JPH01141873A - 溶銑与備処理容器用耐化物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は溶銑の搬送などと同時に脱珪、脱燐、脱硫な
どの溶銑予備処理を行なう混銑車、溶鉄鋼などの溶銑予
備処理容器に関するものである。

なお、ここで炭素質材料とは耐火材料として加えられる
炭素質のものをいい、結合剤から生じる炭素質とは異な
るものである。

〈従来の技術〉 近年の製鋼技術の進歩に伴なって、混銑車、溶銑鍋など
は単に高炉と転炉間の容器という目的だけでなく、脱珪
、脱燐、脱硫などの溶銑予備処理を行なう精錬容器とし
ての役目も負うようになって容量も大きくなり、また溶
ａ温度も上昇してきたため、その内張り材に要求される
特性も耐食性、耐スポーリング性および耐摩耗性が重要
となり、顕著に苛酷な十のとなってきている。

このような操業条件の苛酷化により使用される耐火物も
Ｍ　２０３ＳＬ　Ｏｔ系からアルミナ、炭化珪素および
炭素を主体とした不焼成れんがが使用されてきた。

しかし、このれんがでは耐火材料として炭素材料を使用
するため、耐食性、耐スポーリング性は向上したが、空
気中の酸素やミルスケール中のＦ・０による目地部に接
するれんがの酸化による目地部の先行溶損、またその結
果生じた蒲鉾状の凸部に加熱、冷却の繰り返しにより亀
裂が発生するための剥離損耗が起こってきた。これらを
解決するためには耐食性、耐スポーリング性および耐摩
耗性に加えて耐火材料中の炭素材料の耐酸化性の向上及
び高靭性にすることが耐火物に要求されてき　ノこ　。

これらを解決するための一方法としてＮ１２０３−５Ｌ
ＣＣ系材料に金属アルミニウムおよび金属シリコンを添
加した不焼成れんがを混銑車に内張すしたものが特開昭
５８−８４９１５号に開示されている。

しかし、この方法では金属粉末の炭化物形成による緻密
化よって耐食性、組織安定性は向上したが、応力緩和機
能は減少して脆性化が進み、機械的、熱的応力下におい
てピーリングが発生し、目地部の先行溶損、剥離損耗の
防止はできなかった。

また、ＭｚＯ３ＳＬＣＣ系材料にガラス物質を添加した
不焼成れんがが特開昭６０−１５７８５７号に開示して
あり、ガラス物質の軟化溶融により炭素材料が被覆され
、中温域では耐酸化性は向上した。

しかし、骨材粒子間に流動充填したガラスへ骨材の溶解
が進み、骨材の変質、マトリックスの特性低下が起こり
、機械的、熱的応力下での組織劣化によって目地部の先
行溶損、剥離損耗は防止できなかった。

溶銑予備処理を行なう混銑車の内張り不焼成／Ｖ　２０
３　　Ｓ、Ｃ−Ｃれんかに金属アルミニウムおよび金属
シリコンを添加したものは、炭化物の形成による緻密化
で機械的、熱的応力下でビーリングが発生し、目地部の
先行溶損、剥離損耗が防止できず、またガラス物質のみ
を添加したものも機械的、熱的応力下で組織劣化が起こ
り、目地部の先行溶損が防止できなかった。

本発明者らは上記問題点の解決策として、溶銑予備処理
を行なう容器の内張りれんかにアルミナ質原料、炭素質
材料よりなる耐火材料に金属アルミニウムを主体とした
金属の混合粉末あるいは合金粉末およびＳ＝Ｏ，含有ガ
ラスあるいはさらに炭化珪素を配合して得た不焼成れん
がを用いる特許を出願した（特願昭８２−１２６４８２
号）。

〈発明が解決しようとする問題点〉 この金属とガラス物質との併用によって前記の問題点は
ほとんど解決されたが、さらに溶銑予備処理が高温で行
なわれるようになり、炭化珪素含有量の低いれんがでは
耐酸化性の点で問題となり、より苛酷な使用条件に対処
可能な耐火物が求められている。

く問題点を解決するための手段〉 本発明者らの前記出願をさらに改良したこの発明は、ア
ルミナ質原料７０〜９７重量％、炭素質材料３〜３０重
量％よりなる耐火材料１００重量部に対して、金属カル
シウム含有合金粉末１〜１５重量部および１１１Ｍマグ
ネシウム、１１Ｍ１ｆカルシウム、硼酸アルミニウムよ
りなる群より選ばれた１種または２種以上を含む材料お
よび／または乳ａｔ含有ガラス０．５〜１０１．ｊｉｉ
部あるいはさらに炭化珪素１〜３０１吊部を配合してな
る溶銑予備処理容器用耐火物であり、この発明は金属粉
末としてカルシウムを主体とした金属を使用し、これと
硼素化合物および／またはガラス物質を添加することに
特徴があり、それらの相互作用によるものである。

〈作用〉 Ｍ２Ｏ，−５ｉＣ−Ｃれんがを溶銑予備処理容器の内張
りに用いると、目地部の先行溶損並びに剥離損耗が生じ
ることは前述の通りであり、これを解決するためには高
温における耐酸化性の向上及び高靭性化が必要である。

この発明はカルシウムを主体とした金属粉末と硼素化合
物および／またはガラス物質との相互作用によるもので
あって、耐火物が加熱されていくとガラス物質の軟化溶
融と金属の溶融が起こり、次いで溶融金属への硼素化合
物やガラス物質の溶解が起こる。そこでカルシウムをは
じめとする金属が硼素化合物やガラス質中のＳｉ　Ｏｐ
酸成分還元すると同時に金属は酸化されて金属酸化物と
なる。

その際の体積膨服により気孔が閉塞され、外部より耐火
物内部への空気の流入を遮断して、耐火物中の構成成分
である炭素質材料の酸化を防止する。

また、溶解した硼素化合物やガラス物質は炭素質材料を
被覆するが、そのＷＡＭ化されたカルシウムなどが加わ
ることにより粘性が増加し、そのため高温になっても流
れ去ることなく、炭素質材料の被覆が継続し、酸化防止
効果が高温域まで持続する。同時に溶融物中ではその一
部が新たな鉱物成分として析出する際に耐火物成分との
結合を生じ、耐火物成分の結合が強化されるために、耐
火物全体の強度が向上する。

この金属によるＶＩＩ素化合物やガラス成分の還元およ
び酸化された金属の硼素化合物やガラス成分との反応は
、骨材粒子のガラスへの溶解よりは速度が大であるので
、硼素化合物やガラス物質のみの添加の場合の骨材粒子
の溶解による骨材の変質やマトリックスの特性低下は防
止される。

さらに、溶解溶融した硼素化合物やガラス物質と金属と
は、結合剤と異なり、流下移動し毛管現象により骨材粒
子ｒ１を充填して鉱物変化を起こ・すため、粒子間接触
角の鈍角化も進行することで応力の集中が緩和されるの
で靭性に優れた組織となる。

〈発明の構成〉 この発明に用いられるアルミナ原料としては、電融アル
ミナ、焼結アルミナ、シリマナイト、ボーキサイトなど
であり、原料中のＭｌ　２ｏ　ｓ含有量は混銑車、特に
スラグライン部に使用する場合には７０重量％以上、溶
鉄鋼などでは５０重量％以上であることが耐食性の点か
ら望ましい。アルミナ原料の使用量は７０〜９７重量％
であり、７０重量％未満では耐食性を充分発揮すること
ができず、また９７重量％より多くなると耐スポーリン
グ性に劣る。

炭素材料は天然黒鉛、人造黒鉛、電極屑、石油コークス
、カーボンブラックなどであるが、高温における耐食性
の点からは天然や人造の黒鉛のような高純度の結晶質の
ものが適し、特に鱗片状のものがより好ましい。結晶質
の炭素材料は耐酸化性に優れると共に、成形時の充填性
が良く、その結果より耐食性に勝る耐火物が得られる。

炭素材料の使用量は３〜３０重量％である。好ましくは
粒径０．１Ｍ以上の結晶質炭素材料を少なくとも１０重
量％以上含まれるようにするとよい。

炭化珪素は使用しなくても前述の金属とガラスとの相互
作用によって炭素材料の酸化を抑制できるが、炭化珪素
を使用することによって耐酸化性はさらに向上する。こ
の炭化珪素は炭素材料の酸化を抑制して炭素材料の高耐
食性、高耐スポーリング性を発揮させる効果があり、炭
化珪素を使用する場合使用量はアルミナ原料と炭素材料
の合量１００重量部に対して１〜３０重量部が好ましい
。この吊が１重量部より少ないと炭素材料の酸化を抑制
する効果が十分に発揮されず、また、３０重組部以上で
は耐食性に劣るようになり、ともに好ましくない。

金属粉末としてはカルシウムを必須とし、これとシリコ
ン、マグネシウムやアルミニウムとの合金粉末として用
いる。この金属合金粉末の具体例をあげるとＣａ　−Ｓ
Ｌ、Ｃａ　−Ｍｌ　１Ｃａ　−Ｓ＝　−ｈ２、Ｃａ　−
Ｍ−ＳＬ、Ｃａ　−Ｍ　−ｔ’ｂ、Ｃａ−ＤＳＬ−ｎな
どで、その使用量はマグネシア質原料と炭素質材料の耐
火材料の合ｆｆ１１０ｏｌ１部に対して１〜１５重吊部
重量り、その範囲外となると耐酸化性、耐食性、耐摩耗
性および耐スポーリング性に劣る。

金属合金粉末としてはアルミニウムを必ず含む必要はな
いが、アルミニウムを含む合金、あるいはアルミニウム
を含まないカルシウム合金とアルミニウムとの混合粉末
を用いることがより好ましい。これはアルミニウムを含
まない場合、カルシウムはシリコンやマグネシウムなど
と酸化した後ＣａＯ”　ＦＳｉ＋Ｏ・５ＬＯｔや２ｔ’
ｂＯ’ｈｏｔを生成しｔ’？トリックス中に存在し、ス
ラグ耐食性を低下させる可能性がある。ところがアルミ
ニウムが存在するとマグネシウムの酸化物はスピネルと
なるため、カルシウムはＣａ０−ＡＪ１０３となりガラ
ス中に、シリコンは主としてＳＬＣとなり上記低融点化
合物は生成せず耐食性の低下がないのである。アルミニ
ウムを含む場合も金属粉末全体として耐火材料の合ｆｆ
１１００重量部に対して１〜１５重量部の添加量とする
。

この発明では金属粉末と相互作用をする物質として硼素
化合物やガラス物質を用いる。この場合硼素化合物また
はガラス物質単独あるいは両者の併用として使用する。

その合計使用量は耐火材料１００重量部に対し、０．５
〜１０重量部であり、０．５重量部未満では金属との相
互作用が起こりにくく、また１０重置部より多くなると
耐食性に劣る。

硼素化合物は硼酸アルミニウム、Ｉ硼酸マグネシウム、
硼酸カルシウムより選ばれた１種または２種以上である
。これらの硼素化合物は結晶体であってもガラス体であ
っても使用できる。

ガラス物質としてはカルシウムとの反応、生成物との関
係でＳＬＯ＊含有ガラスが望ましく、添加金属が炭化物
を生成する温度（約８００℃）以下で軟化溶融する珪酸
ガラス、硼珪酸ガラス、珪酸アルカリガラスなどが特に
有効である。

硼素化合物、ガラス物質ともガラス体であると同１ｆ１
１ｉｔの結晶体などと比較して反応しやすく、金属との
相互作用がより低温で゛起こることと、ガラス物質それ
自体の軟化溶融もより低温で起こるので、炭素材料を被
覆して酸化を防止する効果も結晶体より大となる利点が
ある。

溶銑予備処理における脱燐の際にはＣａＯ成分やＣａＦ
、成分が添加されるが、これらの成分はＭ２Ｏ３と反応
しやすく、これによりマトリックス部が溶損され、骨材
の脱落が進行するが、この発明の金属粉末と硼素化合物
やガラス物質との組合わせでマトリックス部が保護され
るため、骨材の抜は落ちがなく、ノロ付きが良好となる
ので、より耐食性が向上する。

上記した原料を加えた配合に樹脂系結合剤を添加して混
練し、成形後熱処理をして不焼成れんがを得る。樹脂系
結合剤としては熱処理によって硬化するものであればよ
く、特に限定するものでないがフェノール樹脂が好まし
く、その吊は１．５〜１０重量部である。

上記の不焼成れんがを混銑車や溶銑鍋などの溶銑予備処
理容器の内張り全部に使用するか、あるいは一部に内張
すする場合には、溶損の著しいスラグライン部や湧当り
部に用いて好結果が得られる。

〈実施例〉 第１表に示す配合を７リクシヨンプレスによって成形し
、この成形物を３００℃で１０時間の熱処理を行なって
不焼成れんがを得た。

靭性は還元雰囲気中１４００℃で３点曲げ試験法により
応力−ひずみ曲線を測定して求めた。

スラグ試験は回転式スラグ試験法により１４５０℃で６
時間行なった。スラグ組成はＦｅｗＩ化物４６重量％、
Ｃａ０４２重量％、ＣａＦ、１２重量％のものを使用し
た。

酸化試験は炭化珪素発熱体電気炉を用い、大気雰囲気中
の１４００℃で１０時間行なった。

なお、靭性値率、溶損面積率および脱炭面積率について
は比較例１を１００とする比率によって表わした。

第１表の結果から明らかなようにカルシウムを主体とし
た金属粉末とＩＩ素化合物または／およびＳＬ　０２含
有ガラスを併用した実施例はいずれも靭性、耐酸化性お
よび耐食性において特に優れ、金属粉末としてアルミニ
ウムをｎ素化合物やガラス物質と併用した場合と比較し
て炭化珪素添加量の低い領域において、特に耐酸化性の
面で顕著な効果が見られた。

〈光明の効果〉 この発明の溶銑予備処理容器はカルシウムを主体とした
金属粉末と硼素化合物または／およびガラス物質を併用
したことによって、硼素化合物やガラス物質の軟化溶融
によってカーボンが被覆され、また溶融物の一部が骨材
粒子間に充填し、溶融物と溶融金属との反応による生成
物によって結晶化が急速に進行するため耐酸化性が著し
く向上し、また粒子間の結合も強化されて靭性の増大に
よって応力緩和機能が著しく改善された。この結束、溶
銑予備処理容器の目地先行？ＩＦ損並びに剥離！ｉ！４
傷が解消されて操業上の安定性と耐用性が顕著に向上し
た。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）アルミナ質原料７０〜９７重量％、炭素質材料３
   〜３０重量％よりなる耐火材料１００重量部に対して、
   金属カルシウム含有合金粉末１〜１５重量部および硼酸
   マグネシウム、硼酸カルシウム、硼酸アルミニウムより
   なる群より選ばれた１種または２種以上を含む材料およ
   び／またはＳｉＯ＿２含有ガラス０．５〜１０重量部を
   配合してなる溶銑予備処理容器用耐火物。
2. （２）アルミナ質原料７０〜９７重量％、炭素質材料３
   〜３０重量％よりなる耐火材料１００重量部に対して、
   金属カルシウム含有合金粉末１〜１５重量部、硼酸マグ
   ネシウム、硼酸カルシウム、硼酸アルミニウムよりなる
   群より選ばれた１種または２種以上を含む材料および／
   またはＳｉＯ＿２含有ガラス０．５〜１０重量部および
   炭化珪素１〜３０重量部を配合してなる溶銑予備処理容
   器用耐火物。