JP2015171991A - Iron-making vessel - Google Patents

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圭佑 吉田
Keisuke Yoshida
圭佑 吉田
清田 禎公
Sadakimi Kiyota
禎公 清田
尚士 冨谷
Naoshi Tomitani
尚士 冨谷
敦久 飯田
Atsuhisa Iida
敦久 飯田
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JFE Steel Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an iron-making vessel having an excellent heat loss reduction effect and a materialized long life.SOLUTION: An iron-making vessel 1 receiving and holding molten pig iron 11 tapped from a blast furnace is provided which includes a refractory-lining structure having a steel shell 2, a permanent refractory layer 3, and a work refractory layer 4 in order from the outside. A shaped refractory constituting the work refractory layer is an AlO-pyrophyllite-SiC-C brick obtained by kneading, molding and heating a raw material composition containing a raw material and binder. In the iron-making vessel, carbon content in the raw material is 6 to 9 mass%, pyrophyllite content in the raw material is 10 to 30 mass% and pyrophyllite content having a particle diameter of 1 mm or less in the pyrophyllite is equal to 20 mass% or less.

Description

本発明は、製鉄用容器に関する。特に、高炉から製鋼工場への溶銑の搬送に用いるのに適した製鉄用容器に関する。   The present invention relates to a steelmaking container. In particular, the present invention relates to a steelmaking container suitable for use in conveying hot metal from a blast furnace to a steelmaking factory.

従来、高炉鍋などの製鉄用容器において、ワーク耐火物層に用いられる耐火物(以下、「ワーク耐火物」ともいう)として、様々な定形耐火物(レンガ)が用いられている(例えば、特許文献1参照)。また、特許文献2には、溶銑を搬送する或いは保持した溶銑に精錬処理を実施するための製鉄用容器の耐火物ライニング構造において、ワーク耐火物層の熱伝導率を12W/(m・K)以下とすることにより、容器の開口からの放熱ロスを低減することが開示されている。   Conventionally, in steel containers such as blast furnace pans, various shaped refractories (bricks) are used as refractories (hereinafter also referred to as “work refractories”) used for work refractory layers (for example, patents). Reference 1). Further, in Patent Document 2, in a refractory lining structure of a steelmaking container for carrying out a refining process on a hot metal that transports or holds hot metal, the thermal conductivity of the work refractory layer is 12 W / (m · K). It is disclosed that heat dissipation loss from the opening of the container is reduced by the following.

特開2010−155764号公報JP 2010-155664 A 特開2011−145056号公報JP 2011-1445056 A

近年、地球環境保護のため、全世界的規模でCO2排出抑制などの温暖化防止対策が要求されており、鉄鋼業においては、製鋼工程での冷鉄源(スクラップ等)の使用増大が課題となっている。製鋼工程で冷鉄源を使用するためには、冷鉄源を溶解するための熱余裕の創出が必要となる。そのためには、高炉鍋等の製鉄用容器においては、受銑してから払い出すまでの溶銑温度降下量を低減して、優れた熱ロス低減効果を発揮することが重要である。
また、高炉鍋等の製鉄用容器においては、ワーク耐火物層に亀裂等が生じて修理を要するまでの期間を長期化し、長寿命化することも求められている。
本発明は、以上の点を鑑みてなされたものであり、熱ロス低減効果に優れ、かつ、長寿命化が実現された製鉄用容器を提供することを目的とする。
Recently, in order to protect the global environment, global warming prevention measures such as CO 2 emission suppression have been demanded on a global scale, and in the steel industry, increasing the use of cold iron sources (scraps, etc.) in the steelmaking process is a problem. It has become. In order to use a cold iron source in a steelmaking process, it is necessary to create a thermal margin for melting the cold iron source. For that purpose, in a steelmaking container such as a blast furnace pan, it is important to reduce the hot metal temperature drop from receiving to dispensing, and exhibit an excellent heat loss reducing effect.
Further, in a steelmaking container such as a blast furnace pan, it is required to prolong the period until cracks occur in the workpiece refractory layer and repair is required, thereby extending the life.
This invention is made | formed in view of the above point, and it aims at providing the container for steel manufacture which was excellent in the heat loss reduction effect and implement | achieved the lifetime improvement.

特に、特許文献2のように、ワーク耐火物層の熱伝導率を低下させる場合には、溶銑を排出した後の時間経過による表面温度の低下が大きくなるので、再度受銑する場合の熱衝撃が大きくなるという問題がある。また、溶銑搬送容器に広く用いられるAl23−SiC−C系などの耐火物材質では、熱伝導率を低下させるには熱伝導率の高いCおよびSiCの配合比率を低下させる方法がよく用いられるが、この方法はワーク耐火物の耐熱衝撃性を定性的に低下させる傾向であるため、熱衝撃の増大とあいまって耐火物寿命を低下させるおそれがある。これに対して特許文献2では、発生する熱応力とワーク耐火物の圧縮強度の比を0.7以下とすることにより耐火物寿命を向上することを提案している。しかし、このようなワーク耐火物の材質の調整と熱伝導率の調整とを両立するための、ワーク耐火物の配合条件などの製造方法は開示されておらず、具体的なワーク耐火物の製造条件によっては、熱ロス低減効果と長寿命化の両立が困難となるおそれがあった。 In particular, when the thermal conductivity of the workpiece refractory layer is reduced as in Patent Document 2, the surface temperature decreases with the passage of time after the hot metal is discharged. There is a problem that becomes larger. In addition, in a refractory material such as Al 2 O 3 —SiC—C widely used for hot metal transport containers, a method of reducing the mixing ratio of C and SiC having a high thermal conductivity is preferable for reducing the thermal conductivity. Although used, this method tends to qualitatively lower the thermal shock resistance of the workpiece refractory, and therefore there is a risk of reducing the refractory life combined with an increase in thermal shock. On the other hand, Patent Document 2 proposes improving the refractory life by setting the ratio of the generated thermal stress and the compressive strength of the workpiece refractory to 0.7 or less. However, there is no disclosure of manufacturing methods such as work refractory blending conditions for achieving both the work refractory material adjustment and thermal conductivity adjustment, and specific work refractory manufacture. Depending on the conditions, it may be difficult to achieve both a heat loss reduction effect and a longer life.

本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討を行なった結果、高炉鍋等の製鉄用容器において、特定のレンガおよび断熱材を併用することで、良好な熱ロス低減効果が得られ、かつ、長寿命化も実現できることを見出し、本発明を完成させた。   As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have obtained a good heat loss reduction effect by using a specific brick and a heat insulating material in combination in a steelmaking container such as a blast furnace pan. In addition, the inventors have found that a long life can be realized and completed the present invention.

すなわち、本発明は、以下の(1)〜(3)を提供する。
(1)溶鉱炉から出湯される溶銑を受銑して保持する製鉄用容器であって、外側から順に、鉄皮、永久耐火物層およびワーク耐火物層を有する耐火物ライニング構造を備え、上記ワーク耐火物層を構成する定形耐火物が、原料および結合材を含む原料組成物を混練、成形、加熱して得られるAl23−ろう石−SiC−Cレンガであって、上記原料中におけるカーボンの含有量が6〜9質量%であり、上記原料中におけるろう石の含有量が10〜30質量%であり、上記ろう石中における粒径1mm以下のろう石の含有量が20質量%以下である、製鉄用容器。
(2)上記ろう石の粒径が3mm以下である、上記(1)に記載の製鉄用容器。
(3)上記鉄皮と上記永久耐火物層との間に、上記断熱材が施工されている、上記(1)または(2)に記載の製鉄用容器。
That is, the present invention provides the following (1) to (3).
(1) A steelmaking container that receives and holds hot metal discharged from a blast furnace, and includes a refractory lining structure having an iron skin, a permanent refractory layer, and a workpiece refractory layer in order from the outside. The regular refractory constituting the refractory layer is an Al 2 O 3 -roxite-SiC-C brick obtained by kneading, forming, and heating a raw material composition containing a raw material and a binder, The content of carbon is 6 to 9% by mass, the content of wax in the raw material is 10 to 30% by mass, and the content of wax in the wax is 1 mm or less in particle size is 20% by mass. The following is a container for iron making.
(2) The iron making container according to (1) above, wherein a particle size of the wax is 3 mm or less.
(3) The iron making container according to (1) or (2), wherein the heat insulating material is applied between the iron skin and the permanent refractory layer.

本発明によれば、熱ロス低減効果に優れ、かつ、長寿命化が実現された製鉄用容器を提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the container for steel manufacture which was excellent in the heat loss reduction effect and implement | achieved lifetime improvement can be provided.

レンガの製造プロセスの好適態様を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the suitable aspect of the manufacturing process of a brick. カーボン含有量と熱伝導率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between carbon content and thermal conductivity. カーボン含有量と耐スポール性との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between carbon content and spall resistance. 耐食性評価試験用の試験片を模式的に示す平面図である。It is a top view which shows typically the test piece for a corrosion resistance evaluation test. 耐食性評価試験に用いる高周波誘導炉を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the high frequency induction furnace used for a corrosion-resistance evaluation test. ろう石の粒径と耐スポール性との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the particle size of a wax stone and a spall resistance. ろう石の粒径と耐食性との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the particle size of a wax stone and corrosion resistance. ろう石の粒径と耐スポール性との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the particle size of a wax stone and a spall resistance. ろう石の粒径と耐食性との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the particle size of a wax stone and corrosion resistance. ろう石の含有量と圧縮強度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between content of a wax stone and compressive strength. ろう石の含有量と弾性率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the content of a wax stone and an elastic modulus. ろう石の含有量と熱衝撃破壊抵抗との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the content of a wax stone and thermal shock fracture resistance. ろう石の含有量と圧縮強度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between content of a wax stone and compressive strength. ろう石の含有量と弾性率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the content of a wax stone and an elastic modulus. ろう石の含有量と熱衝撃破壊抵抗との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the content of a wax stone and thermal shock fracture resistance. ろう石の粒径と圧縮強度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the particle size of a wax stone and compressive strength. ろう石の粒径と弾性率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the particle size and elastic modulus of a wax stone. ろう石の粒径と熱衝撃破壊抵抗との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the particle size of a wax stone and thermal shock fracture resistance. ろう石の粒径と圧縮強度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the particle size of a wax stone and compressive strength. ろう石の粒径と弾性率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the particle size and elastic modulus of a wax stone. ろう石の粒径と熱衝撃破壊抵抗との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the particle size of a wax stone and thermal shock fracture resistance. ろう石の含有量と膨張率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between content of a wax stone and an expansion coefficient. ろう石の粒径と膨張率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the particle size and expansion coefficient of a wax stone. レンガの断面を示す写真である。It is a photograph which shows the cross section of a brick. レンガの断面を示す写真である。It is a photograph which shows the cross section of a brick. 高炉鍋を模式的に示す概略図である。It is the schematic which shows a blast furnace pan typically.

以下、製鉄用容器である高炉鍋への適用例について説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、その他の製鉄用容器にも適用できることはいうまでもない。   Hereinafter, although the application example to the blast furnace pan which is a container for iron manufacture is demonstrated, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to this and can be applied also to the other iron manufacture containers.

[製鉄用容器(高炉鍋)]
図26は、高炉鍋を模式的に示す概略図であり、一部を拡大して断面視している。
まず、図26に示す高炉鍋1を概略的に説明する。高炉鍋1は、高炉(溶鉱炉)から出湯される溶銑を受銑して保持する、上面開口した鍋型の製鉄用容器である。高炉鍋1で保持された溶銑は、そのまま転炉に搬送されて装入されるか、または、転炉への装入前に高炉鍋1にて溶銑予備処理等の精錬処理が施される。
高炉鍋1で施される溶銑予備処理は、主として、脱Si処理、脱P処理、脱S処理などの処理からなる。転炉に装入された溶銑中のSiは、最初に酸化され、添加された石灰(CaO)および酸化鉄(FeO)と反応して、CaO−FeO−SiO2系のスラグとなる。このため、溶銑中のSi濃度が低ければ、転炉では、この反応が短縮されて生産効率が向上すると共に、生成スラグ量も少なくなりメタル鉄の歩留まりが高い精錬が可能となる。
高炉鍋1での脱Si処理は、溶銑中にミルスケール、焼結鉱等の酸化鉄を投入したり、酸素ガスを上吹きすることにより行なう。
脱P処理は、溶銑にCaO系の脱P剤や酸化鉄を投入して酸素ガスを上吹きするか、石灰、酸化鉄、蛍石等を混合した脱P剤をガスと共に溶銑中に吹き込み、溶銑中のPをスラグ相に移行させた後、スラグを排出することにより行なう。なお、脱P処理の反応はSi濃度が低いほど進行するので、脱P処理は脱Si処理後に行なうのが一般的である。溶銑は脱Si処理あるいは脱P処理により、ある程度の脱S処理も施されるが、低硫黄の鋼の製造時には、別途溶銑にCaO系の脱S剤を投入して機械撹拌するか、溶銑中にCaO、Na2CO3、CaC2、Mg等の脱S剤を吹き込んで、さらに脱S処理を行なう。
[Iron-making container (blast furnace pot)]
FIG. 26 is a schematic view schematically showing a blast furnace pan, and a part of the blast furnace pan is enlarged and viewed in cross section.
First, the blast furnace pot 1 shown in FIG. 26 will be schematically described. The blast furnace pan 1 is a pan-shaped iron-making container having an open top surface that receives and holds hot metal discharged from a blast furnace (a blast furnace). The hot metal held in the blast furnace pan 1 is transferred to the converter as it is and charged, or a refining process such as a hot metal pretreatment is performed in the blast furnace pan 1 before charging into the converter.
The hot metal preliminary process performed in the blast furnace pan 1 mainly includes processes such as a de-Si process, a de-P process, and a de-S process. The Si in the hot metal charged in the converter is first oxidized and reacts with the added lime (CaO) and iron oxide (FeO) to form CaO—FeO—SiO 2 slag. For this reason, if the Si concentration in the hot metal is low, in the converter, this reaction is shortened, the production efficiency is improved, the amount of generated slag is reduced, and refining with a high yield of metal iron becomes possible.
The Si removal treatment in the blast furnace pan 1 is performed by introducing iron oxide such as mill scale or sintered ore into the hot metal or by blowing oxygen gas upward.
In the de-P treatment, a CaO-based de-P agent or iron oxide is introduced into the hot metal and oxygen gas is blown up, or a de-P agent mixed with lime, iron oxide, fluorite, etc. is blown into the hot metal along with the gas, After transferring P in the hot metal to the slag phase, the slag is discharged. In addition, since the reaction of the de-P process proceeds as the Si concentration decreases, the de-P process is generally performed after the de-Si process. The hot metal is also subjected to a certain degree of S treatment by de-Si treatment or de-P treatment. However, when manufacturing low-sulfur steel, a CaO-based de-S agent is added to the hot metal and mechanically stirred or in the hot metal. A desulfurizing agent such as CaO, Na 2 CO 3 , CaC 2 , Mg, etc. is blown into the glass and further de-S treatment is performed.

[耐火物ライニング構造]
次に、高炉鍋1の耐火物ライニング構造について説明する。高炉鍋1の耐火物ライニング構造は、外側から順に、鉄皮2、永久耐火物層3およびワーク耐火物層4を有する構造であり、断熱材5が、鉄皮2とワーク耐火物層4との間に施工されていることが望ましい。
[Refractory lining structure]
Next, the refractory lining structure of the blast furnace pan 1 will be described. The refractory lining structure of the blast furnace pan 1 is a structure having an iron skin 2, a permanent refractory layer 3 and a workpiece refractory layer 4 in order from the outside, and the heat insulating material 5 includes an iron shell 2, a workpiece refractory layer 4 and It is desirable that it is constructed during this period.

鉄皮2は、高炉鍋1の最外層として、耐火物を支持する鋼鉄製の構造物である。
永久耐火物層3は、ワーク耐火物層4が損傷し抜け落ちたときでも溶銑が漏洩しないよう、安全を確保するために施工されるレンガ層であり、2層設けられていてもよい。永久耐火物層3を構成する耐火物(「永久耐火物」ともいう)としては、例えば、ろう石レンガが用いられる。
The iron skin 2 is a steel structure that supports a refractory as the outermost layer of the blast furnace pot 1.
The permanent refractory layer 3 is a brick layer that is constructed to ensure safety so that hot metal does not leak even when the workpiece refractory layer 4 is damaged and falls off, and two layers may be provided. As the refractory constituting the permanent refractory layer 3 (also referred to as “permanent refractory”), for example, a wax stone brick is used.

ワーク耐火物層4は、溶銑11との接触面(稼働面)を形成する耐火物層であり、その厚さは、例えば、180〜200mm程度が挙げられる。なお、ワーク耐火物層4は、主として、高炉鍋1に保持された溶銑11と接触するメタルライン部と、溶銑の湯面上に浮いているスラグ(図示せず)と接触するスラグライン部とに区分される。
本発明に用いられる定形耐火物(以下、便宜的に「本発明の定形耐火物」ともいう)は、このようなワーク耐火物層4を構成する耐火物(「ワーク耐火物」ともいう)として好適に用いられ、とりわけ、メタルライン部を構成するワーク耐火物としてより好適に用いられる。
The workpiece refractory layer 4 is a refractory layer that forms a contact surface (working surface) with the hot metal 11 and has a thickness of about 180 to 200 mm, for example. The workpiece refractory layer 4 is mainly composed of a metal line part that comes into contact with the hot metal 11 held in the blast furnace pan 1, and a slag line part that comes into contact with a slag (not shown) floating on the molten metal surface of the hot metal. It is divided into.
The regular refractory used in the present invention (hereinafter also referred to as “the regular refractory of the present invention” for convenience) is used as the refractory constituting the workpiece refractory layer 4 (also referred to as “work refractory”). It is suitably used, and more particularly, it is more suitably used as a work refractory constituting the metal line portion.

[定形耐火物(Al23−ろう石−SiC−Cレンガ)]
本発明の定形耐火物は、概略的には、原料および結合材を含む原料組成物(以下、便宜的に「本発明の原料組成物」ともいう)を混練、成形、加熱して得られるAl23−ろう石−SiC−Cレンガ(以下、単に「レンガ」ともいう)である。
なお、Al23−ろう石−SiC−Cレンガとは、アルミナ(Al23)、ろう石、炭化ケイ素(SiC)およびカーボン(C)を含有する原料(本発明の原料)を用いて得られるレンガである。得られるレンガ自体の成分(組成)としては、例えば、Al23、SiC、SiO2などが挙げられ、これら成分の含有量範囲は、原料組成に応じて適宜設定され、例えば、蛍光X線法、燃焼赤外線吸収法、内部標準を用いたX線回折法などにより測定できる。
[Standard Refractory (Al 2 O 3 -Wollastonite-SiC-C Brick)]
The regular refractory material of the present invention is generally Al obtained by kneading, forming, and heating a raw material composition containing a raw material and a binder (hereinafter also referred to as “raw material composition of the present invention” for convenience). It is 2 O 3 -waxite-SiC-C brick (hereinafter also simply referred to as “brick”).
In addition, with the Al 2 O 3 -solumite-SiC-C brick, a raw material (raw material of the present invention) containing alumina (Al 2 O 3 ), wax, silicon carbide (SiC), and carbon (C) is used. It is a brick that can be obtained. Examples of the component (composition) of the brick itself to be obtained include Al 2 O 3 , SiC, SiO 2 and the like. The content range of these components is appropriately set according to the raw material composition, for example, fluorescent X-rays It can be measured by a method, a combustion infrared absorption method, an X-ray diffraction method using an internal standard, and the like.

そして、上記原料(以下、便宜的に「本発明の原料」ともいう)中において、カーボン含有量が6〜9質量%であり、ろう石の含有量が10〜30質量%であり、上記ろう石中における粒径1mm以下のろう石の含有量が20質量%以下である。ろう石中の粒径1mm以下のろう石の含有量は、好ましくは15質量%以下、より好ましくは10質量%以下である。ここで粒径1mm以下のろう石の含有量とは、公称目開き1mmの篩を通過するろう石の質量比率である。
カーボン含有量を6〜9質量%とする理由は、カーボン含有量がこの範囲であれば、後述するろう石の含有量と粒度構成を調整することにより、耐熱衝撃性を維持しつつ、熱伝導率を10W/(m・K)以下に低減することが可能となるからである。
And in said raw material (henceforth "the raw material of this invention" for convenience), the carbon content is 6-9 mass%, the content of the wax is 10-30 mass%, The content of the wax with a particle size of 1 mm or less in the stone is 20% by mass or less. The content of the wax having a particle size of 1 mm or less in the wax is preferably 15% by mass or less, more preferably 10% by mass or less. Here, the content of the wax having a particle size of 1 mm or less is a mass ratio of the wax that passes through a sieve having a nominal opening of 1 mm.
The reason why the carbon content is 6 to 9% by mass is that if the carbon content is within this range, the heat conduction is maintained while maintaining the thermal shock resistance by adjusting the content and particle size composition of the wax described later. This is because the rate can be reduced to 10 W / (m · K) or less.

ろう石の含有量を10〜30質量%とし、ろう石中における粒径1mm以下のろう石の含有量が20質量%以下とする理由は、粒径1mm超えのろう石を配合した場合、1400℃以上でのろう石粒子の変態に伴う膨張に起因する、耐火物のマトリックス中のマイクロクラックの発生量が多く、弾性率が大幅に低下し熱衝撃破壊抵抗(=強度/弾性率)が大きくなるため、耐スポール性が優れるからである。一方、ろう石の配合量を増大させるとスラグに対する耐食性が低下する傾向であるため、ワーク耐火物として設置する部位の耐食性の要請に応じて、ろう石の含有量を10〜30質量%の範囲で調整する。この際、粒径1mm以下のろう石は、マイクロクラックの発生が少なくて耐スポール性の向上への寄与が小さく、スラグに対する耐食性を低下させるので、全ろう石中に占める粒径1mm以下のろう石の含有量を20質量%以下、より好ましくは15質量%以下、さらに好ましくは10質量%以下とする。   The reason why the content of the wax is 10 to 30% by mass and the content of the wax having a particle diameter of 1 mm or less in the wax is 20% by mass or less is that when a wax having a particle diameter exceeding 1 mm is blended, 1400 There are many microcracks in the matrix of refractory due to expansion due to the transformation of wax stone particles above ℃, the elastic modulus is greatly reduced and the thermal shock fracture resistance (= strength / elastic modulus) is large Therefore, the spall resistance is excellent. On the other hand, when the blending amount of the wax is increased, the corrosion resistance to the slag tends to decrease. Adjust with. At this time, a wax with a particle size of 1 mm or less has little microcracking and a small contribution to the improvement of the spall resistance and lowers the corrosion resistance against slag. The stone content is 20% by mass or less, more preferably 15% by mass or less, and still more preferably 10% by mass or less.

このような本発明の定形耐火物は、後述する[実施例]で示すように低熱伝導性に優れる。このため、本発明の定形耐火物を高炉鍋1のワーク耐火物として施工して操業を行なった場合、溶銑を高炉で受銑して溶銑予備処理した後に払い出すまでの、その溶銑の温度降下量(溶銑温度降下量)を低減できる。   Such a regular refractory according to the present invention is excellent in low thermal conductivity as shown in [Example] described later. For this reason, when the regular refractory of the present invention is constructed and operated as a work refractory for the blast furnace pan 1, the temperature drop of the hot metal until the hot metal is received in the blast furnace and the hot metal is pretreated and discharged The amount (amount of hot metal temperature drop) can be reduced.

また、本発明の定形耐火物は、後述する[実施例]で示すように、耐スポール性に優れる。このため、本発明の定形耐火物を高炉鍋1のワーク耐火物として施工した場合、ワーク耐火物層4に高炉鍋1の高さ方向の亀裂が発生するまでのチャージ数(受銑から払い出しまでを1チャージとする)が大幅に増加する。
さらに、本発明の定形耐火物は、後述する[実施例]で示すように、耐食性に優れる。このため、本発明の定形耐火物を高炉鍋1のワーク耐火物として施工した場合、ワーク耐火物層4の損耗量は小さくなる。
Moreover, the regular refractory of the present invention is excellent in spall resistance, as will be described later in [Example]. For this reason, when the regular refractory of the present invention is constructed as a workpiece refractory of the blast furnace pan 1, the number of charges until the crack in the height direction of the blast furnace pan 1 occurs in the workpiece refractory layer 4 (from receiving to dispensing) Is one charge).
Furthermore, the regular refractory of the present invention is excellent in corrosion resistance as shown in [Examples] described later. For this reason, when the regular refractory of the present invention is applied as a work refractory for the blast furnace pan 1, the amount of wear of the work refractory layer 4 is reduced.

〔原料組成物〕
本発明の原料が含有するろう石は、SiO2を含む骨材であり、その粒径(粒度区分)は、前述のように全ろう石中に占める粒径1mm以下のろう石の含有量を20質量%以下、より好ましくは15質量%以下、さらに好ましくは10質量%以下とする。
また、本発明の原料は、さらに、Al23を含む骨材を含有するが、その具体例としては、バンド頁岩、ブラウンアルミナ、ホワイトアルミナ等が挙げられ、その粒径(粒度区分)としては、例えば、5mm以下3mm超、3mm以下1mm超、1mm以下0.075mm超、0.075mm以下などが挙げられる。
なお、以下では、ろう石、バンド頁岩等をまとめて「骨材」と呼ぶことがある。
本発明の原料中の骨材の含有量は、特に限定されず、適宜設定されるが、例えば、75〜95質量%が挙げられ、80〜90質量%が好ましい。
[Raw material composition]
The wax contained in the raw material of the present invention is an aggregate containing SiO 2 , and the particle size (particle size classification) thereof is the content of the wax with a particle size of 1 mm or less in the total wax as described above. It is 20 mass% or less, More preferably, it is 15 mass% or less, More preferably, you may be 10 mass% or less.
The raw material of the present invention further contains an aggregate containing Al 2 O 3, and specific examples thereof include band shale, brown alumina, white alumina, etc. For example, 5 mm or less, more than 3 mm, 3 mm or less, more than 1 mm, 1 mm or less, more than 0.075 mm, or 0.075 mm or less.
In the following, wax stones, band shale, etc. may be collectively referred to as “aggregates”.
Although content of the aggregate in the raw material of this invention is not specifically limited, Although it sets suitably, For example, 75-95 mass% is mentioned, 80-90 mass% is preferable.

本発明の原料が含有するカーボンとしては、例えば、鱗状黒鉛、土状黒鉛、人造黒鉛、膨張黒鉛、粉末ピッチ等が挙げられ、その粒径(粒度区分)としては、例えば、0.15mm超が挙げられ、1mm以下0.15mm超が好ましい。   Examples of the carbon contained in the raw material of the present invention include scale-like graphite, earth-like graphite, artificial graphite, expanded graphite, and powder pitch. The particle size (particle size classification) is, for example, more than 0.15 mm. 1 mm or less and more than 0.15 mm are preferable.

本発明の原料は、SiCの微粉を含有するが、その粒径(粒度区分)としては、例えば、0.075mm以下が挙げられる。本発明の原料において、SiCの含有量は、例えば、3〜7質量%が挙げられ、4〜6質量%が好ましい。   The raw material of the present invention contains SiC fine powder, and examples of the particle size (particle size classification) include 0.075 mm or less. In the raw material of the present invention, the content of SiC is, for example, 3 to 7% by mass, and preferably 4 to 6% by mass.

本発明の原料は、金属Si粉末が含有してもよく、その粒径(粒度区分)としては、例えば、0.075mm以下が挙げられる。金属Si粉末は、還元雰囲気下での加熱(焼成)によって、カーボンと反応してβ−SiCボンドを生成し、熱間曲げ強度の向上、耐酸化磨耗性の向上、耐食性の向上などに寄与する役割を担う。   The raw material of the present invention may contain metal Si powder, and examples of the particle size (particle size classification) include 0.075 mm or less. Metal Si powder reacts with carbon to generate β-SiC bonds by heating (firing) in a reducing atmosphere, contributing to improvement in hot bending strength, oxidation wear resistance, and corrosion resistance. Take a role.

なお、以下では、カーボン、SiC、金属Si粉末等をまとめて「機能材」と呼ぶことがある。
本発明において、原料(骨材および機能材)の粒径(粒度区分)は、篩試験により規定したものであり、対応する篩の公称目開きに相当するものである。
Hereinafter, carbon, SiC, metal Si powder, and the like may be collectively referred to as “functional materials”.
In the present invention, the particle size (particle size classification) of the raw materials (aggregate and functional material) is defined by a sieve test, and corresponds to the nominal opening of the corresponding sieve.

本発明の原料組成物が含有する結合材としては、特に限定されず、従来のレンガ製造において使用される結合材を使用でき、例えば、フェノールレジン、ヘキサミン等が好適に挙げられる。このとき、結合材の含有量は特に限定されないが、例えば、フェノールレジンは、本発明の原料に対して、1〜5質量%が好ましい。また、ヘキサミンは、本発明の原料に対して、0.1〜1質量%が好ましい。   It does not specifically limit as a binder which the raw material composition of this invention contains, The binder used in the conventional brick manufacture can be used, For example, a phenol resin, hexamine, etc. are mentioned suitably. At this time, although content of a binder is not specifically limited, For example, 1-5 mass% of phenol resins is preferable with respect to the raw material of this invention. Moreover, 0.1-1 mass% of hexamine is preferable with respect to the raw material of this invention.

〔定形耐火物の製造方法〕
本発明の定形耐火物の製造方法は、本発明の原料組成物を混練、成形、加熱して本発明の定形耐火物を得る方法であれば、特に限定されないが、例えば、図1のフローチャートに示すように、必要に応じて混練、成形、加熱、加工、焼成の5工程を備えることがある。
図1は、レンガの製造プロセスの好適態様を示すフローチャートである。
混練では、ろう石などの骨材の表面に、結合材が馴染むように混合した後、カーボンなどの機能材を投入し、高速で混合する。
成形では、混練後の原料組成物を金型に入れて、例えば、1.5〜2.0t/cm2の圧力を数回加えながら成形する。
加熱では、成形後の原料組成物を、例えば、200〜250℃で、12〜24時間加熱して、結合材を熱硬化させて、レンガを得る。
加工では、熱硬化したレンガを、必要に応じてカッターで指定の形状に切る。
焼成では、熱硬化したレンガあるいは加工後のレンガを、還元雰囲気下において、例えば、1000〜1500℃で2〜5時間焼成して、還元焼成レンガを得る。
[Method for manufacturing regular refractory]
The method for producing the shaped refractory of the present invention is not particularly limited as long as it is a method for obtaining the shaped refractory of the present invention by kneading, molding and heating the raw material composition of the present invention. As shown, five steps of kneading, molding, heating, processing, and firing may be provided as necessary.
FIG. 1 is a flowchart showing a preferred embodiment of a brick manufacturing process.
In the kneading, the surface of an aggregate such as a wax stone is mixed so that the binder is familiar, and then a functional material such as carbon is added and mixed at a high speed.
In molding, the kneaded raw material composition is put in a mold and molded while applying a pressure of 1.5 to 2.0 t / cm 2 several times, for example.
In heating, the raw material composition after molding is heated at, for example, 200 to 250 ° C. for 12 to 24 hours to thermally cure the binder, thereby obtaining a brick.
In processing, the heat-cured brick is cut into a specified shape with a cutter if necessary.
In firing, the heat-cured brick or the processed brick is fired in a reducing atmosphere at, for example, 1000 to 1500 ° C. for 2 to 5 hours to obtain a reduced fired brick.

[断熱材]
次に、断熱材5について説明する。断熱材5は、断熱機能を発揮する材料であり、鉄皮とワーク耐火物層との間に施工することが好ましい。その材質としては、例えば、SiO2、Al23などが挙げられる。断熱材5としては、圧縮強度が静鉄圧よりも高いものを使用することが好ましく、例えば、炭化珪素(SiC)や酸化チタンなどが添加された断熱材を用いてもよく、ファイバー(繊維)などを混入させて強度を確保した断熱材を用いてもよい。
[Insulation]
Next, the heat insulating material 5 will be described. The heat insulating material 5 is a material that exhibits a heat insulating function, and is preferably constructed between the iron skin and the workpiece refractory layer. Examples of the material include SiO 2 and Al 2 O 3 . As the heat insulating material 5, it is preferable to use a material having a compressive strength higher than the static iron pressure. For example, a heat insulating material to which silicon carbide (SiC), titanium oxide or the like is added may be used, and a fiber (fiber). It is also possible to use a heat insulating material in which strength is ensured by mixing them.

断熱材5の施工位置は、鉄皮2とワーク耐火物層4との間が好ましく、断熱材5の温度を低く運用でき、長期間(例えば2年以上)断熱性能を発揮できるという理由から、図1に示すように、鉄皮2と永久耐火物層3との間が好ましい。
なお、断熱材5は、ワーク耐火物層4の鉄皮2側(「背面側」ともいう)に施工される場合、メタルライン部およびスラグライン部を含む一部の背面側に施工されてもよいし、ワーク耐火物層4全体の背面側に施工されていてもよい。
The construction position of the heat insulating material 5 is preferably between the iron skin 2 and the workpiece refractory layer 4, the temperature of the heat insulating material 5 can be operated low, and the heat insulating performance can be exhibited for a long time (for example, two years or more). As shown in FIG. 1, the space between the iron skin 2 and the permanent refractory layer 3 is preferable.
In addition, when the heat insulating material 5 is constructed on the iron skin 2 side (also referred to as “back side”) of the workpiece refractory layer 4, it may be constructed on a part of the back side including the metal line portion and the slag line portion. It may be constructed on the back side of the entire workpiece refractory layer 4.

断熱材5の熱伝導率は、0.10W/(m・K)以下が好ましい。これにより、高炉鍋1においては、鉄皮の外壁面側への伝熱抵抗が増大して優れた熱ロス低減効果が得られる。なお、断熱材5の熱伝導率の下限値は特に限定されないが、例えば、0.01W/(m・K)以上が好ましい。   The thermal conductivity of the heat insulating material 5 is preferably 0.10 W / (m · K) or less. Thereby, in the blast furnace pan 1, the heat transfer resistance to the outer wall surface side of an iron skin increases, and the outstanding heat loss reduction effect is acquired. The lower limit value of the thermal conductivity of the heat insulating material 5 is not particularly limited, but is preferably 0.01 W / (m · K) or more, for example.

断熱材5は厚いほど熱抵抗を増大でき、また、極端に薄いと施工性が劣り、熱抵抗が不均一になりやすいことから、厚さ1mm以上が好ましい。
なお、断熱材5の厚さの上限値は特に限定されないが、例えば、50mm以下が好ましく、7mm以下が容器容量の低下が小さくより好ましい。
As the heat insulating material 5 is thicker, the thermal resistance can be increased. When the heat insulating material 5 is extremely thin, the workability is inferior and the thermal resistance tends to be uneven.
In addition, although the upper limit of the thickness of the heat insulating material 5 is not specifically limited, For example, 50 mm or less is preferable and 7 mm or less is more preferable because the fall of a container capacity | capacitance is small.

以下に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。ただし、本発明はこれらに限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples. However, the present invention is not limited to these.

まず、レンガにおける原料中のカーボン含有量とレンガの熱伝導率との関係を調査するため、原料中のカーボン含有量を下記第1表に示すように異ならせて、レンガを製造した。なお、原料中のカーボン含有量がレンガの熱伝導率に与える影響を調査するため、機能材においては、鱗状黒鉛の含有量のみを変更し、SiCおよび金属Si粉末の含有量は一定とした。骨材においては、粒径が1mm以下0.075mm超であるバンド頁岩の含有量だけを変更し、他の骨材の含有量は一定とした。すなわち、鱗状黒鉛の増減量を、粒径が1mm以下0.075mm超であるバンド頁岩の増減量と置換した。   First, in order to investigate the relationship between the carbon content in the raw material in brick and the thermal conductivity of the brick, bricks were manufactured by varying the carbon content in the raw material as shown in Table 1 below. In order to investigate the influence of the carbon content in the raw material on the thermal conductivity of the brick, only the content of scaly graphite was changed in the functional material, and the content of SiC and metal Si powder was constant. In the aggregate, only the content of the band shale having a particle size of 1 mm or less and more than 0.075 mm was changed, and the contents of other aggregates were made constant. That is, the increase / decrease amount of scaly graphite was replaced with the increase / decrease amount of the band shale whose particle size is 1 mm or less and more than 0.075 mm.

第1表に示す配合(単位は質量部(以下同様))、および、図1のフローチャートに示すプロセスに従い、レンガを製造した。なお、図1のフローチャートに示すプロセスにおいては、成形では2t/cm2の圧力を6回加え、加熱では230℃で18時間の加熱を行ない、焼成では1400℃で4時間還元焼成を行なった(以下、同様)。 Brick was produced in accordance with the formulation shown in Table 1 (unit: parts by mass (hereinafter the same)) and the process shown in the flowchart of FIG. In the process shown in the flowchart of FIG. 1, a pressure of 2 t / cm 2 was applied 6 times for molding, heating was performed at 230 ° C. for 18 hours, and reduction firing was performed at 1400 ° C. for 4 hours ( The same applies hereinafter).

その後、製造したレンガについて、熱線法により熱伝導率を測定した。測定結果を図2のグラフに示す。
図2は、カーボン含有量と熱伝導率との関係を示すグラフであり、横軸が原料中のカーボン含有量(単位:質量%)を示し、縦軸がレンガの熱伝導率(単位:W/(m・K))を示す。
図2のグラフに示すように、カーボン含有量が低下すると熱伝導率は低下したが、原料中のカーボン含有量が9質量%以下の場合においては、熱伝導率は殆ど同じであった。この結果から、原料中のカーボン含有量を9質量%以下にすれば、レンガの低熱伝導化を実現できることが明らかとなった。
Then, about the manufactured brick, the heat conductivity was measured by the hot wire method. The measurement results are shown in the graph of FIG.
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the carbon content and the thermal conductivity. The horizontal axis represents the carbon content (unit: mass%) in the raw material, and the vertical axis represents the thermal conductivity of brick (unit: W). / (M · K)).
As shown in the graph of FIG. 2, the thermal conductivity decreased when the carbon content decreased, but the thermal conductivity was almost the same when the carbon content in the raw material was 9% by mass or less. From this result, it became clear that if the carbon content in the raw material is 9% by mass or less, it is possible to realize low thermal conductivity of the brick.

次に、第1表において、原料中のカーボン含有量が9質量%以下であったレンガ(比較実験例1〜5)の耐スポール性を、以下の方法で評価した。
スポーリング試験用のサンプルとして、レンガから30mm×30mm×100mmの直方体を切り出し、長手方向の動弾性率E0を測定した後、スポーリング試験を行なった。スポーリング試験は、加熱、水冷、大気冷却を1サイクルとし、このサイクルの回数(「スポーリング試験回数」ともいう)を1回、3回、5回とした。また、試験において、加熱時間は10分間/回、水冷時間は5分間/回、大気冷却は10分間/回とし、加熱温度は、高炉鍋内の溶銑温度は1400℃程度であることから、1400℃とした。
試験後、サンプルの長手方向の動弾性率Eを測定し、試験前後での動弾性率の変化率(E/E0)を算出した。変化率(E/E0)の値が大きい(1に近い)ほど、耐スポール性に優れるものとして評価できる。なお、動弾性率の測定方法は、JIS R 1605に示された超音波パルス法に従った。試験結果を図3のグラフに示す。
図3は、カーボン含有量と耐スポール性との関係を示すグラフであり、横軸がスポーリング試験回数(単位:回)を示し、縦軸が耐スポール性(E/E0)を示す。
図3のグラフに示すように、原料中のカーボン含有量が6質量%および9質量%であるレンガの耐スポール性は殆ど同じであったが、原料中のカーボン含有量が6質量%よりも低いレンガの耐スポール性は大幅に低下した。この結果から、原料中のカーボン含有量を6〜9質量%に設定すれば、得られるレンガの低熱伝導性および耐スポール性を維持できることが明らかとなった。
Next, in Table 1, the spall resistance of bricks (Comparative Experimental Examples 1 to 5) whose carbon content in the raw material was 9% by mass or less was evaluated by the following method.
As a sample for the spalling test, a rectangular parallelepiped of 30 mm × 30 mm × 100 mm was cut out from the brick, and after measuring the longitudinal elastic modulus E 0 , the spalling test was performed. In the spalling test, heating, water cooling, and air cooling were set as one cycle, and the number of cycles (also referred to as “the number of spalling tests”) was set to once, three times, and five times. In the test, the heating time was 10 minutes / time, the water cooling time was 5 minutes / time, the air cooling was 10 minutes / time, and the heating temperature was about 1400 ° C. because the hot metal temperature in the blast furnace pan was about 1400 ° C. C.
After the test, the dynamic elastic modulus E in the longitudinal direction of the sample was measured, and the change rate (E / E 0 ) of the dynamic elastic modulus before and after the test was calculated. The larger the value of change rate (E / E 0 ) (closer to 1), the better the spall resistance. In addition, the measuring method of dynamic elastic modulus followed the ultrasonic pulse method shown by JISR1605. The test results are shown in the graph of FIG.
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the carbon content and the spall resistance. The horizontal axis indicates the number of spalling tests (unit: times), and the vertical axis indicates the spall resistance (E / E 0 ).
As shown in the graph of FIG. 3, the spall resistance of the bricks whose carbon content in the raw material is 6% by mass and 9% by mass was almost the same, but the carbon content in the raw material was more than 6% by mass. The spall resistance of low bricks was significantly reduced. From this result, it was clarified that if the carbon content in the raw material is set to 6 to 9% by mass, the low thermal conductivity and spall resistance of the resulting brick can be maintained.

次に、原料中のカーボン含有量を6質量%または9質量%とし、かつ、ろう石の含有量を0質量%、10質量%、20質量%、30質量%、40質量%として、レンガを製造し、耐スポール性および耐食性を評価した。
このとき、粒径(粒度区分)が3mm以下1mm超のろう石だけを配合した場合、粒径(粒度区分)が1mm以下のろう石だけを配合した場合、粒径(粒度区分)が3mm以下1mm超のろう石と粒径(粒度区分)が1mm以下のろう石とを50:50の質量比で配合した場合について、評価を行なった。
カーボン含有量を6質量%とした場合の配合を第2表〜第4表に示し、カーボン含有量を9質量%とした場合の配合を第5表〜第7表に示す。
また、さらに粒径1mm以下のろう石の比率を変更して、粒径(粒度区分)が3mm以下1mm超のろう石と粒径(粒度区分)が1mm以下のろう石とを、95:5、90:10、80:20および70:30の各質量比で配合した場合についても評価した。
カーボン含有量を6質量%、ろう石中の粒径1mm以下のろう石の比率を5質量%および10質量%とした場合の配合を、それぞれ第8表、第9表に示し、カーボン含有量を9質量%、ろう石中の粒径1mm以下のろう石の比率を20質量%および30質量%とした場合の配合をそれぞれ第10表、第11表に示す。ろう石量の増加に合せて、対応する粒度のバンド頁岩を減少させるようにして配合を調整した。
Next, the carbon content in the raw material is 6% by mass or 9% by mass, and the content of the wax is 0% by mass, 10% by mass, 20% by mass, 30% by mass, 40% by mass, Manufactured and evaluated for spall resistance and corrosion resistance.
At this time, when only a stone having a particle size (particle size classification) of 3 mm or less and more than 1 mm is blended, when only a stone having a particle size (particle size classification) of 1 mm or less is blended, the particle size (particle size classification) is 3 mm or less. Evaluation was performed on a case where a granite exceeding 1 mm and a granite having a particle size (particle size classification) of 1 mm or less were blended at a mass ratio of 50:50.
The formulations when the carbon content is 6% by mass are shown in Tables 2 to 4, and the formulations when the carbon content is 9% by mass are shown in Tables 5 to 7.
Further, by changing the ratio of the wax with a particle size of 1 mm or less, a stone with a particle size (particle size classification) of 3 mm or less and more than 1 mm and a stone with a particle size (particle size classification) of 1 mm or less is 95: 5 , 90:10, 80:20 and 70:30.
Tables 8 and 9 show the formulations when the carbon content is 6% by mass and the ratio of the wax with a particle size of 1 mm or less in the wax is 5% by mass and 10% by mass, respectively. Tables 10 and 11 show the blends when the ratio of 9% by mass is 20% by mass and 30% by mass is the ratio of the wax having a particle size of 1 mm or less in the wax. The formulation was adjusted to reduce the corresponding grain size band shale as the amount of wax was increased.

第2表〜第11表に示す配合、および、図1のフローチャートに示すプロセスに従いレンガを製造し、製造したレンガの耐スポール性および耐食性を測定した。なお、耐スポール性は、スポーリング試験回数を3回として、上述した方法と同様の方法により測定した。また、耐食性は、以下の方法で評価した。
図4は、耐食性評価試験用の試験片を模式的に示す平面図であり、図5は、耐食性評価試験に用いる高周波誘導炉を模式的に示す断面図である。
まず、図4に示すように、耐食性評価試験用の試験片51として、レンガから厚さ35mmの台形体を切り出し、正八角形状に組み立てた。その後、図5に示すように、水冷誘導コイル55を有する高周波誘導炉内において、試験片51を底板54上に設置し、その内部に、熱源となる銑鉄52と、その上に下記第8表に示す成分のスラグ53とを投入した。評価温度は1650℃、評価時間は4時間、スラグは1時間毎に4回投入した。試験終了後、試験前後での寸法差から溶損量を求め、ろう石の含有量が0質量%であるレンガの溶損量を100として溶損指数を算出した。
カーボン含有量が6質量%および9質量%の場合の耐スポール性の評価結果をそれぞれ図6および図8のグラフに示し、カーボン含有量が6質量%および9質量%の場合の耐食性の評価結果をそれぞれ図7および図9のグラフに示す。
Bricks were manufactured according to the formulations shown in Tables 2 to 11 and the process shown in the flowchart of FIG. 1, and the spall resistance and corrosion resistance of the manufactured bricks were measured. The spall resistance was measured by the same method as described above, with the number of spalling tests being three. The corrosion resistance was evaluated by the following method.
FIG. 4 is a plan view schematically showing a test piece for a corrosion resistance evaluation test, and FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a high-frequency induction furnace used for the corrosion resistance evaluation test.
First, as shown in FIG. 4, as a test piece 51 for a corrosion resistance evaluation test, a trapezoid having a thickness of 35 mm was cut out from a brick and assembled into a regular octagon. Thereafter, as shown in FIG. 5, in a high-frequency induction furnace having a water-cooled induction coil 55, a test piece 51 is placed on a bottom plate 54, a pig iron 52 serving as a heat source, and a table 8 shown below thereon. The slag 53 of the component shown in FIG. The evaluation temperature was 1650 ° C., the evaluation time was 4 hours, and the slag was added 4 times per hour. After completion of the test, the amount of erosion was determined from the dimensional difference before and after the test, and the erosion index was calculated with the amount of erosion of the brick whose content of wax was 0% by mass being 100.
The evaluation results of the spall resistance when the carbon content is 6% by mass and 9% by mass are shown in the graphs of FIGS. 6 and 8, respectively, and the evaluation result of the corrosion resistance when the carbon content is 6% by mass and 9% by mass. Are shown in the graphs of FIGS. 7 and 9, respectively.

図6および図8は、ろう石の粒径と耐スポール性との関係を示すグラフであり、横軸は原料中のろう石含有量(単位:質量%)を示し、縦軸はスポーリング試験回数を3回としたときのレンガの耐スポール性(E3/E0)を示す。
なお、各図においては、粒径(粒度区分)について、例えば「3mm以下1mm超」を「3−1mm」と表記したり、「1mm以下」を「−1mm」と表記したりする場合がある(他の数値範囲についても同様)。
6 and 8 are graphs showing the relationship between the particle size of the wax and the spall resistance, the horizontal axis indicates the content of the wax in the raw material (unit: mass%), and the vertical axis indicates the spalling test. The spall resistance (E 3 / E 0 ) of the brick when the number of times is three is shown.
In each drawing, for example, “3 mm or less and more than 1 mm” may be expressed as “3-1 mm”, or “1 mm or less” may be expressed as “−1 mm”, for example. (Same for other numerical ranges).

図6および図8のグラフに示すように、粒径が3mm以下1mm超のろう石だけを使用した場合、ならびに粒径(粒度区分)が3mm以下1mm超のろう石と粒径(粒度区分)が1mm以下のろう石とを95:5、90:10、および80:20の各質量比で配合した場合には、耐スポール性は、ろう石の含有量を0質量%から10質量%に増加させると大幅に上昇し、10質量%から20質量%および20質量%から30質量%に増加させた場合は僅かしか上昇せず、30質量%から40質量%に増加させた場合は上昇しなかった。
図7および図9は、ろう石の粒径と耐食性との関係を示すグラフであり、横軸は原料中のろう石含有量(単位:質量%)を示し、縦軸は溶損指数を示す。
図7および図9のグラフに示すように、何れのろう石の粒度配合においても、耐食性は、ろう石の含有量を0質量%から10質量%に増加させると低下し、10質量%から20質量%および20質量%から30質量%に増加させた場合においても僅かにしか低下せず、30質量%から40質量%に増加させた場合に大幅に低下した。
As shown in the graphs of FIG. 6 and FIG. 8, when only a stone with a particle size of 3 mm or less and more than 1 mm is used, a stone with a particle size (particle size classification) of 3 mm or less and more than 1 mm and a particle size (particle size classification) When blended with a stone with a diameter of 1 mm or less at a mass ratio of 95: 5, 90:10, and 80:20, the spall resistance is reduced from 0% by mass to 10% by mass. When increased from 10% to 20% and from 20% to 30%, it increases only slightly. When increased from 30% to 40%, it increases. There wasn't.
FIG. 7 and FIG. 9 are graphs showing the relationship between the particle size and corrosion resistance of the wax, the horizontal axis indicates the content of the wax in the raw material (unit: mass%), and the vertical axis indicates the erosion index. .
As shown in the graphs of FIGS. 7 and 9, the corrosion resistance is decreased when the content of the wax is increased from 0% by mass to 10% by mass in any particle size blend of the wax, and the mass is reduced from 10% by mass to 20%. Even when the mass was increased from 20% by mass to 30% by mass, it decreased only slightly, and when it was increased from 30% by mass to 40% by mass, it was significantly decreased.

粒径が1mm以下のろう石だけを使用した場合、耐スポール性は0質量%から10質量%に増加させると上昇したが、粒径が3mm以下1mm超のろう石を使用した場合と比較して上昇率が低く、10質量%から20質量%、20質量%から30質量%、30質量%から40質量%に増加させた場合も僅かしか上昇しなかった。すなわち、粒径が1mm以下のろう石を使用したレンガは、粒径が3mm以下1mm超のろう石を使用したレンガと比較して耐スポール性が低かった。なお、耐食性については、粒径が3mm以下1mm超のろう石を使用した場合と同程度であり、ろう石の含有量と耐食性との関係も同様の傾向を示した。
また、粒径が3mm以下1mm超のろう石と粒径が1mm以下のろう石とを50:50の比率(質量比)で使用した場合、および粒径(粒度区分)が3mm以下1mm超のろう石と粒径(粒度区分)が1mm以下のろう石とを70:30の質量比で配合した場合には、耐スポール性および耐食性は、粒径が1mm以下のろう石だけを使用した場合と同様の結果であった。
In the case of using only a stone with a particle size of 1 mm or less, the spall resistance increased as the mass was increased from 0% by mass to 10% by mass, but compared with the case of using a stone with a particle size of 3 mm or less and more than 1 mm. The rate of increase was low, and even when increased from 10% by mass to 20% by mass, from 20% by mass to 30% by mass, and from 30% by mass to 40% by mass, there was only a slight increase. That is, bricks using a wax with a particle size of 1 mm or less had a lower spall resistance than bricks using a wax with a particle size of 3 mm or less and more than 1 mm. In addition, about corrosion resistance, it is a grade comparable as the case where a particle diameter is 3 mm or less and more than 1 mm, and the relationship between the content of a wax stone and corrosion resistance showed the same tendency.
In addition, when a wax having a particle size of 3 mm or less and more than 1 mm and a wax having a particle size of 1 mm or less are used in a ratio (mass ratio) of 50:50, and the particle size (particle size classification) is 3 mm or less and more than 1 mm In the case where a wax stone and a wax stone having a particle size (particle size classification) of 1 mm or less are blended at a mass ratio of 70:30, the spall resistance and corrosion resistance are obtained when only the wax stone having a particle size of 1 mm or less is used. It was the same result.

これらの結果から、ろう石の含有量を10〜30質量%とし、ろう石中の粒径1mm以下のろう石の含有量が20質量%以下にすれば、耐スポール性と耐食性とを両立できることが分かった。   From these results, if the content of the wax is 10-30% by mass and the content of the wax having a particle size of 1 mm or less in the wax is 20% by mass or less, both the spall resistance and the corrosion resistance can be achieved. I understood.

ところで、高炉鍋でのレンガの主な損傷要因は亀裂発生に因る割れであり、ろう石の含有量増加および粗粒化により耐スポール性が上昇することから、次に、粗粒ろう石の添加による耐スポール性の上昇メカニズムを検討した。
まず、カーボン含有量およびろう石の粒径(粒度区分)を一定とし、ろう石の含有量が異なるレンガの焼成温度と、圧縮強度、弾性率、および、熱衝撃破壊抵抗のそれぞれとの関係を調べた。
調査対象サンプルは、
・カーボン含有量が6質量%で、ろう石の粒径が3mm以下1mm超で、ろう石の含有量が0質量%であるレンガ(比較実験例9)
・カーボン含有量が6質量%で、ろう石の粒径が3mm以下1mm超で、ろう石の含有量が30質量%であるレンガ(実験例3)
・カーボン含有量が9質量%で、ろう石の粒径が3mm以下1mm超で、ろう石の含有量が0質量%あるレンガ(比較実験例21)
・カーボン含有量が9質量%で、ろう石の粒径が3mm以下1mm超で、ろう石の含有量が30質量%であるレンガ(実験例6)
・ろう石の粒径が1mm以下で、ろう石の含有量が30質量%で、カーボン含有量が6質量%であるレンガ(比較実験例14)
・ろう石の粒径が1mm以下で、ろう石の含有量が30質量%で、カーボン含有量が9質量%であるレンガ(比較実験例26)
の計6種類とした。
還元雰囲気下において、昇温速度を5℃/minとし、1000℃および1500℃まで昇温させ3時間焼成した後、圧縮強度はJIS R 2206に準拠して、弾性率は上記と同様にJIS R 1605に準拠して測定し、弾性率に対する強度の比である熱衝撃破壊抵抗を求めた。
By the way, the main damage factor of bricks in a blast furnace pan is cracking due to cracking, and since the spall resistance is increased by increasing the content of granite and coarsening, The mechanism of increase in spall resistance by addition was investigated.
First, the relationship between the firing temperature of bricks with different carbonite content and wax particle size (grain size classification), compression strength, elastic modulus, and thermal shock resistance Examined.
The sample to be investigated is
A brick having a carbon content of 6% by mass, a particle size of the wax of 3 mm or less and more than 1 mm, and a content of the wax of 0% by mass (Comparative Experimental Example 9)
Brick with carbon content of 6% by mass, wax particle size of 3 mm or less and more than 1 mm, and wax content of 30% by mass (Experimental Example 3)
A brick having a carbon content of 9% by mass, a particle size of the wax of 3 mm or less and more than 1 mm, and a content of the wax of 0% by mass (Comparative Experimental Example 21)
A brick having a carbon content of 9% by mass, a particle size of the wax of 3 mm or less and more than 1 mm, and a content of the wax of 30% by mass (Experimental Example 6)
A brick having a particle size of 1 mm or less, a wax content of 30% by mass, and a carbon content of 6% by mass (Comparative Experimental Example 14)
A brick having a particle size of 1 mm or less, a wax content of 30% by mass, and a carbon content of 9% by mass (Comparative Experimental Example 26)
6 types in total.
In a reducing atmosphere, the rate of temperature increase was 5 ° C./min, the temperature was raised to 1000 ° C. and 1500 ° C. and baked for 3 hours. The compressive strength was in accordance with JIS R 2206, and the elastic modulus was JIS R as described above. Measurement was conducted according to 1605, and the thermal shock fracture resistance, which is the ratio of strength to elastic modulus, was determined.

図10は、カーボン含有量が6質量%で、ろう石の粒径が3mm以下1mm超である場合における、ろう石の含有量と圧縮強度との関係を示すグラフであり、図11は、ろう石の含有量と弾性率との関係を示すグラフであり、図12は、ろう石の含有量と熱衝撃破壊抵抗との関係を示すグラフである。
なお、横軸が焼成温度(単位:℃)を示し、縦軸がそれぞれ圧縮強度(単位:MPa)、弾性率(単位:GPa)、および、熱衝撃破壊抵抗を示す(以下、図13〜図15、図16〜図18、および、図19〜図21においても同様)。
図10〜図12のグラフに示すとおり、カーボン含有量が6質量%で、ろう石の粒径が3mm以下1mm超である場合、ろう石の含有量が0質量%であるレンガは、1000℃で焼成すると圧縮強度および弾性率が低下し、1500℃で焼成すると上昇した。一方、ろう石の含有量が30質量%であるレンガは、1000℃で焼成すると圧縮強度および弾性率は低下したが、1500℃で焼成しても殆ど一定であった。弾性率に対する強度の比である熱衝撃破壊抵抗については、ろう石の含有量が30質量%であるレンガは、ろう石の含有量が0質量%であるレンガの2倍であった。
図13は、カーボン含有量が9質量%で、ろう石の粒径が3mm以下1mm超である場合における、ろう石の含有量と圧縮強度との関係を示すグラフであり、図14は、ろう石の含有量と弾性率との関係を示すグラフであり、図15は、ろう石の含有量と熱衝撃破壊抵抗との関係を示すグラフである。
図13〜図15のグラフに示すように、カーボン含有量が9質量%である場合にも、同様の結果が見られた。
FIG. 10 is a graph showing the relationship between the wax content and the compressive strength when the carbon content is 6 mass% and the particle size of the wax is 3 mm or less and more than 1 mm. FIG. 12 is a graph showing the relationship between the rock content and the elastic modulus, and FIG. 12 is a graph showing the relationship between the wax content and the thermal shock resistance.
The horizontal axis indicates the firing temperature (unit: ° C.), and the vertical axis indicates the compressive strength (unit: MPa), the elastic modulus (unit: GPa), and the thermal shock resistance (hereinafter, FIG. 13 to FIG. 13). 15, the same applies to FIGS. 16 to 18 and FIGS. 19 to 21).
As shown in the graphs of FIGS. 10 to 12, when the carbon content is 6 mass% and the particle size of the wax is 3 mm or less and more than 1 mm, the brick with the wax content of 0 mass% is 1000 ° C. When baked at 1, the compressive strength and elastic modulus decreased, and increased when baked at 1500 ° C. On the other hand, bricks with a content of 30% by weight of the wax were reduced in compressive strength and elastic modulus when fired at 1000 ° C, but were almost constant even when fired at 1500 ° C. Regarding the thermal shock fracture resistance, which is the ratio of strength to elastic modulus, the brick with a content of the wax of 30% by mass was twice as much as the brick with the content of the wax of 0% by mass.
FIG. 13 is a graph showing the relationship between the wax content and the compressive strength when the carbon content is 9% by mass and the particle size of the wax is 3 mm or less and more than 1 mm, and FIG. FIG. 15 is a graph showing the relationship between the rock content and the elastic modulus, and FIG. 15 is a graph showing the relationship between the wax content and the thermal shock resistance.
As shown in the graphs of FIGS. 13 to 15, similar results were observed when the carbon content was 9 mass%.

図16は、カーボン含有量が6質量%で、ろう石の含有量が30質量%である場合における、ろう石の粒径と圧縮強度との関係を示すグラフであり、図17は、ろう石の粒径と弾性率との関係を示すグラフであり、図18は、ろう石の粒径と熱衝撃破壊抵抗との関係を示すグラフである。
図16〜図18のグラフに示すように、カーボン含有量が6質量%で、ろう石の含有量が30質量%である場合、粒径が1mm以下であるろう石だけを使用したレンガは、焼成温度を1000℃に上昇させると圧縮強度および弾性率が低下し、1500℃に上昇させると上昇した。一方、粒径が3mm以下1mm超であるろう石だけを使用したレンガは、1000℃まで上昇させると圧縮強度および弾性率は低下したが、1500℃に上昇させても殆ど一定であった。1000℃および1500℃で焼成した場合の熱衝撃破壊抵抗については、粒径が3mm以下1mm超であるろう石だけを使用したレンガは、粒径が1mm以下であるろう石だけを使用したレンガの1.5倍であった。
図19は、カーボン含有量が9質量%で、ろう石の含有量が30質量%である場合における、ろう石の粒径と圧縮強度との関係を示すグラフであり、図20は、ろう石の粒径と弾性率との関係を示すグラフであり、図21は、ろう石の粒径と熱衝撃破壊抵抗との関係を示すグラフである。
図19〜図21のグラフに示すように、カーボン含有量が9質量%である場合にも、同様の結果が見られた。
FIG. 16 is a graph showing the relationship between the particle size of the wax and the compressive strength when the carbon content is 6% by mass and the content of the wax is 30% by mass. FIG. FIG. 18 is a graph showing the relationship between the particle size of the wax and the thermal shock resistance.
As shown in the graphs of FIGS. 16 to 18, when the carbon content is 6 mass% and the content of the wax is 30 mass%, the brick using only the wax having a particle size of 1 mm or less is When the firing temperature was raised to 1000 ° C., the compressive strength and elastic modulus were lowered, and when raised to 1500 ° C., it was raised. On the other hand, bricks using only wax stones having a particle size of 3 mm or less and more than 1 mm decreased in compressive strength and elastic modulus when raised to 1000 ° C., but remained almost constant even when raised to 1500 ° C. Regarding thermal shock fracture resistance when fired at 1000 ° C. and 1500 ° C., a brick using only a wax stone having a particle size of 3 mm or less and more than 1 mm is equivalent to a brick using only a wax stone having a particle size of 1 mm or less. It was 1.5 times.
FIG. 19 is a graph showing the relationship between the particle size of the wax and the compressive strength when the carbon content is 9% by mass and the content of the wax is 30% by mass. FIG. FIG. 21 is a graph showing the relationship between the particle size of the wax and the thermal shock fracture resistance.
As shown in the graphs of FIGS. 19 to 21, similar results were observed when the carbon content was 9 mass%.

さらに、レンガは相変態により膨張し、ろう石の含有量加や粒度構成の粗粒化による弾性率の低下は熱膨張と関連があると推定されることから、上記6種類のレンガの熱膨張率をJIS R 2207に準拠し測定した。
図22は、カーボン含有量が6質量%で、ろう石の粒径が3mm以下1mm超である場合における、ろう石の含有量と膨張率との関係を示すグラフであり、横軸が焼成温度(単位:℃)を示し、縦軸が膨張率(単位:%)を示す。
図22のグラフに示すとおり、石英からクリストバライトへの相転移やムライト(3Al23・2SiO2)の生成温度である1400℃付近において、カーボン含有量が6質量%で、ろう石の粒径が3mm以下1mm超で、ろう石の含有量が30質量%であるレンガ(実験例3)は、ろう石の含有量が0質量%であるレンガ(比較実験例9)の約9倍であり、これは、図示はしないが、カーボン含有量が9質量%の場合においても、同様の結果であった。
図23は、カーボン含有量が6質量%で、ろう石の含有量が30質量%である場合における、ろう石の粒径と膨張率との関係を示すグラフであり、横軸が温度(単位:℃)または保持時間(単位:min)を示し、縦軸が膨張率(単位:%)を示す。
図23のグラフに示すとおり、カーボン含有量が6質量%で、ろう石の含有量が30質量%であるレンガにおいて、粒径が3mm以下1mm超であるろう石だけを使用した場合(実験例3)は、石英のクリストバライト化が遅いため、最高温度到達時の膨張率が小さく、温度保持中も膨張したが、粒径が1mm以下であるろう石だけを使用した場合(比較実験例14)石英のクリストバライト化が速いため、最高温度到達時の膨張率が大きく、温度保持中は殆ど膨張しなかった。なお、温度保持終了時の膨張量は同程度であり、図示はしないが、カーボン含有量が9質量%の場合においても、同様の結果であった。
これらの結果から、膨張量はろう石の含有量、膨張速度はろう石の粒径(粒度区分)に依存し、膨張領域は石英のα−β転移および石英のクリストバライト化やムライトに対応すると推定される。
Furthermore, since the brick expands due to phase transformation, and the decrease in the elastic modulus due to the addition of the wax content and the coarsening of the particle size composition is estimated to be related to the thermal expansion, the thermal expansion of the above six types of bricks The rate was measured according to JIS R 2207.
FIG. 22 is a graph showing the relationship between the content of the wax and the expansion coefficient when the carbon content is 6 mass% and the particle size of the wax is 3 mm or less and more than 1 mm, and the horizontal axis indicates the firing temperature. (Unit: ° C.) is shown, and the vertical axis shows the expansion rate (unit:%).
As shown in the graph of FIG. 22, the carbon content is 6% by mass and the particle size of the wax is around 1400 ° C., which is the phase transition from quartz to cristobalite and the formation temperature of mullite (3Al 2 O 3 .2SiO 2 ). 3 mm or less and more than 1 mm, the brick (Experimental Example 3) whose content of the wax is 30% by mass is about 9 times that of the brick (Comparative Experimental Example 9) whose content of the wax is 0% by mass. Although not shown, this was the same result even when the carbon content was 9% by mass.
FIG. 23 is a graph showing the relationship between the particle size of the wax and the coefficient of expansion when the carbon content is 6% by mass and the content of the wax is 30% by mass. : ° C.) or holding time (unit: min), and the vertical axis indicates the expansion rate (unit:%).
As shown in the graph of FIG. 23, in a brick having a carbon content of 6 mass% and a wax mass of 30 mass%, when only a wax having a particle size of 3 mm or less and more than 1 mm is used (experimental example) 3) When the cristobalite formation of quartz is slow, the expansion rate at the time of reaching the maximum temperature is small, and it expands even while maintaining the temperature, but only the wax with a particle size of 1 mm or less is used (Comparative Experimental Example 14). Since the formation of cristobalite in quartz was fast, the expansion rate when the maximum temperature was reached was large, and hardly expanded during the temperature holding. In addition, although the expansion amount at the time of completion | finish of temperature holding | maintenance is comparable, although not shown in figure, it was the same result also when the carbon content was 9 mass%.
From these results, it is estimated that the expansion amount depends on the content of the fluorite, the expansion rate depends on the particle size (size classification) of the fluorite, and the expansion region corresponds to the α-β transition of quartz and the cristobaliteization and mullite of quartz. Is done.

次に、熱膨張挙動の違いによる組織の差異を調べるため、1500℃で3時間焼成したレンガの断面を観察した。
図24は、カーボン含有量が6質量%で、粒径が3mm以下1mm超のろう石だけを使用したレンガの断面を示す写真である。図24の写真に示すように、カーボン含有量が6質量%で、粒径が3mm以下1mm超のろう石だけを使用したレンガにおいては、ろう石の含有量が30質量%の場合(図24(B):実験例3)にはマイクロクラック(図中、符号101で示す)が明瞭に見られたが、ろう石の含有量が0質量%の場合(図24(A):比較実験例9)は全く見られなかった。
図25は、カーボン含有量が6質量%で、ろう石の含有量が30質量%であるレンガの断面を示す写真である。図25の写真に示すように、カーボン含有量が6質量%で、ろう石の含有量が30質量%であるレンガにおいては、粒径が3mm以下1mm超のろう石だけを使用した場合(図25(A):実験例3)は、ろう石(図中、符号102で示す)が粗いため膨張時に発生する亀裂(図中、符号103で示す)が大きく、ろう石の周りに明瞭に確認されたが、粒径が1mm以下のろう石だけを使用した場合(図25(B):比較実験例14)は、ろう石が細かいため膨張時に発生する亀裂が小さく、ろう石の周りに明瞭に見られなかった。これらの亀裂発生は、焼成を阻害し、弾性率の低下に影響を及ぼしたと言える。
Next, in order to investigate the difference in structure due to the difference in thermal expansion behavior, the cross section of the brick fired at 1500 ° C. for 3 hours was observed.
FIG. 24 is a photograph showing a cross section of a brick using only a wax having a carbon content of 6 mass% and a particle size of 3 mm or less and more than 1 mm. As shown in the photograph of FIG. 24, in the brick using only a wax having a carbon content of 6 mass% and a particle size of 3 mm or less and more than 1 mm, the content of the wax is 30 mass% (FIG. 24). (B): Microcracks (denoted by reference numeral 101 in the figure) were clearly seen in Experimental Example 3), but when the content of the wax was 0% by mass (FIG. 24A: Comparative Experimental Example) 9) was not seen at all.
FIG. 25 is a photograph showing a cross section of a brick having a carbon content of 6% by mass and a waxy stone content of 30% by mass. As shown in the photograph of FIG. 25, in a brick having a carbon content of 6% by mass and a wax content of 30% by mass, only a wax having a particle size of 3 mm or less and more than 1 mm is used (FIG. 25). 25 (A): Experimental Example 3) shows a large crack (indicated by reference numeral 103 in the figure) that occurs during expansion due to the coarse wax stone (indicated by reference numeral 102 in the figure), and is clearly confirmed around the wax stone. However, when only a wax stone having a particle size of 1 mm or less was used (FIG. 25B: Comparative Experimental Example 14), the cracks generated at the time of expansion were small due to the fine wax stones, and the circumference of the wax stones was clear. Was not seen. It can be said that the occurrence of these cracks inhibited the firing and had an effect on the decrease in the elastic modulus.

以上の結果から、レンガの低熱伝導性、高耐スポール性、および、高耐食性を全て満たすためには、カーボン含有量を6〜9質量%とし、かつ、ろう石の含有量を10〜30質量%としたAl23−ろう石−SiC−Cレンガにおいて、ろう石中における粒径1mm以下のろう石の含有量を低減にすればよいことが明らかとなり、次に、実機である高炉鍋1での実証試験を行なった。 From the above results, in order to satisfy all of the low thermal conductivity, high spall resistance, and high corrosion resistance of the brick, the carbon content is 6-9% by mass, and the content of the wax is 10-30% by mass. % Al 2 O 3 -Paleolithic-SiC-C brick, it is clear that the content of the granite with a particle size of 1 mm or less in the granite may be reduced. Next, the actual blast furnace pan The demonstration test in 1 was conducted.

上述したレンガ(実験例および比較実験例)のいくつかを、図26の高炉鍋1(高さ:5300mm、上面からメタルライン部の下限までの高さ:4250mm、上面半径:2550mm)のワーク耐火物として施工し、従来品のレンガ(カーボン含有量:12質量%、ろう石(粒径3mm以下)の含有量:10質量%、ろう石中における粒径1mm以下のろう石の含有量:50質量%)を施工した従来例と対比した。
なお、鉄皮2の厚さは30mm、永久耐火物層3の厚さは50mm、ワーク耐火物層4の厚さは180mmとした。
Some of the bricks described above (experimental example and comparative experimental example) are refractory work of a blast furnace pot 1 (height: 5300 mm, height from upper surface to lower limit of metal line part: 4250 mm, upper surface radius: 2550 mm). Construction as a product, conventional brick (carbon content: 12% by mass, content of wax stone (particle size 3 mm or less): 10% by mass, content of wax stone with particle size 1 mm or less in the wax stone: 50 Contrast with the conventional example in which mass%) was applied.
The thickness of the iron skin 2 was 30 mm, the thickness of the permanent refractory layer 3 was 50 mm, and the thickness of the workpiece refractory layer 4 was 180 mm.

ここで、レンガとしては、実験例1〜6、10、12、13および15のレンガ、比較実験例12〜14、24〜26、36および38のレンガ(つまり、カーボン含有量:6質量%または9質量%、ろう石の含有量:10〜30質量%、ろう石の粒度構成:1mm以下と3mm以下1mm超の質量比が0/100、10/90、20/80、30/70および100/0)を使用した。   Here, as bricks, bricks of Experimental Examples 1-6, 10, 12, 13 and 15 and bricks of Comparative Experimental Examples 12-14, 24-26, 36 and 38 (that is, carbon content: 6% by mass or 9% by mass, content of wax stone: 10 to 30% by mass, particle size constitution of wax stone: mass ratio of 1 mm or less and 3 mm or less and more than 1 mm is 0/100, 10/90, 20/80, 30/70 and 100 / 0) was used.

また、断熱材5としては、鉄皮2と永久耐火物層3との間に施工し、熱伝導率が0.01,0.05,0.10,0.15,または、0.20W/(m・K)である5種類の断熱材(厚さ:5mm)を使用した。   Moreover, as the heat insulating material 5, it constructs between the iron shell 2 and the permanent refractory layer 3, and thermal conductivity is 0.01, 0.05, 0.10, 0.15, or 0.20 W / Five types of heat insulating materials (thickness: 5 mm) which are (m · K) were used.

このような高炉鍋1について、溶銑温度降下量、鍋寿命および損耗量を評価した。
溶銑温度降下量(単位:℃)は、高炉で受銑してから、溶銑予備処理(脱Si処理、脱P処理、脱S処理)を経て、払い出すまでの溶銑の温度降下量の平均値であり、浸漬式の消耗型熱電対により測定した。溶銑予備処理の実施比率は、いずれの試験条件においても同程度であった。
鍋寿命(単位:チャージ(ch))は、受銑から払い出しまでを1チャージとした場合において、残厚の減少に伴ってワーク耐火物に補修不能な脱落が発生したり、亀裂が発生するまでのチャージ数であり、脱落や亀裂の発生は目視により確認した。
損耗量(単位:mm)は、上述した脱落や亀裂が発生したときのワーク耐火物層4の残存部位の残厚を、元厚(180mm)から差し引いた値であり、残厚は、メジャーで測定した。
これらの結果を、下記第13表〜第18表に示す。
About such a blast furnace pan 1, the hot metal temperature fall amount, the pan life, and the amount of wear were evaluated.
Hot metal temperature drop (unit: ° C) is the average value of hot metal temperature drop from receiving in the blast furnace, through hot metal pretreatment (de-Si treatment, de-P treatment, de-S treatment) to dispensing It was measured by an immersion type consumable thermocouple. The implementation ratio of the hot metal pretreatment was similar in all test conditions.
The pan life (unit: charge (ch)) is 1 charge from receiving to dispensing, until the work refractory falls off and repairs occur or cracks occur as the remaining thickness decreases. The number of charges was, and the occurrence of dropping or cracking was confirmed visually.
The amount of wear (unit: mm) is a value obtained by subtracting the residual thickness of the remaining part of the workpiece refractory layer 4 from the original thickness (180 mm) when the above-mentioned dropout or crack occurs, and the residual thickness is a measure. It was measured.
These results are shown in Tables 13 to 18 below.

第13表〜第18表に示す結果から明らかなように、カーボン含有量を6質量%または9質量%に低下させたレンガを使用した高炉鍋においては、断熱材を使用しない場合においても、従来例と比較して溶銑温度降下が減少しており、溶銑温度降下量は、カーボン含有量が9質量%の場合(実施例19、25および31、比較例19、25、および31)で平均約5℃、カーボン含有量が6質量%の場合(実施例1、7、13、37、39、41および43、比較例1、7、13、37および39)で平均約9℃低減している。また、断熱材を併用した場合にはさらに溶銑温度降下が減少しており、特に、熱伝導率が0.01〜0.10W/(m・K)である断熱材を併用した高炉鍋(実施例2〜4、8〜10、14〜16、20〜22、26〜28、32〜34、38、40、42および44、比較例2〜4、8〜10、14〜16、20〜22、26〜28、32〜34、38、および40)においては、断熱材を施工しなかった上記の高炉鍋と比較して、溶銑温度降下量をさらに20〜30℃低減できた。また、断熱材を使用した場合においても、ワーク耐火物のカーボン含有量が6質量%の場合の方が、カーボン含有量が9質量%の場合よりも平均5℃程度溶銑温度降下が小さく、ワーク耐火物の熱伝導率低下が高炉鍋の開口部からの放熱ロス低減に有効であることが分かる。
しかし、断熱材の有無およびろう石の含有量に拘らず、従来例のようにろう石中の粒径1mm以下のろう石の比率が高いレンガを使用した場合にはカーボン含有量が低いと鍋寿命の低下が著しく、ろう石粒径が1mm以下の場合(比較例1〜36)には、鍋寿命は約350チャージと短命に終わった。また、ろう石中の粒径1mm以下のろう石の含有量が30質量%の場合(比較例37〜40)でも、鍋寿命は平均約420チャージと、従来例よりも大幅に低下した。
As is apparent from the results shown in Tables 13 to 18, in the blast furnace pan using the brick whose carbon content is reduced to 6% by mass or 9% by mass, even when the heat insulating material is not used, the conventional The hot metal temperature drop is reduced compared to the examples, and the hot metal temperature drop is about an average when the carbon content is 9% by mass (Examples 19, 25 and 31, Comparative Examples 19, 25, and 31). When the carbon content is 5% by mass (Examples 1, 7, 13, 37, 39, 41 and 43, Comparative Examples 1, 7, 13, 37 and 39), the average is reduced by about 9 ° C. . Moreover, when the heat insulating material is used in combination, the hot metal temperature drop is further reduced, and in particular, a blast furnace pan using a heat insulating material having a thermal conductivity of 0.01 to 0.10 W / (m · K) (implemented) Examples 2-4, 8-10, 14-16, 20-22, 26-28, 32-34, 38, 40, 42 and 44, Comparative Examples 2-4, 8-10, 14-16, 20-22 , 26-28, 32-34, 38, and 40), the hot metal temperature drop could be further reduced by 20-30 ° C. as compared to the blast furnace pan in which the heat insulating material was not applied. Even when a heat insulating material is used, when the carbon content of the workpiece refractory is 6% by mass, the temperature drop of the hot metal is about 5 ° C. smaller than the average when the carbon content is 9% by mass. It can be seen that the decrease in the thermal conductivity of the refractory is effective in reducing the heat dissipation loss from the opening of the blast furnace pan.
However, regardless of the presence or absence of the heat insulating material and the content of the wax, when the brick having a high ratio of the wax having a particle diameter of 1 mm or less in the wax is used as in the conventional example, the pot is low in the carbon content. When the lifespan was remarkably reduced and the wax particle diameter was 1 mm or less (Comparative Examples 1 to 36), the pan life was about 350 charges and was short-lived. Moreover, even when the content of the wax with a particle size of 1 mm or less in the wax was 30% by mass (Comparative Examples 37 to 40), the pot life was about 420 charges on average, which was significantly lower than the conventional example.

一方、第14表、第15表および第18表に示す結果から明らかなように、粒径が3mm以下1mm超のろう石だけを使用したレンガを使用した高炉鍋(実施例1〜36)、粒径が3mm以下1mm超のろう石と粒径が1mm以下のろう石とを90:10の質量比で配合したレンガを使用した高炉鍋(実施例37、38、41および42)および粒径が3mm以下1mm超のろう石と粒径が1mm以下のろう石とを80:20の質量比で配合したレンガを使用した高炉鍋(実施例39、40、43および44)においては、従来例と比較して、断熱材の有無によらず溶銑温度降下量を低減できたうえに、さらに、ろう石含有量10〜30質量%の範囲ではろう石量に拘らず、鍋寿命は従来例よりも向上した。ろう石中の1mm以下のろう石含有量が10質量%以下の場合(実施例1〜38、41および42)には、鍋寿命は550チャージ近くまで延び、長寿命化を実現できた。
損耗量は、いずれの場合も殆ど同じであり、鍋寿命はワーク耐火物の損耗速度によって増減していた。
On the other hand, as is clear from the results shown in Tables 14, 15, and 18, a blast furnace pan (Examples 1 to 36) using bricks using only a wax having a particle size of 3 mm or less and more than 1 mm, Blast furnace pans (Examples 37, 38, 41 and 42) using a brick in which a granite having a particle size of 3 mm or less and more than 1 mm and a granite having a particle size of 1 mm or less are mixed at a mass ratio of 90:10 and the particle size Is a conventional example in a blast furnace pan (Examples 39, 40, 43 and 44) using a brick in which a wax stone having a particle size of 3 mm or less and more than 1 mm and a wax stone having a particle diameter of 1 mm or less is blended at a mass ratio of 80:20 In addition to reducing the hot metal temperature drop regardless of the presence or absence of a heat insulating material, the pot life is more than the conventional example regardless of the amount of wax in the range of 10-30% by weight of the wax. Also improved. When the content of 1 mm or less of the wax in the wax was 10% by mass or less (Examples 1 to 38, 41 and 42), the pot life was extended to nearly 550 charges, and a long life could be realized.
The amount of wear was almost the same in all cases, and the pan life increased or decreased depending on the wear rate of the workpiece refractory.

以上の結果から、カーボン含有量が6〜9質量%であり、かつ、ろう石の含有量が10〜30質量%、ろう石中の1mm以下のろう石含有量が20質量%以下であるレンガを使用すると、従来鍋と比較し、優れた熱ロス低減効果と、高炉鍋1の長寿命化とを両立できることが明らかとなった。   From the above results, a brick having a carbon content of 6 to 9% by mass, a content of the wax of 10 to 30% by mass, and a content of a 1 mm or less wax in the wax is 20% by mass or less. It has been clarified that the use of can makes it possible to achieve both an excellent heat loss reduction effect and a longer life of the blast furnace pan 1 as compared with the conventional pan.

1:高炉鍋(製鉄用容器)
2:鉄皮
3:永久耐火物層
4:ワーク耐火物層
5:断熱材
11:溶銑
51:試験片
52:銑鉄
53:スラグ
54:底板
55:水冷誘導コイル
101:マイクロクラック
102:ろう石
103:亀裂
1: Blast furnace pan (container for iron making)
2: Iron skin 3: Permanent refractory layer 4: Work refractory layer 5: Thermal insulation material 11: Hot metal 51: Test piece 52: Pig iron 53: Slag 54: Bottom plate 55: Water-cooled induction coil 101: Microcrack 102: Brazestone 103 :crack

Claims (3)

溶鉱炉から出湯される溶銑を受銑して保持する製鉄用容器であって、
外側から順に、鉄皮、永久耐火物層およびワーク耐火物層を有する耐火物ライニング構造を備え、
前記ワーク耐火物層を構成する定形耐火物が、原料および結合材を含む原料組成物を混練、成形、加熱して得られるAl23−ろう石−SiC−Cレンガであって、前記原料中におけるカーボンの含有量が6〜9質量%であり、前記原料中におけるろう石の含有量が10〜30質量%であり、前記ろう石中の粒径1mm以下のろう石の含有量が20質量%以下である、製鉄用容器。
A steelmaking container that receives and holds hot metal discharged from a blast furnace,
In order from the outside, it has a refractory lining structure having an iron skin, a permanent refractory layer and a workpiece refractory layer,
The regular refractory constituting the workpiece refractory layer is an Al 2 O 3 -fauxite-SiC-C brick obtained by kneading, forming, and heating a raw material composition containing a raw material and a binder. The content of carbon in the raw material is 6 to 9% by mass, the content of wax in the raw material is 10 to 30% by mass, and the content of wax in the wax is 1 mm or less in particle size is 20%. A steelmaking container having a mass% or less.
前記ろう石の粒径が3mm以下である、請求項1に記載の製鉄用容器。   The ironmaking container according to claim 1, wherein a particle size of the wax is 3 mm or less. 前記鉄皮と前記永久耐火物層との間に、前記断熱材が施工されている、請求項1または2に記載の製鉄用容器。   The iron-making container according to claim 1 or 2, wherein the heat insulating material is applied between the iron skin and the permanent refractory layer.
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