JP6428692B2 - Refractory structure - Google Patents
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Description
本発明は、耐火物構造に関する。 The present invention relates to a refractory structure.
従来、用途に応じて、様々な材質の耐火物が用いられている。
例えば、比較的低温でスラグなどによる侵食の無い用途にはＳｉＯ2質耐火物が、比較的高温の用途にはＡｌ2Ｏ3質耐火物が、高温でかつスラグによる侵食の激しい用途にはＭｇＯ質耐火物が、それぞれ用いられる。
Conventionally, refractories of various materials are used depending on the application.
For example, SiO 2 refractory is used for relatively low temperature and erosion by slag, Al 2 O 3 refractory is used for relatively high temperature, and MgO is used for high temperature and slag erosion. Quality refractories are used respectively.
従来、溶銑貯蔵炉、溶鋼鍋などの製鉄用の容器または設備が知られている。これら容器等の稼働面の温度は、通常、８００℃以上となる。なお、稼働面とは、これらの容器等の内部に内張りされた耐火物の表面であって、例えば、雰囲気ガス、焼成用原料、溶融金属、溶融スラグなどに曝される面である。 Conventionally, containers or facilities for iron making such as hot metal storage furnaces and molten steel pans are known. The operating surface temperature of these containers and the like is usually 800 ° C. or higher. The operating surface is a surface of a refractory lined inside these containers and the like, and is a surface exposed to, for example, atmospheric gas, firing raw material, molten metal, molten slag, and the like.
このような稼働面を構成する耐火物は、その部位ごとに要求される条件（スラグと接触するか否か、温度など）が異なる場合があり、その場合、部位ごとに異なる材質の耐火物が施工されることがある。 The refractory that constitutes such an operating surface may require different conditions (whether contact with slag, temperature, etc.) for each part. May be constructed.
ところが、本発明者は、材質が異なる耐火物どうしの熱膨張係数の差が大きい場合（具体的には、２×１０-6／Ｋ以上である場合）には、膨張が少ない耐火物を施工した部位に緩みが生じて、その耐火物が脱落したり倒壊したりすることがあることを明らかにした。 However, the present inventor constructs a refractory with less expansion when the difference in thermal expansion coefficient between refractories of different materials is large (specifically, when the difference is 2 × 10 −6 / K or more). It has been clarified that the refractory may fall off or collapse due to the loosening of the part.
例えば、熱膨張係数が１２×１０-6／ＫであるＭｇＯ質耐火物からなる耐火物構造の一部の部位に、熱膨張係数が７×１０-6／ＫであるＡｌ2Ｏ3質耐火物を施工した場合、８００℃では０．４％の寸法差が生じる。より詳細には、１ｍの長さで耐火物を施工した場合、ＭｇＯ質耐火物とＡｌ2Ｏ3質耐火物との間には４ｍｍの寸法差が生じ、Ａｌ2Ｏ3質耐火物の部位においては「迫り（せり）」が無くなり、耐火物の脱落または倒壊の危険が増す懸念がある。 For example, an Al 2 O 3 refractory having a thermal expansion coefficient of 7 × 10 −6 / K is applied to a part of a refractory structure made of MgO refractory having a thermal expansion coefficient of 12 × 10 −6 / K. When an object is constructed, a dimensional difference of 0.4% occurs at 800 ° C. More specifically, when a refractory is constructed with a length of 1 m, a dimensional difference of 4 mm occurs between the MgO refractory and the Al 2 O 3 refractory, and the site of the Al 2 O 3 refractory In, there is a concern that there will be no “squeeze” and the risk of dropping or collapsing the refractory increases.
こうした温度上昇に伴う耐火物どうしの寸法差の影響を緩和するためには、膨張量が大きい方の耐火物の膨張を吸収することが有効である。例えば、特許文献１〜４には、耐火物の膨張により生じる応力を低減しようとする技術が開示されている。 In order to mitigate the influence of the dimensional difference between the refractories accompanying the temperature rise, it is effective to absorb the expansion of the refractory having the larger expansion amount. For example, Patent Documents 1 to 4 disclose techniques for reducing stress generated by expansion of a refractory.
しかし、一般的には、耐火物は脆性材料であり、耐火物どうしを強固に接着することは困難である。このため、耐火物構造の安定は膨張により生じる応力、すなわち「迫り」によるところが大きい。したがって、特許文献１〜４に記載された技術のように、耐火物の膨張を吸収して応力を低減することは、「迫り」不足による耐火物構造の不安定化の一因となる場合がある。 However, in general, the refractory is a brittle material, and it is difficult to firmly bond the refractories. For this reason, the stability of the refractory structure is largely due to the stress caused by expansion, that is, the “closeness”. Therefore, as in the techniques described in Patent Literatures 1 to 4, absorbing the expansion of the refractory and reducing the stress may contribute to destabilization of the refractory structure due to the lack of “closeness”. is there.
本発明は、以上の点を鑑みてなされた発明であり、稼働面を構成する耐火物として熱膨張係数の差が大きい耐火物どうしを使用した場合にも、膨張差による寸法差に起因する脱落等を防止できる耐火物構造を提供することを目的とする。 The present invention is an invention made in view of the above points, and even when refractories having a large difference in thermal expansion coefficient are used as refractories constituting an operating surface, dropout due to a dimensional difference due to a difference in expansion occurs. It aims at providing the refractory structure which can prevent etc.
本発明者は、鋭意検討した結果、下記構成によって上記目的が達成されることを見出し、本発明を完成させた。すなわち、本発明は、以下の［１］〜［３］を提供する。
［１］稼働面の温度が８００℃以上となる容器または設備の耐火物構造であって、上記稼働面を構成する耐火物として、耐火物Ａと、上記耐火物Ａとは熱膨張係数が２×１０-6／Ｋ以上異なる耐火物Ｂとを用い、上記稼働面に、熱伝達係数が１００Ｗ／ｍ2Ｋ以下の保護層を設ける、耐火物構造。
［２］上記耐火物Ａが、ＺｒＯ2およびＳｉＯ2からなる群から選ばれる少なくとも１種を５０質量％以上含む耐火物であり、上記耐火物Ｂが、上記耐火物Ａとは異なる耐火物である、上記［１］に記載の耐火物構造。
［３］稼働面の温度が８００℃以上となる容器または設備の耐火物構造であって、上記稼働面を構成する耐火物として、ＺｒＯ2およびＳｉＯ2からなる群から選ばれる少なくとも１種を５０質量％以上含む耐火物Ａと、上記耐火物Ａとは異なる耐火物Ｂとを用い、上記稼働面に、熱伝達係数が１００Ｗ／ｍ2Ｋ以下の保護層を設ける、耐火物構造。
As a result of intensive studies, the present inventor has found that the above object can be achieved by the following configuration, and has completed the present invention. That is, the present invention provides the following [1] to [3].
[1] A refractory structure of a container or facility having an operating surface temperature of 800 ° C. or more, and the refractory A and the refractory A have a thermal expansion coefficient of 2 as the refractory constituting the operating surface. A refractory structure in which a protective layer having a heat transfer coefficient of 100 W / m 2 K or less is provided on the operating surface using a refractory B different from × 10 −6 / K or more.
[2] The refractory A is a refractory containing 50% by mass or more of at least one selected from the group consisting of ZrO 2 and SiO 2 , and the refractory B is a refractory different from the refractory A. The refractory structure according to [1] above.
[3] A refractory structure of a container or facility having an operating surface temperature of 800 ° C. or higher, and at least one selected from the group consisting of ZrO 2 and SiO 2 as the refractory constituting the operating surface is 50 A refractory structure in which a refractory A containing at least mass% and a refractory B different from the refractory A are provided with a protective layer having a heat transfer coefficient of 100 W / m 2 K or less on the operating surface.
本発明によれば、稼働面を構成する耐火物として熱膨張係数の差が大きい耐火物どうしを使用した場合にも、膨張差による寸法差に起因する脱落等を防止できる耐火物構造を提供することができる。 According to the present invention, there is provided a refractory structure capable of preventing dropout caused by a dimensional difference due to a difference in expansion even when refractories having a large difference in thermal expansion coefficient are used as refractories constituting an operating surface. be able to.
本発明の耐火物構造は、稼働面の温度が８００℃以上となる容器または設備の耐火物構造であって、上記稼働面を構成する耐火物として、耐火物Ａと、上記耐火物Ａとは熱膨張係数が２×１０-6／Ｋ以上異なる耐火物Ｂとを用い、上記稼働面に、熱伝達係数が１００Ｗ／ｍ2Ｋ以下の保護層を設ける、耐火物構造である。 The refractory structure of the present invention is a refractory structure of a container or facility in which the temperature of the operating surface is 800 ° C. or higher, and the refractory A and the refractory A are refractories constituting the operating surface. This is a refractory structure using a refractory B having a thermal expansion coefficient of 2 × 10 −6 / K or more and providing a protective layer having a heat transfer coefficient of 100 W / m 2 K or less on the operating surface.
本発明の耐火物構造は、製鉄用の容器または設備に適用される。これらの容器等は、その稼働面の温度（常用温度）が８００℃以上となる。このような容器等の具体例としては、溶銑鍋、溶銑貯蔵炉、トピードカー、転炉、溶鋼鍋などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。 The refractory structure of the present invention is applied to a steelmaking container or facility. These containers and the like have a working surface temperature (ordinary temperature) of 800 ° C. or higher. Specific examples of such a container include, but are not limited to, a hot metal ladle, a hot metal storage furnace, a topped car, a converter, a molten steel pan, and the like.
図１は、容器の一例を示す斜視図である。図１には、一例として、溶鋼鍋である容器１を示している。容器１は、鋼鉄製の構造物である鉄皮２を最外層として有する。容器１において、内張りされた耐火物（「ウェア耐火物」ともいう）４の表面は、図示しない溶融金属または溶融スラグ等に曝される稼働面５である。 FIG. 1 is a perspective view showing an example of a container. In FIG. 1, the container 1 which is a molten steel pan is shown as an example. The container 1 has an iron skin 2 that is a steel structure as an outermost layer. In the container 1, the surface of the lining refractory (also referred to as “wear refractory”) 4 is an operation surface 5 that is exposed to molten metal or molten slag (not shown).
図２は、容器の耐火物構造を稼働面側から見た概略図である。図３は、容器の耐火物構造を上方から見た概略断面図である。図３に示すように、容器１は、外側から順に、鉄皮２、パーマネント耐火物３およびウェア耐火物４を有する。パーマネント耐火物３は、ウェア耐火物４が損傷し抜け落ちたときでも内容物が漏洩しないよう、安全を確保するために施工される。図３では、ウェア耐火物４は２層で施工されており、最も内側のウェア耐火物４が稼働面５を構成している。 FIG. 2 is a schematic view of the refractory structure of the container as viewed from the operating surface side. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the refractory structure of the container as viewed from above. As shown in FIG. 3, the container 1 has an iron skin 2, a permanent refractory 3 and a wear refractory 4 in order from the outside. The permanent refractory 3 is constructed to ensure safety so that the contents do not leak even when the wear refractory 4 is damaged and falls off. In FIG. 3, the wear refractory 4 is constructed in two layers, and the innermost wear refractory 4 constitutes the operating surface 5.
そして、ウェア耐火物４として、耐火物Ａと、この耐火物Ａとは熱膨張係数が異なる耐火物Ｂとが用いられている。ここでは、容器１の内周方向に沿って施工された耐火物Ａの一部が、耐火物Ｂで置換されている。 And as the wear refractory 4, the refractory A and the refractory B having a different thermal expansion coefficient from the refractory A are used. Here, a part of the refractory A constructed along the inner circumferential direction of the container 1 is replaced with the refractory B.
本発明者が検討を行なった結果、耐火物Ａと耐火物Ｂとの熱膨張係数の差が２×１０-6／Ｋ未満であるときはウェア耐火物４の脱落等は発生しなかったが、耐火物Ａと耐火物Ｂとの熱膨張係数の差が２×１０-6／Ｋ以上であるときはウェア耐火物４の脱落等が発生する場合があった。
そこで、本発明者は、耐火物の弾性変形および塑性変形を利用し、適切な応力を保ちつつ寸法差に起因する脱落等を発生させないようにすることを検討した。
As a result of examination by the present inventor, when the difference in thermal expansion coefficient between the refractory A and the refractory B is less than 2 × 10 −6 / K, the wear refractory 4 is not dropped off. When the difference in thermal expansion coefficient between the refractory A and the refractory B is 2 × 10 −6 / K or more, the wear refractory 4 may sometimes fall off.
Therefore, the present inventor has studied to use the elastic deformation and plastic deformation of the refractory so as not to cause dropout due to the dimensional difference while maintaining an appropriate stress.
図４は、保護層を設けた容器の耐火物構造を稼働面側から見た概略図である。図５は、保護層を設けた容器の耐火物構造を上方から見た概略断面図である。
本発明者が検討した結果、図４および図５に示すように、熱膨張係数が小さい保護層６を稼働面５に設けることにより、稼働直後におけるウェア耐火物４の温度を低下させることでき、これにより、熱膨張係数の差による耐火物Ａと耐火物Ｂとの寸法差が低減され、脱落等を防止できることを明らかにした。
FIG. 4 is a schematic view of a refractory structure of a container provided with a protective layer as viewed from the working surface side. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the refractory structure of a container provided with a protective layer as viewed from above.
As a result of the study by the present inventors, as shown in FIGS. 4 and 5, the temperature of the wear refractory 4 immediately after operation can be lowered by providing the operation surface 5 with the protective layer 6 having a small thermal expansion coefficient. As a result, it has been clarified that the dimensional difference between the refractory A and the refractory B due to the difference in the thermal expansion coefficient is reduced, and the dropout can be prevented.
そして、保護層６が損耗するとウェア耐火物４の温度が上昇するが、それまでの昇温速度が緩やかなため、弾性変形とともにクリープ変形が生じ、「迫り」を確保するに足る応力を維持しつつ膨張量が大きい方の耐火物（耐火物Ａまたは耐火物Ｂ）が優先的にクリープし、耐火物Ａと耐火物Ｂとの間の寸法差が大幅に縮小され、脱落等が継続的に防止できる。 When the protective layer 6 is worn out, the temperature of the ware refractory 4 rises, but since the rate of temperature rise up to that point is slow, creep deformation occurs along with elastic deformation, maintaining a stress sufficient to ensure “closeness”. While the refractory having the larger expansion amount (refractory A or refractory B) preferentially creeps, the dimensional difference between the refractory A and the refractory B is greatly reduced, and the dropout, etc. continues. Can be prevented.
保護層６の熱伝達係数は小さいほど好ましいが、実際には必要な容量を確保するため等の理由から、保護層６の厚さに制約のあることが多い。
そこで、本発明者は、ウェア耐火物４の脱落等を防ぐために最低限必要な保護層６の厚さを知るため、熱伝達係数が異なる保護層６を用いて脱落等を防止する効果について検討を重ねた。その結果、保護層６の熱伝達係数が１００Ｗ／ｍ2Ｋ以下であれば、耐火物Ａと耐火物Ｂとの熱膨張係数の差が２×１０-6／Ｋ以上の場合であっても、脱落等を防止できることが明らかとなった。
The heat transfer coefficient of the protective layer 6 is preferably as small as possible, but in practice, the thickness of the protective layer 6 is often limited for reasons such as securing a necessary capacity.
Therefore, in order to know the minimum thickness of the protective layer 6 required to prevent the wear refractory 4 from falling off, the present inventor examined the effect of preventing the falling off using the protective layer 6 having a different heat transfer coefficient. Repeated. As a result, if the heat transfer coefficient of the protective layer 6 is 100 W / m 2 K or less, even if the difference in thermal expansion coefficient between the refractory A and the refractory B is 2 × 10 −6 / K or more. It has become clear that it is possible to prevent omissions.
保護層６としては、熱伝達係数が１００Ｗ／ｍ2Ｋ以下であれば、その材質等は特に限定されない。例えば、安価な高アルミナ質耐火物を用いることが一般的であるが、内容積を確保する必要性などにより、保護層６の厚さに制約がある場合には、例えば、熱伝導率が低い発泡質レンガ；さらに熱伝導率が低いナノポーラス断熱材；等も使用できる。 The material of the protective layer 6 is not particularly limited as long as the heat transfer coefficient is 100 W / m 2 K or less. For example, an inexpensive high-alumina refractory is generally used. However, when the thickness of the protective layer 6 is limited due to the necessity of securing the internal volume, for example, the thermal conductivity is low. Foam bricks; nanoporous insulation materials with lower thermal conductivity; and the like can also be used.
なお、特許文献２の［請求項１］には「熱膨張吸収材をコーティング」が記載されており、また、特許文献４の段落［０００８］には「マグネシア質のコーティング材」が記載されているが、これらのコーティングは、いずれも膜厚がミリメートルオーダーの薄膜であり、その熱伝達係数は非常に大きく、少なくとも１００Ｗ／ｍ2Ｋ以下ではない。 [Claim 1] of Patent Document 2 describes "Coating with Thermal Expansion Absorbing Material" and Paragraph [0008] of Patent Document 4 describes "Magnesian Coating Material". However, each of these coatings is a thin film having a thickness of the order of millimeters, and its heat transfer coefficient is very large, and is not at least 100 W / m 2 K or less.
こうして、本発明によれば、従来のモルタル、ダンボールまたは空隙等で膨張を吸収する手段に頼ることなく、耐火物の寸法差を低減でき、膨張が大きい方の耐火物の「迫り」を確保しつつ、膨張が小さい方の耐火物の脱落等を防止できる。 Thus, according to the present invention, the dimensional difference of the refractory can be reduced without relying on the conventional means of absorbing expansion with mortar, cardboard or voids, etc., and the `` restraint '' of the refractory with the larger expansion can be secured. However, it is possible to prevent the refractory having the smaller expansion from falling off.
ところで、ＺｒＯ2またはＳｉＯ2などは、８００℃前後の比較的低温で相転移を起こし膨張または収縮を示す。
このため、ウェア耐火物４として、ＺｒＯ2およびＳｉＯ2からなる群から選ばれる少なくとも１種を５０質量％以上含む耐火物（耐火物Ａ）と、この耐火物とは異なる耐火物（耐火物Ｂ）とを用いた場合にも、寸法差に起因する脱落等の問題が生じ得る。
したがって、このようなウェア耐火物４が構成する稼働面５に、本発明における保護層６を設けることで、同様に、脱落等を防止する効果が認められる。
By the way, ZrO 2 or SiO 2 causes expansion or contraction by causing a phase transition at a relatively low temperature of about 800 ° C.
For this reason, as the wear refractory 4, a refractory (refractory A) containing 50 mass% or more of at least one selected from the group consisting of ZrO 2 and SiO 2 and a refractory different from the refractory (refractory B) ) May also cause problems such as dropout due to dimensional differences.
Accordingly, by providing the protective layer 6 according to the present invention on the operating surface 5 formed by such a wear refractory 4, the effect of preventing dropout and the like can be recognized.
一般に、高温物を扱う容器または設備における外殻の温度は、鋼材の酸化や変形を抑制するため４００℃以下となるよう管理する。また、特殊な強制冷却を行なわない場合の外殻の熱伝達係数は２０〜４０Ｗ／ｍ2Ｋである。したがって、耐火物内の熱流束は最大で４０Ｗ／ｍ2Ｋ×（４００℃−２５℃）＝１５０００Ｗ／ｍ2と見積もられる。
このような環境で、稼働面に、熱伝達係数が１００Ｗ／ｍ2Ｋである保護層を設けると、稼働面の温度は最大で１５０００Ｗ／ｍ2÷１００Ｗ／ｍ2Ｋ＝１５０℃低下する。耐火物どうしの熱膨張係数の差が２×１０-6／Ｋであれば、膨張率の差が０．０３％縮小することとなる。
この条件で耐火物の脱落または倒壊を防止する効果は明らかであったが、容器または設備の容量に余裕があり、保護層の厚さを増す余地があるならば、保護層の熱伝達係数をより低くすることで、クリープのための時間をより長くできる。
In general, the temperature of the outer shell in a container or facility that handles high-temperature materials is managed to be 400 ° C. or lower in order to suppress oxidation and deformation of the steel material. Moreover, the heat transfer coefficient of the outer shell when not performing special forced cooling is 20 to 40 W / m 2 K. Therefore, the heat flux in the refractory at most 40W / m 2 K × (400 ℃ -25 ℃) = estimated at 15000W / m 2.
In this environment, the working surface, the heat transfer coefficient when a protective layer is 100W / m 2 K, the temperature of the working surface decreases up to 15000W / m 2 ÷ 100W / m 2 K = 150 ℃. If the difference in thermal expansion coefficient between refractories is 2 × 10 −6 / K, the difference in expansion coefficient is reduced by 0.03%.
The effect of preventing refractories from falling or collapsing under these conditions was obvious, but if there is room in the capacity of the container or equipment and there is room to increase the thickness of the protective layer, the heat transfer coefficient of the protective layer should be increased. Lowering it allows longer time for creep.
具体的には、保護層の熱伝達係数は、９０Ｗ／ｍ2Ｋ以下が好ましく、７５Ｗ／ｍ2Ｋ以下がより好ましく、６０Ｗ／ｍ2Ｋ以下がさらに好ましい。 Specifically, the heat transfer coefficient of the protective layer is preferably not more than 90W / m 2 K, more preferably not more than 75W / m 2 K, more preferably less 60W / m 2 K.
特に、ＺｒＯ2またはＳｉＯ2などの８００℃前後の比較的低温で相転移を起こし膨張または収縮を示す物質の含有量が高い耐火物を用いる場合は、保護層の熱伝達係数を１００Ｗ／ｍ2Ｋよりも大きく下げることが好ましく、より好ましくは、５０Ｗ／ｍ2Ｋ未満まで下げることで、脱落や倒壊に加えて圧縮応力による亀裂を抑制する効果によって、耐用がさらに向上する。 In particular, when a refractory material having a high content of a substance that causes expansion or contraction at a relatively low temperature of about 800 ° C. such as ZrO 2 or SiO 2 is used, the heat transfer coefficient of the protective layer is set to 100 W / m 2. It is preferable to lower significantly than K. More preferably, by lowering to less than 50 W / m 2 K, the durability is further improved by the effect of suppressing cracks due to compressive stress in addition to dropout and collapse.
なお、保護層の熱伝達係数の下限は特に限定されないが、例えば、３Ｗ／ｍ2Ｋ以上である。 In addition, although the minimum of the heat transfer coefficient of a protective layer is not specifically limited, For example, it is 3 W / m < 2 > K or more.
以下に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。ただし、本発明はこれらに限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples. However, the present invention is not limited to these.
＜実施例１＞
ウェア耐火物４としてマグネシア−クロム質耐火物（耐火物Ａ）を使用する溶銑貯蔵炉において、加熱用バーナの火炎に近い部位のみをアルミナ質耐火物（耐火物Ｂ）に替えて耐食性の向上を図った。
下記表１に示すように、マグネシア−クロム質耐火物（耐火物Ａ）の熱膨張係数は９．５×１０-6／Ｋであったが、アルミナ質耐火物（耐火物Ｂ）の熱膨張係数は７．２×１０-6／Ｋと低く、両者の差は２．３×１０-6／Ｋであった。このため、稼働開始直後に、アルミナ質耐火物（耐火物Ｂ）の部分が脱落する場合があった。
そこで、図４〜図５に示すように、稼働面５に保護層６を設けた。保護層６には、熱伝導率が３Ｗ／ｍＫのろう石質耐火物を用い、厚さは０．０６ｍとした。このときの保護層６の熱伝達係数は、３Ｗ／ｍＫ÷０．０６ｍ＝５０Ｗ／ｍ2Ｋであった。このような保護層６を設けた結果、アルミナ質耐火物（耐火物Ｂ）の脱落が防止された。
溶銑貯蔵炉の内容積を縮小すると、溶銑貯蔵能力が低下し操業能率を阻害するため、ウェア耐火物４（耐火物Ａおよび耐火物Ｂ）の合計の厚さを保護層６の厚さ０．０６ｍだけ減じた。保護層６は稼働開始後６日で消失したが、ウェア耐火物４は初期の厚さが０．０６ｍ短いにもかかわらず、改善前の１．５倍の寿命を達成した。
<Example 1>
In the hot metal storage furnace using magnesia-chromic refractory (refractory A) as the wear refractory 4, only the part close to the flame of the heating burner is replaced with alumina refractory (refractory B) to improve corrosion resistance planned.
As shown in Table 1 below, the thermal expansion coefficient of magnesia-chromic refractory (refractory A) was 9.5 × 10 −6 / K, but the thermal expansion of alumina refractory (refractory B). The coefficient was as low as 7.2 × 10 −6 / K, and the difference between the two was 2.3 × 10 −6 / K. For this reason, the part of the alumina refractory (refractory B) may fall off immediately after the start of operation.
Therefore, as shown in FIGS. 4 to 5, a protective layer 6 is provided on the working surface 5. For the protective layer 6, a waxy refractory having a thermal conductivity of 3 W / mK was used, and the thickness was 0.06 m. At this time, the heat transfer coefficient of the protective layer 6 was 3 W / mK ÷ 0.06 m = 50 W / m 2 K. As a result of providing such a protective layer 6, dropping of the alumina refractory (refractory B) was prevented.
When the internal volume of the hot metal storage furnace is reduced, the hot metal storage capacity is reduced and the operation efficiency is hindered. Therefore, the total thickness of the wear refractory 4 (refractory A and refractory B) is set to the thickness of the protective layer 6. Reduced by 06m. Although the protective layer 6 disappeared 6 days after the start of operation, the wear refractory 4 achieved a life of 1.5 times that before improvement, despite the initial thickness being 0.06 m shorter.
＜実施例２＞
実施例１と同じく、ウェア耐火物４としてマグネシア−クロム質耐火物（耐火物Ａ）を使用する溶銑貯蔵炉において、加熱用バーナの火炎に近い部位のみをアルミナ質耐火物（耐火物Ｂ）に替えて耐食性の向上を図った。
下記表１に示すように、マグネシア−クロム質耐火物（耐火物Ａ）およびアルミナ質耐火物（耐火物Ｂ）の熱膨張係数は、実施例１と同じであり、稼働開始直後に、アルミナ質耐火物（耐火物Ｂ）の部分が脱落する場合があった。
そこで、図４〜図５に示すように、稼働面５に保護層６を設けた。保護層６には、熱伝導率が２０Ｗ／ｍＫのアルミナ−炭化珪素−炭素質耐火物を用い、厚さは０．２３ｍとした。このときの保護層６の熱伝達係数は、２０Ｗ／ｍＫ÷０．２３ｍ＝８７Ｗ／ｍ2Ｋであった。このような保護層６を設けた結果、アルミナ質耐火物（耐火物Ｂ）の脱落が防止された。
なお、計画生産量が低位であり、溶銑貯蔵炉の内容積を縮小して溶銑貯蔵能力が低下しても操業が可能であったことから、実施例２では、ウェア耐火物４（耐火物Ａおよび耐火物Ｂ）の合計の厚さを変えずに、厚さ０．２３ｍの保護層６を稼働面５に設けた。保護層６は稼働開始後１２日で消失したが、ウェア耐火物４は、改善前の２．１倍の寿命を達成した。
<Example 2>
In the hot metal storage furnace using the magnesia-chromic refractory (refractory A) as the wear refractory 4 as in the first embodiment, only the portion close to the flame of the heating burner is used as the alumina refractory (refractory B). Instead, the corrosion resistance was improved.
As shown in Table 1 below, the thermal expansion coefficients of the magnesia-chromic refractory (refractory A) and the alumina refractory (refractory B) are the same as in Example 1, and immediately after the start of operation, the alumina The part of the refractory (refractory B) sometimes dropped off.
Therefore, as shown in FIGS. 4 to 5, a protective layer 6 is provided on the working surface 5. For the protective layer 6, an alumina-silicon carbide-carbonaceous refractory having a thermal conductivity of 20 W / mK was used, and the thickness was 0.23 m. At this time, the heat transfer coefficient of the protective layer 6 was 20 W / mK ÷ 0.23 m = 87 W / m 2 K. As a result of providing such a protective layer 6, dropping of the alumina refractory (refractory B) was prevented.
In addition, since the planned production amount was low and the operation was possible even when the hot metal storage capacity was reduced by reducing the internal volume of the hot metal storage furnace, in Example 2, the wear refractory 4 (refractory A The protective layer 6 having a thickness of 0.23 m was provided on the working surface 5 without changing the total thickness of the refractory B). Although the protective layer 6 disappeared 12 days after the start of operation, the wear refractory 4 achieved a lifespan 2.1 times that before improvement.
＜実施例３＞
ウェア耐火物４として、ジルコニア質耐火物（耐火物Ａ）を使用する溶鋼鍋において、撹拌ガスの吹き込み位置に近い部位のみをマグネシア−カーボン質耐火物（耐火物Ｂ）に替えて耐食性の向上を図った。
ジルコニア質耐火物（耐火物Ａ）は約９００℃で転移を起こし０．５％の線収縮を示すため、使用温度の１２００℃近傍における見掛けの熱膨張係数は２．５×１０-6／Ｋと低い。一方、下記表１に示すように、マグネシア−カーボン質耐火物（耐火物Ｂ）の熱膨張係数は１１×１０-6／Ｋと高く、両者の差は８．５×１０-6／Ｋであった。このため、稼働開始直後に、ジルコニア質耐火物（耐火物Ａ）の部分が割れて脱落する場合があった。
そこで、図４〜図５に示すように、稼働面５に保護層６を設けた。保護層６には、熱伝導率が２Ｗ／ｍＫのアルミナ質耐火物を用い、厚さは０．０６ｍとした。このときの保護層６の熱伝達係数は２Ｗ／ｍＫ÷０．０６ｍ＝３３Ｗ／ｍ2Ｋであった。このような保護層６を設けた結果、ジルコニア質耐火物（耐火物Ａ）の脱落が防止された。
溶鋼鍋の内容積を縮小すると、溶鋼ヒートサイズが低下し操業能率とコストが悪化するため、ウェア耐火物４（耐火物Ａおよび耐火物Ｂ）の合計の厚さを保護層６の厚さ０．０６ｍだけ減じた。保護層６は稼働開始後４日で消失したが、ウェア耐火物４は初期の厚さが０．０６ｍ短いにもかかわらず、改善前の１．２倍の寿命を達成した。
<Example 3>
In the molten steel pan that uses zirconia refractory (refractory A) as the wear refractory 4, only the part close to the stirring gas blowing position is replaced with magnesia-carbon refractory (refractory B) to improve corrosion resistance. planned.
Since the zirconia refractory (refractory A) undergoes a transition at about 900 ° C. and exhibits a linear shrinkage of 0.5%, the apparent thermal expansion coefficient near the use temperature of 1200 ° C. is 2.5 × 10 −6 / K. And low. On the other hand, as shown in Table 1 below, the thermal expansion coefficient of magnesia-carbon refractory (refractory B) is as high as 11 × 10 −6 / K, and the difference between the two is 8.5 × 10 −6 / K. there were. For this reason, the part of the zirconia refractory (refractory A) may break and drop off immediately after the start of operation.
Therefore, as shown in FIGS. 4 to 5, a protective layer 6 is provided on the working surface 5. For the protective layer 6, an alumina refractory having a thermal conductivity of 2 W / mK was used, and the thickness was 0.06 m. At this time, the heat transfer coefficient of the protective layer 6 was 2 W / mK ÷ 0.06 m = 33 W / m 2 K. As a result of providing such a protective layer 6, zirconia refractory (refractory A) was prevented from falling off.
When the internal volume of the molten steel pan is reduced, the molten steel heat size is reduced and the operation efficiency and cost are deteriorated. Therefore, the total thickness of the wear refractory 4 (refractory A and refractory B) is reduced to the thickness 0 of the protective layer 6. Reduced by .06m. Although the protective layer 6 disappeared 4 days after the start of operation, the wear refractory 4 achieved 1.2 times the life before improvement despite the initial thickness being 0.06 m shorter.
＜比較例１＞
保護層６の厚さを０．０６ｍから０．０２ｍに変更した以外は、実施例１と同様にして評価を行なった。このときの保護層６の熱伝達係数は、３Ｗ／ｍＫ÷０．０２ｍ＝１５０Ｗ／ｍ2Ｋであった。このような保護層６を設けた場合、稼働開始直後に、アルミナ質耐火物（耐火物Ｂ）の脱落が確認された。
<Comparative Example 1>
Evaluation was performed in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the protective layer 6 was changed from 0.06 m to 0.02 m. At this time, the heat transfer coefficient of the protective layer 6 was 3 W / mK ÷ 0.02 m = 150 W / m 2 K. When such a protective layer 6 was provided, dropping of the alumina refractory (refractory B) was confirmed immediately after the start of operation.
＜比較例２＞
保護層６の厚さを０．２３ｍから０．１９ｍに変更した以外は、実施利２と同様にして評価を行なった。このときの保護層６の熱伝達係数は、２０Ｗ／ｍＫ÷０．１９ｍ＝１０５Ｗ／ｍ2Ｋであった。このような保護層６を設けた結果、稼働開始直後に、アルミナ質耐火物（耐火物Ｂ）の脱落が確認された。
<Comparative Example 2>
Evaluation was carried out in the same manner as in Example 2 except that the thickness of the protective layer 6 was changed from 0.23 m to 0.19 m. At this time, the heat transfer coefficient of the protective layer 6 was 20 W / mK ÷ 0.19 m = 105 W / m 2 K. As a result of providing such a protective layer 6, it was confirmed that the alumina refractory (refractory B) dropped off immediately after the start of operation.
１：容器
２：鉄皮
３：パーマネント耐火物
４：耐火物（ウェア耐火物）
５：稼働面
６：保護層
1: Container 2: Iron skin 3: Permanent refractory 4: Refractory (wear refractory)
5: Working surface 6: Protective layer
Claims (3)
前記稼働面を構成する耐火物として、耐火物Ａと、前記耐火物Ａとは熱膨張係数が２×１０-6／Ｋ以上異なる耐火物Ｂとを用い、
前記稼働面に、熱伝達係数が１００Ｗ／ｍ2Ｋ以下の保護層を設ける、耐火物構造。 It is a refractory structure of a container or facility whose operating surface temperature is 800 ° C or higher,
As the refractory constituting the working surface, a refractory A and a refractory B having a thermal expansion coefficient different from that of the refractory A by 2 × 10 −6 / K or more are used.
A refractory structure in which a protective layer having a heat transfer coefficient of 100 W / m 2 K or less is provided on the operating surface.
前記稼働面を構成する耐火物として、ＺｒＯ2およびＳｉＯ2からなる群から選ばれる少なくとも１種を５０質量％以上含む耐火物Ａと、前記耐火物Ａとは異なる耐火物Ｂとを用い、
前記稼働面に、熱伝達係数が１００Ｗ／ｍ2Ｋ以下の保護層を設ける、耐火物構造。 It is a refractory structure of a container or facility whose operating surface temperature is 800 ° C or higher,
As the refractory constituting the working surface, using a refractory A containing 50% by mass or more of at least one selected from the group consisting of ZrO 2 and SiO 2 and a refractory B different from the refractory A,
A refractory structure in which a protective layer having a heat transfer coefficient of 100 W / m 2 K or less is provided on the operating surface.
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