JP2509547B2 - 溶融スラグのための粒状断熱材 - Google Patents
溶融スラグのための粒状断熱材Info
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Description
炉、取り鍋、タンディシュ等における溶融金属の断熱、
及び、スラグの化学組成の調節のために使用する溶融ス
ラグのための粒状断熱材に関するものである。
ィシュ等では、溶融金属、あるいはスラグ表面が大気中
に露呈しているため、溶融物表面からの熱エネルギー損
失が大きく、溶融物の温度低下を生じる。この温度低下
は、溶融物の粘性を増大させ、場合によっては、溶融物
が炉壁耐火物に付着、固化するため製鋼工程の操作性を
悪くしている。この問題を解決するために溶融物の再加
熱が必要となってしまうため、最近は溶融物表面への断
熱材投入によりかかる温度低下を防止することが試みら
れている。断熱材の例として、普通鋼種においては、焼
籾殻、製紙スラッジ等が用いられている。しかし、極低
炭素鋼のように、炭素、シリカ、アルミナのような不純
物の混入を極度に嫌う特殊鋼では、断熱材は全く用いら
れないか、あるいは、鋼中に拡散しにくい砂状の酸化マ
グネシウム粉体や酸化マグネシウム焼結体等が用いられ
ている。
熱材の焼籾殻、製紙スラッジの主成分は、炭素並びにシ
リカのため、鉄への炭素、シリカの拡散現象が起こり、
製品である鉄の品質を低下させる原因となる。また、こ
れらの断熱材は、粉体、あるいは粉化されやすい造粒物
のために取扱い時に飛散してしまい、溶融金属表面への
投入を自動化することができず、作業者に高温と粉塵の
過酷な作業条件を強いている。
ラッジは勿論、他のアルミナ系の断熱材では、鋼中への
微量な炭素、シリカ、アルミナの混入が問題となってい
る。 これら不純物が混入しない断熱材としては、わずか
に、砂状、あるいは、特願平2−265031で示され
る酸化マグネシウム焼結体を断熱材として用いている例
があるのみである。砂状の酸化マグネシウムの断熱材
は、スラグ成分と反応してその硬度を調節する利点はあ
るが、溶融スラグや溶融金属と接触すると、それらと容
易に反応し、酸化マグネシウム粒子の分散やスラグ成分
の拡散によって溶融し、断熱効果が失われるだけでなく
スラグ量を増大させるという問題がある。
マグネシウム焼結体は、砂状の酸化マグネシウムよりも
焼結が進行しているため、溶融スラグや溶融金属に対す
る耐食性が優れているが、すべてのスラグに対して耐食
性があるわけではなくスラグ組成によっては浸食され、
溶融される場合がある。
てスピネル、成形成分としてアルミナセメント、更に、
少量の酸化マグネシウムから構成される、取り鍋などの
内張りに用いるための、アルミナ−スピネル質不定形耐
火物が知られている(特開昭4−87577)。しか
し、この組成では耐火物中にアルミナ相が存在してお
り、耐火物から鋼中へのアルミナの拡散が生じるため、
普通鋼種に対して使用することはできるが、不純物の混
入を嫌う特殊鋼等の製鋼工程で使用することには問題が
ある。
分な性能をもっているとはいえない。
が可能で、粉塵が発生せず、溶融金属中に炭素やシリ
カ、アルミナ等の不純物を拡散、混入させず、製鉄や製
鋼工程の溶融金属及びスラグの温度である1600℃以
上であっても一時間程度はあまり浸食されず、スラグ組
成調節機能を有し、断熱性をもった溶融スラグのための
粒状断熱材を提供することを目的とする。
目的は、酸化マグネシウムとスピネルから構成され、多
孔質構造を有することによって達成される。
性スラグに対する耐食性断熱材として、径5〜10mm
の造粒体形状で、酸化マグネシウムを中心に検討した。
ネシウムの耐食実験をしたところ、予想よりも低い温度
で浸食され始め、スラグ用断熱材としての耐食性が不十
分であった。この原因を明らかにするため様々な実験を
繰り返したところ、塩基性スラグ中に含まれるMnO、
FeO成分が酸化マグネシウムの融点を低下させている
ことが判明した。そこで、MnO、FeO等による浸食
を防ぎ、酸化マグネシウム本来の高融点性状を発現させ
る方法について検討した。
添加した粒状断熱材について、スラグ浸食性、スラグ組
成調節機能、断熱性等の試験を行なった結果、酸化マグ
ネシウム質断熱材中にスピネル相を生成させることによ
って、酸化マグネシウムが有している高いスラグ耐食性
やスラグ組成調節機能を発現させうることが明らかとな
った。
加え、内部が酸化マグネシウムあるいは酸化マグネシウ
ムとスピネルから構成される多孔質体で、表層がスピネ
ルあるいはスピネルと酸化マグネシウムによって構成さ
れる、2層構造の粒状断熱材とすることにより、断熱性
を向上させ、また、より効果的な耐食性を付与すること
が可能となった。
ある。
多孔質となっているために断熱性が高く、表層に含有せ
るスピネルがスラグへの溶融を防止して、断熱材の形状
を維持する。したがって、断熱性も長時間保持される。
スピネルと酸化マグネシウムとの混合物を主成分とする
と、溶融金属やスラグの浸食性に応じて、酸化マグネシ
ウムに対するスピネルの混合割合を変化させることによ
り、溶融金属やスラグの浸食性に応じて十分な耐食性を
付与することができる。
験から、酸化マグネシウムは、スラグに対する浸食性が
比較的高く、かつ、スラグ成分の拡散により一部浸食さ
れ溶融する性質をもっていることが判明した。また、酸
化マグネシウムの溶融を抑制する有効な方法として、ス
ピネルを添加する方法を見いだした。かくして、酸化マ
グネシウムとスピネルを共存させることにより、一部の
酸化マグネシウムをスラグ中に拡散、溶融させて、スラ
グの組成調節機能をもたせ、さらに、優れたスラグ耐食
性を有するスピネルにより断熱材の溶融を防ぎ、形状を
保持させ、高い断熱性を維持する。
く有機物(炭素)をほとんど含まない強固な焼結体とす
ることができ、その場合には、溶融金属、スラグに投入
した場合、焼籾殻、製紙スラッジ等で問題となるよう
な、溶融金属、スラグへの炭素やシリカ及びアルミナ等
の拡散が非常に少なく、砂状の酸化マグネシウムにおい
て問題となる、保存・取扱い時での割れや欠けによる粉
塵発生も少ないという特性をもっている。これらの特性
より、断熱材を貯蔵しておく簡単なホッパーと落差を利
用した可動式の誘導路等の簡単な設備により容易に自動
投入可能となる。なお、酸化マグネシウム造粒物にスピ
ネル、酸化マグネシウム混合粉体を被覆することによっ
て、わずかなスピネル量で優れた耐食性を得ることがで
き、また、多孔質とし嵩比重を小さくすればより高い断
熱性を得ることができる。
となるように混合、粉砕し、得られた混合粉体に製紙、
製糖廃液等のバインダー(造粒剤)、発泡スチレン、お
がくず、石炭等の発泡材を加え造粒物とした。その後、
その造粒物をガス炉にて1300℃、一時間加熱するこ
とにより酸化マグネシウムと酸化アルミニウムを反応さ
せると共に発泡スチレンを燃焼させて表1の化学組成で
示される多孔質焼結体を得た。この焼結体をX線回析法
により解析した結果、酸化マグネシウムや酸化アルミニ
ウムの大部分が反応しスピネルとなっており、その量は
94wt%であった。この焼結体を本発明に関わる試作
品1とする。
ツボ内に充填し、転炉、あるいは、取り鍋内の溶融金
属、スラグ温度の1600℃で一時間加熱することによ
り、溶融スラグに対する試作品1の耐食性試験を行っ
た。耐食試験後、試作品1の内部、あるいはスラグとの
界面を走査型電子顕微鏡で観察することにより試作品1
の溶融スラグに対する耐食性を評価した。
写真を示す。図において右側の部分が試作品1、左側の
部分が試験用スラグである。スラグと試作品1の界面が
はっきりしていることから、試作品1は初期の形状(白
い円形が空孔である)を保持していることが判かる。さ
らに試作品1の断熱材の内部を電子顕微鏡により観察す
ると、図2に示すように緻密なスピネルの粒子(図2に
おいては黒い不規則多角形の部分)が明確に認められ、
個々の粒子の集合状態も変化していないことから試作品
1が十分な耐食性を有していることが判かる。
を加え造粒した後、表1の化学組成をもつ、均一に混合
された粉体を全体の重量に対し3%となるように、先の
酸化マグネシウム造粒体表面にコーティングし複層造粒
物を得た。その造粒物をガス炉にて1300℃で一時間
加熱し、内部の酸化マグネシウムを焼結させ、表層の酸
化マグネシウムと酸化アルミニウムからスピネルを生成
させ、酸化マグネシウムとスピネルの複層構造をもつ多
孔質焼結体を得た。表層のスピネル比率は、X線回析法
より94wt%であった。この焼結体の全体の化学組成
を表3に示す。この焼結体を本発明に関わる試作品2と
する。
より同様の耐食性試験を行った。図3にスラグ中に浸漬
した試作品2の光学顕微鏡写真を示す。図において横方
向に三個並んだ丸い粒子が試作品2、その周りの部分が
スラグで、試作品2は、初期の形状を保持している。さ
らに、試作品2の内部を電子顕微鏡により観察すると、
図4に示すように丸い酸化マグネシウム粒子が明確に認
められ、個々の粒子の集合状態も変化していないことか
ら、試作品2が十分な耐食性を有していることが判か
る。
5.0wt%を均一に混合した粉体に、実施例1と同様
にバインダー、発泡材を加え造粒した後、ガス炉にて1
300℃で一時間加熱し、酸化マグネシウム50wt%
とスピネル50wt%からなる多孔質の混合焼結体を得
た。その化学組成を表4に示す。この混合焼結体を本発
明に関わる試作品3とする。
グにより同様の耐食性試験を行った。図5にスラグ中に
浸漬した試作品3の光学顕微鏡写真を示す。図中央の歪
んだ丸い粒子が試作品3、その周りの部分がスラグで、
試作品3は、初期の形状を保持していることが判かる。
の電子顕微鏡写真を示す。左側の部分が試作品3、右側
の部分がスラグである。試作品3とスラグとの間に境界
があることが判かる。さらに、試作品3の内部を電子顕
微鏡により観察すると、図7に示すようにスピネル粒子
が明確に認められ、個々の粒子の集合状態も緻密で変化
していないことから十分な耐食性を有していることが判
かる。
内部を多孔質とし少なくとも表層がスピネルを含有して
いるようにしたので、従来にはなかった耐食性が得ら
れ、溶融金属、スラグの断熱材として使用した場合、酸
化マグネシウム粒子の分散や溶融が抑制され、著しいス
ラグの増加が防止でき、また、一部の酸化マグネシウム
粒子の分散や溶融によりスラグ組成調節が可能となっ
た。さらに、本発明による断熱材は、酸化マグネシウム
とスピネルから成る強固な焼結体であるので、粉塵の問
題が無く、シリカや炭素を含まないため、鉄鋼への不純
物の混入がない。これらの点で従来の溶融金属、スラグ
断熱材が有している問題を解決することができる。
図である。
ある。
図である。
ある。
を示す図である。
ある。
Claims (3)
- 【請求項1】 酸化マグネシウムとスピネルから構成さ
れ、多孔質構造を有することとする溶融スラグのための
粒状断熱材。 - 【請求項2】 内部が酸化マグネシウムを主成分とする
多孔質体で、表層がスピネルあるいはスピネルと酸化マ
グネシウムによって構成される2層構造をもつこととす
る請求項1に記載の溶融スラグのための粒状断熱材。 - 【請求項3】 内部が酸化マグネシウムとスピネルから
構成される多孔質体で、表層がスピネルによって構成さ
れる2層構造をもつこととする請求項1に記載の溶融ス
ラグのための粒状断熱材。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3110788A JP2509547B2 (ja) | 1991-04-17 | 1991-04-17 | 溶融スラグのための粒状断熱材 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3110788A JP2509547B2 (ja) | 1991-04-17 | 1991-04-17 | 溶融スラグのための粒状断熱材 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04317451A JPH04317451A (ja) | 1992-11-09 |
JP2509547B2 true JP2509547B2 (ja) | 1996-06-19 |
Family
ID=14544648
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3110788A Expired - Fee Related JP2509547B2 (ja) | 1991-04-17 | 1991-04-17 | 溶融スラグのための粒状断熱材 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2509547B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6320872B2 (ja) * | 2014-08-05 | 2018-05-09 | クアーズテック株式会社 | 中空粒子および中空粒子を含む断熱材 |
JP6456857B2 (ja) * | 2016-01-29 | 2019-01-23 | クアーズテック株式会社 | 不定形耐火物用粒子 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6487577A (en) * | 1987-08-29 | 1989-03-31 | Harima Ceramic Co Ltd | Monolithic alumina-spinel refractory |
-
1991
- 1991-04-17 JP JP3110788A patent/JP2509547B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH04317451A (ja) | 1992-11-09 |
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