JPH03232761A - マグネシア含有耐火物素材の製造方法 - 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、例えば取鍋、転炉、電気炉、真空脱ガス装置
などの特に塩基度の高いスラグの生成を伴なう溶融金属
用容器あるいは流通路の内張り耐火物として用いられる
マグネシア含有耐火物に関するものである。

（従来技術） マグネシア（ＭｇＯ）は融点が高く、塩基度の高いスラ
グに対しては高い耐食性を示す。このため、マグネシア
を主原料とした耐火物が鉄鋼製造プロセスの中で広く使
用されている。

従来、マグネシア含有耐火物の耐食性を高める目的で、
マグネシア中の不純物を低減して融点を上げるために、
天然のマグネサイトを焼結させた天然マグネシアから海
水より採取したマグネシアを焼結させた海水マグネシア
への転換が行われた。

さらに、粒子の比表面積を減少させて反応界面を減少さ
せ、スラブによる侵食を抑えることを目的に、マグネシ
アを一旦電気炉で溶解して結晶化させた電融マグネシア
が開発された。現在では、特に高耐用性を求められるマ
グネシア含有耐火物素材としては、この海水マグネシア
を電融した高純度の電融マグネシアが使用されている。

この改良によって、マグネシアを主原料とする耐火物の
耐用性はかなり向上した。（参考技術特開昭６０−２５
１１６８号公報） （発明が解決しようとする課題） しかしながら、マグネシアは塩基度の低いスラブと接す
ると、反応して溶解する性質があるため、この種のスラ
グが存在する場合には、耐火物の溶損が増加し、炉の寿
命が低下することは避けられない。

マグネシアがスラブと反応した場合には、マグネシアは
マグネシウムイオンとなってスラグ中に拡散し、溶損が
進行する。マグネシウムイオンは半径が小さいため拡散
速度が早く、従って溶損速度が早い。

また、マグネシアを主成分とした耐火物にはスラグの浸
潤が起こりやすい。これは、マグネシア粒界に間隙が多
く、かつマグネシア粒子表面のエネルギー状態が高いた
めであると考えられている。

この性質のため、マグネシア質耐火物ではスラグ浸潤に
起因する変質・剥離が進行し、重大な問題となる。

マグネシア質耐火物の場合は、この低塩基度スラグによ
る溶損とスラグ浸潤・変質・剥離が大きな問題であるが
、従来行われている高純度化や電融化では、これらの問
題は解決できなかった。

本発明は、マグネシア質耐火物における特に低塩基度ス
ラグによる溶損、スラグ浸潤、変質、剥離の問題を有効
に解決するマグネシア含有耐火物およびその製造方法を
提供するものである。

（課題を解決するための手段） 本発明の第１の発明は、マグネシアとジルコンを一緒に
して溶融し、冷却して、微細化したことを特徴とするマ
グネシア含有耐火物素材であり、第２の発明は、第１の
発明で得られたマグネシア含有耐火物素材を原料として
得られたマグネシア含有耐火物、第３の発明は、第１の
発明で得られたマグネシア含有耐火物素材と他の耐火粒
子とを原料として得られたマグネシア含有耐火物である
。

又第４の発明は請求項第１項のマグネシア含有耐火物素
材の製造方法であり、電気炉等の溶融炉において、マグ
ネシアとジルコンとを一緒にして溶融し、フォルステラ
イトを偏析、濃集させ、これを溶融状態で又は凝固後に
取除いてマグネシアとジルコニアと少量のフォルステラ
イトからなる耐火物を得て、これを微細化することを特
徴とするものである。

マグネシア質耐火物において、低塩基度スラブによる溶
損を抑制し、かつスラブの浸潤を防止するためにはマグ
ネシアに接するスラブを高粘性化することが有効である
。すなわち、高粘性のスラブ中ではマグネシウムイオン
の拡散速度が遅くなり溶損が抑制され、また、高粘性ス
ラブは流動性が低く、浸潤しにくいためである。

スラグの高粘性化を促進する物質としては、Ｃｒ、０．
、　ＺｒＯ２などがあげられる。　これらの物質を耐火
物中に存在させれば、これらがスラグと接触したときこ
の部分におけるスラグを高粘性化する効果が得られるも
のと考えられる。Ｃｒ２Ｏ３に関しては、マグクロ煉瓦
の形で実用化されているが、Ｃｒ、　０．の場合スラグ
の主成分の一つであるＣａＯと反応しやすい性質である
ため、耐食性に限界がある。

これに対してＺｒＯ２（ジルコニア）は耐食性に優れて
おり、有望である。しかし、マグネシアとジルコニアは
両方とも融点が高く、焼成工程で焼結が進行しないため
、耐火物は緻密化しにくく、この点でスラグ侵入に対し
て不利である。また、ジルコニアは比較的高価であるた
め、これを耐火物に混合すると耐火物の価格が上昇し、
経済的に不利である。

これらの問題を解決すべく研究を重ねた結果。

緻密なマグネシア−ジルコニア質焼成耐火物を、価格の
上昇を殆ど伴なうことなく得ることができる手段を見い
出した。

本発明においては、原料として通常のマグネシアとジル
コン（ＺｒＯ２・ＳｉＯ□）を用いる。マグネシアは通
常の純度、すなわちＭｇＯ成分成分９稈上のものであれ
ば差し支えない。ジルコンについても、通常に耐火物用
として使用されている程度の品質、すなわち不純物１０
％以下程度のものであれば問題ない。粒度に関しては、
両者とも溶融工程での作業に支障が生じない程度、すな
わち５０ｍ程度以下であることが望ましい。

これらの原料を溶融炉、例えば、電気炉に一緒に入れて
溶解する。この際に、ジルコンは分解し、ジルコニアと
シリカ（Ｓｉｎ２）が生ずる。シリカはマグネシアの一
部と反応してフォルステライト（２ＭｇＯ・ＳｊＯ，）
となる。ジルコニアとマグネシアは融点が高いため、電
気炉炉壁に近い部分に早期に品出する。一方、フォルス
テライト成分は比較的融点が低いため、後まで溶融状態
で残留し、電気炉の中心付近に偏析、製果する。溶融作
業終了後、溶融状態で又は、凝固後中心部のフォルステ
ライトの製果部分を取り除いた後、マグネシアとジルコ
ニアと少量のフォルステライトからなる耐火物凝固体を
微細化してマグネシア含有耐火物素材を得る。なお、フ
ォルステライト成分が大量に混在した場合はこの耐火物
素材を使用した耐火物の耐食性に悪影響を及ぼすが、少
量混在している場合にはその影響も小さく同耐火物の焼
結の際には焼結助剤として効果的に働き、耐火物組織の
緻密化に貢献し、スラブ浸潤を抑止して、変質、剥離等
の発生防止を容易化する。

なお、ジルコンの重量比が７０％を超えると、全てのマ
グネシアがジルコン中のシリカと反応してしまい、大量
のフォルステライトとジルコニアとジルコンからなる焼
成体ができ、前述のようにマグネシアの効果が発揮せず
耐食性が低下し、耐火特性が低下する。したがって、マ
グネシア効果を充分に残した特性の高いマグネシア含有
耐火物を得るためには、ジルコンの添加量は最大でも７
０重量％までとする必要がある。

このようにして得られた微細化されたマグネシア含有耐
火物素材を適当な粒度に調製後、必要に応じてバインダ
ーや他の耐火物粒子と共に混練すれば、不定形耐火物と
して使用できる。なお、ここで使用できる耐火物粒子と
しては、スピネル、アルミナ、クロム鉱、マグクロクリ
ンカー、マグネシア、カルシア、ドロマイト、黒鉛、炭
化物、硼化物、窒化物などをあげることができる。また
、これを成形すれば不焼成耐火物として、さらに焼成す
れば焼成耐火物として使用できる。

（実施例） 本発明によるマグネシア含有耐火物素材を単独およびこ
の耐火物素材にスピネル、クロム鉱、マグクロクリンカ
ー、マグネシア、カルシア、ドロマイト、黒鉛等の耐火
粒子を第１表のように配合し、混合、焼成して焼成耐火
物を試作し、その性質を調査した。

その結果を第１表に本発明の耐火物を用いない場合の比
較例と共に示す。

本侵食試験後、各試料の最大溶損部の減寸量を測定し、
比較例としての試料１１（通常のマグネシア煉瓦）の減
寸量を１００として基準化した。

溶損指数が少ない方が耐食性が高い。

侵食試験実験条件 方　法　　誘導炉による内張り侵食試験温度　１６００
℃ 時　間　　２時間 スラグ　　Ｃ／Ｓ＝１．５　Ａ　Ｑ　、０３＝１５％５
００ｇ　Ｘ　４回鋼　　　　　　ＳＳ４１ 本発明による耐火物素材を使用した耐火物の耐食性は、
比較品に比べて最大４０％程度改善され、本素材の効果
が確認できた。

（発明の効果） 以上のように、本発明による方法で製造した素材を使用
した耐火物は高耐用性であり、鉄鋼製造プロセスの安定
化と低コスト化に寄与する。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）マグネシアとジルコンを一緒にして溶融し、冷却
   して微細化したことを特徴とするマグネシア含有耐火物
   素材
2. （２）請求項第１項で得たマグネシア含有耐火物素材を
   原料とする耐火物
3. （３）請求項第１項で得たマグネシア含有耐火物素材と
   他の耐火粒子を原料とする耐火物素材
4. （４）電気炉等の溶融炉において、マグネシアとジルコ
   ンを一緒にして溶融し、フォルステライトを偏析、濃集
   させ、これを溶融状態又は凝縮後取除いて、マグネシア
   とジルコニアと少量のフォルステライトからなる耐火物
   を得て、これを微細化することを特徴とするマグネシア
   含有耐火物素材の製造方法。