JP3681232B2 - 溶銑処理用容器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一部に金属マグネシウムを含み残部が石灰、蛍石等からなる脱硫剤を溶銑中に注入し脱硫処理を行なう溶銑処理用容器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
溶銑処理技術として、高炉樋、溶銑鍋、混銑車などにおいて、脱珪剤、脱りん剤、脱硫剤などの処理剤をランスを介して溶銑中に注入することが行なわれている。
【０００３】
最近、この溶銑処理において脱硫処理剤の一部に金属マグネシウムを使用することが提案されている。金属マグネシウムの使用は溶銑中の脱硫効率を高める効果が大きい。
【０００４】
従来、金属マグネシウムを注入する溶銑脱硫処理に使用される容器の内張りは、脱硫剤に対する化学的な安定性が必要なことから、たとえばマグネシウムワイアーを溶銑中に注入して脱硫処理を行う処理鍋の内張り材としてマグネシア質耐火物が使用されている〔アイアンメイキング・アンド・スチールメイキング(Ironmaking and Steelmaking)No.2第111 〜114 頁(1975)] 。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、マグネシア質れんがは化学的な耐食性には優れる反面、高熱膨張率に起因する耐スポール性が劣り、表面剥離などによって結局は十分な耐用性が得られない。
【０００６】
そこで、金属マグネシウムを含む脱硫処理剤を溶銑中に注入して脱硫処理を行なうこの溶銑処理法に適した内張りを備えた溶銑処理用容器が求められている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
金属マグネシウムを併用せずに、石灰などを注入する従来一般的な脱硫処理を行う溶銑鍋などではろう石質あるいは耐スラグ性を高めたろう石−炭化珪素質等のろう石れんがが内張りとして使用されている。
【０００８】
ろう石れんがは、ろう石が使用中に熱間で溶融し、高粘性の液層を生成して溶銑のれんが組織への侵入抑制と、目地部の融着による目地部への溶銑の侵入防止で、内張り表面が平滑な損耗を示し、溶銑処理容器は安定した操業を行なうことができる。しかし、ろう石含有れんがは、金属マグネシウムを含む脱硫処理剤を注入する溶銑処理容器の内張りに使用すると、ＳｉＯ₂ が還元されるためか損耗が著しく大きくなる。
【０００９】
一方、混銑車など溶銑予備処理容器の内張りとして、アルミナ−炭化珪素−炭素質れんがが知られている。しかし、これを通常の溶銑鍋の内張りとして使用すると、溶銑鍋は上方が大きく開放されているために溶銑の滞留中の損耗よりもむしろ待機中の酸化による損耗が大きく、通常の溶銑鍋の用途においては、ろう石主体のれんがに比較して耐用性の向上は認められず、部位によってはろう石主体のれんがよりも損耗が大きい欠点があった。
【００１０】
しかしながら、本発明者らの検討結果において、このアルミナ−炭化珪素−炭素質れんがを金属マグネシウムを含む処理剤を注入して脱硫処理を行なう溶銑処理用容器の内張り材として使用した場合、優れた耐用性が得られることを見いだした。その理由は、次のとおりと考えられる。
【００１１】
すなわち、金属マグネシウム、金属アルミニウム、などの金属を溶銑中へ注入する場合溶銑中が強還元性雰囲気になり、ろう石質れんがのようにＳｉＯ₂ 成分の割合が高い材質ではＳｉＯ₂ の還元でれんがの組織強度が損なわれ、耐溶損性が低下するが、本発明の処理容器では、金属の注入によって容器内が強還元性雰囲気になっても、ＳｉＯ₂ の含有量が少ないため強還元による組織劣化が少なくアルミナ−炭化珪素−炭素質れんがのもつ耐食性が発揮され、ろう石質れんがに比べて格段に優れた耐用性が得られる。この効果は特に処理剤に占める金属マグネシウムの割合が１０重量％以上で特に顕著であった。
【００１２】
本発明は以上の見地に基いてなされたものであり、請求項１に記載のとおり、金属マグネシウムを１０重量％以上、残部が石灰、蛍石等からなる脱硫処理剤を溶銑中に注入し脱硫処理を行う処理容器において、耐火骨材としてアルミナ原料（ろう石原料を除く）６０〜９８重量％、炭化珪素１〜２０重量％、炭素１〜２０重量％を含む不焼成炭素含有れんがにより、内張りの一部又は全部を構成したことを特徴とする溶銑処理用容器である。
また、本発明の第２の構成は、請求項２に記載のとおり、金属マグネシウム１０重量％以上、残部が石灰、蛍石等からなる脱硫剤を溶銑中に注入し脱硫処理を行う処理容器において、耐火骨材としてアルミナ原料６０〜９８重量％、炭化珪素１〜２０重量％、炭素１〜２０重量％を含み、かつ前記のアルミナ原料のうち、ろう石が耐火骨材の全体に対する割合で６０重量％以下である不焼成炭素含有れんがにより、内張りの一部又は全部を構成したことを特徴とする溶銑処理用容器である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の溶銑処理用容器の内張りに使用する不焼成炭素含有耐火物について詳細に説明する。
【００１４】
耐火骨材としてのアルミナ原料は、電融または焼結アルミナ、ボーキサイト、ばん土けつ岩、アンダルサイト、カイヤナイト、シャモット、ろう石（請求項１に係る発明では除く）等が使用でき、これらの原料を単独もしくは組み合わせて使用する。これらのアルミナ原料の耐火骨材中に占める割合は、６０重量％未満では耐食性に劣り、９８重量％を超えると耐熱衝撃性に劣る。
【００１５】
本願請求項２に記載の発明の通り、アルミナ原料としてろう石を使用する場合、耐火骨材全体に占めるろう石の割合は６０重量％以下が好ましい。しかも、ろう石とろう石以外のアルミナ原料の合量を９８重量％以下にすることが必要である。これは、ろう石が６０重量％を越えると溶融金属中に注入される金属マグネシウム、金属アルミニウムなどの金属でろう石中のＳｉＯ₂ が還元され、れんがの組織強度が損なわれ、耐食性の低下を招くためである。また、ろう石を使用する場合は、ろう石以外のアルミナ原料の下限の割合は、後述する炭化珪素質と炭素の割合との兼ね合いから、耐火骨材全体に占める割合で３８重量％にするのが好ましい。
【００１６】
炭化珪素質は炭素の酸化防止の効果をもつ。１重量％未満では耐酸化性が得られず、２０重量％を越えると酸化後のＳｉＯ₂ が増加して耐食性が低下する。
【００１７】
炭素はスラグ、溶銑、溶鋼の浸透防止および耐熱衝撃性を付与する効果を持つ。天然鱗状黒鉛、人造黒鉛、無煙炭、ピッチコークス、カーボンブラックなどが使用できる。割合は、１重量％未満では炭素の効果が得られず耐熱衝撃性が不十分となり、２０重量％を越えると耐摩耗性および耐酸化性が劣り好ましくない。
【００１８】
耐火骨材として、以上の他にも、例えばマグネシア、Ａｌ₂ Ｏ₃ ・ＭｇＯ系スピネルなど組み合わせることができるが、その添加量はＭｇＯ換算で１０重量％未満が好ましい。１０重量％を越えると膨張が大きくなりれんが組織が劣化し損耗が大きくなるためである。
【００１９】
耐火骨材以外に、炭素成分に対する酸化防止剤として、アルミニウム、シリコン、マグネシウムなどの金属あるいはその合金、ホウ珪酸ガラス、ホウ燐酸ガラスなどのガラス類などを添加することが可能である。その添加量は、耐火骨材１００重量％に対する外掛けで、１〜１０重量％が好ましい。１重量％未満では効果に乏しく、１０重量％を越えると金属が酸化したときに膨張により耐火物組織がゆるんだり、またガラスの場合では軟化による熱間強度および耐食性の低下を招く。
【００２０】
後は従来の不焼成炭素含有れんがの製造方法と特に変わりなく、以上の配合物に対してフェノール樹脂、ピッチなどのバインダーを外掛けで２〜１０重量％程度添加し、混練後、任意の形状に加圧成形する。成形後は、必要により１５０〜４００℃程度で加熱乾燥させる。
【００２１】
溶銑処理容器の内張りは、例えば、側壁、スラグライン、敷部、湯当りなどに区分されるが、本発明では、上記のようにして得られる不焼成炭素含有れんがを内張りの一部または全部に内張りする。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明の実施例およびその比較例について説明する．
表１に示す配合物のそれぞれを、混練した後、フリクションプレスにて２３０×１１４×６５ｍｍに加圧成形し、さらに２５０℃で２４時間乾燥し供試れんがとした。
【００２３】
これらのれんがを下記のＡ〜Ｃの各溶銑処理容器に内張りし、耐用性を損耗速度で求めた。なお、耐用性の試験結果のうち「−」は試験しなかったことを示す。
【００２４】
溶銑処理容器Ａは、１００ｔ溶銑鍋に内張りし、脱硫剤として金属マグネシウム３０重量％、石灰７０％をランスを介し、窒素ガスをキャリアーガスとして５０ｋｇ／ｍｉｎの速度で溶銑に吹き込み、溶銑の脱硫処理を行った。れんがの損耗速度は、この処理を１００バッチくり返した後、求めた。
【００２５】
溶銑処理容器Ｂは、１００ｔ溶銑鍋に内張りし、脱硫剤として金属マグネシウム１０重量％、石灰９０％をランスを介し、窒素ガスをキャリアーガスとして５０ｋｇ／ｍｉｎの速度で溶銑に吹き込み、溶銑の脱硫処理を行った。れんがの損耗速度は、この処理を１５０バッチくり返した後求めた。
【００２６】
なお、溶銑処理容器Ａ，Ｂでは、金属マグネシウムの吹き込みの前に金属マグネシウムの脱硫効率を高めるためにアルミニウム灰を適量吹き込んでいる。
【００２７】
溶銑処理容器Ｃは、１００ｔ溶銑鍋に内張りし、脱硫剤として石灰９０％、蛍石５％、カーボン５％をランスを介し、窒素ガスをキャリアーガスとして５０ｋｇ／ｍｉｎの速度で溶銑に吹き込み、溶銑の脱硫処理を行った。れんがの損耗速度は、この処理を２００バッチくり返した後求めた。
【００２８】
溶銑処理容器Ａ，Ｂのうち、符号▲１▼〜▲４▼の不焼成炭素含有れんがを使用したものは本発明実施例に相当する。符号▲７▼〜▲８▼のろう石質れんがに比べて耐用性に優れていることが確認される。比較例▲５▼〜▲６▼では耐用性の向上は認められない。
【００２９】
溶銑脱硫処理時に金属マグネシウムを吹き込まない溶銑処理容器Ｃにおいては、符号▲１▼〜▲４▼の不焼成炭素含有れんがにおいても十分な利点が得られない。この理由としては、損耗が化学溶損よりも酸化に起因した表面剥離が主体であるためによると考えられる。
【００３０】
【発明の効果】
以上の実施例の結果が示すように、本発明は処理剤と共に金属マグネシウムを溶銑中に注入して脱硫処理を行なう溶銑処理用容器において、内張りの耐用性が優れることで内張り材料費の低減はもとより、内張りの取替え工数の縮減などにより容器の稼働率が著しく向上する。
【００３１】
【表１】

Claims (2)

1. 金属マグネシウム１０重量％以上、残部が石灰、蛍石等からなる脱硫剤を溶銑中に注入し脱硫処理を行う処理容器において、
   耐火骨材としてアルミナ原料（ろう石原料を除く）６０〜９８重量％、炭化珪素１〜２０重量％、炭素１〜２０重量％を含む不焼成炭素含有れんがにより、
   内張りの一部又は全部を構成したことを特徴とする溶銑処理用容器。
2. 金属マグネシウム１０重量％以上、残部が石灰、蛍石等からなる脱硫剤を溶銑中に注入し脱硫処理を行う処理容器において、
   耐火骨材としてアルミナ原料６０〜９８重量％、炭化珪素１〜２０重量％、炭素１〜２０重量％を含み、
   かつ前記のアルミナ原料のうち、ろう石が耐火骨材の全体に対する割合で６０重量％以下である不焼成炭素含有れんがにより、
   内張りの一部又は全部を構成したことを特徴とする溶銑処理用容器。