JPH0619093B2 - 傾注樋 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、傾注樋に関する。

［従来の技術］ 高炉溶銑は、複数の高炉主樋を通じて出銑される。高炉
主樋は、その途中にスラグ樋を有し、溶銑上を被覆して
いる必要量以外のスラグを排除している。高炉主樋の下
流末端の下方には、傾注樋が配置され溶銑鍋に分配され
るようになっている。

この傾注樋は、湯当り部および湯当り部から分岐した複
数の溶湯通路を有し、全体が揺動可能に支持されてい
る。高炉主樋の末端部から落下した溶銑（必要量のスラ
グを含む）を湯当り部で受け、一方側へ樋全体を傾ける
ことによって溶銑を鍋に分配する。

この傾注樋は、上述の通り、溶銑分配装置であるため機
械的性能が要求されるのみならず、高温である溶銑およ
び化学的活性なスラグと直接接触するため、種々の損傷
を受ける。このため、傾注樋を形成する耐火物成形体に
も種々の厳しい性質が要求される。

まず、溶銑やスラグ（以下、スラグ等という）が耐火物
成形体の気孔内に浸入するのを防止する性質（以下耐浸
入性という）を有する必要がある。これは、スラグ等が
耐火物成形体の気孔内へ浸入すると、耐火物のレンガの
化学的摩耗、すなわち浸食や溶損が起り、更にそれに付
随して構造的スポーリングが起こり、耐火物成形体が破
損してしまうからである。このため傾注樋用耐火物成形
体に要求される性質として、第一に耐浸入性、耐浸食
性、および耐構造的スポーリング性がある。

また、傾注樋用耐火物成形体は、溶鋼による急熱に対し
て安定性を有する必要がある。すなわち、急熱による熱
応力によって起こる熱的スポーリングを防止することが
必要である。したがって、傾注樋用耐火物成形体に要求
される性質として、第二に耐熱的スポーリング性があ
る。

さらに、傾注樋はその湯当り部において、高炉主樋から
落下してくる溶鋼流の直撃を受けるため物理的摩耗が激
しい。湯当り部の摩耗が激しくなると溶銑分配作業に多
大な影響を及ぼすこととなり、製銑操業全体に支障をき
たすことになる。

したがって、第三の性質として、耐摩耗性が必要であ
る。

従来、傾注樋用耐火物成形体として、アルミナ・炭化ケ
イ素・黒鉛質不定形耐火物やアルミナ・シリカ質不定形
耐火物を鉄型枠に流し込んで成形した傾注樋が使用され
ていた。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、アルミナ・炭化ケイ素・黒鉛質不定形耐
火物は、その気孔内にスラグ等が浸入することによって
含有炭素が酸化され耐火物成形体自体が劣化してしま
い、二次的に浸食、耐構造的スポーリング、および熱的
スポーリングが起るという欠点があった。また、耐火物
成形体が劣化し耐火物強度が極端に低下するため、耐摩
耗性にも劣るという欠点があった。

また、アルミナ・シリカ質耐火物成形体も多孔質である
ため、スラグ等の浸入を防止することができず、これに
より浸食や構造的スポーリングを抑制することは実質的
に不可能だった。また、耐熱性スポーリング性も未だ十
分満足できるものではなかった。

一般的に、スラグ等の浸入防止対策として、耐火物のち
密化が行われている。しかし、耐火物を密化して耐浸入
性および耐浸食性を向上させると、逆に耐熱的スポーリ
ングが低下するという欠点がある。

このように、耐浸食性と耐熱的スポーリング性を共に向
上させることは困難なことであり、両者性質を併有する
傾注樋の開発が望まれていた。

さらに、溶鋼流による物理的摩耗に対して優れた耐摩耗
性を有する傾注樋の開発が望まれていた。

本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、耐浸入
性、耐浸食性、耐構造的スポーリング性、耐熱的スポー
リング性、および耐摩耗性に優れた傾注樋を提供するこ
とを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明の目的は、溶湯を受容する湯当り部および湯当り
部から分岐する複数の溶湯通路を有する耐火部材と、前
記耐火部材を揺動可能に支持する支持部材とを具備し、
前記耐火部材が、不定形耐火物多孔体に金属を１０〜７
０重量％の割合で含浸させた金属浸耐火成形体であるこ
とを特徴とする傾注樋によって達成される。

［作 用］ 本発明の傾注樋の耐火部材は、不定形耐火物成形体の気
孔内に金属を含浸させた金属含浸不定形耐火物成形で形
成されている。不定形耐火物成形体の気孔内に金属を含
浸させることによって、その見掛け気孔率が通常の耐火
物レンガ等の見掛け気孔率より小さくなる。すなわち、
不定形耐火物成形体の気孔内に金属が充填されているの
で、不定形耐火物成形体にスラグ等が浸入し難く、耐浸
入性が向上する。耐浸入性が向上するのに伴い耐浸食性
および耐構造的スポーリング性も向上する。

また、スラグ等による浸食などが小さいため、耐火物強
度の低下が小さく耐摩耗性が向上する。

さらに、金属を含浸させることにより、傾注樋の熱電導
率が向上し熱分散性が良好ととなり熱応力が発生し難
く、耐熱的スポーリング性も向上する。

［実施例］ 以下、図面を参照しながら、本発明の実施例について詳
細に説明する。

第１ａ図は本発明の実施例に係る傾注樋を示す斜視図で
あり、第１ｂ図は本発明の実施例に係る傾注樋を示す正
面図である。傾注樋１は外側が鉄皮２で覆われ、その内
側に耐火部材３が配置されている。この耐火部材３に
は、湯当り部４および複数の溶湯通路５が形成されてい
る。傾注樋１底部の鉄皮２には支持部材６が設けられて
いる。この支持部材６は図示しない揺動装置と接続また
は一体化しており、この揺動装置による動作によって傾
斜樋を揺動させ溶銑を分配することができる。

また、第１ｂ図によると、支持部材６は金属板７に固定
されており、この金属板７には傾注樋１が揺動し過ぎな
いようにするための支持体８ａおよび８ｂが設けられて
いる。

次いで、耐火部材３について詳しく説明する。

本発明において、耐火部材３は金属含浸含浸不定形耐火
物成形体で形成されている。

上述した通り、金属含浸不定形耐火物成形体とは、不定
形耐火物成形体の気孔内に金属を含浸させたものであ
る。不定形耐火物成形体とは、耐火物原料とバインダー
などの添加剤とを混合して金型に装入し、200〜600℃の
温度でベーキングしたものである。耐火物原料はどのよ
うな材質でもよく、例えば高アルミナ質、アルミナ・カ
ーボン質、シャモット質、アルミナ・シリカ質、マグネ
シア質、マグネシア・カーボン質およびアルミナ・炭化
ケイ素・黒鉛質などを用いることができる。

また、含浸させる金属はニッケル、ステンレス鋼、鉄、
クロムなど、どのような金属でもよい。また、金属は単
独で含浸させることも、複数の金属を組合せて含浸させ
ることもできる。

金属含浸量は、耐火物レンガ等の重量に対して約１０〜
７０重量％の範囲内で、所望の効果が得られるよう適宜
選択する。金属含浸量の下限値を約１０重量％に限定し
た理由は、傾注樋として十分な耐熱的スポーリング性の
効果を得るためには、１０重量％以上の金属を含浸させ
る必要があるからである。また、上限値を７０重量％に
限定した理由は、高温での耐摩耗性を維持しつつ、含浸
し得る金属の最大量が約７０重量％だからである。

さらに、傾注樋の耐火部材３全体に金属が含浸している
ことが好ましいのは当然のことであるが、特に湯当り部
４および溶湯通路５はスラグ等による損傷が激しいの
で、湯当り部４および溶湯通路５の金属含浸量を他の部
分の金属含浸量より多くすることもできる。

以下、本発明の傾注樋の製造方法を簡単に説明する。

まず初めに、所望の材質の耐火物原料とバインダーなど
の添加物とを所望の配合割合で混合し、得られた混合物
を傾注樋用金型に装入する。これを約350〜400℃の温度
でベーキングし、傾注樋の形状を有する不定形耐火物成
形体を得る。

次いで、この不定形耐火物成形体を、含浸させる金属の
融点以上に予熱し脱気する予熱・脱気した不定形耐火物
成形体を、溶融金属中に浸漬し加圧する。金属含浸量は
印加する圧力と、不定形耐火物を成形する際に気孔率を
調節することによって行うことができる。その後、必要
に応じて再び研磨加工を施したり、その他必要な処理を
施し所望の傾注樋を製造する。

以下、本発明の傾注樋の耐火部材、すなわち金属含浸不
定形耐火物成形体の試験結果を示し具体的に説明する。

他浸入性および他浸食性 上述した方法により、アルミナ質不定形耐火物成形体に
ステンレス鋼を含浸させた。ステンレス鋼含浸量は、前
記不定形耐火物成形体の重量に対して、０〜80重量。予
熱・脱気した不定形耐火物成形体を、溶融金属中に浸漬
し加圧する。この方法により、不定形耐火物成形体と気
孔内に金属を含浸させることができる。その後、必要％
のあいだで変化させた。ステンレス鋼含浸量の調整は、
上述の方法において印加する圧力と、成形時おけ耐火物
の気孔率とを調節することにより行うことができる。

このようにして製造された金属含浸不定形耐火物成形体
を、溶鋼およびスラグに８時間暴露し、不定形耐火物成
形体の気孔内に浸入したスラグの深さ（以下、スラグ浸
入深さという）と、溶鋼およびスラグによる浸食の程度
（以下、浸食指数という）を調べた。

第２図は、横軸にステンレス鋼含浸量をとり、縦軸にス
ラグ浸入深さをとって、ステンレス鋼含浸量がスラグ浸
入深さに及ぼす影響について調べたグラフ図である。

この図から明らかな通り、アルミナ質レンガの気孔内に
ステンレス鋼を含浸させることにより、スラグ浸入深さ
が小さくなることがわかった。

第３図は、横軸にステンレス鋼含浸量をとり、縦軸に浸
食指数をとって、ステンレス鋼含浸量が、金属含浸不定
形耐火物成形体の浸食に及ぼす影響について調べたグラ
フ図である。

浸食指数とは、ステンレス鋼を含浸させていないアルミ
ナ質不定形耐火物成形体の浸食の程度を基準（100）と
して、種々の含浸量でステンレス鋼を含浸させたアルミ
ナ質不定形耐火物成形体の浸食の程度を表わしたもので
ある。すなわち、浸食指数が100未満のときは、ステン
レス鋼を含浸させたことにより浸食が小さくなったこと
を示し、耐浸食性が向上したことを示している。

この図から明らかな通り、アルミナ質不定形耐火物成形
体の気孔内にステンレス鋼を含浸させることにより、不
定形耐火物成形体の浸食が小さくなることがわかった。

これは、ステンレス鋼を含浸させることにより、不定形
耐火物成形体の見掛け気孔率が小さくなり、スラグ等の
浸入が阻止されるためである。したがって、この効果は
ステンレス鋼の代わりに他の金属を含浸した場合にも得
られるものと推察される。

耐熱的スポーリング性 急冷試験 上述した方法により、アルミナシリカ質不定形耐火物成
形体レンガの気孔内に銑鉄を種々の含浸量で含浸させ
た。銑鉄含浸量は、前記耐火物重量に対して、２０重量
％および６０重量％であった。

このようにして製造された金属含浸不定形耐火物成形体
を、それぞれ所定の温度（100℃ごと）まで加熱し、そ
の後水中で急冷してそれぞれの強度を測定した。得られ
た各々の温度を加熱急冷前の耐火物強度で除して、強度
指数を算出した。

なお、比較耐火物として、金属を含浸させていないアル
ミナシリカ質不定形耐火物成形体も同様の試験を行っ
た。

第４図は、横軸に不定形耐火物成形体の急冷温度差（Δ
Ｔ）をとり、縦軸に不定形耐火物成形体の強度指数をと
って、各種金属含浸量の不定形耐火物成形体の耐熱的ス
ポーリング性について間接的に調べたグラフ図である。

図中において、白三角は銑鉄を２０重量％含浸させたア
ルミナシリカ質不定形耐火物成形体の結果を、白四角は
銑鉄を６０重量％含浸させたアルミナシリカ質不定形耐
火物成形体の結果を、白丸は比較耐火物の結果をそれぞ
れ示している。

この図によると、比較耐火物は温度差が約400℃になる
と、急激な強度低下が認められる。これに対し、銑鉄を
２０重量％含浸させた金属含浸不定形耐火物成形体も温
度差が約400℃いなると強度低下が認められるが、比較
耐火物の強度低下と比べると緩やかであった、また、銑
鉄を６０重量％含浸させた金属含浸不定形耐火物成形体
は、温度差が約600℃になるまで加熱急冷前と同等の強
度を有し、それ以上の温度差になっても比較的緩やかな
強度低下を示した。

曲げ強度試験 上述した方法により、アルミナ質不定形耐火物成形体の
気孔内に３０重量％のアルミキルド鋼を含浸させ、室温
から1200℃の温度範囲内において、耐火物温度が200℃
上昇するごとに曲げ強度を測定した。

なお、比較耐火物として、金属を含浸させいないアルキ
ナ質不定形耐火物成形体も同様の試験を行った。

第５図は、横軸に不定形耐火物成形体温度をとり、横軸
に不定形耐火物成形体の曲げ強度をとって、金属含浸不
定形耐火物成形体と従来の不定形耐火物成形体の曲げ強
度を比較したグラフ図である。

図中において、黒丸はアルミキルド鋼を３０重量％含浸
させた不定形耐火物成形体の結果を、白丸は比較耐火物
の結果を示している。

この図から明らかな通り、アルミキルド鋼を含浸させた
不定形耐火物成形体は、比較耐火物と比べ、曲げ強度が
大きいことがわかった。

以上述べた急冷試験と曲げ強度試験は、耐熱的スポーリ
ング性の大小を調べる目安となるものであり、一般に強
度および曲げ強度が大きいと耐熱的スポーリング性も大
きいと推測することができる。

このように、熱衝撃に対して金属含浸不定形耐火物成形
体が安定である理由は、金属を含浸させたため、熱伝導
率が上昇し熱応力が発生し難くなったためと考えられ
る。

上述のように優れた耐浸入性、耐浸食性、耐構造的スポ
ーリング性、および耐熱的スポーリング性を有する金属
含浸不定形耐火物成形体で形成された本発明の傾注樋
が、上記金属含浸不定形耐火物成形体と同様の効果を有
するということは当然のことである。

以下、金属含浸不定形耐火物成形体で形成された本発明
の傾注樋を、実際に高炉主樋の下流末端部の下方に設置
して用いた一実施例を示すが、本発明は以下の実施例に
限定されるものではない。

（実施例１） アルミナ質耐火物原料と、バインダーとしてアルミナセ
メントとを完全に混合し、得られた混合物を水５重量％
で混練し、傾注樋用金型中に装入した。これを450℃の
温度でベーキングし、見掛け気孔率が２３容積％に調整
されたアルミナ質不定形耐火物成形体を製造した。次い
で、このアルミナ質不定形耐火物成形体を1650℃に予熱
し脱気した。その後、アルミキルド鋼の溶湯に浸漬し、
８kg／cm²の圧力を印加してアルミキルド鋼を含浸させ
た。金属含浸後の見掛け気孔率は、0.4容積％であっ
た。

このようにして製造された本発明の傾注樋を高炉主樋下
流末端部の下方に配置し、その寿命を調べた。この傾注
樋の寿命は損耗１００mmのとき終了したと判断した。

この傾注樋の寿命は、１５０時間であった。

（実施例２） アルミナシリカ質耐火物原料と、バインダーとしてコロ
イダルシリカとを完全に混合し、得れた混合物を傾注樋
用金型中に装入した。これを800℃の温度でベーキング
し、見掛け気孔率が２５容積％に調整されたアルミナシ
リカ質不定形耐火物成形体を製造した。次いで、このア
ルミナシリカ質不定形耐火物成形体を1500℃に予熱し脱
気した。その後、ステンレス鋼の溶湯に浸漬し、３kg／
cm²の圧力を印加してステンレス鋼を含浸させた。金属
含浸後の見掛け気孔率は、1.4容積％であった。

このようにして製造された本発明の傾注樋を高炉主樋下
流末端部の下方に配置し、その寿命を調べた。この傾注
樋の寿命は、１３０時間であった。

（比較例） アルミナ−炭化ケイ素−黒鉛質耐火物原料と、バインダ
ーとしてアルミナセメントとを完全に混合し、得られた
混合物を水5.6重量％で混練し、傾注樋用金型中に装入
した。これを1000℃の温度でベーキングし、見掛け気孔
率が１８溶積％に調整されたアルミナ−炭化ケイ素−黒
鉛質不定形耐火物成形体を製造した。

このようにして製造された傾注樋を高炉主樋下流末端部
の下方に配置し、その寿命を調べた。この傾注樋の寿命
は、７０時間であった。

［発明の効果］ 本発明によれば、耐浸入性、耐浸食性、耐構造的スポー
リング性、耐熱的スポーリング性、および耐摩耗性に優
れた傾注樋が提供される。

このように、本発明の傾注樋は耐浸入性、耐浸食性、耐
構造的スポーリング性、耐熱的スポーリング性、および
耐摩耗性が総合的に向上する結果、傾注樋の寿命を延長
することができ、製銑操業を円滑に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図は、本発明の実施例に係る傾注樋の斜視図。 第１ｂ図は、本発明の実施例に係る傾注樋の正面図。 第２図ないし第５図は、それぞれ本発明の傾注樋を構成
する耐火部材の効果を説明するためのグラフ図。 １……傾注樋、２……鉄皮、３……耐火部材、４……湯
当り部、５……溶湯通路、６……支持部材、７……金属
板、８ａ、８ｂ……支持体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】溶湯を受容する湯当り部および湯当り部か
   ら分岐する複数の溶湯通路を有する耐火部材と、前記耐
   火部材を揺動可能に支持する支持部材とを具備し、 前記耐火部材が、不定形耐火物多孔体に金属を１０〜７
   ０重量％の割合で含浸させた金属含浸耐火物成形体であ
   ることを特徴とする傾注樋。
2. 【請求項２】前記金属含浸耐火物成形体が金属板で覆わ
   れ、且つ前記支持部材が金属板と固定されていることを
   特徴とする請求項１記載の傾注樋。