JPH01147013A - 金属精錬容器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、上底吹転炉、底吹転炉、底吹電気炉等炉底が
球状凹面を形成し、且つ炉底に羽口を有する金属精錬容
器に関する。

〔従来の技術〕

従来、炉底のれんが積み構造としては、あじろ積み、芯
内積み、それに直線積みの三つが知られ、部分的にはあ
じろ積みと直線積みとの組合せもある。

これらの積み方に採用されるれんがの端面形状はあじろ
積み、直線積みの場合が四角形、芯内積みが扇形で、基
本的には四辺形である。

また、特公昭３０−６６８０号公報、実開昭５５−８３
６８７号公報には、炉の曲面天井築造法として端面形状
が六角形をなすれんがを張り詰めた構造のものが記載さ
れている。

しかしながら、上記各公報には具体的に凹球面を形成す
るための手段についての記載はなく、到底羽口を有する
炉底の築造に適用できるものではない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

近年、前記底吹羽口を有する吹錬炉の攪拌性能が認めら
れて反応炉としての利用が拡大される中で、羽口に負担
がかかり羽口れんがの損傷が多様化し、その損傷の程度
も深刻化している。

最も望ましい羽口の状態は、羽口に通称マツシュルーム
といわれる付着物が生成して羽口れんがの通称ホットフ
ェース（Ｈｏｔ　ｆａｃｅ）といわれる羽口れんがの加
熱面が保護される場合であるが、操業条件の苛酷化はむ
しろマツシュルームの脱着頻度を増して、羽口れんがの
侵食と割れが加速され、羽口れんがが大きな単位で損耗
し、炉底を短命化している。

その原因の一つは、高圧で吹き込む気体又は粉体を含む
気体によって強制冷却される羽口れんがが、ホットフェ
ースから流れてくる大量の熱によって、れんが内に急激
な温度勾配を形成し、その急激な温度勾配によって熱的
スポーリングが誘発される点にある。この羽口れんがの
熱的スポーリングは、れんが自体がどの程度の温度勾配
まで耐えられるかという材質そのものの強さと、れんが
割りの大きさに因る。

更にもう一つの原因は、れんが同士の熱膨張によるセリ
割れ、侵入凝固した地金による局部圧壊、振動による微
細亀裂の進展など機械的スポーリングといわれるものに
因る。

れんがの寸法精度、ソリの精度は±１　ｍｍ程度の許容
差があり、膨張とセリを生じた場合に完全な面接触を保
証するものではないから、寸法精度の面から局部応力発
生は避けられない。通常、れんがの熱膨張ストロークを
ボール紙の挿入によって吸収しているが、熱間で生じた
隙間に溶融金属が侵入凝固する。この凝固した金属によ
って、れんがのホットフェースよりも遠い所でれんがの
局部的な圧壊と大きな亀裂の発生が見られる。

すなわち、機械的スポーリングは羽口れんがおよび羽口
周辺れんがでまず起こり、直近の羽口間に短絡して、羽
口列又は羽口ゾーンといわれる広範な損傷帯を形成し、
その損傷帯はその後の吹錬によってさらに加速度的に深
くえぐられることになり、これが炉底短命化の原因とな
っている。

上記四辺形のれんがを使用した従来の精錬容器において
、ＡＳＴＭのパネルスポーリングテストを行った結果、
−旦、−個のれんかにホットフェースに平行な亀裂が発
生すると、隣接れんがもそのれんが同士の張りと摩擦に
よって亀裂を発生し易いことが分かった。

また、上記各炉底吹錬炉の場合の羽口交換を前提とした
従来のれんが割りは、多くの場合円筒状の羽ロスリーグ
れんがとそれをとり囲む羽口ブロックから成り、羽口ブ
ロックは外接れんがとのとり合いを構成するため大型化
せざるを得なかった。

そのため、傾向としては大きな断面積を有する羽口ブロ
ックの一部が５０〜１５０　ｍの単位でスポーリングを
起こし、それがブロック全体および周辺れんがの伝播ス
ポーリングを呼ぶ。

本発明の目的は、主として機械的スポーリングによる炉
底れんがの損傷に関して有効な防止手段を得て、炉底寿
命の延命を達成することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、端面が実質的に六角形のれんかについてはそ
の亀裂の伝播が著しく軽減されるという知見に基づいて
完成したものである。

これは、熱的１機械的応力の発生に対してその歪みの分
散が優っていることによるもので構造体にしても常に系
全体が最小応力の方向に動き、その結果として局所スポ
ーリングで収まり、伝播破壊が抑制される。

羽口ブロックは、羽口スリーブを途中で抜いて取り替え
ても炉底のれんが積みが崩れないようにガードしている
役割のものであるが、本発明の六角柱状れんがの場合は
一本のれんがを抜いても周辺がセリ持ちする構造である
ため、大型ブロックの必要性を全くなくすことができる
。すなわち、本発明によって、羽口部れんがの小割化を
可能にし、れんが小断面化によって熱的スポーリングを
著しく少なくすることができる。

その結果、羽口位置の設定が容易になり、特に大容量の
ガスを吹き込む吹錬炉における羽口数の増加に対応でき
る。

以下、本発明の構成を具体的に説明する。

第１図および第２図は本発明の精錬容器の炉底のれんが
棲み構造を部分的に示すもので、第１図は各れんがの平
面配置図であり、第２図は第１図の■−■線からみた配
置れんがの側面を示す図である。

図示していないが、炉底が平面の場合は単純に六角形状
のれんかにてライニングが可能である。

しかし、炉底が曲面（球面）である場合は同一形状にて
ライニングできない。その例を第１図、第２図に示す。

なお、この場合の六角柱状れんがとはストレートの場合
とテーパー付きの場合を示すものである。また、第１図
、第２図には、炉底中心の位置をライニング中心とした
例を示しているが、ライニング中心と炉底中心を偏倚さ
せても同様な考え方で解決できることは勿論である。

これらの図において、球面半径Ｒ１炉軸芯に置かれた六
角柱状れんがの底面の平行稜間の距離をａｏ　としたと
き、軸芯より遠ざかった六角柱状れんがの芯がなす角度
θとの間には次の関係が成立する。

すなわち、第２図の点Ｐ７　を炉軸芯の周りに回転して
できる周長φ、は φ７＝２πＲ５１ｎθ７・・・・■ である。

しかるに、第１図の底面視図におけるＲ７　の長さは、
その周長の（３／π）倍であり、かつその間には７個の
六角柱底面が含まれるので、次の関係式が成立する。

φり＝２πＲ５１ｎθ７であるから、式を整理すると、 ａ、　　＝　−５ｉｎ　　θ７Ｎ　ｅｌ　Ｉ　・・■と
なる。ここでａ、とは、球面を構成するために、外周部
に遠ざかるにつれて、六角面の円周方向の長さが少しず
つ小さくなっていくことを示している。ここで、■式を
一般化すると、 ａ、、＝（Ｒ／ｎ）ｓｉ口θ、・　・　・　・　■で表
される。

第１図のａ。を固定した場合は六方の軸れんがを除いて
、残り全てのれんがは周方向が少しずつ細長く歪んだれ
んかになる。ここで六方の軸れんがとは図中にθ〜７０
番号を付したれんがのことである。

本発明における金属精錬容器は、底部内張りの中心が炉
底中心に位置している場合は勿論、底部内張りの中心が
炉底中心から偏倚している場合にも充分に適用できる。

〔実施例〕

実施例　１ 一般的な球面炉底を有する転炉のＲは、Ｒ＝５５００〜
８５００ｍｍであり、れんが割りは経験的に、ａ＝１０
０〜２００ｍｍが妥当と考えるので、例としてＲ＝６５
００ｍｍ、れんが長さβ＝１２００ｍｍ、　ａ、’　＝
１５０ｍｍ、　ａｏ＝１８４ｍｍの場合について計算例
を示すと、 ａ。＝　１８４．　　Ｒ＝６５００．　　ｎ＝８とした
場合、θ、　　＝　　１２．９７５゜ になり、■式に上記結果を挿入すると、ａ　、　＝　１
８２．４ となる。これに準じて、ａｏ　〜ａｌｏ　　の計算結果
を示すと第１表のとおりになる。

第１表：平行稜間路！ａｏ　のれんがを軸芯に据え、か
つ六方の軸れんがの平行稜間距離をａｏ　とした場合の
ｎ周れんがの周方向の長さの変化 第１表は作図上のれんが割り長を示したもので、２〜４
　ｍｍのモルタル目地を用いるので、たとえば目地層２
．５ｍｍであればそれを差し引いた値１８４−２、５　
＝　１８１．５ｍｍが実際のれんが長である。

れんかには±１．０ｍｍないし±０．５ｍｍの寸法精度
が認められるので、第１表のれんが割り長は、２〜３種
類の寸法に仕分けされ型数が減って生産者。

利用者ともに実現可能なものとなった。

現実には周方向は全体が細くなるので、直径方向もやや
短くなる。六角柱状物の稜３点が接する点もＲ球によっ
て合わなくなるが、現実的には寸法ａに比べてＲが大き
いので、誤差範囲である。

この誤差を補償する一つの方法として、六方の軸方向の
れんが長を固定し、周方向のれんが長を小さくした六角
柱状物の組合せで球面を構成し、厳密には合わない部分
をれんが精度の範囲内に収め、モルタル目地を用いて調
整した。

同様な試行は炉軸芯に３つのれんがの頂点をもってくる
ことから始めることも可能である。

実施例　２ 次の実施例として略相似に外周部れんがを小さくする方
法がある。

この場合は、先のれんが割りの式の運用が異なる。

先の実施例で六方軸の直径方向のれんがの２゜を固定し
た場合は、θ。はθ、＝１．６２２°、θ２−１．６２
２°Ｘ　２　＝３．２４４°、・・・θ、　＝　１．６
２２°×ｎであった。

略相似に外周一部れんがを小さくする方法では、たとえ
ば炉軸芯に平行稜間路ｆｉａｏ　のれんがを置いた場合
のｎ周目のａｏとθゎの関係は、と全（同じ式で表され
るが、θ、が異なってくるので、必然的にａ７　も異な
ったものとなる。この場合のθ７は概算で ｎ で表される。

この２式から求めたａ７とθ。の値を第２表に示した。

前提として先の実施例と同様、Ｒ＝６５００゜センター
にａ　ｏ　＝１８４ｍｍ、　ａ　ｏ’　＝１５０ｍｍ、
れんが長１２００印のれんがを据えた。

第２表二六角柱状れんがの底面が炉芯軸から外周に向か
って略相似に小さくなる場合のｎ周目れんがの平行稜間
距離ａ。と炉芯軸。

ａ９　れんが軸のなす角θ、の試算例 実際には第２表の計算値をホットフェースについても求
め、かつモルタル目地分を２．５ｍｍ差し引いてれんが
形状を決めた。

れんがの公差を±０．５ｍ＋ｎとしたので、寸法仕分け
は４種類になった。

〔発明の効果〕

上記本発明によって以下の効果を奏することができる。

仁羽口を中心とした応力の発生に対して、従来形の小口
面が四角形をしたれんがよりも、小口面が六角形をした
れんがは歪みの分散がよいために、割れの伝播が著しく
軽減された。

口０羽口れんがの小割化を可能にし、熱的スポーリング
を軽減できた。

ハ、従来よりも羽口の接近が可能となり、羽口位置の設
計が容易になった。

二、損耗した羽口の熱間交換を、リスクなく可能にした
。

ホ、大容量のガスを吹き込む吹錬でも羽口設計が可能と
なった。

【図面の簡単な説明】

第１図はれんがの平面配置図であり、第２図は第１図の
■−■線からみた配置れんがの側面を示す図である。 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、実質的に六角柱状れんがのみで炉底部内張りを構成
   してなることを特徴とする金属精錬容器。 ２、炉底部内張りの中心が炉底中心に位置していること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の金属精錬容
   器。 ３、炉底部内張りの中心が炉底中心から偏倚しているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の金属精錬
   容器。 ４、実質的に六角柱状れんがのみで炉底部内張りを構成
   してなり、同六角柱状れんがの端面が炉軸芯より外周部
   に向かって略相似状に小さく形成して凹面を形成されて
   いることを特徴とする金属精錬容器。 ５、球面を構成する六角柱状れんがの端面が、炉軸芯よ
   り外周部に向かって周方向のサイズを小さくしたことを
   特徴とする特許請求の範囲第４項に記載の金属精錬容器
   。