JP7389352B2 - 真空脱ガス装置用スピネル-マグネシア-カーボン煉瓦及び真空脱ガス装置 - Google Patents
真空脱ガス装置用スピネル-マグネシア-カーボン煉瓦及び真空脱ガス装置 Download PDFInfo
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Description
MgO(固体) + C(固体)→ Mg(ガス)+ CO(ガス) (1)
=Σ各処理における槽内スラグインデックス[-]/1炉代の処理回数[ch/炉代] (3)
=(投入カルシア量[kmol/ch]+投入アルミナ量[kmol/ch]×0.2)/(投入カルシア量[kmol/ch]+投入シリカ量[kmol/ch]+投入アルミナ量[kmol/ch]) (4)
以下、本発明に係るスピネル-マグネシア-カーボン煉瓦の構成について説明する。本発明に係るスピネル-マグネシア-カーボン煉瓦は、スピネルを20質量%以上66.9質量%以下、マグネシアを30質量%以上70質量%以下、黒鉛を3質量%以上15質量%以下、並びにアルミニウム及び/又はアルミニウム合金を0.1質量%以上2.0質量%以下含有し、下記(2)-(7)を満たす操業を行う真空脱ガス装置の下部槽側壁にライニングされる。
本発明は真空脱ガス装置としての側面も有する。本発明に係る真空脱ガス装置は、上記本発明に係るスピネル-マグネシア-カーボン煉瓦を下部槽側壁にライニングしてなることを特徴とする。煉瓦の組成や真空脱ガス装置の操業条件については上述した通りである。
本発明は真空脱ガス装置の操業方法としての側面も有する。本発明に係る真空脱ガス装置の操業方法は、上記本発明に係るスピネル-マグネシア-カーボン煉瓦を真空脱ガス装置の下部槽側壁にライニングしたうえで、上記(2)-(7)を満たすようにして真空脱ガス装置の操業を行うことを特徴とする。
表1~3に実施例及び比較例に係るスピネル-マグネシア-カーボン煉瓦の組成及び物性を示す。表1~3の煉瓦は、耐火原料配合物に有機バインダーとしてフェノール樹脂を適量添加して混練し、オイルプレスによって230mm×114mm×110mmの形状に成形後、最高温度250℃で5時間保持の熱処理を施すことで製造した。
表4に各処理における槽内スラグインデックス(RSI)と副材投入量の一例を示す。アルミニウム-シリコン脱酸鋼処理では、一例として表4に示す構成で副材が投入されるが、処理条件によっては各副材の投入量が変更される。本実施例では、ch毎に若干変動するRSIを1炉台にわたって平均した平均RSI(上記(2)~(7))を用いる。
3.1 耐食性(損耗速度)
耐食性は、実機RH下部槽側壁材として各種煉瓦を適用し、損傷速度から評価した。適用時の平均槽内スラグインデックスは0.01から0.35の範囲内であった。また、損傷速度は稼働前と稼働後の煉瓦寸法の変化を総処理回数により除した値である。比較例1煉瓦の平均槽内スラグインデックス0.01に対する損傷速度を100とした。図2に各種煉瓦を実機RHに適用した際の損傷速度と平均RSIとの関係を示す。平均RSIが0.040以上0.30以下であった時、実施例に係る煉瓦は、同時に内張りしていた比較例に係る煉瓦より損傷速度が低かった。尚、図2には代表例として、実施例1、5及び比較例1、2の結果のみ示したが、平均RSIが0.040以上0.30以下の範囲内においては、実施例1~13のいずれの煉瓦についても、比較例1~6に係る煉瓦よりも損耗速度指数が小さく、耐食性に優れるものであった。
耐熱衝撃性は、溶銑浸漬スポーリング試験にて評価した。この試験は、40×40×190mmの試料を1500℃で10時間還元雰囲気下において焼成し、この試料を1650℃に昇温した溶銑中に10分間浸漬後、1分間水冷するサイクルを5回繰り返した。試験終了後、試料を切断し断面を観察して評価した。表1~3において、◎のものは亀裂が見られなかった試料であり、○のものは使用上問題無い程度の微亀裂が発生した試料、×のものは亀裂が観察された試料で実炉使用には適さないと判断した。
マグネシア-カーボン反応性は、Ar中高温加熱試験で評価した。この高温加熱試験は、雰囲気調整可能な電気炉を用いて実施した。試験温度は1700℃に設定し、Ar雰囲気にすると共に、Arを吹き込むことでPMg(Mgガス分圧)やPCO(COガス分圧)を下げ、減圧下ないし真空下での処理と同様にマグネシア-カーボン反応を促進させた。マグネシア-カーボン反応は固体のマグネシアとカーボンがMgガスとCOガスとなる反応であり、質量減少を伴うため、この質量減少率を用いてマグネシア-カーボン反応性を評価した。つまり、質量減少率の数値が小さいほどマグネシア-カーボン反応が抑制されている。また、試料は事前処理として、炭材中において温度1500℃で10時間還元焼成することで樹脂中の揮発成分を除去している。表1~3において、◎のものは質量減少率が0質量%以上5質量%未満の試料であり、○のものは質量減少率が5質量%以上15質量%未満の試料であり、×のものは質量減少率が15質量%以上の試料である。×の試料では耐火物としての形状を維持できないほど劣化が進行していたため、実炉使用には適さないと判断した。
耐酸化性は、大気中高温加熱試験で評価した。この高温加熱試験は、雰囲気調整可能な電気炉を用いて実施した。試験温度は1700℃に設定し、大気雰囲気とすると共に、圧縮空気を吹き込むことで炭素の酸化反応を促進させた。炭素の酸化反応は、炭素がCOガスもしくはCO2ガスとなる反応であり、質量減少を伴うため、この質量減少率を用いて耐酸化性を評価した。つまり、質量減少率の数値が小さいほど炭素の酸化反応が抑制されている。また、試料は事前処理として、炭材中において温度1500℃で10時間還元焼成することで樹脂中の揮発成分を除去している。表1~3において、◎のものは質量減少率が0質量%以上5質量%未満の試料であり、○のものは質量減少率が5質量%以上15質量%未満の試料であり、×のものは質量減少率が15質量%以上の試料である。×の試料では耐火物としての形状を維持できないほど劣化が進行していたため、実炉使用には適さないと判断した。
Claims (2)
- スピネルを20質量%以上66.9質量%以下、マグネシアを30質量%以上70質量%以下、黒鉛を3質量%以上15質量%以下、並びにアルミニウム及び/又はアルミニウム合金を0.1質量%以上2.0質量%以下含有し、
下記(2)-(7)を満たす操業を行う真空脱ガス装置の下部槽側壁にライニングされる、
スピネル-マグネシア-カーボン煉瓦。
0.040≦平均槽内スラグインデックス(以下平均RSI)[-]≦0.30 (2)
平均RSI [-]=Σ各処理におけるスラグインデックス[-]/1炉代の処理回数[ch/炉代] (3)
各処理におけるスラグインデックス[-]=(投入カルシア量[kmol/ch]+投入アルミナ量[kmol/ch]×0.2)/(投入カルシア量[kmol/ch]+投入シリカ量[kmol/ch]+投入アルミナ量[kmol/ch]) (4)
投入カルシア量[kmol/ch]=Ca含有物の投入量[kg/ch]×Ca含有物のカルシウム含有率[mass%]÷40.08 (5)
投入シリカ量[kmol/ch]=Si含有物の投入量[kg/ch]×Si含有物のシリコン含有率[mass%]÷28.09 (6)
投入アルミナ量[kmol/ch]=Al含有物の投入量[kg/ch]×Al含有物のアルミニウム含有率[mass%]÷53.96 (7) - 請求項1に記載のスピネル-マグネシア-カーボン煉瓦を下部槽側壁にライニングしてなる、
真空脱ガス装置。
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