JPH0229958B2

JPH0229958B2 -

Info

Publication number: JPH0229958B2
Application number: JP56084321A
Authority: JP
Inventors: Shigeto Kimura; Teruyuki Hasegawa
Original assignee: Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1981-06-03
Filing date: 1981-06-03
Publication date: 1990-07-03
Also published as: JPS57200533A; BE893384A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は製鋼炉用のガス吹込耐火物及びその製
造方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、転炉をはじめとする製鋼炉において、精
練処理、脱ガス、撹拌などの目的のため、主とし
て庭部にガス吹込耐火物を設け、溶融金属中に各
種ガスを吹き込むことが知られている。

このようなガス吹込耐火物を用いた製鋼炉にお
けるガス吹込では、次のような条件が必要とされ
る。

必要とされるガスを安定して吹き込むことが
可能であること（漏れのないこと）ノズルの溶損が少なく製鋼炉の耐火物の寿命
と同程度に耐用が有ること製鋼炉であるため、比較的大流量でガスを流
せることガス種の選択範囲が広く、安価なガスの適用
も可能であること従来、ガス吹込耐火物としては以下のものが知
られている。

(1) 使用される耐火物の原料粒度を調整し、成形
焼成して製造される多孔質構造の耐火物。

(2) 焼成中に焼失する材料と粒度調整された耐火
物原料を混合し、成形、焼成した多孔質構造の
耐火物。

(3) 取鍋用のガス吹込耐火物として、耐火性材料
に紙、木などの可燃性の細長い材料を埋め込ん
で成形し、焼成により上記材料を焼失させるこ
とにより、使用面からその背部まで直線的に貫
通する通孔を形成させた耐火物。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、これらの耐火物には次のような問題が
ある。

まず、(1)、(2)の場合、ガスの通気方向を一定方
向に製造することは困難であり、その耐火物の通
気方向はランダムである。このため希望するガス
の吐出面およびガスの供給面以外の面、つまり側
面は非多孔質の耐火物あるいはシール材などにて
ガスの吐出を止める必要がある。またこれらの方
法で製造された多孔質耐火物は粒度の調整によつ
て多孔質としているためガスの吐出量に制限があ
り、大容量の通気性を得ることは困難である。更
に構造上ガス通過孔の形は一定でなく、かつ大小
がある。このためガス吹込圧力の増減によつてガ
スの通過する部分が変化し、安定な吐出条件を得
ることが困難であるとともに、耐火物全体が多孔
質であることと合せて溶融金属などによる損傷が
大きく、長寿命を得ることができない。

一方、上記(3)の耐火物は、上述したような問題
点は解決できるものの、次のような大きな問題を
有している。

(イ) 耐火物材料は、成形した場合、内部に亀裂が
生じることが避けられず、加えて使用時に繰り
返し受ける熱履歴のため新たに亀裂を生ずる。
このような亀裂は当然通孔の内面にも生じ、こ
の亀裂からガスがリークする。特に、製鋼炉の
場合ガス吹込耐火物は炉の寿命分だけ使用（転
炉の場合1000〜3000回程度の使用）されるた
め、通孔内面に新たに生じる亀裂によるガスリ
ークの問題は取鍋等に較べはるかに大きい。取
鍋の場合には１回使用毎に補修が可能であり、
また同じく耐火物の交換も可能である。また、
耐火物はそれ自体通気性があるため、亀裂以外
の通孔内面からのガスリークも避けられない。
このようなガスリークはガスの無駄となるばか
りでなく、炉側の耐火物の隙間を伝つて漏れ出
し、耐火物を傷める原因ともなり、溶融金属内
に吹き込まれない場合には、冶金的にも何ら効
果はない。

(ロ) 耐火物の熱膨張、収縮により通孔が変形し、
そのガス通気性に支障をきたす場合がある。上
述したように製鋼炉のガス吹込耐火物は、炉の
寿命分だけ繰り返し使用されるため、熱膨張、
収縮の繰返しにより通孔のガスの通りに大きな
支障を生じるおそれがある。

(ハ) 第４図に示すように、通孔７にガスを流すた
めに鉄皮８を取付け空気溜め９を作る必要があ
るが、、鉄皮８と耐火物６との間をどのように
シールしても、その隙間からのガスリークが避
けられない。特に、鉄皮と耐火物の熱膨張差に
より大きな隙間が生じてしまい、大量のガスリ
ークを生じる。

また、第４図に示すように鉄皮８が容易に溶
損し、そこからガスリークを生じる。

製鋼炉では取鍋に較ベガス供給量及びガス圧
力がはるかに高いことから、以上のようなガス
リークは製鋼炉の場合大きな問題となる。

(ニ) 酸化性ガス（CO₂、空気、酸素等）が使用さ
れると、耐火物中の炭素、バインダー、MgO、
CaO等と反応して通孔の内面が損傷し、耐火物
を早期に損耗させてしまう。このため、事実
上、不活性ガスしか使用できない。

また、このような耐火物の製造法自体にも次の
ような問題がある。

(イ) 紙、木などの焼失する材料の強度は一般的に
低いため、成形時の加圧により容易に変形し、
焼成後形成される貫通孔を一定径とすることが
困難である。

(ロ) 焼失材料は焼成時に揮発成分やガスが発生す
るため、焼成時に亀裂が発生したり、焼失時に
残渣が生じ、完全な貫通孔を得ることが困難で
ある。特にこの技術は、取鍋等のガス吹込の少
ない耐火物を対象として開発されたものであ
り、転炉底部に使用するような大型（長さが長
い）形状での製造は極めて困難である。

(ハ) 焼失材料を使用して通孔を設けるため必ず焼
失温度以上に焼成する必要があり、不焼成耐火
物や焼成しないキヤスタブルなどの鋳込み品に
適用することができない。

(ニ) これらの問題のために一定面積にできるだけ
多くの均一な通孔を設け、大容量のガス吹込量
を得たいという要望に対して制限がある。

〔問題を解決するための手段〕

本発明者等はこのような従来の諸問題を解決す
べく種々の研究の結果、本発明の開発に成功した
ものであり、本発明の特徴とするところは、耐火
物内に内径が0.1〜５mmの直管状の金属管を多数
配し、該金属管により、使用面から背部に至る多
数の貫通孔を形成したことにある。

また、本発明の他の特徴は、このような耐火物
の製造法に係り、内径が0.1〜５mmの直管状の金
属管を成型枠内に配設し、外成型枠内に非多孔質
耐火材を充填して加圧成形または鋳込成形し、前
記金属管により使用面から背部に至る多数の貫通
孔を有する耐火物を得るようにしたことにある。

耐火物中の貫通孔の横断面形状は円形、楕円形
または多角形等とすることができるが、その径は
溶融金属中でのバブリング効果等よりみて0.1〜
５mmが適当であり、このため上記金属管の内径は
0.1〜５mmの範囲のものとする。

これを具体的に説明すると、製鋼炉（転炉）に
適用するガス吹込耐火物を通して吹き込まれるガ
ス量は、0.02Nm³／min.t〜2.00Nm³／min.tと大
流量である。これは、短時間に溶銑（〔Ｃ〕＝4.5
％）から溶鋼（〔Ｃ〕＜0.10％）へと精練させるた
めに溶鋼を強撹拌させ、精練用酸素と溶鋼、スラ
グと溶鋼の反応を促進させぬ必要があるからであ
る。また、製鋼炉（転炉）に要求されるガス吹込
耐火物の寿命は炉一代であつて、その使用回数は
1000〜3000回にも及び、このため、その耐火物の
長さも500〜1500mmとなつている。したがつて、
製鋼炉におけるガス吹込耐火物は、大流量の通気
性が必要であり、また耐火物の長さが長いことか
ら圧力も必然的に高くなる。そして、このような
ガス吹込耐火物では大流量のガスを流すため、貫
通孔の径が0.1mm未満では配管抵抗が大きくなつ
て200Kg／cm²以上のガス圧が必要となり、このよ
うな高いガス圧は工業的にも不利なものとなる。

また、貫通孔はその径が大きい方が大流量のガ
スを流す上では有利であるが、大き過ぎると溶鋼
が侵入し、貫通孔を閉塞してしまう。移動して使
用され、その移動中はガス底吹きを中止せざるを
得ない取鍋に対し、製鋼炉は固定位置で使用され
るため溶鋼の入つている間は断えずガスを流すこ
とが可能であり、このため上記貫通孔の径はある
程度大きくすることができる。しかし、径が５mm
を超えると常時ガスを流しつづけていても貫通孔
内に徐々に溶鋼が侵入して、最後には閉塞してし
まう。このため貫通孔の径は５mmをその上限とす
る。

〔作用〕

本考案の耐火物は、主として炉底部に取付けら
れる。貫通孔を形成する各金属管は、耐火物背部
側において空気溜め用のボツクスに接続され、こ
の空気溜めを通じ、貫通孔にガス供給される。

貫通孔内壁は金属管であるため、ガスは孔内面
からのリークを生じることなく炉内に流される。
また同様の理由で、耐火物に亀裂が発生したり、
耐火物の熱膨張、収縮が繰り返されても、貫通孔
内面からのガスリークや貫通孔の変形等が防止さ
れ、貫通孔の通気性が確保される。

また、貫通孔を形成する各金属管は、その内部
を流通するガスにより冷却されるため、その溶損
も適切に抑えられる。

〔実施例〕

第１図及び第２図は本発明のガス吹込耐火物の
一例を示すもので、１は非多孔質耐火材料、２は
耐火物の使用面、３は同じく背面である。

耐火物材料１内にはその使用面２から背面３に
かけて直管状多数の金属管５が配され、この金属
管５により多数の貫通孔４が形成されている。

このような耐火物を製造する場合、上記金属管
５を成型枠内に配設し、非多孔質耐火物材料１を
充填して加圧成形または鋳込成形するものであ
る。

加圧成形手段としては、成型枠内に初めに少量
の耐火性煉土を充填して加圧し、しかる後貫通孔
形成部たる金属管を所定間隔に配置し、その上に
さらに前記煉土を充填して加圧する方法を繰り返
し行う多段加圧成型方式が好ましい手段である
が、別法として、金属管が加圧時の煉土の移動と
共に移行するように該金属管両端の保持方法を配
慮した１回の加圧方式で行うこともできる。

このようにして製造された成形体は使用する耐
火性煉土の種類によつて焼成し又は焼成すること
なく製品とする。

耐火性煉土の代りにキヤスタブル耐火物等の鋳
込み材料を使用する場合には、第３図に示すよう
に、予め鋳込枠１０内に複数本の金属管４を、そ
の上下を固定金具１３等を用いて配設し、鋳込み
枠１０内に鋳込み材料１２を流し込み、振動、成
型する。鋳込み完了後所定時間養生或いは乾燥さ
せる。

以上特定の数例について本発明を説明したが、
本発明はこれら具体的に限定されるものではな
く、本発明の要旨内における変更、改変は勿論本
発明に包含されるものである。

〔発明の効果〕

以上述べた本発明の製鋼炉用ガス吹込耐火物に
よれば、次のような効果が得られる。

(イ) 貫通孔が金属管内壁により形成されるため、
耐火物に亀裂が生じても貫通孔内面からのガス
リークを適切に防止できる。特に、製鋼炉では
耐火物は1000回以上も繰り返し使用されるが、
このような使用によつてうける熱履歴により新
たな亀裂が生じても、ガスリークを生じさせる
ことなく安定的にガスを流すことができる。

(ロ) 貫通孔が金属管により形成されるため、上記
したような繰り返し使用により耐火物が熱膨
張・収縮を繰り返しても、貫通孔に変形を生じ
ることなく、ガス通気性を安定的に確保するこ
とができる。

(ハ) 貫通孔を形成する金属管を直接空気溜め用の
ボツクスに接続することができるため、第４図
に示すような、回りに鉄皮を巻く構造を採つた
場合に伴うガスリークを完全に防止することが
できる。

(ニ) また、貫通孔を形成する金属管はガスにより
常に冷却されるため、溶損が適切に抑えられ、
ガス吹込耐火物の寿命を維持、確保することが
できる。

(ホ) 貫通孔が金属管で形成されるため、酸化性ガ
スを通しても内部から耐火物が溶損するような
ことがなく、底吹きガス種の選択に制限がな
い。

また、本発明の製造法によれば、次のような効
果が得られる。

(イ) 金属管は成型時の加圧によつても変形しない
ため、溶融金属接触面から背部まで直線的に貫
通する一定径の通孔を多数安定的に形成させる
ことができる。

(ロ) 焼成耐火物だけでなく、不焼成の耐火物も製
造することができる。

(ハ) 金属管の内径と本数を調整することが可能で
あり、大通気量の製鋼炉用ガス吹込耐火物を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明のガス吹込耐火物の
一実施例を示すもので、第１図は平面図、第２図
は第１図中−線に沿う断面図である。第３図
は本発明の製造法の一実施例を示す説明図であ
る。第４図は従来の取鍋用ガス吹込耐火物の断面
図である。図において、１は非多孔質耐火材料、２は使用
面、３は背面、４は貫通孔、５は金属管、１０は
鋳込枠である。

Claims

【特許請求の範囲】１耐火物内に内径が0.1〜５mmの直管状の金属
管を多数配し、該金属管により、使用面から背部
に至る多数の貫通孔を形成してなる製鋼炉用ガス
吹込耐火物。２内径が0.1〜５mmの直管状の金属管を成型枠
内に配設し、該成型枠内に非多孔質耐火材料を充
填して加圧成形または鋳込成形し、前記金属管に
より使用面から背部に至る多数の貫通孔を有する
耐火物を得ることを特徴とする製鋼炉用ガス吹込
耐火物の製造法。