JPS6014817B2 - 溶融金属精錬用浸漬ランス被覆材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、溶融金属精錬用浸贋ランス用被覆材に関し、
その目的とするところは従来品よりも優れた耐用性を具
備するランス被覆材を提供することにある。

以下に溶銑脱硫用ランスを例として本発明の被覆材を説
明する。

一般に、鋼は転炉で吹鏡して成分調整されるのが通常で
あるが、近年低硫黄鋼が製造される比率が高くなってい
る。この場合、転炉内で脱硫すると、転炉の寿命低下を
来たすので、一般に溶銑を転炉に装入する前に涙銑車又
は溶銑鍋中で脱硫する方法が実施されている。特に、大
量の溶銑を処理できる点で、濠銑車内での脱硫が盛んと
なっている。上記脱硫は、耐火材で被覆した鋼製パイプ
、即ちランスを通じて、カルシウムカーバィド等の脱硫
剤を窒素ガス等のキャリヤーガスと共に熔銑中に吹き込
むことにより行なわれる。該ランスは、１３５０〜１４
５０午０程度の高温の溶銑中に袋入され、所定時間脱硫
処理後に溶銑中から引き出されるという操作で使用され
る。斯かるランスの被覆材に要求される条件としては、
まず鋼製パイプに被覆作業をする際に、‘１）速度の可
塑性を有するが、鋼製パイプに被覆した際にだれ落ちす
る等の欠点がないこと、■鋼製／ぐィプに対する付着性
が良好であること等が挙げられる。更に、実使用時にお
いて、‘３１高温下での鋼製パイプの膨脹に追従し得る
膨脹性を有すること、‘４耐食性に優れていること、‘
５｝耐スポーリング性に優れていること、｛６｝十分な
強度を有すること等が挙げられる。従来、ランス用被覆
材としては、耐火骨材及び結合粘士の混合物に、結合材
として水ガラスを添加し、水を加えて混練したものが知
られている。

この従来のランス用被覆材は、十分な可塑性、付着性を
有しているので、被覆作業性は良好である。しかしなが
ら、実使用時において、ランスの直径方向及び長手方向
に亀裂が生じて２〜３チャージ以内に被覆材が剥落し、
使用不可能な状態となって寿命が尽きる。或は、被覆材
が剥落せずとも、極めて大きな亀裂を生じ、パイプの穴
開き、折損等の重大な損傷を惹起することがあるという
欠点を有する。この欠点は、ランスを溶銃に菱入すると
被覆材に微細な亀裂が生じ、該亀裂が溶銘の浸食作用、
熱的スポーリング、脱硫剤等の吹き込み時の振動等によ
り成長して大きな亀裂となること、並びに被覆材が溶鉄
の熱により過度に暁結されるため、ランスが熔銑から引
き出されて冷却され、収縮する際に発生する引張り応力
が前記亀裂に集中してこれを拡大すること等によるもの
と考えられる。本発明者は、上記従来のランス用被覆材
の欠点に鑑み、前記‘１〕〜【６）の条件を全て満足し
て長い寿命を有すると共に、大亀裂の発生に起因するパ
イプの穴開き、折損等の重大な障害を回避し得るランス
用被覆材を得る目的で研究を重ねた。

その結果、耐火骨材と結合粘土に結合剤としてフェノ−
ル樹脂と結合リン酸塩とを併用する場合に上記目的が達
成されることを見出した。本発明は、この新知見に塞き
完成されたものである。即ち、本発明は、（ｉ）耐火性
骨材、（ｉｉ）結合粘士、（ｉｉｉ）粉末フェノール樹
脂、肌縮合リン酸塩及び、Ｍ水を含有することを特徴と
する溶融金属精錬用浸贋ランス被覆材に係るものである
。

本発明のランス用被覆材は、適度の可塑性とパイプに対
する良好な付着性を有し、被覆作業性に優れている。

しかも、溶銃の高温下での鋼製パイプの膨脹に追従し得
る膨脹性、耐食性、耐スポーリング性、強度等の諸特性
に優れており、耐用性が高い。更に、大亀裂の発生及び
それに基くパイプの穴開き、折損等の虜れも実質上存在
しない。本発明において上記優れた効果が奏される理由
は未だ完全には解明されていないが、次の如くであると
考えられる。即ち、本発明の被覆材は、パイプに被覆後
、乾燥する際に目視では判定できないような多数分散し
た、極めて微細なクラックを生じる。これは、均一に分
散したフェノール樹脂が、縮合リン酸塩の作用により縮
合して網状構造を形成し、若干収縮することによるもの
と考えられる。そして、上記微細なクラックは溶銑との
接触によって急激には成長せず、比較的微細なものに始
まる。しかも、本発明の被覆材は溶銑の高熱により過煉
結することがないため、ランス引き出し後の冷却時に発
生する引張り応力が多数の分散した前記微細なクラック
に均一に吸収されるため、該クラツクが拡大されにくい
。以上により、前記優れた効果が奏されるものと推察さ
れる。本発明において耐火骨材としては、競結アルミナ
、電離アルミナ、ボーキサイト、バンド頁岩、合成ムラ
ィナ、カィャナィトサンド等の高アルミナ原料、ファイ
ヤークレー、蛙目シャモット等のシャモット類、ロウ石
、マグネシア、クロム鉱、炭化珪素、黒鉛等が１種又は
２種以上使用できる。これら耐火骨材は、適宜に粒度分
割して使用するのがよい。例えば、粗粒３０〜４０％程
度、中粒１５〜２０％程度、徴粉４０〜６０％程度とす
るのが好ましい。また、結合粘土としては、木節粘土、
カオリン、蛙目粘土、ベントナィト等の可塑性を有する
粘土が使用できる。

前記耐火骨材と結合粘土との所用割合は、夫々の種類等
により適宜決定し得るが、一般に重量比で前者８５〜９
５に対し後者５〜１５とするのが好ましい。

本発明においては、結合剤としてフェノール樹脂と縮合
リン酸塩とを併用することが必須である。

フェノール樹脂単独では、被覆後乾燥しただけで亀裂が
発生する、収縮性の点で問題がある、強度が劣る等の欠
点があり、一方縮合リン酸塩単独では、被覆後だれ落ち
する、亀裂が発生する、過焼結が生じる等の欠点がある
。上記フェノール樹脂としては、ノボラック型の粉末状
樹脂が広い範囲で採用でき、一般に分子量４００〜８０
の室度、融点７５〜１０ぴ０程度、粒度５〜１０５仏程
度のものが好ましい。

これらフェノール樹脂は、予めへキサメチレンテトラミ
ン等の硬化剤を５〜１５％程度配合しておくのが望まし
い。尚、エチレングリコール、メタノール等を使用する
液状のフェノール樹脂は、得られる被覆材に可塑性を与
え難い、常温での乾燥が非常に遅い、強制乾燥時の有機
溶媒の蒸発による引火、爆発の危険性がある等の理由で
好ましくない。これらフェノール樹脂の使用量は、耐火
骨材、結合粘土の種類等によっても変わり得るが、一般
に耐火骨村及び結合粘土の合量１０の重量部に対して１
〜５重量部とするのが好ましい。１重量部未満ではだれ
落ち防止が充分でなく、５重量部を越えると乾燥収縮が
大となり大亀裂発生の贋れがある。

また、縮合リン酸塩としては、ピロリン酸、トリポリリ
ン酸、テトラポリリン酸、ヘキサメタリン酸等のアルカ
リ金属塩、殊にナトリウム塩が好ましく使用できる。

これらは、１種又は２種以上が使用できる。縮合リン酸
塩の使用量は、耐火骨材、結合粘土の種類等によっても
変わり得るが、通常、耐火骨材と結合粘士との合量１０
０重量部に対し１〜５重量部程度とするのが望ましい。
１重量部未満では、被覆材の可塑性が乏しくなり、被覆
作業性が低下する傾向があり、５重量部を越えると過焼
結する傾向が大となる。

而して一般に前記粉末状フェノール樹脂と縮合リン酸塩
との比率は特に制限はないが、重量比で３：２〜２：１
程度とするのが好ましい。

本発明のランス用被覆材は、例えば以下の如くして製造
される。

耐火骨材と鯖合粘士とを所定量混合し、これに結合剤と
してフェノール樹脂及び縮合リン酸塩を加えて均一混合
し、更に水を加えて混練する。水の添加量は、得られる
被覆材が所定の軟度となる量でよく、一般に耐火骨材と
結合粘土との合量１０の重量部に対し、１０〜１５重量
部程度とするのが好ましい。得られた被覆材は、常法に
従って鉄パイプに被覆され、常温で２４〜７独特間及び
５０〜２００℃程度の温度下で２４〜９既時間程度乾燥
する。

尚、上記乾燥工程において、被覆材表面から水分が急激
に蒸発すると亀裂発生の虞れがあるので、水分の急激な
蒸発は避けるのが好ましい。斯くして得られたランスは
、溶銑水平面に対し６０〜９０ｏの角度で菱入して使用
される。

以下実施例及び比較例を掲げて本発明を説明する。実施
例 １及び２ 下記第１表に示す配合（単位重量部）で、ファイヤーク
レー組粒（２．５〜１．０側）、中粒（１．０〜０．１
５肋）及び徴粉（０．１５柳以下）、炭化珪素（０．１
５肌以下）、士状黒鉛、木節粘士、カィャナィトサンド
、並びに結合剤としてフェノール樹脂粉末（分子量斑０
、融点９５ｑｏ、粒度５〜１０５仏で粒度分布の中心が
２０〜４０ぷにあるもの、ヘキサメチレンテトラミン７
％配合）及びへキサメタリン酸ソーダを混合し、水を加
えて混練して本発明のランス用被覆材を得る。

得られた被覆材を、４０×４０×１６０肋の金型に鋳込
み、突き込み成型し、１１０午０で２４時間乾燥した。

次いで該成型物を１４００℃で１時間焼成した。該乾燥
成型物及び焼成成型物の諸特性を第１表に示す。また、
上記で得られた被覆材を、１インチめ、長さ５０物肋の
鉄パイプに被覆した。

被覆作業性は良好で、だれ落ちすることもなかった。被
覆後、常温で４糊音間及び約１００ｑｏで２４時間乾燥
し、乾燥後の被覆材表面を目視観察したところ、目視で
きる亀裂は存在しなかったが、１び音の実体顕微鏡で観
察すると、その視野内に極めて微細なクラツクが所々に
認められ、該クラツクが被覆材表面全体に多数分散して
いることが確認された。比較例 １ 結合材として水ガラス２号を用いる以外は実施例１と同
様にして従来のランス用被覆材を得た。

実施例１と同様にして、乾燥成型物、その焼成物を得、
これらの諸特性を第１表に併記する。また、上記従来の
ランス用被覆材を１インチ０、５０物像の鉄パイプに被
覆し、実施例１と同様にして乾燥し、その表面状態を観
察した。比較例 ２ 縮合リン酸塩を使用することなく、フェノール樹脂粉末
を５重量部使用する以外は実施例１と同様にして、比較
のランス用被覆材を得る。

実施例１と同様にして得た上記被覆材の乾燥成型物、そ
の焼成物の諸特性を第１表に示す。

上記比較のランス用被覆材を実施例１と同様にして鉄パ
イプに被覆し、乾燥した。その表面には幅０．５〜１脚
の亀裂が教本発生していた。比較例 ３フェノール樹脂
粉末を使用することなく、ヘキサメタリン酸ソーダを３
重量部使用する以外は実施例１と同様にして、比較のラ
ンス用被覆材を得る。

実施例１と同様にして得た上記被覆材の乾燥成型物、そ
の焼成物の諸特性を第１表に示す。

上記比較の被覆材を実施例１と同様にして鉄パイプに被
覆したところ、容易にだれ落ちする鎖向が極めて大であ
った。一応被覆した後、実施例１と同様にして乾燥させ
た被覆材の表面には幅０．５〜１脇の亀裂が数本認めら
れた。第 １ 表 第１表から明らかなように、実施例１及び２の本発明被
覆材は、１４００ｑｏで焼成後、３０％以上の見掛け気
孔率を示し、且つ強度も極端に高い値を示さず、過焼結
が回避されている。

これに対し、従来の被覆材では、見掛け気孔率が低く、
且つ強度も極めて増大しており、過焼結が生じているこ
とが判る。実施例 ３ 実施例１で得た本発明ランス用被覆材を、鉄バィプ（３
５０仇岬、１インチぐ）に被覆し、常温乾燥後、強制乾
燥する。

得られたランスを用いて、第２表記戦の条件下、港鉄の
脱硫処理を行ない、ランスの寿命（即ちランスが折損、
穴あき、大亀裂発生、湾曲等により使用不能となるチャ
ージ数）を測定する。

上記ランス７本を用いて試験を行い、その平均値で寿命
を算出する。結果を第２表に示す。比較例 ４ 比較例１で得た比較のランス用被覆材を用いる以外は実
施例３と同機にして、ランス寿命を試験した結果を第２
表に示す。

第２ 第２表から明らかなように、本発明のランス用被覆材（
実施例３）により、従来のそれ（比較例４）に比し、１
チャージ以上の寿命延長が図り得る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ （i）耐火性骨材 （ii）結合粘土 （iii）粉末フエノール樹脂 （iv）縮合リン酸塩及び （v）水 を含有することを特徴とする溶融金属精錬用浸漬ランス
   被覆材。 ２ 耐火性骨材と結合粘土との使用割合が、重量比で８
   ５〜９５：５〜１５である特許請求の範囲第１項に記載
   の溶融金属精錬用浸漬ランス被覆材。 ３ 粉末フエノール樹脂の使用量が、耐火性骨材と結合
   粘土との合量１００重量部に対し、１〜５重量部である
   特許請求の範囲第１項に記載の溶融金属精錬用浸漬ラン
   ス被覆材。 ４ 縮合リン酸塩の使用量が、耐火性骨材と結合粘土と
   の合量１００重量部に対し、１〜５重量部である特許請
   求の範囲第１項に記載の溶融金属精錬用浸漬ランス被覆
   材。 ５ 水の使用量が、耐火性骨材と結合粘土との合量１０
   ０重量部に対し、１０〜１５重量部である特許請求の範
   囲第１項に記載の溶融金属精錬用浸漬ランス被覆材。