JPH033564Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、例えば底吹転炉等の円筒型溶融還元
炉（以下、単に溶融炉という）の交換型炉底のれ
んが積み構造に係り、特に羽口部の局部損傷を防
止した炉底のれんが積み構造に関する。

［従来の技術］ 近年、底吹き羽口を有する溶融炉は炉容の大型
化、操業の高能率化、高温化及び高撹拌化が進め
られ、操業諸条件が苛酷化してきた。そして、内
張り耐火物は勿論、築炉構造もますます厳しい条
件にされされるようになつてきているが、その一
方で耐用回数の向上及び原単位の低減が強く要望
されている。

第７図ａないしｃは従来より実施されている溶
融炉の交換型炉底部構造を示す図である。第７図
ａでは羽口れんが１の目地２が円周方向に揃うよ
うに、いわゆる揃い目地になるように、内張りれ
んが３を同心円状に配置している。一方、交換型
炉底の中心部に向かう目地は一部を除いて基本的
には外側のリングの目地４と内側のリングの目地
５とが揃わないように、いわゆる違い目地に施工
している。このように施工したものを下側より炉
底に嵌め込み、ボルト、ナツト４０で締め付けた
後、その外側の炉底れんがとの間に不定形耐火物
６を注入充填して交換型炉底部の取り付けが完了
する。

また、第７図ｂでは、羽口れんが１に穿設され
た孔を予せ、鉄皮７（第７図ｃ参照）に設置した
羽口パイプ金物８に突き刺すようにしているが、
このとき中心線９に対して一般に45度よじつた状
態で突き刺し、その側面に平行に内張りれんが３
を施工してなるものである。

［考案が解決しようとする問題点］ 以上のように構成された従来の交換型炉底のれ
んが積み構造においては、その炉底部が溶融炉の
その他の部位に比較してれんがの熱膨張を緩和し
にくい。即ち、第７図ｃに示すように、炉底部の
表面は溶融金属１１から高熱が伝達される。その
結果、内張りれんが３は熱膨張して外側の不定形
耐火物６の方向に移動しようとするが、羽口部、
特に羽口れんが１を貫通している羽口パイプ金物
８によつて拘束されているため、応力が他の部位
に比べて羽口を中心に大きくなり、その影響が交
換型炉底の端部まで及び。このために、局部の異
常な損傷が顕著となり、溶融炉の寿命を短命にし
ている。第７図ａないしｃにその異常な損傷部位
１２，１３，１４を示している。

それらの要因をさらに具体的に述べるに、 (i) 羽口パイプ金物８が内張りれんが３の熱膨張
力を拘束し、部分的に熱応力が集中し、それに
よつて応力割れ剥落損傷が発生する。

(ii) 通常、れんが目地部に熱膨張吸収材（図示せ
ず）を設置するようにしているが、適正度を欠
くと、操業中、該目地部に溶融金属１１が侵入
し、冷却によつて凝固することによつて応力緩
和がなされなくなり損傷が生ずる。

(iii) 羽口パイプ金物８の内側に低温ガスが高速で
流れており、それによつて周辺の羽口れんが１
を冷却しているため、その部分の温度分布が不
均一になり熱的スポーリング損が傷生じる。

この部分を平面的に把握して熱応力解析を実施
し、れんがが破壊を生じはじめると予想される部
分を第８図ａ，ｂに破壊予想部位１５，１６とし
て示しした。前記第７図に示す内張りれんが３、
永久張りれんが１７、羽口れんが１及び不定形耐
火物６で構成されている交換型炉底部には溶融金
属１１が入つており、この場合羽口れんが１の周
辺とその外側に大きな拘束熱応力が生じ、れんが
固有の強度を超える時には破壊が起きる。この損
傷部位１２，１３，１４は第８図ａ，ｂに示す破
壊予想部位１５，１６とよく類似している。

［問題点を解決するための手段］ 本考案に係る溶融還元炉交換型炉底のれんが積
み構造は、炉底の内張りれんがを円周方向に４つ
の領域に分割し、該1/4円周域の内張りれんがを
互いにあじろ積みして羽口を設けるよう構成した
ものである。

［作用］ 本考案構造にあつては、炉底部の温度上昇に伴
なつて、該炉底の内張りれんががあたかも回転す
るかのように変形し、周辺に不定形耐火物との接
触部等の変形移動量が大きくなる。この動きによ
つてて羽口付近の応力集中が緩和され、ひいては
炉命延長がなされる。

［実施例］ 以下、添付図面を参照しながら実施例により本
考案をより詳細に説明するが、本考案はこれらの
実施例に限定されるものではない。

第１図ａ，ｂは本考案に係る溶融炉の交換型炉
底のれんが積み構造の一実施例を示す平面図と断
面図である。

第１図ｂに示す如く、炉殻鉄皮２０の炉内面側
には永久張りれんが１７が数段積層配置されてい
ると共に、該炉殻鉄皮２０に予め設置されている
羽口パイプ金物８を羽口れんが１の中心孔に差し
込むように設置している。前記永久張りれんが１
７の炉内面側には内張りれんが３が配置されてい
る。該内張りれんが３、永久張りれんが１７の外
側に設けれた孔内には不定形耐火物６が注入、充
填されている。

交換型炉底部は、以上の永久張りれんが１７、
羽口れんが１、内張りれんが３及び不定形耐火物
６から構成されており、該炉底部内には、溶融金
属１１が収容される。

該炉底部のれんが積み構造は、第１図ａに示す
ように、４つの領域に分割されており、その内張
りれんが３の揃い目地線２７は炉底中央部付近を
通り、あたかも炉底中心０を軸として回転対称と
なる如く施工されている。即ち、炉底部のれんが
積みは、隣り合う1/4円周域の箇所の内張りれん
が３が互いに直交する如く配置施工された、いわ
ゆるあじろ積み構造とされており、第１図ａに示
す実施例にあつては羽口がほぼ同一直線（中心線
２６）上に設置されている。なお、この場合にあ
つては、羽口は第２図ａ，ｂに示す如く相対する
２箇所の1/4円周域の領域にのみ存在している。
第１図ないし第２図の中心線２６に対する揃い目
地線２７のふり角度α，β，γは45゜が基本であ
るが、羽口れんが１の形状によつて変わり得る。
通常は互いの羽口が干渉しないことを前提とする
ためにふり角度が20゜〜70゜の範囲内に入るように
前記あじろ積みが構成されている。この場合であ
つても、同一れんが列に２個以上の羽口を設置し
ないようにする必要がある。このあじろ積み施工
後、交換型炉底部を溶融炉に設置し、ボルト、ナ
ツト４０にて固定し、最後に不定形耐火物６を交
換型炉底部の内張りれんが３と既存炉底れんが２
８との間に注入する。

第１図に示す本考案構図と従来構造（第７図
ｂ）の両者について、炉底れんが温度上昇に伴な
つて生じるれんが目地線の動きを計算すると、第
３図ａ，ｂに示す如くなる（目地の数は計算上の
都合により実際より少ない）。なお、図中におい
て符号２９，３１が常温時目地線、３０，３２が
昇温後目地線を示している。

第３図ａ，ｂからの明らかな如く、従来構造
（第３図ａ）にあつては目地線の移動量はそれほ
ど大きくないが、本考案の構造（第３図ｂ）では
内張りれんが３があたかも回転している如くの変
形となり、周辺の不定形耐火物６との接触部等の
変形移動量が大きくなる。この導きによつて羽口
付近の応力集中が緩和され、炉命延長に供与する
ことになる。

即ち、本考案の如く交換型炉底のれんが積み構
造をあじろ積みにすると、周辺の不定形耐火物６
を固定基準として全体に回転した変形傾向が生じ
る。このため、羽口部分の拘束熱応力が低下し、
局部応力集中が小さくなり、従来の弱点が解消さ
れ、炉寿命の延長に供与する。また、拘束熱応力
の低下によつて、羽口周辺は不均一な温度分布に
よる熱的スポーリング破壊が主体となり、異常な
応力分布による破壊の重ね合わせ現象が少なくな
り、例えば、第４図に示す如く正常な残厚を保持
しつつ損傷していく。なお、第４図の符号３３は
損傷部位を示す。

この第４図に示す如く、交換炉底部が周辺の炉
底本体から中心に行くに従つて極端に深く損傷さ
れず、比較的滑らかな曲線状に損傷されるため、
高圧溶融撹拌も円滑に行なわれ、熱的、構造的ス
ポーリングが発生しにくくなる。また、溶鋼によ
る摩耗も緩和されることにより、局部異常損傷が
解消され、炉の延命にもたらす改良効果が顕著と
なる。

また、本考案の構造について前記従来技術と同
様な熱応力計算を実施し、れんが破壊を生じると
予想される高熱応力値の部位を第５図に破壊予想
部位３４として示す。この場合、羽口れんが１、
内張りれんが３に対するれんがの固有強度を超え
る部位は全体的に少なく、本構造は局部的損傷を
防止可能な構造であるといえる。従つて、本考案
構造は、溶融炉交換型炉底部の局部異常損傷を防
止し得、正常な、しかも均衡のとれた損傷が図
れ、炉命を延長することが可能である。なお、実
炉に使用した結果、従来この部位における損傷速
度は1.0mm／チヤージであつたが、本考案の構造
での実績では0.6mm／チヤージとなり、延命効果
は絶大であつた。

なお、第６図ａ，ｂに示す如く、隣り合う1/4
円周域の領域に羽口が存在するような場合であつ
ても、該隣り合う羽口の位置が炉底中心０を軸と
した同心円上に位置しないように配置し、上述し
た実施例と同じ要領であじろれんが積みを施工す
る。

［考案の効果］ 以上の通り、、本考案は、炉底の内張りれんが
を４つの領域に分割し、かつ各1/4円周域の内張
りれんがを互いにあじろ積みして羽口を設けた構
造としたので、炉底の温度上昇時、該炉底の内張
りれんがは周辺の不定形耐火物を固定基準として
全体に回転した変形傾向が生じることになる。そ
のため従来に比べて羽口部分の拘束熱応力が低下
し、局部応力集中が小さくなる。この結果、羽口
周辺は不均一な温度分布による熱的スポーリング
破壊が主体となり、異常な応力分布による破壊の
重ね合わせ現象が少なくなり、正常な残厚を保持
しつつ損傷していく。

このように本考案は炉底部の局部異常損傷を防
止し得、正常な、しかも均衡のとれた損傷が図れ
るので、炉の寿命を延命することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂは本考案に係る溶融炉の交換型炉
底のれんが積み構造の一実施例を示す平面図と断
面図、第２図ａ，ｂは本考案に係る溶融炉の交換
型炉底のれんが積み構造の各々他の実施例を示す
平面図、第３図ａ，ｂは従来構造と本考案構造に
おける温度上昇に伴なつて生じるれんが目地線の
動きを示す図、第４図は本考案構造の損傷状態を
示す図、第５図は本考案構造における平面応力解
析によるれんが破壊予想部位を示す図、第６図
ａ，ｂはそれぞれ同交換型炉底にれんが積み構造
の他の実施例を示す平面図、第７図ａ，ｂは従来
の交換型炉底のれんが積み構造の一例を示す平面
図、第７図ｃは従来構造の損傷状態を示す図、第
８図ａ，ｂは従来構造の平面応力解析によるれん
が破壊予想部位を示す図である。 １……羽口れんが、３……内張りれんが、６…
…不定形耐火物、２７……揃い目地線。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 炉底の内張りれんがを４つの領域に分割し、
   かつ各1/4円周域の内張りれんがを互いにあじ
   ろ積みして羽口を設けたことを特徴とする溶融
   還元炉交換型炉底のれんが積み構造。 (2) 相対向する1/4円周域に、各々１ないし２個
   の羽口を配設した実用新案登録請求の範囲第１
   項に記載の溶融還元炉交換炉底のれんが積み構
   造。 (3) 前記羽口を炉底の中心にほぼ一直線状に配設
   した実用新案登録請求の範囲第１項又は第２項
   に記載の溶融還元炉交換型炉底のれんが積み構
   造。 (4) 各1/4円周域に羽口をそれぞれ１個ずつ配設
   し、かつ隣り合う羽口が同一円周上に位置しな
   いように設けた実用新案登録請求の範囲第１項
   に記載の溶融還元炉交換型炉底のれんが積み構
   造。