JP3519907B2 - 溶融金属出湯口用閉塞材 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば高炉出湯口
用閉塞材、電気炉出湯口用閉塞材等の還元雰囲気下で使
用される溶融金属出湯口用閉塞材に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、溶融金属出湯口用閉塞材は、ロー
石、シャモット及び／またはアルミナを主原料とし、炭
化珪素、炭素質原料、窒化珪素鉄等及び粘土を添加し、
更にバインダーとして固定炭素が３１.５％以下のコー
ルタールを添加し、混練してなる材料が使用されてき
た。なお、このコールタールは固定炭素２７〜３１％程
度のもの(６０℃での粘性１００〜４００ｃｐ)が従来よ
り市販されているが、３１.５％を超える固定炭素量を
有するコールタールは市販されておらず、使用されてい
ない。 【０００３】しかしながら、長時間出銑を達成するため
には、溶銑、スラグに対する耐摩耗性及び耐食性が重要
であるが、上記のごとき従来の閉塞材は、溶銑、スラグ
に対する耐摩耗性及び耐食性が不十分である。例えば、
特開平１−１０８１７０号公報では、アルミナ質原料３
０〜５８重量％、マグネシア・アルミナスピネル原料１
０〜３０重量％、炭素原料１０〜２０重量％、結合材と
してフェロシリコンを３〜１０重量％、粘土３〜１０重
量％にバインダーとして無水タールを１０〜２０重量％
添加したことを特徴とする高炉出銑口閉塞材を開示して
いる。この閉塞材は耐食性が向上するが、優れた耐摩耗
性を得るための強度が不十分である。 【０００４】また、特公昭５７−２３６７５号公報に
は、コークス４０重量％以下、炭化珪素５〜４０重量
％、ロー石１０〜５０重量％、および金属珪素分を７５
％以上含有する珪素合金２〜１０重量％を混合して無機
組成物とし、該組成物にフェノール樹脂の有機溶液１０
〜３５重量％を添加し、混練したことを特徴とする高炉
出銑口閉塞用マッドが開示されている。しかし、このマ
ッドは低温強度が十分とは言えず、また、低温側の耐摩
耗性も不十分であり、更に、高温側と低温側の強度差が
大きく、開孔時に亀裂が発生して開孔難になり易い等の
問題がある。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、溶融金属出湯口用閉塞材として、耐摩耗性及び耐食
性を向上し、長時間出銑を達成できると共に開孔難が発
生しにくい溶融金属出湯口用閉塞材を提供することにあ
る。 【０００６】 【課題を解決するための手段】本発明者らは、バインダ
ーとして使用するコールタールの固定炭素量が増加する
と溶融金属出湯口用閉塞材のカーボンボンドが強化さ
れ、耐摩耗性が得られることを知見し、本発明を完成し
た。 【０００７】即ち、本発明の溶融金属出湯口用閉塞材
は、炭素質原料３〜２０重量％、炭化珪素５〜５０重量
％、窒化珪素系原料５〜４５重量％、ロー石、シャモッ
ト、アルミナ、スピネル及びマグネシアから選択される
１種または２種以上の耐火原料３〜７５重量％及び粘土
３〜２０重量％からなる耐火材料６５〜９２重量％、及
びバインダー８〜３５重量％からなり、且つ該バインダ
ーが固定炭素３２．５重量％以上で、６０℃の粘性とし
て６００〜１６００ｃｐに調整された無水コールタール
からなることを特徴とする。 【０００８】 【発明の実施の形態】本発明の溶融金属出湯口用閉塞材
において、バインダーとして使用される無水コールター
ルは、固定炭素３２.５重量％以上、好ましくは３４重
量％以上の脱水処理されたものであり、混練性及び充填
作業性を考慮して、６０℃の粘性として６００〜１６０
０ｃｐ、好ましくは８００〜１４００ｃｐに調整された
ものが好ましい。無水コールタールの添加量は、充填作
業性とマッドガン能力に基づいて調整されるが、通常８
〜３５重量％でその効果は充分である。 【０００９】また、本発明の溶融金属出湯口用閉塞材に
使用される耐火材料は、炭素質原料、炭化珪素、窒化珪
素系原料、耐火原料及び粘土から構成される。ここで、
炭素質原料としては、黒鉛、石炭コークス、石油コーク
ス、石炭ピッチ等を例示することができる。炭素質原料
はスラグ浸透及び過焼結抑制を目的として添加されるも
のであり、その添加量は耐火材料中３〜２０重量％の範
囲内である。炭素質原料の添加量が３重量％未満である
と、得られる溶融金属出湯口用閉塞材の耐スラグ性が低
下すると共に、過焼結となり、開孔難になり易いために
好ましくない。また、該添加量が２０重量％を超えると
著しく強度が低下すると共に、緻密な組織が得られ難く
なるために好ましくない。 【００１０】次に、炭化珪素は、耐食性向上を目的とし
て添加されるものであり、その添加量は耐火材料中５〜
５０重量％の範囲内である。炭化珪素の添加量が５重量
％未満であると耐食性向上効果が少ないために好ましく
ない。また、該添加量が５０重量％を超えると強度が低
下して良好な耐摩耗性が得られ難くなるために好ましく
ない。 【００１１】また、窒化珪素系原料も耐食性向上を目的
として添加されるものであり、その添加量は耐火材料中
５〜４５重量％の範囲内である。窒化珪素系原料の添加
量が５重量％未満であると耐食性向上効果が少ないため
に好ましくない。また、該添加量が４５重量％を超える
と緻密な組織が得られ難くなり、価格に見合った耐食性
向上効果も得られないために好ましくない。なお、窒化
珪素系原料としては例えば窒化珪素、窒化珪素鉄等を挙
げることができる。 【００１２】更に、耐火材料には、ロー石、シャモッ
ト、アルミナ、スピネル及びマグネシアからなる群から
選択された１種または２種以上の耐火原料を耐火材料中
３〜７５重量％の範囲内で添加する。耐火原料の添加量
が３重量％未満であると低気孔率が得られないために好
ましくない。また、該添加量が７５重量％を超えると耐
食性及び耐スラグ浸透性が低下するために好ましくな
い。 【００１３】また、耐火材料には、充填作業性に必要な
保形性や滑り性を付与するために、粘土が添加される。
粘土としては、例えば木節粘土、蛙目粘土、ボルクレー
等を挙げることができる。粘土の添加量は耐火材料中３
〜２０重量％の範囲内である。該添加量が３重量％未満
であると充填作業性が悪化するために好ましくない。ま
た、該添加量が２０重量％を超えると耐食性が著しく低
下するために好ましくない。 【００１４】 【作用】本発明の溶融金属出湯口用閉塞材は、従来の耐
火材料に、バインダーとして固定炭素３２.５重量％以
上の無水コールタールを添加するものであるが、使用
時、出湯口周辺の炉の温度により焼成される過程におい
て、該無水コールタールにより、従来より高い固定炭素
が残留し、溶融金属出湯口用閉塞材中のカーボンボンド
を強化することができる。その結果、溶融金属出湯口用
閉塞材の低温側から高温側までの強度を向上することが
できるので、溶銑、スラグに対する耐摩耗性が大幅に向
上すると共に、溶融金属出湯口用閉塞材の組織内に均一
に分布するカーボン量を増加させ、緻密化することがで
きるので、耐食性も向上し、長時間出銑を可能とするも
のである。また、低温側の強度も向上することができる
ので、高温側と低温側の強度差も小さく、開孔時に亀裂
が発生し難く、開孔難も発生し難くなる。 【００１５】 【実施例】以下、実施例により本発明の溶融金属出湯口
用閉塞材を更に説明する。 実施例１ 以下の表１に記載する実施例１の配合に、固定炭素３３
％の無水コールタールＡ(６０℃での粘性１１００ｃｐ)
を添加し、ミキサー中、５０℃で混練することにより、
本発明品の溶融金属出湯口用閉塞材を得た。 【００１６】比較例１ 実施例１と同一耐火材料に、固定炭素３０％の無水コー
ルタール(６０℃での粘性３００ｃｐ)を添加し、ミキサ
ー中、５０℃で混練することにより、比較品の溶融金属
出湯口用閉塞材を得た。 【００１７】実施例２ 以下の表１に記載する実施例１の配合に、固定炭素３５
％の無水コールタールＡ(６０℃での粘性１４００ｃｐ)
を添加し、ミキサー中、５０℃で混練することにより、
本発明品の溶融金属出湯口用閉塞材を得た。 【００１８】比較例２ 実施例２と同一耐火材料に、固定炭素３０％の無水コー
ルタール(６０℃での粘性３００ｃｐ)を添加し、ミキサ
ー中、５０℃で混練することにより、比較品の溶融金属
出湯口用閉塞材を得た。 【００１９】表１に示す物性の測定に用いた供試体は、
成形圧力４.９ＭＰａで、４０×４０×１６０ｍｍのブ
ロックに成形し、８００℃または１５００℃で３時間還
元焼成することにより得られたものである。また、耐食
性試験は、回転アーク炉侵食試験法により、銑鉄＋スラ
グを侵食剤として用い、還元雰囲気下１５５０℃で１０
時間侵食試験を行い、その後、試料を切断し、侵食寸法
を測定した結果である。ここで、溶損指数は、比較例１
で得られた溶融金属出銑口用閉塞材の侵食寸法を１００
とした時の指数である。また、実炉使用結果は、比較例
１及び２並びに実施例１及び２で得られた溶融金属出湯
口用閉塞材を、実際の高炉の出湯口用閉塞材として用い
た時の平均出銑時間及び開孔難発生率として表示した。 【００２０】 【表１】 【００２１】上述の表１の記載から判るように、本発明
品は、比較品と比較して低温側から高温側までの強度が
大幅に向上すると共に、組織が緻密化して耐食性も向上
する。その結果、実炉において、出銑時間を延長できる
と共に、開孔難発生率も低下する。 【００２２】 【発明の効果】本発明の溶融金属出湯口用閉塞材は、低
温側と高温側の強度差が小さく、耐摩耗性及び耐食性が
向上することにより、開孔難が少なく、出銑時間を延長
することができ、高炉出銑口用、電気炉出湯口用等の閉
塞材として有用である。
用閉塞材、電気炉出湯口用閉塞材等の還元雰囲気下で使
用される溶融金属出湯口用閉塞材に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、溶融金属出湯口用閉塞材は、ロー
石、シャモット及び／またはアルミナを主原料とし、炭
化珪素、炭素質原料、窒化珪素鉄等及び粘土を添加し、
更にバインダーとして固定炭素が３１.５％以下のコー
ルタールを添加し、混練してなる材料が使用されてき
た。なお、このコールタールは固定炭素２７〜３１％程
度のもの(６０℃での粘性１００〜４００ｃｐ)が従来よ
り市販されているが、３１.５％を超える固定炭素量を
有するコールタールは市販されておらず、使用されてい
ない。 【０００３】しかしながら、長時間出銑を達成するため
には、溶銑、スラグに対する耐摩耗性及び耐食性が重要
であるが、上記のごとき従来の閉塞材は、溶銑、スラグ
に対する耐摩耗性及び耐食性が不十分である。例えば、
特開平１−１０８１７０号公報では、アルミナ質原料３
０〜５８重量％、マグネシア・アルミナスピネル原料１
０〜３０重量％、炭素原料１０〜２０重量％、結合材と
してフェロシリコンを３〜１０重量％、粘土３〜１０重
量％にバインダーとして無水タールを１０〜２０重量％
添加したことを特徴とする高炉出銑口閉塞材を開示して
いる。この閉塞材は耐食性が向上するが、優れた耐摩耗
性を得るための強度が不十分である。 【０００４】また、特公昭５７−２３６７５号公報に
は、コークス４０重量％以下、炭化珪素５〜４０重量
％、ロー石１０〜５０重量％、および金属珪素分を７５
％以上含有する珪素合金２〜１０重量％を混合して無機
組成物とし、該組成物にフェノール樹脂の有機溶液１０
〜３５重量％を添加し、混練したことを特徴とする高炉
出銑口閉塞用マッドが開示されている。しかし、このマ
ッドは低温強度が十分とは言えず、また、低温側の耐摩
耗性も不十分であり、更に、高温側と低温側の強度差が
大きく、開孔時に亀裂が発生して開孔難になり易い等の
問題がある。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、溶融金属出湯口用閉塞材として、耐摩耗性及び耐食
性を向上し、長時間出銑を達成できると共に開孔難が発
生しにくい溶融金属出湯口用閉塞材を提供することにあ
る。 【０００６】 【課題を解決するための手段】本発明者らは、バインダ
ーとして使用するコールタールの固定炭素量が増加する
と溶融金属出湯口用閉塞材のカーボンボンドが強化さ
れ、耐摩耗性が得られることを知見し、本発明を完成し
た。 【０００７】即ち、本発明の溶融金属出湯口用閉塞材
は、炭素質原料３〜２０重量％、炭化珪素５〜５０重量
％、窒化珪素系原料５〜４５重量％、ロー石、シャモッ
ト、アルミナ、スピネル及びマグネシアから選択される
１種または２種以上の耐火原料３〜７５重量％及び粘土
３〜２０重量％からなる耐火材料６５〜９２重量％、及
びバインダー８〜３５重量％からなり、且つ該バインダ
ーが固定炭素３２．５重量％以上で、６０℃の粘性とし
て６００〜１６００ｃｐに調整された無水コールタール
からなることを特徴とする。 【０００８】 【発明の実施の形態】本発明の溶融金属出湯口用閉塞材
において、バインダーとして使用される無水コールター
ルは、固定炭素３２.５重量％以上、好ましくは３４重
量％以上の脱水処理されたものであり、混練性及び充填
作業性を考慮して、６０℃の粘性として６００〜１６０
０ｃｐ、好ましくは８００〜１４００ｃｐに調整された
ものが好ましい。無水コールタールの添加量は、充填作
業性とマッドガン能力に基づいて調整されるが、通常８
〜３５重量％でその効果は充分である。 【０００９】また、本発明の溶融金属出湯口用閉塞材に
使用される耐火材料は、炭素質原料、炭化珪素、窒化珪
素系原料、耐火原料及び粘土から構成される。ここで、
炭素質原料としては、黒鉛、石炭コークス、石油コーク
ス、石炭ピッチ等を例示することができる。炭素質原料
はスラグ浸透及び過焼結抑制を目的として添加されるも
のであり、その添加量は耐火材料中３〜２０重量％の範
囲内である。炭素質原料の添加量が３重量％未満である
と、得られる溶融金属出湯口用閉塞材の耐スラグ性が低
下すると共に、過焼結となり、開孔難になり易いために
好ましくない。また、該添加量が２０重量％を超えると
著しく強度が低下すると共に、緻密な組織が得られ難く
なるために好ましくない。 【００１０】次に、炭化珪素は、耐食性向上を目的とし
て添加されるものであり、その添加量は耐火材料中５〜
５０重量％の範囲内である。炭化珪素の添加量が５重量
％未満であると耐食性向上効果が少ないために好ましく
ない。また、該添加量が５０重量％を超えると強度が低
下して良好な耐摩耗性が得られ難くなるために好ましく
ない。 【００１１】また、窒化珪素系原料も耐食性向上を目的
として添加されるものであり、その添加量は耐火材料中
５〜４５重量％の範囲内である。窒化珪素系原料の添加
量が５重量％未満であると耐食性向上効果が少ないため
に好ましくない。また、該添加量が４５重量％を超える
と緻密な組織が得られ難くなり、価格に見合った耐食性
向上効果も得られないために好ましくない。なお、窒化
珪素系原料としては例えば窒化珪素、窒化珪素鉄等を挙
げることができる。 【００１２】更に、耐火材料には、ロー石、シャモッ
ト、アルミナ、スピネル及びマグネシアからなる群から
選択された１種または２種以上の耐火原料を耐火材料中
３〜７５重量％の範囲内で添加する。耐火原料の添加量
が３重量％未満であると低気孔率が得られないために好
ましくない。また、該添加量が７５重量％を超えると耐
食性及び耐スラグ浸透性が低下するために好ましくな
い。 【００１３】また、耐火材料には、充填作業性に必要な
保形性や滑り性を付与するために、粘土が添加される。
粘土としては、例えば木節粘土、蛙目粘土、ボルクレー
等を挙げることができる。粘土の添加量は耐火材料中３
〜２０重量％の範囲内である。該添加量が３重量％未満
であると充填作業性が悪化するために好ましくない。ま
た、該添加量が２０重量％を超えると耐食性が著しく低
下するために好ましくない。 【００１４】 【作用】本発明の溶融金属出湯口用閉塞材は、従来の耐
火材料に、バインダーとして固定炭素３２.５重量％以
上の無水コールタールを添加するものであるが、使用
時、出湯口周辺の炉の温度により焼成される過程におい
て、該無水コールタールにより、従来より高い固定炭素
が残留し、溶融金属出湯口用閉塞材中のカーボンボンド
を強化することができる。その結果、溶融金属出湯口用
閉塞材の低温側から高温側までの強度を向上することが
できるので、溶銑、スラグに対する耐摩耗性が大幅に向
上すると共に、溶融金属出湯口用閉塞材の組織内に均一
に分布するカーボン量を増加させ、緻密化することがで
きるので、耐食性も向上し、長時間出銑を可能とするも
のである。また、低温側の強度も向上することができる
ので、高温側と低温側の強度差も小さく、開孔時に亀裂
が発生し難く、開孔難も発生し難くなる。 【００１５】 【実施例】以下、実施例により本発明の溶融金属出湯口
用閉塞材を更に説明する。 実施例１ 以下の表１に記載する実施例１の配合に、固定炭素３３
％の無水コールタールＡ(６０℃での粘性１１００ｃｐ)
を添加し、ミキサー中、５０℃で混練することにより、
本発明品の溶融金属出湯口用閉塞材を得た。 【００１６】比較例１ 実施例１と同一耐火材料に、固定炭素３０％の無水コー
ルタール(６０℃での粘性３００ｃｐ)を添加し、ミキサ
ー中、５０℃で混練することにより、比較品の溶融金属
出湯口用閉塞材を得た。 【００１７】実施例２ 以下の表１に記載する実施例１の配合に、固定炭素３５
％の無水コールタールＡ(６０℃での粘性１４００ｃｐ)
を添加し、ミキサー中、５０℃で混練することにより、
本発明品の溶融金属出湯口用閉塞材を得た。 【００１８】比較例２ 実施例２と同一耐火材料に、固定炭素３０％の無水コー
ルタール(６０℃での粘性３００ｃｐ)を添加し、ミキサ
ー中、５０℃で混練することにより、比較品の溶融金属
出湯口用閉塞材を得た。 【００１９】表１に示す物性の測定に用いた供試体は、
成形圧力４.９ＭＰａで、４０×４０×１６０ｍｍのブ
ロックに成形し、８００℃または１５００℃で３時間還
元焼成することにより得られたものである。また、耐食
性試験は、回転アーク炉侵食試験法により、銑鉄＋スラ
グを侵食剤として用い、還元雰囲気下１５５０℃で１０
時間侵食試験を行い、その後、試料を切断し、侵食寸法
を測定した結果である。ここで、溶損指数は、比較例１
で得られた溶融金属出銑口用閉塞材の侵食寸法を１００
とした時の指数である。また、実炉使用結果は、比較例
１及び２並びに実施例１及び２で得られた溶融金属出湯
口用閉塞材を、実際の高炉の出湯口用閉塞材として用い
た時の平均出銑時間及び開孔難発生率として表示した。 【００２０】 【表１】 【００２１】上述の表１の記載から判るように、本発明
品は、比較品と比較して低温側から高温側までの強度が
大幅に向上すると共に、組織が緻密化して耐食性も向上
する。その結果、実炉において、出銑時間を延長できる
と共に、開孔難発生率も低下する。 【００２２】 【発明の効果】本発明の溶融金属出湯口用閉塞材は、低
温側と高温側の強度差が小さく、耐摩耗性及び耐食性が
向上することにより、開孔難が少なく、出銑時間を延長
することができ、高炉出銑口用、電気炉出湯口用等の閉
塞材として有用である。
─────────────────────────────────────────────────────
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(56)参考文献 特開 平８−48575（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−50371（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−11578（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−74961（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 炭素質原料３〜２０重量％、炭化珪素５
〜５０重量％、窒化珪素系原料５〜４５重量％、ロー
石、シャモット、アルミナ、スピネル及びマグネシアか
ら選択される１種または２種以上の耐火原料３〜７５重
量％及び粘土３〜２０重量％からなる耐火材料６５〜９
２重量％、及びバインダー８〜３５重量％からなり、且
つ該バインダーが固定炭素３２．５重量％以上で、６０
℃の粘性として６００〜１６００ｃｐに調整された無水
コールタールからなることを特徴とする溶融金属出湯口
用閉塞材。
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