JP2002020177A

JP2002020177A - 高炭化珪素含有不定形耐火物

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Publication number: JP2002020177A
Application number: JP2000197051A
Authority: JP
Inventors: Hiroyoshi Tomono; 弘義友納; Yuji Ochiai; 勇司落合
Original assignee: Kobe Steel Ltd; Krosaki Harima Corp
Current assignee: Kobe Steel Ltd; Krosaki Harima Corp
Priority date: 2000-06-29
Filing date: 2000-06-29
Publication date: 2002-01-23

Abstract

(57)【要約】【課題】炭化珪素を多量に含有する流し込み不定形耐
火物の溶銑やスラグによる亀裂，剥離に対する抵抗性に
優れる特性を活かし、よりＯ_２やＦｅＯ酸化に対する抵
抗性の向上を図る。【解決手段】耐火材料中に主として炭化珪素を５５〜
９０質量％と、Ｆｅの含有率が１０〜１８質量％の窒化
珪素鉄を０．５〜１０質量％含有し、その他に分散剤、
焼結剤、酸化防止剤、爆裂防止剤等を外掛け添加した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高炉から転炉への
溶銑搬送過程で使用される搬送及び予備処理用容器に流
し込みライニングされる高炭化珪素含有不定形耐火物に
関する。

【０００２】

【従来の技術】高炉から排出された溶銑、高炉スラグは
高炉樋で分離され、転炉への搬送過程で鋳床傾注樋、混
銑車、溶銑鍋等で脱珪，脱燐，脱硫等の予備処理が加え
られる。主樋におけるエアー及びスラグに接する界面部
分であるスラグラインや溶滓樋においては、低Ｃ／Ｓの
高炉スラグへの抵抗性に優れるＳｉＣを多量に使用した
ＳｉＣ−Ａｌ_２Ｏ_３−Ｃ質流し込み材が適用されて損傷
抑制に大きな効果を得ている。一方、溶銑予備処理容器
においては、前述のＳｉＣ−Ａｌ_２Ｏ_３−Ｃ質流し込み
材は、Ｏ_２や処理剤中ＦｅＯによる酸化損耗が大きく、
一般的にあまり適用されていない。

【０００３】例えば、鋳床傾注樋等の脱珪処理における
耐火物の損傷は、鉄酸化物系脱珪処理剤であるミルスケ
ールやダストが溶融した、ＦｅＯに富むスラグによる溶
損が主体である。溶銑容器用としては一般にＳｉＣやＣ
を含有したＡｌ_２Ｏ_３−ＳｉＣ−Ｃ質流し込み材が使用
されている。しかし、前述の様に材料中のＳｉＣやＣが
下式に示す反応で、ＳｉＣ＋３ＦｅＯ→ ３Ｆｅ＋ＳｉＯ_２＋ＣＯＣ＋ＦｅＯ→ Ｆｅ＋ＣＯとなりＦｅＯに容易に酸化され易いため、例えば、特公
昭６０−３３７８２号公報で知られるような低ＳｉＣ，
低ＣのＡｌ_２Ｏ_３−ＳｉＣ−Ｃ質耐火材料が提案され、
炭化珪素の含有量は５〜２０質量％がよいとされている
が、耐溶損に充分ではなく、損傷の増大を抑制できてい
ない。

【０００４】この様な損傷の対策として、特開昭６３−
１７２６５号公報ではＳｉＣ、Ｃ等を含まず、ＦｅＯに
対する抵抗性に優れたＭｇＯを使用したＡｌ_２Ｏ_３−Ｍ
ｇＯ系材料が提案されている。Ｏ_２やＦｅＯ酸化に対す
る抵抗性としては、Ａｌ_２Ｏ _３−ＭｇＯ系耐火材料が優
れているが、長期間の使用においては、低Ｃ／Ｓスラグ
の浸潤抑制、耐スポール性が充分ではなく、実使用にお
いては剥離，亀裂といった不安定な損傷形態を招く傾向
が強い。

【０００５】そこで、特開平６−６５１４号公報では、
従来の低ＳｉＣ，低Ｃ化されたＡｌ _２Ｏ_３−ＳｉＣ−Ｃ
系耐火材料に代わり、高ＳｉＣ化を図ることによって、
脱珪処理剤中のＦｅＯを積極的に還元し、稼働面にＦｅ
層を形成させ、溶融スラグのアタックを抑制する炭化珪
素を５５〜９０質量％含有するＳｉＣ−Ａｌ_２Ｏ_３−Ｃ
系耐火材料が提案されているが、低Ｃ／Ｓスラグの浸潤
抑制や亀裂，剥離に対する抵抗性には優れ、実使用の安
定性は優れるものの、Ｏ_２やＦｅＯ酸化に対する抵抗性
が未だ充分ではない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、炭化
珪素を多量に含有する流し込み不定形耐火物の溶銑やス
ラグによる亀裂，剥離に対する抵抗性に優れる特性を活
かし、よりＯ_２やＦｅＯ酸化に対する抵抗性の向上を図
ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、耐火材料中に
主として炭化珪素を５５〜９０質量％と、Ｆｅの含有率
が１０〜１８質量％の窒化珪素鉄を０．５〜１０質量％
含有し、その他に分散剤、焼結剤、酸化防止剤、爆裂防
止剤等を外掛け添加することにより解決した。

【０００８】即ち、本発明は窒化珪素鉄を最適量使用す
ることにより、６ＦｅＯ＋Ｓｉ_３Ｎ_４・Ｆｅ→３ＳｉＯ_２＋７Ｆｅ＋２
Ｎ_２に示す反応によって、ＦｅＯ還元をより促進し稼働面に
Ｆｅコーティング層を形成させることと、発生したＮ_２
ガスが溶融スラグとの接触面積を低下させて溶融スラグ
のアタックを抑制することで効果が得られるものであ
る。

【０００９】耐火材料中の炭化珪素の含有量は５５〜９
０質量％としているが、９０質量％より多いと、耐火物
を結合させるアルミナセメント等の結合材を多量に必要
とすることになるが、その使用量には限界があり結果と
して量が不足し、充分な施工体強度が得られない。ま
た、５５質量％未満であると、窒化珪素鉄の反応と合わ
せたＦｅコーティング層を形成させるのに不充分である
ことから、耐食性に劣るためである。

【００１０】炭化珪素原料は特に限定しないが、成分中
に不純物として未反応のカーボンが多いと施工水分が増
加し組織低下を招くため、ＳｉＣ含有率は８５質量％以
上の純度のものが好ましい。

【００１１】窒化珪素鉄については、Ｆｅ含有率を１０
〜１８質量％とする。１０質量％より少ないと稼働面に
緻密な組織を形成するのに充分ではなく、１８質量％よ
り多いとマトリックスとの反応が過剰になり、却って耐
食性を低下させるためである。使用量は０．５〜１０質
量％がよい。使用量が０．５質量％より少ないと、稼働
面にＦｅコーティング層を形成させるのに充分ではな
く、１０質量％より多いと液相の生成が過剰になり、却
って耐食性を低下させるためである。

【００１２】耐火性材料中に含有される他の骨材原料
は、電融アルミナ、焼結アルミナ、ボーキサイト、バン
土頁岩等のアルミナ質原料、もしくはシャモット質原
料、スピネル質原料、更にはジルコン、ジルコニア等の
酸化物系原料を一種又は二種以上を０〜４０質量％の範
囲内で規定の炭化珪素及び窒化珪素鉄の含有量に応じて
使用できる。

【００１３】また、カーボンは、その性質がスラグに濡
れ難い特徴を有するため、スラグの浸潤を防止し耐食性
を向上させることができるが、一方では大気中での酸化
消失や施工水分の増加による組織劣化を招きやすい短所
がある。そのため耐火材料中の含有量は、ＳｉＣとの併
用とは関わりなく１〜５質量％が好ましい。１質量％よ
り少ないと、耐スラグ浸潤性及び耐食性が不充分であ
り、５質量％より多いと、施工水分が増加することで逆
に組織低下、耐食性低下を招くためである。

【００１４】カーボン原料としては、石油ピッチ、石炭
ピッチ、メソフィーズカーボン、コークス、カーボンブ
ラック、土状黒鉛、鱗状黒鉛、人造黒鉛の一種又は二種
以上使用できる。

【００１５】さらに、結合材の含有は、アルミナセメン
ト、超微粉無定形シリカ、超微粉アルミナ、粘土等が一
種又は二種以上で３〜１５質量％と一般的な量の範囲内
で組み合わせて使用される。

【００１６】分散剤としては、０．０５〜０．３質量％
の範囲内で各種リン酸ソーダ等の無機塩及びポリアクリ
ル酸ソーダ、クエン酸ソーダ、ナフタレンスルホン酸ソ
ーダ等の有機塩を一種又は二種以上外掛け添加で使用す
るとよい。

【００１７】また、炭化珪素やカーボン等の酸化抑制及
び流し込み材の緻密性を向上させるため、炭化ホウ素、
ホウ珪酸ガラス等の酸化防止剤や、金属アルミニウム、
有機繊維、乳酸アルミ、デキストリン、有機発泡剤等の
爆裂防止剤等も併用して、０．３〜３質量％の範囲内で
外掛け添加するとよい。

【００１８】この他に炭化珪素やカーボン等の酸化抑制
及び流し込み材の緻密性を向上させるため、金属シリコ
ン、アルシリ合金、フェロシリ合金等の焼結剤も上記酸
化抑制や緻密性向上の目的で前記酸化防止剤、爆裂防止
剤の範囲内に含んで添加してもよい。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を実施例をも
って説明する。表１及び表２に本発明の実施例と比較例
の配合割合と試験結果を示す。配合構成中で外掛け添加
したものは数値の前に＋で表示している。

【００２０】各試験測定は以下の方法で行った。

【００２１】焼成後品質：１６０×４０×４０ｍｍ形状
のサンプルを作成し、１１０℃×２４時間乾燥した後、
コークスブリーズ中で１４５０℃×３ｈ還元焼成後の圧
縮強さを測定した。

【００２２】耐食性（回転浸食試験法）：回転ドラムに
サンプルを内張りし、浸食剤としてミルスケールを投入
後、酸素、プロパンバーナーで１６００℃×３０分を１
５回繰り返した。各サンプルの浸食された減寸量を測定
し、比較例１の減寸量を１００とした指数で示した。指
数は小さいほど耐食性に優れている。

【００２３】使用する窒化珪素鉄のＦｅ含有率として、
Ａは６質量％，Ｂは１３質量％，Ｃは１８質量％，Ｄは
２３質量％であり、Ｂ及びＣが本発明の範囲内のＦｅ含
有量のものである。

【００２４】図１は、窒化珪素鉄Ｂ（Ｆｅ含有率１３質
量％）の使用量と耐食性の関係を示したグラフであり、
溶損指数が１００未満にある好ましい範囲は０．５〜１
０質量％であることを示しているのが分かる。窒化珪素
鉄はスラグとの反応性上、粒径が０．２１ｍｍ以下の微
粉域で使用することが好ましい。

【００２５】表１は本発明の実施例１〜８を示す。

【００２６】実施例１は純度９５質量％以上の炭化珪素
を７５質量％、窒化珪素鉄（Ｂ）を規定量の０．５質量
％とし、その他の耐火性材料に電融アルミナ、カーボン
原料としてピッチとカーボンブラック、結合材として超
微粉アルミナと超微粉無定形シリカとアルミナセメント
を使用、分散剤、及び酸化防止剤の炭化ホウ素と、爆裂
防止剤の金属Ａｌとを外掛け添加した。

【００２７】実施例２は純度９５質量％以上の炭化珪素
を規定量の７２質量％、窒化珪素鉄（Ｂ）を規定量の３
質量％とし、その他の耐火性材料に電融アルミナ、カー
ボン原料としてピッチとメソフィーズカーボン、カーボ
ンブラック、結合材として超微粉アルミナと超微粉無定
形シリカとアルミナセメントを使用し、分散剤、及び酸
化防止剤として炭化ホウ素、焼結剤として金属Ｓｉ、爆
裂防止剤として金属Ａｌを外掛け添加した。

【００２８】実施例３は純度９５質量％以上の炭化珪素
を規定量の６８質量％、窒化珪素鉄〈Ｂ）を規定量の１
０質量％とし、その他の耐火性材料に焼結アルミナ、カ
ーボン原料としてピッチ、結合材として超微粉アルミナ
と超微粉無定形シリカとアルミナセメントを使用し、分
散剤、及び酸化防止剤として炭化ホウ素、爆裂防止剤と
して金属Ａｌを外掛け添加した。

【００２９】実施例４は、純度９５質量％以上の炭化珪
素を規定量の９０質量％、窒化珪素鉄（Ｂ）を規定量の
１質量％とし、その他の耐火性材料にカーボン原料とし
てピッチとカーボンブラック、結合材として超微粉アル
ミナと超微粉無定形シリカとアルミナセメントを使用
し、分散剤、及び酸化防止剤として炭化ホウ素、焼結剤
として金属Ｓｉ、爆裂防止剤として金属Ａｌを外掛け添
加した。

【００３０】実施例５は、純度９５％以上の炭化珪素を
規定量の５５質量％、窒化珪素鉄（Ｂ）を規定量の８質
量％とし、その他の耐火性材料に電融アルミナ、焼結ア
ルミナ、カーボン原料としてピッチとカーボンブラッ
ク、結合材として超微粉アルミナと超微粉無定形シリカ
とアルミナセメントを使用し、分散剤、及び酸化防止剤
として炭化ホウ素、焼結剤として金属Ｓｉ、爆裂防止剤
として金属Ａｌを外掛け添加した。

【００３１】実施例６は、純度９５質量％以上と純度８
５質量％以上の炭化珪素を合量で規定量の７０質量％、
窒化珪素鉄（Ｂ）を規定量の５質量％とし、その他の耐
火性材料に電融アルミナ、カーボン原料とし、てピッチ
とカーボンブラック、結合材として超微粉アルミナと超
微粉無定形シリカとアルミナセメントを使用し、分散
剤、及び酸化防止剤として炭化ホウ素、爆裂防止剤とし
て金属Ａｌを外掛け添加した。

【００３２】実施例７は、純度９５質量％以上の炭化珪
素を規定量の８２質量％、窒化珪素鉄（Ｂ）を規定量の
３質量％とし、その他の耐火性材料にボーキサイトとカ
ーボン原料としてピッチとメソフィーズカーボン、結合
材として超微粉アルミナと超微粉無定形シリカとアルミ
ナセメントを使用し、分散剤、及び酸化防止剤として炭
化ホウ素、爆裂防止剤として金属Ａｌを外掛け添加し
た。

【００３３】実施例８は、純度９５質量％以上の炭化珪
素を規定量の７２質量％、窒化珪素鉄（Ｃ）を規定量の
３質量％とし、その他の耐火性材料に電融アルミナ、カ
ーボン原料としてピッチとメソフィーズカーボンとカー
ボンブラック、結合材として超微粉アルミナと超微粉無
定形シリカとアルミナセメントを使用し、分散剤、及び
酸化防止剤として炭化ホウ素、焼結剤として金属Ｓｉ、
爆裂防止剤として金属Ａｌを外掛け添加した。

【００３４】これらによると、本発明の請求範囲内であ
る実施例１〜８は耐食性の向上効果が確認された。

【００３５】

【表１】表２は、本発明に対する比較例１〜８であり、比較例１
は耐火材料中に窒化珪素鉄を含まない例であり、耐食性
を示す溶損指数を各例の基準である１００とした。

【００３６】比較例２、５はＦｅ含有率が規定外の窒化
珪素鉄ＡとＤを適用した例であり、比較例２は稼働面へ
の緻密組織の形成が不足し、比較例５は、フラックスと
してＦｅ成分の影響によるマトリックスとの反応が過剰
となって、いづれも耐食性が劣っていた。

【００３７】比較例３、４、８は請求範囲内のＦｅ含有
率である窒化珪素鉄ＢあるいはＣを使用しているが、窒
化珪素鉄の使用量が少なすぎる比較例３は炭化珪素と窒
化珪素鉄の反応を合わせたＦｅコーティング層を形成さ
せるのに不十分となって、耐食性を示す溶損指数が１０
２と僅かに劣った。

【００３８】比較例４、８は、窒化珪素鉄の使用量１
５、１２質量％と多量であるため、稼働面の液相の生成
が過剰になり過ぎ耐食性が低下した。

【００３９】比較例６、７は耐火材料中の炭化珪素含有
量が請求範囲外の例である。

【００４０】比較例６は、炭化珪素の量が９２質量％と
規制値を越えて使用したため、結合材の通常の使用量で
は結合性が不足して十分な施工体強度が得られず耐食性
が低下した。

【００４１】比較例７は、炭化珪素の量が４５質量％と
規制値より過小であり、窒化珪素鉄との反応に合わせた
Ｆｅコーティング層形成が不足し、耐食性が低下した。

【００４２】

【表２】なお、各例の分散剤はへキサメタリン酸ソーダを添加し
た。

【００４３】本発明の製品を、特にＯ_２やＦｅＯ酸化の
影響が顕著に現れる高炉鋳床脱珪処理傾注樋にて、実施
例２を実機に流込施工で適用した結果、表３に示す様
に、通銑量、溶損速度の大幅な効果を得ることができ
た。

【００４４】

【表３】

【００４５】

【発明の効果】本発明により得られた高炭化珪素含有不
定形耐火物は、溶銑やスラグによる亀裂，剥離に対する
抵抗性と、気相酸化、鉄酸化物スラグによる液相酸化へ
の抵抗性にも優れ、従来の高炉主樋スラグライン等の溶
銑搬送容器のみならず、溶銑処理容器の高位安定耐用に
も寄与する不定形耐火物である。

【図面の簡単な説明】

【図１】窒化珪素鉄Ｂ（Ｆｅ含有率１３質量％）の使用
量と耐食性の関係を示すグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者落合勇司兵庫県加古川市金沢町１番地株式会社神戸製鋼所加古川製鉄所内Ｆターム(参考） 4G033 AA17 AA18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】耐火材料中に主として炭化珪素を５５〜９
０質量％と、Ｆｅ含有率が１０〜１８質量％の窒化珪素
鉄を０．５〜１０質量％含有し、その他に分散剤、酸化
防止剤、爆裂防止剤等を外掛け添加した高炭化珪素含有
不定形耐火物。