JPH026808B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、金属処理容器にその被覆を通してガ
スを吹き込むために使用する通気性を有する耐火
構造体に関するものである。 銑鉄の精錬に用いられる酸素吹込法は、LD法，
LDAC法，OLP法，BOF法等として公知である
が、最近では冶金学的見地から転炉底部を通して
窒素、アルゴン等の２次ガスを一定の制御下で吹
込む改良がなされている。別の金属処理容器、例
えば鋼の事後処理用の取鍋やアーク炉において容
器底部または容器壁の被覆を通してガスを金属浴
内に吹込むことがある。 容器の底部または側壁の被覆内に設けられる通
気性および耐火性を有する石は、それを通してガ
スを導入するものであるが、その安定性が通常の
耐火性被覆の安定性と同程度以上とする必要があ
る。例えば転炉底部から加熱状態にある通気性材
料を劣化した時点で取外ずすのは困難だからであ
る。さらにガス通路は連続的であると共に所要に
応じて不連続的ともしうるものであることが望ま
しい。すなわち、容器をガス導入しない状態で操
業可能とすると共にガス導管の接続時には石は何
らの変更をも伴なわずに通気性をもたせることを
可能とする必要がある。さらに、石の通気性はそ
の使用期間を通して、したがつて炉の全操業の終
了に至るまでほぼ一定でなければならない。 従来既知の通気性を有する石として多孔性耐火
材料よりなるものは上述の要求を満足するもので
はない。精錬容器に用いる場合、多孔性耐火材料
の安定性（耐火性）はそれを包囲する被覆の安定
性より低い。すなわち、酸素転炉の底部に設けら
れた多孔性の石は100回以下の装入で使用不能と
なる。これに対して通常の被覆は500回以上の装
入でも使用可能であつた。さらに、多孔性の石で
は不連続なガス通路が得られないので、金属が石
の孔内に侵入してそこで固化する。したがつて、
ガス導管を再び接続しても石はもはや十分な通気
性をもたない。 ルクセンブルグ国特許出願81208号では、金属
処理容器の底部に設けて金属浴内に処理ガスを吹
込むのに適した装置が提案されている。この装置
は従来既知の通気性を有する石と比較してかなり
改良された安定性を有し、しかも所望量のガスを
吹込可能とするものである。この装置は通気性を
有する耐火構造体よりなり、耐火材料の軸線方向
に多数の平坦な、波型とした、管状の又は線状の
分離部材を埋設し、その分離部材の壁厚を小とし
たものである。その構造体の一実施例においては
鋼板と耐火材料製のセグメントまたは条片を交互
に配置する。 かかる構造体を製造するためには、耐火材料製
のブロツクを所要のセグメントまたは条片に切断
する必要があるので、製造原価を低減するのが困
難である。セグメントは一般に厚さを小とし、長
さを大とするため、耐火材料を圧縮して製造する
セグメントは取扱いが容易ではなく、焼成した場
合には破損しやすい。 本発明の目的は、上述の構造体を改良し、より
容易に製造可能であり、セグメントの安定性を向
上することである。 本発明の他の目的は、構造体の安定性を良好に
保持しつつガス通過容量を向上することである。 かかる目的を達成するため、本発明による耐火
構造体は、細長い少なくとも２個の耐火性セグメ
ントの面に沿つて形成された通路を具え、前記セ
グメントを薄い金属層によりお互いに離間させて
配置して、セグメント間で金属層に沿うガス通路
を形成し、セグメントがそれぞれ第１の長手方向
面、第２の長手方向面、加熱端面及び冷却端面を
有し、少なくとも一方の前記セグメントの第１の
長手方向面に金属層を配置し；セグメントを包囲
してセグメントをお互いに連結し且つセグメント
の第２の長手方向面とシール衝合する金属ハウジ
ングを具え；セグメントの冷却端面に形成された
ガス分配室並びにこの分配室に連通する接続管を
含み且つガスを供給する手段を具えたことを特徴
とする。 第１の実施形態において、金属層は耐火材料と
共に圧縮成形することができる。 圧縮成形された金属層を用いることにより、比
較的厚さが薄く、長さが大であるセグメントの製
造および取扱いが容易となる。金属層がセグメン
トの安定性を高める補強部材として機能するから
である。圧縮成形された金属層を有するセグメン
ト又は部分構造体を用いることにより、複数のセ
グメントにより単一の構造体を容易に製造するこ
とが可能となる。その場合には金属板を内装する
ことが不要である。もつとも、必要に応じてセグ
メント相互間に金属板の対を配置しても良い。 第２の実施態様において、金属層を耐火材料と
共に圧縮成形する代りに、耐火材料に隣接させて
配置する。 金属層を耐火材料と共に圧縮成形するか耐火材
料に隣接配置するだけであるかに拘らず、本発明
の構造体においてはセグメントおよび金属層の長
手方向面を平坦面として又は溝付き若しくは波型
など所望の断面形状を有する平面として形成する
ことができ、また、セグメントを１枚の金属板、
一対の金属板および／または間隔保持部材を介し
て相互に隣接させることができる。間隔保持部材
は所要形状に成形されたシームもしくは節によ
り、板材の条片もしくは線材により、または可燃
性もしくは気化可能なインサート等により構成す
ることができる。他の実施態様においては、金属
層に別の金属層を例えば溶接して設け、隣接する
セグメントの相互に対向する長手方向面の間には
金属層を介在させない構成とする。 波型、突条、溝等の所望断面形状は切削または
フライス加工により耐火材料よりなるセグメント
の長手方向面に形成することができる。もちろ
ん、セグメントの製造時に所望断面形状を与える
ことも可能である。すなわち、セグメントの製造
時に用いるプレス金型に所望形状とは逆の形状を
与えておき、セグメントの圧縮成形時に所望形状
の長手方向面を形成しても良い。 所望断面形状の表面を有する金属層と共に圧縮
成形されたセグメントは、プレス金型に対応する
形状、例えば波型または突条を与えておき、平板
と耐火材料とを金型内に装入するだけで容易に製
造可能である。プレス加工時に平板には所望形状
が自動的に与えられることになる。 所望断面形状の金属層を設けたセグメントを組
合わせることにより、構造体内にはガスの通過を
許容する通路が形成され、セグメントの所望形状
とした長手方向面が隣接セグメントの平坦な又は
同様の形状とした長手方向面と隣接する。隣接セ
グメントの長手方向面には金属層を設けても設け
なくとも良い。 本発明による構造体の他の実施態様において
は、セグメント内に少なくとも一対の相互に隣接
する金属板を埋設する。この場合、これらの金属
板の間に所要に応じて間隔保持部材を配置するこ
とができる。 構造体内に介挿される金属板の対の数および間
隔保持部材の形状を適切に定めることにより、ガ
スの通過特性を所要に応じて変更することができ
る。 金属板の対を埋設した構造体は、プレス金型内
に耐火材料の一部を装入した後に、セグメントと
同じ長さを有し、幅がセグメントの幅以下の対を
なす金属板を重ね、最後に残りの耐火材料を装入
することにより、容易に製造することが可能であ
る。構造体内に２対以上の金属板を埋設する場合
には、上述の工程を繰返えせば良い。この状態で
金属板に対して垂直にプレス圧力を作用させると
所望構造の構造体が得られる。プレス金型から取
出すと、金属板は構造体の端面に露出してガスの
通過を許容する。一対の金属板に代えて断面曲折
形状の１枚の板または管を埋設しても同様の効果
が得られる。 構造体内の埋設金属板の対の数を適切に定める
ことによつても、ガスの通過特性を必要に応じて
変更することができる。構造体を形成する耐火材
料が通常の被覆の材料に対応するので、構造体の
安定性はそれを包囲する被覆と同程度であり、構
造体のみを早期に更新する必要はない。 上述したように、構造体はガスを遮断した状態
でも使用可能である。すなわち、金属板の間の狭
い間隙内に侵入した金属はガスの供給を再開した
時点で構造体内より排出され、当初のガス通過性
能が得られるようになる。このことは、構造体の
全使用期間を通じて変らない。 以下、本発明を図示の実施例について説明す
る。 第１図に示す構造体１は、例えば相互に溶接さ
れた板よりなる金属製ハウジング２を具え、この
ハウジングは合計12個のセグメント３を包囲し、
これらのセグメントは６行２列に配列されてい
る。各セグメント３は圧縮成形された金属層４を
有し、補強されていない端面において図示しない
モルタルの中間接続層を介してハウジング２の内
面に密接に隣接している。これにより、制御不能
で不所望のガス通過がハウジングに沿つて生じる
のを防止することができる。 セグメント３の各列の間に板５を配置し、この
板とセグメント３の金属層４とに沿つてガスを通
過可能とする。１枚の板５の代りに一対の板を用
いても良い。さらに、この板５はモルタルに埋設
しても良い。上述した構成により、ガスは金属層
４及び板５に沿つて流れ、金属層が２枚の合わせ
になつているところでは金属層間にもガスが流れ
る。そして、合わせられた金属層間の隙間を変え
ることによりガス透過率を制御することができ
る。 セグメント３は、ハウジング２の内面に配置さ
れ好適にはハウジングの内面に対してスポツト溶
接された２つの縁部６により、ハウジングの内面
から離隔させる。冷却側に端板７を気密に溶接
し、この端板に接続管８を設ける。端板７とセグ
メント３の端面との間のスペースはガスの分配ス
ペースとする。 端板７とは反対側の図示しない端面は構造体の
加熱側であり、カバー板により閉鎖することがで
きる。カバー板は、構造体を包囲する金属処理容
器のライニングがタール等の炭素支持体を含む場
合に使用する。カバー板は、容器の加熱時にター
ル等が構造体のガス通路内に侵入して接着するの
を防止するためのものである。操業開始時にカバ
ー板は溶解してガス通路を開放する。構造体の加
熱側端部領域に図示しないフレームを設け、この
フレームにより構造体をクレーンのフツクに吊下
げ可能とする。 第２図に示すセグメント３０は２つの長手方向
面に金属層４を設けたものである。第３図に示す
セグメント３１は３つの長手方向面に金属層４，
４１を設けたものである。また、第４図に示すセ
グメント３２は４つの長手方向面に金属層４，４
２を設けたものである。これらのセグメントに
は、耐火材料との良好な連結を可能とするため、
耐火材料内に突出するつめ９を設けることができ
る。第５図に示すセグメント３３には、金属層４
と、これに対してスポツト溶接された第２金属層
４３とを設ける。上記実施例のセグメント３０，
３１，３２，３３は第１図のセグメント３の代り
に構造体のハウジング内に配置しうるものであ
る。第２〜４図に示したセグメントを利用する構
造体においては、金属層及び板に沿つてガスは流
れ、第５図のセグメントを利用する構造体におい
ては、ガスは合わせられた金属層間の部分を流れ
ると共に、金属層に沿つて流れる。 第６図に示すセグメント３４は、一方の長手方
向面に波型等の所定断面形状を有する金属層４４
を、反対側の長手方向面に平坦な金属層４をそれ
ぞれ設けたものである。このセグメント３４を２
個一体的に組合わせることにより、上記波型の金
属層に沿つてガス通路が形成される。 第７図に示すセグメント３５は第１図のセグメ
ント３を３個組合わせたものに対応する。このセ
グメント３５に略々Ｕ字形状の金属層４５と、２
対の充填板１０とを設け、これらの充填板はセグ
メント３５の長手方向には全長にわたり、幅方向
には幅の一部のみにわたり延在させる。充填板は
所望のガス流量に応じて平坦な条片として形成
し、または第８図に示すように突条１１等の間隔
保持部材を有する条片として構成しても良い。石
材と充填板１０とを良好に結合させるため、充填
板１０にもつめ９を設けることができる。第７，
８図のように充填板１０を構成すことにより、充
填板間にガスが流れると共に、充填板とセグメン
トとの間及び金属層に沿つてもガスは流れる。 第９図に示す構造体１は、６行２列に配置され
た合計12個のセグメントを包囲する金属製ハウジ
ング２を具える。各セグメントの長手方向面には
所望の断面形状をもたせる。すなわち、上側列の
セグメント３４ａには溝を形成する形状をもた
せ、下側列のセグメント３４には波型形状をもた
せる。ただし、実際には、２列のセグメントはい
ずれも同一形状のものとする。 各列の２つのセグメントの間に平板を配置す
る。この平板の代りに所望断面形状の板を用いて
も良い。両列の間には一対の板よりなる充填材を
配置する。 第１０図に示す構造体１は４個のセグメント３
５を包囲する金属製ハウジング２を具える。これ
ら４個のセグメントはＵ字形状の金属層４５にお
いて相互に接触させ、補強されていない長手方向
面において例えば相互に溶接された金属板よりな
るハウジングの内面に接触させる。このように構
成することにより、充填板間にガスは流れると共
に、充填板とセグメントの間及び金属層に沿つて
もガスは流れる。 金属製充填板の材料としては、例えば厚さが
0.5〜３mmの鋼板が適当であり、表面保護層を設
けたものでも良い。 構造体は、例えば次の組成および粒径分布を有
するタール結合酸化マグネシウム材料によつて製
造することができる。 焼結酸化マグネシウムの組成 MgO 96.2重量％ Fe₂O₃ 0.2重量％ Al₂O₃ 0.1重量％ CaO 2.5重量％ SiO₂ 1.0重量％ 焼結酸化マグネシウムの粒径分布 ５〜８mm 20重量％ ３〜５mm 15重量％ １〜３mm 20重量％ 0.1〜１mm 20重量％ ０〜0.1mm 25重量％ 上記組成および粒径分布を有する焼結酸化マグ
ネシウムに結合材として４重量％の石炭タールビ
ツチを添加する。結合材として別のタール、ピツ
チ、合成樹脂等を用いることもできる。 本発明による構造体に利用可能な石を製造する
ための別の材料として、次の組成および粒径分布
を有するものを挙げることができる。

【表】

【表】 上記成分は、3.7重量％のキーゼリツトを用い
て化学結合させるため、密度1.22ｇ／cm³となるよ
うに混合する。 本発明は上述の耐火材料のみに限定されるもの
ではない。他の耐火材料、例えば酸化マグネシウ
ムおよびクロム鉱石の混合物や、酸化アルミニウ
ムの高含有材料を使用することもできる。 本発明による構造体は十分なガス通過性を有し
ている。すなわち、各セグメントの間の通路と、
セグメントの挿入材の間の通路とを経てガスを十
分に通過可能とするものである。そして、セグメ
ント自体は実用上はガスを通過させるものではな
く、したがつて構造体に用いられる耐火材料は金
属処理容器の通常の被覆材料に対応している。本
発明による通気性を有する構造体はそれを包囲す
る被覆と同様の安定性を有しており、構造体の頻
繁な更新を不要とするものである。 本発明による構造体において、セグメントの表
面および内部の金属層または金属板により形成さ
れるガス通路内に金属板を設け、この金属板によ
り処理容器の金属浴からの金属、特に銑鉄が侵入
するのを防止する。かかる金属は粘性が高いた
め、ガス通路内に侵入する傾向を特に強く有する
ものである。 上記現象について更に説明すれば次のとおりで
ある。すなわち、ガス通路内に金属板を配置する
ことにより冷却作用を生じさせ、熱を構造体の冷
却側に速かに伝達させることができる。これによ
り、侵入した処理金属は僅かな距離（数cm）しか
移動しないで固化することになる。しかるに上記
金属板を設けない場合には処理金属はガス通路内
に侵入して冷却側端面まで達する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による構造体の一実施例の斜視
図；第２〜７図は上記構造体のセグメントの各実
施例の斜視図；第８図はセグメントの充填板の実
施例の斜視図；第９図は第６図のセグメントを具
える構造体の斜視図；そして、第１０図は第７図
のセグメントを具える構造体の斜視図である。 １……構造体、２……ハウジング、，３１〜３
５……セグメント、４，４１〜４５……金属層、
７……端板、８……接続管、１０……充填金属
板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 金属処理容器にその被覆を通してガスを吹き
   込むために使用する通気性を有する耐火構造体に
   おいて、細長い少なくとも２個の耐火性セグメン
   ト３の面に沿つて形成された通路を具え、前記セ
   グメントを薄い金属層によりお互いに離間させて
   配置して、前記セグメント間で前記金属層に沿う
   ガス通路を形成し、前記セグメントがそれぞれ第
   １の長手方向面、第２の長手方向面、加熱端面及
   び冷却端面を有し、少なくとも一方の前記セグメ
   ントの第１の長手方向面に前記金属層を配置し；
   前記セグメントを包囲してセグメントをお互いに
   連結し且つ前記セグメントの第２の長手方向面と
   シール衝合する金属ハウジング２を具え；前記セ
   グメントの前記冷却端面に形成されたガス分配室
   並びにこの分配室に連通する接続管８を含み且つ
   ガスを供給する手段を具えたことを特徴とする耐
   火構造体。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の耐火構造体にお
   いて、金属層４を耐火材料と共に圧縮成形したこ
   とを特徴とする耐火構造体。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の耐火構造体にお
   いて、金属層を耐火材料に隣接させて配置したこ
   とを特徴とする耐火構造体。 ４ 特許請求の範囲第１項〜第３項のいずれか１
   つに記載の耐火構造体において、セグメントおよ
   び金属層の長手方向面を平坦面４として又は溝付
   き３４若しくは波型３４ａなど所望の断面形状を
   有する平面４４として形成したことを特徴とする
   耐火構造体。 ５ 特許請求の範囲第１項〜第４項のいずれか１
   つに記載の耐火構造体において、金属層４３に別
   の金属層を例えば溶接して設け、隣接するセグメ
   ントの相互に対向する長手方向面の間には金属層
   を介在させない構成としたことを特徴とする耐火
   構造体。 ６ 特許請求の範囲第１項〜第５項のいずれか１
   つに記載の耐火構造体において、セグメント３５
   内に少なくとも一対の相互に隣接する金属板１０
   を埋設し、これらの金属板の間に必要に応じて間
   隔保持部材を配置したことを特徴とする耐火構造
   体。 ７ 特許請求の範囲第１記載の耐火構造体におい
   て、前記各セグメントの前記第２の長手方向面と
   前記金属ハウジングとの間にモルタル層を設けた
   ことを特徴とする耐火構造体。