December 16, 2025
フェロアロイ炉：炭素ライニングの早期破損を防ぐ方法
炭素系ライニングは、ほとんどのフェロアロイ炉ライニングの材料として選ばれています。しかし、サブマージアーク炉（SAF）の容量が増加し続けるにつれて、ライニングの早期破損という問題が顕著になってきました。このドキュメントでは、この長年の業界課題に対処するための、比較的シンプルでありながら効果的な技術的解決策を概説します。
現在の炭素炉ライニングの構築方法を調べると、3つの主要な技術が明らかになります。
1. 炭素レンガ「シームレス」法
2. 炭素レンガ広ジョイント法
3. 冷間ランニングペーストモノリシックランニング法
各方法には固有の欠点があります。
「シームレス」炭素レンガ法：真のシームレス性は達成できません。溶融金属は、レンガの継ぎ目の微小な亀裂を通り抜け、レンガの下に浸透し、レンガを浮かせ、ライニングの完全な破損を引き起こす可能性があります。
広ジョイント炭素レンガ法：これは、炭素レンガの側面に環状溝を機械加工し、建設中に約50mmの隙間を残し、その後、冷間ランニングペーストで充填する方法です。弱点は、広ジョイントフィラーの比較的緩い構造にあり、高圧プレス炭素レンガの密度と耐食性に欠けています。その結果、これらのジョイントは早期に浸食され、溶融金属がすぐにレンガの底に到達し、破損を引き起こします。
冷間ランニングペーストモノリシック法：結果として得られるライニング構造は、炭素レンガよりも密度が低く、性能が劣り、耐用年数が大幅に短くなります。
革新的なソリューション
著者は、広範な研究を通じて、既存の技術の利点を統合した新しい炉の構築方法を開発しました。この方法は、炭素ペーストのホットメルト特性（室温では固体ですが、高温で溶融、融合、最終的にグラファイト化する能力）を活用して、レンガの継ぎ目の重要な弱点に対処します。その目的は、ライニングの早期破損を防ぎ、それによってライニングの寿命を延ばし、長年の業界問題を克服することです。この方法は、国家実用新案特許を取得しています。
このアプローチの基礎は、「シームレス」炭素レンガ法であり、ライニングの脆弱なポイント（レンガの継ぎ目、垂直継ぎ目と水平（平坦）継ぎ目に分類）に特別な処理が施されています。
1. 垂直継ぎ目の特別な処理
垂直継ぎ目の処理には、各炭素レンガの周囲に2つの逆テーパーシール溝を機械加工することが含まれます。これらの溝は、特別に配合された低膨張粗ジョイントペーストで充填されます。これにより、各炭素レンガは、自己焼結ペースト材料の連続ベルトと統合された、プレベーク炭素マトリックスで構成される複合構造に変換されます。
SAFライニングが「シームレス」組積法を使用して構築され、炉が試運転されると、温度上昇により、逆テーパー溝内に事前に設置された自己焼結ペーストが溶融、融合、焼結、固化します。このプロセスは、隣接するレンガ間の垂直継ぎ目を効果的にシールし、機械的アセンブリのシールリングに類似し、それによって溶融金属の浸透をブロックします。重要なのは、このシール要素がレンガ本体内に埋め込まれているため、溶融金属による直接的な洗い出しから保護されることです。これにより、最初は緩いペースト構造でも、実際のサービス要件を満たすことができます。
2. 水平継ぎ目の特別な処理
典型的な炉ライニング設計では、3層の炭素レンガを使用し、2つの水平継ぎ目ができ、各層は下の層に対して45°ずれています。逆テーパー溝は、側面の溝よりも幅が広く浅く、炭素レンガの接合面（上面と下面）に機械加工されます。これらは、側面の溝とともに、自己焼結ペーストで充填され、タンピングされ、滑らかに研磨されます。
炉が運転されると、これらの水平溝は平坦な角柱メッシュを形成します。上部と下部のレンガ溝の交差点で、ペーストが融合し、上部と下部の炭素レンガ層を一体的に結合する堅牢なネットワークを作成します。この構造により、溶融金属がレンガの底に浸透した場合でも、レンガが浮くことはありません。
結論
垂直継ぎ目と水平継ぎ目の差別化された処理により、炉ライニングを形成する炭素レンガ（壁レンガとタップホールレンガを含む）は、まとまりのある全体にしっかりと相互接続されます。これにより、金属の浸透が効果的に防止され、長年の業界課題に対するエレガントなソリューションが提供されます。
この方法は、実装が簡単で非常に効果的です。業界内での注目と採用に値します。その広範な普及と適用により、炉ライニングの寿命が大幅に延長され、生産コストが大幅に削減され、ライニング技術が新たなレベルに引き上げられることが期待されます。
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