JPH09286661A

JPH09286661A - 耐目地溶損性炭素含有耐火れんが

Info

Publication number: JPH09286661A
Application number: JP8126367A
Authority: JP
Inventors: Akira Watanabe; 明渡辺; Hirokuni Takahashi; 宏邦高橋; Kazuo Nonobe; 和男野々部; Koji Saeki; 剛二佐伯
Original assignee: Kyushu Refractories Co Ltd
Current assignee: Kyushu Refractories Co Ltd
Priority date: 1996-04-22
Filing date: 1996-04-22
Publication date: 1997-11-04

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は炭素含有耐火れんがの目地先行溶損
を防止することにより、目地溶損に伴い発生するれんが
凸部の剥落損耗を防止し、れんがの耐用性を向上させる
ことを目的とする。【解決手段】本発明は炭素材料1〜30重量％、または
炭素材料1〜30重量％と炭化珪素1〜20重量％、石灰窒素
0.2〜20重量％を含有し、残部がアルミナ質耐火材料で
あることおよびこの配合物にさらに珪酸質耐火材料また
はマグネシア質耐火材料を3〜40重量％含有する耐目地
溶損性耐火れんがである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は溶鋼用取鍋、溶銑
鍋、混銑車などの溶融金属容器に用いる耐目地溶損性炭
素含有耐火れんがに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】本発明の説明は、便宜上溶銑予備処理を
行う混銑車、溶銑鍋などの溶銑容器用耐火れんがとして
の説明を行うが、本発明はこれらの用途に限定されるも
のではない。

【０００３】混銑車、溶銑鍋などの溶銑容器用耐火物と
しては、従来ロウ石質あるいはシャモット質の耐火れん
がが使用されていたが、近年製鋼技術の進歩に伴って、
混銑車、溶銑鍋などは、単に高炉と転炉間の搬送容器と
いう目的だけでなく、脱珪、脱燐、脱硫などの溶銑予備
処理を行う精錬容器としての役目も担うようになり、溶
銑温度の上昇、活性スラグなどの影響で従来のロウ石質
あるいはシャモット質では大きな損耗を示すようになっ
てきた。

【０００４】このため最近では、溶銑予備処理用耐火物
として耐食性、耐スポ−リング性に優れたアルミナ−炭
化珪素−炭素質耐火れんが（例えば特開昭58-84915号公
報）が一般的に使用されるようになった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このアルミナ
−炭化珪素−炭素質耐火れんがは高耐食性であるが、残
存膨張率が小さいため、使用中に目地開きを生じ、地金
が侵入したり、炭素材料を使用するため空気中の酸素や
ミルスケ−ル中のFeOによる目地部に接するれんがの酸
化による目地部の先行溶損とその結果生じた蒲鉾状の凸
部に加熱、冷却の繰り返しにより亀裂が発生するため、
剥離損耗が起こるといった欠点があった。このためこの
れんがの耐食性、耐スポ−リング性など優れた特性を十
分に生かすことができず、耐用も期待に反し短いもので
あった。

【０００６】このような問題を解決するために、アルミ
ナ−炭化珪素−炭素質耐火れんがに高熱膨張性かつ高残
存膨張性のロウ石や珪石などを添加することにより、目
地開きを防止する方法（特公平5-77626号公報）も試み
られている。また同様の目的でアルミナに代えてシリマ
ナイトを使用する方法（特開平5-139822号公報）も提案
されている。しかしこれらの方法によってもなお使用条
件次第では、目地部が優先的に酸化されることにより先
行溶損が発生する場合もあり、完全な問題解決までには
至っていなかった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、アルミナ
−炭化珪素−炭素質耐火れんがの上記問題を解決すべ
く、種々検討した結果，CaCN₂（カルシウムシアナミ
ド）を主成分とする石灰窒素の熱間での挙動に着目し、
アルミナ質耐火材料と炭素材料あるいはこれに炭化珪素
を加えた配合物、あるいはこれらにさらに珪酸質耐火材
料またはマグネシア質耐火材料を加えた配合物に石灰窒
素を添加することにより、耐食性を低下させることなく
目地部の先行溶損を防止できることを見い出し、本発明
を完成させることができた。

【０００８】すなわち本発明の耐目地溶損性炭素含有耐
火れんがは、炭素材料または炭素材料と炭化珪素1〜30
重量％、石灰窒素0.2〜15重量％を含有し、残部がアル
ミナ質耐火材料であることおよびこの配合物にさらに30
重量％以下の珪酸質耐火材料またはマグネシア質耐火材
料を含有することを特徴とするものである。

【０００９】本発明の第１はアルミナ−炭素質耐火れん
がまたはアルミナ−炭化珪素−炭素質耐火れんがに石灰
窒素を含有させることによって、目地部の先行溶損を解
決することにある。すなわち耐火れんがが使用される高
温度下では石灰窒素の主成分であるCaCN₂の一部が溶融
し、目地部に移動し炭素の酸化によって生じるCOガスと
次式のような反応をしCaOと炭素とを生成する。この析
出したCaOと炭素は目地部に緻密な耐火物層を形成し隣
接する耐火物同志を強固に接着させる働きをする。この
結果、空気中の酸素やスラグ中のFeOなどが目地部に侵
入するのを阻止し、耐火れんが中の炭素が酸化されるの
を防止する。さらにこの耐火物層はスラグに対する耐食
性に優れているCaOと炭素で形成されていることから、
目地部の損耗は効果的に防止される。ＣａＣＮ₂ ＋ＣＯ → ＣａＯ＋２Ｃ＋Ｎ₂

【００１０】本発明の第２は上述のアルミナ−炭素−石
灰窒素質耐火れんがまたはアルミナ−炭化珪素−炭素−
石灰窒素質耐火れんがにさらに珪酸質耐火材料またはマ
グネシア質耐火材料を含有させるものである。珪酸質耐
火材料中のシリカ成分は高温下ではアルミナ成分と反応
しムライト（3Al₂O₃・2SiO₂）を生成することにより、残
存膨張性を与える。同様にマグネシア質耐火材料もアル
ミナと反応し、スピネル（MgO・Al₂O₃）を生成すること
により残存膨張特性が得られる。この結果、隣接する耐
火物同志の密着性が向上し、これに石灰窒素の添加効果
が相乗的に作用するため、目地部の損耗をより効果的に
防止することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明で使用するアルミナ質耐火
材料としては、電融アルミナ、焼結アルミナ、シリマナ
イト、ボ−キサイトなどを単独で、あるいは２種以上を
混合して使用する。原料中のAl₂O₃成分は70重量％以上
であることが耐食性の上から望ましい。またアルミナ質
耐火材料の使用量は、限定的なものではないが30〜80重
量％程度の範囲が好ましい。30重量％未満ではアルミナ
成分の耐食性が不足気味となり、80重量％を越えると他
の材料の添加効果が得られ難くなる。

【００１２】炭素材料は、スラグとの濡れにくさによる
耐食性や高熱伝導性による耐スポ−リング性に寄与する
ものである。このような炭素材料としては天然黒鉛、人
造黒鉛、石油コ−クス、カ−ボンブラックなどを単独
で、あるいは２種以上を混合して使用するが、高温にお
ける耐食性の点から高純度の黒鉛が特に適している。

【００１３】炭化珪素はそれを使用することによって耐
酸化性が向上する。この炭化珪素は炭素材料の酸化を抑
制して炭素材料の耐スラグ浸透性や耐スポ−リング性を
維持させる効果がある。

【００１４】炭素材料あるいは炭素材料と炭化珪素の合
量の使用量は1〜30重量％であり、1重量％未満では耐食
性および耐スポ−リング性に劣り、30重量％より多くな
ると機械的強度が低下して耐摩耗性に劣るようになる。
また炭化珪素は20重量％以下の範囲で使用するのが望ま
しい。20重量％を越えて使用しても炭素の酸化防止効果
は向上せず逆に耐食性が低下することになる。

【００１５】本発明の特徴である石灰窒素は、炭素含有
耐火物の目地部先行溶損を防止するために用いられる。
石灰窒素はカルシウムシアナミド（CaCN₂）を主成分と
するものであり、製法上炭素を若干含むものがあるが、
使用上全く問題はない。また、使用粒度に制限はない
が、微粉部分に使用する方が効果が大きい。石灰窒素の
添加量は、0.2〜15重量％とする。石灰窒素の量が15重
量％を越えると、耐食性が低下するようになり、また0.
2重量％未満では目地部溶損防止の効果が得られないた
め、何れの場合も好ましくない。

【００１６】珪酸質耐火材料およびマグネシア質耐火材
料は、耐火れんがに残存膨張特性を付与するために用い
られる。珪酸質耐火材料としては、珪石、ロウ石、ジル
コンなどを単独であるいは２種以上を混合して用いるこ
とができる。またマグネシア質耐火材料としては、電融
マグネシア、海水マグネシアクリンカ−、フォルステラ
イト質材料、マグネシア−スピネル質材料などを単独
で、あるいは２種以上を混合して用いることができる。

【００１７】これらの添加量は30重量％以下とする。珪
酸質耐火材料の添加量が30重量％を越えると耐食性が低
下するようになり好ましくない。またマグネシア質耐火
材料の添加量が30重量％を越えると残存膨張量が過剰と
なり、内部応力によってれんが組織が破壊され損耗が早
まるため好ましくない。これら珪酸質耐火材料、マグネ
シア質耐火材料の添加量の下限については特に限定する
ものではないが、残存膨張特性による効果を得るために
は少なくとも1重量％以上の量を添加するのが望まし
い。

【００１８】さらに、本発明では上述の構成材料の他に
炭素材料の酸化防止材としてアルミニウム、シリコン、
マグネシウム、カルシウムなどの金属粉末を添加するこ
ともできる。これらの金属粉末は、その単独あるいは合
金のうちの１種の粉末または２種以上の混合粉末として
添加される。このうち特にシリコンは酸化防止材として
作用するだけではなく、CaCN₂が酸化して生成するCaOの
消化防止効果も合わせ有する。これら金属粉末の添加量
は0.2〜5重量％が望ましく、0.2重量％未満では添加の
効果が得られず、5重量％を越えて添加すると耐火物の
耐食性と耐スポ−リングが低下するのでいずれの場合も
好ましくない。

【００１９】本発明の耐目地溶損性炭素含有耐火れんが
の製造方法は、常法に従い粒度調整した原料を配合し、
結合剤を加えて混練後プレス成形する。これをそのまま
あるいは600℃以下の温度で熱処理して不焼成耐火れん
がとして使用する。結合剤としては、リン酸塩系、珪酸
塩系の無機質結合剤、フェノ−ル樹脂などの有機系の結
合剤のいずれも使用できる。

【００２０】

【実施例】第１表に示す配合物を混練した後、フリクシ
ョンプレスで成形し、この成形物を300℃で10時間の熱
処理を行って不焼成れんがを得た。その物性と試験結果
も同じく第１表に示す。実施例と同様の方法で試料作製
し評価した比較例の配合、物性および試験結果を第２表
に示す。なお評価方法は下記に示す方法に従って実施し
た。

【００２１】評価方法１）スラグテスト：回転式スラグ試験炉に同種の試験片
が互いに隣接するように各試料2片づつを円筒状に張り
合わせ、プロパン−酸素バ−ナ−を用い1700℃まで加熱
し3時間保持した。スラグは所定温度に達した後1時間毎
に入れ替えた。テスト終了後試験片の溶損量を測定し、
比較例１の溶損量を100とした場合の溶損指数を求める
とともに目地部のスラグ浸透深さを測定した。なお、ス
ラグ組成はFe酸化物46重量％、CaO 42重量％、CaF₂ 12
重量％のものを使用した。２）目地部の接着テスト：50×100×20mm形状の試験片
を2枚重ね合わせて電気炉内に設置し、1650℃まで加熱
し2時間保持した。冷却後炉内より試験片を取り出し2片
の接着状況を観察した。

【００２２】

【表１】

【００２３】

【表２】

【００２４】表１に示すように本発明の石灰窒素を添加
した試料（実施例１〜８）はいずれも、無添加の試料
（比較例１〜４）に比較して目地部での接着性に優れか
つ目地部でのスラグ浸透層も薄いという結果が得られ
た。目地部をＸ線マイクロアナライザ−により観察した
結果、目地部にCaOとCからなる緻密な耐火物層が形成さ
れているのが認められた。これらの結果から実炉使用時
においては、石灰窒素の添加によって目地部の先行溶損
を抑制できることが予測できた。またロウ石やマグネシ
アを添加した試料（実施例７〜８）では、他の実施例に
比較して目地部でのスラグ浸透抑制効果がさらに大きい
結果が得られた。さらに実施例の試料はいずれも、スラ
グに対する溶損も比較的少ない結果が得られた。

【００２５】しかし比較例の石灰窒素無添加品や添加量
の少ない試料（比較例１〜５）はいずれも、れんが同志
の接着性に劣り、また目地部でのスラグ浸透層が厚いと
いう結果が得られた。Ｘ線マイクロアナライザ−による
目地部の観察結果でも、耐火物層の形成は認められなか
った。これらの結果から、比較例１〜５の試料は実炉使
用時における目地部先行溶損の発生が予測できた。石灰
窒素、炭化珪素、ロウ石を過剰に添加した比較例６，
８，１０は耐食性に劣り、またマグネシア、黒鉛を過剰
に添加した比較例７，１１は、目地部の接着性やスラグ
浸透性に劣る結果が得られた。黒鉛の使用量が少ない比
較例９は、スラグによる溶損や目地部でのスラグ浸透が
大きい結果が得られた。以上の結果から比較例はいずれ
も、実炉使用時においては、目地先行溶損による剥落損
耗やスラグによる溶損が進行し耐用性に劣ることが予測
された。

【００２６】次に、実施例２組成の炭素含有耐火れんが
を300ｔ容量の混銑車のスラグラインに内張りし溶銑予
備処理を行った結果、307チャ−ジの使用に耐えること
ができた。使用後れんがは目地部でれんが同志が強固に
接着し目地開きに伴う目地先行溶損は見られなかった。
これに対して比較例１組成の従来品を前記同様に実炉に
供したところ、目地開きに伴う目地部の先行溶損が発生
し、凸状となった残存部が剥落しながら損耗し、耐用は
235チャ−ジと実施例に比較して短い結果となった。

【００２７】

【効果】本発明の耐目地溶損性炭素含有耐火れんがは、
石灰窒素を含む上述の構成材料とすることにより、目地
部の先行溶損を効果的に防止することができ、これが原
因でれんがが剥落損耗する問題を解消することができ
た。この結果、炭素含有耐火れんがの優れた特性である
耐食性、耐スポ−リング性、耐スラグ浸透性が充分に発
揮されることになり、混銑車、溶銑鍋、溶鋼鍋などの溶
融金属用容器の内張り材として適用することにより、こ
れら容器の耐用期間を大幅に延長させることが可能とな
った。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炭素材料または炭素材料と炭化珪素1
〜30重量％、石灰窒素0.2〜15重量％を含有し、残部が
アルミナ質耐火材料であることを特徴とする耐目地溶損
性炭素含有耐火れんが。
【請求項２】炭素材料または炭素材料と炭化珪素1
〜30重量％、石灰窒素0.2〜15重量％および30重量％以
下の珪酸質耐火材料またはマグネシア質耐火材料を含有
し、残部がアルミナ質耐火材料であることを特徴とする
耐目地溶損性炭素含有耐火れんが。