JPH04164857A

JPH04164857A - 電融マグネシア・スピネル原料およびマグネシア・スピネル・カーボンれんが

Info

Publication number: JPH04164857A
Application number: JP2292621A
Authority: JP
Inventors: Hiromasa Ishii; 石井　宏昌; Hirotaka Shintani; 新谷　宏隆; Yasuo Imaida; 今飯田　泰夫; Izumi Oishi; 泉大石; Miki Nanbu; 南部　美樹; Haruo Hanaoka; 花岡　春雄
Original assignee: Kawasaki Refractories Co Ltd; Mitsubishi Materials Corp; Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp; Mitsubishi Materials Corp; JFE Refractories Corp
Priority date: 1990-10-29
Filing date: 1990-10-29
Publication date: 1992-06-10

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〕本発明は耐火材原料及び耐火れんかに関し、特にマグネ
シア・スピネル原料及びマグネシア・スピネル・カーボ
ンれんかに関するものである。

〔従来の技術〕

転炉をはじめ、製網炉用内張り耐火物として、耐スラグ
性、耐熱スポーリング性に優れることがら、マグネシア
・カーボンれんがが広く使用されている。

しかしながら、特に近年、綱の高級化に伴い吹錬温度が
上昇しており、例えばステンレス鋼の吹錬設備の内張れ
んがは１７５０℃を超える高温に曝される場合も多い。

また、吹錬効率を向上させる目的で二次燃焼を利用する
ことも行われており、このため内張れんがは更に１８０
０〜２０００℃の高温に曝される。

こうした常圧（１気圧）、１７５０℃以上の高温下にお
いて、マグネシア・カーボンれんがの構成成分は、Ｍｇ０（ｓ）＋Ｃ（ｓ）　　→Ｍｇ（ｇ）＋ＣＯ（ｇ）
　　　（１１（ｓ：固体、ｇ：気体）なる酸化還元反応を生じて、上記反応式（１）の右辺が
安定となり、マグネシア成分およびカーボン成分が揮発
消失するため、槓耗が著しく大きくなる。

そこで、上記（１１の右辺に偏るＭｇＯとＣの揮発反応
を抑制するために、例えば特開昭５４−１２５２０９号
公報ではスピネル（ＭｇＯ−Ａｌｔ　０１）を配合した
スピネル・カーボンれんがが開示されている。

〔発明が解決する課題〕

しかしながら、一般にスピネルはマグネシアに比べ、耐
スラグ性が著しく劣り、上記特開昭５４−１２５２０９
号公報で開示されたスピネル・カーボンれんかにおいて
は、却って耐用性が低下するため実用には至っていない
。

また、１５００〜１７００℃の中温度域においては、Ｓ　ｉ　Ｏｘ　（ｓ）　＋　Ｃ（ｓ）　−３ｉＯ軸）＋
ＣＯ（ｇ）　　　（２１（ｓ：固体、ｇ：気体）のような酸化還元反応を生じ、使用後のマグネシア・カ
ーボンれんがの組織内のＭｇＯ粒子表面にＳｉｎ、等の
不純物が集積することととなり、上記マグネシア・カー
ボンれんが、またはスピネル・カーボンれんがのいずれ
においても、＆ｌ１ｗ１劣化、およびスラグによる侵食
が顕著となり耐用性の低下を招く。

本発明は上記従来の事情に鑑みてなされたものであって
、耐食性を損なうことなく、高温度域におけるＭｇＯと
Ｃとの反応による組織劣化を抑制でき、また中温度域で
のＳｉＯっのマグネシア粒子表面への集積を抑制して、
耐用性の向上を図った耐火材原料及び耐火れんがを従供
することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために本発明では以下の手段を採
用する。

すなわち、Ｍｇ　Ｏ／Ａ　Ｉ！ｔ　Ｏｘの重量比が５０
１５０〜９５１５で、ＭｇＯとＡｌ２Ｏ３との合量が９
５重量％以上の電融マグネシア・スピネル原料であって
、該電融マグネシア・スピネル原料に含有されるペリク
レース粒の少なくとも一部がスピネルで被覆された構造
を有する電融マグネシア・スピネル原料であり、該電融
マグネシア・スピネル原料を１０〜８０重量％、黒鉛を
３〜６０重量％含有し、残部をマグネシア原料で構成す
るか、または上記電融マグネシア・スピネル原料の粒度
を１ｍ以下として１０〜６０重量％、黒鉛を３〜６０重
量％含有し、残部をマグネシア原料で構成したマグネシ
ア・スピネル・カーボンれんがである。

また、上記マグネシア・スピネル・カーボンれんかにＡ
ｌ、Ａ１合金、ホウ素化合物のうちから選ばれる１種も
しくは２種以上の添加剤を外掛けで０．５〜１０重量％
添加することとしてもよい。

〔作　用〕

上記構成において、Ａ１１２Ｏ３がスピネル表面に被膜
を形成するため、高温域（１８００〜２０００℃）にお
いて生じるＭｇＯとＣとの揮発反応を生じ難くする。

例えば、第２図に示すように、ともに黒鉛を１３重量％
含有し、残部がそれぞれマグネシア（ペリクレース）、
スピネルで構成されるマグネシア・カーボンれんが、お
よびスピネル・カーボンれんがを、Ａｒ気流中（０，５
ｆ／ｍ１ｎ）、１７５０℃で１時間加熱後の重量減少率
をタンマン炉を用いて測定した結果、第２図のグラフに
示すようにスピネル・カーボンれんがはマグネシア・カ
ーボンれんかに比べ、カーボンとの反応による消失（減
少）量が極めて小さいことがわかる。

さらに、第１図のれんがＭｇ織の部分拡大図に示すよう
に、ペリクレース（ＭｇＯ）２の周囲をスピネル１で被
覆することにより、スピネルの含有量が比較的少量でも
、上記ペリクレースがカーボンと反応して揮発すること
を防止する作用を有するので、スピネルの過量な配合に
よる耐食性の低下を防止することができる。

また、本発明においてはＳｔｏｗ　％　ｌ”ｅ、Ｏｉ等
の不可避な不純物を含んでいるマグネシア原料をスピネ
ルで被覆することになるので該マグネシア原料の粒子表
面への上記不純物の移動が抑制され、組織劣化または耐
スラグ性の低下による耐用性の低下を防止する作用があ
る。

本発明の電融マグネシア・スピネル原料は、Ｍｇｏ／Ａ
ｌｔｏｓの重量比において、５０１５０よりもＭｇＯが
少ないと、耐食性の低下が著しくなり、９５１５よりも
ＭｇＯが多いと、ペリクレース粒の周囲をスピネルで完
全に被覆できなくなり、マグネシアとカーボンとの間で
生じる揮発反応が増大し、耐用性が低下する。ＭｇＯと
ＡＩ。

０３の合量が９５重量％未満であると、５ｉｎｔ、Ｆｅ
、Ｏ，等の不純物が多くなり、耐食性が低下する。

上記電融マグネシア・スピネル原料の粒度は特に制限さ
れないが、１ｍ以下の粒度で使用するのが最も望ましく
、１寵を超える粒度とした場合、スピネルの部分はスラ
グ侵食が大きいため、粗粒としての効果がなくなり、れ
んがの耐用性が１ｍｍ以下の粒度で使用した場合に比べ
てやや劣ることがある。

本発明のマグネシア・カーボンれんかにおける電融マグ
ネシア・スピネル原料の配合量は、１０〜８０重量％で
あり、粒度１削以下の該原料のみを使用した場合は１０
〜６０重量％とする。使用量が１０重量％以下では、マ
グネシアとカーボンおよびシリカとカーボンの反応によ
るれんがの組織劣化を十分に抑制できない。使用量が８
０重量％を超えると、または使用粒度が１ｍｍ以下のみ
である場合は、６０重量％を超えるとれんがの中の、特
にマトリックス部のＡＩ、Ｏ，量が過多となり、れんが
の耐スラグ侵食性が著しく劣化する。

原料中のペリクレース粒の大きさは特に制限されないが
、スピネルで被覆するためには、使用粒度の１／２以下
であることが望ましい。

本発明に使用する炭素原料としての黒鉛は、鱗状黒鉛、
玉状黒鉛、キッシュグラファイト、人造黒鉛などが使用
でき、粒度は特に限定されないが、通常１ｍ以下のもの
が使用される。また、その使用量は、３〜６０重量％で
ある。黒鉛量が３重量％未満であると、耐スポーリング
性が十分ではなく、６０重量％を超えると耐酸化性が十
分でなくなる。

またマグネシア原料は、特に限定されず、焼結あるいは
電融のマグネシア原料を使用することができる。

さらに本発明においては、酸化防止等の目的でＡＩ　Ａ
１合金の１種あるいは２種以上を外掛けで０．５〜１０
重量％添加する。０．５重量％より少ないと酸化防止効
果がなく、１°０重置％を超えるとＡｊ、ｊ１合金の酸
化に伴う体積膨張のため、れんが組織が破壊され、耐用
性が低下する。

上記Ａ１合金は、Ａｆを含む２成分以上の合金であれば
よく、Ａｌ２−Ｍｇ系、Ａｊ！−５ｉ系、Ａｊ−Ｚｒ系
、Ａｎ！−Ｍｇ−３ｉ系、Ａｌ−Ｍｇ−Ｚｒ系などが例
示される。Ａｉ　Ａ２合金の粒度は特に制限されないが
゛、通常０．５１以下のものが使用される。さらに、耐
酸化性が要求される場合は、ホウ素化合物を外掛けで０
．３〜５重量％の範囲で添加することとし、添加量が０
．３重量九以下であると耐酸化性向上の効果に乏しく、
５重量％を超えると耐食性の劣化が著しい０本発明に使
用するホウ素化合物はホウ素を含む化合物であればよく
、Ｂ４　Ｃ−ＢＮ−ＡＩＢ、ＭｇＢｔ　、ＺｒＢ！など
が例示され、粒度は０．１５ｗ以下が好ましい。

本発明のマグネシア・スピネル・カーボンれんがは、上
記配合物にバインダーを加え、常法にょって混練し、成
形して得られ、必要に応じて１００〜５００℃程度の温
度で乾燥すれば不焼成マグネシア・スピネル・カーボン
れんがとして、５００〜１５００℃の温度で還元焼成す
れば、焼成マグネシア・スピネル・カーボンれんがとし
て使用される。また、これらのれんかに必要に応じてピ
ッチ、フェノール樹脂、シリコン樹脂などを含浸して使
用することもできる。

本発明のマグネシア・スピネル・カーボンれんかに使用
されるバインダーとして、残炭性のある有機質バインダ
ーが使用でき、具体的にはフェノール樹脂、フラン樹脂
、シリコン樹脂、ピッチなどが単独あるいは複合して使
用される。その添加量は特に制限されないが、通常配合
物に対して外掛けで１〜２０重量％である。

〔実施例〕

以下に実施例および比較例を示して本発明の特徴とする
ところをより一層明確にする。

第１表にその組成、純度等を示す各構成材料を第２表上
欄に示す割合（単位は重量部）で各種の原料をロールパ
ンにより混練し、油圧プレスにより１００ＭＰａの圧力
で並形れんが状に成形し、２５０℃で１２時間乾燥して
、不焼成マグネシア・スピネル・カーボンれんが及びマ
グネシア・カーボンれんがを製造した。

また、第２表下欄に得られた各れんがの物性値を示す、
各物性値の測定は以下の要領（条件）で行った。

Ｍｇ０−Ｃ反応減量率・・・アルゴン気流中１７５０”
ＣＸ１ｈ加熱による重量減少率、試片形状：２０φＸ４
０ｈ（ｍ）スラグ侵食深さ■・・・ロータリースラグ侵食テストに
よる侵食深さ。条件：１７ｏｏ℃ｘ４ｈ、転炉スラグスラグ侵食深さ■・・・ロータリースラグ侵食テストに
よる侵食深さ。条件：１８００℃ｘ４ｈ、転炉スラグ脱炭層厚さ・・・電気炉中で１２００℃×５ｈ（大気中
）焼成後の脱炭層厚さ、試片形状ニー辺５０璽ｌの立方
体第２表に示す結果から明らかなように、本発明によるマ
グネシア・スピネル・カーボンれんがは、比較例による
れんかに比してＭｇ０−Ｃ反応減量率が小さく、かつ、
１８００℃でのスラグ侵食量が小さくなっており、１７
５０℃以上の高温下で使用された場合の耐用性が優れて
いることを示している。

さらに、実施例１と同様にして得られた本発明によるマ
グネシア・スピネル・カーボンれんが、および比較例１
と同様にして得られたれんがを二次焼成率が３０％の８
５を転炉の炉腹上部に使用し、比較例１によるマグネシ
ア・カーボンれんがの値を１００とした損耗速度指数を
対比したところ、本発明によるマグネシア・スピネル・
カーボンれんがの損耗速度指数は僅かに５２となる結果
が得られ、耐用性が大幅に改善されたことを示した。

尚、本発明発明は上記実施例に限られるものではなく、
本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の応用が可能であ
ることはいうまでもない・〈以下余白〉〔発明の効果〕本発明によるマグネシア・スピネル・カーボンれんがは
、特に１７５０℃以上の高温下での耐用性に優れるとと
もに、１５００〜１７００℃での中温度域での耐用性に
も優れる。従って、本発明のマグネシア・スピネル・カ
ーボンれんがは、特に高温で精錬される製鋼炉、また通
常の製鋼炉においても特に高温雰囲気に曝される部位の
内張耐火物として有用であり、炉寿命を大幅に延長する
ことができる。

４、図面の簡単な説明　　　　　　　　　　　　　　　
重ラフである。　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　率（％）

Claims

【特許請求の範囲】〔１〕ＭｇＯ／Ａｌ＿２Ｏ＿３の重量比が５０／５０〜
９５／５で、ＭｇＯとＡｌ＿２Ｏ＿３との合量が９５重
量％以上の電融マグネシア・スピネル原料であって、該電融マグネシア・スピネル原料に含有されるペリクレ
ース粒の少なくとも一部がスピネルで被覆された構造を
有することを特徴とする電融マグネシア・スピネル原料
。〔２〕請求項１に記載の電融マグネシア・スピネル原料
を１０〜８０重量％、黒鉛を３〜６０重量％含有し、残
部をマグネシア原料で構成することを特徴とするマグネ
シア・スピネル・カーボンれんが。〔３〕請求項１に記載の電融マグネシア・スピネル原料
を粒径１ｍｍ以下として１０〜６０重量％、黒鉛を３〜
６０重量％含有し、残部をマグネシア原料で構成するこ
とを特徴とするマグネシア・スピネル・カーボンれんが
。〔４〕Ａｌ、Ａｌ合金、ホウ素化合物のうちから選ばれ
る１種もしくは２種以上の添加剤を外掛けで０．５〜１
０重量％添加することを特徴とする請求項２または３に
記載のマグネシア・スピネル・カーボンれんが。