JPH06191927A - マグネシア・チタニア質耐火物 - Google Patents
マグネシア・チタニア質耐火物Info
- Publication number
- JPH06191927A JPH06191927A JP4359597A JP35959792A JPH06191927A JP H06191927 A JPH06191927 A JP H06191927A JP 4359597 A JP4359597 A JP 4359597A JP 35959792 A JP35959792 A JP 35959792A JP H06191927 A JPH06191927 A JP H06191927A
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- Japan
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- magnesia
- refractory
- slag
- mgo
- titania
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明はマグネシア質材料を主体とする耐火
物のスラグ浸透による構造スポ−リングの発生を防止
し、それによる耐火物の亀裂などの損傷を抑制すること
を目的とする。 【構成】 TiO2量が1〜25重量%であって、残部がマ
グネシアを主体とする耐火材料よりなり、TiO2が主
としてMgO・2TiO2として存在するマグネシア・チ
タニア質耐火物である。
物のスラグ浸透による構造スポ−リングの発生を防止
し、それによる耐火物の亀裂などの損傷を抑制すること
を目的とする。 【構成】 TiO2量が1〜25重量%であって、残部がマ
グネシアを主体とする耐火材料よりなり、TiO2が主
としてMgO・2TiO2として存在するマグネシア・チ
タニア質耐火物である。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は製鋼プロセスにおける溶
鋼鍋、精錬鍋、RHなど各種溶融金属容器の内張り材と
して使用されるマグネシア・チタニア質耐火物に関する
ものである。
鋼鍋、精錬鍋、RHなど各種溶融金属容器の内張り材と
して使用されるマグネシア・チタニア質耐火物に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】近年、取鍋などの溶融金属容器の内張り
耐火物は操業温度の高温化に伴って、ロ−石を主体とす
る耐火物から耐スラグ侵食性に優れたジルコン質、アル
ミナ質耐火物へと移行し、最近ではスラグが浸透しにく
いアルミナ・スピネル質不定形材なども一般的に使用さ
れるようになっている。しかし、溶鋼鍋のスラグライン
や精錬鍋の内張り材としては、それでもまだ耐食性を十
分満足するまでには至っていないのが現状で、マグネシ
ア質素材を主体とするマグネシア・カ−ボンれんがやマ
グネシアクロムれんがなどの塩基性耐火物が使用されて
いる。
耐火物は操業温度の高温化に伴って、ロ−石を主体とす
る耐火物から耐スラグ侵食性に優れたジルコン質、アル
ミナ質耐火物へと移行し、最近ではスラグが浸透しにく
いアルミナ・スピネル質不定形材なども一般的に使用さ
れるようになっている。しかし、溶鋼鍋のスラグライン
や精錬鍋の内張り材としては、それでもまだ耐食性を十
分満足するまでには至っていないのが現状で、マグネシ
ア質素材を主体とするマグネシア・カ−ボンれんがやマ
グネシアクロムれんがなどの塩基性耐火物が使用されて
いる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】溶融金属容器の内張り
材としては、マグネシア質素材を主体とする塩基性耐火
物がスラグ耐食性の点で優れている。しかしながらこの
塩基性耐火物は、本質的に熱的スポ−リングを惹起しや
すい特性に加えて次のような欠陥を備えている。すなわ
ち、マグネシア質素材はスラグ耐食性に優れているた
め、耐火物中に侵入した粘性の低いスラグがそのまま耐
火物の内部深く浸透し、それが固化すると、マグネシア
部分とスラグ浸透部分との熱膨張率の違いにより構造的
スポ−リングを起こし、耐火物が剥離する現象が発生す
るのである。この塩基性耐火物におけるスラグの浸透
は、焼成れんがに比較して気孔率の大きい不焼成れんが
や不定形耐火物において特に顕著である。
材としては、マグネシア質素材を主体とする塩基性耐火
物がスラグ耐食性の点で優れている。しかしながらこの
塩基性耐火物は、本質的に熱的スポ−リングを惹起しや
すい特性に加えて次のような欠陥を備えている。すなわ
ち、マグネシア質素材はスラグ耐食性に優れているた
め、耐火物中に侵入した粘性の低いスラグがそのまま耐
火物の内部深く浸透し、それが固化すると、マグネシア
部分とスラグ浸透部分との熱膨張率の違いにより構造的
スポ−リングを起こし、耐火物が剥離する現象が発生す
るのである。この塩基性耐火物におけるスラグの浸透
は、焼成れんがに比較して気孔率の大きい不焼成れんが
や不定形耐火物において特に顕著である。
【0004】このマグネシア質塩基性耐火物のスラグ浸
透の防止や熱的スポ−リング特性の向上を図ったものと
しては、前述したようなマグネシア・カ−ボンれんがや
マグネシアクロムれんががある。マグネシア・カ−ボン
れんがは、炭素材料の添加効果によって優れた耐熱的ス
ポ−リング性やスラグ浸透抑制作用を発揮できることか
ら、転炉や精錬鍋の内張り材として使用されている。し
かしながら最近は極低炭素鋼の溶製比率の増加などによ
り、転炉より後工程でのマグネシア・カ−ボンれんがの
使用は、カ−ボンピックアップの問題から好ましくない
ものとなりつつある。またマグネシアクロムれんがは、
スラグ耐食性やスラグ浸透防止特性に優れていることか
ら精錬鍋やRHなどに使用されているが、クロムの環境
対策上の問題から代替材料の開発が強く望まれていると
ころである。
透の防止や熱的スポ−リング特性の向上を図ったものと
しては、前述したようなマグネシア・カ−ボンれんがや
マグネシアクロムれんががある。マグネシア・カ−ボン
れんがは、炭素材料の添加効果によって優れた耐熱的ス
ポ−リング性やスラグ浸透抑制作用を発揮できることか
ら、転炉や精錬鍋の内張り材として使用されている。し
かしながら最近は極低炭素鋼の溶製比率の増加などによ
り、転炉より後工程でのマグネシア・カ−ボンれんがの
使用は、カ−ボンピックアップの問題から好ましくない
ものとなりつつある。またマグネシアクロムれんがは、
スラグ耐食性やスラグ浸透防止特性に優れていることか
ら精錬鍋やRHなどに使用されているが、クロムの環境
対策上の問題から代替材料の開発が強く望まれていると
ころである。
【0005】本発明は、極低炭素鋼の溶製にも使用でき
るよう炭素成分をできるだけ含有しない耐火物でありな
がら、耐熱的スポ−リング特性に優れ、しかもスラグの
浸透を抑制できるような耐火物、特に不焼成れんがおよ
び不定形耐火物の提供を目的としたものである。
るよう炭素成分をできるだけ含有しない耐火物でありな
がら、耐熱的スポ−リング特性に優れ、しかもスラグの
浸透を抑制できるような耐火物、特に不焼成れんがおよ
び不定形耐火物の提供を目的としたものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らはマグネシア
質材料を主体とし、炭素材料をできるだけ含まない耐火
物の耐熱的スポ−リング特性およびスラグの浸透防止に
ついて検討した結果、耐火物の材料構成を、TiO2量
が1〜25重量%であって、残部がマグネシアを主体とす
る耐火材料とし、そのTiO2を主としてMgO・2Ti
O2として存在させることにより、上述の目的が達成で
きることを見いだし本発明に到達したものである。
質材料を主体とし、炭素材料をできるだけ含まない耐火
物の耐熱的スポ−リング特性およびスラグの浸透防止に
ついて検討した結果、耐火物の材料構成を、TiO2量
が1〜25重量%であって、残部がマグネシアを主体とす
る耐火材料とし、そのTiO2を主としてMgO・2Ti
O2として存在させることにより、上述の目的が達成で
きることを見いだし本発明に到達したものである。
【0007】本発明に使用する耐火材料はマグネシア質
耐火材料を主体とするもので、電融マグネシアクリンカ
−、焼結マグネシアクリンカ−、天然マグネシアクリン
カ−などの既知のマグネシア質耐火材料を単独や混合し
て、あるいは、これら材料とマグネシア・スピネルと混
ぜて用いる。
耐火材料を主体とするもので、電融マグネシアクリンカ
−、焼結マグネシアクリンカ−、天然マグネシアクリン
カ−などの既知のマグネシア質耐火材料を単独や混合し
て、あるいは、これら材料とマグネシア・スピネルと混
ぜて用いる。
【0008】また、本発明の構成材料としては、上記以
外にアルミナ、ジルコニア、窒化アルミニウム、窒化け
い素などを10重量%以下の割合で添加することもでき
る。さらに5重量%以下の割合であれば、天然黒鉛、カ
−ボンブラック、電極屑などの炭素材料を添加すること
もできる。これらの耐火材料中にはMgOが50重量%以
上あることがスラグ耐食性の上から好ましい。
外にアルミナ、ジルコニア、窒化アルミニウム、窒化け
い素などを10重量%以下の割合で添加することもでき
る。さらに5重量%以下の割合であれば、天然黒鉛、カ
−ボンブラック、電極屑などの炭素材料を添加すること
もできる。これらの耐火材料中にはMgOが50重量%以
上あることがスラグ耐食性の上から好ましい。
【0009】また、本発明の耐火物にはTiO2を含有
することが特徴であるが、TiO2は主としてMgO・2
TiO2となっているもので、あらかじめ合成したもの
を耐火物の配合に添加し使用する。MgO・2TiO2の
添加量は、TiO2として1〜25重量%、好ましくは3〜2
0重量%とする。この量がTiO2量として1重量%未満
であると不定形施工体やれんがの体積安定性が得られな
いため耐熱的スポ−リング特性に劣り、また十分なスラ
グ浸透抑制効果が発揮されない。反対に25重量%を越え
ると使用時の温度で耐火物が過焼結となり耐スポ−リン
グ特性が低下し、また低融成分が増加し耐食性が損なわ
れるようになるため好ましくない。
することが特徴であるが、TiO2は主としてMgO・2
TiO2となっているもので、あらかじめ合成したもの
を耐火物の配合に添加し使用する。MgO・2TiO2の
添加量は、TiO2として1〜25重量%、好ましくは3〜2
0重量%とする。この量がTiO2量として1重量%未満
であると不定形施工体やれんがの体積安定性が得られな
いため耐熱的スポ−リング特性に劣り、また十分なスラ
グ浸透抑制効果が発揮されない。反対に25重量%を越え
ると使用時の温度で耐火物が過焼結となり耐スポ−リン
グ特性が低下し、また低融成分が増加し耐食性が損なわ
れるようになるため好ましくない。
【0010】本発明のマグネシア・チタニア質耐火物
は、主に不焼成れんがおよび不定形耐火物として使用さ
れる。不焼成れんがを製造する場合は、常法に従い、マ
グネシア質材料、MgO・2TiO2材料、その他の原料
を秤量し、結合剤を加えて混練後プレス成形する。この
成形物をそのまま、あるいは200〜800℃の温度で熱処理
して不焼成れんがとして使用する。結合剤としては、フ
ェノ−ル樹脂などの有機結合剤、珪酸ソ−ダ、苦汁など
の無機系結合剤のいずれも使用できる。
は、主に不焼成れんがおよび不定形耐火物として使用さ
れる。不焼成れんがを製造する場合は、常法に従い、マ
グネシア質材料、MgO・2TiO2材料、その他の原料
を秤量し、結合剤を加えて混練後プレス成形する。この
成形物をそのまま、あるいは200〜800℃の温度で熱処理
して不焼成れんがとして使用する。結合剤としては、フ
ェノ−ル樹脂などの有機結合剤、珪酸ソ−ダ、苦汁など
の無機系結合剤のいずれも使用できる。
【0011】また、不定形耐火物としては主として流し
込み成形材として使用されるが、この場合も常法通り、
所定の耐火材料に結合剤、分散剤、可塑剤、硬化調整剤
などを適宜選択し、水その他の溶剤と混合して使用され
る。結合剤としてはアルミナセメント、珪酸ソ−ダ、リ
ン酸塩などが使用できる。
込み成形材として使用されるが、この場合も常法通り、
所定の耐火材料に結合剤、分散剤、可塑剤、硬化調整剤
などを適宜選択し、水その他の溶剤と混合して使用され
る。結合剤としてはアルミナセメント、珪酸ソ−ダ、リ
ン酸塩などが使用できる。
【0012】MgO・2TiO2クリンカ−の作製方法は
特に限定されるものではないが、例えば、マグネシアク
リンカ−の粉末とチタニアの粉末とをモル比で1:2の
割合に混合・成形したものを1200℃以上の温度で焼成し
てクリンカ−とする。このクリンカ−を必要に応じて粉
砕・篩い分けして使用する。このクリンカ−はMgO・
2TiO2が主構成成分であるが、この他に遊離のTiO
2やMgO、あるいは他のTiO2とMgOの化合物を含
んでいても構わない。
特に限定されるものではないが、例えば、マグネシアク
リンカ−の粉末とチタニアの粉末とをモル比で1:2の
割合に混合・成形したものを1200℃以上の温度で焼成し
てクリンカ−とする。このクリンカ−を必要に応じて粉
砕・篩い分けして使用する。このクリンカ−はMgO・
2TiO2が主構成成分であるが、この他に遊離のTiO
2やMgO、あるいは他のTiO2とMgOの化合物を含
んでいても構わない。
【0013】
【作用】耐火物中に含有されているMgO・2TiO2成
分は、使用時に稼動面においてスラグ成分と反応してス
ラグの粘性を増加させることによって、スラグの浸透を
抑制し構造的スポ−リングの発生を防止する。さらにこ
の鉱物は低熱膨張特性を有するため施工体やれんがに体
積安定性を付与すると共に、マグネシアの膨張・収縮に
よって発生する応力を吸収してこれを緩和する働きがあ
るため、熱的スポ−リングの発生を効果的に抑制する。
分は、使用時に稼動面においてスラグ成分と反応してス
ラグの粘性を増加させることによって、スラグの浸透を
抑制し構造的スポ−リングの発生を防止する。さらにこ
の鉱物は低熱膨張特性を有するため施工体やれんがに体
積安定性を付与すると共に、マグネシアの膨張・収縮に
よって発生する応力を吸収してこれを緩和する働きがあ
るため、熱的スポ−リングの発生を効果的に抑制する。
【0014】
【実施例】表1に示すような組成の材料および結合剤を
用いて試料を作製した。なお表1の配合はすべて重量部
で表示してある。また、表1中成形方法「P」は、常法
に従い混練、プレス成形したものであり、「V」は材料
に水を加えた後振動鋳込みをしたものである。焼成欄の
「熱」は混練物をプレス成形した後300℃で15時間熱処
理したものである。また、「乾」は配合を鋳込み後、15
0℃で24時間乾燥したものである。こうして作製した試
料の物性を表1に示す。MgO・2TiO2はマグネシア
微粉と酸化チタニウム微粉をモル比1:2の割合で混合
・成形し1400℃で2時間焼成したものを粉砕し、篩い分
けして用いた。
用いて試料を作製した。なお表1の配合はすべて重量部
で表示してある。また、表1中成形方法「P」は、常法
に従い混練、プレス成形したものであり、「V」は材料
に水を加えた後振動鋳込みをしたものである。焼成欄の
「熱」は混練物をプレス成形した後300℃で15時間熱処
理したものである。また、「乾」は配合を鋳込み後、15
0℃で24時間乾燥したものである。こうして作製した試
料の物性を表1に示す。MgO・2TiO2はマグネシア
微粉と酸化チタニウム微粉をモル比1:2の割合で混合
・成形し1400℃で2時間焼成したものを粉砕し、篩い分
けして用いた。
【0015】スラグテストはスポ−リング試験を兼ねる
もので、回転式スラグ試験炉を用い、酸素−プロパンバ
−ナ−で1600〜1650℃で通算3.5時間行い、途中で設定
温度に達して1時間後にバ−ナ−を切って30分間ファン
による強制空冷をする操作を3回行った。結果を表1に
示す。なお、スラグ組成は、Al2O3 13.9%、SiO2
16.0%、Fe2O3 20.3%、CaO 40.1%、MnO2
4.5%、MgO 5.2%、C/S 2.5のものを使用した。
表1の結果中、「無」は試験後試料切断面の肉眼観察に
おいて亀裂の発生がほとんど見られなかったもの、
「大」は大きな亀裂により試料が分離していたもの、
「中」は中程度の亀裂が見られたものである。
もので、回転式スラグ試験炉を用い、酸素−プロパンバ
−ナ−で1600〜1650℃で通算3.5時間行い、途中で設定
温度に達して1時間後にバ−ナ−を切って30分間ファン
による強制空冷をする操作を3回行った。結果を表1に
示す。なお、スラグ組成は、Al2O3 13.9%、SiO2
16.0%、Fe2O3 20.3%、CaO 40.1%、MnO2
4.5%、MgO 5.2%、C/S 2.5のものを使用した。
表1の結果中、「無」は試験後試料切断面の肉眼観察に
おいて亀裂の発生がほとんど見られなかったもの、
「大」は大きな亀裂により試料が分離していたもの、
「中」は中程度の亀裂が見られたものである。
【0016】
【表1】
【0017】表1のスラグテストの結果に見られるよう
に、本発明のMgO・2TiO2を含有する試料(実施例
1〜4)はいずれも、これを含まないもの(比較例1、
4)に比して、スラグ浸透深さが浅く、構造的スポ−リ
ングや熱的スポ−リングによると見られる亀裂の発生も
ほとんどなかった。またスラグによる溶損についてもM
gO・2TiO2の添加による悪影響がほとんど無いとい
う結果が得られた。しかし、MgO・2TiO2の添加量
が少ない(比較例3)と、スラグの浸透を防止できずに
亀裂を生じ、逆に多すぎる(比較例2)と、耐食性が低
下して溶損量が増加する。またTiO2量が適正量でも
MgO・2TiO2の鉱物組成として含有されていない場
合(比較例4)は、熱的スポ−リングによると思われる
亀裂が発生した。
に、本発明のMgO・2TiO2を含有する試料(実施例
1〜4)はいずれも、これを含まないもの(比較例1、
4)に比して、スラグ浸透深さが浅く、構造的スポ−リ
ングや熱的スポ−リングによると見られる亀裂の発生も
ほとんどなかった。またスラグによる溶損についてもM
gO・2TiO2の添加による悪影響がほとんど無いとい
う結果が得られた。しかし、MgO・2TiO2の添加量
が少ない(比較例3)と、スラグの浸透を防止できずに
亀裂を生じ、逆に多すぎる(比較例2)と、耐食性が低
下して溶損量が増加する。またTiO2量が適正量でも
MgO・2TiO2の鉱物組成として含有されていない場
合(比較例4)は、熱的スポ−リングによると思われる
亀裂が発生した。
【0018】
【発明の効果】本発明では、マグネシア質材料を主体と
する塩基性耐火物において、MgO・2TiO2を所定量
含有させることにより、実施例の結果からも明らかなよ
うに耐火物中へのスラグの浸透を防止して、構造的スポ
−リングによる耐火物の損傷を最小限に抑えることが可
能となる。また施工体やれんがの体積安定性が向上し、
応力緩和効果も手伝い、熱的スポ−リングによる耐火物
の損傷が抑制される。
する塩基性耐火物において、MgO・2TiO2を所定量
含有させることにより、実施例の結果からも明らかなよ
うに耐火物中へのスラグの浸透を防止して、構造的スポ
−リングによる耐火物の損傷を最小限に抑えることが可
能となる。また施工体やれんがの体積安定性が向上し、
応力緩和効果も手伝い、熱的スポ−リングによる耐火物
の損傷が抑制される。
【0019】
【表1】
Claims (1)
- 【請求項1】 TiO2量が1〜25重量%であって、残部
がマグネシアを主体とする耐火材料よりなり、TiO2
が主としてMgO・2TiO2として存在することを特徴
とするマグネシア・チタニア質耐火物。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4359597A JPH06191927A (ja) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | マグネシア・チタニア質耐火物 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4359597A JPH06191927A (ja) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | マグネシア・チタニア質耐火物 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06191927A true JPH06191927A (ja) | 1994-07-12 |
Family
ID=18465316
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4359597A Pending JPH06191927A (ja) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | マグネシア・チタニア質耐火物 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06191927A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019147721A (ja) * | 2018-02-28 | 2019-09-05 | 品川リフラクトリーズ株式会社 | マグネシア・スピネル焼成煉瓦及びその製造方法 |
-
1992
- 1992-12-24 JP JP4359597A patent/JPH06191927A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019147721A (ja) * | 2018-02-28 | 2019-09-05 | 品川リフラクトリーズ株式会社 | マグネシア・スピネル焼成煉瓦及びその製造方法 |
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