JPH11246273A

JPH11246273A - 誘導炉用ラミング材

Info

Publication number: JPH11246273A
Application number: JP10055136A
Authority: JP
Inventors: Noboru Nakamura; 登中村; Makoto Ebina; 誠蝦名
Original assignee: Toshiba Ceramics Co Ltd
Current assignee: Coorstek KK
Priority date: 1998-03-06
Filing date: 1998-03-06
Publication date: 1999-09-14

Abstract

(57)【要約】【課題】実使用に問題のない耐熱性や炉内物質との難
反応性、さらに熱履歴による容積安定性を維持しつつ、
亀裂の進行および炉壁の剥離を抑制することが可能な誘
導炉用ラミング材を提供しようとするものである。【解決手段】ＭｇＯ純度が９７％以上で粒径が０．１
５ｍｍ未満のマグネシア１〜１０重量％と、ＭｇＯ純度
が９５％以上で粒径が０．１５〜２ｍｍのマグネシア１
〜１０重量％と、ＭｇＯ・Ａｌ₂ Ｏ₃ 純度が９７％以上
で粒径が２ｍｍ以下のスピネル１〜１５重量％と、Ａｌ
₂ Ｏ₃ 純度が９８％以上で粒径が０．０００５〜０．０
２ｍｍのアルミナ微粉末０．５〜１５重量％と、残部が
Ａｌ₂ Ｏ₃純度が９４％以上で粒径が０．２〜１０ｍｍ
のアルミナとからなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主に鋳鋼を溶解す
るための高温操業を行う誘導炉用ラミング材に関するも
である。

【０００２】

【従来の技術】鋳鋼等の高温溶解がなされる誘導炉用ラ
ミング材は、従来からマグネシア−スピネル質、マグネ
シア−アルミナ質、アルミナ−スピネル質等の材料が用
いられていた。このようなラミング材は、高い融点を有
し、スラグ等に対して化学的に安定な特性を有する。

【０００３】しかしながら、鋳鋼等の高温溶解がなされ
る誘導炉では比較的短時間で溶解および出湯が繰り返さ
れる、誘導炉の炉壁内面の温度が急激に変化する。ま
た、前記誘導炉の炉壁の非稼動面側（誘導コイル側）は
水冷されているため、内張り材の稼動面と非稼動面との
間は極めて大きな温度勾配が生じることになる。その結
果、稼動面側の焼結層と焼結層の背面側の焼固層との間
に、稼動面に平行な亀裂が発生し易くなる。また、発生
した亀裂から湯差しや剥離等のトラブルが起こり易くな
る。大型炉になると、さらにこの傾向が顕著になるた
め、耐用度が低下すいる。

【０００４】このようなことから、前述したマグネシア
−スピネル質のような材料に硼酸を添加して焼固層の強
度を向上することが試みられている。しかしながら、硼
酸の添加は内張り材の耐熱性や耐食性を低下させると共
に、低温加熱においても比較的大きな強度が発現される
ため、稼動面からコイル側まで固化し、コイル側に粉体
層が少なくなる。このため、稼動面に発生した亀裂はコ
イル側まで到達することが起こる。また、コイル側に適
正な粉体層が存在している場合には稼動面に発生した亀
裂を前記粉体層の手前（稼動面側）で消滅するが、粉体
層が少ないとコイル側まで到達することがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、実使用に問
題のない耐熱性や炉内物質との難反応性、さらに熱履歴
による容積安定性を維持しつつ、亀裂の進行および炉壁
の剥離を抑制することが可能な誘導炉用ラミング材を提
供しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係わる誘導炉用
ラミング材は、ＭｇＯ純度が９７％以上で粒径が０．１
５ｍｍ未満のマグネシア１〜１０重量％と、ＭｇＯ純度
が９５％以上で粒径が０．１５〜２ｍｍのマグネシア１
〜１０重量％と、ＭｇＯ・Ａｌ₂ Ｏ₃ 純度が９７％以上
で粒径が２ｍｍ以下のスピネル１〜１５重量％と、Ａｌ
₂ Ｏ₃ 純度が９８％以上で粒径が０．０００５〜０．０
２ｍｍのアルミナ微粉末０．５〜１５重量％と、残部が
Ａｌ₂ Ｏ₃ 純度が９４％以上で粒径が０．２〜１０ｍｍ
のアルミナとからなることを特徴とするものである。

【０００７】このような本発明の誘導炉用ラミング材に
よれば、所定の純度および粒径のマグネシア、スピネル
およびアルミナを含む組成を有することから、実使用に
問題のない耐熱性や炉内物質との難反応性、さらに熱履
歴による容積安定性を維持しつつ、亀裂の進行および炉
壁の剥離を抑制することができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
この誘導炉用ラミング材は、ＭｇＯ純度が９７％以上で
粒径が０．１５ｍｍ未満のマグネシア１〜１０重量％
と、ＭｇＯ純度が９５％以上で粒径が０．１５〜２ｍｍ
のマグネシア１〜１０重量％と、ＭｇＯ・Ａｌ₂ Ｏ₃ 純
度が９７％以上で粒径が２ｍｍ以下のスピネル１〜１５
重量％と、Ａｌ₂ Ｏ₃ 純度が９８％以上で粒径が０．０
００５〜０．０２ｍｍのアルミナ微粉末０．５〜１５重
量％と、残部がＡｌ₂ Ｏ₃ 純度が９４％以上で粒径が
０．２〜１０ｍｍのアルミナとからなる組成を有する。

【０００９】次に、前記各成分の機能と粒径および配合
量の規定理由について説明する。（１）マグネシア［Ｉ］ＭｇＯ純度が９７％以上で粒径が０．１５ｍｍ未満のマ
グネシア［Ｉ］は、使用中にアルミナと速やかに反応し
て二次スピネルを生成するため、適正な残存膨張性の早
期発見により亀裂発生を低減することが可能になる。

【００１０】前記マグネシア［Ｉ］の粒径を０．１５ｍ
ｍ以上にすると、使用中にアルミナと速やかに反応させ
ることが困難になる。前記マグネシア［Ｉ］の配合量を
１重量％未満にすると、ＭｇＯ純度が９５％以上で粒径
が０．１５〜２ｍｍのマグネシア［II］による二次スピ
ネルの生成と合わせても、亀裂発生や亀裂拡大の抑制を
効果的に図ることが困難になる。一方、前記マグネシア
の配合量が１０重量％を超えるとＭｇＯ純度が９５％以
上で粒径が０．１５〜２ｍｍのマグネシア［II］による
二次スピネルの生成と合わせた残存膨張が大きくなり過
ぎ、炉壁の迫り出しによる剥離現象が発生する恐れがあ
る。より好ましい前記マグネシア［Ｉ］の配合量は、２
〜８重量％である。

【００１１】（２）マグネシア［II］ＭｇＯ純度が９５％以上で粒径が０．１５〜２ｍｍのマ
グネシア［II］は、アルミナと前記マグネシア［Ｉ］に
比べて比較的穏やかに反応するため、二次スピネルの生
成が遅れ、誘導炉の多数回使用の経過中における亀裂発
生および亀裂拡大を抑制する働きをなす。

【００１２】前記マグネシア［II］の粒径を０．１５ｍ
ｍ以下にすると、アルミナと速やかに反応して適正な残
存膨脹量以上の二次スピネルを生成して残存膨脹が大き
くなり過ぎ、炉壁の迫り出しによる剥離現象を発生する
恐れがある。一方、前記前記マグネシア［II］の粒径が
２ｍｍを超えるとアルミナとの反応が緩慢になり過ぎる
恐れがある。より好ましい前記マグネシア［II］の粒径
は、１．６ｍｍ以下である。

【００１３】前記マグネシア［II］の配合量を１重量％
未満にすると、前記マグネシア［Ｉ］による二次スピネ
ルの生成と合わせても、亀裂発生や亀裂拡大の抑制を効
果的に図ることが困難になる。一方、前記マグネシア
［II］の配合量が１０重量％を超えると前記マグネシア
［Ｉ］による二次スピネルの生成と合わせた残存膨張が
大きくなり過ぎ、炉壁の迫り出しによる剥離現象が発生
する恐れがある。より好ましい前記マグネシア［II］の
配合量は、３〜９重量％である。

【００１４】（３）スピネルＭｇＯ・Ａｌ₂ Ｏ₃ 純度が９７％以上で粒径が２ｍｍ以
下のスピネルは、既にスビネル化しており、前述したマ
グネシアがアルミナと使用中に反応して二次スピネルを
生成する際に膨張するような挙動を起こさないため、容
積安定性を維持し、スラグ等に対する耐食性を向上させ
る役目をなす。

【００１５】前記スピネルの配合量を１重量％みまんに
すると、その添加効果を十分に発揮することが困難にな
る。一方、前記スピネルの配合量が１５重量％を超える
とＭｇＯ成分のトータル量が過剰になり、亀裂が発生し
たり、スラグ侵入に対する抑制効果が低減される恐れが
ある。より好ましい前記スピネルの配合量は、３〜１２
重量％である。

【００１６】（４）アルミナ微粉末Ａｌ₂ Ｏ₃ 純度が９８％以上で粒径が０．０００５〜
０．０２ｍｍのアルミナ微粉末は、本発明のラミング材
成分の中で最も重要な成分であり、内張り材の稼動面側
に緻密な焼結層を生成すると共に、焼結層をバックアッ
プする適切な焼固層を生成させる効果を有し、非稼動面
側の比較的低温域であるコイル側においては、焼結、焼
固することなく、粉体層を形成する役目をなす。

【００１７】前記アルミナ微粉末の配合量を０．５重量
％未満にすると、適切な焼結層、焼固層を生成すること
が困難になる。一方、前記アルミナ微粉末の配合量が１
５重量％を超えると適切な焼結層、焼固層を生成するこ
とができるものの、築炉時の充填性（施工性）が低下
し、良好な施工体が得られなくなる恐れがある。より好
ましい前記アルミナ微粉末の配合量は、１〜１２重量％
である。

【００１８】（５）アルミナ残部としてのアルミナは、その粒径を１０ｍｍ以下にす
ることにより誘導炉の炉壁厚さが電気効率の向上を目的
として非常に小さく設計されているため、炉壁の構築充
填時にラミング材の粒度偏析を極力抑えて、均質な炉壁
を製作することが可能になる。より好ましいアルミナの
粒径は、０．０２〜８ｍｍである。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照
して詳細に説明する。（実施例１〜３）下記表１に示す組成の３種のラミング
材を図１（Ａ），（Ｂ）に示す３００ｋｇ高周波誘導炉
に張り合わせた。すなわち、外面に誘導コイル１が付設
されたコイル保護用耐火物２の内面に断熱シート３を配
置した後、実施例１のラミング材を炉床部に所定量装入
し、エアーランマーで充填、施工した。施工完了後、炉
床施工面を平滑仕上げし、築炉シリンダ５を炉床の中心
にセットし、前記築炉シリンダ５と前記断熱シート３と
の間に３枚の仕切り板６を等間隔で配置した後、前記各
仕切り板６で区画された前記築炉シリンダ５と前記断熱
シート３との３つの空間に実施例１〜３のラミング材を
それぞれ所定量装入した。つづいて、各ラミング材の表
面を平らにし、仕切り板６を上方に引き抜き、エアーラ
ンマーで充填施工した。この充填施工は、高さが６０〜
７０mmとなるように行った。この後、内継面でのラミネ
ーションを防止するために施工面の目荒らしを行い、再
度仕切り板６をセットし、以後同様な方法により炉上部
までラミング材を充填施工して内張り材４を構築した。

【００２０】（比較例１〜３）下記表１に示す組成の３
種のラミング材を実施例１〜３と同様な方法により図１
（Ａ），（Ｂ）に示す３００ｋｇ高周波誘導炉に張り合
わせた。なお、炉床部は実施例１のラミング材を用いて
構築した。

【００２１】このような実施例１〜３および比較例１〜
３による築炉完了後に溶解試験を行った。この溶解試験
は、銑鉄２００ｋｇを溶解し、１６６０〜１６８０℃で
３時間保持し、その後出湯し、冷却する試験を３回繰り
返した。この溶解試験は、２回に分けて行った。このよ
うな溶解試験による耐食性、焼結層厚さ、焼固層厚さ、
および焼結層と焼固層間の稼動面に平行な層状亀裂の有
無を調べた。その結果を下記表１に併記する。

【００２２】

【表１】

【００２３】前記表１から明らかなように実施例１〜３
は、次のような有益性を有する。（１）アルミナ微粉末が２〜１４重量％配合された実施
例１〜３は、比較例１〜３に比べて浸食深さ、湿潤深さ
いずれも小さい。

【００２４】（２）実施例１〜３は、焼結層および焼固
層が適正な厚さで生成され、焼結層と焼固層の間には稼
働面に平行な層状の亀裂発生が皆無になる。（３）比較例４には、焼結層と焼固層の間に稼働面に平
行な層状の亀裂発生が認められる。

【００２５】（４）実施例１〜３は、適正な粉体層が認
められる。（５）比較例２，３については、粉体層の厚さが小さ
く、特に比較例３の粉体層厚さが小さい。（６）実施例１〜３は、炉壁稼働面の表面亀裂は、硼酸
配合の比較例２，３より小さい。

【００２６】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、実
使用に問題のない耐熱性や炉内物質との難反応性、さら
に熱履歴による容積安定性を維持しつつ、亀裂の進行お
よび炉壁の剥離を抑制することが可能な高耐用度の誘導
炉用ラミング材を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に用いられる高周波誘導炉を示
す図。

【符号の説明】

１・・・誘導コイル、４・・・内張り材、５・・・炉築シリンダ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＭｇＯ純度が９７％以上で粒径が０．１
５ｍｍ未満のマグネシア１〜１０重量％と、ＭｇＯ純度
が９５％以上で粒径が０．１５〜２ｍｍのマグネシア１
〜１０重量％と、ＭｇＯ・Ａｌ₂ Ｏ₃ 純度が９７％以上
で粒径が２ｍｍ以下のスピネル１〜１５重量％と、Ａｌ
₂ Ｏ₃ 純度が９８％以上で粒径が０．０００５〜０．０
２ｍｍのアルミナ微粉末０．５〜１５重量％と、残部が
Ａｌ₂Ｏ₃ 純度が９４％以上で粒径が０．２〜１０ｍｍ
のアルミナとからなることを特徴とする誘導炉用ラミン
グ材。