JPH0826818A

JPH0826818A - マグネシア−クロム質れんが

Info

Publication number: JPH0826818A
Application number: JP5274882A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Tsuchinari; 昭弘土成; Hirosuke Osaki; 博右大崎; Tetsuo Yamamoto; 哲夫山本
Original assignee: Harima Ceramic Co Ltd
Current assignee: Harima Ceramic Co Ltd
Priority date: 1993-10-05
Filing date: 1993-10-05
Publication date: 1996-01-30

Abstract

(57)【要約】【目的】耐食性に優れたマグネシア−クロム質れんが
を提供する。【構成】焼結マグクロクリンカーが１０〜８０ｗｔ
％、およびその粒度が０．１〜５ｍｍのみを使用し、残
部がマグネシア質原料、クロム鉱および酸化クロムのう
ち一種または二種以上を主材とした配合組成よりなるこ
とを特徴としたマグネシア−クロム質れんが。【効果】本発明で得られるマグネシア−クロム質れん
がは比較的安価な天然原料による焼結マグクロクリンカ
ーを使用している。その配合割合、粒度を限定し、マグ
クロクリンカーに含まれる不純物の作用を効果的に利用
することにより、耐食性に優れ、耐用性が向上してい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は耐食性に優れたマグネシ
ア−クロム質れんがに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】マグネシア質原料とクロム鉱を主骨材と
するマグネシア−クロム質れんがは耐食性、耐熱スポー
リング性に優れており、従来より製鋼プロセスで、Ｒ
Ｈ、ＤＨなどの溶鋼真空脱ガス炉やＡＯＤ炉などの内張
り材として使用されている。従来、マグネシア−クロム
質れんがはその原料構成からダイレクトボンドれんがと
リボンドれんがに大別できる。前者はマグネシア源とし
て高純度の合成マグネシアクリンカーを、またクロム源
としては天然のクロム鉱を使用しており、これらの配合
物に適当な結合剤を加えて成形し、１７００℃以上の高
温で焼成して製造される。一方、後者はマグネシアクリ
ンカーとクロム鉱を事前にロータリーキルンやトンネル
キルンなどで高温焼結した焼結マグクロクリンカーを使
用し、前者と同様に成形して得られるものである。

【０００３】耐食性の向上を主眼とした材質改善は従来
から盛んに行われている。例えば、特公昭６３−３１４
２８号公報では高純度のマグネシアクリンカーおよびシ
リカ成分の少ないクロム鉱を使用し、また特開平２−１
９６０６３号公報では酸化クロムを多量使用し、酸化ク
ロムとマグネシアクリンカーの間に強固なピクロクロマ
イト結合を生成し、さらに酸化クロムの気孔および低膨
張性によって熱衝撃歪を吸収し、耐食性と耐熱スポーリ
ング性を同時に満足したマグネシア−クロム質れんがが
紹介されている。また、マグネシア−クロム質れんがの
製造においては強圧成形、高温焼成が行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近年、高級鋼の需要が
増大するにしたがってマグネシア−クロム質れんがは二
次精錬炉などの特殊精錬炉に使用され、スラグや溶鋼摩
耗などの過酷な条件が増大しており、上記従来のマグネ
シア−クロム質れんがでは十分な寿命が得られていな
い。さらに最近ではスプラッシュによる地金の付着防止
および極低炭素鋼の生産に対し、酸素吹き込み操業が増
え、より一層の耐食性の向上が求められている。マグネ
シア−クロム質れんがの耐食性向上には特開昭５９−５
４６７０号公報ではピクロクロマイトの使用、また特開
昭５０−２４３０９号公報、特開平２−１９６０６３号
公報では電融マグクロ原料の使用例が報告されている。
しかし、ピクロクロマイトは高純度のマグネシアと酸化
クロムにより合成されるためコストが高いという問題が
ある。また、マグクロ原料を使用して耐食性を向上させ
る場合には、耐食性は原料中のＳｉＯ₂成分、Ａｌ₂Ｏ₃
成分、Ｆｅ₂Ｏ₃成分、ＣａＯ成分などの不純物の影響を
受けやすいので、配合割合および粒度の選択に特別な配
慮が必要となる。本発明は従来材質より低コストでさら
に耐食性に優れたマグネシア−クロム質れんがを提供す
るものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは実験検討を
重ねた結果、低純度のマグネシアクリンカーと天然のク
ロム鉱を焼結してなる焼結マグクロクリンカーであって
も配合割合、粒度を限定し、焼結マグクロクリンカーに
含まれる不純物を利用することにより、従来品以上に高
耐食性のマグネシア−クロム質れんがを得られることを
知り、本発明を完成させたものである。すなわち、本発
明は焼結マグクロクリンカーが１０〜８０ｗｔ％、およ
びその粒度が０．１〜５ｍｍのみを使用し、残部がマグ
ネシア質原料、クロム鉱および酸化クロムのうち一種ま
たは二種以上を主材とした配合組成よりなることを特徴
としたマグネシア−クロム質れんがである。焼結マグク
ロクリンカーとマグネシア、クロム鉱、酸化クロムを主
材とした配合物を焼結してなることは従来材質と同じで
あるが、本発明の最大の特徴は低純度、低価格の天然原
料より得られる焼結マグクロクリンカーを使用しても高
耐食性のマグネシア−クロム質れんがを得られ、あえて
高価な電融マグクロクリンカーを用いなくてもよいとこ
ろにある。

【０００６】以下、本発明について詳細に説明する。本
発明に使用する焼結マグクロクリンカーの配合割合は１
０〜８０ｗｔ％、また使用する粒度は０．１〜５ｍｍに
限定される。一般にマグクロクリンカーはマグネシア質
原料と天然のクロム鉱から製造される。そのため、市販
のマグクロクリンカーには通常１〜２ｗｔ％のＳｉＯ₂
成分、３〜８ｗｔ％のＡｌ₂Ｏ₃成分、５〜１３ｗｔ％の
Ｆｅ₂Ｏ₃成分および１ｗｔ％前後のＣａＯ成分が不純物
として含まれる。そしてこれらの不純物は５ＣａＯ・３
Ａｌ₂Ｏ₃、ＣａＯ・Ｆｅ₂Ｏ₃、４ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・Ｆ
ｅ₂Ｏ₃などの低融点物を生成するため耐食性の低下原因
となる。

【０００７】したがって、耐食性向上には使用するマグ
クロクリンカーの配合割合と粒度が規制される。耐食性
向上に与えるマグクロクリンカーの効果は次の、に
要約できる。第一に耐食性、耐スラグ性に優れたピクロクロマイ
ト（ＭｇＯ・Ｃｒ₂Ｏ₃）に代表されるスピネルが存在す
ること。ピクロクロマイトは高融点、低熱膨張性などの
特性により、耐食性および耐スラグ性に優れるためであ
る。第二に不純物の存在によって焼成で緻密化するとと
もに溶解析出反応によって複合スピネル（Ｆｅ，Ｍｇ）
Ｏ・（Ｃｒ，Ａｌ，Ｆｅ）₂Ｏ₃が生成し、耐食性、耐ス
ラグ性を付与することにある。したがって、マグクロクリンカーの配合割合が１０ｗｔ
％以下では上記、の効果が得られず、８０ｗｔ％を
超えると不純物の量が多くなり、緻密化が進み耐熱スポ
ーリング性が低下するとともに耐食性も低下する。ま
た、粒度が０．１ｍｍ未満になると、不純物によりマト
リックス溶損が顕著になり、粒度が５ｍｍを超えるとれ
んが組織が粗状化になり耐食性が低下する。

【０００８】本発明のれんがの製造において使用される
マグネシア質原料、クロム鉱および酸化クロムは従来の
材質の耐火物と同様のものが使用できる。マグネシア質
原料の具体例は天然原料または人工原料による焼結品ま
たは電融品から選ばれる一種または二種以上が使用でき
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、つまり不純物の少ない
ものを使用するのが望ましい。粒度は従来のマグネシア
−クロム質れんがと同様、密充填組織が得られるように
粗粒、中粒、微粒に調整する。

【０００９】クロム鉱は例えば、パキスタンクロム鉱、
トルコクロム鉱、マシンロッククロム鉱、日本クロム
鉱、トランスバールクロム鉱などが使用でき、不純物の
少ないものを使用するのが望ましい。クロム鉱の構成成
分がマグネシア質原料のＭｇＯ成分と反応してスピネル
組織を生成し、骨材間を強固に結合させる作用をもつ。
酸化クロムについても特に限定するものではないが、例
えば、９５％以上の高純度のものを使用するのが望まし
い。以上の配合物に、本発明の効果を損なわない範囲に
おいて、例えば、ピクロクロマイト、金属粉、ジルコ
ン、ジルコニア、炭素、炭化物、窒化物、ほう化物、そ
の他を適量添加してもよいことは従来のマグネシア−ク
ロム質れんがの製造と同様である。

【００１０】本発明のマグネシア−クロム質れんがは上
記の配合物を混練、成形、乾燥、焼成して製造される。
混練、成形、乾燥、焼成の方法は通常のれんが製造法と
変わりない。結合剤として例えば、フエノール樹脂、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添加し、混練する。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
で加圧成形する。そして１００〜５００℃で乾燥後、焼
成する。焼成温度は例えば１６００〜１９００℃とし、
未焼成部分が残らないように十分な保定時間をとること
が好ましい。

【００１１】

【実施例】以下、本発明実施例とその比較例を示す。表
１は表２の本発明実施例、比較例に使用したマグクロク
リンカーの化学成分である。表２は本発明実施例、比較
例およびその試験結果である。

【００１２】

【表１】

【００１３】

【表２】

【００１４】各例は、表１に示すマグクロクリンカーを
用いた配合組成に結合剤としてフェノール樹脂を外掛け
で２ｗｔ％添加し、混練後、フリクションプレスにて並
型形状に加圧成形した。１２０℃×１６時間乾燥後、焼
成はトンネルキルンにて１８００℃×５時間で行ない供
試れんがとした。こうして得られた供試れんがを使用
し、表２に示す物性、特性を評価した。試験項目、測定
方法は以下の通りである。見掛比重；通常の耐火物試験法（ＪＩＳＲ２２０５準
拠）により見掛気孔率を測定した。曲げ強さ；前記並形形状の供試れんがから３０×１５×
２０ｍｍのテストピースを切り出し、１５００℃に保持
した電気炉で加熱した後、３点曲げ試験を行った。

【００１５】耐熱スポーリング性；供試れんがから５５
×５５×２３０ｍｍの角柱状テストピースを切り出し、
片面を１４００℃に保持した電気炉中に入れて１５分間
保持する。ついで炉外に取り出し１５分間室温で強制空
冷する加熱−冷却サイクルによる熱衝撃を２５回を限度
に反復した。剥落に至るまでの熱衝撃の回数で評価し
た。耐熱スポーリング性は剥落に至るまでの熱衝撃の回
数の多い方が良好である。なお、２５回反復した時点で
剥落しないものは２５＋で表した。

【００１６】耐食性；溶損量で評価した。すなわち、供
試れんがから複数の台形柱状のテストピースを切り出
し、これらをドラム内に内張りし、ドラムを回転させな
がらドラムの軸線方向に酸素−プロパン炎を吹き込み１
７００℃に加熱した。１７００℃に保ったまま侵食剤と
して鋼とスラグ（ＣａＯとＳｉＯ₂の比が３：１のも
の）を６：４の比率となるように投入し、３０分間侵食
を行わせた。侵食剤を排出後、加圧空気による強制空冷
を２０分間行った。このガス炎による加熱から強制空冷
までの操作を５回繰り返した。その後、テストピースを
切断し、溶損量を各テストピースの各部の平均値で測定
した。なお、表２では比較例１の溶損量を１００として
耐食性指数で示している。

【００１７】実施例１〜３は不純物として特にＦｅ₂Ｏ₃
成分の少ない焼結マグクロクリンカーＡを使用したも
の、実施例４〜６は、同じく焼結マグクロクリンカーＡ
を使用し、マグネシア質原料、クロム鉱および酸化クロ
ムとの併用を行なったものである。実施例７はＦｅ₂Ｏ₃
成分の多い焼結マグクロクリンカーＢを使用したもので
ある。

【００１８】実施例１〜７に見られるように、粒度が
０．１〜５ｍｍの焼結マグクロクリンカーを適量使用す
ることにより、耐熱スポーリング性は若干劣るものの耐
食性が向上し、その結果耐用性が伸びていることがわか
る。また、実施例２、７はマグネシア質原料と焼結マグ
クロクリンカーをそれぞれ５０ｗｔ％ずつ使用してお
り、次のことがわかる。つまり、焼結マグクロクリンカ
ーＡを使用した実施例２のほうが焼結マグクロクリンカ
ーＢを使用した実施例７より耐食性が向上している。こ
れは不純物としてのＦｅ₂Ｏ₃成分が少ないためである。
実施例４〜６は焼結マグクロクリンカーＡとクロム鉱、
酸化クロムを併用した例であり、同量の焼結マグクロク
リンカーＡを配合している実施例２に比べ、耐食性が若
干向上している。

【００１９】比較例１は従来のダイレクトボンドれんが
で、現在ＲＨ式真空脱ガス炉に使用されているものであ
る。マグクロクリンカーを配合していないため、不純物
の効果が得られず耐食性が劣っている。比較例２、３は
粒度が０．１〜５ｍｍの焼結マグクロクリンカーＡを使
用したものである。比較例２は配合割合が本発明より少
なく耐食性が劣っている。逆に、比較例３は配合割合が
本発明より多く耐熱スポーリング性、耐食性ともに劣っ
ている。比較例４は配合割合は本発明の範囲内であるが
粒度が０．１〜５ｍｍのものと５ｍｍ超の粗粉を併用し
ているため、粗粒子の影響で組織が粗密になり強度も低
くなり耐熱スポーリング性、耐食性ともに劣っている。
比較例５は粒度が０．１〜５ｍｍのものと０．１ｍｍ未
満の焼結マグクロクリンカーＡを併用し、このため、微
粉部分の不純物の影響でマトリックス溶損が進行し比較
例４と同様に耐熱スポーリング性、耐食性が低下してい
る。比較例６は粒度が０．１〜５ｍｍの電融マグクロク
リンカーを使用したものである。電融マグクロクリンカ
ーは焼結マグクロクリンカーに比べて結晶径が大きく、
かつ高温で処理しており、原料そのものが緻密なため耐
食性は向上するがれんがにした場合、反応性に乏しく強
度が低くなり耐熱スポーリング性は低下している。

【００２０】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−クロム
質れんがのうち、実施例２、３、６、比較例１、３、５
および比較例６について実際に、２５０ｔＲＨ式真空脱
ガス炉の下部槽の内張りに築造後稼働し、耐用性（”ｃ
ｈ”で表現）を測定した。マグクロクリンカーを使用し
ていない比較例１、過剰に使用している比較例３、粒度
が０．１〜５ｍｍのものと０．１ｍｍ未満のものを併用
している比較例５および電融マグクロクリンカーを使用
した比較例６は耐用性が３２５ｃｈ、３１８ｃｈ、３１
０ｃｈ、３２５ｃｈと低く、焼結マグクロクリンカーを
０．１〜５ｍｍの粒度で１０〜８０ｗｔ％の範囲配合し
ている実施例２、３、６は実機試験においてもそれぞ
れ、３７０ｃｈ、３８０ｃｈ、３９５ｃｈと高耐用性を
示した。実機試験における築造部位はＲＨ式真空脱ガス
炉の中でも溶鋼の環流による損傷が著しい部位である。
この試験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−クロム質れんがは実機においても十分
な効果を発揮した。実機試験の例としてＲＨ式真空脱ガ
ス炉の下部槽で行われた場合を記載したが、ＤＨ式真空
脱ガス炉、ＡＯＤ炉などにおいても同様な効果が得られ
た。

【００２１】

【発明の効果】本発明により製造されるマグネシア−ク
ロム質れんがには比較的安価な天然原料による焼結マグ
クロクリンカーを使用している。しかし、最適な粒度、
配合割合を検討し、焼結マグクロクリンカーに含まれる
不純物の作用を効果的に利用することにより耐食性に優
れたマグネシア−クロム質れんがを得ることができる。
その結果、従来品に比べ１．１５〜１．２２倍の耐用性
が得られ、その経済的効果が大きい。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】焼結マグクロクリンカーが１０〜８０ｗ
ｔ％、およびその粒度が０．１〜５ｍｍのみを使用し、
残部がマグネシア質原料、クロム鉱および酸化クロムの
うち一種または二種以上を主材とした配合組成よりなる
ことを特徴としたマグネシア−クロム質れんが。