JPS5833285B2 - 高炉、特にその炉底の耐火構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は精練用高炉に関し特に高炉の底及び炉床（ｈｅ
ａｒｔｈ）隣接部分の耐火性構造に関する。

本発明は特に溶鉱炉に用いられる。

アメリカ特許第３，７５２，６３８号にはグラファイト
層とグラファイト層の上にあって熱伝導率（以下これを
λ値という。

）が約２０ ＫｃｓＡ／ｍ１１ ’Ｑのセミグラファイ
トの層とを有する高炉の底について記載されている。

このセミグラファイト層は底の最上層である。

グラファイトはたとえば９０Ｋｃａｌ／ｒｎ ｈ ℃と
いう高いλ値を有する。

グラファイトの下にはλ値が約４ Ｋｃｔｄ／ｍ ｈ℃
の炭素れんが層がある。

上記特許で提案されている今一つの構造ではセミグラフ
ァイト層がλ値が２〜３にｃａＩ／７ｎｈ℃のマグネサ
イト層で被覆されたλ値が５にｃａＩ／ｍｈ℃の炭素層
で置換されている。

ドイツ公開特許第２，８４０，３１６号には、グラファ
イト層、その上の炭素れんが層及び約２にｃａＩ／ｍｈ
℃ という低λ値の耐火れんが（シャモット）の被覆層
を有する同じような構造が記載されている。

このような低熱伝導度の被覆層を有する構造においては
、その目的は炉の上部の温度からその底部において高々
１１００℃までの温度降下をその被覆層において達成し
、一方においてより効果的な熱伝導度の炭素れんがが上
部層から熱を運び去りかつグラファイト層に付加的な熱
絶縁を与えるということである。

高熱伝導度のグラファイト層はたとえば熱の一部を水冷
した炉床壁に伝えかつ熱の一部を空冷された炉床の下に
伝える。

このような配置は原理的に炉底の側面及びその底面を満
足すべき程度に冷却する。

しかしながら高炉が鉄鉱石から鉄を還元するための溶鉱
炉である時は、炭素のない被覆層はそれをよこぎる高い
温度降下によって侵され、そのために液状の銑鉄が炭素
層に接触するようになる。

この炭素層の上から下へと次第に鉄が浸入し、そのため
にその熱伝導度（λ値）が約４〜５ ＫｃＡ／ｍｈ℃か
ら約１５にｃａｌ／ｍｌ１℃まで上昇する傾向がある。

このように液状の鉄の浸入とそのためのλ値の増大の結
果として等温線の位置が変化する。

このために炭素層が摩耗侵蝕されその結果液状の鉄は又
グラファイト層にまで達する。

かくして高価なグラファイト層が又次第に侵される。

このような理由で炉底構造の修繕と部分的な取替えが、
特にグラファイトれんかについて大きな費用を必要とす
る。

加えて炉の寿命が短かくなり生産の損失を招く。

本発明の目的は上記のような欠点を克服し、特に操業が
安定しそれ故に寿命の長い炉底構造を提供することであ
る。

本質的に本発明においては、グラファイト層の上でかつ
低熱伝導度被覆の下にある層の材料は１２〜３０Ｋｃａ
Ｉ／ｒＩＬｈ℃、好ましくは１２〜１７Ｋｃａｌ／ｍ
ｈ℃の範囲のλ値を有する。

特にこの材料はその中に溶融金属が侵入してもλ値が実
質的に変化しないように選ばれなければならない。

λ値がいくらか増加するとしても夫はごく僅かでなけれ
ばならない。

従って溶融金属の侵入は炉底の温度勾配にほんの僅か影
響するだけでありその結果炉底における等温線の位置が
ほんの僅か変化するだけである。

このような構造によって、グラファイト層を従来通りの
厚さにしグラファイト層の上の中間層を受容可能な厚さ
にして、１，１００℃の等温線が中間層の上にあるよう
な冷却条件が可能なように炉底を設計することさえでき
ることが分った。

このことはいわゆる”溶融等温線（ｍｅｌｔｉｎｇ
ｉｓｏ−ｔｈｅｒｍ）“（固化等温線）が耐火材料の被
覆層内にあることを意味する。

従って溶融銑鉄はこの被覆層を通ってそれから下にある
中間層に侵入するコトができないし、一方中間層はグラ
ファイト層による熱伝達と共同して被覆層の適度の冷却
を行なう。

高品質でなければならないこのような被覆層として、た
とえば耐火れんが（シャモット）、好ましくは特に高Ａ
ｌ２Ｏ３含量の耐火れんが（シャモット）のような材料
が用いられる。

たとえばマグネサイトれんがのような他の材料も変って
用いることができる。

従来の材料では、マグネサイトれんがは約３〜４ Ｋｃ
ａｌ／ｍ１１ ℃のλ値を有するのに対し、高Ａ ／
２０３含量の耐火れんがのλ値は約２にｃａｌ／ｒｎ
ｈ℃である。

中間層としては、セミグラファイトのような炭素質材料
が好ましい。

セミグラファイトは炭素塊を部分的にグラファイト化す
ることによって得られる既知の材料である。

エネルギー上高価なグラファイト化を充分完成させない
で希望のλ値が得られた時点でグラファイト化を停止す
る。

他の方法としてセミグラファイトは無定形炭素とグラフ
ァイトを混合することによって作られる。

たとえば１５にｃａ’／ｍｈ’ｃのλ値を有するセミグ
ラファイト塊が容易に得られる。

溶鉱炉の炉底についての多くの問題の原因は近年の溶鉱
炉はその寸法がより大型になりかつ操業条件がよりきび
しくなる傾向があるという点にある。

大型炉の炉底では、操業後に炉底と炉床との間の角の部
分に空隙が見られる。

もしも被覆層の端部が炉床の直径内に終りかつグラファ
イト層が炉壁の下まで続きそしてその上に先づグラファ
イトのライニングがあり第２にλ値が≧２０にｃａＩ／
ｍｈ℃の材料のライニングがあるならば、上述した本発
明の炉底構造についてより一層の改善が得られることが
分った。

この第２のライニング材料は又セミグラファイトであっ
てよい。

このような設計にすると、炉底は熱的により小さい炉底
と同じような挙動をしながら、一方で炉床に沿った冷却
が改善される結果として炉底と炉床ライニングの間の角
の部分の温度の変動がより少なくなる。

オランダ特許出願第７９．０１５１３号（ドイツ公開特
許Ｐ２８１９４１６に対応する）は炉底の最上層が炉床
ライニングの構造に接続している構造が示されている。

このような場合には炉底層と炉床ライニング層の間の熱
膨張を調整することが必要である。

本発明の好ましい構造においては炉底の最上層は炉床の
内径を越えて延びていないので、この最上層と中間層は
熱膨張の結果として炉床ライニングに対して上方に比較
的自由に動くことができる。

その結果上記のような膨張差を調整するための特別な考
慮を必要としない。

次に本発明の好ましい態様を非限定的な実施例について
図面を参照しながら説明する。

図面は本発明を具体化した溶鉱炉の炉底と下部側壁の一
部を示す垂直断面図である。

図面は溶鉱炉の炉床の針装置及び底板２を示す。

針装置を噴霧冷却する手段及び底板２を冷却する手段は
一般的に知られておりここに説明する必要がないので示
されていない。

炉床の側壁に設けられたタップ孔３の上部及び送風管４
の周り５は適当な種類の通常の耐火性ライニング構造に
なっている。

底板２上の耐火性炉底及び隣接する炉床ライニングにつ
いてより詳細に説明する。

第１に鋼板製の底板２に薄いグラファイト層６を設けて
底板とその上に設けられた底ライニングの最下層７との
間の良好な熱的接触を保証する。

最下層７はλ値が４〜５にｃａｌ／ｍ１１℃の通常の炭
素材料からなる。

この層の上にグラファイト層８があり、グラファイト層
８は炉床の側壁ライニング構造９及び１０に隣接してい
る。

この炉床の側壁ライニングは炉の外側にまでのびており
その外周部分は炉底の上の炉床側壁の下にある。

この外周部分は環状のグラファイト層９を有し、その上
にλ値が２０にｃａＩ／ｒｎｈ℃よりも大きいセミグラ
ファイトの環状層１１が設けられている。

この環状層１１は炉底から炉床側壁への移行部分にあり
、グラファイト層９は炉床の下方部分１０によって囲ま
れている。

環状グラファイト９の内側にλ値が１５にｃａｔ／ｍ１
１℃のセミグラファイトの中間層１２があり、この中間
層１２は高Ａｌ２Ｏ３含量の耐火れんが層１３で被覆さ
れている。

（この耐火れんが層のλ値は約２にｃａｔ／ｍｈ℃であ
る。

）いわゆる摩耗ライニング１４が示されているが層１３
は炉底の事実上の最上層である。

層１４は溶鉱炉がブローした後短時間に消失する。

層１２及び１３の外周端部は炉床壁の内径の内側にある
。

図面は寸法を正確に示すものではないが、グラファイト
層８の厚みは３つの層８，１２及び１３の合計厚みの４
５〜５０％である。

層１２の厚みは前記合計厚みの約２０％である。

炉底の各層の作用及び機能は前に詳しく説明した通りで
ある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明を具体化した溶鉱炉の底及び下部側壁の一
部を示す垂直断面図である。 ６：グラファイト薄層、７：最下層、８：グラファイト
層、９：環状グラファイト層、１１：環状セミグラファ
イト層、１２：セミグラファイト中間層、１３：耐火れ
んが層、１４：摩耗ライニング。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 炉底及び該炉底から上にのびる炉壁を有し、該炉底
   は複数の耐火材料の層を有し、該複数の層はグラファイ
   ト層８、該グラファイト層の上にありλ値（熱伝導率）
   がグラファイト層８の材料のそれよりも小さい材料から
   なる中間層１２、及び該中間層１２の上にありλ値が４
   にｃａＩ／ｍｈ℃よりも大きくなくかつ中間層の材料の
   それよりも小さい材料の第３の層１３からなる高炉にお
   いて、該中間層の材料のλ値が１２〜３０ Ｋｃａｌ／
   ｍ ｈ ℃の範囲であることを特徴とする高炉。 ２ 該中間層１２の材料が、炉の操業中に溶融金属が侵
   入した時のλ値が溶融金属が侵入しない時のλ値よりも
   実質的に増加しないような材料である特許請求の範囲第
   １項記載の高炉。 ３ 該中間層の材料のλ値が１２〜ｌ ７ Ｋｔ、ｄ／
   ｍｈ℃の範囲である特許請求の範囲第１又は第２項記載
   の高炉。 ４ 該第３の層１３の外周端部が、平面で見て、炉底か
   ら上にのびる炉壁の内面の直径方向内側にあり、かつグ
   ラファイト層８は該炉壁の下まで外側にのびて該グラフ
   ァイト層８の炉壁の下の外周領域が、その上に第１にグ
   ラファイトの環状層９を有し第２にλ値が２０ Ｋｃａ
   ｌ／ｍ ｈ ’Ｃよりも小さくない材料の環状層１１を
   有する特許請求の範囲第１〜３項のいずれかに記載の高
   炉。 ５ λ値が２０ Ｋｃａｌ／ｒｎ ｈ℃よりも小さくな
   い材料の該環状層１１がセミグラファイトである特許請
   求の範囲第４項記載の高炉。 ６ 該中間層の材料がセミグラファイトである特許請求
   の範囲第１〜５項のいずれかに記載の高炉。 ７ グラファイト層か、グラファイト層、中間層及び第
   ３の層の合計厚みの４５〜５０％の厚みを有し、かつ中
   間層が該合計厚みの約２０％の厚みを有する特許請求の
   範囲第１〜６項のいずれかに記載の高炉。