JP2002265284A

JP2002265284A - 誘導炉用ラミング材

Info

Publication number: JP2002265284A
Application number: JP2001066962A
Authority: JP
Inventors: Noboru Nakamura; 登中村; Kazuaki Matsuo; 和昭松尾
Original assignee: Toshiba Ceramics Co Ltd
Current assignee: Coorstek KK
Priority date: 2001-03-09
Filing date: 2001-03-09
Publication date: 2002-09-18

Abstract

(57)【要約】【課題】この発明は、スピネルを主原料として用いるこ
とによって、マグネシアを主原料としたものの耐熱衝撃
性の低下による亀裂発生の問題点を低減するとともに、
耐熱性、耐食性をあげて高温溶融操業での溶損性に耐え
て、特に鋳鋼溶解用の３トン級以下の中型高周波誘導炉
用ラミング材を得ようとするものである。【解決手段】この発明は、Ａｌ_２Ｏ_３純度が９８％以上
のアルミナ原料を４〜１２重量％と、ＭｇＯ純度が９８
％以上のマグネシア原料を１０〜２０重量％と、残部が
純度９８％以上のスピネル原料からなる誘導炉用ラミン
グ材である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、鋳鋼を高温溶融
するための誘導炉用ラミング材に関し、特にスピネルを
主成分とする誘導炉用ラミング材に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】これまで鋳鋼などの高温溶融を行う誘導
炉用内張り材としては、マグネシア質やマグネシア・
スピネル質などのマグネシアを主成分とする塩基性ラミ
ング材、アルミナ・マグネシア質などのアルミナを主
成分の中性ラミング材が主に使用されている。

【０００３】前者の塩基性ラミング材の主成分であるマ
グネシアは、２８００℃の高融点を有ししかも溶湯や塩
基性スラグに対し化学的に安定な特性を有している。し
かしながら、マグネシアは熱膨張が大きく、耐熱衝撃性
が乏しく、比較的短時間で鋳鋼の溶解と出湯が繰り返さ
れる誘導炉の炉壁に使用した場合に、急激な温度変化に
より炉壁内面で亀裂が発生し易かった。そして、この傾
向は大型炉となると一層顕著に現れてくるため、マグネ
シア主成分の塩基性ラミング材は、操業面の安全性を考
慮して小型炉に普通は使用されていた。

【０００４】他方、アルミナ・マグネシア質の中性ラミ
ング材は、アルミナ・スピネル質ともいわれ主成分がア
ルミナ質であって、これにマグネシアが添加されたもの
である。このアルミナ・スピネル質は、塩基性ラミング
材の主成分のマグネシアに比較して主成分のアルミナの
熱膨脹率が小さいために、熱間での容積安定性があって
耐熱衝撃性に優れているが、塩基性ラミング材の主成分
であるマグネシアに比較して耐熱性、耐食性が劣り高温
溶解操業では溶損速度が速くて耐用が大きく低下するこ
とが問題とされていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、スピネル
を主原料として用いることによって、マグネシアを主原
料としたものの耐熱衝撃性の低下による亀裂発生の問題
点を低減するとともに、耐熱性、耐食性をあげて高温溶
融操業での溶損性に耐えて、特に鋳鋼溶解用の３トン級
以下に好適な中型高周波誘導炉用ラミング材を得ようと
するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、Ａｌ_２Ｏ_３
純度が９８％以上のアルミナ原料を４〜１２重量％と、
ＭｇＯ純度が９８％以上のマグネシア原料を１０〜２０
重量％と、残部が純度９８％以上のスピネル原料からな
る誘導炉用ラミング材（請求項１）、アルミナ原料の９
５重量％以上の粒子径が０．７〜０．１２５mmである請
求項１記載の誘導炉用ラミング材（請求項２）、マグネ
シア原料の９５重量％以上の粒子径が０．０６３mm以下
である請求項１記載の誘導炉用ラミング材（請求項３）
及びスピネル原料が８mm以下の粒子が９５重量％以上で
あって、かつ粒子径８〜０．０６３mmのスピネルと、粒
子径０．０６３mm未満のスピネル微粉の２種からなるこ
とを特徴とする請求項１記載の誘導炉用ラミング材(請
求項４）である。このような発明の誘導炉用ラミング材
によれば、主原料をスピネルとしてその他を高純度のア
ルミナ原料とマグネシア原料としたので耐熱衝撃性と耐
溶損性の双方を備え、比較的短時間で溶解および出湯を
繰り返す誘導炉において急激な温度変化があっても、炉
壁面に亀裂が発生することが少なくしかも高温溶解操業
での溶損も少なくして耐用性の高いものとすることが可
能となったものである。以下にこの発明をさらに説明す
る。

【０００７】

【発明の実施の形態】この発明のラミング材は、鋳鋼な
どの高温溶解操業において耐熱性、耐食性、耐熱衝撃性
など併せ持つようにするために、Ａｌ_２Ｏ_３純度９８％
以上のアルミナ原料を４〜１２重量％と、ＭｇＯ純度９
８％以上のマグネシア原料を１０〜２０重量％と、残部
が純度９８％以上のスピネル原料を使用するものであ
る。ここで用いるアルミナ原料は、純度９８％以上で粒
子径を０．７〜０．１２５mmとする。アルミナの純度を
９８％以上、アルミナ原料の９５重量％以上の粒子径を
０．７〜０．１２５mmとすることで、アルミナ原料とマ
グネシア原料とが反応してスピネルを生成させることが
でき、これにより内張り耐火材の稼動面焼結層やその背
面側の焼固層で加熱冷却後の残存膨脹率を適正な値とす
ることができる。その結果、内張り耐火材の稼動面側の
亀裂発生に対する抑制効果や、稼動面側焼結層やその背
面側の焼固層との境界部などに炉壁稼動面に平行な亀裂
が発生するのを少なくし、内張り耐火材内へのメタルの
侵入、内張り耐火材の迫り出し、耐火材の剥離などの損
耗を小さくすることができるようになる。

【０００８】上記のＡｌ_２Ｏ_３純度９８％以上で９５重
量％以上の粒子径が０．７〜０．１２５mmのアルミナ原
料は４重量％未満では加熱冷却後の残存膨脹率が小さい
ために、内張り耐火材の稼動面側の亀裂発生に対する抑
制効果が小さい。また、Ａｌ _２Ｏ_３純度９８％以上で９
５重量％以上の粒子径が０．７〜０．１２５mmのアルミ
ナ原料が１２重量％を超えると、加熱冷却後の残存膨脹
率が大きくなり過ぎ、内張り耐火材の迫り出しや剥離、
内張り耐火材の非稼動面側のコイルセメントの破損やコ
イルの変形などに繋がる恐れがある。また、加熱冷却後
の残存膨脹率が大きくなることで、炉頂部方向への膨脹
も大きくなって炉壁上部の損耗や炉上部近傍設備の破損
に繋がることもある。Ａｌ_２Ｏ_３純度９８％以上で９５
重量％以上の粒子径が０．７〜０．１２５mmのアルミナ
原料のさらに好ましい範囲は６〜１０重量％である。

【０００９】ＭｇＯ純度が９８％以上のマグネシア原料
は、９５重量％以上が粒子径０．０６３mm以下のものを
１０〜２０重量％用いる。これは高温での溶解操作にお
いて、特にマトリックス部で耐熱性、耐食性をもたせる
ためと、上記のアルミナ原料と反応してスピネルを徐々
に生成させるためである。そして、これによって内張り
耐火材の稼動面側焼結層やその背面側の焼固層におい
て、加熱冷却後の残存膨脹率を適正な値として、内張り
耐火材の稼動面側の亀裂発生に対する抑制効果を得るこ
とが出来るとともに、稼動面側焼結層やその背面側の焼
固層との境界部などに炉壁稼動面と平行な亀裂が発生す
るのを少なくし、内張り耐火材内へのメタルの侵入によ
る損耗を小さくすることが可能となるものである。

【００１０】ＭｇＯ純度が９８％以上で９５重量％以上
が粒子径０．０６３mm以下マグネシア原料の添加量が１
０重量％未満では、高温溶解操業時、特にマトリックス
部で耐熱性、耐食性の特性が得られない。また、アルミ
ナ原料と反応してスピネルを徐々に生成させることも十
分でなく、内張り耐火材の稼動面側焼結層や背面側の焼
固層で加熱冷却後の残存膨脹率を適正値として、内張り
耐火材の稼動面側の亀裂発生の抑制、稼動面側焼結層や
その背面側の焼固層との境界部などので炉壁稼動面に平
行な亀裂の発生の抑制、内張り耐火材内へのメタル侵入
などによる損耗を抑制することができない。ＭｇＯ純度
が９８％以上で９５重量％以上が粒子径０．０６３mm以
下マグネシア原料の添加量が２０重量％を超えると、加
熱時の膨脹や加熱冷却後の残存膨脹率が急激に大きくな
り、内張り耐火材の稼動面の迫り出しや剥離などに繋が
る恐れがある。ＭｇＯ純度が９８％以上で９５重量％以
上が粒子径０．０６３mm以下マグネシア原料のさらに好
ましい添加量の範囲は１２〜１８重量％である。

【００１１】アルミナ原料およびマグネシア原料以外の
残部の純度が９８％以上のスピネル原料は、９５重量％
以上が粒子径８〜０．０６３mmのスピネルと、９５重量
％以上が粒子径０．０６３mm未満のスピネル微粉の２種
を用いることが耐熱性、耐食性、容積安定性のうえから
好ましい。また、スピネルは焼結スピネルを用いること
が容積安定性及び低コストのうえから好ましい。

【００１２】

【実施例】（実施例１〜３，比較例４〜７）表１に示す
配合比の実施例１〜３および比較例４〜７の供試材と、
これらの各供試材に表２に示す化学成分の粉砕スラグを
外掛けで２５重量％添加した各供試材について径５０mm
×高さ５０mmのテストピースを作製し、これを１５００
℃で加熱し３時間後冷却し、スラグ添加品の残存膨脹率
とスラグ無添加品の残存膨脹率との差を測定した。

【００１３】また、表１に示す配合比の実施例１〜３お
よび比較例４〜７の供試材を３００kg高周波誘導炉内に
内張りした。即ち、図１に示すように外面に誘導コイル
１が付設されたコイル保護用耐火物２の内面に断熱シー
ト３を配置した後、各実施例のラミング材４を炉床部に
所定量装填し、エアーランマーでつき固めた。その後、
炉床施工面を平面仕上げして築炉シリンダ５を炉床の中
心にセットし、前記築炉シリンダ５と前記断熱シート３
との間に実施例及び比較例のラミング材をそれぞれ所定
量装入した。つづいて、ラミング材の表面を平にしてエ
アーランマーでつき固め、１回の高さを６０〜７０mmと
した。その後、内継面でのラミネーションを防止するた
めに施工面の目荒らしを行い、以降同様な方法により炉
頂部までラミング材を充填施工して内張り材４を構築し
た。築炉完了後に溶解試験を行った。これは１６３０〜
１６５０℃の溶湯を３時間保持し、表２に示す組成のス
ラグを用いて侵食試験を行った。これらの結果を表３に
示した。

【００１４】表３の中で、残存膨脹率差（％）は、１５
００℃で加熱した供試材で、０．５〜１．５（％）の範
囲にあるものを良（○）、０．５未満および１．５超を
不良(×）とした。溶損量は実施例２を指数１００で示
し、１１０未満を良（○）、１１０以上を不良（×）と
した。また、稼動面に平行な亀裂は、なしが良（○）、
有りが不良（×）として示した。

【００１５】

【表１】

【００１６】

【表２】

【００１７】

【表３】

【００１８】表３から明らかなように、実施例１ないし
３は、残存膨脹率差、溶損量、稼動面に平行な亀裂の有
無の全ての点で良（○）である。これに対し、比較例４
ないし７は、残存膨脹率差が全て不良（×）である。溶
損量は比較例６が不良（×）で、稼動面に平行な亀裂の
有無は比較例の中で４だけ良（○）で、その他の比較例
は全て不良（×）であることが分かる。

【００１９】

【発明の効果】以上のように、この発明の誘導炉用ラミ
ング材を使用することにより、鋳鋼の高温溶解操業にお
いて炉壁の溶損を軽減できるとともに、炉壁に発生する
亀裂や炉壁内部に発生する稼動面に平行な亀裂を減少さ
せることができるため、誘導炉内張り材の一層の耐用向
上が可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施に用いられる高周波誘導炉の一
例を示す部分説明図。

【符号の説明】１…誘導コイル、２…コイル保護用耐火物、３…断熱シ
ート、４…ラミング材、５…築炉シリンダー。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ａｌ_２Ｏ_３純度が９８％以上のアルミナ
原料を４〜１２重量％と、ＭｇＯ純度が９８％以上のマ
グネシア原料を１０〜２０重量％と、残部が純度９８％
以上のスピネル原料からなる誘導炉用ラミング材。
【請求項２】アルミナ原料の９５重量％以上の粒子径
が０．７〜０．１２５mmである請求項１記載の誘導炉用
ラミング材。
【請求項３】マグネシア原料の９５重量％以上の粒子
径が０．０６３mm以下である請求項１記載の誘導炉用ラ
ミング材。
【請求項４】スピネル原料が８mm以下の粒子が９５重
量％以上であって、かつ粒子径８〜０．０６３mmのスピ
ネルと、粒子径０．０６３mm未満のスピネル微粉の２種
からなることを特徴とする請求項１記載の誘導炉用ラミ
ング材。