【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、出銑孔閉塞材に関し、特に高炉の出銑孔に充填して出銑孔を閉塞するために用いられる出銑孔閉塞材に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
鉄鋼業の分野では、近年大型高炉への集約がなされるとともに、出銑比（出銑量／炉内容積）を高める努力が続けられており、出銑比が２．０を超える高炉が増えている。
【０００３】
ところで、この出銑比を高める目的で高炉への送風量を増加させると、出銑滓の流出速度が大きくなり、出銑孔閉塞材の損傷が大きくなって、出銑時間（出銑孔閉塞材の耐用時間）の低下をきたすという問題点がある。
また、高出銑比操業では、開孔径が小さいと、出銑初期において造銑滓速度に対して出銑滓速度が小さくなりすぎて、炉内の貯銑滓レベルが高くなり、炉内圧の変動などが生じて操業に大きな影響を及ぼすという問題点がある。
【０００４】
従って、高出銑比操業を確実に行えるようにするためには、開孔径を大きくする必要があるが、開孔径を大きくすると出銑時間（出銑孔閉塞材の耐用時間）の低下を招くという問題点がある。
そのため、出銑孔閉塞材の原単価の低減や、高炉炉前作業の負荷軽減を目的として、より長い出銑時間を確保することが可能な出銑孔閉塞材が要求されるようになり、出銑孔閉塞材の高密度化、高強度化を実現するために、種々の設計が行われてきた。
【０００５】
そして、近年では、出銑孔閉塞材として、アルミナ、ろう石、炭化珪素、窒化珪素鉄、コークス、粘土、土状黒鉛、カーボンブラックなどを粒度調整した耐火物原料に、バインダーとしてタール、フェノールレジン、粉末ピッチなどの残炭素有機化合物を加えて混練したものが使用されるに至っている。
【０００６】
上記従来の出銑孔閉塞材においては、充填時の可塑性を得るためにタール、フェノールレジン、粉末ピッチ、粘土などが使用されているが、例えば、タール、フェノールレジン、粉末ピッチなどの添加量が多くなると揮発分が多くなり、出銑孔閉塞材の密度が低下して、出銑時間の低下を招くという問題点があり、また、粘土などの可塑剤を多くすると、混練時においてタールなどの液体成分を多くすることが必要になり、出銑孔閉塞材の密度が低下して、出銑時間の低下を招くという問題点がある。
【０００７】
本発明は、充填性に優れ、高密度、高強度で、耐用性の良好な施工体を形成することが可能な出銑孔閉塞材を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の出銑孔閉塞材は、粒度調整が行われた耐火物原料に対し、粒径が１０〜４０ｎｍの含水非晶質シリカ０．１〜１．０重量％を配合するとともに、バインダーとして残炭素有機化合物を添加したことを特徴としている。
【０００９】
本発明の出銑孔閉塞材において、粒度調整が行われた耐火物原料に添加される、粒径１０〜４０ｎｍの含水非晶質シリカとしては、例えば、塩野義製薬（株）製のホワイトカーボン カープレックスが一般的に知られている。
【００１０】
含水非晶質シリカ（ホワイトカーボン カープレックス）は、チクソトロピー性を付与し、粉流性を改良する粉流性改良材として機能するものであり、本発明ではこれらの機能に着目して、含水非晶質シリカ（ホワイトカーボン カープレックスなど）を出銑孔閉塞材に適用することにしたものである。
【００１１】
含水非晶質シリカとしては、粒径が１０〜４０ｎｍの範囲のものを用いることが好ましい。
これは、含水非晶質シリカの粒径が１０ｎｍ未満の場合、比表面積が大きくなりすぎて、タールなどの液体成分の必要量が増大し、出銑孔閉塞材の密度の低下を招き、また、粒径が４０ｎｍを超えると、粒径が大きくなりすぎて、可塑剤としての機能が不十分になり、好ましくないことによる。
【００１２】
また、含水非晶質シリカの添加量は、０．１〜１．０重量％の範囲とすることが望ましい。
含水非晶質シリカの添加量が０．１重量％未満になると、可塑性を付与する効果が不十分になり、混練時のタールなどの液体成分の必要量が増加し、出銑孔閉塞材の密度の低下を招くため好ましくない。また、含水非晶質シリカの添加量が１．０重量％を超えると、焼結が促進されて強度が向上し、開孔に時間がかかりすぎたり、開孔できない場合が生じたりするという問題点があり、また、焼結が促進された影響で、充填された出銑孔閉塞材に亀裂が生じ、開孔中に掘抜ける前に溶銑、溶滓が出てゆく現象（いわゆる横孔）が発生し、開孔に支障をきたすことがあるため好ましくない。
【００１３】
また、本発明の出銑孔閉塞材においては、耐火物原料として、一般に出銑孔閉塞材に使用される天然ボーキサイト、アルミナ、ろう石、炭化珪素、コークス、窒化珪素鉄、粘土、カーボンブラック、土状黒鉛などを種々の割合で含有するものを用いることが可能である。
【００１４】
また、本発明の出銑孔閉塞材においては、バインダーとして残炭素有機化合物が用いられるが、この残炭素有機化合物としては、タール、フェノールレジンなどが例示される。
【００１５】
また、本発明の出銑孔閉塞材においては、金属珪素、フェロシリコン、アルミニウム粉などの添加剤を必要に応じて使用することが可能である。
【００１６】
上述のように構成された本発明の出銑孔閉塞材においては、粒度調整が行われた耐火物原料に対し、粒径が１０〜４０ｎｍの含水非晶質シリカ０．１〜１．０重量％を配合するようにしているので、混練時におけるタールなどバインダーの必要量を減らすことが可能になり、出銑孔閉塞材を高密度化、緻密化して、出銑時間の延長（耐用性の向上）を図ることができる。
【００１７】
【実施例】
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。
表１に示すような割合で、天然ボーキサイト、高珪酸ろう石、炭化珪素、コークス、窒化珪素鉄、カーボンブラック、カオリン粘土、含水非晶質シリカ、タールを所定の範囲内の割合で配合してなる出銑孔閉塞材（実施例１，２及び３の試料、比較例１，２の試料）を作製した。なお、表１において、タールの添加量は外掛けの値である。
【００１８】
【表１】
【００１９】
そして、これらの実施例及び比較例の試料について、高周波誘導炉を使用し、１５５０℃で５時間の耐食性試験を行い、耐食性（溶損指数）を調べた。なお、侵食剤としては、高炉スラグを使用した。なお、溶損比は従来品（比較例１）を１００として算出した。
また、実施例及び比較例の試料について、１４００℃で３時間還元焼成後の常温曲げ強さ、１４００℃で３時間還元焼成後の気孔率を調べた。
上述のようにして調べた耐食性（溶損指数）、曲げ強さ、及び気孔率についての測定結果を表１に併せて示す。
【００２０】
表１に示すように、粒度調整が行われた耐火物原料に対して所定の割合で含水非晶質シリカを添加した実施例１，２，３の試料（出銑孔閉塞材）は、含水非晶質シリカを添加していない比較例１の試料（出銑孔閉塞材）と比べて、充填性、可塑性などの特性を確保するために必要なタールの添加量を減らすことが可能になり、出銑孔閉塞材の気孔率を低下させて、耐食性を向上させることが可能になる。
【００２１】
また、含水非晶質シリカの添加量を、本発明の範囲を超える１．５重量％とした比較例２の試料（出銑孔閉塞材）は、耐食性の向上、及び気孔率の低減の効果は認められるが、焼結が促進されすぎて強度が向上し、実機に使用した場合に、開孔に時間がかかりすぎる開孔難が生じた。
【００２２】
なお、本発明の出銑孔閉塞材を高炉に使用したところ、出銑時間（耐用時間）を従来の１．３倍にまで延長することが可能になり、出銑孔閉塞材の使用量を減らすことが可能になるとともに、開孔が容易になり労働負荷を軽減することが可能になることが確認された。
【００２３】
なお、上記実施例では、バインダーとしてタールを用いているが、フェノールレジンなどの他の残炭素有機化合物を用いることも可能である。
【００２４】
本発明は、さらにその他の点において上記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。
【００２５】
【発明の効果】
上述のように、本発明の高炉出銑孔閉塞材は、粒度調整が行われた耐火物原料に対し、粒径が１０〜４０ｎｍの含水非晶質シリカ０．１〜１．０重量％を配合するようにしているので、混練時におけるタールなどバインダーの必要量を減らすことが可能になり、出銑孔閉塞材を高密度化、緻密化して、出銑時間の延長（耐用性の向上）を図ることが可能になる。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a tap hole closing material, and more particularly to a tap hole closing material used for filling a tap hole of a blast furnace to close the tap hole.
[0002]
Problems to be solved by the prior art and the invention
In the field of iron and steel industry, in recent years, large blast furnaces have been concentrated, and efforts to increase tapping ratio (yield amount / inner volume) have continued, and the number of blast furnaces with tapping ratios exceeding 2.0 has increased. ing.
[0003]
By the way, when the amount of air blown into the blast furnace is increased to increase the tapping ratio, the outflow speed of tapping slag increases, the damage to the tapping hole plugging material increases, and the tapping time (tapping hole tapping) increases. However, there is a problem that the service life of the material is reduced.
In addition, in the high tapping ratio operation, if the opening diameter is small, the tapping speed becomes too small compared to the tapping speed in the initial tapping, and the level of the tapping iron in the furnace increases, and the pressure in the furnace increases. There is a problem that fluctuations and the like occur, which greatly affects the operation.
[0004]
Therefore, it is necessary to increase the hole diameter in order to reliably operate at a high tapping ratio, but if the hole diameter is increased, the tapping time (the service time of the taphole plugging material) is reduced. There is a problem.
Therefore, for the purpose of reducing the unit price of the tap hole plugging material and reducing the load on the work before the blast furnace, a tap hole plugging material capable of securing a longer tapping time has been required, Various designs have been made in order to realize high density and high strength of taphole plugging materials.
[0005]
In recent years, as a tap hole plugging material, alumina, pyroxene, silicon carbide, silicon iron nitride, coke, clay, earth graphite, carbon black, and other refractory raw materials, and tar and phenol resin as binders. In addition, those obtained by adding and kneading residual carbon organic compounds such as powder pitch have been used.
[0006]
In the above conventional tap hole plugging material, tar, phenolic resin, powder pitch, clay and the like are used in order to obtain plasticity at the time of filling. When the amount increases, the volatile content increases, and the density of the tap hole plugging material decreases, which causes a problem of reducing the tapping time.In addition, when the plasticizer such as clay is increased, tar and the like during kneading are increased. It is necessary to increase the liquid component, and there is a problem that the density of the tapping hole plugging material is reduced and the tapping time is reduced.
[0007]
An object of the present invention is to provide a taphole closing material capable of forming a construction having excellent filling properties, high density, high strength, and good durability.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the tapping hole plugging material of the present invention has a particle diameter of 10 to 40 nm with respect to the refractory raw material whose particle size has been adjusted. %, And a residual carbon organic compound is added as a binder.
[0009]
Examples of the water-containing amorphous silica having a particle size of 10 to 40 nm to be added to the refractory raw material whose particle size has been adjusted in the tapping hole closing material of the present invention include, for example, white carbon manufactured by Shionogi & Co., Ltd. Carplexes are commonly known.
[0010]
The hydrated amorphous silica (white carbon carplex) functions as a powder flow property improving material that imparts thixotropy and improves powder flow property. The company decided to use crystalline silica (such as white carbon carplex) as a tap hole plugging material.
[0011]
As the hydrous amorphous silica, it is preferable to use those having a particle size in the range of 10 to 40 nm.
This is because when the particle diameter of the hydrated amorphous silica is less than 10 nm, the specific surface area becomes too large, the required amount of the liquid component such as tar increases, and the density of the tap hole plugging material decreases, and If the particle size exceeds 40 nm, the particle size becomes too large and the function as a plasticizer becomes insufficient, which is not preferable.
[0012]
It is desirable that the amount of hydrated amorphous silica be in the range of 0.1 to 1.0% by weight.
If the amount of the hydrated amorphous silica is less than 0.1% by weight, the effect of imparting plasticity becomes insufficient, the required amount of liquid components such as tar at the time of kneading increases, and It is not preferable because the density is lowered. On the other hand, when the added amount of the hydrated amorphous silica exceeds 1.0% by weight, sintering is promoted, the strength is improved, and it takes too much time to form holes, or a case where holes cannot be formed occurs. There is a point, and the effect of accelerated sintering causes cracks in the filled taphole plugging material, causing hot metal and slag to come out before drilling into the hole (so-called horizontal hole). Is generated, which may hinder the opening, which is not preferable.
[0013]
Further, in the taphole plugging material of the present invention, as a refractory raw material, natural bauxite, alumina, rock, silicon carbide, coke, silicon iron nitride, clay, carbon black, which are generally used in taphole plugging materials, It is possible to use those containing earth graphite and the like in various ratios.
[0014]
Further, in the tapping hole closing material of the present invention, a residual carbon organic compound is used as a binder, and examples of the residual carbon organic compound include tar and phenolic resin.
[0015]
In addition, in the tapping hole closing material of the present invention, additives such as metallic silicon, ferrosilicon, and aluminum powder can be used as necessary.
[0016]
In the tapping hole plugging material of the present invention configured as described above, 0.1 to 1.0 weight of hydrous amorphous silica having a particle size of 10 to 40 nm with respect to the refractory raw material whose particle size has been adjusted. %, It is possible to reduce the required amount of binder such as tar during kneading, and to increase the density and density of the tap hole plugging material and extend the tapping time (durability) Improvement).
[0017]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described, and features thereof will be described in more detail.
Natural bauxite, high silicate pyroxene, silicon carbide, coke, iron silicon nitride, carbon black, kaolin clay, hydrous amorphous silica, and tar are blended in proportions as shown in Table 1 within a predetermined range. A tap hole plugging material (samples of Examples 1, 2 and 3 and samples of Comparative Examples 1 and 2) was produced. In Table 1, the amount of tar added is an outer value.
[0018]
[Table 1]
The samples of Examples and Comparative Examples were subjected to a corrosion resistance test at 1550 ° C. for 5 hours using a high-frequency induction furnace, and the corrosion resistance (melting index) was examined. In addition, blast furnace slag was used as an erosion agent. The erosion ratio was calculated with the conventional product (Comparative Example 1) as 100.
Further, with respect to the samples of the examples and the comparative examples, the room temperature bending strength after reduction firing at 1400 ° C. for 3 hours and the porosity after reduction firing at 1400 ° C. for 3 hours were examined.
Table 1 also shows the measurement results for the corrosion resistance (melting index), bending strength, and porosity, which were examined as described above.
[0020]
As shown in Table 1, the samples of Examples 1, 2 and 3 in which hydrous amorphous silica was added at a predetermined ratio to the refractory raw material whose particle size had been adjusted (the tap hole plugging material) had a water-containing content. Compared with the sample of Comparative Example 1 in which amorphous silica was not added (the tapping hole plugging material), it was possible to reduce the addition amount of tar necessary for ensuring characteristics such as filling properties and plasticity. In addition, the porosity of the tap hole closing material can be reduced, and the corrosion resistance can be improved.
[0021]
In addition, the sample of Comparative Example 2 (the tapping hole blocking material) in which the amount of hydrated amorphous silica added was 1.5% by weight, which exceeded the range of the present invention, showed an effect of improving corrosion resistance and reducing porosity. Although sintering was observed, the sintering was promoted too much and the strength was improved, and when used in an actual machine, it took too much time to form the holes.
[0022]
In addition, when the tapping hole plugging material of the present invention was used in a blast furnace, it became possible to extend tapping time (durable time) to 1.3 times that of the conventional method, and to reduce the amount of tapping hole plugging material used. It has been confirmed that it is possible to reduce the number of holes and to facilitate the opening and reduce the workload.
[0023]
In the above embodiment, tar is used as the binder, but other organic compounds with residual carbon such as phenolic resin can also be used.
[0024]
The present invention is not limited to the above embodiment in other respects, and various applications and modifications can be made within the scope of the present invention.
[0025]
【The invention's effect】
As described above, the blast furnace tapping hole plugging material of the present invention contains 0.1 to 1.0% by weight of hydrated amorphous silica having a particle size of 10 to 40 nm based on the refractory raw material whose particle size has been adjusted. As it is blended, it is possible to reduce the required amount of binder such as tar during kneading, and to increase the density and density of the tapping hole plugging material and extend the tapping time (improve durability) Can be achieved.