JPH04320794A - 円筒状耐火物成形体の内面補修方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶融金属処理炉や雰囲
気炉における吐出孔、溶融金属の還流導管等のように耐
火材料を内張りした円筒状耐火物成形体の内面損傷部の
補修、特に端部の補修を強化した補修方法に関し、具体
的には、例えば転炉出鋼孔、取鍋精練等において処理剤
を吹き込む浸漬ランスとか浸漬ノズル等の単孔式の貫通
孔を有する耐火成形体、あるいは真空脱ガス処理装置の
浸漬管等の内面損傷部の補修方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】耐火材料を内張りした円筒状耐火物成形
体の補修施工法についてはいくつかの公知例がある。例
えば、転炉出鋼孔の補修方法及びその装置（特開昭６１
−１１０７１１号公報）は、ローラー拡径装置にて補修
材を押し広げ圧着するもので、この方法は、管状芯材を
用いる為、拡径後管状芯材が元の径にもどるいわゆるバ
ックリング現象を起こし圧着後に耐火物形状が保たれな
い。この他に従来技術として、圧入法（特開昭６１−８
１２４号公報）、吹き付け法（特開昭６０−２４３１１
号公報）等があるが、いずれも補修施工後の緻密性が少
なく、耐摩耗性、耐溶損性が低く、耐用回数が劣りコス
ト高となる。

【０００３】上記従来技術の問題点を解決する補修方法
として、円筒耐火材の補修に際して、予め設計した熱可
塑硬化材の円筒体を、熱可塑硬化材が熱可塑性となるに
充分な顕熱を有する被補修円筒耐火材の内側に挿入し、
次いで熱可塑性を呈している円筒体に形状変化をもたら
すに充分な圧力を与える、傾斜したスクイズ面を有する
拡径治具の移動により、円筒体を拡径し、被補修円筒耐
火材の内側に圧着補修する方法を、特願平１−１９９１
２５号で提案した。

【０００４】上記従来法はいずれも被補修円筒耐火材の
端部の態様について留意されていなかった。上記転炉出
鋼孔、取鍋精練等において処理剤を吹き込む浸漬ランス
とか浸漬ノズル等の単孔式の貫通孔を有する耐火成形体
、あるいは真空脱ガス処理装置の浸漬管等の内面損傷部
の補修において、特に端部は補修材料の流れ止めがない
ことから、耐火部形状が保たれないという難点を有して
いる。すなわち、溶融金属の吐出孔からの吐出流が不健
全な施工体により乱流状態となる。例えば転炉の出鋼孔
であると、溶融流束が乱れ、出鋼孔の先端部に地金と称
する固体状の鋼が付着する。この地金は放置しておくと
徐々に堆積成長し、最後には出鋼孔を閉塞するまでに至
る。また、この溶融金属の乱流状態は高温体の放熱面積
を著しく増大させ、多大な放熱エネルギーを放出するこ
とから経済的にも得策ではない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記特願平
１−１９９１２５号における補修方法の改良に関し、特
に、熱可塑・硬化性の耐火物製円筒体を、補修対象の円
筒状耐火物成形体中に挿入し、該円筒体の後端部をスト
ッパーで保持しながら傾斜したスクイズ面を有する拡径
治具を移動させて該耐火物製円筒体を拡径して補修する
に際して、上記補修対象の円筒状耐火物成形体の端部の
緻密性の向上ならびに耐摩耗性の低下を防止することに
よって、溶融金属の吐出孔からの吐出流を健全な流れ状
態とし、多大な放熱エネルギー放出を防止する円筒状耐
火物成形体の内面補修方法の提供を目的とするものであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、熱可塑・硬化
性の耐火物製円筒体を、補修対象の円筒状耐火物成形体
中に挿入し、該耐火物製円筒体の後端部をストッパーで
保持しながら傾斜したスクイズ面を有する拡径治具を移
動させて該耐火物製円筒体を拡径して補修するに際して
、上記補修対象の円筒状耐火物成形体の長さとほぼ同等
の長さに該耐火物製円筒体を配置すると共に該耐火物製
円筒体の後端側にダミー円筒体を配置し、傾斜したスク
イズ面を有する拡径治具を移動させて該耐火物製円筒体
を拡径して円筒状耐火物成形体を補修することを特徴と
する円筒状耐火物成形体の内面補修方法であり、上記該
耐火物製円筒体の後端側に配置するダミー円筒体として
短尺の熱可塑・硬化性の耐火物製円筒体を配置と共に上
記ストッパーの前面に円筒状剛体スペーサーを配置し、
傾斜したスクイズ面を有する拡径治具を移動させて耐火
物製円筒体を拡径して円筒状耐火物成形体を補修するこ
とを特徴とする前述の円筒状耐火物成形体の内面補修方
法であり、熱可塑・硬化性の耐火物製円筒体を、補修対
象の円筒状耐火物成形体中に挿入し、該耐火物製円筒体
の後端部をストッパーで保持しながら傾斜したスクイズ
面を有する拡径治具を移動させて該耐火物製円筒体を拡
径して補修するにに際して、上記補修対象の円筒状耐火
物成形体の長さとほぼ同等の長さに該耐火物製円筒体を
配置すると共に該耐火物製円筒体の先端側にダミー円筒
体を配置し、傾斜したスクイズ面を有する拡径治具を移
動させて該耐火物製円筒体を拡径して円筒状耐火物成形
体を補修することを特徴とする円筒状耐火物成形体の内
面補修方法である。

【０００７】

【作用】以下、本発明を詳細に説明する。

【０００８】先ず本発明において、圧着補修材として用
いる熱可塑・硬化性の耐火物製円筒体について説明する
。本発明における熱可塑・硬化性の耐火物製円筒体の耐
火材としては次記に例示するものから適宜に選択、使用
される。

【０００９】転炉出鋼孔の場合、マグネシア−グラファ
イト−金属Ａ１を７０〜９０％−５〜２５％−１〜７％
配合した耐火材、マグネシア−ドロマイト−グラファイ
ト−金属Ａ１を４０〜６０％−１０〜５０％−５〜２０
−１〜７％配合した耐火材、カルシア−マグネシア−グ
ラファイト−金属Ｍｇを１０〜５０％−４０〜７０％−
５〜２５％配合した耐火材が使用される。真空脱ガス処
理装置の浸漬管の場合、上記転炉出鋼孔と同材質の耐火
材以外に、アルミナ−グラファイトを７０〜９５％−５
〜３０％配合した耐火材、アルミナ−炭化珪素−グラフ
ァイト−金属Ａ１を５０〜８０％−５〜２０％−５〜２
５％−１〜７％配合した耐火材が使用される。取鍋精練
等において処理剤を吹き込む浸漬ランスとか浸漬ノズル
等の単孔式の貫通孔を有する耐火成形体の場合、ボーキ
サイト−グラファイトを７０〜９５％−５〜８０％配合
した耐火材、ムライト−アルミナを５０〜８０％−２０
〜５０％配合した耐火材、ジルコニア１００の耐火材、
ジルコニア−アルミナ−グラファイトを１〜４０％−４
０〜７０％−１０〜３０％配合した耐火材、ジルコニア
ージルコンを２０〜５０％−５０〜８０％配合した耐火
材、アルミナ−炭化珪素−グラファイト−金属Ａ１を６
０〜８５％−５〜２０％−５〜２０％−１〜７％配合し
た耐火材をその用途に応じて選択して使用できる。

【００１０】上記耐火材には熱可塑性樹脂、ピッチ等の
バインダーを適宜選択添加し、混練し、円筒体に成形す
るものである。上記熱可塑性樹脂としては、粒径が０．
１ｍｍの範囲のフェノール樹脂あるいは該フェノール樹
脂加熱後の残炭量と近似する残炭量の合成樹脂あるいは
各種変成樹脂が使用できる。上記ピッチとしては、粒径
が０．１〜１．０ｍｍの範囲にあれば、石油系、石炭系
いずれのピッチも使用できる。

【００１１】上記バインダーの添加量は、熱可塑性樹脂
の場合は、補修時の流動性、補修後の施工体の強度から
、耐火骨材１００の重量部に対して３〜１２重量部が好
適でである。ピッチの場合は、補修後の気孔率、保形性
等から耐火骨材１００重量部に対して５〜１８重量部が
好適である。これらの熱可塑・硬化性の耐火物は補修用
途に応じて、適した外径寸法、肉厚、長さの円筒体に成
形加工される。

【００１２】次に補修対象の円筒状耐火物成形体につい
て説明する。

【００１３】本発明に於いて、被補修円筒状耐火物成形
体は主体装置の操業中、あるいは操業サイクル間の熱間
で有利に補修するものである。図１は特願昭１−１９９
１２５号で開示した技術を転炉出鋼孔の補修に適用した
場合の補修工程の説明図であって、図１（ａ）に示すよ
うに、マンドレルＭに熱可塑・硬化性の耐火物円筒体３
をセットし、被補修円筒状耐火物成形体２の中に挿入す
る。こ被補修円筒状耐火物成形体２の保有する顕熱によ
り、挿入された熱可塑・硬化性の耐火物円筒体３が所要
の熱可塑性を呈すると、図１（ｂ）（ｃ）に示すように
、ストッパー７を働かせながら、ロッド６を引き抜き施
工すると傾斜５を有するプラグ４で構成される拡径治具
Ｍのスクイズにより熱可塑・硬化性の耐火物円筒体３は
拡径され、被補修円筒状耐火物成形体２に加圧され、均
一緻密な補修層を簡潔に且つ短時間に構成できるもので
ある。

【００１４】また、補修円筒状耐火物成形体２が冷却さ
れた場合、もしくは、該耐火物円筒体３に充分熱をあた
えることが出来ない程度に温度が下がった場合は、被補
修円筒状耐火物成形体２を加熱し、該耐火物円筒体３に
充分熱をあたえることが出来る程度に温度をあげれば、
熱間で補修するのと同様の施工体を得ることができる。 尚、該耐火物円筒体３を熱可塑状態に保持する熱が若干
量不足する場合は、加熱したプラグ４で熱補足すること
も可能である。

【００１５】上記したような施工方法において、図１（
ｄ）に示すように、プラグ４を被補修円筒状耐火物成形
体２内から抜き出すためにはストッパー７を解除後、プ
ラグ４を更に引き抜くものであるが、この状態において
該耐火物円筒体３の後端の支持が開放されているため、
プラグ４との接触部は炉外側へ引き出される作用を受け
、被補修円筒状耐火物成形体２の炉外側端部には、該耐
火物円筒体３の捲れ、引っ張り脱落等の成形不良状態と
なる。

【００１６】本発明の特徴はこの端部の成形を効果的に
実行する方法を提供することにあり、第１の発明は、図
２に示すように、熱可塑・硬化性の耐火物製円筒体３を
、補修対象の円筒状耐火物成形体２中に挿入し、該耐火
物製円筒体３の後端部をストッパー７で保持しながら傾
斜したスクイズ面５を有する拡径治具Ｍを移動させて該
耐火物製円筒体３を拡径して補修するに際して、上記補
修対象の円筒状耐火物成形体２の長さとほぼ同等の長さ
の該耐火物製円筒体３を配置すると共に該耐火物製円筒
体３の後端側にダミー円筒体８を配置し、傾斜したスク
イズ面５を有する拡径治具Ｍを移動させて該耐火物製円
筒体３を拡径して円筒状耐火物成形体２を補修する。 上記ストッパー７はマンドレルＭを包囲する筒部材（図
示せず）の先端部に設けられているので、マンドルＭの
引き抜き時の該耐火物製円筒体３に負荷される引っ張り
力はダミー円筒体８を介してストッパー７で支持される
。

【００１７】この施工法において、プラグ４が円筒状耐
火物成形体２から離脱する過程において、図２（ｄ）に
示すように、熱可塑・硬化性の耐火物製円筒体３の後端
部はダミー円筒体８の先端で支持されている状態で拡径
されるので、該耐火物製円筒体３の後端は整直に成形さ
れる。

【００１８】上記ダミー円筒体８としては、マンドレル
Ｍの引き抜き施工時の引き抜き力に耐え、拡径可能な物
体、例えば硬質ゴム製筒体、鋼製部片を筒状に組合せ、
該筒状胴部を拡径可能にスプリング等の弾性体で連結し
た剛性筒体等が使用できる。尚、剛体に加工した耐火物
製ダミー円筒体８を使用する場合は、後述する本発明の
第２の発明で使用する円筒状剛体スペーサ９を併用する
ことにより、プラグ４によって耐火物製ダミー円筒体８
が破壊しても該耐火物製円筒体３の後端の支持機能は作
用するので該耐火物製円筒体３の後端は整直に成形でき
る。

【００１９】上記ダミー円筒体８の取り外しは図２（ｅ
）に示すように、補修操作後補修装置を退避させた位置
で、マンドレルＭが通過できる状態にストッパー７の位
置をずらし、マンドレルＭを後退させると抜き取れる。

【００２０】本発明の第２の発明は、図３に示すように
、上記該耐火物製円筒体３の後端側に配置するダミー円
筒体８として短尺熱可塑・硬化性の耐火物製円筒体を配
置と共に上記ストッパー７の前面に円筒状剛体スペーサ
ー９を配置し、傾斜したスクイズ面５を有する拡径治具
Ｍを移動させて耐火物製円筒体３を拡径して円筒状耐火
物成形体２を補修する。この施工法において、ダミー円
筒体８として使用する短尺の熱可塑・硬化性の耐火物製
円筒体の胴部は円筒状剛体スペーサー９で支持され、該
ダミー円筒体である耐火物製円筒体８の端部はストッパ
ー７で支持されているので、該耐火物製円筒体３の後端
は整直に成形される。また、ダミー円筒体である短尺の
熱可塑・硬化性の耐火物製円筒体８は補修操作後補修装
置を退避させると簡単に分離でき、退避位置で簡単に除
去できる。

【００２１】本発明の第３の発明は、図２に示すように
、熱可塑・硬化性の耐火物製円筒体３を、補修対象の円
筒状耐火物成形体２中に挿入し、該耐火物製円筒体３の
後端部をストッパー７で保持しながら傾斜したスクイズ
面５を有する拡径治具Ｍを移動させて該耐火物製円筒体
３を拡径して補修するに際して、上記補修対象の円筒状
耐火物成形体２の長さとほぼ同等の長さの該耐火物製円
筒体３を配置すると共に該耐火物製円筒体３の先端側に
ダミー円筒体１０を配置し、傾斜したスクイズ面５を有
する拡径治具Ｍを移動させて該耐火物製円筒体３を拡径
して円筒状耐火物成形体２を補修する。

【００２２】この施工法において使用するダミー円筒体
１０としては、短尺の熱可塑・硬化性の耐火物製円筒体
、筒状耐火材レンガ等が使用できる。このダミー円筒体
１０は補修時における炉内からの放射熱を遮断し、該耐
火物製円筒体３の先端面（炉内側）への過剰な熱供給を
抑制する。

【００２３】

【実施例】転炉の出鋼孔二本発明の施工法を適用した。 転炉のヒートサイズは２７０Ｔｏｎ／ｃｈ、出鋼孔基準
内径はΦ２００ｍｍで、材質はタール含浸焼成マグネシ
ア質で、５チャージ吹錬後、補修部の吹錬中温度８００
℃、非吹錬中温度約８００℃、補修前内径はΦ２５０ｍ
ｍであった。この出鋼孔をドリリングして内径Φ３００
ｍｍに加工したあと、補修施工した。施工法としては該
耐火物製円筒体３の先端側と後端側にそれぞれダミー円
筒体８とダミー円筒体１０を配置する方式を採用し、後
端側ダミー円筒体８は円筒状剛体スペーサ９で囲った。 また、耐火物製のダミー円筒体を使用したのでその組成
を表１に示す。熱可塑・硬化性の耐火物製円筒体３とし
ては、マグネシア−グラファイト−金属Ａ１（８５％−
１０％−３％）の耐火材にフェノール樹脂４％添加、混
錬して円筒形に成形した円筒体を使用した。

【００２４】

【表１】

【００２５】該耐火物製円筒体３は、内径１４０ｍｍφ
、外径２７０ｍｍφ、長さ３００ｍｍで施工時５ケ使用
し、先端部のダミー円筒体１１は、内径１４０ｍｍφ、
外径２７０ｍｍφ、長さ９０ｍｍを２ケ使用し、後端部
のダミー円筒体９は、内径１４０ｍｍφ、外径２７０ｍ
ｍφ、長さ３００ｍｍで１ケ使用した。この時の全長さ
は１９８０ｍｍであり、有効補修長さは１５００ｍｍで
ある。

【００２６】転炉出鋼孔に耐火物製円筒体３をセットし
たマンドレルＭを挿入する。この時のマンドレルＭの形
状はプラグ径２００ｍｍφ、長さ３００ｍ、テーパー部
θ＝９°、ロッド径１２０ｍｍφ、長さ２５００ｍｍで
ある。

【００２７】ストッパー径を２７０ｍｍφとして固定、
引き抜きを開始し（この時の引き抜き力は１０Ｔ、施工
時間１分４５秒）最後にプラグが後ダミーの位置にきた
時ストッパーを解除して、ロッドを引き施工を完了した
。

【００２８】以下スリーブ煉瓦１炉代（３５００ｃｈ）
交換することなく、２５ｃｈ毎に吹錬中あるいは被吹錬
中に施工し補修を繰り返した。１炉代に１４０回の補修
の内、吹錬中３４回、非吹錬中に１１回を実施した。操
業実績を表２に示す。

【００２９】

【表２】

【００３０】

【発明の効果】■　　耐火物製円筒体の耐用性は、該円
筒体端部の緻密性、耐摩耗性の向上により、従来の２５
％も延長した。

【００３１】■　　その結果、転炉稼働率が０．５％向
上し、補修工数が１３工数の減少、補修耐火材原単位が
０．００８ｋｇ／Ｔ減少した。

【００３２】■　　円筒体端部の形状改善により、出鋼
流が整流化された。

【００３３】■　　その結果、出鋼孔炉外側の地金付き
が激減し、作業負荷が減少した。また、出鋼時において
受鋼鍋外への溶鋼飛散が皆無となり、歩留りが０．３％
向上した。さらに、出鋼末期におけるスラグ巻き込みが
減少し、鋼の品質も向上した。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる従来法の補修工程の説明図。 （ａ）耐火物製円筒体円筒体を転炉の出鋼孔内にセット
した態様の説明図。 （ｂ）引き抜き圧着開始態様の説明図。 （ｃ）引き抜き圧着終了直前の態様の説明図。 （ｄ）ストッパーを固定解除し、ロッドを引き抜き施工
完了の態様の説明図。

【図２】本発明法の補修工程の説明図。 （ａ）耐火物製円筒体円筒体を転炉の出鋼孔内にセット
した態様の説明図。 （ｂ）引き抜き圧着開始態様の説明図。 （ｃ）引き抜き圧着中の態様の説明図。 （ｄ）引き抜き圧着終了直前の態様の説明図。 （ｅ）ストッパーを固定解除し、ロッドを引き抜き施工
完了の態様の説明図。

【図３】本発明法の一態様のスペーサを使用する補修工
程の説明図。 （ａ）引き抜き圧着終了直近の態様の説明図。 （ｂ）引き抜き圧着終了時の拡径後耐火物製円筒体を支
持している態様の説明図。

【符号の説明】 １…出鋼孔鉄皮　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　２…補修対象の円筒状耐火物成形体 ３…熱可塑・硬化性の耐火物製円筒体４…プラグ５…テ
ーパー部　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　６
…ロッド７…ストッパー　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　Ｍ…マンドレル８…後端部ダミー円筒体　
　　　　　　　　　　　９…円筒状剛体スペーサー １０…先端部ダミー円筒体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　熱可塑・硬化性の耐火物製円筒体を、
   補修対象の円筒状耐火物成形体中に挿入し、該耐火物製
   円筒体の後端部をストッパーで保持しながら傾斜したス
   クイズ面を有する拡径治具を移動させて該耐火物製円筒
   体を拡径して補修するに際して、上記補修対象の円筒状
   耐火物成形体の長さとほぼ同等の長さに該耐火物製円筒
   体を配置すると共に該耐火物製円筒体の後端側にダミー
   円筒体を配置し、傾斜したスクイズ面を有する拡径治具
   を移動させて該耐火物製円筒体を拡径して円筒状耐火物
   成形体を補修することを特徴とする円筒状耐火物成形体
   の内面補修方法。
2. 【請求項２】　　上記該耐火物製円筒体の後端側に配置
   するダミー円筒体として短尺の熱可塑・硬化性の耐火物
   製円筒体を配置と共に上記ストッパーの前面に円筒状剛
   体スペーサーを配置し、傾斜したスクイズ面を有する拡
   径治具を移動させて耐火物製円筒体を拡径して円筒状耐
   火物成形体を補修することを特徴とする請求項１記載の
   円筒状耐火成形体の内面補修方法。
3. 【請求項３】　　熱可塑・硬化性の耐火物製円筒体を、
   補修対象の円筒状耐火物成形体中に挿入し、該耐火物製
   円筒体の後端部をストッパーで保持しながら傾斜したス
   クイズ面を有する拡径治具を移動させて該耐火物製円筒
   体を拡径して補修するに際して、上記補修対象の円筒状
   耐火物成形体の長さとほぼ同等の長さに該耐火物製円筒
   体を配置すると共に該耐火物製円筒体の先端側にダミー
   円筒体を配置し、傾斜したスクイズ面を有する拡径治具
   を移動させて該耐火物製円筒体を拡径して円筒状耐火物
   成形体を補修することを特徴とする円筒状耐火物成形体
   の内面補修方法。