JPH09278544A - 溶銑容器内張り用不定形耐火物 - Google Patents

溶銑容器内張り用不定形耐火物

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JPH09278544A
JPH09278544A JP8094211A JP9421196A JPH09278544A JP H09278544 A JPH09278544 A JP H09278544A JP 8094211 A JP8094211 A JP 8094211A JP 9421196 A JP9421196 A JP 9421196A JP H09278544 A JPH09278544 A JP H09278544A
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JP
Japan
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calcined
alumina
lining
refractory
silicon carbide
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JP8094211A
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English (en)
Inventor
Koji Tsutsui
筒井康志
Yasunori Kanegae
安則 鐘ケ江
Takashi Suzuki
孝 鈴木
Toshikazu Yoshimoto
吉本敏和
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Harima Ceramic Co Ltd
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Harima Ceramic Co Ltd
Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 石英のクリストバライト化に起因する残存膨
張性を付与し亀裂発生を防止するとともに、α型からβ
型への変態の弊害を除いた溶銑容器内張り用不定形耐火
物を提供する。 【解決手段】 仮焼ロー石5〜60wt%、炭化珪素5
〜40wt%、アルミナおよび/またはアルミナ−シリ
カ質原料を10〜90wt%を含む配合物100wt%
を耐火骨材とした溶銑容器内張り用不定形耐火物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、溶銑容器の内張り
に使用される不定形耐火物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】溶銑鍋等の溶銑容器の内張りは従来、煉
瓦積みで行われていたが、築炉作業の省力化や継ぎ足し
工法の採用による炉材原単価の低減の要請により、他の
溶融金属容器と同様に、不定形耐火物の適用が検討され
ている。
【0003】溶銑容器内張り用の不定形耐火物として
は、例えば特開平2−141445号および特開平4−
89362号において、ロー石−炭化珪素−炭素−アル
ミナ質が提案されている。
【0004】溶銑鍋等の溶銑容器は1日に数回から数1
0回溶銑の受け払いを繰り返す。これに伴い内張りは温
度上昇・下降を繰り返すが、温度下降時の収縮で稼働面
側に引張り応力が発生し、この応力が耐火物組織強度よ
り大きくなると亀裂が生じる。 溶銑容器の不定形耐火
物による内張りは、乾燥過程や使用時の亀裂発生を防止
することが特に重要である。これは、溶銑は溶鋼に比べ
粘性係数が小さく、しかも融点が低いことから、溶銑が
亀裂を介して内張り内に深く侵入するいわゆる地金差し
が生じ易いためである。そして、この地金差しは湯漏れ
事故にいたる場合もある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】近年、溶銑鍋などは溶
銑予備処理が定常化し、それに伴う操業条件の過酷化に
より、上記従来の材質では亀裂防止の点で決して十分な
ものではない。
【0006】そこで、特開平4−160066号公報で
は、珪石またはロー石を適量添加し、残存膨張性を与
え、亀裂を生じ難くした材質が提案されている。珪石ま
たはロー石は、その成分中の石英が加熱によって約12
50℃でクリストバライトに変態する際の膨張により、
残存膨張性を付与する。
【0007】しかし、石英は600℃付近の中温域でも
α型からβ型へ変態し、体積膨張する特性をもつ。不定
形耐火物組織は、この温度域でクリ−プ変形が生じ難い
ため、変態膨張によって内部に大きな応力が発生し、耐
火物組織が破壊され、耐食性の低下を招いている。
【0008】また、この石英の600℃付近の変態は可
逆的変態である。耐火物が石英の変態温度域を繰り返し
上下すると、石英の膨張収縮が繰り返され、組織劣化が
起こり、内張りの稼働面に平行な亀裂が発生する。内張
りの溶損が進むと、この亀裂部分から剥離損傷する。
【0009】溶銑容器の内張りは、溶銑に対する耐スラ
グ性付与のために炭化珪素の配合は不可欠であるが、ロ
ー石に起因する上記の耐食性低下および剥離損傷の問題
は、この炭化珪素の配合よって顕著なものとなる。これ
は、炭化珪素が耐火原料の中でも特に熱膨張性の小さい
ことから、ロー石との膨張差によって耐火物組織に歪が
生じやすいためと思われる。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、仮焼ロー石5
〜60wt%、炭化珪素5〜40wt%、アルミナおよ
び/またはアルミナ−シリカ質原料を10〜90wt%
を含む配合物100wt%を耐火骨材とした溶銑容器内
張り用不定形耐火物である。また、仮焼ロー石5〜60
wt%、炭化珪素5〜40wt%、アルミナおよび/ま
たはアルミナ−シリカ質原料を10〜90wt%未満、
生ロー石および/または珪石を30wt%以下を含み、
かつ仮焼ロー石と生ロー石および/または珪石との合量
を60wt%以下とした配合物100wt%を耐火骨材
とした溶銑容器内張り用不定形耐火物。である。
【0011】本発明は、仮焼ロー石の使用により、石英
のクリストバライト化に起因する残存膨張性の付与によ
る亀裂防止と共に、石英のα型からβ型への変態による
弊害を除き、炭化珪素の配合においても、耐食性および
耐剥離性に優れた効果を発揮する。
【0012】生ロー石中のシリカ(SiO2 )成分の一
部は石英の形で存在するが、この石英は前述のように加
熱により600℃付近で変態し、体積膨張する。材料中
の生ロー石量を増やすと、この膨張により内張りの組織
に破壊が生じる。
【0013】この問題を解決するため、本発明者らは種
々検討を重ねた結果、生ロー石を加熱処理した仮焼ロー
石を使用することが有効であることを見出した。つま
り、仮焼ロー石を使用した不定形耐火物は、1250℃
付近でのクリストバライト化による膨張によって残存膨
張性は付与されるが、石英の600℃付近での変態に伴
う膨張は示さない。これは、以下の原因によるものと考
えられる。
【0014】すなわち、仮焼ロー石は加熱処理された際
にその成分中の石英がα型からβ型への変態に伴う膨張
によって組織が破壊され、粒子中に予め微細な亀裂を有
している。不定形耐火物が使用の際に加熱を受けると、
仮焼ロー石中の石英は変態し、膨張がするが、仮焼ロー
石の粒子内の微細な亀裂によってこの膨張が吸収され、
不定形耐火物組織全体としての膨張が抑制される。
【0015】その結果、本発明の不定形耐火物はロー石
が持つ残存膨張性、炭化珪素の耐スラグ性などの効果が
いかんなく発揮され、最近の溶銑容器に見られる操業の
過酷化にも十分対応できる材質となる。
【0016】図1は、後述の実施例2、比較例2のそれ
ぞれの材質について、熱間膨張率(JIS−R2555
に準じて測定)をグラフ化したものである。仮焼ロー石
を使用した実施例2は、従来材質に相当する比較例2で
見られる600℃付近での急激な膨張率の増大がない。
【0017】
【発明の実施の形態】生ロー石はパイロフィライト、セ
リサイト、カオリンおよび石英を主に含有した天然原料
である。本発明で使用する仮焼ロー石は、この生ロー石
を加熱処理したものである。加熱処理温度は、生ロー石
の成分中の石英をα型からβ型へ変態させるために、6
00℃以上が好ましい。また、石英がクリストバライト
に変態することを抑えて残存膨張性を付与する目的か
ら、加熱処理温度の上限は、1100℃程度が好まし
い。
【0018】仮焼ロー石の配合割合は、5wt%未満で
は残存膨張性、易クリープ性が不足し、亀裂防止に効果
がない。60wt%を超えると耐食性が低下する。
【0019】炭化珪素は、耐スラグ性の向上に効果をも
つ。炭化珪素の配合割合は、5wt%未満では添加によ
る効果がない。炭化珪素は分解して溶銑中に溶解するた
め、40wt%を超えると溶銑に対する耐食性に劣る。
【0020】アルミナおよび/またはアルミナ−シリカ
質原料は、耐食性および容積安定性に効果を持つ。アル
ミナの具体例は、焼結アルミナ、電融アルミナが挙げら
れる。アルミナ−シリカ質原料としては、ばん土頁岩、
ボ−キサイト、ムライト、アンダルサイトなどから選ば
れる1種以上が使用できる。また、微粉部には仮焼アル
ミナを用いることもできる。アルミナおよび/またはア
ルミナ−シリカ質原料の配合割合は、10wt%未満で
は耐食性に劣り、85wt%を超えると耐スポーリング
性が低下する。
【0021】さらに、生ロー石および/または珪石を3
0wt%以下、好ましくは15wt%以下の範囲で配合
してもよい。生ロー石および珪石は、仮焼ロー石と同様
に残存膨張性を付与する効果を持つ。しかし、配合割合
が30wt%を超えると、生ロー石または珪石による中
温域での石英の変態に伴う膨張によって亀裂が発生し、
本発明の効果が損なわれる。
【0022】生ロー石および/または珪石を配合する場
合は、仮焼ロー石との合量を60wt%以下とする。合
量で60wt%を超えると、他の骨材であるアルミナ、
炭化珪素などの割合が少なくなって、耐食性、耐スラグ
性に劣る。
【0023】本発明は、耐火骨材として以上の原料を必
須配合物としたものであり、不定形耐火物に使用される
結合剤、分散剤、その他添加物はなどは従来材質と特に
変わりない。
【0024】結合剤は、例えばアルミナセメント、マグ
ネシアセメント、珪酸ソ−ダ、シリカゾル、リン酸アル
ミニウムなどから選ばれる1種以上を、耐火骨材100
wt%に対する外掛けで、1〜10wt%程度添加す
る。
【0025】分散剤としては、例えば縮合リン酸塩、カ
ルボン酸やその塩、リグニンスルフォン酸塩などを耐火
骨材100wt%に対する外掛けで0.01〜1wt%
程度添加する。
【0026】さらに、揮発シリカ、金属ファイバー、乾
燥爆裂防止剤、炭素、粘土、硬化遅延剤、焼結剤、酸化
防止剤などを適当量添加してもよい。
【0027】揮発シリカは金属シリコン、フェロシリコ
ンやジルコニア等を生産する際発生する超微粉シリカで
ある。シリカフラワーあるいはマイクロシリカ等の商品
名で市販されている。その効果は不定形耐火物の施工水
分を減少させ、施工体の緻密性を高めることにある。添
加量は耐火骨材100wt%に対する外掛けで、1〜6
wt%が好ましい。
【0028】金属ファイバ−は、鋼および/またはステ
ンレス鋼のものが使用できる。金属ファイバ−の添加に
よって、内張りされた不定形耐火物の割れに対する抵抗
性がより向上する。形状は特に限定するものではなく、
例えばストレ−ト形、波形、ドックボ−ン形などが使用
できる。断面形状は円形、多角形などのいずれでもよ
い。直径は0.1〜2mm、長さは直径に合わせて例え
ば5〜40mmとする。その添加量は、耐火骨材100
wt%に対する外掛けで1〜5wt%が好ましい。 乾
燥爆裂防止剤の具体例は、金属アルミニウムなどの金属
粉、アゾジカルボンアミドなど有機発泡剤、有機ファイ
バーであり、耐火骨材100wt%に対する外掛けで
0.05〜2wt%程度添加する。
【0029】炭素の添加は、耐用性をさらに向上させ
る。これは、炭素が溶銑・スラグと濡れ難いことによ
る。ここで使用する炭素の具体例は、石油ピッチ、石炭
ピッチなどのピッチ類、フェノ−ル樹脂、フラン樹脂な
どの樹脂類、リン状黒鉛、土状黒鉛などの天然黒鉛(表
面処理品を含む)、カ−ボンブラック、無煙炭、人造黒
鉛などであり、これらから選ばれる1種以上とする。そ
の割合は、耐火骨材100wt%に対する外掛けで10
wt%以下がこのましい。10wt%を超えると施工後
の気孔率が高くなり、耐食性が低下する。
【0030】本発明による不定形耐火物の内張り施工
は、以上の配合物に対して外掛け5〜10wt%程度の
施工水を添加し、混練後、中子を使用して容器に直接流
し込み施工する他、予め流し込み成形したプレキャスト
品をもって内張りしてもよい。
【0031】
【実施例】以下に本発明実施例とその比較例を示す。表
1は、各例で使用した耐火骨材の化学成分である。表2
は、各例の不定形耐火物の配合組成とその試験結果であ
る。各例の不定形耐火物は、施工水を外掛け6〜8wt
%添加し、混練後、振動を付与しながら流し込み施工し
た。乾燥は、110℃×24時間で行った。
【0032】残存線変化率;1400℃で焼成後、JI
S−R2554に準じて測定した。 耐食性;ドラム回転侵食試験法で行った。銑鉄と高炉ス
ラグを重量比で1対1とした侵食剤を使用し、1500
℃×3時間の侵食試験後、溶損寸法を測定し、実施例1
の溶損寸法を1とした比で示す。
【0033】耐スポ−ル性;内径500mmの金属性円
筒の内周に、不定形耐火物を流し込み施工で厚さ70m
mの内張りを形成し、乾燥後、酸素−プロパンバ−ナ−
で1000℃で1時間加熱した。ついで、2時間自然冷
却した後、同バ−ナ−で1500℃まで昇温し、20分
保持後、30分冷却した。ついで、1500℃まで昇温
して保持し、20分経過後、30分冷却する。前記の1
500℃の昇温時からの操作を30回繰り返し、不定形
耐火物表面の亀裂発生状況を調べた。また、試験後の不
定形耐火物を切断し、内部の亀裂発生状況を調べた。
【0034】実機試験;300t溶銑鍋の側壁部の内張
りとして流し込み施工し、使用して、亀裂発生状況と耐
用寿命を試験した。表中、「−」は実機試験しなかった
ことを示す。
【0035】
【表1】
【0036】
【表2】
【0037】
【表3】
【0038】本発明実施例による不定形耐火物はいずれ
も残存膨張性を示し、耐食性にも優れている。しかも、
耐スポール性にも優れた効果が得られた。その結果、実
機試験において、亀裂、剥離の発生がなく、従来材質に
相当する比較例2に比べて約1. 3〜1. 5倍の耐用寿
命が得られた。
【0039】これに対して、生ロー石、仮焼ロー石共に
配合しない比較例1は、耐食性には優れているが残存収
縮を示し、耐スポール性に劣る。その結果、実機試験に
おいて亀裂、剥離の発生が著しい。
【0040】比較例2および比較例3は、仮焼しない生
ロー石を配合した従来材質に相当するものであり、耐ス
ポ−ル性に劣る。また、比較例2は実機使用において剥
離が発生し、耐用性に劣る。
【0041】炭化珪素を配合しない比較例4、仮焼ロー
石の配合量が多い比較例5は、いずれも耐食性に劣る。
【0042】珪石の割合いが多過ぎる比較例6は、耐ス
ポール性に劣る。仮焼ロー石、生ロー石および珪石の合
量が多過ぎる比較例7は、耐食性に劣る。
【0043】
【発明の効果】以上のように本発明の溶銑容器内張り用
不定形耐火物は、亀裂、剥離の発生を防いで安定した耐
用性を示す溶銑容器内張りを提供するのに極めて有効で
あり、その工業的価値は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明実施例および比較例の熱間膨張率を示す
グラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 孝 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 吉本敏和 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 (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 仮焼ロー石5〜60wt%、炭化珪素5
    〜40wt%、アルミナおよび/またはアルミナ−シリ
    カ質原料を10〜90wt%を含む配合物100wt%
    を耐火骨材とした溶銑容器内張り用不定形耐火物。
  2. 【請求項2】 仮焼ロー石5〜60wt%、炭化珪素5
    〜40wt%、アルミナおよび/またはアルミナ−シリ
    カ質原料を10〜90wt%未満、生ロー石および/ま
    たは珪石を30wt%以下を含み、かつ仮焼ロー石と生
    ロー石および/または珪石との合量を60wt%以下と
    した配合物100wt%を耐火骨材とした溶銑容器内張
    り用不定形耐火物。
  3. 【請求項3】 仮焼ロー石が600℃以上で加熱処理さ
    れたものである請求項1または2記載の溶銑容器内張り
    用不定形耐火物。
JP8094211A 1996-04-16 1996-04-16 溶銑容器内張り用不定形耐火物 Withdrawn JPH09278544A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021004160A (ja) * 2019-06-27 2021-01-14 黒崎播磨株式会社 溶銑鍋用れんが及びこれをライニングした溶銑鍋
CN114538940A (zh) * 2022-01-27 2022-05-27 北京利尔高温材料股份有限公司 一种含有再生料的中间包座砖及其制备方法

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Effective date: 20030701