JPS6127349B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、製鋼炉の内張りとして使用される耐
蝕性、耐溶損性、熱的・構造的スポーリング性等
に優れた耐火物に関する。 〔従来の技術〕 製鋼用の炉、たとえば、AOD炉においては、
炉壁下部に複数の羽口が設置されており、該羽口
を介して不活性ガス−酸素ガスを溶鋼中に吹き込
むことにより、脱炭を主目的とした精練反応を行
つている。また、一部の特殊精練用転炉において
は、上吹き酸素ランスの外に不活性ガス−酸素ガ
ス吹込み用の羽口が炉底に設置されており、該羽
口を介したガス吹込みにより溶鋼の撹拌及び精練
反応の促進が図られている。 これらの溶鋼を収容する容器における羽口及び
羽口周辺部は、活発な反応域に面するため他の個
所に比較してレンガの損傷が著しい。この損傷は
多くの原因が複雑に絡み合つて生じるものである
が、これら損傷原因及びそれに対して必要とされ
るレンガの特性を列記すると次の通りである。 (1) 羽口及びその周辺部では、酸化反応による火
点がレンガ表面に近い距離にできる。そのた
め、レンガ表面が高温度に加熱される。したが
つて、羽口及びその周辺部を構成するレンガと
しては、耐熱性に優れていることが要求され
る。 (2) 羽口及びその周辺部に接する溶鋼には、羽口
を介したガス吹込みによつて激しい流動現象が
生じる。したがつて、この流動現象に曝される
レンガには、溶鋼流に抗する耐摩耗性及び優れ
た熱間強度が必要とされる。 (3) 炉の内壁は溶鋼及びスラグと接するので、そ
こに使用されるレンガとして溶鋼及びスラグに
対する耐蝕性に優れていることが必要とされ
る。特に、マグクロ質、マグトロ質等のレンガ
においては、スラグ成分の浸透が顕著であり、
マトリツクス部にCMS、C₃MS₂等の反応生成
物が生じる。その結果、レンガの組識が変質
し、構造的スポーリングにより損傷が大きくな
る。そこで、使用されるレンガとしては、溶鋼
及びスラグに対する耐蝕性及び構造的スポーリ
ング抵抗性に優れていることが必要となる。 (4) 羽口レンガは、一方で炉内溶鋼によつて高温
に加熱され、他方で羽口を介して炉内に吹き込
まれるガスにより冷却される。この激しい温度
変化に耐えるために、羽口レンガは熱的スポー
リング抵抗性に優れていることが必要となる。 このように、羽口及びその周辺部は他の個所に
比較して過酷な条件の下で稼動され、しかもその
羽口及びその周辺部は炉の寿命を左右する重要な
部分である。したがつて、この羽口及びその周辺
部を構成するレンガとして、マグネシア−カーボ
ンレンガ等の高級耐火物が使用されるようになつ
てきている。 マグネシア−カーボンレンガは、スラグの浸透
がほとんどなく、しかも熱的・構造的スポーリン
グ抵抗性に優れているので、羽口及びその周辺部
を構成するものとして良好な耐用性を示す。しか
し、このマグネシア−カーボンレンガも、使用条
件によつては酸化消耗が著しくなる場合がある。 〔発明が解決しようとする問題点〕 そこで、本発明者等は、羽口及びその周辺部を
構成するレンガの改良を目的として種々の検討を
重ねた結果、CaO系耐火物が熱的・構造的スポー
リング抵抗性、耐蝕性等に優れた性質を示すこと
を見出した。CaOは、従来のマグドロレンガの主
要成分であり、それ自体が高融点で耐熱衝撃性に
優れ、しかもAl₂O₃、Fe₂O₃等の少ない塩基性ス
ラグに対して優れた耐蝕性を示す材料であること
が知られている。 このCaO単独で製造されたレンガをAOD炉の
羽口及びその周辺部に使用したところ、スラグの
浸透がレンガ稼動表面のごく一部、すなわち10〜
20mm厚の表面層にとどまつていることが判つた。
また、このCaO単味のレンガは、構造的スポーリ
ングの発生がほとんどなく、熱的スポーリングに
起因する亀裂、剥離等も非常に少ない優れたもの
である。しかし、該CaO単味のレンガは、激しい
溶鋼流による摩耗及びスラグによる溶損に対して
は比較的弱く、この点における改良を施す必要が
あつた。 本発明は、このCaO単味のレンガで構成される
マトリツクスの耐摩耗性及び耐溶損性を改善する
ために、CaOを基本とするマトリツクスに対して
各種の塩基性成分の添加効果を検討した結果、高
純度の電融マグネシア−ライムクリンカーを使用
することにより熱間強度、耐スポーリング性等に
優れたレンガが得られることを見い出し、完成さ
れたものである。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明の耐火物は、Fe₂O₃含有量が0.1％以
下、MgO：CaOの比が10：90〜90：10の範囲に
ある組成をもち、且つ粒度が0.2mm以上の電融マ
グネシア−ライムクリンカーを主素材として含有
することを特徴とする。 また、その耐火物は、第二成分として電融又は
焼結石灰クリンカー等の石灰系原料、マグネシ
ア、ピクロクロマイト、ドロマイト等のドロマイ
ト系原料及びカーボン質原料から選ばれた一種又
は二種以上を含んでいても良い。 該耐火物は、製鋼炉の羽口及びその周辺部にお
ける内張り材として使用されるとき、特にその効
果を発揮する。 〔作用〕 本発明の耐火物においては、高純度の電融マグ
ネシア−ライムクリンカーを主素材として使用す
る。該電融マグネシア−ライムクリンカーは、
MgOの結晶とCaOの結晶とが充分に接触したも
のであり、緻密な組識をもつ。MgOとCaOの比
率は、前記のようにMgO：CaO＝10：90〜90：
10の範囲にあり、この範囲内で該比率は用途に応
じて選択される。すなわち、MgOの比率が高く
なると、耐蝕性の向上がみられるが、90％を越え
るときには逆にスラグの浸透が激しくなる。他
方、CaOの比率が高くなると、電融マグネシア−
ライムクリンカーに組み合わせる電融又は焼結石
灰に対する焼結性が向上し、得られたレンガが緻
密な組識となる。しかし、MgOの比率が10％を
下回ると、レンガの耐蝕性及び熱間強度が低下す
るので好ましくない。また、該電融マグネシア−
ライムクリンカーにおけるMgO＋CaOの合計量
を95％以上、特に97％以上とするとき、熱間強
度、耐スポーリング性等が優れたものとなる。 この電融マグネシア−ライムクリンカーにおい
て、随伴する成分であるFe₂O₃の含有量を0.1％
以下、好ましくは0.05％以下に抑えている。
Fe₂O₃は、MgO−CaO系耐火物の焼結を促進させ
る作用をもつものではあるが、CaOと結合してカ
ルシウム−フエライトを生成する傾向にある。そ
の結果、耐火物のスラグに対する抵抗を劣化させ
る。そこで、本発明においては、該Fe₂O₃含有量
を0.1％以下に規制することにより、カルシウム
−フエライトの生成を防ぎ、高温における耐火物
の安定性を向上させている。 この電融マグネシア−ライムクリンカーを0.2
mm以上、好ましくは10〜0.2mmの粒度に調整す
る。粒度0.2mm以下のCaO及びMgOの微粒子がマ
トリツクス部分に存在すると、この微粒子がスラ
グに含まれるSiO₂と反応して低融点化合物を生
成し、マトリツクスを脆弱化する。そこで粒度を
0.2mm以上に調整することにより、その脆弱化を
防止する。 この主素材として使用される電融マグネシア−
ライムクリンカーの配合量は、耐火組成物の全重
量に対して20重量％以上とする。該配合量の上限
については別段の制限がなく、この電融マグネシ
ア−ライムクリンカー単独で耐火組成物を製作し
てもよい。しかし、電融マグネシア−ライムクリ
ンカーの通常使用量は、耐火組成物の全重量に対
して80〜20重量％の範囲にある。 そして、この電融マグネシア−ライムクリンカ
ーと共に用いられる他の耐火原料としては、電融
又は焼結石灰クリンカー等の石灰系原料、マグネ
シア（MgO）、ピクロクロマイト（MgO、
Cr₂O₃）、ドロマイト、マグドロ等のドロマイト
系原料、カーボン質原料等がある。これら第二成
分の粒度は、電融マグネシア−ライムクリンカー
の粒度を考慮して、全体的に常用の粒度構成とな
るように調整する。該第二成分を、好ましくは
0.2mm以下の粒度で使用する。また、該第二成分
の配合量は、耐火組成物の全重量に対し０〜80重
量％とする。 なお、この第二成分として電融又は焼結石灰ク
リンカーを用い、マトリツクス部分をCaO質とし
た場合、高塩基度スラグの浸透が非常に少ない耐
浸透性の優れたレンガが得られる。したがつて、
このレンガは、構造的スポーリングに対して強い
抵抗性を示し、実炉において羽口及びその周辺部
に使用した場合に優れた耐剥離・損耗性を示す。
特に、羽口レンガとして使用するとき、CaO質の
マトリツクスが熱的スポーリング性を向上させる
作用を呈し、電融マグネシア−ライムクリンカー
の骨材が溶損に抗する安定な骨格として働くの
で、耐久性の優れた羽口部が得られる。 本発明の耐火物は、石灰単味レンガに類似した
マトリツクスをもち、0.2mm以上の骨材部を構成
する電融マグネシア−ライムクリンカーが充分な
強度で焼結している。したがつて、その見掛け気
孔率は、低いものとなる。また、骨材部における
Fe₂O₃含有量を極力低下させていることは勿論と
して、主として微粉部を構成するその他の耐火
物、石灰クリンカー等におけるFe₂O₃含有量も極
力少なくしている。このように調整された微粉部
が予め結晶の発達した安定な電融マグネシア−ラ
イム粒と焼結しているので、得られた耐火物の熱
間強度も石灰単味のレンガに比較して高い値とな
る。したがつて、実炉において羽口周辺部を構成
するレンガとして組み込んだとき、溶鋼に対する
耐摩耗性においても優れた結果が得られる。 以上の耐火組成物にフエノール樹脂、フラン樹
脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリプロピ
レン系樹脂等の常用の有機質結合剤を添加し、加
熱混練して、成形した後、加熱乾燥して不焼成耐
火物として使用する。或いは、1470〜1610℃の温
度で焼成して用いることもできる。 なお、本発明の耐火物は、羽口を備えた製鋼炉
の羽口及びその周辺部の内張り材にとどまらず、
上方から酸素ガスを、下方から酸素ガス及び炭化
水素ガス、炭酸ガス、不活性ガス等の冷却材を吹
き込む形式の上下吹き転炉の内張り用耐火物とし
ても使用される。 実施例 以下、実施例により本発明の特徴を具体的に説
明する。 MgO：CaOの比が30：70〜70：30の範囲にあ
る表に示した化学組成の電融マグネシア−ライ
ムクリンカーＡ、Ｂ及びＣを使用した。

【表】

【表】 この電融マグネシア−ライムクリンカーＡ、Ｂ
及びＣを分級し、粒度１mm以上の粗粒を50％、粒
度１〜0.2mmの細粒を20％使用して、他の耐火物
としての粒度0.2〜０mmの電融石灰クリンカーと
配合した。該混合物にポリプロピレン系有機質結
合剤を適量添加し、加熱混練し、高圧成形した
後、1550℃で焼成した。冷却後、得られた耐火物
に常用のタールを含浸させた。なお、ここで使用
した電融マグネシア−ライムクリンカーの化学組
成は、表に示す通りである。

【表】 表には、三種の電融マグネシア−ライムクリ
ンカーＡ、Ｂ及びＣをそれぞれ骨材として使用
し、微粉部として電融石灰クリンカーを使用し、
上記の方法で製造したレンガの品質例を示してい
る。表に示す試験結果から明らかなように、従
来のマグドロレンガ、石灰レンガ等に比べて、本
発明の耐火物は、熱間強度、耐蝕性、耐スポーリ
ング性等のいずれの点においても優れた材料であ
ることが判る。 〔発明の効果〕 以上に説明したように、本発明の耐火物におい
ては、電融マグネシア−ライムクリンカーを主素
材として使用することにより、優れた熱間強度及
び耐スポーリング性が得られる。また、MgO：
CaOの比率を適宜選定することにより、耐蝕性、
耐スラグ性、焼結性等の性質を用途に応じたもの
に調整することができる。更には、Fe₂O₃の含有
量を相当に低く抑えているので、高温安定性の優
れた耐火物となる。このように種々の面で優れた
特性をもつ耐火物を製鋼用炉の内張りに使用する
とき、たとえガス吹込みによる活発な反応域に曝
される部分に施された耐火物であつても、充分な
耐用性を示す。したがつて、製鋼炉の寿命が長く
なり、生産性の向上が図られる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Fe₂O₃含有量が0.1％以下、MgO：CaOの比
   が10：90〜90：10の範囲にある組成をもち、且つ
   粒度が0.2mm以上の電融マグネシア−ライムクリ
   ンカーを主素材として含有することを特徴とする
   製鋼炉の内張り用耐火物。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の耐火物を製鋼炉
   の羽口及びその周辺部における内張り材として使
   用されるものであることを特徴とする製鋼炉の内
   張り用耐火物。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の耐火物におい
   て、電融又は焼結石灰クリンカー等の石灰系原
   料、マグネシアピクロクロマイト、ドロマイト等
   のドロマイト系原料及びカーボン質原料から選ば
   れた一種又は二種以上を他の耐火物原料として配
   合したことを特徴とする製鋼炉の内張り用耐火
   物。