JP3336187B2 - ＭｇＯ−ＣａＯ質炭素含有耐火物 - Google Patents
ＭｇＯ−ＣａＯ質炭素含有耐火物Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は溶融還元炉、スクラ
ップ溶解炉、転炉等の溶解・精錬容器、特に低Ｃ／Ｓの
スラグ条件下で用いられる溶解・精錬容器の炉底あるい
は側壁の一部に張ったり、全張りしたりするＭｇＯ−Ｃ
ａＯ質炭素含有耐火物に関する。
ップ溶解炉、転炉等の溶解・精錬容器、特に低Ｃ／Ｓの
スラグ条件下で用いられる溶解・精錬容器の炉底あるい
は側壁の一部に張ったり、全張りしたりするＭｇＯ−Ｃ
ａＯ質炭素含有耐火物に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に銑鋼工程で使用されている溶融還
元炉、スクラップ溶解炉、転炉等の溶融金属用溶解・精
錬容器では、近年、溶解・精錬効率の同上を狙って、上
底吹き撹拌力の強化や二次燃焼比率の増大等が図られる
ようになり、そこに用いられる内張り耐火物は過酷な条
件に晒されている。これらの溶解・精錬容器の内張り耐
火物としては従来ＭｇＯ−Ｃれんがが使用されてきた。
元炉、スクラップ溶解炉、転炉等の溶融金属用溶解・精
錬容器では、近年、溶解・精錬効率の同上を狙って、上
底吹き撹拌力の強化や二次燃焼比率の増大等が図られる
ようになり、そこに用いられる内張り耐火物は過酷な条
件に晒されている。これらの溶解・精錬容器の内張り耐
火物としては従来ＭｇＯ−Ｃれんがが使用されてきた。
【０００３】特に低ＣａＯ／ＳｉＯ2 （Ｃ／Ｓ）のスラ
グ条件下で用いられる溶解・精錬容器の場合は、特開昭
６３−２４８７５３号公報、あるいは特開昭６３−２７
７５５７号公報に示されているようなＭｇＯ−ＣａＯ−
Ｃれんがが使用されている。このＭｇＯ−ＣａＯ−Ｃれ
んがは、低Ｃ／Ｓスラグに対して、れんがから溶出した
ＣａＯがスラグのＣ／Ｓを高めるため、スラグとれんが
の反応を抑制する働きがある。
グ条件下で用いられる溶解・精錬容器の場合は、特開昭
６３−２４８７５３号公報、あるいは特開昭６３−２７
７５５７号公報に示されているようなＭｇＯ−ＣａＯ−
Ｃれんがが使用されている。このＭｇＯ−ＣａＯ−Ｃれ
んがは、低Ｃ／Ｓスラグに対して、れんがから溶出した
ＣａＯがスラグのＣ／Ｓを高めるため、スラグとれんが
の反応を抑制する働きがある。
【０００４】一方、ＣａＯはスラグ中のＦｅＯと反応
し、低融物を容易に生成して、れんがの耐食性を低下さ
せる。従って、スラグ中のＦｅＯとれんがから溶出した
ＣａＯとの反応を抑制しつつ、低Ｃ／ＳスラグのＣ／Ｓ
を高めるというＭｇＯ−ＣａＯ−Ｃれんがの利点を活か
すべく、特開平４−１３２６５５号公報には、ＣａＯ含
有量の少ないＭｇＯ−ＣａＯクリンカーの使用が提案さ
れている。
し、低融物を容易に生成して、れんがの耐食性を低下さ
せる。従って、スラグ中のＦｅＯとれんがから溶出した
ＣａＯとの反応を抑制しつつ、低Ｃ／ＳスラグのＣ／Ｓ
を高めるというＭｇＯ−ＣａＯ−Ｃれんがの利点を活か
すべく、特開平４−１３２６５５号公報には、ＣａＯ含
有量の少ないＭｇＯ−ＣａＯクリンカーの使用が提案さ
れている。
【０００５】しかし、このクリンカーは、ＭｇＯペリク
レース粒界にＣａＯが分布しており、結果として、Ｍｇ
Ｏペリクレースの結晶径が小さくなって、スラグ中へＭ
ｇＯペリクレースが流出してしまい、耐食性に限界が生
じてくる。又微粉のＭｇＯ−ＣａＯクリンカーは、水和
反応が早く、原料として安定に使用できない等の問題も
あった。
レース粒界にＣａＯが分布しており、結果として、Ｍｇ
Ｏペリクレースの結晶径が小さくなって、スラグ中へＭ
ｇＯペリクレースが流出してしまい、耐食性に限界が生
じてくる。又微粉のＭｇＯ−ＣａＯクリンカーは、水和
反応が早く、原料として安定に使用できない等の問題も
あった。
【０００６】これに対して特開平５−１８６２５８号公
報、あるいは特開平６−１０７４５３号公報には、電融
マグネシアクリンカーとしてクリンカー中のＣ／ＳやＳ
ｉＯ2 含有量、ペリクレース結晶径を規定したものが開
示されている。しかしながら、いずれも安定してＭｇＯ
−ＣａＯクリンカーの特徴を引き出せるものではない上
に、コストが高い等の問題もあった。
報、あるいは特開平６−１０７４５３号公報には、電融
マグネシアクリンカーとしてクリンカー中のＣ／ＳやＳ
ｉＯ2 含有量、ペリクレース結晶径を規定したものが開
示されている。しかしながら、いずれも安定してＭｇＯ
−ＣａＯクリンカーの特徴を引き出せるものではない上
に、コストが高い等の問題もあった。
【０００７】一方、昨今の二次燃焼比率の増大に伴い、
スラグ浴から雰囲気部にかけて高温となる。その結果、
高温下でのれんが中Ｃの酸化、高温下での溶鋼流、スラ
グ流、ダスト等による摩耗、あるいはれんが稼働面の温
度上昇による熱スポール等が顕著になってきた。従っ
て、これらの損耗に対し、れんがが具備すべき特性とし
て、耐食性、耐酸化性、耐摩耗性、耐スポール性、ある
いは熱間強度が特に要求されるようになった。それに対
してＭｇＯ−Ｃれんが、あるいはＭｇＯ−ＣａＯ−Ｃれ
んが以外にもＭｇＯ−Ｃｒ2Ｏ3れんが等の使用が試みら
れたが、現在までのところ満足のいく結果は得られてい
ない。
スラグ浴から雰囲気部にかけて高温となる。その結果、
高温下でのれんが中Ｃの酸化、高温下での溶鋼流、スラ
グ流、ダスト等による摩耗、あるいはれんが稼働面の温
度上昇による熱スポール等が顕著になってきた。従っ
て、これらの損耗に対し、れんがが具備すべき特性とし
て、耐食性、耐酸化性、耐摩耗性、耐スポール性、ある
いは熱間強度が特に要求されるようになった。それに対
してＭｇＯ−Ｃれんが、あるいはＭｇＯ−ＣａＯ−Ｃれ
んが以外にもＭｇＯ−Ｃｒ2Ｏ3れんが等の使用が試みら
れたが、現在までのところ満足のいく結果は得られてい
ない。
【０００８】特にＭｇＯ−Ｃれんがにおいては、耐酸化
性及び熱間強度を改善する目的で、金属添加量の増量が
なされている。しかし、逆に耐スポール性が低下し、こ
の点が問題である。又、耐酸化性を改善する目的で、特
開平３−２０８８６２号公報にはＳｉＣを１〜６重量％
添加することが記載されている。しかしながら、この添
加量では耐酸化性改善に不十分であり、逆に耐食性が低
下するという問題も生じている。
性及び熱間強度を改善する目的で、金属添加量の増量が
なされている。しかし、逆に耐スポール性が低下し、こ
の点が問題である。又、耐酸化性を改善する目的で、特
開平３−２０８８６２号公報にはＳｉＣを１〜６重量％
添加することが記載されている。しかしながら、この添
加量では耐酸化性改善に不十分であり、逆に耐食性が低
下するという問題も生じている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】このように従来のＭｇ
Ｏ−ＣれんがやＭｇＯ−ＣａＯ−Ｃれんがにおいては、
耐酸化性及び熱間強度を改善する手段はあるものの、逆
に耐食性や耐スポール性が低下する等の問題があり、前
記５つの具備すべき特性を同時に満足する手段はない。
本発明はこのような問題に鑑みて開発されたものであ
り、耐酸化性を損なうことなく耐食性、耐摩耗性、耐ス
ポール性、熱間強度を向上させることが可能なＭｇＯ−
ＣａＯ質炭素含有耐火物を提供することを目的とする。
Ｏ−ＣれんがやＭｇＯ−ＣａＯ−Ｃれんがにおいては、
耐酸化性及び熱間強度を改善する手段はあるものの、逆
に耐食性や耐スポール性が低下する等の問題があり、前
記５つの具備すべき特性を同時に満足する手段はない。
本発明はこのような問題に鑑みて開発されたものであ
り、耐酸化性を損なうことなく耐食性、耐摩耗性、耐ス
ポール性、熱間強度を向上させることが可能なＭｇＯ−
ＣａＯ質炭素含有耐火物を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、（１）ＭｇＯ含有量が９６重量％以
上、ＣａＯ含有量が１．３〜２．７重量％、ＳｉＯ2 含
有量が０．１〜０．３重量％、ＣａＯ／ＳｉＯ2 比（Ｃ
／Ｓ）が６〜２０で、かつＣａＯがＭｇＯペリクレース
中に固溶し、ＭｇＯペリクレースの結晶径が３００μ以
上であるＭｇＯ−ＣａＯ質耐火原料（クリンカー）７０
〜９４重量％、（２）鱗状黒鉛等のＣ質耐火原料５〜２
５重量％、及び（３）金属ＡｌまたはＡｌ−Ｍｇ合金の
うち１種または２種以上の合計が１〜５重量％、の
（１）、（２）、及び（３）で構成される配合組成の原
料を、例えばフェノールレジン等のバインダーとともに
混練、成形した後、乾燥して得られるＭｇＯ−ＣａＯ質
炭素含有耐火物を提供する。
に、本発明では、（１）ＭｇＯ含有量が９６重量％以
上、ＣａＯ含有量が１．３〜２．７重量％、ＳｉＯ2 含
有量が０．１〜０．３重量％、ＣａＯ／ＳｉＯ2 比（Ｃ
／Ｓ）が６〜２０で、かつＣａＯがＭｇＯペリクレース
中に固溶し、ＭｇＯペリクレースの結晶径が３００μ以
上であるＭｇＯ−ＣａＯ質耐火原料（クリンカー）７０
〜９４重量％、（２）鱗状黒鉛等のＣ質耐火原料５〜２
５重量％、及び（３）金属ＡｌまたはＡｌ−Ｍｇ合金の
うち１種または２種以上の合計が１〜５重量％、の
（１）、（２）、及び（３）で構成される配合組成の原
料を、例えばフェノールレジン等のバインダーとともに
混練、成形した後、乾燥して得られるＭｇＯ−ＣａＯ質
炭素含有耐火物を提供する。
【００１１】また、このように（１）、（２）、及び
（３）で構成される配合組成の原料１００重量部に対し
て、さらに最大粒径［Ｘ］（μ）と外掛けでの添加量
［Ｙ］（重量部）とが次式（１）の関係を満足するＳｉ
Ｃ原料を添加し、バインダーとともに混練、成形した
後、乾燥して得られるＭｇＯ−ＣａＯ質炭素含有耐火物
も有用である。 ［Ｙ］≦３ｌｏｇ［Ｘ］………（１）
（３）で構成される配合組成の原料１００重量部に対し
て、さらに最大粒径［Ｘ］（μ）と外掛けでの添加量
［Ｙ］（重量部）とが次式（１）の関係を満足するＳｉ
Ｃ原料を添加し、バインダーとともに混練、成形した
後、乾燥して得られるＭｇＯ−ＣａＯ質炭素含有耐火物
も有用である。 ［Ｙ］≦３ｌｏｇ［Ｘ］………（１）
【００１２】特に上記（１）、（２）、及び（３）で構
成される配合組成の原料１００重量部に対して、粒径
０．１〜０．５ｍｍのＳｉＣ原料を外掛けで８重量部以
下あるいは粒径０．５〜１．０ｍｍのＳｉＣ原料を外掛
けで１０重量部以下添加することにより耐スポール性は
格段に向上する。又、上記（１）、（２）、及び（３）
で構成される配合組成の原料１００重量部に対して、粒
径１０μ以下のＳｉＣ超微粉原料を外掛けで３重量部以
下添加することにより、熱間強度、耐摩耗性が大幅に向
上する。
成される配合組成の原料１００重量部に対して、粒径
０．１〜０．５ｍｍのＳｉＣ原料を外掛けで８重量部以
下あるいは粒径０．５〜１．０ｍｍのＳｉＣ原料を外掛
けで１０重量部以下添加することにより耐スポール性は
格段に向上する。又、上記（１）、（２）、及び（３）
で構成される配合組成の原料１００重量部に対して、粒
径１０μ以下のＳｉＣ超微粉原料を外掛けで３重量部以
下添加することにより、熱間強度、耐摩耗性が大幅に向
上する。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明において、使用するＭｇＯ
−ＣａＯ質耐火原料のＣａＯ含有量を規定する理由は以
下の通りである。ＣａＯが２．７重量％を越えると、Ｍ
ｇＯペリクレース中に固溶しきれなくなって、粒界にＣ
ａＯが分布するようになり、結果としてＭｇＯペリクレ
ースの結晶径が小さくなる。これによって、粒界に分布
するＣａＯ成分がスラグ中へ溶出したあと、クリンカー
は流出してしまい、耐食性に限界が生じる。又、粒界に
分布するＣａＯが多くなると、ＭｇＯ−ＣａＯ質耐火原
料が微粉になるため、その活性度が増して水和反応性が
高まり、レンガの原料として安定的に使用できなくな
る。
−ＣａＯ質耐火原料のＣａＯ含有量を規定する理由は以
下の通りである。ＣａＯが２．７重量％を越えると、Ｍ
ｇＯペリクレース中に固溶しきれなくなって、粒界にＣ
ａＯが分布するようになり、結果としてＭｇＯペリクレ
ースの結晶径が小さくなる。これによって、粒界に分布
するＣａＯ成分がスラグ中へ溶出したあと、クリンカー
は流出してしまい、耐食性に限界が生じる。又、粒界に
分布するＣａＯが多くなると、ＭｇＯ−ＣａＯ質耐火原
料が微粉になるため、その活性度が増して水和反応性が
高まり、レンガの原料として安定的に使用できなくな
る。
【００１４】一方、ＣａＯが１．３重量％未満になる
と、低Ｃ／Ｓスラグの高Ｃ／Ｓ化が達成できず、電融マ
グネシアクリンカーとなんら大差がなくなる。従って、
ＣａＯ含有量は１．３〜２．７重量％とする。更に、Ｍ
ｇＯ−ＣａＯ質耐火原料のＳｉＯ2 含有量については、
０．３重量％を越えると、ＣＳ系の化合物を作り易くな
り、耐食性が低下する。一方、０．１重量％未満になる
と、ＣＳ系の化合物は生成しにくいが、ＭｇＯペリクレ
ースに固溶しきれなかったＣａＯがフリーに存在するよ
うになり、水和の問題や価格上昇の問題が生じてくる。
と、低Ｃ／Ｓスラグの高Ｃ／Ｓ化が達成できず、電融マ
グネシアクリンカーとなんら大差がなくなる。従って、
ＣａＯ含有量は１．３〜２．７重量％とする。更に、Ｍ
ｇＯ−ＣａＯ質耐火原料のＳｉＯ2 含有量については、
０．３重量％を越えると、ＣＳ系の化合物を作り易くな
り、耐食性が低下する。一方、０．１重量％未満になる
と、ＣＳ系の化合物は生成しにくいが、ＭｇＯペリクレ
ースに固溶しきれなかったＣａＯがフリーに存在するよ
うになり、水和の問題や価格上昇の問題が生じてくる。
【００１５】本発明で使用するＭｇＯ−ＣａＯ質耐火原
料は、ＣａＯが粒界に分布しておらず、かつＣａＯがＭ
ｇＯペリクレース中に完全に固溶して安定に存在するこ
とが好ましい。その為にはＳｉＯ2 含有量は０．１〜
０．３重量％であることが必要となる。また、同時に、
ＭｇＯ−ＣａＯ質耐火原料中のＣ／Ｓが６〜２０の範囲
内にあること、さらに、前記耐食性の観点から、ＭｇＯ
ペリクレースの結晶径が３００μ以上であることも必要
である。なお、このような成分組成のＭｇＯ−ＣａＯ質
耐火原料は、電融、焼結のどちらで製造したものでも構
わないが、ＣａＯを固溶させる観点からすれば、電融品
の方が好ましいと考える。
料は、ＣａＯが粒界に分布しておらず、かつＣａＯがＭ
ｇＯペリクレース中に完全に固溶して安定に存在するこ
とが好ましい。その為にはＳｉＯ2 含有量は０．１〜
０．３重量％であることが必要となる。また、同時に、
ＭｇＯ−ＣａＯ質耐火原料中のＣ／Ｓが６〜２０の範囲
内にあること、さらに、前記耐食性の観点から、ＭｇＯ
ペリクレースの結晶径が３００μ以上であることも必要
である。なお、このような成分組成のＭｇＯ−ＣａＯ質
耐火原料は、電融、焼結のどちらで製造したものでも構
わないが、ＣａＯを固溶させる観点からすれば、電融品
の方が好ましいと考える。
【００１６】次に、本発明においては、耐食性の低下を
抑制するために、ＳｉＣの添加量をその最大粒径で限定
している。すなわち、ＳｉＣは、れんが中に存在するＣ
Ｏガスと反応して、次式で示されるような反応によりＳ
ｉＯ2を生成する。 ＳｉＯ＋ＣＯ→ＳｉＯ＋Ｃ…（２） ＳｉＯ＋ＣＯ→ＳｉＯ2＋Ｃ…（３）
抑制するために、ＳｉＣの添加量をその最大粒径で限定
している。すなわち、ＳｉＣは、れんが中に存在するＣ
Ｏガスと反応して、次式で示されるような反応によりＳ
ｉＯ2を生成する。 ＳｉＯ＋ＣＯ→ＳｉＯ＋Ｃ…（２） ＳｉＯ＋ＣＯ→ＳｉＯ2＋Ｃ…（３）
【００１７】こうして生成したＳｉＯ2 は、ガラス皮膜
を形成し、Ｃの酸化防止の役目を果たす。しかし、Ｍｇ
Ｏ−Ｃ系では、このガラス皮膜の粘性が高いため、Ｓｉ
Ｃを多量に入れないとＣに対する酸化防止効果は十分に
発揮されない。又ＳｉＣ自体、硬度が高いとともに、少
量のＳｉＯ2 が生成した場合には、組織の空隙を充填す
るため、耐摩耗性を向上させる効果がある。ところが、
ＳｉＯ2 が多量に生成すると逆に、耐食性は低下する。
を形成し、Ｃの酸化防止の役目を果たす。しかし、Ｍｇ
Ｏ−Ｃ系では、このガラス皮膜の粘性が高いため、Ｓｉ
Ｃを多量に入れないとＣに対する酸化防止効果は十分に
発揮されない。又ＳｉＣ自体、硬度が高いとともに、少
量のＳｉＯ2 が生成した場合には、組織の空隙を充填す
るため、耐摩耗性を向上させる効果がある。ところが、
ＳｉＯ2 が多量に生成すると逆に、耐食性は低下する。
【００１８】このように、ＳｉＣはれんがの耐摩耗性を
向上させる反面、耐食性を低下させる側面を持ってお
り、れんがに添加する際には、十分な配慮が必要であ
る。一般に、固体は微粉になるほど、その粒子表面の活
性度が増大するため、上記（２）式及び（３）式の反応
が早く進ようになり、ＳｉＯ2 が多量に生成して、耐食
性が低下する。一方、固体粒子が大きくなると、上記
（２）式及び（３）式の反応は粒子表面にのみ限定さ
れ、ＳｉＯ2 生成量が抑制される。その結果、耐食性の
低下は小さい。
向上させる反面、耐食性を低下させる側面を持ってお
り、れんがに添加する際には、十分な配慮が必要であ
る。一般に、固体は微粉になるほど、その粒子表面の活
性度が増大するため、上記（２）式及び（３）式の反応
が早く進ようになり、ＳｉＯ2 が多量に生成して、耐食
性が低下する。一方、固体粒子が大きくなると、上記
（２）式及び（３）式の反応は粒子表面にのみ限定さ
れ、ＳｉＯ2 生成量が抑制される。その結果、耐食性の
低下は小さい。
【００１９】従って、ＳｉＣを微粉で添加する際には、
その使用量を少なくし、従って、中粒〜粗粒で添加する
際には、その使用量を増やすことが可能となる。本発明
においては、種々の実験調査を行なった結果、耐食性を
損なわずに耐摩耗性を向上させることができる、ＳｉＣ
最大粒径［Ｘ］（μ）と添加（使用）量［Ｙ］（重量
％）との関係は、［Ｙ］≦３ｌｏｇ［Ｘ］であることを
見いだした。
その使用量を少なくし、従って、中粒〜粗粒で添加する
際には、その使用量を増やすことが可能となる。本発明
においては、種々の実験調査を行なった結果、耐食性を
損なわずに耐摩耗性を向上させることができる、ＳｉＣ
最大粒径［Ｘ］（μ）と添加（使用）量［Ｙ］（重量
％）との関係は、［Ｙ］≦３ｌｏｇ［Ｘ］であることを
見いだした。
【００２０】一方、ＳｉＣはＭｇＯに比べて熱膨張係数
が小さく、加熱時にＭｇＯとの膨張差によりマイクロク
ラックを形成してれんがの弾性率を低下させ、耐スポー
ル性を向上させる。このマイクロクラック形成には、中
粒〜粗粒のＳｉＣをできるだけ多く添加するようにし
て、ＳｉＣの表面層のみを反応させ、内部は未反応のま
まで残存させておく方が好ましい。従って、粒径０．１
〜０．５ｍｍのＳｉＣ原料では外掛けで８重量部以下、
粒径０．５〜１．０ｍｍのＳｉＣ原料では外掛けで１０
重量部以下をＭｇＯ−ＣａＯ質耐火原料１００重量部に
添加するのが最も優れている。
が小さく、加熱時にＭｇＯとの膨張差によりマイクロク
ラックを形成してれんがの弾性率を低下させ、耐スポー
ル性を向上させる。このマイクロクラック形成には、中
粒〜粗粒のＳｉＣをできるだけ多く添加するようにし
て、ＳｉＣの表面層のみを反応させ、内部は未反応のま
まで残存させておく方が好ましい。従って、粒径０．１
〜０．５ｍｍのＳｉＣ原料では外掛けで８重量部以下、
粒径０．５〜１．０ｍｍのＳｉＣ原料では外掛けで１０
重量部以下をＭｇＯ−ＣａＯ質耐火原料１００重量部に
添加するのが最も優れている。
【００２１】なおこれよりも小さい粒径のＳｉＣ原料を
添加しても弾性率の低下幅が小さくて、むしろ耐食性の
低下の方が大きくなり、好ましくない。又、これよりも
大きい粒径のＳｉＣ原料を添加すると、弾性率の低下は
大きいものの、組織強度の低下やコストの上昇を招くの
で好ましくない。
添加しても弾性率の低下幅が小さくて、むしろ耐食性の
低下の方が大きくなり、好ましくない。又、これよりも
大きい粒径のＳｉＣ原料を添加すると、弾性率の低下は
大きいものの、組織強度の低下やコストの上昇を招くの
で好ましくない。
【００２２】次に、熱間強度向上に対しては、従来、金
属ＡｌやＡｌ−Ｍｇ合金の含有量を増やすことが一般的
に行われている。しかし、これらＡｌ系金属は、いった
ん炭化物のＡｌ4Ｃ3を経由して酸化物となるため、体積
膨張を伴うとともに、弾性率が上昇して耐スポール性が
低下する等の問題が生じ、また昇華しやすい等の問題も
あった。
属ＡｌやＡｌ−Ｍｇ合金の含有量を増やすことが一般的
に行われている。しかし、これらＡｌ系金属は、いった
ん炭化物のＡｌ4Ｃ3を経由して酸化物となるため、体積
膨張を伴うとともに、弾性率が上昇して耐スポール性が
低下する等の問題が生じ、また昇華しやすい等の問題も
あった。
【００２３】これに対して、本発明のように、ＭｇＯ−
ＣａＯ質耐火原料に加えて、さらにＳｉＣを併用する
と、ＳｉＣの酸化で生成したＳｉＯ2 とＣａＯ，ＭｇＯ
が反応してＣＭＳ系の化合物を生成するため、熱間強度
が向上する。この反応は、体積変化を伴わず、マトリッ
クスに分散したＭｇＯ−ＣａＯ耐火原料の周囲で生じる
ため、ボンディング効果が大きく、組織強化（耐摩耗性
向上）にも役立つ。特にＳｉＣ超微粉を使用した場合に
この効果が大きく、ＭｇＯ−ＣａＯ耐火原料１００重量
部に対して、粒径１０μ以下のＳｉＣ超微粉を添加する
場合には、外掛けで添加量３重量部以下なら耐食性の低
下も少ない。
ＣａＯ質耐火原料に加えて、さらにＳｉＣを併用する
と、ＳｉＣの酸化で生成したＳｉＯ2 とＣａＯ，ＭｇＯ
が反応してＣＭＳ系の化合物を生成するため、熱間強度
が向上する。この反応は、体積変化を伴わず、マトリッ
クスに分散したＭｇＯ−ＣａＯ耐火原料の周囲で生じる
ため、ボンディング効果が大きく、組織強化（耐摩耗性
向上）にも役立つ。特にＳｉＣ超微粉を使用した場合に
この効果が大きく、ＭｇＯ−ＣａＯ耐火原料１００重量
部に対して、粒径１０μ以下のＳｉＣ超微粉を添加する
場合には、外掛けで添加量３重量部以下なら耐食性の低
下も少ない。
【００２４】なお、本発明で使用するＣ質耐火原料とし
ては、純度を問わず、鱗状黒鉛ならばなんでも使用可能
であり、その他無定型黒鉛、カーボンブラック、メソフ
ェーズカーボン等も適用可能である。また、Ａｌ系金属
としては、Ａｌ，Ａｌ−Ｍｇ合金が適用可能である。し
かし、その添加量が５重量％を超えると、耐スポール性
が低下し、１％未満では耐酸化性及び熱間強度向上に有
効でない。Ａｌ，Ａｌ−Ｍｇ合金以外の金属は、必要に
応じて適宜使用可能である。一方、ＳｉＣ原料として
は、純度９７％以上のものが好ましいが、低純度のもの
でも適用可能である。
ては、純度を問わず、鱗状黒鉛ならばなんでも使用可能
であり、その他無定型黒鉛、カーボンブラック、メソフ
ェーズカーボン等も適用可能である。また、Ａｌ系金属
としては、Ａｌ，Ａｌ−Ｍｇ合金が適用可能である。し
かし、その添加量が５重量％を超えると、耐スポール性
が低下し、１％未満では耐酸化性及び熱間強度向上に有
効でない。Ａｌ，Ａｌ−Ｍｇ合金以外の金属は、必要に
応じて適宜使用可能である。一方、ＳｉＣ原料として
は、純度９７％以上のものが好ましいが、低純度のもの
でも適用可能である。
【００２５】れんがは、フェノールレジンやタール、ピ
ッチ等のバインダーとともに、混練、成形した後、乾燥
して、不焼成品として提供できる。更に還元焼成し、タ
ール含浸処理を施すことにより、特性が向上する。これ
らのれんがは溶融還元炉、スクラップ溶解炉、転炉等の
溶解・精錬容器の炉底、側壁の内張り全面に適用可能で
ある。特に、損耗の大きい部位に適用すると更に効果的
である。
ッチ等のバインダーとともに、混練、成形した後、乾燥
して、不焼成品として提供できる。更に還元焼成し、タ
ール含浸処理を施すことにより、特性が向上する。これ
らのれんがは溶融還元炉、スクラップ溶解炉、転炉等の
溶解・精錬容器の炉底、側壁の内張り全面に適用可能で
ある。特に、損耗の大きい部位に適用すると更に効果的
である。
【００２６】
【実施例】以下図並びに表を用いて、実施例を説明す
る。表１並びに表２の各試料は、純度９９％の電融Ｍｇ
Ｏクリンカー、純度９９％の鱗状黒鉛、純度９９％のＳ
ｉＣ原料を用いており、表に示した配合組成で、フェノ
ールレジンをバインダーとして混練、成形した後、２０
０℃×２４Ｈｒｓの条件で乾燥して評価試験に供した。
耐食性は、１７００℃×３Ｈｒｓの条件でＣ／Ｓ＝１．
２のスラグを用い、回転浸食法により溶損した寸法を指
数表示化し、Ｎｏ．１を１００とした溶損指数として示
した。耐摩耗性は、１６００℃×１Ｈｒの条件で溶射バ
ーナーによりＭｇＯ粉を吹きつけた時の減寸量を測定
し、Ｎｏ．７を１００とした摩耗指数として示した。弾
性率は、１４００℃×３Ｈｒｓの条件で還元焼成した
後、動弾性率を測定した。熱間強度は、１４００℃還元
雰囲気中、３点曲げ法により測定した。また、耐スポー
ル性は、１５００℃での空冷熱スポール試験により、試
料が破壊するまでの回数を測定し、その値の大小によっ
て、○△×の３段階評価を行なった。
る。表１並びに表２の各試料は、純度９９％の電融Ｍｇ
Ｏクリンカー、純度９９％の鱗状黒鉛、純度９９％のＳ
ｉＣ原料を用いており、表に示した配合組成で、フェノ
ールレジンをバインダーとして混練、成形した後、２０
０℃×２４Ｈｒｓの条件で乾燥して評価試験に供した。
耐食性は、１７００℃×３Ｈｒｓの条件でＣ／Ｓ＝１．
２のスラグを用い、回転浸食法により溶損した寸法を指
数表示化し、Ｎｏ．１を１００とした溶損指数として示
した。耐摩耗性は、１６００℃×１Ｈｒの条件で溶射バ
ーナーによりＭｇＯ粉を吹きつけた時の減寸量を測定
し、Ｎｏ．７を１００とした摩耗指数として示した。弾
性率は、１４００℃×３Ｈｒｓの条件で還元焼成した
後、動弾性率を測定した。熱間強度は、１４００℃還元
雰囲気中、３点曲げ法により測定した。また、耐スポー
ル性は、１５００℃での空冷熱スポール試験により、試
料が破壊するまでの回数を測定し、その値の大小によっ
て、○△×の３段階評価を行なった。
【００２７】まず、表１に各種ＭｇＯ−ＣａＯ質耐火原
料の評価試験結果を示す。ここでは、ＣａＯ含有量が
２．９％以上のとき（Ｎｏ．１，２，３）と、０．８％
のとき（Ｎｏ．１２）のＭｇＯ−ＣａＯ質耐火原料につ
いて溶損指数が８８以上と大きい。又ＣａＯ含有率が
２．７〜１．３％の範囲にあっても、クリンカー中のＣ
／Ｓが６未満のもの（Ｎｏ．５，６）はペリクレース結
晶径が３００μ未満であり、耐食性はあまり良くない。
また、Ｃ／Ｓが２０を超えているもの（Ｎｏ．１０）
は、微粉部でＭｇＯ−ＣａＯ質耐火原料を使用すること
が困難なため、電融ＭｇＯを使用する必要があり、従っ
て、耐食性も悪化している。
料の評価試験結果を示す。ここでは、ＣａＯ含有量が
２．９％以上のとき（Ｎｏ．１，２，３）と、０．８％
のとき（Ｎｏ．１２）のＭｇＯ−ＣａＯ質耐火原料につ
いて溶損指数が８８以上と大きい。又ＣａＯ含有率が
２．７〜１．３％の範囲にあっても、クリンカー中のＣ
／Ｓが６未満のもの（Ｎｏ．５，６）はペリクレース結
晶径が３００μ未満であり、耐食性はあまり良くない。
また、Ｃ／Ｓが２０を超えているもの（Ｎｏ．１０）
は、微粉部でＭｇＯ−ＣａＯ質耐火原料を使用すること
が困難なため、電融ＭｇＯを使用する必要があり、従っ
て、耐食性も悪化している。
【００２８】次に、表２に各種ＳｉＣ原料及びＡｌ系金
属の評価試験結果を示す。ここでは、ＡｌやＡｌ−Ｍｇ
合金の合計含有量が５重量％を超える（Ｎｏ．１３，２
２）と、耐スポール性が低下している。一方、中粒（粒
径０．１〜１．０ｍｍ）のＳｉＣを添加したＮｏ．１
５，１６は添加なしのＮｏ．７に対して耐食性は殆ど同
じだが、動弾性率が大幅に低下し、熱間強度、耐摩耗性
は多少向上している。又、ＳｉＣ超微粉の添加は、熱間
強度、耐摩耗性向上には極めて有効である（Ｎｏ．１７
〜２０）が、添加量が３重量％を越える（Ｎｏ．１７）
と、耐食性が大幅に低下している。
属の評価試験結果を示す。ここでは、ＡｌやＡｌ−Ｍｇ
合金の合計含有量が５重量％を超える（Ｎｏ．１３，２
２）と、耐スポール性が低下している。一方、中粒（粒
径０．１〜１．０ｍｍ）のＳｉＣを添加したＮｏ．１
５，１６は添加なしのＮｏ．７に対して耐食性は殆ど同
じだが、動弾性率が大幅に低下し、熱間強度、耐摩耗性
は多少向上している。又、ＳｉＣ超微粉の添加は、熱間
強度、耐摩耗性向上には極めて有効である（Ｎｏ．１７
〜２０）が、添加量が３重量％を越える（Ｎｏ．１７）
と、耐食性が大幅に低下している。
【００２９】図１に、耐食性に対するＳｉＣの最大粒径
と添加量の関係を示す。図中の直線より上の領域では耐
食性が大幅に悪化した。又、表２より、ＳｉＣを添加し
た試料は全て、耐摩耗性が向上し、添加するＳｉＣの粒
径が小さく、その量が多いものほど耐摩耗性は向上す
る。一方、動弾性率は、添加するＳｉＣの粒径が１４４
μ以下ではあまり変わらず、２００〜５００μでは、添
加量が増加するのに伴って低下する傾向が見られたが、
あまり顕著ではない。
と添加量の関係を示す。図中の直線より上の領域では耐
食性が大幅に悪化した。又、表２より、ＳｉＣを添加し
た試料は全て、耐摩耗性が向上し、添加するＳｉＣの粒
径が小さく、その量が多いものほど耐摩耗性は向上す
る。一方、動弾性率は、添加するＳｉＣの粒径が１４４
μ以下ではあまり変わらず、２００〜５００μでは、添
加量が増加するのに伴って低下する傾向が見られたが、
あまり顕著ではない。
【００３０】図２に添加するＳｉＣの粒径、量と動弾性
率の関係を示す。中粒のＳｉＣを添加した場合（０．１
〜０．５ｍｍと０．５〜１ｍｍ）には、添加量が増える
につれて動弾性率が大幅に低下し、耐食性は悪化せず、
耐摩耗性も向上した。しかし、０．５ｍｍ未満のＳｉＣ
を添加した場合には、添加量が増えても動弾性率の変化
は軽微であるのに対して、耐摩耗性は向上した。しか
し、添加量８重量％以上では耐食性が悪化する結果とな
った。従って、耐食性と耐摩耗性を向上させるには図１
の直線またはそれより下の領域で、直線近傍が最も適し
ている。更に耐スポール性も向上させるには、中粒のＳ
ｉＣ添加（粒径０．１〜０．５ｍｍならば８重量％以
下、０．５〜１ｍｍならば１０重量％以下）が効果的で
ある。
率の関係を示す。中粒のＳｉＣを添加した場合（０．１
〜０．５ｍｍと０．５〜１ｍｍ）には、添加量が増える
につれて動弾性率が大幅に低下し、耐食性は悪化せず、
耐摩耗性も向上した。しかし、０．５ｍｍ未満のＳｉＣ
を添加した場合には、添加量が増えても動弾性率の変化
は軽微であるのに対して、耐摩耗性は向上した。しか
し、添加量８重量％以上では耐食性が悪化する結果とな
った。従って、耐食性と耐摩耗性を向上させるには図１
の直線またはそれより下の領域で、直線近傍が最も適し
ている。更に耐スポール性も向上させるには、中粒のＳ
ｉＣ添加（粒径０．１〜０．５ｍｍならば８重量％以
下、０．５〜１ｍｍならば１０重量％以下）が効果的で
ある。
【００３１】
【表１Ａ】 *1）電融MgOは、粒度構成からMgO-CaOを全量に対して使用不可能な為、代替 として用いた。
【００３２】
【表１Ｂ】 *1）電融MgOは、粒度構成からMgO-CaOを全量に対して使用不可能な為、代替 として用いた。
【００３３】
【表２Ａ】 *2）表１．No.8のMgO-CaOクリンカーを使用 *3）外掛け
【００３４】
【表２Ｂ】 *2）表１．No.8のMgO-CaOクリンカーを使用 *3）外掛け
【００３５】
【発明の効果】本発明によれば、ＭｇＯ−ＣａＯ質炭素
含有耐火物の耐摩耗性、耐スポール性とともに、熱間強
度も向上させることができ、溶融還元炉、スクラップ溶
解炉、転炉等の溶解・精錬容器の炉底、側壁の内張り耐
火物の耐用を著しく向上させることが可能となる。これ
によって、炉材コスト、修繕費の削減のみならず、生産
安定化も達成できる。
含有耐火物の耐摩耗性、耐スポール性とともに、熱間強
度も向上させることができ、溶融還元炉、スクラップ溶
解炉、転炉等の溶解・精錬容器の炉底、側壁の内張り耐
火物の耐用を著しく向上させることが可能となる。これ
によって、炉材コスト、修繕費の削減のみならず、生産
安定化も達成できる。
【図１】耐食性に対するＳｉＣの最大粒径と添加量の関
係を示した図である。
係を示した図である。
【図２】添加するＳｉＣの粒径及び量と動弾性率の関係
を示した図である。
を示した図である。
フロントページの続き (72)発明者 山田 泰宏 愛知県東海市東海町５−３ 新日本製鐵 株式会社 名古屋製鐵所内 (56)参考文献 特開 平６−107453（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−48168（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C04B 35/043 C04B 35/66
Claims (4)
- 【請求項１】 （１）ＭｇＯ含有量が９６重量％以上、
ＣａＯ含有量が１．３〜２．７重量％、ＳｉＯ2含有量
が０．１〜０．３重量％、ＣａＯ／ＳｉＯ2比（Ｃ／
Ｓ）が６〜２０で、かつＣａＯがＭｇＯペリクレース中
に固溶し、ＭｇＯペリクレースの結晶径が３００μ以上
であるＭｇＯ−ＣａＯ質耐火原料７０〜９４重量％、
（２）Ｃ質耐火原料５〜２５重量％、及び（３）金属Ａ
ｌまたはＡｌ−Ｍｇ合金のうち１種または２種以上の合
計が１〜５重量％、の（１）、（２）、及び（３）で構
成される配合組成の原料を、バインダーとともに混練、
成形した後、乾燥して得られるＭｇＯ−ＣａＯ質炭素含
有耐火物。 - 【請求項２】 特許請求の範囲第１項で示される配合組
成の原料１００重量部に対して、さらに最大粒径［Ｘ］
（μ）と外掛けでの添加量［Ｙ］（重量部）とが次式の
関係を満足するＳｉＣ原料を添加し、バインダーととも
に混練、成形した後、乾燥して得られるＭｇＯ−ＣａＯ
質炭素含有耐火物。 ［Ｙ］≦３ｌｏｇ［Ｘ］ - 【請求項３】 特許請求の範囲第１項で示される配合組
成の原料１００重量部に対して、さらに粒径０．１〜
０．５ｍｍのＳｉＣ原料を外掛けで８重量部以下、ある
いは粒径０．５〜１．０ｍｍのＳｉＣ原料を外掛けで１
０重量部以下添加し、バインダーとともに混練、成形し
た後、乾燥して得られるＭｇＯ−ＣａＯ質炭素含有耐火
物。 - 【請求項４】 特許請求の範囲第１項で示される配合組
成の原料１００重量部に対して、さらに、粒径１０μ以
下のＳｉＣ超微粉を外掛けで３重量部以下添加し、バイ
ンダーとともに混練、成形した後、乾燥して得られるＭ
ｇＯ−ＣａＯ質炭素含有耐火物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07089796A JP3336187B2 (ja) | 1996-03-04 | 1996-03-04 | ＭｇＯ−ＣａＯ質炭素含有耐火物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07089796A JP3336187B2 (ja) | 1996-03-04 | 1996-03-04 | ＭｇＯ−ＣａＯ質炭素含有耐火物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09241067A JPH09241067A (ja) | 1997-09-16 |
| JP3336187B2 true JP3336187B2 (ja) | 2002-10-21 |
Family
ID=13444791
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07089796A Expired - Lifetime JP3336187B2 (ja) | 1996-03-04 | 1996-03-04 | ＭｇＯ−ＣａＯ質炭素含有耐火物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3336187B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1138646A4 (en) * | 1999-09-24 | 2005-03-30 | Shinagawa Refractories Co | FIRE-RESISTANT MATERIAL OF CARBON WITH HIGH TEMPERATURE CHANGE RESISTANCE AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF |
| JP7150937B1 (ja) * | 2021-05-28 | 2022-10-11 | 株式会社ヨータイ | 低カーボンＭｇＯ－Ｃれんが及びその製造方法 |
-
1996
- 1996-03-04 JP JP07089796A patent/JP3336187B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09241067A (ja) | 1997-09-16 |
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