JPH02280958A - 取鍋底部の内張り構造 - 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、溶融金属、特に溶鋼を受容する取鍋底部の内
張り構造に関する。

（従来の技術） 取鍋は転炉精錬後に溶鋼を受鋼し、鋳造機上までクレー
ンで搬送して出鋼する工程を受持つ窯炉である。その内
張り構造は、取鍋の寿命に極めて大きな影響を与えるも
のであって、内張り耐火材料のコスト、使用初期の加熱
、または使用途中の冷却といった諸条件を勘案すること
により、従来は、シャモツト質、ロウ石質またはジルコ
ン質煉瓦等が取鍋の内部の全面について、はぼ均一に同
一材質により内張すされたものである。具体的にはその
断面が第５図に示すようなコツプ状を呈するものであっ
て、鉄皮５の内部には、側壁部において側壁パーマ層２
と側壁ウェア層１とが、また底部においては敷パーマ層
４と敷ウェア層３とがそれぞれ形成されている。そして
この底部は水平の略円板状の構造となっている。このよ
うにこの第５図に示す取鍋は、他の窯炉と同様にウェア
層とパーマ層とに材質を区分して内張すされているが、
他の窯炉、例えば転炉等に比べ内張り厚さは薄く、熱放
散量も大きい。

このように取鍋は、従来はその構造からも分かるように
、鉄鋼プロセスにおいて精錬工程と鋳造工程とを接続す
るための手段として位置付けられており、取扱いの容易
さ、例えば搬送の容易さ、メンテナンスの容易さ等に重
点をおいて設計され、使用されてきた。

しかし、近年の連続鋳造法の著しい普及に伴って、鋼質
の高級化の要求が高まり、例えば取鍋を使った真空脱ガ
ス法、取鍋内でのバブリングやインジェクション処理法
等が広く行なわれるようになってきた。これに伴い、取
鍋の使用目的には、精錬工程の一部を受は持つこと、す
なわち高温出鋼、溶鋼滞留時間の延長等が新たに求めら
れるようになってきた。したがって、このような使用状
況の変化・過酷化につれて、高珪酸質系の取鍋の内張り
耐火物の損傷が著しくなってきた。

このような状況に対処する方策として、例えば特開昭６
１−２６９９６８号公報に開示されているように、耐食
性の劣るスラグライン部を中心とした側壁部ウェア層に
対して、高耐食性の高アルミナ質煉瓦やＭｇ０−Ｃ質等
の塩基性煉瓦を内張すすることにより耐食性を改善する
試みがなされてきた。

また、取鍋の側壁部と底部との溶損バランスを確保する
という観点から従来から用いている高珪酸質耐火物中に
Ｓｔ　Ｃ、Ｃｒｙ’ｓ　、Ｚｒ０ｚ等を少量添加するこ
とにより側壁部の損傷を低減して前記溶損バランスを確
保し、取鍋全体の耐食性を改善する試みもなされている
。

さらに、省力化の観点から、耐火物の不定形化や機械化
の改善が進み、高アルミナ質や塩基性耐火材料の不定形
化も実施されるようになってきた。

一方、取鍋の底部（以下、「敷」という、）でも側壁部
と同様にその寿命の改善・向上がなされてきた。敷のウ
ェア層は受鋼時の衝撃と鋳造末期時のスラグとの接触と
をともに受ける部分であるため、一般に側壁ウェア層に
比較してその寿命は短い、このため該ウェア層の材質を
変更して耐食性を高めることによる効果は側壁部程顕著
ではなく、依然として補修頻度が側壁部に比較して高い
のが現状である。相対的には側壁部との耐用性のアンバ
ランスは、むしろ従来よりも拡大していると考えられる
。

さらに、特開昭６１−２３５０６４号公報に開示されて
いるように、内張り炉材として塩基性耐火物を用いた場
合に、加熱条件等を制限することにより、耐火物の損傷
を低減できるという手段もあるが、この手段では敷の補
修に際して必然的に温度変動（降温、再昇温等）が発生
するため、無補修の側壁部を損傷する原因となっている
。

（発明が解決しようとする課題） このような取鍋の敷での実状に対し、材質改善以外の手
段によっても種々の対策が講しられてきたが、必ずしも
満足できる状態に至っていない。

例えば受鋼の衝撃を受ける湯当り部を厚巻にする手段も
提案されているが、この手段では、溶損バランスを確保
することにのみ効果を奏する手段であるため、周辺部の
目地侵食により、内張り煉瓦が剥離して浮上し易い。

また目地差し、つまり溶鋼の目地部への差込み量を低減
するため、煉瓦に代えて大型のブロック化したＡＱｇＯ
ｓ系耐火材料を用いる方法もあるが、このＡＱｚＯｓ系
耐火材料は熱衝撃により亀裂が発生し易い。

このように、従来の取鍋では操業条件の変化に応じて材
質を変更する等の改善を進めてきたものの、敷について
は十分な耐用性を得ることができなかった。さらに、上
記高耐食性耐火物はいずれも高熱伝導性材料であるため
、従来の内張構造で材質を入れかえただけでは熱放散が
著しくなってしまい、溶鋼温度の降下や敷での地金付き
等が発生し易くなり、操業時のトラブル発生の原因の一
つとなってしまっている。このため一部の特殊な取鍋を
除いて、多くの取鍋の敷では、従来の高珪酸質の材質を
用いているにとどまっているのが現状である。

ここに本発明の目的は、溶融金属、特に溶鋼を受容する
取鍋の寿命を延長させること、すなわち耐火物の補修頻
度を低減することができる、取鍋底部の内張構造を提供
することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明者は、現状の平底型のを鍋底部構造において、高
珪酸質の耐火物から高耐食性の高アルミナ質あるいは塩
基性質の耐火物へと、敷部の耐火物の材質を変更するこ
とにより、取鍋の耐食性すなわち取鍋の寿命を延長する
ことができると考え、このように現状の取鍋底部の耐火
物の材質を変更した場合に予想される問題点を詳細に検
討した結果、次に示す■、■および■という問題がある
ことがわかった。

■従来のロウ石系材質は８００℃以上の高温域で体積変
化が少なく、また高珪酸質であるため目地で先行した侵
食が少な（、ＦｅＯ等の浸潤が少ない、これに対して、
上記の高耐食性材質は熱膨張変化が大きいため、容積安
定性に欠け、浸潤が多い、したがって、これら材質の特
性に応じて、設計的・構造的な改善を要する。

■従来の敷ウェア層の厚さは２００〜３０〇−程度であ
るため、侵食の進行により煉瓦相互間の拘束力が弱まる
。すなわち、平底では煉瓦相互間の迫り効果がなく、熱
膨張変化の大きい材質を用いた場合には、目地の緩み、
目地差し、煉瓦の剥離・浮上等が生じ易い、これを側壁
部や敷パーマ層からの膨張反力がさらに助長する。

■取鍋底部全体を他の窯炉（例えば、混銑車、転炉）の
ように球体構造とすることにより、上記の迫り効果を敷
部に付与することができることは周知の事実である（実
公昭６３−８７３７号公報）。

しかし、新規に取鍋鉄皮を更新して球体構造とすること
は単に高額な投資が必要となるだけではなく、既設の製
鋼工場内で、例えば取鍋本体ではスライドゲート取付面
の水平確保が困難となること、球体化に伴って受鋼容量
が変化してしまうこと、受鋼時や鋳造時における相手設
備との寸法的な制約が発生すること、さらには取鍋の体
積や重量の変化に伴って、運搬クレーンの能力や経路確
保の問題が発生することといった新たに生じる問題が多
く、実際的な解決策にならない。

そこで、本発明者は上記の■、■ないしは■に示した問
題を解決するため種々検討を重ねた結果、第５図に示し
た従来の取鍋構造では受鋼時に湯当り部分でのｔ員傷が
進んで溶損バランスがくずれると、すなわち、侵食の進
行で第６図に示すような侵食ラインが形成されると、侵
食ラインの凹凸部分における煉瓦の剥離が生じ、敷の浮
き上がりが生じ易くなり、敷において水平方向での耐火
物相互間の拘束力が弱まり、側壁部あるいは敷のパーマ
層の熱膨張による反力により、敷のウェア層の拘束力が
不均一となって敷の耐火物の剥離・浮上を助長すること
となっていたことを知見した。

そこで敷のウェア層とパーマ層との境界面を傾斜面を有
する構造として、迫り効果を発生させ、さらに逆アーチ
型構造とすることで安定して均一な拘束力を部構造に付
与することができ、個々の敷煉瓦の浮き上がりを回避す
ることができることを知り、さらにかかる構成によれば
、敷の耐火物の材質の変更を行なわなくとも取鍋の寿命
を延長できることを知見した。そしてさらに、前述のよ
うに、敷のウェア層とパーマ層との境界面を傾斜面を有
する構造とし、また逆アーチ型構造とするとともに、敷
ウェア層が凸レンズ状形態をなすとともに、パーマ層が
凹レンズ状形態をなすことにより、さらに取鍋の寿命を
延長できることを知見して、本発明を完成した。

ここに、本発明の要旨とするところは、平底型鉄皮構造
を有する取鍋底部の内張り構造であって、（１）内張り
材であるウェア層とパーマ層との境界面が、曲面、球面
もしくはこれらに相当する傾斜面であること、 （ｉｉ　ン取鍋底部の直径方向の少なくとも１断面にお
いて、敷ウェア層が凸レンズ状形態をなすとともに、前
記敷ウェア層の下層に接して位置するパーマ層が凹レン
ズ状形態をなすこと、および （ｉｉｉ）敷ウェア層を形成する耐火煉瓦もしくは耐火
ブロックの築炉構造が逆アーチ構造であること を特徴とする取鍋底部の内張り構造である。

また、本発明は最も広義には、平底型鉄皮構造を有する
取鍋底部の内張り構造であって、内張り材であるウェア
層とパーマ層とパーマ層との境界面が、曲面、球面もし
くはこれらに相当する傾斜面であることを特徴とする取
鍋底部の内張り構造である。

また、別の面からは、平底型鉄皮構造を有する取鍋底部
の内張り構造であって、取鍋底部の直径方向の少なくと
もｌ断面において、敷ウェア層が凸レンズ状形態をなす
とともに、前記敷ウェア層の下層に接して位置するパー
マ層が凹レンズ状形態をなすことを特徴とする取鍋底部
の内張り構造である。

さらに、別の面からは、平底型鉄皮構造を有する取鍋底
部の内張り構造であって、敷ウェア層を形成する耐火煉
瓦もしくは耐火ブロックの築炉構造が逆アーチ構造であ
ることを特徴とする取鍋底部の内張り構造である。

本発明は、既設の平底型鉄皮構造を有する取鍋における
敷の特にウェア層において、使用初期から末期まで炉材
間相互に迫り効果を与えることにより、内張り材の溶損
バランスを確保するため、次のような内張構造を提案す
るものである。この構造図を第１図に示す、すなわち、 （ｉ）内張り材であるウェア層とパーマ層との境界面が
曲面、球面あるいはこれらに相当した傾斜面である構造 （ｉｉ　）敷ウェア層が凸レンズ状形態をなすとともに
、前記敷ウェア層の下層に接して位置するパーマ層が凹
レンズ状形態をなすこと （ｉｉｉ　）前記ウェア層を形成する煉瓦もしくは耐火
ブロックの築炉構造が逆アーチの煉瓦積構造の上記（ｉ
）、（ｉｉ　）および／または（ｉｉ　）を具備する構
造とするのである。

さらに望ましくは、 （ｉｖ）パーマ層の少なくとも第−層（ウェア層と接す
る一番目のパーマネントブロック層）を４分割以上に区
分したブロックの組立て構造とし、他のパーマ層より肉
薄であって、耐火性の中空粒子を含んだ耐火断熱性のブ
ロックとした構造、および （ｖ）少なくとも縦断面の一つが三角形状をなす煉瓦を
敷中央部に設け、側壁に接するコーナー部分を不定形耐
火物を打ち固めた構造 をさらに具備する構造である。

（作用） 以下、本発明を作用効果とともに詳述する。なお本明細
書において、「％」は特にことわりがない限り「重量％
」を意味するものとする。

まず、取鍋の敷に高耐食性の高アルミナ煉瓦（ＡＱｚＯ
ｓを６０％以上含む）や塩基性（ＭｇＯｌＭｇＯ−Ｃａ
ＯｌＭｇＯ−ＣｒｚＯｓ　、ＭｇＯ−へＱ２０．系成分
を１０％以上含む）煉瓦を用いる場合、パーマ層とウェ
ア層との境界面を曲面、球面あるいはこれらに相当した
傾斜面を有する構造および／または逆アーチ構造とする
理由を説明する。

すなわち、部構造を傾斜面を有する構造とすることによ
り、迫り効果を発生させ、さらに逆アーチ型とすること
により、各煉瓦間に安定した均一な拘束力を付与するこ
とができ、敷煉瓦の浮き上がりを回避することができる
。

したがって、受鋼の湯当り部分を肉厚にし、逆アーチ型
に煉瓦積をした結果は、第２図に示す構造の如くで、ウ
ェア層を凸レンズ状、パーマ層を凹型レンズ状とする。

このような形状にすることにより、内張り煉瓦の溶損バ
ランスを均一に、すなわち取鍋全体の延命を図ることが
できる。また、迫り効果を十分発揮させる上で、上記境
界面下のパーマ層は面確保の点から大型のブロック化を
施したものとすることが有効であり、また施工も容易で
ある。

次に、底部中央域が薄肉化したパーマ層へは、過剰な熱
放散を防止するために、耐火断熱性の耐火物を充当する
ことが望ましい０通常の敷用不定形キャスタブルは０．
６〜１．０　ｋｃａｌ／ｍ　・ｈｒ℃の高い熱伝導率を
有するので、これに中空の耐火性粒子を１０〜４０％添
加して熱伝導率を低減した不定形耐火物もしくはブロッ
ク化した不焼成耐火物を用いることが望ましい、具体的
には、発泡シリカもしくはアルミナ−ボールを用いるこ
とが例示される。

１０％未満の配合では断熱効果が不充分であるため熱放
散により鉄皮の熱変形を防ぐことができない。

また４０％を越える場合には耐火物の強度が低く、受綱
時の溶鋼の静圧に耐えられないからである。

さらに、敷ウェア層の要めとして敷中央部には、少なく
とも縦断面の一つが三角形状をなす煉瓦を設置する。こ
れは円板状の取鍋敷部の直径方向での迫り効果、すなわ
ち敷ウェア層内の各耐火物の拘束力を均等に分散させる
効果を発揮させるために設置するものである。また、外
周部の側壁と接する部構造部分にはラミング材あるいは
流込み材を用い、隙間を充填する。これは地金の侵入を
防止することと、散と側壁部との間での拘束力を均一に
分散させ、敷での迫り効果を維持することを目的とする
。

以上の内容から、本発明は既設の取鍋底部の内張構造上
の欠陥を解消したことが明白であり、耐食性に優れた高
アルミナ賞あるいは塩基性質の耐火物を用いずに、従来
の高珪酸質耐火物を用いても同様の効果が奏することが
明らかである。

実施例１ 従来のロウ石−ジルコン系焼成煉瓦を用いていた取鍋（
１６０ｔｏｎ容量）に、高アルミナ不焼成ブロック（Ａ
ＱｇＯｓ　７６％、Ｓｉｎｇ　２０％）を施工し、通常
の操業に組込み耐用性を追跡調査した。

すなわち、本実施例における部構造は、その断面図であ
る第３図＋ａ＋に示すようにウェア層とパーマ層との境
界面がほぼ完全な球面をなす、ウェア層は凸型レンズ状
をなし、中心部分と外周部分の厚みの差は８５ｍ−とし
た０本発明例の平面図である第３図山）に示すように、
各層のブロックとも円周方向に２〜３分割、直径方向に
４〜８分割した。

上記の材料を流込み成形し、２４ｈｒ養生後３００℃で
１０ｈｒ乾燥させて取鍋に搬入した。

なお、鋳込口には従来の「まず煉瓦」がそのまま装入で
きるように、四辺形断面の装入口を設けたブロックを用
いた。

築炉の手順としては底部鉄皮の水平を確保するため、厚
さ１０ｍ−以内でセラミックシートを敷き、パーマ用ブ
ロックを据え付け、まず煉瓦を装入した。さらに、ウェ
ア用ブロックを鋳込口部分から、中心部へ据え付け、外
周の側壁方向に順次据え付けた。ブロック間の目地間隔
は２〜５１の範囲で調整し、ＡＱｔ（ｈ　８７％アルミ
ナ系モルタルを充填した。側壁の内張は、敷の施工後従
来通りの手順で施工した。最後に、側壁と敷との隙間を
ＡＱｇＯｓ　７６％のラミング材で充填した。

この結果、使用過程では、湯当り部分での異常損傷が減
り、地金差しが解消した。溶…プロフィルは比較的均一
で、敷の修理回数を同一の使用期間について３回から１
回に減少でき、炉命を従来の９２ｃｈから１３０ｃｈに
延長することができた。

実施例２ 従来場当り領域に不焼成アルミナブロック（１，２ｍ　
ｘｌ、２　ｍ　Ｘ２３０ｍ５　、ＡＱｔＯｓ　８９％）
を用い、周囲を中アルミナ煉瓦（八ＱｘＯｓ　６０％、
ＳｉＯ□３７％）を用いた部構造の取鍋（１，５０ｔｏ
ｎ容量）で、不焼成のアルミナ煉瓦（ＡＱｉＯｘ　８９
％）を敷ウェア層として用いた。

部構造は第４開山）に示すように、ウェア層とパーマ層
との境界面は排滓側（第４図Ｂ側）でウェア層が厚くな
るようにした。

施工の手順は実施例１とほぼ同一であるが、敷上面のウ
ェア煉瓦の凹凸の段差を２５鋼−以内とし、敷ウェア層
の厚みの差は８０鵠−以内にした。また、稼動初期には
受鋼時にスラグカー／　トし、溶鋼上面のスラグ層を７
０ｍ−に調整した。

上記取鍋の使用途中の侵食プロフィルは第２図の如くで
あった。この結果、敷部の大修理の必要もなく推移し、
炉命を従来の６５ｃｈから９７ｃｈに延長することがで
きた。

なお、第３図＋ａ＋、第４図（ａｌにおいて４°である
耐火断熱耐火物としては、へＱ２０．量６０％のアルミ
ナ系キャスタブルに、直径２ｍ＋４満のアルミナ中空ホ
ールを２５％添加したものを粉体とし、７．９％の水を
配合し、１５分混錬して型枠に流込み成形し、２０ｈｒ
以上養生後、３００℃で１０ｈｒ乾燥させたものを実炉
に供した。

（発明の効果） 本発明による内張構造を、既設の溶鋼取鍋に体用するこ
とによって、敷ウェア層の溶損バランスが確保され、耐
火物の剥離浮上のトラブルも解消され、従来例に比し、
大幅な取鍋寿命の向上が図れた。また、既設の取鍋鉄皮
を流用するため、取鍋を使用する生産工程の大規模な改
造の必要がなく実用性に富んだ発明である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にかかる取鍋底部の内張り構造を示す
略式説明図； 第２図は、本発明にかかる取鍋底部の内張り構造の侵食
状態を示す略式説明図； 第３図（Ｊｌ）および第３開山）は、本発明の実施例の
略式断面図および略式平面図； 第４図（ａｌおよび第４開山）は、本発明の他の実施例
の略式断面図および略式平面図；および第５図および第
６図は、従来の取鍋底部の内張り構造およびその侵食状
態を示す略式断面図である。 １：側壁ウェア層　　　２：側壁パーマ層３：敷ウェア
層　　　　４：敷パーマ層４°：敷パーマ（耐火断熱層
）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 平底型鉄皮構造を有する取鍋底部の内張り構造であって
   、 （ｉ）内張り材であるウェア層とパーマ層との境界面が
   、曲面、球面もしくはこれらに相当する傾斜面であるこ
   と、 （ｉｉ）取鍋底部の直径方向の少なくとも１断面におい
   て、敷ウェア層が凸レンズ状形態をなすとともに、前記
   敷ウェア層の下層に接して位置するパーマ層が凹レンズ
   状形態をなすこと、および （ｉｉｉ）敷ウェア層を形成する耐火煉瓦もしくは耐火
   ブロックの築炉構造が逆アーチ構造であること を特徴とする取鍋底部の内張り構造。