JP7481982B2 - マグクロれんがの製造方法 - Google Patents
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Description
1.
耐火原料配合物にバインダーを添加して混練し成形後、焼成する、マグクロれんがの製造方法であって、
耐火原料配合物は、電融マグクロを40~90質量%と、平均結晶粒径が700μm以上で粒径が1mm以上の電融マグネシアを10~60質量%とを含有し、しかも電融マグクロと平均結晶粒径が700μm以上で粒径が1mm以上の電融マグネシアの合量が85質量%以上である、マグクロれんがの製造方法。
2.
電融マグクロのうち、Cr2O3を25~50質量%含有する電融マグクロの割合が70質量%以上である、前記1に記載のマグクロれんがの製造方法。
3.
耐火原料配合物は電融マグクロとして、粒径1mm以上5mm未満の電融マグクロを50質量%以下(0を含む)と、粒径1mm未満の電融マグクロを30~60質量とを含有する、前記1又は2に記載のマグクロれんがの製造方法。
4.
トップランスからの酸素吹きにより昇熱処理を行うRH炉の下部槽側壁部に使用されるマグクロれんがを製造する、前記1から3のいずれか一項に記載のマグクロれんがの製造方法。
このように、平均結晶粒径が700μm以上で粒径が1mm以上の電融マグネシアを使用することで、れんがのマトリックス部に発生した亀裂の伝播が抑制され、その結果、耐熱スポーリング性を向上する効果が得られる。
すなわち、本発明の製造方法で得られるマグクロれんがは、耐酸化鉄性と耐熱スポーリング性に優れているため、このマグクロれんがをライニングした真空脱ガス炉の寿命が向上する。特にRH炉では、溶鋼の温度上昇を目的としてトップランスからの酸素吹きによりアルミニウムを投入し昇熱させる処理比率の高い操業条件下において、下部層側壁部の内張りライニングの損傷を大幅に低減することができる。
図1には、1個の電融マグネシアの粒子に2本の直線として直線A及びBを引いた例を示す。なお、図1には1個の電融マグネシアの粒子の一部のみを示しているが、実際は電融マグネシアの粒子全体にわたって2本の直線を引く。
D=1.5×L/n (式1)
D:直線1本あたりの平均結晶粒径(μm)
L:測定長さ(μm)
n:長さLあたりの結晶粒の数
なお、「切片法(インターセプト法)」については、例えば「高山善匡,“結晶粒度の評価法”,軽金属(1994),p.48-56」の「5.3 切片法(intercept method: Heyn法,切断法)」(p.53)に解説があり、特開2007-284314号公報の段落0011にも記載がある。
すなわち、図2のMgO-MgCr2O4系相状態図から、例えばCr2O3の含有率が16質量%のマグクロは、約1800℃より温度の高い領域ではMgOの固相にピクロクロマイト(MgCr2O4)が固溶した状態で安定となるが、約1800℃以下の領域ではMgO固相に固溶したピクロクロマイトがピクロクロマイト固相として析出し、各々の固相が存在する領域が安定となる。
ここで、RH炉において、トップランスからの酸素吹きによりアルミニウムを投入し昇熱させる処理ではれんがの稼動面は2000℃前後まで上昇し、処理終了後には700℃付近まで冷却され、この温度変化を何度も繰り返す。このときに、マグクロ内では、MgO固相へのピクロクロマイトの固溶と析出を繰り返す状態が発生し、これに伴いマグクロれんが内では電融マグクロ自体の組織崩壊が進行し、れんが組織に亀裂が発生し、損傷の進行を助長すると考えられる。
一方、図2の状態図からCr2O3の含有率が25質量%の場合には、れんがの稼動面の予想温度である2000℃以下ではMgO固相へのピクロクロマイトの固溶が生じないことがわかる。つまり、Cr2O3の含有率が25質量%以上の電融マグクロを原料として使用することで、マグクロれんがの熱スポーリングによる組織崩壊を抑制できる。ただし、Cr2O3含有率が50質量%を超える電融マグクロは、製造する際に天然原料のクロム鉄鉱以外に精製された高価な酸化クロムを使用するため高価となり、このコストに見合った効果が得られない。そのため、電融マグクロ中のCr2O3含有率の上限値は50質量%で十分である。
酸化クロムとしては、耐火物の原料として一般的に使用されているものを使用することができる。また、クロム鉱としては、天然に産出するクロム鉱を使用することができる。
見掛気孔率はJIS-R2205に準拠して測定した。
これに対して比較例1は、平均結晶粒径が1000μmで粒径が1mm以上の電融マグネシアを使用しないものであり、耐酸化鉄性及び耐熱スポーリング性に劣る結果となった。
比較例2は、平均結晶粒径が1000μmで粒径が1mm以上の電融マグネシアの使用量が5質量%と本発明の下限値を下回るものであり、急冷スポーリング試験結果が劣り耐熱スポーリング性に劣る結果となった。
また比較例3は、平均結晶粒径が1000μmで粒径が1mm以上の電融マグネシアの使用量が70質量%と本発明の上限値を上回るものであり、れんがが中粒又は微粒の少ない組織となるため結合組織の発達が不十分となり、結果として低強度で気孔率の高い組織となり耐熱スポーリング性及び耐酸化鉄性が低下した。
比較例4は、平均結晶粒径が300μmで粒径が1mm以上の電融マグネシアを使用したものであり、急冷スポーリング試験結果が劣り耐熱スポーリング性に劣る結果となった。
また比較例5は、平均結晶粒径が1000μmで粒径が1mm未満の電融マグネシアを使用したものであり、急冷スポーリング試験結果が劣り耐熱スポーリング性に劣る結果となった。
比較例6は、電融マグクロと平均結晶粒径が700μm以上で粒径が1mm以上の電融マグネシアの合量が75質量%と本発明の下限値を下回っており、回転侵食試験結果が劣り耐熱スポーリング性及び耐酸化鉄性に劣る結果となった。
実施例9は耐酸化鉄性にやや劣る結果となった。これは粒径1mm以上5mm未満の電融マグクロが55質量%とやや多いため、組織がポーラスになったためである。
実施例10は耐酸化鉄性にやや劣る結果となった。これは粒径1mm未満の電融マグクロが少ないため、組織がポーラスになったためである。
実施例11は耐熱スポーリング性にやや劣る結果となった。これは粒径1mm未満の電融マグクロが多いため、組織が緻密になったためである。
このうち実施例12はCr2O3含有率が16質量%の電融マグクロを使用したものであり、回転侵食試験結果が他のものよりやや劣る結果となった。これは酸化鉄の吹き付けによってれんが温度が2000℃付近になったため、MgO固相へのピクロクロマイトの固溶と析出という変化によって組織が劣化し損耗したためと推定される。
実施例13はCr2O3含有率が25質量%の電融マグクロを使用したものであり、酸化鉄の吹き付けで2000℃になっても、電融マグクロ中のMgO固相へのピクロクロマイトの固溶と析出という変化が生じないため、損耗が少なかったと考えられる。
実施例14及び実施例15も同様に電融マグクロのCr2O3含有率が25質量%以上であるため、回転侵食試験結果は良好であった。
実施例16は、電融マグクロのうち、Cr2O3を25~50質量%含有する電融マグクロの割合が57質量%であり、回転侵食試験結果がやや劣る結果となった。
実施例17は、電融マグクロのうち、Cr2O3を25~50質量%含有する電融マグクロの割合が70質量%であり、回転侵食試験結果は実施例16と比較すると良好となった。
Claims (4)
- 耐火原料配合物にバインダーを添加して混練し成形後、焼成する、マグクロれんがの製造方法であって、
耐火原料配合物は、電融マグクロを40~90質量%と、平均結晶粒径が700μm以上で粒径が1mm以上の電融マグネシアを10~60質量%とを含有し、しかも電融マグクロと平均結晶粒径が700μm以上で粒径が1mm以上の電融マグネシアの合量が85質量%以上である、マグクロれんがの製造方法。 - 電融マグクロのうち、Cr2O3を25~50質量%含有する電融マグクロの割合が70質量%以上である、請求項1に記載のマグクロれんがの製造方法。
- 耐火原料配合物は電融マグクロとして、粒径1mm以上5mm未満の電融マグクロを50質量%以下(0を含む)と、粒径1mm未満の電融マグクロを30~60質量とを含有する、請求項1又は請求項2に記載のマグクロれんがの製造方法。
- トップランスからの酸素吹きにより昇熱処理を行うRH炉の下部槽側壁部に使用されるマグクロれんがを製造する、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のマグクロれんがの製造方法。
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