炉の作用・効果について説明する。
【００３６】
ここで、通常の内張り耐火物として使用するマグネシア−カーボンレンガでは、酸化防止剤として金属Ａｌを使用している。
【００３７】
しかし、内張り耐火物への金属Ａｌの添加は、酸化防止には有効であっても、Ａｌ４Ｃ３の生成による内張り耐火物の消化反応が避けられない。これは通常の転炉操業中には高温でＨ２Ｏ分圧が低い雰囲気に内張り耐火物がさらされている場合には全く問題にならないが、常温での内張り耐火物の積み替え作業時には、内張耐火物の割れを引き起こし致命的な問題となる。
【００３８】
そこで、上記ライニングによる再使用内張り耐火物２４では、再使用内張り耐火物２４として使用するマグネシア−カーボンレンガから金属Ａｌを取り除くとともに、再使用内張り耐火物２４の配設箇所を静止時の鋼浴面ＳＦより下方としている。
【００３９】
これにより、再使用内張り耐火物２４は、金属Ａｌを添加していないため、金属Ａｌの副作用によって生じる再使用時の消化損傷が抑制される。そして、ライニング範囲を静止時の鋼浴面より下方に限定しているから、スラグ周囲での内張り耐火物と異なり酸素による影響がほとんどない。そのため、金属Ａｌを取り除いた場合であっても、再使用内張り耐火物２４の酸化を防いで、耐食性や耐磨耗性の低下も抑制される。したがって、転炉内の内張り耐火物２０のうち上記ライニングによる再使用内張り耐火物２４は、使用上の不都合がほとんどない状態で再使用が可能となるのである。
【００４０】
さらに、この転炉１では、前記再使用内張り耐火物２４に隣接して新たに配設する交換内張り耐火物２２Ａ、およびその交換内張り耐火物２２Ａに隣接して新たに配設する他の交換内張り耐火物２２Ｂ・・・、をそれぞれ繋ぐ部分に生じる相互の段差Ｌ１、Ｌ２・・・、を９０ｍｍ以内にして内張り耐火物２０を積層している。
【００４１】
これにより、隣接する内張り耐火物２０同士がつくる段部での熱応力による破壊を防止することができる。すなわち、段差が９０ｍｍを超えると熱応力の集中によって内張り耐火物２０の段部での損耗が早くなるが、９０ｍｍ以内にして積層すれば損耗を許容し得る程度に抑えることができる。なお、この段差を４５ｍｍ以内とすれば熱応力による破壊を防止する上でより望ましい。
【００４２】
以上説明したように、この転炉１に施したライニング構造によれば、転炉１の炉底に積む再使用内張り耐火物２４を再使用することが可能となる。そのため、この再使用内張り耐火物２４の張り替え周期を延長できるので、築炉のたびに内張り耐火物２０すべてを交換する必要が無くなる。したがって、転炉１の炉修費用を低減することができる。
【００４３】
なお、以上説明した本発明のライニング構造は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００４４】
例えば、上記実施形態では、再使用内張り耐火物２４は、消化を抑制するために金属Ａｌを未添加としているが、再使用内張り耐火物２４の消化を抑制することができれば金属Ａｌの未添加のみに限定されない。例えば金属Ａｌが添加されていても、金属Ｓｉをさらに添加して損耗を低減することができる。なおまた、金属Ａｌを未添加とし且つ金属Ｓｉを添加してもよい。
【００４５】
また、上記実施形態では、９０ｍｍ以内にして積層される隣合う内張り耐火物の相互の段差を、転炉１の炉底側から内張り耐火物を積み上げる際に、転炉１の径方向に拡径する段差について説明している（図２参照）が、これに限定されるものではなく、転炉１の径方向に縮径する段差としてもよい。転炉１の径方向に縮径する段差として積層しても、段部での熱応力の集中を抑制することができるため、上記の作用・効果を奏するものである。
【実施例】
【００４６】
次に、再使用内張り耐火物への金属Ａｌないし金属Ｓｉを添加する量に対する損耗状態の変化を確認した実験結果について説明する。
【００４７】
表１に、再使用内張り耐火物への金属Ａｌないし金属Ｓｉを添加する量とその効果の関係を示す。
【００４８】
【表１】
2005213608.tif 000003
【００４９】
表１（ａ）に示すように、再使用内張り耐火物に金属Ｓｉを添加しない場合は、金属Ａｌが添加されていると再使用内張り耐火物に割れが発生してしまうことが分かる。また、再使用時の損耗速度についても、金属Ａｌが添加されている場合は、損耗速度が非常に早いことが分かる。
【００５０】
さらに、表１（ｂ）に示すように、金属Ａｌが添加されている場合であっても、金属Ｓｉを添加すれば再使用内張り耐火物に割れが発生することを抑制可能であることが分かる。また、再使用時の損耗速度についても、金属Ｓｉを添加した場合は、損耗速度が遅くなることが分かる。
【００５１】
次に、積層方向で隣接する内張耐火物２０同士をそれぞれ繋ぐ部分に生じる相互の段差（上記Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３・・・）を変更した場合の損耗状態の変化を確認した実験結果を表２を参照して説明する。
【００５２】
【表２】
2005213608.tif 000004
【００５３】
表２に示すように、それぞれの段差が９０ｍｍを超えると新規に施工した部分の損耗度合いが大幅に増えていることが分かる。
【００５４】
次に、上記ライニング構造を適用した転炉で実操業を行なった結果について説明する。
【００５５】
上記ライニング構造を適用してなる３２０ｔ上底吹き転炉にてその効果を確認した。
【００５６】
再使用する部位に適用した再使用内張り耐火物には、酸化防止剤として金属Ａｌを２質量％、金属Ｓｉを１質量％それぞれ含むＭｇＯ−２０％Ｃレンガを使用した。そして、当該レンガを転炉内での静止時の鋼浴面より下方の範囲に配設した。また、各内張耐火物同士をそれぞれ繋ぐ部分に生じる相互の段差を９０ｍｍ以内として築炉を行なった。
【００５７】
４０００ｃｈ（チャージ）を経過後、再使用内張り耐火物の損耗状態の確認を行なった。
【００５８】
図３にその確認結果を示す。なお、同図は、再使用内張り耐火物の残厚の状態を説明する説明図であり、図３（ａ）は、図２における再使用内張り耐火物２４Ａ部分での転炉の平断面方向の残厚の状態説明図、図３（ｂ）は、図２における再使用内張り耐火物２４Ｂ部分での転炉の平断面方向の残厚の状態説明図である。
【００５９】
図３（ａ）に示すように、再使用内張り耐火物２４Ａ部分では、４０００ｃｈを経過後の残厚は損耗の多い部分で８００ｍｍであった。なお、当該レンガの新品時における施工厚みは１０５０ｍｍである。そのため、１ｃｈ（チャージ）あたりの損耗量は０．１２ｍｍ／ｃｈであると考えられる。これにより、再使用内張り耐火物２４Ａ部分では、８００ｍｍ÷０．１２ｍｍ／ｃｈ＝６６６６ｃｈとなり、このまま再利用した場合であっても、次回目標炉回数である４０００ｃｈを十分に達成可能と推定された。
【００６０】
また、図３（ｂ）に示すように、再使用内張り耐火物２４Ｂ部分では、４０００ｃｈを経過後の残厚は損耗の多い部分で７００ｍｍであった。なお、当該レンガの新品時における施工厚みは９００ｍｍである。そのため、１ｃｈあたりの損耗量は０．１０ｍｍ／ｃｈであると考えられる。これにより、再使用内張り耐火物２４Ｂ部分では、７００ｍｍ÷０．１０ｍｍ／ｃｈ＝７０００ｃｈとなり、やはり、このまま再利用した場合であっても、次回目標炉回数である４０００ｃｈを十分に達成可能と推定された。
【００６１】
そこでさらに、４０００ｃｈを経過後、再び再使用内張り耐火物の損耗状態を確認した。その結果、平均残厚は４００ｍｍであった。これにより、上記ライニング構造によれば再使用内張り耐火物を十分に再使用可能と判断された。また、上記ライニング構造によれば各内張耐火物同士をそれぞれ繋ぐ部分に生じる段部において、特に異常な損耗や割れが生じないことも確認された。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明に係る転炉を示す縦断面図である。
【図２】図１に示す符号Ｚ部分の拡大図である。
【図３】本発明に係る再使用内張り耐火物の残厚の状態を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００６３】
１    転炉
２    鉄皮
３    耐火物層
１０    裏張り耐火物
２０    内張耐火物
２２    交換内張り耐火物
２４    再使用内張り耐火物
ＳＦ    静止時の鋼浴面
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３    段差
【図１】
2005213608.tif 000005
【図２】
2005213608.tif 000006
【図３】
2005213608.tif 000007