JP4572521B2 - Castable refractories, manufacturing method thereof and lance pipe - Google Patents
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Description
本発明は、キャスタブル耐火物及びその製造法並びにランスパイプに関するものであり、例えば、製鋼用鋳造容器のタンディッシュや取鍋等の内張り、 ブロック製品において提供されるタンディッシュ堰、 マスブロック、電炉蓋並びに溶銑、 溶鋼の精錬処理に使用されるKRインペラ、ランスパイプ、シュノーケル用等に好適に使用することができるキャスタブル耐火物及びその製造法並びにそのキャスタブル耐火物を用いてなるランスパイプに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a castable refractory, a manufacturing method thereof, and a lance pipe . For example, a tundish weir provided in a block product, a tundish weir, a mass block, an electric furnace lid, etc. Further, the present invention relates to a castable refractory that can be suitably used for hot metal, KR impellers, lance pipes, snorkels and the like used for refining treatment of molten steel, a manufacturing method thereof, and a lance pipe using the castable refractories .
キャスタブル耐火物は、微粒アルミナやシリカ微粉分散剤の添加に伴うアルミナセメント及び添加水分量の減少によって、 焼成処理した定形耐火物と略同等の高強度かつ緻密な組織を得ることができ、耐熱性や耐食性が著しく向上している。このため、 キャスタブル耐火物は、製鉄・製鋼工程において溶湯が直接アタックする部位にも用いられるようになってきた。 Castable refractories can obtain a high-strength and dense structure that is almost the same as calcined shaped refractories by reducing the amount of alumina cement and added water with the addition of fine alumina and silica fine powder dispersants. And corrosion resistance is remarkably improved. For this reason, castable refractories have come to be used also in the part where the molten metal directly attacks in the iron and steel making process.
また、 カーボンをさらに添加したキャスタブル耐火物 (以下、「カーボン含有キャスタブル耐火物」という) は、 その優れた耐食性から、キャスタブル耐火物の適用範囲をさらに拡大し、 LFや取鍋のスラグライン部への採用や溶鋼精錬処理用のトップランスにと、 従来には到底考えられなかった部位に対しても用いられるようになってきた。 In addition, castable refractories to which carbon is further added (hereinafter referred to as “carbon-containing castable refractories”) have further expanded the applicable range of castable refractories due to their excellent corrosion resistance, and to the slag line section of LF and ladle It has come to be used for parts that have never been considered before, such as top lances for the adoption of steel and molten steel refining treatment.
しかし、 このカーボン含有キャスタブル耐火物を、 さらに過酷な部位へ用いるとともに常用化を目指そうとすると、以下に列記する問題(1) 〜(4) があった。
(1) 緻密な組織形成のための超微粒原料の添加やシリカ微粉分散剤による低水分化により、 キャスタブル耐火物の優れた特徴である耐熱衝撃性が低下する。 この原因は、 低水分化を図るために添加される粒径５μm 以下のアルミナやシリカの超微粉原料が加熱により磁器化及びガラス化するためである。
However, when this carbon-containing castable refractory was used for more severe parts and intended for regular use, there were problems (1) to (4) listed below.
(1) Thermal shock resistance, which is an excellent feature of castable refractories, decreases due to the addition of ultrafine raw materials for the formation of a dense structure and the reduction of water content by a silica fine powder dispersant. This is because the ultrafine powder material of alumina or silica having a particle diameter of 5 μm or less added to reduce moisture is made porcelain and vitrified by heating.
(2) 超微粉原料と結合材であるアルミナセメント中のCaO とが反応して低融点物質を生成し、 耐食性を著しく低下させる。
(3) カーボン含有キャスタブル耐火物は、 流動性が極端に低下するために天然黒鉛を添加することはできず、 人工のピッチ粉末やカーボンブラックを添加しなければならず、同時に多量の酸化防止材を添加する必要がある。 このため、超微粉のSiＣ原料や金属Al、金属Si並びにB4Ｃ等の高価な原料を添加せざるを得ず、コストを上昇させる。
(2) The ultrafine powder raw material reacts with CaO in the alumina cement, which is a binder, to produce a low-melting-point material, which significantly reduces corrosion resistance.
(3) Carbon-containing castable refractories cannot be added with natural graphite due to extremely low fluidity, and artificial pitch powder and carbon black must be added. Need to be added. For this reason, expensive raw materials such as ultrafine SiC raw material, metal Al, metal Si, and B 4 C must be added, which increases the cost.
(4) 地球環境的な観点から、各種の廃材のリサイクル化は現在あらゆる分野で最も真剣に検討されているテーマであり、 メーカやユーザーサイドが責任を持って取組まなければならない問題としてクローズアップされている、現在まで廃棄する一方であった使用後の耐火物の有効利用を、果たすことができない。 (4) From the viewpoint of the global environment, recycling of various types of waste materials is the theme that is most seriously considered in all fields, and has been highlighted as a problem that manufacturers and users must take responsibility for. The effective use of the refractory after use, which had been discarded up to now, cannot be achieved.
そこで、これらの問題を解決するために、特許文献１には粒径５〜10mmの粗粒と、粒径0.25〜２mmの細粒とからなるカーボン含有廃材原料骨材を30〜70wt％配合するとともに酸化抑制剤を0.1 〜0.5 wt％配合したカーボン含有キャスタブル耐火物が開示されている。
Therefore, in order to solve these problems,
また、特許文献２には、粒径10〜５mm、５〜２mm、２〜0.25mmにそれぞれ粉砕された３種の粒度の廃材耐火物の１種又は２種を混合した廃材耐火物であるアルミナ−カーボン炭質耐火物の粉砕体を骨材として、そして平均分子量が5000以上で自硬化性を有する微粒子フェノール樹脂を結合材として配合してなるカーボン含有キャスタブル耐火物が開示されている。
Further,
特許文献１又は２により開示されたカーボン含有キャスタブル耐火物により、廃材のリサイクル化が推進される。
なお、特許文献３には、強度、断熱性及び耐食性の維持を目的として、中空状のアルミナ骨材を20wt％以上60wt％以下添加したカーボン含有キャスタブル耐火物が開示され、特許文献４には、断熱硬化を目的として、中空状のアルミナ粒を15wt％以上70wt％以下添加したカーボンを含有しないキャスタブル耐火物が開示され、さらに、 特許文献５には、施工時の流動抵抗を減少させることを目的として、中空状の粒子を10wt％以上35wt％以下添加されたカーボンを含有しないキャスタブル耐火物が開示されている。
The carbon-containing castable refractory disclosed in
しかしながら、本発明者らはキャスタブル耐火物のよりいっそうの性能向上を図るためにさらに検討を重ねた結果、特許文献１又は２により開示されたカーボン含有キャスタブル耐火物を、微粒アルミナやシリカ微粉分散剤を添加された現行のキャスタブル耐火物と比較すると、亀裂の発生や剥離を生じて廃却されることが多く、 現行品に勝る耐用性、とりわけ耐熱衝撃性を有するとはいい難いことがわかった。
However, as a result of further studies to further improve the performance of the castable refractory, the present inventors have determined that the carbon-containing castable refractory disclosed in
また、 例えばランスパイプやタンディッシュ長手壁等のキャスタブル耐火物からなる長大構造物では、加熱使用時の熱膨張によって剪断応力、圧縮応力ならびに引張応力を受けて亀裂や迫出し割れを発生して損傷し、耐用性が低下する。特に、芯金とキャスタブル耐火物との複合材であるランスパイプでは、操業後に熱膨張率の大きい芯金の膨張によりキャスタブル耐火物に縦割れを誘発し、 湯差しによるバーストの発生により十分な寿命が得られなかった。 In addition, long structures made of castable refractories such as lance pipes and tundish long walls, for example, are subject to damage caused by thermal expansion during heating due to shear stress, compressive stress, and tensile stress, resulting in cracks and extrusion cracks. However, the durability is reduced. In particular, in a lance pipe that is a composite material of a core metal and a castable refractory, vertical cracks are induced in the castable refractory due to the expansion of the core metal having a high coefficient of thermal expansion after operation, and a sufficient life is achieved due to the occurrence of burst due to a hot water bottle. Was not obtained.
本発明は、製鋼用鋳造容器のタンディッシュや取鍋の内張り、ブロック製品において提供されるタンディッシュ堰、マスブロック、電炉蓋並びに溶銑、溶鋼の精錬処理に使用されるＫＲインペラ、ランスパイプ、シュノーケルに使用するアルミナ微粉とシリカ微粉を添加されたカーボン含有キャスタブル耐火物であって、骨材原料として30〜70wt％配合された、鉄鋼連続鋳造設備に用いられたAl2O3-Ｃ質耐火物の30mm以下０mm超の粒径の粉砕物と、１〜10wt％配合された、Al2O3 成分が90wt％以上であるとともに粒径が５mm以下０mm超である中空状のアルミナとを含有してなることを特徴するアルミナ微粉とシリカ微粉を添加されたカーボン含有キャスタブル耐火物である。
別の観点からは、本発明は、上記のキャスタブル耐火物と芯金との複合材であることを特徴とする、溶銑又は溶鋼の精錬処理に使用されるランスパイプである。
The present invention relates to a tundish of a casting vessel for steel making, a lining of a ladle, a tundish weir provided in a block product, a mass block, an electric furnace lid, hot metal, a KR impeller used for refining a molten steel, a lance pipe, a snorkel Al 2 O 3 -C quality refractory used in steel continuous casting equipment, which is a carbon-containing castable refractory to which alumina fine powder and silica fine powder are added, and is blended in an amount of 30 to 70 wt% as an aggregate raw material Of 30 mm or less and a particle size of more than 0 mm and hollow alumina containing 1 to 10 wt% of Al 2 O 3 component of 90 wt% or more and a particle size of 5 mm or less and more than 0 mm. It is a carbon-containing castable refractory to which alumina fine powder and silica fine powder are added .
From another viewpoint, the present invention is a lance pipe used for refining hot metal or molten steel, which is a composite material of the castable refractory and the metal core.
さらに別の観点からは、本発明は、製鋼用鋳造容器のタンディッシュや取鍋の内張り、ブロック製品において提供されるタンディッシュ堰、マスブロック、電炉蓋並びに溶銑、溶鋼の精錬処理に使用されるＫＲインペラ、ランスパイプ、シュノーケルに使用するアルミナ微粉とシリカ微粉を添加されたカーボン含有キャスタブル耐火物であって、鉄鋼連続鋳造設備に用いられたAl2O3-Ｃ質耐火物を30mm以下０mm超の粒径の粉砕物に粉砕し、この粉砕物を骨材原料として30〜70wt％配合するとともに、Al2O3 成分が90wt％以上であるとともに粒径が５mm以下０mm超である中空状のアルミナを１〜10wt％配合することを特徴するアルミナ微粉とシリカ微粉を添加されたカーボン含有キャスタブル耐火物の製造法である。 From another point of view, the present invention is used for refining of tundish weirs, mass blocks, electric furnace lids, hot metal, and molten steel provided in tundish and ladle linings of casting containers for steel making, block products. Carbon-containing castable refractory to which alumina fine powder and silica fine powder used for KR impellers, lance pipes and snorkels are added . Al 2 O 3 -C quality refractory used in steel continuous casting equipment is less than 30mm and more than 0mm The pulverized product is pulverized into a pulverized product with a particle size of 30 to 70 wt% as an aggregate raw material, and the Al 2 O 3 component is 90 wt% or more and the particle size is 5 mm or less and greater than 0 mm. It is a method for producing a carbon-containing castable refractory to which alumina fine powder and silica fine powder are added , characterized by blending 1 to 10 wt% of alumina .
本発明にかかるキャスタブル耐火物により、低融点物質の生成に起因した耐食性の低下及び製造コスト上昇をともに防止できるとともに廃材のリサイクル化を推進できることはもとより、キャスタブル耐火物の優れた特徴である耐熱衝撃性をさらに高めることができ、これにより、キャスタブル耐火物のさらなる性能向上を図ることができる。 The castable refractory according to the present invention can prevent both a decrease in corrosion resistance and an increase in manufacturing cost due to the generation of a low melting point material, and can promote the recycling of waste materials, as well as the thermal shock that is an excellent feature of castable refractories. Thus, the performance of the castable refractory can be further improved.
以下、本発明にかかるキャスタブル耐火物及びその製造法の最良の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
本実施の形態は、骨材原料として鉄鋼連続鋳造設備用として使用されたAl2O3-Ｃ質耐火物の廃材を骨材原料として多量に用いることにより、廃材の有効活用を促進してカーボン含有キャスタブル耐火物を製造するものであって、低コストであって、かつ従来のカーボン含有キャスタブル耐火物が有する耐熱性や耐食性さらには耐熱衝撃性を上回る優れた特性を有するキャスタブル耐火物及びその製造法に関するものである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the best embodiment of a castable refractory according to the present invention and a manufacturing method thereof will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
This embodiment promotes effective utilization of waste materials by using a large amount of waste materials of Al 2 O 3 -C refractories used for steel continuous casting equipment as aggregate materials. Castable refractories for producing castable refractories containing low-cost and having excellent characteristics that exceed the heat resistance, corrosion resistance, and thermal shock resistance of conventional carbon-containing castable refractories, and the production thereof It is about the law.
本実施の形態で原料として用いられる廃材とは、 製鋼鋳造時に流量調整のために使用されるスライドゲートに用いられたAl2O3-Ｃ質耐火物を意味し、 使用後にフープ (金物枠) や断熱材を取り外し、必要に応じて付着した地金やスラグを除去したものである。原料としてAl2O3-Ｃ質耐火物からなる廃材を添加することにより、 キャスタブル耐火物の耐熱衝撃性及び耐食性を大幅に向上することができる。 The waste material used as a raw material in this embodiment means Al 2 O 3 -C quality refractory used for a slide gate used for flow rate adjustment at the time of steelmaking casting, and after use, a hoop (metal frame) And the heat insulating material is removed, and the attached metal and slag are removed as necessary. By adding waste materials made of Al 2 O 3 —C refractories as raw materials, the thermal shock resistance and corrosion resistance of castable refractories can be greatly improved.
この廃材に含有されるカーボンは、 溶鋼やスラグに濡れ難い特性を有しており、耐熱衝撃性にも優れるという特性を有している。
通常、 カーボン含有キャスタブル耐火物ヘのカーボン原料の添加は、 微粉末状のピッチやカーボンブラック等を添加することにより行われるが、 本発明では使用後のAl2O3-Ｃ質耐火物の廃材に含有されるカーボンをより好適な状態で再利用化するとともに、不要粒径の廃棄を極力減少させるために、粒径30mm以下０mm超の粒状に粉砕したものが添加される。
The carbon contained in this waste material has the characteristics that it is difficult to get wet with molten steel and slag, and also has excellent thermal shock resistance.
Usually, the addition of the carbon raw material to the carbon-containing castable refractory is performed by adding fine powdery pitch, carbon black, etc. In the present invention, the waste material of the Al 2 O 3 -C refractory after use In order to recycle the carbon contained in the resin in a more suitable state and to reduce the waste of unnecessary particle size as much as possible, a material pulverized into particles having a particle size of 30 mm or less and more than 0 mm is added.
ピッチやカーボンブラック等の粉末状のカーボンを供給するには、 耐火物の使用時の酸化を防止するために超微粉のSiＣや金属Al、金属Si並びにB4Ｃ等の高価な酸化防止材を多量に添加する必要があり、 酸化防止材の添加量が少なかったり、あるいは無添加である場合には酸化による強度低下が発生し、耐食性が極端に低下してしまう。 In order to supply powdery carbon such as pitch and carbon black, expensive antioxidants such as ultrafine SiC, metal Al, metal Si and B 4 C are used to prevent oxidation during the use of refractories. It is necessary to add a large amount, and when the amount of the antioxidant added is small or not added, the strength is reduced due to oxidation, and the corrosion resistance is extremely lowered.
これに対し、本実施の形態において耐火物の骨材原料として添加されるAl2O3-Ｃ質耐火物は、上述したように粒径30mm以下０mm超という粗粒の状態で添加されるため、 上述した酸化防止材は単独もしくは混合により外率 0.1〜0.5 wt％程度添加すれば済む。 In contrast, the Al 2 O 3 —C quality refractory added as an aggregate raw material of the refractory in this embodiment is added in a coarse state with a particle size of 30 mm or less and more than 0 mm as described above. The above-described antioxidants may be added alone or mixed to an external rate of about 0.1 to 0.5 wt%.
さらに、 キャスタブル耐火物が使用される段階で、 耐食性に影響を来さない程度の原料表層面の酸化現象によって基地と骨材との間に空隙が形成され、 この空隙が耐火物の弾性率を低下させ、 使用時のキャスタブルに発生する熱応力を緩和し、 亀裂の発生や伝播を減少させる作用を促すため、耐熱衝撃性に非常に優れるキャスタブル耐火物が提供される。耐熱衝撃性が強く要求される用途ではこの手法が極めて有効であることが、実際の製造設備を用いた確認実験により確認されている。 Furthermore, when castable refractories are used, voids are formed between the base and the aggregate due to the oxidation phenomenon of the raw material surface that does not affect the corrosion resistance, and these voids increase the elastic modulus of the refractory. A castable refractory with excellent thermal shock resistance is provided to reduce the thermal stress generated in the castable during use and promote the action of reducing the occurrence and propagation of cracks. It has been confirmed by a confirmation experiment using an actual manufacturing facility that this method is extremely effective in an application in which thermal shock resistance is strongly required.
さらに、 耐火物の骨材原料中のカーボンは、地金やスラグの浸潤防止に著しい作用をもたらし、 外来成分の浸潤から発生する構造的スポーリングの防止や耐食性の向上に著しい効果をもたらす。 Furthermore, the carbon in the aggregate material of refractory has a significant effect on the prevention of infiltration of metal and slag, and has a significant effect on the prevention of structural spalling caused by the infiltration of foreign components and the improvement of corrosion resistance.
Al2O3-Ｃ質耐火物は、粒径30mm以下０mm超の粒状の粉砕物として、使用される。粒径30mm超であると、キャスタブル耐火物からなる施工体中に均一に分布させることが困難となり、骨材原料の沈降や偏りにより良好な成果が得られ難いとともに、 ランスやシュノーケル等の場合には成形体の補強材として用いる金属製丸棒や金網等に骨材が堆積して良好な充填性が得られないためである。 また、 粒度をカット粒としたり範囲限定したりすると、コストが嵩んでしまうためである。 The Al 2 O 3 -C refractory is used as a granular pulverized product having a particle size of 30 mm or less and more than 0 mm. If the particle size exceeds 30 mm, it will be difficult to distribute evenly in the construction body made of castable refractories, and it will be difficult to obtain good results due to sedimentation and bias of the aggregate raw material, and in the case of lances and snorkels, etc. This is because aggregate is deposited on a metal round bar or a wire net used as a reinforcing material of the molded body, and good filling property cannot be obtained. Moreover, if the grain size is cut or the range is limited, the cost increases.
Al2O3-Ｃ質耐火物は、30wt％以上70wt％以下の範囲内で添加される。添加量が30wt％超であると、 廃材の有効利用が図れないとともに、 所望の耐食性や耐熱衝撃性が得られないからである。逆に、添加量が70wt％超であるとカーボンの分散性の観点から流動性が著しく低下し、 キャスタブル耐火物の特性を損ねるからである。 Al 2 O 3 -C refractory is added within a range of 30 wt% to 70 wt%. This is because if the amount added exceeds 30 wt%, the waste material cannot be effectively used and desired corrosion resistance and thermal shock resistance cannot be obtained. On the contrary, if the added amount exceeds 70 wt%, the fluidity is remarkably lowered from the viewpoint of carbon dispersibility, and the properties of the castable refractory are impaired.
本実施の形態の廃材骨材原料を用いたキャスタブル耐火物には、 アルミナ骨材、微粉や高アルミナ質シャモット骨材、微粉及びマグネシア微粉並びにSiＣ微粉やカーボンの酸化を抑制するための添加剤である金属シリコンやアルミニウム並びにSiＣ超微粉原料が添加されるとともに、流動性を付与するためにマイクロシリカ、粒径10μｍ以下の超微粉アルミナ原料、 アルミナセメントとこれら原料の分散を司るための縮合リン酸ソーダやポリカルボン酸塩等が微量添加される。 Castable refractories using the waste aggregate material of the present embodiment include alumina aggregate, fine powder and high alumina chamotte aggregate, fine powder and magnesia fine powder, SiC fine powder and additive for suppressing oxidation of carbon. Along with the addition of some metallic silicon, aluminum, and SiC ultrafine powder materials, microsilica, ultrafine alumina material with a particle size of 10 μm or less to give fluidity, and alumina cement and condensed phosphoric acid to control the dispersion of these materials A small amount of soda or polycarboxylate is added.
また、 本実施の形態のキャスタブル耐火物の最大の特徴は、 中空状のアルミナを適量添加することにより、例えばランスパイプやタンディッシュ長手壁等のキャスタブル耐火物からなる長大構造物に見られる割れや迫出しの損傷を軽減できる点にある。 In addition, the greatest feature of the castable refractory according to the present embodiment is that, by adding an appropriate amount of hollow alumina, cracks and the like seen in a long structure made of castable refractories such as a lance pipe and a tundish longitudinal wall can be obtained. It is in the point which can reduce the damage of the bulging.
使用する中空状のアルミナは、Al2O3 成分が90wt％以上で粒径は５mm以下、 好ましくは３mm以下であることが望ましい。Al2O3 の純度を90wt％以上としたのは、 本発明のキャスタブル耐火物が、上述したランスパイプやタンディッシュ等のように溶鋼やスラグのアタックを直接に受ける部位に使用されるため、 Al2O3 の純度が90wt％未満であると、 耐熱性に乏しいためにこの部位が集中的な浸食を受け易くなるためである。 また、 粒径を５mm以下、 好ましくは３mm以下とした理由は、 粒径が５mm超であると、キャスタブル耐火物の施工体の空隙支配率が大きくなり、強度特性に影響を与えるためである。 The hollow alumina used has an Al 2 O 3 component of 90 wt% or more and a particle size of 5 mm or less, preferably 3 mm or less. The reason why the purity of Al 2 O 3 is 90 wt% or more is that the castable refractory of the present invention is used in a portion that directly receives attack of molten steel or slag, such as the lance pipe and tundish described above. This is because if the purity of Al 2 O 3 is less than 90 wt%, this part is susceptible to intensive erosion due to poor heat resistance. The reason why the particle size is 5 mm or less, preferably 3 mm or less is that when the particle size is more than 5 mm, the void control rate of the castable refractory body is increased, which affects the strength characteristics.
図１は、従来のキャスタブル耐火物により構成されたランスパイプの横断面図であり、図２は、中空状のアルミナを使用する本発明にかかるキャスタブル耐火物により構成されたランスパイプの横断面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view of a lance pipe made of a conventional castable refractory, and FIG. 2 is a cross-sectional view of a lance pipe made of a castable refractory according to the present invention using hollow alumina. It is.
図１に示すように、従来のキャスタブル耐火物２により構成されたランスパイプ１では、加熱使用時の芯金４の熱膨張によって剪断応力、圧縮応力ならびに引張応力を受けて亀裂や迫出し割れ３を発生することにより、十分な寿命が得られなかった。
As shown in FIG. 1, in a
これに対し、図２に示すように、本実施の形態のキャスタブル耐火物２は、中空状のアルミナ６を含有するため、加熱使用時の芯金４の熱膨張によって発生する内部応力を、 中に分布した中空状のアルミナ６が圧壊されることにより吸収して著しく緩和することができ、これにより、耐用性、とりわけ耐熱衝撃性を大幅に向上することができる。
On the other hand, as shown in FIG. 2, since the castable refractory 2 of the present embodiment contains
中空状のアルミナの添加量は、 １wt％以上10wt％以下であることが有効である。
中空状のアルミナの添加量が１wt％未満であると、 内部応力の吸収性が不足し十分な効果が得られないとともに、 中空状のアルミナの添加量が10wt％を超えると施工体の強度特性と耐食性とをともに劣化させるからである。
It is effective that the amount of hollow alumina added is 1 wt% or more and 10 wt% or less.
If the amount of hollow alumina added is less than 1 wt%, the internal stress absorbability is insufficient and sufficient effects cannot be obtained. If the amount of hollow alumina added exceeds 10 wt%, the strength characteristics of the construction body This is because both the corrosion resistance and the corrosion resistance are deteriorated.
なお、上述した特許文献３〜５に示すように、中空状のアルミナを添加したキャスタブル耐火物は既に開示されている。しかしながら、特許文献３、４により開示されたキャスタブル耐火物における中空状のアルミナの添加量はいずれも10wt％超あって本発明で規定する範囲とは重複しない。また、特許文献５により開示されたキャスタブル耐火物はカーボンを含有しないキャスタブル耐火物であって本発明とは異なるものである。
As shown in
また、上述したように、特許文献３により開示されたカーボン含有キャスタブル耐火物に係る発明は強度、断熱性及び耐食性の維持を図るために中空状のアルミナ骨材を添加するものであり、特許文献４により開示されたキャスタブル耐火物に係る発明は断熱硬化を図るために中空状のアルミナ粒を添加するものであり、さらに、 特許文献５により開示されたキャスタブル耐火物に係る発明は施工時の流動抵抗を減少させるために中空状の粒子を添加するものである。
In addition, as described above, the invention relating to the carbon-containing castable refractory disclosed in
このため、特許文献３〜５により開示されたこれらの公知発明に基づいたとしても、本実施の形態における中空状のアルミナの添加量の範囲及びその目的は何ら示唆されるところはない。換言すれば、本実施の形態では、カーボン含有キャスタブル耐火物に中空状のアルミナを１wt％以上10wt％以下添加することにより、耐用性とりわけ耐熱衝撃性の向上をはじめて図ることができたものである。
For this reason, even if it is based on these known inventions disclosed in
本実施の形態のキャスタブル耐火物は、以上のように構成される。次に、このキャスタブル耐火物の製造法を説明する。
使用後のスライドゲート耐火物のフープ (金物枠) や断熱材を取り外した後、 付着している地金やスラグを除去してから、鉄鋼連続鋳造設備 (スライドゲート耐火物) として使用されたAl2O3-Ｃ質耐火物を粒径30mm以下０mm超の粒状に粉砕する。
The castable refractory according to the present embodiment is configured as described above. Next, the manufacturing method of this castable refractory will be described.
After removing the used slide gate refractory hoop (metal frame) and insulation, remove the attached metal and slag, and then use it as a steel continuous casting facility (slide gate refractory). 2 O 3 -C refractory is pulverized to a particle size of 30 mm or less and more than 0 mm.
フープや断熱材の取外し、さらには地金やスラグの除去並びに粉砕等に要する費用が発生するものの、 原料単価は同等の成分を有する原料と比較すると、 約1/2 〜1/3 程度となり、 同等以上の耐用性が得られるため、非常に有効な活用方法である。 Although the cost required for removing hoops and insulation, and removing and crushing metal and slag, the raw material unit price is about 1/2 to 1/3 compared to raw materials with the same components. This is a very effective method of use because it provides equivalent or better durability.
そして、所定の粒度の粉砕されたAl2O3-Ｃ質耐火物を骨材原料として30〜70wt％配合するとともに、中空状のアルミナを１〜10wt％配合し、さらに、アルミナ骨材、微粉や高アルミナ質シャモット骨材、微粉及びマグネシア微粉並びにSiＣ微粉やカーボンの酸化を抑制するための添加剤である金属シリコンやアルミニウム並びにSiＣ超微粉原料が添加されるとともに、流動性を付与するためにマイクロシリカ、粒径10μｍ以下の超微粉アルミナ原料、 アルミナセメントとこれら原料の分散を司るための縮合リン酸ソーダやポリカルボン酸塩等が微量添加される。 Further, 30 to 70 wt% of pulverized Al 2 O 3 -C refractory having a predetermined particle size is blended as an aggregate raw material, and 1 to 10 wt% of hollow alumina is blended. Further, alumina aggregate, fine powder To add fluidity, while adding metal silicon, aluminum and SiC ultrafine raw materials, which are additives to suppress oxidation of high alumina alumina chamotte aggregate, fine powder and magnesia fine powder, SiC fine powder and carbon Microsilica, ultrafine alumina raw material having a particle size of 10 μm or less, alumina cement and condensed sodium phosphate, polycarboxylate, etc. for controlling dispersion of these raw materials are added.
このようにして、本実施の形態のキャスタブル耐火物が製造される。本実施の形態のキャスタブル耐火物は、低融点物質の生成に起因した耐食性の低下及びコスト上昇を防止できるとともに廃材のリサイクル化を推進できることはもとより、キャスタブル耐火物の優れた特徴である耐熱衝撃性をさらに高めて、キャスタブル耐火物のさらなる性能向上を図ることができる。 In this way, the castable refractory according to the present embodiment is manufactured. The castable refractory according to the present embodiment is capable of preventing a decrease in corrosion resistance and an increase in cost due to the generation of a low-melting-point substance, and promoting recycling of waste materials, as well as a thermal shock resistance that is an excellent feature of the castable refractory. Can be further improved to further improve the performance of the castable refractory.
このため、本実施の形態のキャスタブル耐火物は、例えば、製鋼用鋳造容器のタンディッシュ、取鍋等の内張り、 ブロック製品において提供されるタンディッシュ堰、 マスブロック、電炉蓋並びに溶銑、 溶鋼の精錬処理に使用されるKRインペラー、ランスパイプ、シュノーケル用等に好適に使用することができる。 For this reason, the castable refractory according to the present embodiment includes, for example, a tundish of a casting vessel for steel making, a lining of a ladle, a tundish weir provided in a block product, a mass block, an electric furnace lid and hot metal, and refinement of molten steel It can be suitably used for KR impellers, lance pipes, snorkels, etc. used for processing.
さらに、本発明を実施例を参照しながらより詳細に説明する。
表１に、 廃材原料を添加した本発明例、従来例及び比較例のキャスタブル耐火物の諸元と、試験結果 (流動性、曲げ強さ、スポール抵抗性及び耐食性) を、まとめて示す。
Further, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
Table 1 summarizes the specifications of the castable refractories of the present invention, the conventional example and the comparative example to which the waste material is added, and the test results (fluidity, bending strength, spall resistance and corrosion resistance).
[従来例１、２]
アルミナ、 ムライト、 マグネシア原料の１種以上により構成された耐火性骨材と、アルミナ微粉、 シリカ微粉、 アルミナセメントと、10〜５mmならびに２〜0.25mmに粒径調整された廃材骨材と、酸化抑制剤として金属シリコン、金属アルミニウム、超微粉炭化珪素原料を添加した混合粉体を組合せ、所定の混練水量により混練して、供試体を製作した。なお、表２には廃材骨材の代表成分を示す。
[Conventional examples 1 and 2]
Fire-resistant aggregate composed of one or more of alumina, mullite, magnesia raw material, alumina fine powder, silica fine powder, alumina cement, waste aggregate whose particle size is adjusted to 10-5mm and 2-0.25mm, and oxidation A mixed powder added with metallic silicon, metallic aluminum, and ultrafine silicon carbide raw material as an inhibitor was combined and kneaded with a predetermined amount of kneaded water to produce a specimen. Table 2 shows representative components of waste aggregates.
添加水量 5.5〜６％で良好な流動性を示し、 110 ℃乾燥後の曲げ強さが4.5 〜5.8MPaの物理特性を示した。 誘導炉で合成スラグによる浸食試験でも良好な耐食性を有する結果が得られるととともに、 JIS R2101 号試験片に相当するサイズ [(230×114 ×65(mm)] の試験片での1400℃繰り返し加熱冷却スポール試験では15回行っても剥落は認められなかった。 When the added water amount was 5.5 to 6%, good fluidity was exhibited, and the physical strength of bending strength after drying at 110 ° C. was 4.5 to 5.8 MPa. In addition to obtaining results with good corrosion resistance in the erosion test with synthetic slag in an induction furnace, repeated heating at 1400 ° C with a test piece of size [(230 × 114 × 65 (mm)] equivalent to JIS R2101 test piece In the cooling spall test, no peeling was observed even after 15 tests.
[比較例１、２]
従来例１、２の廃材骨材を30〜０mmに変更したこと以外は、従来例１、２と同様の製作条件により、供試体を製作した。 流動性並びに強度特性等は従来例１〜２と大きな差異は認められなかったが、耐用性ならびにスポール特性が低下した。
[Comparative Examples 1 and 2]
Specimens were manufactured under the same manufacturing conditions as in Conventional Examples 1 and 2 except that the waste aggregates in Conventional Examples 1 and 2 were changed to 30 to 0 mm. Although fluidity and strength characteristics were not significantly different from those of Conventional Examples 1 and 2, the durability and spall characteristics were lowered.
[比較例３、４]
Al2O3 純度92％で粒度5.0mm 以下０mm超の中空アルミナを15％または0.5 ％添加して供試体を製作した。
[Comparative Examples 3 and 4]
A specimen was prepared by adding 15% or 0.5% hollow alumina having an Al 2 O 3 purity of 92% and a particle size of 5.0 mm or less and more than 0 mm.
15％添加した供試体は、強度特性の低下並びに著しい耐食性の低下が認められた。 また、0.5％添加した供試体は、強度特性や耐用性が良好な結果であったものの、 本発明例の基本的特徴である耐スポール性が欠如した。 In the specimen added with 15%, a decrease in strength characteristics and a significant decrease in corrosion resistance were observed. The specimen added with 0.5% lacked the spall resistance, which is a basic feature of the examples of the present invention, although the strength characteristics and durability were good.
[参考例１〜３]
上述した比較例１〜２の配合に Al2O3純度80％または92％で、粒径5.0mm 以下０mm超または10〜５mmの中空アルミナ原料を添加して供試体を得た。 表３には、中空アルミナの特性例を示す。
[ Reference Examples 1-3]
A hollow alumina raw material having an Al 2 O 3 purity of 80% or 92% and a particle size of 5.0 mm or less and more than 0 mm or 10 to 5 mm was added to the blends of Comparative Examples 1 and 2 described above to obtain specimens. Table 3 shows examples of characteristics of hollow alumina.
耐スポール特性に中空アルミナ原料の与える影響は大きく、 20回以上の繰り返し加熱冷却においても供試体の一部が脱落するという現象は見られず良好な結果を得た。 しかし、 耐食性においては従来例に示した物よりもやや低位であり、 また粒径が5.0mm 超 (10〜５mm) のものを添加した供試体は耐食性が著しく低下する結果となった。 The effect of the hollow alumina material on the spall resistance was large, and even with repeated heating and cooling of 20 times or more, a phenomenon that a part of the specimen dropped out was not seen, and good results were obtained. However, the corrosion resistance was slightly lower than that shown in the conventional example, and the specimens with a particle size exceeding 5.0 mm (10 to 5 mm) resulted in a marked decrease in corrosion resistance.
また、 中空アルミナ原料のAl2O3 純度は耐食性に影響を与えることが判明し、 Al2O3 純度：92％を添加したものが、 純度：80％のものよりも良好な結果を示した。 Further, Al 2 O 3 purity hollow alumina raw material was found to affect the corrosion resistance, Al 2 O 3 Purity: those obtained by adding 92 percent, purity: showed better results than 80% .
[本発明例１、２]
アルミナ、 シャモット、 ムライト、 マグネシアそれにアルミナ微粉、 シリカ微粉、 アルミナセメントの配合品と、粒径30mm以下０mm超の廃材骨材を70％又は50％と、 またAl2O3 純度が92％で粒径5.0mm 以下０mm超の中空状のアルミナを３％又は７％添加して供試体を製作した。前述の方法に則って特性を調査した結果、 流動性、 強度特性、 それに耐スポール性、 耐用性の何れにおいても良好な結果を得られることが判明した。
[Invention Examples 1 and 2 ]
Alumina, chamotte, mullite, magnesia, alumina fine powder, silica fine powder, alumina cement, 70% or 50% waste aggregate with a particle size of 30mm or less and over 0mm, and Al2O3 purity of 92% and particle size of 5.0mm A specimen was manufactured by adding 3% or 7% of hollow alumina exceeding 0 mm below. As a result of investigating the characteristics in accordance with the method described above, it was found that good results can be obtained in any of fluidity, strength characteristics, spall resistance, and durability.
このように、本発明例１、２により、キャスタブル耐火物が有する優れた特性である強度特性や耐熱衝撃性を損なうことなく、 耐食性を著しく向上させることが可能となり、 低コストでありながらランスパイプやシュノーケルの耐用性が著しく向上し、 原単位の向上にも効果を与える結果が得られた。 Thus, according to the present invention examples 1 and 2 , the corrosion resistance can be remarkably improved without impairing the strength characteristics and the thermal shock resistance, which are excellent characteristics of the castable refractories, and the lance pipe is low in cost. As a result, the durability of snorkels and snorkels was significantly improved, and the results were also effective in improving the basic unit.
中空状のアルミナの添加の効果を確認するために、 本発明例１に示した組成の耐火物により溶銑ランス耐火材に供した。
従来例がスラグライン部近傍の亀裂発生によって15〜20回程度で廃却されていたのに対し、 本発明例１の結果は45〜60回と３倍以上の耐用が得られ、 本発明の効果を十分に確認することができた。
In order to confirm the effect of the addition of hollow alumina, the refractory material having the composition shown in Example 1 of the present invention was used as a hot metal lance refractory material.
Whereas the conventional example was discarded about 15 to 20 times due to the occurrence of cracks in the vicinity of the slag line part, the result of Example 1 of the present invention was 45 to 60 times and more than three times the durability was obtained. The effect was fully confirmed.
さらに、本発明例１、２により、 何百トン／月と大量に発生する廃棄物が有効に活用され、 地球環境の保全が叫ばれている昨今、 廃材再生使用比率が極めて大きい本発明例１、２は、 環境汚染防止や資源の再利用に十分な効果をもたらすものである。
Furthermore, the present invention Examples 1 and 2, hundreds ton / month and large quantities are waste effectively utilized for generating, these days conservation of the global environment is advocated, the present invention embodiment is very large
１、５ ランスパイプ
２ キャスタブル耐火物
３ 亀裂又は迫出し割れ
４ 芯金
６ 中空状アルミナ
1, 5
Claims (3)
骨材原料として30〜70wt％配合された、鉄鋼連続鋳造設備に用いられたAl2O3-Ｃ質耐火物の30mm以下０mm超の粒径の粉砕物と、
１〜10wt％配合された、Al2O3 成分が90wt％以上であるとともに粒径が５mm以下０mm超である中空状のアルミナとを含有してなることを特徴とするアルミナ微粉とシリカ微粉を添加されたカーボン含有キャスタブル耐火物。 Tundish and ladle linings for steelmaking casting containers, tundish weirs, mass blocks, electric furnace lids and hot metal used in block products, KR impellers used for refining of molten steel, lance pipes, alumina used for snorkels A carbon-containing castable refractory to which fine powder and silica fine powder are added ,
An Al 2 O 3 -C refractory used in steel continuous casting equipment, containing 30-70 wt% as an aggregate raw material,
Alumina fine powder and silica fine powder characterized by containing 1 to 10 wt% of Al 2 O 3 component of 90 wt% or more and hollow alumina having a particle size of 5 mm or less and more than 0 mm Added carbon-containing castable refractories.
鉄鋼連続鋳造設備に用いられたAl2O3-Ｃ質耐火物を30mm以下０mm超の粒径の粉砕物に粉砕し、該粉砕物を骨材原料として30〜70wt％配合するとともに、Al2O3成分が90wt％以上であるとともに粒径が５mm以下０mm超である中空状のアルミナを１〜10wt％配合することを特徴するアルミナ微粉とシリカ微粉を添加されたカーボン含有キャスタブル耐火物の製造法。 Tundish and ladle linings for steelmaking casting containers, tundish weirs, mass blocks, electric furnace lids and hot metal used in block products, KR impellers used for refining of molten steel, lance pipes, alumina used for snorkels A carbon-containing castable refractory to which fine powder and silica fine powder are added ,
Grinding the steel continuous casting equipment Al 2 O 3 -C refractories used in pulverized 0mm than the particle size below 30 mm, as well as 30 to 70 wt% blending the ground material as an aggregate raw material, Al 2 Production of carbon-containing castable refractories to which alumina fine powder and silica fine powder are added , characterized in that 1 to 10 wt% of hollow alumina having an O 3 component of 90 wt% or more and a particle size of 5 mm or less and more than 0 mm is blended Law.
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