JPH042665A

JPH042665A - 溶融アルミナ・マグネシア系組成物及び耐火物製品

Info

Publication number: JPH042665A
Application number: JP2100738A
Authority: JP
Inventors: Itsutoshi Iwasaki; 岩崎　逸俊; Tatsuo Yamazaki; 龍夫山崎; Masaaki Nakajima; 正明中島; Masahiro Tamamaki; 玉巻　雅弘; Yoshihiro Onoda; 小野田　芳大; Masaru Nozaki; 勝野崎; Shigeo Suzuki; 鈴木　成雄
Original assignee: NIPPON KENMAZAI KOGYO KK; Japan Abrasive Co Ltd; Taiko Refractories Co Ltd
Current assignee: NIPPON KENMAZAI KOGYO KK; Japan Abrasive Co Ltd; Taiko Refractories Co Ltd
Priority date: 1990-04-17
Filing date: 1990-04-17
Publication date: 1992-01-07
Anticipated expiration: 2013-12-02
Also published as: JP2832064B2

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】［産業上の利用分野コ本発明は高耐食性のアルミナ・マグネシア系組成物とそ
れを用いた耐火物製品に関し、特に製鉄角樋、取鍋の内
張りとして使用される耐火物材料及びその製品に関する
ものである。

［従来の技術］近年溶鉱炉は、大型化するとともに操業温度が上昇し、
また高圧操炉・操業で１回当たりの出銑量、出銑速度が
増加し、これに伴って出銑時の溶銑、スラグの温度も高
くなり、耐火物の使用条件はきわめて苛酷となっている
。また一方では鋼の高級化に伴いＳｉの混入を嫌うため
、耐火物の低５ｉ０２化が進んで来た。

従来、樋の内張り用耐火物はシャモット、ムライト、ア
ルミナ等のＡｌ２Ｏ３−８ｉ０２系又はＡｌ２Ｏ３系の
耐火、原料を骨材とし、これに炭化ケイ素、窒化ケイ素
、炭素、耐火粘土を適宜配合した不定形耐火物が使用さ
れている。

また、取鍋の内張り用としての不定形耐火物は、ろう石
質のＡｌ２Ｏ３−８ｉ０２系、ジルコン質のＺｒＯ２−
８ｉＯ２系耐火物が使用されている。

［発明が解決しようとする課題］しかし、シャモット、ムライト、アルミナ等のＡｌ２Ｏ
３Ｓｉ０２系又はＡｌ２Ｏ３系の耐火原料を骨材とした
耐火物では、高炉の操業苛酷化にともない、メタル及び
スラグによる溶損が大きくスラグ耐食性において不十分
であった。

また、取鍋の内張り用として使用されているろう石質の
Ａｌ２Ｏ３−３　ｉ０２系耐火物、ジルコン質のＺｒＯ
２−８ｉ０２系耐火物は、いずれもＳｉＯ２を含有して
いるため、これが溶鋼成分により還元され、鋼中のＳｉ
成分が増大する難点があった。そこで、高級鋼で特にＳ
ｉの混入を嫌う鋼の製造に際しては、これらの耐火物を
使用することが問題となり、高アルミナ質のものへの移
行が見られる。しかしながら、アルミナ質においては、
耐火物組織内への溶融スラグの浸透が大きく、耐火物組
織が変質し、加熱冷却の繰り返しに伴い、いわゆる“構
造スポーリングを起こし、著しく損傷が大きくなるとい
う欠点を有し、耐用性に問題があった。

これらの問題点を解決するために、最近Ｍｇ０Ａｌ２Ｏ
３スピネルを刊・祠とした耐火物が提案されている。例
えば、特開平１−９６０７０号では、鉄−バナジウム合
金の製造過程より副生じた灰滓を使用した溶融金属樋用
不定形耐火物が開示されている。しかし、この耐火物は
高温下で異常膨張を起こすため、金属粉、炭素などの酸
化防止剤の添加が不可欠であるという欠点を有している
。

また、特開平２−３０６５８号では、ＭｇＯが５０〜１
５ｗｔ％、Ａｌ２Ｏ３が５０〜８５ｗｔ％からなるスピ
ネル質原料を含む取鍋用高アルミナ質レンガが開示され
ている。すなわち、スピネル１００％のレンガではスラ
グの浸透防止効果が小さく、効果を得るには高アルミナ
質原料１００部に対して２０〜１００部のスピネルとの
混合品でなくてはならないとするものである。

さらにまた、特開昭５９−２１３６７７号では、ＭｇＯ
が２０〜４０ｗｔ％、Ａｌ２Ｏ３が６０〜８０ｗｔ％か
らなり、見掛は気孔率が約５％以下のスピネル溶融鋳造
耐火物が開示されている。これによれば、Ｍｇ０２０％
以下のスピネル溶融鋳造耐火物では塩基性スラグに対す
る耐蝕性は良くないと開示されている。

本発明は、従来の耐火物の状況並びに最近の耐火物の傾
向を検討した結果、新規な鉱物組成を有する溶融アルミ
ナ・マグネシア系組成物を開発し、もって優れた耐食性
を有し、溶鋼中にＳｉが混入するおそれもない耐火物材
料および耐火物製品を提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］上記目的を達成するため、本発明者らが鋭意研究した結
果、Ａｌ２Ｏ３とＭｇＯを特定比で混合、溶融せしめて
得た新規な溶融アルミナ・マグネシア組成物が、優れた
スラグ耐食性をもち、溶鋼中へのＳｉの混入のおそれも
ない耐火物飼料となし得ることを見い出したのである。

すなわち、本発明の組成物は、Ａｌ２Ｏ３が８０〜９０
　ｗ　ｔ％、ＭｇＯが１０〜２０　ｗ　ｔ％、好ましく
はＡｌ２Ｏ３が８２〜８７ｗｔ％、ＭｇＯが１３〜１８
ｗｔ％で、Ａ１２ｏ３とＭｇ０（７）総量が、少なくと
も９５　ｗ　ｔ％以」二、好ましくは９８ｗ　ｔ％以上
を占め、鉱物組成がスピネル相とコランダム相からなる
溶融アルミナ・マグネシア系組成物である。この組成物
では、見掛は気孔率５％以下のものが得られる。

上記溶融アルミナ・マグネシア系組成物に占めるＡｌ２
Ｏ３割合が８０　ｗ　ｔ％未満（ＭｇＯ割合が２０　ｗ
　ｔ％以上）の場合には、スピネル量が多くなりスラグ
浸透性が高くなる。また熱膨張が大きくなるため耐熱衝
撃性も低下する。

また、Ａｌ２Ｏ３割合が９０　ｗ　ｔ％以上（ＭｇＯ割
合が１０ｗｔ％未満）の場合には、コランダム量が多く
なり化学反応によるスラグ浸透はある程度抑えられるが
、溶損が大きくなる。見掛は気孔率も５％以上となるた
め、物理的要因にょるスラグ浸透が高くなる。また、不
定形耐火物の骨材として使用する場合、添加水分を多量
に必要とし作業性が悪くなり、組成物の粒強度も低下す
る。

Ａｌ２Ｏ３とＭｇＯの総量が９５ｗｔ％未満の場合、ガ
ラス相が多く生成され、スラグ侵食が大きくなるため好
ましくない。すなわちＡ１□０３とＭｇＯ以外の残部の
不純物は、主にＣａｂ。

Ｓ　ｉ０２　、Ｎａ２０であり、これらはＡ１□０３、
ＭｇＯと結合してコランダムとスピネルとの粒界にガラ
ス相を形成するが、このガラス相は熱により亀裂を発生
したり、選択的にスラグ侵食を受は易いため、ガラス相
の生成はできるだけ僅少に抑えることが望ましいからで
ある。

本発明に係る組成物の製造方法は、特に従来法とは変わ
らず、研削材工業界等で行われている製造方法が利用出
来る。すなわち、特定比で混合されたアルミナ原料とマ
グネシア原料をアーク炉等の溶融炉で溶融し、冷却後得
られたインゴットを粉砕し必要により脱鉄、篩分けする
ことにより製造可能である。アルミナ原料としてはＡｌ
２Ｏ３、純度９５％以上のバイヤーアルミナ等が使用で
き、マグネシア原料としてはＭｇＯ純度９０％以上のマ
グネシアクリンカ−等が使用できる。

このようにして得られた組成物は、微粒成分としての公
知の添加剤、すなわち、焼結Ａｌ２Ｏ，、Ｓ　ｉ　Ｃ，
Ｃ，Ｓ　ｉ　Ｏ２と適量のバインダーを加えることによ
ってスラグ耐食性に優れた耐火物製品とすることができ
る。なお、当該組成物の配合量としては、５０ｗｔ％以
上であることが望ましい。

［作用］製鉄用の一般的なスラグは、Ｃａｂ、ＭｇＯ。

５ｉ０２、Ａｌ２Ｏ３等を主成分とし、（ＣａＯ＋Ｍｇ
Ｏ＋Ａ　Ｉ　２０３）　／　（Ｓ　１０２　）比すなわ
ち塩基度の高い方が侵食性が強い。スラグによる耐火物
の各鉱物相への侵食機構は、コランダム（アルミナ）の
場合、アルミナがスラグ中のＣａＯを捕まえＣａＯ−Ａ
ｌ２０３系化合物を作り、スラグの塩基性を、下げる。

その結果スラグの組成が変り、粘度が高くなって浸透が
抑制される。しかしＣａＯ−Ａ１２ｏ３系化合物の生成
によって溶損は大きくなる。一方スピネルの場合はＣａ
ｂ。

５ｉＯ７を捕まえる成分がないのでスラグの粘度は上が
らず、スラグ浸透性が高い。またスラグ中のＦｅＯ成分
を捕まえてもスラグの粘度は変化しないので浸透性は大
きい。

しかるに本発明のコランダム＋スピネルの場合、アルミ
ナとスピネルがスラグ中のＣａＯ，Ｆｅ０１Ｍｎ０成分
を捕まえ、スラグの組成を変え、また高粘性スラグに変
えるのでスラグ浸透性を抑えるとともに、スピネルの耐
溶損性が生かされ、結局スラグ浸透性、溶損性を低くす
るものと考えられる。すなわち、コランダムの有する耐
浸透性とスピネルの有する耐溶損性がともに生がされる
ことにより、以下に示すような好結果が得られるものと
考えられる。したがって、本発明の組成物は、製鉄用樋
、取鍋の内張り材して最適であり、また公知の添加剤と
組み合わせることによって耐久性に優れた耐火物製品を
製造することができる。

なお、本発明の組成物は、耐火材料、耐火物に限らず、
溶射材料としても好ましいことはいうまでもない。

［実施例］〈実施例１〉アルミナ原料としてＡ　１２０３純度９９．７％のバイ
ヤーアルミナ、マグネシア原料としてＭｇＯ純度９９．
０％のマグネシアクリンカ−を第１表の組成になるよう
に配合し、混合した後、ニル−式電気炉を用い２次電圧
８０Ｖ、平均負荷電力２２０　ｋＷ、通電時間４時間、
総電力量８８０ｋｗｈでアーク溶融を行い、通電終了後
大気中で冷却しインゴットを得た。得られたインゴット
の組成、鉱物組成、見掛は気孔率、熱膨張率、単粒強度
を第１表に示す。また、インゴットより大きさ２０Ｘ２
０Ｘ１００ｍｍ試料片を切り出し、高炉スラグによる侵
食テストを行ない溶損量、浸透量を測定した結果を第１
表に示す。

スラグ耐食性は、２０Ｘ２０Ｘ１００ｍｍの試料棒をス
ラグ中に１６５０　℃、５時間浸漬シタ後の溶損量、浸
透量を比較例の試料番号４を基準とした相対値で示した
。鉱物組成は粉末Ｘ線回折法により、Ｘ線強度で示した
。使用したスラグは高炉スラグで、主な組成は、ＣａＯ
３９，５４％、Ｓ　ｉ　０２　３４　、　１４　％、　
Ａｌ２Ｏ３１５゜６６％、　Ｍｇ０６．８５％である。

本発明による溶融アルミナ・マグネシア組成物は見掛は
気孔率も低く、優れたスラグ耐食性を持つことが第１表
から明らかである。

〈実施例２〉実施例１の試料番号２．３の粉砕品と比較例の試料番号
５．６の粉砕品を用い、それぞれを粗粒（８〜５．５〜
３．３〜１ｍｍ）、中粒（１ｍｍ下）、微粒（４４μｍ
下）に篩分けし、他に微粒の焼結アルミナ、Ｓ　Ｉ　Ｃ
ＳＣ％　Ｓ　ｔ　０２を加え、流動性付与剤としてヘキ
サメタリン酸ソーダなどの分散剤と、硬化剤としてのア
ルミナセメントを添加して第２表の構成比になるように
配合混合した。流し込みにて成型後、乾燥し不焼成レン
ガを作成して侵食テストを行った結果を第３表に示す。

スラグ耐蝕性は実施例１と同じ方法で行い、浸漬した後
の溶損量、浸透量を比較例の試料番号６を基準とした相
対値で示した。使用したスラグ組成は実施例１と同じで
ある。

第３表から、本発明による溶融アルミナ・マグネシア系
組成物を使用した耐火物はスラグによる溶損量も少なく
、スラグ浸透も大幅に改善できたことが明らかである。

第３表第２表

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ａｌ＿２Ｏ＿３が８０〜９０ｗｔ％、ＭｇＯが１
０〜２０ｗｔ％で、Ａｌ＿２Ｏ＿３とＭｇＯの総量が少
なくとも９５ｗｔ％以上を占め、鉱物組成がスピネル相
とコランダム相から構成されることを特徴とする溶融ア
ルミナ・マグネシア系組成物。
（２）見掛け気孔率が５％以下である請求項１記載の溶
融アルミナ・マグネシア系組成物。
（３）請求項１又は２記載の溶融アルミナ・マグネシア
系組成物と、微粒成分としてのＡｌ＿２Ｏ＿３、ＳｉＣ
、Ｃ、ＳｉＯ＿２の１種又は２種以上と、バインダーと
からなる耐火物製品。
（４）請求項１又は２記載の溶融アルミナ・マグネシア
系組成物を５０ｗｔ％以上含む請求項３記載の耐火物製
品。