JP6310610B1 - れんがのライニング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】窯炉の側壁を構築するれんがのライニング方法において、使用するれんがの製造コストを増やさずにれんがのライニング作業の能率を向上する。【解決手段】略円筒形をしかつ築炉半径が異なる部位を有する窯炉の内側側部に、れんがを複数段積層することにより当該窯炉の側壁を構築するれんがのライニング方法であって、築炉半径が異なる段どうしにおいて、それぞれの段には調整れんがを除いてテーパ角度及び高さが等しいれんがのみを使用し、かつそれぞれの段の少なくとも一部にテーパ角度、高さ及び長さが同じで背面幅が異なるれんがを使用する、れんがのライニング方法。【選択図】図１Ａ

Description

本発明は高炉、熱風炉、転炉、電気炉、取鍋、及び真空脱ガス炉等の略円筒形をした窯炉の側壁（内側側壁）を構築するれんがのライニング方法に関する。

例えば、転炉の側壁は、通常はれんがを円周方向に順番に配置して行き、上下方向に複数段積層することにより構築される。このれんがは、ばち形あるいはこれに類似した形状で、転炉にライニングされたときの円周方向の２つの側面がテーパ面となっている。従来、それぞれの段のライニングにはテーパ角度の異なる２形状のれんがを使用していた。これは、１つの窯炉内で築炉半径の異なる段をライニングするときでも２形状のれんがで対応することでれんがの形状数を減らすことができ、れんがの製造コストを抑えるためである。このテーパ角度の異なる２形状のれんがの組み合わせは、内径が多少異なる他の窯炉でも適用することができる。

しかしながら、この方法では２形状のれんがの組み合わせ（比率）をあらかじめ決めておき、れんがの向きがなるべく壁に対して直角になるように、都度、形状を選んでれんがをライニングしなければならないため、れんがのライニング作業が煩雑で手間を要する問題があった。

それを解決するために特許文献１のようにあらかじめ、パレットに所定の順番にれんがを配列する方法がある。この方法によれば窯炉のライニング作業自体は容易になるが、れんがの梱包作業に手間を要する問題がある。また、れんがのライニング作業時には、れんがは所定の順番に配列されてはいるが、ライニング時には１つのれんが毎に形状の確認作業が必要であった。

一方、１つの段に１形状のれんがを使用することも考えられるが、そうすると、れんがのライニング作業能率は向上するものの、築炉半径が異なる段あるいは築炉半径が異なる窯炉毎に形状の異なるれんがの種類を多く準備しなければならず、このためれんがの成形時には成形型（金枠及び上下ライナー）の交換作業に多くの工数を要するという問題が生じる。

特開２００５−９７０７号公報

本発明が解決しようとする課題は、窯炉の側壁を構築するれんがのライニング方法において、使用するれんがの製造コストを増やさずにれんがのライニング作業の能率を向上することにある。

本発明によれば、次の（１）〜（４）のれんがのライニング方法が提供される。
（１）略円筒形をしかつ築炉半径が異なる部位を有する窯炉の内側側部に、れんがを複数段積層することにより当該窯炉の側壁を構築するれんがのライニング方法であって、
れんがが窯炉にライニングされたときの位置を基準として、円周方向の側面を円周方向側面、２つの円周方向側面のなす角度をテーパ角度、れんがの背面の円周方向の寸法を背面幅としたときに、
築炉半径が異なる段どうしにおいて、それぞれの段には調整れんがを除いてテーパ角度及び高さが等しいれんがのみを使用し、かつそれぞれの段の少なくとも一部にテーパ角度、高さ及び長さが同じで背面幅が異なるれんがを使用する、れんがのライニング方法。
（２）築炉半径が同じ段どうしにおいて、それぞれの段には調整れんがを除いてテーパ角度及び高さが等しいれんがのみを使用し、かつそれぞれの段の少なくとも一部にテーパ角度、高さ、長さ及び背面幅が等しいれんがを使用する、（１）に記載のれんがのライニング方法。
（３）円周方向側面が加圧面となるように１軸方向で加圧成形したれんがを使用する、（１）又は（２）に記載のれんがのライニング方法。
（４）窯炉が転炉である、（１）、（２）又は（３）に記載のれんがのライニング方法。

築炉半径の異なる段どうしにおいて、テーパ角度、高さ及び長さが共通するれんがを使用することで、れんがの製造コスト（成形コスト）を抑えつつ、形状（背面幅）の異なるれんがを製造することができる。すなわち、れんがの製造時に円周方向側面が加圧面となる方向で成形することで、上下の加圧面に使用するライナーを交換することなく、使用する坏土の量を調節することで背面幅が異なるれんがを成形することができるので、製造コストが抑えられる。
また、窯炉の側壁をライニングする際に、基本的に同一のれんがを続けてライニングすることができるため、れんがのライニングするための作業効率が大幅に向上する。さらに、事前にパレットに順番にれんがを配列しなくてもよいため梱包作業の負担は増加しない。

本発明のれんがのライニング方法の一実施形態を説明するための転炉の概略縦断面。 図１Ａに示す転炉の側壁のライニングにおいて、７段目の部分横断面。 図１Ａに示す転炉の側壁のライニングにおいて、１段目、２段目及び３〜１３段目に使用されるれんがの平面図。 図１Ａに示す転炉の側壁のライニングにおいて、１段目、２段目及び３段目に使用されるれんがの説明図。 図１Ａに示す転炉の側壁のライニングにおいて、３〜１３段目に使用されるれんがの斜視図。 図１Ａに示す転炉の側壁のライニングにおいて、１４段目、１５段目及び１６段目に使用されるれんがの説明図。 図１Ａに示す転炉の側壁のライニングにおいて、１４段目に使用されるれんがの斜視図。 本発明のれんがのライニング方法の一実施例を説明するための実際の転炉の概略縦断面。

図１Ａは本発明のれんがのライニング方法の一実施形態を説明するための転炉の概略縦断面である。図１Ｂは図１Ａに示す転炉の側壁のライニングにおいて７段目の部分横断面である。なお、図１Ａでは炉底のれんがについては図示を省略している。

図１Ａにおいて、鉄皮１の内側にパーマ用耐火物２がライニングされ、パーマ用耐火物２の内側に内張材としてのれんが３Ａ〜Ｈがライニングされて側壁が構築されている。具体的にはこの転炉の側壁では、れんがが１８段積層（ライニング）されているが、使用されるれんがはテーパ角度が全て同じであり、そのため、それぞれの段におけるれんがの使用数は全て同じである。また、１８段全てのれんがの長さも等しい。なお、この転炉の横断面は全ての部位で円形となっており、れんがは図１Ｂに示すように配置されている。この図１Ｂに示すように、本発明においてれんがの円周方向側面３３，３４とは、窯炉にライニングされたときの円周方向の側面のことをいう。

この転炉の側壁において３〜１３段目の直胴部の築炉半径は等しいが、１段目、２段目、及び１４〜１８段目は築炉半径が異なっている。ここで築炉半径とは転炉の中心からパーマ用耐火物の内面までの距離のことである。

図２Ａは、１段目に使用されるれんが３Ａ、２段目に使用されるれんが３Ｂ、及び３〜１３段目に使用されるれんが３Ｃのそれぞれの平面図を示している。れんが３Ａ〜Ｃのテーパ角度αは全て等しい。ここで、れんがのテーパ角度とは２つの円周方向側面３３，３４のなす角度αである。

図２Ｂは、１段目、２段目及び３〜１３段目に使用される３種類のれんが３Ａ〜Ｃをれんがの片側の円周方向側面３４をそろえて高さ方向に重ねた平面図である。一番下のれんが３Ｃは３〜１３段目に使用されるれんがであり、築炉半径が最も大きい部分に配置されるために背面幅が最も大きく、築炉半径が小さくなるに従い背面幅が小さくなっている。すなわち、れんが３Ｃ（３〜１３段目）の背面幅Ｗ３＞れんが３Ｂ（２段目）の背面幅Ｗ２＞れんが３Ａ（１段目）の背面幅Ｗ１である。

図２Ｃは、３〜１３段目に使用されるれんが３Ｃの斜視図であり、いわゆるばち形といわれる形状で、れんがの長手面（円周方向側面）が長辺方向に同じ角度で傾斜し、最大面が台形（ばち形）状になっている。１段目と２段目には幅の異なるれんがが使用される。本発明では、れんががライニングされたときの位置を基準として、れんがの背面３６の円周方向を背面幅、内面３５の円周方向を内面幅、窯炉の底側を下面３２、及び窯炉の上側を上面３１という。さらに、炉長方向をれんがの高さＨ、炉の半径方向をれんがの長さＬとする。

前述のとおりこれら３種類のれんが３Ａ〜Ｃは、そのテーパ角度α、高さＨ及び長さＬが共通しているため、れんがの製造時には図２Ｂに示すように円周方向側面３４が加圧面となるように１軸方向で加圧成形することで共通の金枠及び上下ライナーを使って成形することができる。ここで金枠とは成形時にれんがの成形時の側面を形成する枠で、上下ライナーとはれんがの成形時の上面と下面を形成するための上部ライナーと下部ライナーである。上部ライナー及び／又は下部ライナーは金枠内を上下方向に移動することで金枠内の坏土を加圧しれんが形状に成形する。そして、金枠と下部ライナーで構成される空間に投入する坏土の量を変えることで、幅のみが異なるれんがを成形することがきる。

図３Ａは、１４段目に使用されるれんが３Ｄ、１５段目に使用されるれんが３Ｅ、及び１６段目に使用されるれんが３Ｆの片側の円周方向側面３４をそろえて高さ方向に重ねた平面図である。一番下のれんが３Ｄは１４段目に使用されるれんがであり、築炉半径が大きい部分に配置されるために背面幅が大きく、築炉半径が小さくなるに従い背面幅が小さくなっている。なお、図３Ａには示していないが１７段目に使用されるれんが３Ｇ及び１８段目に使用されるれんが３Ｈも同様に背面幅が小さくなっている。すなわち、れんが３Ｄ（１４段目）の背面幅Ｗ４＞れんが３Ｅ（１５段目）の背面幅Ｗ５＞れんが３Ｆ（１６段目）の背面幅Ｗ６＞れんが３Ｇ（１７段目）の背面幅＞れんが３Ｇ（１８段目）の背面幅である。

図３Ｂは、１４段目に使用されるれんが３Ｅの斜視図であり、図２Ｃのれんがにおいて、内面３５と背面３６とが上面３１に対して傾斜しかつ２つの面（内面３５，背面３６）が平行になっているれんがである。１４〜１８段目にはこのれんが３Ｅとは幅の異なるれんがが使用される。

このように築炉半径が異なっても、各段どうしに使用されるれんがのテーパ角度α、高さＨ及び長さＬを同じとすることで、前述のように共通の金枠及び上下ライナーを使って成形することができるため、成形時の成形型（金枠及び上下ライナー）の交換作業がなくなり、れんがの形状数が増えても成形コスト（製造コスト）が増加することはない。特に転炉は図１Ａのように上部と下部が傾斜しているため築炉半径の異なる段が多く、本発明を適用することで、製造コストを増やすことなくライニング作業能率を向上する効果が大きい。
また、築炉半径が同じ部位すなわち３〜１３段目には各段１形状のれんがを使用することが可能となるので、れんがの梱包作業コストを増やさずにライニング作業の能率を向上することができる。

なお、図１Ａでは、１つの段にライニングされるれんがの長さは全て等しくしているが、テーパ角度が等しければ部分的に長さの異なるれんがを使用してもよい。例えば、転炉の出鋼口近傍等、転炉の側壁において損耗の大きな領域に長さの長いれんがを配置する場合があるが、この場合も本発明のライニング方法を適用することができる。具体的には、損耗の大きな領域に９００ｍｍの長さのれんがを使用し、他の部位は８００ｍｍと２種類の長さのれんがを１つの段にライングすることができる。すなわち、本発明のライニング方法は、「築炉半径が異なる段どうしにおいて、それぞれの段には調整れんがを除いてテーパ角度及び高さが等しいれんがのみを使用し、かつそれぞれの段の少なくとも一部にテーパ角度、高さ及び長さが同じで背面幅が異なるれんがを使用する」を要旨としており、テーパ角度、高さ及び長さが等しいれんがは、それぞれの段の「少なくとも一部」に使用すればよい。言い換えれば、築炉半径が異なる段どうしにおいてそれぞれの段の「少なくとも一部」に、テーパ角度、高さ及び長さが等しいれんがを使用すればよい。なお、図１Ａは、築炉半径が異なる段どうしにおいてそれぞれの段の「全部」に、テーパ角度、高さ及び長さが等しいれんがを使用した場合であり、この場合にライニング作業の能率は最も向上する。したがって、ライニング作業の能率向上の点からは、図１Ａのように「全部」であることが最も好ましく、「少なくとも一部」とする場合には５０％（半分）以上の領域にテーパ角度、高さ及び長さが等しいれんがを使用することが好ましい。「築炉半径が同じ段どうしにおいて、それぞれの段には調整れんがを除いてテーパ角度及び高さが等しいれんがのみを使用し、かつそれぞれの段の少なくとも一部にテーパ角度、高さ、長さ及び背面幅が等しいれんがを使用する」における「少なくとも一部」についても同様である。

一方、前述のように部分的に長さの異なるれんがを使用して１つの段で２種類の長さのれんがを使用する場合（前述の「少なくとも一部」の場合）であっても、従来のライニング方法では１つの段のれんがが４形状になるところ、本発明のライニング方法では２形状で済むため成形作業工数、梱包作業工数及びライニング作業工数が減少する効果は得られることになる。

また、図１Ａは１つの転炉内での築炉半径の異なる側壁に本発明を適用した例であるが、複数の転炉間やその他の複数の窯炉間で築炉半径の異なる側壁をライニングする場合にも本発明を適用することが可能である。複数の窯炉で同じ成形型（金枠及び上下ライナー）を使用することができるため製造コストを増加することなく、各窯炉の側壁をライニングすることができる。

なお、本発明に使用されるれんがは、前述のように、それぞれ１組の金枠と上下ライナーとを使用し、円周方向側面を加圧面として１軸方向で加圧し、しかも金枠内に投入する坏土の量を調整することで、内面幅と背面幅とが異なる複数の形状のれんがを成形することで製造することができる。ここで、成形以外の製造工程、つまり、混練、乾燥、熱処理などは従来と同様の製法で行うことができる。また、実施例ではばち形及びばち形の類似形状を示したが、これ以外にも、横ぜり形でも縦ぜり形でも適用可能である。

次に、本発明のライニング方法を実際の転炉に適用した実施例を説明する。
図４はライニング試験を行った実際の転炉の概略縦断面である。図４において１〜３６段目までを本発明のライニング方法で行い、３７段目以上は従来の１段あたりテーパ角度の異なる２形状のれんがを組み合わせてライニングした。なお、図４においては本発明のライニング方法で行った部位以外のライニングは省略している。

この転炉は７〜３６段目の直胴部の築炉半径は４０００ｍｍで、６段目から下方で築炉半径が縮小している。１〜５段目はれんがの長さが７２０ｍｍ、６〜１７段目はれんがの長さが８１０ｍｍ、１８〜３６段目はれんがの長さが９００ｍｍのものを使用した。また、全てのれんがのテーパ角度は２．２５°、高さは１５０ｍｍであるが、直胴部（７〜３６段目）のれんがの背面幅は１５７ｍｍとし、築炉半径が小さな段のれんがの背面幅は直胴部よりも小さくした。

この実施例で使用したれんがの形状、梱包方法、成形方法及び各作業工数等を表１に比較例と対比して示している。比較例は従来のライニング方法で、１段あたりテーパ角度の異なる２形状のれんがを使用する方法である。また、実施例及び比較例に使用したれんがは加圧面（上下ライナーとの接触面）が円周方向側面となる条件で成形した。

以下、表１を参照しつつ実施例及び比較例について詳細に説明する。なお、表１において各作業工数は、比較例の各作業工数を１００とする指数で表記した。

［１〜５段目］
実施例では、れんがの形状は各段の中では１形状であるが、段毎にれんがの背面幅と内面幅が異なっており、合計５形状のれんがを使用した。また、梱包方法は１つのパレット当り１形状のれんがのみを梱包した。さらに成形時には金枠内へ投入する坏土の量を変更することでれんがの幅の長さを変更したため、金枠と上下ライナーはそれぞれ１種類のみを使用した。
これに対して比較例では、テーパのみが異なる２形状のれんがを使用し、梱包方法は１つのパレット当り２形状のれんがを転炉に積む順番に並べて配置した。また成形時は、れんがのテーパ角度を変更するために２種類の上下ライナーを使用した。
れんがの合計形状数については、実施例は１〜５段目の段毎に幅が異なるれんがとなったため合計で５形状になったが、比較例はテーパ違いの２形状であった。

れんがの成形工程では、実施例ではれんがの長さ及びテーパ角度が等しいため上下ライナーは１種類で成形できたが、比較例ではれんがのテーパ角度を変更するために上下ライナーは２種類必要となり、上下ライナーの交換作業が余分に必要となり成形作業工数が増えた。
梱包作業工数については、実施例では１つのパレットに１形状のれんのみを積む作業でよいが、比較例では１つのパレットに２形状のれんがを順番に並べるため工数が大幅に増えた。
ライニング作業工数については、比較例では作業順に配置されたれんがをパレットから取り出すが、形状の確認作業が必要であり、実施例よりもライニング作業効率は劣る結果となった。

［６〜７段目］
実施例では、れんがの形状は各段の中では１形状であるが、２つの段どうしてはれんがの背面幅と内面幅が異なっており、２形状のれんがを使用した。また、梱包方法は１つのパレット当り１形状のれんがのみを梱包した。一方、成形時には１〜５段目のれんがとは長さが異なるため金枠と上下ライナーは、１〜５段目よりも長さが長い金枠と上下ライナーを使用した。ただし、金枠内へ投入する坏土の量を変更することでれんがの幅を変更したため、金枠と上下ライナーはそれぞれ１種類のみを使用した。
これに対して比較例では、テーパ角度の異なる２形状のれんがを使用し、梱包方法は１つのパレット当り２形状のれんがを転炉に積む順番に並べて配置した。また成形時は、１〜５段目のれんがとは長さが異なる金枠と上下ライナーを使用し、しかも実施例とは違ってれんがのテーパ角度を変更するために２種類の上下ライナーを使用した。

れんがの合計形状数については、実施例は６〜７段目の段毎に幅が異なるれんがとなったため合計で２形状になり、比較例はテーパ角度の異なる２形状になった。
れんがの成形工程では、実施例では１〜５段目に対して長さが異なるため金枠と上下ライナーを交換するための作業が必要となり、比較例ではさらに上下ライナーが２種類必要となり、上下ライナーの交換作業が余分に必要となり成形作業工数が増えた。
梱包作業工数については、実施例では１つのパレットに１形状のれんのみを積む作業でよいが、比較例は１つのパレットに２形状のれんがを順番に並べるため工数が増えた。
ライニング作業工数については、比較例は作業順に配置されたれんがをパレットから取り出すが、形状の確認作業が必要であり、実施例よりもライニング作業効率は劣る結果となった。

［８〜１７段目］
実施例では前記７段目と同じれんがを使用し、梱包方法は１つのパレット当り１形状のれんがを梱包し、金枠及び上下ライナーは１種類であった。
これに対して比較例では、７段目と同じテーパ角度の異なる２形状のれんがを使用し、梱包方法は１つのパレット当り２形状のれんがを転炉に積む順番に並べて配置した。また成形時は、れんがのテーパ角度を変更するために２種類の上下ライナーを使用した。

れんがの成形工程では、実施例及び比較例ともにそれぞれ７段目と同じれんがを使用することができたため金枠の交換作業は必要でなかったが、比較例ではれんがのテーパ角度を変更するために上下ライナーが２種類必要であり、この上下ライナーの交換作業が余分に必要となり成形作業工数が増えた。
梱包作業工数については、実施例では１つのパレットに１形状のれんのみを積む作業でよいが、比較例は１つのパレットに２形状のれんがを順番に並べるため工数が大幅に増えた。
ライニング作業工数については、比較例は作業順に配置されたれんがをパレットから取り出すが、形状の確認作業が必要であり、実施例よりもライニング作業効率は劣る結果となった。

［１８〜３６段目］
実施例では１形状のれんがを使用し、梱包方法は１つのパレット当り１形状のれんがを梱包したが、成形時には７〜１７段目のれんがとは長さが異なるため金枠と上下ライナーは、７〜１７段目よりも長さが長い金枠と上下ライナーを使用した。
これに対して比較例ではテーパの異なる２形状のれんがを使用し、梱包方法は１つのパレット当り２形状のれんがを転炉に積む順番に並べて配置した。また成形時は、７〜１７段目よりも長さが長い金枠と上下ライナーを使用し、さらにテーパ角度の異なるれんがを成形するために上下ライナーは２種類使用した。

れんがの成形工程では、実施例では７〜１７段目で使用した金枠と上下ライナーから、長い金枠と上下ライナーへの交換作業が必要であった。比較例ではさらにテーパの異なる２形状のれんがを成形するために２種類の上下ライナーの交換作業が必要であったため、成形作業工数は比較例の方が多くなった。
梱包作業工数については、実施例では１つのパレットに１形状のれんのみを積む作業でよいが、比較例は１つのパレットに２形状のれんがを順番に並べるため工数が大幅に増えた。
ライニング作業工数については、比較例は作業順に配置されたれんがをパレットから取り出すが、形状の確認作業が必要であり実施例よりもライニング作業効率は劣る結果となった。

なお、以上の実施例及び比較例では調整れんがの使用については説明を省略した。調整れんがとは、鉄皮円周（パーマ用耐火物内周）に沿ってれんがを積む場合、最後のれんが形状は一定しないことがあるので隙間寸法を測定し、その寸法に沿ったれんが形状のれんがを加工して作製した、隙間を埋めるとともに円周方向でれんがが緩まないように打ち込むれんがである。前述の実施例及び比較例ともに調整れんがを適宜使用するが、調整れんがを使用することに伴う作業工数は実施例と比較例でほぼ同じであるので、前述の実施例と比較例との作業工数の比較に影響を及ぼすものではない。

また、前述の実施例では、１〜３６段目までに本発明のライニング方法を適用し、３７段目以上には従来のライニング方法を適用したが、１段目から３６段目までに本発明のライニング方法が適用されている以上、前述の実施例のライニング方法は本発明の範囲内にあるといえる。

１ 鉄皮
２ パーマ用耐火物
３Ａ〜Ｈ れんが
３１ 上面
３２ 下面
３３ 円周方向側面
３４ 円周方向側面
３５ 内面
３６ 背面

Claims (4)

1. 略円筒形をしかつ築炉半径が異なる部位を有する窯炉の内側側部に、れんがを複数段積層することにより当該窯炉の側壁を構築するれんがのライニング方法であって、
   れんがが窯炉にライニングされたときの位置を基準として、円周方向の側面を円周方向側面、２つの円周方向側面のなす角度をテーパ角度、れんがの背面の円周方向の寸法を背面幅としたときに、
   築炉半径が異なる段どうしにおいて、それぞれの段には調整れんがを除いてテーパ角度及び高さが等しいれんがのみを使用し、かつそれぞれの段の少なくとも一部にテーパ角度、高さ及び長さが同じで背面幅が異なるれんがを使用する、れんがのライニング方法。
2. 築炉半径が同じ段どうしにおいて、それぞれの段には調整れんがを除いてテーパ角度及び高さが等しいれんがのみを使用し、かつそれぞれの段の少なくとも一部にテーパ角度、高さ、長さ及び背面幅が等しいれんがを使用する、請求項１に記載のれんがのライニング方法。
3. 円周方向側面が加圧面となるように１軸方向で加圧成形したれんがを使用する、請求項１又は請求項２に記載のれんがのライニング方法。
4. 窯炉が転炉である、請求項１、請求項２又は請求項３に記載のれんがのライニング方法。

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