JPH07330452A

JPH07330452A - 溶鋼処理設備用流し込み耐火物

Info

Publication number: JPH07330452A
Application number: JP6153044A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Matsui; 剛松井; Hitoshi Nakagawa; 仁中川; Yoshinobu Saikai; 嘉宣西海; Shiyouichi Itose; 彰一糸瀬
Original assignee: Harima Ceramic Co Ltd; Nippon Steel Corp
Current assignee: Harima Ceramic Co Ltd; Nippon Steel Corp
Priority date: 1994-06-13
Filing date: 1994-06-13
Publication date: 1995-12-19

Abstract

(57)【要約】【目的】耐スポーリング性及び耐スラグ性に優れた溶
鋼処理設備用流し込み耐火物に関する。【構成】化学成分値がＭｇＯ：４０〜８５ｗｔ％、Ａｌ
₂Ｏ₃：１０〜５５ｗｔ％ＳｉＯ₂ ：０．７〜５ｗｔ％
で、かつ、ペリクレースとＭｇＯ・Ａｌ₂Ｏ₃質スピネル
とが共存したペリクレース・スピネル原料５０〜９０ｗ
ｔ％と、粒径が１ｍｍ以下で、かつ、ＳｉＯ₂ 成分が
０．５ｗｔ％以下のマグネシア原料１０〜５０ｗｔ％を
含む配合物よりなる、溶鋼処理設備用流し込み耐火物。
または前記配合物に、内掛けでアルミナ原料２５ｗｔ％
以下を含む、溶鋼処理設備用流し込み耐火物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、耐スポーリング性およ
び耐スラグ性に優れた溶鋼処理設備用流し込み耐火物に
関する。

【０００２】

【従来の技術】取鍋、真空脱ガス炉などの溶鋼処理設備
を流し込み施工で内張りする耐火物として、アルミナ原
料とＭｇＯ・Ａｌ₂Ｏ₃質スピネル原料（以下、スピネル
と称す）を組み合わせたアルミナ−スピネル系材質（例
えば特開平３−２０５３６８号公報）、さらにこれにマ
グネシアを添加したアルミナ−スピネル−マグネシア系
材質（例えば特開平３−２３２７５号公報）が提案され
ている。これらの材質はアルミナがもつ容積安定性とス
ピネルの耐スラグ浸透性とが相まって優れた耐用性が得
られる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のアルミ
ナ−スピネル系材質あるいはアルミナ−スピネル−マグ
ネシア系材質は、スラグライン部での耐用が十分なもの
ではない。そこで従来は、スラグライン部にマグネシア
−カーボン質れんが、マグネシア−ジルコニア質流し込
み材が使用されている。しかし、マグネシア−カーボン
質れんがは不定形耐火物ではないので施工の省力化が図
れず、しかもカーボン流出による溶鋼汚染の問題があ
る。マグネシア−ジルコニア質流し込み材は、耐スポー
リング性に劣り、ハクリ損傷が大きい。本発明は、スラ
グライン部の特性に必要な耐スポーリング性および耐ス
ラグ性に優れた流し込み耐火物を提供することを目的と
する。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、化学成分値が
ＭｇＯ：４０〜８５ｗｔ％、Ａｌ₂Ｏ₃：１０〜５５ｗｔ
％、ＳｉＯ₂：０.７〜５ｗｔ％で、かつ、ペリクレース
とＭｇＯ・Ａｌ₂Ｏ₃質スピネルとが共存したペリクレー
ス・スピネル原料５０〜９０ｗｔ％と、粒径が１ｍｍ以
下で、かつ、ＳｉＯ₂ 成分が０．５ｗｔ％以下のマグネ
シア原料１０〜５０ｗｔ％を含む配合物よりなる、溶鋼
処理設備用流し込み耐火物である。また、さらにこの配
合物に、内掛けでアルミナ原料２５ｗｔ％以下を含む溶
鋼処理設備用流し込み耐火物である。

【０００５】

【作用】従来のアルミナ−スピネル質は、耐スラグ浸透
性および耐スポーリング性に優れているが、主成分がア
ルミナであることから、耐スラグ性に劣る。一方、アル
ミナ−スピネル−マグネシア質は、マグネシアの存在に
より、アルミナとマグネシアとの反応で二次スピネルを
生成し、耐スラグ性に優れるが、二次スピネル生成に伴
う体積膨脹によって耐スポーリング性に劣る欠点があ
る。

【０００６】耐スラグ性に優れた耐火物原料として、例
えば特開平３−５０１５０号公報、特開平５−１７０５
５８号公報および特開平５−２５４９２０号公報など
に、ペリクレース・スピネル原料が提案されている。

【０００７】しかし、ペリクレース・スピネル原料を微
粒で使用した場合、ＭｇＯ成分が施工水との反応で消化
し、組織のぜい弱化で耐食性が低下するという問題があ
る。ペリクレース・スピネル原料は、耐消化性を付与さ
せるためにＳｉＯ₂ 成分をクリンカー中に含有させるこ
とが知られている。例えば前記した特開平３−５０１５
０号公報にもそのことの記載がある。

【０００８】ペリクレース・スピネル原料は熱膨張率が
小さく、容積安定性に優れている。このため、ペリクレ
ース・スピネル原料を使用した材質では、優れた耐スポ
ーリング性を発揮することができる。しかし、ペリクレ
ース・スピネル原料を微粉で使用した場合、ＳｉＯ₂ が
液相を生成してマトリックス部分を軟化させるため、施
工体組織の熱間強度低下および過焼結を招き、耐スポー
リング性が低下する。また、このＳｉＯ₂ 成分によって
耐スラグ性の低下を招く。

【０００９】これに対し本発明は、ＳｉＯ₂ 含有するペ
リクレース・スピネル原料を使用した材質において、粒
径１ｍｍ以下のマグネシア原料を特定量配合したことに
より、耐スポーリング性の低下を防止したものである。

【００１０】マグネシア原料は高熱膨張性のために、本
来、耐スポーリング性に劣る材質である。しかし、ペリ
クレース・スピネル原料との組合せにおいては、マグネ
シア原料を微粉部に特定量配合したことで、逆に耐スポ
ーリング性が向上する。その理由は明らかではないが、
マグネシア原料が高融点物質であることがマトリックス
部の熱間強度低下および過焼結を防止することに加え、
マグネシア原料を微粒として添加した場合には高熱膨張
性の影響が少ないためと思われる。

【００１１】本発明で使用するペリクレース・スピネル
原料は、化学成分でＭｇＯが４０ｗｔ％未満でＡｌ₂Ｏ₃
が５５ｗｔ％より多いと耐スラグ性に劣る。ＭｇＯが８
５ｗｔ％より多く、Ａｌ₂Ｏ₃が１０ｗｔ％未満では耐ス
ポーリング性に劣る。ＳｉＯ₂は、０．７ｗｔ％未満で
は原料の耐消化性に劣り、５ｗｔ％を超えると耐食性と
熱間強度に劣る。このように、本発明で使用するペリク
レース・スピネル原料は、化学成分値でスピネルの理論
値よりＭｇＯが多いために、鉱物組成はペリクレースと
スピネルとが共存したものとなる。

【００１２】ペリクレース・スピネル原料は、主として
粗粒、中粒部に使用する。その割合は、５０ｗｔ％未満
では、その分、マグネシア原料の割合が多くなって耐ス
ポーリング性に劣る。９０ｗｔ％より多いと熱間強度の
低下および過焼結を招き、耐スポーリング性に劣る。

【００１３】このペリクレース・スピネル原料は焼結
品、電融品のいずれでもよい。その製造方法は特に限定
されるものではない。焼結品は、例えばＡｌ₂Ｏ₃源とし
ての水酸化アルミニウムまたはアルミナ、ＭｇＯ源とし
ての水酸化マグネシウムまたはマグネシア、さらにこれ
にＳｉＯ₂ 成分を添加・混合し、約１７００〜１９００
℃にて焼結させる。電融品は、前記の配合物を電気アー
ク炉で溶融して製造される。

【００１４】マグネシア原料は、電融品、焼結品のいず
れでも使用できる。その割合は、１０ｗｔ％未満では熱
間強度および過焼結防止に効果がなく、５０ｗｔ％を超
えるとマグネシア原料の熱膨脹の影響が大きくなって耐
スポーリング性が低下する。なお、ＭｇＯ純度は、耐ス
ポーリング性、強度面から例えば９５ｗｔ％以上、好ま
しくは９８ｗｔ％以上とし、かつ、ＳｉＯ₂ 成分を０．
５ｗｔ％以下とする。ＳｉＯ₂成分が０．５ｗｔ％を超
えると、マグネシア粒界のＳｉＯ₂成分の影響により、
熱間強度および過焼結防止の効果が低下する。

【００１５】本発明では、電融アルミナ原料を２５ｗｔ
％以下の範囲で配合してもよい。アルミナは容積安定性
に優れていることから、施工体組織の構造安定性に効果
がある。また、スラグ中のＣａＯ成分を捕捉するアルミ
ナ原料単独での効果に加え、マグネシア原料との反応で
二次スピネルを生成し、スラグ中の特にＦｅ₂Ｏ₃、Ｍｎ
Ｏ、Ｃｒ₂Ｏ₃などの成分を捕捉することにより、耐スラ
グ浸透性の効果をより一層効果的なものにする。さら
に、この二次スピネル生成時の膨張によって組織が緻密
化し、耐食性および強度の向上に効果がある。

【００１６】電融品のアルミナ原料を使用する理由は、
焼結アルミナは粒界から溶出するＡｌ₂Ｏ₃成分が多くな
るため、マグネシア原料との反応による二次スピネル生
成時の体積膨張が過度となり、逆に組織を脆弱化させ耐
食性および強度の低下を招くためである。

【００１７】電融アルミナ原料のＡｌ₂Ｏ₃純度は耐食性
の面から９８ｗｔ％以上が好ましい。電融アルミナ原料
を配合した場合、その割合が２５ｗｔ％を超えると二次
スピネル生成に伴う体積膨脹によって容積安定性が低下
する。また、粒径は例えば３ｍｍ以下とするが、二次ス
ピネル生成反応をより顕著にするためには、１ｍｍ以下
が好ましい。

【００１８】流し込み材として必要な結合剤、分散剤お
よび硬化調整剤は、従来材質と特に変わりない。結合剤
は、例えばアルミナセメント、ケイ酸ソーダ、コロイダ
ルシリカ、アルミナゾル、リン酸アルミニウム、タール
・ピッチ系の炭素系結合剤、フェノール樹脂・フラン樹
脂などの有機系結合剤などから選ばれる一種または二種
以上が使用できる。結合剤の割合は、その種類によって
適正量が異なるが、一般には外掛けで２〜１５ｗｔ％で
ある。

【００１９】分散剤としては、例えばトリポリリン酸ソ
ーダ、ヘキサメタリン酸ソーダ、ポリアクリル酸ソー
ダ、リグニンスルホン酸ソーダなどから選ばれる１種ま
たは２種以上を外掛け０．０１〜１ｗｔ％添加する。硬
化調整剤としては、例えばホウ酸、ホウ酸アンモニウ
ム、ウルトラポリリン酸ソーダ、炭酸リチウム、炭酸ナ
トリウムなどから選ばれる１種または２種以上を例えば
外掛け０．０１〜１ｗｔ％添加する。

【００２０】必要により、本発明の効果を阻害しない範
囲で分散剤、硬化調整剤、金属短繊維、セラミック短繊
維、金属粉、有機繊維、耐火粗大粒子、シリカ超微粉、
リン酸ガラスなどを添加してもよい。

【００２１】金属短繊維、セラミック繊維、金属粉など
は剥離防止の効果があり、その割合は耐食性の面から、
外掛けで５ｗｔ％以下である。

【００２２】有機短繊維は乾燥爆裂を防止する効果が知
られているが、本発明の材質では、施工体の内部蒸気圧
を低下させ、マグネシアの水和反応を抑制する効果を合
わせもつ。しかし、その添加量が０．５ｗｔ％を超える
と気孔率が高くなって耐食性が低下する。また、水和反
応の抑制効果を得るには、少なくとも０．０５ｗｔ％が
必要である。

【００２３】有機短繊維の種類としては、ビニロン、ナ
イロン、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン
などである。サイズは、径１〜１００μｍ、長さ１〜１
０ｍｍが好ましい。

【００２４】耐火粗大粒子は、キレツの進展を阻止する
役割をもつ。その材質は、例えばアルミナあるいはスピ
ネルなどを主材とした焼結品および／または電融品とす
る。粒径は、例えば１０〜５０ｍｍとする。

【００２５】シリカ超微粉は一般に商品名のシリカフラ
ワーあるいはマイクロシリカと称されている。流し込み
施工時の減水効果、およびマグネシア水和反応の抑制効
果を持つが、ＳｉＯ₂ を主成分としていることから、耐
食性および熱間強度の低下原因となるため、その添加量
は極力少なくする必要がある。

【００２６】施工は常法どおり、以上の配合物全体に対
する外掛けで４〜８ｗｔ％程度の水分を添加し、型枠を
用いて流し込み施工される。施工の際には充填性を向上
させるため、一般には型枠にバイブレーターを取付ける
か、あるいは耐火物中に棒状バイブレーターを挿入す
る。

【００２７】本発明の流し込み施工用耐火物は、溶鋼取
鍋のスラグライン部のみならず、スラグライン部を含む
内張り全体にも使用できる。また、溶鋼処理設備の種類
としては、真空脱ガス炉、タンディッシュなどにも使用
できる。

【００２８】

【実施例】表１に本発明の実施例に使用した各種クリン
カーの化学成分および鉱物組成を示した。表２は本発明
実施例、比較例およびそれらの試験結果である。各例は
いずれも適量の水分を添加し、型枠内に振動鋳込成形
し、１１０℃×２４時間乾燥後、試験した。

【００２９】見掛気孔率；ＪＩＳ−Ｒ２２０５−７４に
準じて測定した。線変化率；ＪＩＳ−Ｒ２５５４に準じて測定した。曲げ強さ；ＪＩＳ−Ｒ２５５３に準じて測定した。

【００３０】耐スポーリング性；回転ドラム侵食試験装
置を用い、鋼片：溶鋼取鍋スラグ＝１：１（重量比）を
侵食剤として、１６５０℃×３０分加熱−３０分強制空
冷を６回繰り返した後、亀裂発生の有無を確認した。耐食性；鋼片：溶鋼取鍋スラグ＝１：１（重量比）を侵
食剤とし、１６５０℃×５時間の回転侵食試験を行い、
溶損寸法を測定した。耐スラグ浸透性；前記の回転侵食試験後、スラグ浸透寸
法を測定した。耐消化性；オートクレーブ法によって、１３０℃×２０
時間後、亀裂発生状況を観察した。

【００３１】実機試験；２７０ｔ溶鋼鍋のスラグライン
部に２００ｍｍの施工厚で内張りし、５０ｃｈ使用後の
残存厚みから溶損速度を算出した。

【００３２】表２に実施例および比較例を示す。ペリク
レース・スピネルクリンカーＡ〜Ｃは、本発明で限定し
た化学成分値の範囲内のクリンカーである。本発明実施
例は、耐食性、耐スラグ浸透性および耐スポーリング性
のすべてにおいて良好な結果が得られ、その効果は、実
機試験においても確認される。また、本発明実施例の中
でも、電融アルミナを添加したものは耐食性などにおい
てさらに好ましい。

【００３３】これに対し比較例１は、ＭｇＯ成分が本発
明の範囲より少ないペリクレース・スピネルクリンカー
を使用したものであり、耐食性および耐スラグ浸透性に
劣る。比較例２は、ＭｇＯ成分が本発明の範囲より多い
ペリクレース・スピネルクリンカーを使用したものであ
り、耐スポーリング性に劣る。比較例３は、ＳｉＯ₂成
分が多いペリクレース・スピネルクリンカーを使用した
ものであり、耐スポーリング性および耐食性に劣る。

【００３４】比較例４は、１ｍｍ以下のアルミナ原料と
して焼結品を使用したため、マグネシアとの２次スピネ
ル生成による体積膨張が過度となって耐スポーリング性
に劣る。比較例５は、ペリクレース・スピネルクリンカ
ーの割合が９０ｗｔ％を超えるため、熱間強度及び耐ス
ポーリング性に劣る。比較例６は、１ｍｍ以下の電融ア
ルミナ原料の添加量が多いため２次スピネル生成による
体積膨張が過度となり耐スポーリング性に劣る。比較例
９は、ＳｉＯ₂ 成分が多いマグネシア原料を使用した例
であり、耐スポーリング性に劣る。

【００３５】比較例７および８は従来材質に相当するも
のである。比較例７はアルミナ−スピネル系材質、比較
例２はアルミナ−スピネル−マグネシア系材質である。
いずれも耐食性に劣る。

【００３６】

【表１】

【００３７】

【表２Ａ】

【００３８】

【表２Ｂ】

【００３９】

【表２Ｃ】

【００４０】

【表２Ｄ】

【００４１】

【発明の効果】このように、本発明の溶鋼処理設備用流
し込み耐火物は、耐スポーリング性、耐食性および耐ス
ラグ浸透性に優れ、溶鋼処理設備のスラグライン部にお
いて、優れた耐用性を示す。その結果、本発明の流し込
み施工用耐火物は、炉稼働率の向上、耐火物原単位の低
減などの効果がある。また、塩基性材質であることか
ら、溶鋼汚染の防止の意味からも好ましい。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者西海嘉宣兵庫県高砂市荒井町新浜１−３−１ハリマセラミック株式会社内 (72)発明者糸瀬彰一兵庫県高砂市荒井町新浜１−３−１ハリマセラミック株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】化学成分値がＭｇＯ：４０〜８５ｗｔ
％、Ａｌ₂Ｏ₃：１０〜５５ｗｔ％、ＳｉＯ₂ ：０．７〜
５ｗｔ％で、かつ、ペリクレースとＭｇＯ・Ａｌ₂Ｏ₃質
スピネルとが共存したペリクレース・スピネル原料５０
〜９０ｗｔ％と、粒径が１ｍｍ以下で、かつ、ＳｉＯ₂
成分が０．５ｗｔ％以下のマグネシア原料１０〜５０ｗ
ｔ％を含む配合物よりなる、溶鋼処理設備用流し込み耐
火物。
【請求項２】請求項１記載の配合物に、内掛けで電融
アルミナ原料２５ｗｔ％以下を含む、溶鋼処理設備用流
し込み耐火物。