JPH11323424A

JPH11323424A - 転炉内張り耐火物のスラグコーティング用スラグ成分調整剤及びその製造方法並びにそれによる転炉内張り耐火物の保護方法

Info

Publication number: JPH11323424A
Application number: JP14208098A
Authority: JP
Inventors: Yoshitoshi Saito; 吉俊齋藤
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1998-05-11
Filing date: 1998-05-11
Publication date: 1999-11-26

Abstract

(57)【要約】【課題】溶融スラグ中への溶解速度に優れた転炉内張
り耐火物のスラグコーティング用スラグ成分調整剤で転
炉内張り耐火物を保護する。【解決手段】ＣａＯ原料として生石灰、石灰石、軽焼
ドロマイト、生ドロマイト等、ＭｇＯ原料としてマグネ
サイト、軽焼ドロマイト、生ドロマイト等、Ｆｅ₂Ｏ₃
原料として鉄鉱石、ミルスケール等を混合し、９００〜
１４００℃の温度域で加熱焼成して、カルシウムフェラ
イト、ＣａＯ及びＭｇＯの粉粒体を含む転炉内張り耐火
物のスラグコーティング用スラグ成分調整剤を製造す
る。カルシウムフェライトは１０〜５０質量％、ＣａＯ
は３０〜６０質量％、ＭｇＯは２０〜４０質量％とし、
粉粒体の粒度は５〜７０ｍｍとする。この調整剤を、転
炉内溶融スラグ中のＭｇＯ濃度が飽和溶解度を越えて最
大１０質量％過剰になる量だけ、吹錬前又は吹錬開始後
５分までに添加して転炉内張り耐火物を保護する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、転炉内張り耐火物
のスラグコーティング用スラグ成分調整剤及びその製造
方法並びにそれによる転炉内張り耐火物の保護方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、鉄鋼精錬ではスラグの塩基度
（ＣａＯ／ＳｉＯ₂）を高くすると脱Ｐ反応が促進され
るため、炉体の長寿命化のために、転炉の内張りにはＭ
ｇＯを主体とした塩基性耐火物を使用している。現在、
転炉の耐火物にはマグネシア・カーボンレンガなどのマ
グネシア系の耐火物が使用されている。しかし、炉体耐
火物と炉内の溶融スラグの流動によるカーボンの脱炭、
それに伴うマグネシア粒の脱落とスラグ中への溶解の進
行により、結果的に内張り耐火物の溶損が著しく進行す
るため、耐火物コストが無視できない問題となってい
る。

【０００３】従来、スラグによって転炉内張り耐火物の
寿命延長をはかる方法として、吹錬中にＣａＯ、ＭｇＯ
原料を投入して、スラグ中のＣａＯ、ＭｇＯ濃度を高め
て、内張り耐火物からのマグネシアの溶解を抑制する方
法が提案されている。スラグの塩基度調整には、通常、
ＣａＯを主成分とする生石灰、石灰石を主体とする副原
料を使用して塩基度を３．０以上とした高塩基度領域を
確保して精錬を行っている。さらに、ＭｇＯを含有する
生ドロマイトや軽焼ドロマイトを使用して、精錬中のス
ラグにＭｇＯを含有させてマグネシア系耐火物の溶損を
防止することが提案されている。特開平２−９７６１２
号公報には、転炉で予備処理溶銑を吹錬する場合にあっ
て、出鋼後、精錬スラグを排滓せず全量を炉内に残し、
次回吹錬のＰ濃度に応じた量のＭｇＯ分を生ドロマイト
及び／若しくは軽焼ドロマイトとして炉内に装入して、
内張り耐火物へのスラグコーティングを行う方法につい
て開示されている。また、スラグコーティングを実施す
る場合に使用するＭｇＯ原料についての検討例として、
特開平９−２０９１６号公報には、溶融スラグ中にマグ
ネシア原料としてマグネシア・カーボンレンガ屑、軽焼
ドロマイト、マグネシアクリンカーを添加し、マグネシ
ア原料の種類・性状と耐火物の溶損速度の関係が示され
ている。その中に、転炉内溶融スラグ中のマグネシア含
有量が飽和溶解度を越え、最大１０重量％間で過剰にな
るように、吹錬前又は吹錬開始後５分以内に添加するマ
グネシア原料のうち、１０重量％以上をマグネシアクリ
ンカーを用いて添加することにより、耐火物の溶損速度
を著しく減少させる精錬方法が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術において
は、確かに転炉内張り耐火物の保護が可能になる。とこ
ろが、新たに次のような問題点が判明した。

【０００５】第１に、ＣａＯ原料として最も良く使用さ
れる生石灰は、溶融温度が非常に高い上に熱分解等がな
いためにスラグ中への溶解が遅く、滓化速度の点から見
ると非常に不利である。特に吹錬初期には、Ｓｉの酸化
が優先的に進行し、実質的なスラグ塩基度は低い状態に
ある。そのために、マグネシア系の内張り耐火物の溶損
が容易に進行する。

【０００６】第２に、ＭｇＯ原料として軽焼ドロマイト
やマグネシア・カーボンレンガ屑などをスラグ中に添加
した場合に、スラグ中への初期の溶解の進行が停滞する
ことがある。その結果、早期にスラグ中のＭｇＯ濃度を
適正とするため内張り耐火物のマグネシアのスラグ中へ
の溶解が進行するという問題点があった。

【０００７】スラグコーティングによる転炉内張り耐火
物の保護を行う際、吹錬中に添加するＣａＯは十分に速
い速度で溶解して、スラグを高塩基度に保ち、また、Ｍ
ｇＯ原料のスラグ中への溶解速度は内張り耐火物中のＭ
ｇＯのスラグ中への溶解速度に対して、十分に速い速度
で溶解する必要がある。高塩基度かつ適正なスラグ中Ｍ
ｇＯ濃度が早期に達成される必要がある。

【０００８】そこで、本発明では、上記従来技術の問題
点を解決し、融点が低くスラグ中への溶解速度が速い転
炉内張り耐火物のスラグコーティング用スラグ成分調整
剤及びその製造方法並びにそれによる転炉内張り耐火物
の保護方法を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は以下の（１）〜
（６）の通りである。

【００１０】（１）カルシウムフェライト、ＣａＯ及
びＭｇＯの粉粒体を含み、残部が不可避的不純物からな
ることを特徴とする、転炉内張り耐火物のスラグコーテ
ィング用スラグ成分調整剤。

【００１１】（２）前記カルシウムフェライトが１０
〜５０質量％、前記ＣａＯが３０〜６０質量％、前記Ｍ
ｇＯが２０〜４０質量％であることを特徴とする、前記
（１）の転炉内張り耐火物のスラグコーティング用スラ
グ成分調整剤。

【００１２】（３）前記粉粒体の粒度が５〜７０ｍｍ
であることを特徴とする、前記（１）又は（２）の転炉
内張り耐火物のスラグコーティング用スラグ成分調整
剤。

【００１３】（４）ＣａＯ、ＭｇＯ及びＦｅ₂Ｏ₃を
混合し反応させて前記転炉内張り耐火物のスラグコーテ
ィング用スラグ成分調整剤を製造するのにあたって、Ｃ
ａＯ原料として生石灰、石灰石、軽焼ドロマイト、生ド
ロマイト、又はそれらの水和物を用い、ＭｇＯ原料とし
てマグネサイト、軽焼ドロマイト、生ドロマイト、又は
それらの水和物を用い、Ｆｅ₂Ｏ₃原料として鉄鉱石、
ミルスケール、又はそれらの水和物を用い、９００〜１
４００℃の温度域で加熱焼成することを特徴とする前記
（１）〜（３）のいずれかの転炉内張り耐火物のスラグ
コーティング用スラグ成分調整剤の製造方法。

【００１４】（５）前記（１）〜（３）のいずれかの
転炉内張り耐火物のスラグコーティング用スラグ成分調
整剤を、転炉内の溶融スラグ中のＭｇＯ濃度が飽和溶解
度を越えて最大１０質量％まで過剰になる量だけ添加す
ることを特徴とする、転炉内張り耐火物の保護方法。

【００１５】（６）吹錬前又は吹錬開始後５分まで
に、前記（１）〜（３）のいずれかの転炉内張り耐火物
のスラグコーティング用スラグ成分調整剤を添加するこ
とを特徴とする、転炉内張り耐火物の保護方法。

【００１６】

【発明の実施の形態】マグネシア系耐火物がライニング
された１８０ｔ上底吹き転炉における精錬におけるＣａ
Ｏ、ＭｇＯ原料の種類がスラグの成分や塩基度などに及
ぼす影響を調査した。ＣａＯ原料として生石灰と本発明
のスラグ成分調整剤を、ＭｇＯ原料として本発明のスラ
グ成分調整剤を吹錬直後に添加した。本発明のスラグ成
分調整剤は、１１００℃で加熱焼成して得られた、カル
シウムフェライトが２０質量％、ＣａＯが５０質量％、
ＭｇＯが３０質量％で、５〜７０ｍｍに整粒した粉粒体
とした。ＣａＯ原料として生石灰のみを使用し、ＭｇＯ
原料として軽焼ドロマイト及びマグネシアカーボンレン
ガ屑を添加した従来の例と比較した。その結果、従来よ
りも、スラグ塩基度を適正値に達するまでの時間を５０
％程度短縮することができ、また、スラグ中へのマグネ
シア溶解速度を２倍程度高め、早期にマグネシア飽和又
は過飽和とすることができた。

【００１７】まず、本発明の数値限定の理由について説
明する。

【００１８】カルシウムフェライトは１０〜５０質量
％、ＣａＯは３０〜６０質量％、ＭｇＯは２０〜４０質
量％の範囲とする。カルシウムフェライトを２０〜４０
質量％、ＣａＯを４０〜５０質量％、ＭｇＯを２０〜３
０質量％とすることが好ましい。

【００１９】カルシウムフェライトが５０質量％を越え
て多すぎると、スラグ中のＦｅＯ濃度が高くなり、スラ
グの泡立ちが著しくなりスロッピングが発生し安全面か
らも問題がある。また、スラグ中のＦｅＯ濃度が高くな
ると、カーボンを含有する内張り耐火物の酸化損耗につ
ながる。１０％未満と少なすぎる場合には、ＣａＯとＭ
ｇＯの量に比べてカルシウムフェライトの量が相対的に
低すぎ、十分な造滓性を発揮することができない。好ま
しくは、カルシウムフェライトを２０〜４０％の範囲と
する。４０％を越えると、投入初期のスラグ中ＦｅＯ濃
度が高くなり、投入初期にスロッピングが生じる可能性
がある。２０％未満にすると、スラグの塩基度を適正値
にするまでに時間を要する可能性がある。

【００２０】ＣａＯは、６０％を越えると、スラグ中に
未滓化のＣａＯ量を増加させることになり、３０％未満
とすると、低塩基性スラグとなり、マグネシア系の内張
り耐火物の化学的反応の促進や転炉で十分な脱Ｐを行う
には、さらに生石灰などのＣａＯ原料を多量に投入する
必要性が生じる。好ましくはＣａＯを４０〜５０％の範
囲とする。５０％を越えても、脱Ｐ能及び内張り耐火物
の保護効果は向上せず、コスト面で不利である。４０％
未満にすると、適正な塩基度を達成するまでに時間を要
する可能性がある。

【００２１】ＭｇＯは、４０％を越えると、溶融スラグ
中に未溶解のマグネシア分が増加し、スラグの流動性の
低下、脱Ｐ能の低下及びスロッピングなど操業上のトラ
ブルが発生する。２０％未満では、溶融スラグ中のマグ
ネシア濃度が飽和溶解度以下となり、転炉内張り耐火物
の溶損の防止に十分な効果が得られない。ＭｇＯを２０
〜３０％の範囲で含有するのがよい。３０％を越えて
も、転炉内張り耐火物を保護する効果は変わらず、コス
ト面で不利である。２０％未満にすると、投入初期に、
スラグ中ＭｇＯ濃度は飽和にならず、内張り耐火物の溶
出が生じる可能性がある。

【００２２】不可避的不純物については、特に限定する
理由はないが、スラグのコーティング性を均一に保つう
えから少ない方が好ましく、５％未満が望ましい。

【００２３】上記スラグ成分調製材の粒度については、
５〜７０ｍｍの範囲とする。７０ｍｍを越えると、反応
面積が小さくなるため反応性が低下し、造滓性が低下す
る。５ｍｍ未満の場合、吹錬中に吹き上げられ、投入し
たスラグ成分調整剤の多くが飛散し、所定のスラグ成分
に調整することが困難となる。好ましくは、１０〜３０
ｍｍの範囲とする。３０ｍｍを越えると、スラグへの反
応性が不均一となり、一定の滓化性が失われる可能性が
あり、１０ｍｍ未満とすると、吹錬中の飛散が生じやす
くなり、所定のスラグ成分に調整することが困難にな
る。粉粒体状で単に混合し焼成したものであっても、微
粒子状で混合し焼成してペレット状にしたものであって
も良い。

【００２４】上記成分及び粒度からなる転炉内張り耐火
物のスラグコーティング用スラグ成分調整剤を製造する
には、ＣａＯ、ＭｇＯ及びＦｅ₂Ｏ₃原料を混合し、加
熱して反応させる。

【００２５】ＣａＯ原料としては、生石灰、石灰石、軽
焼ドロマイト、生ドロマイト、又はそれらの水和物が挙
げられる。ＭｇＯ原料としては、マグネサイト、軽焼ド
ロマイト、生ドロマイト、又はそれらの水和物を挙げる
ことができる。また、生ドロマイトや軽焼ドロマイト
は、ＣａＯとＭｇＯを含有するため、本発明のスラグ成
分調整剤の製造には好適である。Ｆｅ₂Ｏ₃原料として
は、鉄鉱石の他、ミルスケールがコストが安い点から適
している。

【００２６】反応温度は、９００〜１４００℃とする。
９００℃未満では、カルシウムフェライトの生成反応が
十分に進行せず、Ｆｅ₂Ｏ₃が残留する可能性がある。
また、１４００℃を越えると生成したカルシウムフェラ
イトが一部溶融するか、又は、（Ｍｇ．Ｆｅ）Ｏを生成
し、カルシウムフェライトを生成しない可能性がある。
好ましくは、１１００〜１２００℃の範囲とする。１２
００℃を越えると、生成するＣａＯが硬焼石灰となり反
応性が悪く、滓化性が低下する。１１００℃未満とする
と、焼成度の均一性が悪く、カルシウムフェライトの結
晶度の均一性が悪くなり、前記スラグ成分調整剤の滓化
の一定性が得られなくなる。

【００２７】本発明の転炉内張り耐火物のスラグコーテ
ィング用スラグ成分調整剤は、転炉内の溶融スラグ中の
マグネシア濃度（質量％）が、その溶融スラグのマグネ
シア飽和溶解度（質量％）を越えて、最大１０質量％ま
で過剰になる量だけ添加する。溶融スラグ中のマグネシ
ア濃度が飽和溶解度未満では、内張り耐火物の溶損速度
が速くなる。飽和溶解度より１０％を越えると、溶融ス
ラグ中の未溶解のマグネシア分が増加し、スラグの流動
性の低下につながる。飽和溶解度より１０％を越える濃
度としても、内張り耐火物の溶損抑制の効果も向上しな
い。

【００２８】本発明の転炉内張り耐火物のスラグコーテ
ィング用スラグ成分調整剤は、吹錬前又は遅くとも吹錬
開始から５分までに添加する。吹錬開始後５分経過後に
添加した場合、吹錬終了までの溶融スラグの塩基度及び
ＭｇＯが早期に所定の値に達しないために、内張り耐火
物の溶損速度が速くなるためである。

【００２９】

【実施例】以下に、本発明を実施例により説明する。

【００３０】ＣａＯ及びＭｇＯ原料として生ドロマイト
を、Ｆｅ₂Ｏ₃原料としてミルスケールを用いて混合
し、８００〜１５００℃の温度域で加熱焼成した。得ら
れた粉粒体のＸ線回折の結果、表１に示す化合物のピー
クが認められた。表中の○はピークの存在を示し、×は
生成していないことを示す。その結果、９００〜１４０
０℃でカルシウムフェライト、ＣａＯ及びＭｇＯを含む
粉粒体を得た。８００℃焼成試料は、本発明で規定して
いる反応温度の下限を満たしておらず、本発明のスラグ
コーティング用スラグ成分調整剤を得ることができなか
った。１５００℃焼成試料は、本発明で規定した反応温
度の上限を満たしておらず、本発明のスラグコーティン
グ用スラグ成分調整剤を得ることができなかった。

【００３１】

【表１】

【００３２】次に、マグネシア系耐火物がライニングさ
れた１８０ｔ転炉による精錬において、上述の９００〜
１４００℃で得られた本発明のスラグコーティング用ス
ラグ成分調整剤を添加した例と同様の条件における従来
法による比較を行った。装入塩基度は３〜３．５で、こ
のときのスラグにおけるＭｇＯの飽和溶解度は８％であ
る。表２に示すように、成分、焼成温度及び粒度を種々
変化させたスラグコーティング用スラグ成分調整剤を作
製した。得られたスラグ成分調整剤を、スラグ中ＭｇＯ
濃度及び添加時期を変化させて転炉に投入し、ＭｇＯの
溶融スラグ中への溶解速度、塩基度、内張り耐火物の損
耗速度を調査した。それらの結果から、転炉内張り耐火
物の保護効果についての評価を行った。塩基度調整能、
ＭｇＯ濃度コントロール能及び耐火物保護の総合評価の
基準は、Ｎｏ．２２を基準とする。塩基度調整能の評価
基準は、スラグコーティング用スラグ成分調整剤を添加
後に、スラグ塩基度が３．５〜４に達するまでの時間が
Ｎｏ．２２よりも４０％以上短縮した場合を◎、２０％
以上４０％未満短縮した場合を○、２％以上２０％未満
短縮した場合を△、２％未満短縮又は現状よりも短縮で
きなかった場合を×とした。ＭｇＯ濃度コントロール能
の評価基準は、スラグコーティング用スラグ成分調整剤
を添加後に、スラグ中のＭｇＯ濃度が飽和溶解度に達す
るまでの時間が、Ｎｏ．２２よりも３０％短縮した場合
を◎、１０％以上３０％未満短縮した場合を○、１％以
上１０％未満短縮した場合を△、１％未満の短縮又は現
状よりも短縮できなかった場合を×とした。耐火物保護
の総合評価の基準は、Ｎｏ．２２の場合を基準として、
内張り耐火物の平均溶損速度２０％以上低減を◎、５％
以上２０％未満低減を○、Ｎｏ．２２よりも５％未満の
低減を△、Ｎｏ．１８と同等又は現状よりも溶損速度が
高い場合を×とした。

【００３３】

【表２】

【００３４】本発明の請求項１を満たすＮｏ．１〜１６
は、塩基度調整能及びＭｇＯ濃度コントロール能におい
て従来よりも良好な性能を示し、耐火物保護の総合評価
を従来と比較して高めることができた。Ｎｏ．１は、カ
ルシウムフェライトが請求項２記載の成分の規定の上限
を、また、ＣａＯが成分規定の下限を満たしておらず、
成分の規定を全て満たしているＮｏ．２に比べて十分な
効果が得られていない。Ｎｏ．４は、カルシウムフェラ
イトが請求項２記載の成分の規定の下限を、ＣａＯが請
求項２記載の成分の規定の上限を満たしておらず、Ｎ
ｏ．２に比べて転炉内張り耐火物の保護の効果が十分に
得られていない。Ｎｏ．５は、ＭｇＯが請求項２記載の
成分の規定の上限を満たしておらず、Ｎｏ．２に比べて
転炉内張り耐火物の保護の効果が十分に得られていな
い。Ｎｏ．６は、ＣａＯが請求項２記載の成分の規定の
上限を満たしておらず、Ｎｏ．２に比べて転炉内張り耐
火物の保護の効果が十分に得られていない。Ｎｏ．１０
は、粒度が請求項３記載の粒度の下限を満たしておら
ず、Ｎｏ．２に比べて耐火物保護の効果が十分に得られ
ていない。Ｎｏ．１１は、粒度が請求項３記載の上限を
満たしておらず、Ｎｏ．２に比べて耐火物保護の効果が
十分に得られていない。請求項５記載のスラグ中のＭｇ
Ｏ濃度を満たしていないＮｏ．１２及び１４にあって
は、十分な耐火物の保護の効果が得られていない。請求
項６記載の添加時期の条件をはずれた吹錬時間に添加し
たＮｏ．１６は、十分な耐火物の保護の効果が得られて
いない。

【００３５】これに対し、本発明例Ｎｏ．２、３、７〜
９、１３及び１５は、なかでも転炉内張り耐火物の保護
に優れた特性を示している。特に、Ｎｏ．２がＮｏ．３
よりも優れた効果を示すように、カルシウムフェライト
が２０〜４０％、ＣａＯが４０〜５０％、ＭｇＯが２０
〜３０％の範囲にあるほど転炉内張り耐火物の保護効果
が一層向上する。Ｎｏ．２がＮｏ．９よりも優れた効果
を示すように、粒度が１０〜３０ｍｍにあるほど効果が
向上する。また、Ｎｏ．２がＮｏ７及び８よりも優れた
効果を示すように、焼成温度が１１００〜１２００℃の
範囲にあるほど、さらに効果が向上することがわかる。

【００３６】

【発明の効果】本発明のスラグ成分調整剤では、従来の
生石灰や石灰石などのＣａＯ原料と比較して溶融温度が
低いカルシウムフェライトがスラグ中への溶解速度が速
く滓化性が良好であるため、早期にスラグ塩基度を高め
ることができ、マグネシア系耐火物の溶損を保護するこ
とが可能となる。また、生ドロマイトの熱分解から生成
したＭｇＯは脱炭酸塩により反応表面積が大きく、早期
にスラグ中に溶解して、スラグ中のＭｇＯ濃度を高め
る。結果として転炉内張り耐火物の溶損を著しく抑制
し、炉体寿命の大幅延長により、耐火物コストの低減が
可能となる。このように、本発明はスラグの高塩基度化
とスラグ中のマグネシア濃度の適正化によるスラグコー
ティングを同時に可能とする。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】カルシウムフェライト、ＣａＯ及びＭｇ
Ｏの粉粒体を含み、残部が不可避的不純物からなること
を特徴とする、転炉内張り耐火物のスラグコーティング
用スラグ成分調整剤。
【請求項２】前記カルシウムフェライトが１０〜５０
質量％、前記ＣａＯが３０〜６０質量％、前記ＭｇＯが
２０〜４０質量％であることを特徴とする、請求項１に
記載の転炉内張り耐火物のスラグコーティング用スラグ
成分調整剤。
【請求項３】前記粉粒体の粒度が５〜７０ｍｍである
ことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の転炉
内張り耐火物のスラグコーティング用スラグ成分調整
剤。
【請求項４】ＣａＯ、ＭｇＯ及びＦｅ₂Ｏ₃を混合し
反応させて前記転炉内張り耐火物のスラグコーティング
用スラグ成分調整剤を製造するのにあたって、ＣａＯ原
料として生石灰、石灰石、軽焼ドロマイト、生ドロマイ
ト、又はそれらの水和物を用い、ＭｇＯ原料としてマグ
ネサイト、軽焼ドロマイト、生ドロマイト、又はそれら
の水和物を用い、Ｆｅ₂Ｏ₃原料として鉄鉱石、ミルス
ケール、又はそれらの水和物を用い、９００〜１４００
℃の温度域で加熱焼成することを特徴とする請求項１な
いし請求項３のいずれか１項に記載の転炉内張り耐火物
のスラグコーティング用スラグ成分調整剤の製造方法。
【請求項５】請求項１ないし請求項３のいずれか１項
に記載の転炉内張り耐火物のスラグコーティング用スラ
グ成分調整剤を、転炉内の溶融スラグ中のＭｇＯ濃度が
飽和溶解度を越えて最大１０質量％まで過剰になる量だ
け添加することを特徴とする、転炉内張り耐火物の保護
方法。
【請求項６】吹錬前又は吹錬開始後５分までに、請求
項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の転炉内張り
耐火物のスラグコーティング用スラグ成分調整剤を添加
することを特徴とする、転炉内張り耐火物の保護方法。