JP2003192468A - 低熱伝導性通気性耐火物 - Google Patents

低熱伝導性通気性耐火物

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JP2003192468A
JP2003192468A JP2001395402A JP2001395402A JP2003192468A JP 2003192468 A JP2003192468 A JP 2003192468A JP 2001395402 A JP2001395402 A JP 2001395402A JP 2001395402 A JP2001395402 A JP 2001395402A JP 2003192468 A JP2003192468 A JP 2003192468A
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JP
Japan
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refractory
molten steel
porous
gas
bubbling
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Application number
JP2001395402A
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English (en)
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Tatsuya Ouchi
龍哉 大内
Takenori Yoshitomi
丈記 吉富
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Krosaki Harima Corp
Original Assignee
Krosaki Harima Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ポーラスプラグに適用した際、必要通気量を
確保できる、バブリング信頼性と耐用性を向上する通気
性耐火物を提供する。 【解決手段】 耐火性微粉末と耐火性骨材を主材料と
し、粉径が2mm以下で、その肉厚が外径の1/4〜1
/20と薄い耐火性バブルを骨材として20〜90質量
%含有させて、熱伝導率が2.0以下とした。これによ
って、溶鋼浸潤層の厚みを薄くでき、これによって、バ
ブリング信頼性と耐用性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、溶鋼精錬のため溶湯容
器の底部に取り付けられ、溶鋼中にガスを吹込み溶鋼を
攪拌するためのポーラスプラグに使用される通気性耐火
物に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、溶鋼の精錬には、攪拌を目的
として溶鋼中にガスを吹込むポーラスプラグと称する多
孔体や貫通細孔を形成した通気性耐火物が使用されてい
る。
【0003】このポーラスプラグのライフは5〜30回
の精錬回数が精々であり、使用開始時の熱衝撃で発生す
る亀裂剥離による損傷、溶鋼攪拌時の損耗作用、溶鋼の
浸潤、スラグの浸食、凝固した溶鋼浸潤層の酸素洗浄に
よる除去作業などの損耗を重ねた後、使用限界に達して
廃棄される。
【0004】ポーラスプラグに求められる重要な特性の
一つは、バブリングに際しての信頼性であり、必要な時
に必ずガスを溶鋼中に吹込むことに他ならない。このバ
ブリングの信頼性が低下する原因として、ガス吹込みの
中断によるものや鋳造中に溶鋼が気孔の中に浸潤して抜
熱後に凝固層を形成することなどが挙げられ、これらが
ガスの吹込みを妨げ通気不良にする。
【0005】この通気不良の原因となる溶鋼浸潤による
凝固層を浅くしてその影響を少なくするための試みとし
て、例えば、特公平2−23502号公報には、ポーラ
スれんが自体を球状原料で形成して、できるだけ小さな
気孔径を形成して、効率的な通気性を付与することが提
案されているが、コアれんが自体の通気性が低下してし
まい全体通気量の確保が難しくなるという問題がある。
【0006】また、「耐火材料、No.141:199
6」には、ポーラスれんがを溶鋼に濡れ難い材料によっ
て形成し、溶鋼浸潤を抑制することが提案されている
が、溶鋼成分との反応が除々に進み稼働表面の性状が変
化して溶鋼に濡れがたい性質が損なわれて、溶鋼の浸潤
抑制効果が失われてしまう。
【0007】さらに、特開平11−61235号公報に
は、緻密質耐火性骨材と中空骨材の配合物によるガス吹
込み貫通孔プラグが開示され、稼働面の表面が損耗する
ことにより稼働面表面に位置する中空骨材の表面も損耗
して中空部が現れ、その中空部に溶融金属が溜まり、そ
れを酸素洗浄時の火種として、貫通孔プラグの細孔上に
覆い被さったスラグの洗浄をすることが示されている。
【0008】しかしながら、この場合、中空骨材は溶鋼
を溜めることを目的としているため、粒径が大きいもの
が使用され、かつ、その表面は容易に損耗し易い状態で
用いられており、酸素洗浄には都合がよくても、稼働面
表面の損耗は進み易くプラグ自体の耐用性が劣ることに
なる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ポーラスプ
ラグに適用した際、溶鋼浸潤層の厚みを薄くでき、必要
通気量を確保できる、バブリング信頼性と耐用性を向上
する通気性耐火物を提供する。
【0010】
【課題を解決するための手段】ポーラスプラグが溶鋼浸
潤層の増加によって通気不良となり、バブリング信頼性
が低下する理由は、下方は金属製のケースを介して外気
に通じているため、精錬中の溶鋼と接して稼働表面が放
熱により冷却され、ポーラスプラグれんがの内部温度は
上面から下方に向かって徐々に下がり、浸潤した溶鋼は
下方に進むにつれてポーラスれんがに奪われる熱量が次
第に増加し、ある位置までくると融点以下に冷却されて
凝固することに起因する。
【0011】すなわち、本発明は、通気性耐火物である
多孔性ポーラスれんが(以下ポーラスれんがと言う)を
使用したポーラスプラグの稼働面の溶鋼浸潤層の厚み
は、ポーラスプラグの内部の温度分布に大きく依存する
ことがあるとの知見に基づくものである。
【0012】これまでの経験によると、例えば、Al
質のポーラスプラグよりも、低熱伝導性で耐食性や
耐火性の低いAl−SiO質の方がライフが長
い場合があった。その使用済み品を調査した結果、Al
−SiO質ポーラスブラグではメタルの浸潤が
少なく、内部温度分布が大きく作用している点に着目し
た。そこでポーラスれんがに、耐火性バブルを用いるこ
とで、断熱性、低熱伝導性を付与して溶鋼浸潤の抑制を
図ったものである。
【0013】すなわち、本発明の低熱伝導性通気性耐火
物は、耐火性微粉末と耐火性骨材を主材料とし、耐火性
骨材として、粒径が2mm以下で、その肉厚が外径の1
/4〜1/20である耐火性バブルを骨材として20〜
90質量%含有することを特徴とする。
【0014】耐火性骨材中で耐火性バブルの粒径が2m
mを越えると断熱性の低下が認められると共に、気孔径
が大きくなり溶鋼が浸潤し易くなるため好ましくない。
しかし、粒径が小さすぎると実質的に中空状態が得られ
ない。このことから、粒径の下限は特定しないが0.2
mm以上あることが望ましい。
【0015】耐火性バブルの外皮の肉厚は、外径の1/
4未満であれば、より薄いほど良いが、混練時の潰れを
避けるためには、1/20以上の肉厚確保が望ましい。
【0016】また、バブルの肉厚が厚過ぎると、低熱伝
導化が達成できず、薄すぎると強度がないばかりか、ポ
ーラスれんがの焼成中に、そのマトリックスとなる耐火
性微粉末との反応焼結によってバブルの壁が破壊され、
中空であるビーズの機能を失ってしまう。つまりは、断
熱性維持のためには強度の許せる範囲内での薄肉の中空
で水に浮く程度のバブルが良い。
【0017】バブルは工業的な製法上、粉砕物を含有す
ることもあるし、中空度が低いものも混在するが、本質
的には、中空形状を呈し、適用範囲内での耐火性バブル
の使用量で、平均値としての外径と肉厚範囲が遵守され
れば、本発明の機能を果たす上では何ら問題ない。
【0018】本発明に使用できる耐火性バブルとして
は、天然、もしくは副産物的に得られるシラスバルー
ン、フライアッシュバルーンのような耐火性の中空ビー
ズがある。
【0019】材質としては、アルミナ質、ムライト質、
シリカ質などの比較的高純度で耐火度が1500℃以上
のものを用いることがより好ましい。その使用量は、2
0質量%より少ないと断熱性、低熱伝導性が低調になり
溶鋼の浸潤層の増大につながって、バブリング信頼性が
悪くなる。90質量%を越えると通気性耐火物としての
強度が落ちる。人工的にこれと類似の化学組成で、より
真球度、中空度が良いものも市販されているが、形状的
にはよいが、耐火性が、最高1300℃程度で使用に耐
えないものもある。
【0020】その外に耐火性微粉末とその他の耐火性骨
材を合わせて10質量%以上使用できる。耐火性微粉末
としては、ジルコニアムライト微粉またはジルコン微粉
の他、溶融シリカ、アルミナ微粉、粘土微粉、酸化クロ
ム微粉などを10〜1質量%の範囲で配合する。耐火性
微粉末が10質量%を越えると結合部が過多となり、空
孔部が減少する分だけ通気率が低下し、バブリング信頼
性に欠ける原因となる。1質量%未満では結合部が少な
くなるため強度が低くなり、ポーラスれんが自体を形成
することが難しくなる。
【0021】耐火性バブル以外の骨材としては、0〜7
9質量%の範囲でアルミナ球状原料、ムライト原料等の
耐火性原料などを使用でき、耐火性バブルと調整して使
用することで通気性を維持できる。
【0022】なお、本発明において、骨材とは、0.2
mm以上の耐火性材質を意味し、主として気孔を形成す
るための原料であり、微粉末とは0.2mm未満で主と
して骨材同士を結合するためのボンドを形成するもので
ある。
【0023】本発明の低熱伝導性通気性耐火物を使用し
たポーラスれんがは、その断熱性により熱伝導率を一定
の範囲まで規制することによって優れた耐溶鋼浸潤性を
示す。
【0024】その熱伝導率λは、温度依存性があるが、
JISR2618に規定されている熱線法により測定し
た350℃での値を基準として、通常のポーラスれんが
の熱伝導率約λが2.7Kcal/mH℃であるのに対
して、耐火性バブルを用いてλを2.0Kcal/mH
℃以下にすることによって、ポーラスれんがの軸方向に
急激な温度勾配を与えることができ、溶鋼の浸潤抑制に
非常に効果的に作用する。すなわち、ポーラスれんがを
形成する材質に断熱性を持たせることで、ポーラスプラ
グの内部温度に急激な変化を与え、溶鋼の凝固もしくは
溶鋼粘性が増加する位置を限りなく稼働面に近づけるこ
とによって、溶鋼浸潤層の厚みを薄くすることができ
る。この溶鋼浸潤層の厚みを薄くすることは、精錬時に
必要なガス量を確保した上で、溶鋼浸潤による通気阻害
を防止するができ安定操業につながる。
【0025】さらには、また、耐火性バブルによりポー
ラスれんが自体の軽量化が達成できるため、ポーラスプ
ラグの交換作業が軽労化される。
【0026】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を耐火性バブ
ルとしてアルミナバブルを使用した表1に示す実施例に
よって説明する。
【0027】
【表1】 使用した耐火性バブルは、アルミナ純度98%で、肉厚
が0.4mm、0.2mm、0.1mmの3種類であ
る。粒径は2〜1mmと2〜0.2mmのものを使用し
た。
【0028】これに、耐火骨材、耐火性微粉末の配合に
バインダーのフェノール樹脂と水を添加混練し、成形、
乾燥後、1700℃以上で焼成、得られた実形状のポー
ラスれんがから切削サンプリングしたものについて諸特
性を評価した。
【0029】実施例1〜6は、肉厚が0.2mmのアル
ミナバブルBと、肉厚が0.1mmのアルミナバブルC
を使用した。比較例1〜3は肉厚が0.4mmのアルミ
ナバブルAを使用した例を、また、比較例4はアルミナ
バブルを使用しない配合である。
【0030】それぞれのサンプルについて、熱間曲げ、
通気率、熱伝導率を測定した。また、それぞれのポーラ
スれんがからなるポーラスプラグを、実際の取鍋で各3
回使用後に解析した結果により、バブリング信頼性、酸
素洗浄性、溶鋼浸潤深さを評価した。実際の取鍋での評
価におけるバブリング信頼性は、3回使用した結果、ガ
ス突出不良の有無と、必要な流量が得られたか否かで評
価し、問題なしを○、流量不足を△、ガス突出不良を×
で示した。酸素洗浄は、必要流量の回復までの時間で評
価し、2分未満を○、2〜5分を△、5分を越えた物を
×とした。 溶鋼浸潤深さは、使用後のポーラスプラグ
の断面観察により評価した。
【0031】実施例1〜6において、アルミナバブル
B、Cのいずれの使用例についても、従来品である比較
例4と比べ、低熱伝導率化が達成されている。この低熱
伝導率による断熱効果により溶鋼浸潤深さが浅くなって
いる。そのため実炉においてもバブリング信頼性、酸素
洗浄性に問題はなく、高耐用であった。
【0032】比較例1〜3は、粒径は実施例と同じであ
るため通気率についての問題はないが、その熱伝導率は
2.1〜2.4Kcal/mH℃であり、その高熱伝導
性のために溶鋼の凝固が遅くなって溶鋼浸潤が進み、バ
ブリングは流量不足、且つ、ガス突出不良のものが発生
して信頼性は低いものであった。さらに、酸素洗浄性に
ついても、必要流量回復までに時間がかかった。比較例
4は、耐火性バブルを含まないことから熱伝導率が2.
4Kcal/mH℃と高く、いずれの特性においても本
発明の通気性耐火物によるポーラスプラグと比較して劣
っていた。
【0033】
【発明の効果】本発明の低熱伝導性通気性耐火物によっ
て、ポーラスれんがに低熱伝導性、断熱性をもたらすこ
とができ、溶鋼浸潤層の厚みを薄くすることができる。
これによって、実炉使用時において酸素洗浄による損耗
度の低減と時間短縮を図ることができ、精錬時に必要な
ガス量を短時間で確保してバブリングの信頼性が得ら
れ、溶鋼浸潤一通気阻害の防止による安定操業につなが
ると共に耐用性の向上と、高熱下での酸素洗浄による作
業負荷も軽減できる。
【0034】また、本発明の低熱伝導性通気性耐火物の
使用によりポーラスれんが自体の軽量化が図れるため、
ポーラスプラグの交換作業を軽労化できる。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F27D 23/04 F27D 23/04 Fターム(参考) 4E014 MA12 MA20 4G019 LA09 LB01 LD02 4K013 CA23 CC02 4K056 AA02 AA06 CA02 EA14 4K070 AB16 AB17 CG02 CG06 EA07 EA13 EA14

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 耐火性微粉末と耐火性骨材を主材料と
    し、耐火性骨材中に、粒径が2mm以下で、その肉厚が
    外径の1/4〜1/20である耐火性バブルを20〜9
    0質量%含有する低熱伝導性通気性耐火物。
  2. 【請求項2】 熱伝導率が2.0以下である請求項1に
    記載の低熱伝導性通気性耐火物。
JP2001395402A 2001-12-26 2001-12-26 低熱伝導性通気性耐火物 Pending JP2003192468A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011241093A (ja) * 2010-05-14 2011-12-01 Shinagawa Refractories Co Ltd 内張り流し込み材

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