JPH04338160A - 高耐用性マグネシア・カ−ボンれんが - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は転炉、取鍋などの各種溶
融金属容器に使用される高耐用性マグネシア・カ−ボン
れんがに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、転炉をはじめ電気炉、取鍋、精錬
鍋、ＲＨなどの溶融金属容器の内張りれんがとしてマグ
ネシア・カ−ボンれんがが広く使用されるようになって
きた。このマグネシア・カ−ボンれんがはその構成要素
として炭素質材料を使用するため、空気中の酸素やスラ
グ中の鉄酸化物によりれんがが酸化されることによる脆
弱化と損耗が問題となっている。この問題を解決するた
め種々の方法が広範囲に検討されてきたが、金属アルミ
ニウム粉末あるいはアルミニウム・マグネシウム合金粉
末を添加する方法が一般的で広く使用されている（例え
ば金属アルミニウム粉末については特公昭６０−２２６
９号公報、アルミニウム・マグネシウム合金粉末につい
ては特開昭５７−１６６３６２号公報など）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】最近になってこれら溶
融金属容器で各種の溶鋼処理を行うようになったため高
温下での操業が普通となり、従来より一層の耐酸化性が
望まれるようになっている。さらに、高温になるほど炭
素質材料の酸化に加えてマグネシアとカ−ボンとが反応
するマグネシア・カ−ボン反応が顕著となり、れんがの
損耗は更に進むのである。

【０００４】上述のアルミニウムを主体とする金属粉末
を添加する方法では耐酸化性は向上するが、逆に組織の
強度も上がるため耐スポ−リング性が低下するという現
象が見られている。従って、耐スポ−リング性を低下さ
せずに耐酸化性を向上させる方法の開発が望まれている
。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは金属による
マグネシア・カ−ボンれんがの耐酸化性について種々検
討した結果、上述の課題の解決策として金属アルミニウ
ムと金属ジルコニウムを併用添加する方法を見出し本発
明に到達したものである。即ち、本発明はマグネシア質
耐火材料６０〜９７重量部、炭素質材料３〜４０重量部
よりなる組成物に対して金属アルミニウムおよび金属ジ
ルコニウムの混合粉末あるいは合金粉末を０．５〜１０
重量部を含有するマグネシア・カ−ボンれんがである。

【０００６】本発明に使用するマグネシア質耐火材料は
電融マグネシアクリンカ−、焼結マグネシアクリンカ−
、ドロマイトクリンカ−、マグカルシアクリンカ−など
を単独または混合して用いる。また、これらの塩基性材
料を主体としてその他の酸化物耐火材料、非酸化物耐火
材料などを併用することも可能である。このマグネシア
質耐火材料の使用量は６０〜９７重量部である。

【０００７】炭素質材料は天然黒鉛、人造黒鉛、電極屑
、石油コ−クス、カ−ボンブラックなどが使用できるが
、高温における耐食性の点から黒鉛の高純度のものが適
する。この炭素質材料の使用量は３〜４０重量部とする
。マグネシア質耐火材料が６０重量部未満および炭素質
材料が４０重量部を越えるとれんがの強度が低下し、逆
に炭素質材料が３重量部未満およびマグネシア質耐火材
料が９７重量部より多いと耐スポ−リング性に劣るよう
になり、いずれも好ましくない。

【０００８】本発明の特徴は上記マグネシア質耐火材料
および炭素質材料に金属アルミニウムおよび金属ジルコ
ニウムを添加することにある。それぞれの金属粉末は混
合粉末であっても合金粉末（混合溶融し冷却したものも
含む）であっても、あるいは合金粉末にどちらかの単独
粉末を混合しても構わない。その使用量は金属アルミニ
ウムおよび金属ジルコニウム合量で０．５〜１０重量部
とする。それぞれ単独では０．１〜８重量部とすること
が好ましい。この添加量が１０重量部を越えるとれんが
の容積安定性が次第に低下するようになり、０．５重量
部未満では添加効果が発揮されない。

【０００９】本発明のマグネシア・カ−ボンれんがの製
造方法は従来のものと同様でよく、適当な結合剤、特に
フェノ−ル樹脂を加え混練、プレス成形する。その後熱
処理して不焼成れんがとするか、還元焼成した焼成れん
がとしたものである。

【００１０】

【作用】金属アルミニウムと金属ジルコニウムはいずれ
もカ−ボンより酸化され易く、しかも両者の酸素に対す
る親和性はほぼ同等である。添加された金属アルミニウ
ムはまずカ−ボンと反応し炭化アルミニウムを生成し、
次第に酸化されアルミナとなり、マグネシアと反応して
スピネルとなる。しかし、れんがの耐酸化性をさらに上
げるため金属アルミニウムを多く使用すると、この一連
の反応の結果弾性率が高くなり過ぎて耐スポ−リング性
が低下する。それと共に炭化アルミニウムが多量に生成
して溶融金属容器が冷却された場合水和してれんがが崩
壊する現象が顕著となる。一方、金属ジルコニウムは炭
素と反応しても水分とは反応せず、従って水和すること
なく、高温になると酸素と反応してジルコニアとなる。

【００１１】れんががスラグと接触すると、本発明にお
いて添加された金属ジルコニウムから生じたジルコニア
成分はスラグと反応して溶け込みスラグの融点を上昇さ
せると同時に粘性も上がり施工体内へのスラグの浸透を
抑制し、構造的スポ−リングを防止する効果がある。さ
らに、ジルコニアが熱変態する際に組織内にミクロクラ
ックを発生させる結果、れんがに生じた亀裂の進展を防
止するので、施工体の熱的スポ−リングが緩和される。 この耐スポ−リング効果の発現は清浄鋼溶製用容器のよ
うな低カ−ボン質のれんがに応用するとより効果的であ
る。

【００１２】金属ジルコニウムは酸化する際に体積膨張
し、さらに、酸化生成したジルコニアは温度の上昇と共
に単斜晶型から正方晶型、さらには耐火材料中のマグネ
シアやカルシアと反応し立方型へと変態し、その際最終
的に体積膨張するので、れんがの気孔を閉塞し気孔径の
減少、通気率の低下となり、スラグ浸透を防止すると同
時にれんがの熱間強度の向上にもつながる。この変態し
たジルコニアは耐火材料中のマグネシアやカルシアと反
応し安定化しているので施工体が冷却される際にはもは
や逆方向の変態は起こさず容積安定性は保たれるのであ
る。

【００１３】このように金属ジルコニウムから生じたジ
ルコニアはアルミニウムの場合とは異なり耐スポ−リン
グ性を向上させる作用があり、しかも酸素との親和性は
同等であるので金属アルミニウムに変えて金属ジルコニ
ウムを添加して耐酸化性を向上させることが可能である
。しかし、金属ジルコニウムはカ−ボンと反応しないた
め、炭素質材料や結合剤から生じた炭素質分子の末端の
不安定な状態にある基と結合して、この基が酸素と反応
することを防止する作用はない。さらに、カ−ボンの不
安定末端基をマスクできないので、マグネシア・カ−ボ
ン反応の速度を遅くする働きもない。従って、金属粉末
を全て金属ジルコニウムにすることは得策ではなく、金
属アルミニウムとの併用が好ましいのである。また、金
属アルミニウムから生じたアルミナもスラグと反応して
粘性を高めて浸透を防止する作用がある。

【００１４】

【実施例】表１（実施例）および表２（比較例）に示す
ような組成の材料にフェノ−ル樹脂を添加し混練、プレ
ス成形した後３００℃で１０時間熱処理した。その物性
および各種試験結果も同じく表１、２に示す。耐酸化性
指数は１４００℃１０時間空気中で加熱した後の脱炭面
積を従来の金属アルミニウム添加の標準品（比較例１）
を１００とする指数で表したものである。耐食性指数は
転炉スラグ（Ｃ／Ｓ＝３．４）を用いて１７５０℃、５
時間処理後の溶損量をやはり比較例１を１００とする指
数で表した。耐スポ−リング性指数は１６５０℃の溶銑
に浸漬する操作を３回繰り返して、前後の弾性率の比を
同じく比較例１を１００とする指数で表した。

【００１５】

【表１】

【００１６】

【表２】

【００１７】

【発明の効果】表１の結果から見ると、通常のアルミニ
ウム金属添加品（比較例１）にジルコウム金属を添加し
て行くと（実施例１、５、６）耐酸化性は当然向上する
が、通常のアルミニウム金属を増した場合結果とは異な
り、耐スポ−リング性も向上し、本発明の効果が表れて
いる。また、低カ−ボン領域のれんがの耐スポ−リング
性の向上にもジルコニウム金属添加の効果があることが
わかる（実施例７と比較例４）。

【００１８】

【表１】

【００１９】

【表２】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　マグネシア質耐火材料６０〜９７重量
   部、炭素質材料３〜４０重量部よりなる組成物に対して
   金属アルミニウムおよび金属ジルコニウムの混合粉末あ
   るいは合金粉末を０．５〜１０重量部を含有してなるこ
   とを特徴とする高耐用性マグネシア・カ−ボンれんが。