JPH0261034A - 精錬炉炉体鉄皮構造 - 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、綱の精錬炉、例えば転炉炉体鉄皮の中央部鉄
皮の変形、亀裂発生の防止、亀裂伝播の抑制のための炉
体鉄皮構造に関する。

（従来の技術） 鋼の精錬炉としてはＡＯＤ炉、Ｒ１１炉、転炉等があり
、そのうち転炉が代表的であることから、以下において
、転炉を例にとって説明する。

転炉炉体の寿命は製鋼生産性の向上に深く関わっており
、製造コストの低減のためにも転炉寿命の延長を図る必
要がある。

転炉炉体の寿命は一つには炉材の寿命によって決定され
るが、炉材は一種の消耗品であって定期的に取り替える
必要がある。しかし、炉体の鉄皮の損壊は一時的補修は
可能であるが、転炉炉体の寿命を大きく左右するもので
ある。

特に近年転炉操業に際して高温出鋼が行われ、マグカー
ボン（ＭｇＯ・Ｃ）のような高熱伝導材料がライニング
材として使用されるようになる等使用条件が一層厳しく
なっており、一部現在の仕様による材質では十分に対処
できなくなっている傾向が見られる。

従来、鉄鋼の精錬炉例えば、転炉炉体用鉄皮用鋼として
は、ＪＩＳ　Ｇ　３１０３５Ｂ４２（ボイラ用鋼）、Ｊ
ＩＳＧ　３１０６５Ｍ５０（ｉ接構造用鋼）が主に使用
されているが、前述のような最近の生産性の向上、品質
の向上等の要望による炉の長寿命化の要求、高温出鋼、
高熱伝導性煉瓦の使用により、炉は築炉から操業時の温
度変化、即ち、常温から４００〜５００℃までの熱サイ
クルを受けるため、炉の最重要部位である炉体中央部で
の変形や亀裂が発生し生産性の低下をきたすことがあっ
た。

上記した従来からの鉄皮使用材料は、常温から稼動時の
高温までの熱サイクルによる鉄皮の変形や亀裂発生の抵
抗性に劣っており、しばしば鉄皮の変形や亀裂の発生に
より操業中止となることがあり生産を阻害していた。

（発明が解決しようとする課題） このように、従来にあっては、転炉等の鉄鋼精錬炉の炉
体、特にその炉体鉄皮の変形（楕円形状になる）や、亀
裂の発生によって操業停止となり、生産性を悪化させて
いる。また、炉体鉄皮が変形するとトラニオンベアリン
グの追従性がなくなり、さらに炉壁煉瓦積に支障をきた
すなどの問題を生じる。

また、亀裂が発生すると脆性破壊による操業中止となり
、炉修工期、工費の増加となるなどの問題を生じる。

したがって、本発明の一般的な目的は、従来技術におけ
るかかる問題のない精錬炉炉体鉄皮構造を提供すること
である。

さらに、本発明のより具体的な目的は、炉体の最重要部
位の鉄皮用の使用材料の材質を選択し、炉体鉄皮の変形
に対する抵抗性、鉄皮の亀裂発生と伝播に対する抵抗性
を備えた綱板を用いて変形の少ない、かつ、亀裂発生の
少ない炉体鉄皮構造を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明等者は、上記の課題点を解決するため検討を重ね
たところ、これらの課題の対策としてＡ、鉄皮の変形に
対する抵抗性を具備することこれに対しては、■高温強
度の上昇（高温降伏点の上昇）■クリープ強度の上昇、
クリープ変形速度の減少が有効であること Ｂ、鉄皮の亀裂発生、伝播に対する抵抗性を具備するこ
と これに対しては、■溶接性の改善〔低Ｃ化、低ＰＣＭ化
（溶接割れ感受性）〕が有効であること（これは、鉄皮
亀裂の発生起点となる溶接割れの防止、溶接ボンド靭性
の向上、溶接部熱変形能の向上をはかるためである）、
および■青熱脆性温度域での靭性の安定化（２５０〜４
００℃）鉄皮用材料鋼の靭性の向上、熱歪脆化感受性（
応力集中部、切欠き先端での熱歪集中による脆化感受性
）の軽減が有効であることこのために低Ｎ、低Ｃ化、Ｎ
の固定、へｆ２キルド、Ｍｏ添加を図ること が効果的であることを知見した。

すなわち、本発明者は、転炉炉体鉄皮を鉄皮の変形に対
する抵抗性および、炉体鉄皮の亀裂発生および亀裂伝播
に対する抵抗性にすぐれた鋼板で構成し、特に転炉炉体
の最重要部位の中央部鉄皮に上記鋼板を使用し、炉体鉄
皮の変形、亀裂の発生を防止した転炉炉体鉄皮の構造が
実現できることを見出した。

ここで、本発明者は、さらに種々の検討を行った結果、
Ｃ：０．０５〜０．１０％、Ｓｉ　：０．０１〜０．３
０％、Ｍ躬０．８０〜１．６０％、Ｐ　：Ｏ，０１５％
以下、Ｓ　：０．００６％以下、Ｃｒ：０．０１〜０．
５０％、Ｍｏ：０．０１〜０．２５％、Ｎｂ：０．００
１−０．０２０％、Ｂ　：０．０００５〜０．００１０
％、５ｏｌＡＱ：０．００１０〜０．０７０％、Ｎ　：
０．００５０％以下を含有し、かつＰＣＭ：０．２３以
下、残部実質的にＦｅの組成を有する、さらに好ましく
はＣｅｑ：０．４８〜０．５２である鋼板を炉体鉄皮、
特に中央部鉄皮に用いることにより顕著が効果が得られ
、従来技術の問題解決を図ることができることを知り、
本発明を完成させた。

（作用） 以下、添付図面を参照して更に詳細に説明する。

第１図に示すように、転炉炉体１は炉口部フランチ２、
絞り部３および中央部４、炉底部５、バンド部６の各部
鉄皮より構成されている。鉄皮内壁はもちろん耐火煉瓦
で構築されているのは言うまでもない。

これら鉄皮部は従来はボイラ用鋼或いは溶接構造用鋼が
用いられていたが、築炉時の常温から稼動時の高温４０
０〜５００℃まで昇温による熱サイクルにより、鉄皮の
材料の劣化によって、中央部４の鉄皮の変形、亀裂の発
生、又、熱衝撃によるクリープ変形の発生があり、十分
満足できる変形抵抗、亀裂発生抑制材料とは言えなかっ
た。

そこで本発明では、この転炉炉体の鉄皮の変形および亀
裂の発生に抵抗性のすぐれたｍ仮を炉体１の最重要部位
である中央部鉄皮４の部位に用いて生産性の向上、品質
の向上に資する。

即ち、Ｃ：０．０５〜０．１０％、Ｓｉ：０．０１〜０
．３０％、門ｎ：Ｏ，ａＯ〜１．６０％、Ｐ　：０．０
１５％以下、ｓ：０．００６％以下、Ｃｒ：０．０１〜
０．５０％、Ｍｏ：０．０１〜０．２５％、Ｎｂ：０．
００１〜０．０２０％、　Ｂ：０．０Ｏ０５〜０．００
１０％、　ｓｏｌ、八Ｑ：Ｏ，０Ｏ１０〜０．０７０％
、Ｎ　：０．００５０％以下を含有し、か−’）ＰＣＣ
Ｏ２２３以下、残部実質的にＦｅよりなる、好ましくは
Ｃｅｑ：０．４８〜０．５２である鋼板を用いて転炉炉
体の鉄皮を構成するものである。

このように炉体の最重要部位の鉄皮である中央部４の鉄
皮の変形抵抗を上げるため高温降伏点を上げ更にクリー
プ強度を上げることとした。一方、亀裂防止対策として
は、亀裂発生、亀裂伝播に対する抵抗性を上げることと
した。具体的には溶接性の改善即ち、低炭素化、低溶接
割れ感受性の低減および青熱脆性温度域（２５０〜４０
０℃）での靭性の安定化のため低Ｎ、低Ｃ化を実施する
ことにした。

ここに溶接割れ感受性指数（ＰＣＭ）は下記式ｆｉｌで
定義される。

本発明においてＰＣＭは０．２３％以下に制限する。

これらの条件を満足するために前述した成分系の鋼板を
転炉の最重要部である中央部４の鉄皮に採用し、鉄皮の
変形、亀裂の発生を防止し生産性を阻害することなく、
生産性の向上、品質の向上、転炉寿命の延命をもたらす
ものである。

次に前述した成分の限定理由を述べる。

Ｃ含有量を０．０５〜０．１０％としたのはＣは最も安
価な強度確保のための成分であり、最低０．０５％は必
要であるが、その含有量が０．１０％を超えると溶接性
つまり溶接割れ感受性（ＰＣＭ）に悪影響を与えるので
Ｃは０．０５〜０．１０％とした。

Ｓｉを０．０１〜０．３０％としたのは、Ｓｉは脱酸の
ためおよび強度確保のため必要であり、通常０．０１％
以上含有されるが、０．３０％を超えると溶接性（ＰＣ
Ｍ）や靭性にも悪影響を与えるのでＳｉ含有量は０．０
１〜０．３０％とした。

Ｍｎを０．８０〜１．６０％としたのは、Ｍｎは靭性を
劣化させずに強度確保の効果があるためであり０．８０
％以下では効果が少く、１．６０％を超えると強度上昇
の効果も少なくなるのでＭｎの含有量は０．８０〜１．
６０％とした。

Ｐの含有量を０．０１５％以下としたのは、Ｐは靭性に
悪影響を与え特に３００〜５００℃の靭性を劣化させ亀
裂発生の原因となるために少ない方が好ましいが、脱Ｐ
時の経済性を考慮し０．０１５％以下とした。

Ｓの含有量を０．００６％以下としたのは、Ｓは靭性に
悪影響を与える他に＠融点化合物であるＭｎＳ等を生成
し、溶接性を劣化させるため少ない方が好ましいが脱Ｓ
の経済性を考慮し０．００６％以下とした。

Ｃｒをｏ、ｏｉ〜ｏ、ｓｏ％としたのは、Ｃｒは３００
〜５００℃の温度域での強度確保に最も効果のある元素
であり通常０．０１％は含有されるが０．５０％を超え
るとその効果が飽和するので経済上好ましくない。従っ
てＣｒ含有量は０．０１〜０．５０％とした。

Ｍｏの含有量を０．０１〜０．２５％としたのは、Ｍｏ
はＣｒと同様に３００〜５００℃の温度域での強度確保
に効果があり、通常０．０１％は含まれるが、０．２５
％を超えると効果が飽和するのでＭｏ含有量を０．０１
−０．２５％とした。

Ｎｂの含有量を０．００１〜０．０２０％としたのは、
Ｎｂは炭化物として析出し強度上昇に効果があり、強度
を上昇させるためには０．０１０％以上を含有させる必
要があり、０．０２０％を超えるとその効果は飽和する
のでＮｂの含有量は０．０１０〜０．０２０％とした。

Ｂの含有量をｏ、ｏｏｏｓ〜０．００１０％としたのは
、Ｂは焼入れ性を向上させる元素であり、焼入材の強度
確保に効果があるが０．０００５％未満では効果は少な
く　、ｏ、ｏｏｉｏ％を超えると靭性を劣化させるので
Ｂの含有量を０．０００５〜０．００１０％とした。

ｓｏｌ、八Ｑの含有量を０．００１〜０．０７０％とじ
のは、ＡＱは脱酸材として添加されるが０．００１％未
満では脱酸効果がなく、又、０．０７０％を超えるとＡ
ＱｚＯｉ系介在物が増加し鋼の清浄度を劣化させ更に、
靭性をも劣化させるので、ｓｏｌ、八Ｑの含を量は０．
００１〜０．　（＋７（１％とした。

Ｎの含有量を０．００５０％以下としたのは、Ｎは鋼の
靭性を劣化させるため極力低い方が好ましいが、現在の
技術レベルからｏ、ｏｏｓｏ％以下とする。

好ましくは本発明において使用する鋼板はＣｅｑ（Ｃ当
量）を０．４８〜０．５２に制限し、強度等機械的特性
の一層の改善を図ってもよい。

かかる組成の鋼板は慣用の熱間圧延によって所望厚さに
加工する。その場合、熱処理については、特に限定はし
ないが圧延まま材、標準焼戻し材、焼入・焼戻し材等が
適宜選択されて使用される。

次に、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明する
。

実施例 １６０トン転炉を用いて、第１図に示す、炉口部７ラン
チ２　？：ｊ８接構造用ｍ　（ＪＩＳ　Ｇ３１０６５Ｍ
４１）　（７）厚さ６０ｍｍ材を、絞り部３および炉底
部５には同じく６０１厚さの溶接構造用鋼（ＪＩＳ　Ｇ
３１０６５Ｍ４１）材を鉄皮として用い、最重要部位で
ある中央部４の鉄皮には第１表に鋼組成を示す本発明に
かかる鋼板（ＰＭＳ２５材という）の１００１厚さ材を
用いて転炉炉体鉄皮を構成した。もちろん、内壁には耐
火煉瓦（マグクロ煉瓦）で構築されている。

本発明に係る使用材であるＰＭＳ２５材と従来使用され
ていた５Ｂ４２材、５Ｍ５０材のｌａ、械的性質を調査
した。その結果は第２表に示す。第２表に示すように、
耐熱性については高温引張（３００℃）においては５Ｂ
４２材、５Ｍ５０材では２１〜３８．８　ｋｇｆ／ｍｍ
２であり、本発明使用材Ｐ？ｌ５２５材では４６．３　
ｋｇｆ／ｍｍ２、又、高温降伏点（４００℃）では５Ｂ
４２材、５Ｍ５０材では１８〜３４．３ｋｇｒ／ａｍ”
であり、これに対し本発明使用材ＰＭＳ２５材は４４．
４　ｋｇｆ／ａｍ”とすぐれ、クリープ特性においても
非常にすぐれている。又、靭性についても非常に優れて
いることがわかる。

本発明による転炉炉体鉄皮の構造によって実操業を行っ
た結果を第２図に従来の使用材５Ｂ４２材と比較して示
した。操業開始前は実線で示すように断面円形であった
炉体が一点鎖線で示すように楕円形に変形するのである
。第２図より判るように２０００チヤージ後における本
発明使用材ＰＭＳ２５の変形量は２１Ｗｍ前後であるの
に対し、従来の使用材５Ｂ４２材では３８ｍｍ前後で本
発明使用材は１／２０と転炉炉体鉄皮の変形量は大きく
減少している。

第３図に高温強度特性として各温度における下降状点と
温度との関係を示し、第４図には４５０℃におけるクリ
ープ特性について従来の使用材５Ｂ４２．５Ｍ５０材と
本発明の使用材ＰＭＳ材とを比較してそれぞれ示したが
、何れも本発明の使用材ＰＭＳ材が優れていることがわ
かる。

（発明の効果） 以上詳述した如く、本発明による転炉炉体鉄皮の構造で
は転炉炉体鉄皮の変形は小さく操業上問題の発生はなか
った。又、鉄皮の亀裂発生も減少するなど本発明にかか
る転炉炉体鉄皮の構造はすぐれており生産性の向上、品
質の向上など大きな効果を有するものである。

なお、以上の説明では転炉炉体鉄皮について詳しく述べ
たが転炉以外の鉄鋼精錬炉（例えばＡＯＤ、ＲＨ炉）等
の最重要部位の鉄皮構造にも同様に適用できるのは言う
までもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の転炉炉体の鉄皮構造を模式％式％ 第２図は、本発明の鉄皮構造による稼動後の鉄皮変形量
を示す図； 第３図は、高温強度特性を示した図であり；第４図は、
高温（４５０℃）におけるクリープ特性を示した図であ
る。 １：転炉炉体　　　　３：絞り部 ４：中央部　　　　　５：炉底部 ６：バンド部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％で、 Ｃ：０．０５〜０．１０％、Ｓｉ：０．０１〜０．３０
   ％、Ｍｎ：０．８０〜１．６０％、Ｐ：０．０１５％以
   下、Ｓ：０．００６％以下、Ｃｒ：０．０１〜０．５０
   ％、Ｍｏ：０．０１〜０．２５％、Ｎｂ：０．００１〜
   ０．０２０％、Ｂ：０．０００５〜０．００１０％、 ｓｏｌ．Ａｌ：０．００１０〜０．０７０％、Ｎ：０．
   ００５０％以下、を含有し、かつＰＣＭ：０．２３以下 残部実質上Ｆｅである組成を有する、精錬炉炉体鉄皮と
   して使用した場合、鉄皮変形に対する抵抗性、ならびに
   炉体鉄皮の亀裂発生および亀裂伝播に対する抵抗性にす
   ぐれた鋼板で構成したことを特徴とする精錬炉体鉄皮構
   造。
2. （２）上記の鋼板を、精錬炉炉体の最重要部の中央部鉄
   皮に用いたことを特徴とする請求項１記載の精錬炉体鉄
   皮構造。