JPS61132557A

JPS61132557A - マグネシア焼結体

Info

Publication number: JPS61132557A
Application number: JP59250633A
Authority: JP
Inventors: 房夫河野
Original assignee: Shin Nihon Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Shin Nihon Kagaku Kogyo KK
Priority date: 1984-11-29
Filing date: 1984-11-29
Publication date: 1986-06-20
Also published as: JPH0463022B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は優れた耐蝕性を有し、製鋼炉用耐大物、特にマ
グネシアカーボン耐火物のような転炉用耐火物の原料と
して適するマグネシア焼結体に関するものである。

鼠迷１日ｌ（最近の製鋼技術の発展はめざましいものがあり、製鋼炉
用耐大物にもこの発展に対応したものが要望されている
。すなわち、製鋼技術の進歩により製鋼炉に使用されて
いる耐火物に苛酷な条件下での耐用性が要求されている
。そのために製鋼炉用耐大物原料として、従来はとんど
使用されることのなかった電融マグネシアなどの′ｔＸ
ｌｉｌＩｉな原料が用いられるようになった。特に転炉
用耐火物として用いられるマグネシアカーボン耐火物に
おいては電融マグネシアが多く用いられており、それに
代り得る支部な焼成マグネシアが熱望されている。

最近になって、マグネシアの原料である水酸化マグネシ
ウムにジルコニアを添加してから焼成することにｊ：つ
で、マグネシアの結晶成長を促進さけ、結晶径が大きく
、緻密な組織の焼成マグネシアを製造することが提案さ
れているが、更に品質の高い焼成マグネシアが必要とさ
れている。

発明が解決しようと　る問題点本発明でいう焼結体（タリンカー）とは、一般に焼成に
より成分中の融点の低い部分が溶けて全体を固まらせ塊
状になったものを言う。この焼結体を電熱で完全に溶融
状態にしたのち、凝固させたものを電融マグネシアと言
う。ところで、電融マグネシアと異なり、焼結体では、
微量の不純物や気孔を含有することが避けられない。こ
の不純物が粒界と呼ばれるマグネシア結晶間に集中する
ために電融マグネシアに比べて耐用性が悪いと推察され
る。

マグネシア焼結体の構造をその破断面について顕微鏡で
観察するとマグネシアの小さな結晶の集合とこの結晶間
に介在する粒界よりなっている。この粒界にはＳｉ　０
２　、（：、ａ　Ｑｌ、７ｒ　０２　、Ｂ２０３のよう
な不純物が存在していることがよく知られている。この
ためにマグネシア焼結体を原料とした耐火物の耐蝕性が
劣でいた。つまり、これはスラグによりマグネシア焼結
体の侵蝕がマグネシア結晶粒子の部分よりむしろＣａＯ
Ｎ　Ｓ　！　Ｏｚ、Ｚｒ　０２のような不純物より成る
粒界を通じて浸蝕されることが多いためとされている。

また、原料にＺｒ　０２を添加して焼成時のマグネシア
結晶の成長を促進させた場合は３ｉヤｚｒの酸化物が結
晶粒内に点在することが知られている。しかし、この従
来技術ではＳｉ　？Ｚｒの酸化物がすべてのマグネシア
結晶に存在するわけではなく、また、１個のマグネシア
結晶に存在する数も２〜３か所に限られており、スラグ
に対するその耐蝕性も特に向上しているとはいえない程
度のものであった。

本発明は製鋼炉用耐大物、特に耐蝕性に優れた転炉用耐
火物の原料に適したマグネシア焼結体を提供することを
目的とする。

１、を解決するための本発明は上記目的に鑑み、優れたマグネシア焼結体の開
発を鋭意研究した結果、本発明に到達したものである。

すなわち本発明はマグネシア結晶粒内にそれぞれ５ｉＯ
ｚ、ＣａＯ１ｚｒ　０２．８２０３の濃縮した箇所が点
在するマグネシア焼結体である。

本発明のマグネシア焼結体は、Ｃａ　Ｏ。

Ｓｉ　Ｏｚ　、Ｚｒ　０２．８２０３（７）にウナ不’
Ａ物の一部が粒内に点在するためにスラグに対する耐蝕
性がいちぢるしく向上した。これは不純物の一部が結晶
粒内に閉じこめられた結果、粒界に存在する不純物の量
が減少し、粒界が狭くなったり更に、結晶粒が互にダイ
レクトボンドを形成し、粒界の不純物が不連続になるた
めにＣａＯ１Ｓｉｏ２、ｚｒｏ２、Ｂ２Ｏ３のようなの
不純物を通してスラグが侵蝕してくる現象が妨げられる
ためであると推定される。

また、６０μｍ以上の平均結晶粒径を持つマグネシア結
晶内に３ｉ　Ｑｚの濃縮部分が５か所以上存在する程度
に結晶が大きくなっているとスラグによる侵蝕が妨げら
れ、１００μ１以上の平均結晶径を持つマグネシアの粘
体で、Ｓｔ　０２の濃縮部分が結晶内に１５か所以上存
在するものは更に著しい耐蝕性を示すものである。

上記結晶径とＳｉ　Ｏｚの濃縮部分の数の関係を式で示
すと下記のように表わせる。

すなわち、６０ｕｍ以上の結晶径をもち、その結晶径を
８４ｍで表わすとき、Ｘ−ＩＮＴ　［２（Ｒ１５０）　２］　＋３８ｉ　０２
の濃縮した箇所の数が、結晶径Ｒμｍをもつマグネシア
結晶内にＸ箇所以上存在しているとよい結果が得られる
。

このような焼結体は、Ｃａ　ｏ、ｓｉ　０２、Ｚｒ　Ｏ
ｚ　、Ｂ２０３により表面を被覆した、粒径１５μｍ以
上のマグネシア粉を水酸化マグネシウムまたは酸化マグ
ネシウムの微粉末原料に添加混合し、焼成することによ
り製造することができる。

このマグネシア焼結体の走査電子顕微鏡の写真を第１図
に示した。この図によりＳｉ　Ｏｚがマグネシア粒内に存在すると同時に粒界が
細くなり、粒界の不純物の存在が不連続になったりして
いる所も見られる。

マグネシアの平均結晶径が６０μｍ以下では、たとへＳ
ｉ　Ｏｚの濃縮した箇所が粒内に５Ｍ以上あっても、こ
のクリンカーのスラブによる侵蝕は著しかった。

また、マグネシア粒界の不純物が少ないとスラグに対す
る耐蝕性がよい、すなわち、ＭｇＯの純度は９ｙｗｔ％
以上でスラグに対する耐蝕性が向上した。更に不純物の
うち、３ｉ　０２　　ｏ、ｅｗｔ％以下、Ａｌ２Ｏ３、
Ｆｅｚｅ３が各々ｏ、２ｗｔ％以下、８２０３ｏ、　１
ｗｔ％以下においてスラグに対する耐蝕性が著しく向上
した。

これに対してＭａ０９７ｗｔ％以上でも、５ｉＱｚが０
．６ｗｔ％を越え、ＦｅｚｏコＡ＋２０３各々が０．２
ｗむ％を越え、Ｂ２Ｏ３が０．１ｗｔ％を越えているマ
グネシア焼結体は、スラグに対する耐蝕性が結晶粒内に
３ｉ　０２、Ｃａ　ｏｌｚｒ　０２．８２０３が点在し
ティる本発明のマグネシア焼結体の耐蝕性に比較して著
しく劣っていた。

このように、本発明における諸条件を満たすマグネシア
クリンカ−はより優れた耐蝕性を示し、耐用性を増すた
めにマグネシアカーボン耐火物の原料、更に製鋼炉用耐
大物の原料として広く使用されるのに適している。

本発明のマグネシア焼結体はたとへば次の様にして得る
ことができる。すなわち、水酸化マグネシウムを６００
〜１２００℃で仮焼した軽焼マグネシアに、配合用マグ
ネシア、すなわち１５μｍ以上の結晶径を持つマグネシ
ア単結晶を０．２〜２０ｗｔ％均一に配合し、これを２
ｔ／Ｃｌ１１２以上の圧力でアーモンド状に加圧成型し
たのち、ロータリーキルンに投入し、最高温度１８００
〜２０００℃で焼成することにより本発明のマグネシア
焼結体を得ることができる。

°　マグネシア焼結体の不純物の分布を示す走査電子顕
微鏡写真は、Ｘ線マイクロアナライザー（ＥＭＸ、島津
製作所製、ＳＥＭ−２型）を用いて観察し、測定した。

つまり、マグネシア焼結体を樹脂に埋め込み、表面を研
磨したサンプルにカーボン蒸着を施し、加速電圧２０Ｋ
　Ｖで測定した。測定は面分析と線分析を行なった。第
１−ａ図、第２−ａ図、第３−ａ図は走査電子顕微鏡と
面分析の３１像とから、粒内の３ｉの点在を示したもの
である。図面について更に説明すると、第１−ａ図、第
２−ａ図、第３−ａ図はマグネシアクリンカ−のＳＥＭ
写真とＥ　Ｍ　Ｘの３ｉ像かられかったマグネシア結晶
とその粒界の様子を示している。

また、第１−ｂ図、第２−ｂ図、第３−ｂ図はそれぞれ
第１−ａ図、第２−ａ図、第３−ａ図における１から２
まで走査したときのＣａ、Ｓｉ。

ｚｒの線分析のチャートを示している。各々の図の中の
ａｂｃ・・・の記号はチャートのａｂＣ・・・に対応し
ている。また、図中の黒い点（・）５はマグネシア結晶
粒内の８１の点在を示し、チャート右端のｃａ−ｏ、ｓ
　１−ｏｌｚｒ−ｏは、それぞれＣａ、３ｉ、　ｚｒの
零点くバックグラウンド）を示している。

実施例以下実施例によって本発明を具体的に説明する。

実施例１化学組成が酸化物換算でＭｇＯ＆７．０ｗｔ％、ｃａ　
ｏ　１．００ｗｔ％、Ｓｔ　Ｏｚ　　Ｏ，１７ｗｔ％、
Ａ　Ｉ　ｚ　Ｏ３０，０４ｗｔ％、Ｆｅ　２０３　０，
０４％、Ｂ　２０３ｏ、ｏｅｗｔ％、Ｚｒ　０２　０．
１２ｗｔ％である水酸化マグネシウムを箱型電気炉で９
５０℃の温度に３時間保持して得た軽焼マグネシアに、
平均粒子径４５μで丸みのあるマグネシア粒をＭ（Ｉ　
Ｏ換算で２ｗｔ％均一に配合し、２ｔ／Ｃ１の圧力で成
型したペレット（直径１゜ｌｌ１ｌ１１高ざ５ｍｍ　）
を酸素−プロパン炉で最高２０００℃に１時間保持した
。このようにして（ｑたマグネシア焼結体のＥＭＸによ
る観察結果を第１−ａ図、第１−ｂ図に示した。また、
このマグネシア焼結体の化学組成とマグネシアの平均結
晶径を第１表に示した。

このマグネシア焼結体８３ｗｔ％と鱗状黒鉛１３ｗｔ％
およびバインダー４ｗｔ％からなる配合物を成型し煉瓦
をつくり、、スラグによるこの煉瓦の溶損を回転式ガス
炉を用いて試験した。

スラブの化学組成はＣａ　Ｏ５２，６ｗｔ％、Ｓ　ｉ　
Ｏ２１Ｂ、３ｗｔ％、ｌ：ｅ　ｚ　Ｏ３３１，１ｗｔ％
テアった。

炉温の最高温度は１１５０℃で、その温度に８時間維持
した。この試験後の煉瓦の溶損寸法を測定した。比較例
の値を１００とした溶損指数を第２表に示す。

実施例２化学組成が酸化物換算でＭ（Ｉ　０　６７．１ｗｔ％Ｃ
ａ　Ｏ１，００ｗｔ％、Ｓ！　０２　０．１７ｗｔ％Ａ
　＋　２０３　０，０４ｗｔ％、Ｆｅ２０３　０．０４
ｗｔ％、Ｂ　２０　ｓ　　ｏ、ｏｅｗｔ％である水酸化
マグネシウムを箱型電気炉で９５０℃の温度に３時間保
持して得た軽焼マグネシアに、平均粒粒子径４５μで丸
みのあるマグネシア粉をＭｇＯ換算で２ｗｔ％均一に配
合し、２ｔ／ｃ１の圧力で成型したベレット（直径１０
ｍｍ、高さ５ＩＩＩｍ）を酸素プロパン類で最高２００
０℃に１時間保持した。このようにして得たマグネシア
焼結体のＥＭＸによる観察結果を第２−ａ図および第２
−ｂ図に示した。また、このマグネシア焼結体の化学組
成とマグネシアの平均結晶径を第１表に示した。

このマグネシア焼結体を用い、実施例１と同じ条件で煉
瓦をつくり、同じ試験をした。

その結果を第２表に示す。

比較例１実施例１に用いた水酸化マグネシウムを箱型電気炉で９
５０℃の温度に３時間保持して得た軽焼マグネシアを２
ｔ／ａ１の圧力で成型したベレット（直径１０ｎｖ、高
さ５ｍｍ）を酸素プロパン類で最高２０００℃に１時間
保持した。このようにして得たマグネシア焼結体のＥＭ
Ｘによる観察結果を第３−ａ図および第３−ｂ図に示し
た。

このマグネシア焼結体の化学組成とマグネシアの平均結
晶径を第１表に示した。

その結果を第２表に示す。

第１表ＳｉＯ２の点在箇所はＳＥＭ像とＥＭＸの８１巖とを合
わせて、粒内にあるＳｉ　０２の点在箇所をかぞえて３
視野の平均値として示した。上記表の数字はひとつのマ
グネシア結晶内にある５ｉ０２の点在箇所である。

第２表以上説明したように本発明のマグネシア焼結体を用いた
煉瓦はスラグに対する耐蝕性が大である。

【図面の簡単な説明】

第１−ａ図および第２−ａ図は本発明のマグネシア焼結
体の結晶の拡大図、第３−ａ図は比較例のマグネシア焼結体の結晶の拡大図
、第ｉ−ｂ図第２−１）図および第３−ｂ図はそれぞれ上
記第１−ａ図、第２−ａ図および第３−８図中の１６よ
び２を結ぶ線に沿って走査したときのＣａ、Ｓｉ、Ｚｒ
の線分析の各チャート・である。３・・・マグネシア結晶、４・・・粒界、５・・・Ｓｉ
　Ｏｚの点在。

Claims

【特許請求の範囲】１）マグネシア結晶内にそれぞれＳｉＯ＿２、ＣａＯ、
ＺｒＯ＿２、Ｂ＿２Ｏ＿３の濃縮した箇所が点在するこ
とを特徴とするマグネシア焼結体。２）６０μｍ以上の結晶径をもち、ＳｉＯ＿２の濃縮し
た部分がいずれのマグネシア結晶内にも５箇所以上点在
する特許請求の範囲１）記載のマグネシア焼結体。３）ＭｇＯ９７ｗｔ％以上、ＳｉＯ＿２０．６ｗｔ％以
下、Ａｌ＿２Ｏ＿３、Ｆｅ＿２Ｏ＿３が各々０．２ｗｔ
％以下、Ｂ＿２Ｏ＿３が０．１ｗｔ％以下である特許請
求の範囲１）記載のマグネシア焼結体。