(57)【要約】【課題】高炉の改修工期を短縮化できる高炉用保護一体カーボン質ブロックを提供する。【解決手段】高炉の煉瓦層を構成するカーボン質ブロック５５Ａと、該カーボン質ブロック５５Ａの炉内面側表面に接着剤を介して接着されたカーボン質保護煉瓦５５１Ａまたは炭化珪素質保護煉瓦５５４Ａと、該カーボン質保護煉瓦５５１Ａまたは炭化珪素質保護煉瓦５５４Ａの炉内面側表面に塗布形成された酸化防止材と、を備えていることを特徴とする高炉用保護一体カーボン質ブロック。【選択図】図３
2007186785.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉の煉瓦層を構成するカーボン質ブロックと、
該カーボン質ブロックの炉内面側表面に接着剤を介して接着されたカーボン質保護煉瓦または炭化珪素質保護煉瓦と、
該カーボン質保護煉瓦または炭化珪素質保護煉瓦の炉内面側表面に塗布形成された酸化防止材と、を備えている
ことを特徴とする高炉用保護一体カーボン質ブロック。
【請求項２】
請求項１に記載の高炉用保護一体カーボン質ブロックにおいて、
前記カーボン質保護煉瓦または炭化珪素質保護煉瓦の厚さは５０ｍｍ以上、２３０ｍｍ以下である
ことを特徴とする高炉用保護一体カーボン質ブロック。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の高炉用保護一体カーボン質ブロックにおいて、
前記酸化防止材の厚さは０．５ｍｍ以上、３．０ｍｍ以下である
ことを特徴とする高炉用保護一体カーボン質ブロック。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の高炉用保護一体カーボン質ブロックにおいて、
前記カーボン質保護煉瓦は、高炉改修時に発生する残存のカーボン質ブロックから形成する
ことを特徴とする高炉用保護一体カーボン質ブロック。
【請求項５】
高炉の煉瓦層を構成するカーボン質ブロックの築炉方法であって、
予め、前記カーボン質ブロックの炉内面側表面に接着剤を介してカーボン質保護煉瓦または炭化珪素質保護煉瓦を接着し、
該カーボン質保護煉瓦または炭化珪素質保護煉瓦の炉内面側表面に酸化防止材を塗布形成して、高炉用保護一体カーボン質ブロックを形成しておき、
該高炉用保護一体カーボン質ブロックを前記煉瓦層における改修部分に使用する
ことを特徴とする高炉のカーボン質ブロックの築炉方法。
【請求項６】
請求項５に記載の高炉のカーボン質ブロックの築炉方法において、
予め、所定形状の前記カーボン質ブロックの炉内面側表面に、接着剤を介して所定形状のカーボン質保護煉瓦または炭化珪素質保護煉瓦を接着し、
一体化した前記カーボン質ブロックおよび前記カーボン質保護煉瓦または炭化珪素質保護煉瓦を、炉内の必要形状に合わせて加工した後、
前記カーボン質保護煉瓦または炭化珪素質保護煉瓦の炉内面側表面に酸化防止材を塗布形成して、高炉用保護一体カーボン質ブロックを形成しておく
ことを特徴とする高炉のカーボン質ブロックの築炉方法。
【請求項７】
高炉の煉瓦層を構成するカーボン質ブロックの築炉方法であって、
予め、前記カーボン質ブロックの炉内面側表面に接着剤を介して粘土質保護煉瓦または高アルミナ質保護煉瓦を接着して高炉用保護一体カーボン質ブロックを形成しておき、
該高炉用保護一体カーボン質ブロックを前記煉瓦層における改修部分に使用する
ことを特徴とする高炉のカーボン質ブロックの築炉方法。
【請求項８】
請求項７に記載の高炉のカーボン質ブロックの築炉方法において、
予め、所定形状の前記カーボン質ブロックの炉内面側表面に、接着剤を介して所定形状の粘土質保護煉瓦または高アルミナ質保護煉瓦を接着し、
一体化した前記カーボン質ブロックおよび粘土質保護煉瓦または高アルミナ質保護煉瓦を、炉内の必要形状に合わせて加工して、高炉用保護一体カーボン質ブロックを形成しておく
ことを特徴とする高炉のカーボン質ブロックの築炉方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉に使用されるカーボン質ブロックの保護およびカーボン質ブロックの築炉方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉は、煉瓦積みで構成された縦型の炉である。この高炉では、上部から５０〜６０％の鉄分を含む鉄鉱石やペレット、燃焼鉱などの単独またはこれらを組み合わせたものと、不純物除去のための溶剤となる石灰石及びコークス等の原料とが投入される。そして、炉の下部円周上に配置された羽口から高温の熱風が吹き込まれ、これにより炉頂から下降する原料が加熱溶融して銑鉄となり、炉床に溜まる。該炉床に溜まった銑鉄は、定期的に炉下部に設けられた出銑口を介して炉外に取り出されるようになっている。
【０００３】
ここで、図１に、一般的な高炉の炉床近傍の構造を模式的に示す。なお、図１に示す高炉１００は、稼動開始前の状態である。
図１において、高炉１００は、ベース１１０と、このベース１１０上に立設された略円筒状の鉄皮１２０と、この鉄皮１２０における底部および側面下部の内面を被覆する状態に設けられた冷却層１３０，１３１と、この冷却層１３０，１３１上に積層されたスタンプ材層１４０と、このスタンプ材層１４０上および鉄皮１２０における側面中央部より上側の内面を被覆する状態に積層された煉瓦層１５０とを備えて構成されている。また、図１では、１６０は炉床を示し、１７０は羽口を示し、１８０は出銑口を示している。
【０００４】
煉瓦層１５０は、複数の耐火物煉瓦を組み合わせて構築したものである。
具体的には、炉床部１６０における該耐火物煉瓦は、円盤状の炉底部を構成する複数枚の炉敷煉瓦１５１と、この炉敷煉瓦１５１上に縦積された縦積煉瓦１５２と、縦積煉瓦１５２上を被覆する複数枚の中埋煉瓦１５３と、炉敷煉瓦１５１上に積層され、かつ、縦積煉瓦１５２および中埋煉瓦１５３の外周側を囲む円筒状の側面部を構成する複数のリング煉瓦１５４と、リング煉瓦１５４のさらに上側に積層された羽口煉瓦１５５および複数の朝顔煉瓦１５６と、を備えている。
これら中埋煉瓦１５３および羽口煉瓦１５５を除く各種煉瓦は、高熱伝導率、高耐食性、低気孔率かつ均質なカーボン煉瓦にて形成されたカーボン質ブロックであり、各カーボン質ブロックの表面には高度な研磨処理が施されている。そして、予め実炉以外の場所にて仮組みされて寸法などの確認・検査が行われた後、実炉内の煉瓦間にモルタルを塗布して隙間無く密に組み合わせられる。
【０００５】
加えて、煉瓦層１５０は、これら煉瓦層１５０の内面を覆う状態に積層された複数の小型の高炉用保護煉瓦１５７を備えている。なお、高炉用保護煉瓦１５７は、高アルミナ質やシャモット質の酸化物系煉瓦などで形成されている。
【０００６】
このような高炉１００の操業立上時には、１：原料投入による磨耗、２：立上時の酸化、３：操業開始初期の大量のスラグによる損耗等によって、操業開始後数ヶ月でカーボン質ブロックが大きく損耗されてしまう。このため、高炉用保護煉瓦１５７にて、安定した稼動状態となるまでカーボン質ブロックを保護し、安定した稼動状態となる前後に高炉用保護煉瓦１５７を脱落させて銑鉄の生産に必要な所定の炉内容積を確保する。
【０００７】
そして、高炉１００の安定稼動時には、煉瓦層１５０はスタンプ材層１４０を介して冷却層１３０，１３１にて冷却されているものの、炉床部１６０は１５００℃以上の高温環境下に曝されるため、煉瓦層１５０のうち特にリング煉瓦１５４が炉内面側から溶損していく。そして、煉瓦層１５０の溶損が図中破線Ａで示す程度まで進行したところで高炉１００は寿命となり、高炉１００の操業が停止される。
【０００８】
以上の高炉１００の操業において、高炉用保護煉瓦１５７は、安定稼動時に消耗するリング煉瓦１５４等のカーボン質ブロックが稼動開始後の初期に消耗してしまうことを防止する。そして、安定稼動時には脱落して、炉床部１６０の必要な炉内容積が確保される。
【０００９】
高炉１００の操業停止後は、高炉１００全体の改修工事が行われる。改修工事は、通常マンテルを含めて全てを解体築炉する場合が多い。このような高炉１００の築炉においては、煉瓦層１５０の解体、築造に多くの時間を要するため、従来、銑鉄の生産休止期間を少しでも短くするために、煉瓦層１５０の築造に要する時間を短縮する種々の工法が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【００１０】
特許文献１に記載の構成では、予め複数個のカーボン煉瓦単体をカーボン接着剤により接着して接合体を構成する。この接合体を順次空積みによる仮組み立てし、仮組み立て寸法の調整・確認を行う。この後、実炉内で接合体をモルタルにより接着して本組み立てを行う、という構成が採用されている。
このような特許文献１に記載の構成では、取り扱うカーボン煉瓦の単位数が従来に比べ減少し、実炉内での接着数が減少する。これにより、施工工期および施工工数を減少でき、かつ、構築寸法の精度を向上できる。
【００１１】
また、特許文献２に記載の構成では、多数の小型煉瓦を寄せ集め、耐熱性構造接着剤を解して積層接着し、予め所要形状の大型複合体となしたものによって、冶金炉内張り用複合煉瓦を構成するという構成が採用されている。
このような特許文献２に記載の構成でも、多数の小型煉瓦を寄せ集めて個数を削減することにより、煉瓦構造物の構築に要する時間を短縮化できる。
【００１２】
【特許文献１】特開平７−１３３９８９号公報
【特許文献２】特開平１１−３７７４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記の特許文献１および２に記載のいずれの構成も、取り扱う煉瓦の単位数を減少させて工期の短縮化を図るものの、高炉用保護煉瓦１５７（図１参照）の構築法の改善については言及していない。このため、高炉用保護煉瓦１５７の構築においては、従来通り、高炉１００の設置場所にて複数の小型の高炉用保護煉瓦１５７を順次組み合わせていかなければならない、という問題が一例として挙げられる。通常、高炉１００全体の築炉工事は４０日前後を要するが、そのうち小型の高炉用保護煉瓦１５７の構築だけで４〜５日程度を要し、高炉用保護煉瓦１５７の構築工期の短縮に対するニーズも高いものである。
【００１４】
本発明は、上述したような問題点に鑑みて、高炉の改修工期を短縮化できる高炉用保護一体カーボン質ブロック、および、高炉のカーボン質ブロックの築炉方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
請求項１に記載の発明は、高炉の煉瓦層を構成するカーボン質ブロックと、該カーボン質ブロックの炉内面側表面に接着剤を介して接着されたカーボン質保護煉瓦または炭化珪素質保護煉瓦と、該カーボン質保護煉瓦または炭化珪素質保護煉瓦の炉内面側表面に塗布形成された酸化防止材と、を備えていることを特徴とする高炉用保護一体カーボン質ブロックである。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の高炉用保護一体カーボン質ブロックにおいて、前記カーボン質保護煉瓦または炭化珪素質保護煉瓦の厚さは５０ｍｍ以上、２３０ｍｍ以下であることを特徴とする高炉用保護一体カーボン質ブロックである。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の高炉用保護一体カーボン質ブロックにおいて、前記酸化防止材の厚さは０．５ｍｍ以上、３．０ｍｍ以下であることを特徴とする高炉用保護一体カーボン質ブロックである。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の高炉用保護一体カーボン質ブロックにおいて、前記カーボン質保護煉瓦は、高炉改修時に発生する残存のカーボン質ブロックから形成することを特徴とする高炉用保護一体カーボン質ブロックである。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、高炉の煉瓦層を構成するカーボン質ブロックの築炉方法であって、予め、前記カーボン質ブロックの炉内面側表面に接着剤を介してカーボン質保護煉瓦または炭化珪素質保護煉瓦を接着し、該カーボン質保護煉瓦または炭化珪素質保護煉瓦の炉内面側表面に酸化防止材を塗布形成して、高炉用保護一体カーボン質ブロックを形成しておき、該高炉用保護一体カーボン質ブロックを前記煉瓦層における改修部分に使用することを特徴とする高炉のカーボン質ブロックの築炉方法である。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の高炉のカーボン質ブロックの築炉方法において、予め、所定形状の前記カーボン質ブロックの炉内面側表面に、接着剤を介して所定形状のカーボン質保護煉瓦または炭化珪素質保護煉瓦を接着し、一体化した前記カーボン質ブロックおよび前記カーボン質保護煉瓦または炭化珪素質保護煉瓦を、炉内の必要形状に合わせて加工した後、前記カーボン質保護煉瓦または炭化珪素質保護煉瓦の炉内面側表面に酸化防止材を塗布形成して、高炉用保護一体カーボン質ブロックを形成しておくことを特徴とする高炉のカーボン質ブロックの築炉方法である。
【００２１】
請求項７に記載の発明は、高炉の煉瓦層を構成するカーボン質ブロックの築炉方法であって、予め、前記カーボン質ブロックの炉内面側表面に接着剤を介して粘土質保護煉瓦または高アルミナ質保護煉瓦を接着して高炉用保護一体カーボン質ブロックを形成しておき、該高炉用保護一体カーボン質ブロックを前記煉瓦層における改修部分に使用することを特徴とする高炉のカーボン質ブロックの築炉方法である。
【００２２】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の高炉のカーボン質ブロックの築炉方法において、予め、所定形状の前記カーボン質ブロックの炉内面側表面に、接着剤を介して所定形状の粘土質保護煉瓦または高アルミナ質保護煉瓦を接着し、一体化した前記カーボン質ブロックおよび粘土質保護煉瓦または高アルミナ質保護煉瓦を、炉内の必要形状に合わせて加工して、高炉用保護一体カーボン質ブロックを形成しておくことを特徴とする高炉のカーボン質ブロックの築炉方法である。
【発明の効果】
【００２３】
この発明によれば、リング煉瓦等のカーボン質ブロックの炉内面側に、酸化防止材が塗布されたカーボン質保護煉瓦または炭化珪素質保護煉瓦、前記カーボン質ブロックの炉内面側に、粘土質保護煉瓦、高アルミナ質保護煉瓦のいずれかを設けることで、高炉の操業立上時に高炉上部から装入された原料や炉内の酸化雰囲気などにて、カーボン質ブロックが損傷することを防ぐことができる。そして、前記各種の保護煉瓦の厚さや材質を調整し、また酸化防止材の種類や厚さを適宜調整しておくことで、高炉の安定稼動時には前記各種の保護煉瓦を脱落させることができ、銑鉄の生産時に必要な所定の炉内容積を確保できる。
そして、高炉の築炉時には、予め酸化防止材が塗布されたカーボン質保護煉瓦または炭化珪素質保護煉瓦、酸化防止材を塗布しない粘土質保護煉瓦、高アルミナ質保護煉瓦のいずれかをカーボン質ブロックに接着して高炉用保護一体カーボン質ブロックを製造しておくので、カーボン質ブロックを構築すると同時に、高炉用保護煉瓦としての前記各種保護煉瓦を構築でき、従来の高炉用保護煉瓦の構築に要する工数および作業時間を省略できる。したがって、高炉の築炉工期を短縮化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
（１）第１実施形態
以下に、本発明の第１実施形態について図面に基づいて説明する。図２は、本実施形態に係る高炉の炉床近傍の構造を模式的に示した側断面図である。この図２に示す高炉は、稼動開始前の状態である。図３（Ａ）は本実施形態におけるカーボン質ブロックにカーボン質保護煉瓦を接着した状態を示す斜視図であり、図３（Ｂ）は本実施形態における高炉用保護一体カーボン質ブロックを示す斜視図である。
【００２５】
(1-1)高炉１の全体構成
図２において、高炉１は、ベース１０と、このベース１０上に立設された略円筒状の鉄皮２０と、この鉄皮２０における底部および側面下部の内面を被覆する状態に設けられた冷却層３０，３１と、この冷却層３０，３１上に積層されたスタンプ材層４０と、このスタンプ材層４０上および鉄皮２０における側面中央部より上側の内面を被覆する状態に積層された煉瓦層５０とを備えて構成されている。また、図２では、６０は炉床を示し、７０は羽口を示し、８０は出銑口を示している。
【００２６】
煉瓦層５０は、形状・寸法の異なる複数の耐火物煉瓦を組み合わせて構築したものである。具体的には、煉瓦層５０は、複数枚の炉敷煉瓦５１と、複数の縦積煉瓦５２と、複数枚の中埋煉瓦５３と、複数の平積煉瓦５４と、複数のリング煉瓦５５，５６と、朝顔煉瓦５７と、複数の羽口煉瓦５８と、複数の高炉用保護煉瓦５９とを備えている。このような煉瓦層５０のうち、炉敷煉瓦５１、縦積煉瓦５２、複数の平積煉瓦５４と、複数のリング煉瓦５５，５６と、朝顔煉瓦５７は、高熱伝導率、高耐食性、低気孔率かつ均質なカーボン煉瓦材にて形成されたカーボン質ブロックであり、さらに各煉瓦の表面には高度な研磨処理が施されている。なお、朝顔煉瓦５７には、ＳｉＣが３０質量％程度配合されたカーボン質ブロックを使用する場合もある。このような煉瓦層５０における各種煉瓦は、隣接する煉瓦間にモルタルが塗布されて隙間無く密に組み合わされている。
【００２７】
複数枚の炉敷煉瓦５１は、炉床部６０における円盤状の炉底部を構成する。複数の縦積煉瓦５２は、それぞれ、縦長状に形成されて、炉敷煉瓦５１上に縦積されて略円柱状の煉瓦層を形成する。複数枚の中埋煉瓦５３は、縦積煉瓦５２上を被覆し、炉内面側表面は銑鉄に曝される。複数の平積煉瓦５４は、縦積煉瓦５２の外周に配置され、炉敷煉瓦５１上に積層されている。
【００２８】
複数のリング煉瓦５５は、平積煉瓦５４上に積層され、中埋煉瓦５３の外周側を囲む円筒状の側面部を構成する。このようなリング煉瓦５５は、図３（Ｂ）に示すように、平面視略台形に形成されている。
これらリング煉瓦５５の炉内面側には、図３（Ｂ）に示すように、カーボン質保護煉瓦５５１が接着剤５５２を介して接着され、さらにカーボン質保護煉瓦５５１の炉内面側表面に酸化防止材５５３が塗布形成されており、これにて、本発明の高炉用保護一体カーボン質ブロックＣが形成されている。
【００２９】
カーボン質保護煉瓦５５１は、リング煉瓦５５等のカーボン質ブロックと同質あるいはこれよりも低級なカーボン煉瓦材にて略矩形板状に形成された煉瓦である。このように、カーボン質保護煉瓦５５１を従来のシャモット質の煉瓦等ではなくカーボン煉瓦材を用いたので、リング煉瓦５５等のカーボン質ブロックと同程度の製作精度が得られる。このため、研磨加工性がカーボン質保護煉瓦５５１とリング煉瓦５５とで同程度となり、加工時にカーボン質保護煉瓦５５１が脱落したり欠けたりすることがなくなる。
また、通常、リング煉瓦５５等のカーボン質ブロックを加工する際に発生する切削屑は、リサイクル原料として再使用される。ここで、カーボン質保護煉瓦５５１をリング煉瓦５５等のカーボン質ブロックと略同質のカーボン煉瓦材にて形成するので、両者の切削屑を分離せずに混在させた状態でリサイクル原料として使用可能となる。さらに、加工時に両者の固さが同一となるので、リング煉瓦５５そのものの表面精度が悪化することを防ぐことが可能となる。
【００３０】
また、カーボン質保護煉瓦５５１の厚さは５０ｍｍ以上、２３０ｍｍ以下とすることが好ましい。これにより、高炉用保護煉瓦として好適に機能させることができる。すなわち、カーボン質保護煉瓦５５１の厚さが５０ｍｍよりも小さい場合、カーボン質保護煉瓦５５１は、高炉１の操業開始から早い段階で脱落あるいは消失してしまい、銑鉄の生産時に消耗するリング煉瓦５５等が銑鉄の生産前の段階で消耗してしまうことを防ぐことができない。一方、カーボン質保護煉瓦５５１の厚さが２３０ｍｍよりも大きい場合、高炉１の安定稼動時においてもカーボン質保護煉瓦５５１が脱落せず、炉床部６０の炉内容積が狭小なものとなってしまう。
【００３１】
また、カーボン質保護煉瓦５５１は、高炉改修時に発生する残存のカーボン質ブロック（以下、残存カーボン質ブロックと称す）から形成することが好ましい。
ここで、残存カーボン質ブロックとは、高炉１の改修時（後述）に取り除かれた煉瓦層５０のうち、炉敷煉瓦５１や縦積煉瓦５２、平積煉瓦５４、リング煉瓦５５，５６、朝顔煉瓦５７などの使用済みのカーボン質ブロックのことである。
このような残存カーボン質ブロックのうち溶損していない部分を切出して、略矩形板状に加工してカーボン質保護煉瓦５５１とすることで、不要となった残存カーボン質ブロックに特別な処理を施さず、残存カーボン質ブロックをそのままの状態で活用することが可能になる。
【００３２】
接着剤５５２としては、例えば、常温硬化性のカーボン接着剤を使用できる。このようなカーボン接着剤としては、例えば、焙焼無煙炭等のカーボン粉と、フェノール樹脂等の合成樹脂液と、パラトルエンスルホン酸等の硬化剤と、エチレングリコール等の希釈剤とを含んで構成されたものが例示できるが、この限りではない。
【００３３】
このような接着剤５５２の接着強度は、リング煉瓦５５等の各カーボン質ブロック同士を接合する際に使用するモルタルの接着強度は必要としない。具体的には、リング煉瓦５５の重量は１２００ｋｇ程度に対し、カーボン質保護煉瓦５５１の重量が３０〜１４０ｋｇ程度と軽く、運搬等によりカーボン質保護煉瓦５５１が脱落する危険性は少ない。このため、接着剤５５２の接着強度は、高炉用保護一体カーボン質ブロックＣを加工する際の強度があればよく、硬化後の接着曲げ強度では１０ｋｇ／ｃｍ２程度であれば十分である。さらに、上述の接着剤５５２は、熱間での使用において、通常、強度が半分以下に低下するため、カーボン質保護煉瓦５５１は、その残厚が３０ｍｍ以下になると容易に脱落して、炉床部６０の好適な炉内容積が確保されるようになる。
【００３４】
酸化防止材５５３は、高炉１の操業において、特に立上時の炉内の酸化雰囲気によりカーボン質保護煉瓦５５１が損耗することを防止する。このような酸化防止材５５３は、例えば、ＳｉＯ２７０〜８０質量％、Ｎａ２Ｏ３１〜５質量％、Ｂ２Ｏ３５〜１２質量％、ＺｒＯ２３〜１０質量％を含んだ無機酸化物にて構成されており、例えば当該無機酸化物と有機溶剤等とを混練した塗布剤をカーボン質保護煉瓦５５１の炉内面側表面に塗布することにより形成される。当該ペーストを塗布する手段としては、従来のスプレー法などのいずれの手段も採用できる。
【００３５】
このような酸化防止材５５３の厚さは、０．５ｍｍ以上、３．０ｍｍ以下、より好ましくは、１．２ｍｍ以上、２．４ｍｍ以下とすることが好ましい。すなわち、酸化防止材５５３の厚さが０．５ｍｍよりも小さい場合、高炉１の操業において、炉内の酸化雰囲気により、カーボン質保護煉瓦５５１内部が酸化されてしまい、カーボン質保護煉瓦５５１が早期に損耗・脱落する。一方、酸化防止材５５３の厚さが３．０ｍｍよりも大きい場合、高炉１の操業において、炉床部６０が例えば１５００℃以上の高温環境下に曝された際に、酸化防止材５５３に大きなふくれが生じてこの部分から剥離するおそれがあり、結果として、カーボン質保護煉瓦５５１の損耗を防止できなくなるおそれがある。なお、これらの効果は、後述する実施例にて確認されている。
【００３６】
複数のリング煉瓦５６は、リング煉瓦５５上側かつ羽口７０よりも下側に積層され、円筒状の側面部を構成する（図２参照）。これらリング煉瓦５６の炉内面側表面にも、接着剤（図示せず）を介してカーボン質保護煉瓦５６１が接着され、さらにカーボン質保護煉瓦５６１の炉内面側表面に酸化防止材（図示せず）が塗布形成されている。これにより、リング煉瓦５５を備えた高炉用保護一体カーボン質ブロックＣと同様の構成である、リング煉瓦５６を備えた高炉用保護一体カーボン質ブロック（図示せず）が構成されている。
なお、カーボン質保護煉瓦５６１は、厚さ５０ｍｍ以上２３０ｍｍ以下の範囲内で、リング煉瓦５５におけるカーボン質保護煉瓦５５１よりも薄く形成されるが、カーボン質保護煉瓦５５１と同等の厚さ寸法としてもよい。
【００３７】
複数の朝顔煉瓦５７は、羽口煉瓦５８の上側に積層され、円筒状の側面部を構成する（図２参照）。これら朝顔煉瓦５７の炉内面側表面にも、接着剤（図示せず）を介してカーボン質保護煉瓦５７１が接着され、さらにカーボン質保護煉瓦５７１の炉内面側表面に酸化防止材（図示せず）が塗布形成されている。これにより、リング煉瓦５５を備えた高炉用保護一体カーボン質ブロックＣと同様の構成である、朝顔煉瓦５７を備えた高炉用保護一体カーボン質ブロック（図示せず）が構成されている。
なお、カーボン質保護煉瓦５７１は、厚さ５０ｍｍ以上２３０ｍｍ以下の範囲内で、リング煉瓦５５におけるカーボン質保護煉瓦５５１よりも薄く形成されるが、カーボン質保護煉瓦５５１と同等の厚さ寸法としてもよい。
【００３８】
複数の羽口煉瓦５８は、リング煉瓦５６の上側、かつ、羽口７０を囲む状態に積層されている。羽口煉瓦５８には、通常、ＳｉＣ質の煉瓦が用いられ、羽口７０からは常時１２００〜１３００℃の熱風が送風されている。このため、本部位は常時酸化雰囲気となることから、羽口煉瓦５８に対しては、本発明のカーボン質保護煉瓦ではなく、従来の小型の酸化物系の高炉用保護煉瓦５９が使用されている。
【００３９】
(1-2)高炉１の操業
次に、高炉１の操業について説明する。
上記高炉１の操業立上時には、まず、高炉１の上部から原料が装入され、次いで羽口７０より高温の熱風が吹き込まれる。この際、カーボン質保護煉瓦５５１，５６１，５７１および高炉用保護煉瓦５９は、原料装入時にリング煉瓦５５，５６、朝顔煉瓦５７および羽口煉瓦５８等が磨耗することを防止する。
そして、加熱された原料が銑鉄となって炉床部６０に溜まり、この銑鉄が出銑口８０より炉外に出銑される操業当初は、多量のスラグが発生して炉況も安定せず、このため、高炉１の安定稼動時までに数ヶ月を要する。この間、酸化防止材５５３が塗布されたカーボン質保護煉瓦５５１，５６１，５７１および高炉用保護煉瓦５９は、炉内の酸化雰囲気や多量のスラグなどにてリング煉瓦５５，５６、朝顔煉瓦５７および羽口煉瓦５８が損傷することを防止する。なお、酸化防止対策は稼動時の極初期だけに必要であるので、酸化防止材５５３をカーボン質保護煉瓦５５１上に塗布形成する程度で、カーボン質ブロックを十分に酸化雰囲気より保護することが可能となる。
そして、カーボン質保護煉瓦５５１，５６１，５７１および高炉用保護煉瓦５９は、安定した稼動状態となる数ヵ月後に脱落し、これにより、高炉１の安定稼動時には炉床部６０の炉内容積が拡大して、銑鉄の生産に必要な所定の炉内容積が確保される。
【００４０】
この後、銑鉄の生産時において、煉瓦層５０はスタンプ材層４０を介して冷却層３０，３１にて冷却されるものの、炉床部６０は１５００℃以上の高温環境下に曝され続けるため、煉瓦層５０、特に複数のリング煉瓦５５，５６等が内面から溶損していく。そして、煉瓦層５０の溶損が図１中破線Ａ’で示す程度まで進行したところで高炉１は寿命となり、高炉１の操業が停止される。高炉１の操業停止後は、煉瓦層５０の交換を伴った、高炉１全体の改修が行われる。
【００４１】
(1-3)高炉の改修方法
高炉１の操業停止後は、高炉１全体の改修が行われる。高炉１の改修は、主として、鉄皮２０と、冷却層３０と、スタンプ材層４０と、煉瓦層５０とを取り除き、新たに、鉄皮２０と、冷却層３０と、スタンプ材層４０と、煉瓦層５０とを構築することにより行う。なお、鉄皮２０は流用し、解体しない場合もある。
例えば、高炉１を基礎上に設置した状態で改修作業を行う場合、高炉１近傍に据え付けた大型クレーン（図示せず）を用い、炉体の上部から炉底部まで順次解体しながら、炉頂から解体した部材を外部に取り出す。そして、全く逆の手順で炉頂から炉内部に新たな部材を搬入して新たなスタンプ材層４０および煉瓦層５０を構築する。
また、例えば、高炉１そのものを複数のブロックに解体して基礎上から搬出し、該基礎以外の場所にて予め構築した新たな複数のブロックを現場に搬入して組み合わせる、いわゆるブロック工法により改修作業を行う場合もある。
【００４２】
高炉１の上記改修方法においては、前記炉頂クレーンを用いる場合および前記リフトアップ工法により行う場合のいずれにおいても、煉瓦層５０を構成する各種煉瓦を製造する準備工程と、準備工程にて製造された各種煉瓦を組み合わせて煉瓦層５０を構築する築炉工程と、が含まれている。
【００４３】
(1-3-1)準備工程
煉瓦層５０を構成する各種煉瓦を製造する準備工程について、リング煉瓦５５の製造工程を具体例に挙げて説明する。
まず、カーボン煉瓦材をプレス成形法などにて例えば直方体状に成形し、これを焼成したカーボン質ブロック５５Ａを製造しておく（図３（Ａ）参照）。また、低級なカーボン煉瓦材、あるいは、残存カーボン質ブロックを例えば略矩形板状に切出して、カーボン質保護煉瓦５５１Ａを形成しておく（図３（Ａ）参照）。この後、カーボン質ブロック５５Ａの炉内面側表面となる面上に、接着剤５５２を介してカーボン質保護煉瓦５５１Ａを接着して、図３（Ａ）に示す状態とする。接着後、一体化したカーボン質ブロック５５Ａおよびカーボン質保護煉瓦５５１Ａを、炉内の必要形状に合わせて、すなわち図３（Ｂ）に示すような平面視略台形状に切削・研磨し、所定の寸法・表面精度を有したリング煉瓦５５およびカーボン質保護煉瓦５５１を成形する。
その後、例えば、スプレー法などにてＳｉＯ２７０〜８０質量％、Ｎａ２Ｏ３１〜５質量％、Ｂ２Ｏ３５〜１２質量％、ＺｒＯ２３〜１０質量％を含んだ無機酸化物と有機溶剤等とを混練した塗布剤を、カーボン質保護煉瓦５５１の炉内面側表面に塗布して酸化防止材５５３を形成し、自然乾燥させる。これにより、図３（Ｂ）に示すような、リング煉瓦５５と、カーボン質保護煉瓦５５１と、酸化防止材５５３とを備えた高炉用保護一体カーボン質ブロックＣが得られる。
なお、上記のようにして高炉用保護一体カーボン質ブロックＣを形成した後、互いに隣接する一対の高炉用保護一体カーボン質ブロックＣ同士をモルタルなどの接着剤を介して接合して、ブロック複合体（図示せず）とすることも可能である。
【００４４】
そして、リング煉瓦５６および朝顔煉瓦５７についても、同様にして、リング煉瓦５６および朝顔煉瓦５７と、カーボン質保護煉瓦５６１，５７１と、酸化防止材（図示せず）とを備えた高炉用保護一体カーボン質ブロック（図示せず）を形成しておく。
このようにして、所定の寸法精度となる複数個の煉瓦単体やブロック複合体を製造した後、これら煉瓦を空積みして仮組立てを行い、寸法の確認・検査を行う。検査後、必要によっては煉瓦寸法の微調整を行う。以上にて準備工程が終了する。
【００４５】
(1-3-2)築炉工程
次に、築炉工程について説明する。
高炉の改修工事は、前述したように休止となった高炉１を解体し、新たな高炉を据え付けるものである。据付けは、まず鉄皮２０を組み立て、引き続いて冷却層３０，３１を取り付ける。冷却層３０，３１の取り付け後、高炉炉内の築炉工程へと移行する。
築炉工程は、まず最下面のスタンプ材層４０の施工を行い、炉内に設置されたホイスト（図示せず）を使用して炉敷煉瓦５１、縦積煉瓦５２および平積煉瓦５４を施工し、さらに外周のスタンプ材層４０を施工するというように、下から順次各部材を積層していく。
そして、リング煉瓦部は、カーボン質保護煉瓦５５１，５６１等が接着されて高炉用保護一体カーボン質ブロックとなったリング煉瓦５５，５６の接合面にモルタルを塗布し、円周方向に順次積んでいく。一段分の築炉が完了したら、次いで背面のスタンプ材層４０の施工を行い、この要領で一段ずつ積み上げていく。同様にして、羽口煉瓦５８と、高炉用保護煉瓦５９と、カーボン質保護煉瓦５７１等が接着されて高炉用保護一体カーボン質ブロックとなった朝顔煉瓦５７と、を積み上げていき、築炉が完了する。
【００４６】
通常、高炉の改修工事は、１２０日程度を要し、そのうちの約１／３の４０日程度が築炉工程である。この築炉工程を短縮するために、上記特許文献１に記載の構成では、カーボン煉瓦を複数個事前に接着したブロック複合体を使用し、個数削減により築炉工期を短縮している。
従来、カーボン質煉瓦の炉内への取り込みは、例えば図１に示すような出銑口１８０や羽口１７０の開口部を利用していたが、上記特許文献１に記載の構成のようにブロック複合体とした場合は、出銑口１８０等の開口部を利用できず、朝顔煉瓦１５６の設置箇所近傍に大きな鉄皮開孔が必要となる。
したがって、築炉工程の他に、鉄皮開孔部における１〜２日の鉄皮１２０の復旧工程と、当該部位における冷却層１３０の取付工程とが余分に掛かるため、築炉する煉瓦数量が少なくても、その工期短縮効果を十分に発揮できない場合がある。また、高炉によっては設備の配置上、朝顔煉瓦１５６の設置箇所近傍に煉瓦を取り込むためのスペースを確保できないこともあり、その場合はブロック複合体を炉内に搬入できないため、上記特許文献１に記載の構成を採用できない。
【００４７】
本発明は、従来のリング煉瓦の炉内側へ各種の保護煉瓦を築造の前に予め接着する構造であり、いわば長さが長くなっているだけなので、各カーボン質ブロックを出銑口８０や羽口７０から炉内に取り込むことが可能であり、前述の鉄皮復旧工程等を必要としない。このため、保護一体カーボン質ブロックを使用した分だけ単純に築炉工程を短縮することができる。
従来、高炉用保護煉瓦１５７（図１参照）の築炉には一段当たり実働で４時間程度を必要としている。ここにおいて本発明を４段分採用した場合、昼夜作業において１日分の築炉工期短縮が可能となる。そして、本発明をリング煉瓦５５，５６および朝顔煉瓦５７の全量に採用すれば、４０００〜５０００ｍ３級の高炉であれば、４〜５日の工期短縮が可能となる。
さらに前述のブロック複合体と組み合わせれば、さらなる工期短縮を図ることも可能である。
【００４８】
(1-4)第１実施形態の効果
上記した第１実施形態によれば、以下に示す効果を奏することができる。
【００４９】
(1-4-1)高炉用保護一体カーボン質ブロックＣは、高炉１の煉瓦層５０を構成するリング煉瓦５５と、該リング煉瓦５５の炉内面側表面に接着剤５５２を介して接着されたカーボン質保護煉瓦５５１と、該カーボン質保護煉瓦５５１の炉内面側表面に塗布形成された酸化防止材５５３と、を備えている。
このように、カーボン質保護煉瓦５５１をリング煉瓦５５と略同質のカーボン煉瓦材にて形成しているので、カーボン質保護煉瓦５５１Ａが接着されたカーボン質ブロック５５Ａを研磨する際、研磨硬さが同程度となる。これにより、バランス良く高精度に研磨処理を施すことができる。また、加工の際に発生する加工屑も略同質のカーボン煉瓦材となるので、分別することなく好適にリサイクルできる。
このような酸化防止材５５３が塗布されたカーボン質保護煉瓦５５１をリング煉瓦５５炉内面側に設けることで、高炉１の操業立上時に高炉上部から装入された原料や炉内の酸化雰囲気などにて、リング煉瓦５５が損傷することを防ぐことができる。そして、カーボン質保護煉瓦５５１の厚さや材質を調整し、また酸化防止材の種類や厚さを適宜調整しておくことで、安定稼動時にはカーボン質保護煉瓦を脱落させることができ、銑鉄の生産時に必要な所定の炉内容積を確保できる。
そして、高炉の築炉時には、予めカーボン質保護煉瓦５５１をリング煉瓦５５に接着して高炉用保護一体カーボン質ブロックを製造しておくので、リング煉瓦５５を構築すると同時に、高炉用保護煉瓦としてのカーボン質保護煉瓦５５１を構築することが可能となる。このため、従来の高炉用保護煉瓦の構築に要する工数および作業時間を省略でき、高炉の築炉工期を短縮することが可能となる。
【００５０】
(1-4-2)カーボン質保護煉瓦５５１の厚さは５０ｍｍ以上、２３０ｍｍ以下であることが好ましい。
このようなカーボン質保護煉瓦５５１により、高炉１の操業において、銑鉄の生産時に消耗するリング煉瓦５５が銑鉄の生産前の段階で消耗してしまうことを防ぐことができる。また、銑鉄の安定生産時の前後にカーボン質保護煉瓦５５１が脱落し、銑鉄の生産に必要な炉床部６０の所定の炉内容積を確保することができる。
【００５１】
(1-4-3)酸化防止材５５３の厚さは０．５ｍｍ以上、３．０ｍｍ以下であることが好ましい。
このようなカーボン質保護煉瓦５５１により、銑鉄の生産前の段階で、酸化防止材５５３が剥離することなく、炉内の酸化雰囲気や多量のスラグによりカーボン質保護煉瓦５５１内部が酸化されることを防ぐことができる。このため、リング煉瓦５５の酸化による損耗を確実に防ぐことができる。
【００５２】
(1-4-4)カーボン質保護煉瓦５５１は、高炉改修時に発生する残存のカーボン質ブロックから形成することが好ましい。
このように、残存カーボン質ブロックのうち溶損していない部分を切出してカーボン質保護煉瓦５５１とすることで、不要となった残存カーボン質ブロックに特別な処理を施さずとも、残存カーボン質ブロックをそのままの状態でリサイクルすることができる。したがって、効率良く省資源化を図ることができる。
また、残存カーボン質ブロックから形成したカーボン質保護煉瓦５５１は、リング煉瓦５５と同様な材質となるので、カーボン質保護煉瓦５５１が接着されたリング煉瓦５５を良好に研磨することができ、加工の際に発生する加工屑も分別することなく好適にリサイクルできる。
【００５３】
(1-4-5)高炉１におけるリング煉瓦５５の築炉方法は、予め、リング煉瓦５５の炉内面側表面に接着剤５５２を介してカーボン質保護煉瓦５５１を接着し、カーボン質保護煉瓦５５１の炉内面側表面に酸化防止材５５３を塗布形成して、高炉用保護一体カーボン質ブロックＣを形成しておき、該高炉用保護一体カーボン質ブロックＣを含んだ各種煉瓦を用いて煉瓦層５０を構築する。
このようなリング煉瓦５５の築炉方法によれば、予めカーボン質保護煉瓦５５１をリング煉瓦５５に接着しておくので、リング煉瓦５５を構築すると同時に高炉用保護煉瓦としてのカーボン質保護煉瓦５５１を構築でき、カーボン質保護煉瓦５５１の構築に要する工数および作業時間を省略できる。したがって、高炉１の改修工期を短縮化できる。
【００５４】
(1-4-6)また、高炉１におけるリング煉瓦５５の改修方法では、予め、直方体状のカーボン質ブロック５５Ａの炉内面側表面に、接着剤５５２を介して略矩形板状のカーボン質保護煉瓦５５１Ａを接着し、一体化したカーボン質ブロック５５Ａおよびカーボン質保護煉瓦５５１Ａを平面視略台形状に加工した後、カーボン質保護煉瓦５５１の炉内面側表面に酸化防止材５５３を塗布形成して、高炉用保護一体カーボン質ブロックＣを形成しておくことが好ましい。
このようなリング煉瓦５５の改修方法によれば、一体化したカーボン質ブロック５５Ａおよびカーボン質保護煉瓦５５１Ａを炉内の必要形状に合わせて加工するので、カーボン質保護煉瓦５５１を単独で切削・研磨加工して仕上げる従来構成に比べて、工数を大幅に削減できる。そして、カーボン質保護煉瓦５５１の形状をリング煉瓦５５の形状に高精度に適合させることができると共に、築炉工程においては、位置合わせ作業をせずとも、カーボン質保護煉瓦５５１を最適な位置に設置することができる。
また、当該加工の際、カーボン質ブロック５５Ａおよびカーボン質保護煉瓦５５１Ａは同質の材料にて形成されているので、機械的強度が同程度となる。これにより、バランス良く高精度に切削・研磨加工を施すことができる。また、加工の際に発生する加工屑も略同質のカーボン煉瓦材となるので、分別することなく好適にリサイクルできる。
【００５５】
(1-4-7)高炉１の改修方法において、準備工程では、リング煉瓦５５，５６および朝顔煉瓦５７の各カーボン質ブロックにカーボン質保護煉瓦５５１，５６１，５７１を接着して高炉用保護一体カーボン質ブロックを構成しておく。さらに、互いに隣接する高炉用保護一体カーボン質ブロック同士を接着してブロック複合体を形成しておいてもよい。そして、築炉工程では、炉敷煉瓦５１、縦積煉瓦５２、中埋煉瓦５３、平積煉瓦５４、高炉用保護一体カーボン質ブロック、羽口煉瓦５８および高炉用保護煉瓦５９を組み合わせて、煉瓦層５０を構築する。
リング煉瓦５５，５６および朝顔煉瓦５７にはカーボン質保護煉瓦５５１，５６１，５７１が接着されているので、保護煉瓦を順次構築する従来の構成と比較して、組み立て工数を大幅に削減できる。したがって、高炉１の改修工期を短縮化できる。
【００５６】
なお、リング煉瓦５６と、カーボン質保護煉瓦５６１と、該カーボン質保護煉瓦５６１，５７１の炉内面側表面に塗布形成された酸化防止材とを備えた高炉用保護一体カーボン質ブロック、および、朝顔煉瓦５７と、カーボン質保護煉瓦５７１と、該カーボン質保護煉瓦５７１の炉内面側表面に塗布形成された酸化防止材とを備えた高炉用保護一体カーボン質ブロックについても、リング煉瓦５５を備えた高炉用保護一体カーボン質ブロックＣの上記(1-4-1)〜(1-4-7)の効果と、同様の効果を奏することができる。
【００５７】
（２）第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態について、図２および３を用いて説明する。
この第２実施形態は、上記の第１実施形態におけるカーボン質保護煉瓦５５１，５６１，５７１の代わりに、炭化珪素質保護煉瓦５５４，５６２，５７２を設けたものである（図２参照）。このため、以下において、第１実施形態と同様の構成については説明を適宜省略する。
【００５８】
(2-1)高炉用保護一体カーボン質ブロックの構成
図２に示すように、リング煉瓦５５，５６および朝顔煉瓦５７のそれぞれの炉内面側には、接着剤を介して炭化珪素質保護煉瓦５５４，５６２，５７２が接着されている。さらに、これら炭化珪素質保護煉瓦５５４，５６２，５７２の炉内面側表面には、酸化防止材５５３（図３（Ｂ）参照）が塗布形成されており、これにて、本発明の高炉用保護一体カーボン質ブロックが形成されている。
炭化珪素質保護煉瓦５５４，５６２，５７２は、例えばＳｉＣを８０質量％以上含みけいさん塩結合させたもの、ＳｉＣを９０質量％以上含むもので自己結合もしくは窒化珪素結合させたもの、ＳｉＣのみを原料として特殊加工を行ったもの及び再結晶させたものなど、炭化珪素の含有量が高いものが適している。
なお、炭化珪素質保護煉瓦５５４，５６２，５７２の厚さや、接着剤の構成、酸化防止材５５３の構成については、それぞれ上述の第１実施形態のものと同様である。
【００５９】
(2-2)高炉の改修方法
本実施形態における高炉１の改修方法においても、上記第１実施形態と同様に、準備工程と、築炉工程とが含まれている。なお、この改修方法において、上記第１実施形態と同様の部分については説明を適宜省略する。
準備工程について、リング煉瓦５５を含む高炉用保護一体カーボン質ブロックの製造を具体例に挙げて説明する。
まず、カーボン煉瓦材をプレス成形法などにて例えば直方体状に成形し、これを焼成して、カーボン質ブロック５５Ａを製造しておく（図３（Ａ）参照）。また、炭化珪素質耐火材を略矩形板状に切出して、炭化珪素質保護煉瓦５５４Ａを形成しておく（図３（Ａ）参照）。この後、カーボン質ブロック５５Ａの炉内面側表面となる面上に、接着剤５５２を介して炭化珪素質保護煉瓦５５４Ａを接着して、図３（Ａ）に示す状態とする。接着後、一体化したカーボン質ブロック５５Ａおよび炭化珪素質保護煉瓦５５４Ａを、炉内の必要形状に合わせて、すなわち図３（Ｂ）に示すような平面視略台形状に切削・研磨し、所定の寸法・表面精度を有したリング煉瓦５５および炭化珪素質保護煉瓦５５４を成形する。なお、この際に発生した切削屑は、炭化珪素質耐火材とカーボン煉瓦材の双方の切削屑が混在したものであるため、カーボン煉瓦材の切削屑をリサイクルする際には、炭化珪素質耐火材部分を分離除去する必要がある。
その後、炭化珪素質保護煉瓦５５４の炉内面側表面に酸化防止材５５３を塗布形成し、自然乾燥させる。これにより、図３（Ｂ）に示すような、リング煉瓦５５と、炭化珪素質保護煉瓦５５４と、酸化防止材５５３とを備えた高炉用保護一体カーボン質ブロックＣが得られる。
なお、リング煉瓦５６および朝顔煉瓦５７についても、同様にして、リング煉瓦５６および朝顔煉瓦５７と、炭化珪素質保護煉瓦５６２，５７２と、酸化防止材（図示せず）とを備えた高炉用保護一体カーボン質ブロック（図示せず）を形成しておく。
【００６０】
(2-3)第２実施形態の効果
上記した第２実施形態によれば、上記の第１実施形態における上記(1-4-1)〜(1-4-3)、(1-4-5)〜(1-4-7)に示した効果と略同様の効果を奏することができる。
なお、本実施形態では、第１実施形態のような、リング煉瓦５５等とカーボン質保護煉瓦５５１等とを同質のカーボン煉瓦材で形成したことによる加工性向上効果やリサイクル性向上効果については得られない。
【００６１】
（３）第３実施形態
次に、本発明の第３実施形態について、図４および５に基づいて説明する。
この第３実施形態は、上記の第１実施形態におけるカーボン質保護煉瓦５５１，５６１，５７１および酸化防止材５５３の代わりに、図４に示すように、粘土質・高アルミナ質保護煉瓦５５５，５６３，５７３を設けたものである。このため、以下において、第１実施形態と同様の構成については、説明を適宜省略する。
【００６２】
(3-1)高炉用保護一体カーボン質ブロックの構成
図４に示すように、リング煉瓦５５，５６および朝顔煉瓦５７のそれぞれの炉内面側には、接着剤を介して粘土質・高アルミナ質保護煉瓦５５５，５６３，５７３が接着されている。これにて、本発明における高炉用保護一体カーボン質ブロックが形成されている。
粘土質・高アルミナ質保護煉瓦５５５，５６３，５７３は、例えば、高粘度質保護耐火材（煉瓦）にあっては、各種耐火粘土と仮焼したシャモットを原料としたものであって、一般粘土質、硬質粘土質、特殊粘度質の３種類がある。この中でも、硬質粘土質耐火材（煉瓦）は厳選された材料を高圧成形し、十分に焼成したもので高炉などの高温・高圧操業炉に適しており、本発明に適用するとより好ましい。高アルミナ質保護耐火材（煉瓦）にあっては、Ａｌ２Ｏ３を４５質量％以上含む高耐火性の煉瓦を例示できる。代表的なものとして、(1)コランダムを主成分としてＡｌ２Ｏ３を８０質量％以上含む煉瓦や、(2)ムライトを主成分としてＡｌ２Ｏ３を７０〜８０質量％以上含む煉瓦、などがある。(1)(2)で例示したものは、ともに、熱間強度、クリープ特性、荷重軟化などの荷重性状が特に優れている。
なお、粘土質・高アルミナ質保護煉瓦５５５，５６３，５７３の厚さや、接着剤の構成については、それぞれ上述の第１実施形態のものと同様である。
【００６３】
(3-2)高炉の改修方法
本実施形態における高炉１の改修方法においても、上記第１実施形態と同様に、準備工程と、築炉工程とが含まれている。なお、この改修方法において、上記第１実施形態と同様の部分については説明を適宜省略する。
準備工程について、リング煉瓦５５を含む高炉用保護一体カーボン質ブロックの製造を具体例に挙げて説明する。
まず、カーボン煉瓦材をプレス成形法などにて例えば直方体状に成形し、これを焼成して、カーボン質ブロック５５Ａを製造しておく（図５（Ａ）参照）。また、粘土質耐火材あるいは高アルミナ質耐火材を略矩形板状に切出して、粘土質・高アルミナ質保護煉瓦５５５Ａを形成しておく（図５（Ａ）参照）。この後、カーボン質ブロック５５Ａの炉内面側表面となる面上に、接着剤５５２を介して、粘土質・高アルミナ質保護煉瓦５５５Ａを接着して、図５（Ａ）に示す状態とする。接着後、一体化したカーボン質ブロック５５Ａおよび粘土質・高アルミナ質保護煉瓦５５５Ａを、炉内の必要形状に合わせて、すなわち図５（Ｂ）に示すような平面視略台形状に切削・研磨して、所定の寸法・表面精度を有したリング煉瓦５５および粘土質・高アルミナ質保護煉瓦５５５を成形する。なお、この際に発生した切削屑は、粘土質耐火材あるいは高アルミナ質耐火材とカーボン煉瓦材の双方の切削屑が混在したものであるため、カーボン煉瓦材の切削屑をリサイクルする際には、粘土質耐火材部分あるいは高アルミナ質耐火材部分を分離除去する必要がある。
以上により、図５（Ｂ）に示すような、リング煉瓦５５と、粘土質・高アルミナ質保護煉瓦５５５とを備えた高炉用保護一体カーボン質ブロックＣ１が得られる。
なお、リング煉瓦５６および朝顔煉瓦５７についても、同様にして、リング煉瓦５６および朝顔煉瓦５７と、粘土質・高アルミナ質保護煉瓦５６３，５７３とを備えた高炉用保護一体カーボン質ブロック（図示せず）を形成しておく。
【００６４】
(3-3)第３実施形態の効果
上記した第３実施形態によれば、上記の第１実施形態における上記(1-4-1)、(1-4-2)、(1-4-5)〜(1-4-7)に示した効果と略同様の効果を奏することができる。特に、本実施形態では、耐酸化性に優れた粘土質・高アルミナ質保護煉瓦５５５，５６３，５７３を用いているので、当該保護煉瓦の炉内側表面に酸化防止剤を塗布形成する必要がない。このため、準備工程における処理コストや工数を低減することができる。
なお、本実施形態では、第１実施形態のような、リング煉瓦５５等とカーボン質保護煉瓦５５１等とを同質のカーボン煉瓦材で形成したことによる加工性向上効果やリサイクル性向上効果については得られない。
【００６５】
（４）実施形態の変形
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
【００６６】
すなわち、例えば前記第１〜３実施形態では、煉瓦層５０は、図２，４に示すような炉敷煉瓦５１と、縦積煉瓦５２と、中埋煉瓦５３と、平積煉瓦５４と、リング煉瓦５５，５６と、朝顔煉瓦５７と、羽口煉瓦５８と、高炉用保護煉瓦５９とを備えているとしたが、これに限らない。つまり、本発明における煉瓦層はこれら図２，４に示すものに限らず、各煉瓦の形状、寸法、個数は任意である。
【００６７】
前記第１実施形態では、リング煉瓦５５，５６および朝顔煉瓦５７の各カーボン質ブロックにカーボン質保護煉瓦５５１，５６１，５７１を接着して高炉用保護一体カーボン質ブロックを形成するとしたが、これに限らない。すなわち、例えば、リング煉瓦５５についてのみ高炉用保護一体カーボン質ブロックＣを形成し、その他のカーボン質ブロックについては高炉用保護一体カーボン質ブロックを形成しない構成としてもよい。このような構成によっても、リング煉瓦５５の構築によりカーボン質保護煉瓦５５１を同時に構築できるので、高炉１の改修工期を短縮化できる。なお、このことは、前記第２実施形態における炭化珪素質保護煉瓦５５４，５６２，５７２を備えた高炉用保護一体カーボン質ブロック、および前記第３実施形態における粘土質・高アルミナ質保護煉瓦５５５，５６３，５７３を備えた高炉用保護一体カーボン質ブロックについても同様である。
【００６８】
前記第１，２実施形態では、酸化防止材５５３を、例えば、ＳｉＯ２７０〜８０質量％、Ｎａ２Ｏ３１〜５質量％、Ｂ２Ｏ３５〜１２質量％、ＺｒＯ２３〜１０質量％を含んだ無機酸化物にて構成するとしたが、各成分の種類や、成分比などは上記のものに限らず、その他のいずれの酸化防止材を適用できる。
【００６９】
前記第１，２実施形態では、高炉用保護一体カーボン質ブロックの製造に際して、リング煉瓦５５等のカーボン質ブロックの炉内面側表面にカーボン質保護煉瓦あるいは炭化珪素質保護煉瓦を接着してから、酸化防止材を塗布形成するとしたが、これに限らない。すなわち、例えば、予めカーボン質保護煉瓦あるいは炭化珪素質保護煉瓦の炉内面側表面に酸化防止材を形成してから、これをカーボン質ブロックの炉内面側表面に接着する構成としてもよい。このような場合でも、上記実施形態と同様の効果を奏する、すなわち、高炉１の改修工期を短縮化できる。
【００７０】
（５）実施例
次に、上記実施形態の効果を確認するための実施例について説明する。
【００７１】
(5-1)酸化防止材の効果について
上記実施形態における酸化防止材の効果を確認する実験を行った。実験には、カーボン質保護煉瓦５５１として、９０ｍｍ×９０ｍｍ×９０ｍｍの立方体状のカーボン煉瓦を用いた。また、酸化防止材は、ＳｉＯ２７０〜８０質量％、Ｎａ２Ｏ３１〜５質量％、Ｂ２Ｏ３５〜１２質量％、ＺｒＯ２３〜１０質量％の酸化物粉体と有機溶剤とを混練した塗布剤を、筆塗りにて該カーボン煉瓦の外表面に塗布した。そして、当該塗布剤の塗布後、大気雰囲気下１０００℃で２４時間焼成した。焼成後、各酸化防止材の外観観察を行い、各カーボン煉瓦を切断して煉瓦内部への酸化深さを測定した。この酸化深さは、面垂直方向での最大酸化深さとした。表１に、各サンプルにおける酸化防止材の膜厚、焼成後の表面状況、酸化深さ、および、酸化防止材として有効に機能するか否かの評価結果を示す。
【００７２】
【表１】
2007186785.tif 000003
◎：非常に優れている、○：優れている、×：適していない
【００７３】
表１において、酸化防止材の膜厚が０．５ｍｍ以上、３．０ｍｍ以下（実施例１−１〜１−４）では、カーボン煉瓦表面および内部で殆ど酸化が進行していないことが分かる。特に、酸化防止材の膜厚が１．２ｍｍ以上、２．４ｍｍ以下（実施例１−２，１−３）では、酸化防止材の表面状況も良好でかつ酸化が全く進行していなかった。
【００７４】
一方、酸化防止材の膜厚が０．３ｍｍよりも小さい場合（比較例１−１，１−２）も、カーボン煉瓦表面および内部で酸化が進行した。特に、酸化防止材を塗布してない比較例１−１では、酸化が激しく進行した。また、酸化防止材の膜厚が０．５ｍｍの実施例１−２では、酸化防止材が薄くて微亀裂が発生し易くなり、この微亀裂からカーボン煉瓦内部への酸素侵入を許し、結果として酸化が進行したものと思われる。
また、酸化防止材の膜厚が３．５よりも大きい場合（比較例１−３，１−４）、酸化防止材の一部あるいは大部分が剥離し、カーボン煉瓦表面および内部で酸化が進行した。
【００７５】
以上より、酸化防止材の膜厚が０．５ｍｍ以上、３ｍｍ以下、より好ましくは１．２ｍｍ以上、２．４ｍｍ以下とすることにより、カーボン煉瓦表面および内部における酸化の進行を防止できることが分かった。
【００７６】
(5-2)カーボン質保護煉瓦の効果について
上記実施形態におけるカーボン質保護煉瓦の効果を実炉にて確認した。
Ａ製鉄所（実施例２−１）にて、リング煉瓦５５の炉内側表面に厚さ１００ｍｍのカーボン質保護煉瓦５５１を接着し、リング煉瓦５６の炉内側表面に厚さ７５ｍｍのカーボン質保護煉瓦５６１を接着し、朝顔煉瓦５７の炉内側表面に厚さ４０ｍｍのカーボン質保護煉瓦５７１を接着して、これらカーボン質ブロックを備えた高炉１を築炉した。
Ｂ製鉄所（実施例２−２）にて、リング煉瓦５５の炉内側表面に厚さ３００ｍｍのカーボン質保護煉瓦５５１を接着し、リング煉瓦５６の炉内側表面に厚さ２３０ｍｍのカーボン質保護煉瓦５６１を接着し、朝顔煉瓦５７の炉内側表面に厚さ５０ｍｍのカーボン質保護煉瓦５７１を接着して、これらカーボン質ブロックを備えた高炉１を築炉した。
築造したそれぞれの高炉１の操業を開始し、各カーボン質保護煉瓦の脱落状況を観察した。
【００７７】
結果として、Ａ製鉄所（実施例２−１）については、朝顔煉瓦５７の表面に施工したカーボン質保護煉瓦５７１は操業開始後０．５ヶ月で脱落し、リング煉瓦５５，５６の表面に施工したカーボン質保護煉瓦５５１，５６１は操業開始後６〜８ヶ月で脱落した。
また、Ｂ製鉄所（実施例２−２）については、リング煉瓦５６および朝顔煉瓦５７の表面に施工したカーボン質保護煉瓦５６１，５７１は操業開始後５〜９ヶ月で脱落し、リング煉瓦５５の表面に施工したカーボン質保護煉瓦５５１は操業開始後１年経過後も残存している。
このように、実施例２−１では、４０ｍｍ厚さのカーボン質保護煉瓦５７１が早期に脱落し、朝顔煉瓦５７を保護できなかった。一方、カーボン質保護煉瓦５５１，５６１は操業が安定稼動となる時点（操業開始から約６ヶ月）にて脱落し、安定稼動時には十分な炉内容積を確保できていることが分かる。また、実施例２−２では、安定稼動の状態になってもカーボン質保護煉瓦５５１が残存しており、十分な炉内容積が確保されていないことが分かる。
したがって、カーボン質保護煉瓦の厚さは５０ｍｍ以上、２３０ｍｍ以下とすることで、操業が安定稼動となる時点にてカーボン質保護煉瓦を脱落させることができ、十分な炉内容積を確保できることが分かる。
【００７８】
(5-3)各種保護煉瓦の効果について
上記実施形態における各種保護煉瓦の効果を実炉にて確認した。
Ｃ製鉄所（実施例３−１）にて、高炉を周方向に略４等分に区分けし、当該区分けした各区分に設けられている各々のリング煉瓦５５の炉内側表面に、厚さ１００ｍｍのカーボン質保護煉瓦、炭化珪素質保護煉瓦、粘土質保護煉瓦、高アルミナ質保護煉瓦をそれぞれ接着した。同様にして、当該各区分における各々のリング煉瓦５６の炉内側表面に、厚さ７５ｍｍのカーボン質保護煉瓦、炭化珪素質保護煉瓦、粘土質保護煉瓦、高アルミナ質保護煉瓦をそれぞれ接着し、朝顔煉瓦５７の炉内側表面に、厚さ４０ｍｍのカーボン質保護煉瓦、炭化珪素質保護煉瓦、粘土質保護煉瓦、高アルミナ質保護煉瓦をそれぞれ接着して、これらカーボン質ブロックを備えた高炉１を築炉した。
【００７９】
Ｄ製鉄所（実施例３−２）にて、高炉を周方向に略４等分に区分けし、当該区分けした各区分に設けられている各々のリング煉瓦５５の炉内側表面に、厚さ３００ｍｍのカーボン質保護煉瓦、炭化珪素質保護煉瓦、粘土質保護煉瓦、高アルミナ質保護煉瓦をそれぞれ接着した。同様にして、当該各区分における各々のリング煉瓦５６の炉内側表面に、厚さ２３０ｍｍのカーボン質保護煉瓦、炭化珪素質保護煉瓦、粘土質保護煉瓦、高アルミナ質保護煉瓦をそれぞれ接着し、朝顔煉瓦５７の炉内側表面に、厚さ５０ｍｍのカーボン質保護煉瓦、炭化珪素質保護煉瓦、粘土質保護煉瓦、高アルミナ質保護煉瓦をそれぞれ接着して、これらカーボン質ブロックを備えた高炉１を築炉した。
【００８０】
なお、前記カーボン質保護煉瓦および炭化珪素質保護煉瓦の炉内側表面には、酸化防止材としてＳｉＯ２７８質量％、Ｎａ２Ｏ３３質量％、Ｂ２Ｏ３１０質量％、ＺｒＯ２９質量％の酸化物粉体と有機溶剤とを混練した塗布剤を、筆塗りにて１．８mmの厚さで塗布した。
築造したそれぞれの高炉１の操業を開始し、各種保護煉瓦の脱落状況を観察した。
【００８１】
結果として、Ｃ製鉄所（実施例３−１）については、朝顔煉瓦５７の表面に施工した前記各種保護煉瓦の全てが操業開始後０．５ヶ月で脱落し、リング煉瓦５５，５６の表面に施工した前記各種保護煉瓦の全てが操業開始後６〜８ヶ月で脱落した。
また、Ｄ製鉄所（実施例３−２）については、リング煉瓦５６および朝顔煉瓦５７の表
面に施工した前記各種保護煉瓦の全てが操業開始後５〜９ヶ月で脱落し、リング煉瓦５５の表面に施工した前記各種保護煉瓦の全てが操業開始後１年経過後も残存していた。
このように、実施例３−１では、朝顔煉瓦５７の表面に施工した４０ｍｍ厚さの前記各種保護煉瓦は早期に脱落し、朝顔煉瓦５７を保護できなかった。一方、リング煉瓦５５，５６の表面に施工した厚さ７５ｍｍ，１００ｍｍの前記各種保護煉瓦は、操業が安定稼動となる時点（操業開始から約６ヶ月）にて脱落し、安定稼動時には十分な炉内容積を確保できていることが分かる。
また、実施例３−２では、リング煉瓦５５の表面に施工した前記各種保護煉瓦の全ては、安定稼動の状態になっても残存しており、十分な炉内容積が確保されていないことが分かる。
したがって、カーボン質保護煉瓦、炭化珪素質保護煉瓦、粘土質保護煉瓦、高アルミナ質保護煉瓦の厚さをそれぞれ５０ｍｍ以上、２３０ｍｍ以下とすることで、操業が安定稼動となる時点にてカーボン質保護煉瓦を脱落させることができ、十分な炉内容積を確保できることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】一般的な高炉の炉床近傍の構造を模式的に示した側断面図である。
【図２】本発明の第１，２実施形態に係る高炉の炉床近傍の構造を模式的に示した側断面図である。
【図３】（Ａ）は前記第１，２実施形態におけるカーボン質ブロックにカーボン質保護煉瓦あるいは炭化珪素質保護煉瓦を接着した状態を示す斜視図であり、（Ｂ）は前記第１，２実施形態における高炉用保護一体カーボン質ブロックを示す斜視図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る高炉の炉床近傍の構造を模式的に示した側断面図である。
【図５】（Ａ）は前記第３実施形態におけるカーボン質ブロックに粘土質・高アルミナ質保護煉瓦を接着した状態を示す斜視図であり、（Ｂ）は前記第３実施形態における高炉用保護一体カーボン質ブロックを示す斜視図である。
【符号の説明】
【００８３】
１…高炉
５０…煉瓦層
５５…リング煉瓦（カーボン質ブロック）
５５１…カーボン質保護煉瓦
５５２…接着剤
５５３…酸化防止材
５５４…炭化珪素質保護煉瓦
５５５…粘土質・高アルミナ質保護煉瓦
５５Ａ…カーボン質ブロック
５５１Ａ…カーボン質保護煉瓦
５５４Ａ…炭化珪素質保護煉瓦
５５５Ａ…粘土質・高アルミナ質保護煉瓦
５６…リング煉瓦（カーボン質ブロック）
５６１…カーボン質保護煉瓦
５６２…炭化珪素質保護煉瓦
５６３…粘土質・高アルミナ質保護煉瓦
５７…朝顔煉瓦（カーボン質ブロック）
５７１…カーボン質保護煉瓦
５７２…炭化珪素質保護煉瓦
５７３…粘土質・高アルミナ質保護煉瓦
Ｃ，Ｃ１…高炉用保護一体カーボン質ブロック
【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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