JPH03164479A

JPH03164479A - 高炉出銑樋用流し込み耐火材

Info

Publication number: JPH03164479A
Application number: JP1304441A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Yamazaki; 龍夫山崎; Takayuki Honto; 孝幸本戸; Kosuke Kurata; 倉田　浩輔; Koji Kono; 幸次河野
Original assignee: Taiko Refractories Co Ltd; Nippon Steel Corp
Current assignee: Taiko Refractories Co Ltd; Nippon Steel Corp
Priority date: 1989-11-22
Filing date: 1989-11-22
Publication date: 1991-07-16
Anticipated expiration: 2009-02-02
Also published as: JPH068223B2

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〕本発明は高炉出銑樋の流し込み施工用内張り耐火材に関
するものである。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕高炉出
銑樋（以下樋という）は出銑時、高温の溶銑やスラグに
より損傷を受ける。損傷状況は操業条件により異なり、
溶損速度で示すと最大部で通航量１，０００を当たり２
〜９簡の値となる。従って損傷状況に応じて定期的に樋
を休止し、補修を行う必要がある。一方、樋の長さは通
常２０ｍ前後あるため、出銑及び休止による熱スポール
の影響が大きく出易い。すなわち加熱・冷却により構造
体内部に発生する応力は樋の変形あるいは亀裂・剥離の
発生という形で具現化する。

以上のような事から、樋の流し込み施工用内張り耐火材
（以下流し込み樋材という〕については、無補修通銑量
の増加と補修量削減のために高耐蝕性と高耐スポール性
が要求され、洩銑対策と共にその材質改善については多
くの努力が払われてきた。

現在一般に使用されている流し込み樋材は、例えば特公
昭用５７−３８５５４号公報に示されるように、アルミ
ナ質骨材に炭化珪素やカーボン質原料を配し、組織をち
密・高強度化することで耐蝕性を高めている。ところが
電融アルミナや焼結アルミナといったアルミナ質原料は
炭化珪素やカーボン原料に比べ熱膨張係数が大きいため
耐スポール性という面では劣る。また、材料のち密・高
強度化も亀裂や剥離につながり易く、やはり耐スポール
性を低下させるという弊害を生じさせる。そこで、容積
安定性が大きく、かつ溶融スラグや銑鉄に対し濡れ難く
耐蝕性にも優れる炭化珪素を多量に使用するという試み
がなされてきた。しかしながら、炭化珪素はそれ自体酸
化し易いという欠点を持つと、流し込み樋材に適用した
場合骨材形状が角張り気孔が大きいことや、水に対する
分散性が劣ることがら混練水量が増えるため、組織がポ
ーラスとなり、耐蝕性、耐磨耗性がむしろ低下するとい
う聞届があった。従ってその長所が生かしきれず、これ
までその活用量はせいぜい４０ｗｔ％以下と制限を余儀
なくされた。

〔課題を解決するための手段〕

発明者らは前述のような問題点を解決するため種々検討
した結果、低気孔率で表面積の小さい炭化珪素骨材を用
いることにより、少ない混線水量で流し込みが可能でか
つち密な組織の施工体が得られること、同炭化珪素質材
料の微粉部にシリカ超微粉、アルミナ微粉および炭化ほ
う素を組み合せて使用することにより、樋の稼働中に被
熱する温度域の１００〜８００°Ｃ以上で、強固なマド
ＩＪツクス組織を形成させることを可能とし、耐蝕性や
耐磨耗性のみならず、炭化珪素の欠点である耐酸化性を
著しく改善できることを見出した。また更に、８ｉまた
はＡｌ−８ｉ合金微粉を添加することによって、より一
層組織のち密化が図れることを見出した。

以下に本発明の詳細な説明する。

本発明の流し込み樋材は、気孔率１０％以下で、充填嵩
比重が粗粒で１．２５以上、中粒で１．６０以上の炭化
珪素骨材を使用し、炭化珪素７０〜９５ｗｔ％、カーボ
ン質原料１〜７ｗｔ％、アルミナ微粉３〜２０ｗｔ％お
よびシリカ超微粉０．５〜５ｗｔ％を含有する組成物に
分散剤、結合剤を添加したものである。更に本発明の流
し込み樋材は。

前記組成物に炭化ほう素０．８〜５ｗｔ％を、場合によ
ってはＳｉまたはＡｌ−８ｉ合金の微粉を１〜Ｂｗｔ％
添加したものである。

本発明の流し込み樋材は気孔率が１０％以下で、充填嵩
比重が粗粒で１，２５以上、中粒で１．６０以上の炭化
珪素骨材を使用することで、施工時の混線水量を下げる
と共に流動性も改善することを可能としたもので、高炭
化珪素質流し込み材料の欠点である前記の耐酸化性や充
填性の悪さに起因する耐蝕性、耐磨耗性の低下を大幅１
こ抑えることが可能となり、炭化珪素本来の特性を生か
すことができるようになった。

また、上記組成物に炭化ほう素Ｂ４Ｃを添加し耐蝕性、
耐磨耗性をより強化することが可能となることを見出し
た。Ｂ４Ｃはアルミナ微粉およびシリカ超微粉と併用す
ることによりその効力が生かされる。すなわち、施工さ
れた材料が乾燥中あるいは使用中に１，０００°Ｃ以上
の温度に曝されると、Ｂ４Ｃから生成したＢ２Ｏ３とＡ
ｌ２Ｏ３およびｓｉｏ、が反応し、ムライト（３Ａ１２
０３・２Ｓｉｏ２）を固溶した９　Ａ　ｌ　２　Ｑ　３
・２Ｂ２０ｓの柱状結晶がマトリックス部や空隙に絡み
合うように析出してくる。

このため材料の気孔率が大幅に低下するとともに高温の
熱間強度が向上し、スラグや銑鉄に対しての耐蝕性、耐
磨耗性が改善できる上、更番こ酸化に対する抵抗性も大
幅に向とする。

なお、本発明では９Ａ１ｔＯｓ　・２Ｂ２０３に３Ａ１
ｔＯｓ・ｚｓｉｏ、を固溶させることが必須条件である
。これは、９Ａ１２０３・２Ｂ２０３は１，２５０°Ｃ
以上でα−ＡＩ　！０３と液相に分解溶融してしまい組
織の補強にならない。しかし、９　Ａｌ　２０５・２　
Ｂ２０ｓに２％程度以上の３ＡｌｔＯｓ・２Ｓｉｏ２を
固溶させると融点が１，７００°Ｃ以上に急激にｈ昇す
る。このため３Ａ１２０３・２ＳｉＯ２を固溶させるこ
とを必須条件とする。

ＳｉまたはＡｌ−Ｓｉ合金微粉は９Ａｌ　２０．−２８
２０３−３Ａ１２０ｘ　・２８　ｉＱ２固溶体生成用の
５ｉＱ２やＡｌ２Ｏ，源として高温で特に有効である。

すなわち、Ｓｉは５ｉｏ２を生成し、またＡＩは高温で
Ａｌ２Ｏ，を生成する。これらの酸化生成物は酸化時１
こ体積膨張によって空隙を埋めると共に、９ＡｌｔＯｘ
−２Ｂ＝０３−３ＡＩ２０．　・２ＳｉＣ＝固溶体生成
のための活性なｓ　ｉｏ、やＡｌ２Ｏ！＋源となり、耐
火物組織のち密化と組織補強効果があり、酸化防止に対
する効果も著しい。また場合によっては材料中のカーボ
ンと反応し、気孔中にＳｉＣを生成させ同様の効果を持
たらす。

本発明の流し込み樋材Ｉこ使用される炭化珪素は、ｓｉ
ｃ　含有量が７０ｗｔ％以上、好ましくは８５ｗｔ％以
上の高純度品が良く、粒度は１ｆ１以上の粗・中粒が４
０〜５５ｗｔ％、１〜０．２９７鴎が１５〜５Ｑｗｔ％
、０．２９７龍以下が１０〜３０ｗｔ％の範囲で用いる
。このうち粗粒の６〜３ｍは気孔率１０％以下で、充填
嵩比重が１．２５以上が良く、中粒の３〜１謁は気孔率
１０％以下で、充填嵩比重が１．６０以上が良い。骨材
の気孔率および充填嵩比重がこれを満足しない場合は、
施工時に材料の流動性を得るための混線水量が増え、ま
た良好な流動性が得られない。更には材料の充填不良が
出易く、耐酸化性や耐蝕性が不十分となり、樋の寿命が
延びない結果となる。また、骨材および微粉に使用する
ＳｉＣの純度が７０ｗｔ％未満では不純物の影響で混練
水量が増加したり、耐蝕性その他の性状の低下を来す。

炭化珪素は７０〜９５ｗｔ％の範囲で用いるが、これ未
満では炭化珪素の特性が十分生かされず、耐スポール性
や耐蝕性が不足し、また９５ｗｔ％を越える場合は施工
時の流動性や施工体としての物性が得られないため流し
込み材としての形態が取れなくなる。

カーボン源としては天然黒鉛、人造黒鉛、コークス、各
種ピッチ、およびカーボンブランク等があり、これらの
１種または２種以上を用いる。その量を１〜７ｗｔ％と
したのは、１ｗｔ％未満では耐蝕性向上や過焼結防止の
効果が少なく、また７ｗｔ％以上では施工性が低下し、
強度その他の物性が低下するためである。

炭化ほう素は研削材用に合成されたもので、未反応のＢ
２Ｏ５含有亘ができるだけ少ないものが良い。未反応の
Ｂ２Ｏ５が多いと材料打設後の硬化時間を大幅に遅らせ
るためである。また粒度としては４４μｍ以下が９５ｗ
ｔ％以上の微粉が良い。

炭化ほう素の添加量は０゜８〜５ｗｔ％であり、それよ
り少ない領域では９ＡＩ２０３　・２Ｂ２０ｘ−３Ａｈ
Ｏｓ・ｚｓｉｏ、固溶体の生成量が少なく組織補強効果
が小さい。またそれを越える量では９ＡＩ２０ｘ　・２
Ｂ２０３−３Ａ１２０３４８！０２固溶体の生成量が過
剰となり高温域での膨張量が大きくなるため好ましくな
い。

アルミナ原料は２種以上を組み合せ、合量で３〜２０ｗ
ｔ％使用する。１種は流し込み施工時の流動性を改善す
ると共に、Ｂ４Ｃ添加時には９Ａ］２０３・２Ｈ２ＯＭ
の生成が容易となる反応性に富む超微粉アルミナで、Ａ
ｌ　ｚｏｘ　含有ＩＡカ９９ｗｔ％以上、中心粒径が５
μｍ以下のものである。

この超微粉アルミナを２〜ｌＱｗｔ％使用する。

他の１種はＡｌ２Ｏ５含有量９９ｗｔ％以上で４４μｍ
以下の粒度が６５〜３５ｗｔ％である電融アルミナもし
くは焼結アルミナの微粉で１〜１０ｗｔ％使用する。こ
のアルミナ微粉は前記の超微粉アルミナに比べ焼成収縮
が少ないため、超微粉アルミナを単独で使用した場合よ
り、材料の高温性状を改善することができる。

同時に使用するシリカ超微粉は粒子径が１０μｍ以下、
好ましくは１μｍ以下のフェロシリコンやシリコン製造
時の副産物であるシリカフラワーや気相法で製造される
シリカであり、不純物の少ないものが良い。シリカ超微
粉の添加量を０．５〜５ｗｔ％　としたのは、Ｑ、５ｗ
ｔ％未満では９Ａ１！０３　・２Ｂ２０ｘ　への３Ａ１
ｚＯｘ・２Ｓｉ（ｈ固溶量が少な（、生成した９ＡＩ２
０ｓ・２Ｈ２Ｏｇ　（７）耐火性が低下すると共に、高
温での熱間強度の発現や耐蝕性向上の効果が小さい。ま
た５ｗｔ％より多いと材料の耐火性が低下する上、施工
時、水を添加した材料の粘性が高くなり過ぎ、作業性が
悪く実用的でない。

更に、耐火物組織の補強や耐酸化性をより向上させるこ
とを目的として添加するＳｉあるいはＡｌ−Ｓｉ合金の
粒度は、施工時の作業性や高温での反応性の点から７４
μｍ以下を６８ｗｔ％以上含有するものが良い。添加量
は１〜３ｗｔ％が良い。１ｗｔ％未満ではその効果が少
なく、８ｗｔ％を越えると過焼結の原因となったり、Ｂ
４Ｃ添加時には９ＡＩ　２０３４Ｂｚ０３−３Ａ１２０
３　・２Ｓｉ０２固溶体の生成量が多くなり、体積膨張
が大きくなるため容積安定性が低下し好ましくない。

〔実施例〕

以下、実施例により本発明の詳細な説明する。

第１表に各実施例と各比較例の配合割合を示した。第２
表及び第１図に流し込み後の試料を２４時間養生硬化さ
せた後脱枠し、１１０°Ｃで２４時間乾燥後各試験を行
い、その結果を示した。

回転侵食試験は侵蝕剤として塩基度１．２１の高炉スラ
グを用い、１，５００〜１．６００°Ｃで１０時間実施
した。

スポール試験は１．４５０°Ｃにて３０分加熱の後、空
冷３０分を１サイクルとし、１０サイクル実施した。試
験前後の弾性率を測定し、その低下率を比較した。

ｓｉｃ　残存率は、４０Ｘ４０Ｘ１６０ｆｌｌｌＫの試
片を大気中１．４００°Ｃにて５時間焼成した後、長手
方向の中央部を２０ｆｉ厚みで切り出し、粉砕麦分析し
、試験前の量をもとに算出した。

熱間膨張曲線は５１／ｉのアルゴン気流中、５℃／ｉの
昇温速度にて測定した。

第３表に本発明品（実施例５）と従来品（比較例３）を
Ａ製鉄所大樋に施工し、実炉で使用した結果を示した。

（以下余白）第３表〔発明の効果〕前述の実施例で明らかなようｌこ、本発明品は低気孔率
で表面積の小さい炭化珪素骨材を用いることにより、こ
れまで問題のあった炭化珪素質材料の各種物性、耐蝕性
および耐酸化性を大幅に向上させることを可能とし、ま
た更にマトリックス部や空隙部に３Ａ１２０！・ｚｓｉ
ｏｔを固溶した９Ａ１１０ｘ・２Ｂ２０ｓを生成させる
ことによりその特性を大幅番こ改善することができた。

その結果、従来実用化が困難であった炭化珪素質流し込
み樋材を製品化することに成功した。

特に、製鉄所に於ける実炉使用結果で損耗速度が減少し
、樋の無補修通銑量が３０％以上向上した。従って樋材
原車価のみならず、補修頻度の削減に効果をとげること
ができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明品と従来品の熱間線膨張曲線を示したも
のである。

Claims

【特許請求の範囲】

１．ＳｉＣ含有量が７０ｗｔ％以上でかつ気孔率１０％
以下、充填嵩比重が粗粒で１．２５以上、中粒で１．６
０以上の炭化珪素骨材を使用し、炭化珪素７０〜９５ｗ
ｔ％、カーボン質原料１〜７ｗｔ％、アルミナ微粉３〜
２０ｗｔ％およびシリカ超微粉０．５〜５ｗｔ％を含有
する組成物に分散剤、結合剤を添加することを特徴とす
る高炉出銑樋用流し込み耐火材。
２．ＳｉＣ含有量が７０ｗｔ％以上でかつ気孔率１０％
以下、充填嵩比重が粗粒で１．２５以上、中粒で１．６
０以上の炭化珪素骨材を使用し、炭化珪素７０〜９０ｗ
ｔ％、カーボン質原料１〜７ｗｔ％、炭化ほう素０．８
〜５ｗｔ％、アルミナ微粉５〜２０ｗｔ％およびシリカ
超微粉０．５〜５ｗｔ％を含有する組成物に分散剤、結
合剤を添加することを特徴とする高炉出銑樋用流し込み
耐火材。
３．請求項１又は２記載の組成物にＳｉまたはＡｌ−Ｓ
ｉ合金の微粉を１〜８ｗｔ％含有することを特徴とする
高炉出銑樋用流し込み耐火材。