JPS63117947A - 溶鋼容器 - Google Patents

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〉 この発明は転炉、取鍋、精錬鍋、ＲＨなどの溶鋼容器に
関するものである。

なお、ここで炭素材料とは耐火材料として加えられるも
のをいい、結合剤などから生じる炭素質とは異なるもの
である。

〈従来の技術〉 近年製鋼技術の進歩に伴って、転炉、取鍋、精錬鋼、Ｒ
Ｈなどの溶鋼処理を行なう容器には１０−Ｃれんがが広
く使用されるようになってきた。

しかし、最近は各種の溶鋼処理を行なうようになってき
たため、超高温下での操業となり、従ってその内張り材
に要求される特性も非常に苛酷なものとなってきており
、高温における耐食性、耐スポーリング性および耐摩耗
性が重要となってきている。このような操業条件の苛酷
化に炭素含有耐火物は、その優れた耐食性、耐スポーリ
ング性を発揮してきているが、炭素材料を使用するため
耐酸化性が問題となってきた。

この−０−Ｃれんかにアルミニウムなどの金属粉末を加
えて、耐酸化性と同時に熱間強度の向上が図られている
。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかし、上記のアルミニウム粉末を添加する方法では金
属粉末の炭化物形成による緻密化によって耐食性、組織
安定性は向上したが、応力緩和機能は減少して脆性化が
進み、機械的、熱的応力下における耐用性に問題が出て
きた。

また、添加されたアルミニウムは炭素材料と反応して炭
化アルミニウムが生成し、溶鋼容器が間欠操業となって
容器温度が低下すると、この炭化アルミニウムが空気中
の水蒸気と消化反応を起こし、れんがが脆弱化してしま
うという欠点が発見された。

さらに、還元雰囲気における高温化においてマグネシア
と炭素質とが反応し、その結果還元されたマグネシウム
が気化飛散する現象（ＭｇＯ＋Ｃ→ｃｏ　＋　ｉ↑）が
発生しくマグネシア・カーボン反応）、組織が劣化する
ことが加わってれんがは徴しく損耗する。このマグネシ
ア・カーボン反応は金属粉末の添加によって防ぐことは
できな（１のである。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明者らは上記２点の問題を１ｏ−ｃ系れんかに金属
粉末と特定の組成を持ったＳＬ　０２含有のガラスある
いはフラックス（以下ガラス物質という）を添加し、そ
の相互作用によって解決することに成功したものである
。

即ち、この発明はマグネシア質原料７０〜９７重量％、
炭素材料３〜３０重量％よりなる耐火材料１００重量部
に対して、金属アルミニウムあるいは金属アルミニウム
と金属マグネシウムの混合粉末または合金粉末１〜１０
重量部、５Ｌ０２５〜５０重量％でかつアルカリ分１０
重量％以下のＳＬＯ＋！を含有するガラスまたはフラッ
クス０．５〜１０重量部を配合して得た不焼成れんがを
一部または全部に内張すした転炉、溶鋼鍋などの溶鋼用
の容器である。

〈作用〉 −０−Ｃあるいは類似の配合に金属粉末とガラス物質を
添加したれんがが加熱されていくと、ガラス物質の軟化
溶融と金属の溶融とのいずれかあるいは両者が起こり、
それに他方が溶解する現象が起こる。その溶融物は炭素
材料を被覆し、気孔中の空気による炭素材料の酸化を妨
げる。次いで〃がガラス物質中のＳＬ　Ｏｔ酸成分還元
すると同時に金属は酸化されて金属酸化物となる。その
際の体積膨張により気孔が閉塞され、外部より耐火物内
部への空気の流入を遮断して、耐火物中の構成酸分であ
る炭素材料の酸化を防止する。

また、溶解したガラス物質は炭素材料を被覆するが、そ
の際酸化されたＭがガラス物質中に入ることによりガラ
スの粘性が増加し、そのため高温になっても流れ去るこ
となく、炭素材料の被覆が継続し、酸化防止効果が高温
域まで持続する。

このように炭素材料の被覆は高温まで持続するので、マ
グネシアと炭素との接触が断たれ、高温にお（プるマグ
ネシア・カーボン反応が抑制されるのである。

同時にガラス中ではＭの酸化物とガラス成分との反応に
より新たな鉱物相を形成し、その一部が析出する際に耐
火物成分との結合を生じ、耐火物成分の結合が強化され
るために、耐火物全体の強度が向上するのである。

この金属によるガラス成分の還元および酸化された金属
のガラス成分との反応は、骨材粒子のガラスへの溶解よ
りは速度が大であるので、ガラス物質のみの添加の場合
の骨材粒子のガラス中への溶解による骨材の変質やマト
リックスの特性低下は防止される。

さらに、ガラス物質の共存は添加されたアルミニウムの
炭化アルミニウムへの反応を防止し、容器が冷却された
際の炭化アルミニウムの消化による耐火物の劣化が防止
される。

一方、ガラス成分の還元により生成したシリコンは炭素
月料と反応し、炭化珪素となるが、この際ウィスカー状
となり、マトリックス中に成長するので、結合の強化に
寄与する。

さらに、軟化溶融したガラス物質と金属とは、結合剤と
異なり、流下移動し毛管現象により骨材粒子間を充填し
て、鉱物変化を起こすため、粒子間接触角の鈍角化も進
行することで、応力の集中が緩和されることとなり、靭
性に優れた組織となる。

〈発明の構成〉 この発明に用いられるマグネシア質原料としては、電融
マグネシア、焼結マグネシア、ドロマイ１−、マグカル
シアクリンカ−などが使用可能であるが、特に高温での
使用には高純度のマグネシアクリンカーやマグカルシア
クリンカーが好適で゛ある。マグネシア質原料の使用量
は７０〜９７重量％であり、７０重量％未満では耐食性
を充分発揮することができず、また９７重量％より多く
なると耐スポーリング性に劣る。

炭素材料は天然黒鉛、人造黒鉛、電極屑、石油コークス
、カーボンブラックなどて゛あるが、高温における耐食
性の点からは天然や人造の黒鉛のような高純度の結晶質
のものが適し、特に鱗片状のものがより好ましい。結晶
質の炭素材料は耐酸化性にすぐれると共に、成形時の充
填性がよく、その結果より耐食性に勝る耐火物が得られ
る。

炭素材料の使用量は３〜３０重量％である。好ましくは
粒径ｏ、１ｍｍ以上の結晶質炭素材料を少なくとも１０
重量％以上含むようにするとよい。

金属粉末としてはアルミニウム単独か、アルミニウムと
マグネシウムの混合あるいは合金を用いる。この金属粉
末は前述のようにガラス物質との相互作用により耐火物
の耐用向上に寄与するが、アルミニウムのみよりはマグ
ネシウムとの混合粉末あるいは合金粉末とする方が融点
も下がり、溶融物の流動性が良く、ガラス物質との反応
性も良好でより好ましい。その使用量はマグネシア質原
料と炭素材料からなる耐火材料の含量１００重量部に対
して１〜１０重量部であり、その範囲外となると耐酸化
性、耐食性および耐摩耗性に劣る。アルミニウムとマグ
ネシウムを混合して使用する場合の比率は重量化でアル
ミニウム１に対してマグネシウムは１以下が好ましい。

この発明では金属粉末と相互作用をする物質としてガラ
スあるいはフラックスを用いる。ガラスあるいはフラッ
クスは同組成の結晶体などと比較して反応しやすいので
、金属との相互作用がより低温で起こることと、ガラス
あるいはフラックスそれ自体の軟化溶融もより低温で起
こるので、炭素材料を被覆して酸化を防止する効果も結
晶体より大となる利点がある。

ガラスあるいはフラックスとしてはアルミニウムとの反
応、生成物との関係でＳＬ　０２を含有するものが望ま
しく、添加金属が炭化物を生成する温度（約８００°Ｃ
）付近で軟化溶融するガラスあるいはフラックスを使用
する。そのガラスあるいはフラックスはアルカリ分１０
重量％以下でＳｉＯ．が５〜５０重量％であることが必
要である。アルカリ分が１０重量％以上ではれんがの耐
食性が低下する。

また、ガラスあるいはフラックス中のＳｉＯ０２が５重
量％以下では上述の金属との相互作用の効果が発揮され
ず、５０重量％以上では金属と反応しないＳｉＯ２が耐
火材料を被覆した際に、耐火材料成分と反応して２１’
ｂＯ・５ＬＯ２やＣａＯ・Ｉ’ｂＯ・５ＬＯｐとなり溶
出してしまい、１１織が劣化する。ＳＬ　Ｏｅが５０重
量％以下であれば添加したＭの酸化物による粘性増加の
効果もあって、組織劣化の心配はない。その他の成分に
ついては特に限定はなく、Ａｌ２Ｏ２、ＭｇＯ１ＣａＯ
などが用いられるが、ＦｅＯやＭＴＩＯのような成分は
耐火材料と低融点物を生成しやすいので多量の存在は好
ましくない。

このガラスあるいはフラックスの使用量は耐火材料合量
１００重量部に対し０．５〜１０重量部であって、０．
５重量部未満では耐酸化性に劣り、また１０重量部より
多くなると耐食性に劣るようになると同時に上記の耐火
材料との反応の問題が生じて好ましくない。

なお、この発明でガラスまたはフラックスというのは、
特定したものではなく、上記の条件を満足するものであ
れは、ガラスやフラックス以外に類似の物質をも含むも
のである。

上記した原料を加えた配合に樹脂系結合剤を添加して混
練し、成形後熱処理をして不焼成れんがを得る。樹脂系
結合剤としては熱処理によって硬化するものであればよ
く、特に限定するものではないがフェノール樹脂が好ま
しい。

この発明では上記の不焼成れんがを転炉や溶鋼鍋などの
溶鋼容器の内面全部に内張りとして使用するか、あるい
は一部に内張すして使用するが、一部に内張すする場合
には、溶損の著しいスラグライン部や渇当り部に用いる
と好結宋が得られる。

〈実施例〉 以下、実施例によりこの発明の詳細な説明する。

第１表に示す配合をフリクションプレスによつて成形し
、この成形物を３００℃で１０時間の熱処理を行なって
不焼成れんがを得た。

使用したフラックスの組成は（Ａ）はＳＬｏ、４０重重
量、Ｃａ０３０重量％、／Ｖ２Ｏ３１５重量％、ｌ１ｇ
０１０重量％、その（Ｉ！！５重量％で、（Ｂ）は５Ｌ
０２４５重量％、−０１５重量％、Ｚｒ０２２０重量％
、Ｍ２Ｏ３１４重量％、その他６重量％、（Ｃ）はＳＬ
　０．６０重量％、Ｃａ０２０重量％、Ｎ２０３５重量
％、−０１２重量％、その他３重量％のものであり、そ
してケイ酸ガラスの組成はＳｌ、６０重量％、ｌ’ｈ２
０２０重量％、Ｎ２（ｈ１０重量％、ＣａＯ３重量％、
その他５重量％であった。

靭性は還元雰囲気中１４００℃で３点曲げ試験法により
応力−ひずみ曲線を測定して求めた。

スラグ試験は回転式スラグ試験装置により１７００°Ｃ
で５時間行なった。スラグ組成はＳｉＯ２１４重量％、
Ｎ２（ｈ６重量％、ＦｅＯ＋Ｆｅ２Ｏ３１５重量％、Ｃ
ａＯ５０重量％、１０１０重量％、ＭｎＯ３重量％のも
のを使用した。

酸化試験は炭化珪素発熱体電気炉を用い、大気雰囲気中
の１４００℃で１０時間行なった。

なお、靭性値率、溶損面積率および脱炭面積率について
は比較例１を１ｏｏとする比率によって表わした。

次に、消化試験として実施例２と比較例１の試料を５０
℃の飽和水蒸気下に放置し、その重量増加を測定した。

その結果を第２表に示す。

第　　　　　１　　　　　表 第　　　　　２　　　　　表 〈発明の効果〉 第１表の結果から明らかなように金属粉末とフラックス
を併用した実施例はいずれも金属のみを添加した比較例
と比べて靭性、耐食性および耐酸化性に優れている。特
に、１７００℃における耐食性の向上はマグネシア・カ
ーボン反応が抑えられたことも一因と思われる。

さらに、ＳｉＯ．含量が５０重量％より多いフラックス
Ｃや５ＬＯ２およびｆｉ＆　２０の多いケイ酸ガラスを
使用すると（比較例３および４）スラグ耐食性が極端に
低下することがわかる。

また、第２表の消化試験によると、アルミニウムを添加
したのみの試料は４８時間位までに顕著な重量増加が見
られている。これはれんが中に生成した炭化アルミニウ
ムの消化が原因であって、金属と硼酸化合物を添加した
試料では炭化アルミニウムの生成が抑制されるため、消
化による重量増加が少ないのである。

この発明の溶鋼容器は金属粉末と特定組成のガラスある
いはフラックスを併用したことにより、耐酸化性、耐食
性および靭性が改善され、特に高温にお（プるマグネシ
ア・カーボン反応が抑制され、さらに、炭化アルミニウ
ムの生成を抑えるので、間欠操業や高温操業される溶鋼
容器に使用されると操業上の安定性と耐用性が顕著に向
上するのである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　マグネシア質原料７０〜９７重量％、炭素材料３〜３
   ０重量％よりなる耐火材料１００重量部に対して、金属
   アルミニウムあるいは金属アルミニウムと金属マグネシ
   ウムの混合粉末または合金粉末１〜１０重量部、ＳｉＯ
   ＿２５〜５０重量％でかつアルカリ分１０重量％以下の
   ＳｉＯ＿２を含有するガラスまたはフラックス０．５〜
   １０重量部を配合して得た不焼成れんがを一部または全
   部に内張りしてなる溶鋼容器。