JPH069265A - 耐火物 - Google Patents

耐火物

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JPH069265A
JPH069265A JP4167838A JP16783892A JPH069265A JP H069265 A JPH069265 A JP H069265A JP 4167838 A JP4167838 A JP 4167838A JP 16783892 A JP16783892 A JP 16783892A JP H069265 A JPH069265 A JP H069265A
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Isao Sasaka
勲穂 佐坂
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Kurosaki Refractories Co Ltd
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Kurosaki Refractories Co Ltd
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  • Casting Support Devices, Ladles, And Melt Control Thereby (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 溶融金属容器、精錬容器等の溶融金属の接す
る部位に使用される耐火物及びそれらの容器内にガスを
吹き込むバブリング用通気性耐火物の提供。 【構成】 Al2 3 が70重量%以上、ZrO2 が3
重量%以上、CaOが0.5〜26重量%で、Al2
3 とZrO2 とCaOの合計重量が96重量%以上の組
成を有し、X線回折像におけるピークに単斜晶系のZr
2 が認められ、且つSiO2 の含有量が1重量%以下
とした。溶鋼に対して高接触角を有するAl2 3 とZ
rO2 、それに、CaOを使用するために、耐メタル浸
潤性に優れ、単斜晶系ZrO2 の特異な熱膨張挙動によ
りマイクロギャップを生成し、耐スポーリング性に優れ
たものとなる。CaOはAl2 3 及びZrO2 と反応
して高融点化合物を生成し、また、ZrO2 中にCaO
が固溶するために、低融物を生成することなく焼結が進
行し、高熱間強度材質となり、耐溶鋼摩耗性に優れたも
のとなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、溶融金属容器、精錬容
器等の溶融金属に接する部位に使用されるノンバブリン
グ耐火物及びバブリング耐火物に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、溶融金属に接する部位に使用
される耐火物として、Al2 3 質,Al2 3 −Si
2 質,MgO質,MgO−Al2 3 質,MgO−C
2 3 質,ZrO2 −CaO質,MgO−C質,Al
2 3 −C質,ZrO2 −C質等が使用されている。
【0003】ノンガスバブリング耐火れんがの耐用性向
上のために必要な特性として、耐食性と耐スポーリング
性に優れていることが挙げられる。
【0004】この必要特性の中、耐食性は、スラグの塩
基度(通常C/Sとして示されるCaO/SiO2 比)
に影響を受け、高C/Sの場合にはMgOのような塩基
性骨材が、低C/Sの場合にはAl2 3 ,ZrO2
の中性骨材が良好な結果を示す。
【0005】耐スポーリング性は、材質の熱膨張係数や
熱伝導率に依存する。熱膨張係数は小さい方が耐スポー
リング性に優れ、材質としてはC含有系やAl2 3
SiO2 質が良好である。熱伝導率は高い方が耐スポー
リング性に優れ、MgO質が良好である。
【0006】しかしながら、従来使用されていたMg
O,Al2 3 ,ZrO2 単味れんがの場合には、高熱
膨張性のため耐スポーリング性に劣る。
【0007】一方、MgO−C質,Al2 3 −C質,
ZrO2 −C質等のC含有系は、耐食性と耐スポーリン
グ性を兼ね備えた材質であったが、Cは鋼に溶け込み、
鋼中のC%を上昇させる。そのため、低Cを狙った溶鋼
の内張りれんがにC含有れんがを使用しないことが望ま
しいが、Cを含有しないれんがで、耐食性と耐スポーリ
ング性を兼ね備えた材質は無かった。
【0008】一方、ガスバブリング耐火れんがの耐用性
向上のための要求特性として、耐メタル浸潤性と耐スポ
ーリング性、さらに、耐溶鋼摩耗性に優れていることが
挙げられる。
【0009】この要求特性の中、耐メタル浸潤性は、耐
火物の気孔径と溶鋼との接触角、それに、鋼の表面張力
に依存する。この中で気孔径は配合粒度や骨材形状の検
討により解決可能である。また、鋼の表面張力は耐火物
に依存するものではないが、接触角の点は材質により向
上可能であり、Al2 3 ,MgO,ZrO2 ,CaO
等が良好な結果を示す。
【0010】耐スポーリング性は、材質の熱膨張係数や
熱伝導率に依存する。熱膨張係数は小さい方が耐スポー
リング性に優れ、材質としてはAl2 3 −SiO2
が良好である。熱伝導率は高い方が耐スポーリング性に
優れ、MgO質が良好である。
【0011】耐溶鋼摩耗性は、材質の熱間強度に依存す
る。熱間強度は高い方が耐溶鋼摩耗性に優れ、マトリッ
クスの不純物、とくにアルカリ、時にはSiO2 が少な
い方が良好となる。
【0012】ところが、従来の耐火物において、通気性
耐火れんがに必要な特性である耐メタル浸潤性と耐スポ
ーリング性、それに、耐溶鋼摩耗性を兼ね備えた材質は
無かった。
【0013】例えば、Al2 3 質では高熱膨張や低熱
伝導率のために耐スポーリング性に劣り、Al2 3
SiO2 質では、溶鋼との接触角が小さいために耐メタ
ル浸潤性に劣り、MgO質では高熱膨張のために耐スポ
ーリング性に劣る。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、耐食
性と耐スポーリング性の両方の必要特性を満足する非C
系のノンバブリング耐火物と、耐メタル浸潤性と耐スポ
ーリング性、それに、耐溶鋼摩耗性の全ての必要特性を
満足する通気性耐火物に好適な耐火物を提供することに
ある。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明者は上記のような
問題点を解決するために研究を行い、主としてAl2
3 とZrO2 とCaOからなり、Al2 3 が70重量
%以上であり、ZrO2 が3重量%以上であり、CaO
が0.5重量%以上26重量%以下であり、Al2 3
とZrO2 とCaOの合計重量が96重量%以上であ
り、X線回折像のピークに単斜晶系ZrO2 が認めら
れ、SiO2 が0〜1重量%とした材質とすることによ
り、ノンバブリング耐火物及びバブリング耐火物の何れ
にも要求される特性を満足させることを見い出した。
【0016】以下、本発明を詳細に説明する。
【0017】本発明の主原料は、アルミナであり、破砕
粒及び球状粒が使用可能である。
【0018】ZrO2 原料としては、未安定ZrO2
部分安定化ZrO2 あるいは安定化ZrO2 が使用可能
であり、またAl2 3 −ZrO2 原料等の複合原料も
使用可能であるが、本発明はこれらの原料に限定される
ものではなく、特許請求の範囲にあるように、材質にX
線回折像のピークとして、単斜晶系ZrO2 が認められ
れば効果を発揮する。ZrO2 の含有量は3重量%以
上、29.5重量%以下が望ましく、3重量%未満では
効果が発揮されない。29.5重量%超では高価になる
デメリットを有するが、将来ZrO2 の価格が下がるか
あるいは高価であっても使用する必要性があれば、Zr
2 が29.5重量%超であっても必要特性を満足させ
れば、高耐用性を示すと考えられる。
【0019】CaO原料としては、生石灰,消石灰,炭
酸カルシウム等が使用可能であるが、本発明はこれらの
原料に限定されるものではなく、耐火材質の化学成分と
して、CaOに換算して0.5重量%以上含まれていれ
ば効果を発揮する。0.5重量%未満の場合には、焼結
性が悪くなり、26重量%以上の場合にはフリーCaO
が生成するために消化が生じる。
【0020】SiO2 は耐食性と耐メタル浸潤性を低下
させる成分であるため極力少なくした方が良いが、焼結
助材として添加する場合にも1重量%以下でなければな
らない。
【0021】Al2 3 ,ZrO2 ,CaO,SiO2
以外の成分として、Cr2 3 ,MgO,Y2 3 ,T
iO2 等を含有することができる。
【0022】さらに、耐食性や耐メタル浸潤性を向上さ
せるために、非酸化雰囲気の熱処理で残留する例えば、
ピッチ,タール,フェノール樹脂等の炭素成分を含浸さ
せることや、更に非酸化雰囲気で熱処理することも可能
である。
【0023】
【作用】本発明は、溶鋼に対して高接触角を有するAl
2 3 ,ZrO2 及びCaOを使用するために、耐食性
及び耐メタル浸潤性に優れたものとなる。
【0024】また、単斜晶系ZrO2 の特異な熱膨張挙
動により材質中に、マイクロギャップを生成するため
に、耐スポーリング性に優れたものとなる。
【0025】CaOは、Al2 3 及びZrO2 と反応
し、Al2 3 とは、例えば、CaO・6Al2 3
の高融点化合物を生成し、また、ZrO2 中にCaOが
固溶するために、低融物を生成することなく焼結が進行
する。そのため、高熱間強度材質となり、耐溶鋼摩耗性
に優れたものとなる。
【0026】
【実施例】以下、本発明の実施例をノンバブリング耐火
物とバブリング耐火物に適用した実施例を、それぞれ、
表1と表2に分けて説明する。
【0027】ノンバブリング耐火物への適用例:
【表1】 表1の実施例1,2,3は、アルミナと未安定ジルコニ
アとライムを特定量範囲含む配合物を、通常の方法にて
混練を行なった後、1600℃で焼成した。
【0028】得られた材質は、耐食性、耐スポーリング
性に優れ、また熱間強度もかなり高く、耐溶鋼摩耗性に
優れたものとなる。
【0029】比較のために、表1の比較例のものを上記
実施例の場合と同様に調製した。
【0030】比較例1は、ジルコニアの含有量が特定量
を外れたものである。得られた材質は、耐スポーリング
性に劣る結果となった。これはX線回折像のピークに単
斜晶系ZrO2 が認められないためと考えられる。
【0031】比較例2は、CaOの含有量が特定量を外
れたものである。得られた材質は、熱間強度がかなり低
い結果となった。これは、CaOの量が足りずに、焼結
不足となったためと考えられる。
【0032】比較例3も、CaOの含有量が特定量を外
れたものである。得られた材質には消化現象が見られ
た。この場合は、CaO量が多すぎて、フリーCaOが
残ったためである。
【0033】比較例4の場合は、SiO2 の含有量が特
定量を超えて2重量%含有する例を示す。得られた材質
は耐食性に劣る結果となった。これは、SiO2 とスラ
グの反応により低融物を生成したためと考えられる。
【0034】バブリング耐火物への適用例:
【表2】 表2に示すように、バブリング耐火物の場合は、通気性
が必要であるため、微粒の添加量を少なくしている。
【0035】表2に示す実施例4,5,6のそれぞれの
場合、アルミナと未安定ジルコニアとライムのそれぞれ
を特定量含有する配合物を用いて、通常の方法にて混練
を行った後、1600℃で焼成した。
【0036】得られた材質は、耐メタル浸潤性、耐スポ
ーリング性に優れ、また熱間強度もかなり高く耐溶鋼摩
耗性に優れたものとなる。
【0037】比較例として、表2の比較例5〜8を調製
した。
【0038】比較例5は、ジルコニアの含有量を特定量
から外れる材質の試作を行ったものである。得られた材
質は、耐スポーリング性に劣る結果となった。これはX
線回折像のピークに単斜晶系ZrO2 が認められないた
めと考えられる。
【0039】比較例6は、CaOのの含有量を特定量か
ら外れる材質の試作を行ったものである。得られた材質
は、熱間強度のかなり低い結果となった。これは、Ca
O量が足りずに、焼結不足となったためと考えられる。
【0040】比較例7も、CaOのの含有量を特定量か
ら外れる材質の試作を行ったものである。得られた材質
は、消化が見られた。これは、CaO量が多すぎて、フ
リーCaOが残ったためである。
【0041】比較例8は、SiO2 の含有量が特定量を
超えて2重量%含有する例を示す。
【0042】得られた材質は耐メタル浸潤性に劣る結果
となった。これはSiO2 とメタルの反応により接触角
の低下が著しかったためと考えられる。
【0043】
【発明の効果】本発明によって、耐食性と耐スポーリン
グ性を兼ね備えた非C系のノンバブリング材質が得ら
れ、また、耐メタル浸潤性と耐スポーリング性と耐溶鋼
摩耗性を全て満足させるバブリング材質が得られ、溶融
金属に接する部位に適用したときに、きわめて高い耐用
性を示す。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主としてAl2 3 とZrO2 とCaO
    からなり、Al2 3 を70重量%以上、ZrO2 を3
    重量%以上、CaOを0.5重量%以上、26重量%以
    下含有し、Al2 3 とZrO2 とCaOの合計重量が
    96重量%以上であり、且つ、X線回折像のピークに単
    斜晶系ZrO2 が認められる耐火物。
  2. 【請求項2】 主としてAl2 3 とZrO2 とCaO
    からなり、Al2 3 を70重量%以上、ZrO2 を3
    重量%以上、CaOを0.5重量%以上、26重量%以
    下、SiO2 を1重量%以下含有し、且つ、Al2 3
    とZrO2 とCaOの合計重量が96重量%以上であ
    り、さらに、X線回折像のピークに単斜晶系ZrO2
    認められる耐火物。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8203625B2 (en) 2008-07-18 2012-06-19 Panasonic Corporation Image capture device which selects reading method based on sensitivity information
CN103302281A (zh) * 2013-06-14 2013-09-18 内蒙古包钢钢联股份有限公司 一种高等级钢使用的中间包耐火材料

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