JP4589769B2

JP4589769B2 - 耐火物の保護方法

Info

Publication number: JP4589769B2
Application number: JP2005078483A
Authority: JP
Inventors: 典生大村; 徳雄多喜; 潔後藤; 正和小林
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2005-03-18
Filing date: 2005-03-18
Publication date: 2010-12-01
Anticipated expiration: 2025-03-18
Also published as: JP2006257519A

Description

本発明は、金属精錬炉等に使用される浸漬管耐火物の溶損を防止して耐火物の保護を確実なものとするための耐火物の保護方法に関するものである。

鉄鋼等の金属の精錬炉等に使用される耐火物、例えばＲＨやＤＨ等の真空脱ガス設備、あるいはＣＡＳ、ＳＡＢ等の浸漬管の耐火物、あるいは溶融金属にガスや粉体を吹き込むランスの耐火物は、溶融金属やスラグ等によって侵食され、溶損したり亀裂が生じたりする場合がある。このため、従来から耐火物の品質向上や耐火物を保護するための方法につき種々の研究が行われている。

このような耐火物の保護方法としては、例えば特許文献１や特許文献２が提案されている。特許文献１は、浸漬管浸漬部に塩基性耐火物を投入することにより当該スラグの温度を低下し、粘度を増加させスラグを溶融または半溶融状態とすることで、浸漬管表面にスラグをコーティングする方法である。また特許文献２は、スラグ成分調整により１０００〜１６００℃の温度範囲内において１００℃の温度変化でスラグ液相率を７０％以上変化する性質とし、これを浸漬管表面にコーティングする方法である。

しかし、Ａｌ−Ｓｉ−Ｋ鋼を生産する場合は、出鋼中に成分調整又は脱酸処理を目的としてＦｅＳｉ等のＳｉ合金を添加するため、溶鋼中のフリー酸素とＳｉとの反応によりＳｉＯ_２が生成される結果、塩基度の低いスラグとなる。本発明者の研究によれば、このような条件下では、従来のようにスラグ粘性や液相率を調整してスラグの付着を促進しても、溶湯中の高温下ではスラグが液相となってしまいコーティング層が存在しない可能性があり、浸漬管耐火物を十分に保護することができないことを究明した。
特開昭５９−１１６３１４号公報特開平９−１４２９６５号公報

本発明は上記のような問題点を解決して、Ａｌ−Ｓｉ−Ｋ鋼の金属精錬炉等に使用される浸漬管耐火物のＭｇＯ溶出を的確に防止することにより耐火物の保護を確実なものとすることができる耐火物の保護方法を提供することを目的として完成されたものである。

上記の課題を解決するためになされた本発明は、Ｓｉ合金を添加する鋼の二次精錬処理前に、塩基度が１．２〜１．７のスラグ中にＭｇＯを主成分とするレンガの破砕物を転炉出鋼中に添加して、スラグ成分をＭｇＯの初晶域となるように調整し、スラグ中に浸漬される耐火物のＭｇＯ溶出を防止することを特徴とする耐火物の保護方法を第１の発明とし、Ｓｉ合金を添加する鋼の二次精錬処理前に、塩基度が１．２未満のスラグ中にＭｇＯを主成分とするレンガの破砕物とＡｌを転炉出鋼中に添加して、スラグ成分をＭｇＯの初晶域となるように調整し、スラグ中に浸漬される耐火物のＭｇＯ溶出を防止することを特徴とする耐火物の保護方法を第２の発明とするものである。

本発明では、成分調整又は脱酸処理を目的としてＳｉ合金を添加する鋼の二次精錬処理前に、スラグの塩基度に応じてスラグ中にＭｇＯを主成分とするレンガの破砕物、あるいはＭｇＯを主成分とするレンガの破砕物とＡｌを添加して、スラグ成分をＭｇＯの初晶域となるように調整することにより、耐火物表面に十分なスラグを付着させＭｇＯの溶出を的確に防止して、耐火物の保護を図ることができる。

以下に、本発明の好ましい形態を示す。
本発明の耐火物の保護方法は、成分調整又は脱酸処理を目的としてＳｉ合金を添加する鋼の二次精錬処理前に、スラグ中にＭｇＯを主成分とするレンガの破砕物、あるいはＭｇＯを主成分とするレンガの破砕物とＡｌを添加して、スラグ成分をＭｇＯの初晶域となるように調整し、スラグ中に浸漬される耐火物のＭｇＯ溶出を防止する点に特徴を有する。
これは本発明者が研究した結果、Ａｌ−Ｓｉ−Ｋ鋼のようなＳｉ合金を添加する鋼を生産する場合は、出鋼中に成分調整又は脱酸処理を目的としてＦｅＳｉ等のＳｉ合金を添加するため、溶鋼中のフリー酸素とＳｉとの反応によりＳｉＯ_２が生成（Ｓｉ＋２Ｏ＝ＳｉＯ_２）される結果、塩基度の低いスラグとなり、これが原因で耐火物の溶損が促進されていることを解明した。即ち、成分調整又は脱酸処理を目的としてＳｉ合金を添加する鋼のスラグはマグネシア初晶域から大きく外れているため、ＭｇＯを主成分とするレンガが溶損されるのである。

そこで本発明では、スラグ組成を耐火物の化学組成に適した組成に調整することで耐火物の溶損を防止して耐火物の保護を確実なものとするようにしたのである。
スラグ組成を耐火物の化学組成に適した組成に調整するとは、スラグ成分をＭｇＯの安定領域に調整するということであり、具体的にはスラグ成分をＭｇＯの初晶域となるように調整することである。

このためには、（１）ＭｇＯ濃度を増加することと、（２）塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ_２）（以下、Ｃ／Ｓと記載する。）を向上させることがポイントであり、本発明では以下のようにスラグ成分を調整する。
（１）ＭｇＯ濃度の増加
スラグにＭｇＯを主成分とするレンガの破砕物や屑等を添加することによりＭｇＯ濃度を増加させる。
（２）塩基度の向上
Ａｌ合金を添加することにより溶鋼中のフリー酸素を脱酸し、Ｓｉ合金とフリー酸素との反応を抑制するとともに、スラグ中のＳｉＯ_２を還元（ＳｉＯ_２→Ｓｉ）することにより、塩基度を向上させる。

本発明は、上記のような考え方に基き、生産対象とする鋼種のスラグ特性に見合った最適なスラグとなるようにスラグの改質を行い、耐火物のＭｇＯ溶出を防止するのである。具体的な改質方法は、以下の通りである。
図１、図２はスラグのＣａＯ−ＭｇＯ−ＳｉＯ_２系３元状態図を示すものであり、図中の太線で囲った右下方部の２）−１部分と３）−２部分がＭｇＯの初晶域である。
鍋上の［Ｓｉ］≦０．１％、塩基度＝１．７の場合は、図１の１）部分であり、この場合はＭｇＯの初晶域に入っているためスラグを改質する必要はない。
０．１＜鍋上の［Ｓｉ］≦０．２％、塩基度＝１．２〜１．７の場合は、図１の２）−０部分であり、この場合はＭｇＯ濃度を単純に増加させればＭｇＯの初晶域へ移行させることができる。図１ではＭｇＯを１０％→２０％に増加した場合を示している。
０．２＜鍋上の［Ｓｉ］の場合は、図１の３）−０部分であり、この場合はＭｇＯ濃度を単純に増加させただけではＭｇＯの初晶域へ移行させることができない。つまり、ＭｇＯを１０％→２０％に増加しても、３）−１部分へ移行するのみでＭｇＯの初晶域には入らない。そこで、ＭｇＯに加えてＡｌ合金を添加することにより塩基度を向上（Ｃ／Ｓ＝１．０→１．５）させ、ＭｇＯの初晶域へ移行させるのである。これにより、図１の３）−１部分が図２の３）−２部分へ移行する。

図３は鍋上［Ｓｉ］とスラグ塩基度の関係を示すグラフであり、また図４はＭｇＯ−Ｃレンガ屑添加量とスラグ中（ＭｇＯ）の関係を示すグラフである。図３より、Ａｌ合金を添加することにより塩基度が向上することが確認でき、図４より、スラグにＭｇＯ−Ｃレンガ屑を添加することによりＭｇＯ濃度が増加することが判る。また、表１に上記の具体的な改質方法をまとめたものを示す。

このように、対象とする鋼種のスラグ特性に合わせて、塩基度が１．２〜１．７の場合はＭｇＯレンガの破砕物を添加し、塩基度が１．２未満の場合はＭｇＯレンガの破砕物ととＡｌを添加することにより、スラグ成分をＭｇＯの安定領域として、ＭｇＯ溶出を的確に防止することが可能となる。

以上の説明からも明らかなように、本発明は成分調整又は脱酸処理を目的としてＳｉ合金を添加する鋼の二次精錬処理前に、スラグ中にＭｇＯを主成分とするレンガの破砕物、あるいはＭｇＯを主成分とするレンガの破砕物とＡｌを添加して、スラグ成分をＭｇＯの初晶域となるように調整し、スラグ中に浸漬される耐火物のＭｇＯの溶損を防止するようにしたので、Ａｌ−Ｓｉ−Ｋ鋼等の金属精錬炉等に使用される浸漬管耐火物のＭｇＯ溶出を簡単な操作で的確に防止することができ、この結果、長期間にわたる耐火物の保護を確実なものとすることができることとなる。
なお、ＭｇＯを主成分とするレンガの破砕物とは、ＭｇＯを３０％以上、好ましくは６０％以上含有する耐火レンガを５〜３０ｍｍ程度のサイズに粉砕したものである。具体的には、ＭｇＯ質レンガ、ＭｇＯ−Ｃ質レンガ、ＭｇＯ−Ｃｒ_２Ｏ_３質レンガ、ＭｇＯ−Ａｌ_２Ｏ_３質レンガ等である。

溶鋼量２８０ｔの二次精錬炉において、下記の表３に示すＭｇＯ−Ｃレンガの耐火物浸漬管を用いてＡｌ−Ｓｉ−Ｋ鋼の精錬を行った。
（１）
鍋上の［Ｓｉ］＝０．１７４％のものに対し、転炉出鋼中にＭｇＯ−Ｃレンガ屑＝３００ｋｇを添加してスラグを改質した。この結果、鍋上スラグ成分は表２（Ｂ）に示されるものとなり、また浸漬管の補修頻度が１回／５ｃｈで耐火物の保護が十分なされていることが確認できた。
（２）
鍋上の［Ｓｉ］＝０．２７８％のものに対し、転炉出鋼中にＭｇＯ−Ｃレンガ屑＝３００ｋｇとＡｌ合＝２００ｋｇを添加してスラグを改質した。この結果、鍋上スラグ成分は表２（Ｃ）に示されるものとなり、また浸漬管の補修頻度が１回／５ｃｈで耐火物の保護が十分なされていることが確認できた。
（参考例）
鍋上の［Ｓｉ］＝０．０４３％のものはスラグの改質をしなかった。この場合は、鍋上スラグ成分は表２（Ａ）に示される通りであり、また浸漬管の補修頻度が１回／４ｃｈで耐火物の保護は満足のいく程度になされていた。
（比較例）
鍋上の［Ｓｉ］＝０．２２７％のものに対し、スラグの改質をしなかった。この場合は、鍋上スラグ成分は表２（Ｄ）に示される通りであり、また浸漬管の補修頻度も１回／２〜３ｃｈで耐火物の保護は満足のいく程度になされていないものであった。

スラグのＣａＯ−ＭｇＯ−ＳｉＯ_２系３元状態図である。スラグのＣａＯ−ＭｇＯ−ＳｉＯ_２系３元状態図である。鍋上［Ｓｉ］とスラグ塩基度の関係を示すグラフである。ＭｇＯ−Ｃレンガ屑添加量とスラグ中（ＭｇＯ）の関係を示すグラフである。

Claims

Ｓｉ合金を添加する鋼の二次精錬処理前に、塩基度が１．２〜１．７のスラグ中にＭｇＯを主成分とするレンガの破砕物を転炉出鋼中に添加して、スラグ成分をＭｇＯの初晶域となるように調整し、スラグ中に浸漬される耐火物のＭｇＯ溶出を防止することを特徴とする耐火物の保護方法。
Ｓｉ合金を添加する鋼の二次精錬処理前に、塩基度が１．２未満のスラグ中にＭｇＯを主成分とするレンガの破砕物とＡｌを転炉出鋼中に添加して、スラグ成分をＭｇＯの初晶域となるように調整し、スラグ中に浸漬される耐火物のＭｇＯ溶出を防止することを特徴とする耐火物の保護方法。