JPS6035310B2 - magnesia carbon brick - Google Patents

magnesia carbon brick

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JPS6035310B2
JPS6035310B2 JP56067626A JP6762681A JPS6035310B2 JP S6035310 B2 JPS6035310 B2 JP S6035310B2 JP 56067626 A JP56067626 A JP 56067626A JP 6762681 A JP6762681 A JP 6762681A JP S6035310 B2 JPS6035310 B2 JP S6035310B2
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magnesia
carbon
weight
bricks
brick
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JP56067626A
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成雄 吉野
英昭 西尾
昌平 原
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Shinagawa Refractories Co Ltd
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Shinagawa Refractories Co Ltd
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  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はマグネシア・カーボンれんがに関し、特に17
0000以上の条件でマグネシア・カーボンれんがが使
用される場合に生ずるマグネシアの還元揮発による耐用
性の劣化を抑制することを目的としたものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to magnesia carbon bricks, particularly 17
The purpose is to suppress deterioration in durability due to reduction and volatilization of magnesia that occurs when magnesia carbon bricks are used under conditions of 0,000 or more.

マグネシア・カーボンれんがは電気炉、転炉をはじめ取
金馬、特殊製錬炉等の内張として広く使用され、スラグ
が浸透し難く構造的スポーリングを生じないこと、ある
いは熱的スポーリングに優れること等の優れた特性によ
り従来のマグクロれんがやドロマィト系れんがに比して
優れた耐用性が得られている。
Magnesia carbon bricks are widely used as linings for electric furnaces, converters, metallurgical furnaces, special smelting furnaces, etc., and are difficult to penetrate with slag and do not cause structural spalling, or are excellent in thermal spalling. Due to these excellent properties, it has superior durability compared to conventional maguro bricks and dolomite bricks.

ただしその使用条件は主成分であるカーボンの酸化が小
さいという雰囲気に限られることは当然である。このよ
うな条件で使用された場合でもマグネシア・カーボンれ
んがの損傷はカーボンの酸化により律速される。従って
マグネシア・カーボンれんがに関する従来の技術はカー
ボンの酸化を抑制するため例えばれんがを繊密に製造す
るためのバインダーを含めた製造法に関するもの、ある
いは酸化防止材に関するものに殆んと、限定されてきた
。しかし本発明者等は平均約170000以上の出鋼温
度の転炉あるし、は転炉の部位でも実質的に最も温度の
高い湯溜り部分にマグネシア・カーボンれんがを使用し
た際に耐用性が低いことからマグネシァ・カーボンれん
がの損傷原因を詳細に検討しカーボンの酸化原因を調査
した結果、特に約1700り0以上の高温ではマグネシ
アがカーボンを酸化する、すなわちカーボンがマグネシ
アの酸素により酸化されることが大きな原因であると共
にマグネシア・カーボンれんがの繊密化や酸化防止材の
添加は外部からの酸素の侵入によってカーボンが酸化さ
れることに対しては有効であるが、このような反応に対
しては効果がないことも知見した。マグネシアとカーボ
ンが高温で反応することは周知のことで次のような反応
式が考えられている:Mg○十C→Mg+Co このようなマグネシアとカーボンの反応に対して例えば
耐火物技術協会の「耐火物」(32−斑6、1980)
にはマグネシアクンカ−は&03が少ないことが反応し
難く、また、Ca○/Sう02比の低いマグネシアクリ
ンカーは反応が促進されるとしている。
However, it is natural that the conditions for its use are limited to an atmosphere in which the oxidation of carbon, which is the main component, is small. Even when used under such conditions, damage to magnesia-carbon bricks is limited by carbon oxidation. Therefore, conventional technologies related to magnesia carbon bricks are mostly limited to manufacturing methods that include binders to suppress carbon oxidation, such as binders for finely manufacturing bricks, or antioxidant materials. Ta. However, the present inventors have a converter with an average tapping temperature of about 170,000 or higher, and when magnesia carbon bricks are used in the pool part of the converter, which has the highest temperature, the durability is low. Therefore, after examining the cause of damage to magnesia carbon bricks in detail and investigating the cause of carbon oxidation, we found that magnesia oxidizes carbon, especially at high temperatures of about 17,000°C or higher, that is, carbon is oxidized by the oxygen of magnesia. This is a major cause, and making magnesia/carbon bricks more granular and adding antioxidants is effective against oxidation of carbon due to the intrusion of oxygen from the outside, but It was also found that it was ineffective. It is well known that magnesia and carbon react at high temperatures, and the following reaction formula has been considered: Mg○1C→Mg+Co For example, the Refractory Technology Association's " Refractories” (32-Madara 6, 1980)
It is said that magnesia clinker has a small amount of &03, making it difficult to react, and that magnesia clinker having a low Ca◯/S02 ratio promotes the reaction.

しかしこのCa○/Si02比、Mg○含有量について
の範囲は全く説明されておらず且つ最も重要なCa○の
存在形態についての記載はない。.また「耐火物」(2
7一242、1975)に空気中でのマグネシアへの酸
化カルシウムの固溶について少量の酸化カルシウムの添
加はマグネシアの揮発を抑制することが、記載されてい
る。しかしこの場合酸化雰囲気における高純度のMg○
−Ca○系のCa○の間溶とMg○の単純な蒸発現象に
ついてのみの記載であり、還元雰囲気下でのMg0の分
解については全く言及していない。さらにこのような反
応がピッチ合鯵マグネシアードロマィト系耐火物の内部
で生ずることも既に周知のことである。
However, the range of the Ca○/Si02 ratio and Mg○ content is not explained at all, and the most important form of existence of Ca○ is not described. .. Also, “refractories” (2
7-1242, 1975) describes that the addition of a small amount of calcium oxide suppresses the volatilization of magnesia regarding the solid solution of calcium oxide in magnesia in air. However, in this case, high purity Mg○ in an oxidizing atmosphere
It is only a description of the simple evaporation phenomenon of Ca○ interdissolution of -Ca○ system and Mg○, and there is no mention at all of the decomposition of Mg0 in a reducing atmosphere. Furthermore, it is already well known that such a reaction occurs inside pitch-magnesia dolomite-based refractories.

例えばこれらの耐火物は使用時ピッ升こ由来するカーボ
ンがM蚊を還元し環元されたMg蒸気が使用面で再酸化
しMg0の繊密な層を形成する。そしてこの層はスラグ
に対する耐食性に優れているため結果的にれんがの耐用
性を向上せしめるとしてピッチの効果が記載されている
。しかしこの場合はカーボンとして2〜3%であり、し
かもれんがの気孔中に分散しているためカーボンが酸化
してもれんが組織に重大な欠陥を生じないのに対し、マ
グネシア・カーボンれんがは不焼成れんがであり、カー
ボンそのものがれんがの結合組織を構成しているため前
述のようにカーボンの酸化はマグネシア・カーボンれん
が損傷の主原因となる。本発明者らはこのようにマグネ
シア・カーボンれんがの耐用性においてマグネシアとカ
ーボンとの共存安定性および耐スラグ性ならびに耐熱性
がマグネシアクリンカ−の選定に主要であることに着目
し、この観点から種々検討した結果として満足すべきカ
ーボンとの共存性など優れた性質を有するマグネシアク
リンカーとしてCa○またはZr02を含有したマグネ
シアの使用が望ましいことを見し、出し、これを基礎と
して本発明を完成したものである。
For example, when these refractories are used, the carbon derived from the pickle reduces Mg0, and the ring-formed Mg vapor reoxidizes on the surface of use, forming a dense layer of Mg0. Since this layer has excellent corrosion resistance against slag, the effect of pitch is described as improving the durability of bricks as a result. However, in this case, the carbon content is 2 to 3%, and since it is dispersed in the pores of the brick, the carbon does not oxidize and cause serious defects in the brick structure, whereas magnesia carbon bricks are unfired. Since it is a brick, and carbon itself constitutes the connective tissue of the brick, oxidation of carbon is the main cause of damage to magnesia carbon bricks, as mentioned above. The present inventors have focused on the fact that the coexistence stability of magnesia and carbon, slag resistance, and heat resistance are important factors in selecting a magnesia clinker for the durability of magnesia-carbon bricks, and from this point of view, various As a result of investigation, it was found that it is desirable to use magnesia containing Ca○ or ZrO2 as a magnesia clinker having excellent properties such as satisfactory coexistence with carbon, and based on this, the present invention was completed. It is.

その要旨とするところはCa○/Si02比が2〜10
であるCa01.5重量%〜4重量%団総したマグネシ
ァ、または/およびZr02/Si02比が2〜10で
あるZの21.5重量%〜4重量%固溶したたマグネシ
アとカーボンを含有することを特徴とするマグネシア・
カーボンれんがを提供するものである。
The gist is that the Ca○/Si02 ratio is between 2 and 10.
Contains 1.5% to 4% by weight of aggregated magnesia with Ca0, or/and 21.5% to 4% solid solution of Z with a Zr02/Si02 ratio of 2 to 10, and carbon. Magnesia is characterized by
It provides carbon bricks.

まずマグネシアとしてカーボンとの共存安定性など本発
明の目的にあったマグネシアとしてはMg○が93重量
%以上でCa○含有量が2重量%以上、更にCa0はべ
りクレース粒間で珪酸塩を構成したり遊離Ca○状態の
みでカーボンとの共存安定性すなわち還元蒸発抑制効果
は少なく少なくとも1.5重量%以上べリクレースに固
綾しているものが好ましい。
First, magnesia that satisfies the objectives of the present invention, such as coexistence stability with carbon, has Mg○ of 93% by weight or more, Ca○ content of 2% by weight or more, and furthermore, Ca0 constitutes silicate between elliclase grains. The coexistence stability with carbon, that is, the effect of suppressing reduction and evaporation is low only in the free Ca◯ state, and it is preferable that the carbon content is at least 1.5% by weight or more, and that it is hard to form in Veryclase.

またZの2含有の場合もMg0が93重量%以上でZr
02/Si02比が2.0以上、Zの2が少なくとも1
.5重量%べリクレースに固港しているものが好ましい
。ここでマグネシアの組成を上記に制限する理由につい
て説明すると、まずo Mg0が93重量%禾満になる
とマグネシアの特性である耐スラグ性が低下する。
Also, in the case of Z2 content, if Mg0 is 93% by weight or more, Zr
02/Si02 ratio is 2.0 or more, and 2 of Z is at least 1
.. Preferably, it is hardened to 5% by weight Vericlase. Here, the reason why the composition of magnesia is limited to the above range will be explained. First, when o Mg0 reaches 93% by weight, the slag resistance, which is a characteristic of magnesia, decreases.

o Ca○/Si02が2未満になるとべリクレース粒
間に生成する珪酸塩がモンチセラィトやメルウィナイト
等の低融物であり、熱間強度も低く耐スラグ性が劣る。
o When Ca○/Si02 is less than 2, the silicate produced between veryclase grains is a low-melting substance such as monticerite or melwinite, and the hot strength is low and the slag resistance is poor.

また本a0・Si02や3Ca○・Si02に比較して
還元雰囲気における安定性が悪い。Ca○/Si02が
】0を越えると遊離Ca○が一部存在し水和等取扱上困
難な問題が発生するので好ましくない。Zr02はCa
○と同効物であり、Zr02/Si02比についてもC
a○/Si02と同じ制限が適用される。o Ca○ま
たはZr02はMg○への岡溶限界が約4重量%である
が還元蒸発抑制効果は3.5重量%以上では余り差がな
く、従って最も好ましい園溶量は2.0〜3.5重量%
である。
In addition, the stability in a reducing atmosphere is poor compared to this a0.Si02 and 3Ca○.Si02. If Ca◯/Si02 exceeds 0, some free Ca◯ will be present, which will cause difficult handling problems such as hydration, which is not preferable. Zr02 is Ca
It has the same effect as ○, and the Zr02/Si02 ratio is also C.
The same restrictions apply as for a○/Si02. o Ca○ or Zr02 has a solubility limit in Mg○ of about 4% by weight, but the reduction and evaporation suppressing effect is not much different at 3.5% by weight or more, so the most preferable amount is 2.0 to 3%. .5% by weight
It is.

なお固溶量が1.5重量%未満になると還元蒸発抑制効
果が少ない。本発明におけるマグネシとカーボンの共存
安定性すなわちマグネシァの還元蒸発の抑制機構は明ら
かに解明されていないがCa○がべリクレース内に固溶
していることによってべリクレースが還元下で抵抗を生
じると同時に未固熔のCa0はべりクレース粒間に珪酸
塩特にXa0・Si02,父a○・Sj02またはこの
系のガラス生成による保護層の相乗効果によるものと推
測される。
Note that when the amount of solid solution is less than 1.5% by weight, the effect of suppressing reduction and evaporation is small. The coexistence stability of magnesia and carbon in the present invention, that is, the mechanism for suppressing the reduction and evaporation of magnesia, has not been clearly elucidated, but it is believed that the solid solution of Ca○ in beryclase causes resistance under reduction of beryclase. At the same time, it is assumed that the unsolidified Ca0 is due to the synergistic effect of a protective layer formed between silicates, especially Xa0.Si02, ao.Sj02, ao.Sj02, or glass of this system, between the berclace grains.

本発明のマグネシア・力−ボンれんがのマグネシア部分
に全量Ca○またはZの2を1.5重量%以上固溶した
マグネシアを用いた場合に最も還元蒸発抑制効果が大き
いが通常のCa○またはZr02を1.5重量%未満固
港したマグネシァをもつて置き換えることができる。そ
の量はマグネシア部分の5の重量%以下では実用上効果
のある結果が得られる。当然Ca○固港マグネシアとZ
r○2固溶マグネシアを粗合せても単独においても使用
することができる。本発明に使用するカーボンとしては
天然黒鉛、人造黒鉛、電極層、石油コークス、カーボン
ブラック等が使用され、その中でも天然鱗状黒鉛が特に
好ましい。
The magnesia of the present invention has the greatest reduction and evaporation suppressing effect when magnesia containing 1.5% by weight or more of Ca○ or Z2 is used as a solid solution in the magnesia part of the Bone brick, but ordinary Ca○ or Zr02 can be replaced with less than 1.5% by weight of hardened magnesia. Practically effective results can be obtained when the amount is less than 5% by weight of the magnesia portion. Of course Ca○Gokou Magnesia and Z
The r○2 solid solution magnesia can be used either in combination or alone. The carbon used in the present invention includes natural graphite, artificial graphite, electrode layers, petroleum coke, carbon black, etc. Among them, natural scaly graphite is particularly preferred.

本発明れんがにおいてマグネシアとカーボンの割合はマ
グネシアの種類や用途などにもよるが、マグネシアが9
5〜65重量%、カーボンは5〜35重量%とするのが
良い。
In the brick of the present invention, the ratio of magnesia to carbon depends on the type and use of magnesia, but magnesia is 9%
It is preferable that the carbon content be 5 to 65% by weight, and the carbon content be 5 to 35% by weight.

これはカーボンが5重量%より少ないとカーボン含有れ
んがとしてのスラグにぬれにくいという特性が充分発揮
できず、また35重量%より多いとれんが製造上十分な
充填密度を得るのが難しく、結果として耐用が低下する
ためである。また本発明においてこれらマグネシアとカ
ーボンはれんがの主成分であるが、れんが中少なくとも
9の重量%以上含有することが望ましく、少量の珪素、
アルミニウム、フェロシリコン、炭化珪素、リン酸塩、
珪酸塩等焼結剤あるいは酸化防止剤を配合することは差
支えない。
This is because if the carbon content is less than 5% by weight, the carbon-containing brick cannot fully exhibit its property of being difficult to get wet with slag, and if it is more than 35% by weight, it is difficult to obtain a sufficient packing density for manufacturing the bricks, resulting in poor durability. This is because the In addition, in the present invention, these magnesia and carbon are the main components of the brick, but it is desirable that they contain at least 9% by weight or more in the brick, and a small amount of silicon,
aluminum, ferrosilicon, silicon carbide, phosphate,
There is no problem in adding a sintering agent such as a silicate or an antioxidant.

本発明はこれらマグネシアとカーボンを粒度調整したも
のにタールピッチ、樹脂など加熱によってカーボンを生
成するような結合剤を添加して泥糠する。
In the present invention, a binder such as tar pitch or resin that generates carbon when heated is added to a mixture of magnesia and carbon whose particle size has been adjusted to form a slurry.

この混合物を常法にしたがって成形後熱・処理して不焼
成れんがとして使用するのである。使用において、メタ
ールケースが必要な場合は成形時にメタルと同時成形に
よって被覆される。また還元雰囲気にて焼成した焼成れ
んがとして使用もありうる。本発明を以下さらに実施例
にもとづいて説明する。
This mixture is molded and then heated and treated in a conventional manner to be used as unfired bricks. In use, if a metal case is required, it is covered by simultaneous molding with metal during molding. It may also be used as fired bricks fired in a reducing atmosphere. The present invention will be further explained below based on Examples.

実施例 粒度配合された第1表に示す種々のマグネシアと鱗状黒
鉛粉をバインダーとしてフェノール樹脂を加えて加熱混
練し成形圧1500k9/めで成形した後200COで
2時間加熱処理して各試料を得た。
Example Particle Size Various magnesia and flaky graphite powders shown in Table 1 were blended as a binder and phenol resin was added, heat-kneaded, molded at a molding pressure of 1500 k9/m, and then heat treated at 200 CO for 2 hours to obtain each sample. .

これらの試料を還元雰囲気で1800004時間焼成後
の重量減少率および見鶏気孔率を第2表に示す。発明品
No.1,No.2,No.3は比較品に対し重量減少
率および見掛気孔率も小で、還元蒸発の抑制をすること
ができた。
Table 2 shows the weight loss rate and porosity after firing these samples for 1,800,004 hours in a reducing atmosphere. Invention No. 1, No. 2, No. Sample No. 3 had a lower weight loss rate and lower apparent porosity than the comparative product, and was able to suppress reduction and evaporation.

なお発明品No.2を平均出鋼温度171000の転炉
トラニオン側に使用したところ、従来のマグネシアカー
ボンれんがが0.6〜0.7柵/チャージの損傷量であ
ったのに対し0.4〜0.5肌/チャージと著しい効果
がみられた。
Invention No. 2 was used on the converter trunnion side at an average tapping temperature of 171,000, and the amount of damage caused by conventional magnesia carbon bricks was 0.6 to 0.7 rails/charge, while the amount of damage was 0.4 to 0.5 walls/charge. /Charge and a remarkable effect was seen.

第1表 注1)Ca○あるいはZr02の固溶量を示す(固溶量
はX線の格子定数変化から算出した)。
Table 1 Note 1) Shows the amount of solid solution of Ca○ or Zr02 (the amount of solid solution was calculated from the change in the lattice constant of X-rays).

注2)1800℃還元加熱後の重量減少はMg○の還元
によるもので還白戸程度の指標とした。なお測定はカー
ボンブリーズ中にマグネシアを埋込み、加熱し、加熱後
のマグネシアの重量変化から算出した。第2表
Note 2) The weight loss after reduction heating at 1800°C was due to the reduction of Mg○, and was taken as an indicator of the level of reduction. The measurement was performed by embedding magnesia in carbon breeze, heating it, and calculating from the change in weight of magnesia after heating. Table 2

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 CaO/SiO_2比が2〜10であるCaOを1
.5重量%〜4重量%固溶したマグネシアまたは/およ
びZrO_2/SiO_2比が2〜10のZrO_2を
1.5重量%〜4重量%固溶したたマグネシアとカーボ
ンを含有することを特徴とするマグネシア・カーボンれ
んが。
1 CaO with a CaO/SiO_2 ratio of 2 to 10
.. Magnesia characterized by containing magnesia in a solid solution of 5% to 4% by weight or/and magnesia in a solid solution of 1.5% to 4% by weight of ZrO_2 having a ZrO_2/SiO_2 ratio of 2 to 10, and carbon.・Carbon brick.
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