JPH05270895A - 溶銑予備処理用耐火物 - Google Patents

溶銑予備処理用耐火物

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JPH05270895A
JPH05270895A JP4094821A JP9482192A JPH05270895A JP H05270895 A JPH05270895 A JP H05270895A JP 4094821 A JP4094821 A JP 4094821A JP 9482192 A JP9482192 A JP 9482192A JP H05270895 A JPH05270895 A JP H05270895A
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JP
Japan
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matrix
phase
zirconia
molten iron
volume
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Withdrawn
Application number
JP4094821A
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English (en)
Inventor
Tatsuya Ouchi
龍哉 大内
Mitsuo Sugawara
光男 菅原
Hatsuo Taira
初雄 平
Hiroshi Imawaka
寛 今若
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kurosaki Refractories Co Ltd
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Kurosaki Refractories Co Ltd
Nippon Steel Corp
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  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 溶銑予備処理に際して使用するCaO系及び
Na2 O系処理剤によって発生するスラグに対して耐食
性が優れ、その上、高い熱衝撃抵抗性を有する溶銑予備
処理用耐火物の提供。 【構成】 Al2 3 −Cr2 3 質のマトリックスと
その中に分散する第2相からなり、マトリックスが制御
された微細なクラックを含み、分散する第2相がマトリ
ックスと未安定ジルコニアとの均一混合物からなる凝集
体である。マトリックスは、Al2 3 100〜40重
量%とCr2 3 0〜60重量%からなり、それにTi
2 を1.5重量%以下添加配合することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、溶銑予備処理を行なう
際に使用するランスノズル及び混銑車等に装着する耐火
物に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、鋼の高級化及び生産プロセスの合
理化のために、溶銑の脱硫、脱燐を行う溶銑予備処理が
盛んになってきており、これに伴い耐火物の損傷に対し
て耐用性に優れたAl2 3 −SiC−C系れんがが炉
材として一般に使用されている。
【0003】しかしながら、脱硫、脱燐のための予備処
理剤としてCaO系とNa2 O系が使用され、この処理
剤によっては、形成するスラグに対して炉材の損耗が激
しく、また、熱衝撃のために使用中に剥離損傷すること
がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、溶銑
予備処理に際して使用するCaO系及びNa2 O系処理
剤によって発生するスラグに対して耐食性が優れ、その
上、高い熱衝撃抵抗性を有する溶銑予備処理用耐火物を
提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の溶銑予備処理用
耐火物は、材質的にはAl2 3 −Cr2 3 質焼結体
で、緻密で微細な組織を有するAl2 3 −Cr2 3
質のセラミックマトリックス(以下、マトリックスとい
う)とその中に分散する第2相からなり、マトリックス
が制御された微細なクラックを含み、分散する第2相が
マトリックスと未安定ジルコニアとの均一混合物からな
る凝集体とすることで上記課題を解決した。
【0006】マトリックスは、Al2 3 100〜40
重量%、Cr2 3 0〜60重量%からなり、TiO2
を1.5重量%以下含む。
【0007】分散する第2相はマトリックスと未安定ジ
ルコニアとの均一混合物からなる凝集粒であり、大きさ
は10〜200μmであり、マトリックスに占める第2
相の割合が10〜35容量%であり、第2相内の未安定
ジルコニアの粒度は0.3〜20μmで第2相内の未安
定ジルコニアの割合は5〜100容量%である均一な凝
集粒である。
【0008】この焼結体は、第2相の大きさが10〜2
00μmである凝集粒をマトリックスに対して10〜3
5容量%となるように凝集粒とマトリックス粉末を混合
調製し、この混合物を所望の形状に成形した後、150
0℃以上の温度で焼結することにより得られる。このと
き、焼成途中で変態膨張する未安定ジルコニアを均一に
分散するのではなく、凝集粒の形態で添加することによ
り、凝集粒の変態膨張量が未安定ジルコニア添加量にほ
ぼ比例することから、凝集粒の膨張量を制御可能とする
特徴を有する。
【0009】
【作用】本発明によるアルミナ−クロミア材質の優れた
耐熱衝撃性は、第一に制御された適切なサイズのマイク
ロクラックによるクラックブランチング効果、第二に未
安定ジルコニアに富む第2相でのジルコニア変態による
応力誘起変態、更には第三として凝集粒境界でのクラッ
ク偏向により達成される。
【0010】第一の制御された適切なサイズのマイクロ
クラックとはクラック幅3〜20μm程度のものであ
り、このクラックが適切に分布することで、クラックが
進展する場合にクラックブランチングが生じ、クラック
の破壊エネルギーを吸収分散、クラックの進展が阻止さ
れる。
【0011】第二の未安定ジルコニアに富む第2相での
ジルコニア変態による応力誘起変態においては、未安定
ジルコニアが内在されている第2相内にクラックが侵入
した場合、第2相内でジルコニアの変態膨張による破壊
エネルギーの吸収と、第2相内部に発生している圧縮応
力によりクラック先端に圧縮力が作用し、クラックの進
展が阻害される。
【0012】第三の凝集粒境界でのクラック偏向におい
ては、第2相とマトリックス境界部には引張り応力が作
用し、この境界にクラックが達するとクラックは境界の
接線方向に偏向され、その結果クラック進展が阻害され
る。
【0013】凝集粒の変態膨張量は、凝集粒内の未安定
ジルコニア添加量にほぼ比例することにより、また、凝
集粒粒径とマトリックス内に添加する凝集粒の添加量を
制御することにより、凝集粒の膨張量を制御可能とし、
マトリックス内部に発生させるクラックの量とサイズと
分布を任意に制御可能とする。
【0014】本発明は、焼成途中で変態膨張する未安定
ジルコニアを均一に分散するのではなく、凝集粒の形態
で添加することに特徴を有する。
【0015】
【実施例】
実施例1 酸化アルミニウム50重量%と酸化クロム50重量%か
らなるマトリックスに、第2相凝集粒の添加容量%の影
響を調べるために、マトリックス量と第2相の添加量を
変更した材質を作製し耐熱衝撃抵抗性の調査を行い、ま
た従来品との比較を行った。その結果を表1に示す。
【0016】マトリックス材料として平均粒径0.4μ
mの酸化アルミニウム50重量%、平均粒径0.3μm
の酸化クロム50重量%、焼結助剤として酸化チタニウ
ム又は滑石粉末と有機バインダーと精製水を加え、ボー
ルミルで24時間予備混合した後、アトライターにて3
時間混合分散処理し、得られたスラリーを噴霧乾燥機に
より造粒し、マトリックス顆粒粉末を得た。平均粒径は
50μであった。
【0017】次に第2相凝集粒としてセラミックマトリ
ックス材料と同一原料、同一配合組成を有するもの10
0容量%に対して平均粒径2μmの未安定ジルコニアを
外掛け量で50容量%添加してなる粉末を秤量混合し、
所定量の有機バインダーと精製水を加え、ボールミルで
24時間予備混合した後、アトライターで3時間混合分
散処理し、得られたスラリーを噴霧乾燥機により混合し
第2相用の顆粒粉体/凝集粒を得た。この粒径は平均で
50μmであった。
【0018】次にマトリックス顆粒と第2相顆粒につい
て表1に示す容量割合のものをV型ミキサーにて一定時
間混合し混合粉末とした。この混合粉末を一軸成形機に
てl.4トン/cm2 の圧力で120角×12mmt形
状に成形した。比較のためにジルコニアに富む第2相を
添加しないマトリックス単味だけの素地も成形した。
【0019】得られた素地を電気炉で大気雰囲気下16
50℃で2時間保持して焼成した。焼結体はアルキメデ
ス法により嵩密度並びに見掛け気孔率を測定した。ま
た、常温曲げ強度をJIS−R1601に準拠して測定
した。熱衝撃抵抗性はJIS−R1601に準拠する曲
げサンプルを所定の温度で1時間保持し、水中へ急速に
落下し、その後乾燥した試料の曲げ強度を測定し、常温
での曲げ強度と比較し急激に強度変化が生じた保持温度
と水温の差をΔT(℃)と定義し、そのΔTが高いもの
ほど熱衝撃抵抗性が良好とみなした。
【0020】以上の素地の焼成結果及び焼成体の特性結
果を従来の溶銑予備処理用材質であるAl2 3 −Si
2 −SiC系と比較して表1に示す。
【0021】
【表1】 表1の結果から、本発明による実施符号4〜7が第2相
を加えない比較例1のΔTに比べて大幅に改善されてい
ることがわかる。実施符号9においてはクラックが発生
し、満足な焼結体が得られなかった。この理由として9
ではジルコニア添加量が多く発生したクラック同士が連
結し、焼結体に大きなヒビが発生したためと思われる。
【0022】また従来材質のAl2 3 −SiC−C系
と比較してもΔTの改善が認められた。
【0023】実施例2 本発明を公知のジルコニア分散強化セラミックスと比較
した。その結果を表2に示す。
【0024】比較用として、アルミナ−クロミアをマト
リックスとした粉体を特公昭59−25148号公報の
記載に準拠して作製した。マトリックスとして平均粒径
0.4μmの酸化アルミニウム50重量%、平均粒径
0.3μmの酸化ク0ム50重量%と焼結助剤として酸
化チタニウムと滑石とを外掛け+1.0重量%からなる
粉末に実施例1で用いた未安定ジルコニア(平均粒径2
μm)を表2に示す割合(容量%)で秤量し所定量の有
機バインダーと精製水を加え、ボールミルで24時間予
備混合した後、アトライターにて3時間、混合分散処理
し得られたスラリーを噴霧乾燥機により造粒、マトリッ
クス顆粒粉末を得た。
【0025】また、成形焼成は実施例1と同一方法にて
実施した。この方法で得られた焼結体特性を実施例1で
示した本発明法と比較した持性を表2に示す。
【0026】
【表2】 微細構造を走査型電子顕微鏡で観察したところ、実施符
号11,12ではマトリックスが非常に微細となってお
り、未安定ジルコニアが均一に分散していた。
【0027】これに対し本発明の5,7のマトリックス
部は比較例10とほぼ同一の大きな粒径をもち、マトリ
ックスの中に大きさ約35〜40μm程度のジルコニア
に富む第2相が均一に分散しており、第2相内は約5μ
m程度の微細マトリックスと未安定ジルコニアとからな
っていた。ここで実施例1での実施番号5,7の焼結体
中に占める未安定ジルコニアの容量%は各々5,10容
量%である。
【0028】したがって、比較例11と本発明5、比較
例12と本発明7はジルコニアの分散状態は全く異なる
が、焼結体に占める未安定ジルコニア容量%は同一であ
る。
【0029】表2の結果から特公昭59−25748号
に準拠した実施例2では未安定ジルコニアの均一分散に
より耐熱衝撃抵抗性は改善されているが、効果は本発明
ほど著しくないことが明らかである。
【0030】実施例3 本実施例では第2相内のジルコニア添加量について検討
した。
【0031】表3は第2相の凝集粒内の配合割合を容量
%で示す。表4は表3に示す第2相の凝集粒No.51
の凝集粒の最適添加量を示す。表5〜表9は、それぞれ
表3に示す第2相の凝集粒No.52〜No.56の凝
集粒の最適添加量を示す。
【0032】未安定ジルコニアは実施例1で使用した同
一物を使用し、実施例1に示した顆粒製造工程と同一方
法にて第2相凝集粒を製造した。マトリックス組成は実
施例1と同一である。
【0033】得られた顆粒の平均粒径は約50μmであ
った。得られた未安定ジルコニア添加量が異なる各種第
2相凝集粒とマトリックス顆粒とを表4〜9に示す割合
にて混合し、実施例1と同一方法にて評価しその結果を
同じ表内に記載した。
【0034】
【表3】
【表4】
【表5】
【表6】
【表7】
【表8】
【表9】 表4の結果から、第2相凝集粒内の未安定ジルコニアが
100容量%の場合、その最適な添加量は3〜20容量
%であることがわかる。
【0035】表5〜7の結果から、第2相凝集粒内の未
安定ジルコニアが67容量%の場合、その最適な添加量
は10〜30容量%、同じく第2相凝集粒内の未安定ジ
ルコニアが50容量%の場合、その最適な添加量は10
〜40容量%、第2相凝集粒内の未安定ジルコニアが3
3容量%の場合、その最適な添加量は10〜50容量
%、であることがわかる。
【0036】また表8の結果より、第2相凝集粒内の未
安定ジルコニアが5容量%の場合は、その最適な添加量
は30〜70容量%であることがわかる。
【0037】しかし、表9の結果から第2相凝集粒内の
未安定ジルコニアの量が3容量%の場合、マトリックス
顆粒と第2相凝集粒の混合割合をいかように変化させて
も耐熱衝撃特性の改善は認められない。すなわち、上記
結果から第2相凝集粒内の未安定ジルコニアが5容量%
未満となると本発明の効果は認められない。したがっ
て、本発明では第2相凝集粒内の未安定ジルコニアの割
合は5〜100容量%と規定するものである。
【0038】また、第2相凝集粒の添加量は第2相凝集
粒内の未安定ジルコニア量が変化するとともに、第2相
凝集粒の最適な添加割合は変化するが、第2相凝集粒内
の未安定ジルコニア添加量が5〜100容量%の場合、
第2相凝集粒の最適添加量は3〜70容量%であること
がわかる。
【0039】実施例4 実施例1での本発明4,6及び比較例としてAl2 3
−SiC−C系れんがを用いCaO系とNa2 O系の合
成スラグを使ってスラグ侵食試験を行なった。
【0040】試験条件は、るつぼ侵食法で65mmのれ
んがにφ30×45hmmの孔をあけ、CaO系及びN
2 O系のスラグを充填した後同材質の蓋をした。これ
をC中で1400℃×5時間加熱し、るつぼの孔周囲の
侵食量を測定した。
【0041】使用スラグの組成を表10に及び試験結果
を表11に示す。CaO系スラグは融点が高く、140
0℃ではどの材質とも反応は起こらず侵食力は弱いの
で、Na2 O系スラグによる侵食試験結果を示す。その
結果、本発明4,6は比較例の試料と比べて侵食量が小
さく優れたスラグ侵食性を示すことがわかった。比較例
の試料についてはAl2 3 含有量が多く、スラグの浸
透をCで制御し、Cの酸化防止にSiCを用いたAl2
3 −SiC−C系が比較的良かったものの本発明4,
6に比較するとかなり劣っていた。
【0042】この結果から本発明品は比較品と比較して
耐食性が大きく改善されていることが明らかである。
【0043】
【表10】
【表11】
【0044】
【発明の効果】本発明によれば従来技術に比較して耐熱
衝撃性、耐食性が改善された溶銑予備処理用耐火物が得
られ、ランスノズル及び混銑車に装着する内張りライナ
ー材等に適用でき、溶銑予備処理効率が向上し、品質管
理、省力化に大きく寄与することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平 初雄 千葉県富津市新富20−1 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内 (72)発明者 今若 寛 千葉県富津市新富20−1 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルミナ−クロミア質のマトリックス連
    続相と、その中に分散する第2相凝集粒とからなり、分
    散する凝集粒が主として単斜晶のジルコニアを含有して
    いるアルミナ−クロミア質焼結体であることを特徴とす
    る溶銑予備処理用耐火物。
JP4094821A 1992-03-21 1992-03-21 溶銑予備処理用耐火物 Withdrawn JPH05270895A (ja)

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JP4094821A JPH05270895A (ja) 1992-03-21 1992-03-21 溶銑予備処理用耐火物

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JPH05270895A true JPH05270895A (ja) 1993-10-19

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008240127A (ja) * 2007-03-28 2008-10-09 Jfe Steel Kk 貯銑炉とその操業方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008240127A (ja) * 2007-03-28 2008-10-09 Jfe Steel Kk 貯銑炉とその操業方法

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A300 Withdrawal of application because of no request for examination

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Effective date: 19990608