JP3977900B2 - 高炉出銑口閉塞用マッド材 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、マッドガンにより高炉出銑口に充填し、これを閉塞する高炉出銑口閉塞用マッド材に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、高炉出銑口閉塞用マッド材(以下「マッド材」という。)は、一般的に以下のような性状が要求される。
イ)充填性:マッドガンの能力内で容易に充填が完了できること。
【0003】
ロ)開孔性:所定時間で溶銑、溶滓が排出できる深度まで容易に所定径で掘削できること。
【0004】
ハ)耐用性:スラグ(滓)を早期より排出しながら、長時間出銑,出滓が可能なこと。
そして、近年、特に高炉の大型化及び超高圧操業化に伴い、その生産能力が増大し、1タップ当たりの出銑量の増加及び出銑速度の向上は著しく、このためマッド材ヘの負荷が極めて高くなり、マッド材には、より良い品質が要求されるようになってきた。
【0005】
このようなマッド材としては、例えば、特公昭50−39091号公報に記載されているようにロー石、アルミナ等の酸化物、炭化珪素、窒化珪素等の非酸化物、それにカーボン等を骨材とし、これに粘土、ピッチ等を添加し、さらにタール、レジン等の有機化合物をバインダーとしたものが通常使用されている。
【0006】
また、特公昭60−9984号公報のように1μm以下の超微粉原料を使用し、液状タールの減量を図った例も報告されているが、粒度構成についての知見は少ない。さらに、特公昭56−392号公報のように開孔性を付与するためにコークスを多量(15〜30%)に添加し、焼結性を劣らせ、これに伴い液状タールをより多く必要とするものが知られている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来のマッド材にあっては、作業性(開孔性)を改善するためにコークスを多量に使用しており、強度の大幅な低下により溶銑,溶滓による摩耗が大きくなる問題があった。粒度構成においては1mm以上が15〜20重量%、0.074mm以上が45〜55重量%とするのが一般的であり、これでは粒径の大きい骨材部の使用量が多くなり、マッドガンによる充填時に抵抗が大きくなる。さらには、コークスの多量使用、あるいは粒径の大きい骨材部が多いことは、液状タールの大量使用につながり、組織の緻密化が図れず、強度の低下、耐食性劣化をもたらすことになり、結果として、1回当たりの通銑時間が短く、通銑回数が増加する原因のひとつとなっていて厳しい炉前作業を強いられていた。
【0008】
本発明の目的は、上記課題に鑑み、溶銑,溶滓に対する摩耗強度を向上させ、且つ容積安定性及び組織の緻密化を図ることで、強度および耐食性の向上が期待でき、かつ開孔性を良くして、炉前作業の軽減が図れるマッド材を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく、本発明に係るマッド材は、仮焼アルミナを含むアルミナ質原料30〜50重量%、シリカ質原料2〜5重量%、炭化珪素15〜25重量%、炭素質原料5〜10重量%、窒化物15〜30重量%、及び金属粉末5〜15重量%よりなり、かつ1mmを超えるものが5重量%以下、0.075mm未満のもの(但し、2μm以下の仮焼アルミナを除く。)が60〜70重量%、2μm以下の仮焼アルミナが5〜15重量%、残部が1〜0.075mmのもので構成された粒度構成を有する耐火骨材100重量%に対し、結合材の液状タールを外掛けで10〜17重量%添加し、混練したものである。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明において、耐火骨材およびその粒度配分を定めたのは、マッド材の強度とその作業性について検討した結果、骨材の選定は重要であるが、それに加えて構成する粒度範囲の組合せが、耐食性並びに強度を向上させ、長時間の出銑を可能にすることができるとの知見を得たためである。
【0012】
アルミナ質原料としては、耐食性、耐火性向上のためにAl2O3含有量が80重量%以上のボーキサイト、バン土頁岩、あるいはAl2O3含有量95重量%以上の電融アルミナ、焼結アルミナ、仮焼アルミナ等を使用し、30〜50重量%が好ましい。30重量%未満であると十分な耐火性が得られず、50重量%を超えると焼結性が遅く強度劣化を伴う。
【0013】
シリカ質原料は、充填時の作業性に必要な滑り性を付与する目的で使用するものであり、SiO2含有量が50重量%以上有れば良く、シリカフラワー、粘土、ロー石等を2〜5重量%使用することができる。2重量%未満であるとマッド材を充填する際の滑り性が低下し、5重量%を超えると耐食性が劣化する。
【0014】
炭化珪素の使用は耐滓性の向上に有効であるが、使用量は15〜25重量%とするのがよい。15重量%未満であると十分な効果が得られず、25重量%を越えると炉内中のCOガスとの反応によりSiO2に酸化され効果が薄いものとなる。
【0015】
炭素質原料は、スラグ浸透防止のため用いるもので、C含有量が80重量%以上の、石油コークス、石炭コークス、無煙炭等の一種又は二種以上を、カーボン(C)源として5〜10重量%使用するのがよい。10重量%を超えると液状タールを多く必要とし強度が低下する。5重量%未満であると耐滓性が低下する。
【0016】
窒化物としては、窒化珪素、窒化珪素鉄等を使用し、15〜30重量%が好ましい。15重量%以下であると耐滓性、強度向上が発揮されず、30重量%を超えると強度発現材としての機能を果たさない。これは、結合材として添加している液状タールに起因するCボンドとの反応が30重量%を超えると進行しないためである。
【0017】
金属粉末は5〜15重量%使用する。金属源としては、アルミニウム、シリコン、フェロシリコン、Al−Si合金、MgB2等が適用可能である。5重量%未満であると強度が十分に発現されない。金属の使用は、例えばシリコンの場合組織内に存在する気孔中の酸素源,窒素源と反応し、Si−O−N系のウィスカーを生成し、気孔を分散,閉塞するものである。これにより、気孔量を減少せしめ、組織の緻密化が図れ、耐食性を向上させる効果がある。しかしながら、その添加量は15重量%を越えると強度低下、気孔率の上昇を伴う。これは、金属が焼成時の酸素源及び窒素源と反応し、過剰膨脹するためである。高炉出銑口奥でのこのような異常膨脹は、造壁部を破壊し溶銑、溶滓の差し込みを誘発し、開孔性、出銑時間に大きく影響を与える。その他記載の金属においても15重量%を越えると過剰膨張するため好ましくない。
【0018】
液状タールは、充填作業性を得るためのもので、液状タールは、石炭系を使用し、耐火骨材100重量%に対して10〜17重量%を外掛け添加する。10重量%より少ないと良好な作業性が確保できない。即ち、マッド材をマッドガンから出銑孔へ充填することができない。また、17重量%を越えると揮発分が多くなり組織劣化により強度並びに耐食性が低下する。
【0019】
本発明の耐火骨材の粒度構成については、1mmを越えるものが5重量%以下とした。1mmを越えるものは孔深度確保、すなわち、出銑孔の適度な直進性付与のために使用するものであるが、5重量%より多いとマッド材を充填する際の抵抗が大きくなり、液状タールを多く必要とする。
【0020】
0.075mm未満の割合は60〜70重量%とすることが好ましい。60重量%より少ないとマッド材に十分な可塑性が得られず、炉内での造壁性が形成されず孔切れ等の作業トラブルを生じる。70重量%を越えると比表面積の増大から液状タールを多く必要とする。
【0021】
2μm以下の仮焼アルミナは5〜15重量%とする事により液状タールの減量も図れる。添加量が5重量%より少ないと液状タールの減量が十分でなく組織の緻密化が図れない。又、15重量%を越えると過度の粘性の上昇により十分な減量効果が得られなくなる。
【0022】
その他に、1〜0.075mmの耐火骨材使用される。これは前記した1mmを越える耐火骨材の5重量%以下の使用と合わせて、25〜35重量%の範囲で調整される。この粒度域は孔深度確保のためには必要なものではあるが、多すぎると可塑性が低下し、孔切れ等の作業トラブルを生じ、あまり少ないと適度な孔深度が形成できない。
【0023】
【実施例】
表1に比較例及び本発明品の実施例のマッド材について示す。
【0024】
なお、各試験の試料は、混練後のマッド材を25×25×150mmの形状にアムスラー成形したものを使用した。
【0025】
線変化率は、1450℃で3時間還元焼成し、冷却後の残存膨張収縮率として示した。
【0026】
熱間曲げ強さは、1450℃で1時間N2雰囲気下で保持した状態での強度を測定した。
【0027】
スラグ溶損指数は、溶銑およびスラグを溶解した1550℃の高周波炉中に成形後の試料を1時間×5回浸漬し、スラグ/メタル界面の溶損量を測定したものであり、従来例の比較例1を100とした場合の指数で示した。
【0028】
出銑時間は実炉で使用した場合の、出銑開始から閉塞までによって得られた数値である。
【0029】
孔切れ率は、実炉で使用した各々のマッド材の開孔回数を基準として算出した。
【0030】
粒度構成については、1mm、<0.075mm>、1〜0.075mmと、2μm以下の仮焼アルミナに区分けした。
【0031】
表1には実施例1〜4、と比較例1(従来例)を示した。
【0032】
【表1】
本発明品は容積安定性、耐食性が良好な上、強度向上が図られている。
【0033】
比較例1においては、骨材部の添加量が多く、マッドガン充填時に抵抗となるため、多くの液状タールを必要とし、耐食性劣化、強度が低下している。
【0034】
実施例4の本発明品を5000m3級の大型高炉に使用したところ、出銑回数は、耐食性及び強度の大幅な向上のために、従来の1日当たり12〜13回が6〜8回と減少し、炉前作業の軽減に大きく貢献できた。
【0035】
なお、表1の各例において、アルミナ質原料として実施例1はボーキサイト、その他の例は電融アルミナを、シリカ質原料としては粘土、炭素質原料として石炭コークスを使用したが、本実施例の原料に限らず、実施の形態に記載した原料、材料の使用においても同様の効果が得られることはいうまでもない。
【0036】
【発明の効果】
以上述べた様に、本発明に係る高炉出銑口閉塞マッド材によれば、高強度、緻密化組織を形成でき、溶銑滓の摩耗による孔径拡大を抑え、耐食性に優れた効果を発揮する。さらに、出銑回数の低減と開孔性の向上による炉前作業の軽減にも大いに貢献する。
Claims (1)
- 仮焼アルミナを含むアルミナ質原料30〜50重量%、シリカ質原料2〜5重量%、炭化珪素15〜25重量%、炭素質原料5〜10重量%、窒化物15〜30重量%、及び金属粉末5〜15重量%よりなり、かつ1mmを超えるものが5重量%以下、0.075mm未満のもの(但し、2μm以下の仮焼アルミナを除く。)が60〜70重量%、2μm以下の仮焼アルミナが5〜15重量%、残部が1〜0.075mmのもので構成された粒度構成を有する耐火骨材100重量%に対し、結合材の液状タールを外掛けで10〜17重量%添加した高炉出銑口閉塞用マッド材。
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