JPH01197371A - 溶融金属容器ライニング用不定形耐火物 - 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］ 本発明は溶融金属容器の内面ライニング用不定形耐火物
に関し、特に流し込み方式で形成されたときの亀裂や剥
離が少なく、かつ優れた耐食性を発揮する溶融金属容器
用内張り材料組成物に関するものである。

［従来の技術］ 取鍋ライニング用不定形耐火物材料としては従来ろう石
質、ろう石−ジルコン質、珪石−ジルコン質、ジルコン
質等が主に使用されてきた。

一方近年に至り、真空脱ガス法や連続鋳造法の採用、更
には取鍋精錬技術の向上環を受けて高級鋼種が取鍋で精
錬されるようになってきた。その為アルゴン攪拌、合金
添加、真空処理等を遂行することの必要上、溶鋼温度の
上昇さらには溶湯滞留時間の延長等で代表される様に取
鍋内での処理条件は益々苛酷になってきている。しかる
に前記した様な従来の汎用材質ではこの苛酷な条件に対
応できず、取鍋の寿命が著しく低下している。ざらに取
鍋の侵食に伴う耐火物からの多量の流出成分によって、
溶鋼の汚染および鋼中介在物の増加等鋼品質の低下が問
題となりつつある。

そこで上記の従来材質の問題点を解消する目的で、アル
ミナ質、スピネル質、マグドロ質、マグカーボン買等が
試用されてきたが、何れも満足な結果は得られていない
。

［発明が解決しようとする課題］ まずアルミナ質材料では組織内へのスラグの浸透が大き
く構造スポーリングが発生子ること、並びに高塩基度ス
ラグに対しては化学的侵食を受は耐食性が著しく低下す
ること等の問題がある。またスピネル質やマグドロ買材
料は耐食性に優れるが熱間線膨張性が高いため熱スポー
リング抵抗性に劣るという問題がある。更にマグカーボ
ン貿に代表されるカーボン含有材料は耐熱衝撃性に優れ
るが鋼中へのカーボンのピックアップの他、高ＦｅＯス
ラグや高０２レベル鋼種によるカーボンの消費に伴う耐
食性の低下、更には高熱伝導性（放熱性）による溶鋼温
度の顕著な降下、有機バインダー使用に゛よる乾燥時の
悪臭や発煙、並びに背面側（ライニング層における鉄皮
側）の酸化による脆弱劣化等の問題がある。

［課題を解決するための手段］ 本発明者らはアルミナ質の低熱間線膨張性や低熱伝導性
及びスピネル質の耐スラグ侵食性を長所として把握し、
またスラグ浸透性が大きく構造スポーリングを生じ易い
というアルミナ質の欠点はスピネル質によって補い、一
方熱間線膨張性が高く熱スポーリングを生じ易いという
スピネル質の欠点は、アルミナ質によって補うという観
点から両者を併用することによって、耐スポーリング性
及び耐食性の優れた溶融金属容器ライニング用不定形耐
火物を完成するに至り別途特許出願した。

しかしながら更に検討したところ、自己焼結による材料
の収縮に基づく亀裂の発生については、更に改良を重ね
てこれを防止する必要があり、上記組成に加えてマグネ
シアを添加すれば自己焼結時の昇温に際して該マグネシ
アが前記アルミナと反応して二次スピネルを形成し、こ
のときの適当な膨張によって亀裂抵抗性が与えられるこ
とを知って本発明を完成した。即ち本発明ｉｔアルミナ
を主成分とする耐熱性原料５〜９５重量部に対してスピ
ネルを主成分とする耐熱性原料９５〜５重量部を含む他
、これらの合計量１００重量部に対してマグネシアを主
成分とする耐熱性原料を０．１〜１０重量部配合してな
る３成分系組成物を骨材として含有することを要旨とす
るものである。

［作用］ 取鍋操業では加熱、放冷が繰り返される。従ってスラグ
の吸収や自己焼結によって材料が収縮する傾向を示すこ
とがあり、この様な場合は亀裂の発生が大となり、この
亀裂から地金の侵入を招き結果的に内張りの剥離に結び
つく、そこで取鍋ライニング材としては耐亀裂性や耐剥
離性の優れた材料を得ることが望まれるが、そのために
は耐スラグ浸透性に優れていることはもちろんのこと、
材料自体の熱間線膨張率を小さくすることも重要である
。この点アルミナ系原料のみを主骨材とした場合は、熱
間線膨張性が低いため熱的スポーリングに対する抵抗性
には優れるが、前述の如く耐スラグ浸透性に劣るため構
造スポーリングが発生し易い、一方スピネル系原料のみ
を主骨材にした場合は逆に構造スポーリングは発生し難
いが熱的スポーリングが発生し易い。本発明ではこの両
者の長所・短所を巧みに組合せることを要点の一つとす
るものである。

本発明の第２の要点は残存膨張性を与える点に存在する
。即ち、スピネルの配合によってスラグの耐浸透性が改
善されることについては先に述べた通りであるが、自己
焼結時の材料収縮傾向を完全に改善できた訳ではない、
そこで本発明においては、耐火物材料に膨張性能を内在
させること、つまり残存膨張性を付与することとした。

この性能は耐火物材料を加熱した時に該材料が膨張する
性能であり、これによって、アルミナの収縮傾向に対抗
しようというものである。この残存膨張性を与えるに当
たっては、マグネシア系原料を前記骨材成分に混合し、
マグネシアとアルミナを使用中の高温下で相互に反応さ
せ、二次スピネルを生成することによって与えられる。

しかし二次スピネルの生成が適正量以上になると異常膨
張を招き、見掛気孔率の増大をもたらしてスラグ浸透の
助長あるいは稼動面側焼結層のふくれ等が発生する。二
次スピネルの生成量及び生成速度はマグネシアの粒度や
添加量によって制御するのが一般的であり、小粒径及び
／或は大添加量であれば二次スピネルの生成が促進され
る。

次に本発明において使用される耐熱性原料について説明
する。まずアルミナ系原料としては、不純物が少なく、
高温処理されたものが好ましく、例えば電融アルミナや
焼結アルミナ或は仮焼アルミナが例示される。天然のボ
ーキサイトやパン土頁岩は５ｉ０２やＴｉＯ２等の不純
成分を多く含むため耐食性に劣るが、コストが低いので
場合によっては使用可能である。スピネル系原料は市販
されている高純度電融スピネル及び焼結スピネルが推奨
される。但し不純物の混入が必ずしも排除されるもので
はない。次にマグネシア系原料としては、不純物が極力
少なく、反応性の安定したもの、例えば電融マグネシア
、海水マグネシアクリンカ−が良い、天然のマグネシア
等はフラックス成分が多く本発明に係る二次スピネルの
生成による膨張特性付与の効果が不十分であるばかりで
なく、耐食性及び耐スポーリング性を劣化させる。

従って本発明ではアルミナ或はスピネルを主成分とする
耐熱性原料、或はマグネシアを主成分とする耐熱性原料
という表現を採用している。

これらの耐熱性原料は粉砕して使用されるが、混合時の
空隙率を少なくする為比較的大きい粒子と比較的小さい
粒子に分けて調製するのが一般的である。従って各原料
毎にその様な２系列の粒度に分けられるが、一方の原料
は大粒径を中心とし、他方の原料を小粒径とすることも
可能であり、この場合スピネルを主成分とするものにつ
いてはスラグの耐浸透性を改善するという主旨に鑑み、
また前述のごとく二次スピネル生成の促進という観点か
ら微細粒子分を多くすることが望まれる。

次にこれら耐熱性原料の配合割合′について説明する。

まずアルミナ系原料とスピネル系原料の配合割合につい
ては、前者を１００重量部としたとき、アルミナ系原料
を５〜９５１ｉ量部、残部９５〜５重量部をスピネル系
原料とする。尚好ましいのはアルミナ系原料が１５〜８
５重量部である。

アルミナ系原料が５重量部未満ではスピネル組成が多く
なり流し込み材料としての熱間線膨張率の増大、並びに
熱伝導率の増大により耐久ポーリング性が低下すると同
時に二次スピネルの生成量が少なくなり、残存、膨張性
が低下し、亀裂が発生し易くなる。逆にアルミナ系原料
が９５重量部より多くなるとスピネル組成が少なくなる
ため耐スラグ浸透性や耐食性が低下する。

マグネシア系原料の添加割合はアルミナ系原料及びスピ
ネル系原料との合計量（１００重量部）に対して０．１
〜１０重量部好ましくは１〜８重量部である。またアル
ミナ系原料との重量比という面では、１：２０〜１：５
の範囲で且つスピネル組成値よりアルミナ側であること
が望ましい。

０．１重量部未満では膨張性付与の効果がなく、１０重
量部を越えると異常膨張によって組織がポーラスとなり
、耐食性及び耐スポーリング性が低下する。粒度につい
ては使用条件に応じて適正な膨張速度が得られるように
調整する。

本発明においては、上記３　ｆｉｌ類の原料によってア
ルミナ−スピネル−マグネシアの３成分系骨材を形成し
、一般に外掛と称されている第３成分を配合することに
よって不定形耐火物が製造される。まずバインダーとし
ては従来より使用されている無機系バインダーを使用す
ることが望ましい、有機系バインダーの使用は前述した
様に乾燥時の悪臭や発煙の他、背面側の酸化による劣化
を招き、継足補修が不能になる等の欠点を有しているの
で好ましくない、使用するバインダーを更に詳述すると
、高アルミナセメント、珪酸ソーダ。

コロイダルシリカ、アミンシリケート、アルミナゾル、
燐酸ソーダ、燐酸アルミニウム、燐酸アルミニウム変成
品等を使用することができる。

［実施例］ 実施例１〜５ 第１表に示す配合割合（重量部）で焼結アルミナ及び焼
結スピネルを使用して本発明の流し込み材用骨材を製造
した。

上記耐火原料骨材１００重量部に対し、バインダーとし
て気化製シリカ３重量部、ハイアルミナセメント２重量
部、燐酸塩（分散剤）０．１重量部を配合して混合し、
水を適量（フロー値１８０〜１９０に調整できる量）入
れ、混練後４０）×４０ｍｍＸ　１６０ｍｎ＋の金枠に
流し込んだ。これを温度り０℃、湿度９０％以上で２４
時間養生した後、１０５℃で２４時間乾燥して試験に供
した。

得られた本発明流し込み材の性能試験の結果を第１表に
示す。

比較例１〜３ 実施例に準じて比較品の流し込み材を製造し、性能試験
に供した。その結果を第１表に示す、試験方法は下記の
通りとした。

（１）乾燥後の試料、及び電気炉で１５００℃×３時間
焼成後の試料の物理特性（見掛気孔率。

嵩比重）を測定した。

（２）乾燥後の試料、及び電気炉で１５００℃×３時間
焼成後の試料の強度特性（曲げ強さ）を測定した。

（３）電気炉で１５００℃×３時間焼成後の線変化率を
測定した。

（４）回転ドラム式侵食テストにより転炉スラグを使用
し、１６５０℃×２時間の耐食性テストを行い、その侵
食深さ及び浸潤深さを測定した。

（５）試料を１０００℃に保持した電気炉中に１０分間
挿入し、その後１０分間空冷するというサイクルを繰り
返し、亀裂の発生までの回数を調べた。

以上の結果より、本発明の流し込み材は従来のアルミナ
系やスピネル系のものに比較し、耐食性及び耐スポーリ
ング性に優れていることがわかる。

［発明の効果］ 本発明の溶融金属容器ライニング用不定形耐火物は上記
の様に構成されているので、従来のアルミナ系或はスピ
ネル系不定形耐火物に比較して優れた耐スポーリング性
及び耐食性を有しており、取鍋をはじめとする各種精錬
炉の内張り耐火物として最適である。

昭和６３年　１月３０日 特許９長官小川邦夫殿　　、 ２、発明の名称 溶融金属容器ライニング用不定形耐火物３、補正をする
者 事件との関係　　特許出願人 ４、代理人 ５、補正命令の日付 明細書第１３〜１４頁の第１表を別紙の通り差し替えま
す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. アルミナを主成分とする耐熱性原料５〜９５重量部に対
   して、スピネルを主成分とする耐熱性原料を９５〜５重
   量部含む他、これらの合計量１００重量部に対してマグ
   ネシアを主成分とする耐熱性原料を０．１〜１０重量部
   配合してなる３成分系組成物を骨材として含有すること
   を特徴とする溶融金属容器ライニング用不定形耐火物。