JP7802608B2 - Refractory structure of ladle and operation method using ladle with said refractory structure - Google Patents
Refractory structure of ladle and operation method using ladle with said refractory structureInfo
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Description
本発明は、取鍋の内側に施工されている耐火物の構造及び、その取鍋を用いた操業方法に関する。 The present invention relates to the structure of refractory materials installed inside a ladle and an operating method using such a ladle.
周知の如く、鉄鋼業では、溶鋼を搬送する容器として取鍋が使用されている。その取鍋では、溶鋼が装入され、その溶鋼から不純物を除いたり、溶鋼に合金を添加するなどの二次精錬の処理が行われている。二次精錬の主な処理方法としては、例えば、ＲＨ、ＬＦ、ＣＡＳ等が挙げられる。このような二次精錬を終えた溶鋼は、取鍋により搬送されて、連続鋳造工程、または、造塊工程に供される。 As is well known, in the steel industry, ladles are used as containers for transporting molten steel. Molten steel is charged into these ladles, where it undergoes secondary refining processes such as removing impurities and adding alloys to the molten steel. Primary refining methods include RH, LF, and CAS. After completing this secondary refining, the molten steel is transported by ladle and sent to the continuous casting process or ingot-making process.
溶鋼が装入される取鍋の内壁面（炉壁）には、溶鋼を保持するために耐火物が施工されている。その耐火物は、装入された溶鋼の高温に耐えられるものであり、取鍋の鉄皮側（外側）から順に、パーマネント耐火物、ウェア耐火物で構成されている。
このような耐火物の構造に関する技術としては、例えば、特許文献１、２などに開示されているものがある。
The inner wall surface (furnace wall) of the ladle into which molten steel is charged is lined with refractories to hold the molten steel in place. The refractories are designed to withstand the high temperatures of the molten steel charged, and are composed of permanent refractories and wear refractories, in that order from the steel shell side (outside) of the ladle.
Techniques relating to the structure of such refractories are disclosed in, for example, Patent Documents 1 and 2.
特許文献１は、溶融金属容器において、ウェア耐火物層の解体に伴って健全なパーマネント耐火物層が解体されることを防ぐことで、耐火物の補修に掛かるコストを抑えることを目的としている。
具体的には、溶融金属容器１００は、鉄皮１と、該鉄皮１の内側に形成される２層のパーマネント耐火物層３０，５０と、パーマネント耐火物層５０の内側に形成されるウェア耐火物層７０と、を有する。鉄皮１は、溶融金属容器１００の外殻となる。パーマネント耐火物層３０，５０のうち、鉄皮側のパーマネント耐火物層３０を形成する耐火物３同士を接合するモルタルＡ２は、ウェア耐火物層７０側のパーマネント耐火物層５０を形成する耐火物５同士を接合するモルタルＢ４よりも、接合力が大きいものとされている。
Patent Document 1 aims to reduce the cost of refractory repair in a molten metal vessel by preventing the dismantling of a sound permanent refractory layer when a wear refractory layer is dismantled.
Specifically, the molten metal vessel 100 has a shell 1, two permanent refractory layers 30, 50 formed on the inside of the shell 1, and a wear refractory layer 70 formed on the inside of the permanent refractory layer 50. The shell 1 forms the outer shell of the molten metal vessel 100. Of the permanent refractory layers 30, 50, mortar A2 that bonds the refractory materials 3 that form the permanent refractory layer 30 on the shell side has a stronger bonding strength than mortar B4 that bonds the refractory materials 5 that form the permanent refractory layer 50 on the wear refractory layer 70 side.
特許文献２は、取鍋等の溶鋼容器の内面にスラグが付着するビルドアップを防止することを目的としている。具体的には、取鍋１の内面の溶鋼ライン部６をドロマイト質の耐火物で内張りする。耐火物は、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｃおよび不可避不純物からなることが開示されている。 Patent Document 2 aims to prevent slag buildup, which occurs when slag adheres to the inner surface of a molten steel vessel such as a ladle. Specifically, the molten steel line 6 on the inner surface of the ladle 1 is lined with a dolomite refractory material. It discloses that the refractory material is composed of CaO, MgO, C, and inevitable impurities.
さて、取鍋の内側壁に施工された耐火物は、多数回に亘って溶鋼の装入と出湯を繰り返すうちに、損傷を受けて徐々に損耗が進行する。この耐火物の損耗が進む状況下になると、炉壁に穴が開いてしまうようなトラブルに繋がることになる。また、二次精錬処理時や溶鋼の搬送時など製鋼の過程に影響を与えないため、取鍋内の溶鋼の温度を維持することが必要となる。このようなことより、取鍋は、耐火物の損耗を抑制しつつ溶鋼の保温性を備えるようにすることが求められる。 Now, the refractory material installed on the inside wall of the ladle is damaged and gradually wears out as molten steel is repeatedly charged and tapped many times. When this wear of the refractory progresses, it can lead to problems such as holes being created in the furnace wall. It is also necessary to maintain the temperature of the molten steel inside the ladle so as not to affect the steelmaking process, such as during secondary refining and transport of the molten steel. For these reasons, ladles are required to be able to retain the heat of the molten steel while minimizing refractory wear.
ここで、本発明者は、耐火物の断熱性を向上させるために鋭意研究を行った。その断熱性を向上させるためには、溶鋼が接触するウェア耐火物と、隣り合うパーマネント耐火物（準パーマネント耐火物）間の界面温度を制御する（所定の範囲内にする）ことが必要となることが分かった。その界面温度に関しては、耐火物の熱伝導率を考慮することで、界面温度が所定の範囲内になることを知見した。 The inventors have conducted extensive research to improve the insulating properties of refractories. They have found that in order to improve insulating properties, it is necessary to control (keep within a specified range) the interface temperature between the wear refractory, which comes into contact with molten steel, and the adjacent permanent refractory (semi-permanent refractory). They have found that the interface temperature can be kept within the specified range by taking into account the thermal conductivity of the refractory.
ところが、特許文献１、２においては、以下に示すような課題がある。
特許文献１は、鉄皮とパーマネント耐火物の間に断熱材を有するものであるが、損耗したウェア耐火物層を解体する際、パーマネント耐火物層が解体されることを防ぐため、モ
ルタルの接合力を規定した技術である。すなわち、断熱性を向上させる技術とは異なるため、本発明において重要となる耐火物（断熱材）の熱伝導率の記載が無く不明である。このことから、断熱性を向上させるために必要な、ウェア耐火物とパーマネント耐火物（準パーマネント耐火物）間の界面温度を算出することができない。この文献では、ウェア耐火物のスラグ耐食性、熱衝撃性が十分に有るかが不明である。
However, Patent Documents 1 and 2 have the following problems.
Patent Document 1 describes a steel shell having an insulating material between the steel shell and the permanent refractory, but specifies the bonding strength of the mortar to prevent the permanent refractory layer from being dismantled when the worn wear refractory layer is dismantled. In other words, since this document differs from a technology for improving thermal insulation, it does not describe or clarify the thermal conductivity of the refractory (insulating material), which is important in the present invention. Therefore, it is not possible to calculate the interface temperature between the wear refractory and the permanent refractory (semi-permanent refractory), which is necessary for improving thermal insulation. This document also does not clarify whether the wear refractory has sufficient slag corrosion resistance and thermal shock resistance.
また、特許文献２は、鉄皮とパーマネント耐火物の間に断熱材を有するものであるが、不定形耐火物の事前乾燥中の通気性を良好にするため、断熱材の間に間隙を形成する技術である。すなわち、断熱性を向上させる技術とは異なるため、本発明において重要となる耐火物（断熱材）の熱伝導率の記載が無く不明である。このことから、断熱性を向上させるために必要な、ウェア耐火物とパーマネント耐火物（準パーマネント耐火物）間の界面温度を算出することができない。この文献では、ウェア耐火物のスラグ耐食性、熱衝撃性が十分に有るかが不明である。 Furthermore, Patent Document 2 uses insulating material between the steel shell and permanent refractory, but this technology involves forming gaps between the insulating material to improve breathability during pre-drying of the monolithic refractory. In other words, because this technology is different from improving insulation, it does not disclose or clarify the thermal conductivity of the refractory (insulating material), which is important in the present invention. As a result, it is not possible to calculate the interface temperature between the wear refractory and the permanent refractory (semi-permanent refractory), which is necessary to improve insulation. It is unclear from this document whether the wear refractory has sufficient slag corrosion resistance and thermal shock resistance.
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、取鍋の鉄皮とウェア耐火物の間に施工されたパーマネント耐火物の構造において、その耐火物の材質、配置、厚みなどを規定に従って設定することで、耐火物の特性を維持しつつ、取鍋からの放熱を抑制して断熱性を向上させることができ、さらに例えば数年といった長期間に亘って断熱性能を発揮させることができる取鍋の耐火物構造、及び、その耐火物の構造を備えた取鍋を用いた操業方法を提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention aims to provide a ladle refractory structure for permanent refractory installed between the steel shell and wear refractory of a ladle, in which the material, arrangement, thickness, etc. of the refractory are set in accordance with regulations, thereby suppressing heat radiation from the ladle and improving insulation while maintaining the properties of the refractory, and enabling insulation performance to be maintained for long periods of time, such as several years, and an operating method using a ladle equipped with this refractory structure.
上記の目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
本発明にかかる取鍋の耐火物構造は、外容器の鉄皮の内側で且つ溶鋼が満たされて接触する箇所に、アルミナ－マグネシアキャスタブルのウェア耐火物が施工された取鍋であって、前記取鍋内に溶鋼を装入し、装入された前記溶鋼に二次精錬を行った後、前記二次精錬後の溶鋼を排出する操業を１つのチャージとして、前記チャージを繰り返し行う際に用いられ、前記チャージにおいては、前記取鍋内に装入される前記溶鋼の温度が1650℃以上且つ1700℃以下とされ、前記溶鋼の装入から前記溶鋼排出完了までは炉内の温度が上昇し、前記溶鋼排出完了後から次回チャージの溶鋼の装入を開始するまでは炉内の温度が低下する使用環境で用いられる取鍋において、前記鉄皮と前記ウェア耐火物間に２層構造のパーマネント耐火物が施工されていて、前記２層構造のパーマネント耐火物のうち、前記鉄皮側にシリカをベースとする本パーマネント耐火物が施工され且つ、前記ウェア耐火物側にアルミナをベースとする準パーマネント耐火物が施工されていて、前記本パーマネント耐火物には、前記準パーマネント耐火物より熱伝導率λが低く、且つ、前記ウェア耐火物と前記準パーマネント耐火物との境界の温度を、以下の式（１）に基づいて推定することにより得られる界面温度が、前記操業における最低温度が700℃を超過し、且つ、前記操業における最高温度が1400℃未満となる耐火物を採用していることを特徴とする。
［式（１）］
溶鋼と接するウェア耐火物及びウェア耐火物と接する準パーマ耐火物の内部エネルギー変化を、取鍋の厚み方向のみの一次元非定常伝熱計算により、式（Ａ）とし、
大気と接する耐火物または鉄皮の内部エネルギー変化を、取鍋の厚み方向のみの一次元非定常伝熱計算により、式（Ｂ）とし、
耐火物または鉄皮と接する耐火物または鉄皮の内部エネルギー変化を、取鍋の厚み方向のみの一次元非定常伝熱計算により、式（Ｃ）とし、
式（Ａ）、式（Ｂ）、式（Ｃ）に、ウェア耐火物の初期温度、鉄皮の初期温度、取鍋内部の大気温度、取鍋外部の大気温度、熱伝達率、輻射率を代入して、ウェア耐火物と準パーマネント耐火物との境界の温度を推定する。
ただし、
In order to achieve the above object, the present invention provides the following technical means.
The refractory structure of a ladle according to the present invention is a ladle in which an alumina-magnesia castable wear refractory is applied to the inside of the steel shell of an outer vessel and at a location where the ladle comes into contact with molten steel when filled with the molten steel, and the ladle is used when repeatedly charging molten steel into the ladle, subjecting the charged molten steel to secondary refining, and then discharging the molten steel after secondary refining, each of which constitutes one charge, and the temperature of the molten steel charged into the ladle during each charge is set to 1650°C or higher and 1700°C or lower, and the temperature inside the furnace rises from the time the molten steel is charged until the molten steel is completely discharged, and then drops from the time the molten steel is completely discharged until the charging of the next charge of molten steel begins. a two-layered permanent refractory is installed between the shell and the wear refractory, and the two-layered permanent refractory has a silica-based permanent refractory installed on the shell side and an alumina-based semi-permanent refractory installed on the wear refractory side, and the permanent refractory has a thermal conductivity λ lower than that of the semi-permanent refractory, and the interface temperature between the wear refractory and the semi-permanent refractory, which is estimated based on the following formula (1), is such that the minimum temperature during operation exceeds 700°C and the maximum temperature during operation is less than 1400°C.
[Formula (1)]
The change in internal energy of the wear refractory in contact with the molten steel and the semi-permanent refractory in contact with the wear refractory is calculated by one-dimensional unsteady heat transfer calculation only in the thickness direction of the ladle, and is given by formula (A),
The change in internal energy of the refractory or steel shell in contact with the atmosphere is calculated by one-dimensional unsteady heat transfer calculation only in the thickness direction of the ladle, as shown in formula (B),
The change in internal energy of the refractory or the steel shell in contact with the refractory or the steel shell is calculated by one-dimensional unsteady heat transfer calculation only in the thickness direction of the ladle, and is given by formula (C),
The temperature at the boundary between the wear refractory and the semi-permanent refractory is estimated by substituting the initial temperature of the wear refractory, the initial temperature of the steel shell, the atmospheric temperature inside the ladle, the atmospheric temperature outside the ladle, the heat transfer coefficient, and the emissivity into Equations (A), (B), and (C).
however,
本発明にかかる取鍋を用いた操業方法は、耐火物の構造を備えた取鍋を用いて操業するにあたり、前記チャージが初回のときは、前記取鍋内の溶鋼の排出を完了してから、次回チャージの溶鋼の装入が完了されるまでの時間をｔ（min）とした場合に、t≦193となるように操業を行い、前記チャージが２回目以降のときは、t≦210となるように操業を行い、t≦193又はt≦210を満たさない場合は、当該チャージの次のチャージを再度初回のチャージとして、前記次回のチャージの次のチャージの溶鋼の装入が完了するまでの時間ｔがt≦193となるように操業を行うことで、二次精錬処理の開始から前記取鍋内にある前記溶鋼の排出が完了するまでの前記界面温度が、前記操業における最低温度で700℃を超過し、且つ、前記操業における最高温度で1400℃未満となるように操業することを特徴とする。 The method of operation using a ladle according to the present invention is characterized in that, when a ladle having a refractory structure is used, if the charge is the first, operation is performed so that, where t (min) is the time from the completion of discharge of molten steel from the ladle to the completion of charging of molten steel in the next charge, t≦193; if the charge is the second or subsequent charge, operation is performed so that t≦210; and if t≦193 or t≦210 is not satisfied, the charge following the current charge is again treated as the first charge, and operation is performed so that the time t until the completion of charging of molten steel in the charge following the next charge is t≦193, thereby operating in such a way that the interface temperature from the start of secondary refining treatment to the completion of discharge of the molten steel in the ladle exceeds 700°C at the lowest temperature during the operation and is less than 1400°C at the highest temperature during the operation.
本発明によれば、取鍋の鉄皮とウェア耐火物の間に施工されたパーマネント耐火物の構造において、その耐火物の材質、配置、厚みなどを規定に従って設定することで、耐火物の特性を維持しつつ、取鍋からの放熱を抑制して断熱性を向上させることができ、さらに例えば数年といった長期間に亘って断熱性能を発揮させることができる。 According to the present invention, by setting the material, arrangement, thickness, etc. of the permanent refractory structure installed between the steel shell and wear refractory of the ladle in accordance with regulations, it is possible to suppress heat radiation from the ladle and improve insulation performance while maintaining the properties of the refractory, and furthermore, to maintain insulation performance for a long period of time, such as several years.
以下、本発明にかかる取鍋の耐火物構造、及び、その耐火物の構造を備えた取鍋を用いた操業方法の実施形態を、図を参照して説明する。
なお、以下に説明する実施形態は、本発明を具体化した一例であって、その具体例をもって本発明の構成を限定するものではない。
本発明は、鉄鋼製造業に用いられる取鍋１の内側壁に施工されている耐火物３の構造（ライニング構造）、及び、その耐火物３の構造を備えた取鍋１を用いた操業方法に関するものであり、耐摩耗性や耐熱衝撃性などの耐火物特性を維持しつつ、断熱性に優れるように取鍋１の内側壁に施工された耐火物３の構造を規定する。
Hereinafter, embodiments of a refractory structure for a ladle according to the present invention and an operating method using a ladle having the refractory structure will be described with reference to the drawings.
The embodiment described below is an example of a specific embodiment of the present invention, and the configuration of the present invention is not limited to this specific example.
The present invention relates to a refractory 3 structure (lining structure) applied to the inner wall of a ladle 1 used in the steel manufacturing industry, and an operating method using a ladle 1 equipped with the refractory 3 structure. The structure of the refractory 3 applied to the inner wall of the ladle 1 is specified so as to have excellent thermal insulation properties while maintaining refractory properties such as abrasion resistance and thermal shock resistance.
すなわち、本発明は、溶鋼Ｍが満たされて接触する箇所のウェア耐火物４にアルミナ－マグネシアキャスタブルを施工した取鍋１において、そのウェア耐火物４の外側にパーマネント耐火物３が施工され、そのパーマネント耐火物３は外側の本パーマネント耐火物３ａとその内側の準パーマネント耐火物３ｂからなり、本パーマネント耐火物３ａの熱伝導率λは、準パーマネント耐火物３ｂの熱伝導率λよりも低いものであり、ウェア耐火物４とそれと隣り合う準パーマネント耐火物３ｂの界面温度が、700℃を超過し且つ1400℃未満の温度領域となるように、準パーマネント耐火物３ｂの材質、配置、厚みを設定する。 In other words, in the present invention, a ladle 1 is filled with molten steel M and has alumina-magnesia castable applied to the wear refractory 4 at the portion where it comes into contact with the molten steel M. A permanent refractory 3 is applied to the outside of the wear refractory 4. The permanent refractory 3 consists of an outer permanent refractory 3a and an inner semi-permanent refractory 3b. The thermal conductivity λ of the permanent refractory 3a is lower than the thermal conductivity λ of the semi-permanent refractory 3b. The material, arrangement, and thickness of the semi-permanent refractory 3b are set so that the interface temperature between the wear refractory 4 and the adjacent semi-permanent refractory 3b is in a temperature range exceeding 700°C and less than 1400°C.
本発明の取鍋１の耐火物３構造、及び、その耐火物３の構造を備えた取鍋１を用いた操業方法について具体的に説明する。
本発明は、溶鋼Ｍが満たされる箇所のウェア耐火物４にアルミナ－マグネシアキャスタブルを施工した取鍋１を対象としている。
周知の如く、鉄鋼業では、溶鋼Ｍを搬送する容器として取鍋１が使用されている。その取鍋１では、溶鋼が装入され、その溶鋼Ｍから不純物を除いたり、溶鋼Ｍに合金を添加するなどの二次精錬の処理が行われている。二次精錬の主な処理方法としては、例えば、ＲＨ、ＬＦ、ＣＡＳ等が挙げられる。このような二次精錬を終えた溶鋼Ｍは、取鍋１により搬送されて、連続鋳造工程、または、造塊工程に供される。
The structure of the refractory material 3 of the ladle 1 of the present invention and the operating method using the ladle 1 having the refractory material 3 structure will be specifically described below.
The present invention is directed to a ladle 1 in which an alumina-magnesia castable is applied to the wear refractory 4 at the portion where molten steel M is filled.
As is well known, in the steel industry, a ladle 1 is used as a container for transporting molten steel M. Molten steel is charged into the ladle 1, and secondary refining processes such as removing impurities from the molten steel M and adding alloys to the molten steel M are carried out. Major processing methods for secondary refining include, for example, RH, LF, CAS, etc. After such secondary refining, the molten steel M is transported by the ladle 1 and subjected to a continuous casting process or an ingot-making process.
図１に、取鍋１の内側壁に施工された耐火物３の構造（ライニング構造）の詳細を模式的に示す。
図１に示すように、溶鋼Ｍが装入される取鍋１の内壁面（炉壁）には、溶鋼Ｍを保持するために耐火物３が施工されている。その耐火物３は、装入された溶鋼Ｍの高温に耐えられるものであり、取鍋１の鉄皮２側（外側）から順に、パーマネント耐火物３、ウェア耐火物４で構成されている。
FIG. 1 shows a detailed schematic diagram of the structure (lining structure) of the refractory material 3 applied to the inner wall of the ladle 1.
As shown in Fig. 1, a refractory material 3 is installed on the inner wall surface (furnace wall) of a ladle 1 into which molten steel M is charged in order to hold the molten steel M. The refractory material 3 is capable of withstanding the high temperature of the charged molten steel M, and is composed of a permanent refractory material 3 and a wear refractory material 4, in that order from the shell 2 side (outside) of the ladle 1.
パーマネント耐火物３とは、地金浸潤による取鍋１の漏鋼（二次精錬中などにおいて、取鍋１の鉄皮２を溶鋼Ｍが融解して外部へ漏洩すること）を防ぐことが目的であり、主に緻密レンガが施工されている。
パーマネント耐火物３を、例えば２層とする場合は、鉄皮２側から順に本パーマネント耐火物３ａと呼ばれ、準パーマネント耐火物３ｂと呼ぶ。なお、以降の説明においては、本パーマネント耐火物３ａを「本パーマ３ａ」と記載し、準パーマネント耐火物３ｂを「準パーマ３ｂ」と記載することもある。
The permanent refractory 3 is intended to prevent steel leakage from the ladle 1 due to infiltration of base metal (molten steel M melting the steel shell 2 of the ladle 1 and leaking to the outside during secondary refining, etc.), and is mainly made of dense bricks.
When the permanent refractory 3 is formed in two layers, for example, they are called the permanent refractory 3a and the semi-permanent refractory 3b, in that order from the shell 2 side. In the following description, the permanent refractory 3a may be referred to as the "permanent refractory 3a," and the semi-permanent refractory 3b may be referred to as the "semi-permanent refractory 3b."
本パーマ３ａは、シリカをベースとした耐火物である。また、準パーマ３ｂは、アルミナをベースとした耐火物である。
ウェア耐火物４とは、取鍋１の最内面に配置され且つ、溶鋼Ｍおよびスラグに直接接する耐火物である。このウェア耐火物４は、スラグ耐食性や耐熱衝撃性に優れる材質であることが要求される。また、スラグに直接接する箇所（スラグライン）には、スラグ耐食性が良好なマグネシア－カーボンレンガなどが施工されている。
The Perm 3a is a silica-based refractory, and the Semi-Perm 3b is an alumina-based refractory.
The wear refractory 4 is a refractory material that is arranged on the innermost surface of the ladle 1 and that is in direct contact with the molten steel M and slag. This wear refractory 4 is required to be made of a material that has excellent slag corrosion resistance and thermal shock resistance. In addition, magnesia-carbon bricks, which have good slag corrosion resistance, are installed in the area that is in direct contact with the slag (slag line).
また、本実施形態では、溶鋼Ｍに直接接する箇所（ウェア耐火物４）に、スラグ耐食性、耐熱衝撃性が良好な、アルミナ－マグネシアキャスタブルを施工する。なお、アルミナ－マグネシアキャスタブルとは、アルミナをベースとし、MgO，SiO2，およびCaO・Al2O3を主体とするアルミナセメントから構成される流し込み材である。また、流し込み材とは、粉粒体に水を加えて混練し、コンクリートのように型に流し込み、乾燥して使用する材料である。 In this embodiment, an alumina-magnesia castable refractory, which has good slag corrosion resistance and thermal shock resistance, is applied to the portion (wear refractory 4) that comes into direct contact with the molten steel M. The alumina-magnesia castable is a pourable material based on alumina and made of alumina cement, mainly composed of MgO, SiO 2 , and CaO.Al 2 O 3 . The pourable material is a material made by adding water to powder and kneading it, pouring it into a mold like concrete, and drying it before use.
本実施形態の取鍋１は、鉄皮２とウェア耐火物４間に２層構造の耐火物３を有している。
本実施形態では、取鍋１の断熱性を向上させることが目的であるが、耐火物３が１層の構造では、緻密レンガの施工のみとなり、後述する熱伝導率λの低い耐火物を併用することができなくなる。つまり、耐火物３が１層の構造では断熱性を向上させることが難しいものとなる。
The ladle 1 of this embodiment has a two-layer refractory 3 between the shell 2 and the wear refractory 4 .
In this embodiment, the purpose is to improve the thermal insulation of the ladle 1, but if the refractory 3 has a single layer structure, only dense bricks are used, and it is not possible to use a refractory with a low thermal conductivity λ (described later) in combination with the refractory 3. In other words, it is difficult to improve the thermal insulation with a single layer structure of the refractory 3.
また、ウェア耐火物４にキャスタブルを使用する場合、キャスタブルの乾燥時間が必要となるので、耐火物３を３層構造にすると施工に時間がかかってしまい、生産性が低下する。
上記の理由から、本発明では、２層構造のパーマネント耐火物３を、鉄皮２とウェア耐火物４間に設けている。
Furthermore, when castable is used for the wear refractory 4, time is required for the castable to dry, and therefore, if the refractory 3 has a three-layer structure, construction takes time, resulting in reduced productivity.
For the above reasons, in the present invention, a two-layered permanent refractory 3 is provided between the shell 2 and the wear refractory 4.
本実施形態の取鍋１では、取鍋１からの放熱抑制のために、２層構造の耐火物３のうち、鉄皮２側の耐火物である本パーマネント耐火物３ａに、ウェア耐火物４側の耐火物である準パーマネント耐火物３ｂよりも熱伝導率λが低い耐火物を配置する。
本パーマ３ａに熱伝導率λの低い耐火物を配置することとしたのは、熱伝導率λの低い耐火物の温度を低く運用することができるので、例えば、２年以上といった長期間に亘って断熱性能を発揮することができるという理由からである。
In the ladle 1 of this embodiment, in order to suppress heat radiation from the ladle 1, a refractory having a lower thermal conductivity λ than the semi-permanent refractory 3b, which is the refractory on the wear refractory 4 side, is disposed in the permanent refractory 3a, which is the refractory on the steel shell 2 side, of the two-layer refractory 3.
The reason why a refractory material with a low thermal conductivity λ is arranged in the permanent 3a is that the temperature of the refractory material with a low thermal conductivity λ can be kept low, and therefore the heat insulating performance can be maintained for a long period of time, for example, two years or more.
このことから、本パーマ３ａについては、準パーマ３ｂより熱伝導率λが低く（本パーマ３ａのλ＜準パーマ３ｂのλを満たし）且つ、ウェア耐火物４と準パーマ３ｂの界面温度が、操業時に700℃を超過し且つ1400℃未満となる耐火物を採用する。
本実施形態では、取鍋１内にある溶鋼Ｍの排出を完了してから、次チャージの溶鋼Ｍの装入を完了するまでの装入時間をt(min)とする。
For this reason, for the present permanent 3a, a refractory material is used that has a lower thermal conductivity λ than that of the semi-permanent 3b (λ of the present permanent 3a < λ of the semi-permanent 3b is satisfied) and that ensures that the interface temperature between the wear refractory 4 and the semi-permanent 3b exceeds 700°C and is less than 1400°C during operation.
In this embodiment, the charging time from the completion of discharging the molten steel M from the ladle 1 to the completion of charging the next charge of molten steel M is defined as t (min).
装入時間tが短いと、取鍋１の鉄皮２およびウェア耐火物４からの放熱量が少ないため、取鍋１の蓄熱量が多く、次チャージの溶鋼Ｍを受けた際に溶鋼Ｍから取鍋１への放熱量が少なくなり、溶鋼Ｍの保温性が上がる。つまり、溶鋼Ｍの温度降下を抑制することができる。
一方、装入時間tが長いと、取鍋１の鉄皮２およびウェア耐火物４からの放熱量が多いため、取鍋１の蓄熱量が少なく、次チャージの溶鋼Ｍを受けた際に溶鋼Ｍから取鍋１への放熱量が多くなり、溶鋼Ｍの保温性が下がる。つまり、溶鋼Ｍの温度降下を促進させてしまう。
When the charging time t is short, the amount of heat released from the shell 2 and the wear refractory 4 of the ladle 1 is small, so the amount of heat stored in the ladle 1 is large, and when the next charge of molten steel M is received, the amount of heat released from the molten steel M to the ladle 1 is small, improving the heat retention of the molten steel M. In other words, the temperature drop of the molten steel M can be suppressed.
On the other hand, if the charging time t is long, the amount of heat released from the shell 2 and the wear refractory 4 of the ladle 1 is large, so the amount of heat stored in the ladle 1 is small, and when the next charge of molten steel M is received, the amount of heat released from the molten steel M to the ladle 1 increases, which reduces the heat retention of the molten steel M. In other words, this accelerates the temperature drop of the molten steel M.
本実施形態では、前チャージへの取鍋１内への溶鋼装入回数をNOldとし、当該チャージへの取鍋１内への溶鋼装入回数をNNewとする。
NNew＝NOld+1とする条件は、
NOld＝1のときは、t≦193minとし、
NOld≧2のときは、t≦210minとし、
上記を満たさない場合は、NNew＝1とする。
In this embodiment, the number of times molten steel is charged into the ladle 1 for the previous charge is N Old , and the number of times molten steel is charged into the ladle 1 for the current charge is N New .
The condition for N New = N Old + 1 is
When N Old = 1, t ≦ 193 min,
When N Old ≧ 2, t ≦ 210 min,
If the above is not satisfied, N New =1.
当該チャージへの溶鋼装入回数NNewが１のときは、前チャージでの溶鋼Ｍを保持することによる取鍋１への蓄熱が得られない。そのため、装入時間tや、当該チャージの溶鋼装入回数NNewで取鍋１の蓄熱状況が変化し、後述するウェア耐火物４と準パーマ３ｂの界面温度に影響を与えることとなる。
そこで、本発明では、取鍋１の蓄熱状況を明確化するために、溶鋼装入回数Nの増加条件を装入時間tから決定した。
When the number of molten steel charging times N New for the charge is 1, heat storage in the ladle 1 by holding the molten steel M from the previous charge is not achieved. Therefore, the heat storage state in the ladle 1 changes depending on the charging time t and the number of molten steel charging times N New for the charge, which affects the interface temperature between the wear refractory 4 and the semi-perm 3b, which will be described later.
Therefore, in the present invention, in order to clarify the heat storage state of the ladle 1, the condition for increasing the number of molten steel charging times N is determined from the charging time t.
図２に、ウェア耐火物４と、準パーマ３ｂの界面温度が700℃となるNOld（回）と、t(min)の関係を示す。
図２に示すように、本実施例（後ほど示す表４を参照）の中で、最も耐火物温度が低くなる「実験番号１」のライニング（耐火物構造）を用いて、二次精錬処理開始時のウェア耐火物４と準パーマ３ｂとの界面温度が700℃となる装入時間tを、実施条件（詳細は後述
）に示す一次元非定常伝熱計算から求めた。
FIG. 2 shows the relationship between N Old (times) and t (min) at which the interface temperature between the wear refractory 4 and the semi-perm 3b reaches 700°C.
As shown in FIG. 2 , the lining (refractory structure) of “Experiment No. 1” in this example (see Table 4 shown later), which has the lowest refractory temperature, was used, and the charging time t at which the interface temperature between the wear refractory 4 and the semi-perm refractory 3b at the start of the secondary refining treatment reaches 700°C was calculated by one-dimensional unsteady heat transfer calculation shown in the implementation conditions (details of which will be described later).
図２より、当該チャージの溶鋼装入回数NNewを増加させる条件としては、以下の（１）、（２）のときである。
（１）NOld=1のときは、t≦193minを満たす時
（２）NOld≧2のときは、t≦210minを満たす時
なお、取鍋１の施工（例えば、補修等）を完了した後に、初めて溶鋼Ｍを装入する場合を、NNew=1とする。
From FIG. 2, the conditions for increasing the number of molten steel charging times N New for the charge are (1) and (2) below.
(1) When N Old = 1, t ≦ 193 min is satisfied. (2) When N Old ≧ 2, t ≦ 210 min is satisfied. Note that N New = 1 is the case when molten steel M is charged for the first time after construction (e.g., repairs, etc.) of ladle 1 is completed.
このように、上記の条件であれば、本実施例のいずれにおいてもウェア耐火物４と、準パーマ３ｂの界面温度が1400℃未満を満たすようになる。
本実施形態では、NNew≧2の二次精錬処理開始から取鍋１内にある溶鋼Ｍの排出が完了するまでのウェア耐火物４と準パーマネント耐火物３ｂの界面温度が700℃を超過し且つ1400℃未満になるように操業する。
As described above, under the above conditions, the interface temperature between the wear refractory 4 and the semi-perm 3b satisfies the condition of less than 1400°C in any of the present embodiments.
In this embodiment, operation is performed so that the interface temperature between the wear refractory 4 and the quasi-permanent refractory 3b exceeds 700°C and is less than 1400°C from the start of the secondary refining process when N New ≧2 until the discharge of the molten steel M in the ladle 1 is completed.
上記の界面温度が700℃を超えることとしている理由は、以下の通りである。
参考文献に示す、石川氏らの報告によると、アルミナ－マグネシアキャスタブルでは、700℃で熱応力が最大値を示している（参考文献：「石川ら：耐火物, 51(3) (1999), p144-148」）。
このことから、ウェア耐火物４の温度が700℃以下では、アルミナ－マグネシアキャスタブルが熱膨張することで迫り割れが生じ、その割れ部から準パーマ３ｂに向かってスラグが浸潤する。スラグが準パーマ３ｂと反応することで準パーマ３ｂの耐火度が低下してしまい、漏鋼が発生する虞がある。
The reason why the interface temperature is set to exceed 700° C. is as follows.
According to a report by Ishikawa et al. shown in the references, alumina-magnesia castables show maximum thermal stress at 700°C (reference: Ishikawa et al.: Refractories, 51(3) (1999), pp. 144-148).
For this reason, when the temperature of the wear refractory 4 is 700°C or lower, the alumina-magnesia castable expands thermally, causing a close crack, and slag penetrates from the crack into the semi-perm 3b. The slag reacts with the semi-perm 3b, reducing its refractoriness and potentially causing steel leakage.
また、上記の界面温度が1400℃未満としている理由は、以下の通りである。
参考文献に示す、永井氏らの報告によると、アルミナ－マグネシアキャスタブルでは、1400℃以上でアノーサイトが生成している（参考文献：「永井ら：耐火物, 40(5)(1988),
p284-289」）。
このことから、ウェア耐火物４と準パーマ３ｂの界面温度が1400℃以上になると、アノーサイトがウェア耐火物４と準パーマ３ｂの界面にて生成する可能性があるため、準パーマ３ｂに低融点物質であるアノーサイトが浸潤し、準パーマ３ｂの耐火度が低下し、漏鋼が発生する虞がある。
The reason why the interface temperature is set to less than 1400° C. is as follows.
According to a report by Nagai et al., anorthite is formed in alumina-magnesia castables at temperatures above 1400°C (reference: Nagai et al., Refractories, 40(5)(1988),
p284-289).
For this reason, if the interface temperature between the wear refractory 4 and the semi-perm 3b becomes 1400°C or higher, anorthite may be generated at the interface between the wear refractory 4 and the semi-perm 3b, causing the semi-perm 3b to be infiltrated with anorthite, a low-melting-point substance, resulting in a decrease in the refractoriness of the semi-perm 3b and the risk of steel leakage.
以上から、スラグを調製する二次精錬処理の開始以降においては、ウェア耐火物４と準パーマ３ｂの界面温度が700℃を超過し且つ、1400℃未満とすることが適切であると知見した。
図３に、ウェア耐火物４と準パーマ３ｂ間の界面温度（℃）の推移を計算した結果の一例を示す。
From the above, it has been found that it is appropriate to set the interface temperature between the wear refractory 4 and the semi-perm 3b to be more than 700°C and less than 1400°C after the start of the secondary refining process for preparing slag.
FIG. 3 shows an example of the results of calculation of the transition of the interface temperature (° C.) between the wear refractory 4 and the semi-perm 3b.
図３に示すように、溶鋼Ｍの装入完了後、二次精錬処理を開始し、溶鋼Ｍの排出を完了する。NOldの間では、界面温度が約550℃から約1000℃に上昇する。その後、次チャージの溶鋼Ｍを受けるまでに、界面温度が約750℃に下降する。
次に、NNewの間では、界面温度が約750℃約1000℃に上昇する。このとき(NNew≧2)、界面温度が700℃を超過し且つ1400℃未満の範囲内に入っている。
As shown in Figure 3, after the charging of molten steel M is completed, the secondary refining process is started and the discharge of molten steel M is completed. During N Old , the interface temperature rises from about 550°C to about 1000°C. Thereafter, the interface temperature drops to about 750°C before the next charge of molten steel M is received.
Next, during N New , the interface temperature rises from about 750° C. to about 1000° C. At this time (N New ≧2), the interface temperature is in the range of more than 700° C. and less than 1400° C.
図４に、取鍋１内への溶鋼装入回数Nの増加の考え方のフローチャートを示す。ただし、Nは取鍋内への溶鋼装入回数、Xは2以上の自然数とする。
図４に示すように、取鍋１の施工（例えば、補修等）を完了した後に、初めて溶鋼Ｍを装入する(N=1)。t≦193minを満たす場合、次に進む。なお、t＞193minの場合、バーナなどで取鍋１を再加熱する。次チャージの溶鋼Ｍを受ける(N=2)。t≦210minを満たす場合、次に進む。なお、t＞210minの場合、バーナなどで取鍋１を再加熱する。これを繰り返す。
Figure 4 shows a flowchart of how to increase the number of times N that molten steel is charged into the ladle 1. Here, N is the number of times that molten steel is charged into the ladle, and X is a natural number of 2 or more.
As shown in Figure 4, after work on ladle 1 (for example, repairs) has been completed, molten steel M is charged for the first time (N=1). If t≦193 min is satisfied, proceed to the next step. If t＞193 min, reheat ladle 1 using a burner or similar device. The next charge of molten steel M is received (N=2). If t≦210 min is satisfied, proceed to the next step. If t＞210 min, reheat ladle 1 using a burner or similar device. This process is repeated.
表１に、本実施形態で用いるパラメータの定義を示す。 Table 1 shows the definitions of the parameters used in this embodiment.
［実施例］
以下に、本発明の取鍋１内に施工された耐火物３の構造、及び、その耐火物３の構造を備えた取鍋１を用いた操業方法に従って実施した実施例及び、本発明と比較するために実施した比較例について、説明する。
本実施例における実施条件については、以下の通りである。
[Example]
Below, we will explain the structure of the refractory material 3 installed in the ladle 1 of the present invention, examples carried out in accordance with an operating method using the ladle 1 equipped with the refractory material 3 structure, and comparative examples carried out for comparison with the present invention.
The conditions for carrying out this example are as follows.
ウェア耐火物４と準パーマ３ｂの界面温度（℃）を、一次元非定常伝熱計算を用いて算出した。
以下に、上記の界面温度（℃）の計算方法を示す。
本実施例および比較例など（後ほど示す表４を参照）に示すような、耐火物３（ライニング構造）を施工した際における、溶鋼Ｍを保持しているときのウェア耐火物４から鉄皮２までの各時間の温度変化を、一次元非定常伝熱計算により算出した。また同様に、溶鋼Ｍを保持していないときのウェア耐火物４から鉄皮２までの各時間の温度変化を、一次元非定常伝熱計算により算出した。これらの結果を用いて、ウェア耐火物４と準パーマ３ｂの界面温度の推移を求めた。
The interface temperature (°C) between the wear refractory 4 and the semi-perm 3b was calculated using one-dimensional unsteady heat transfer calculation.
The method for calculating the interface temperature (°C) is shown below.
When the refractory 3 (lining structure) shown in this example and comparative examples (see Table 4 shown later) was installed, the temperature change over time from the wear refractory 4 to the shell 2 when molten steel M was being held was calculated by one-dimensional unsteady heat transfer calculation. Similarly, the temperature change over time from the wear refractory 4 to the shell 2 when molten steel M was not being held was calculated by one-dimensional unsteady heat transfer calculation. Using these results, the transition of the interface temperature between the wear refractory 4 and the quasi-perm 3b was determined.
物体の内部エネルギー変化Q(W)は、以下に示す式（１）で表すことができる。 The change in internal energy Q(W) of an object can be expressed by the following equation (1):
また、Vを以下の式（２）に示す。 V is shown in equation (2) below.
ただし、以下と定義する。 However, the following definitions apply:
熱伝達によって生じる熱流束をq1とすると、以下に示す式（３）で表される。 If the heat flux generated by heat transfer is q1 , it is expressed by the following equation (3).
また、熱伝導によって生じる熱流束をq2とすると、以下に示す式（４）で表される。 Furthermore, if the heat flux generated by thermal conduction is q2 , it is expressed by the following equation (4).
また、熱輻射によって生じる熱流束をq3とすると、以下に示す式（５）で表される。 Furthermore, if the heat flux generated by thermal radiation is q3 , it is expressed by the following equation (5).
ただし、以下と定義する。 However, the following definitions apply:
なお、本発明では一次元伝熱計算とするため、以降においてはdy=1,dz=1とする。
図５に、一次元非定常伝熱計算で考慮する取鍋１の内側壁に施工されたライニング構造（耐火物３の構造）のパターン（Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ）を示す。
図５に示すように、取鍋１においては、（Ｉ）～（ＩＩＩ）に示すライニング構造の状況に分けて計算を行う。
In the present invention, since one-dimensional heat transfer calculation is performed, dy=1, dz=1 will be used hereinafter.
FIG. 5 shows patterns (I, II, III) of the lining structure (structure of the refractory material 3) applied to the inner wall of the ladle 1, which are taken into account in one-dimensional unsteady heat transfer calculations.
As shown in FIG. 5, for the ladle 1, calculations are performed for the different lining structure conditions shown in (I) to (III).
（Ｉ）：溶鋼Ｍと接する耐火物３，４の内部エネルギー変化を、式（６）に示す。 (I): The change in internal energy of the refractories 3 and 4 in contact with the molten steel M is shown in equation (6).
（ＩＩ）：大気と接する耐火物３，４または鉄皮２の内部エネルギー変化を、式（７）に示す。 (II): The change in internal energy of the refractories 3, 4 or the steel shell 2 in contact with the atmosphere is shown in equation (7).
（ＩＩＩ）：耐火物３と接する耐火物４、鉄皮２と接する耐火物３，４、耐火物３，４と接する鉄皮２のそれぞれの内部エネルギー変化を、式（８）に示す。 (III): The internal energy changes of the refractory 4 in contact with the refractory 3, the refractories 3 and 4 in contact with the steel shell 2, and the steel shell 2 in contact with the refractories 3 and 4 are shown in equation (8).
ただし、以下と定義する。 However, the following definitions apply:
ウェア耐火物４については１０分割して計算し、その他の耐火物３と鉄皮２については２分割して計算した。
表２に、本実施例と比較例など（後ほど示す表４を参照）での計算に使用した初期温度などの初期条件、熱伝達率hと、輻射率εを示す。
The wear refractory 4 was calculated by dividing it into 10 parts, and the other refractories 3 and the iron shell 2 were calculated by dividing it into 2 parts.
Table 2 shows the initial conditions such as the initial temperature, the heat transfer coefficient h, and the emissivity ε used in the calculations for this example and the comparative examples (see Table 4 shown later).
表３に、本実施例と比較例などでの計算に使用した耐火物３，４の物性値、および、鉄皮２の物性値を示す。 Table 3 shows the physical properties of refractories 3 and 4, as well as the physical properties of the steel shell 2, used in calculations for this example and comparative examples.
なお、本実施例と比較例などに記載した、ウェア耐火物４と準パーマ３ｂ間の界面温度については、二次精錬処理の開始時間を、取鍋１内への溶鋼Ｍの装入を完了してから55min後と仮定し、二次精錬処理の開始から取鍋１内への溶鋼Ｍの排出を完了するまでの時間の中での最小温度(℃)と、最大温度(℃)を記載している。
表４に、本発明の取鍋１内に施工された耐火物３の構造、及び、その耐火物３の構造を備えた取鍋１を用いた操業方法に従って、実施した実施例と、本発明と比較するために実施した比較例を示す。
In addition, with regard to the interface temperature between the wear refractory 4 and the semi-perm 3b described in the present embodiment and comparative examples, it is assumed that the start time of the secondary refining process is 55 minutes after the completion of charging of the molten steel M into the ladle 1, and the minimum temperature (°C) and the maximum temperature (°C) during the period from the start of the secondary refining process to the completion of discharging of the molten steel M into the ladle 1 are described.
Table 4 shows examples carried out in accordance with the structure of the refractory material 3 installed in the ladle 1 of the present invention and the operating method using the ladle 1 equipped with the structure of the refractory material 3, as well as comparative examples carried out for comparison with the present invention.
なお、比較例の実験番号１９については、鉄皮から順に本パーマ３ａ、準パーマ３ｂの１層目、準パーマ３ｂの２層目の３層構造とする。
表４に示すように、「実験番号１～１７」は本実施例であり、「実験番号１８～２５」は比較例である。本実施例では、鉄皮２とウェア耐火物４との間のパーマネント耐火物３は、本パーマ３ａと準パーマ３ｂの２層構造である。一方で、比較例では、パーマネント耐火物３が１層構造のもの（番号１８）や、パーマネント耐火物３が３層構造のもの（番号１９）が含まれている。
In addition, the comparative example, experiment number 19, had a three-layer structure consisting of a permanent hair 3a, a first layer of semi-permanent hair 3b, and a second layer of semi-permanent hair 3b in that order from the iron shell.
As shown in Table 4, "Experiment Nos. 1 to 17" are the present examples, and "Experiment Nos. 18 to 25" are comparative examples. In the present examples, the permanent refractory 3 between the steel shell 2 and the wear refractory 4 has a two-layer structure of permanent refractory 3a and semi-permanent refractory 3b. On the other hand, the comparative examples include one in which the permanent refractory 3 has a single layer structure (No. 18) and one in which the permanent refractory 3 has a three-layer structure (No. 19).
パーマネント耐火物３の熱伝導率λについては、本実施例では、「本パーマ３ａの熱伝導率λ＜準パーマ３ｂの熱伝導率λ」を満たしている。一方で、比較例では、「本パーマ３ａの熱伝導率λ＜準パーマ３ｂの熱伝導率λ」を満たさないもの（番号１８～１９，２２～２４）が含まれている。
溶鋼装入回数NNewについては、本実施例では、NNew≧2を満たしている。一方で、比較例では、NNew≧2を満たさないもの（番号２０～２１，２５）が含まれている。
Regarding the thermal conductivity λ of the permanent refractories 3, in this example, the thermal conductivity λ of the permanent refractories 3a is smaller than the thermal conductivity λ of the semi-permanent refractories 3b. On the other hand, the comparative examples include those (numbers 18 to 19, 22 to 24) that do not satisfy the condition of "thermal conductivity λ of the permanent refractories 3a < thermal conductivity λ of the semi-permanent refractories 3b."
Regarding the number of molten steel charging times N New , in this example, N New ≧ 2 is satisfied. On the other hand, the comparative examples include those (numbers 20 to 21, 25) that do not satisfy N New ≧ 2.
ウェア耐火物４と準パーマネント耐火物３ｂの界面温度については、本実施例では、ウェア耐火物４と準パーマネント耐火物３ｂの界面温度が「700℃を超過し且つ1400℃未満」を満たしている。一方で、比較例では全て、「700℃を超過し且つ1400℃未満」を満たしていない。
すなわち、パーマネント耐火物３を本パーマ３ａと準パーマ３ｂの２層構造とし、「本パーマ３ａの熱伝導率λ＜準パーマ３ｂの熱伝導率λ」を満たし、溶鋼Ｍの装入時間を規定の時間t(min)とし、NNew≧2とすると、ウェア耐火物４と準パーマネント耐火物３ｂの界面温度が「700℃を超過し且つ1400℃未満」を満たすと、ウェア耐火物４の損耗を抑制し、放熱量の抑制により断熱性に優れた取鍋１となる。
Regarding the interface temperature between the wear refractory 4 and the semi-permanent refractory 3b, in this example, the interface temperature between the wear refractory 4 and the semi-permanent refractory 3b satisfies the condition "exceeding 700°C and less than 1400°C." On the other hand, in all of the comparative examples, the interface temperature does not satisfy the condition "exceeding 700°C and less than 1400°C."
That is, if the permanent refractory 3 has a two-layer structure of permanent 3a and semi-permanent 3b, and the thermal conductivity λ of permanent 3a is less than the thermal conductivity λ of semi-permanent 3b, and the charging time of molten steel M is the specified time t (min), and N New ≧2, and the interface temperature between the wear refractory 4 and the semi-permanent refractory 3b is greater than 700°C and less than 1400°C, then wear of the wear refractory 4 is suppressed, and the amount of heat radiation is suppressed, resulting in a ladle 1 with excellent insulation properties.
ここで、本発明のまとめると以下の通りである。
本発明の取鍋の耐火物構造は、外容器の鉄皮２の内側で且つ溶鋼Ｍが満たされて接触する箇所に、アルミナ－マグネシアキャスタブルのウェア耐火物３が施工された取鍋１において、鉄皮２とウェア耐火物４間に２層構造のパーマネント耐火物３が施工されていて、２層構造のパーマネント耐火物３のうち、鉄皮２側に本パーマネント耐火物３ａが施工され且つ、ウェア耐火物４側に準パーマネント耐火物３ｂが施工されていて、本パーマネント耐火物３ａには、準パーマネント耐火物３ｂより熱伝導率λが低く且つ、操業時においてウェア耐火物４と準パーマネント耐火物３ｂの界面温度が700℃を超過し且つ1400℃未満となる耐火物を採用している。
The present invention can be summarized as follows.
The refractory structure of the ladle of the present invention comprises a ladle 1 having an alumina-magnesia castable wear refractory 3 installed inside an outer shell 2 of an outer vessel and at a location where the ladle 1 comes into contact with molten steel M when the ladle 1 is filled with molten steel M, and a two-layer permanent refractory 3 is installed between the shell 2 and the wear refractory 4. Of the two-layer permanent refractory 3, the permanent refractory 3a is installed on the shell 2 side, and the semi-permanent refractory 3b is installed on the wear refractory 4 side. The permanent refractory 3a has a lower thermal conductivity λ than the semi-permanent refractory 3b, and the interface temperature between the wear refractory 4 and the semi-permanent refractory 3b exceeds 700°C and is lower than 1400°C during operation.
また、本発明の取鍋を用いた操業方法は、上記した耐火物３の構造を備えた取鍋１を用いて操業するにあたり、取鍋１内の溶鋼Ｍの排出を完了してから、次回チャージの溶鋼Ｍの装入が完了されるまでの時間をt(min)とし、前回チャージへの取鍋１内への溶鋼装入回数をNOldとし、当該チャージへの取鍋１内への溶鋼装入回数をNNewとし、
NNew＝NOld+1とする条件は、
NOld＝1のときは、t≦193minとし、
NOld≧2のときは、t≦210minとし、
上記条件を満たさない場合は、NNew＝1とし、
NNew≧2の二次精錬処理開始から取鍋１内にある溶鋼Ｍの排出が完了するまでのウェア耐火物４と準パーマネント耐火物３ｂの界面温度が700℃を超過し且つ1400℃未満となるように操業する。
Furthermore, in the operating method using a ladle of the present invention, when operating using a ladle 1 having the above-described structure of the refractory 3, the time from the completion of discharge of molten steel M from the ladle 1 to the completion of charging of molten steel M for the next charge is defined as t (min), the number of times molten steel has been charged into the ladle 1 for the previous charge is defined as N Old , and the number of times molten steel has been charged into the ladle 1 for the current charge is defined as N New ,
The condition for N New = N Old + 1 is
When N Old = 1, t ≦ 193 min,
When N Old ≧ 2, t ≦ 210 min,
If the above conditions are not met, N New = 1.
The operation is carried out so that the interface temperature between the wear refractory 4 and the semi-permanent refractory 3b exceeds 700°C and is less than 1400°C from the start of the secondary refining process when N New ≧2 until the discharge of the molten steel M in the ladle 1 is completed.
以上、本発明によれば、ウェア耐火物４の損耗を抑制しつつ、取鍋１からの放熱量を抑制することができ、優れた断熱性を備えるため、取鍋１の保温性が上がる。また、溶鋼Ｍの温度降下速度が小さくなる。
すなわち、本発明によれば、取鍋１の鉄皮２とウェア耐火物４の間に施工されたパーマネント耐火物３の構造において、その耐火物３の材質、配置、厚みなどを規定に従って設定することで、耐火物３の特性を維持しつつ、取鍋１からの放熱を抑制して断熱性を向上させることができ、さらに例えば数年といった長期間に亘って断熱性能を発揮させることができる。
As described above, according to the present invention, the amount of heat radiation from the ladle 1 can be reduced while suppressing wear of the wear refractory 4, and excellent heat insulation is provided, thereby improving the heat retention of the ladle 1. In addition, the rate of temperature drop of the molten steel M is reduced.
That is, according to the present invention, in the structure of the permanent refractory 3 installed between the steel shell 2 and the wear refractory 4 of the ladle 1, the material, arrangement, thickness, etc. of the refractory 3 are set in accordance with regulations, so that it is possible to suppress heat radiation from the ladle 1 and improve the heat insulating properties while maintaining the characteristics of the refractory 3, and furthermore, it is possible to maintain the heat insulating performance for a long period of time, for example, several years.
なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。
特に、今回開示された実施形態において、明示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。
It should be noted that the embodiments disclosed herein should be considered to be illustrative in all respects and not restrictive.
In particular, in the embodiments disclosed herein, matters not explicitly stated, such as operating conditions, operating conditions, various parameters, dimensions, weights, volumes of components, etc., do not deviate from the scope of ordinary practice by a person skilled in the art, and values that can be easily assumed by a person ordinary skilled in the art are used.
１ 取鍋
２ 鉄皮
３ パーマネント耐火物
３ａ 本パーマネント耐火物（本パーマ）
３ｂ 準パーマネント耐火物（準パーマ）
４ ウェア耐火物
Ｍ 溶鋼
1 Ladle 2 Iron shell 3 Permanent refractory 3a This permanent refractory (this permanent)
3b Semi-permanent refractories (semi-permanent)
4 Wear refractory M Molten steel
Claims (2)
前記鉄皮と前記ウェア耐火物間に２層構造のパーマネント耐火物が施工されていて、
前記２層構造のパーマネント耐火物のうち、前記鉄皮側にシリカをベースとする本パーマネント耐火物が施工され且つ、前記ウェア耐火物側にアルミナをベースとする準パーマネント耐火物が施工されていて、
前記本パーマネント耐火物には、前記準パーマネント耐火物より熱伝導率λが低く、且つ、前記ウェア耐火物と前記準パーマネント耐火物との境界の温度を、以下の式（１）に基づいて推定することにより得られる界面温度が、前記操業における最低温度が700℃を超過し、且つ、前記操業における最高温度が1400℃未満となる耐火物を採用している
ことを特徴とする取鍋の耐火物構造。
［式（１）］
溶鋼と接するウェア耐火物及びウェア耐火物と接する準パーマ耐火物の内部エネルギー変化を、取鍋の厚み方向のみの一次元非定常伝熱計算により、式（Ａ）とし、
大気と接する耐火物または鉄皮の内部エネルギー変化を、取鍋の厚み方向のみの一次元非定常伝熱計算により、式（Ｂ）とし、
耐火物または鉄皮と接する耐火物または鉄皮の内部エネルギー変化を、取鍋の厚み方向のみの一次元非定常伝熱計算により、式（Ｃ）とし、
式（Ａ）、式（Ｂ）、式（Ｃ）に、ウェア耐火物の初期温度、鉄皮の初期温度、取鍋内部の大気温度、取鍋外部の大気温度、熱伝達率、輻射率を代入して、ウェア耐火物と準パーマネント耐火物との境界の温度を推定する。
ただし、
A ladle in which an alumina-magnesia castable wear refractory is installed inside the steel shell of an outer vessel and at a location where the ladle comes into contact with molten steel when filled, the ladle being used when repeatedly charging molten steel into the ladle, subjecting the charged molten steel to secondary refining, and then discharging the molten steel after secondary refining, each of which constitutes one charge, the temperature of the molten steel charged into the ladle being 1650°C or higher and 1700°C or lower, the temperature inside the furnace rising from the time the molten steel is charged until the molten steel is completely discharged, and then decreasing from the time the molten steel is completely discharged until the charging of the next charge of molten steel begins,
A two-layer permanent refractory is installed between the steel shell and the wear refractory,
In the two-layered permanent refractory, a silica-based permanent refractory is applied to the shell side, and an alumina-based semi-permanent refractory is applied to the wear refractory side,
the permanent refractory has a thermal conductivity λ lower than that of the semi-permanent refractory, and the interface temperature between the wear refractory and the semi-permanent refractory is estimated based on the following formula (1), such that the minimum temperature during operation exceeds 700°C and the maximum temperature during operation is less than 1400°C:
[Formula (1)]
The change in internal energy of the wear refractory in contact with the molten steel and the semi-permanent refractory in contact with the wear refractory is calculated by one-dimensional unsteady heat transfer calculation only in the thickness direction of the ladle, and is given by formula (A),
The change in internal energy of the refractory or steel shell in contact with the atmosphere is calculated by one-dimensional unsteady heat transfer calculation only in the thickness direction of the ladle, as shown in formula (B),
The change in internal energy of the refractory or the steel shell in contact with the refractory or the steel shell is calculated by one-dimensional unsteady heat transfer calculation only in the thickness direction of the ladle, and is given by formula (C),
The temperature at the boundary between the wear refractory and the semi-permanent refractory is estimated by substituting the initial temperature of the wear refractory, the initial temperature of the steel shell, the atmospheric temperature inside the ladle, the atmospheric temperature outside the ladle, the heat transfer coefficient, and the emissivity into Equations (A), (B), and (C).
however,
前記チャージが初回のときは、前記取鍋内の溶鋼の排出を完了してから、次回チャージの溶鋼の装入が完了されるまでの時間をｔ（min）とした場合に、t≦193となるように操
業を行い、
前記チャージが２回目以降のときは、t≦210となるように操業を行い、
t≦193又はt≦210を満たさない場合は、当該チャージの次のチャージを再度初回のチャージとして、前記次回のチャージの次のチャージの溶鋼の装入が完了するまでの時間ｔがt≦193となるように操業を行うことで、
二次精錬処理の開始から前記取鍋内にある前記溶鋼の排出が完了するまでの前記界面温度が、前記操業における最低温度で700℃を超過し、且つ、前記操業における最高温度で1400℃未満となるように操業する
ことを特徴とする取鍋を用いた操業方法。 When operating a ladle having the refractory structure according to claim 1,
When the charge is the first time, the operation is carried out so that t≦193, where t (min) is the time from when the discharge of molten steel from the ladle is completed to when the charging of molten steel for the next charge is completed.
When the charge is the second or subsequent charge, the operation is carried out so that t≦210.
If t≦193 or t≦210 is not satisfied, the next charge after the current charge is treated as the first charge again, and operation is carried out so that the time t until the charging of the molten steel of the next charge after the next charge is completed is t≦193.
an operation method using a ladle, characterized by operating the ladle so that the interface temperature from the start of secondary refining treatment to the completion of discharge of the molten steel from the ladle exceeds 700°C at the lowest temperature during the operation and is less than 1400°C at the highest temperature during the operation.
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