专利名称：转炉颈缩部的炉衬的制作方法
技术领域：
本发明涉及转炉的炉衬，详细地说涉及冶炼钢水所用的转炉的炉衬砖、特别是炉口颈缩部的砌砖结构。
背景技术：
转炉是冶炼钢水时所用的冶金容器之一。其整体结构如图6所示，由以下部分构成用于投入原料、排出精炼所产生的炉渣的炉口1；保持钢水和炉渣、进行精炼的炉腹部2；炉底部3；在从直径大的上述炉腹部2到炉口1之间，将直径向上方渐渐地减小的颈缩部4。另外，该转炉5的外侧用钢壳6制成，与高温的钢水和炉渣接触的内部用耐火砖7等耐火材料作内衬(称为炉衬)而保护该部分。
但是，上述“颈缩部”4的炉衬，耐火砖7(以下，简称砖)如图4所示，通过将砖面水平地砌筑的“水平砌筑”，或者如图5所示，通过使砖面与水平方向倾斜地砌筑的“倾斜砌筑”来进行施工，这是一般的方法。另外，除此以外，在砌砖时，还有下述的采取了特殊对策的技术。
例如，提出了将砖面与颈缩部的钢壳面相垂直地砌筑起来的方案(参照专利文献1)。另外，公开了这样的技术，即，将金属配件装在颈缩部的砖上，通过将其相互钩住，防止该颈缩部的砖掉落下来的技术(参照专利文献2和3)。还公开了这样的技术，即，预先在砖上刻槽，在施工时使相邻的砖之间成为一体而可防止脱落下来的技术(参照专利文献4和5)。
根据迄今为止的经验，为了延长颈缩部4的寿命，与上述“水平砌筑相比”，“倾斜砌筑”的结构比较好。是因为钢水和炉渣等的侵蚀，一般是从炉腹部2向颈缩部4发展，如果是“水平砌筑”，则因施加在位于熔损部上方的砖上的朝下的力的作用，下方的砖容易折断的缘故。顺便说一下，若砖折断，其一部分脱落，则颈缩部全周的砖失去拱力会引起全部砖脱落的事故，对操作产生障碍。
而“倾斜砌筑”中，由于上述朝下的力产生分力而可减小，故与“水平砌筑”相比，具有减轻砖的折断的效果。为了最大地发挥这种效果，如上述专利文献1所揭示的那样，将砖面与炉壁面相垂直地进行砌筑比较好。
但是，该专利文献1所述的技术中，炉壁的倾斜度较大时，而筑炉中砖滑落下来，故存在着筑炉作业不能顺利地进行的问题。特别是最初使用转炉(开工)时，将焦炭装入炉内进行加热，使所施工的炉衬干燥后，使转炉成为倒置状态，将焦炭排出，但倾斜砌筑的颈缩部的砖往往脱落下来。作为防止颈缩部砖脱落的对策，如上述专利文献2和3所述，有将金属配件装在砖上的技术，但材料的成本提高。另外，如上述专利文献4和5所述，预先在颈缩部砖上刻槽而使其成为一体，由于这必须另外进行刻槽的作业，故存在着作业工时增加、且成本提高的问题。上述专利文献4和5所揭示的那样的槽，是在压力成形砖时所使用的模子上设与该槽对应的凹凸部分而制成的，其后，在对砖进行热处理时，容易从该槽的角部产生裂纹。因此，制造砖后，必须另外进行切槽加工。
鉴于这样的情况，本发明的目的在于提供一种转炉的炉衬，颈缩部的砖即使是“倾斜砌筑”，与现有技术相比，也可抑制砖的脱落，且施工时的作业性优良。
实开平3-67050号公报[专利文献2]特开平1-309915号公报[专利文献3]实开平5-37950号公报[专利文献4]特公昭58-32311号公报[专利文献5]特开平5-279719号公报发明内容发明者为了达到上述目的，反复进行锐意研究，本发明实现了该研究成果。
即，本发明是一种转炉颈缩部的炉衬，该炉衬是用倾斜砌筑法将耐火砖内衬在转炉颈缩部的钢壳上，避免高温的钢水和炉渣造成的熔损，该转炉颈缩部的炉衬的特征在于，在上述耐火砖的上表面和下表面设有向上凸起的折曲卡止部，使砌在上侧的耐火砖下表面的该卡止部和砌在下侧的耐火砖上表面的卡止部相互重合而构成。
另外，本发明将上述耐火砖的上表面和下表面相对于上述钢壳的面垂直地进行设置，或将上述向上凸起的折曲卡止部的高度设为5～20mm，或者将上述向上凸起的折曲卡止部的位置设成离耐火砖的钢壳侧端部为砖全长的1/15～1/3比较好。
根据本发明，通过新设置的向上凸起的折曲卡止部，上下相邻的砖彼此相互卡止，故即使炉腹部产生熔损，砖也不易脱落。另外，在砌砖时和成为倒置状态时也可防止砖的脱落。即，按照本发明可以廉价地提供这样的转炉的炉衬，即，颈缩部的砖即使是“倾斜砌筑”，也可比现有技术更能抑制砖的脱落，且施工时的作业性良好。
图1是表示本发明转炉颈缩部的整体图象的横断面图。
图2是表示本发明转炉颈缩部的详细情况的横断面图。
图3是表示具有本发明颈缩部和现有颈缩部的转炉的颈缩部寿命的图。
图4是表示现有的“水平砌筑法”的转炉颈缩部的横断面图。
图5是表示现有的“倾斜砌筑法”的转炉颈缩部的横断面图。
图6是表示一般的顶吹转炉的结构的横断面图。
图7是表示本发明的砖的尺寸、形状的一例的图，图7(a)是侧视图，图7(b)是俯视图。
具体实施例方式
以下，参照附图，对本发明的实施形式加以说明。
本发明的转炉颈缩部的炉衬的整体图象示于图1。如图1所示，该炉衬所用的砖7以倾斜砌筑的方式设在炉腹部2的水平砌筑的炉腹部砖8之上。其重要之处在于，不仅具有一般的砖那样的单纯平坦面，而且如图2中横断面所示，采用在一部分砖面的上表面设有凸状的折曲卡止部9的砖。即，设成使砌在上侧的砖下表面的该卡止部9a和砌在下侧的砖上表面的卡止部9b相互重合。这样，由于上下相邻的砖彼此相互卡止，故即使炉腹部砖8和颈缩部4的砖7的熔损发展到一定程度而失去支承下方的砖，上方的砖也不易脱落的缘故。另外，将卡止部9的上表面设成凸状，是因为如果上表面呈凹状，则将砖上下重合起来时容易滑落下来，在施加外力时，砖便都脱落下来了。
另外，若是这样的炉衬，在砌砖时，进入炉内的作业人员可以仅从前侧将砖7推向钢壳一侧，将要砌在上侧的砖的卡止部9a落在砌在下侧的砖的卡止部9b内进行施工，故不会使筑炉作业上的负荷增大。并且，砖的制造只要制作可以形成上述那样的形状的型箱即可，不需要别的特别的费用。还有，转炉用内衬砖砌在圆环状的钢壳上，故一般不是长方体，产生相邻的砖的相对的两个面不是平行的情况。在本发明中，将砖设成带有向上凸起的折曲部的多面体，在砌筑中不会产生任何问题。
但是，在与转炉不同的技术领域，例如热风炉等的内壁、特别是在其炉顶部，为了防止砖掉落下来，已使用具有卡止部的耐火砖。热风炉等所使用的耐火砖的有代表性的砖这样构成，即，在炉衬厚度方向中央附近具有上述卡止部(相当于图1中的9a)，卡止部的台阶的高度约25mm左右，另外，至台阶的倾斜部(相当于9c)相对于砖的水平面构成约30°左右的角度(相当于θ1)。但是，这种形状由于以下情况而难以用于转炉炉衬。
第一，热风炉等的耐火砖的损坏比较少，到更换为止的寿命一般是十年以上。另一方面，转炉的内壁由于常常受到钢液的侵蚀等，故其寿命最长为一年左右。而且，炉衬的侵蚀若达到上述卡止部，则卡止效果自然消失，故砖的脱落的危险性急剧增大。因此，像热风炉所用的那样，卡止部位于炉衬厚度方向中央部附近，则砖被侵蚀一半时，砖脱落的危险性急剧增大，产生砖更换频度增大的问题。
第二，热风炉的炉内温度为1200℃左右，但转炉的炉内温度最高超过1700℃，故转炉的环境与热风炉等相比，热负荷高。另外，转炉所用的MgO-C砖(镁碳砖)的导热系数也比热风炉等所用的硅砖的大，故在转炉炉衬的场合，存在着集中于该卡止部等变形部分上的力比热风炉的场合增大的问题。
为了解决上述第一个问题，要求尽量靠炉衬厚度方向的钢壳侧设卡止部，但另一方面，第二个问题是难以将卡止部设在砖的端部附近、或使卡止部突出得大些而提高卡止力。为了满足这种相反的必要条件，本发明者试验了各种形状和尺寸，结果发现，通过设成下述形状，可以克服上述问题，解决课题。
首先，在本发明中，关于砖的向上凸起的折曲卡止部的形状，只要是所谓“键”那样的形状，像台阶那样呈直角的台阶或倾斜的台阶，日本文字的平假名“ヘ”字状或罗马字“S”字状等，只要彼此有卡止的效果即可。但是，从兼顾卡止力和卡止部强度出发，像图2所示那样的圆滑的S字状最理想。另外，凸部9a最好不是角状，而设成曲面，设成角度比直角要大。这样，可以抑制因应力集中以弯曲的角(拐角)为起点的裂纹。
另外，倾斜部9c与砖的水平面构成的倾斜角(θ1)最好为约30°至小于90°，设成约45°～75°更好。即，如果角度过小，则卡止力不足，特别是垂直于炉壁面砌筑的倾斜砌筑时，该倾向大。另一方面，如果角度过大，则卡止部容易被损坏。
而且，在本发明中，将上表面的凸状折曲卡止部9的高度设成5～20mm为好。其理由是因为若小于5mm，则砖之间的卡止不稳定，即使较小的外力，也有可能引起砖脱落，若大于20mm，则卡止效果饱和，并且卡止部会变得脆弱的缘故。
还有，在本发明中，将上表面的凸状折曲卡止部9的位置设成离砖的钢壳侧端部为炉衬厚度方向的全长的1/15～1/3更加理想。若该卡止部的位置离砖的钢壳侧端部小于全长的1/15，则万一砖折损时，不能用残留部分的砖来保护钢壳的缘故，若大于1/3，则侵蚀快、或施加朝下的力时易于脱落的缘故。另外，为砖全长的1/15～1/10左右特别合适。上述那样的折曲卡止部由于形状简单，故制造砖时，通过在型箱上设与折曲卡止部对应的凹凸部，可以容易地形成。另外，虽然与砖的种类无关，但如上所述，最好采用镁碳系砖。关于砌砖7的倾斜角度(图1中的θ2)，只要相对于水平方向有一定程度的倾斜即可(例如，约10°)，最好为15°以上，砖面相对于钢壳面是垂直的最好。这是因为将施加在砖7上的朝下的力形成分力的效果大的缘故。
(实施例)制作图2所示的砖作为转炉的颈缩部用砖，将砖7以与钢壳相垂直的方式砌筑在转炉5的颈缩部4上(本发明例)，用该转炉进行了冶炼钢水的操作。另外，也用使用具有通常的平坦面的砖所砌筑的转炉进行了操作(比较例)。这些砖7的材质为MgO-C系(镁碳系)，是将MgO和C的混合粉末流入各自的型箱进行成形，使其干燥而制作的所谓“不烧性”砖。另外，本发明的砖的尺寸如图7所示，设成高度150mm×长度(炉衬厚度方向)810mm×宽度75mm，在上下表面上分别设有向上凸起的折曲卡止部9。该向上凸起的折曲卡止部9在离钢壳侧端部75mm的位置上，设有图2所示的倾斜的台阶，将该台阶的高度设为15mm。另外，颈缩部4以外的转炉5的各部分用通常的砌砖法进行砌筑。至台阶的倾斜部9c的倾斜角(θ1参考图2)为60°。另外，作为上述颈缩部砖的施工方法，比较例1是用现有技术的“水平砌筑法”(θ2＝0°)，比较例2是用倾斜角(θ2)为12°的“倾斜砌筑法”，本发明例是使砖面垂直于钢壳面的“倾斜砌筑法”。用现有的平坦的砖，难以设成大于上述的倾斜角。另外，与钢壳面(炉壁面)相垂直地进行倾斜砌筑时，砖与水平面的倾斜角(θ2参考图1)约为30°。另外，本发明中，虽然与转炉颈缩部的钢壳相垂直[θ3＝90°(参照图1)]地砌筑效果最大，但确认，即使θ3(参照图1)为95°～105°，也有效果(参照图3)。在操作时，以普通碳素钢为首的各种钢种冶炼了很多炉，但使比较例和本发明例平均起来几乎为同样的钢种(成分)。
用转炉颈缩部的寿命指数(以水平砌筑的寿命作为基准)对这些转炉的操作结果进行评价，示于图3。由图3清楚地知道，采用本发明，可将转炉颈缩部的寿命提高到现有技术的2倍左右。这是因为采用现有技术的水平砌筑法或倾斜砌筑法，砖的消耗是裂纹和熔损的复合消耗，但通过与钢壳相垂直地进行砌筑，作用于颈缩部砖上的力被分散，可以抑制砖的裂纹产生的缘故。另外，对本发明的转炉炉衬进行砌筑时，与现有技术的砌筑相比，筑炉作业的工时数也不增加，并且，砖的成本，由于只制作新的型箱，故砖的制造成本不上升。
权利要求
1.一种转炉颈缩部的炉衬，用倾斜砌筑法将耐火砖内衬砌在转炉颈缩部的钢壳上，避免由高温钢水和炉渣而造成的熔损，其特征在于，在上述耐火砖的上表面和下表面设有向上凸起的折曲卡止部，使砌在上侧的耐火砖下表面的该卡止部和砌在下侧的耐火砖上表面的卡止部相互重合而构成。
2.根据权利要求1所述的转炉颈缩部的炉衬，其特征在于，上述耐火砖的上表面和下表面相对于上述钢壳的面垂直。
3.根据权利要求1或2所述的转炉颈缩部的炉衬，其特征在于，上述向上凸起的折曲卡止部的高度为5～20mm。
4.根据权利要求1～3任一项所述的转炉颈缩部的炉衬，其特征在于，上述向上凸起的折曲卡止部的位置是在离耐火砖的钢壳侧端部为该砖全长的1/15～1/3处。
5.一种镁碳耐火砖，是以MgO和C作为主要成分的大致长方体的砖，在离该砖的长度方向的端部为全长的1/15～1/3的位置的砖之上下表面上具有向上凸起的折曲卡止部。
全文摘要
本发明的目的在于提供一种转炉的炉衬，颈缩部的砖即使是“倾斜砌筑”，与现有技术相比，也可抑制砖的脱落，并且施工时的作业性优良。该转炉颈缩部的炉衬是将耐火砖通过倾斜砌筑而内衬在转炉颈缩部的钢壳上，避免由高温的钢水和炉渣造成的熔损，在该炉衬上，在上述耐火砖的上表面和下表面设有向上凸起的折曲卡止部，使砌在上侧的耐火砖下表面的该卡止部和砌在下侧的耐火砖上表面的卡止部相互重合。
文档编号C21C5/44GK1545563SQ0380081
公开日2004年11月10日 申请日期2003年2月6日 优先权日2002年2月7日
发明者高桥岳彦, 馆野重穗, 桑山道弘, 弘, 穗 申请人:杰富意钢铁株式会社