JP2765458B2

JP2765458B2 - マグネシア・カ−ボン系耐火物

Info

Publication number: JP2765458B2
Application number: JP5292690A
Authority: JP
Inventors: 明渡辺; 剛二佐伯
Original assignee: Kyushu Refractories Co Ltd
Current assignee: Krosaki Harima Corp
Priority date: 1993-10-27
Filing date: 1993-10-27
Publication date: 1998-06-18
Anticipated expiration: 2013-06-18
Also published as: JPH07126064A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は転炉、電気炉、取鍋など
の各種溶融金属容器に使用されるマグネシア・カ−ボン
系耐火物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年転炉、電気炉、取鍋などの溶融金属
容器の内張り耐火物は操業温度の高温化に伴いマグネシ
ア・カ−ボンれんがが広く使用されるようになってきて
いる。このマグネシア・カ−ボンれんがはマグネシアの
スラグ浸透のしやすさを炭素質材料のスラグ濡れ性の低
さでカバ−することによりれんがのスポ−リングを防止
するものである。しかし、スラグの塩基度（ＣａＯ/Ｓ
ｉＯ₂）が低く、しかもスラグ中のＡｌ₂Ｏ₃の含有量の
多いものにおいては、スラグの粘性が非常に低下するた
め、マグネシア・カ−ボンれんがといえどもスラグがれ
んが内部に浸透し、溶損が増大したり、スポ−リングを
起こしたりする。

【０００３】こうしたスラグに対応するためにスラグ浸
透防止に効果のあるＣａＯ成分を含むマグカルシアクリ
ンカ−やドロマイトクリンカ−をマグネシアクリンカ−
と併用したマグネシア・カ−ボンれんがが使用されてい
る（例えば特開昭61-141663号公報）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このようなＣａＯ成分
を含む材料を使用した溶融金属容器を間欠使用する場合
には、れんがが水分を吸収し消化して崩壊してしまう現
象が生じる。このＣａＯ成分を含む材料は、特にスラグ
浸透に大きな影響を持つ微粉部分には、消化が激しいた
め全く使用できず、粗・中粒部分に限定使用したのでは
その効果が小さいのである。

【０００５】また、他のＣａＯ成分を含む材料としてＣ
ａＣＯ₃やＣａ（ＯＨ）₂の添加も考えられるが、共に50
0〜600℃の温度でＣＯ₂およびＨ₂Ｏの消失に伴いポ−ラ
スになるため、スラグ浸透防止効果はほとんど見られな
い。さらに、スラグ浸透によるスポ−リングを軽減する
ために酸化クロムを添加する方法やマグクロれんがの使
用が知られている。しかし、酸化クロム成分は環境対策
上使用したくない素材である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らはスラグの浸
透について検討し、耐火物の耐食性も合わせて考慮した
結果、石灰窒素に注目し本発明に到達したものである。
即ち本発明は、炭素質材料１〜25重量％、石灰窒素0.2
〜20重量％を含有し、あるいはさらにそれに加えて、ア
ルミニウム、シリコン、マグネシウム、カルシウムの群
れより選ばれた金属粉あるいはその合金粉の１種または
２種以上0.2〜５重量％を含有し、残部がマグネシアを
主体とする耐火材料よりなるマグネシア・カ−ボン系耐
火物である。本発明の耐火物は不焼成の定形耐火物の
他、不定形耐火物のような形態でも使用できる特徴を有
している。

【０００７】本発明に使用するマグネシアを主体とする
耐火材料は、電融マグネシアクリンカ−、焼結マグネシ
アクリンカ−、天然マグネシアクリンカ−などの既知の
マグネシア質耐火材料を単独で、あるいはこれら材料と
マグネシア・アルミナスピネルクリンカ−などと混合し
て用いることもできる。これらの耐火材料はＭｇＯが50
重量％以上であることがスラグ耐食性の上から好まし
い。

【０００８】炭素質材料としては天然黒鉛、人造黒鉛、
石油コ−クス、カ−ボンブラックなどが使用できるが、
高温における耐食性の点から黒鉛の、それも高純度のも
のが適している。この炭素質材料の使用量は１〜25重量
％とする。炭素質材料が25重量％を越えるとれんがの熱
伝導が大きくなり鉄皮赤熱や鋼の温度低下などの問題が
発生したり、カ−ボン溶出による鋼汚染の問題があり、
逆に炭素質材料が１重量％未満であると炭素質材料のス
ラグ浸透防止効果がなく、耐スポ−リング性が著しく劣
るようになり、いずれも好ましくない。

【０００９】本発明の特徴である石灰窒素の使用量は耐
火物中の0.2〜20重量％とする。石灰窒素の使用量が0.2
重量％未満であると十分なスラグ浸透抑制効果が発揮さ
れず、20重量％を越えると耐食性が低下する。なお、石
灰窒素はカルシウムシアナミド（ＣａＣＮ₂）を主成分
とするものであり、製法上カ−ボンを若干含むものがあ
るが使用には差し支えない。また、使用粒度に制限はな
いが、微粉部分に使用すると効果が大きい。

【００１０】さらに、本発明のマグネシア・カ−ボン系
耐火物が激しい酸化性雰囲気で使用される場合には、炭
素質材料や石灰窒素の酸化防止材としてアルミニウム、
シリコン、マグネシウム、カルシウムなどの金属粉末を
添加することも出来る。これらの金属粉末はその単独あ
るいは合金のうちの１種の粉末あるいは２種以上の混合
粉末として添加される。このうち特にシリコンは酸化防
止材として作用するだけでなく、ＣａＣＮ₂が酸化して
生ずるＣａＯの消化防止効果も合わせ有する。これらの
金属の添加量は0.2〜５重量％が望ましく、0.2重量％未
満では添加効果が現れず、５重量％を越えて添加すると
耐火物の耐食性と耐スポ−リング性が低下するのでいず
れも好ましくない。

【００１１】本発明の低炭素質マグネシア・カ−ボン系
耐火物の製造方法は、定形耐火物として使用する場合に
は、常法に従い原料を秤量し、結合剤を加えて混練後プ
レス成形する。これをそのままあるいは600℃以下の温
度で熱処理して不焼成れんがとして使用する。結合剤と
しては、リン酸塩系、珪酸塩系の無機質結合剤、フェノ
−ル樹脂などの有機系の各結合剤がいずれも使用でき
る。

【００１２】また、不定形耐火物としては主として流し
込み成形材として使用されるが、他の形態でも使用可能
である。これも常法通り原料、結合剤、分散剤、可塑
剤、硬化調整剤などを適宜選択し、水その他の溶剤と混
合して使用される。結合剤としてはアルミナセメント、
珪酸ソ−ダ、リン酸塩などが使用できる。フェノ−ル樹
脂などの有機系結合剤を用いた非水系での使用も可能で
ある。

【００１３】

【作用】金属容器が高温操業でしかも塩基度が１以下の
低塩基度スラグで、スラグ中のＡｌ₂Ｏ₃の含有量が15重
量％以上もあるとスラグの粘性が極端に低下し、耐火物
がマグネシアと炭素質材料だけで構成されているとスラ
グの浸透を十分に抑制できないため、スラグの浸透によ
り構造的スポ−リングを起こし易い。これを防ぐ目的で
炭素質材料を25重量％以上と多くすると、耐火物が高熱
伝導となり過ぎて、鉄皮赤熱や鋼の温度低下などの問題
が発生したり、カ−ボン溶出による鋼汚染の問題が生じ
使用できない。本発明で使用される石灰窒素の成分であ
るＣａＣＮ₂は酸素原子を含まない非酸化物であるため
スラグに対する濡れ性が小さく、スラグ浸透抑制効果が
特に大きい。また、ＣａＣＮ₂は消化性がないため耐火
物の粗・中粒はもちろんのこと、微粉としても使用可能
であるのでスラグの浸透抑制効果が大きいのである。さ
らに、高温でＣａＣＮ₂が酸化されたとしても、Ｃおよ
びＮ原子の抜けた部分をＯ原子がかなりの部分を補うの
で、耐火物がポ−ラスになることはほとんどないうえ
に、生じたＣａＯがスラグに溶け込み、低粘性のスラグ
の粘性を上げ浸透を抑制する効果を発揮する。その結
果、溶損防止と共に構造スポ−リングをも防止する。

【００１４】

【実施例】表１に示すような組成の材料および結合剤を
用いて試作を行った。同様に比較例として表２の配合の
試料を準備した。なお、表１および２の配合はすべて重
量部で表示してある。また、表１および２の成形方法
「Ｐ」は常法に従い混練、プレス成形したしたものであ
り、「Ｖ」は材料に水を加えた後棒状バイブレ−タ−を
使用して振動鋳込みしたものである。同じく表１と２の
熱処理方法の欄に示した「乾」は150℃で24時間乾燥し
たものであり、「熱」は300℃で10時間熱処理したもの
である。こうして製造した試料の物性も表１および２に
示す。

【００１５】耐スポ−リング性試験は誘導炉で溶融した
1400℃の溶銑中に、40x40x114mmの試料を浸漬し、３分
間後に取り出して自然冷却後亀裂の状態を観察した。亀
裂の発生していないものについてはさらに２回目以降の
浸漬を行ない、亀裂が生じた時点での亀裂の状態を観察
した。亀裂の大きさの表現法は、「微」は表面に亀裂が
ほんのわずか観察されたもの、「小」は小さい亀裂が、
「中」は中程度の亀裂が、「大」は大きな亀裂がそれぞ
れ観察されたものである。

【００１６】スラグテストは回転式スラグ試験炉、プロ
パン−酸素バ−ナ−を用い、1700〜1800℃で３時間保持
した。スラグは所定温度に達した後、１時間毎に入れ替
えた。また、保持後１時間目と２時間目に、スポ−リン
グを発生しやすくするためエア−ブロ−により1000℃ま
で冷却後再昇温する操作を加えた。結果は表１、２に示
す。なお、スラグ組成はＡｌ₂Ｏ₃ 25％、ＳｉＯ₂ 31
％、Ｆｅ₂Ｏ₃ 9％、ＣａＯ 30％、ＭｇＯ 5％で、Ｃ／
Ｓ＝約１のものを使用した。表１、２の結果中、「無」
は試験後の試料の切断面に亀裂の発生のほとんど見られ
なかったもの、「大」は大きな亀裂が発生していたも
の、「中」は中程度の亀裂が見られたもの、「小」は小
さい亀裂が見られたもの、「微」は亀裂がほんのわずか
観察されたものである。また、浸透層厚さは稼働面背部
かられんが内部にかけての緻密化された部分の厚さで示
した。

【００１７】

【表１】

【００１８】

【表２】

【００１９】表１および２のスラグテスト結果をみて
も、本発明の石灰窒素を添加した試料（実施例１〜７）
はいずれも、マグネシア・カ−ボンれんが（比較例１お
よび２）やスピネル添加のマグネシア・カ−ボン系不定
形耐火物（比較例３）に比して、スラグの浸透厚さが非
常に少なく、構造スポ−リングによると見られる亀裂の
発生もほとんどなく、溶損も少ない結果が得られた。し
かし、石灰窒素や金属粉末の量が多すぎる（比較例５お
よび６）と、スラグの浸透はある程度防止できても、溶
損量が増加することがわかる。

【００２０】さらに、熱スポ−リング試験の結果に見ら
れるように、本発明の試料では亀裂は１回目の試験では
いずれも発生せず、２回目以降で小さい亀裂が見られた
程度であるのに対し、比較例ではいずれも１回目あるい
は２回目の試験でかなりの大きな亀裂が生じ、本発明の
耐火物と大きな差が生じ、本発明の耐火物が耐熱スポ−
リング性にも優れていることがわかる。

【００２１】

【発明の効果】本発明では、低炭素質マグネシア・カ−
ボン系耐火物に石灰窒素、さらには金属粉末を添加する
ことにより、実施例の結果からも明らかなように、耐火
物中へのスラグの浸透を防止して、構造スポ−リングに
よる耐火物の損傷を最小限に押さえることが可能とな
る。また、耐熱スポ−リング性やスラグ耐食性にも優れ
ている。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】炭素質材料１〜25重量％、石灰窒素0.2
〜20重量％を含有し、残部がマグネシアを主体とする耐
火材料よりなることを特徴とするマグネシア・カ−ボン
系耐火物。
【請求項２】炭素質材料１〜25重量％、石灰窒素0.2
〜20重量％、アルミニウム、シリコン、マグネシウム、
カルシウムの群れより選ばれた金属粉あるいはその合金
粉の１種または２種以上0.2〜５重量％を含有し、残部
がマグネシアを主体とする耐火材料よりなることを特徴
とするマグネシア・カ−ボン系耐火物。