JPH11209169A - 耐スポーリング性に優れた耐火れんがおよび転炉炉底 部ライニング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 転炉炉底部における過酷な熱衝撃にも耐えう
る耐スポーリング性に極めて優れたマグネシア・カーボ
ンれんがおよびそれを使用した転炉炉底部ライニングを
提供する。 【解決手段】 耐火れんがの組成を粒径０．３ｍｍ以下
の膨張黒鉛を１５〜４０重量％、残部がマグネシアを主
体とする。また、粒径０．３ｍｍ以下の膨張黒鉛を１５
〜４０重量％、残部がマグネシアを主体とする耐火材料
からなるマグネシア・カーボンれんがを転炉炉底部の全
部または一部に使用することとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は耐スポーリング性に
優れた耐火れんがおよびそれを用いた転炉炉底部ライニ
ングに関する。

【０００２】

【従来の技術】最近の製鋼工程においては操業条件の過
酷化により、転炉用耐火物にも従来より一層の高耐食
性、高耐スポーリング性が要求されるようになってきて
いる。特に、転炉炉底部のように過酷な熱衝撃に曝され
る部位に使用される耐火物には、極めて優れたスポーリ
ング性が要求される。

【０００３】転炉炉底部ライニングは、一般に他の部位
と同様にマグネシア・カーボンれんがが使用されてい
る。マグネシア・カーボンれんがの耐スポ−リング性の
改善には黒鉛量の増加が有効とされているが、通常に使
用されている鱗状黒鉛ではその増加による耐スポーリン
グ性の向上に限界があり、また耐火物に要求される見掛
気孔率などの基本的物性の劣化により耐食性も低下する
傾向にある。かかるカーボン系れんがの耐スポーリング
性の改善策として特開昭６２−１００４８４号公報には
黒鉛の一部を膨張黒鉛に置換して耐スポーリング性を向
上させる方法が開示されている。また、特開平８−８１
２５６号公報には炭素質物質として圧縮後粉砕した膨張
黒鉛を使用して耐スポーリング性の改善を図る方法が開
示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、マグネ
シア・カーボンれんがにおいて膨張黒鉛を使用すれば耐
スポ−リング性の向上は認められるが、膨張黒鉛は嵩が
非常に大きいため、れんが製造上その使用量はおのずと
少ない領域に限られ、特開昭６２−１００４８４号公報
に記載のものでは、わずか０．５〜５重量％の範囲に限
られている。したがって、このように少量の使用では、
転炉炉底部のように過酷な熱衝撃を受ける部位における
耐スポーリング性の向上は限られていた。

【０００５】一方、特開平８−８１２５６号公報記載の
提案は、低カーボン領域における耐スポーリング性の向
上を目的とし、膨張黒鉛を一旦圧縮後、１ｍｍ以下の粒
度に粉砕して使用するものであるが、その黒鉛の添加量
は鱗状黒鉛を含めた炭素質材料全体で０．５〜４０重量
％であり、膨張黒鉛としては０．５〜１５重量％を好適
とし、さらには０．５〜１０重量％、特に０．５〜７重
量％に限られている。本発明者等の検討したところ、こ
のような構成をとらざるを得ないのは、膨張黒鉛の量を
さらに増やそうとすると、れんが製造時の作業性が極端
に低下する問題があり、黒鉛量を増やすには鱗状黒鉛と
併用せざるを得ないからであり、結局、転炉炉底部ライ
ニングに使用するれんがとしては耐スポーリング性にお
いて十分とは言えないものしか得られなかった。

【０００６】本発明は、上記の膨張黒鉛を多量に使用す
る場合のれんが製造時の作業性を改善し、転炉炉底部に
おける過酷な熱衝撃にも耐えうる耐スポーリング性に極
めて優れたマグネシア・カーボンれんがおよびそれを使
用した転炉炉底部ライニングを提供することを課題とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、マグネシ
ア・カーボンれんがの耐スポーリング性を大幅に改善す
ることを目的に種々検討した結果、炭素質原料としてそ
の全量を特定の微細な粒度に粉砕した膨張黒鉛とするこ
とにより、鱗状黒鉛を使用した場合とほぼ同等の作業性
により、耐スポーリング性に極めて優れたれんがを得る
ことに成功し本発明を完成させたものである。具体的に
は、耐火れんがの組成を粒径０．３ｍｍ以下の膨張黒鉛
を１５〜４０重量％、残部がマグネシアを主体とするこ
とによって耐スポーリング性に優れたものとするもので
あり、また、転炉炉底部ライニングを粒径０．３ｍｍ以
下の膨張黒鉛を１５〜４０重量％、残部がマグネシアを
主体とする耐火材料からなるマグネシア・カーボンれん
がを炉底の全部または一部に使用したものとするもので
ある。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明におけるマグネシア・カー
ボンれんがに使用する炭素質材料としては、膨張黒鉛の
みを配合する。ここに膨張黒鉛とは黒鉛の層間に硫酸な
どを挿入させた黒鉛層間化合物を８００〜１０００℃の
温度に急激に加熱することにより黒鉛層間を膨張させた
ものである。この膨脹黒鉛は黒鉛結晶が互いに絡み合い
ハニカム構造をした嵩の大きい塊状体であり、通常の鱗
状黒鉛と比較すると層間の結合は弱く、弾力性に優れて
おり、炭素含有れんがに使用すると、マグネシアなどの
耐火材料の熱膨張・収縮を吸収し、耐スポーリング性を
向上させる。しかし、従来のごとく鱗状黒鉛と併用する
と耐スポーリング性の低下を招くので炭素質材料はすべ
て膨張黒鉛のみとする。なお、ここにいう炭素質材料と
はれんがに配合される炭素のうち、フェノール樹脂等の
バインダーに含まれる炭素分は除くものをいう。

【０００９】また、本発明においては上記膨張黒鉛の粒
径を０．３ｍｍ以下とする。膨脹黒鉛の粒度測定はＪＩ
Ｓ標準フルイをロータップ試験機に設置して行なう。膨
脹黒鉛の粒度はフルイ目寸法０．２９７ｍｍの標準フル
イ通過分が９０重量％以上であることとし、フルイ目寸
法０．１２５ｍｍの標準フルイ通過分が５０重量％以下
であることが作業性の点から望ましい。

【００１０】一般に膨張黒鉛は嵩が大きいため通常の黒
鉛と比較すると、耐火物製造時の混練や成形がしにく
く、従来と同様の製造方法では緻密な耐火物が得られに
くい。しかし、本発明のごとく粒径を０．３ｍｍ以下と
した場合は、かさ密度は０．２ｇ／ｃｃ程度と通常の膨
張黒鉛に比較して約３倍のかさ密度となり、れんがの製
造において従来の鱗状黒鉛とほぼ同様に扱え、本発明で
規定した１５〜４０重量％の使用量においても、緻密な
れんがを成形することができるものである。なお、本発
明者等の実験によれば上記膨張黒鉛は厚さが数μｍｍの
薄片状となっているが、その耐スポーリング性を向上さ
せる特性は粒径を０．３ｍｍ以下としても維持されるこ
とが確認されている。なお、このような０．３ｍｍ以下
の粒度をもった膨張黒鉛は、通常の膨張黒鉛をヘンシェ
ルミキサーのような高速で回転する攪拌羽根を有する装
置を使用して所定の時間攪拌することにより得ることが
できる。

【００１１】上記の膨張黒鉛の配合量は重量比でれんが
中の１５〜４０重量％とする。好ましくは１５〜３０重
量％の範囲である。この量が１５重量％未満では十分な
耐スポーリング性が得られない。また、４０重量％を超
える量を使用しても耐スポーリング性の向上は得られ
ず、作業性も低下する傾向がある。

【００１２】本発明にかかるマグネシア・カーボンれん
がは膨張黒鉛の他にマグネシアを主体とする耐火材料、
すなわち、マグネシア、結合剤、および必要に応じて添
加される金属粉末などの添加剤、を含有する。マグネシ
アとしては焼結マグネシア、電融マグネシアが使用可能
であるが、ＭｇＯ純度が９５重量％以上のものが好まし
い。また、マグネシア・カーボンれんがの結合剤として
は通常のフェノール樹脂などの結合剤が使用できる。結
合剤の添加量は一般の鱗状黒鉛を使用したマグネシア・
カーボンれんがと同等でよい。さらに、本発明の効果を
損なわない範囲で金属粉末、ガラスなど酸化防止剤、各
種繊維などの公知の添加剤を使用することが可能であ
る。

【００１３】本発明のれんがを製造するにあたってはす
でに説明した特性を有する膨張黒鉛にマグネシアさらに
必要に応じて添加剤を加え、これに結合剤を加えて、通
常の方法で混練、成形した後、熱処理して不焼成れんが
とし、あるいは高温で還元焼成して焼成れんがとすれば
よい。本発明は膨張黒鉛を多量に含むものであるが、従
来の鱗状黒鉛を使用したマグネシア・カーボンれんがと
変わらない製造方法で膨張黒鉛が使用できる点に特徴が
ある。

【００１４】本発明の転炉炉底部ライニングにおいては
上記マグネシア・カーボンれんがを炉底の全部または一
部に使用する。即ち、該マグネシア・カーボンれんがを
熱衝撃の過酷な羽口および羽口周辺部のみに使用しても
良いし、転炉炉底部全部に使用しても良い。転炉炉底
部、特に羽口および羽口周辺部は一般に直胴部等の他の
部位に比べライニング厚さが１．５倍程度に設計されて
いる。従って、稼働面側は１６００℃以上の溶鋼と接触
し、れんがは熱膨張の大なる条件下にあるが、背面側は
それほど高温にはならず、特に羽口部周辺では吹き込み
ガスにより冷却されるため、稼働面側との温度差は極め
て大きなものになる。また、炉底部は直胴部との継合部
および羽口によって拘束されているため、れんがに生じ
る熱応力は極めて大きいものとなる。したがって、本発
明のマグネシア・カーボンれんがは上記転炉炉底部の熱
的条件および経済性を考慮してその使用部位を定めれば
よい。これにより上述の厳しい拘束下での熱衝撃に対し
ても、発生した熱応力を吸収、緩和することができ、ス
ポーリング損傷を防止できる。

【００１５】

【実施例】以下、実施例により、本発明を説明する。表
１に示すように発明例１〜３および比較例１〜５のよう
に材料を配合し、混練、プレス成形した後、３００℃で
１０時間熱処理して耐火れんがを製造した。各試験材に
ついて転炉炉底部ライニングに使用するれんがとしての
特性を調査するために、基本的な物性を調査し、さらに
耐スポーリング性試験および耐食性試験を行った。

【００１６】耐スポーリング性試験は上記により製造し
た耐火れんがから５０×５０×２３０ｍｍの試料を切り
出し、その１１５ｍｍの長さのところまでを１６５０℃
の溶鋼中に３分浸漬後、水中で急冷する操作を繰り返
し、試料の一部が剥落するまでの回数を測定することに
よって行った。一方、耐食性指数は転炉スラグ（塩基
度、ＣａＯ／ＳｉＯ₂＝３．４）を用いて１７５０℃、
５時間試験後の溶損量の逆数を比較例１の場合を基準と
し、これを１００とする指数で示した。従って、数値の
大きいほど耐食性に優れている。

【００１７】

【表１】

【００１８】発明例１と比較例４との比較より、通常の
鱗状黒鉛に代えて粒径０．３ｍｍ以下の膨張黒鉛を使用
すると基本的物性、耐食性はほぼ同等であるが、耐スポ
ーリング性が大幅に向上することが分かる。また、発明
例２と比較例５とを比較すると、黒鉛量を増加させて
も、発明例２に示す場合は耐食性が低下することなく、
高耐スポーリング性が保たれているが、比較例５の耐ス
ポーリング性は大きく劣っている。さらに、発明例１と
比較例３とを比較すると、通常の膨張黒鉛は２０重量％
添加すると基本的物性が悪くなり、さらに耐食性も劣る
れんがとなり、実機への使用には問題があることがわか
る。比較例１、２より本発明に使用する膨張黒鉛の量が
１０重量％では耐スポーリング性に劣り、５０％重量で
は耐食性が悪い結果となっている。

【００１９】これらの結果を転炉実操業において確認す
るため、２５０トン容量の転炉炉底部の羽口および羽口
周辺部に発明例１のれんがと比較例５のれんがを張り分
けた操業を行った。なお、その他の炉底部については比
較例４のれんがを使用した。２０００チャージ稼働後の
羽口の残存寸法を測定し、損傷速度を算出したところ、
発明例１のれんがを使用した羽口はチャージ当り０．２
ｍｍ、比較例５のれんがを使用した羽口はチャージ当り
０．４ｍｍであり、本発明のライニングにより約２倍の
耐用性があることが確認された。

【００２０】

【発明の効果】本発明は、上記のとおりマグネシア・カ
ーボンれんがに使用される炭素質材料を全量、粒径０．
３ｍｍ以下の膨張黒鉛とし、かつその配合量を１５〜４
０％としたので、れんが製造上の作業性を低下させるこ
となく、緻密で耐スポーリング性が高く、また、耐食性
も優れたれんがの製造が可能であり、これを転炉炉底部
に使用すれば、耐食性を維持しつつ、耐スポーリング性
の大幅な向上が得られる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 南部 正夫 岡山県倉敷市水島川崎通一丁目（番地な し） 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者 吉田 雅一 岡山県倉敷市水島川崎通一丁目（番地な し） 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者 山下 一郎 岡山県備前市新庄1155番地の３ (72)発明者 坪井 聡 岡山県邑久郡邑久町豊原98番地の１ サン ビレッジ邑久103号

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粒径０．３ｍｍ以下の膨張黒鉛を１５〜
   ４０重量％、残部がマグネシアを主体とする耐火材料か
   らなることを特徴とする耐スポーリング性に優れた耐火
   れんが。
2. 【請求項２】 粒径０．３ｍｍ以下の膨張黒鉛を１５〜
   ４０重量％、残部がマグネシアを主体とする耐火材料か
   らなるマグネシア・カーボンれんがを炉底の全部または
   一部に使用したことを特徴とする転炉炉底部ライニン
   グ。