JP5441093B2 - 炉体内張り耐火物保護用のスラグ成分調整剤およびその製造方法 - Google Patents
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Description
従来、内張り耐火物の溶損を抑える方法として、吹錬中にCaO原料やMgO原料を投入し、スラグ中のCaO濃度、MgO濃度を高める方法が知られている。この方法では、CaO原料として生石灰、石灰石などが、MgO原料として生ドロマイト、軽焼ドロマイト、マグネシアクリンカーなどが用いられる。
一方、溶解性の高いスラグ成分調整剤として、粉体MgO(軽焼MgO)に水を加えて成形したスラグ成分調整剤の使用が考えられる。このスラグ成分調整剤は、MgOの一部が水和してMg(OH)2となり、MgOとMg(OH)2とが混合した成形体として使用されることになると考えられる。しかし、本発明者らが検討した結果では、このようなスラグ成分調整剤を炉に投入すると、炉口から噴出するフレームが大きくなり、操業に支障をきたす場合があることが判明した。そして、その原因について調査・検討した結果、Mg(OH)2からのH2Oの乖離温度が250〜300℃と低いため、スラグ成分調整剤の投入と同時にH2Oが発生し、炉口からのガス吹き出しが大きくなるためであることが判った。
生じないスラグ成分調整剤を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、そのようなスラグ成分調整剤を安定的に製造することができる方法を提供することにある。
[1]Mg含有原料を主材とする粉粒状原料を成形し、固化させた成形体であって、MgO、MgCO 3 およびMg(OH) 2 を主成分とすることを特徴とする炉体内張り耐火物保護用のスラグ成分調整剤。
[2]上記[1]のスラグ成分調整剤において、バインダーとして水または/および有機物質を加えて混練した粉粒状原料を成形し、固化させた成形体であることを特徴とする炉体内張り耐火物保護用のスラグ成分調整剤。
[4]上記[1]〜[3]のいずれかのスラグ成分調整剤において、さらにCaCO3を含有することを特徴とする炉体内張り耐火物保護用のスラグ成分調整剤。
[6]上記[1]〜[5]のいずれかに記載のスラグ成分調整剤の製造方法であって、少なくともMgOとMgCO3を含む粉粒状原料にバインダーを加えて混練し、該混練物を成形した後、固化させることを特徴とする炉体内張り耐火物保護用のスラグ成分調整剤の製造方法。
[7]上記[6]の製造方法において、バインダーが水または/および有機物質であることを特徴とする炉体内張り耐火物保護用のスラグ成分調整剤の製造方法。
また、本発明の製造方法によれば、上記のようなスラグ成分調整剤を安定的に製造することができる。
このようなスラグ成分調整剤は、ガス発生物質A,Bを含むため溶解性が高く、炉に投入した際に速やかに溶解するとともに、ガス発生物質Aからのガス発生とガス発生物質Bからのガス発生が時間差をもって生じるため、ガスの発生が穏やかになる利点がある。
通常、本発明のスラグ成分調整剤を構成する成形体は、バインダーとして水または/および有機物質などを加えて混練した粉粒状原料を成形し、固化させることにより得られる。このように水や有機物質などのバインダーで固形化することにより、炉に投入した際の粉化(崩壊)性が高くなり、より優れた溶解性が得られる。
バインダーとなる有機物質としては、例えば、例えば、澱粉、タール系物質、ピッチ系物質などが挙げられ、これらの1種以上を用いることができる。このような有機物質も、高温に加熱されると分解してCO2やH2Oなどのガスを発生させるので、ガス発生物質Aまたはガス発生物質Bとして機能する場合がある。
Mg(OH)2は250〜300℃程度でH2Oが乖離するため、MgOとMg(OH)2を主成分とするスラグ成分調整剤の場合には、炉に投入すると直ぐにMg(OH)2からH2Oが乖離し、炉口からの急激なガス吹き出しを生じてしまう。これに対して、MgCO3は600〜700℃まで昇熱しないとCO2が乖離しないので、スラグ成分調整剤が、上記のようにガス発生物質AとしてMg(OH)2を、ガス発生物質BとしてMgCO3をそれぞれ含有する場合(特に好ましくは、MgO、MgCO3およびMg(OH)2を主成分とする場合)には、炉に投入した際にMg(OH)2からのH2Oの乖離と、MgCO3からのCO2の乖離が時間差をもって生じ、この結果、ガス(H2O、CO2)の発生が穏やかになり、炉口からの急激なガス吹き出しを抑えることができる。
スラグ成分調整剤に含まれるMg(OH)2は、元々その成分の原料として配合されたものでもよいが、通常は、原料であるMgOの一部が水和(大気中の水分、製造時に添加される水などによる水和)することで生成したものである。
MgO含有量が35質量%未満では、相対的にMgCO3とMg(OH)2の含有量が高くなる結果、ガス発生量が全体的に過剰になるとともに、MgOの絶対量が不足するため、内張り耐火物の溶損が進行しやすい。一方、80質量%を超えると、相対的にMgCO3とMg(OH)2の含有量が少なくなるためにガス発生量が不足し、成形体の粉化(崩壊)性が低下し、溶解性が不十分となりやすい。
また、Mg(OH)2含有量が5質量%未満ではMg(OH)2から発生するH2Oガスが不足し、成形体の粉化(崩壊)が低下し、溶解性が不十分となりやすい。一方、Mg(OH)2含有量が40質量%を超えると、Mg(OH)2から発生するH2Oガスによるガス吹き出しの問題が大きくなるとともに、MgOの絶対量が少なくなるので、内張り耐火物の溶損が進行しやすい。
図1は、その結果を示すもので、縦軸は転炉に投入したスラグ成分調整剤から発生するガス(H2O,CO2)の吹き出し状況を指数化した吹出指数であり、この値が大きいほど炉口からのガス吹き出しの程度が大きく、好ましくないことを示している。吹出指数の評価は以下のとおりである。
4:吹錬中止レベル
3:送酸速度ダウンレベル
2:地金付着レベル(操業条件変更不要)
1:問題なし
図2は、その結果を示すもので、縦軸は転炉に投入したスラグ成分調整剤のMgOが溶解して有効に機能したかどうかを指数化した「有効MgO指数」であり、この値が大きいほど好ましい。図2によると、スラグ成分調整剤中のIg.Loss量が少なすぎると、発生ガスによるスラグ成分調整剤の崩壊・粉化が進みにくいので、有効MgO指数は低い。これに対してスラグ成分調整剤のIg.Loss量が15質量%以上となると、有効MgO指数は十分に高いレベルになる。
CaCO3含有量は10mass%以下が好ましい。CaCO3含有量が10mass%超えるとMgOの絶対量が不足するために、内張り耐火物の溶損が進行しやすい。
以上のように本発明のスラグ成分調整剤は、好ましくはMgO、MgCO3およびMg(OH)2を主成分とし、必要に応じてCaCO3を含有するものである。このようなスラグ成分調整剤は、炉に投入された際にその構成成分からCO2、H2Oガスが発生(乖離)し、このガスにより成形体が崩壊・粉化してスラグ中に分散され、速やかに溶解する。
この製造方法では、少なくともMgOとMgCO3を含む粉粒状原料にバインダーを加えて混練し、この混練物を成形した後、固化させる。
バインダーとしては、水または/および有機物質が適している。有機物質としては、さきに述べたように、例えば、澱粉、タール系物質、ピッチ系物質などが挙げられ、これらの1種以上を用いることができる。
水をバインダーとする場合には、MgOの水和硬化により成形体が固化する。スラグ成分調整剤のMg(OH)2含有量は、粉粒状原料の元々の水分量やバインダーとして添加する水の量などにより、調整可能である。
このスラグ成分調整剤を転炉脱炭吹錬において炉内に投入し、スラグ成分調整剤から発生するガス(H2O,CO2)の吹き出し状況、スラグ成分調整剤による炉体内張り耐火物の溶損抑制効果を調べた。その結果を表1に併せて示す。スラグ成分調整剤から発生するガスの吹き出し状況は、図1と同じ吹出指数で評価した。また、炉体内張り耐火物の溶損抑制効果は、有効MgO濃度(=[MgO濃度(x)]×[有効MgO指数(y)])に応じて、下記の評価基準で評価した。
◎:有効MgO濃度65mass%以上
○:有効MgO濃度50mass%以上、65mass%未満
×:有効MgO濃度50mass%未満
Claims (7)
- Mg含有原料を主材とする粉粒状原料を成形し、固化させた成形体であって、
MgO、MgCO 3 およびMg(OH) 2 を主成分とすることを特徴とする炉体内張り耐火物保護用のスラグ成分調整剤。 - バインダーとして水または/および有機物質を加えて混練した粉粒状原料を成形し、固化させた成形体であることを特徴とする請求項1に記載の炉体内張り耐火物保護用のスラグ成分調整剤。
- 含有するMg化合物中での割合で、MgO含有量が35〜80質量%、MgCO3含有量が15〜50質量%、Mg(OH)2含有量が5〜40質量%であることを特徴とする請求項1または2に記載の炉体内張り耐火物保護用のスラグ成分調整剤。
- さらにCaCO3を含有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の炉体内張り耐火物保護用のスラグ成分調整剤。
- Ig.Loss量が15〜35質量%であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の炉体内張り耐火物保護用のスラグ成分調整剤。
- 請求項1〜5のいずれかに記載のスラグ成分調整剤の製造方法であって、少なくともMgOとMgCO3を含む粉粒状原料にバインダーを加えて混練し、該混練物を成形した後、固化させることを特徴とする炉体内張り耐火物保護用のスラグ成分調整剤の製造方法。
- バインダーが水または/および有機物質であることを特徴とする請求項6に記載の炉体内張り耐火物保護用のスラグ成分調整剤の製造方法。
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