JPS63117955A - 溶銑用容器 - 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〉 この発明は溶銑の搬送などと同時に脱珪、脱燐、脱硫な
どの溶銑予備処理を行なう混銑車、溶鉄鋼などの溶銑用
容器に関するものである。

〈従来の技術〉 近年の製鋼技術の進歩に伴って、混銑車、溶銑鍋などは
単に高炉と転炉間の容器という目的だけでなく、脱珪、
脱燐、脱硫などの溶銑予備処理を行なう精錬容器として
の役目も負うようになってその容量も大きくなり、また
溶銑温度も上昇してきたため、その内張り材に要求され
る特性も耐食性、耐スポーリング性および耐摩耗性が重
要となり、非常に苛酷なものとなってきている。

このような操業条件の苛酷化により前記容器の内張り材
として使用される耐火物もＡＩ　２０３−　Ｓ、Ｏｅ系
からアルミナ、炭化珪素および炭素を主体とした不焼成
れんがが使用されるようになっている。

また、従来通りの溶銑の受器や運搬のみに使用される場
合もあり、耐火物に対しても、種々の要求がある。

〈発明が解決しようとする問題点〉 溶銑予備処理容器用耐火物は＃２０３　　ＳＬＣＣ系と
なって飛躍的に耐用が増大した。しかしながら、溶銑予
備処理容器のスラグライン部と、鉄浴部あるいは炉底部
とではその部位により損傷形態に差があり、容器全体を
Ｎ２ｐｓ　−５ＬＣＣ系耐火物で構成したのでは溶損バ
ランスがとれず、高価なＭ２Ｏ３ＳｉＣＣ系耐火物を廃
棄甘ねばならない欠点がある。しかし、銑浴部や炉底部
を従来のＮｌ　２０３　　Ｓｉ　Ｏｔ系耐火物で構成し
たのでは、今度は溶損が速すぎて、逆の意味で溶損バラ
ンスがとれなくなる。

さらに、ロー石質耐火物の場合には、その特徴として安
価である他に、ロー石（以下ロー石には陶石も含むもの
とする）はブローティング現象が他の原料より大きく、
これにより目地部が融着しやすく、溶銑の差込みが防止
できるという利点もある。

そのためＮ　２０３　　ＳＬ　０２系耐火物に炭素材料
を添加することが試みられたが、炭素材料は空気中の酸
素による気相酸化や溶銑、スラグ中のＦｅＯによる液相
酸化によって損耗し、やはり溶損バランスはとれないの
である。

したがって、安価な拐料を用いてスラグライン部のＭ２
Ｏ５ＳｉＣＣ系耐火物との溶損バランスをとる方法が求
められている。

また、従来通りの溶銑の受器や運搬のみに使用される場
合の溶銑用容器には、ロー石質原料を使用したものもま
だ多いが、この場合にはスラグライン部の溶損が他の部
位より大きく、この場合も溶損バランスの問題がある。

〈問題点を解決づ−るための手段〉 上記の問題解決のため本発明者らは、ロー石原料に場合
によってはアルミナシリカ質原料を加え、それに炭化珪
素を含む炭素材料よりなる耐火材料に金属アルミニウム
単独あるいは金属シリコンまたは金属マグネシウムとの
混合粉末あるいは合金粉末およびＳ＝Ｏ□含有ガラスを
配合して得た不焼成れんがを銑浴部、炉底部に内張すす
ることによって混銑車、溶銑鍋などの溶銑予備処理用容
器のスラグライン部に配した＃　２０３　　Ｓｉ　Ｃ−
Ｃ系耐大物との溶損バランスをとれることを見出したの
である。

さらに、従来通りの溶損の受器や運搬のみに使用される
場合の溶銑用容器のスラグライン部にこの発明の耐火物
を適用すれば、やはり他のロー石部との溶損バランスが
とれるのである。

〈作用〉 例えば混銑車において、その内面をＡＲ２０３−ＳＬ　
Ｃ−Ｃ系耐大物にて全張りすると、スラグライン部の損
耗が大で溶損バランスがとれないので、スラグライン部
に／Ｖ　２０　ｓ　　ＳＬ　Ｃ−Ｃ系耐大物を配し、炉
底をロー石質耐火物とすると炉底が先に損傷してしまう
。このロー石に炭素材料あるいは炭素材料と炭化珪素を
配合した耐火物で構成すると、炉底の耐食性はかなり改
善されるが、今度は酸化が大きくなり、やはり溶損バラ
ンスがとれない。

炭素含有耐火物にアルミニウムなどの金属粉末を添加し
て組織を緻密化することにより、酸化防止を意図するこ
とは広く知られている。この金属添加をロー石−（ＳＬ
Ｃ−）Ｃに応用すると、組織の緻密化によって耐酸化性
や耐食性は向上するけれども、まだ溶損バランスはとれ
ない。

そこでこの発明のように、金属粉末とＳ、０２含有ガラ
スとを併用したロー石−（Ｓ；Ｃ−）Ｃ耐大物を使用す
ると金属粉末とガラス物質との相互作用により、金属の
みの添加に比べて、耐食性や耐酸化性、靭性が一層向上
し、／Ｖ２Ｏ３５ＬＣＣ系耐火物との溶損バランスがう
まくとれるのである。

また、単に溶銑の受器として使用される場合の溶銑鍋で
は、スラグライン部の損耗が極端に大きく、スラグライ
ン部をロー石−（ＳｉＣ−＞Ｃ系耐大物とし、他部位を
ロー石としても、まだスラグライン部の損耗が大きいの
であるが、この発明の金属とガラス物質との相互作用を
利用したロー石−（ＳｉＣ−）Ｃ耐大物を使用すると、
ロー石質耐火物との溶損バランスがうまくとれる。

この金属とガラスとの相互作用について説明する。耐火
物が加熱されていくと、ガラスの軟化溶融と金属の溶融
が起こり、まずガラス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。次いで溶融金属と軟
化溶融したガラス物質が相互に溶解する。そこでＮがガ
ラス質のＳ、０２成分を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、耐火物中の構成成分である結晶質炭素材料の酸化を
防止する。

また、溶解したガラス物質は炭素月利を被覆するが、そ
の際酸化されたＭがガラス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、炭素月利の被覆が継続し、酸化防止効果が高温域ま
で持続する。

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、ムライトやカーネギツトなどの新たな鉱物相を形
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
りは速度が人であるので、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。また、〃によるＳ＝
　０２の還元はガラス中のＳｉ　Ｏ２のみであり、ロー
６中の成分のＳＬ　０２が還元されることはない。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が防止され、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
月利と反応し、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ので、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ロー石原料とはロー石あるいは陶
石と呼ばれるものであり、ＳＬ　０２含有量が６０〜９
０重量％の通常の耐火物に使用されるものであり、その
使用量は７０〜９７重量％である。このロー石原料の一
部をアルミナシリカ質原料に変えることができる。アル
ミナシリカ質原料を多くするほど耐食性は向上し、それ
によって溶損バランスの調節が可能である。この発明の
特徴である金属とガラスとの相互作用はＡｌ２Ｏ３ＳＬ
ＣＣ系耐火物にも有効であり、それによってスラグライ
ン部の耐用が向上すれば、炉底も耐用を上げる必要があ
る。その際にはアルミナシリカ質原料の添加は効果があ
る。

使用するアルミナシリカ質原料としては、アルミナ質、
粘土質、シャモットなどであり、その使用量は耐火材料
全体の５０重量％以下であり、それ以上添加するとロー
石の特性であるブローティング現象が得られなくなるこ
とと、価格的にロー石原料を使用する意味がなくなり、
好ましくない。

炭素材料はスラグと濡れにくいことによる耐食性や熱伝
導のよいことによる耐スポーリング性に寄与するもので
あり、特に耐食性の点から天然や人造の黒鉛のような結
晶質のものが好ましく、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、より耐食性にまさる耐
火物が得られる。炭素材料の使用量は３〜３０重量％で
あり、３重量％未満では耐食性及び耐スポーリング性に
劣り、３０重量％より多くな葛と握械的強度が低下して
耐摩耗性に劣るようになる。好ましくは、粒径ｏ、１ｍ
ｍ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。

この炭素材料に炭化珪素を混ぜて使用することによって
耐酸化性はさらに向上する。この炭化珪素は炭素材料の
酸化を抑制して炭素材料の高耐食性、高耐スポーリング
性を発揮させる効果があり、その使用量は２７重量％以
下とする。この量が２７重量％以上では耐食性に劣るよ
うになる。

金属粉末としてはアルミニウム単独か、アルミニウムと
シリコンまたはマグネシウムの混合粉末あるいは合金粉
末を用いる。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、ガラ
スの種類によってはアルミニウムのみでは溶融物の流動
性が悪く、ガラス物質との反応性に乏しいので、その場
合にはシリコンまたはマグネシウムと併用して混合粉末
あるいは合金粉末として用いるとよい。特に、合金とす
ると融点も下がりより好ましい。その使用量はロー石原
料と炭素材料の耐火材料含量１００重量部に対して１〜
１５重量部であり、その範囲外では耐酸化性、耐食性及
び耐摩耗性に劣る。アルミニウムと他のシリコンあるい
はマグネシウムとを使用する場合の比率は重量比でアル
ミニウム１に対して他の金属は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
ス物質を用いる。ガラス物質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、ガラス物質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。

ガラス物質としてはアルミニウムとの反応、生成物との
関係でＳＬ　０２含有ガラスが望ましく、添加金属が炭
化物を生成する温度（約８００℃）以下で軟化溶融する
珪酸ガラス、硼珪酸ガラス、珪酸アルカリガラスなどが
使用でき、その使用量はアルミナ原料と炭素材料１００
重童部に対し０．５〜１０重量部であり、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。

溶銑予備処理におＣプる脱燐の際にはＣａＯ成分やＣａ
　Ｆ　２成分が添加されるが、これらの成分はＳ１０゜
やＮ２Ｏ３と反応しやすく、くれによりマトリックス部
が溶損され、骨材の脱落が進行するが、この発明の金属
粉末とＳ、０２含有ガラスとの組合せでは、マトリック
ス部が保護されるため、骨材の抜は落ちがなく、ノロ付
きが良好となるので、より耐食性が向上する。

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。

上記の不焼成れんがを混銑車や溶銑鍋などの溶銑予備処
理容器の鉄浴部および／または炉底に内張すし、スラグ
ライン部をＭ２ｏｚ−ＳｉＣ−Ｃ系耐大物で構成する場
合、および溶銑予備処理を行なわない場合や溶銑予備処
理条件の緩い場合の溶銑容器のスラグライン部にこの発
明の不焼成れんがを使用し、他部位はロー石質耐火物と
する場合には、容器全体の溶損バランスがとれて好結果
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って成形し
、この成形物を３００℃で１０ｖｆ間の熱処理を行なっ
て不焼成れんがを得た。

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法により１４００℃で２
時間行なった。スラグ組成はＦｅ０４６重量％、Ｃａ０
４２重量％、ＣａＦ２１２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
は第１表の比較例１を１００とする比率によって表わし
た。

第　　　　　１　　　　　表 〈発明の効果〉 第１表の結果を見ると金属粉末とＳｉ　ｏ２含有ガラス
を併用した実施例はいずれも添加物のない比較例に比べ
て強度、靭性、耐食性および耐酸化性のいずれにおいて
も大幅に特性が向上しており（実施例１と比較例１、実
施例３と比較例２）、金属粉末のみを添加した比較例３
と比較しても各特性の向上がみられ、特に靭性および耐
酸化性において顕著であった。

また、ロー石の一部をアルミナで置換すると耐食性に向
上が見られ（実施例１と実施例２）、さらに、炭素材料
の一部を炭化珪素に変えることにより、各特性に一段の
向上が観察された。

スラグライン部にＮ２０３ｓｉｃ　　Ｇ系れんが（電融
アルミナ７５重量％、天然魚＠１３重量％、炭化珪素１
２重量％）を使用した混銑車の炉底部に実施例１のれん
がを使用した結果、溶損速度はスラグライン部の０．８
２〜０．９５　ｍｍ／ｃｈと比較して炉底の試別は０．
７９〜０．９０　ｍｍ／Ｃｈとなり、はぼ溶損バランス
がとれることがわかった。

この発明の溶銑予備処理容器は金属粉末とガラス物質を
併用したことによって、ガラス物質の軟化溶融によりカ
ーボンが被覆され、また溶融ガラスの一部が骨材粒子間
に充填し、溶融ガラスと溶融金属との反応による生成物
によってガラス物質の結晶化が急速に進行するため耐酸
化性が著しく向上し、また粒子間の結合も強化されて靭
性の増大によって応力緩和は能が著しく改善された。こ
の結果、溶銑予備処理容器の炉底や銑浴部に使用された
場合に、スラグライン部のＮ　２０３　　ＳＬ　Ｃ−Ｃ
系れんがと溶損バランスがとれ、操業上の安定性と耐用
性が顕著に向上した。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ロー石原料あるいはロー石原料とアルミナシリカ質原
   料７０〜９７重量％、炭素材料あるいは炭素材料と炭化
   珪素３〜３０重量％よりなる耐火材料１００重量部に対
   し、金属アルミニウム単独あるいは金属シリコンまたは
   金属マグネシウムとの混合粉末あるいは合金粉末１〜１
   ５重量部およびＳｉＯ＿２含有ガラス０．５〜１０重量
   部を配合して得た不焼成れんがを内張り耐火物の一部に
   使用することを特徴とする溶銑用容器。