JP3726778B2

JP3726778B2 - 溶銑保持容器

Info

Publication number: JP3726778B2
Application number: JP2002163809A
Authority: JP
Inventors: 久樹加藤; 誠加藤; 学田野; 治良田辺; 慎一山本
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2002-06-05
Filing date: 2002-06-05
Publication date: 2005-12-14
Anticipated expiration: 2022-06-05
Also published as: JP2004011970A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高炉等から出銑される溶銑を収容し、収容した溶銑の脱硫処理及び脱燐処理の両方が行われる溶銑保持容器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高炉−転炉による銑鋼一貫型の製鉄所においては、高炉から出銑された溶銑に対して、転炉で精錬される前に溶銑予備処理と呼ばれる脱硫処理、脱珪処理及び脱燐処理が施されている。当初、これらの溶銑予備処理は、鋼材の品質面から低燐化や低硫化が要求される品種について実施されていたが、近年では、転炉におけるスラグ発生量の削減、Ｍｎ鉱石還元によるコスト削減、及び転炉生産性向上等により、品質面からの要求のみならず、製鋼工程のトータルコストを削減する手段として、ほぼ全ての溶銑に対して溶銑予備処理が施されるようになった。
【０００３】
溶銑予備処理は、高炉から出銑される溶銑を受銑し、この溶銑を転炉まで搬送する溶銑鍋（「高炉鍋」とも呼ぶ）やトーピードカー等の溶銑保持容器内で行われ、しかも、精錬剤としてソーダ灰や融剤の蛍石を加えた生石灰等を用いて行われる。これらの精錬剤は耐火物に対する強力な浸食性を有し、そのため、溶銑保持容器の内張り耐火物は激しい浸食作用を受けるようになった。
【０００４】
更に、脱硫処理後及び脱燐処理後には、復燐防止及び復硫防止のためにそれぞれ添加した精錬剤を排出する必要があり、この場合、溶銑保持容器を傾斜させ、精錬剤の排出し易い状態にして排出作業を行うため、その度に溶銑から露出される溶銑保持容器側壁面の内張り煉瓦は温度昇降を繰り返し、激しい熱衝撃を受けるようになった。
【０００５】
このような内張り煉瓦の受ける浸食作用及び熱衝撃は、特に同一の溶銑保持容器内でこれら一連の溶銑予備処理を行う場合に極めて激しくなる。これは、精錬剤との接触回数並びに排滓作業回数が共に増加するためである。
【０００６】
そのため、溶銑保持容器の内張り煉瓦として耐浸食性並びに耐スポーリング性に優れた耐火材料が種々提案され、広く用いられるようになった。そのうちの１つとして、アルミナ−マグネシア−炭素質耐火物が、例えば特開平３−２０５３５５号公報等に提案されている。この耐火物は、使用中の受熱によりアルミナとマグネシアとでスピネル（ＭｇＯ・Ａｌ₂ Ｏ₃ ）をマトリックス部に形成させ、耐浸食性を向上させると同時に、炭素添加により耐スポーリング性を向上させた耐火物である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、脱硫処理及び脱燐処理の一連の溶銑予備処理を同一の溶銑保持容器内で行う場合には、アルミナ−マグネシア−炭素質耐火物を溶銑保持容器の内張り煉瓦として使用しても、期待したほどの延命化が達成されていないのが現状である。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、その目的とするところは、脱硫処理及び脱燐処理の一連の溶銑予備処理を同一の溶銑保持容器内で行う場合に、アルミナ−マグネシア−炭素質耐火物の有する特性を如何なく発揮させ、溶銑保持容器の延命化を達成することの可能な構造の溶銑保持容器を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた。以下に検討結果を説明する。
【００１０】
アルミナ−マグネシア−炭素質煉瓦が内張りされた溶銑鍋から使用済みのアルミナ−マグネシア−炭素質煉瓦を回収し、回収した煉瓦のＸ線回折及びミクロ組織を調査した。その結果、溶銑と接触する稼働面ではアルミナとマグネシアとによりスピネル（ＭｇＯ・Ａｌ₂ Ｏ₃ ）が形成されていたが、稼働面から数ｍｍ以上離れた位置ではスピネルは形成されていなかった。
【００１１】
一方、溶鋼を収容する取鍋に設置されたアルミナ−マグネシア−炭素質煉瓦及びアルミナ−マグネシア煉瓦を回収してＸ線回折及びミクロ組織を調査した場合には、稼働面のみならず、稼働面から数十ｍｍの範囲にわたってスピネルが形成されていることが確認できた。
【００１２】
そこで、溶銑を収容する溶銑鍋と溶鋼を収容する取鍋とでこのような差が生ずる理由を検討した。
【００１３】
煉瓦中のアルミナとマグネシアとを反応させてスピネルを生成させるには、当該煉瓦を高温状態に保持する必要がある。溶鋼を収容する取鍋の場合、１６００℃以上、高い場合には１６５０℃以上の温度の溶鋼が転炉等製鋼炉から取鍋内に出湯されるため、この溶鋼と接触する内張り煉瓦は１６００℃以上の高温域まで加熱されることになる。そして、凝固相が析出しない範囲の温度、具体的にはおよそ１５５０℃以上の状態のままで溶鋼を保持するので、内張り煉瓦の稼働面から離れた位置でも相当の高温域に曝されることが分かる。
【００１４】
一方、高炉から出銑される溶銑の温度は溶鋼に比べて格段に低く、且つ、高炉鋳床に設置された長さ２０ｍ以上にも及ぶ樋を流れてから溶銑鍋に受銑されるため、高くとも１４００℃程度で通常は１３５０℃以下である。
【００１５】
即ち、溶鋼を収容する取鍋と溶銑を収容する溶銑鍋とでは、使用中の収容物による加熱温度に２００℃以上の差があり、このため、溶銑鍋では温度の高い稼働面近傍ではスピネルが形成されるものの、稼働面から離れた位置では温度が低く、アルミナとマグネシアとの反応によるスピネルが形成され難いことが分かった。従って、溶銑の有する熱を有効に利用して溶銑鍋の内張り煉瓦を高温域に保持すれば、温度の低い溶銑を保持する溶銑鍋でもスピネル生成反応が起こり、耐火物の延命化が達成されるとの知見が得られた。
【００１６】
本発明は、上記検討結果に基づきなされたもので、第１の発明に係る溶銑保持容器は、収容した溶銑に対して脱硫処理及び脱燐処理の両方の溶銑予備処理を行う溶銑保持容器であって、炭素を３〜２０mass％、マグネシアを１〜２０mass％、アルミナを６０〜９６mass％含有するアルミナ−マグネシア−炭素質煉瓦を内張り煉瓦とし、ロウ石煉瓦若しくはシャモット煉瓦を永久張り煉瓦としたことを特徴とするものである。
【００１７】
第２の発明に係る溶銑保持容器は、第１の発明において、前記アルミナ−マグネシア−炭素質煉瓦は、更に１５mass％以下の炭化珪素を含有することを特徴とし、又、第３の発明に係る溶銑保持容器は、第１の発明又は第２の発明において、前記内張り煉瓦と溶銑保持容器鉄皮との間に更に断熱材が設置されていることを特徴とするものである。
【００１８】
本発明では、耐火物のなかでも特に熱伝導性の低いロウ石煉瓦若しくはシャモット煉瓦をアルミナ−マグネシア−炭素質煉瓦の裏側に設置するので、溶銑保持容器の鉄皮側に伝達される熱エネルギーが抑制され、溶銑の有する熱はアルミナ−マグネシア−炭素質煉瓦に効率良く蓄積され、当該煉瓦を高温域に保持することが可能となる。その結果、アルミナとマグネシアとのスピネル生成反応が促進され、内張り煉瓦の延命化が達成される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１及び図２は、本発明の実施形態の１例を示す図であって、図１は本発明に係る溶銑鍋を側面から見た部分断面図、図２は、図１におけるＡ部の詳細図である。
【００２０】
図において、溶銑鍋１は、溶銑保持容器として高炉から出銑された溶銑を受銑し、受銑した溶銑を転炉まで搬送するものである。そして、転炉までの搬送途中で収容した溶銑に対して脱硫処理及び脱燐処理が施される。この溶銑鍋１は、その外側を鉄皮２で覆われ、その内側に、永久張り煉瓦５としてロウ石煉瓦若しくはシャモット煉瓦が設けられている。永久張り煉瓦５は溶銑鍋１の耐火物張り替えの際には繰り返し再使用されるものであり、図において、永久張り煉瓦５は２層設置されているが、２層に限るわけではなく、１層若しくは２層以上としても良い。又、配置される部位でその形状が異なるが、全て永久張り煉瓦５と称す。
【００２１】
そして、溶銑鍋１の永久張り煉瓦５の内面側には、アルミナ−マグネシア−炭素質煉瓦が内張り煉瓦４として設けられている。内張り煉瓦４は、溶銑や精錬剤及び溶融スラグと直接接触してこれらを保持するものでワーク煉瓦とも呼ばれる。この内張り煉瓦４の上側には１段の押え煉瓦７が設けられ、溶銑鍋１の内周壁が形成されている。押え煉瓦７は、鉄皮２の上端円周方向に設けた鉄皮フランジ３により、モルタル８を介して押さえ付けられており、このようにして内張り煉瓦４が押え煉瓦７により押え付けられている。
【００２２】
又、２層にわたる永久張り煉瓦５の外側と内側との間には、セラミックシート、キャスタブル耐火物及びセラミックファイバー等からなる断熱材６が設けられている。断熱材６の設置により鉄皮２側への熱伝達量が抑制され、内張り煉瓦４の温度を上昇させることができるので、本発明においては断熱材６を設置することが好ましい。図では断熱材６が２層にわたる永久張り煉瓦５の外側と内側との間に設置されているが、鉄皮２と永久張り煉瓦５との間に設置しても、又、内張り煉瓦４と永久張り煉瓦５との間に設置しても良く、更に、これらの二箇所以上に設置しても良い。
【００２３】
そして、内張り煉瓦４を、炭素含有量が３〜２０mass％、マグネシア含有量が１〜２０mass％、アルミナ含有量が６０〜９６mass％からなるアルミナ−マグネシア−炭素質煉瓦とする。
【００２４】
本発明で用いるアルミナ−マグネシア−炭素質煉瓦において、炭素含有量が３mass％未満では耐スポーリング性を付与することが困難であり、一方、２０mass％を越える場合には煉瓦の稼働面における脱炭が激しくなり、スラグに対する耐浸食性が低下する。それ故、炭素含有量は３〜２０mass％の範囲内にする必要があり、望ましくは１０〜１５mass％の範囲内とする。炭素は、鱗状黒鉛や土状黒鉛等の黒鉛を用いることが好ましい。
【００２５】
マグネシア含有量が１mass％未満ではスピネル生成量が少なく、スピネル生成による耐浸食性の向上を期待できず、一方、２０mass％を越えるとスピネル生成による膨張量が多くなり、この膨張により煉瓦組織が破壊され、煉瓦寿命を低下させる。それ故、マグネシア含有量は１〜２０mass％の範囲にする必要があり、望ましくは５〜８mas％の範囲内とする。
【００２６】
炭化珪素は耐火物の低膨張化による耐スポーリング性の向上と耐火物中炭素の酸化抑制に効果があり、従って、上記成分に加えて更に炭化珪素を配合させることが好ましい。炭化珪素の配合量としては１５mass％以下、望ましくは３mass％以下とする。１５mass％を越えるとマトリックス部の耐浸食性に低下を来すため好ましくない。アルミナ含有量は、これらの残部とする。
【００２７】
このようにして構成される溶銑鍋１を用いて高炉から出銑される溶銑を受銑し、そして、転炉までの搬送途中で収容した溶銑に対して脱硫処理及び脱燐処理を施す。この場合、脱燐処理に先立ち脱珪処理を行うこともある。脱硫処理及び脱燐処理の順序は特に限定する必要はなく、各製鉄所のレイアウト等により適宜定められるものである。又、脱硫処理及び脱燐処理は通常の処理方法、即ち生石灰やソーダ灰等を精錬剤として用いた方法で実施する。
【００２８】
溶銑鍋１は上記のように構成されているので、収容された溶銑からの熱が内張り煉瓦４に蓄積され、内張り煉瓦４中のアルミナとマグネシアとが溶銑鍋１の使用中に反応して内張り煉瓦４のマトリックス部にスピネルが生成され、内張り煉瓦４の耐浸食性が向上する。又、内張り煉瓦４には耐スポーリング性向上のために炭素が含有されており、その結果、内張り煉瓦４は頻繁に行われる脱硫処理及び脱燐処理にも拘わらず損耗量が抑制され、長期間安定して使用することが可能となる。
【００２９】
尚、上記説明は、溶銑保持容器として溶銑鍋１の例を説明したが、トーピードカーであっても上記に沿って本発明を適用することができる。又、本発明は上記説明に限る訳でなく種々の変更が可能である。例えば、押え煉瓦７は１段に限るわけではなく、溶銑鍋１の寸法や溶銑の収納量等から、最上段から下方に２〜３段或いは４〜５段と適宜設けることができ、又、キャスタブル耐火物の適用も可能である。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、脱硫処理及び脱燐処理の両方の溶銑予備処理を行う溶銑保持容器において、アルミナ−マグネシア−炭素質煉瓦を内張り煉瓦とし、ロウ石煉瓦若しくはシャモット煉瓦を永久張り煉瓦としたので、内張り煉瓦であるアルミナ−マグネシア−炭素質煉瓦のスピネル化が促進され、内張り煉瓦の耐浸食性を大幅に向上させることが可能となる。その結果、炭素配合による耐スポーリング性の向上と相まって、溶銑保持容器の延命化を達成することが可能となり、耐火物原単価の大幅な削減等の工業上有益な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の１例を示す図であって、本発明に係る溶銑鍋を側面から見た部分断面図である。
【図２】図１におけるＡ部の詳細図である。
【符号の説明】
１溶銑鍋
２鉄皮
３鉄皮フランジ
４内張り煉瓦
５永久張り煉瓦
６断熱材
７押え煉瓦
８モルタル

Claims

収容した溶銑に対して脱硫処理及び脱燐処理の両方の溶銑予備処理を行う溶銑保持容器であって、炭素を３〜２０mass％、マグネシアを１〜２０mass％、アルミナを６０〜９６mass％含有するアルミナ−マグネシア−炭素質煉瓦を内張り煉瓦とし、ロウ石煉瓦若しくはシャモット煉瓦を永久張り煉瓦としたことを特徴とする溶銑保持容器。
前記アルミナ−マグネシア−炭素質煉瓦は、更に１５mass％以下の炭化珪素を含有することを特徴とする請求項１に記載の溶銑保持容器。
前記内張り煉瓦と溶銑保持容器鉄皮との間に更に断熱材が設置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の溶銑保持容器。