本発明の鉄浴式溶融還元炉の一実施形態� ��ついて、図1A~図3を用いて以下に詳細に説明 する。

 図1Aに示すように、本実施形態の鉄浴式溶� �還元炉1は、転炉状であり、炉の下部に底吹� ��口2を備えている。そして、この鉄浴式溶融 還元炉1では、溶鉄や溶融スラグを攪拌して� �応を促進させるために、攪拌ガス(例えばN ₂ ガス)、O ₂ ガス、CO ₂ ガス、微粉炭、酸化鉄等を炉内に吹き込む。 図1Aにおいて、符号1は鉄浴式溶融還元炉、符 号2は底吹羽口、符号3は吹錬用の酸素ランス� ��符号4は溶鉄、符号5は溶融スラグ、符号7は� ��火物を示す。

 この鉄浴式溶融還元炉1では、溶鉄および溶 融スラグからなる溶融物に、酸化鉄あるいは 酸化鉄含有鉄原料、そして炭材を、連続的あ るいは断続的に加える。さらに、吹錬用の酸 素ランス3から酸素を吹き込み、酸化鉄を鉄� �還元し、溶鉄量を増加させ、所定の溶鉄量� �達すると出湯する。すなわち、鉄浴式溶融� �元炉1内に投入された温度1380℃~1415℃かつ、C 濃度4.2質量%~4.3質量%の溶融鉄浴に、酸化鉄あ るいは酸化鉄含有鉄原料を供給する。そして 、上吹きの酸素ランス3から酸素を7000Nm ³ /h以上の速度で吹き込み、さらに炭材を上方� ��ら投入、あるいは、底吹きから供給する。� ��給した酸化鉄あるいは酸化鉄含有鉄原料を� ��解・還元することにより、溶鉄量が50tonか� �80tonになるまで溶解を行い、溶解終了後、鉄 浴式溶融還元炉1から、溶鉄量30tonの溶鉄を図 示しない鍋に出湯する。

 この際に発生するスラグは、CaO/SiO ₂ の比が1.0~1.7と低く、またスラグに含まれる� �化鉄または原料として投入される酸化鉄の� �響もあり、内張り耐火物ライニングを著し� �損傷させる。特に、図1Bに示すように、溶融 還元時に溶融スラグおよび酸化鉄と直接接触 する側壁をなす耐火物7の損傷が著しい。な� �、図1Bにおける符号6は、耐火物7における耐� ��物損傷部位を示す。

 本実施形態の鉄浴式溶融還元炉1では、側 壁ライニングである内張り耐火物7として、C� ��有量が1質量%以上かつ5質量%未満の範囲であ るMgO-Cれんがを採用している。

 側壁ライニングに使用するMgO-Cれんがは、C� ��有量が1質量%未満になると、MgO-Cれんが内部 へのスラグ浸潤が著しくなって耐用性が劣る 。また、C含有量が5質量%以上になると、MgO-C� ��んが表面のスラグコーティング効果が著し� ��低下して耐用性が劣る。これは、MgO-Cれん� �表面へのカーボンの露出面積割合が大きく� �り、スラグコーティングを阻害するからで� �る。C含有量が5質量%未満では、CaO/SiO ₂ の比が1.0~1.7と低く、原料として投入される� �化鉄を含みかつ粘性の低いスラグでも、コ� �ティング性が極めて良好である。従って、� �吹メインランスを用いてスラグをスプラッ� �ュ状に吹き飛ばしてコーティングする方法� �、特殊なスラグコーティング方法を必要と� �ないため、好ましい。

 最も好ましいC含有量は、3質量%以上かつ4 質量%以下であり、このC含有量のMgO-Cれんが� �スラグコーティング性は特に優れる。

 本実施形態で使用するMgO-Cれんがは、マ� �ネシア粒、カーボン、および、Al系合金、B� �化合物等の酸化防止剤から構成される。マ� �ネシア粒は、MgOが95質量%以上である電融マ� �ネシアあるいは焼結マグネシアであること� �好ましい。カーボンは、鱗状黒鉛、土状黒� �、人造黒鉛、膨張黒鉛、ピッチ、カーボン� �ラック、フェノール樹脂、無煙炭等である� �

 酸化防止剤は、Al、Al-Mg等のAl系合金、ある� ��はCaB ₆ 、B ₄ C等のB系化合物を用いるのが好ましい。

 図2における符号8は、C含有量が1質量%~5質 量%のMgO-Cれんがの適用部分を示す。また、同 図において、符号9が、C含有量15質量%~18質量% のMgO-Cれんがを示している。

 本実施形態で使用するMgO-Cれんがは、製� �用転炉の内張り用耐火物であるC含有量が15� �量%~18質量%のMgO-Cれんがに比べて、極めてC含 有量が低いため、熱膨張量が大きくなる。こ のため、操業中の高温環境下において発生す る熱応力によりMgO-Cれんがに亀裂および剥落� ��発生しないよう、配慮することが好ましい� ��

 本発明者らは、鋭意実験を重ね、耐火物の� ��げ強さσ _B (MPa)と下式(1)により計算される側壁ライニン� ��内の発生熱応力σ _L (MPa)との比σ _B /σ _L を、3≦σ _B /σ _L ≦6の範囲内に制御することで、MgO-Cれんが内 の亀裂および剥落が発生せず、ライニングが 安定することを見出した。
 σ _L =E・(α・L・T-A)/[L+(α・L・T-A)]・・・式(1)
 ここで、
 E:使用耐火物の弾性率(GPa)、
 α:使用耐火物の熱膨張率(/℃)、
 T:ライニング表面温度(℃)、
 L:ライニング長さ(m)、
 A:ライニング内膨張代長さ(m)

 すなわち、σ _B /σ _L が3未満の条件では、MgO-Cれんが内に亀裂が発 生し、MgO-Cれんがの一部が剥落してしまい、� ��張りライニングの安定性が著しく低下する� ��σ _B /σ _L が6を超える条件では、ライニングが冷却さ� �た場合に、MgO-Cれんがの目地開きが発生し、 目地溶損の発生やライニング拘束力低下によ るMgO-Cれんがの脱落が発生する。

 なお、本実施形態におけるライニング長さL は、ライニング、即ちMgO-Cれんがの水平方向� ��長さであり、ライニング内膨張代長さAも、 水平方向のMgO-Cれんが目地すきま間隔を意味� ��る。垂直方向については、鉄皮によるライ� ��ングの拘束が水平方向と比較して弱いため� ��σ _B /σ _L の条件は特に規定しない。

 本実施形態において、σ _B /σ _L を3以上に制御するための方法は、ライニン� �内膨張代長さAを設定することにより行われ� ��。膨張代長さAの設定方法について特に規定 はしないが、制御を容易にする観点から、目 地部に、ダンボール等の加熱により燃焼して 消失するものを挿入する方法や、れんが表面 に加熱により揮発ないしは燃焼するコーティ ング材を塗布する方法などが好ましい。

 さらに好ましくは、図3に示すように、側壁 耐火物であっても溶解・還元中にスラグと接 しない部位では、製鋼用転炉の内張り耐火物 であるC含有量が15質量%~18質量%のMgO-Cれんが9� ��用いる。スラグと接しない部位は、溶鉄に� ��る耐火物の侵食が主であり、その侵食量が� ��ラグと接する部位と比較して極めて少ない� ��そのため、C含有量が15質量%~18質量%のMgO-Cれ んがを用いた内張りライニングでは、σ _B /σ _L を3以上に制御する必要はない。図3において� ��符号1は鉄浴式溶融還元炉、符号2は底吹羽� �、符号3は吹錬用の酸素ランス、符号4は溶鉄 、符号5は溶融スラグ、符号6は耐火物損傷部� ��、符号8はC含有量が1質量%以上かつ5質量%未� ��のMgO-Cれんがの適用部位を示す。