JPH09157040A

JPH09157040A - 高炉樋用不定形耐火物

Info

Publication number: JPH09157040A
Application number: JP7313331A
Authority: JP
Inventors: Keiichiro Isomura; 敬一郎磯村; Masato Kumagai; 正人熊谷; Masato Takagi; 正人高木; Katsufumi Kino; 勝文城野; Yasunobu Toritani; 恭信鳥谷; Junichiro Mori; 淳一郎森
Original assignee: Kawasaki Refractories Co Ltd; Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp; JFE Refractories Corp
Priority date: 1995-11-30
Filing date: 1995-11-30
Publication date: 1997-06-17

Abstract

(57)【要約】【課題】出銑樋のメタルライン（溶銑）に対する耐食
性ならびに耐酸化性に優れる高炉樋用不定形耐火物を提
供すること。【解決手段】親水性処理を施した黒鉛を３〜20wt％含
むと共に、骨材成分としてアルミナおよび／またはスピ
ネルを含有する高炉樋用不定形耐火物であって、黒鉛に
ついてはアスペクト比が 0.8〜1.2 を示し、充填かさ密
度が 0.8g/cc以上を示すものを用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高炉樋用不定形耐
火物に関し、とくにスラグ−メタル界面と、メタル部に
おいて優れた耐久性を示す、黒鉛を含有するアルミナ系
の不定形耐火物について提案する。

【０００２】

【従来の技術】近年、高炉の長寿命化に伴い、高炉出銑
樋用耐火物の長寿命化、安定化が求められている。この
要求に対処するために最近、樋材の品質を改善した種々
の不定形耐火物が開発されている。ところで、高炉出銑
樋の中で、とくに主樋と言われているものは、溶銑およ
び高炉スラグを分離する役割があることから、樋材損耗
の形態が、主としてスラグ−空気界面（以下、「スラグ
ライン」という）と、スラグ−メタル界面（以下、「メ
タルライン」という）の２形態となる。従って、こうし
た主樋の寿命を延ばすには、正に上記２個所の損耗に対
してそれぞれ有効に作用する樋材を使用しなければなら
ない。

【０００３】このような出銑樋用の樋材としては、従
来、アルミナ−SiＣ−Ｃ系流し込み材が使用されてき
た。この理由は、アルミナおよびSiＣは高炉スラグに対
する耐食性に優れ、Ｃは粘性の低い溶銑の浸透防止に効
果があるためである。最近では、スラグライン専用の材
料として、SiＣを50〜80％と多量に配合した耐火材料が
使用されるにいたって、スラグラインの損耗は、従来の
約半分にまで低減した。というのは、スラグラインは、
主として空気による酸化と高炉スラグによる侵食とによ
って損耗するので、Ｃよりも酸化しにくくかつ高炉スラ
グと反応しないSiＣを多量に使用することが有効だった
のである。

【０００４】一方、メタルラインについては、SiＣの多
量使用は、むしろ損耗が増大し効果がないので、アルミ
ナの一部をスピネル（MgAl₂O₄)に変更した材料などが使
用されている。しかし、上述したスラグラインほどの損
耗低減の効果は得られていない。というのは、メタルラ
イン損耗のメカニズムは、耐火物の溶銑への溶解反応お
よび高炉スラグとの反応に加えて、溶銑−スラグ間での
反応生成物と耐火物との反応と相乗的に作用するので、
スラグラインの場合よりも複雑だからである。

【０００５】上述したように、SiＣは、高炉スラグと反
応しないことおよび熱膨張率が小さいことから、高炉ス
ラグに対する耐食性と亀裂抑制に優れる。しかし、この
SiＣは、溶銑に溶解し易く、メタルラインにおいては多
量使用できない理由がある。すなわち、メタルライン用
耐火物としては、高炉スラグに対する耐食性に優れると
ともに溶銑に対して溶解しないことが必要となる。この
点、Ｃは、高炉スラグとは反応せず、しかも溶銑中には
飽和状態で存在するので、溶銑への溶解は少ない。一方
でこのＣは、耐火物への溶銑, スラグの浸透を防止する
働きがある。従って、メタルライン用耐火材料として、
Ｃはきわめて有効であると言える。

【０００６】しかし、高炉樋材原料としてのＣ材には、
従来、タールピッチやカーボンブラックなどのＣが使用
されてきた。その理由は、タールピッチやカーボンブラ
ックは水と濡れやすく、混練水量を増すことなく使用で
きるからである。しかし、タールピッチやカーボンブラ
ックは一般に酸化されやすく、そのために通常は空気に
ふれないメタルラインであっても、点検時や背面からの
酸化が予測されるため、これらの耐酸化性を向上させる
ことが必要である。こうした点を考慮すると、メタルラ
イン用のＣ材としては、耐酸化性に優れる黒鉛の使用が
好ましいと言える。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、メタル
ライン用Ｃ材として有用と考えられる黒鉛についても、
例えば鱗状黒鉛などは、疎水性を示すことから水中への
分散性に乏しく、それ故に、流し込み不定形耐火物中に
多量に添加すると凝集を起こし、その結果、緻密で均質
な構造体になりにくいという欠点があった。また、この
黒鉛自体は焼結しにくく、多孔質となりやすいことか
ら、浸透抑制効果がが薄れ高炉スラグに対する耐食性お
よび溶銑に対する耐摩耗性が低下するという問題もあ
り、黒鉛を含有する流し込み用不定形耐火物としてはい
まだに実用化されていないのが実情である。

【０００８】上述したように従来技術、とくに従来の耐
火物用黒鉛、とりわけ鱗状黒鉛などは、たとえ分散剤を
使用しても完全に疎水性を改善するまでには到らないこ
と、および樋材とした場合に焼結しにくいという問題が
あった。とくに、上記の鱗状黒鉛は、その形状が鱗片状
であることから、流し込み用材料として使用するには、
緻密な充填構造をとりにくいという課題を残しており、
これらの課題解決が必要であった。

【０００９】そこで、この発明の主たる目的は、従来技
術が抱えている上述した課題のない高炉樋用不定形耐火
物を提供することにある。この発明の他の目的は、出銑
樋のメタルラインにおいて、溶銑に対する耐溶損性, 耐
酸化性ならびにスラグに対して耐食性に優れる高炉樋用
不定形耐火物を提供することにある。この発明の他の目
的は、親水性に優れた黒鉛を用いることにより、緻密で
均質なそして分散性の良好な高炉樋用不定形耐火物を提
供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的に適うこの発
明の不定形耐火物には、高炉スラグと溶銑の両方, とり
わけ高炉樋のメタルラインに用いて良好な性質を示す不
定形耐火物を得るために、溶銑に不溶解で酸化されにく
い黒鉛を含有させる。しかも、その黒鉛として、流動性
の向上と混練水量の減少を図ることで緻密化するように
親水性を付与したものを用いる。さらに、本発明の不定
形耐火物は、高炉スラグに対する耐食性向上を目的とし
て骨材としてアルミナおよび／またはスピネルを用いる
ことにより、耐食性と焼結性の向上を図るようにした高
炉樋用不定形耐火物である。

【００１１】すなわち、本発明は、親水性処理を施した
平均粒径10〜200 μｍの黒鉛を３〜20wt％、骨材がアル
ミナおよび／またはスピネルであることを特徴とする高
炉樋用不定形耐火物である。なお、本発明は、上記親水
性処理を施した黒鉛が、表面にアルミナ微粉を被覆した
ものであることが特徴である。また、本発明は、親水性
処理を施した黒鉛が、その表面にアルミナ微粉を固着し
たものであることが特徴である。また、本発明は、親水
性処理を施した黒鉛として、鱗状黒鉛をアスペクト比
（鱗片の厚み／直径）が 0.8〜1.2 になるように球状化
したものを用いることが特徴である。また、本発明は、
親水性処理を施した黒鉛が、充填かさ密度が 0.8 g/cc
以上のものであることを特徴とする。そして、本発明に
おいて、骨材として含有するアルミナの量は、５〜95wt
％であることを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】この発明の特徴の１つは、高炉樋
用不定形耐火物として、とくにメタルラインに用いられ
る不定形耐火物の成分として、黒鉛を採用したことにあ
る。とくに、この発明において用いる黒鉛は、もともと
疎水性である黒鉛を改質して親水性を付与したもの、例
えば表面にアルミナやときとしてシリカのような無機質
の微粉あるいは有機質の微粉を被覆, または固着したも
の、あるいはその表面を機械的な外力の付加によって平
均粒径で10〜200 μｍ、より好ましくは10〜50μｍの大
きさに解砕し変形させることによって親水性を発現させ
たもの、必要に応じてさらに、球状化 (完全な球を意味
するものではなく、表面形状が曲面を形造っているこ
と）させることにより改質した親水性処理した黒鉛が有
利に適合する。

【００１３】なお、黒鉛の中でもとくに鱗状黒鉛につい
ては、解砕によって、平均粒径が10〜200 μｍの大きさ
になるように粒度調整し、その形状を球形に近い粒状に
したもの、即ち、アスペクト比( 鱗片の厚み／直径) で
0.8〜1.2 程度の粒状体とした鱗状黒鉛が好適である。
鱗状黒鉛は一般に、黒鉛原料のなかでは最も黒鉛化度が
大きく、かつ熱伝導率や耐酸化性に優れていることか
ら、炭素含有定形耐火物として広く用いられている。し
かしながら、この鱗状黒鉛は、もともと水に対する親和
性が小さいことに加え、その形状が鱗片状であることか
ら、間隙の多い不定形耐火物の構造となり、緻密な施工
体が得られないので、多量に添加することは困難な材料
とされていた。そこで、本発明では、上述したように、
アルミナやシリカのような親水性の材料をコーティング
するか、黒鉛自身の粒度および形状( アスペクト比) を
解砕変形によって直接制御することで親水化させたもの
を用いるのである。

【００１４】また、この黒鉛については、不定形耐火物
（スラリー）の流動性に強く影響し、とくにその充填か
さ密度の影響が大きい。即ち、充填かさ密度が高いほど
黒鉛を同一重量添加した際の混練水量は低減できる。こ
れは、充填かさ密度が高いほど、以下の式で示される黒
鉛粒子間の空隙容積が小さくなり、この空隙にとられる
水の量を低減できることが原因と考えられる。

【数１】ここで、Ｖは黒鉛粒子間の空隙容積（cc／g)、黒鉛粉末
のβおよびαは充填かさ密度および真密度(g／cc）、Ｗ
は黒鉛の配合比（％）である。

【００１５】従って、本発明において使用する黒鉛は、
それの充填かさ密度が、 0.8ｇ／cc以上のものが有効で
ある。このように充填かさ密度を制御すると、混練水量
を少なくすることができ、不定形耐火物の緻密化が図れ
るのである。

【００１６】なお、本発明において、上記黒鉛の使用量
は３〜20wt％とする。その理由は、３wt％より少ない
と、スラグ浸透防止および耐食性の向上が図れないから
である。一方、20wt％を越えると、本発明を用いてもな
お混練水量の増加をきたし施工体がポーラスとなり、耐
食性が低下する。本発明においては、上記黒鉛に加えて
通常使用しているタールピッチ粉末、カーボンブラック
等を添加してもよい。

【００１７】次に、本発明における微粉成分（75μｍ以
下の微粉部）としては、流し込み用不定形耐火物として
一般的な、アルミナ微粉とし、その他にシリカ微粉やジ
ルコン微粉, ジルコニア微粉, 粘土微粉などを使用する
ことができる。その主な目的は、流動性, 充填性, 焼結
性を付与することにある。

【００１８】なお、本発明において、上記黒鉛の粒径制
御、形状制御、アルミナ微粉等の粒径制御に当たって
は、例えばオングミル（ホソカワミクロン製）、ハイブ
リダイゼーションシステム（奈良機械）、ハイエックス
（日清製粉）、ヘンシェルミキサー（三井三池機械
製）、振動ボールミルなどを用いることが好適である。

【００１９】この発明は、主成分である骨材としてアル
ミナおよび／またはスピネルを用いる。その理由は、一
般に高炉スラグというのは、シリカ（SiO₂）、ライム
（CaＯ）を主成分とするスラグであり、スラグ塩基度Ca
Ｏ／SiO₂が 1.2と低く、こうした酸化物スラグに対する
耐食性は、アルミナのような中性原料が優れるからであ
る。一方、高炉樋の中のメタルラインについては、上述
したように、このアルミナ、スピネルだに黒鉛の添加に
よって十分に高い耐食性, 耐酸化性を示すものが得られ
る。

【００２０】上記骨材成分におけるアルミナおよび／ま
たはスピネルの含有量は、上記黒鉛使用量、その他のキ
ャスタブル用微粉原料、分散剤や硬化剤の使用量によっ
ても左右されるが、70〜95wt％、好ましくは80〜90wt％
の範囲が好適である。この範囲に限定した理由は、80wt
％未満では他の成分：SiO₂、CaＯ等が多くなりすぎて耐
食性の低下を招き、一方、95wt％を越えると、目的とす
る黒鉛が少なくなりすぎるため同じく耐食性の低下を招
く。

【００２１】本発明は、その他の必要な添加成分とし
て、例えば分散剤や硬化剤を用いる。上記分散剤として
は、上記微粉の分散性の向上に効果のあるものはすべて
使用できる。例えば、トリポリリン酸ソーダ、ヘキサメ
タリン酸ソーダ、ウルトラポリリン酸ソーダ、酸性ヘキ
サメタリン酸ソーダ、ホウ酸ソーダ、炭酸ソーダなどの
無機塩、クエン酸ソーダ、酒石酸ソーダ、ポリアクリル
酸ソーダ、スルホン酸ソーダ、ナフタレンスルホン酸ソ
ーダなどの有機塩から選ばれる１種または２種位が使用
できる。また、硬化剤としては、一般にキャスタブルに
使用しているアルミナセメント、シリカゾル、アルミナ
ゾルを使用する。

【００２２】本発明における不定形耐火物は、以上に示
した配合物質以外にも本発明効果をそこなわない範囲内
であれば、さらに既知なる分散剤、ファイバー類、金属
粉末、酸化防止剤、結合剤などを添加してもよい。

【００２３】

【実施例】本発明による球状化鱗状黒鉛を使用した実施
例および比較例を高炉樋用流し込み不定形耐火物をもと
に表１に示す。表中の球状化鱗状黒鉛Ｇ, Ｈは、本発明
に適合するものであり、球状化鱗状黒鉛Ｆ，Ｉは本発明
の粒径の範囲を外れるものであり、球状化鱗状黒鉛Ｊは
充填かさ密度が本発明の範囲を越えるものであり、鱗状
黒鉛Ｋ，Ｌはアスペクト比が外れるものである。また、
比較例７, ８は、従来の高炉出銑樋用流し込み不定形耐
火物で、９，10は本発明の球状化鱗状黒鉛の粒径が範囲
を外れたもの、11は球状化黒鉛の充填かさ密度が範囲を
外れたもの、12, 13は球状化鱗状黒鉛のアスペクト比が
範囲を外れたものである。

【００２４】表１に示す結果から明らかなように、実施
例は比較例７, ８の従来品に比べて気孔率が若干上昇
し、強度も少し低下しているが、耐酸化性、耐食性が向
上している。また、比較例９〜13は本発明の範囲を外れ
ているため、気孔率が大幅に高くなり、耐酸化性, 耐食
性とも低下している。

【００２５】なお、本発明の流し込み不定形耐火物は、
上記実施例に限定されるものではなく、発明の範囲内に
おいて種々の応用、変形を加えることが可能であり、高
炉出銑樋用流し込み不定形耐火物だけでなく溶銑鍋、混
銑車溶鋼鍋用の流し込み不定形耐火物としても応用でき
るものである。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【発明の効果】かくして本発明によれば、溶銑に対して
不溶解で耐酸化性に優れる黒鉛を用いると同時に、その
黒鉛として親水性処理したものを用いることにより、高
炉樋中でもとくにメタルライン用の流し込み不定形耐火
物として、耐酸化性および耐食性に優れた緻密で均質な
不定形耐火物を提供することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者熊谷正人千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者高木正人千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者城野勝文兵庫県赤穂市中広字東沖1576番地の２川崎炉材株式会社内 (72)発明者鳥谷恭信兵庫県赤穂市中広字東沖1576番地の２川崎炉材株式会社内 (72)発明者森淳一郎兵庫県赤穂市中広字東沖1576番地の２川崎炉材株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】親水性処理を施した平均粒径10〜200 μ
ｍの黒鉛を３〜20wt％含み、骨材がアルミナおよび／ま
たはスピネルであることを特徴とする高炉樋用不定形耐
火物。
【請求項２】親水性処理を施した黒鉛が、表面にアル
ミナ微粉を被覆した黒鉛であることを特徴とする請求項
１に記載の高炉樋用不定形耐火物。
【請求項３】親水性処理を施した黒鉛が、表面にアル
ミナ微粉を固着した黒鉛であることを特徴とする請求項
１に記載の高炉樋用不定形耐火物。
【請求項４】該親水性処理を施した黒鉛として、鱗状
黒鉛をアスペクト比（鱗片の厚み／直径）が 0.8〜1.2
になるように球状化したものを用いることを特徴とする
請求項１に記載の高炉樋用不定形耐火物。
【請求項５】親水性処理を施した黒鉛として、充填か
さ密度が0.8 g/cc以上のものを用いることを特徴とする
請求項１記載の高炉樋用不定形耐火物。
【請求項６】骨材として含有するアルミナおよび／ま
たはスピネルの量が５〜95wt％であることを特徴とする
請求項１〜5 のいずれか１項に記載の高炉樋用不定形耐
火物。