JP2501155B2 - マグネシア・クロム質れんが - Google Patents

マグネシア・クロム質れんが

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JP2501155B2 JP3324509A JP32450991A JP2501155B2 JP 2501155 B2 JP2501155 B2 JP 2501155B2 JP 3324509 A JP3324509 A JP 3324509A JP 32450991 A JP32450991 A JP 32450991A JP 2501155 B2 JP2501155 B2 JP 2501155B2
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浩輔 倉田
三郎 松尾
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Nippon Steel Corp
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、DH,RH,VOD,
VAD等の溶鋼真空脱ガス炉の内張りライニング用とし
て好適に使用される耐食性、耐スラグ浸潤性に優れ、高
熱間強度を有するマグネシア・クロム質れんがに関す
る。
【0002】
【従来の技術】真空脱ガス炉の内張りれんがは、スラグ
を含む溶鋼流の強攪拌を伴う高温真空下の苛酷な条件下
で使用される。このため、真空脱ガス炉の内張りれんが
として他のれんがと比較して、真空下で化学的に安定で
あり、また耐火粒子の結合形態として粒子が焼成により
直接結合したダイレクト結合や、粒子内からスピネルが
析出して結合した二次スピネル結合により強固な組織と
なるため、熱間強度が高く、耐食性も優れたマグネシア
・クロム質れんがが使用されている。
【0003】しかし、最近の脱ガス処理は、鋼品質の向
上のため処理時間の延長や処理温度の上昇、またアルゴ
ンガス吹き込み量の増加による溶鋼攪拌の強化、酸素精
錬比率の増加、フラックス精錬比率の増加が行われるよ
うになり、内張り耐火物の耐用性が低下している。
【0004】そのため、従来以上に熱間強度が高く、耐
食性の優れたマグネシア・クロム質れんがが必要となっ
ており、そのための試みが種々なされている。
【0005】例えば、特開昭59−190257号公
報、特公平3−4504号公報には、マグネシア・クロ
ム質れんがの高耐食性を最大限に引き出すため、Cr2
3 成分の増加によるピクロクロマイト(MgO・Cr
2 3 )質スピネルの増加や、低融点であるシリケート
結合を減少するためにMgO・Cr2 3 以外の成分
(SiO2 ,Al2 3 ,Fe2 3 )を極力低減した
マグネシア・クロム質れんがが提案されている。
【0006】一般的に、マグネシア・クロム質れんがは
天然原料であるクロム鉱、またそのクロム鉱を原料とす
る電融マグクロクリンカーを原料として使用するため、
低融点鉱物を生成するマグネシア・クロム質れんがの耐
火度及び耐食性を低下させるMgO・Cr2 3 以外の
SiO2 ,Al2 3 ,Fe2 3 等の成分を5〜15
重量%程度、不可避的に含有している。
【0007】このため、低融点鉱物を生成する成分を含
有する原料は極力使用せず、ほとんどMgOとCr2
3 からなる電融マグクロクリンカーにさらに酸化クロ
ム、マグネシアクリンカーを使用したマグネシア・クロ
ム質れんがは、組成的に最も高耐火度、高耐食性と言え
る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このようなマ
グネシア・クロム質れんがは、高耐食性ではあっても、
反面高純度のため、れんがの製造のための焼成中に不純
物による液相焼結の効果は殆ど期待できず、焼成温度は
理論上MgO・Cr2 3 の融点である約2200℃付
近まで必要になり、非常に難焼結であるという欠点があ
り、緻密で高強度の製品を得ることは極めて困難であ
る。そのため、外来成分との化学的反応による侵食に対
しては優れてはいるが、外来成分が侵入し易く結合も細
いため、構造的スポーリングや摩耗損耗に劣るという問
題がある。
【0009】本発明は、このような天然原料であるクロ
ム鉱、またそのクロム鉱を原料とする電融マグクロクリ
ンカーを原料として使用するマグネシア・クロム質れん
がの問題を解消して、優れた化学的侵食に対する抵抗性
を有することは勿論、耐スポーリング性や耐摩耗、耐損
耗に優れたマグネシア・クロム質れんがを提供すること
を目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、電融マグクロ
クリンカーを50〜100重量%と、マグネシアクリン
カー、クロム鉱、酸化クロムの合量を0〜50重量%含
有し、1800℃以上の温度で焼成したマグネシア・ク
ロム質れんがにおいて、全化学成分中のAl2 3 成分
を5〜15重量%になるように調整することを特徴とす
る。
【0011】
【作用】マグネシア・クロム質れんが中のAl2 3
分を適量に保持すれば、二次スピネルの析出を促進して
高密度で高強度なものが得られ、さらに使用中に稼働面
近傍にMgO・Al2 3 を主成分とする緻密層を形成
して外来成分の侵入が抑制できるという知見に基づいて
完成したもので、使用中に稼働面近傍にMgO・Al2
3 を主成分とする緻密層を形成させ、これがスラグ浸
透を抑制することにより耐食性、耐スラグ浸潤性が大幅
に向上する。
【0012】
【実施例】表1はAl2 3 量がマグネシア・クロム質
リボンドれんがの一般物性、耐食性に及ぼす影響につい
て試験した結果である。ここではAl2 3 含有量の異
なる各種電融マグクロクリンカー95重量%に酸化クロ
ム5重量%を配合して混練し、成形後、1850℃で焼
成したものをサンプルとした。
【0013】
【表1】 侵食試験は高周波誘導炉内張り法を採用した。侵食剤は
CaO/SiO2 =0.5の粉末を使用し、1700℃
で10時間保持した。試験後サンプルを回収し、溶損量
及びスラグ浸潤厚みを測定した。ここではAl2 3
分3.2%含有のサンプルの溶損量及び浸潤厚みを指数
100として相対表示した。指数の小さいものほど良好
である。
【0014】Al2 3 成分の増大により熱間強度、二
次スピネルの析出量が増大する。またAl2 3 成分が
5〜15%の範囲では耐食性、耐スラグ浸潤性が顕著に
向上している。
【0015】耐食性試験後、サンプルの稼働面付近の微
構造組織観察を行ったところ、Al2 3 成分を3.2
%含む従来品の比較例1は粒界へのスラグの浸透が顕著
で、粒間の結合の多くが分断されていた。これに対して
Al2 3 成分を8.1%含む本発明の実施例2は、稼
働面から約2mm内部に厚さ約1mmの緻密な層が形成
されており、それより内部では粒界へのスラグ浸透は非
常に少なく、結合の分断もあまり見られなかった。
【0016】この緻密層を調査するため、稼働面近傍か
ら内部にかけて成分分析を行った。
【0017】図1はその結果を模式的に示したものであ
り、れんがに含まれるスピネル成分は稼働面に近づくに
従い変化していることが分かる。すなわち稼働面付近で
はFeO、Fe2 3 、Cr2 3は還元反応により消
失しており、問題の緻密層は残ったMgO・Al23
とMgOから形成されていることが分かる。MgO・A
2 3 の密度は3.58であり、MgO・Cr2 3
(密度4.39)、MgO・Cr2 3 (密度4.4
8)、FeO・Cr2 3 (密度5.09)に比較して
小さい。従って(Mg,Fe)O・(Cr,Al,F
e)2 3 で示される複合スピネルがMgO・Al2
3 に変化することは適度な容積膨張を引き起こすため、
緻密層が形成されたと結論づけることができる。
【0018】この緻密層の形成がそれより内部へのスラ
グ浸透を抑制するため、耐食性、耐スラグ浸潤性が非常
に向上する。Al2 3 成分の適量が5〜15重量%の
範囲であるのは、Al2 3 量が少ないと最終的に残存
するMgO・Al2 3 の絶対量が不足し、Al2 3
量が多いとMgO・Al2 3 化による容積膨張が過剰
となって逆に組織を破壊し、いずれも緻密層が形成され
ないためである。また、Al2 3 量が多いと、MgO
と固溶できずに残存したAl2 3 がシリケートと低融
点鉱物を生成するため、耐食性を低下させる原因にもな
る。
【0019】表2はAl2 3 量がマグネシア・クロム
質セミリボンドれんがの一般物性、耐食性に及ぼす影響
について試験した結果である。ここではAl2 3 含有
量の異なる各種電融マグネシア・クロミアクリンカー5
0重量%に、マグネシアクリンカー30重量%、クロム
鉱15重量%、酸化クロム5重量%を配合し、表1と同
様の方法でサンプルを作製し、一般物性、耐食性を評価
した。耐食性試験方法も表1と同様である。
【0020】
【表2】 表1同様、Al2 3 成分の増大により熱間強度、二次
スピネルの析出量が増大し、またAl2 3 成分が5〜
15%の範囲で耐食性、耐スラグ浸潤性が向上する。こ
れは前述したのと同様の理由による。Al2 3 成分量
が少ないとMgO・Al2 3 の絶対量が不足し、また
多いとMgO・Al2 3 化による容積膨張が過剰とな
って逆に組織を破壊する。またAl2 3 量が多いと、
MgOと固溶できず残存したAl2 3 がシリケートと
低融点鉱物を生成するため、耐食性を低下させる。以上
よりAl2 3 成分量は5〜15重量%が適量となる。
【0021】本発明の範囲であるAl2 3 成分を8.
1重量%含有する実施例2のマグネシア・クロム質リボ
ンドれんがを、従来のAl2 3 成分3.2%含有の従
来例1に示すマグネシア・クロム質リボンドれんがに代
わってDH炉の槽底に使用した。その結果、DH炉の処
理回数は従来の1.9倍となり、大幅な寿命延長を達成
した。
【0022】同じく本発明の範囲内にあるAl2 3
分を6.3重量%含有する実施例4のマグネシア・クロ
ム質セミリボンドれんがを、従来のAl2 3 成分を
3.6重量%含有する比較例4のマグネシア・クロム質
セミリボンドれんがに代わってDH炉の傾斜部に使用し
た。その結果、傾斜部の耐用は従来の1.5倍となり、
大幅な寿命延長が達成された。
【0023】さらに、表3はAl2 3 含有量の異なる
各種電融マグクロクリンカー単味で混練し、成形後18
50℃で焼成したものをサンプルとした。
【0024】
【表3】 表1同様Al2 3 成分が5〜15%の範囲で、熱間強
度、二次スピネルの析出量が増大し、耐食性、耐スラグ
浸潤性が顕著に向上した。
【0025】
【発明の効果】本発明によって以下の効果を奏すること
ができる。
【0026】(1)耐構造的スポーリング性と耐摩耗性
に優れた、苛酷化する脱ガス処理に充分対応可能な高耐
用のマグネシア・クロム質れんがを得ることができる。
【0027】(2)これを、DH,RH,VOD,VA
D等の真空脱ガス炉の内張りとして使用し、スラグ浸透
を抑制することにより、耐食性、耐スラグ浸潤性の大幅
な向上が達成でき、炉の寿命を大幅に延長することが可
能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 マグネシア・クロム質リボンドれんがの耐食
性試験後サンプルの稼働面から内部にかけての酸化物成
分の変化を模式的に示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 倉田 浩輔 福岡県北九州市戸畑区飛幡町1番1号 新日本製鐵株式会社 八幡製鐵所内 (72)発明者 松尾 三郎 福岡県北九州市戸畑区飛幡町1番1号 新日本製鐵株式会社 八幡製鐵所内 (72)発明者 松井 泰次郎 福岡県北九州市戸畑区飛幡町1番1号 新日本製鐵株式会社 八幡製鐵所内 (56)参考文献 特開 昭59−174578(JP,A)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電融マグクロクリンカーからなり、全化
    学成分中のAl2 3 成分が5〜15重量%であり、且
    つ、1800℃以上の温度で焼成したマグネシア・クロ
    ム質れんが。
  2. 【請求項2】 電融マグクロクリンカーを50重量%以
    上と、マグネシアクリンカー、クロム鉱、酸化クロムの
    合量を50重量%以下含有し、全化学成分中のAl2
    3 成分が5〜15重量%であり、且つ、1800℃以上
    の温度で焼成したマグネシア・クロム質れんが。
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