JP3330778B2

JP3330778B2 - ガス吹き込みポーラスプラグ用多孔質耐火物の製造方法およびこの多孔質耐火物を使用したガス吹き込みポーラスプラグ

Info

Publication number: JP3330778B2
Application number: JP11983195A
Authority: JP
Inventors: 五藤道博; 誠仲村; 学木村
Original assignee: Krosaki Harima Corp
Current assignee: Krosaki Harima Corp
Priority date: 1995-05-18
Filing date: 1995-05-18
Publication date: 2002-09-30
Anticipated expiration: 2017-09-30
Also published as: JPH08309515A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガス吹き込みポーラス
プラグ用多孔質耐火物の製造方法およびこの耐火物を使
用したガス吹き込みポーラスプラグに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】溶鋼に対する温度調整、成分の均一化、
非金属介在物の除去などを目的として、溶鋼容器の底か
ら溶鋼中にアルゴンなどの不活性ガスを吹き込むことが
行われている。

【０００３】これに使用されるポーラスプラグに要求さ
れる特性は、ガス透過性と耐食性である。この両者の特
性は相反する関係にある。ガス透過性に優れるものはよ
り多孔質なために耐食性に劣る。

【０００４】ガス吹き込みポーラスプラグ用の多孔質耐
火物として，本願出願人は特開昭５９−２０３７５６号
公報でアルミナ−ジルコン質を提案した。この材質はジ
ルコン(ＺｒＯ₂・ＳｉＯ₂)が使用中の高温で解離し、そ
れによって生じるＳｉＯ₂が溶融状態下での表面張力で
骨材の接触点に集積し、骨材のアルミナと反応してムラ
イト(３Ａｌ₂Ｏ₃・２ＳｉＯ₂)を生成する。そして、こ
のムライトが骨材粒子間を強固に結合し、ガス透過性で
あっても耐食性に優れた材質となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、最近はより多
量の不活性ガスを吹き込む操業が多くなり、これに合わ
せてポーラスプラグ用耐火物は多孔質化が進み、上記従
来の材質では耐溶鋼浸透性が不十分であり、目詰りによ
るガス透過機能の低下を招く。目詰りが生じると酸素を
吹き付けて洗浄しているが、その際に発生する高温で耐
火物が溶損やスポーリング損傷される。また、酸素洗浄
に伴う工数、溶鋼容器の稼動率低下などの問題がある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、高ガス透過
性、耐食性および耐溶鋼浸透性を兼ね備えたポーラスプ
ラグ用多孔質耐火物を提供することを目的としている。

【０００７】本発明は、アルミナ７５〜９８ｗｔ％、ジ
ルコン１〜１５ｗｔ％、粒径７５μｍ以下が９５ｗｔ％
以上占めるＡｌ₂Ｏ₃・ＭｇＯ系スピネル超微粉１〜１０
ｗｔ％を含む配合物を混練成形後、焼成することを特徴
としたガス吹き込みポーラスプラグ用多孔質耐火物の製
造方法と、この多孔質耐火物を使用したガス吹き込みポ
ーラスプラグである。

【０００８】この種の多孔質耐火物において、アルミナ
−ジルコン質は上記したように従来公知である。本発明
者らは、この材質にスピネル超微粉を特定量添加したこ
とで、アルミナ−ジルコン質がもつ耐食性を低下させる
ことなく、高ガス透過性材質においても、耐溶鋼浸透性
に優れたガス吹き込みポーラスプラグ用多孔質耐火物が
得られることを知った。

【０００９】図１は、後記した表２中に示す本発明実施
例１の材質において、Ａｌ₂Ｏ₃・ＭｇＯ系スピネル（以
下、単にスピネルと称する）の粒径と割合のみを変化さ
せ、スラグの浸透試験した結果をグラフ化したものであ
る。すなわち、図１中、符号Ａはスピネルとして粒径７
５μｍ以下が１００ｗｔ％のスピネル超微粉を使用した
材質、符号Ｂは粒径４５μｍ以下が９７ｗｔ％のスピネ
ル超微粉を使用した材質、符号Ｃは粒径１ｍｍ以下が９
７ｗｔ％のスピネル微粉を使用した材質であり、スピネ
ルの粒径が異なる各材質において、スピネル割合と溶鋼
浸透寸法との関係を示す。

【００１０】なお、この場合、スピネルの増加に伴って
その分、アルミナの割合を減らして配合物全体を１００
ｗｔ％に調整した。

【００１１】浸透寸法が１０ｍｍ未満のものは、容器中
の溶鋼熱を受けると浸透後の溶鋼・スラグが溶解するの
で、酸素洗浄しなくてもガス吹き込みが再開できる。ま
た、酸素洗浄したとしても、表面部に限られるために耐
火物の損傷もなく、またそれに伴う作業量はきわめて少
ない。

【００１２】浸透寸法が１０ｍｍ以上になるとガス吹き
込み機能が大幅に低下するので、酸素洗浄が必要とな
る。

【００１３】図１の結果から、スピネル超微粉を添加し
た符号Ａおよび符号Ｂの材質は、浸透が少ないことが確
認される。その理由は、スピネルが溶鋼中のＦｅＯ成分
を固溶したことで、溶鋼の粘性が高くなることが作用し
ていると考えられる。

【００１４】これに対し、粒径が大きなスピネルを使用
した符号Ｃの材質は、スピネルの比表面が小さいことで
ＦｅＯ成分を固溶する作用が不十分なためか、浸透寸法
が大きい。

【００１５】図２は、前記図１における符号Ａと符号Ｂ
の材質について、スピネルの割合と耐食性との関係をグ
ラフ化したものである。同図の結果から、スピネルの割
合が過多になると耐食性に劣ることが確認される。これ
は、ジルコンの解離で生じたＳｉＯ₂とスピネルが反応
し低融点物質を生成するためと思われる。

【００１６】なお、図１での浸透寸法の測定と図２での
溶損寸法は、いずれも後述の実施例の欄に示した条件で
測定したものである。

【００１７】本発明で使用するアルミナおよびジルコン
の粒径、割合は従来材質と特に変わりない。ガス吹き込
みのために、気孔率が１５〜４０％程度の多孔質組織を
得るために中間粒の割合を少なくし、粗粒が主体の粒度
構成にする。

【００１８】アルミナはＡｌ₂Ｏ₃純度の高い焼結アルミ
ナまたは電融アルミナが好ましい。粒径は、高多孔質組
織を得るために粒子間の接触面積が少なくなる球状が好
ましいが、粉砕品でも使用できる。

【００１９】アルミナの割合は、７５ｗｔ％未満では耐
スポーリング性および耐食性に劣る。９８ｗｔ％を越え
るとジルコンおよびスピネルの割合が少なくなって、耐
食性および浸透防止の効果に劣る。

【００２０】ジルコンはアルミナとの組合せにおいて、
前記したように耐食性向上に効果がある。アルミナとの
反応性を高めるために、主として微粉に使用するのが好
ましい。その割合は、１ｗｔ％未満では耐食性の効果が
得られない。また、１０ｗｔ％を越えるとジルコンの解
離で生成したＳｉＯ₂の量が過多と成り、ＳｉＯ₂系の低
融点物質が生成され、耐食性の低下を招く。

【００２１】スピネルは、電融品または焼結品のいずれ
でも使用できる。Ａｌ₂Ｏ₃とＭｇＯの割合は理論組成に
限らず使用できる。例えばモル比でＡｌ₂Ｏ₃：ＭｇＯが
０.７〜１.３：１.３〜０.７の範囲の使用が好ましい。

【００２２】本発明では、このスピネルの粒径は、粒径
７５μｍ以下が９５ｗｔ％以上占める超微粉として使用
することが必要である。粒径４５μｍ以下が９５ｗｔ％
以上占める超微粉を使用するとさらに好ましい。例えば
５μｍ以下のものでも本発明の効果は得られるが、微粉
砕のためにコスト面で好ましくない。

【００２３】本発明では、前記のアルミナ、ジルコンお
よびスピネルを含む配合物に、本発明の効果を損なわな
い範囲内において、前記以外の耐火原料、ほう化物、窒
化物、金属粉などを含ませてもよい。例えば、粘土ある
いは酸化クロムなどを含ませる。粘土は成形時の保型
性付与の効果をもつ。この効果は、アルミナ微粉などの
添加によっても得られるため、必ずしも必要としない。
粘土のＳｉＯ₂成分が低融物を生成するので、その割合
は前記配合物１００ｗｔ％に対する内掛けで８ｗｔ％を
越えると耐食性および耐スポーリング性の低下を招く。
粘土による保型性の効果を得るためには、その割合は少
なくとも１ｗｔ％が必要である。

【００２４】酸化クロムは溶鋼・スラグに対する濡れ難
い特性をもち、溶鋼・スラグの浸透防止をより効果的な
ものにする。しかし、多量の添加は焼結を阻害し、耐火
物組織の強度を招き、耐食性低下の原因となる。このた
め、その割合は前記配合物１００ｗｔ％に対する内掛け
で、５ｗｔ％以下にすることが必要である。また、酸化
クロムによる効果を得るには、０．５ｗｔ％以上必要で
ある。

【００２５】本発明は、以上の配合物をもって後は常法
どおり混練、成形後、焼成する。混練は結合剤を添加
し、ミキサーなどによって行う。成形は、加圧成形で行
う。焼成温度は、例えば１０００〜１８００℃とする。

【００２６】結合剤は、例えばイソブチルマレイン酸、
デキストリン、リグニンスルホン酸ソーダ、ポリビニル
アルコール、フェノール樹脂などが好適であるが、これ
に限らず、公知の有機・無機質の結合剤から任意のもの
が使用できる。また、結合剤の種類によっては水を併用
する。

【００２７】こうして得られた多孔質耐火物は、ガス供
給管の接続、緻密質耐火物による外周包囲などの処理を
施し、ポーラスプラグを得る。

【００２８】

【実施例】以下、本発明の実施例とその比較例を示す。

【００２９】表１は、各例で使用した主たる配合物の化
学分析値を示す。表２は、各例で使用した配合物の組成
割合と、その配合組成より得られた多孔質耐火物の試験
結果を示す。

【００３０】各例は、表２に示す配合物に結合剤として
パルプ廃液を外掛け２ｗｔ％添加してミキサーにて混練
し、フリクションプレスで加圧成形し、乾燥後、１６０
０℃にて焼成することで多孔質耐火物を製造した。

【００３１】各例で得られた多孔質耐火物は、中粒を少
なくして粗粒を主体にした粒度構成であることにより、
気孔率が２５〜３５％の範囲内にあり、いずれも十分な
ガス透過性を備えていた。

【００３２】表２における試験方法は、以下のとおりで
ある。また、各例の中で一部のものについては実機テス
トにより、溶鋼浸透性と酸素洗浄の有無を調べた。

【００３３】耐食性；鋼を溶剤とし、１６５０℃の温度
にて回転侵食試験を行い、侵食寸法を測定した。

【００３４】耐スポーリング性；前記の回転侵食試験後
の試験片について、キレツの発生状況を確認した。

【００３５】耐溶鋼浸透性；鋼を溶剤とする高周波誘導
炉の底に試験片を埋込み、１６５０℃の温度にて稼働さ
せた後、溶鋼浸透寸法を測定した。

【００３６】実機テストでの耐溶鋼浸透性；ポーラスプ
ラグに組み込み、３００ｔ溶鋼取鍋において１０チャー
ジ使用後、溶鋼の浸透寸法を測定した。

【００３７】酸素洗浄；上記の実機テストにおいて、酸
素洗浄の必要性の有無を判断した。

【００３８】

【表１】

【００３９】

【表２】

【００４０】本発明の実施例により得られた多孔質耐火
物は、いずれも耐食性、耐スポーリング性ともに優れて
いる。また、溶鋼の浸透が少なく、酸素洗浄の必要性も
なかった。

【００４１】これに対し、比較例１は、スピネルを添加
しない従来材質であり、溶鋼・スラグの浸透が大きい。
比較例２はスピネルの粒径が大きいため、溶鋼・スラグ
の浸透防止に十分な効果がない。比較例３はスピネル超
微粉の添加量が大きいため、耐食性に劣る。

【００４２】比較例４は、マグネシア超微粉を添加した
ものである。使用中にマグネシアとアルミナとの反応で
スピネルが生成され、その生成に伴う体積膨張のためか
耐スポーリング性が著しく劣る。

【００４３】比較例５は、ジルコンの割合が多過ぎるた
めに耐食性に劣る。

【００４４】

【発明の効果】本発明で得られる多孔質耐火物は、以上
に示したように、ガス透過性と耐食性を備えた上に、優
れた耐溶鋼浸透性を合せ持つことにより、耐用性に優
れ、かつ地金除去を必要としない（地金除去する場合で
も短時間で完了する）ポーラスプラグを得ることができ
る。その結果、ポーラスプラグの取扱い作業の軽減、溶
鋼容器の稼動向上などに効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】耐溶鋼浸透性とスピネルの添加量の関係を示
すグラフ。

【図２】耐食性とスピネルの添加量の関係を示すグラ
フ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭58−156564（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−169977（ＪＰ，Ａ) 特開平４−59677（ＪＰ，Ａ) 特開平８−187571（ＪＰ，Ａ) 特開平３−159955（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−203756（ＪＰ，Ａ) 特開平５−319960（ＪＰ，Ａ) 特開平１−279704（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−65778（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−290820（ＪＰ，Ａ) 特開昭55−97435（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B22D 41/42 C04B 35/101 C21C 7/072

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】アルミナ７５〜９８ｗｔ％、ジルコン１
〜１５ｗｔ％、粒径７５μｍ以下が９５ｗｔ％以上占め
るＡｌ₂Ｏ₃・ＭｇＯ系スピネル超微粉１〜１０ｗｔ％を
含む配合物を混練、成形後、焼成することを特徴とし
た、ガス吹き込みポーラスプラグ用多孔質耐火物の製造
方法。
【請求項２】請求項１記載のＡｌ₂Ｏ₃・ＭｇＯ系スピ
ネル超微粉が、粒径４５μｍ以下が９５ｗｔ％以上占め
るＡｌ₂Ｏ₃・ＭｇＯ系スピネル超微粉であるガス吹き込
みポーラスプラグ用多孔質耐火物の製造方法。
【請求項３】請求項１または２記載のガス吹込み用多
孔質耐火物の製造方法において、配合物がさらに粘土８
ｗｔ％以下を含むガス吹き込みポーラスプラグ用多孔質
耐火物の製造方法。
【請求項４】請求項１、２または３記載のガス吹込み
用多孔質耐火物の製造方法において、配合物さらに酸化
クロム８ｗｔ％以下を含むガス吹き込みポーラスプラグ
用多孔質耐火物の製造方法。
【請求項５】請求項１、２、３または４記載の製造方
法で得られた多孔質耐火物を使用したガス吹き込みポー
ラスプラグ。