JPH0725660A - マグネシア−炭素質れんが - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 溶銑、溶鋼容器の内張りとして使用される耐
酸化性、熱間強度に優れたマグネシア−炭素質れんがを
提供する。 【構成】 重量割合で炭素３〜４０％、残部がマグネシ
ア質原料を主材とした配合物１００％に対し、Ｍｇ₂Ｓ
ｉを０．１〜１０％添加することを特徴としたマグネシ
ア−炭素質れんが。本発明により得られるマグネシア−
炭素質れんがは、Ｍｇ₂Ｓｉを添加している。このＭｇ₂
ＳｉはＭｇ成分とＳｉ成分に分解され、Ｍｇ成分は耐酸
化性、Ｓｉ成分は耐酸化性、組織の緻密化、熱間強度に
効果をもたらす。その結果、稼動面近傍の脱炭層の生成
がきわめて少なく、熱間強度が高くなり、耐用性も向上
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は耐酸化性、熱間強度に優
れたマグネシア−炭素質れんがに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から溶銑、溶鋼用容器の内張り材と
して、マグネシア−炭素質耐火物が汎く用いられてい
る。炭素はスラグに濡れ難く耐熱衝撃性に優れる性質が
あり、アルミナ、マグネシアなどの高融点の耐火性材料
と組み合わせることで耐用性の高い耐火物が得られてい
る。しかしながら炭素は酸化消失する欠点があり、上記
耐火物において脱炭層が形成されると強度の低下、ある
いはスラグの浸潤によりれんがの損傷が増大するという
問題がある。

【０００３】この炭素の酸化を防止する手段としては、
Ａｌ、Ａｌ−Ｍｇ合金などの金属粉の添加（特公昭６０
−２２６９号公報、特開昭５７−１６６３６２号公
報）、Ｂ₂Ｏ₃の添加（特開昭５７−５８１１号公報）、
ガラスの添加（特開昭１−１４１８７２号公報）などの
方法が知られているが、十分な効果が得られているとは
言い難い。

【０００４】また、炭素を配合した場合、その配合量が
多いほどれんがの強度は低下する。しかし一方では溶
銑、溶鋼やスクラップの衝撃を受ける部位に使用される
場合、その摩耗による損傷を軽減するために、より高強
度なれんがが切望されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】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、検討を重ねた結果、マグ
ネシア−炭素質れんがにＭｇ₂Ｓｉを添加すると耐酸化
性、熱間強度が向上することを知り、本発明を完成する
に至ったものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、重量割合で炭
素３〜４０％、残部がマグネシア質原料を主材とした配
合物１００％に対し、Ｍｇ₂Ｓｉを０．１〜１０％添加
することを特徴としたマグネシア−炭素質れんがであ
る。

【０００７】本発明によれば耐酸化性、熱間強度に優れ
たマグネシア−炭素質れんがを得ることができる。

【０００８】その理由は、次の作用によるものと推定さ
れる。すなわち、Ｍｇ₂Ｓｉが分解して生じるＭｇ成分
はＭｇ蒸気としてれんが内部を移動し、稼動面近傍や気
孔で酸化されＭｇＯとなり緻密層を形成するため耐酸化
性が向上する。また、Ｓｉ成分も酸化され、マグネシア
骨材や上述のＭｇが酸化して生じたＭｇＯと反応してＭ
ｇ₂ＳｉＯ₄を形成する。このＭｇ₂ＳｉＯ₄は比較的融点
が低いため、れんが中の気孔を埋め、外気と遮断するこ
とにより、耐酸化性が向上する。また、このＳｉ成分の
存在はれんが中でのスピネル生成を促進する効果があ
り、これに伴う体積膨張によりれんがは緻密化するこ
と、およびスピネルが二次結合を形成することにより熱
間強度が向上する。

【０００９】以下、本発明をさらに詳しく説明する。な
お、各配合物の割合で示す％は、すべて重量割合であ
る。

【００１０】本発明で使用できる炭素の具体的な種類
は、天然黒鉛、人造黒鉛、ピッチコークス、無鉛炭、カ
ーボンブラックなどから選ばれる一種または二種以上が
使用できる。その割合は、３％未満では耐食性および耐
スポール性が不十分となる。４０％を超えると強度や耐
摩耗性が低下する。粒度は特に限定するものではない
が、例えば０．５ｍｍ以下とする。

【００１１】本発明で使用するマグネシア質原料は、天
然原料または人工原料による焼結品、電融品が使用でき
る。純度は、特に本発明の効果に影響するものではない
が、９５％以上の高純度のものを用いるのが望ましい。
粒度は従来のマグネシア−炭素質れんがと同様、密充填
組織が得られるように粗粒、中粒、微粒に調整する。本
発明で使用できるＭｇ₂Ｓｉの粒度は、特に限定するも
のではないが、前述の効果を効率良く発現するには微粉
部に添加することが望ましく、例えば０．５ｍｍ以下で
添加する。また、Ｍｇ₂Ｓｉの添加量は、０．１〜１０
％、好ましくは０．５〜８％とする。Ｍｇ₂Ｓｉの添加
量が１０％を超えると融点が低いＭｇ₂ＳｉＯ₄の生成量
が多くなり耐食性および熱間強度が低下し、０．１％未
満では前述の効果が十分発現しないためである。

【００１２】本発明のマグネシア−炭素質れんがは、以
上の耐火原料および結合剤の使用を必須要件とするが、
これ以外にも本発明の効果を損なわない範囲内におい
て、従来のマグネシア−炭素質れんがにおいて知られて
いる添加物を併用してもよい。必要に応じ、例えばＡ
ｌ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｃａなどの金属粉またはその合金粉、
Ｂ₄Ｃ、ＳｉＣ、Ｓｉ₃Ｎ₄、Ｂ₂Ｏ₃、Ｍｇ₂Ｂ₃などの炭
化物、窒化物、酸化物または硼化物、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、ガラス類を添加することも可能である。

【００１３】マグネシア−炭素質れんがは、上記の配合
物を混練、成形、加熱処理する。混練、成形、加熱処理
の方法は従来と変わりない。

【００１４】結合剤としては例えばフェノール樹脂、フ
ラン樹脂などの有機結合剤、珪酸ソーダ、燐酸アルミニ
ウムなどの無機結合剤を使用する。

【００１５】成形はれんがの用途、所有する製造設備な
どに合わせて、例えばフリクションプレス、オイルプレ
ス、ラバープレスなどを用いて行う。

【００１６】加熱処理は例えば、１００〜８００℃の温
度で加熱することによって行なわれる。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が防止
され、結合剤を硬化させることにより、れんがの強度が
付与される。

【００１７】本発明のマグネシア−炭素質れんがは通
常、不焼成れんがとして使用するものであるが、焼成し
ても発明の効果は変わらないので焼成れんがとしても使
用でき、例えば１３００℃以下で還元焼成する。

【００１８】

【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。

【００１９】

【表１】

【００２０】各例は、いずれも表１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４％添加しアイリッ
ヒミキサーで混練した後、フリクションプレスを用い１
０００ｋｇ／ｃｍ²の加圧力で並型に成形した。その
後、２３０℃で２４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、耐酸化
性、耐食性、熱間強度について試験を行った。

【００２１】試験方法はつぎの方法によって行った。

【００２２】耐酸化性； 前記の並型れんがから５０×
５０×５０ｍｍの寸法に切り出して得られた供試体を１
４００℃×６時間、電気炉中で加熱後、切断し、その脱
炭層の厚さ（”ｍｍ”で表現）を計測した。

【００２３】耐食性； 回転侵食法により、その溶損寸
法（”ｍｍ”で表現）を測定した。侵食剤としては、鋼
６０％＋転炉スラグ(CaO/SiO₂=3.0,Total・Fe=15%)４０
％のものを用い、１７００℃×４時間侵食させた。

【００２４】熱間強度； 前記の並型れんがから２０×
３０×１６０ｍｍの寸法に切り出して得られた供試体を
スパン１００ｍｍの３点曲げ法により、電気炉中、１４
００℃下で曲げ強さ（”ｋｇ／ｃｍ²”で表現）を測定
した。

【００２５】表１の比較例１および比較例４が汎用材質
であり、より高い耐用性を得るためには、脱炭層厚さは
８．０ｍｍ以下、溶損寸法は６．８ｍｍ以下、曲げ強さ
は１３７ｋｇ／ｃｍ²以上であることが望まれる。これ
らと比較して、本発明によって得られたマグネシア−炭
素質れんがは、いずれも耐食性に劣ることなく耐酸化
性、熱間強度が向上しており、良好な結果が得られてい
る。

【００２６】これに対し、Ｍｇ₂Ｓｉを添加していない
比較例１および比較例４は耐酸化性、耐食性、熱間強度
が低い。Ｍｇ₂Ｓｉを微量しか添加していない比較例２
は、その効果が明らかでなく、Ｍｇ₂Ｓｉを多量に添加
した比較例３は、融点が低いＭｇ₂ＳｉＯ₄の生成量が多
くなり、本発明によって得られたマグネシア−炭素質れ
んがと比較して耐酸化性は良好であるが、耐食性、熱間
強度が低下している。 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−炭素質れんがの
うち、実施例１、実施例２、実施例７、実施例１１〜実
施例１３、比較例１および比較例４について実際に３５
０ｔ転炉の装入壁にライニングし、５０４３ｃｈ使用後
の損傷速度（”ｍｍ／ｃｈ”で表現）を測定した。ただ
し稼動途中で残寸がなくなった材質は、そのときの稼動
回数でれんがの原寸を割って損傷速度を算出した。比較
例１、比較例４の損傷速度が０．４０ｍｍ／ｃｈ、０．
３４ｍｍ／ｃｈに対し、本発明実施例品は、いずれも
０．２２ｍｍ／ｃｈ以下であった。

【００２７】築造部位は、転炉の内部でも損耗の激しい
部位である。この結果からも明らかなように、本発明に
より得られたマグネシア−炭素質れんがは、実機におい
ても十分な効果を発揮した。

【００２８】実機試験では、転炉の装入壁にライニング
し、稼動したが、転炉の他の部位、溶銑鍋、混銑車、溶
鋼鍋などにおいても同様の効果が得られた。

【００２９】

【発明の効果】本発明のマグネシア−炭素質れんがは、
Ｍｇ₂Ｓｉを添加したため稼動面近傍の脱炭層の生成が
きわめて少なく、熱間強度が高い。その結果、実施例か
らも明らかなように、溶銑、溶鋼用容器の内張り材とし
て従来材質に比べて、３０％以上の耐用性の向上が見ら
れた。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北井恒雄 兵庫県高砂市荒井町新浜１丁目３番１号 ハリマセラミック株式会社内 (72)発明者 田中雅人 兵庫県高砂市荒井町新浜１丁目３番１号 ハリマセラミック株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量割合で炭素３〜４０％、残部がマグ
   ネシア質原料を主材とした配合物１００％に対し、Ｍｇ
   ₂Ｓｉを０．１〜１０％添加することを特徴としたマグ
   ネシア−炭素質れんが。