(57)【要約】【課題】残銑の影響の考慮により溶銑鍋の耐火物の損傷を抑制できる溶銑鍋の耐火物形状決定方法及び溶銑鍋の耐火物形成方法を提供する。【解決手段】本発明は、溶銑鍋の底部の耐火物形状の決定方法であって、溶銑装入後の溶銑鍋内の残存溶銑量を複数回測定する工程と、残存溶銑量の分布及び溶銑鍋の形状に基づいて溶銑鍋底部の耐火物の敷設領域を決定する工程と、溶銑装入後にトラニオンで吊った溶銑鍋の中心軸の傾斜角度を複数回測定する工程と、傾斜角度の分布及び溶銑鍋の形状に基づいて敷設領域での耐火物高さを決定する工程とを備える。また、別の本発明は、溶銑鍋の底部の耐火物の形成方法であって、当該溶銑鍋の耐火物形状決定方法を用いて溶銑鍋底部の耐火物形状を決定する工程と、複数のレンガの敷設により上記耐火物形状の耐火物を形成する工程とを備え、上記形成工程で、複数のレンガをその骨材の配向方向が溶銑鍋の中心軸と平行となるよう敷設する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉へ溶銑を装入する溶銑鍋の底部の耐火物形状の決定方法であって、
溶銑装入後の溶銑鍋内の残存溶銑量を複数回測定する工程と、
上記残存溶銑量の分布及び溶銑鍋の形状に基づいて溶銑鍋底部の耐火物の敷設領域を決定する工程と、
溶銑装入後にトラニオンで吊った溶銑鍋の中心軸の傾斜角度を複数回測定する工程と、
上記傾斜角度の分布及び溶銑鍋の形状に基づいて上記敷設領域での耐火物高さを決定する工程と
を備えることを特徴とする溶銑鍋の耐火物形状決定方法。
【請求項２】
炉へ溶銑を装入する溶銑鍋の底部の耐火物の形成方法であって、
請求項１に記載の溶銑鍋の耐火物形状決定方法を用いて溶銑鍋底部の耐火物形状を決定する工程と、
複数のレンガの敷設により上記耐火物形状の耐火物を形成する工程と
を備え、
上記形成工程で、複数のレンガをその骨材の配向方向が溶銑鍋の中心軸と平行となるよう敷設することを特徴とする溶銑鍋の耐火物形成方法。
【請求項３】
炉へ溶銑を装入する溶銑鍋であって、
請求項２に記載の溶銑鍋の耐火物形成方法によって形成された耐火物を底部に備えることを特徴とする溶銑鍋。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶銑鍋の耐火物形状決定方法、溶銑鍋の耐火物形成方法、及び溶銑鍋に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶銑鍋は、高炉、混銑車、脱りん炉等から溶銑を受銑し、クレーンによりトラニオンを吊りあげることで傾けて転炉や脱りん炉へ溶銑を装入する耐火物容器である。溶銑鍋では、ＫＲと呼ばれる脱Ｓ処理、酸化鉄や気体酸素のインジェクションによる脱Ｓｉ処理等が行われる場合がある。
【０００３】
溶銑鍋には耐火物が内張りされるが、溶銑の受銑やＫＲ処理による摩耗、スラグとの反応による溶損、急激な昇熱による熱スポールなどのさまざまな要因で損耗していく。特に溶銑鍋の底部の耐火物は最も損耗が激しく、薄くなると漏銑してしまう。そのため、底部の耐火物については特に損傷対策が重要であり、定期的な耐火物のかさ上げが一般に行われる。このかさ上げ構造として、鍋底の耐火レンガの構成を工夫することで割れや剥離を抑える構造が提案されている（特開平０２−２７０９０６号公報参照）。
【０００４】
ところで溶銑鍋内では、脱Ｓ処理又は脱Ｓｉ処理中や、搬送中等に大気と直接接触するスラグ及びスラグ近傍の溶銑の温度が低くなるため、これらのスラグや溶銑が凝固し付着物となる。付着物が生成した状態で溶銑鍋を傾けて溶銑を転炉等に装入すると、付着物が堰となり一部の溶銑が残存溶銑（残銑）として溶銑内に残る。この残銑は凝固するときに収縮率が鍋底部の耐火物であるレンガよりも大きいため、残銑とレンガとの間に膨張差が発生する。また、残銑はレンガとレンガとのつなぎ目（目地）に侵入し凝固する。そのため、残銑の凝固時にレンガに圧縮応力が発生し、レンガの破壊に至る場合がある。
【０００５】
さらに、溶銑鍋はトラニオンで吊り上げた際に付着物（地金）の存在によって中心軸が鉛直方向に対して傾斜するため、残銑は底面に均等に存在せず偏って存在し易く、残銑の集中部分では特にレンガの破壊が生じやすい。これに対し上記公報の構造では、このような残銑の影響が十分に考慮されておらず、鍋底部の耐火物の損傷対策としては不十分である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０２−２７０９０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記不都合に鑑みて、本発明は、残銑の影響を考慮することで溶銑鍋の耐火物の損傷を抑制できる溶銑鍋の耐火物形状決定方法、溶銑鍋の耐火物形成方法、及び溶銑鍋を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するためになされた発明は、炉へ溶銑を装入する溶銑鍋の底部の耐火物形状の決定方法であって、溶銑装入後の溶銑鍋内の残存溶銑量を複数回測定する工程と、上記残存溶銑量の分布及び溶銑鍋の形状に基づいて溶銑鍋底部の耐火物の敷設領域を決定する工程と、溶銑装入後にトラニオンで吊った溶銑鍋の中心軸の傾斜角度を複数回測定する工程と、上記傾斜角度の分布及び溶銑鍋の形状に基づいて上記敷設領域での耐火物高さを決定する工程とを備えることを特徴とする。
【０００９】
当該溶銑鍋の耐火物形状決定方法は、溶銑鍋内の残存溶銑量の測定結果と溶銑鍋の形状とに基づいて耐火物（例えばレンガ）の敷設領域を決定し、さらに溶銑鍋を吊った時の傾斜角度を用いて耐火物高さを決定するので、残銑の影響を受ける範囲を適切にカバーし、かつ残銑の集中を防ぐことのできる耐火物の形状を決定することができる。その結果、当該溶銑鍋の耐火物形状決定方法によれば、底部の残銑による損傷の抑制効果に優れる溶銑鍋を形成することができる。
【００１０】
上記課題を解決するためになされた別の発明は、炉へ溶銑を装入する溶銑鍋の底部の耐火物の形成方法であって、当該溶銑鍋の耐火物形状決定方法を用いて溶銑鍋底部の耐火物形状を決定する工程と、複数のレンガの敷設により上記耐火物形状の耐火物を形成する工程とを備え、上記形成工程で、複数のレンガをその骨材の配向方向が溶銑鍋の中心軸と平行となるよう敷設することを特徴とする。
【００１１】
当該溶銑鍋の耐火物形成方法は、上述の当該溶銑鍋の耐火物形状決定方法で決定した耐火物を形成するので、残銑による損傷の抑制効果に優れる底部を形成できる。さらに、当該溶銑鍋の耐火物形成方法では、複数のレンガをその骨材の配向方向が溶銑鍋の中心軸と平行となるよう敷設することで、亀裂の発生し易い骨材の配向方向が溶銑鍋底面と直交する向きとなるため、耐火物の剥離がより確実に抑制される。
【００１２】
上記課題を解決するためになされたさらに別の発明は、炉へ溶銑を装入する溶銑鍋であって、当該溶銑鍋の耐火物形成方法によって形成された耐火物を底部に備えることを特徴とする。
【００１３】
当該溶銑鍋は、上述の当該溶銑鍋の耐火物形成方法によって底部の耐火物が形成されているので、残銑による底部の損傷が抑制され、寿命に優れる。
【００１４】
なお、「平行」とは、一の方向に対する他の方向の角度が５°以内であることを意味する。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、本発明の溶銑鍋の耐火物形状決定方法、溶銑鍋の耐火物形成方法、及び溶銑鍋は、残銑の影響を考慮することで溶銑鍋の耐火物の損傷を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】溶銑鍋の構造を説明する模式的断面図である。
【図２】溶銑鍋の耐火物の構成を説明する模式図である。
【図３】溶銑鍋の中心軸の傾斜角度の測定方法を説明する模式的断面図である。
【図４】溶銑鍋底部の耐火物高さ決定の手順を説明する模式的断面図である。
【図５】溶銑鍋の底部のレンガの敷設方法を説明する模式図である。
【図６】レンガ及び残銑の熱収縮率を示すグラフである。
【図７】曲率半径４ｍの球面底鍋における残銑半径と残銑重量との関係を示すグラフである。
【図８】残銑重量の分布を示すグラフである。
【図９】曲率半径４ｍの球面底鍋における残銑重量と残銑半径との関係を示すグラフである。
【図１０】傾斜角度の分布を示すグラフである。
【図１１】実施例及び比較例の剥離大の発生指数を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、適宜図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を詳説する。
【００１８】
［溶銑鍋の耐火物形状決定方法］
本発明の一実施形態に係る溶銑鍋の耐火物形状決定方法は、炉へ溶銑を装入する溶銑鍋の底部の耐火物形状（かさ上げ形状）の決定方法である。当該溶銑鍋の耐火物形状決定方法は、溶銑装入後の溶銑鍋内の残存溶銑量を複数回測定する工程（残存溶銑量測定工程）と、上記残存溶銑量の分布及び溶銑鍋の形状に基づいて溶銑鍋底部の耐火物の敷設領域を決定する工程（敷設領域決定工程）と、溶銑装入後にトラニオンで吊った溶銑鍋の中心軸の傾斜角度を複数回測定する工程（傾斜角度測定工程）と、上記傾斜角度の分布及び溶銑鍋の形状に基づいて上記敷設領域での耐火物高さを決定する工程（耐火物高さ決定工程）とを主に備える。
【００１９】
＜溶銑鍋＞
当該溶銑鍋の耐火物形状決定方法が対象とする図１に示す溶銑鍋１は、転炉や脱りん炉に溶銑を注ぐ烏口２を開口の一部に有する。また、溶銑鍋１は、外壁から突設されるトラニオン３を有し、このトラニオン３をクレーンで吊ることで、移動及び傾転を行う。なお、図１中、Ｓは残存溶銑を示す。
【００２０】
また、溶銑鍋１は、図２に示すような耐火物構造を有する。この耐火物構造は、最も外側に鍋の外壁を構成する鉄皮１１を有し、その内側にパーマ耐火物１２及び内張りレンガ１３がこの順に積層される。パーマ耐火物１２としては、Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系の不焼成ろう石レンガが一般に使用され、１層から３層積層される。内張りレンガ１３としては、ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系、ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＣ系、ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＣ−Ｃ系等の焼成ろう石レンガが用いられる。また、パーマ耐火物１２と鉄皮１１との間に断熱シートを設けてもよい。
【００２１】
＜残存溶銑量測定工程＞
残存溶銑量測定工程では、転炉等への溶銑装入後の溶銑鍋内の残存溶銑量を複数回測定し、残存溶銑量の分布を求める。
【００２２】
具体的な残存溶銑量の測定方法としては、例えば耐火物の解体時や付着物除去時に残存溶銑の重量を直接実測する方法や、稼働中の溶銑鍋内を観察しその形状、面積等から計算により算出する方法等が挙げられる。後者の方法では、例えば溶銑鍋を上方から視認し、底部の溶銑の面積を求め、底部の断面形状から溶銑の体積を算出することができる。
【００２３】
測定回数としては、信頼性のある平均値と偏差とが求められる回数であれば特に限定されないが、例えば１００回程度が好ましい。また、この測定は１つの溶銑鍋を用いて行ってもよいし、同じ形状及び操業条件の複数の溶銑鍋を用いて行ってもよい。
【００２４】
＜敷設領域決定工程＞
敷設領域決定工程では、上記残存溶銑量測定工程で得た残存溶銑量の分布（平均値及び偏差）と、溶銑鍋の形状とに基づいて溶銑鍋底部の耐火物の敷設領域を決定する。
【００２５】
具体的には、上記残存溶銑量の分布から統計的最大値を求め、この統計的最大値に対応する量の溶銑が溶銑鍋の底部で占める（底面に当接する）領域を敷設領域として決定する。なお、統計的最大値とは、分布から明らかな異常値を排除し、平均値に２〜３σを加えたものである。
【００２６】
なお、上記残存溶銑量測定工程で、底部の溶銑の面積を求めた場合は、この面積の統計的最大値から直接敷設領域を決定してもよい。
【００２７】
＜傾斜角度測定工程＞
傾斜角度測定工程では、図３に示すように溶銑装入後の状態で溶銑鍋１をトラニオン３で吊り、そのときの中心軸の傾斜角度θを複数回測定する。一般に、溶銑鍋１内には溶銑を装入する烏口２側により多くの地金が付着しているため、クレーンで吊り上げると、烏口２側が下になるように傾く。この傾斜度合いによって、底部における残存溶銑Ｓの接触する領域が変化する。なお、中心軸の傾斜角度θは、溶銑鍋の中央縦断面において、トラニオンの中心を通る鉛直線と、トラニオンの中心を通り溶銑鍋底部の中心を通る直線（溶銑鍋の中心軸）とのなす角度である。
【００２８】
具体的な測定方法としては、例えばレーザー距離計を用いて地金がある場合と無い場合との溶銑鍋底部最下点の位置を測定し、これらの関係から傾斜角を求める方法、溶銑鍋に角度計を設ける方法、三角法を用いる方法等が挙げられる。
【００２９】
上記三角法を用いる場合、例えば溶銑鍋１を水平面に置くときの架台であるスカート４を溶銑鍋１の底部外面に取付け、トラニオン３で溶銑鍋１を吊った状態でこのスカート４の一端が水平面に接触した時の烏口２と反対側でのスカート４と水平面との距離を測定するとよい。
【００３０】
測定回数としては、信頼性のある平均値と偏差とが求められる回数であれば特に限定されないが、例えば１００回程度が好ましい。また、この測定は１つの溶銑鍋を用いて行ってもよいし、同じ形状及び操業条件の複数の溶銑鍋を用いて行ってもよい。さらに、この測定は上記残存溶銑量測定と同時に行ってもよいし、傾斜角度と残存溶銑量とを異なるチャージ又は溶銑鍋で測定してもよい。
【００３１】
＜耐火物高さ決定工程＞
耐火物高さ決定工程では、上記傾斜角度測定工程で得た傾斜角度の分布（平均値及び偏差）と、溶銑鍋の形状とに基づいて、上記敷設領域決定工程で決定した敷設領域での耐火物高さを決定する。上述のように、溶銑鍋は吊り上げ状態で傾斜を有するため、この傾斜によって残存溶銑が集中し局所的に損傷が起きる。そこで、傾斜角と、底部の形状と、残存溶銑量（敷設領域）とから耐火物のかさ上げ高さを設計することで、残存溶銑の集中を防止できる。
【００３２】
具体的には、傾斜角度θで溶銑鍋が傾斜した状態で、烏口と反対側（底部がその中心より上方に傾斜している側）に存在する残存溶銑が、烏口側（底部がその中心より下方に傾斜している側）に移動しない耐火物高さを設計する。ここで、傾斜角度θとして、上記傾斜角度の分布から求めた統計的最大値を使用する。
【００３３】
以下、耐火物高さの決定手順についてさらに詳細に説明する。まず、図４に示すように、溶銑鍋の中央縦断面において、底面における耐火物の上記敷設領域（かさ上げ範囲）の烏口と反対側の端部の最上点をＡ、耐火物の敷設領域の烏口側の端部の最上点をＢ、線分ＡＢと溶銑鍋の中心軸ｓとの交点をＣ、中心軸ｓと敷設後の耐火物の表面との交点をＹ、溶銑鍋底部の下面（鉄皮の外面）と平行に点Ａと点Ｂとを結ぶ曲線をｍ、中心軸ｓと曲線ｍとの交点をＸとする。なお、図４で示すＰが敷設する（かさ上げする）レンガの想定かさ上げ形状である。
【００３４】
次に、上述のように、傾斜角度θで溶銑鍋が傾斜した状態で、烏口と反対側に存在する残存溶銑Ｓが烏口側に移動しない条件として、線分ＡＹが点Ｙを通る水平線よりも点Ｙを除いて下方にあることが必要となる。ここで、線分ＡＹが水平のときに∠ＹＡＣは傾斜角度θに等しい。従って、線分ＡＹが点Ｙを通る水平線よりも下方にあるためには、∠ＹＡＣがθ未満である必要があるから、線分ＣＹの長さＬ（ＣＹ）と線分ＡＣの長さＬ（ＡＣ）とが下記式（１）を満たすとよい。
Ｌ（ＣＹ）＞ｔａｎθ×Ｌ（ＡＣ）  ・・・（１）
【００３５】
また、線分ＣＸの長さＬ（ＣＸ）は、底部（鉄皮）外面の曲率半径をｒ、線分ＡＸの長さをＬ（ＡＸ）としたときに下記式（２）により幾何学的に求められる。
Ｌ（ＣＸ）＝ｒ−（ｒ２−Ｌ（ＡＸ）２）０．５  ・・・（２）
【００３６】
上記式（１）、（２）より、必要な耐火物高さである線分ＸＹの長さＬ（ＸＹ）の条件は、下記式（３）となる。従って、この式（３）を満たすＬ（ＸＹ）を耐火物高さとして決定する。
Ｌ（ＸＹ）＞ｔａｎθ×Ｌ（ＡＣ）＋ｒ−（ｒ２−Ｌ（ＡＸ）２）０．５・・・（３）
【００３７】
かさ上げ後の耐火物の形状Ｐは、例えば点Ｙを頂点とし、上記敷設領域を底面とする円錐状とすることができる。ただし、底面が敷設領域を含み、高さ（線分ＸＹの長さ）が上記式（３）を満たせば他の形状としてもよい。また、かさ上げ後の耐火物の上面（鍋底面）は、平面でなくてもよいが、残銑の偏在を低減する観点からは凹凸等がない平面が好ましい。
【００３８】
また、耐火物高さ（線分ＸＹの長さ）は、上記式（３）の右辺より大きければよいが、その上限は溶銑鍋の形状により制限され、例えば１５０ｍｍである。
【００３９】
なお、傾斜角度測定工程と、残存溶銑量測定工程及び敷設領域決定工程との順序は特に問わない。つまり、傾斜角度測定工程後に残存溶銑量測定工程及び敷設領域決定工程を行ってもよいし、残存溶銑量測定工程後に傾斜角度測定工程を行い、その後敷設領域決定工程を行ってもよい。
【００４０】
［溶銑鍋の耐火物形成方法］
本発明の一実施形態に係る溶銑鍋の耐火物形成方法は、炉へ溶銑を装入する溶銑鍋の底部の耐火物の形成方法（かさ上げ方法）である。当該溶銑鍋の耐火物形成方法は、上述の当該溶銑鍋の耐火物形状決定方法を用いて溶銑鍋底部の耐火物形状を決定する工程（耐火物形状決定工程）と、複数のレンガの敷設により上記耐火物形状の耐火物を形成する工程（耐火物形成工程）とを備える。
【００４１】
＜耐火物形状決定工程＞
耐火物形状決定工程では、当該溶銑鍋の耐火物形状決定方法によりかさ上げする耐火物の形状を決定する。具体的な決定手順は上述した通りであるため、説明を省略する。
【００４２】
＜耐火物形成工程＞
耐火物形成工程では、耐火物形状決定工程で決定した耐火物形状に複数のレンガを敷設し、溶銑鍋底部の耐火物を形成し、かさ上げを行う。形成される耐火物は、上記敷設領域決定工程で決定された領域に敷設され、かつ上記耐火物高さ決定工程で決定した高さを有する。
【００４３】
一般的な溶銑鍋底部の耐火物は、パーマ耐火物が上面視で網代積み構造で配設されており、その上側（内面側）に内張りレンガが図５に示すようなリング積み構造で敷設される。このリング積み構造は、同心の複数のリングを形成するように複数の上面視で台形状のレンガ１３ａが周方向に敷き詰められた構造を有する。なお、リング積み構造の最も内側では図に示すように、上面視で、中心対称に配置される台形状の４つのレンガ１３ｂと、これら４つのレンガ１３ｂの周囲に配置される扁平な６角形状の６つのレンガ１３ｃとが円を形成するように敷設される。
【００４４】
当該溶銑鍋の耐火物形成方法では、複数のレンガをその骨材の配向方向が溶銑鍋の中心軸と平行となるよう敷設する。一般的にレンガは、形状が完全な球状ではなく異方性を持つ所定の原材料（鱗状黒鉛、アルミナ骨材、ろう石骨材等）と粘結材であるバインダーとを所定量配合し、ミキサーにて混練後、プレス機にて一定方向から圧縮して成型する。このとき、異方性を有する骨材は成型方向に対して垂直な方向に配向する。その結果、レンガでは骨材の配向方向にそって亀裂が進展しやすい。そこで、骨材の配向方向を溶銑鍋の稼働面（底面）に対して垂直（溶銑鍋の中心軸と平行）にすることで、剥離損傷に進展しやすい溶銑に接する面に平行な亀裂の進展を防止することができる。
【００４５】
なお、当該溶銑鍋の耐火物形状決定方法及び耐火物形成方法は、新しく製造される溶銑鍋に対して適用することもでき、上述のように使用済みの溶銑鍋の底部のかさ上げに適用することもできる。
【００４６】
［溶銑鍋］
本発明の一実施形態に係る溶銑鍋は、炉へ溶銑を装入する溶銑鍋であり、上述の当該溶銑鍋の耐火物形成方法によって形成された耐火物を底部に備える。
【００４７】
＜利点＞
当該溶銑鍋の耐火物形状決定方法は、溶銑鍋内の残存溶銑量の測定結果と溶銑鍋の形状とに基づいて耐火物の敷設領域を決定し、さらに溶銑鍋を吊った時の傾斜角度を用いて耐火物高さを決定するので、残銑の影響を受ける範囲を適切にカバーし、かつ残銑の集中を防ぐことのできる耐火物の形状を決定することができる。その結果、当該溶銑鍋の耐火物形成方法では、残銑による損傷を抑制できる底部を形成できる。さらに、当該溶銑鍋の耐火物形成方法では、複数のレンガをその骨材の配向方向が溶銑鍋の中心軸と平行となるよう敷設することで、亀裂の発生し易い骨材の配向方向が溶銑鍋底面と直交する向きとなるため、耐火物の剥離がより確実に抑制される。
【００４８】
また、当該溶銑鍋は、当該耐火物形成方法によって底部の耐火物が形成されているので、残銑による底部の損傷が抑制され、寿命に優れる。
【００４９】
［その他の実施形態］
当該溶銑鍋の耐火物形状決定方法、溶銑鍋の耐火物形成方法、及び溶銑鍋は、上記実施形態に限定されるものではない。
【００５０】
当該溶銑鍋の耐火物形状決定方法は、残存溶銑量の分布、傾斜角度の分布及び溶銑鍋の形状を用いて敷設領域及び耐火物高さをそれぞれ決定すればよく、その手順は上記実施形態のものに限定されない。
【実施例】
【００５１】
以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００５２】
＜レンガと残銑との熱収縮率の差＞
まず、レンガと残銑との熱収縮率の差を計算により求めた。その結果を図６に示す。レンガとしてはＡｌ２Ｏ３−ＳｉＣ−Ｃ系のものを用い、残銑の線膨張率は１．５×１０−５とした。
【００５３】
図６からわかるように、レンガと残銑とでは熱収縮率が大きく異なる。そのため、温度低下時にレンガの目地に侵入した残銑により、レンガの破壊が生じ得る。
【００５４】
＜耐火物形状の決定＞
容器重量（鉄皮と耐火物との合計）が６０〜７０ｔｏｎ、受け入れ溶銑量が２００〜２７０ｔｏｎの溶銑鍋を用い、耐火物形状を決定した。この溶銑鍋は半径２．２ｍの円筒形で、底部が曲率半径４．０ｍの球面底を有する。また、耐火物は、内張りレンガとパーマ耐火物とからなり、内張りレンガとしては、ＳｉＯ２：３０質量％、Ａｌ２Ｏ３：５０質量％、ＳｉＣ：５質量％、及びＣ：１０質量％を含み、圧縮強度が３４ＭＰａ、かさ比重が２．６８、見かけ気孔率が１０．７％のものを用いた。さらに、パーマ耐火物としては、ＳｉＯ２：８１．０〜８３．１質量％、及びＡｌ２Ｏ３：１５．０〜１７．７質量％を含み、圧縮強度が４５ＭＰａ、かさ比重が２．２０〜２．２４、見かけ気孔率が１４％のものを用いた。
【００５５】
また、上記溶銑鍋の受銑頻度は１日あたり５〜２０チャージ、溶銑を鍋内に保持する時間（実鍋時間）は０．５〜３時間、溶銑装入後の溶銑鍋内が空の状態の時間（空鍋時間）は０．５〜１０時間であり、受銑する溶銑の温度は１２５０〜１４００℃である。また、付着物の状況により、１０〜１００チャージに１回、スラグや地金等の付着物の除去を行っている。この付着物除去は、溶銑鍋を横倒しにしてバックホーで付着物を掻きだす方法で行われ、この間は常温から４００℃程度まで耐火物が冷却される。
【００５６】
まず、稼働中の溶銑装入後（受銑前）の溶銑鍋の底面を撮影し、得られた写真から残存溶銑の面積を計算し、残存溶銑の平面形状を円形と仮定した際の半径を求めた。この半径と、図７に示す球面底鍋における残銑の半径とその重量との関係から、残存溶銑の重量を求めた。なお、溶銑の比重は６．９とした。また、図７では、残銑半径が４００ｍｍの場合の重量の求め方を例示している。
【００５７】
上記重量の算出を同一又は異なる溶銑鍋でチャージごとに繰り返し、残存溶銑量の分布を求めた。その結果を図８に示す。また、統計的最大値として、平均値＋２．５σの値（２５８ｋｇ）を算出した。
【００５８】
次に、図９に示す球面底鍋における残銑の重量とその半径との関係から、残銑の影響を受ける範囲を底面中心から半径約６６０ｍｍ以内と判断した。ここで、図５に示すレンガのリング積み構造において内側から３番目のリングの外径が６５９ｍｍであるため、半径６５９ｍｍ以内の領域を敷設領域として決定した。
【００５９】
さらに、溶銑装入後の溶銑鍋の底部外面に、溶銑鍋を水平面に置くときの架台であるスカートを取付け、トラニオンで溶銑鍋を吊った状態でこのスカートの一端が水平面に接触した時の烏口と反対側でのスカートと水平面との距離を測定し、三角法により溶銑鍋の中心軸の傾斜角度を算出した。この傾斜角度の算出を同一又は異なる溶銑鍋でチャージごとに繰り返し、残存溶銑量の分布を求めた。その結果を図１０に示す。また、統計的最大値として、平均値＋２．５σの値（３．９°）を算出した。
【００６０】
次に、上記敷設領域及び中心軸の傾斜角度を用い、上記式（３）の右辺を計算し、ｔａｎ（３．９°）×６５９ｍｍ＋５５ｍｍ＝１００ｍｍの値を得た。この値に基づき、耐火物高さ（かさ上げ高さ）を個々のレンガの大きさを考慮して１０９．５ｍｍに決定した。具体的には、耐火物を敷設しない領域のレンガの高さが１５０ｍｍであるため、敷設領域のレンガの高さは２５９．５ｍｍとなる。
【００６１】
＜耐火物の形成＞
上記手順で決定した耐火物形状に基づき、複数のレンガを図５に示す構造で配置した。その際、実施例１ではレンガの骨材の配向方向が溶銑鍋の中心軸と平行となるよう敷設し、実施例２ではレンガの骨材の配向方向が溶銑鍋の中心軸と垂直になるよう敷設した。
【００６２】
＜評価＞
図１１に耐火物形成後の溶銑鍋の底部の剥離の発生を比較した結果を示す。ここで、「剥離大の発生指数」とは、内張りレンガが完全に剥離し、パーマ耐火物が表面に露出している剥離大の状態の発生数を、比較例１を基準（１．０）として表した指標である。また、比較例１は、かさ上げを行わなかった（図４におけるＰの部分を形成しなかった）ものである。
【００６３】
図１１から、実施例１では、剥離の発生をほぼ無くすことができることがわかる。また、実施例２でも従来方法に比べて剥離の発生を７０％近く低減できることがわかる。
【００６４】
また、比較例１ではレンガの平均損傷速度が０．３ｍｍ／チャージ、寿命が３４０チャージであったのに対し、実施例１では平均損傷速度が０．２ｍｍ／チャージとなり、寿命は４１０チャージに向上した。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明の溶銑鍋の耐火物形状決定方法、溶銑鍋の耐火物形成方法、及び溶銑鍋は、残銑の影響を考慮することで溶銑鍋の耐火物の損傷を抑制できるので、製鉄プロセスに好適に適用できる。
【符号の説明】
【００６６】
１  溶銑鍋
２  烏口
３  トラニオン
４  スカート
１１  鉄皮
１２  パーマ耐火物
１３  内張りレンガ
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ  レンガ
Ｓ  残存溶銑
Ｐ  かさ上げ形状
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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