JP3681673B2

JP3681673B2 - Unshaped refractory for blast furnace

Info

Publication number: JP3681673B2
Application number: JP2001334940A
Authority: JP
Inventors: 正和飯田; 信昭室井; 征二郎田中
Original assignee: Ｊｆｅ炉材株式会社
Priority date: 2001-10-31
Filing date: 2001-10-31
Publication date: 2005-08-10
Anticipated expiration: 2021-10-31
Also published as: JP2003137666A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、耐火物分野におけるもので、高炉樋の損耗速度が低減し、樋材原単位の削減、樋修理頻度の低減がはかれる高炉樋用不定形耐火物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高炉樋には、アルミナ−ＳｉＣ−Ｃ質の流し込み材やスタンプ材、吹付け材が使用されてきた。そして、これにスピネルを含有させることにより損耗速度の低減が図られてきた。一方、ごみ処理用熱分解ガス溶融システムに使用される耐火物として、ＮｉＯ−Al₂O₃ 系の耐火物が実用化
されつつある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、さらなるコストダウンや省力化のため、損耗速度の低減により樋の寿命を向上し、樋材原単位の削減、樋修理頻度の低減を図る必要がある。これに対して上記ＮｉＯ−Al₂O₃ 系の材料は、高炉樋の使用環境では耐食性が悪く、適用不可能であった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
発明者らは、ＮｉＯ粉末をＳｉＣ質原料とともに使用することで、高炉樋の条件下でも大きく耐食性が向上することを発見した。そして、これにスピネル質原料を配合することで、さらに大きく耐食性が向上することも見い出したもので、高炉樋の高熱状態下でのＣＯ雰囲気でＳｉＯ（ｇ）やＮｉ（ｇ）の蒸気となって気相で直接反応して
ＳｉＯ ₂ −ＮｉＯ系のガラス相を均一に分散させるとともにＣ（ｓ）の析出を促進させて材質を緻密化するために、高炉樋用のアルミナ質骨材やスピネル質骨材にＳｉＯガスを発生させるＳｉＣ質原料を１重量％以上とＮｉガスを発生させる０．５ｍｍ以下のＮｉＯ粉末を０．０１〜１０．０重量％含有することを特徴とする高炉樋用不定形耐火物を提供するにある。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明の高炉樋用不定形耐火物は、高炉樋の高熱状態下でのＣＯ雰囲気でＳｉＯ（ｇ）やＮｉ（ｇ）の蒸気となって気相で直接反応してＳｉＯ ₂ −ＮｉＯ系のガラス相を均一に分散させるとともにＣ（ｓ）の析出を促進させて材質を緻密化するために、高炉樋用のアルミナ質骨材やスピネル質骨材にＳｉＯガスを発生させるＳｉＣ質原料を１重量％以上とＮｉガスを発生させる０．５ｍｍ以下のＮｉＯ粉末を０．０１〜１０．０重量％含有することを特徴としている。
【０００６】
高炉樋用の不定形耐火物は、ＳｉＣとともに粒径が０．５ｍｍ以下のＮｉＯ粉末を０．０１〜１０重量％含有させることができる。ＳｉＣとしては、粉末または粗粒を１重量％以上とするのが好ましい。高炉樋には、Ｃを含有させているため、材質内部はＣＯ雰囲気であり、ＳｉＣやＮｉＯはＳｉＯ（ｇ）やＮｉ（ｇ）といった蒸気となる。
【０００７】
このＳｉＯ（ｇ）とＮｉ（ｇ）が気相で直接反応することで、材質内部にＳｉＯ₂ −ＮｉＯ系のガラスを均一に分散させる。このガラスは気相から生成するものなので、気孔を選択的に充填し、組織の緻密化が図られる。
【０００８】
さらに、ＳｉＣの蒸発、ＳｉＯ₂ とＣの析出が行われる。ＳｉＣは、まず下記の（１）式にしたがってＣＯ（ｇ）と反応し、ＳｉＯ（ｇ）となる。このＳｉＯ（ｇ）は材質の外に流出するが、（２）式の反応が続いて起こると、ＳｉＯ₂ とＣとして材質内部に留まる。
ＳｉＣ（ｓ）＋ＣＯ（ｇ）→ＳｉＯ（ｇ）＋２Ｃ（ｓ）・・・（１）
ＳｉＯ（ｇ）＋ＣＯ（ｇ）→ＳｉＯ₂ （ｓ）＋Ｃ（ｓ）・・（２）
【０００９】
ＳｉＣを１重量％以上、ＮｉＯを０．０１〜１０．０重量％含ませて十分にＳｉＯ₂ −ＮｉＯ系のガラスを生成させることで、（２）式の反応を進めることによりＣ（ｓ）の析出も促進される。このような気孔へのＣの析出によっても緻密化が促進される。材質が緻密化することによって、スラグの侵入を抑制し、スラグと反応する表面積が減少するので、耐食性の向上が図られる。
【００１０】
上記アルミナ質の粉末や粗粒は５重量％以上含ませるのが好ましく、さらにスピネル質の粉末や粗粒を併用することで大幅に耐食性を向上させることができる。このためスピネルの使用が望ましいが、原料コストが高くなるため、アルミナと併用して用いられるのが好ましい。
【００１１】
また、Ｃ質原料としては、１重量％以上含有させることができ、土状黒鉛、鱗片状黒鉛、カーボンブラックのような無機物やこれを２次処理したもの、またピッチやレジンといった有機物をＣ源としてもよい。
【００１２】
また、バインダーとしては、アルミナセメントが好適であるが、その他の特性を鑑みて、シリカゾルやアルミナゾルといった無機バインダーやレジンのような有機物であっても同様な耐食性向上効果が得られる。
【００１３】
その際、従来から使用されているように分散剤や硬化調整剤を添加することで、低水分で施工時の流動性を確保し、さらに施工に好適な硬化時間を調整することができる。また、乾燥時の爆裂を防止するための、アルミニウム粉末や有機繊維の添加をすることもできる。
【００１４】
以上は流し込み材の例であるが、公知の技術で粒度配合、粘土、バインダーを調整し、スタンプや、乾式または湿式の吹付けで施工できるようにすることもできる。
【００１５】
このようなＮｉＯ粉末の添加量であるが、０．０１重量％より少ないと、ＳｉＯ（ｇ）を固定するのに添加量が不十分で、目的とする組織向上効果が得られない。一方、１０重量％を超えて添加しても、それ以上の効果は得られない。ＮｉＯは比重が６．７と重いため、微粉末での添加量が多すぎると、粒度設計の体積バランスがくずれ、流し込みにおいても、スタンプにおいても、吹付けにおいても施工に支障をきたす。
【００１６】
粒径に関しては、反応性の高い微細なものが好適であるが、前述の施工性確保のために粗くしてもよい。しかし、十分な効果を得るためには０．５ｍｍ以下、好ましくは０．１ｍｍ以下の量が前述の０．０１重量％より多く含まれるように設計するのが好ましい。
【００１７】
本発明に係わるその他の成分としては、公知の設計技術を用いることができる。すなわち、骨材としてはアルミナ質、シリカ質の天然原料や人工原料、またマグネシアやカルシア、ドロマイトといった塩基性物質も配合可能である。さらに、粘土等の可塑性付与材、シリカヒュームも使用可能である。加えて、シリコンやアルミニウム等の金属粉末との併用も可能である。
【００１８】
【実施例】
本発明の実施例として、ＮｉＯ粉末添加の効果を例示して説明する。表１は、実施テストした高炉樋不定形耐火物の配合である。本実施例は、流し込み材を使用した。これらの配合４Ｋｇをそれぞれ万能混練機で３分間混練した。その後、所定形状の金型に流し込み成型した。常温で２４時間養生し、硬化を確認した後に脱型し、１１０℃の乾燥機中で２４ｈ乾燥した。その後、コークスブリーズを充填した炭化珪素質のサガーに入れ、電気炉を用い、５００℃で加熱し、ピッチの揮発分を除去した。その後、高周波炉を用い、内張法にて耐食性を比較した。その結果を図１に示している。
【００１９】
表１本発明の実施例と比較例の配合表
【表１】

【００２０】
表１のようにＮｉＯ粉末を多量に添加した比較例ｋ、ｌは流動性が不良で実用的でなく、また図１のようにＮｉＯ粉末を含まない比較例ｍのアルミナ質と比較例ｎのスピネル質のものに比べて、ＮｉＯ粉末を０．０１〜１０重量％を添加した本発明のアルミナ質、スピネル質の実施例ａ〜ｊのものはそれぞれ溶損比が低減し、ＮｉＯを添加することでアルミナ骨材においても、スピネル骨材においても、０．０１〜１０重量％、好ましくは０．１〜１０重量％の添加で耐食性が向上する効果が認められた。
【００２１】
さらに、図１のようにスピネル材質の方が耐食性が良好であることがわかる。このため、原料コスト等を考え、スピネルとアルミナを適当な比で同時に使用することが実用的であり、アルミナ質骨材とスピネル質骨材を９０〜１０対１０〜９０の比率で配合するのが好ましい。
【００２２】
【発明の効果】
以上のように本発明にあっては、高炉樋用のアルミナ質骨材やスピネル質骨材に
ＳｉＯガスを発生させるＳｉＣ質原料を１重量％以上とＮｉガスを発生させる０．５ｍｍ以下のＮｉＯ粉末を０．０１〜１０．０重量％含有することによって高炉樋は、高熱状態下で材質内部はＣＯ雰囲気であり、ＳｉＣやＮｉＯはＳｉＯ（ｇ）やＮｉ（ｇ）といった蒸気となり、このＳｉＯ（ｇ）とＮｉ（ｇ）が気相で直接反応することで材質内部にＳｉＯ ₂ −ＮｉＯ系のガラスを均一に分散させる。このガラスは気相から生成するものなので、気孔を選択的に充填し、組織の緻密化が図られる。同時にＣの析出が行われるため、緻密化に寄与する。このように材質が緻密化することによって、スラグの侵入を抑制し、スラグと反応する表面積が減少するので、耐食性の向上が図られる。そのため、高炉樋の損耗速度の低減が図られ、樋の寿命が向上し、耐火物原単位の削減が図られ、樋修理頻度の低減による省力化が図られる。
【００２３】
また、上記アルミナ質の粉末や粗粒は５重量％以上含ませるのが好ましく、さらに
スピネル質の粉末や粗粒を併用することで大幅に耐食性を向上させることができる。このためスピネルの使用が望ましいが、原料コストが高くなるため、アルミナと併用して用いられるのが好ましい。またさらに、アルミナ質原料とスピネル質原料を９０〜１０対１０〜９０の比率のように併用するのが、原料コスト等の低減がはかれて経済的に耐食性の向上がはかれて好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例と比較例のＮｉＯ粉末添加量と溶損比の比較図。[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention is in the field of refractories, and relates to an irregular refractory for a blast furnace slag that reduces the wear rate of the blast furnace slag, reduces the basic unit of slag, and reduces the frequency of repair of slag.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an alumina-SiC-C casting material, a stamp material, and a spray material have been used for a blast furnace. Further, the wear rate has been reduced by adding spinel thereto. On the other hand, NiO—Al ₂ O ₃ refractories are being put into practical use as refractories used in pyrolysis gas melting systems for waste treatment.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, for further cost reduction and labor saving, it is necessary to improve the life of the kite by reducing the wear rate, reduce the basic unit of the kite, and reduce the frequency of kite repair. On the other hand, the NiO—Al ₂ O ₃ based material has poor corrosion resistance in the environment where the blast furnace is used, and is not applicable.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The inventors have found that the use of NiO powder together with the SiC raw material greatly improves the corrosion resistance even under conditions of blast furnace. And it was also found that by adding a spinel raw material to this, the corrosion resistance was further improved, and it became a vapor of SiO (g) or Ni (g) in a CO atmosphere under the high heat condition of the blast furnace. React directly in the gas phase
SiO ₂ -SiC that generates SiO gas in alumina aggregates and spinel aggregates for blast furnace iron in order to uniformly disperse the NiO-based glass phase and to promote the precipitation of C (s), thereby densifying the material. The present invention provides an amorphous refractory for a blast furnace fired containing 0.01 to 10.0% by weight of a NiO powder of 0.5 mm or less for generating Ni gas and 1% by weight or more of a raw material .
[0005]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Blast furnace trough for monolithic refractories of the present invention, SiO ₂ reacts directly in the gas phase in a vapor of SiO (g) and Ni (g) in a CO atmosphere under high heat conditions of the blast furnace trough -SiC that generates SiO gas in alumina aggregates and spinel aggregates for blast furnace iron in order to uniformly disperse the NiO-based glass phase and to promote the precipitation of C (s), thereby densifying the material. It is characterized by containing 0.01 to 10.0% by weight of NiO powder of 0.5 mm or less for generating Ni gas and 1% by weight or more of raw material .
[0006]
The amorphous refractory for the blast furnace can contain 0.01 to 10% by weight of NiO powder having a particle size of 0.5 mm or less together with SiC. As SiC, it is preferable that a powder or a coarse grain shall be 1 weight% or more. Since the blast furnace iron contains C, the inside of the material has a CO atmosphere, and SiC and NiO become steam such as SiO (g) and Ni (g).
[0007]
This SiO (g) and Ni (g) react directly in the gas phase, so that SiO ₂ —NiO glass is uniformly dispersed inside the material. Since this glass is produced from the gas phase, the pores are selectively filled and the structure is densified.
[0008]
Further, SiC is evaporated and SiO ₂ and C are deposited. SiC first reacts with CO (g) according to the following formula (1) to become SiO (g). This SiO (g) flows out of the material, but if the reaction of the formula (2) occurs subsequently, it remains inside the material as SiO ₂ and C.
SiC (s) + CO (g) → SiO (g) + 2C (s) (1)
SiO (g) + CO (g) → SiO ₂ (s) + C (s) (2)
[0009]
By making the SiO ₂ —NiO glass sufficiently containing 1 wt% or more of SiC and 0.01 to 10.0 wt% of NiO, C (s) Is also promoted. Densification is also promoted by such precipitation of C into the pores. The densification of the material suppresses the intrusion of slag and reduces the surface area that reacts with the slag, thereby improving the corrosion resistance.
[0010]
The alumina powder and coarse particles are preferably contained in an amount of 5% by weight or more, and the corrosion resistance can be greatly improved by using the spinel powder and coarse particles in combination. For this reason, it is desirable to use spinel, but since the raw material cost increases, it is preferable to use it together with alumina.
[0011]
Further, as the C-type raw material, it can be contained in an amount of 1% by weight or more, and inorganic materials such as earth graphite, flaky graphite, carbon black and the like, and organic materials such as pitch and resin are used as the C source. It is good.
[0012]
As the binder, alumina cement is preferable. However, in view of other characteristics, the same corrosion resistance improvement effect can be obtained even with an inorganic binder such as silica sol or alumina sol or an organic material such as resin.
[0013]
At that time, by adding a dispersing agent or a curing regulator as conventionally used, it is possible to secure fluidity at the time of construction with low moisture and further to adjust a curing time suitable for construction. In addition, aluminum powder or organic fiber can be added to prevent explosion during drying.
[0014]
The above is an example of a casting material. However, it is possible to adjust the particle size blending, clay and binder by a known technique so that it can be constructed by stamping or dry or wet spraying.
[0015]
Although the amount of NiO powder added is less than 0.01% by weight, the amount added is insufficient to fix SiO (g), and the intended effect of improving the structure cannot be obtained. On the other hand, even if added over 10% by weight, no further effect can be obtained. Since NiO has a heavy specific gravity of 6.7, if the amount of fine powder added is too large, the volume balance of the particle size design will be lost, and the construction will be hindered in casting, stamping and spraying.
[0016]
As for the particle size, a fine one having high reactivity is suitable, but it may be coarsened to ensure the above-mentioned workability. However, in order to obtain a sufficient effect, it is preferable to design so that the amount of 0.5 mm or less, preferably 0.1 mm or less, is included more than 0.01% by weight.
[0017]
As other components according to the present invention, known design techniques can be used. That is, as the aggregate, alumina or siliceous natural raw materials or artificial raw materials, and basic substances such as magnesia, calcia and dolomite can be blended. Furthermore, plasticizers such as clay and silica fume can be used. In addition, it can be used in combination with metal powders such as silicon and aluminum.
[0018]
【Example】
As an example of the present invention, the effect of adding NiO powder will be described as an example. Table 1 shows the composition of the blast furnace fired amorphous refractories tested. In this example, a casting material was used. 4 kg of these blends were each kneaded for 3 minutes with a universal kneader. Thereafter, it was cast into a predetermined shape mold. It was cured at room temperature for 24 hours, demolded after confirming curing, and dried in a dryer at 110 ° C. for 24 hours. Then, it put into the silicon carbide-like sagar filled with coke breeze, and heated at 500 degreeC using the electric furnace, and the volatile matter of the pitch was removed. Thereafter, the corrosion resistance was compared by a lining method using a high frequency furnace. The result is shown in FIG.
[0019]
Table 1 Formulation Table of Examples and Comparative Examples of the Present Invention [Table 1]

[0020]
Comparative examples k and l in which a large amount of NiO powder was added as shown in Table 1 were impractical because of poor fluidity, and the alumina material of Comparative Example m that does not contain NiO powder and Comparative Example n as shown in FIG. Compared to the spinel material, the alumina material of the present invention to which NiO powder is added in an amount of 0.01 to 10% by weight, and the spinel materials of Examples a to j have a reduced erosion ratio, and NiO is added. Thus, in both alumina aggregate and spinel aggregate, the effect of improving the corrosion resistance was confirmed by the addition of 0.01 to 10% by weight, preferably 0.1 to 10% by weight.
[0021]
Furthermore, it can be seen that the spinel material has better corrosion resistance as shown in FIG. For this reason, considering the raw material costs, it is practical to use spinel and alumina at an appropriate ratio at the same time, and the alumina aggregate and the spinel aggregate are blended at a ratio of 90 to 10 to 10 to 90. Is preferred.
[0022]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, the alumina aggregate and the spinel aggregate for the blast furnace are used.
By containing 0.01 to 10.0 wt% of NiO powder of 0.5 mm or less that generates 1 wt% or more of SiC material that generates SiO gas and 0.5 wt% or less that generates Ni gas, Is a CO atmosphere, and SiC or NiO becomes a vapor such as SiO (g) or Ni (g), and this SiO (g) and Ni (g) react directly in the gas phase, so that SiO ₂ is contained inside the material. -Disperse NiO-based glass uniformly. Since this glass is produced from the gas phase, the pores are selectively filled and the structure is densified. At the same time, C is deposited, which contributes to densification. By densifying the material in this manner, the penetration of slag is suppressed and the surface area that reacts with the slag is reduced, so that the corrosion resistance is improved. Therefore, the wear rate of the blast furnace slag is reduced, the life of the slag is improved, the refractory unit consumption is reduced, and labor saving is achieved by reducing the frequency of slag repair.
[0023]
The alumina powder and coarse particles are preferably included in an amount of 5% by weight or more.
Corrosion resistance can be significantly improved by using spinel powder and coarse particles in combination. For this reason, it is desirable to use spinel, but since the raw material cost increases, it is preferable to use it together with alumina. Furthermore, it is preferable to use the alumina raw material and the spinel raw material in a ratio of 90 to 10 to 10 to 90 because the cost of the raw material is reduced and the corrosion resistance is improved economically.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a comparison diagram of the amount of NiO powder added and the erosion ratio in Examples and Comparative Examples of the present invention.

Claims

In a CO atmosphere under high heat conditions of the blast furnace trough becomes steam SiO (g) and Ni (g) react directly in a gas phase SiO ₂ -SiC that generates SiO gas in alumina aggregates and spinel aggregates for blast furnace iron in order to uniformly disperse the NiO-based glass phase and promote the precipitation of C (s) to make the material dense. An amorphous refractory for a blast furnace containing 1 to 10% by weight of a raw material and 0.01 to 10.0% by weight of NiO powder of 0.5 mm or less for generating Ni gas .

The amorphous refractory for a blast furnace firewood according to claim 1, containing 5% by weight or more of alumina powder or coarse particles as a main component.

The amorphous refractory for blast furnaces according to claim 1, which contains 5% by weight or more of spinel powder or coarse particles as a main component.

The refractory material for blast furnace firewood according to any one of claims 1 to 3, comprising an alumina raw material and a spinel raw material in a ratio of 90 to 10 to 10 to 90.