JP2831311B2

JP2831311B2 - 高炉出銑口閉塞材

Info

Publication number: JP2831311B2
Application number: JP7293008A
Authority: JP
Inventors: 健至本城; 秀敏和田; 佳久濱崎; 和志丸山
Original assignee: Shinagawa Shiro Renga KK
Current assignee: Shinagawa Shiro Renga KK
Priority date: 1995-11-10
Filing date: 1995-11-10
Publication date: 1998-12-02
Anticipated expiration: 2015-11-10
Also published as: JPH09132471A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高炉出銑口閉塞材
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近の高炉の大型化、高圧化に伴い、出
銑口閉塞材の使用条件も苛酷なものとなっており、高炉
における出銑口閉塞材に要求される特性も苛酷なものと
なっており、特に重要な特性としては下記３点が挙げら
れる：マットガンによる出銑口への充填が容易に行える施工
時の押出性を有し、且つ出銑口開孔時の開孔性が良いこ
と；閉塞材を充填後、閉塞材が短時間で焼結し、使用時の
溶銑及びスラグの摩耗損傷に耐え得ること；使用時の溶銑及びスラグによる化学的侵食に耐え、出
銑口径の拡大がなく、安定した出銑が長時間可能である
耐食性を有すること。

【０００３】これらの特性の中で、溶銑及びスラグに対
する耐摩耗性及び耐食性は、特に重要な特性である。こ
れらの特性を改良した出銑口閉塞材について、既に種々
開示されている。例えば、特公平１−59997号公報に
は、７４ミクロン以下のアルミナと７４ミクロン以下の
窒化珪素とを配合した耐火物原料にフェノール樹脂溶液
を添加し、混練したことを特徴とする高炉出銑口閉塞材
が提案されており、更に、窒化珪素の添加量は５〜２０
重量％の範囲内であるとしている。また、窒化珪素は鉄
分を含有するものであっても良い旨の記載もある。そし
て、該公報によれば、窒化珪素の添加効果として、窒化
珪素により形成されたＳｉＣ結合が閉塞材組織を密化
し、且つマトリックスを強化するため、結合強度が高く
なり、耐溶銑、耐スラグ性が良好になる旨開示されてい
る。

【０００４】また、特開平２−285014号公報には、アル
ミナ含有量８０％以上のアルミナ原料を主原料として使
用し、粒径４４μｍ以下の黒鉛を０.５〜４重量部と粒
径４４μｍ以下の窒化珪素鉄１５〜３０重量部とカオリ
ン粘土５〜１５重量部と残部の耐火材に残炭素有機化合
物を加えて混練したことを特徴とする高炉出銑孔用マッ
ド材が開示されている。このマッド材は、添加された窒
化珪素鉄が１４００℃以上の温度域で分解して窒素を放
出し、この窒素がカオリン粘土とカーボンの存在下で反
応してサイアロンを生成することにより耐食性を向上す
るものである。

【０００５】更に、特開平１−131080号公報には、窒化
珪素鉄２０重量部以上と炭素５〜２５重量部とカオリン
粘土５〜１５重量部と残部のその他の耐火材に揮発性有
機炭素化合物を加えて混練したことを特徴とする高炉出
銑孔用マッド材が開示されている。このマッド材は、３
ｍｍ以下の窒化珪素鉄を添加することにより耐食性を向
上させるものであり、該窒化珪素鉄としてはＳｉ₃Ｎ₄を
７０〜８０重量％、Ｆｅを１５重量％程度含有するもの
を使用している。

【０００６】即ち、従来の閉塞材は、アルミナや高珪酸
質原料を主体に、炭化珪素、コークス等のカーボン、粘
土、珪素等の金属あるいは合金並びに窒化珪素系添加物
を添加してものに、コールタール、フェノール樹脂等を
バインダーとして混練してなるものが一般的である。ま
た、窒化珪素系添加物については、７４ミクロンあるい
は４４ミクロン以下の微粉として５〜３０重量部、ある
いは３ｍｍ以下の場合には２０重量部以上添加すること
により耐食性の向上が認められるものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述のような窒化珪素
系原料を使用した閉塞材においては、高温でＳｉＣ結合
を形成するため結合強度が強くなり、耐溶銑、耐スラグ
性が良好となり、出銑時間が延長される。しかし、その
効果は、Ｓｉ₃Ｎ₄含有量７０〜８０重量％の窒化珪素鉄
では２０重量部程度までは耐スラグ性の向上効果が認め
られるものの、それ以上での効果は小さく、３０重量部
以上では逆に耐スラグ性は低下する。また、Ｆｅを含ま
ない窒化珪素にあっては、添加による耐スラグ性の向上
効果は少ない。

【０００８】しかしながら、最近の高炉の大型化、操業
条件の苛酷化により高炉出銑口閉塞材への負担は極めて
高くなっている。また、経済性の面では、原単位低減、
作業環境での省力化等により出銑時間の延長、即ち、耐
食性の向上が望まれている。これに対し、前記のような
従来系の出銑口閉塞材では、耐用性が充分ではなく、出
銑時間の延長について充分満足できるものではなかっ
た。

【０００９】従って、本発明の目的は、多量の窒化珪素
系原料を使用することにより、耐スラグ性に優れた出銑
時間を大幅に延長することができる高耐用性の高炉出銑
口閉塞材を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、窒化珪素
鉄中のＦｅ含有量、窒化珪素系原料との組み合わせ及び
添加量について種々検討を重ねた結果、高炉出銑口閉塞
材の窒化珪素系原料として窒化珪素鉄または窒化珪素鉄
と窒化珪素を使用し、且つ高炉出銑口閉塞材を構成する
原料の粉末部中のＦｅ含有量を制限することにより前記
目的を達成したものである。

【００１１】即ち、本発明の高炉出銑口閉塞材は、Ｆｅ
含有量が１５重量％以下の窒化珪素鉄または窒化珪素及
び前記窒化珪素鉄２０〜４５重量％、炭素質原料５〜２
５重量％、粘土５〜１５重量％及び他の耐火原料１５〜
７０重量％よりなる粉末部１００重量部に、外掛で１０
〜２５重量部の炭素含有結合材を含有してなり、且つ粉
末部中のＦｅ含有量が１.４〜３.０重量％の範囲内にあ
ることを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明は、窒化珪素系原料の中
で、Ｆｅを含まない窒化珪素は、耐スラグ性の著しい向
上は認められなく、むしろＦｅ含有量の多い窒化珪素鉄
において耐スラグ性の向上が認められる点に注目したも
のである。

【００１３】以下、本発明の高炉出銑口閉塞材について
詳述する。高炉出銑口閉塞材への窒化珪素系原料の添加
すると、閉塞材中には炭素質原料も存在するため、下記
反応でＳｉＣ結合を形成することが従来より言われてい
る：Ｓｉ₃Ｎ₄−−３Ｓｉ＋２Ｎ₂ (１) Ｓｉ＋Ｃ−−ＳｉＣ (２)

【００１４】しかし、窒化珪素は比較的安定な物質であ
り、(１)式に示す分解反応は、１４００℃付近より徐々
に起こるものの、１５００℃程度まででは充分なＳｉＣ
結合は期待できない。一方、窒化珪素鉄の場合は、かな
り低温(１２００℃)より窒化珪素が窒化珪素鉄中のＦｅ
によって分解され、Ｎ₂を放出するため、窒化珪素単味
の場合に比べ、比較的低温よりＦｅＳｉ及びＳｉＣが形
成されるため高範囲の温度域にわたって強度が強くな
り、耐溶銑、耐スラグ性が向上するため出銑時間の延長
が可能となる。しかし、窒化珪素鉄の添加量が多くなる
と、閉塞材中のＦｅ及びＦｅ₂Ｏ₃の量が多くなり、耐ス
ラグ性の低下を起こす。

【００１５】そこで、本発明の高炉出銑口閉塞材の粉末
部には、窒化珪素系原料として窒化珪素鉄または窒化珪
素鉄及び窒化珪素を２０〜４５重量％、炭素質原料を５
〜２５重量％、粘土５〜１５重量％及び他の耐火材料１
５〜７０重量％を使用するものである。

【００１６】本発明に使用する窒化珪素系原料は、窒化
珪素鉄または窒化珪素鉄と窒化珪素である。ここで、窒
化珪素鉄としては従来品に比べてＦｅ含有量の少ないも
の、例えばＦｅ含有量が１５重量％以下程度のものを使
用することができる。また、窒化珪素系原料の粒度は、
０.３ｍｍ以下、望ましくは７５ミクロン以下のものが
好ましい。窒化珪素系原料の粒度が０.３ｍｍを超える
と耐食性向上の効果は少ない。また、窒化珪素系原料の
添加量は２０〜４５重量％、好ましくは２５〜４０重量
％の範囲内である。該添加量が２０重量％未満では、耐
スラグ性の向上効果が不充分であり、また、４５重量％
を超えると粉末部中の微粉部の量が多くなり過ぎて充分
な組織が得られないために好ましくない。

【００１７】また、本発明の高炉出銑口閉塞材におい
て、粉末部のＦｅ含有量が１.４〜３.０重量％、好まし
くは１.７〜２.８重量％となるように窒化珪素系原料を
配合することが好ましい。ここで、粉末部中のＦｅ含有
量が１.４重量％未満では耐スラグ性が低下するために
好ましくなく、また、３.０重量％を超えると同様に耐
スラグ性が低下するために好ましくない。

【００１８】次に、本発明の高炉出銑口閉塞材の粉末部
に使用される炭素質原料としては、例えば黒鉛、コーク
ス、石炭粉、カーボンブラック、各種ピッチ粉末、各種
樹脂粉末等を挙げることができる。この炭素質原料は、
Ｓｉとの反応によるＳｉＣの生成、カーボン化による強
度の向上が期待できるものであり、その添加量は５〜２
５重量％、好ましくは８〜２２重量％の範囲内である。
ここで、該添加量が５重量％未満では閉塞材の強度が不
足するために好ましくなく、また、２５重量％を超えて
添加しても、それに見合う強度向上効果は得られない。

【００１９】次に、本発明の高炉出銑口閉塞材の粉末部
に使用される粘土原料としては、可塑性のある粘土を使
用することが好ましく、例えば木節粘土、ボールクレー
等を挙げることができる。粘土原料の添加量は５〜１５
重量％、好ましくは７〜１３重量％の範囲内である。該
添加量が５重量％未満であると、可塑性が乏しく、満足
できる押出充填性が得られなくなるために好ましくな
く、また、１５重量％を超えると耐食性の低下を引き起
こすために好ましくない。

【００２０】次に、本発明の高炉出銑口閉塞材の粉末部
に使用可能な他の耐火原料としては、例えばアルミナ、
ムライト、スピネル、ジルコン、ジルコニア、ロー石、
マグネシア等の酸化物原料やＳｉＣを挙げることができ
る。これらの耐火原料の添加量は、上記窒化珪素系原
料、炭素質原料並びに粘土原料の添加量に応じて１５〜
７０重量％の範囲で使用することができる。

【００２１】本発明の高炉出銑口閉塞材は、上記のよう
な配合割合を有する粉末部１００重量部に対して外掛で
１０〜２５重量部、好ましくは１３〜２２重量部の炭素
含有結合材を含有してなるものである。ここで、炭素含
有結合材としては、例えば石油または石炭系タール、ノ
ボラック型フェノール樹脂単味またはこれらの混合物を
使用することができる。炭素含有結合材の添加量が１０
重量部未満であると良好な押出充填性を得ることができ
ないために好ましくなく、また、２５重量部を超えると
結合材に含まれる揮発分が増加して加熱後の充填性が低
下するために好ましくない。

【００２２】本発明の高炉出銑口閉塞材は、上記原料の
構成に特徴を有するものであり、閉塞材の調製や施工方
法は特に限定されるものではなく、慣用の任意の方法を
用いることができる。

【００２３】

【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明の高
炉出銑口閉塞材を更に説明する。実施例以下の表１に、本発明品及び比較品の配合割合と、得ら
れた閉塞材の耐スラグ性について示す。

【００２４】

【表１】

【００２５】表１中、窒化珪素鉄(Ｆｅ：１４％)の粒径
は０.３ｍｍ以下で、且つ７５μｍ以下が８７％であ
り、窒化珪素鉄(Ｆｅ：７％)の粒径は０.３ｍｍ以下
で、且つ７５μｍ以下が８５％であり、窒化珪素の粒径
は０.３ｍｍ以下で、且つ７５μｍ以下が８９％であ
る。

【００２６】また、溶損指数は、回転ドラム侵食試験で
高炉スラグを用い還元雰囲気で１５００〜１５５０℃で
４時間試験後の平均侵食量を測定し、比較品１を１００
とした指数で示すものである。

【００２７】表１の結果から明らかなように、本発明品
はいずれも比較品の窒化珪素鉄あるいは窒化珪素のみを
使用したものに比べ溶損が少なく、耐食性に優れている
ことが判る。

【００２８】参考例次に、本発明品２をＡ製鉄所の高炉出銑口に使用したと
ころ、出銑中の出銑口拡大が少なく、比較品２に比べ
１.５倍出銑時間を延長することができ、耐食性に優れ
ていることが確認された。

【００２９】

【発明の効果】本発明の高炉出銑口閉塞材によれば、耐
スラグ性に優れた出銑時間を大幅に延長することができ
る高耐用性の高炉出銑口閉塞材を提供することができ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C04B 35/66

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｆｅ含有量が１５重量％以下の窒化珪素
鉄または窒化珪素及び前記窒化珪素鉄２０〜４５重量
％、炭素質原料５〜２５重量％、粘土５〜１５重量％及
び他の耐火原料１５〜７０重量％よりなる粉末部１００
重量部に、外掛で１０〜２５重量部の炭素含有結合材を
含有してなり、且つ粉末部中のＦｅ含有量が１.４〜３.
０重量％の範囲内にあることを特徴とする高炉出銑口閉
塞材。
【請求項２】炭素含有結合材が石油系タール、石炭系
タール、ノボラック型フェノール樹脂またはこれらの混
合物である、請求項１記載の高炉出銑口閉塞材。