轉爐頸縮部的爐襯的製作方法

2023-10-19 06:22:47

專利名稱：轉爐頸縮部的爐襯的製作方法
技術領域：
本發明涉及轉爐的爐襯，詳細地說涉及冶煉鋼水所用的轉爐的爐襯磚、特別是爐口頸縮部的砌磚結構。
背景技術：
轉爐是冶煉鋼水時所用的冶金容器之一。其整體結構如圖6所示，由以下部分構成用於投入原料、排出精煉所產生的爐渣的爐口1；保持鋼水和爐渣、進行精煉的爐腹部2；爐底部3；在從直徑大的上述爐腹部2到爐口1之間，將直徑向上方漸漸地減小的頸縮部4。另外，該轉爐5的外側用鋼殼6製成，與高溫的鋼水和爐渣接觸的內部用耐火磚7等耐火材料作內襯(稱為爐襯)而保護該部分。
但是，上述「頸縮部」4的爐襯，耐火磚7(以下，簡稱磚)如圖4所示，通過將磚面水平地砌築的「水平砌築」，或者如圖5所示，通過使磚面與水平方向傾斜地砌築的「傾斜砌築」來進行施工，這是一般的方法。另外，除此以外，在砌磚時，還有下述的採取了特殊對策的技術。
例如，提出了將磚面與頸縮部的鋼殼面相垂直地砌築起來的方案(參照專利文獻1)。另外，公開了這樣的技術，即，將金屬配件裝在頸縮部的磚上，通過將其相互鉤住，防止該頸縮部的磚掉落下來的技術(參照專利文獻2和3)。還公開了這樣的技術，即，預先在磚上刻槽，在施工時使相鄰的磚之間成為一體而可防止脫落下來的技術(參照專利文獻4和5)。
根據迄今為止的經驗，為了延長頸縮部4的壽命，與上述「水平砌築相比」，「傾斜砌築」的結構比較好。是因為鋼水和爐渣等的侵蝕，一般是從爐腹部2向頸縮部4發展，如果是「水平砌築」，則因施加在位於熔損部上方的磚上的朝下的力的作用，下方的磚容易折斷的緣故。順便說一下，若磚折斷，其一部分脫落，則頸縮部全周的磚失去拱力會引起全部磚脫落的事故，對操作產生障礙。
而「傾斜砌築」中，由於上述朝下的力產生分力而可減小，故與「水平砌築」相比，具有減輕磚的折斷的效果。為了最大地發揮這種效果，如上述專利文獻1所揭示的那樣，將磚面與爐壁面相垂直地進行砌築比較好。
但是，該專利文獻1所述的技術中，爐壁的傾斜度較大時，而築爐中磚滑落下來，故存在著築爐作業不能順利地進行的問題。特別是最初使用轉爐(開工)時，將焦炭裝入爐內進行加熱，使所施工的爐襯乾燥後，使轉爐成為倒置狀態，將焦炭排出，但傾斜砌築的頸縮部的磚往往脫落下來。作為防止頸縮部磚脫落的對策，如上述專利文獻2和3所述，有將金屬配件裝在磚上的技術，但材料的成本提高。另外，如上述專利文獻4和5所述，預先在頸縮部磚上刻槽而使其成為一體，由於這必須另外進行刻槽的作業，故存在著作業工時增加、且成本提高的問題。上述專利文獻4和5所揭示的那樣的槽，是在壓力成形磚時所使用的模子上設與該槽對應的凹凸部分而製成的，其後，在對磚進行熱處理時，容易從該槽的角部產生裂紋。因此，製造磚後，必須另外進行切槽加工。
鑑於這樣的情況，本發明的目的在於提供一種轉爐的爐襯，頸縮部的磚即使是「傾斜砌築」，與現有技術相比，也可抑制磚的脫落，且施工時的作業性優良。
實開平3-67050號公報[專利文獻2]特開平1-309915號公報[專利文獻3]實開平5-37950號公報[專利文獻4]特公昭58-32311號公報[專利文獻5]特開平5-279719號公報發明內容發明者為了達到上述目的，反覆進行銳意研究，本發明實現了該研究成果。
即，本發明是一種轉爐頸縮部的爐襯，該爐襯是用傾斜砌築法將耐火磚內襯在轉爐頸縮部的鋼殼上，避免高溫的鋼水和爐渣造成的熔損，該轉爐頸縮部的爐襯的特徵在於，在上述耐火磚的上表面和下表面設有向上凸起的折曲卡止部，使砌在上側的耐火磚下表面的該卡止部和砌在下側的耐火磚上表面的卡止部相互重合而構成。
另外，本發明將上述耐火磚的上表面和下表面相對於上述鋼殼的面垂直地進行設置，或將上述向上凸起的折曲卡止部的高度設為5～20mm，或者將上述向上凸起的折曲卡止部的位置設成離耐火磚的鋼殼側端部為磚全長的1/15～1/3比較好。
根據本發明，通過新設置的向上凸起的折曲卡止部，上下相鄰的磚彼此相互卡止，故即使爐腹部產生熔損，磚也不易脫落。另外，在砌磚時和成為倒置狀態時也可防止磚的脫落。即，按照本發明可以廉價地提供這樣的轉爐的爐襯，即，頸縮部的磚即使是「傾斜砌築」，也可比現有技術更能抑制磚的脫落，且施工時的作業性良好。


圖1是表示本發明轉爐頸縮部的整體圖象的橫斷面圖。
圖2是表示本發明轉爐頸縮部的詳細情況的橫斷面圖。
圖3是表示具有本發明頸縮部和現有頸縮部的轉爐的頸縮部壽命的圖。
圖4是表示現有的「水平砌築法」的轉爐頸縮部的橫斷面圖。
圖5是表示現有的「傾斜砌築法」的轉爐頸縮部的橫斷面圖。
圖6是表示一般的頂吹轉爐的結構的橫斷面圖。
圖7是表示本發明的磚的尺寸、形狀的一例的圖，圖7(a)是側視圖，圖7(b)是俯視圖。
具體實施例方式
以下，參照附圖，對本發明的實施形式加以說明。
本發明的轉爐頸縮部的爐襯的整體圖象示於圖1。如圖1所示，該爐襯所用的磚7以傾斜砌築的方式設在爐腹部2的水平砌築的爐腹部磚8之上。其重要之處在於，不僅具有一般的磚那樣的單純平坦面，而且如圖2中橫斷面所示，採用在一部分磚面的上表面設有凸狀的折曲卡止部9的磚。即，設成使砌在上側的磚下表面的該卡止部9a和砌在下側的磚上表面的卡止部9b相互重合。這樣，由於上下相鄰的磚彼此相互卡止，故即使爐腹部磚8和頸縮部4的磚7的熔損發展到一定程度而失去支承下方的磚，上方的磚也不易脫落的緣故。另外，將卡止部9的上表面設成凸狀，是因為如果上表面呈凹狀，則將磚上下重合起來時容易滑落下來，在施加外力時，磚便都脫落下來了。
另外，若是這樣的爐襯，在砌磚時，進入爐內的作業人員可以僅從前側將磚7推向鋼殼一側，將要砌在上側的磚的卡止部9a落在砌在下側的磚的卡止部9b內進行施工，故不會使築爐作業上的負荷增大。並且，磚的製造只要製作可以形成上述那樣的形狀的型箱即可，不需要別的特別的費用。還有，轉爐用內襯磚砌在圓環狀的鋼殼上，故一般不是長方體，產生相鄰的磚的相對的兩個面不是平行的情況。在本發明中，將磚設成帶有向上凸起的折曲部的多面體，在砌築中不會產生任何問題。
但是，在與轉爐不同的技術領域，例如熱風爐等的內壁、特別是在其爐頂部，為了防止磚掉落下來，已使用具有卡止部的耐火磚。熱風爐等所使用的耐火磚的有代表性的磚這樣構成，即，在爐襯厚度方向中央附近具有上述卡止部(相當於圖1中的9a)，卡止部的臺階的高度約25mm左右，另外，至臺階的傾斜部(相當於9c)相對於磚的水平面構成約30°左右的角度(相當於θ1)。但是，這種形狀由於以下情況而難以用於轉爐爐襯。
第一，熱風爐等的耐火磚的損壞比較少，到更換為止的壽命一般是十年以上。另一方面，轉爐的內壁由於常常受到鋼液的侵蝕等，故其壽命最長為一年左右。而且，爐襯的侵蝕若達到上述卡止部，則卡止效果自然消失，故磚的脫落的危險性急劇增大。因此，像熱風爐所用的那樣，卡止部位於爐襯厚度方向中央部附近，則磚被侵蝕一半時，磚脫落的危險性急劇增大，產生磚更換頻度增大的問題。
第二，熱風爐的爐內溫度為1200℃左右，但轉爐的爐內溫度最高超過1700℃，故轉爐的環境與熱風爐等相比，熱負荷高。另外，轉爐所用的MgO-C磚(鎂碳磚)的導熱係數也比熱風爐等所用的矽磚的大，故在轉爐爐襯的場合，存在著集中於該卡止部等變形部分上的力比熱風爐的場合增大的問題。
為了解決上述第一個問題，要求儘量靠爐襯厚度方向的鋼殼側設卡止部，但另一方面，第二個問題是難以將卡止部設在磚的端部附近、或使卡止部突出得大些而提高卡止力。為了滿足這種相反的必要條件，本發明者試驗了各種形狀和尺寸，結果發現，通過設成下述形狀，可以克服上述問題，解決課題。
首先，在本發明中，關於磚的向上凸起的折曲卡止部的形狀，只要是所謂「鍵」那樣的形狀，像臺階那樣呈直角的臺階或傾斜的臺階，日本文字的平假名「ヘ」字狀或羅馬字「S」字狀等，只要彼此有卡止的效果即可。但是，從兼顧卡止力和卡止部強度出發，像圖2所示那樣的圓滑的S字狀最理想。另外，凸部9a最好不是角狀，而設成曲面，設成角度比直角要大。這樣，可以抑制因應力集中以彎曲的角(拐角)為起點的裂紋。
另外，傾斜部9c與磚的水平面構成的傾斜角(θ1)最好為約30°至小於90°，設成約45°～75°更好。即，如果角度過小，則卡止力不足，特別是垂直於爐壁面砌築的傾斜砌築時，該傾向大。另一方面，如果角度過大，則卡止部容易被損壞。
而且，在本發明中，將上表面的凸狀折曲卡止部9的高度設成5～20mm為好。其理由是因為若小於5mm，則磚之間的卡止不穩定，即使較小的外力，也有可能引起磚脫落，若大於20mm，則卡止效果飽和，並且卡止部會變得脆弱的緣故。
還有，在本發明中，將上表面的凸狀折曲卡止部9的位置設成離磚的鋼殼側端部為爐襯厚度方向的全長的1/15～1/3更加理想。若該卡止部的位置離磚的鋼殼側端部小於全長的1/15，則萬一磚折損時，不能用殘留部分的磚來保護鋼殼的緣故，若大於1/3，則侵蝕快、或施加朝下的力時易於脫落的緣故。另外，為磚全長的1/15～1/10左右特別合適。上述那樣的折曲卡止部由於形狀簡單，故製造磚時，通過在型箱上設與折曲卡止部對應的凹凸部，可以容易地形成。另外，雖然與磚的種類無關，但如上所述，最好採用鎂碳系磚。關於砌磚7的傾斜角度(圖1中的θ2)，只要相對於水平方向有一定程度的傾斜即可(例如，約10°)，最好為15°以上，磚面相對於鋼殼面是垂直的最好。這是因為將施加在磚7上的朝下的力形成分力的效果大的緣故。
(實施例)製作圖2所示的磚作為轉爐的頸縮部用磚，將磚7以與鋼殼相垂直的方式砌築在轉爐5的頸縮部4上(本發明例)，用該轉爐進行了冶煉鋼水的操作。另外，也用使用具有通常的平坦面的磚所砌築的轉爐進行了操作(比較例)。這些磚7的材質為MgO-C系(鎂碳系)，是將MgO和C的混合粉末流入各自的型箱進行成形，使其乾燥而製作的所謂「不燒性」磚。另外，本發明的磚的尺寸如圖7所示，設成高度150mm×長度(爐襯厚度方向)810mm×寬度75mm，在上下表面上分別設有向上凸起的折曲卡止部9。該向上凸起的折曲卡止部9在離鋼殼側端部75mm的位置上，設有圖2所示的傾斜的臺階，將該臺階的高度設為15mm。另外，頸縮部4以外的轉爐5的各部分用通常的砌磚法進行砌築。至臺階的傾斜部9c的傾斜角(θ1參考圖2)為60°。另外，作為上述頸縮部磚的施工方法，比較例1是用現有技術的「水平砌築法」(θ2＝0°)，比較例2是用傾斜角(θ2)為12°的「傾斜砌築法」，本發明例是使磚面垂直於鋼殼面的「傾斜砌築法」。用現有的平坦的磚，難以設成大於上述的傾斜角。另外，與鋼殼面(爐壁面)相垂直地進行傾斜砌築時，磚與水平面的傾斜角(θ2參考圖1)約為30°。另外，本發明中，雖然與轉爐頸縮部的鋼殼相垂直[θ3＝90°(參照圖1)]地砌築效果最大，但確認，即使θ3(參照圖1)為95°～105°，也有效果(參照圖3)。在操作時，以普通碳素鋼為首的各種鋼種冶煉了很多爐，但使比較例和本發明例平均起來幾乎為同樣的鋼種(成分)。
用轉爐頸縮部的壽命指數(以水平砌築的壽命作為基準)對這些轉爐的操作結果進行評價，示於圖3。由圖3清楚地知道，採用本發明，可將轉爐頸縮部的壽命提高到現有技術的2倍左右。這是因為採用現有技術的水平砌築法或傾斜砌築法，磚的消耗是裂紋和熔損的複合消耗，但通過與鋼殼相垂直地進行砌築，作用於頸縮部磚上的力被分散，可以抑制磚的裂紋產生的緣故。另外，對本發明的轉爐爐襯進行砌築時，與現有技術的砌築相比，築爐作業的工時數也不增加，並且，磚的成本，由於只製作新的型箱，故磚的製造成本不上升。
權利要求
1.一種轉爐頸縮部的爐襯，用傾斜砌築法將耐火磚內襯砌在轉爐頸縮部的鋼殼上，避免由高溫鋼水和爐渣而造成的熔損，其特徵在於，在上述耐火磚的上表面和下表面設有向上凸起的折曲卡止部，使砌在上側的耐火磚下表面的該卡止部和砌在下側的耐火磚上表面的卡止部相互重合而構成。
2.根據權利要求1所述的轉爐頸縮部的爐襯，其特徵在於，上述耐火磚的上表面和下表面相對於上述鋼殼的面垂直。
3.根據權利要求1或2所述的轉爐頸縮部的爐襯，其特徵在於，上述向上凸起的折曲卡止部的高度為5～20mm。
4.根據權利要求1～3任一項所述的轉爐頸縮部的爐襯，其特徵在於，上述向上凸起的折曲卡止部的位置是在離耐火磚的鋼殼側端部為該磚全長的1/15～1/3處。
5.一種鎂碳耐火磚，是以MgO和C作為主要成分的大致長方體的磚，在離該磚的長度方向的端部為全長的1/15～1/3的位置的磚之上下表面上具有向上凸起的折曲卡止部。
全文摘要
本發明的目的在於提供一種轉爐的爐襯，頸縮部的磚即使是「傾斜砌築」，與現有技術相比，也可抑制磚的脫落，並且施工時的作業性優良。該轉爐頸縮部的爐襯是將耐火磚通過傾斜砌築而內襯在轉爐頸縮部的鋼殼上，避免由高溫的鋼水和爐渣造成的熔損，在該爐襯上，在上述耐火磚的上表面和下表面設有向上凸起的折曲卡止部，使砌在上側的耐火磚下表面的該卡止部和砌在下側的耐火磚上表面的卡止部相互重合。
文檔編號C21C5/44GK1545563SQ0380081
公開日2004年11月10日 申請日期2003年2月6日 優先權日2002年2月7日
發明者高橋嶽彥, 館野重穗, 桑山道弘, 弘, 穗 申請人:傑富意鋼鐵株式會社