JPS5932423B2 - スピネル系耐火物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアルミン酸マグネシウムスピネル（ＭｇＯ・Ａ
１□０３）を主成分とする取鍋用耐火物に関するもので
あり、不定形耐火物あるいは不焼成レンガとして使用さ
れるものである。

近時、製鋼工程の合理化が進むにつれて取鍋は大型化し
、連続鋳造、脱ガス鋳造法等の新しい方法の進展に伴っ
て、高温出鋼およびその高温鋼の取鍋内滞留時間の延長
などによって、耐火物の受ける条件はますます苛酷にな
ってきている。

その結果、取鍋内張耐火物の損耗速度は大きくなり、損
耗パターンは不均衡さを増し、取鍋内張材の耐用回数は
従来に比べて著しく低下しており、優れた内張材の開発
が望まれている。

一般に、取鍋用耐火物が具備すべき条件としては、 （１）急熱急冷に対する熱的スポーリングに強いこと （２）スラグ中のＣａＯ、ＦｅＯ，ＭｎＯなどによって
侵食されないこと （３）溶鋼の熱や激突によって溶融あるいは摩耗しない
こと （４）稼動中に地金やスラグが表面に付着しないこと （５）耐火物組織中にスラグが浸透することにより変質
層が剥落する構造的スポーリングが起らないこと などである。

従来から使用されている高ケイ酸質取鍋レンガは、熱的
スポーリングや地金付着に対しては良好な性状を呈する
が、塩基性スラグによる侵食が太きいため十分な耐用性
を得ることができない。

また、この塩基性スラグに対する耐侵食性を改良するた
めに、炭化ケイ素材料あるいはジルコン質材料の単味ま
たはこれらを高ケイ酸質材料に添加したようなレンガが
一部使用されているが、いずれも満足できるような耐用
は得られていない。

一方において、ＣａＯ，ＦｅＯ，ＭｎＯなどの成分を含
む塩基性スラグに対しては、ドロマイト、マグネシアな
どの塩基性材料が優れていることは従来から知られてい
るが、このような材料を取鍋に使用した場合は熱的スポ
ーリングあるいは構造的スポーリングによって剥落した
り、スラグや地金がレンガ表面に付着するためこれをバ
ーナーで焼き切るなどの困難な作業を必要とし、塩基性
材料を主体とする耐火物では十分な効果をあげることが
できないのが現状である。

そこで、上記取鍋用耐火物に要求される諸性質を満足す
る新たな耐火材について検討した結果、アルミン酸マグ
ネシウムスピネルが優れていることを見出し、さらにそ
のＭｇＯとＡｌ２Ｏ３の比率ならびにこれに加えるべき
第３成分の選択およびそれらの配合比について種々実験
を行ない、取鍋用に適したスピネル系耐火物を完成した
。

スピネル系耐火物を転炉、平炉などの製鋼用窯炉の内張
り耐火物にすることは既に提案されているが、これまで
スピネルの単独使用であって、これの耐食性改良にまで
は至っていない。

また、マグネシアクリンカ−の耐食性改良のための第３
成分として黒鉛や炭化ケイ素の添加が試みられているが
、この場合はせいぜい１６００℃までの使用条件であっ
て、これ以上の高温になると、マグネシアとカーボンの
反応によりＭｇＯ成分やＣ成分が脱離してＭｇとＣＯと
なって組織劣化を起すので、本発明の対象とする苛酷な
条件での取鍋用耐火物としては逆に耐用に劣ることが知
られていた。

また、ＭｇＯとＳｉＣとは直接の反応はないが、ＳｉＣ
が酸化されてＳｉＯ２になると、これとＭｇＯとの反応
によりフォルステライト（２ＭｇＯ−８ｉ ０２ ）が
生成し、耐火物の残存膨張が大きく、また高温ではブロ
ーチング現象を起すなど、高温域での欠陥が指摘されて
いたのである。

本発明は以上のような点を克服して特定のスピネルに黒
鉛あるいは黒鉛と炭化ケイ素の添加を試み、ここに苛酷
化した使用条件に耐える取鍋用耐火物とすることができ
たのである。

本発明の要旨は耐火物の成分組織が、ＭｇＯ：Ａｌ２Ｏ
３の配合比がモル比で６＝４〜２：８であるアルミン酸
マグネシウムスピネル（ＭｇＯ・Ａｌ２０３）からなる
耐火材料か、あるいはこの耐火材料を主材とし、これに
マグネシアクリンカ−またはドロマイトクリンカ−を添
加した混合物に対し、さらに黒鉛あるいは黒鉛と炭化ケ
イ素との混合物を全骨材の１〜２０重量％含有するもの
であり、物性的には耐食性、地金やスラグの付着性が改
良された新規なスピネル系取鍋用耐火物を提供すること
にある。

主骨材となるアルミン酸マグネシウムスピネル耐火材料
はＭｇＯ源としてＭｇ０９０％以上のペリクレース結晶
を含むものを用い、Ａｌ２Ｏ３源としては精製されたア
ルミナあるいはボーキサイトを使用し、これらを微粉で
混合成形し高温焼成してクリンカーとした後適正粒度に
粉砕したものが好ましい。

この際、ＭｇＯとＡＩ。０３の配合比をモル比で６＝４
〜２：８に限定しているのは、ＭｇＯ・Ａ１□０３スピ
ネルの状態図で明らかなように、その成分比はモル比で
１＝１のスピネルであるが、高温ではＭｇＯ側に僅かな
広がりとＡｌ２Ｏ３側にかなり大きな広がりがあり、こ
うした成分的床がりは過剰のＭｇ＋ ＋やＡ １＋＋＋
が１：ｌスピネルの格子に固溶していることから、この
ような状態である成分範囲内であればよく、この広がり
の範囲、すなわちＭｇＯ側に６０％１．Ａｌ２Ｏ３側に
８０％あることに起因している。

したがって、この範囲外になると耐スラグ性、耐スポー
リング性に乏しくなる０ また、市販のアルミン酸マグネシウムスピネルも上記組
成比であれば同様に使用できる。

このようなアルミン酸マグネシウムスピネルを主骨材と
して用いるが、その一部をマグネシアクリンカ−または
ドロマイトクリンカ−のいずれか一方または両者の混合
物で置換した混合物としても、スピネルの性能が十分維
持できる。

マグネシアクリンカ−は海水マグネシアクリンカ−１電
融マグネシアクリンカ−１鉄ボンドマグネシア等であり
、ドロマイトクリンカ−は合成ドロマイトクリンカ−１
半安定化ドロマイトクリンカ−等であり、これらを全骨
材の３０重量％程度までで添加するとよい。

しかしながら、マグネシアクリンカ−等の添加量は多く
ともスピネルと１：１重量比までにとどめるべきである
。

本発明の第２の要件は、上記アルミン酸マグネシウムス
ピネル単独またはこれを主体とする骨材に対し、さらに
炭化ケイ素もしくは黒鉛の１種以上を全骨材の１〜２０
重量％の範囲内で添加することであり、これらの添加に
よりスピネル系取鍋用耐火物の性能が一段と向上する。

黒鉛はスラグの侵入を防止するために構造的スポーリン
グが起りにくくする。

また黒鉛は地金やスラグに対して濡れにくいので、これ
らの付着を防止すると共に付着物は容易に剥離する。

黒鉛の添加量も炭化ケイ素とほぼ同様で１〜２０重量％
であり、２０％以上になると酸化による耐食性低下をも
たらす。

炭化ケイ素は耐スポーリング性を改良し、同時に付着ス
ラグの耐火度を低下させるので、スラグが溶鋼の温度で
も軟化溶流し、耐火物表面への地金やスラグの付着を妨
げる。

炭化ケイ素の雄刃１量を黒鉛との併用で１〜２０重量％
に限定したのは、１％以下ではこのような効果が発現せ
ず、また２０％以上では酸化による物性劣化が起り、耐
食性を阻害するためである。

本発明のアルミン酸マグネシウムスピネルは化学的に安
定した性質を有し、高温下では中性に近く、塩基性スラ
グ中に存在するＣａＯにも安定しており、またＳ ｉ０
２とも簡単に反応しないため耐スラグ性に富んだもので
ある。

さらに、黒鉛あるいは黒鉛と炭化ケイ素との併用性能が
付加され、場合によってはマグネシアクリンカ−、ドロ
マイトクリンカ−の塩基性スラグに対する耐食性を利用
した配合物とすることにより、特に取鍋用耐火物として
バランスのとれたものとなり、以下に述べる実施例のス
ラグ試験結果からも、耐用回数の向上が期待できる。

実施例 使用した原料の化学組成を表１に、これら原料の配合割
合、物性値、スラグ試験結果を表２に示す。

実施例、比較例共に原料配合割合の如く混合し、結合材
を加えてウェットパン混練機で混練した。

混練して得た坏土をフリクションプレスで圧縮成形し、
１５０°Ｃ１４８時間乾燥して不焼成レンガを得た。

スラグ試験条件 試験温度 １７００°Ｃ 試料の回転数 ５ｒｐＩＩｌ ス ラ グ 転炉スラグ：金属鉄−１：１試験時間
４時間 スラグ試験結果は、１７００℃の高温下のものであるが
、このような高温においては、比較例１のマグネシアク
リンカ−と黒鉛の系や比較例２のスピネル単独の系に比
べて本実施例がスラグ侵入深さにおいてすべて良好であ
り、かつ亀裂の発生もなく、従来品に比べて耐食性が著
しく改善されていることを示した。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ＭｇＯ：Ａｌ２Ｏ３の配合比がモル比で６：４〜２
   ：８であるアルミン酸マグネシウムスピネル（ＭｇＯ・
   Ａｌ２０３）からなる耐火材料、あるいはこの耐火材料
   とマグネシアクリンカ−又はドロマイトクリンカ−との
   混合物からなる耐火材料に対し、黒鉛あるいは黒鉛と炭
   化ケイ素との混合物を１〜２０重量％添加してなるスピ
   ネル系取鍋用耐火物。