JP2002195761A - 高炉羽口用耐火物 - Google Patents
高炉羽口用耐火物Info
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Abstract
において、鋳込み成形時の流動性を向上させて耐火物組
織を緻密化して耐アルカリ性を向上させ耐用性を向上さ
せた高炉羽口用耐火物の提供。 【解決手段】 摩耗処理によって表面の角部6を滑らか
にした炭化珪素を粗粒部とする炭化珪素主体の耐火骨材
100質量%に対し、炭素微粉0.5〜10質量%、金
属シリコン微粉1〜12質量%および結合剤を添加した
配合物を鋳込み成形してなる高炉羽口用耐火物。
Description
れた高炉羽口用耐火物に関するものである。
においては、その外周は羽口用耐火物で保持している。
図4(a)は高炉における羽口部分を模式的に示した縦
断面図、(b)は羽口用耐火物の構造を示す斜視図であ
る。
1の内側にはアルミナ−炭化珪素−炭素質焼成れんが等
の内張り2が設けられている。そして、そのうち羽口3
の設置部分の外周には羽口用耐火物4が設けられてい
る。羽口用耐火物4は図4(b)のとおり、羽口孔5を
備えている。また、一般には施工性のために同図のとお
り複数分割している。この羽口用耐火物4は築炉工期の
短縮、目地数の減少による構造的安定性等を目的とし
て、従来の煉瓦積みに換え、大型ブロックが提案されて
いる(特開昭57−200506号公報)。また生産設
備等の問題から、大型ブロックの製造は鋳込み成形が一
般的である。
するアルカリ蒸気は羽口用耐火物の組織劣化の原因とな
る。羽口用耐火物のこの組織劣化は、炉内側からだけで
はなく、アルカリ蒸気が耐火物の目地等を通過して背面
側に回ることで耐火物の背面側からも生じる。
に炭化珪素を主骨材にした材質となっている。しかし、
高炉は一度築造すると改修までには通常10年以上と長
期間であり、従来の羽口用耐火物はその耐用性において
決して十分なものではない。
応は、羽口用耐火物自身の組織劣化にとどまらず、アル
カリ反応に伴う体積膨張によって羽口用耐火物周囲の内
張りの構造的緩み、あるいは高炉に備えられている水冷
ジャケットの変形・破損の原因となる。しかも、鋳込み
成形による羽口用耐火物は加圧成形品に比べて組織の緻
密化に劣り、その分、アルカリ性ガスの侵入による耐ア
ルカリ性の低下が大きい。
た鋳込み成形による高炉羽口用耐火物において、その耐
アルカリ性を向上させることを目的とする。
物の特徴とするところは、摩耗処理によって表面の角部
を滑らかにした炭化珪素を粗粒部とする炭化珪素主体の
耐火骨材100質量%に対し、炭素微粉0.5〜10質
量%、金属シリコン微粉1〜12質量%および結合剤を
添加した配合物を鋳込み成形してなることにある。
性向上に必要な耐アルカリ性を格段に向上させることが
できる。この効果が発揮される機構は必ずしも明確では
ないが、以下のとおりと考えられる。
火原料としての炭化珪素はアチソン法と称される方法で
合成される。具体的には、珪石粉と炭素粉との混合物に
電極を用いた通電加熱による合成である。
って多孔質である。また、粒径調整のために破砕した後
は破砕面が切り立った角部を有している。そして、この
破砕品そのままの炭化珪素は多孔質による吸水性と、角
部の存在で比表面積が大きいことで、これを骨材とした
配合組成の耐火物は、鋳込み成形時の流動性に劣る。
して粗粒部の炭化珪素について、摩耗処理によって表面
の角部を滑らかにした炭化珪素を使用することにより、
鋳込み成形時の流動性が向上し、緻密な施工体を得るこ
とができる。
骨材に炭素微粉および金属シリコンを添加している。こ
の炭素微粉と金属シリコンの共存は耐火物使用時の高温
下でSi+C→SiCの反応により、耐アルカリ性に優
れたβ−SiCが生成される。
粒部に使用で、鋳込み施工体の組織が緻密化する結果、
耐火物使用時の高温下で前記したβ−SiC生成反応が
活性化し、マトリックス部がβ−SiCによる強固で且
つ緻密な組織となり、耐アルカリ性を著しく向上させる
ことができる。
が、さらにその表面に炭化珪素微粉を付着させた炭化珪
素の場合、耐アルカリ性においてさらに優れた効果を発
揮する。これは粗粒の炭化珪素の気孔中に炭化珪素微粉
が充填されることで、耐火物組織がより一層緻密化する
ためと思われる。
整し、従来材質においても微粒を使用している。しか
し、従来材質のように単に微粒を添加した場合は、粗粒
の炭化珪素の気孔をその気孔径より大きい中粒等の粒子
が塞ぐことで、粗粒の炭化珪素の気孔に対する微粉の充
填が不十分となり、本発明の耐アルカリ性の効果は得ら
れない。
Cあるいは六方晶系・菱面体晶系のα−SiC等からな
り、耐アルカリ性、耐熱衝撃性および容積安定性に優れ
た耐火原料である。
表面の角部を滑らかにした炭化珪素を使用する。摩耗処
理は、粒径調整のために粉砕し、篩い分けした炭化珪素
粒をサンドミル、ボールミル、フレットミル、チューブ
ミル等の窯業原料粉砕機をもって行うことができる。炭
化珪素は、硬度が大きいこともあり容易に細粒化せず、
粉砕機に掛ける時間の調整で、表面の角部が滑らかな炭
化珪素を得ることができる。
おいて使用するが、本発明ではこの角部が滑らかな炭化
珪素を粗粒部に使用する。ここでいう粗粒部の粒径は、
例えば1mm以上である。また、粗粒部の粒径の上限も
考え合わせると、1〜8mmである。
およびμmは、JISふるい目開きにもとづいたもので
ある。
全体に占める割合は、20〜80質量%が好ましい。2
0質量%未満では耐アルカリ性の効果が不十分となる。
80質量%を超えると全体の粒度構成のバランスが崩
れ、耐火物組織の緻密化が損なわれる。また、角部が滑
らかな炭化珪素の粗粒を20〜80質量%使用すれば、
粗粒の炭化珪素についてその一部を破砕粒そのままで使
用してもよい。
ても角部が滑らかな炭化珪素の使用を否定するものでは
ないが、中粒、微粒の炭化珪素を角部の滑らかな粒子に
しても耐アルカリ性について顕著な効果は見られず、し
かも角部が滑らかな炭化珪素を必要以上に使用すること
は経済的にも好ましくない。
対し、その表面に炭化珪素微粉を付着させる方法は、例
えば粒径75μm以下の炭化珪素微粉を乾粉状態で粗粒
の炭化珪素にまぶし付けることで行う。その量は質量比
で粗粒の炭化珪素100質量%に対し炭化珪素微粉0.
5〜3質量%が好ましい。
まぶし付けられた炭化珪素微粉は粗粒の炭化珪素の気孔
に目詰りの形で留まる。また、この炭化珪素微粉は、粗
粒の炭化珪素の角部を滑らかにするための摩耗処理で発
生した炭化珪素微粉を利用することもできる。
下で互いに反応し、耐火物組織のマトリックス部にβ−
SiCを生成して耐アルカリ性を向上させる効果をも
つ。その添加割合は、耐火骨材100質量%に対し炭素
微粉が0.5質量%未満、あるいは金属シリコン微粉が
1質量%未満では耐アルカリ性の効果に劣る。
に劣るために組織強度の低下を招く。
えると耐食性が低下すると共に、過焼結によるスポーリ
ングが懸念される。
状黒鉛、土状黒鉛、電極屑、コークス、カーボンブラッ
ク・無煙炭、石炭粉・ピッチ粉・カーボン煉瓦屑等であ
る。その粒径は反応性を高めるためと、耐火物組織内へ
の分散性のために1mm以下が好ましい。
と、耐火物組織内への分散性のために1mm以下が好ま
しい。また、施工水分と反応を抑えるために金属シリコ
ンを予めシリコーンオイル等の被覆による疎水処理を行
ってもよい。
イ酸塩、有機樹脂等が挙げられる。中でも、施工体の強
度付与に最も効果的なアルミナセメントの使用が好まし
い。その添加割合は耐火骨材100質量%に対し、例え
ば1〜15質量%の範囲で結合剤の種類等に合わせて適
宜決定する。
ミナ超微粉、分散剤、硬化促進剤、硬化遅延剤、ファイ
バー類、乾燥促進剤、炭化ホウ素、酸化防止剤等を例え
ば5質量%以下といった少量の範囲で添加することがで
きる。
は耐火物鋳込み成形時の流動性付与に効果がある。シリ
カ超微粉の具体例は揮発シリカ、ホワイトカーボン、無
水又は含水無定形ケイ酸、シラス、フライアッシュ等で
ある。粒径は、好ましくは10μm以下である。割合
は、耐火骨材100質量%に対し10質量%以下とし、
さらに好ましくは0.5〜5質量%である。10質量%
を超えると本発明の耐アルカリ性の効果が損なわれる。
リ金属カルボン酸塩、アリカリ金属フミン酸塩、ポリカ
ルボン酸ナトリウム、アルキルスルホン酸ナトリウム、
芳香族スルホン酸ナトリウム、アルカリ金属珪酸塩、ア
ルカリ金属炭酸塩、リグニンスルフォン酸ナトリウム、
無水マレイン−イソブチン共重合物のナトリウム塩およ
びアンモニウム塩等が挙げられる。添加量は、耐火骨材
100質量%に対し1質量%以下が好ましく、さらに好
ましくは0.005〜0.5質量%である。
化物等であり、100質量%に対し例えば1質量%以下
の範囲で添加する。
物に対し施工水を例えば3〜7質量%添加して混練し、
型枠内に鋳込んで成形する。その鋳込みの際には型枠へ
の振動付与および型枠内の減圧によって耐火物成形体の
充填率を向上させることが好ましい。
でもよいし、例えば図4(b)あるいは特開昭57−2
00506号公報に見られるように複数分割品でもよ
い。
す。
3はその炭化珪素粒の外観図であって粒径は4〜2.8
mmである。図1は本発明で使用する角部6が滑らかな
炭化珪素の粒子であって、粉砕粒をサンドミルに掛けて
角部を滑らかなにしたものである。
炭化珪素に、炭化珪素微粉をまぶし付けた粒子である。
炭化珪素微粉のまぶし付けにより、気孔7は炭化珪素微
粉によって目詰まりの状態にある。また、炭化珪素は黒
色であるが、炭化珪素微粉の付着によって外観がわずか
に白っぽい。
粉砕品そのままの粒子であり、角部6が尖っている。
ついて、配合組成と試験結果である。
メタリン酸ソーダを耐火骨材100質量%に対し外掛け
0.05質量%)および適量の施工水(配合組成全体に
対し外掛け5〜6質量%)を添加し、混練後、振動を付
与した型枠に鋳込んだ。鋳込み時には型枠内を380ト
ール以下に減圧した。鋳込み後は養生、乾燥した。成形
体の寸法は600×500×高さ400mmの大型ブロ
ックとした。
準じて測定した。
21の高炉スラグを使用し、1500〜1600℃×1
0時間の回転試験で行った。最大溶損部の溶損寸法を測
定し、比較例1の溶損寸法を100とした指数で示す。
数値が大きいほど溶損が大きい。
の測定で行った。20×20×80mmに切り出した試
片を、コークス粉と炭酸カリウム粉(アルカリ源)との
混合粉に埋め込んだ状態での加熱処理(1300℃×5
時間)を5回繰り返した後、アルカリ反応膨張による線
変化率を求めた。
化珪素を使用した本発明実施例品は、耐アルカリ性にお
いて優れた効果を発揮する。また、耐アルカリ性の効果
は、角部が滑らかな上に炭化珪素微粉をまぶした炭化珪
素を使用した実施例4〜8において特に顕著である。
炭化珪素を使用したものであって、耐アルカリ性に劣
る。比較例2及び比較例6は表面の角部が滑らかな炭化
珪素を使用しているが、炭素微粉の添加がなく、耐アル
カリ性に劣る。また、金属シリコン微粉の添加がない比
較例3についても耐アルカリ性に劣る。
属シリコン微粉の添加量が多過ぎる比較例5は、耐食性
に劣る。
の試験結果が示すとおり、角部が滑らかな炭化珪素の使
用によって耐アルカリ性が格段に向上する。また、角部
が滑らかな上に炭化珪素微粉をまぶした炭化珪素を使用
することにより、耐アルカリ性の効果は特に顕著とな
る。
ック化は、生産性の向上、羽口築炉における工期の短
縮、目地数の減少による構造的安定性等の効果がある。
本発明の羽口用耐火物は、大型ブロック化と前記耐アル
カリ性の効果が相俟って、羽口用耐火物の性能を格段に
向上させることができる。
子の外観図である。
化珪素微粉をまぶし付けた粒子の外観図である。
ままの粒子の外観図である。
た縦断面図、(b)は羽口用耐火物の構造を示す斜視図
である。
Claims (3)
- 【請求項1】 摩耗処理によって表面の角部を滑らかに
した炭化珪素を粗粒部とする炭化珪素主体の耐火骨材1
00質量%に対し、炭素微粉0.5〜10質量%、金属
シリコン微粉1〜12質量%および結合剤を添加した配
合物を鋳込み成形してなる高炉羽口用耐火物。 - 【請求項2】 摩耗処理によって表面の角部を滑らかに
した炭化珪素を粗粒部とする炭化珪素主体の耐火骨材1
00質量%に対し、炭素微粉0.5〜10質量%、金属
シリコン微粉1〜12質量%、シリカ超微粉を10質量
%以下および結合剤を添加した配合物を鋳込み成形して
なる高炉羽口用耐火物。 - 【請求項3】 摩耗処理によって表面の角部を滑らかに
した炭化珪素が、さらにその表面に炭化珪素微粉を付着
させた炭化珪素である請求項1又は2記載の高炉羽口用
耐火物。
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JP2006021971A (ja) * | 2004-07-09 | 2006-01-26 | Jfe Refractories Corp | 炭素含有耐火れんが |
WO2016147488A1 (ja) * | 2015-03-16 | 2016-09-22 | 三井金属鉱業株式会社 | 多孔質体、多孔質接合体、金属溶湯用濾過フィルタ、焼成用治具および多孔質体の製造方法 |
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-
2000
- 2000-12-27 JP JP2000398831A patent/JP4384351B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JP4695354B2 (ja) * | 2004-07-09 | 2011-06-08 | 品川リフラクトリーズ株式会社 | 炭素含有耐火れんが |
WO2016147488A1 (ja) * | 2015-03-16 | 2016-09-22 | 三井金属鉱業株式会社 | 多孔質体、多孔質接合体、金属溶湯用濾過フィルタ、焼成用治具および多孔質体の製造方法 |
JPWO2016147488A1 (ja) * | 2015-03-16 | 2017-04-27 | 三井金属鉱業株式会社 | 多孔質体、多孔質接合体、金属溶湯用濾過フィルタ、焼成用治具および多孔質体の製造方法 |
JP2017105707A (ja) * | 2015-03-16 | 2017-06-15 | 三井金属鉱業株式会社 | 多孔質体、多孔質接合体、金属溶湯用濾過フィルタ、焼成用治具および多孔質体の製造方法 |
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