JP2816585B2 - Method for producing refractory material containing magnesia - Google Patents

Method for producing refractory material containing magnesia

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JP2816585B2
JP2816585B2 JP2028437A JP2843790A JP2816585B2 JP 2816585 B2 JP2816585 B2 JP 2816585B2 JP 2028437 A JP2028437 A JP 2028437A JP 2843790 A JP2843790 A JP 2843790A JP 2816585 B2 JP2816585 B2 JP 2816585B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、例えば取鍋、転炉、電気炉、真空脱ガス装
置などの特に塩基度の高いスラグの生成を伴なう溶融金
属用容器あるいは流通路の内張り耐火物として用いられ
るマグネシア含有耐火物に関するものである。
The present invention relates to a container for a molten metal such as a ladle, a converter, an electric furnace, a vacuum degassing apparatus and the like, which has a particularly high basicity of slag. Alternatively, the present invention relates to a magnesia-containing refractory used as a refractory lining a flow passage.

(従来技術) マグネシア(MgO)は融点が高く、塩基度の高いスラ
グに対しては高い耐食性を示す。このため、マグネシア
を主原料とした耐火物が鉄鋼製造プロセスの中で広く使
用されている。
(Prior art) Magnesia (MgO) has a high melting point and shows high corrosion resistance to highly basic slag. For this reason, refractories using magnesia as a main raw material are widely used in steelmaking processes.

従来、マグネシア含有耐火物の耐食性を高める目的
で、マグネシア中の不純物を低減して融点を上げるため
に、天然のマグネサイトを焼結させた天然マグネシアか
ら海水より採取したマグネシアを焼結させた海水マグネ
シアへの転換が行われた。さらに、粒子の比表面積を減
少させて反応界面を減少させ、スラグによる侵食を抑え
ることを目的に、マグネシアを一旦電気炉で溶解して結
晶化させた電融マグネシアが開発された。現在では、特
に高耐用性を求められるマグネシア含有耐火物素材とし
ては、この海水マグネシアを電融した高純度の電融マグ
ネシアが使用されている。この改良によって、マグネシ
アを主原料とする耐火物の耐用性はかなり向上した。
(参考技術 特開昭60−251168号公報) (発明が解決しようとする課題) しかしながら、マグネシアは塩基度の低いスラグと接
すると、反応して溶解する性質があるため、この種のス
ラグが存在する場合には、耐火物の溶損が増加し、炉の
寿命が低下することは避けられない。
Conventionally, seawater obtained by sintering magnesia collected from seawater from natural magnesia obtained by sintering natural magnesite to reduce impurities in magnesia and raise the melting point with the aim of increasing the corrosion resistance of magnesia-containing refractories Conversion to magnesia was made. Further, in order to reduce the specific surface area of the particles to reduce the reaction interface and suppress erosion by slag, electrofused magnesia in which magnesia was once melted and crystallized in an electric furnace was developed. At present, as a magnesia-containing refractory material particularly required to have high durability, high-purity fused magnesia obtained by electromelting this seawater magnesia is used. With this improvement, the durability of refractories based on magnesia has been significantly improved.
(Reference technique Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-251168) (Problems to be Solved by the Invention) However, magnesia has the property of reacting and dissolving when it comes in contact with slag having a low basicity. In such a case, it is inevitable that the erosion of the refractory increases and the life of the furnace is shortened.

マグネシアがスラグと反応した場合には、マグネシア
はマグネシウムイオンとなってスラグ中に拡散し、溶損
が進行する。マグネシウムイオンは半径が小さいため拡
散速度が早く、従って溶損速度が早い。
When magnesia reacts with the slag, the magnesia becomes magnesium ions and diffuses into the slag, causing erosion. Since the magnesium ion has a small radius, the diffusion rate is high, and thus the erosion rate is high.

また、マグネシアを主成分とした耐火物にはスラグの
浸潤が起こりやすい。これはマグネシア粒界に間隙が多
く、かつマグネシア粒子表面のエネルギー状態が高いた
めであると考えられている。この性質のため、マグネシ
ア質耐火物ではスラグ浸潤に起因する変質・剥離が進行
し、重大な問題となる。
In addition, slag infiltrates easily in refractories containing magnesia as a main component. It is considered that this is because there are many gaps at the magnesia grain boundary and the energy state of the magnesia particle surface is high. Due to this property, in the magnesia refractory, deterioration and exfoliation due to slag infiltration progress, which is a serious problem.

マグネシア質耐火物の場合は、この低塩基度スラグに
よる溶損とスラグ浸潤・変質・剥離が大きな問題である
が、従来行われている高純度化や電融化では、これらの
問題は解決できなかった。
In the case of magnesia refractories, erosion and infiltration, alteration and delamination of slag due to this low basicity slag are major problems, but these problems cannot be solved by conventional high-purification or electrofusion. Was.

本発明は、マグネシア質耐火物における特に低塩基度
スラグによる溶損、スラグ浸潤、変質、剥離の問題を有
効に解決するマグネシア含有耐火物およびその製造方法
を提供するものである。
An object of the present invention is to provide a magnesia-containing refractory capable of effectively solving the problems of erosion, slag infiltration, alteration, and peeling of the magnesia-based refractory, particularly by low basicity slag, and a method for producing the same.

(課題を解決するための手段) 本発明は、電気炉等の溶融炉において、マグネシアと
ジルコンを一緒にして溶融し、フォルステライトを偏
析、濃集させ、これを溶融状態で又は凝固後に取除いて
マグネシアとジルコニアと少量のフォルステライトから
なる耐火物を得て、これを微細化することを特徴とする
ものである。
(Means for Solving the Problems) In the present invention, in a melting furnace such as an electric furnace, magnesia and zircon are melted together, forsterite is segregated and concentrated, and this is removed in a molten state or after solidification. Thus, a refractory comprising magnesia, zirconia and a small amount of forsterite is obtained, and this is refined.

マグネシア質耐火物において、低塩基度スラグによる
溶損を抑制し、かつスラグの浸潤を防止するためにはマ
グネシアに接するスラグを高粘性化することが有効であ
る。すなわち、高粘性のスラグ中ではマグネシウムイオ
ンの拡散速度が遅くなり溶損が抑制され、また、高粘性
スラグは流動性が低く、浸潤しにくいためである。
In magnesia refractories, it is effective to increase the viscosity of the slag in contact with magnesia in order to suppress erosion due to low basicity slag and prevent slag infiltration. That is, in high viscosity slag, the diffusion rate of magnesium ions is slowed to suppress erosion, and high viscosity slag has low fluidity and is difficult to infiltrate.

スラグの高粘性化を促進する物質としては、Cr2O3,Zr
O2などがあげられる。これらの物質を耐火物中に存在さ
せれば、これらがスラグと接触したときこの部分におけ
るスラグを高粘性化する効果が得られるものと考えられ
る。Cr2O3に関しては、マグクロ煉瓦の形で実用化され
ているが、Cr2O3の場合スラグの主成分の一つであるCaO
と反応しやすい性質であるため、耐食性に限界がある。
これに対してZrO2(ジルコニア)は耐食性に優れてお
り、有望である。しかし、マグネシアとジルコニアは両
方とも融点が高く、焼成工程で焼結が進行しないため、
耐火物は緻密化しにくく、この点でスラグ侵入に対して
不利である。また、ジルコニアは比較的高価であるた
め、これを耐火物に混合すると耐火物の価格が上昇し、
経済的に不利である。
Materials that promote slag high viscosity include Cr 2 O 3 , Zr
O 2 and the like. If these substances are present in the refractory, it is considered that when they come into contact with the slag, the effect of increasing the viscosity of the slag in this portion can be obtained. Cr 2 O 3 has been put into practical use in the form of magcro brick, but in the case of Cr 2 O 3 CaO which is one of the main components of slag
It has a limit in corrosion resistance because it is easily reactive.
On the other hand, ZrO 2 (zirconia) has excellent corrosion resistance and is promising. However, both magnesia and zirconia have high melting points, and sintering does not proceed during the firing process.
Refractories are difficult to densify, which is disadvantageous for slag penetration. Also, since zirconia is relatively expensive, mixing it with refractories increases the price of refractories,
Economically disadvantaged.

これらの問題を解決すべく研究を重ねた結果、緻密な
マグネシア−ジルコニア質焼成耐火物を、価格の上昇を
殆ど伴なうことなく得ることができる手段を見い出し
た。
As a result of repeated studies to solve these problems, a method for obtaining a dense magnesia-zirconia fired refractory with almost no increase in price has been found.

本発明においては、原料として通常のマグネシアとジ
ルコン(ZrO2・SiO2)を用いる。マグネシアは通常の純
度、すなわちMgO成分95%程度以上のものであれば差し
支えない。ジルコンについても、通常の耐火物用として
使用されている程度の品質、すなわち不純物10%以下程
度のものであれば問題ない。粒度に関しては、両者とも
溶融工程での作業に支障が生じない程度、すなわち50mm
程度以下であることが望ましい。
In the present invention, ordinary magnesia and zircon (ZrO 2 · SiO 2 ) are used as raw materials. Magnesia may be of normal purity, that is, having a MgO component of about 95% or more. There is no problem with zircon as long as it has a quality comparable to that used for ordinary refractories, that is, about 10% or less of impurities. Regarding the particle size, both are such that they do not hinder the work in the melting process, that is, 50 mm
It is desirable that it is less than about.

これらの原料を溶融炉、例えば、電気炉に一緒に入れ
て溶解する。この際に、ジルコンは分解し、ジルコニア
とシリカ(SiO2)が生ずる。シリカはマグネシアの一部
と反応してフォルステライト(2MgO・SiO2)となる。ジ
ルコニアとマグネシアは融点が高いため、電気炉炉壁に
近い部分に早期に晶出する。一方、フォルステライト成
分は比較的融点が低いため、後まで溶融状態で残留し、
電気炉の中心付近に偏析、濃集する。溶融作業終了後、
溶融状態で又は、凝固後中心部のフォルステライトの濃
集部分を取り除いた後、マグネシウムとジルコニアと少
量のフォルステライトからなる耐火物凝固体を微細化し
てマグネシア含有耐火物素材を得る。なお、フォルステ
ライト成分が大量に混在した場合はこの耐火物素材を使
用した耐火物の耐食性に悪影響を及ぼすが、少量混在し
ている場合にはその影響も小さく同耐火物の焼結の際に
は焼結助剤として効果的に働き、耐火物組織の緻密化に
貢献し、スラグ浸潤を抑止して、変質、剥離等の発生防
止を容易化する。
These raw materials are put together and melted in a melting furnace, for example, an electric furnace. At this time, zircon is decomposed, and zirconia and silica (SiO 2 ) are generated. Silica reacts with a part of magnesia to form forsterite (2MgO.SiO 2 ). Since zirconia and magnesia have high melting points, they crystallize early on the part near the furnace wall of the electric furnace. On the other hand, the forsterite component has a relatively low melting point, so it remains in a molten state until later,
Segregates and concentrates near the center of the electric furnace. After the melting operation,
In a molten state or after solidification, the concentrated part of forsterite in the central part is removed, and then a refractory solidified body composed of magnesium, zirconia and a small amount of forsterite is refined to obtain a magnesia-containing refractory material. In addition, when the forsterite component is mixed in a large amount, the corrosion resistance of the refractory using this refractory material is adversely affected. Works effectively as a sintering aid, contributes to densification of the refractory structure, suppresses slag infiltration, and facilitates the prevention of the occurrence of deterioration, peeling, and the like.

なお、ジルコンの重量比が70%を超えると、全てのマ
グネシアがジルコン中のシリカと反応してしまい、大量
のフォルステライトとジルコニアとジルコンからなる焼
成体ができ、前述のようにマグネシアの効果が発揮せず
耐食性が低下し、耐火特性が低下する。したがって、マ
グネシア効果を充分に残した特性の高いマグネシア含有
耐火物を得るためには、ジルコンの添加量は最大でも70
重量%までとする必要がある。
If the weight ratio of zircon exceeds 70%, all the magnesia reacts with the silica in the zircon, and a large amount of fired body composed of forsterite, zirconia, and zircon is formed. The corrosion resistance is reduced without exhibiting the property, and the fire resistance is reduced. Therefore, in order to obtain a high-magnesia-containing refractory having a sufficiently high magnesia effect, the amount of added zircon should be at most 70.
It must be up to wt%.

このようにして得られた微細化されたマグネシア含有
耐火物素材を適当な粒度に調製後、必要に応じてバイン
ダーや他の耐火物粒子と共に混練すれば、不定形耐火物
として使用できる。なお、ここで使用できる耐火物粒子
としては、スピネル、アルミナ、クロム鉱、マグクロク
リンカー、マグネシア、カルシア、ドロマイト、黒鉛、
炭化物、硼化物、窒化物などをあげることができる。ま
た、これを成形すれば不焼成耐火物として、さらに焼成
すれば焼成耐火物として使用できる。
The thus obtained finely divided magnesia-containing refractory material is adjusted to an appropriate particle size, and then kneaded with a binder or other refractory particles as needed, so that it can be used as an amorphous refractory. The refractory particles that can be used here include spinel, alumina, chromite, magcroclinker, magnesia, calcia, dolomite, graphite,
Carbides, borides, nitrides and the like. Further, if it is molded, it can be used as a non-fired refractory, and if it is further fired, it can be used as a fired refractory.

(実施例) 本発明によるマグネシア含有耐火物素材を単独および
この耐火物素材にスピネル、クロム鉱、マグクロクリン
カー、マグネシア、カルシア、ドロマイト、黒鉛等の耐
火粒子を第1表のように配合し、混合、焼成して焼成耐
火物を試作し、その性質を調査した。
(Example) The magnesia-containing refractory material according to the present invention was used alone and the refractory material was mixed with refractory particles such as spinel, chromite, magcroclinker, magnesia, calcia, dolomite, graphite, etc. as shown in Table 1, By mixing and firing, a fired refractory was prototyped and its properties were investigated.

その結果を第1表に本発明の耐火物を用いない場合の
比較例と共に示す。
The results are shown in Table 1 together with Comparative Examples in which the refractory of the present invention was not used.

*侵食試験後、各試料の最大溶損部の減寸量を測定し、
比較例としての試料11(通常のマグネシア煉瓦)の減寸
量を100として基準化した。溶損指数が少ない方が耐食
性が高い。
* After the erosion test, measure the size reduction of the maximum erosion part of each sample,
The reduction amount of Sample 11 (ordinary magnesia brick) as a comparative example was normalized to 100. The smaller the erosion index, the higher the corrosion resistance.

侵食試験実験条件 方 法 誘導炉による内張り侵食試験 温 度 1600℃ 時 間 2時間 スラグ C/S=1.5 Al2O3=15% 500g×4回 鋼 SS41 本発明による耐火物素材を使用した耐火物の耐食性
は、比較品に比べて最大40%程度改善され、本素材の効
果が確認できた。
Erosion test experimental conditions Method Lining erosion test by induction furnace Temperature 1600 ° C Time 2 hours Slag C / S = 1.5 Al 2 O 3 = 15% 500g × 4 times Steel SS41 Refractory using refractory material according to the present invention The corrosion resistance of this material was improved up to about 40% compared to the comparative product, confirming the effect of this material.

(発明の効果) 以上のように、本発明による方法で製造した素材を使
用した耐火物は高耐用性であり、鉄鋼製造プロセスの安
定化と低コスト化に寄与する。
(Effect of the Invention) As described above, a refractory using a material manufactured by the method according to the present invention has high durability and contributes to stabilization of a steel manufacturing process and cost reduction.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大槻 雄三 福岡県北九州市八幡東区枝光1―1―1 新日本製鐵株式会社設備技術本部内 (72)発明者 大川 清 福岡県北九州市八幡東区枝光1―1―1 新日本製鐵株式会社設備技術本部内 (72)発明者 玉木 健之 福岡県北九州市八幡西区東浜町1―1 黒崎窯業株式会社技術研究所内 (72)発明者 山本 博 福岡県北九州市八幡西区東浜町1―1 黒崎窯業株式会社技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−11263(JP,A) 特開 昭51−71312(JP,A) 特開 昭47−27213(JP,A) 特開 昭48−36210(JP,A) 特公 昭51−24524(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C04B 35/00 - 35/22 C04B 35/622 - 35/636──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yuzo Otsuki 1-1-1 Emitsu, Yawatahigashi-ku, Kitakyushu-city, Fukuoka Prefecture Inside the Equipment Engineering Division, Nippon Steel Corporation (72) Inventor Kiyoshi Okawa Higashihata, Kitakyushu-shi, Fukuoka 1-1-1 Kueda Hikari Nippon Steel Corporation Equipment Engineering Headquarters (72) Inventor Takeyuki Tamaki 1-1 Higashihamacho, Yawatanishi-ku, Kitakyushu-shi, Fukuoka Prefecture Kurosaki Ceramics Co., Ltd. Technical Research Institute (72) Inventor Hiroshi Yamamoto 1-1, Higashihama-cho, Yawata-nishi-ku, Kitakyushu-city, Fukuoka Prefecture (56) References JP-A-60-11263 (JP, A) JP-A-51-71312 (JP, A) JP-A-47- 27213 (JP, A) JP-A-48-36210 (JP, A) JP-B-51-24524 (JP, B1) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) C04B 35/00-35 / 22 C04B 35/622-35/636

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】電気炉等の溶融炉において、マグネシアと
ジルコンを一緒にして溶融し、フォルステライトを偏
析、濃集させ、これを溶融状態又は凝集後取除いて、マ
グネシアとジルコニアと少量のフォルステライトからな
る耐火物を得て、これを微細化することを特徴とするマ
グネシア含有耐火物素材の製造方法。
In a melting furnace such as an electric furnace, magnesia and zircon are melted together, forsterite is segregated and concentrated, and this is removed in a molten state or after coagulation, and magnesia and zirconia are removed in a small amount. A method for producing a magnesia-containing refractory material, comprising obtaining a refractory made of stellite and refining the refractory.
【請求項2】請求項第1項で得たマグネシア含有耐火物
素材を用いることを特徴とするマグネシア含有耐火物の
製造方法。
2. A method for producing a magnesia-containing refractory, comprising using the magnesia-containing refractory material obtained in claim 1.
JP2028437A 1990-02-09 1990-02-09 Method for producing refractory material containing magnesia Expired - Lifetime JP2816585B2 (en)

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