JP2002356378A - 高炉樋用キャスタブル耐火物 - Google Patents
高炉樋用キャスタブル耐火物Info
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Abstract
キャスタブル耐火物を得る。 【解決手段】 質量割合において、アルミナ10〜60
%、MgO・Al2O3系スピネル30〜80%、炭化
珪素2〜10%、炭素1〜10%を含む耐火骨材100
%に対し、結合剤および分散剤を配合し、且つ耐火骨材
全体に占める割合で、前記炭化珪素のうち1〜7%を粒
径15μm以下の炭化珪素超微粉とし、さらに前記Mg
O・Al2O3系スピネルのうち5〜30%を粒径1m
m以下のMgO・Al2O3系スピネルをとした高炉樋
用キャスタブル耐火物である。粒径1mm以下のMgO
・Al2O系スピネルが、化学成分値でMgO含有量5
〜20%、Al2O3含有量80%以上のアルミナリッ
チスピネルとした場合、その耐食性がさらに向上する。
Description
して使用するキャスタブル耐火物に関する。
取鍋、混銑車等に移送される。この高炉樋の内張りは、
施工性の面からキャスタブル耐火物が使用されている。
また、その具体的な耐火材質は、アルミナ−炭化珪素−
炭素質(特開平10−1025169号公報、特開平1
0−1025169号公報)、アルミナ−スピネル−炭
化珪素−炭素質(特開平5−330930号公報)等で
ある。
ブル耐火物(以下、樋材と称する。)は、出銑作業の効
率化、耐火物原単位の低減化等から、耐用性の向上が強
く求められている高炉樋は主樋、溶銑樋、スラグ樋、傾
注樋等に大別され、そのうち出銑を最初に受ける主樋は
溶銑とスラグを分離させる役割をもつ。主樋の内張りは
スラグ流と溶銑流の界面においてメタルラインと称する
溶損が著しい部位が発生し、これが樋材寿命の主原因と
なっている。メタルラインの溶損の要因は、スラグ流と
溶銑流の界面部において、界面部の上下動あるいはFe
Oが原因した界面反応等が複合的に関与した侵食・磨耗
作用によるものと思われる。
銑流と接するメタルゾーンとその上部に位置してスラグ
流と接するスラグゾーンと区分し、各ゾーンの溶損形態
に合わせてそれに適した材質の樋材を設けている。しか
し、それでもなおメタルラインの溶損は他の部位に比べ
て格段に著しい。
対する耐食性に優れた樋材を提供し、高炉樋内張り全体
としての寿命向上を図ることを目的としている。
質量割合において、アルミナ10〜60%、MgO・A
l2O3系スピネル30〜80%、炭化珪素2〜10
%、炭素1〜10%を含む耐火骨材100%に対し、結
合剤および分散剤を配合し、且つ耐火骨材全体に占める
割合で、前記炭化珪素のうち1〜7%を粒径15μm以
下の炭化珪素超微粉とし、さらに前記MgO・Al2O
3系スピネルのうち5〜30%を粒径1mm以下のMg
O・Al2O3系スピネルとしたことにある。
定は、超微粉の粒径測定に最も一般的なレ−ザ−回折式
粒度測定装置を用いて行った。また、超微粉以外の耐火
骨材の粒径特定はJISふるい目開きによるものであ
る。
あり、樋材の耐スラグ性付与に不可欠である。一方、M
gO・Al2O3系スピネル(以下、スピネルと称す
る。)は、耐メタル性、耐スラグ性の他、メタルライン
の溶損促進の原因となるFeOに対し、優れた耐食性の
効果をもつ。
おいて、COガスとの反応で熱分解(SiC+2CO→
SiO2+3C)が進行し、樋材の使用が長期に及ぶと
この炭化珪素の熱分解で生じたSiO2が他骨材成分と
反応してSiO2系低融物を生成し、樋材の耐食性を低
下させる。
成分が樋材組織全体に拡散し、前記の炭化珪素の熱分解
を促進する作用がある。このため、スピネルを多量に添
加した場合、あるいは微粉域での使用では、前記MgO
の拡散が著しくなるためか、炭化珪素の効果が損なわれ
る。
来材質に比べて大幅に減じることで炭化珪素の熱分解か
らくるSiO2系低融物の生成量を抑制し、耐食性の低
下を防止する。それと同時に、炭化珪素を粒径15μm
以下の超微粉とし、炭化珪素の減量に伴う耐食性の低下
を防止する。
用するが、炭化珪素のこの減量と超微粉化とによって耐
食性の低下は見られず、逆にスピネルがもつ耐FeO性
の効果によって耐食性が著しく向上する。
O3比が28.3:71.7である。一般的なスピネル
はMgOとAl2O3とがこの比率をもって含有されて
いる。本発明においては、粒径1mm以下のスピネルに
ついて、化学成分値でMgO含有量5〜20質量%、A
l2O3含有量80質量%以上のアルミナリッチスピネ
ルを使用すると炭化珪素の熱分解の原因となるMgO成
分の供給源が低減し、炭化珪素の耐スラグ性の効果が持
続し、樋材の耐用性はさらに向上する。
よびスピネルがもつ耐メタル性、耐スラグ性、耐FeO
性等の効果がいかんなく発揮される。その結果、特に主
樋メタルラインの耐食性が向上し、ひいては高炉樋内張
り全体としての寿命延長を図ることができる。
は容積安定性および耐溶銑侵食性の効果をもつ。具体例
は、焼結アルミナ、電融アルミナ、ばん土けつ石、ボー
キサイト等である。中でもAl2O3純度が高くしかも
品質が安定している焼結アルミナ、電融アルミナ等の合
成品が好ましい。また、微粉部には超微粉として入手で
きる仮焼アルミナの使用が好ましい。
スポーリング性および耐食性に劣り、60質量%を超え
ると特に耐スラグ性において不十分となる。
FeO性に優れた耐火骨材である。本発明のおいてはそ
の割合が多くかつ微粒での使用により、その耐メタル性
の効果が活かされ、耐食性の向上を図る。具体的材質と
しては電融スピネル、焼結スピネル、仮焼スピネル等で
ある。その割合は30質量%未満では耐食性に劣り、8
0質量%を超えると耐スポーリング性および耐食性が低
下する。
であり、その粒径は樋材組織が密充填されるように、粗
粒、中粒、微粒に適宜調整する。
耐スラグ性の効果をもつ。SiC純度は90質量%以上
のものが好ましい。割合は、2質量%未満では耐スラグ
性が低下し、10質量%を超えると炭化珪素の分解から
くるSiO2の生成のためか、耐食性に劣る。
性の効果をもつ。具体例としては、ピッチ、メソフェー
ズピッチ、カーボンブラック、人造黒鉛、りん状黒鉛、
土状黒鉛、コークス、無煙炭等である。その割合は、1
質量%未満では特に耐スポーリング性の効果に劣る。1
0質量%を超えると樋材施工性の流動性低下の原因とな
り、好ましくない。
割合で、炭化珪素のうち1〜7質量%を粒径15μm以
下の炭化珪素超微粉とし、さらにスピネルのうち5〜3
0%を粒径1mm以下のスピネルとする。
量%未満では、炭化珪素がもつ耐スラグ性が発揮されな
いことで耐食性に劣り、7質量%を超える場合は炭化珪
素が原因したSiO2系低融物の生成が多くなって耐食
性の低下を招く。
らに微粒の例えば10μm以下、5μm以下、0.1μ
m以下として使用できる。
質量%未満では耐スラグ性に劣るために耐食性の効果が
不十分となる。30質量%を超えると耐火物組織が緻密
過多となって耐スポーリング性に劣る。このスピネルに
ついても粒径が1mm以下の範囲内であれば、さらに微
粒の例えば0.5mm以下、0.1mm以下、0.07
5mm以下に調整してもよい。
用いた場合は、耐食性がさらに優れたものとなる。この
アルミナリッチスピネルの粒径は、1mm以下、さらに
好ましくは0.5mm以下の使用において耐食性向上の
効果が顕著となる。これは比表面積との関係から、粒径
が小さいほどスピネル中のMgO成分が拡散しやすいた
めと思われる。
成分値でMgO含有量5〜20質量%、Al2O3含有
量80質量%以上のものをいう。Al2O3含有量が8
0質量%未満ではその分、MgO成分が多くなってアル
ミナリッチスピネルによるMgO成分の拡散低減の効果
が不十分となる。
化珪素および炭素以外にも、本発明の効果を損なわない
範囲で他の耐火骨材を組み合わせてもよい。例えばジル
コン、ジルコニア、クロム鉱、窒化珪素、揮発シリカ、
シリカ−アルミナ等である。中でも揮発シリカは樋材施
工時の流動性付与のために有効である。
に変わりない。また、必要により、酸化防止剤、乾燥促
進剤、金属ファイバ−、増粘剤および耐火粗大粒子等を
併用してもよい。
メント等であり、その添加割合は、耐火骨材100質量
%に対する外掛けで1〜15質量%が好ましい。
る。具体例としては、トリポリリン酸ソーダ、ヘキサメ
タリン酸ソーダ、ウルトラポリリン酸ソーダ、酸性ヘキ
サメタリン酸ソーダ、ホウ酸ソーダ、炭酸ソーダ、ポリ
メタリン酸塩などの無機塩、クエン酸ソーダ、酒石酸ソ
ーダ、ポリアクリル酸ソーダ、スルホン酸ソーダ、ポリ
カルボン酸塩、β−ナフタレンスルホン酸塩類、ナフタ
リンスルフォン酸等である。耐火骨材100質量%に対
し、外掛け0.01〜1質量%程度添加される。
ン、炭化ホウ素(B4C等)、窒化珪素、ホウ化ジルコ
ニウム、ホウ化カルシウム等のである。添加量は耐火骨
材100質量%に対し外掛け0.1〜3質量%が好まし
い。
有機発泡剤、塩基性乳酸アルミニウム、金属アルミニウ
ム等である。有機質ファイバーの具体例は、ビニロン
(ポリビニールアルコールを含む)、レーヨン、ポリエ
ステル、ナイロン、ポリプロピレン、ポリエチレンなど
の高分子有機質ファイバーであり、その好ましい添加量
は耐火骨材100質量%対し0.05〜2質量%であ
る。
であり、その好ましい添加量は耐火骨材100質量%対
し2質量%以下である。
の進展を防止する役割をもつ。耐火骨材の粒径は最大5
〜8mmであるが、耐火粗大粒子はこの耐火骨材よりさ
らに粒径が大きい。粒径の大きさでは耐火物組織内で突
出しており、耐火骨材とは明確に区別される。
兼ね合いもあるが、10〜50mmが好ましい。その材
質は、アルミナ、スピネル、炭化珪素あるいはこれらを
主材とした耐火物廃材を使用することができる。割合は
耐火骨材100質量%に対し30質量%以下が好まし
く、さらに好ましくは3〜20重量%である。
従来材質と同様、施工水を外掛け4〜8質量%程度添加
して混合し、型枠を用いて流し込み施工される。施工時
には、充填性を高めるためにバイブレータによって加振
する。施工後は養生、乾燥する。
例を示す。また、同表に各例の樋材についてその試験結
果を示す。試験方法は以下のとおりである。
質量%添加して混練したものを、振動を付与した型枠に
流し込み、養生・乾燥し、試験サンプルを得た。
内張りし、高炉スラグ(CaO:43.4質量%、Si
O2:33.5質量%)を侵食剤とし、1550℃×6
時間の侵食試験を行い、メタルラインの侵食を想定した
耐食性を測定した。表に示す試験結果の数値は、最大溶
損寸法で示した。実施例1の溶損寸法を100とし、数
値が小さいほど溶損が少ない。
を内張りした高炉主樋について、その長さ方向に対する
直角断面を示した模式図である。樋内は溶銑6とスラグ
5とが分離して流通する。点線は、内張りの一般的な溶
損形態を示す。内張り背面には通常、パーマネント内張
り3として定形耐火物が設けられる。内張りをメタルゾ
ーン1とスラグゾーン2とに区分けし、本実機試験では
メタルゾーン1に内張りして試験した。施工は、水分を
外掛け5〜6質量%添加して混練し、内枠を使用し、振
動を付与しつつ流し込み施工した。
溶損寸法を測定し、1000t通銑あたりの溶損速度を
求めた。1000×溶損寸法/通銑量=溶損速度(mm
/1000t)。なお、実機試験結果の欄が空欄のもの
は、試験しなかったものである。
想定した侵食試験において、いずれも優れた耐食性が得
られた。また、その効果は実機試験結果からも確認でき
る。
〜11は、粒径1mm以下のスピネルにアルミナリッチ
スピネルを使用したものである。実施例1〜6に比べて
さらに耐食性に優れている。
炭化珪素超微粉の割合が多過ぎる比較例2、炭化珪素超
微粉を使用していない比較例3、スピネルが少なすぎる
比較例4、スピネルが多すぎる比較例5ともに耐食性に
劣る。
較例6は耐食性に劣り、しかも表には示していないが耐
スポーリング性が低下する。また、炭素が多過ぎる比較
例7は施工時の流動性が悪くなって緻密な施工体が得ら
れず、結局は耐食性に劣る。
ルを10質量%含む実施例1の配合組成をベースとした
、粒径1mm以下のアルミナリッチスピネルを10質
量%含む実施例7の配合組成をベースとした、粒径1
mm以下のスピネルを10質量%含むが、炭化珪素量が
多い比較例1の配合組成をベースとしたについて、ス
ピネルの合量のみを変化させ、その耐食性の試験結果を
示したものである。なお、スピネルの増減に合わせてア
ルミナ量を調整し、耐火骨材が全体として100質量%
になるようにした。また、耐食性の試験は、前記した高
周波誘導侵食炉を用いた試験と同様にして行った。
30〜80質量%の範囲で耐食性の向上に効果があり、
しかも符号の材質に比べ、スピネルにアルミナリッチ
スピネルを使用した符号の材質がより優れていること
が判る。また、符号は炭化珪素の量が本発明で限定し
た範囲より多いことで、スピネル量が増しても効果は十
分ではない。
て15μm以下の炭化珪素超微粉を使用した、比較例
1の配合組成をベースとして15μm以下の炭化珪素超
微粉を使用しなかったについて、炭化珪素の合量を変
化させ、その耐食性の試験結果を示したグラフである。
なお、炭化珪素の増減に合わせてアルミナ量を調整し、
耐火骨材が全体として100質量%になるようにした。
また、耐食性の試験は、前記した高周波誘導侵食炉を用
いた試験と同様にして行った。同グラフから、炭化珪素
超微粉を使用し且つその割合は本発明で限定した範囲内
が好ましいことが判る。
うに優れた耐食性を発揮する。また、この耐食性の効果
は、特にメタルラインにおいて顕著である。その結果
は、高炉の出銑作業の効率化、耐火物原単位の低減等に
大きく寄与し、その産業的価値はきわめて高いものであ
る。
る。
る。
模式図である。
ト内張り 4:スラグライン 5:スラグ 6:溶銑
Claims (3)
- 【請求項1】 質量割合において、アルミナ10〜60
%、MgO・Al2O3系スピネル30〜80%、炭化
珪素2〜10%、炭素1〜10%を含む耐火骨材100
%に対し、結合剤および分散剤を配合し、且つ耐火骨材
全体に占める割合で、前記炭化珪素のうち1〜7%を粒
径15μm以下の炭化珪素超微粉とし、さらに前記Mg
O・Al2O3系スピネルのうち5〜30%を粒径1m
m以下のMgO・Al2O3系スピネルとした高炉樋用
キャスタブル耐火物。 - 【請求項2】 粒径1mm以下のMgO・Al2O3系
スピネルが、化学成分値でMgO含有量5〜20%、A
l2O3含有量80%以上のアルミナリッチスピネルで
ある請求項1記載の高炉樋用キャスタブル耐火物。 - 【請求項3】 高炉樋用キャスタブル耐火物が、高炉樋
メタルゾーン用である請求項1又は2記載の高炉樋用キ
ャスタブル耐火物。
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