JP3023912B2 - 高炉用羽口 - Google Patents
高炉用羽口Info
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- JP3023912B2 JP3023912B2 JP1060187A JP6018789A JP3023912B2 JP 3023912 B2 JP3023912 B2 JP 3023912B2 JP 1060187 A JP1060187 A JP 1060187A JP 6018789 A JP6018789 A JP 6018789A JP 3023912 B2 JP3023912 B2 JP 3023912B2
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- Japan
- Prior art keywords
- tuyere
- blast furnace
- tip
- ceramic tube
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は高炉用羽口の改良に関し、さらに詳しくは
省エネルギー化，耐久性の向上及び羽口調節用などの多
目的に使用できる高炉用羽口に関するものである。
省エネルギー化，耐久性の向上及び羽口調節用などの多
目的に使用できる高炉用羽口に関するものである。
（従来の技術） 高炉の羽口は炉内に1100℃〜1300℃の高温で、かつ20
0〜230m/sの高速で熱風と重油や微粉炭などの燃料を吹
き込み燃焼させるものである。この羽口は従来より銅製
のものを用い、羽口材の保護のために強制水冷冷却機構
を備えた羽口が使用されているが、この過酷な使用条件
により短寿命に終っていると共に羽口材の保護のために
強制水冷冷却を行っているので熱損も非常に大きなもの
がある。このため最近では羽口の保護寿命延長対策，ま
た省エネルギー対策や高炉の操業上より羽口よりの吹込
み量の調節用などの諸対策として第３図のように水冷帯
2aを有する羽口1aの内側にＡ2O3系,A2O3−SiO2系ま
たはコーデライト系のセラミックス管3aを挿入し、モル
タルセット5aした羽口が使用されているが、その使用条
件が、 羽口内での燃料（重油，微粉炭）の燃焼によりガス
及び熱と、溶融灰分による化学的浸食度が高い。
0〜230m/sの高速で熱風と重油や微粉炭などの燃料を吹
き込み燃焼させるものである。この羽口は従来より銅製
のものを用い、羽口材の保護のために強制水冷冷却機構
を備えた羽口が使用されているが、この過酷な使用条件
により短寿命に終っていると共に羽口材の保護のために
強制水冷冷却を行っているので熱損も非常に大きなもの
がある。このため最近では羽口の保護寿命延長対策，ま
た省エネルギー対策や高炉の操業上より羽口よりの吹込
み量の調節用などの諸対策として第３図のように水冷帯
2aを有する羽口1aの内側にＡ2O3系,A2O3−SiO2系ま
たはコーデライト系のセラミックス管3aを挿入し、モル
タルセット5aした羽口が使用されているが、その使用条
件が、 羽口内での燃料（重油，微粉炭）の燃焼によりガス
及び熱と、溶融灰分による化学的浸食度が高い。
羽口内は1100℃〜1300℃の温度となり、かつ風速20
0〜230m/sのスピードで熱風及び重油，微粉炭などの燃
料が多量に吹込まれるので熱間における摩耗が非常に大
きい。
0〜230m/sのスピードで熱風及び重油，微粉炭などの燃
料が多量に吹込まれるので熱間における摩耗が非常に大
きい。
セラミックス管内部は高温にさらされるが裏面は水
冷されている銅製羽口と接触しているため、大きな温度
勾配を有している。
冷されている銅製羽口と接触しているため、大きな温度
勾配を有している。
また炉内の受ける影響としては （イ） 炉内焦（ショウ）点は理論上、2300℃ともいわ
れており、先端部は炉内よりの高温熱を受ける。
れており、先端部は炉内よりの高温熱を受ける。
（ロ） 鉄鉱石，石炭，コークスなどにより生ずるスラ
グとアルカリにより浸食浸透による組織の脆弱化と損
傷。
グとアルカリにより浸食浸透による組織の脆弱化と損
傷。
（ハ） COガスによるカーボン沈積及び組織への影響。
などなどの機械的，化学的，熱的及び熱変化に対する抵
抗性が高くなければならない状態下にある。
抗性が高くなければならない状態下にある。
（発明が解決しようとする問題点） 前述のように現在のセラミックス管はＡ2O3系,A2
O3−SiO2系，コーデライト系などの材質により製造し、
羽口の内即に挿入して使用に供していることにより、こ
れらの諸条件が満足させることができず、使用開始後、
数日で先端部に異状が起こり、熱風の乱流が徐々に始ま
り損傷が進み、羽口の冷却水の温度上昇となり、これに
伴ない吹込みが温度の低下，速度低下を引き起こすなど
不利益をもたらす。このため羽口の保護，省エネルギー
化などの効果を持続させ得ないのが現状であるため、こ
れらの諸条件を満たす耐久性の高い羽口が強く求められ
ている。
O3−SiO2系，コーデライト系などの材質により製造し、
羽口の内即に挿入して使用に供していることにより、こ
れらの諸条件が満足させることができず、使用開始後、
数日で先端部に異状が起こり、熱風の乱流が徐々に始ま
り損傷が進み、羽口の冷却水の温度上昇となり、これに
伴ない吹込みが温度の低下，速度低下を引き起こすなど
不利益をもたらす。このため羽口の保護，省エネルギー
化などの効果を持続させ得ないのが現状であるため、こ
れらの諸条件を満たす耐久性の高い羽口が強く求められ
ている。
（問題点を解決するための手段） このような現状に鑑み、本発明者はこれらの諸条件に
対する抵抗性の高い材質を求め、種々研究を重ねた結
果、SiC含有量が90％以上で気孔率３％〜17％の耐火材
が耐機械的摩耗性が高く、かつ熱の変化，耐熱性にも優
れ、化学的にも安定していることを見い出したが、SiC
成分を90％以上含有している素材であるため、熱伝導率
が15〜30Kcal/m,hr℃と高く断熱効果が従来材に比べ低
くなるため省エネルギー効果が小さくなるこのような欠
点傾向を改善するために挿入するセラミックス管の先端
部20mm〜100mm及び内層部をSiC含有量90％以上で気孔率
３％〜17％の材質で、先端部を除く外層部をＡ2O3−S
iO2を主体とする施工体で熱伝導率5Kcal/m,hr,℃以下の
不定形耐火物で構成することにより、従来高熱伝導性で
あるため、省エネルギー効果が低いとされ、不適当材質
とされていた成分，品質を限定した炭化珪素材を採用す
ることにより耐久性が高く、羽口の保護ができ、しかも
省エネルギー効果の高い羽口を見い出したものである。
対する抵抗性の高い材質を求め、種々研究を重ねた結
果、SiC含有量が90％以上で気孔率３％〜17％の耐火材
が耐機械的摩耗性が高く、かつ熱の変化，耐熱性にも優
れ、化学的にも安定していることを見い出したが、SiC
成分を90％以上含有している素材であるため、熱伝導率
が15〜30Kcal/m,hr℃と高く断熱効果が従来材に比べ低
くなるため省エネルギー効果が小さくなるこのような欠
点傾向を改善するために挿入するセラミックス管の先端
部20mm〜100mm及び内層部をSiC含有量90％以上で気孔率
３％〜17％の材質で、先端部を除く外層部をＡ2O3−S
iO2を主体とする施工体で熱伝導率5Kcal/m,hr,℃以下の
不定形耐火物で構成することにより、従来高熱伝導性で
あるため、省エネルギー効果が低いとされ、不適当材質
とされていた成分，品質を限定した炭化珪素材を採用す
ることにより耐久性が高く、羽口の保護ができ、しかも
省エネルギー効果の高い羽口を見い出したものである。
尚このＡ2O3−SiO2系施工体とSiC質セラミックリン
グ材との間に必要ならば緩衝材による層を設けても良
い。
グ材との間に必要ならば緩衝材による層を設けても良
い。
（限定理由） SiCの含有量90％以上について 第１図に示すごとくSiCの含有量が90％以下となる
と、急激にスラグとの反応性が高まり溶損量が大きくな
るためである。
と、急激にスラグとの反応性が高まり溶損量が大きくな
るためである。
※回転スラグ試験法 テスト条件1500℃430時間（６時間×５回の繰返しテ
スト） スラグ 石炭灰 気孔率３％〜17％について、 １） 気孔率が３％以内であると耐熱スポーリング性が
小さくなり、カケ亀裂の発生が多くなる。
スト） スラグ 石炭灰 気孔率３％〜17％について、 １） 気孔率が３％以内であると耐熱スポーリング性が
小さくなり、カケ亀裂の発生が多くなる。
２） 気候率が17％以上となると粒子間の結合性が悪く
なり、スラグの組織内への浸透による厚い質層の生成や
スラグ付着を生じ溶損も大きくなる。
なり、スラグの組織内への浸透による厚い質層の生成や
スラグ付着を生じ溶損も大きくなる。
外部材の不定形耐火物の熱伝導率。
5Kcal/m,hr,℃について、 熱効率をより有効とするためである。
炭化珪素材の先端部20mm〜100mm及び内層部につい
て、 先端部は羽口と接していないと、スラグなどの浸入が
あり、これを防ぐためと損傷状態と耐久性の点より最低
を20mmとする。また100mmまでとするのは、熱効率を高
めるためには、この高熱伝導性材料はより少い方が良い
ことより決めた。
て、 先端部は羽口と接していないと、スラグなどの浸入が
あり、これを防ぐためと損傷状態と耐久性の点より最低
を20mmとする。また100mmまでとするのは、熱効率を高
めるためには、この高熱伝導性材料はより少い方が良い
ことより決めた。
即ちこの発明は、第２図に示すように水冷帯２を有す
る羽口１内挿入のセラミックス管３の先端部20mm〜100m
m及び内層部をSiC含有量90％以上、気孔率３％〜17％の
材質で、先端部を除く外層部をＡ2O3−SiO2を主体と
する施工体で熱伝導率5Kcal/m,hr,℃以下の不定形耐火
物（Ａ2O3−SiO2系キャスタブル）４でモルタルセッ
ト５構成したものである。
る羽口１内挿入のセラミックス管３の先端部20mm〜100m
m及び内層部をSiC含有量90％以上、気孔率３％〜17％の
材質で、先端部を除く外層部をＡ2O3−SiO2を主体と
する施工体で熱伝導率5Kcal/m,hr,℃以下の不定形耐火
物（Ａ2O3−SiO2系キャスタブル）４でモルタルセッ
ト５構成したものである。
（発明の効果） 次にこの発明の効果を実施例を挙げて述べる。
（実施態様） 羽口管の先端部30mmと内層部8mmを炭化珪素質焼成材
で、先端部30mmを除く外層部をＡ2O3−SiO2系を主体
とするキャスタブルで流し込み、２層方式とする。なお
実施例に用いた原料の化学成分 値を表１に示す。
で、先端部30mmを除く外層部をＡ2O3−SiO2系を主体
とするキャスタブルで流し込み、２層方式とする。なお
実施例に用いた原料の化学成分 値を表１に示す。
以上の原料を用い、 （１） 先端部及び内層材としてSiC材で最大粒径1.4mm
と0.044mmの２材質の焼成材。
と0.044mmの２材質の焼成材。
（２） 外層（側）材としてシャモット質キャスタブル
を用いて本発明品を製造し、比較材はハイアルミナ材と
して合成ムライトと焼成アルミナを主体として焼成品を
造り比較する。
を用いて本発明品を製造し、比較材はハイアルミナ材と
して合成ムライトと焼成アルミナを主体として焼成品を
造り比較する。
その結果を表２に示す。
以上の実施に用いるための各材質の品質特性値の表２
にも示されている如く炭化珪素質材は非常に強度（熱
間，室温共）が高く、高熱伝導率性であり、耐熱スポー
リング性もスポーリング試験による弾性率の残存率にも
示されるように良好なる値を示す。
にも示されている如く炭化珪素質材は非常に強度（熱
間，室温共）が高く、高熱伝導率性であり、耐熱スポー
リング性もスポーリング試験による弾性率の残存率にも
示されるように良好なる値を示す。
また石炭灰による浸食試験においても非常に優れた特
性を有している。また外層部に用いるSiO2−Ａ2O3系
のキャスタブルは熱伝導率が1.59Kcal/m,hr,℃と低く、
断熱効果を充分期待できるものである。
性を有している。また外層部に用いるSiO2−Ａ2O3系
のキャスタブルは熱伝導率が1.59Kcal/m,hr,℃と低く、
断熱効果を充分期待できるものである。
次に実施態様を示して効果を述べる。
以上の各材による組合せにより本発明品，の２種
類と比較品を3800m3の高炉の羽口として用いた結果は
使用開始時はほぼ同等な効果をもたらしたが、比較品
は５日目より熱風の乱流が認められ、徐々に排水温度の
上昇をきたし、40日間の使用で熱的効果は認められなく
なった。しかし本発明品の２種共に初期の効果を持続
し、更に使用を続け、180日目に取りはずし、点検を行
う。その結果、先端部損傷が1.5mmと0.7mm,孔径拡大は
先端より60mmの所で1.7mmと0.7mmでカケ亀裂の発生も無
く、良好な結果を得た。なお再使用に当り比較品の水
冷羽口は修理を必要としたが、本発明品は全く修理の必
要もなく、大きな効果をおさめることができた。
類と比較品を3800m3の高炉の羽口として用いた結果は
使用開始時はほぼ同等な効果をもたらしたが、比較品
は５日目より熱風の乱流が認められ、徐々に排水温度の
上昇をきたし、40日間の使用で熱的効果は認められなく
なった。しかし本発明品の２種共に初期の効果を持続
し、更に使用を続け、180日目に取りはずし、点検を行
う。その結果、先端部損傷が1.5mmと0.7mm,孔径拡大は
先端より60mmの所で1.7mmと0.7mmでカケ亀裂の発生も無
く、良好な結果を得た。なお再使用に当り比較品の水
冷羽口は修理を必要としたが、本発明品は全く修理の必
要もなく、大きな効果をおさめることができた。
図面はこの発明高炉用羽口の実施例を示すものであっ
て、第１図は炭化珪素含有量とスラグ溶損量との関係を
示す図表、第２図はこの発明セット品の縦断面図、第３
図は従来のセラミックス管挿入羽口の縦断面図である。 1,1a……羽口、2,2a……水冷帯、３……SiCセラミック
ス管、3a……ハイアルミナ質セラミックス管、４……不
定形耐火材、5,5a……モルタルセット、６……セラミッ
クス管の先端部
て、第１図は炭化珪素含有量とスラグ溶損量との関係を
示す図表、第２図はこの発明セット品の縦断面図、第３
図は従来のセラミックス管挿入羽口の縦断面図である。 1,1a……羽口、2,2a……水冷帯、３……SiCセラミック
ス管、3a……ハイアルミナ質セラミックス管、４……不
定形耐火材、5,5a……モルタルセット、６……セラミッ
クス管の先端部
Claims (1)
- 【請求項１】高炉用羽口の内側にセラミックス管を挿入
して成る羽口において、セラミックス管の先端部20mm〜
100mm及び内層部をSiC含有量90％以上、気孔率３％〜17
％の材質で、先端部を除く外層部をＡ2O3−SiO2を主
体とする施工体で熱伝導率5Kcal/m,hr,℃以下の不定形
耐火物で構成したことを特徴とする高炉用羽口。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1060187A JP3023912B2 (ja) | 1989-03-13 | 1989-03-13 | 高炉用羽口 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1060187A JP3023912B2 (ja) | 1989-03-13 | 1989-03-13 | 高炉用羽口 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02240206A JPH02240206A (ja) | 1990-09-25 |
| JP3023912B2 true JP3023912B2 (ja) | 2000-03-21 |
Family
ID=13134909
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1060187A Expired - Lifetime JP3023912B2 (ja) | 1989-03-13 | 1989-03-13 | 高炉用羽口 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3023912B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5233808A (en) * | 1975-09-10 | 1977-03-15 | Nippon Steel Corp | Structural body for high temperature blast tuyeres |
-
1989
- 1989-03-13 JP JP1060187A patent/JP3023912B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02240206A (ja) | 1990-09-25 |
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