JPS61217517A - 転炉内壁の補修方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、転炉内壁の補修方法および装置、特に出鋼直
後に炉内に残留する溶融スラグを吸引して炉内壁に吹付
けることによる転炉内壁の補修方法および装置に関する
。

（従来の技術） 転炉は操業の継続とともに炉内の耐火物煉瓦のＦＭ傷が
進行し、定期的に稼働を休止して煉瓦の交換を行うが、
転炉操業能率を向上さセるには転炉寿命（煉瓦の寿命）
をできるだけ延ばして煉瓦交換を少なくする必要がある
。

この目的で従来より実施されているのは、転炉吹ＩＩＩ
にドロマイト、マグネシアなどのＭｇＯ含有成分を多く
添加して生成スラグ成分が炉内壁の耐火物と類似するよ
うにスラグ成分調整を行い、耐火物の溶損を抑える方法
であり、これにより転炉寿命の飛曜的な延長が達成され
、大きな効果を上げている（例、特公昭４２−１２３２
７号、同４８−８６９１号および５８−９１２３号参照
）。

しかし、かかるスラグ成分調整によっても、転炉内の苛
酷な操業条件のために炉内壁耐火物の局部的な損耗は避
けられず、したがって、転炉の一層の延命化を図るには
、転炉操業中または操業の合間に煉瓦の損耗部分を補修
し、あるいは炉内壁に保護層を形成して煉瓦を保護する
のが有効と考えられ、これまでにも各種の方法が提案さ
れている。これらの方法は、大別するとスラグコーティ
ング法と吹付法とに分かれる。

スラグコーティング法： 出鋼後に転炉内にスラグを残し、これにＭｇＯ含有成分
を添加してＭｇＯが富化されたスラグ組成に調整した後
、炉体を揺動させて該スラグを炉内壁面にコーティング
する方法である（例、特公昭５６−１２２９３号参照）
。これは、内壁の耐火物成分のうち特にＭｇＯの吹錬中
の溶出が激しいことから、ＭｇＯ濃度を高めた保護層を
炉内表面に形成して内壁の溶損を抑えること自衛したも
のである。しかし、このスラグコーティング法では、転
炉の揺動方向への保護層の形成は十分に可能であるが、
転炉揺動の支点であるトラニオン側への保護層の形成が
行えず、このトラニオン側で炉内の損耗が特に大きいこ
とから、この方法による転炉延命効果は小さかった。

かかるスラグコーティング法の欠点を補うべく、特公昭
５６−１２２９３号に記載の方法では吹錬末期に軽焼ド
ロマイトの投入によるスブラソシェを利用してトラニオ
ン側へのスラグコーティングを図っている。また、特開
昭５７−１６１１１号には、転炉揺動によるスラグコー
ティング時に炉底羽口から気流を吹込み、スラグを飛散
させてトラニオン側へも保護層を付着させることが提案
されている。しかし、これらの方法はいずれも局所的な
損耗部への付着量を制御することができず、また特に後
者では炉壁への付着性にも疑問がある。

吹付補修法： 吹付補修法には、耐火物の粉末を吹付ける方式と、スラ
グを吹付ける方式とがある。

耐火物吹付法では、不定形耐火物の微粉末を湿式または
乾式で炉内壁の損耗部分に吹付けて付着させる方法であ
り、この方法では不定形耐火物の炉壁への付着力の確保
が問題となる。炉壁への付着力を得るために、湿式法で
は微粉状の耐火物からなる補修材に水分や結合剤を添加
してスラリーに近い状態とし、出鋼後の転炉内壁に吹付
けるのが普通であるが、水分の存在により吹付個所近傍
が急冷され、熱劣化による耐火物のスポーリングが起こ
る上、形成された補修材層の耐用性も十分でない。

乾式吹付法は、補修材を溶融もしくは半溶融状態で吹付
けて炉壁に付着させる方法であり、たとえば特公昭５７
−５６６６８号には火炎溶射吹付法が、特開昭５２−１
１０２０３号には補修材に重油を混合して吹付け、壁面
の保有熱により重油を着火させ耐火物を焼結させる方法
が、また特開昭５７−１６６４８９号には火炎噴射によ
る予熱溶射を通常の補ｆホ材湿式吹付けと併用する方法
がそれぞれ記載されている。

しかし、これらはいずれも使用する補修材、すなわち耐
火物材料が高価である上、吹付装置と吹付作業にも費用
がかかるので、補修効果に比べて費用が高くなる欠点が
あった。

特開昭５２−５２８１３号には、転炉吹錬中に炉内スラ
グが発泡化して壁面に押しつけられ盛り上がる現象を利
用し、操業中にランスに添って炉芯に装入した吹付ノズ
ルからドロマイトなどの補修材を吹付け、前記発泡スラ
グを介して補修材を付着させる方法が開示されている。

これは、補修材をスラグと反応させて粘着性を高め、火
炎を用いずに炉壁に容易に付着させること意図した方法
であるが、操業中の吹付ではランス構造が複雑となり、
また操業中の炉内の高温および高速気流による影響も大
で、逆に煉瓦の侵食が起こる恐れも出てくる。

転炉内壁の補修を安価に行うために、出鋼中または出鋼
後に転炉内の溶融スラグを炉壁に吹付けることにより、
新品購入した補修材を用いずに吹付補修するスラグ吹付
法も提案されている。

たとえば、実開昭５７−４８２５０号には、ランスをス
ラグ中に浸漬してスラグを吹上げ、炉壁に付着させる炉
壁補修装置が開示されているが、この装置による吹付で
は、炉底からの気流吹込によるスラグ飛散を利用した前
述の特開昭５７−１６１１１号の方法と大差なく、やは
りスラグ付着量制御や炉壁への付着性に問題が残る。

また、特開昭５３−１０６６０６号には、転炉内スラグ
を炉壁の補修面に吹付けて付着させることが提案されて
いる。この吹付に用いる具体的装置は開示されていない
が、キャリアガスによるサイフオン、エジェクター効果
を利用してスラグを吸引し、炉壁面に吹付けることが記
載されている。しかし、この方法では、溶融スラグが吸
引中にキャリアガスにより冷却、凝固され、凝固状態で
炉内壁面に吹付けられることになるので、炉壁へのスラ
グの付着性に疑問がある。

（発明が解決しようとする問題点） 以上に説明したように、これまでに提案された方法には
それぞれ問題があり、実操業において現在実施されてい
るのは、従来からのスラグ成分調整のほかは、コストが
かかるが不定形耐火物の吹付補修法だけである。コスト
的には好ましいスラグ吹付法は、前述のように炉壁への
付着性の問題などから未だ実現には至っていない。

本発明は、炉壁保護効果を有する安価な転炉内スラグを
炉壁損耗部に高速度で吹付けて付着させることにより、
炉内壁に確実に保護層を形成させることのできるスラグ
吹付方式による転炉内壁の補修方法および装置を提供す
ることを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） 上述した各種の転炉内壁補修方法のうち、特開昭５３−
１０６６０６号に記載のような転炉内のスラグの吹付を
利用した方法が、トラニオン側も含む任意の部位の局部
的な損耗個所の補修が可能ある上、コスト面でも有利で
あるので、最も有望な方法であると考えられる。

本発明者らは、先に特願昭５９−１６４６２９号におい
て、高速気流をエジェクター駆動源として、溶融スラグ
を吸引し、粒状で排出するエジェクター式の吸引排滓装
置を提案した。この装置により、上記特開昭５３−１０
６６０６号に記載の方法にしたがって、出鋼直後の転炉
内に残留する溶融スラグを吸引し、転炉壁面に粒状で吹
付けてみたが、吸引時には溶融状であったスラグもエジ
ェクター源の高速気流（常温窒素ガス使用）にぶつかっ
て凝固したためか、壁面に当たっても付着せず、はとん
どすべ゛て落下してしまった。温度を測定したところ、
吸引部の雰囲気は約８００〜１０００℃あるのに対し、
スラグ粒吐出側の装置先端部の温度は５００〜７００℃
まで低下しており、スラグは吐出の時点で凝固している
ことが十分に想像された。

この温度低下を解決すべく検討した結果、前記吸引装置
において、エジェクター駆動用の高速気流噴出ノズルに
代えて高速バーナを組み込み、燃焼させたところ、バー
ナから噴出気流が高速であればスラグの吸引、粒状化は
十分に達成され、しかも燃焼炎によりスラグ粒の冷却が
抑えられて、スラグ粒を溶融ないし半溶融状態で炉壁に
付着させることができるとの知見を得た。

ここに、本発明は、駆動気流噴出用ノズルとして高速バ
ーナを組み込んだエジェクター式吸引装置を使用して、
前記バーナの燃焼を維持しながら転炉内溶融スラグを吸
引し、前記バーナの火炎により吸引スラグの冷却を防止
しつつ炉内耐火壁面に前記吸引スラグを吹付けて付着さ
せることを特徴とする、転炉内壁の補修方法である。

本発明は、その別の特徴によると、一端閉鎖管からなる
吐出管、この吐出管の閉鎖端面を貫通して軸方向に管内
に装入された、燃料ガス供給源および酸素含有ガス供給
源に接続されている高速バーナ、ならびに前記吐出管か
ら連通分岐した吸引管からなるエジェクター式吸引機に
より構成される、転炉内溶融スラグの吸引吹付により転
炉内壁を補修する転炉内壁補修装置である。

（作用） 以下、本発明を添付図面を参照しながら詳述する。

第１図は、本発明に係る転炉内壁補修装置の１例を示す
略式断面図である。この装置の構造は、本発明者らが先
に出願した特願昭５９−１６４６２９号に記載の装置と
ほぼ同様である。

簡単に説明すると、本発明に係る転炉内壁補修装置１は
、内部を高速駆動気体流が流れる一端閉鎖管からなる吐
出管２、この吐出管から連通・分岐した吸引管３、およ
び吐出管２の閉鎖端面を貫通して吐出管内に挿入された
高速バーナ４から構成される比較的簡単な構造のエジェ
クター式吸引機からな°る。吐出管および吸引管は適当
な口径の鋼管から製作できる。高速バーナ４は、通常の
ノズル型バーナと同様に、それぞれ燃料ガス供給源およ
び酸素含有ガス供給源に接続されている二重管構造のも
のでよく、バーナの先端は吸引管の延長上の範囲内に達
しているのが好ましい。

高速バーナ４からエジェクター駆動源として高速気流（
すなわち、燃料ガスと酸素含有ガス）を噴出させると、
吐出管２の内部に高速気体流が生じ、この気体流は吸引
管３内の空気を巻込んで吐出管の開口出口から噴出する
。この吸引管内空気の巻込みにより吸引管内に上昇気流
、すなわち吸引力が発生する。

かかる構成のエジェクター式吸引機を使用して、この吸
引機の高速バーナ４から燃料ガスおよび酸素含有ガスを
吸引に十分な高速度で噴出させながら吸引管３の先端部
を溶融スラグ５に近づけると、上記の吸引管内に生じた
吸引力によって溶融スラグが吸引され、吸引スラグは溶
融液滴状で吸引管内を上昇する。液滴状の溶融スラグは
吐出管２内に入ると、高速バーナ４から噴出する高速気
流にぶつかり、溶融スラグの持つ顕熱（吐出管到達時点
で１３００℃程度）により燃料ガスが着火し、バーナの
燃焼が始まる。吐出管内に入ったスラグ滴は、バーナか
らの火炎により冷却・凝固が防止されつつ、吐出管内で
バーナから噴出する高速気流により吹飛ばされ吐出管の
吹出し口から溶融ないし半溶融の粒状で噴射され、転炉
壁面６に衝突して壁面に付着し、保護Ｉ′ｉｉ７を形成
する。

高速バーナ４から噴出させる燃料ガスは、ＬＰＧ、ＬＮ
Ｇなどより供給されるプロパンガス、天然ガスなどの通
常の可燃性ガスでよく、たとえばプロパンの着火温度は
約４３０℃であり、吸引管内を上昇してきたスラグ滴の
顕熱で十分に着火するので、バーナの着火手段を特に設
ける必要はない。

一方、バーナ４から燃料ガスと共に高速度で噴出させる
燃焼維持用の酸素含有ガスは、空気あるいは純酸素のい
ずれでもよい。ただし、エジェクター効果によるスラグ
の吸引を行うには、吐出管内の高速気流はマツハ０．５
以上、好ましくはマツハ０．５〜１．５程度とする必要
があり、このような高い気流速度になると、バーナ火炎
の維持が圧縮空気ではやや困難になる。一方、純酸素ガ
スを使用すると、燃焼速度が高く、火炎の温度も高くな
り、そのためスラグの壁面への付着率も高くなることか
ら、本発明の目的にとっては純酸素の使用が好ましい、
ただし、圧縮空気を酸素含有ガスとして使用すると、火
炎の長さが非常に長くなるので、吐出管吹出し口から炉
壁までの距離が長い場合には圧縮空気も利用できる。

吐出管内に上記のような高速気流を保持するために、燃
料ガスおよび酸素含有ガスは適当な加圧状態でバーナか
ら噴出させ、また各ガスの噴出量は燃焼を適正に維持し
、かつエジェクター効果によるスラグ吸引を確保するの
に十分な流速を得るように調整する。一般に溶融スラグ
を吸引するには、スラグ表面で５ｍ／ｓｅｃ程度の吸引
気流が必要である。吐出管内の気流速度は、吐出管およ
びバーナの口径、各ガスの圧力などの因子により変動す
るので、ガスの噴出流量もこれらの条件に応じて調整す
ればよい。

第２図に、本発明による転炉内壁補修方法の実施状況の
例を示す。転炉吹錬後、転炉８を転勤させて出鋼口９か
ら溶鋼を出鋼させた後、転炉を図示のように出鋼口を上
にして横転させる。１ｏは転勤支点のトラニオンである
。一方、本発明に係る補修装置１の吐出管および／また
は吸引管は支持アーム１１により旋回、傾動、伸縮自在
に支持され（図示例では吐出管を支持）、支持アーム自
体も吹付台車１２に旋回、伸縮自在に取付けられている
。

横転させた転炉の炉芯開口から支持アームに支持された
補修装置を炉内に入れ、吸引管下端を炉内溶融スラグ近
づけ、バーナからの燃料ガスと酸素含有ガスの噴出を開
始すると、溶融スラグが吸引されて転炉内壁に吹付けら
れる。吐出管内の気流速度が上記のようにマツハ０．５
〜１．５程度であると、スラグ面と吸引管下端との距離
を２０〜８０ｍ程度とした時に溶融スラグを好都合に吸
引することができる。一方、吐出管の吹出し口とスラグ
が吹付けられる転炉壁面との距離は２〜５ｍ程度が適当
である。図示のような支持アームを設ければ、補修装置
１の位置および方向を目的の損耗部の補修に通した任意
の位置および方向に制御することができ、また位置・方
向制御とガスの開閉および流量制御を遠隔操作で行うこ
とができる。そのため、かかる支持アームの制御と転炉
の転勤位置の制御とを併用することにより、転炉内の全
ての部位を局所的に補修することができ、もちろん転炉
内壁全面に保護層を形成することもできる。なお、スラ
グ面と吸引管下端の距離を変化させずに吹付方向を変え
るために、吐出管と吸引管をを適当な角度可変式ジヨイ
ントにより連結して吸引管を垂直に維持したまま吐出管
の角度を変えることができるようにしてもよい。

また、従来のスラグコーティング法と同様に、吹付補修
前にスラグ成分をたとえばＭｇＯ含有補修材の添加によ
り保護機能の高い組成に調整してもよい。

スラグ成分の調整は、粉末状の補修材を吸引途中の溶融
スラグに添加することによっても実施できる。たとえば
ドロマイトなどの補修材粉末の添加は、粉体添加管を第
１図の吸引管３の管壁を貫通して設けるか、あるいは高
速バーナ４のすぐ下側にバーナとほぼ平行に設け、この
粉体添加管からキャリアガスに同伴させて吸引管もしく
は吐出管内に噴射させることにより実施できる。ただし
、かかる粉体の添加によりスラグ温度が低下するので、
過大な量の粉体添加は避けるのが好ましい。

（実施例） 第１図に示すエジェクター式吸引機よりなる補修装置を
使用して、本発明の方法により転炉内壁の補修を実施し
た。

使用した吸引機は、吐出管および吸引管の外径がいずれ
も１００　ｔｍであり、長さは吐出管６００＋＋ｗ、吸
引管５００ｍｍであった。高速バーナは先端ノズル部分
の径が１６ｍであり、第１図に示すような二重管構造の
ものを吐出管の中心に軸方向に挿入して吸引機を構成し
た。

燃料ガスとして■、ＰＣから供給された圧力０．８ｋｇ
／−のプロパンガスをバーナの内管から流量０゜４Ｎｒ
ｒｒ／−４ｎで、またバーナの外周管からは圧力５ｋｇ
／ｄの純酸素ガスを２．０Ｎｒｒｒ／ｗｉｎの流量で噴
出させながら、この吸引機を出鋼直後の転炉内に挿入し
て炉内溶融スラグに近づけた。吸引管下端とスラグ面の
距離は略５００とした。この条件でスラグの吸引・吹付
試験を行った結果、スラグの吸引とともにガスが着火し
、火炎はほぼ吐出管内で始まり、吐出管より約２〜５ｍ
の長さにまで達した。

吸引スラグを約３ｍｊ！すれた転炉壁面に吹付けたとこ
ろ、この壁面に溶融スラグの付着が見られた。

目視で確認した結果では、スラグ付着率は８０％以上で
あった。

比較のために、高速バーナから５　ｋｇ／−の圧力の窒
素ガスのみを流量２．５Ｎ／、／＋ｉｎで噴出させて同
条件でスラグの吸引・吹付実験を行ったところ、３ｍ１
ｉｌれた壁面へのスラグ付着率は１０〜２０％であった
。

さらに、純酸素ガスに変えて同圧力の圧縮空気により燃
料ガスとの総流量を２．４Ｎｒｒｆ／ｓｉｎとして燃焼
を維持しつつ吸引・吹付を行った。圧縮空気の場合、火
炎は吐出管先端から約５００　ｍ離れた点より始まり、
その長さは５ｍ以上も延びた。３ｍ離れた壁面へのスラ
グの付着率は３０〜５０％程度であった。

以上の実験の結果、燃焼維持用の酸素含有ガスとしては
酸素ガスを用いる方が、燃焼炎を小さく、炎の温度を高
くできるので、スラグの冷却防止効果が大きく、スラグ
粒を少なくとも半溶融状態に保持できるので、スラグ付
着量が多くなることが判明した。ただし、耐火壁面まで
距離がある場合など、場合によっては圧縮空気でもある
程度の補修効果が得られることがわかった。

（発明の効果） 以上に説明したように、本発明の転炉内壁補修方法およ
び装置により次に列挙するような効果が得られる。

■転炉内の溶融スラグを補修材に利用し、装置も比較的
簡単な構造であるので、低コストで補修できる。

■トラニオン側も含む任意の転炉内壁面位置に確実に補
修材吹付を行うことができる。

■水を使用しないので、補修に伴う転炉内壁の温度低下
がほとんどなく、熱劣化による炉壁耐火物のスポーリン
グ等の問題が起こりにくい。

■吸引途中の溶融スラグに粉末状補修材を添加するか、
吸引開始前の溶融スラグに補修材を添加することにより
、スラグ成分を容易に調整でき、それにより一層強力な
保護層を形成することができる。

■吹付けに伴う熱量により炉壁温度低下が防止でき、補
修に要する時間を充分とれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の転炉内壁補修装置の１例を示す略式
断面図、および 第２図は、本発明の方法の実施状況を示す一部破断斜視
図である。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）駆動気流噴出用ノズルとして高速バーナを組み込
   んだエジェクター式吸引装置を使用して、前記バーナの
   燃焼を維持しながら転炉内溶融スラグを吸引し、前記バ
   ーナの火炎により吸引スラグの冷却を防止しつつ炉内耐
   火壁面に前記吸引スラグを吹付けて付着させることを特
   徴とする、転炉内壁の補修方法。
2. （２）前記高速バーナに供給する酸素含有ガスが純酸素
   であることをさらに特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の方法。
3. （３）吸引途中の前記溶融スラグに粉末状補修材を添加
   するか、吸引開始前の前記溶融スラグに補修材を添加す
   ることにより、スラグ成分を調整することをさらに特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の方法。
4. （４）一端閉鎖管からなる吐出管、この吐出管の閉鎖端
   面を貫通して軸方向に管内に装入された、燃料ガス供給
   源および酸素含有ガス供給源に接続されている高速バー
   ナ、ならびに前記吐出管から連通分岐した吸引管からな
   るエジェクター式吸引機により構成される、転炉内溶融
   スラグの吸引吹付により転炉内壁を補修する転炉内壁補
   修装置。
5. （５）前記吐出管および／または前記吸引管を旋回、傾
   動、伸縮自在に支持する可動支持アームをさらに備えて
   いることを特徴とする、特許請求の範囲第４項記載の転
   炉内壁補修装置。