JP3009060B2 - High corrosion resistant magnesia carbon brick using zirconia-containing magnesia clinker - Google Patents

High corrosion resistant magnesia carbon brick using zirconia-containing magnesia clinker

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JP3009060B2
JP3009060B2 JP3007930A JP793091A JP3009060B2 JP 3009060 B2 JP3009060 B2 JP 3009060B2 JP 3007930 A JP3007930 A JP 3007930A JP 793091 A JP793091 A JP 793091A JP 3009060 B2 JP3009060 B2 JP 3009060B2
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carbon brick
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正和 大坪
俊博 駿河
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、二次燃焼比率の高い転
炉、ステンレス鋼溶製炉等の高温精錬炉の内張りに適用
される高耐食性マグネシア・カーボンれんがに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high corrosion-resistant magnesia carbon brick applied to the lining of a high-temperature refining furnace such as a converter or a stainless steel smelting furnace having a high secondary combustion ratio.

【0002】[0002]

【従来の技術】MgOを主成分としたマグネシア・カー
ボンれんがは、優れた耐スポール性、耐スラグ浸潤性を
有しており、転炉、ステンレス鋼溶製炉等の内張り材と
して従来から広く使用されている。
2. Description of the Related Art Magnesia-carbon brick containing MgO as a main component has excellent spall resistance and slag infiltration resistance, and has been widely used as a lining material in converters, stainless steel melting furnaces and the like. Have been.

【0003】しかし、転炉、ステンレス鋼溶製炉等にお
ける精錬温度の上昇、二次燃焼比率の上昇は、この種の
マグネシア・カーボンれんがの使用条件を著しく過酷な
ものとしている。このような条件下において、マグネシ
ア・カーボンれんがは高温でスラグアタックを受け、れ
んが中のマグネシアクリンカーがスラグ中に溶出し、稼
働表面に黒鉛等のカーボンが常に露出した状態で使用さ
れることになり、カーボンの酸化が加速され、マグネシ
ア・カーボンれんがの損傷速度は著しく増大する。
[0003] However, the increase in the refining temperature and the increase in the secondary combustion ratio in converters, stainless steel smelting furnaces, etc., have severely severed the conditions of use of this type of magnesia-carbon brick. Under these conditions, magnesia-carbon bricks are subjected to slag attack at high temperatures, the magnesia clinker in the bricks elutes into the slag, and the bricks will be used with carbon such as graphite constantly exposed on the operating surface. The oxidation of carbon is accelerated, and the damage rate of magnesia-carbon brick is significantly increased.

【0004】このマグネシア・カーボンれんが中の黒鉛
を酸化から保護する対策として、れんが組成に易酸化性
の金属および合金等の酸化防止剤を添加する方法が採用
されている。
As a measure for protecting the graphite in the magnesia carbon brick from oxidation, a method of adding an antioxidant such as an easily oxidizable metal or alloy to the brick composition has been adopted.

【0005】しかし、転炉、ステンレス鋼溶製炉等の精
錬炉においては、炉内温度は1700℃以上に達し、こ
のような高温下では単に金属および合金などの酸化防止
剤の増量等の手段では、脱炭反応層のスラグアタックに
よる溶出と酸化防止の機能は期待し難い。
However, in refining furnaces such as converters and stainless steel smelting furnaces, the temperature in the furnace reaches 1700 ° C. or more, and at such high temperatures, measures such as simply increasing the amount of antioxidants such as metals and alloys are used. Then, it is difficult to expect the decarburization reaction layer to have the function of elution and oxidation prevention by suraguatack.

【0006】そこで、高温下でのスラグに対する耐食性
を向上させるために、例えば特公昭54−8206号公
報において、高純度電融マグネシアクリンカーを使用し
て骨材を強化すること、さらに高温下で稼働表面へのス
ラグアタックに対して安定な保護層を形成すること等が
提案されているが、いまだ十分な結果は得られていな
い。
Therefore, in order to improve the corrosion resistance to slag under high temperature, for example, Japanese Patent Publication No. 54-8206 discloses that the aggregate is strengthened by using a high-purity electrofused magnesia clinker, It has been proposed to form a protective layer that is stable against slag attack on the surface, but no satisfactory results have yet been obtained.

【0007】また、T.Feの高いスラグに対する耐食
性向上については、特開昭57−183360号公報
に、極微量のZrO2 をMgO粒内に固溶させて170
0℃以上での酸化防止を図ることが提案されている。し
かし、これはマグネシアクリンカーの粒界中にシリケー
トや酸化鉄を含むシリケートの侵入によるクリンカーの
崩壊を生じることになる。
Further, T.I. Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-183360 discloses a method for improving the corrosion resistance of a slag with a high Fe content by dissolving a trace amount of ZrO 2 into a solid solution in MgO particles.
It has been proposed to prevent oxidation at 0 ° C. or higher. However, this causes the clinker to collapse due to the intrusion of silicate or silicate containing iron oxide into the grain boundaries of the magnesia clinker.

【0008】またその他の対策として、ZrO2 を単体
で使用することも提案されているが、共存するAl系金
属によるZrO2 の還元反応や、高温下でのZrCの生
成等によってれんが組織の破壊を生じ、良好な結果は得
られない。
As another countermeasure, the use of ZrO 2 alone has been proposed. However, a reduction reaction of ZrO 2 by a coexisting Al-based metal or the formation of ZrC at a high temperature destroys a brick structure. And good results cannot be obtained.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高
温、酸化雰囲気条件下においても、スラグアタックに対
して安定であり、またT.Feの高いスラグに対しても
優れた耐食性を有するマグネシア・カーボンれんがを得
ることにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method which is stable against suraguatac even under high temperature and oxidizing atmosphere conditions. An object of the present invention is to obtain a magnesia-carbon brick having excellent corrosion resistance even for a slag having a high Fe content.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の高耐食性マグネ
シア・カーボンれんがは、カーボン粉末3〜30重量%
と、Al、Mg、Ca、Siの中の1種または2種以上
あるいはれらの合金を0.5〜7重量%と、骨材とし
て2〜10重量%のZrO2 をマグネシアクリンカーの
ペリクレースの粒界中に分散させたジルコニア含有マグ
ネシアクリンカーと配合物を使用することによってそ
の目的を達成した。
The high corrosion-resistant magnesia-carbon brick of the present invention comprises 3 to 30% by weight of carbon powder.
If, Al, Mg, Ca, and 0.5-7% by weight of one or more or their these alloys in the Si, the ZrO 2 2-10% by weight as an aggregate of magnesia clinker
It achieved its objectives by using a blend of dispersed in the grain boundaries in periclase zirconia-containing Mug <br/> Indonesia clinker.

【0011】カーボン粉末は天然または人造黒鉛、コー
クス、メソフェーズカーボン、カーボンブラックが使用
できるが、できるだけ高純度のものが望ましい。
As the carbon powder, natural or artificial graphite, coke, mesophase carbon and carbon black can be used.

【0012】本発明で使用する骨材としてのマグネシア
クリンカーは、高純度のMgO粉体と高純度のZrO2
粉体とを所定の比率で調合し、1900℃以上で焼成す
るか、またはアーク炉にて溶解することによって得られ
る。
The magnesia clinker used as the aggregate used in the present invention is a high-purity MgO powder and a high-purity ZrO 2
It is obtained by mixing powder and a predetermined ratio and firing at 1900 ° C. or higher or melting in an arc furnace.

【0013】使用する骨材は、できるだけ高純度のもの
であることが好ましく、MgOの場合のマグネシアクリ
ンカーは、電融品、焼成品等が使用可能であるが、ペリ
クレース結晶系の大きいものが望ましい。
The aggregate to be used is preferably as high as possible in purity. In the case of MgO, the magnesia clinker may be an electrofused product, a calcined product, or the like, but preferably has a large periclase crystal system. .

【0014】耐スポール性を向上させるために配合物中
へのピッチやフェノール系高分子樹脂粉末等の添加も有
効である。
In order to improve the spall resistance, it is effective to add a pitch, a phenolic polymer resin powder or the like to the composition.

【0015】[0015]

【作用】一般に、カーボンれんが中のマグネシアクリン
カーの変質は、マグネシアクリンカーの粒界の変質が寄
与する。すなわち、マグネシア粒界中にシリケートまた
は酸化鉄を含むシリケートが侵入することによって、外
来成分がれんが内部まで浸透し、マグネシアと以下の反
応が進行して、MgO+SiO2 →M2 S、MgO+F
eO→(Mg,Fe)O低融物を生成し崩壊するもので
ある。
In general, alteration of magnesia clinker in carbon bricks is caused by alteration of magnesia clinker grain boundaries. That is, when a silicate or a silicate containing iron oxide penetrates into the magnesia grain boundary, foreign components penetrate into the brick, and the following reaction with magnesia progresses, and MgO + SiO 2 → M 2 S, MgO + F
eO → (Mg, Fe) O A low melt is formed and collapsed.

【0016】本発明に基づいてZrO2 を粒界に存在せ
しめたマグネシアクリンカーは、かかる外来成分を粒界
において捉え、ZrO2 ・SiO2 等として存在せしめ
てクリンカー内部までの侵入を抑制する。
The magnesia clinker in which ZrO 2 is present at the grain boundaries according to the present invention captures such foreign components at the grain boundaries and suppresses invasion into the clinker by causing it to exist as ZrO 2 · SiO 2 or the like.

【0017】また、本クリンカー中のZrO2 成分は外
来成分によりマグネシアが溶出した後においても、れん
がの稼働面付近に留まり、マグネシアクリンカーを保護
する作用を有する。
Further, the ZrO 2 component in the clinker remains near the operating surface of the brick even after the magnesia is eluted by a foreign component, and has a function of protecting the magnesia clinker.

【0018】クリンカー中のZrO2 含有量は、2重量
%未満ではZrO2 はほとんどマグネシア中に固溶する
か、ペリクレース粒内に析出した状況で存在し、粒界へ
の析出は少なく、前述した粒界に外来成分を留める機能
は大きく期待できない。また、10重量%を超えるとク
リンカー表面にZrO2 が析出して、れんが中のカーボ
ンやAl系金属とによる還元反応が生じ、組織劣化を招
くことになる。
When the content of ZrO 2 in the clinker is less than 2% by weight, ZrO 2 is almost present as a solid solution in magnesia or precipitated in periclase grains, and precipitation at grain boundaries is small. The function of retaining foreign components at grain boundaries cannot be expected greatly. On the other hand, if the content exceeds 10% by weight, ZrO 2 precipitates on the surface of the clinker, and a reduction reaction occurs with the carbon or Al-based metal in the brick, resulting in structural deterioration.

【0019】カーボン粉末は3重量%より少ないと耐ス
ポール性と耐スラグ浸潤性の点で劣り、30重量%より
多いと製造面での作業性に劣る。
If the carbon powder is less than 3% by weight, the spall resistance and the slag infiltration resistance are inferior, and if it is more than 30% by weight, the workability in production is inferior.

【0020】Al等の添加金属は、0.5重量%より少
ないと強度面等の点で劣り、7重量%より多いと特に耐
スポール性の点で劣る。
If the amount of the added metal such as Al is less than 0.5% by weight, the strength is poor, and if it is more than 7% by weight, the spall resistance is particularly poor.

【0021】[0021]

【実施例】表1は単味れんがの配合割合と物性評価結果
を示す表である。
EXAMPLES Table 1 is a table showing the blending ratio of simple bricks and the evaluation results of physical properties.

【0022】表2以下はZrO2 を6重量%含有するM
gOクリンカーと電融MgOとの比を変えた物性評価結
果を示す表である。
Table 2 and below show M containing 6% by weight of ZrO 2.
It is a table | surface which shows the physical-property evaluation result which changed the ratio of gO clinker and electrofused MgO.

【0023】表1に示す原料組成にそれぞれ液状のフェ
ノール系バインダーを適量添加して、混練、フリクショ
ン成形、乾燥(90℃×24hr)、硬化処理(250
℃×10hr)を施し、マグネシア・カーボンれんがを
得た。同表1中の比較例4〜6に示すように、マグネシ
アクリンカー中のZrO2 含有量が特許請求の範囲外で
あると実施例に比較して耐食性が劣る。
An appropriate amount of a liquid phenolic binder is added to each of the raw material compositions shown in Table 1, and kneading, friction molding, drying (90 ° C. × 24 hours), and curing treatment (250
C. × 10 hours) to obtain magnesia-carbon brick. As shown in Comparative Examples 4 to 6 in Table 1, when the content of ZrO 2 in the magnesia clinker is out of the range of the claims, the corrosion resistance is inferior to the examples.

【0024】次に、表1の結果より耐食性が最も良好で
あった6重量%のZrO2 含有マグネシアクリンカーを
選択して、表2〜表7に示す原料組成にそれぞれ液状の
フェノール系バインダーを適量添加して、混練、フリク
ション成形、乾燥(90℃×24hr)、硬化処理(2
50℃×10hr)を施し、マグネシア・カーボンれん
がを得た。
Next, the 6% by weight ZrO 2 -containing magnesia clinker having the best corrosion resistance was selected from the results shown in Table 1, and an appropriate amount of a liquid phenolic binder was added to each of the raw material compositions shown in Tables 2 to 7. After addition, kneading, friction molding, drying (90 ° C. × 24 hours), curing treatment (2
(50 ° C. × 10 hr) to obtain magnesia-carbon brick.

【0025】表2〜表7の比較例6〜10に示すよう
に、黒鉛や金属の添加量が所定量の範囲外であると実施
例に比較して耐食性が劣る。
As shown in Comparative Examples 6 to 10 in Tables 2 to 7, when the amount of graphite or metal added is out of the predetermined range, the corrosion resistance is inferior to the examples.

【0026】以上より、表1〜表7の実施例に示したマ
グネシア・カーボンれんがは総合的に耐食性が向上する
結果が得られ、本発明に係るジルコニア含有マグネシア
クリンカーを使用したマグネシア・カーボンれんがは、
従来のマグネシア・カーボンれんがに比較すると、高耐
食性を有することが判る。
As described above, the magnesia-carbon bricks shown in the examples of Tables 1 to 7 can obtain the result that the corrosion resistance is generally improved, and the magnesia-carbon brick using the zirconia-containing magnesia clinker according to the present invention is obtained. ,
Compared to conventional magnesia carbon brick, it is understood that it has high corrosion resistance.

【0027】[0027]

【表1】 [Table 1]

【0028】[0028]

【表2】 [Table 2]

【0029】[0029]

【表3】 [Table 3]

【0030】[0030]

【表4】 [Table 4]

【0031】[0031]

【表5】 [Table 5]

【0032】[0032]

【表6】 [Table 6]

【0033】[0033]

【表7】 [Table 7]

【0034】[0034]

【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。
According to the present invention, the following effects can be obtained.

【0035】(1)ZrO2 成分をマグネシア・カーボ
ンれんが中に高温領域まで安定的に存在せしめ、高耐食
性マグネシア・カーボンれんがを得ることができる。
(1) The ZrO 2 component is stably present in the magnesia carbon brick up to a high temperature range, and a high corrosion resistant magnesia carbon brick can be obtained.

【0036】(2)したがって、二次燃焼比率の高い転
炉やステンレス鋼溶製炉等の高温精錬炉の内張りれんが
として好適に使用できる。
(2) Therefore, it can be suitably used as a lining brick of a high-temperature refining furnace such as a converter or a stainless steel smelting furnace having a high secondary combustion ratio.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−99161(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C04B 35/043 ────────────────────────────────────────────────── (5) References JP-A-58-99161 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) C04B 35/043

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 カーボン粉末3〜30重量%と、Al、
Mg、Ca、Siの中の1種または2種以上あるいはそ
れらの合金を0.5〜7重量%と、骨材として2〜10
重量%のZrO2をマグネシアクリンカーのペリクレー
スの粒界中に分散させたジルコニア含有マグネシアクリ
ンカーとの配合物とからなる高耐食性マグネシア・カー
ボンれんが。
1. A method according to claim 1, wherein 3 to 30% by weight of carbon powder and Al,
0.5 to 7% by weight of one or more of Mg, Ca and Si or an alloy thereof, and 2 to 10% as an aggregate.
Weight percent ZrO 2 with magnesia clinker periclé
High corrosion-resistant magnesia-carbon brick consisting of a mixture with zirconia-containing magnesia clinker dispersed in the grain boundaries of steel.
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