JPS6024072B2

JPS6024072B2 - 高炉樋材

Info

Publication number: JPS6024072B2
Application number: JP56037481A
Authority: JP
Inventors: 福司田島; 隆志炭竃; 栄一寄田
Original assignee: Shinagawa Shiro Renga KK; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: Shinagawa Shiro Renga KK; JFE Engineering Corp
Priority date: 1981-03-16
Filing date: 1981-03-16
Publication date: 1985-06-11
Also published as: JPS57156379A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、耐火性骨材と炭化珪素を主原料とする高炉
用出銑樋材に関するもので、樋施工体の加熱昇温時にお
ける樋材の爆裂的スポーリングを防止すると共に、品質
面において気孔率、加熱后強度および熱間強度を大中に
向上させ出鉄樋の耐用命数の延長を図ることを目的とす
る。

出鉄樋材は、高炉から出銑された溶銃が取鍋または濃銑
車へ注入されるまでの樋に使用されるものであるが、高
炉の大型化、操業条件の過酷化に伴い、高い出銑温度、
出銑速度、溶銑やスラグの混合出銑など極めて厳しい損
傷条件となり、その施工方法とともに材質面において品
質の向上が求められている。

材に使用される耐火材のうちいわゆるキヤスタブル不定
形耐火物は、６〜１５％の水量を含む不定形耐火材と、
出銑樋内に設置した型枠内に流し込みあるいはこて塗り
、ガン吹付け等によって一体的ラィニングとして構築し
、硬化后に脱枠し、次いで加熱昇塩し通銑または通淫し
て使用を開始するものである。

この樋用キャスタブル耐火物は、従来高アルミナ質原料
および炭化珪素（ＳＩＣ）を主原料とし、これに耐火粘
土、小量のアルミナセメントと徴量の金属アルミニウム
およびピッチを混合し、水を添加して梶練したものが多
く使用されている。

ピッチを配合するのはカーボン源の供給によって溶銑等
の浸透阻止を図ることが主目的であるが、出銑樋施工体
は前述したように通銑前に加熱昇温されるので樋材（不
定形耐火物）の内面の温度は８００〜１０００ｑｏに達
する。この際、樋材の混練時に使用された混合水の蒸発
、特に樋材中に含有しているピッチの揮発分が揮散脱出
する過程でいましば爆裂的スポーリングを引き起す。さ
らに高温の銃、樺による加熱酸化作用のためピッチ中の
残留カーボンがガス体酸化物となり脱出焼失する。その
結果カーボン源が低下するのみならず題材の組織の気孔
率は増加し、結合強度が低下して組織が腕化するために
、溶銑淫が浸透し易くなる結果浸食が増大する欠点があ
る。またピッチを混合すると緑練時に空気中の水分を吸
収するので水分の合量が増加し上記の欠点をさらに助長
することとなる。また従来の出銑樋材には金属アルミニ
ウムを添加しているものがあるが、これは樋材加熱中に
Ｃａ（ＯＨ）２（消石灰）または水蒸気と反応してＡＩ
（ＯＨ）３を生成する際の発熱反応によって樋材の脱水
を助けると同時に、これがＡＩ２０３に転化するもので
あるが、一方この金属アルミニウムは、溶銑中のカーボ
ン成分および樋村中に配合されている炭化珪素が加熱分
解（ＳＩＣ→Ｓｉ＋Ｃ）して生ずる炭素と反応してＡＩ
４Ｃ３を生成しさらに濠練水からくる水蒸気と反応して
樋材の組織が腕化する欠点がある。

従来樋材の上記のような組織の腕化「侵食の増大は高炉
における樋材施工量の増加となり炉材原単位の上昇原因
となっていた。

この発明は、上記の従来樋材の欠点を解決し耐爆裂性、
耐酸化性、強度および耐蝕性に優れたキャスタブル不定
形耐火物樋材を提供するものである。

その要旨とするところは、耐火性骨村に炭化珪素を配合
した高炉用樋材において、超微粉の炭化珪素５〜１５重
量％と、金属アルミニウム：金属シリコンの組合せ徴粉
を含みかつピッチを含まない高炉機材にある。具体的な
、は、 ■ ピッチを全く含まない。

■ ２呼以下の超微粉の炭化珪素（ＳＩＣ）を配合し、
その配合量は全体の５〜１５％である。

■ 上記の■と共に金属アルミニウム徴粉と金属シリコ
ン徴粉との混合物を配合することにある。

次に本発明特に上記特徴点について詳細に説明する。

炭化珪素は、耐火性と耐スポーリング性が高いので炉村
の熱間における物理的強度を増大させるという性質があ
るため重要な耐火材料として多く使用されており出銑樋
材にも従来配合されているが、多くは１側以下の紬粒お
よび５０凶以下の粗い徴粉として使用されてきた。

本発明は、炭化珪素をさらに効果的に利用するために、
その粒径が２呼以下の超微粉を紬粒とは別に添加する。

これによってピッチの無添加による流動性の減少を補い
、樋材の焼結性の向上による熱間強度の増加が図られ、
またマトリックス組織えのスラグの侵入を阻止して耐食
性が向上する。さらに、重要な点は、その加熱分解則ち
ＳＩＣ→Ｓｉ＋Ｃの反応が超微粉であるために促進され
るので、その結果分解析出するカーボンは樋材のマトリ
ックス組織に分散しスラッグの侵入に対する耐食性を一
層向上させる。

一方で、この分解生成したカーボンは金属アルミニウム
が単独で配合中に存在する場合は、この金属アルミニウ
ム次いで水蒸気と反応して組織腕化の一因となることは
前述した通りであるが、本発明の金属シリコン（Ｓｉ）
の同時添加によって上記の金属アルミニウムとの反応が
抑制され、適量の金属シリコンと反応してＣ＋Ｓｉ＝Ｓ
ＩＣを生成し組織の腕化を防止することができる。超微
粉の炭化珪素を添加することによる今一つの効果は、そ
の加熱分解により生成したＳｉは酸化雰囲気で酸化され
珪酸鉱物（Ｓｉ０２）となるが、さらに高温下において
配合中のアルミナ原料徴粉と反応して高融点のムラィト
（３山２０３０＄ｉ０２）鉱物の生成が促進され樋材の
高温における体積安定化につながる。

以上、超微粉の炭化珪素の添加による品質の改良につい
て述べたが、この添加量は全配合物に対して５．０重量
％以下では樋村の流動性が低下して施工が困難となり、
また樋使用中の損傷剥離が増大する。

また前述の分解カーボンによる耐食性の向上およびムラ
ィト生成による熱間強度の向上が期待できない。一方、
超微粉の炭化珪素の添加量が１５重量％を越すと「長期
間の使用中に酸化による珪酸（Ｓｉ０２）鉱物の生成が
過剰となりトさらに配合したアルミナセメント中のＣａ
○および溶銑スラグ中のＣａ○と反応して低溶融性のＣ
ａ０−ＡＩ２０２−Ｓｉ０２系鉱物が生成するに至り、
溶銑による侵食が生じ易くなる。

また超微粉が多量となると濠練水の必要量も増加し樋材
の収縮が大きくなる。従って超微粉の炭化珪素（ＳＩＣ
）の添加は、全配合物に対して５〜１５重量％の範囲が
望ましい。次に本発明においては金属シリコンの徴粉と
金属アルミニウムの徴粉と、併用添加するものであるが
、これと同時に炭化珪素の超微粉が配合されていること
が重要である。

従来、樋材に金属アルミニウムが単独で添加されていた
ので、前述した様にカーボン次いで水蒸気と結合して耐
火物の組織腕化の一因となっていたが、このような欠点
は金属シリコンを併用することによって、金属アルミニ
ウムの上記の反応は抑制され、Ｓｉ十Ｃ＝ＳＩＣの反応
生成が進んで樋材の組織腕化を防止できることは前述し
た通りであるが、金属アルミニウムは前述したように一
方でその発熱作用によって脱水を助けＡＩ２Ｑに転化す
る利点もあるため、本発明では金属アルミニウム徴粉と
金属シリコン徴粉を同時に添加するものである。

また金属シリコンはＳＩＣの加熱分解で生成する炭素と
反応させるものであるから、ＳＩＣの分解反応を促進さ
せるためにはＳＩＣは２岬以下の超微粉として使用し、
これと組合わせ金属シリコンの徴粉を添加するものであ
る。

次に金属シリコンの添加量は添加の目的が金属アルミニ
ウムと炭素との反応抑制にあるから、金属アルミニウム
の添加量と対応せしめ通常同量とする。

なお金属シリコンの替りに鉄シリコン（フェロシリコン
）を添加しても効果は変らない。次に本発明ではピッチ
を全く配合しないことを特徴とする。これによってピッ
チによる従釆の弊害が除去される結果爆裂を起すことな
く、また脱炭がないことにより組織気孔率の低下は少く
耐餌性および熱間強度が増大した。またピッチの無添加
による流動性の低下、カーボン源の不足は、炭化珪素の
超微粉化によって流動性が増加し、また分解生成する炭
素の増加によって補うことができる。次に本発明の実施
例について説明する。

出銑樋材の耐火性骨材としては、一般に高アルミナ質の
焼結アルミナまたは電融アルミナの粗粒（５〜１側）４
０〜５０％、同細粒（１肋以下）０〜２０％、炭化珪素
の紬粒１０〜３０％（何れも全配合に対する重量％）が
混合使用され、さらに徴粉部分には焼結‘性をよくする
ための焼成アルミナを５〜１０％、擬脇剤としてアルミ
ナセメント２〜４％、可塑性を与えるための耐火粘土３
〜５％、抑制剤または発泡促進剤としてリン酸ナトリウ
ム系粉末を０．２〜０．５％および金属アルミニウム徴
粉を添加するものが多く使用されている。

さらに熱間強度を増すために５叫以下の徴粉の炭化珪素
１０％程度が使用されていた。本発明樋材は、実施例表
１で示す如く粗・紬粒と徴粉配合物の大部分は上記従来
品と相違するものではないが、すでに詳述した如く炭化
珪素は細粒以外に２岬以下の超微粉を配合し、さらに金
属シリコンの徴粉０．５％を添加し、ピッチを全く配合
せず、従来公知のキャスタブル不定形耐火物の製法によ
って製造した。

その結果、実施例１〜４の物性は酸化脱炭がないために
気孔率は従釆品に比べて２〜６％低下し、加熱后圧縮強
さおよび曲げ強さにおいて２０〜４０％強化され、熱間
の強度は約２倍となった。

これを高炉出銑樋に施工使用した結果、ピッチ無添加の
ため６００午０以下では爆裂せず、８００ｏｏでは爆裂
反応時間が従来品に比べて著しく遅い結果を得た。また
樋材の通鉄屯数において従来品の４〜６万屯に比べて本
発明樋材は８〜９万屯の長期間の使用に耐えた。本発明
は以上説明した如く、炭化珪素の超微粉と金属シリコン
の徴粉を配合しピッチを配合しない結果、高炉用樋材の
大中の品質改良、耐用命数の向上を達成したものである
。

表１表１注１見掛気孔率は酸化雰囲気下で各２時間保持后測定。

ただし（）内の数値は還元雰囲気下。２加熱后圧
縮強さは酸化雰囲気下で各２時間保持后測定。

ただし（）内の数値は加熱后曲げ強さ。

３熱間曲げ強さは酸化雰囲気で行った。

４耐爆裂性は１５０×２５×２５柳の樋材試片を温度
１００ｑ０一３時間で脱水脱型し、各温度の雰囲気内に
投入して爆裂性の有無を点検した。

５耐スラグ性は酸化雰囲気下でスラッグメタルで１５
００００−１時間の試験結果。

Claims

【特許請求の範囲】

１耐火性骨材に炭化珪素を配合した高炉用樋材におい
て、超微粉の炭化珪素５〜１５重量％と、金属アルミニ
ウム：金属シリコンの組合せ微粉を含みかつピツチを含
まない高炉樋材。