JPH0774092B2 - 溶融金属容器内張り用Ａｌ２Ｏ３―Ｃ系軽焼れんが - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、溶鋼等の溶融金属の運搬，注入，二次精錬等
のための溶融金属容器のライニングとして使用される軽
焼れんがとその製造方法に関する。

〔従来の技術〕

溶融金属容器の内壁を溶融金属による浸食から保護する
ために、その内壁にライニングが施されている。このラ
イニングに使用される内張り用れんがには、耐食性，熱
的及び構造的な耐スポーリング性，目地安定性，非高熱
伝導性，耐不純物ピックアップ性等に優れていることが
要求される。

このような内張り用れんがとして、昔からロウ石，ジル
コンれんが等が使用されている。しかし、ロウ石，ジル
コンれんが等は、特に操業条件が過酷になってきている
最近の溶融金属容器の内張り材として使用するときには
耐食性が充分でない。また、これらのSiO₂を多く含むれ
んがでは、溶鋼によるSiのピックアップが生じ易く、ま
た、れんがから溶鋼に移行したSiO₂により、溶鋼の脱酸
を行うときに使用する脱酸材の消費量が増加することに
なる。

そこで、高SiO₂質れんがに代えて、マグネシヤ−クロ
ム，マグネシヤ−ライム系等の塩基性れんがや高アルミ
ナれんがの使用が試みられた。

しかし、塩基性れんがは、熱膨張率が大きく耐熱的スポ
ーリング性が低く、そのため、耐用性が充分でなく、そ
の優れた耐食性を充分に活用することができない。

また、耐食性及びSiピックアップに起因する欠陥の発生
は、Al₂O₃の含有量が70％以上の高アルミナれんがを使
用することにより防止することができる。しかし、高ア
ルミナれんがの場合でも、使用中に塩基性れんがと同
様、スラグ浸潤が大きくなり、構造的耐スポーリング性
の劣化によるれんがの剥離が生じ易く、またスラグ浸潤
に伴って応力下でのれんがの収縮により目地損耗の問題
が起こる。この対策として、たとえば特公昭38−144号
公報，特公昭45−14909号公報，特公昭49−7301号公報
に記載されているように、SiO₂超微粉，Cr₂O₃粉末等の
添加が提案されているが、このような成分添加によって
も、性質の改善は未だ充分ではない。

他方、転炉，混銑車等においては、黒鉛を10％以上含む
MgO−C,Al₂O₃−Ｃれんがが一般的に使用されている。こ
れらMgO−C,Al₂O₃−Ｃれんがではスラグ浸潤の問題はな
いが、熱伝導率が大きく、そのため、熱放散が大きく、
溶湯が温度低下しやすい。また、れんがのＣ含有量が高
いことから、溶鋼にＣピックアップの問題も生じる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明において解決すべき問題点は、前述の高アルミナ
れんがの欠点であるスラグ浸潤に伴う構造スポーリン
グ，目地損耗等を防止することにより、取鍋，タンディ
ッシュ等の溶融金属容器内張り用としての耐用性を向上
させることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の溶融金属容器内張り用れんがは、粒径が0.21mm
以下のＣ粉末５〜0.5重量％と、SiC粉末，Si₃N₄粉末，
金属Al粉末，金属Si粉末,Al−Si合金粉末及び硼珪酸ガ
ラス粉末から選ばれた一種又は二種以上１〜５重量％、
残部がAl₂O₃−SiO₂系粉末からなり、且つAl₂O₃−SiO₂中
のAl₂O₃含有量が70〜90重量％含有し、熱処理された成
形体に、1500℃における残存膨張率が＋0.1〜＋0.8に定
めることによって上記の問題点を解消したものである。

なお、本発明のれんがは、配合された原料を樹脂バイン
ダーを用いて混錬、成形した後、通常300℃以下で熱処
理される。

本発明のAl₂O₃−Ｃ系軽焼れんがには、従来のアルミナ
質れんがにおける最大の欠点であるスラグの浸潤に伴う
構造的スポーリング及び目地損耗を防止するためにＣ粉
末を含有させている。

このＣ粉末量の添加含有量は、全量に対し0.5重量％未
満ではスラグ浸潤防止作用が不充分であり、また５重量
％を越えるときには溶鋼中へのＣの溶解によるＣピック
アップの問題がある。この点から、Ｃ粉末量の添加含有
量を、0.5〜５重量％の範囲内にする必要がある。

また、Ｃ粉末の粒度が0.21mmより大きいと、Ｃ粉末の酸
化又は溶解に伴う組織の劣化が大きくなり耐食性が低下
することから、使用するＣ粉末の粒度は、粒径を0.21mm
以下にする必要がある。

使用されるＣ粉末としては、カーボン・ブラック，無煙
炭粉，メソカーボン粉，コークス粉，天然黒鉛粉，人口
黒鉛等がある。これら原料の種類及び量は、溶鋼に対す
る溶解性，耐酸化性等を考慮して選ぶ必要がある。たと
えば、Ｃ粉末として黒鉛を使用する場合、その含有量を
４重量％以内に抑えないと、れんがの熱伝導率が大きく
なり、取鍋，タンディッシュ等の溶融金属容器の鉄皮が
赤熱され易くなる。

Al₂O₃−SiO₂系原料としては、電融アルミナ，焼結アル
ミナ，仮焼アルミナ，焼ボーキサイト，焼バン土質ケツ
岩，合成ムライト，シリマナイト，カイアナイト，アン
ダリューサイト，ロウ石，シャモット，粘土，シリカ粉
末等を使用することができる。ただし、混合物における
Al₂O₃含有量が70重量％未満であるとき、れんがの耐食
性が不足する。他方、Al₂O₃含有量が90重量％を越える
ときには、れんがの膨張が大きくなり耐スポーリング性
が低下する。

また、スピネル生成による残存膨張性付与の目的のため
に、含有するAl₂O₃の７重量％以下を、５〜0.5mm,望ま
しくは３〜1mmの粒度をもち、CaO含有量が２重量％以下
のMgOで置換することもできる。

更に、本発明のAl₂O₃−Ｃ系軽焼きれんがに、前述の添
加Ｃ粉末及びバインダから生成したカーボンボンドの酸
化を防止するため、SiC粉末，Si₃N₄粉末,Al粉末,Si粉
末,Al−Si粉末，硼珪酸ガラス粉末から選ばれた一種又
は二種以上を添加する。これら成分の添加量は、混合物
全体に対して１重量％未満ではその酸化防止作用が不充
分であり、また５重量％を超すとSiC,Si₃N₄の量が多す
ぎることによる耐食性の低下，添加金属による焼結,Si
C,Si₃N₄の酸化によるSiO₂生成量が多くなり、それに伴
って耐スポーリング性の低下が生じる。

内張り用れんがは築炉精度を考慮して、通常１〜3mmの
厚みの目地モルタルによって取鍋，タンディッシュ等の
溶融金属容器にライニングされる。

この目地形成用モルタルは、熱を受けると収縮する性質
を持つ。しかしながら、作業性，耐スポーリング性等を
考慮すると、このモルタル量を少なくするために、内張
りれんがを極度に大きくすることはできない。したがっ
て、内張りのためのれんが間の目地の数は多くならざる
を得ない。この目地が多く存在することは、それだけ鍋
傾動時のれんが脱落の要因となる目地開きが大きな問題
となる。

したがって、れんがの性質改善によりスラグの浸潤が防
止できたとしても、目地開きを防止しない限り、溶鋼金
属容器，特に取鍋のようにオープンタイプで且つ平底の
構造を有するタイプでは充分な耐用性を得ることができ
ない。

この点、本発明のれんがにおいては、1500℃の温度域で
残存膨張率を特定範囲に抑えることによって目地開きを
防止している。＋0.1％以下にすることは、目地開きを
防止できず問題であり、また、この残存膨張率が＋0.8
％を超えると、敷れんがのように抑えが充分きいている
個所ではれんがの角欠けが生じ、また、壁のようにれん
が抑えのきかない個所では水平目地の目地開きが生じ
る。この点から、前記残存膨張率を＋0.1〜＋0.8％の範
囲に調整している。残存膨張率を調整するための配合物
としてはシリカ粉末，ロウ石粉末，アンダリューサイト
粉末，シリマナイト粉末、カイアナイト粉末，焼ボーキ
サイト粉末，焼バン土質ケツ岩等のAl₂O₃−SiO₂系耐火
物を使用するが、残存膨張性，耐食性を考えて銘柄の選
択及び添加量を決定する必要がある。残存膨張性の点か
らは、カイアナイト粉末，ロウ石粉末，シリカ粉末が効
果的である。

しかし、これらのAl₂O₃−SiO₂系原料は、FeO,Na₂O，K
₂O，TiO₂等のフラックス成分を多く含むため、耐食性の
点で制限を生じ易い。

Al₂O₃−SiO₂系以外に残存膨張性を与えるものとしてはM
gOがある。しかし、このMgO粉末の粒径が5mmを超すと、
MgOとAl₂O₃によるスピネル化反応による膨張が局所的に
大きくなり、れんが組織を破壊するので好ましくない。
他方、0.5mm以下になると、MgO−Al₂O₃−SiO₂系の低融
点反応生成物の量が大きくなり、耐食性が低下する。し
たがって、大きくしすぎても小さくしすぎてもよくな
く、望ましくは３〜1mmである。

このMgO粉末を７％を超えて添加すると、耐食性が低下
する。MgO中のCaOの量が２重量％を越すと、CaO−Al₂O₃
系の低融点物質が生成し易くなり、耐食性の低下が生じ
る。

〔実施例〕

以下、実施例により本発明の特徴を具体的に説明する。

以下の表に示す配合割合で、比較例１及び２を除きレジ
ンをバインダーとして用い、原料粉末を混錬，成形した
後、焼成した。れんが形状は230mm×115mm×85〜65mmの
鍋形状を使用した。250トン取鍋のスラグライン部以外
に全張した。

同表に示す品質及び使用実績を参照して、比較例１及び
２は、従来の焼成高アルミナれんがを示す。スラグ浸潤
に伴う構造スポーリングの発生，目地溶損の発生等に問
題があり、このれんがの耐久性はよくない。

比較例３と実施例１との対比から明らかなように、Ｃ粉
末の含有量が0.5％以上でないとスラグ浸潤防止効果が
充分でない。また、比較例４から、焼成温度は300℃以
下にしなければならないことがわかる。

比較例5,6と実施例2,3,4との対比から明らかなように、
残存膨張率が＋0.14〜＋0.8％の範囲内にないと目地溶
損を防止することができない。

比較例７を実施例２との対比からして、添加するＣ粉末
は0.21mm以上でないとスラグ浸潤防止効果が充分出てこ
ない。

比較例８−１と実施例６との対比から、SiCの添加量が
１％以上でないと、酸化防止効果が充分でなく、しかも
れんがの寿命が大幅に低下することが判る。また、比較
例８−２と実施例７との対比から、SiCの添加量が５％
以下でないと、酸化により生じるガラス量が多くなり、
耐スポーリング性及び耐食性が低下することが判る。

比較例9,10と実施例9,10との対比から明らかなように、
Al₂O₃含有量が70〜90％の範囲にないとき、耐食性と耐
スポーリング性の両方に問題がある。

また、実施例11と比較例11との対比から明らかなよう
に、Ｃ粉末の添加量が５％以下でないときには、Ｃピッ
クアップの発生がみられる。また、実施例12と比較例12
との対比から、黒鉛粉末の添加量が４％を超すと、熱伝
導率が高くなり鉄皮赤熱の問題が発生することが判る。
実施例13〜17かSi₃N₄,Al,Si,Al−Si合金，硼珪酸ガラス
も、SiCと同じく酸化防止効果を有することが判る。

MgOの添加粒度については、比較例14,15と実施例18,19,
20との対比から明らかなように、５〜0.5mm,望ましくは
３〜1mmであることが必要である。この粒度が5mmを越え
ると目地溶損が大きくなり、逆に0.5mmを下回る粒度で
は耐食性が低下する。

実施例21と比較例16との対比から、MgO中のCaO含有量は
２％以下でないと耐食性が低下することが判る。更に、
実施例22と比較例17との対比から明らかなように、MgO
の添加量が７％以下でないと耐スポーリング性が問題と
なる。

〔発明の効果〕

本発明の溶融金属容器内張り用れんがは、目地開きによ
るれんが剥離の現象が極めて小さく、特に、取鍋のよう
にオープンタイプで且つ平底の構造を有する溶融金属容
器の内張りとして効果を奏する。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】粒径が0.21mm以下のＣ粉末５〜0.5重量％
   と、SiC粉末、Si₃N₄、金属Al粉末、金属Si粉末、Al−Si
   合金粉末及び硼珪酸ガラス粉末から選ばれた一種または
   二種以上１〜５重量％残部がAl₂O₃−SiO₂系粉末からな
   り、且つAl₂O₃−SiO₂中にAl₂O₃を70〜90重量％含有し、
   熱処理された成形体の、1500℃における残存膨張率が＋
   0.1〜＋0.8％であることを特徴とする溶融金属容器内張
   り用Al₂O₃−Ｃ系軽焼れんが。
2. 【請求項２】含有Al₂O₃の中、７重量％以下を、粒径が
   ５〜0.5mm望ましくは３〜1mmでCaO含有量が２重量％以
   下のMgOで置換したことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載の溶融金属容器内張り用Al₂O₃−Ｃ系軽焼れ
   んが。