JP2002316864A - マグネシア−窒化硼素質耐火物 - Google Patents

マグネシア−窒化硼素質耐火物

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JP2002316864A
JP2002316864A JP2001116440A JP2001116440A JP2002316864A JP 2002316864 A JP2002316864 A JP 2002316864A JP 2001116440 A JP2001116440 A JP 2001116440A JP 2001116440 A JP2001116440 A JP 2001116440A JP 2002316864 A JP2002316864 A JP 2002316864A
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boron nitride
magnesia
refractory
graphite
molten steel
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JP2001116440A
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Keiji Watanabe
圭児 渡辺
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JFE Engineering Corp
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NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 極低炭素鋼の溶製時においても溶鋼の炭素含
有量のピックアップがなく、高温の酸化雰囲気条件下に
おけるスラグアタックに対しても安定である優れた耐食
性を有し、更に耐スポール性にも優れた耐火物を提供す
る。 【解決手段】 本発明による耐火物は、MgO含有量が
70mass%以上で、窒化硼素含有量が1〜30mass%で
あることを特徴とするマグネシア−窒化硼素質耐火物で
あり、更に10mass%以下の黒鉛を含有させても良い。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、溶鋼等の溶融金属
と接触する部位に好適な、MgOを主成分とするマグネ
シア−窒化硼素質耐火物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】MgOを70〜80mass%、黒鉛を14
〜20mass%含有するマグネシア−黒鉛質耐火物は、優
れた耐スポール性及び耐スラグ湿潤性を有しており、溶
鋼を精錬する転炉やステンレス鋼溶製炉等の内張り煉瓦
として、従来から広く使用されている。このマグネシア
−黒鉛質耐火物における黒鉛の役割としては、黒鉛のス
ラグに濡れにくい性質に起因する耐火物組織へのスラグ
浸透の抑制と、黒鉛の高熱伝導性や低熱膨張性に起因す
る熱的・機械的スポーリングの抑制とが挙げられる。
【0003】しかしながら、マグネシア−黒鉛質耐火物
は溶鋼と接触すると耐火物中の黒鉛が溶鋼中に溶けだ
し、溶鋼中の炭素含有量を増加させ、特に、極低炭素鋼
(炭素含有量が数ppm〜数十ppmで低いほど好まし
い)と接触した場合には、炭素のピックアップにより極
低炭素鋼の諸特性を劣化させるため、例えばRH真空脱
ガス装置の下部槽側壁煉瓦等のように、取鍋や二次精錬
炉等の特に溶鋼と直接接触する部位での使用は見送られ
ている。
【0004】又、近年の要望される鋼材成分の厳格化に
伴い、転炉を含めて総体的に精錬温度が上昇し、この精
錬温度の上昇によりマグネシア−黒鉛質耐火物は高温下
でのスラグアタックを受けるようになった。高温下での
スラグアタックにより、マグネシア−黒鉛質耐火物中の
マグネシアクリンカーがスラグ中に溶出して、黒鉛が常
に稼働表面に露出した状態で使用されるようになり、黒
鉛の酸化が加速してマグネシア−黒鉛質耐火物の損耗速
度が著しく増大するようになった。
【0005】更に、耐火物中のMgOと黒鉛との反応、
即ち、MgO(s)+C(s)=Mg(g)+CO
(g)の反応が生じた場合にはMgOが消失するので、
特に減圧下での使用は見送られている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
みなされたもので、その目的とするところは、極低炭素
鋼の溶製時においても溶鋼への炭素のピックアップがな
く、高温の酸化雰囲気条件下におけるスラグアタックに
対しても安定である優れた耐食性を有し、更に耐スポー
ル性にも優れた耐火物を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記課題
を解決するために鋭意検討を行った。その結果、耐火物
組織へのスラグ浸透の抑制並びに熱的・機械的スポーリ
ングの抑制を目的としてマグネシア−黒鉛質耐火物に配
合されている黒鉛の代替材料として、白色黒鉛とも呼ば
れている窒化硼素(BN)を使用することにより、上記
課題を解決することができるとの知見を得た。
【0008】本発明はこの知見に基づきなされたもの
で、第1の発明は、MgO含有量が70mass%以上で、
窒化硼素含有量が1〜30mass%であることを特徴とす
るマグネシア−窒化硼素質耐火物を提供し、又、第2の
発明は、MgO含有量が70mass%以上で、窒化硼素含
有量が1〜30mass%であり、更に10mass%以下の黒
鉛を含有することを特徴とするマグネシア−窒化硼素質
耐火物を提供する。
【0009】第1の発明によるマグネシア−窒化硼素質
耐火物は黒鉛を含有しておらず、又第2の発明によるマ
グネシア−窒化硼素質耐火物は黒鉛を含有しているもの
の、黒鉛含有量は10mass%以下と少ない。これらのマ
グネシア−窒化硼素質耐火物と極低炭素溶鋼とが直接接
触した場合には、黒鉛を含有していない第1の発明によ
るマグネシア−窒化硼素質耐火物では当然のことなが
ら、第2の発明によるマグネシア−窒化硼素質耐火物で
も、黒鉛含有量が少ないことに起因して耐火物中の黒鉛
と溶鋼との接触面積が小さくなることに加えて、窒化硼
素の酸化により生じた保護膜により黒鉛と溶鋼との接触
が断たれるために、溶鋼への炭素のピックアップを抑制
することができる。
【0010】又、本発明によるマグネシア−窒化硼素質
耐火物では、高温の酸化雰囲気下でスラグと接触して
も、窒化硼素は黒鉛と同様にスラグに濡れ難いことに加
えて、本発明の耐火物では黒鉛が存在しない若しくは少
量しか存在しないので、黒鉛分の酸化や溶鋼への浸炭と
いった消失がなく、マグネシアクリンカーが窒化硼素又
は窒化硼素の酸化により生じた保護膜によって保護され
るため、耐火物のスラグへの溶損が抑制される。
【0011】更に、窒化硼素は黒鉛と同じ結晶構造(六
方晶)であり、黒鉛と類似した特性を有することから、
本発明によるマグネシア−窒化硼素質耐火物は黒鉛含有
煉瓦と同様な機械的特性を有している。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。特に溶鋼等の溶融金属と接触する部位に好適な、
本発明によるマグネシア−窒化硼素質耐火物は、その含
有量が70mass%(以下単に「%」と記す)以上のMg
Oと、その含有量が1〜30%の窒化硼素(BN)とか
ら構成される。更に、これに加えて、黒鉛を10%以下
の範囲で配合しても良い。但し、MgOや窒化硼素及び
黒鉛の原料に不純物として含有されるCaO、Al2
3 、SiO2 、Fe23 、Cr23 等がマグネシア
−窒化硼素質耐火物に混入しても、その含有量が数%以
下であるならば問題ない。
【0013】本発明によるマグネシア−窒化硼素質耐火
物の組成を上記の範囲に限定した理由は以下の通りであ
る。即ち、主成分としてのMgOが70%未満では、そ
の耐火性能を発揮できなくなるため、MgO含有量の下
限値を70%に限定した。又、窒化硼素含有量が1%未
満では耐スポール性と耐スラグ湿潤性の点で劣り、一
方、MgOの含有量から自ずと窒化硼素含有量の上限値
は決まってくるが、30%を越えると窒化硼素の容積が
過大となり、耐火物製造時の混練が困難になって作業性
が劣ると共に強度面でも不利となるため、下限値を1%
及び上限値を30%に限定した。
【0014】又、黒鉛の含有量が10%を越えると、溶
鋼への炭素のピックアップが顕著になり、極低炭素鋼の
溶製用耐火物として使用するには好ましくない。この観
点から、黒鉛を配合する場合にはその上限値を10%に
限定した。但し、黒鉛を配合する限り、少ないとは云え
ども溶鋼への炭素のピックアップが生じるので、黒鉛の
配合量は少ないほど好ましい。黒鉛の配合使用は、高価
な窒化硼素の配合量を少なくするためである。
【0015】窒化硼素の原料としては、市販されている
六方晶窒化硼素の粉末でも良いが、炭化硼素(B4 C)
粉と金属Al粉との混合物を窒素雰囲気中で加熱処理し
て得られる窒化硼素含有窒化粉でも良い。MgOの原料
としては、一般的に使用されている海水マグネシアクリ
ンカーや天然マグネシアクリンカー及びこれらを溶融さ
せた電融マグネシアクリンカーを用いれば良い。黒鉛は
一般的に使用されている鱗状黒鉛を用いれば良い。
【0016】前述した組成となるようにこれらの原料を
秤量し、必要に応じてバインダーを添加して混練し、公
知の方法によりマグネシア−窒化硼素質耐火物を製造す
る。本発明のマグネシア−窒化硼素質耐火物は、焼成耐
火物及び不焼成耐火物の何れの場合にも適用可能であ
る。
【0017】本発明によるマグネシア−窒化硼素質耐火
物は、溶鋼と接触する部位のみならず、どこにでも使用
することが可能であるが、溶鋼への炭素のピックアップ
を抑制することができるので、溶鋼と直接接触する部位
に使用することが好ましい。具体的な例で挙げれば、転
炉、電気炉及びAOD炉の内張り煉瓦、RH真空脱ガス
炉やDH真空脱ガス炉の真空槽内張り煉瓦、転炉等から
出鋼された溶鋼を収容する溶鋼用取鍋の内張り煉瓦等に
使用することが好ましい。
【0018】本発明によるマグネシア−窒化硼素質耐火
物を使用することにより、内張り煉瓦の寿命を延長する
ことが可能となり、生産性の向上や耐火物コストの削減
が達成される。又、特にRH真空脱ガス炉や溶鋼用取鍋
に用いた場合には、溶鋼への炭素のピックアップを防止
することが可能となり、炭素含有量が少なく、品質の優
れた極低炭素鋼を安定して溶製することが達成される。
【0019】
【実施例】溶鋼用取鍋のスラグラインの内張り煉瓦とし
て本発明によるマグネシア−窒化硼素質耐火物を使用
し、その際の取鍋寿命と極低炭素鋼での炭素ピックアッ
プ量とを調査した。スラグラインとは、取鍋内に存在す
るスラグが取鍋側壁面と接触する部位であり、本実施例
では溶鋼量から想定されるスラグラインの中心位置を基
準として上下方向に各々300mmの範囲で本発明によ
るマグネシア−窒化硼素質耐火物を施行した。マグネシ
ア−窒化硼素質耐火物はその組成を変えた4種類のもの
(実施例1〜4)を使用した。又、比較のために従来の
マグネシア−黒鉛質耐火物をスラグラインに施行した溶
鋼取鍋(従来例)も同様に使用した。本発明によるマグ
ネシア−窒化硼素質耐火物及び従来のマグネシア−黒鉛
質耐火物は共に不焼成のまま使用した。
【0020】表1に、用いたマグネシア−窒化硼素質耐
火物の組成及びマグネシア−黒鉛質耐火物の組成、並び
に、溶鋼用取鍋の寿命及び極低炭素鋼での炭素ピックア
ップ量の調査結果を示す。尚、表1に示す寿命指数と
は、従来例における寿命(使用回数)を100として表
示した相対的な数値であり、数値が大きいほど寿命が長
いことを表し、又、溶鋼中炭素のピックアップ量は、R
H真空脱ガス炉における脱炭処理が終了した際の溶鋼炭
素含有量と、この取鍋からタンディッシュ内に注入され
た溶鋼の炭素含有量との差分から求めた数値である。
【0021】
【表1】
【0022】表1に示すように、黒鉛を含有しないマグ
ネシア−窒化硼素質耐火物を使用した実施例1及び実施
例2では炭素のピックアップは全く認められなかった。
黒鉛を10%含有させた実施例3及び実施例4では1p
pmの炭素ピックアップが認められたが、従来例でのピ
ックアップ量は4ppmであり、本発明のマグネシア−
窒化硼素質耐火物を使用することにより炭素ピックアッ
プ量は大幅に低減することが分かった。
【0023】又、表1に示すように、本発明のマグネシ
ア−窒化硼素質耐火物を使用することにより取鍋の寿命
は、従来のマグネシア−黒鉛質耐火物に比較して延長す
ることが分かった。
【0024】
【発明の効果】本発明によるマグネシア−窒化硼素質耐
火物は、高温の酸化雰囲気条件下におけるスラグアタッ
クに対しても安定な優れた耐食性を有すると共に耐スポ
ール性にも優れており、溶鋼の精錬炉等の内張り煉瓦と
して使用した場合には、内張り煉瓦の寿命を延長するこ
とが可能となり、生産性の向上や耐火物コストの削減が
達成され、又、溶鋼に対する炭素のピックアップ量が実
質的に無視できるので、特にRH真空脱ガス炉や溶鋼用
取鍋に用いた場合には、上記効果に加えて更に、炭素含
有量が少なく、品質の優れた極低炭素鋼を安定して溶製
することが可能となり、工業上有益な効果がもたらされ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4G030 AA07 AA50 AA60 BA23 BA28 BA33 4K013 CF19 4K051 AA02 AA05 AA06 AB03 AB05 BE00 BE01 BE03 4K070 CC03

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 MgO含有量が70mass%以上で、窒化
    硼素含有量が1〜30mass%であることを特徴とするマ
    グネシア−窒化硼素質耐火物。
  2. 【請求項2】 MgO含有量が70mass%以上で、窒化
    硼素含有量が1〜30mass%であり、更に10mass%以
    下の黒鉛を含有することを特徴とするマグネシア−窒化
    硼素質耐火物。
JP2001116440A 2001-04-16 2001-04-16 マグネシア−窒化硼素質耐火物 Pending JP2002316864A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007262455A (ja) * 2006-03-27 2007-10-11 Kobe Steel Ltd 転炉の操業方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007262455A (ja) * 2006-03-27 2007-10-11 Kobe Steel Ltd 転炉の操業方法
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