JPS6041016B2 - 耐火物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、焼成または不焼成の定形または不定形耐火
物に係り、特に溶銑鋼、濃銑車、製鋼用取鍋、タンディ
ッシュ、および精錬用取鍋などの製鉄用熔融金属容器や
、出銑樋などの製鉄用溶濠通路に用いるのに適した耐火
物に関するものである。

従来、上述したような各種の製鉄用溶融金属容器や通路
の内張り耐火物としては、ロー石質、シャモット質、高
アルミナ質、ジルコン質などの酸性または弱酸性耐火物
や、これらの耐火物に炭素や炭化珪素を配合添加した含
炭素質耐火物などが使用されている。

一方、近年高炉および製鋼炉の大型化に伴って、溶湯通
路には貯銑方式を採用したり、その漆湯流量を増大した
りしなければならず、したがって前記落陽通路は長時間
溶湯にさらされることになる。

また取鍋などの溶湯容器も同様に大型化すると共に、前
記容器内で脱流やその他の精錬などを行ったり、不活性
ガスの吹込みにより溶濠中のガスや不純物介在物の除去
を行なうなどの操作が行なわれるが、この操作の確立お
よび普及、さらには連続鋳造方式の普及と相まって、そ
の使用条件は増々苛酷の度を著増してきているのが現状
である。このように溶湯容器や溶湯通路の使用条件には
苛酷の度が著増しているにもかかわらず、前記溶湯容器
や通路の築造は、従来の定形耐火レンガによる施工では
人手を多く必要とするなどの理由から、サンドスリンガ
ー、インパクトハンマー、エアーランマー、および加振
菱鷹などを用いる不定形耐火物施工の機械化による省力
化築造方法が採用されてきている。

しかしながら、このような不定形耐火物使用の現場築造
方法では、定形耐火レンガのような充填密度の高い施工
体を得ることができないので、同じ耐火材使用でその耐
用は前記耐火レンガ施工の場合の約７０％程度にとどま
り、上述のような使用条件の苛酷化と相まってその寿命
は著しく低下したものになっている。

すなわち、上記した酸性または弱酸性の不定形耐火物に
よる築造方法では、上記溶傷容器や溶湯遍路の円滑な使
用回転がさまたげられると共に、スラグによる内張り溶
損が非常に大きいことから耐火性に欠陥を生じ、その耐
用寿命の低下はきわめて著しいものになっている。しか
も溶摸したこれら酸性の耐火物は、例えば鋼に関しては
スラグ中に溶け込んでスラグの塩基度（Ｃａ○／Ｓｉ０
２）を低下させることになり、この結果精錬された鋼に
対して復燐復硫反応を起しやすくなって鋼の品質を低下
させるなどの問題点が生ずる傾向が見られるようになっ
てきた。そこで、このような耐火物溶損に最も大きな影
響力をもつ塩基性スラグに対して耐化学反応性に富み、
かつ耐火性の高い、マグネシア質、マグネシアークロム
質、ドロマィト質（石灰−苦土系）などの塩基性耐火物
原料で造られた塩基性レンガ使用による前記溶傷容器や
溶湯湯道の築造も試みられたが、これらの塩基性レンガ
使用の内張りにおいても、その使用中に溶融スラグが稼
動面より前記内張りレンガの組織の内部深くまで浸透し
て変質層および脆弱な層を生じ、前記塩基性耐火物自体
の熱間線膨脹率が高いことと相まって前記内張りレンガ
組織内部に亀裂の発生並びにこれの発達を促し、次々に
剥離欠落して損傷するばかりでなく、稼動面が凹凸とな
ることから、スラグ、地金の付着および差し込みに拍車
を加えるなどの現象により損傷速度を早め、さらに前記
内張り耐火レンガの稼動壁面に付着したスラグや地金が
次回の、例えば受鋼時には溶け出すことにより前記受鋼
物の温度低下を大きくすると共に、前記溶出物によって
鋼がきわめて汚染され、鋼の品質に悪影響をおよぼすこ
とから、塩基性耐火物の特性を利用することができず、
このようなことから上述の従釆酸性または弱酸性耐火物
やこれらに炭素、炭化珪素質原料を添加した耐火物と比
較して実用的でないと云うことができる。本発明者等は
、上述のような塩基性スラグに対する耐火性の高い塩基
性耐火物の実用的でない上記欠陥を再検討したところ、
スラグ融液の前記塩基性耐火物の内張りの内部浸透とそ
の稼動面への付着には下可分の関係があることが確認さ
れ、この関係がその使用を不適格とするすべての因をな
していることが判明したのであり、したがって現時点に
おける塩基性耐火物に関してはその見込が全く立っては
いないが、前記変質層の生成を遅らせ、かつ稼動面が平
滑を保持して溶覆されるようにすれば、前記内張りへの
スラグや地金の付着量が減少して耐火性が害なわれるお
それがなくなるという結論に達したのである。

しかして、本発明者等は、上述の知見に基づいて、材質
的には酸性耐火物および塩基性耐火物のもつそれぞれの
欠陥が現われないようにすると共に、スラグの浸透を減
少させ、さらに熱間線膨脹率をも小さくして熱的構造的
溶損並びに剥離欠落などの損傷を少なくして耐用度の高
い耐火物を得べ〈クロム・アルミナ系耐火物に着目し、
研究を行った結果、焼成または不焼成の定形または不定
形耐火物を、重量％、クロム鉄鉱石と酸化クロムとから
なるクロム質耐火原料・・…・１０〜８０％、アルミナ
含有量５０％以上の高アルミナ質耐火原料・・・・・・
２０〜９０％、ジルコニア質耐火原料・・・・・・５〜
３０％、必要に応じて金属材料・・・・・・３０％以下
、 のうちの１種または２種、 からなる原料・・・・・・８０％以上、 その他の耐火原料と有機および／または無機バインダー
……残り、からなる中性または弱酸性耐火物で構成する
と、その主成分であるアルミナおよび酸化クロム、さら
にはジルコニアのもつ溶融スラグに対する濡れ難い特性
によって、溶融金属や熔融スラグによる耐火物浸食性並
びに耐火物組織中へのスラグの浸透などに対する化学的
安定性が確保されると共に、高温における強度、耐火性
、および耐摩耗性が改善されて耐熱性、耐熱的構造スポ
ール性、並びに耐食性がすぐれたものとなり、しかも必
要に応じて添加した支持骨材としての金属材料、望まし
くは鉄系材料によって混合耐火原料組織における粒子間
結合がなされるなどすぐれた特性をもつようになること
を見出したのである。

つぎに、この発明の耐火物において、組成範囲を上述の
ように限定した理由を以下に述べる。

‘１１ 高アルミナ費耐火原料アルミナ含有量が５０％
未満では、クロム質耐火原料との組合せ上、耐火性が低
下して溶損がきわめて大きくなることから、その含有量
を５０％以上とした。

また高アルミナ質耐火原料の含有量が２０％未満では、
耐スポール性およびスラグ浸透阻止効果に所望の効果が
得られないので２０％以上の含有が必要であるが、９０
％を越えて含有させると、高アルミ質耐火原料のもつ特
性が強く現われるようになって耐食性が劣化するように
なるので、９０％を越えて含有させてはならない。

‘２１クロム質耐火原料その含有量が１０％未満では、
主成分であるクロム分の特性であるスラグに対する耐食
性を有効に利用することができないので１０％以上含有
させなければならないが、８０％を越えて含有させると
スラグの浸透および熱の変化に対する抵抗性が弱って熱
的構造剥離欠落を生じるようになるので８０％を越えて
含有させてはならない。

クロム質耐火原料は、クロム鉄鉱石と酸化クロムとから
なっていることが必要である。即ち、クロム鉄鉱石のみ
では、クロム鉄鉱石中に含有されているＣｒ２０３およ
びＡＩ２０３以外の成分と、上記商アルミナ質耐火原料
中に含有されているＡＩ２０３以外の成分との化学反応
により生ずる低融物によって、耐火物に亀裂が発生し且
つ化学的溶損が大になる問題が生ずる。一方、酸化クロ
ムのみでは、酸化クロムが微粉状のためこれを団塊化す
るための工程が必要となり、酸化クロム自体が高価であ
ることに加えて、上記工程に多額の経費を要し、経済的
でない。これに対して、クロム質耐火原料がクロム鉄鉱
石と酸化クロムとからなっていると、酸化クロムが他成
分と化学反応を起し‘こくい特性を有していることから
、前記低融物の粘性を高めて耐化学的熔損性を向上させ
ることができ、更に上記高アルミナ質耐火原料との共存
によって耐スポーリング性を高めることができる。

剛 ジルコニア質耐火原料 耐食性をより一層向上させる、特に耐スポーリング性を
高めるためにジルコニア、バッヂライトの形で添加含有
させるが、その含有量が３０％を越えても添加効果にさ
らに一段の効果は認められず、しかも３０％を越えてジ
ルコンの形で添加含有させると珪酸分の含有量が多くな
って耐熱性が劣化するようになり、経済性と相まってそ
の上限値を３０％と定めた。

またその含有草が５％未満では、耐食性特に耐スポーリ
ング性を高める効果が得られないので、その下限値を５
％と定めた。この発明において、上述した高アルミナ質
耐火原料とクロム質原料に加えて、ジルコニア費耐火原
料が含有されていることにより、高アルミナ費耐火原料
の欠点がある耐食性の低いことおよびクロム質耐火原料
の欠点である耐スポーリング性の低いことが解消し、耐
食性、耐スポーリング性および耐熱性に優れた耐火物が
得られる。■ 金属材料 必要に応じて耐火物中に耐火材の支持骨材として内在さ
せる金属材料、特に望ましくは鉄系材料には、スラグの
浸透を改善したり、熱間線膨脹率を低下させるなどの作
用はないが、耐火物組織内部に発生する亀裂の発達を機
械的連結作用によって防止する共に、使用中の高温下で
は稼動面への蕗頭部が半溶融状態になって耐火材料組織
の粒子間結合を一層強化するなどの有効な働きをするの
で、剥離欠落を効果的に阻止すると共に、耐火材の摩耗
強度を増加させて損傷を小さくする効果があるが、その
含有革が３０％を越えると耐火性が劣化するようになる
ので３０％を越えては含有しない方がよい。

なお、上記金属材料の形状は任意のものでよく、特に限
定されるものではなく、例えば不焼成耐火物においては
、内張り厚さに相当する厚さをもった耐火レンガに、そ
の長さ方向全長にわたって前記金属を鉄板の形で埋蔵含
有させても、また耐火材料と共に混練して不定形耐火材
とする場合には、０．１〜５．仇岬程度の太さをもった
針金材料を１５〜１０仇肌程度に切断して使用してもよ
い。

さらに前記金属材料は、その他球状螺旋状などの不定形
形状のものを任意に選んでよいが、その切断面面積が大
き過ぎると使用時の受熱により軟化溶融し、耐火材料と
の反応により流出することもあるので、その寸法は適用
条件に応じて適宜選定してやればよい。‘５｝ 主成分
原料 ジルコニァ質耐火原料および金属材料を添加含有させた
クロム質耐火原料と高アルミナ費耐火原料とからなる主
成分原料の含有童が８０％未満だと、その他の耐火原料
およびバインダーの含有革が２０％を越えて含有するよ
うになって耐火性および耐食性が劣化するようになるの
で、前記主成分原料は８０％以上含有させなければなら
ない。

つぎに、この発明の耐火物を実施例により説明する。第
１表には、この発明の耐火物を構成するための耐火原料
成分の代表例およびその化学成分が示されている。

また、第２表には、第１表に例示した耐火原料の一部を
選択して行った本発明耐火物の配合例、並びに高アルミ
ナ質原料、クロム質原料、ジルコニア質原料、およびそ
の他の原料による各グループ別配合原料区分とその配合
割合が例示されている。

なお、第２表の比較耐火物における配合例（比較例とし
て示す）においては、酸性耐火物としてはジルコン質耐
火物、塩基性耐火物としてマグネシアーク。

ム系耐火物を選んだ。さらに、第２表の成形区分におい
て、通常の定形耐火物として使用される場合を“プレス
加圧”、不定形耐火物として一体施工体使用の場合を“
鳩固め”として表示した。

また、第２表の特性値は、プレス加圧に関しては耐火原
料を混線して約６００ｋｇ／地のプレス圧で成形したも
のの値であり、鳩固めについてはエアーランマーにて耐
火原料を徐々に添加しながら鴇固め成形したものの値で
ある。

第３表には、第２表の実施例１〜３および比較例１〜２
に関して、これらの耐火原料をそれぞれ６００ｋ９／仇
のプレス圧力により成形し乾燥した場合と、エアーラン
マーにより鳩固め成形し乾燥した場合の不焼成定形耐火
物より６０×８０×１５仇仰角の試験片を切出し、これ
ら試験片を周知の円筒形の回転式スラグ浸食試験炉の炉
壁に張り分けて内張りし、転炉製鋼スラグと高炉スラグ
とを２：１の割合で混合したスラグを約１６３０午０で
溶融して前記内張り試験片に、漸次新しいスラグを補充
しながら１２０分間接触させ、接舷後前記スラグを放出
して常温に放冷する操作を繰返し行なうスラグ浸食試験
を行ない、試験後の前記試験片の溶損量、スラグ浸透深
さ、および試験観察結果を示した。

また、第４表には、第２表の実施例１，２，３と比較例
１〜２に関して、これらの耐火原料を６００ｋ９／地の
プレス圧で成形後、トンネルキルンにおいて１５００℃
で焼成したものからなる焼成レンガより上記第３表に示
す場合と同一寸法の試験片を切出し、同じく第３表に示
す結果を得るのに適用したのと同一条件のスラグ浸食試
験を前記試験片に行なった場合の結果が示されている。
第１表 船 舷 第３表 第４表 以上第３表および第４表に示す結果からも明らかなよう
に、この発明の耐火物の溶損比は、酸性レンガのうちで
最も耐食性が高いジルコンーアルミナークロム系レンガ
（比較例２）に対して、不焼成レンガで０．３〜０．６
を示し、また塩基性レンガ（比較例１）に対しては剥離
などを含めた損傷量との比較において０．２５〜０．６
位の損傷比を示し、４倍近い耐食性をもつことが明らか
である（第３表参照）。

また第４表に示す焼成レンガの比較においても、この発
明の耐火物の港損比は前記比較例２の耐火物の０．３〜
０．＆比較例１の耐火物の０．２〜０．６を示すにすぎ
ず、同様に約４倍近い耐食性を示している。なお、以上
の結果から焼成レンガと不焼成レンガとには特性上大差
はないことが明らかであるが、焼成レンガの方がやや耐
食性がすぐれていることがわかる。上述のように、この
発明の耐火物は、従来の酸性耐火物や塩基性耐火物に比
してすぐれた耐食性をもっと共に溶融スラグの耐浸透性
もきわめてすぐれているので、苛酪な使用条件下にいて
も長期の耐用寿命を示すのである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ クロム鉄鉱石と酸化クロムとからなるクロム質耐火
   原料……１０〜８０重量％、ジルコニア質耐火原料……
   ５〜３０重量％、アルミナ含有量５０重量％以上の高ア
   ルミナ質耐火原料……２０〜９０重量％、からなる耐火
   原料を８０重量％以上含有し、残りがその他の耐火原料
   と適宜量の有機および／または無機バインダーからなる
   ことを特徴とする耐火物。 ２ クロム鉄鉱石と酸化クロムとからなるクロム質耐火
   原料……１０〜８０重量％、ジルコニア質耐火原料……
   ５〜３０重量％、金属材料……３０重量％以下、アルミ
   ナ含有量５０重量％以上の高アルミナ質耐火原料……２
   ０〜９０重量％、からなる原料を８０重量％以上含有し
   、残りがその他の耐火原料と適宜量の有機および／また
   は無機バインダーからなることを特徴とする耐火物。