JP2832064B2 - 溶融アルミナ・マグネシア系組成物及び耐火物製品 - Google Patents
溶融アルミナ・マグネシア系組成物及び耐火物製品Info
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- JP2832064B2 JP2832064B2 JP2100738A JP10073890A JP2832064B2 JP 2832064 B2 JP2832064 B2 JP 2832064B2 JP 2100738 A JP2100738 A JP 2100738A JP 10073890 A JP10073890 A JP 10073890A JP 2832064 B2 JP2832064 B2 JP 2832064B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は高耐食性のアルミナ・マグネシア系組成物と
それを用いた耐火物製品に関し、特に製鉄用樋、取鍋の
内張りとして使用される耐火物材料及びその製品に関す
るものである。
それを用いた耐火物製品に関し、特に製鉄用樋、取鍋の
内張りとして使用される耐火物材料及びその製品に関す
るものである。
［従来の技術］ 近年溶鉱炉は、大型化するとともに操業温度が上昇
し、また高圧操炉・操業で１回当たりの出銑量、出銑速
度が増加し、これに伴って出銑時の溶銑、スラグの温度
も高くなり、耐火物の使用条件はきわめて苛酷となって
いる。また一方では鋼の高級化に伴いSiの混入を嫌うた
め、耐火物の低SiO2化が進んで来た。
し、また高圧操炉・操業で１回当たりの出銑量、出銑速
度が増加し、これに伴って出銑時の溶銑、スラグの温度
も高くなり、耐火物の使用条件はきわめて苛酷となって
いる。また一方では鋼の高級化に伴いSiの混入を嫌うた
め、耐火物の低SiO2化が進んで来た。
従来、樋の内張り用耐火物はシャモット、ムライト、
アルミナ等のAl2O3−SiO2系又はAl2O3系の耐火原料を骨
材とし、これに炭化ケイ素、窒化ケイ素、炭素、耐火粘
土を適宜配合した不定形耐火物が使用されている。
アルミナ等のAl2O3−SiO2系又はAl2O3系の耐火原料を骨
材とし、これに炭化ケイ素、窒化ケイ素、炭素、耐火粘
土を適宜配合した不定形耐火物が使用されている。
また、取鍋の内張り用としての不定形耐火物は、ろう
石質のAl2O3−SiO2系、ジルコン質のZrO2−SiO2系耐火
物が使用されている。
石質のAl2O3−SiO2系、ジルコン質のZrO2−SiO2系耐火
物が使用されている。
［発明が解決しようとする課題］ しかし、シャモット、ムライト、アルミナ等のAl2O3
−SiO2系又はAl2O3系の耐火原料を骨材とした耐火物で
は、高炉の操業苛酷化にともない、メタル及びスラグに
よる溶損が大きくスラグ耐食性において不十分であっ
た。
−SiO2系又はAl2O3系の耐火原料を骨材とした耐火物で
は、高炉の操業苛酷化にともない、メタル及びスラグに
よる溶損が大きくスラグ耐食性において不十分であっ
た。
また、取鍋の内張り用として使用されているろう石質
のAl2O3−SiO2系耐火物、ジルコン質のZrO2−SiO2系耐
火物は、いずれもSiO2を含有しているため、これが溶鋼
成分により還元され、鋼中のSi成分が増大する難点があ
った。そこで、高級鋼で特にSiの混入を嫌う鋼の製造に
際しては、これらの耐火物を使用することが問題とな
り、高アルミナ質のものへの移行が見られる。しかしな
がら、アルミナ質においては、耐火物組織内への溶融ス
ラグの浸透が大きく、耐火物組織が変質し、加熱冷却の
繰り返しに伴い、いわゆる“構造スポーリング”を起こ
し、著しく損傷が大きくなるという欠点を有し、耐用性
に問題があった。
のAl2O3−SiO2系耐火物、ジルコン質のZrO2−SiO2系耐
火物は、いずれもSiO2を含有しているため、これが溶鋼
成分により還元され、鋼中のSi成分が増大する難点があ
った。そこで、高級鋼で特にSiの混入を嫌う鋼の製造に
際しては、これらの耐火物を使用することが問題とな
り、高アルミナ質のものへの移行が見られる。しかしな
がら、アルミナ質においては、耐火物組織内への溶融ス
ラグの浸透が大きく、耐火物組織が変質し、加熱冷却の
繰り返しに伴い、いわゆる“構造スポーリング”を起こ
し、著しく損傷が大きくなるという欠点を有し、耐用性
に問題があった。
これらの問題点を解決するために、最近MgO−Al2O3ス
ピネルを骨材とした耐火物が提案されている。例えば、
特開平１−96070号では、鉄−バナジウム合金の製造過
程より副生した廃滓を使用した溶融金属樋用不定形耐火
物が開示されている。しかし、この耐火物は高温下で異
常膨張を起こすため、金属粉、炭素などの酸化防止剤の
添加が不可欠であるという欠点を有している。
ピネルを骨材とした耐火物が提案されている。例えば、
特開平１−96070号では、鉄−バナジウム合金の製造過
程より副生した廃滓を使用した溶融金属樋用不定形耐火
物が開示されている。しかし、この耐火物は高温下で異
常膨張を起こすため、金属粉、炭素などの酸化防止剤の
添加が不可欠であるという欠点を有している。
また、特開平２−30658号では、MgOが50〜15wt％、Al
2O3が50〜85wt％からなるスピネル質原料を含む取鍋用
高アルミナ質レンガが開示されている。すなわち、スピ
ネル100％のレンガではスラグの浸透防止効果が小さ
く、効果を得るには高アルミナ質原料100部に対して20
〜100部のスピネルとの混合品ではなくてはならないも
のである。
2O3が50〜85wt％からなるスピネル質原料を含む取鍋用
高アルミナ質レンガが開示されている。すなわち、スピ
ネル100％のレンガではスラグの浸透防止効果が小さ
く、効果を得るには高アルミナ質原料100部に対して20
〜100部のスピネルとの混合品ではなくてはならないも
のである。
さらにまた、特開昭59−213677号では、MgOが20〜40w
t％、Al2O3が60〜80wt％からなり、見掛け気孔率が約５
％以下のスピネル溶融鋳造耐火物が開示されている。こ
れによれば、MgO20％以下のスピネル溶融鋳造耐火物で
は塩基性スラグに対する耐蝕性は良くないと開示されて
いる。
t％、Al2O3が60〜80wt％からなり、見掛け気孔率が約５
％以下のスピネル溶融鋳造耐火物が開示されている。こ
れによれば、MgO20％以下のスピネル溶融鋳造耐火物で
は塩基性スラグに対する耐蝕性は良くないと開示されて
いる。
本発明は、従来の耐火物の状況並びに最近の耐火物の
傾向を検討した結果、新規な鉱物組成を有する溶融アル
ミナ・マグネシア系組成物を開発し、もって優れた耐食
性を有し、溶融中にSiが混入するおそれもない耐火物材
料および耐火物製品を提供することを目的としている。
傾向を検討した結果、新規な鉱物組成を有する溶融アル
ミナ・マグネシア系組成物を開発し、もって優れた耐食
性を有し、溶融中にSiが混入するおそれもない耐火物材
料および耐火物製品を提供することを目的としている。
［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明者らが鋭意研究した
結果、Al2O3とMgOを特定比で混合、溶融せしめて得た新
規な溶融アルミナ・マグネシア組成物が、優れたスラグ
耐食性をもち、溶鋼中へのSiの混入のおそれもない耐火
物材料となし得ることを見い出したのである。
結果、Al2O3とMgOを特定比で混合、溶融せしめて得た新
規な溶融アルミナ・マグネシア組成物が、優れたスラグ
耐食性をもち、溶鋼中へのSiの混入のおそれもない耐火
物材料となし得ることを見い出したのである。
すなわち、本発明の組成物は、Al2O3が80〜90wt％、M
gOが10〜20wt％、好ましくはAl2O3が82〜87wt％、MgOが
13〜18wt％で、Al2O2とMgOの総量が、少なくとも95wt％
以上、好ましくは98wt％以上を占め、鉱物組成がスピネ
ル相とコランダム相からなる溶融アルミナ・マグネシア
系組成物である。この組成物では、見掛け気孔率５％以
下のものが得られる。
gOが10〜20wt％、好ましくはAl2O3が82〜87wt％、MgOが
13〜18wt％で、Al2O2とMgOの総量が、少なくとも95wt％
以上、好ましくは98wt％以上を占め、鉱物組成がスピネ
ル相とコランダム相からなる溶融アルミナ・マグネシア
系組成物である。この組成物では、見掛け気孔率５％以
下のものが得られる。
上記溶融アルミナ・マグネシア系組成物に占めるAl2O
3割合が80wt％未満（MgO割合が20wt％以上）の場合に
は、スピネル量が多くなりスラグ浸透性が高くなる。ま
た熱膨張が大きくなるため耐熱衝撃性も低下する。
3割合が80wt％未満（MgO割合が20wt％以上）の場合に
は、スピネル量が多くなりスラグ浸透性が高くなる。ま
た熱膨張が大きくなるため耐熱衝撃性も低下する。
また、Al2O3割合が90wt％以上（MgO割合が10wt％未
満）の場合には、コランダム量が多くなり化学反応によ
るスラグ浸透はある程度抑えられるが、溶損が大きくな
る。見掛け気孔率も５％以上となるため、物理的要因に
よるスラグ浸透が高くなる。また、不定形耐火物の骨材
として使用する場合、添加水分を多量に必要とし作業性
が悪くなり、組成物の粒強度も低下する。
満）の場合には、コランダム量が多くなり化学反応によ
るスラグ浸透はある程度抑えられるが、溶損が大きくな
る。見掛け気孔率も５％以上となるため、物理的要因に
よるスラグ浸透が高くなる。また、不定形耐火物の骨材
として使用する場合、添加水分を多量に必要とし作業性
が悪くなり、組成物の粒強度も低下する。
Al2O3とMgOの総量が95wt％未満の場合、ガラス相が多
く生成され、スラグ侵食が大きくなるため好ましくな
い。すなわちAl2O3とMgO以外の残部の不純物は、主にCa
O、SiO2、Ma2Oであり、これらはAl2O3、MgOと結合して
コランダムとスピネルとの粒界にガラス相を形成する
が、このガラス相は熱により亀裂を発生したり、選択的
にスラグ侵食を受け易いため、ガラス相の生成はできる
だけ僅少に抑えることが望ましいからである。
く生成され、スラグ侵食が大きくなるため好ましくな
い。すなわちAl2O3とMgO以外の残部の不純物は、主にCa
O、SiO2、Ma2Oであり、これらはAl2O3、MgOと結合して
コランダムとスピネルとの粒界にガラス相を形成する
が、このガラス相は熱により亀裂を発生したり、選択的
にスラグ侵食を受け易いため、ガラス相の生成はできる
だけ僅少に抑えることが望ましいからである。
本発明に係る組成物の製造方法は、特に従来法とは変
わらず、研削材工業界等で行われている製造方法が利用
出来る。すなわち、特定比で混合されたアルミナ原料と
マグネシア原料をアーク炉等の溶融炉で溶融し、冷却後
得られたインゴットを粉砕し必要により脱鉄、篩分けす
ることにより製造可能である。アルミナ原料としてはAl
2O3純度95％以上のバイヤーアルミナ等が使用でき、マ
グネシア原料としてはMgO純度90％以上のマグネシアク
リンカー等が使用できる。
わらず、研削材工業界等で行われている製造方法が利用
出来る。すなわち、特定比で混合されたアルミナ原料と
マグネシア原料をアーク炉等の溶融炉で溶融し、冷却後
得られたインゴットを粉砕し必要により脱鉄、篩分けす
ることにより製造可能である。アルミナ原料としてはAl
2O3純度95％以上のバイヤーアルミナ等が使用でき、マ
グネシア原料としてはMgO純度90％以上のマグネシアク
リンカー等が使用できる。
このようにして得られた組成物は、微粒成分としての
公知の添加剤、すなわち、焼結Al2O3、SiC、Ｃ、SiO2と
適量のバインダーを加えることによってスラグ耐食性に
優れた耐火物製品とすることができる。なお、当該組成
物の配合量としては、50wt％以上であることが望まし
い。
公知の添加剤、すなわち、焼結Al2O3、SiC、Ｃ、SiO2と
適量のバインダーを加えることによってスラグ耐食性に
優れた耐火物製品とすることができる。なお、当該組成
物の配合量としては、50wt％以上であることが望まし
い。
［作用］ 製鉄用の一般的なスラグは、CaO、MgO、SiO2、Al2O3
等を主成分とし、（CaO＋MgO＋Al2O3）／（SiO2）比す
なわち塩基度の高い方が侵食性が強い。スラグによる耐
火物の各鉱物相への侵食機構は、コランダム（アルミ
ナ）の場合、アルミナがスラグ中のCaOを捕まえCaO−Al
2O3系化合物を作り、スラグの塩基性を下げる。その結
果スラグの組成が変り、粘度が高くなって浸透が抑制さ
れる。しかしCaO−Al2O3系化合物の生成によって溶損は
大きくなる。一方スピネルの場合はCaO、SiO2を捕まえ
る成分がないのでスラグの粘度は上がらず、スラグ浸透
性が高い。またスラグ中のFeO成分を捕まえてもスラグ
の粘度は変化しないので浸透性は大きい。
等を主成分とし、（CaO＋MgO＋Al2O3）／（SiO2）比す
なわち塩基度の高い方が侵食性が強い。スラグによる耐
火物の各鉱物相への侵食機構は、コランダム（アルミ
ナ）の場合、アルミナがスラグ中のCaOを捕まえCaO−Al
2O3系化合物を作り、スラグの塩基性を下げる。その結
果スラグの組成が変り、粘度が高くなって浸透が抑制さ
れる。しかしCaO−Al2O3系化合物の生成によって溶損は
大きくなる。一方スピネルの場合はCaO、SiO2を捕まえ
る成分がないのでスラグの粘度は上がらず、スラグ浸透
性が高い。またスラグ中のFeO成分を捕まえてもスラグ
の粘度は変化しないので浸透性は大きい。
しかるに本発明のコランダム＋スピネルの場合、アル
ミナとスピネルがスラグ中のCaO、FeO、MnO成分を捕ま
え、スラグの組成を変え、また高粘性スラグに変えるの
でスラグ浸透性を抑えるとともに、スピネルの耐溶損性
が生かされ、結局スラグ浸透性、溶損性を低くするもの
と考えられる。すなわち、コランダムの有する耐浸透性
とスピネルの有する耐溶損性がともに生かされることに
より、以下に示すような好結果が得られるものと考えら
れる。したがって、本発明の組成物は、製鉄用樋、取鍋
の内張り材して最適であり、また公知の添加剤と組み合
わせることによって耐久性に優れた耐火物製品を製造す
ることができる。
ミナとスピネルがスラグ中のCaO、FeO、MnO成分を捕ま
え、スラグの組成を変え、また高粘性スラグに変えるの
でスラグ浸透性を抑えるとともに、スピネルの耐溶損性
が生かされ、結局スラグ浸透性、溶損性を低くするもの
と考えられる。すなわち、コランダムの有する耐浸透性
とスピネルの有する耐溶損性がともに生かされることに
より、以下に示すような好結果が得られるものと考えら
れる。したがって、本発明の組成物は、製鉄用樋、取鍋
の内張り材して最適であり、また公知の添加剤と組み合
わせることによって耐久性に優れた耐火物製品を製造す
ることができる。
なお、本発明の組成物は、耐火材料、耐火物に限ら
ず、溶射材料としても好ましいことはいうまでもない。
ず、溶射材料としても好ましいことはいうまでもない。
［実施例］ ＜実施例１＞ アルミナ原料としてAl2O3純度99.7％のバイヤーアル
ミナ、マグネシア原料としてMgO純度99.0％のマグネシ
アクリンカーを第１表の組成になるように配合し、混合
した後、エルー式電気炉を用い２次電圧80V、平均負荷
電力220kW、通電時間４時間、総電力量880kWhでアーク
溶融を行い、通電終了後大気中で冷却しインゴットを得
た。得られたインゴットの組成、鉱物組成、見掛け気孔
率、熱膨張率、単粒強度を第１表に示す。また、インゴ
ットより大きさ20×20×100mm試料片を切り出し、高炉
スラグによる侵食テストを行ない溶損量、浸透量を測定
した結果を第１表に示す。
ミナ、マグネシア原料としてMgO純度99.0％のマグネシ
アクリンカーを第１表の組成になるように配合し、混合
した後、エルー式電気炉を用い２次電圧80V、平均負荷
電力220kW、通電時間４時間、総電力量880kWhでアーク
溶融を行い、通電終了後大気中で冷却しインゴットを得
た。得られたインゴットの組成、鉱物組成、見掛け気孔
率、熱膨張率、単粒強度を第１表に示す。また、インゴ
ットより大きさ20×20×100mm試料片を切り出し、高炉
スラグによる侵食テストを行ない溶損量、浸透量を測定
した結果を第１表に示す。
スラグ耐食性は、20×20×100mmの試料棒をスラグ中
に1650℃、５時間浸漬した後の溶損量、浸透量を比較例
の試料番号４を基準とした相対値で示した。鉱物組成は
粉末Ｘ線回折法により、Ｘ線強度で示した。使用したス
ラグは高炉スラグで、主な組成は、CaO39.54％、SiO23
4.14％、Al2O315.66％、MgO6.85％である。
に1650℃、５時間浸漬した後の溶損量、浸透量を比較例
の試料番号４を基準とした相対値で示した。鉱物組成は
粉末Ｘ線回折法により、Ｘ線強度で示した。使用したス
ラグは高炉スラグで、主な組成は、CaO39.54％、SiO23
4.14％、Al2O315.66％、MgO6.85％である。
本発明による溶融アルミナ・マグネシア組成物は見掛
け気孔率も低く、優れたスラグ耐食性を持つことが第１
表から明らかである。
け気孔率も低く、優れたスラグ耐食性を持つことが第１
表から明らかである。
＜実施例２＞ 実施例１の試料番号２、３の粉砕品と比較例の試料番
号５、６の粉砕品を用い、それぞれを粗粒（８〜５、５
〜３、３〜1mm）、中粒（1mm下）、微粒（44μｍ下）に
篩分けし、他に微粒の焼結アルミナ、SiC、Ｃ、SiO2を
加え、流動性付与剤としてヘキサメタリン酸ソーダなど
の分散剤と、硬化剤としてのアルミナセメントを添加し
て第２表の構成比になるように配合混合した。流し込み
にて成型後、乾燥し不焼成レンガを作成して侵食テスト
を行った結果を第３表に示す。
号５、６の粉砕品を用い、それぞれを粗粒（８〜５、５
〜３、３〜1mm）、中粒（1mm下）、微粒（44μｍ下）に
篩分けし、他に微粒の焼結アルミナ、SiC、Ｃ、SiO2を
加え、流動性付与剤としてヘキサメタリン酸ソーダなど
の分散剤と、硬化剤としてのアルミナセメントを添加し
て第２表の構成比になるように配合混合した。流し込み
にて成型後、乾燥し不焼成レンガを作成して侵食テスト
を行った結果を第３表に示す。
スラグ耐蝕性は実施例１と同じ方法で行い、浸漬した
後の溶損量、浸透量を比較例の試料番号６を基準とした
相対値で示した。使用したスラグ組成は実施例１と同じ
である。
後の溶損量、浸透量を比較例の試料番号６を基準とした
相対値で示した。使用したスラグ組成は実施例１と同じ
である。
第３表から、本発明による溶融アルミナ・マグネシア
系組成物を使用した耐火物はスラグによる溶損量も少な
く、スラグ浸透も大幅に改善できたことが明らかであ
る。
系組成物を使用した耐火物はスラグによる溶損量も少な
く、スラグ浸透も大幅に改善できたことが明らかであ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 玉巻 雅弘 大阪府堺市石津北町90番地 日本研磨材 工業株式会社内 (72)発明者 小野田 芳大 大阪府堺市石津北町90番地 日本研磨材 工業株式会社内 (72)発明者 野崎 勝 大阪府堺市石津北町90番地 日本研磨材 工業株式会社内 (72)発明者 鈴木 成雄 大阪府堺市石津北町90番地 日本研磨材 工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−102167（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−60461（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−213677（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C04B 35/60 - 35/62 C04B 35/10
Claims (4)
- 【請求項１】Al2O3が80〜90wt％、MgOが10〜20wt％で、
Al2O3とMgOの総量が少なくとも95wt％以上を占め、鉱物
組成がスピネル相とコランダム相から構成されることを
特徴とする溶融アルミナ・マグネシア系組成物。 - 【請求項２】見掛け気孔率が５％以下である請求項１記
載の溶融アルミナ・マグネシア系組成物。 - 【請求項３】請求項１又は２記載の溶融アルミナ・マグ
ネシア系組成物と、微粒成分としてのAl2O3、SiC、Ｃ、
SiO2の１種又は２種以上と、バインダーとからなる耐火
物製品。 - 【請求項４】請求項１又は２記載の溶融アルミナ・マグ
ネシア系組成物を50wt％以上含む請求項３記載の耐火物
製品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2100738A JP2832064B2 (ja) | 1990-04-17 | 1990-04-17 | 溶融アルミナ・マグネシア系組成物及び耐火物製品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2100738A JP2832064B2 (ja) | 1990-04-17 | 1990-04-17 | 溶融アルミナ・マグネシア系組成物及び耐火物製品 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH042665A JPH042665A (ja) | 1992-01-07 |
| JP2832064B2 true JP2832064B2 (ja) | 1998-12-02 |
Family
ID=14281910
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2100738A Expired - Fee Related JP2832064B2 (ja) | 1990-04-17 | 1990-04-17 | 溶融アルミナ・マグネシア系組成物及び耐火物製品 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2832064B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2915195B1 (fr) * | 2007-04-23 | 2009-06-26 | Saint Gobain Ct Recherches | Produit refractaire pour element d'empilage d'un regenerateur d'un four verrier |
| CN103833383B (zh) * | 2012-11-26 | 2015-09-16 | 东北大学 | 一种闭孔结构的刚玉-镁铝尖晶石质耐火骨料的制备方法 |
| CN107500786B (zh) * | 2017-08-18 | 2020-02-21 | 上海利尔耐火材料有限公司 | 一种无碳钢包用喷补料及其制备方法和应用 |
| CN114409384A (zh) * | 2021-11-18 | 2022-04-29 | 河南竹林庆州耐火材料有限公司 | 一种采用矾土颗粒为原料制作无碳砖的制备方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59213677A (ja) * | 1983-05-13 | 1984-12-03 | 住友化学工業株式会社 | 溶融鋳造耐火物 |
| JPH02102167A (ja) * | 1988-10-07 | 1990-04-13 | Shin Nippon Kagaku Kogyo Co Ltd | スピネル・コランダム質クリンカーとその製造法 |
| JPH0755857B2 (ja) * | 1989-07-25 | 1995-06-14 | 宇部化学工業株式会社 | スピネル構造とコランダム構造とからなるクリンカーおよび耐火物 |
-
1990
- 1990-04-17 JP JP2100738A patent/JP2832064B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH042665A (ja) | 1992-01-07 |
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