JPH06298564A

JPH06298564A - マグネシア炭素質耐火れんが

Info

Publication number: JPH06298564A
Application number: JP5109856A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Yanagi; 弘来柳; Shinji Yamamoto; 真司山本
Original assignee: Harima Ceramic Co Ltd
Current assignee: Harima Ceramic Co Ltd
Priority date: 1993-04-12
Filing date: 1993-04-12
Publication date: 1994-10-25

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、製鋼プロセス装置の一つである溶
鋼取鍋および二次精錬容器などの内張用耐火れんがを提
供する。【構成】炭素質原料：３〜２０ｗｔ％、ウォラストナ
イト：２〜１０ｗｔ％、金属粉：２〜１０ｗｔ％、残部
がマグネシア質原料を主材とする配合組成よりなるマグ
ネシア炭素質耐火れんがである。本発明により得られる
マグネシア炭素質耐火れんがは、マグネシア質原料、炭
素質原料にウォラストナイト、金属粉を特定の配合割合
で使用する。その結果、膨張応力の発生を緩和するの
で、目地溶損を防止し、炉寿命を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、製鋼プロセス装置の一
つである溶鋼取鍋および二次精錬容器などの内張用耐火
れんがに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、溶鋼取鍋や二次精錬容器などの内
張用耐火れんがは、マグネシア炭素質耐火れんがが使用
されている。マグネシア炭素質耐火れんがが、溶鋼取鍋
や二次精錬容器などの内張用耐火れんがとして使用され
た場合、目地部の先行溶損が発生する傾向がある。この
目地部の先行溶損の原因は、れんがの膨張応力によるセ
リ割れと推定される。この膨張応力を緩和するために、
リン酸塩、硼酸塩、珪酸塩などの各種塩類、ガラス、フ
リットなどの低融点物質を添加した場合、目地部の先行
溶損は改善できたとしても、れんがの熱間強度の低下に
よって、耐食性が悪化し、耐用性が向上しない。また、
ドロマイトを添加したマグネシア−ドロマイト−炭素質
耐火れんがも考えられている。この場合でも目地部の先
行溶損は改善できるが、使用中、大気中から水分を吸収
し消化反応を起こしやすく不安定である。れんがの熱間
強度の低下の問題を解決するものとして、マグネシア炭
素質耐火れんがにＡｌ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ａｌ−Ｍｇなどの
金属粉を添加する例が、特開昭５８−１８５４７５号公
報や特開昭５８−１９０８６８号公報にみられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、れんがの熱間
強度を向上させるためには有効であるが、熱間弾性率の
増加、耐熱スポーリング性の低下を伴うので、目地部の
先行溶損の問題は、依然として存在している。れんがの
溶損の形態は、溶鋼と接する稼動面の全体が溶損される
のではなく、れんがの目地近辺の溶損が大きい。つま
り、れんがの膨張応力によって、先ずれんがの目地コー
ナーの欠けが発生する。その後、溶鋼の落下衝撃などに
よってこの欠け部分が発達するものである。目地溶損の
部分の寸法が寿命判定基準に達すると、他所のれんが寸
法がいかに大きくても、それ以上使用できないという問
題がある。それ故、寿命向上による炉材コスト低減のた
めには、目地部の先行溶損の改善が是非必要となる。

【０００４】

【課題を解決するための手段】そこで本発明者らは、実
炉使用後のれんがの損傷原因の究明、オフライン試験、
実炉での確認試験を通じ、検討を重ねた。そして、マグ
ネシア質原料、炭素質原料にウォラストナイト、金属粉
を特定の配合割合で使用することにより、れんがの膨張
応力の発生を緩和し、目地溶損を防止できることを知
り、本発明を完成するに至ったものである。すなわち本
発明は、炭素質原料：３〜２０ｗｔ％、ウォラストナイ
ト：２〜１０ｗｔ％、金属粉：２〜１０ｗｔ％、残部が
マグネシア質原料を主材とする配合組成よりなるマグネ
シア炭素質耐火れんがである。本発明は、溶鋼取鍋や二
次精錬容器などの内張用耐火れんがの目地先行溶損を改
善するため、れんがの耐食性を損なうことなしに応力破
壊を防止しようとするものである。

【０００５】以下本発明をさらに詳しく説明する。本発
明で使用できるマグネシア質原料の種類は特に限定する
ものではないが、人工の電融マグネシア、焼結マグネシ
アなど公知のものである。粒径は従来のマグネシア炭素
質耐火れんがと同様、密充填組織が得られるように粗
粒、中粒、微粒に調整する。配合割合は好ましくは５０
〜９５ｗｔ％とする。マグネシア質原料は、高融点、高
密度な骨材であり、５０ｗｔ％未満では、十分な耐食性
が得られない。また、９５ｗｔ％を超えると、膨張率が
高くなり耐熱スポーリング性が低下するため目地溶損が
大きくなり、いずれも好ましくない。

【０００６】炭素質原料の具体的な種類は、鱗状黒鉛、
土状黒鉛、人造黒鉛、コークス、カーボンブラック、仮
焼無煙炭、電極屑などから選ばれる一種または二種以上
であり、高温における耐食性の点から黒鉛の高純度のも
のを使用するのが好ましい。炭素質原料は溶鋼、スラグ
の浸透を防止し、耐食性を向上させる。また、熱間弾性
率を下げるので耐熱スポーリング性を向上させるという
特徴をもつ。配合割合は３〜２０ｗｔ％とする。３ｗｔ
％未満では、膨張率の低下および熱間弾性率の低下が十
分でなく、その結果耐熱スポーリング性が不十分とな
る。また、２０ｗｔ％を超えると溶鋼による摩耗が増大
し、耐食性が悪化する。

【０００７】ウォラストナイトは、天然品、人工品のい
ずれでも使用可能である。配合割合は２〜１０ｗｔ％と
する。２ｗｔ％未満では熱間弾性率の低下が不十分であ
り、１０ｗｔ％を超えると熱間強度が低下および耐食性
が悪化するためである。ウォラストナイトの粒径は、特
に限定するものではないが、本発明の効果を十分に発揮
するには、０．２ｍｍ以下のものを使用するのが好まし
い。また、化学成分についても限定するものではない
が、例えば、ＳｉＯ₂：５０．６％、ＣａＯ：４１．１
％、Ｉｇｌｏｓｓ：７．８％、その他成分：０．５％の
ものが使用できる。

【０００８】マグネシア炭素質耐火れんがは、以上の原
料の他に金属粉を２〜１０ｗｔ％含む。金属粉の具体的
な種類は、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｆｅなどの金属粉
またはその合金粉などから選ばれる一種または二種以上
である。金属粉が２ｗｔ％未満では、熱間強度の向上や
熱間弾性率低下の効果が不十分である。金属粉が１０ｗ
ｔ％を超えると、使用中の炭化物生成により消化現象を
起こしやすくなり、れんがの品質が不安定となり好まし
くない。

【０００９】マグネシア炭素質耐火れんがは、以上の原
料の他に、本発明の効果を損なわない範囲で、Ａｌ
₂Ｏ₃、Ｚｒ₂Ｏ₃、Ｃｒ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、Ｆｅ₂Ｏ₃、Ｔｉ
Ｏ₂、ＳｉＣ、Ｓｉ₃Ｎ₄、ＢＮ、金属ファイバー、セラ
ミックファイバー、カーボンファイバーなどのファイバ
ー類、ガラス類などを適当量添加することも可能であ
る。

【００１０】マグネシア炭素質耐火れんがは、以上の配
合物を混練、成形、加熱という通常の工程によって得ら
れる。混練には、通常用いられているフェノール樹脂、
フラン樹脂、ピッチ、タール、ＣＭＣ，ＭＣ，ＰＶＡな
どの有機結合剤、または珪酸ソーダ、硫酸アルミ、リグ
ニンススルフォン酸塩、硫酸マグネシウム、リン酸塩な
どの無機結合剤を配合物全体に対する外掛けで２〜５ｗ
ｔ％添加できる。成形は、れんがの用途、既存の製造設
備などに合わせて例えば、オイルプレス、フリクション
プレスなどを用いて行う。成形後は、例えば、２００〜
６００℃で加熱する。この加熱処理によって、れんがは
初期における結合剤からの発煙や臭気を防止されるとと
もに、結合剤の効果により成形体の強度を付与する。必
要によっては、１０００℃前後でコークスブリーズ中で
還元焼成することもできる。

【００１１】

【作用】本発明におけるウォラストナイトは、ＣａＯ・
ＳｉＯ₂で示されるようにＣａＯを含有しているがドロ
マイトのような消化問題は全くない。つまり、ＣａＯ
は、単独ではなく、シリケート珪酸塩の化合物として存
在しており、ドロマイトのように、ＣａＯ＋Ｈ₂Ｏ→Ｃ
ａ（ＯＨ）₂という水和反応を起さないためである。マ
グネシア炭素質耐火れんがにウォラストナイトと金属粉
を配合することによって、熱間弾性率を下げ、熱間強度
が向上する。これによって、耐熱スポーリング性を改良
し、れんが目地部の先行溶損を改善する。一般に、熱間
強度が上昇すると熱間弾性率も同時に上昇する例が見ら
れるが、本発明においては、スポーリング抵抗性（熱間
強度／熱間弾性率に比例する）が増加するため上述のよ
うな結果が得られるものである。すなわち、本発明の配
合組成が、粘稠なボンド形態を形成することによるもの
と推定される。

【００１２】

【実施例】以下に本発明実施例とその比較例を示す。表
１は、本発明実施例、比較例およびその試験結果であ
る。

【００１３】

【表１】

【００１４】各例は、いずれも表に示す配合物に結合剤
としてフェノール樹脂を外掛けで５ｗｔ％添加しニーダ
ーで混練した後、オイルプレスを用い１０００ｋｇ／ｃ
ｍ²の加圧力で並型に成形した。その後、３００℃で２
４時間加熱処理し、冷却したものを供試体とした。こう
して得られた供試体を使用し、熱間強度、熱間弾性率、
耐食性、耐熱スポーリング性について試験を行った。

【００１５】熱間強度；電気炉中で１４００℃の条件
で、３点曲げテストにより熱間曲げ強さを測定した。熱間弾性率；熱間曲げ式弾性率測定装置を用い、１４０
０℃の条件で静弾性係数を測定した。耐食性；回転侵食法を用い、その溶損寸法（ｍｍ）を測
定した。なお、耐食性の試験は、以下の条件で行った。温度および時間：１６５０℃×２００分、侵食剤：鋼８０％＋転炉スラグ(CaO/SiO₂=３.０，Total
・Fe=１５％)２０％、耐熱スポーリング性；供試体を１
６５０℃の溶鋼に５分間浸漬し、１５分間空冷する処理
を１サイクルとし、１０サイクル行い切損発生回数を測
定した。本発明実施例の供試体は、１０サイクル処理後
でも切損は発生せず、１０サイクルを超えたという意味
で、試験結果は１０＋で表した。

【００１６】表１の実施例と比較例を比較すればわかる
ように、実施例は、溶損量の増加を伴わずに耐熱スポー
リング性の改善されているのが明らかである。図１、図
２は、表１のウォラストナイト使用・不使用の場合の熱
間強度と熱間弾性率の変化をグラフに示したものであ
り、図１は実施例、図２は比較例である。Ａｌ粉使用に
対する熱間弾性率の変化において、図１、図２は全く異
なることがわかる。すなわち、図１では、Ａｌ粉使用量
の増加によって熱間強度が増大しているが、熱間弾性率
は低下している。

【００１７】これに対し、図２では、熱間強度、熱間弾
性率ともに増加しているのがわかる。これを具体的に
見れば、比較例１、３、４ではウォラストナイトを使用
していない。そのため、熱間弾性率が低下せず、切損発
生回数も９サイクル、７サイクル、５サイクルと劣って
いる。比較例２ではウォラストナイトを使用している
が、Ａｌ粉の使用が少ない。そのため、熱間強度も向上
せず、切損発生回数も８サイクルと劣っている。また、
比較例５では、Ａｌ−Ｍｇ合金粉使用が５ｗｔ％である
が、ウォラストナイトの使用が１５ｗｔ％となってい
る。そのため、切損発生回数では１０＋と良好な結果を
示しているにもかかわらず、熱間強度が４２ｋｇ／ｃｍ
²、溶損量が１５．０ｍｍと劣悪である。

【００１８】実施例の試験結果を検討すれば、耐熱スポ
ーリング性の向上は、ウォラストナイトと金属粉両者の
使用により、スポーリング抵抗性（熱間強度／熱間弾性
率に比例する）が増加するものと推測される。また、熱
間弾性率の低下は、実炉使用においては、目地の先行溶
損改善に効果が期待できる。

【００１９】実機試験；前記実施例の項で示したのとほ
ぼ同様の方法で実機形状に製造したマグネシア炭素質耐
火れんがのうち、実施例１、実施例２、比較例３につい
て、実際に１００ｔ溶鋼取鍋の側壁鋼浴部に築造し、溶
鋼温度１６１０℃、溶鋼滞留時間１００分の条件で稼動
した。実施例１、実施例２、比較例３の寿命は、それぞ
れ８５ｃｈ、８３ｃｈ、６５ｃｈであった。それに関連
して、れんが間の目地の開き幅・深さは、１０ｍｍ・１
０ｍｍ、１１ｍｍ・１１ｍｍ、４０ｍｍ・５０ｍｍであ
った。上述のように、実施例１、実施例２と比較例３の
寿命差は、目地部の溶損差によることが明瞭であった。
築造部位は、受鋼時の溶鋼衝撃により損耗が激しい部位
である。この結果からも明らかなように、本発明より得
られたマグネシア炭素質耐火れんがは、実炉においても
目地溶損の改善が顕著であり十分な効果を発揮した。

【００２０】

【発明の効果】本発明によるマグネシア炭素質耐火れん
がは、前記の試験結果からも明らかなように、耐食性、
耐熱スポーリング性に優れている。その上従来からの問
題点であった目地溶損が改善され、炉寿命が約３０％向
上し、炉材費引下げに貢献しておりその経済的効果は大
きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、ウォラストナイトを使用している本発
明実施例のＡｌ粉添加に対する熱間強度と熱間弾性率の
変化をグラフに示したものである。

【図２】図２は、ウォラストナイトを使用していない比
較例１、３、４のＡｌ粉添加に対する熱間強度と熱間弾
性率の変化をグラフに示したものである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炭素質原料：３〜２０ｗｔ％、ウォラスト
ナイト：２〜１０ｗｔ％、金属粉：２〜１０ｗｔ％、残
部がマグネシア質原料を主材とする配合組成よりなるマ
グネシア炭素質耐火れんが。