JPH04317451A - 溶融スラグのための粒状断熱材 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、製鉄、製鋼工程の転炉
、取り鍋、タンディシュ等における溶融金属の断熱、及
び、スラグの化学組成の調節のために使用する溶融スラ
グのための粒状断熱材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】製鋼工程における転炉、取り鍋、タンデ
ィシュ等では、溶融金属、あるいはスラグ表面が大気中
に露呈しているため、溶融物表面からの熱エネルギー損
失が大きく、溶融物の温度低下を生じる。この温度低下
は、溶融物の粘性を増大させ、場合によっては、溶融物
が炉壁耐火物に付着、固化するため製鋼工程の操作性を
悪くしている。この問題を解決するために溶融物の再加
熱が必要となってしまうため、最近は溶融物表面への断
熱材投入によりかかる温度低下を防止することが試みら
れている。断熱材の例として、普通鋼種においては、焼
籾殻、製紙スラッジ等が用いられ、極低炭素鋼のような
特殊鋼では、断熱材は全く用いられないか、あるいは、
砂状の酸化マグネシウム粉体や酸化マグネシウム焼結体
等が用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来用いられていた断
熱材の焼籾殻、製紙スラッジの主成分は、炭素並びにシ
リカのため、鉄への炭素、シリカの拡散現象が起こり、
製品である鉄の品質を低下させる原因となる。また、こ
れらの断熱材は、粉体、あるいは粉化されやすい造粒物
のために取扱い時に飛散してしまい、溶融金属表面への
投入を自動化することができず、作業者に高温と粉塵の
過酷な作業条件を強いている。

【０００４】一方、特殊鋼では、砂状、あるいは、特願
平２−２６５０３１で示される酸化マグネシウム焼結体
を断熱材として用いている例がある。砂状の酸化マグネ
シウムの断熱材は、スラグ成分と反応してその硬度を調
節する利点はあるが、溶融スラグや溶融金属と接触する
と、それらと容易に反応し、酸化マグネシウム粒子の分
散やスラグ成分の拡散によって溶融し、スラグ量を増大
させるという問題がある。

【０００５】また、上記特願平２−２６５０３１の酸化
マグネシウム焼結体は、砂状の酸化マグネシウムよりも
焼結が進行しているため、溶融スラグや溶融金属に対す
る耐食性が優れているが、すべてのスラグに対して耐食
性があるわけではなくスラグ組成によっては浸食され、
溶融される場合がある。

【０００６】このように、従来の断熱材は、いずれも十
分な性能をもっているとはいえない。

【０００７】本発明はかかる問題を解決し、自動投入化
が可能で、粉塵が発生せず、溶融金属中に炭素やシリカ
等の不純物を拡散、混入させず、製鉄や製鋼工程の溶融
金属及びスラグの温度である１６００℃以上であっても
一時間程度はあまり浸食されず、スラグ組成調節機能を
有し、断熱性をもった溶融スラグのための粒状断熱材を
提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上述の
目的は、内部が空隙を有する多孔質体で、少なくとも表
層がスピネルを含有していることによって達成される。

【０００９】

【作用】かかる本発明の粒状断熱材にあっては、内部が
多孔質となっているために断熱性が高く、表層に含有せ
るスピネルがスラグへの溶融を防止して、断熱材の形状
を維持する。したがって、断熱性も長時間保持される。

【００１０】また本発明の好ましい形態として、表層を
スピネルと酸化マグネシウムとの混合物を主成分とする
と、溶融金属やスラグの浸食性に応じて、酸化マグネシ
ウムに対するスピネルの混合割合を変化させることによ
り、溶融金属やスラグの浸食性に応じて十分な耐食性を
付与することができる。

【００１１】溶融スラグに対する種々の酸化物の溶融試
験から、酸化マグネシウムは、スラグに対する浸食性が
比較的高く、かつ、スラグ成分の拡散により一部浸食さ
れ溶融する性質をもっていることが判明した。また、酸
化マグネシウムの溶融を抑制する有効な方法として、ス
ピネルを添加する方法を見いだした。かくして、酸化マ
グネシウムとスピネルを共存させることにより、一部の
酸化マグネシウムをスラグ中に拡散、溶融させて、スラ
グの組成調節機能をもたせ、さらに、優れたスラグ耐食
性を有するスピネルにより断熱材の溶融を防ぎ、形状を
保持させ、高い断熱性を維持する。

【００１２】さらに、本断熱材は、シリカの含有率が低
く有機物（炭素）をほとんど含まない強固な焼結体とす
ることができ、その場合には、溶融金属、スラグに投入
した場合、焼籾殻、製紙スラッジ等で問題となるような
、溶融金属、スラグへの炭素やシリカの拡散が非常に少
なく、砂状の酸化マグネシウムにおいても問題となる、
保存・取扱い時での割れや欠けによる粉塵発生が少ない
という特性をもっている。これらの特性より、断熱材を
貯蔵しておく簡単なホッパーと落差を利用した可動式の
誘導路等の簡単な設備により容易に自動投入可能となる
。なお、酸化マグネシウム造粒物にスピネル、酸化マグ
ネシウム混合粉体を被覆することによって、わずかなス
ピネル量で優れた耐食性を得ることができ、また、多孔
質とし嵩比重を小さくすればより高い断熱性を得ること
ができる。

【００１３】

【実施例】

〈実施例１〉酸化マグネシウムと酸化アルミニウムを表
１の化学組成となるように混合、粉砕し、得られた混合
粉体に製紙、製糖廃液等のバインダー（造粒剤）、発泡
スチレン、おがくず、石炭等の発泡材を加え造粒物とし
た。その後、その造粒物をガス炉にて１３００℃、一時
間加熱することにより酸化マグネシウムと酸化アルミニ
ウムを反応させると共に発泡スチレンを燃焼させて表１
の化学組成で示される多孔質焼結体を得た。この焼結体
をＸ線回析法により解析した結果、酸化マグネシウムや
酸化アルミニウムの大部分が反応しスピネルとなってお
り、そのスピネル成分は９４ｗｔ％であった。この焼結
体を本発明に関わる試作品１とする。

【００１４】

【表１】試作品１の化学組成 この試作品１と次の表２の組成をもつ試験用スラグをル
ツボ内に充填し、転炉、あるいは、取り鍋内の溶融金属
、スラグ温度の１６００℃で一時間加熱することにより
、溶融スラグに対する試作品１の耐食性試験を行った。 耐食試験後、試作品１の内部、あるいはスラグとの界面
を走査型電子顕微鏡で観察することにより試作品１の溶
融スラグに対する耐食性を評価した。

【００１５】

【表２】試験用スラグ化学組成 図１に試験用スラグ中に浸漬した試作品１の電子顕微鏡
写真を示す。図において右側の部分が試作品１、左側の
部分が試験用スラグである。スラグと試作品１の界面が
はっきりしていることから、試作品１は初期の形状（白
い円形が空孔である）を保持していることが判かる。さ
らに試作品１の断熱材の内部を電子顕微鏡により観察す
ると、図２に示すように緻密なスピネルの粒子（図２に
おいては黒い不規則多角形の部分）が明確に認められ、
個々の粒子の集合状態も変化していないことから試作品
１が十分な耐食性を有していることが判かる。

【００１６】〈実施例２〉酸化マグネシウムに実施例１
と同じバインダー、発泡材を加え造粒した後、表１の化
学組成をもつ、均一に混合された粉体を全体の重量に対
し３％となるように、先の酸化マグネシウム造粒体表面
にコーティングし複層造粒物を得た。その造粒物をガス
炉にて１３００℃で一時間加熱し、内部の酸化マグネシ
ウムを焼結させ、表層の酸化マグネシウムと酸化アルミ
ニウムからスピネルを生成させ、酸化マグネシウムとス
ピネルの複層構造をもつ多孔質焼結体を得た。表層のス
ピネル比率は、Ｘ線回析法より９４ｗｔ％であった。こ
の焼結体の全体の化学組成を表３に示す。この焼結体を
本発明に関わる試作品２とする。

【００１７】

【表３】試作品２の化学組成 この試作品２を用いて、実施例１と同じ試験用スラグに
より同様の耐食性試験を行った。図３にスラグ中に浸漬
した試作品２の光学顕微鏡写真を示す。図において横方
向に三個並んだ丸い粒子が試作品２、その周りの部分が
スラグで、試作品２は、初期の形状を保持している。さ
らに、試作品２の内部を電子顕微鏡により観察すると、
図４に示すように丸い酸化マグネシウム粒子が明確に認
められ、個々の粒子の集合状態も変化していないことか
ら、試作品２が十分な耐食性を有していることが判かる
。

【００１８】〈実施例３〉酸化マグネシウム６５．０ｗ
ｔ％と酸化アルミニウム３５．０ｗｔ％を均一に混合し
た粉体に、実施例１と同様にバインダー、発泡材を加え
造粒した後、ガス炉にて１３００℃で一時間加熱し、酸
化マグネシウム５０ｗｔ％とスピネル５０ｗｔ％からな
る多孔質の混合焼結体を得た。その化学組成を表４に示
す。この混合焼結体を本発明に関わる試作品３とする。

【００１９】

【表４】試作品３の化学組成 この試作品３を用いて、実施例１、２と同じ試験用スラ
グにより同様の耐食性試験を行った。図５にスラグ中に
浸漬した試作品３の光学顕微鏡写真を示す。図中央の歪
んだ丸い粒子が試作品３、その周りの部分がスラグで、
試作品３は、初期の形状を保持していることが判かる。

【００２０】次に、図６にスラグと試作品３の接触部分
の電子顕微鏡写真を示す。左側の部分が試作品３、右側
の部分がスラグである。試作品３とスラグとの間に境界
があることが判かる。さらに、試作品３の内部を電子顕
微鏡により観察すると、図７に示すようにスピネル粒子
が明確に認められ、個々の粒子の集合状態も緻密で変化
していないことから十分な耐食性を有していることが判
かる。

【００２１】

【発明の効果】以上のように、本発明による断熱材は、
内部を多孔質とし少なくとも表層がスピネルを含有して
いるようにしたので、従来にはなかった耐食性が得られ
、溶融金属、スラグの断熱材として使用した場合、酸化
マグネシウム粒子の分散や溶融が抑制され、著しいスラ
グの増加が防止でき、また、一部の酸化マグネシウム粒
子の分散や溶融によりスラグ組成調節が可能となった。 さらに、本発明による断熱材は、酸化マグネシウムと酸
化アルミニウムを主成分とする強固な焼結体であるので
、粉塵の問題が無く、シリカや炭素を含まないため、鉄
鋼への不純物の混入がない。これらの点で従来の溶融金
属、スラグ断熱材が有している問題を解決することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】試作品１のスラグ界面における粒子構造を示す
図である。

【図２】図１の試作品１を拡大した粒子構造を示す図で
ある。

【図３】試作品２のスラグ界面における粒子構造を示す
図である。

【図４】図３の試作品２を拡大した粒子構造を示す図で
ある。

【図５】試作品３の粒子構造を示す図である。

【図６】図５の試作品３のスラグ界面における粒子構造
を示す図である。

【図７】図６の試作品３を拡大した粒子構造を示す図で
ある。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　内部が空隙を有する多孔質体で、少な
   くとも表層がスピネルを含有していることとする溶融ス
   ラグための粒状断熱材。
2. 【請求項２】　　表層はスピネルと酸化マグネシウムと
   の混合物によって形成されていることとする請求項１に
   記載の溶融スラグのための粒状断熱材。
3. 【請求項３】　　多孔質体が酸化マグネシウムであるこ
   ととする請求項１に記載の溶融スラグのための粒状断熱
   材。
4. 【請求項４】　　全体がスピネルを含有せる多孔質体で
   形成されていることとする請求項１に記載の溶融スラグ
   のための粒状断熱材。
5. 【請求項５】　　内部が空隙を有する多孔質粒体で形成
   され、その上にスピネルを含有する層を被覆して成る請
   求項１に記載の溶融スラグのための粒状断熱材。