高炉主樋
【課題】バックライニング層に発生する亀裂の貫通を抑制、防止し、かつ、耐火材を短い時間で施工することが可能な高炉主樋および高炉主樋の構築方法を提供する。
【解決手段】鉄皮４０の内側に耐火材を施工することにより形成された高炉主樋において、溶銑に接するウエアーライニング層１０と、ウエアーライニング層の外側に設けられたバックライニング層２０とを備え、バックライニング層を構成する底面側バックライニング層２２と側面側バックライニング層２１のうち、少なくとも側面側バックライニング層が、(ａ)鉄皮側に位置する湿式吹付け耐火材層２１ａと、(ｂ)湿式吹付け耐火材層よりも溶銑側に位置する、湿式吹付け耐火材層とは異なる１層以上の耐火材層２１ｂとを備えた構成とする。
バックライニング層と鉄皮との間に断熱層３０を備えた構成とする。
【解決手段】鉄皮４０の内側に耐火材を施工することにより形成された高炉主樋において、溶銑に接するウエアーライニング層１０と、ウエアーライニング層の外側に設けられたバックライニング層２０とを備え、バックライニング層を構成する底面側バックライニング層２２と側面側バックライニング層２１のうち、少なくとも側面側バックライニング層が、(ａ)鉄皮側に位置する湿式吹付け耐火材層２１ａと、(ｂ)湿式吹付け耐火材層よりも溶銑側に位置する、湿式吹付け耐火材層とは異なる１層以上の耐火材層２１ｂとを備えた構成とする。
バックライニング層と鉄皮との間に断熱層３０を備えた構成とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高炉主樋およびその製造方法に関し、詳しくは、高炉主樋の作製時における耐火材の施工時間の短縮や、耐火材層への貫通亀裂の発生の抑制、防止を可能にするための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉から出銑された溶銑が流れる高炉主樋は、溶銑に接する部分から順に外側に向かって配設された、ウエアーライニング層、バックライニング層、断熱層（断熱層をバックライニング層の一部とする考え方もある）、鉄皮を備えている。
【０００３】
ウエアーライニング層は、高温の溶銑と接し、耐火物の劣化が進むため、補修を繰り返しながら使用されるが、その寿命は通常１年程度である。
【０００４】
また、バックライニング層は、直接溶銑と接しないため、ウエアーライニング層よりも劣化の進行が緩やかで、使用状況にもよるが、底面側はほぼ永久的に使用され、側面側の寿命は一般的に約３年程度である。
【０００５】
従来の高炉主樋において、バックライニング層は、鉄皮または断熱層の内側に、アルミナ質、アルミナ−スピネル質、炭化珪素質などの耐火物を、れんが積み、プレキャストブロック、流し込みなどの工法で施工することにより形成されている。
【０００６】
ウエアーライニング層は、使用するうちに焼結が進み、亀裂が発生しやすくなる上に、近年では残厚が薄くなるまで使用する傾向が強く、高温の溶銑と接するウエアーライニング層の亀裂を通して、溶銑がバックライニング層まで達する場合がある。そして、ウエアーライニング層の耐火物の亀裂は、底面側よりも樋側面（側面側）に発生しやすい。
【０００７】
バックライニング層も、ウエアーライニング層側から伝達される熱による膨張−収縮の繰り返しにより、亀裂を発生する場合がある。
そして、バックライニング層まで達した溶銑が、バックライニング層に発生した亀裂に差し込むと、漏銑、漏滓などの重大事故となるおそれがある。
そして、バックライニング層の亀裂も、ウエアーライニング層の場合と同様に、底面側よりも樋側面に発生しやすい。
【０００８】
このような高炉主樋の耐火ライニングに関し、特許文献１には、高炉鋳床樋の溶湯に接する耐火物であるウエアーライニング層と、樋の外枠を形成する鉄皮との間に、上記ウエアーライニング層側から順に、アルミナ質耐火物層、断熱れんが層、アルミナ炭珪れんが層を配するようにした高炉鋳床樋の耐火物構造が記載されている。この特許文献１の発明によれば、ウエアーライニング層と鉄皮の間に熱伝導率の異なる耐火物を配置することにより、樋全体として熱応力を緩和して、樋全体としての耐久性を向上させることができるとされている。
【０００９】
しかしながら、この特許文献１では、バックライニング層がアルミナ炭珪れんがと、断熱れんがと、アルミナ質流し込み（水平面はアルミナ質プレキャスト）材から構成されており、アルミナ炭珪れんがと断熱れんがの２層のれんが層を施工することが必要で、施工に要する時間が非常に長くなるため、生産性が悪いという問題点がある。
【００１０】
また、特許文献２には、少なくとも湯当り部に、ＭｇＯが１〜４０重量％、Ａｌ2Ｏ3が５５〜９８重量％のプレキャストブロックを配置することにより、現地鋳込みによる施工不良をなくして、長寿命で安定した操業が可能な脱珪処理用高炉鋳床樋が提案されている。
【００１１】
この特許文献２によれば、バックライニングはアルミナ系のキャスタブルを流し込んでもよいし、予め、鉄皮に吹き付け材もしくはラミング材を施工してもよいとされている（引用文献２の明細書、段落０００６）。しかし、バックライニング層の構成に特に具体的な記載がなく、一般的な単層構成であると考えられることから、バックライニング層に生じる亀裂が鉄皮にまで達してしまうおそれがあるものと考えられる。
【００１２】
また、特許文献３には、永久張り（バックライニング）耐火物のうち、樋底である樋敷部から平均スラグラインより１５０ｍｍ高い位置までの高さに相当する部位に、熱伝導度が２Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以上の耐火物を用いた高炉樋が提案されている。この特許文献３の構成の場合、高炉樋からの抜熱が促進され、ワークライニング材の寿命が長くなるとされている。
しかしながら、この特許文献３の場合も、バックライニング耐火物の構成に関し、特に具体的な記載がなく、一般的な単層構成であると考えられることから、バックライニング層に生じる亀裂が鉄皮にまで達してしまうおそれがあるものと考えられる。
【００１３】
また、特許文献４には、高炉主樋裏張り（バックライニング）に、スラグゾーンとメタルゾーンでそれぞれＳｉＣ含有量が異なる組成のキャスタブル耐火物を用いることが開示されており、この特許文献４の構成によれば、耐溶銑性および耐滓性が良好で焼結性に優れ、耐用性の良好な信頼性の高い高炉主樋を得ることができるとされている。
しかしながら、特許文献４には、バックライニングのライニング構造について、層数などに関する具体的な記載はなく、一般的な単層構成であるとすれば、亀裂が鉄皮まで達してしまう恐れがある。
【００１４】
また、高炉主樋の耐火ライニングに関し、施工期間の短縮を意図した高炉主樋として特許文献５に示されているような一体型高炉鋳床樋が提案されている。
すなわち、特許文献５には、外側から順に、コンクリートブロック、耐火断熱材（不定形耐火物）、耐火材（側壁が水冷盤またはプレキャストブロック、底部が耐火煉瓦）が積層され、これらが施工前に一体化された一体型高炉鋳床樋が記載されている。また、上記耐火断熱材として、樋用不定形耐火物が配置されることが記載されている。
また、特許文献５においては、耐火材は、煉瓦、不定形耐火物（吹き付け施工によるものも含む）、プレキャストブロックの１層または２層以上からなる構造の何れでもよいとされている（特許文献５、段落００２２）。
しかしながら、鉄皮が固定されているタイプの高炉主樋の場合には、施工前に一体化するこの特許文献５の方法は採用することができないのが実情である。
【００１５】
また、特許文献６には、溶鉱炉から排出される溶銑の流路となる溶銑樋の構築方法において、溶銑樋の側板と側部形鋼に永久張り材を施工した側部ユニット、および、底板と底部形鋼からなる底部ユニットをそれぞれ個別に作製し、さらに底部ユニットに、側部ユニットを接合した後、底部ユニットに永久張り材を施工し、得られた構造体を樋受け梁に載置するようにした、溶銑樋の構築方法が提案されている。
しかしながら、特許文献６の場合にも、側面側の永久張り材の構成に特に具体的な記載がなく、また、側面側の永久張り材を施工する方法にも特別の記載がなく、側面側の永久張り材は一般的な単層構成であると考えられることから、亀裂が容易に側板と側部形鋼にまで達してしまうおそれがあり、また、側面側の永久張り材の構造を例えば複数層構造にしようとした場合には、施工に時間がかかってしまうという問題点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特許第３７８５４４９号公報
【特許文献２】特開平１１−１７２３０８号公報
【特許文献３】特開２００３−１８３７１３号公報
【特許文献４】特開２００４−０９９９３７号公報
【特許文献５】特開２００４−３２３８６５号公報
【特許文献６】特開２００９−１６７５０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は、上記課題を解決するものであり、バックライニング層に発生する亀裂の貫通を抑制、防止し、かつ、耐火材を短い時間で施工することが可能な高炉主樋および高炉主樋の構築方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題を解決するため、本発明（請求項１）の高炉主樋は、
鉄皮の内側に耐火材を施工することにより形成された高炉主樋であって、
溶銑に接するウエアーライニング層と、
前記ウエアーライニング層の外側に設けられたバックライニング層と
を備え、
前記バックライニング層を構成する底面側バックライニング層と側面側バックライニング層のうち、少なくとも側面側バックライニング層が、
(ａ)前記鉄皮側に位置する湿式吹付け耐火材層と、
(ｂ)前記湿式吹付け耐火材層よりも溶銑側に位置する、前記湿式吹付け耐火材層とは異なる１層以上の耐火材層と
を備えていることを特徴としている。
【００１９】
また、本発明の高炉主樋は、前記バックライニング層と前記鉄皮との間に断熱層を備えていることを特徴としている。
【００２０】
本発明の高炉主樋においては、前記湿式吹付け耐火材層が第１のスタッドにより支持され、前記湿式吹付け耐火材層とは異なる１層以上の耐火材層が第２のスタッドにより支持されていることが望ましい。
【００２１】
また、断熱層を備えた本発明の高炉主樋においては、前記断熱層が第３のスタッドにより支持されていることが望ましい。
【００２２】
また、本発明の高炉主樋の構築方法は、
請求項１〜４のいずれかに記載の高炉主樋の構築方法であって、
前記側面側バックライニング層を形成する工程が、
(ａ)耐火材を湿式吹付け施工することにより、前記湿式吹付け耐火材層を形成する工程と、
(ｂ)前記工程で形成された前記湿式吹付け耐火材層上に、耐火材を１回以上施工することにより、前記湿式吹付け耐火材層とは異なる１層以上の耐火材層を形成する工程と、
を備えていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の高炉主樋は、バックライニング層のうち、少なくとも側面側バックライニング層が、(ａ)鉄皮側に位置する湿式吹付け耐火材層と、(ｂ)湿式吹付け耐火材層よりも溶銑側に位置する、湿式吹付け耐火材層とは異なる１層以上の耐火材層とを備えている（すなわち、バックライニング層が複数層構造を有している）ので、バックライニング層に発生する亀裂が鉄皮にまで貫通してしまうことを抑制、防止することが可能になる。
【００２４】
また、鉄皮側に位置する湿式吹付け耐火材層は、湿式吹付け工法により効率よく施工することができるため、例えば、側面側バックライニング層の一部または全部を、れんが積み工法などにより施工する場合に比べて、短い時間で施工することが可能になる。
したがって、本発明によれば、バックライニングに発生する亀裂の貫通を抑制、防止し、かつ短い時間で施工することが可能な高炉主樋を得ることができる。
【００２５】
また、側面側バックライニング層を構成する湿式吹付け耐火材層、湿式吹付け耐火材層とは異なる１層以上の耐火材層を、それぞれを個別に支持する第１のスタッドおよび第２のスタッドにより支持することにより、各層間が剥離して、開いてしまうことを確実に防止して、より信頼性を向上させることができる。
【００２６】
また、断熱層を備えている場合に、断熱層を第３のスタッドにより支持することにより、さらに信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態にかかる高炉主樋の構成を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下に本発明の実施の形態を示して、本発明の特徴とするところをさらに詳しく説明する。
【００２９】
本発明の高炉主樋は、高炉主樋のバックライニング層を構成する底面側バックライニング層と側面側バックライニング層のうち、少なくとも側面側バックライニング層を、鉄皮側に位置する湿式吹付け耐火材層と、湿式吹付け耐火材層よりも溶銑側に位置する、上記湿式吹付け耐火材層とは異なる１層以上の耐火材層を備えた複数層構造とすることにより、バックライニング層に発生する亀裂が鉄皮にまで貫通することを抑制、防止して、漏銑を阻止することができるようにしている。
【００３０】
また、側面側バックライニング層を構成する複数層構造の耐火材層のうち、少なくとも鉄皮側に位置する１層を、湿式吹付け法で施工するようにしているので、容易に、かつ、流し込み施工やれんが積み施工と比較して短時間で、流し込み材と同等程度の高い強度と耐食性を有するバックライニング層を形成することが可能になる。
【００３１】
なお、バックライニング層のうち、底面側を構成する部分（底面側バックライニング層）は、側面部に比べて施工が容易であること、また、永久的に使用されるものであるため、施工に少し多くの時間を要しても特に問題にならないことから、底面側バックライニング層については、例えば、アルミナ−シリカ質れんがを施工してもよい。
【００３２】
また、本発明の高炉主樋は、バックライニング層と鉄皮の間にさらに、断熱層（例えば、耐火材料を乾式吹付け法により施工した層など）を備えていてもよい。なお、断熱層については、本願明細書では、バックライニング層とは別の層として説明しているが、断熱層をバックライニング層の一部と考えることもできる。
【００３３】
したがって、本発明の高炉主樋には、例えば、以下の［構成例１］あるいは［構成例２］のような構成のものが含まれる。
[構成例１]
ａ)溶銑に接するウエアーライニング層と、
ｂ)ウエアーライニング層の外側に設けられたバックライニング層であって、少なくとも側面側バックライニング層が、鉄皮側に位置する湿式吹付け耐火材層と、湿式吹付け耐火材層よりも溶銑側に位置する、湿式吹付け耐火材層とは異なる１層以上の耐火材層とを備えたバックライニング層と、
ｃ)最外層である鉄皮と
を備えた高炉主樋。
[構成例２]
ａ)溶銑に接するウエアーライニング層と、
ｂ)ウエアーライニング層の外側に設けられたバックライニング層であって、少なくとも側面側バックライニング層が、鉄皮側に位置する湿式吹付け耐火材層と、湿式吹付け耐火材層よりも溶銑側に位置する、湿式吹付け耐火材層とは異なる１層以上の耐火材層とを備えたバックライニング層と、
ｃ)前記バックライニング層の外側に配設された断熱層と、
ｄ)最外層である鉄皮と
を備えた高炉主樋。
【００３４】
なお、図１は、本発明の実施の形態にかかる高炉主樋の代表的な構成を模式的に示す図である。
図１に示すように、この高炉主樋は、溶銑５０に接するウエアーライニング層１０と、ウエアーライニング層１０の外側（鉄皮４０側）に設けられたバックライニング層２０と、バックライニング層２０の外側（鉄皮４０側）に設けられた断熱層３０と、最外層である鉄皮４０とを備えている。
そして、バックライニング層２０は、鉄皮４０の側面側に配設された側面側バックライニング層２１と、鉄皮４０の底面側に配設された底面側バックライニング層２２とを備えている。
【００３５】
そして、側面側バックライニング層２１は、鉄皮４０側に位置する、湿式吹付け法により施工された湿式吹付け耐火材層（以下、「第１耐火材層」ともいう）２１ａと、湿式吹付け耐火材層２１ａよりも溶銑５０側に位置する、湿式吹付け耐火材層２１ａとは異なる１層以上（この実施形態では１層）の耐火材層（以下、「第２耐火材層」ともいう）２１ｂとを備えている。なお、湿式吹付け耐火材層２１ａとは異なる耐火材層（第２耐火材層）２１ｂは、この実施形態では、水と混練した耐火材を流し込むことにより形成された流し込み耐火材層である。
【００３６】
また、底面側バックライニング層２２は、鉄皮４０の底面側に位置する、アルミナ−シリカ質れんがを施工することにより形成された下層側耐火材層２２ａと、下層側耐火材層２２ａの上にアルミナ−シリカ−炭化珪素質れんがを施工することにより形成された上層側耐火材層２２ｂとを備えた２層構造のライニング層とされている。
【００３７】
また、ウエアーライニング層１０を構成する耐火材の種類に特別な制約はないが、例えば、アルミナ−ＳｉＣ−カーボン質の耐火材料を、例えば、厚さが約５００ｍｍになるように流し込み施工した流し込み耐火材が用いられる。また、ウエアーライニング層はスラグゾーンとメタルゾーンで異なる材料を施工する多層構造とすることもできる。
【００３８】
また、断熱層３０を構成する耐火材の種類や、施工方法には特に制約はなく、例えば、アルミナ質やアルミナ−シリカ質の耐火材を、流し込み、吹付けなどの公知の工法により、厚みが約１００ｍｍとなるように施工して、断熱層とすることができる。なお、安価であること、かさ比重が小さいこと（施工重量を減らせる）などを考慮すると、断熱層としては、アルミナ−シリカ質の断熱耐火材を乾式吹付け法により施工して形成したものなどが、特に好ましい例として挙げられる。
【００３９】
また、上述の側面側バックライニング層２１を構成する、鉄皮側に位置する湿式吹付け耐火材層２１ａは、湿式吹付け法により施工されるが、この鉄皮側に位置する湿式吹付け耐火材層２１ａを施工するにあたっては、具体的には、例えば、以下に説明するような方法で行われる。
すなわち、鉄皮４０側に位置する湿式吹付け耐火材層２１ａを湿式吹付け法により施工するにあたっては、
(ａ)炭化珪素、アルミナ、ボーキサイト、バン土ケツ岩、カイヤナイト、ムライト、シリカフラワー、粘土、ロー石、珪石、スピネル、マグネシア、ジルコン、ジルコニア、クロム鉱、カルシア、窒化珪素鉄、炭化硼素、黒鉛、ピッチ、コークス、ピッチペレット、ベントナイト、含水無定形シリカ、無水無定形シリカなどより選択される耐火性粉末（８０〜９８重量％）と、
(ｂ)２〜２０重量％のアルミナセメントなどの結合剤と、
(ｃ)外掛けで３〜２０重量％程度の水と
を配合して混練した混錬物を、ピストンポンプ、スクイズポンプ、あるいはスクリューポンプなどの圧送機を使用して配管内を高圧空気で圧送し、配管先端に取り付けられた吹付けノズルにおいて、圧搾空気により送られた凝集剤と混合し、吹付けることにより施工して、断熱層３０上に湿式吹付け耐火材層２１ａを形成する。
【００４０】
なお、湿式吹付け耐火材層２１ａを構成する耐火性粉末には、必要に応じて、アルミニウム粉末、アルミニウム合金粉末、シリコン粉末、発泡剤、金属ファイバー、有機ファイバー、セラミックファイバー、一般的に使用される分散剤などを添加してもよい。
【００４１】
なお、本発明においては、湿式吹付け耐火材層２１ａを構成する材質として、上述のように種々のものを用いることが可能であるが、耐溶銑性、耐高炉スラグ性などを考慮すれば、特に好ましい耐火材として、それらに優れるアルミナ−シリカ質や、アルミナ−炭化珪素質などが挙げられる。
【００４２】
また、湿式吹付け法で形成される湿式吹付け耐火材層（第１耐火材層）２１ａの厚みは、高炉主樋全体の大きさにもよるが、１００ｍｍ〜３００ｍｍの範囲とすることが好ましい。１００ｍｍより薄い場合には、溶銑５０が差し込んだ場合に、容易に鉄皮４０まで達してしまうおそれがあり、また、３００ｍｍを超えると、湿式吹付け耐火材層（第１耐火材層）２１ａ上に形成される第２耐火材層２１ｂの厚みを十分に確保できない場合が生じるため好ましくない。
【００４３】
湿式吹付け耐火材層（第１耐火材層）２１ａ上に形成される第２耐火材層２１ｂの材質や施工方法には、特に制約はなく、アルミナ質やアルミナ−シリカ質やアルミナ−炭化珪素質の耐火材を、流し込み、乾式吹付け、湿式吹付けなどの公知の工法により１層または複数層形成することができる。
なお、第１耐火材層２１ａ上に形成される第２耐火材層２１ｂは、耐スラグ性、耐溶銑性がバランスよく優れているという見地から、アルミナ−炭化珪素質の耐火材を流し込み施工することにより形成される流し込み耐火材層とすることが好ましい。
【００４４】
また、第１耐火材層２１ａ上に形成される第２耐火材層２１ｂの厚みは、樋全体の大きさにもよるが、１００ｍｍ〜６００ｍｍの範囲とすることが好ましい。これは、第２耐火材層２１ｂの厚みが１００ｍｍより薄い場合には、永久張りとしての長期間に渡る使用に十分耐えることができず、また、６００ｍｍを超える場合は、耐火材の使用量が多くなりすぎ、コストが高くなることによる。
【００４５】
なお、側面側バックライニング層２１の、上端から所定の距離（例えば４００ｍｍ）以内の領域は、高炉主樋を流れる溶銑５０の液面より高い位置にある（すなわち、ウエアーライニング層１０が溶銑５０に接する領域よりも高い位置にある）ため、その領域については、湿式吹付け耐火材層である第１耐火材層と、流し込み耐火材層である第２耐火材層との複数層構造とはせずに、バックライニング層２１を、第２耐火材層（流し込み耐火材層）２１ｂのみからなる単層構造として、製造工程の簡素化を図っている。ただし、他の領域と同じく、第１耐火材層と第２耐火材層の２層構造としてもよいことはいうまでもない。
【００４６】
また、この実施形態の高炉主樋においては、側面側バックライニング層２１には、各層、すなわち、湿式吹付け法により施工される湿式吹付け耐火材層２１ａ、および、流し込みによる方法で施工された第２耐火材層を支持するスタッドを設置することが望ましく、この実施形態の高炉主樋においても、第１のスタッドＳ１により第１耐火材層２１ａを支持し、第２のスタッドＳ２により第２耐火材層２１ｂを支持するようにしている。
【００４７】
なお、上述のように、側面側バックライニング層２１のうち、上端から所定の距離（例えば４００ｍｍ）までの領域を、第２耐火材層（流し込み耐火材層）２１ｂのみからなる単層構造とした場合、上端から所定の距離（例えば４００ｍｍ）までの領域では、第２耐火材層２１ｂを、第２のスタッドＳ２で支持するように構成することができる。
【００４８】
また、鉄皮４０と上記の湿式吹付け法により施工される第１耐火材層２１ａとの間に断熱層を備えている場合には、断熱層３０を支持するスタッドを設置することが好ましく、この実施形態の高炉主樋においても、断熱層３０を第３のスタッドＳ３により支持するようにしている。
【００４９】
各耐火材層を確実に支持して、各耐火材層間および断熱層と鉄皮の間の開きを防止するという目的からは、上述のように、第１のスタッドＳ１、第２のスタッドＳ２、および第３のスタッドＳ３を用いて、第１耐火材層２１ａ、第２耐火材層２１ｂ、および断熱層３０をそれぞれ支持するようにすることが望ましい。
【００５０】
ただし、全ての耐火材層を貫通するスタッドを用いて各耐火材層を一体に支持する方法は、各耐火材層間の開きを防止する機能が不十分になりやすく、また、施工が複雑になるため、好ましくない。
【００５１】
なお、スタッドの材質や形状は特に限定されないが、好適に用いることが可能なスタッドとして、例えば、Ｙ型スタッドなどが挙げられる。
【実施例】
【００５２】
以下、本発明の実施例を示して、その特徴とするところをさらに詳しく説明する。
【００５３】
この実施例では、以下に説明する方法で、図１に示すような構造を有する高炉主樋を作製した。
まず、高炉主樋を構成する鉄皮４０に、断熱層３０を施工した。それから、鉄皮４０の底面側の断熱層３０上に、アルミナ−シリカ質れんがを施工して下層側耐火材層２２ａを形成するとともに、下層側耐火材層２２ａ上にアルミナ−シリカ−炭化珪素質れんがを施工して上層側耐火材層２２ｂを形成することにより、２層構造を有する底面側バックライニング層２２を形成した。
【００５４】
それから、鉄皮４０の側面側の断熱層３０上に、耐火材を湿式吹付け施工して湿式吹付け耐火材層（第１耐火材層）２１ａを形成するとともに、耐火材を流し込み施工することにより流し込み耐火材層（第２耐火材層）２１ｂを形成することにより、２層構造を有する側面側バックライニング層２１を形成した。
【００５５】
そして、上述のようにして形成した側面側バックライニング層２１と底面側バックライニング層２２を備えてなるバックライニング層２０上に、アルミナ−ＳｉＣ−カーボン質の耐火材料を厚さ５００ｍｍとなるように流し込み施工して、ウエアーラインニング層１０を形成することにより、表１の実施例１の高炉主樋を作製した。
【００５６】
この実施例では、上記実施形態においても説明したように、湿式吹付け法により施工される湿式吹付け耐火材層（第１耐火材層）２１ａを支持する第１のスタッドＳ１と、流し込み工法により施工される流し込み耐火材層（第２耐火材層）２１ｂを支持する第２のスタッドＳ２と、断熱層３０を支持する第３のスタッドＳ３を備えた高炉主樋を作製した。なお、スタッドＳ１，Ｓ２，Ｓ３としては、いずれもＹ型スタッドを使用した。
【００５７】
また、比較のため、
(ａ)断熱層と、流し込み耐火材層（第２耐火材層）は備えているが、湿式吹付け耐火材層（第１耐火材層）を備えていない側面側バックライニング層を備えた、比較例１の高炉主樋（すなわち、側面側バックライニング層が単層構造の高炉主樋）、
(ｂ)断熱層と、２つの流し込み耐火材層（流し込み耐火材層１および流し込み耐火材層２）からなる２層構造の側面側バックライニング層を有する比較例２の高炉主樋、
(ｃ)断熱層と、２つのれんが層（れんが層１およびれんが層２）からなる２層構造の側面側バックライニング層を有する比較例３の高炉主樋
を作製した。
【００５８】
なお、各耐火材の施工方法は、以下の通りである。
(イ)断熱層の施工方法
耐火材料を、乾式吹付け法により、厚さが１００ｍｍとなるように施工した。
(ロ)湿式吹付け耐火材層（第１耐火材層）の施工方法
表１の実施例１の高炉主樋を作製する際に、側面側バックライニング層を構成する湿式吹付け耐火材層（第１耐火材層）を施工するにあたっては、上から４００ｍｍよりも下側の領域に、耐火材材料を湿式吹付け法により吹付けて、厚さが１５０ｍｍとなるように施工した。
(ハ)流し込み耐火材層の施工方法
実施例１、比較例１および２の高炉主樋を作製する際に、流し込み耐火材層を施工するにあたっては、枠掛けをし、耐火材料に水を６％添加して流し込みを行った後、雰囲気温度にて１２時間養生した。
(ニ)れんが層の施工方法
比較例３において、側面側バックライニング層を構成するれんが層を形成するにあたっては、下記の第１および第２のれんが層を構成するれんがを、アルミナ質モルタルにて接着させることにより施工した。
【００５９】
上記のこの実施例の高炉主樋おいて、断熱層、側面側バックライニング層に用いた耐火材の組成は、以下の通りである。
(１)断熱層
：Ａｌ2Ｏ3 ３８％、 ＳｉＯ2 ４４％
(２)湿式吹付け耐火材層
：Ａｌ2Ｏ3 ６５％、 ＳｉＯ2 ３１％
(３)他の耐火材層（流し込み耐火材層）
(ａ)流し込み耐火材層１
：Ａｌ2Ｏ3 ７４％、 ＳｉＯ2 ８％、 ＳｉＣ １５％
(ｂ)流し込み耐火材層２
：Ａｌ2Ｏ3 ７８％、 ＳｉＯ2 ４％、 ＳｉＣ １５％
(ｃ)れんが層１
：Ａｌ2Ｏ3 ５５％、 ＳｉＯ2 ４４％
(ｄ)れんが層２
：Ａｌ2Ｏ3 ４６％、 ＳｉＯ2 ３０％、 ＳｉＣ ２２％
【００６０】
上述のようにして各高炉主樋を作製するにあたって、側面側バックライニング層の施工時間を調べた。
表１にその結果を示す。
なお、表１における施工時間は、側面側断熱層と側面側バックライニング層の両方を施工するのに要した時間（合計時間）である。
【００６１】
また、上述のようにして作製した、実施例１の高炉主樋と、比較例１，２，３の高炉主樋を、実炉にて１年間使用した。
そして、1年間の使用後に、鉄皮にまで達する貫通亀裂の発生の有無、各層間の開き（剥離）の有無を調べた。
その結果を表１に併せて示す。
【００６２】
【表１】
【００６３】
表１に示すように、側面側バックライニング層が、本発明の要件を備えた実施例１の高炉主樋の場合、側面側断熱層と側面側バックライニング層の施工時間が３６時間と短く、しかも、貫通亀裂は認められず、また、各層間の開きも発生しないことが確認された。
【００６４】
これに対し、側面側バックライニング層が、湿式吹付け耐火材層を備えておらず、流し込み耐火材層のみからなる単層構造を有する比較例１の高炉主樋の場合、側面側断熱層と側面側バックライニング層の施工時間が短く、各層間の開きも発生しないが、貫通亀裂が発生し、実用上問題があることが確認された。
【００６５】
また、側面側バックライニング層が、第１および第２の流し込み耐火材層からなる２層構造を有する比較例２の高炉主樋の場合、貫通亀裂の発生は認められなかったが、側面側断熱層と側面側バックライニング層の施工に長い時間がかかるばかりでなく、各層間の開きも発生し、好ましくないことが確認された。
【００６６】
また、側面側バックライニング層が、れんが層１と、れんが層２とからなる２層構造を有する比較例３の高炉主樋の場合、比較例２の高炉主樋の場合と同様に、貫通亀裂の発生は認められなかったが、側面側断熱層と側面側バックライニング層の施工に長い時間がかかるばかりでなく、各層間の開きも発生し、好ましくないことが確認された。
【００６７】
なお、上記実施例１の高炉主樋では、断熱層を備えた構成としているが、断熱層を備えていない構成の場合にも、本発明の要件（すなわち、側面側バックライニング層を、鉄皮側に位置する湿式吹付け耐火材層（第１耐火材層）と、湿式吹付け耐火材層よりも溶銑側に位置する、第１耐火材層とは異なる１層以上の耐火材層（第２耐火材層）とを備えているという要件）を備えることにより、上記実施例１の高炉主樋の場合と同様に、貫通亀裂や各層間の開きの生じにくい高炉主樋が得られることが確認されている。
【００６８】
なお、本発明の高炉主樋を構成する耐火物の種類や組成、各部の寸法などは、上記実施形態および実施例に限定されるものではなく、発明の範囲内において変更することが可能である。
【００６９】
本発明は、さらにその他の点においても上記実施形態や実施例に限定されるものではなく、発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００７０】
１０ ウエアーライニング層
２０ バックライニング層
２１ 側面側バックライニング層
２１ａ 湿式吹付け耐火材層（第１耐火材層）
２１ｂ 第１耐火材層とは異なる耐火材層（第２耐火材層）
２２ 底面側バックライニング層
２２ａ 下層側耐火材層
２２ｂ 上層側耐火材層
３０ 断熱層
４０ 鉄皮
５０ 溶銑
Ｓ１ 第１のスタッド
Ｓ２ 第２のスタッド
Ｓ３ 第３のスタッド
【技術分野】
【０００１】
本発明は高炉主樋およびその製造方法に関し、詳しくは、高炉主樋の作製時における耐火材の施工時間の短縮や、耐火材層への貫通亀裂の発生の抑制、防止を可能にするための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉から出銑された溶銑が流れる高炉主樋は、溶銑に接する部分から順に外側に向かって配設された、ウエアーライニング層、バックライニング層、断熱層（断熱層をバックライニング層の一部とする考え方もある）、鉄皮を備えている。
【０００３】
ウエアーライニング層は、高温の溶銑と接し、耐火物の劣化が進むため、補修を繰り返しながら使用されるが、その寿命は通常１年程度である。
【０００４】
また、バックライニング層は、直接溶銑と接しないため、ウエアーライニング層よりも劣化の進行が緩やかで、使用状況にもよるが、底面側はほぼ永久的に使用され、側面側の寿命は一般的に約３年程度である。
【０００５】
従来の高炉主樋において、バックライニング層は、鉄皮または断熱層の内側に、アルミナ質、アルミナ−スピネル質、炭化珪素質などの耐火物を、れんが積み、プレキャストブロック、流し込みなどの工法で施工することにより形成されている。
【０００６】
ウエアーライニング層は、使用するうちに焼結が進み、亀裂が発生しやすくなる上に、近年では残厚が薄くなるまで使用する傾向が強く、高温の溶銑と接するウエアーライニング層の亀裂を通して、溶銑がバックライニング層まで達する場合がある。そして、ウエアーライニング層の耐火物の亀裂は、底面側よりも樋側面（側面側）に発生しやすい。
【０００７】
バックライニング層も、ウエアーライニング層側から伝達される熱による膨張−収縮の繰り返しにより、亀裂を発生する場合がある。
そして、バックライニング層まで達した溶銑が、バックライニング層に発生した亀裂に差し込むと、漏銑、漏滓などの重大事故となるおそれがある。
そして、バックライニング層の亀裂も、ウエアーライニング層の場合と同様に、底面側よりも樋側面に発生しやすい。
【０００８】
このような高炉主樋の耐火ライニングに関し、特許文献１には、高炉鋳床樋の溶湯に接する耐火物であるウエアーライニング層と、樋の外枠を形成する鉄皮との間に、上記ウエアーライニング層側から順に、アルミナ質耐火物層、断熱れんが層、アルミナ炭珪れんが層を配するようにした高炉鋳床樋の耐火物構造が記載されている。この特許文献１の発明によれば、ウエアーライニング層と鉄皮の間に熱伝導率の異なる耐火物を配置することにより、樋全体として熱応力を緩和して、樋全体としての耐久性を向上させることができるとされている。
【０００９】
しかしながら、この特許文献１では、バックライニング層がアルミナ炭珪れんがと、断熱れんがと、アルミナ質流し込み（水平面はアルミナ質プレキャスト）材から構成されており、アルミナ炭珪れんがと断熱れんがの２層のれんが層を施工することが必要で、施工に要する時間が非常に長くなるため、生産性が悪いという問題点がある。
【００１０】
また、特許文献２には、少なくとも湯当り部に、ＭｇＯが１〜４０重量％、Ａｌ2Ｏ3が５５〜９８重量％のプレキャストブロックを配置することにより、現地鋳込みによる施工不良をなくして、長寿命で安定した操業が可能な脱珪処理用高炉鋳床樋が提案されている。
【００１１】
この特許文献２によれば、バックライニングはアルミナ系のキャスタブルを流し込んでもよいし、予め、鉄皮に吹き付け材もしくはラミング材を施工してもよいとされている（引用文献２の明細書、段落０００６）。しかし、バックライニング層の構成に特に具体的な記載がなく、一般的な単層構成であると考えられることから、バックライニング層に生じる亀裂が鉄皮にまで達してしまうおそれがあるものと考えられる。
【００１２】
また、特許文献３には、永久張り（バックライニング）耐火物のうち、樋底である樋敷部から平均スラグラインより１５０ｍｍ高い位置までの高さに相当する部位に、熱伝導度が２Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以上の耐火物を用いた高炉樋が提案されている。この特許文献３の構成の場合、高炉樋からの抜熱が促進され、ワークライニング材の寿命が長くなるとされている。
しかしながら、この特許文献３の場合も、バックライニング耐火物の構成に関し、特に具体的な記載がなく、一般的な単層構成であると考えられることから、バックライニング層に生じる亀裂が鉄皮にまで達してしまうおそれがあるものと考えられる。
【００１３】
また、特許文献４には、高炉主樋裏張り（バックライニング）に、スラグゾーンとメタルゾーンでそれぞれＳｉＣ含有量が異なる組成のキャスタブル耐火物を用いることが開示されており、この特許文献４の構成によれば、耐溶銑性および耐滓性が良好で焼結性に優れ、耐用性の良好な信頼性の高い高炉主樋を得ることができるとされている。
しかしながら、特許文献４には、バックライニングのライニング構造について、層数などに関する具体的な記載はなく、一般的な単層構成であるとすれば、亀裂が鉄皮まで達してしまう恐れがある。
【００１４】
また、高炉主樋の耐火ライニングに関し、施工期間の短縮を意図した高炉主樋として特許文献５に示されているような一体型高炉鋳床樋が提案されている。
すなわち、特許文献５には、外側から順に、コンクリートブロック、耐火断熱材（不定形耐火物）、耐火材（側壁が水冷盤またはプレキャストブロック、底部が耐火煉瓦）が積層され、これらが施工前に一体化された一体型高炉鋳床樋が記載されている。また、上記耐火断熱材として、樋用不定形耐火物が配置されることが記載されている。
また、特許文献５においては、耐火材は、煉瓦、不定形耐火物（吹き付け施工によるものも含む）、プレキャストブロックの１層または２層以上からなる構造の何れでもよいとされている（特許文献５、段落００２２）。
しかしながら、鉄皮が固定されているタイプの高炉主樋の場合には、施工前に一体化するこの特許文献５の方法は採用することができないのが実情である。
【００１５】
また、特許文献６には、溶鉱炉から排出される溶銑の流路となる溶銑樋の構築方法において、溶銑樋の側板と側部形鋼に永久張り材を施工した側部ユニット、および、底板と底部形鋼からなる底部ユニットをそれぞれ個別に作製し、さらに底部ユニットに、側部ユニットを接合した後、底部ユニットに永久張り材を施工し、得られた構造体を樋受け梁に載置するようにした、溶銑樋の構築方法が提案されている。
しかしながら、特許文献６の場合にも、側面側の永久張り材の構成に特に具体的な記載がなく、また、側面側の永久張り材を施工する方法にも特別の記載がなく、側面側の永久張り材は一般的な単層構成であると考えられることから、亀裂が容易に側板と側部形鋼にまで達してしまうおそれがあり、また、側面側の永久張り材の構造を例えば複数層構造にしようとした場合には、施工に時間がかかってしまうという問題点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特許第３７８５４４９号公報
【特許文献２】特開平１１−１７２３０８号公報
【特許文献３】特開２００３−１８３７１３号公報
【特許文献４】特開２００４−０９９９３７号公報
【特許文献５】特開２００４−３２３８６５号公報
【特許文献６】特開２００９−１６７５０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は、上記課題を解決するものであり、バックライニング層に発生する亀裂の貫通を抑制、防止し、かつ、耐火材を短い時間で施工することが可能な高炉主樋および高炉主樋の構築方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題を解決するため、本発明（請求項１）の高炉主樋は、
鉄皮の内側に耐火材を施工することにより形成された高炉主樋であって、
溶銑に接するウエアーライニング層と、
前記ウエアーライニング層の外側に設けられたバックライニング層と
を備え、
前記バックライニング層を構成する底面側バックライニング層と側面側バックライニング層のうち、少なくとも側面側バックライニング層が、
(ａ)前記鉄皮側に位置する湿式吹付け耐火材層と、
(ｂ)前記湿式吹付け耐火材層よりも溶銑側に位置する、前記湿式吹付け耐火材層とは異なる１層以上の耐火材層と
を備えていることを特徴としている。
【００１９】
また、本発明の高炉主樋は、前記バックライニング層と前記鉄皮との間に断熱層を備えていることを特徴としている。
【００２０】
本発明の高炉主樋においては、前記湿式吹付け耐火材層が第１のスタッドにより支持され、前記湿式吹付け耐火材層とは異なる１層以上の耐火材層が第２のスタッドにより支持されていることが望ましい。
【００２１】
また、断熱層を備えた本発明の高炉主樋においては、前記断熱層が第３のスタッドにより支持されていることが望ましい。
【００２２】
また、本発明の高炉主樋の構築方法は、
請求項１〜４のいずれかに記載の高炉主樋の構築方法であって、
前記側面側バックライニング層を形成する工程が、
(ａ)耐火材を湿式吹付け施工することにより、前記湿式吹付け耐火材層を形成する工程と、
(ｂ)前記工程で形成された前記湿式吹付け耐火材層上に、耐火材を１回以上施工することにより、前記湿式吹付け耐火材層とは異なる１層以上の耐火材層を形成する工程と、
を備えていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の高炉主樋は、バックライニング層のうち、少なくとも側面側バックライニング層が、(ａ)鉄皮側に位置する湿式吹付け耐火材層と、(ｂ)湿式吹付け耐火材層よりも溶銑側に位置する、湿式吹付け耐火材層とは異なる１層以上の耐火材層とを備えている（すなわち、バックライニング層が複数層構造を有している）ので、バックライニング層に発生する亀裂が鉄皮にまで貫通してしまうことを抑制、防止することが可能になる。
【００２４】
また、鉄皮側に位置する湿式吹付け耐火材層は、湿式吹付け工法により効率よく施工することができるため、例えば、側面側バックライニング層の一部または全部を、れんが積み工法などにより施工する場合に比べて、短い時間で施工することが可能になる。
したがって、本発明によれば、バックライニングに発生する亀裂の貫通を抑制、防止し、かつ短い時間で施工することが可能な高炉主樋を得ることができる。
【００２５】
また、側面側バックライニング層を構成する湿式吹付け耐火材層、湿式吹付け耐火材層とは異なる１層以上の耐火材層を、それぞれを個別に支持する第１のスタッドおよび第２のスタッドにより支持することにより、各層間が剥離して、開いてしまうことを確実に防止して、より信頼性を向上させることができる。
【００２６】
また、断熱層を備えている場合に、断熱層を第３のスタッドにより支持することにより、さらに信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態にかかる高炉主樋の構成を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下に本発明の実施の形態を示して、本発明の特徴とするところをさらに詳しく説明する。
【００２９】
本発明の高炉主樋は、高炉主樋のバックライニング層を構成する底面側バックライニング層と側面側バックライニング層のうち、少なくとも側面側バックライニング層を、鉄皮側に位置する湿式吹付け耐火材層と、湿式吹付け耐火材層よりも溶銑側に位置する、上記湿式吹付け耐火材層とは異なる１層以上の耐火材層を備えた複数層構造とすることにより、バックライニング層に発生する亀裂が鉄皮にまで貫通することを抑制、防止して、漏銑を阻止することができるようにしている。
【００３０】
また、側面側バックライニング層を構成する複数層構造の耐火材層のうち、少なくとも鉄皮側に位置する１層を、湿式吹付け法で施工するようにしているので、容易に、かつ、流し込み施工やれんが積み施工と比較して短時間で、流し込み材と同等程度の高い強度と耐食性を有するバックライニング層を形成することが可能になる。
【００３１】
なお、バックライニング層のうち、底面側を構成する部分（底面側バックライニング層）は、側面部に比べて施工が容易であること、また、永久的に使用されるものであるため、施工に少し多くの時間を要しても特に問題にならないことから、底面側バックライニング層については、例えば、アルミナ−シリカ質れんがを施工してもよい。
【００３２】
また、本発明の高炉主樋は、バックライニング層と鉄皮の間にさらに、断熱層（例えば、耐火材料を乾式吹付け法により施工した層など）を備えていてもよい。なお、断熱層については、本願明細書では、バックライニング層とは別の層として説明しているが、断熱層をバックライニング層の一部と考えることもできる。
【００３３】
したがって、本発明の高炉主樋には、例えば、以下の［構成例１］あるいは［構成例２］のような構成のものが含まれる。
[構成例１]
ａ)溶銑に接するウエアーライニング層と、
ｂ)ウエアーライニング層の外側に設けられたバックライニング層であって、少なくとも側面側バックライニング層が、鉄皮側に位置する湿式吹付け耐火材層と、湿式吹付け耐火材層よりも溶銑側に位置する、湿式吹付け耐火材層とは異なる１層以上の耐火材層とを備えたバックライニング層と、
ｃ)最外層である鉄皮と
を備えた高炉主樋。
[構成例２]
ａ)溶銑に接するウエアーライニング層と、
ｂ)ウエアーライニング層の外側に設けられたバックライニング層であって、少なくとも側面側バックライニング層が、鉄皮側に位置する湿式吹付け耐火材層と、湿式吹付け耐火材層よりも溶銑側に位置する、湿式吹付け耐火材層とは異なる１層以上の耐火材層とを備えたバックライニング層と、
ｃ)前記バックライニング層の外側に配設された断熱層と、
ｄ)最外層である鉄皮と
を備えた高炉主樋。
【００３４】
なお、図１は、本発明の実施の形態にかかる高炉主樋の代表的な構成を模式的に示す図である。
図１に示すように、この高炉主樋は、溶銑５０に接するウエアーライニング層１０と、ウエアーライニング層１０の外側（鉄皮４０側）に設けられたバックライニング層２０と、バックライニング層２０の外側（鉄皮４０側）に設けられた断熱層３０と、最外層である鉄皮４０とを備えている。
そして、バックライニング層２０は、鉄皮４０の側面側に配設された側面側バックライニング層２１と、鉄皮４０の底面側に配設された底面側バックライニング層２２とを備えている。
【００３５】
そして、側面側バックライニング層２１は、鉄皮４０側に位置する、湿式吹付け法により施工された湿式吹付け耐火材層（以下、「第１耐火材層」ともいう）２１ａと、湿式吹付け耐火材層２１ａよりも溶銑５０側に位置する、湿式吹付け耐火材層２１ａとは異なる１層以上（この実施形態では１層）の耐火材層（以下、「第２耐火材層」ともいう）２１ｂとを備えている。なお、湿式吹付け耐火材層２１ａとは異なる耐火材層（第２耐火材層）２１ｂは、この実施形態では、水と混練した耐火材を流し込むことにより形成された流し込み耐火材層である。
【００３６】
また、底面側バックライニング層２２は、鉄皮４０の底面側に位置する、アルミナ−シリカ質れんがを施工することにより形成された下層側耐火材層２２ａと、下層側耐火材層２２ａの上にアルミナ−シリカ−炭化珪素質れんがを施工することにより形成された上層側耐火材層２２ｂとを備えた２層構造のライニング層とされている。
【００３７】
また、ウエアーライニング層１０を構成する耐火材の種類に特別な制約はないが、例えば、アルミナ−ＳｉＣ−カーボン質の耐火材料を、例えば、厚さが約５００ｍｍになるように流し込み施工した流し込み耐火材が用いられる。また、ウエアーライニング層はスラグゾーンとメタルゾーンで異なる材料を施工する多層構造とすることもできる。
【００３８】
また、断熱層３０を構成する耐火材の種類や、施工方法には特に制約はなく、例えば、アルミナ質やアルミナ−シリカ質の耐火材を、流し込み、吹付けなどの公知の工法により、厚みが約１００ｍｍとなるように施工して、断熱層とすることができる。なお、安価であること、かさ比重が小さいこと（施工重量を減らせる）などを考慮すると、断熱層としては、アルミナ−シリカ質の断熱耐火材を乾式吹付け法により施工して形成したものなどが、特に好ましい例として挙げられる。
【００３９】
また、上述の側面側バックライニング層２１を構成する、鉄皮側に位置する湿式吹付け耐火材層２１ａは、湿式吹付け法により施工されるが、この鉄皮側に位置する湿式吹付け耐火材層２１ａを施工するにあたっては、具体的には、例えば、以下に説明するような方法で行われる。
すなわち、鉄皮４０側に位置する湿式吹付け耐火材層２１ａを湿式吹付け法により施工するにあたっては、
(ａ)炭化珪素、アルミナ、ボーキサイト、バン土ケツ岩、カイヤナイト、ムライト、シリカフラワー、粘土、ロー石、珪石、スピネル、マグネシア、ジルコン、ジルコニア、クロム鉱、カルシア、窒化珪素鉄、炭化硼素、黒鉛、ピッチ、コークス、ピッチペレット、ベントナイト、含水無定形シリカ、無水無定形シリカなどより選択される耐火性粉末（８０〜９８重量％）と、
(ｂ)２〜２０重量％のアルミナセメントなどの結合剤と、
(ｃ)外掛けで３〜２０重量％程度の水と
を配合して混練した混錬物を、ピストンポンプ、スクイズポンプ、あるいはスクリューポンプなどの圧送機を使用して配管内を高圧空気で圧送し、配管先端に取り付けられた吹付けノズルにおいて、圧搾空気により送られた凝集剤と混合し、吹付けることにより施工して、断熱層３０上に湿式吹付け耐火材層２１ａを形成する。
【００４０】
なお、湿式吹付け耐火材層２１ａを構成する耐火性粉末には、必要に応じて、アルミニウム粉末、アルミニウム合金粉末、シリコン粉末、発泡剤、金属ファイバー、有機ファイバー、セラミックファイバー、一般的に使用される分散剤などを添加してもよい。
【００４１】
なお、本発明においては、湿式吹付け耐火材層２１ａを構成する材質として、上述のように種々のものを用いることが可能であるが、耐溶銑性、耐高炉スラグ性などを考慮すれば、特に好ましい耐火材として、それらに優れるアルミナ−シリカ質や、アルミナ−炭化珪素質などが挙げられる。
【００４２】
また、湿式吹付け法で形成される湿式吹付け耐火材層（第１耐火材層）２１ａの厚みは、高炉主樋全体の大きさにもよるが、１００ｍｍ〜３００ｍｍの範囲とすることが好ましい。１００ｍｍより薄い場合には、溶銑５０が差し込んだ場合に、容易に鉄皮４０まで達してしまうおそれがあり、また、３００ｍｍを超えると、湿式吹付け耐火材層（第１耐火材層）２１ａ上に形成される第２耐火材層２１ｂの厚みを十分に確保できない場合が生じるため好ましくない。
【００４３】
湿式吹付け耐火材層（第１耐火材層）２１ａ上に形成される第２耐火材層２１ｂの材質や施工方法には、特に制約はなく、アルミナ質やアルミナ−シリカ質やアルミナ−炭化珪素質の耐火材を、流し込み、乾式吹付け、湿式吹付けなどの公知の工法により１層または複数層形成することができる。
なお、第１耐火材層２１ａ上に形成される第２耐火材層２１ｂは、耐スラグ性、耐溶銑性がバランスよく優れているという見地から、アルミナ−炭化珪素質の耐火材を流し込み施工することにより形成される流し込み耐火材層とすることが好ましい。
【００４４】
また、第１耐火材層２１ａ上に形成される第２耐火材層２１ｂの厚みは、樋全体の大きさにもよるが、１００ｍｍ〜６００ｍｍの範囲とすることが好ましい。これは、第２耐火材層２１ｂの厚みが１００ｍｍより薄い場合には、永久張りとしての長期間に渡る使用に十分耐えることができず、また、６００ｍｍを超える場合は、耐火材の使用量が多くなりすぎ、コストが高くなることによる。
【００４５】
なお、側面側バックライニング層２１の、上端から所定の距離（例えば４００ｍｍ）以内の領域は、高炉主樋を流れる溶銑５０の液面より高い位置にある（すなわち、ウエアーライニング層１０が溶銑５０に接する領域よりも高い位置にある）ため、その領域については、湿式吹付け耐火材層である第１耐火材層と、流し込み耐火材層である第２耐火材層との複数層構造とはせずに、バックライニング層２１を、第２耐火材層（流し込み耐火材層）２１ｂのみからなる単層構造として、製造工程の簡素化を図っている。ただし、他の領域と同じく、第１耐火材層と第２耐火材層の２層構造としてもよいことはいうまでもない。
【００４６】
また、この実施形態の高炉主樋においては、側面側バックライニング層２１には、各層、すなわち、湿式吹付け法により施工される湿式吹付け耐火材層２１ａ、および、流し込みによる方法で施工された第２耐火材層を支持するスタッドを設置することが望ましく、この実施形態の高炉主樋においても、第１のスタッドＳ１により第１耐火材層２１ａを支持し、第２のスタッドＳ２により第２耐火材層２１ｂを支持するようにしている。
【００４７】
なお、上述のように、側面側バックライニング層２１のうち、上端から所定の距離（例えば４００ｍｍ）までの領域を、第２耐火材層（流し込み耐火材層）２１ｂのみからなる単層構造とした場合、上端から所定の距離（例えば４００ｍｍ）までの領域では、第２耐火材層２１ｂを、第２のスタッドＳ２で支持するように構成することができる。
【００４８】
また、鉄皮４０と上記の湿式吹付け法により施工される第１耐火材層２１ａとの間に断熱層を備えている場合には、断熱層３０を支持するスタッドを設置することが好ましく、この実施形態の高炉主樋においても、断熱層３０を第３のスタッドＳ３により支持するようにしている。
【００４９】
各耐火材層を確実に支持して、各耐火材層間および断熱層と鉄皮の間の開きを防止するという目的からは、上述のように、第１のスタッドＳ１、第２のスタッドＳ２、および第３のスタッドＳ３を用いて、第１耐火材層２１ａ、第２耐火材層２１ｂ、および断熱層３０をそれぞれ支持するようにすることが望ましい。
【００５０】
ただし、全ての耐火材層を貫通するスタッドを用いて各耐火材層を一体に支持する方法は、各耐火材層間の開きを防止する機能が不十分になりやすく、また、施工が複雑になるため、好ましくない。
【００５１】
なお、スタッドの材質や形状は特に限定されないが、好適に用いることが可能なスタッドとして、例えば、Ｙ型スタッドなどが挙げられる。
【実施例】
【００５２】
以下、本発明の実施例を示して、その特徴とするところをさらに詳しく説明する。
【００５３】
この実施例では、以下に説明する方法で、図１に示すような構造を有する高炉主樋を作製した。
まず、高炉主樋を構成する鉄皮４０に、断熱層３０を施工した。それから、鉄皮４０の底面側の断熱層３０上に、アルミナ−シリカ質れんがを施工して下層側耐火材層２２ａを形成するとともに、下層側耐火材層２２ａ上にアルミナ−シリカ−炭化珪素質れんがを施工して上層側耐火材層２２ｂを形成することにより、２層構造を有する底面側バックライニング層２２を形成した。
【００５４】
それから、鉄皮４０の側面側の断熱層３０上に、耐火材を湿式吹付け施工して湿式吹付け耐火材層（第１耐火材層）２１ａを形成するとともに、耐火材を流し込み施工することにより流し込み耐火材層（第２耐火材層）２１ｂを形成することにより、２層構造を有する側面側バックライニング層２１を形成した。
【００５５】
そして、上述のようにして形成した側面側バックライニング層２１と底面側バックライニング層２２を備えてなるバックライニング層２０上に、アルミナ−ＳｉＣ−カーボン質の耐火材料を厚さ５００ｍｍとなるように流し込み施工して、ウエアーラインニング層１０を形成することにより、表１の実施例１の高炉主樋を作製した。
【００５６】
この実施例では、上記実施形態においても説明したように、湿式吹付け法により施工される湿式吹付け耐火材層（第１耐火材層）２１ａを支持する第１のスタッドＳ１と、流し込み工法により施工される流し込み耐火材層（第２耐火材層）２１ｂを支持する第２のスタッドＳ２と、断熱層３０を支持する第３のスタッドＳ３を備えた高炉主樋を作製した。なお、スタッドＳ１，Ｓ２，Ｓ３としては、いずれもＹ型スタッドを使用した。
【００５７】
また、比較のため、
(ａ)断熱層と、流し込み耐火材層（第２耐火材層）は備えているが、湿式吹付け耐火材層（第１耐火材層）を備えていない側面側バックライニング層を備えた、比較例１の高炉主樋（すなわち、側面側バックライニング層が単層構造の高炉主樋）、
(ｂ)断熱層と、２つの流し込み耐火材層（流し込み耐火材層１および流し込み耐火材層２）からなる２層構造の側面側バックライニング層を有する比較例２の高炉主樋、
(ｃ)断熱層と、２つのれんが層（れんが層１およびれんが層２）からなる２層構造の側面側バックライニング層を有する比較例３の高炉主樋
を作製した。
【００５８】
なお、各耐火材の施工方法は、以下の通りである。
(イ)断熱層の施工方法
耐火材料を、乾式吹付け法により、厚さが１００ｍｍとなるように施工した。
(ロ)湿式吹付け耐火材層（第１耐火材層）の施工方法
表１の実施例１の高炉主樋を作製する際に、側面側バックライニング層を構成する湿式吹付け耐火材層（第１耐火材層）を施工するにあたっては、上から４００ｍｍよりも下側の領域に、耐火材材料を湿式吹付け法により吹付けて、厚さが１５０ｍｍとなるように施工した。
(ハ)流し込み耐火材層の施工方法
実施例１、比較例１および２の高炉主樋を作製する際に、流し込み耐火材層を施工するにあたっては、枠掛けをし、耐火材料に水を６％添加して流し込みを行った後、雰囲気温度にて１２時間養生した。
(ニ)れんが層の施工方法
比較例３において、側面側バックライニング層を構成するれんが層を形成するにあたっては、下記の第１および第２のれんが層を構成するれんがを、アルミナ質モルタルにて接着させることにより施工した。
【００５９】
上記のこの実施例の高炉主樋おいて、断熱層、側面側バックライニング層に用いた耐火材の組成は、以下の通りである。
(１)断熱層
：Ａｌ2Ｏ3 ３８％、 ＳｉＯ2 ４４％
(２)湿式吹付け耐火材層
：Ａｌ2Ｏ3 ６５％、 ＳｉＯ2 ３１％
(３)他の耐火材層（流し込み耐火材層）
(ａ)流し込み耐火材層１
：Ａｌ2Ｏ3 ７４％、 ＳｉＯ2 ８％、 ＳｉＣ １５％
(ｂ)流し込み耐火材層２
：Ａｌ2Ｏ3 ７８％、 ＳｉＯ2 ４％、 ＳｉＣ １５％
(ｃ)れんが層１
：Ａｌ2Ｏ3 ５５％、 ＳｉＯ2 ４４％
(ｄ)れんが層２
：Ａｌ2Ｏ3 ４６％、 ＳｉＯ2 ３０％、 ＳｉＣ ２２％
【００６０】
上述のようにして各高炉主樋を作製するにあたって、側面側バックライニング層の施工時間を調べた。
表１にその結果を示す。
なお、表１における施工時間は、側面側断熱層と側面側バックライニング層の両方を施工するのに要した時間（合計時間）である。
【００６１】
また、上述のようにして作製した、実施例１の高炉主樋と、比較例１，２，３の高炉主樋を、実炉にて１年間使用した。
そして、1年間の使用後に、鉄皮にまで達する貫通亀裂の発生の有無、各層間の開き（剥離）の有無を調べた。
その結果を表１に併せて示す。
【００６２】
【表１】
【００６３】
表１に示すように、側面側バックライニング層が、本発明の要件を備えた実施例１の高炉主樋の場合、側面側断熱層と側面側バックライニング層の施工時間が３６時間と短く、しかも、貫通亀裂は認められず、また、各層間の開きも発生しないことが確認された。
【００６４】
これに対し、側面側バックライニング層が、湿式吹付け耐火材層を備えておらず、流し込み耐火材層のみからなる単層構造を有する比較例１の高炉主樋の場合、側面側断熱層と側面側バックライニング層の施工時間が短く、各層間の開きも発生しないが、貫通亀裂が発生し、実用上問題があることが確認された。
【００６５】
また、側面側バックライニング層が、第１および第２の流し込み耐火材層からなる２層構造を有する比較例２の高炉主樋の場合、貫通亀裂の発生は認められなかったが、側面側断熱層と側面側バックライニング層の施工に長い時間がかかるばかりでなく、各層間の開きも発生し、好ましくないことが確認された。
【００６６】
また、側面側バックライニング層が、れんが層１と、れんが層２とからなる２層構造を有する比較例３の高炉主樋の場合、比較例２の高炉主樋の場合と同様に、貫通亀裂の発生は認められなかったが、側面側断熱層と側面側バックライニング層の施工に長い時間がかかるばかりでなく、各層間の開きも発生し、好ましくないことが確認された。
【００６７】
なお、上記実施例１の高炉主樋では、断熱層を備えた構成としているが、断熱層を備えていない構成の場合にも、本発明の要件（すなわち、側面側バックライニング層を、鉄皮側に位置する湿式吹付け耐火材層（第１耐火材層）と、湿式吹付け耐火材層よりも溶銑側に位置する、第１耐火材層とは異なる１層以上の耐火材層（第２耐火材層）とを備えているという要件）を備えることにより、上記実施例１の高炉主樋の場合と同様に、貫通亀裂や各層間の開きの生じにくい高炉主樋が得られることが確認されている。
【００６８】
なお、本発明の高炉主樋を構成する耐火物の種類や組成、各部の寸法などは、上記実施形態および実施例に限定されるものではなく、発明の範囲内において変更することが可能である。
【００６９】
本発明は、さらにその他の点においても上記実施形態や実施例に限定されるものではなく、発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００７０】
１０ ウエアーライニング層
２０ バックライニング層
２１ 側面側バックライニング層
２１ａ 湿式吹付け耐火材層（第１耐火材層）
２１ｂ 第１耐火材層とは異なる耐火材層（第２耐火材層）
２２ 底面側バックライニング層
２２ａ 下層側耐火材層
２２ｂ 上層側耐火材層
３０ 断熱層
４０ 鉄皮
５０ 溶銑
Ｓ１ 第１のスタッド
Ｓ２ 第２のスタッド
Ｓ３ 第３のスタッド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄皮の内側に耐火材を施工することにより形成された高炉主樋であって、
溶銑に接するウエアーライニング層と、
前記ウエアーライニング層の外側に設けられたバックライニング層と
を備え、
前記バックライニング層を構成する底面側バックライニング層と側面側バックライニング層のうち、少なくとも側面側バックライニング層が、
(ａ)前記鉄皮側に位置する湿式吹付け耐火材層と、
(ｂ)前記湿式吹付け耐火材層よりも溶銑側に位置する、前記湿式吹付け耐火材層とは異なる１層以上の耐火材層と
を備えていることを特徴とする高炉主樋。
【請求項２】
前記バックライニング層と前記鉄皮との間に断熱層を備えていることを特徴とする、請求項１記載の高炉主樋。
【請求項３】
前記湿式吹付け耐火材層が第１のスタッドにより支持され、前記湿式吹付け耐火材層とは異なる１層以上の耐火材層が第２のスタッドにより支持されていることを特徴とする、請求項１記載の高炉主樋。
【請求項４】
前記断熱層が第３のスタッドにより支持されていることを特徴とする、請求項２記載の高炉主樋。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の高炉主樋の構築方法であって、
前記側面側バックライニング層を形成する工程が、
(ａ)耐火材を湿式吹付け施工することにより、前記湿式吹付け耐火材層を形成する工程と、
(ｂ)前記工程で形成された前記湿式吹付け耐火材層上に、耐火材を１回以上施工することにより、前記湿式吹付け耐火材層とは異なる１層以上の耐火材層を形成する工程と、
を備えていることを特徴とする高炉主樋の構築方法。
【請求項１】
鉄皮の内側に耐火材を施工することにより形成された高炉主樋であって、
溶銑に接するウエアーライニング層と、
前記ウエアーライニング層の外側に設けられたバックライニング層と
を備え、
前記バックライニング層を構成する底面側バックライニング層と側面側バックライニング層のうち、少なくとも側面側バックライニング層が、
(ａ)前記鉄皮側に位置する湿式吹付け耐火材層と、
(ｂ)前記湿式吹付け耐火材層よりも溶銑側に位置する、前記湿式吹付け耐火材層とは異なる１層以上の耐火材層と
を備えていることを特徴とする高炉主樋。
【請求項２】
前記バックライニング層と前記鉄皮との間に断熱層を備えていることを特徴とする、請求項１記載の高炉主樋。
【請求項３】
前記湿式吹付け耐火材層が第１のスタッドにより支持され、前記湿式吹付け耐火材層とは異なる１層以上の耐火材層が第２のスタッドにより支持されていることを特徴とする、請求項１記載の高炉主樋。
【請求項４】
前記断熱層が第３のスタッドにより支持されていることを特徴とする、請求項２記載の高炉主樋。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の高炉主樋の構築方法であって、
前記側面側バックライニング層を形成する工程が、
(ａ)耐火材を湿式吹付け施工することにより、前記湿式吹付け耐火材層を形成する工程と、
(ｂ)前記工程で形成された前記湿式吹付け耐火材層上に、耐火材を１回以上施工することにより、前記湿式吹付け耐火材層とは異なる１層以上の耐火材層を形成する工程と、
を備えていることを特徴とする高炉主樋の構築方法。
【図１】
【公開番号】特開２０１２−１０２３５７（Ｐ２０１２−１０２３５７Ａ）
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５０９８３（Ｐ２０１０−２５０９８３）
【出願日】平成２２年１１月９日（２０１０．１１．９）
【出願人】（０００００１９７１）品川リフラクトリーズ株式会社 (112)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月９日（２０１０．１１．９）
【出願人】（０００００１９７１）品川リフラクトリーズ株式会社 (112)
【Ｆターム（参考）】
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