JPS5837276B2 - 溶融金属樋用耐火材料 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は耐酸化性に富み、かつ高温の溶融スラグに対
する耐食性の良好な溶融金属樋用耐火材別に関するもの
である。

近年、高炉は大型化し、さらに高圧操業へと移行する趣
勢にあるが、これに伴い出銑温度は上昇傾向にあり、出
銑量も著しく増加してきた。

このため出銑樋に使用される樋材は従来よりさらに厳し
い侵食、摩耗、酸化条件にさらされている。

浸食、摩耗条件に対しては、出銑樋材の骨材をシャモッ
ト、合成ムライト、焼結アルミナから電融アルミナへと
高級化すること、および高純度炭化珪素および窒化珪素
等の使用により対処されているのが一般的傾向である。

酸化条件については樋カバーの全面的な採用により、ま
すます厳しくなってきている。

多くの大型高炉では非出銑時においても大樋中に溶銑お
よびスラグを貯溜する貯銑式大樋となっているため、大
樋側壁上部は樋カバーおよび貯銑滓により非出銑時にお
いてもかなり高温にさらされ酸化が進行する条件となっ
ている。

大樋材としては、電融アルミナ、炭化珪素、窒化珪素、
カーボン、ピッチ、粘土等を水または糖蜜、またはりグ
ニンスルフオン酸塩等で混練したいわゆる、クレイボン
ド樋材が通常使用されている。

このクレイボンド樋材は粘土のガラス化する温度が比較
的高いため、カーボンの酸化が激しい１０００℃付近で
は、酸化防止効果は弱く、大樋側壁上部は貯銑時にこの
温度にさらされるため、樋材中のカーボンおよび炭化珪
素が酸化損耗し、スラグに対する耐食性が低下し、出銑
時には樋側壁上部が大きく損傷されていた。

この発明は、かかる樋材の酸化は、Ｓｉ−Ｐ−０系ガラ
スを樋材中に形或させることによって、有効に防止でき
るとともに、良好な熱間強度を維持できるという知見に
基づいて完或したものである。

そして、このＳｉＰＯ系ガラスは、耐熱性金属酸化物を
主体とし、これに、炭化珪素、窒化珪素、窒化珪素鉄、
炭素、ピッチの少くとも一種と、作業性を付与するため
に粘土を含有した樋材においては、正リン酸若しくはリ
ン酸塩とＳｉを特定量併用することによって、得られる
ものである。

リン酸およびリン酸塩は高温では分解して酸素を放出す
るため、樋材中のカーボンの酸化をまねき、組織が劣化
し、強度低下をきたすため、樋材のバインダーとしては
一般的には使用されていない。

しかし非常に酸化し易いアルミニウム、シリコン等を併
用すると、リン酸およびリン酸塩からの分解酸素は１５
５０℃以下では一酸化炭素より安定な酸化物である酸化
アルミニウムおよび酸化珪素を生或するべく、アルミニ
ウムおよびシリコンと選択的に反応し樋材中のカーボン
を酸化する恐れがない。

アルミニウムの場合、高耐火性の第三リン酸アルミニウ
ムを生或するので酸化防止効果は期待できないが、シリ
コンの場合、比較的低温領域から、Ｓｉ−Ｐ−０ 系
の高粘性ガラスの生或が始まり、樋材中に共存するカー
ボン粒、炭化珪素粒、窒化珪素粒および窒化珪素鉄をコ
ーティングし酸化を防止する。

リン酸およびリン酸塩としては、正リン酸、第１リン酸
アルミニウムおよび第１リン酸アルミニウム誘導体が良
く、リン酸ソーダ、リン酸カリ等のアルカリ金属リン酸
塩、リン酸カルシウム、リン酸マグネシウム等のアルカ
リ土類金属リン酸塩は、それぞれシリコンと反応し、低
融点化合物を生威し、表１の比較例２に示した様に熱間
強度が低下するので好ましくない。

第１図に示した様に、 シリコン３重量部使用時におけるリン酸およびリン酸ア
ルミニウムの添加量は、Ｐ２０５として１重量部から４
重量部がよい。

１重量部から２５重量部までは見掛気孔率が低く、熱間
強度も高いが４重量部以上では見掛気孔率が高くなり、
酸化減量が増し、熱間強度も低下が始まる。

第２図に示した様に、 正リン酸および第１リン酸アルミニウムをＰ２０５とし
て２５重量部使用時においては金属シリコンは１〜４重
量部が良い。

シリコン１重量部から３重量部までは添加量に比例して
高粘性ガラスの生或量が増すため、熱間強度が増し、酸
化重量減少率は低下するが、耐食性とくにスラグ侵漬試
験におけるスラグー鉄界面の耐食性は、２重量部以上で
低下が始まり４重量部以上では大巾に低下する。

シリコンおよびＰ２０５源としての正リン酸および第１
リン酸アルミニウムの使用量は互いに密接な関係がある
が、ＳｉＰ−Ｏ系ガラス生成による効果はＰ２０，とし
て０．５重量部から４重量部、シリコンとして１〜４重
量部使用することによって生じてくる。

樋材を構成する原刺としては電融アルミナ、焼結アルミ
ナ、合成ムライト、シャモット、炭化珪素、窒化珪素、
カーボンであり、これに作業性と可塑性を付与するため
に粘土を２〜１０重量多を添加することが必須であるが
、本発明のＳｉ−Ｐ−０系ガラスによる酸化防止処理は
、被酸化性原料であるカーボン、ピッチ、炭化珪素、窒
化珪素および窒化珪素鉄のうち一種以上の原料を含む樋
材であれば、骨材は電融アルミナ、焼結アルミナ、合成
ムライト、シャモット、炭化珪素、窒化珪素、窒化珪素
鉄および炭素のいずれであっても有効である。

また塩基性酸化物であるマグネシア、スピネルＭｇＯ−
Ａｔ２０３ も骨材として使用可能である。

以下本願の実施例を示す。

この実施例は下記第１表に示す様な配合割合の耐火材別
について行なった。

なお比較の為に同じく第１表に示す様な耐火材別につい
ての諸特性を使用したシリコンは純度９８饅の金属シリ
コンである。

上記第１表に示した様に実施例１，３，４はクレイボン
ド樋材の比較例１に比べ、酸化減量が少く、酸化抵抗性
に秀れている。

また、第１リン酸アルミニウム溶液のみ使用した比較例
３に比べ、還元焼成後の気孔率が低く、曲げ強さも大で
ある。

この実施例１を実際の高炉大樋で使用したところ比較例
１の材料では問題になっていた樋側壁上部の酸化による
損傷が非常に少くなり、無補修通銑量が３万トン代から
４万トン代へ約１万トン増加した。

又実施例２について検討してみると、実施例１では第１
，リン酸アルミニウム溶液の粘性が高いため、施工性に
若干問題があるが、実施例２では比較的低粘度の正リン
酸を使用し、スタンプ施工性を改良した。

実際の高炉における使用実績は実施例１とほぼ同等であ
った。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図はそれぞれシリコンを３重量部含有し他
は第１表中の実施例１で示すが如き配合割合の内、電融
アルミナ７〜１朋を除いたｌ ｍｍ以下のマトリックス
部についてのＰ２０５量の変化に伴う見掛気孔率、酸化
重量減少率及び熱間曲げ強さの変化を示すグラフ、第４
図〜第６図はそれぞれＰ２０５を２．５重量部含有し他
は第１表中の実施例１で示すが如き配合割合の内、電融
アルミナ７〜ｌ ｍｍを除いた１間以下のマ｝ ＩＪツ
クス部についてのシリコン量の変化に伴う熱間曲げ強さ
、酸化重量減少率及びスラグ浸漬減少率の変化を示すグ
ラフ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 耐熱性金属酸化物を主体とし、炭化珪素、窒化珪素
   、窒化珪素鉄、炭素、ピッチの少なくとも一種と粘土と
   を含有した骨材１００重量部に対し、金属シリコン１〜
   ４重量部及び正リン酸若しくは第一リン酸アルミニウム
   をＰ２０５量で０．５〜４重量部を含有することを特徴
   とした溶融金属樋用耐火材訓。