JPS586943A - 溶融金属精錬用ガス吹込耐火物 - 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】 本発明は耐用性に優れ且つ断続使用が可能な溶融金属精
錬用ガス吹込み耐火物に関する。

溶融金属特に鉄鋼業における溶銑・溶鋼への活性・不活
性ガスの吹込みによる溶金反応の効率化は、古来いろい
ろの形で実施されてきており、溶銑・溶鋼・取鍋、二次
精錬炉、転炉等のいずれにおいても攪拌効果が認められ
ている。従来、ガス吹込方式には上方から溶融金属中に
耐火物で保護されたランスを用いる上吹法と溶融金属容
器の底部に通気孔を有する耐火物（以下バブリング・ブ
リックと称す）を設けた底吹き法等が周知である。

浴の攪拌効果の点からは後者の方が有利であるが、バブ
リング・ブリックの耐用性に問題があり、湯もれ事故な
どの懸念もあることから、後者が必ずしも有利であるこ
とはいえない状況にある。

発明者等は底吹きガスによる攪拌効果を生かすためには
バブリング・ブリックの耐用性、信頼性を向上させるこ
とが最も重要であると考え、種々検討の結果、高耐火高
耐食性繊維状耐火物を利用したバブリング・ブリックの
開発に成功した。以下順に説明する。

溶融金属容器１氏部よシのガス吹込耐火物については従
来から次の三つのタイプが用いられている。

即ち （１）通気性の良い多孔質耐火物（第２図）（２）貫通
細孔を複数個有する耐火物（第３図）（３）れんがの目
地又はコーナーに空隙を設けた耐火物 等である。これらは使用条件や用途に応じて、材質とと
もにその組合せで適宜選択採用されるが、いずれも大き
な欠点を持っている。即ち、（１）は粒度構成により通
気性の良い組織を得るため、微粉の少ない中粒配合とし
、且つ気孔率は通常耐火物ｊの３倍〜５倍と高く、低強
度である。したがってガス吹込みによる溶融金属の流動
磨耗に弱く、耐用性が悪いっまた平均気孔径は小粒径を
選択することで小さくすることができるが、通気性確保
の面から制約があり、中粒構成（多くの場合２〜Ｑ、　
５　ｍｍ　）とすることを余儀なくすることから比較的
大きな気孔（例えば４０μ以上が３０％以上）が存在す
る。したがって、このような気孔には溶融金属が容易に
侵入し凝固するため、前記溶融金属を容器中に収納保持
した状態でのガス吹込みの中断ができず、耐用上不利で
ある。何となればもしガス吹込を中断すれば、前記気孔
部にいわゆるメタルが侵入、凝固し、このメタル侵入部
分を破壊しなければ次後の通気が出来ず、結局耐用性が
悪くなってしまうのである。

次に前記（２）、（３）の耐火物は通常の耐火物と同様
に緻密組織を有するれんがから成ることから、高強度で
あり、且つ材質の選択とあいまって耐食性は優れたもの
が得られる。しかし細孔又は空隙は。

ガスの吹込みを中断すると溶融金属が容易に通過できる
大きなものであるため、前記（１）の耐火物と同様に、
溶融金属保持中のガス吹込中断は不可能である。このた
め、溶融金属保持中は無意味なガス吹込みも続ける必要
があシ、高価なガスの場合の経済的不利や耐用面でのマ
イナスなどが生ずる。

溶融金属特に溶銑・溶鋼は１５００〜１６５０℃程度で
処理されることが多いが、これらの耐火物細孔への侵入
はｃａｎｔｏｒ　　の法則によると、浴深と侵入限界気
孔径の関係ははソ第１図（Ａ）に示す通　　　　１．１
シで、１ｍ程度の浴深では細孔々径が４０μ以下であれ
ば生じないと考えられるが、この様な細孔を製造時ある
いは加工によって多数設けることは技術的にきわめて困
難であシ、且つ経済的でない。

図中ａは溶融メタル侵入のない領域を示している。

本発明はかかるガス吹込みプロセスにおいて、溶融金属
の気孔への侵入を完全に防止し、ガス吹込の断続作、業
を可能にした高耐用性ガス吹込用耐火物を提供するもの
である。

本発明の特徴は高耐水性ファイバー例えば炭素（無定形
でも黒鉛でも）質、炭珪質、炭化硼素質、炭化タングス
テン質、炭化モリブデン質などの炭化物、窒化硼素質、
窒化珪素質などの窒化物、あるいは金属質、更には有機
質ファイバー、例えばノボラックタイプのフェノール樹
脂よシ得たもの等々の非酸化物系ファイバー、アルミナ
質、アルミナ−シリカ質、ジルコニア質、特殊ガラス質
繊維等酸化物系ファイバー、更にこれらを混合あるいは
結合させた複合ファイバーなどを、前記（２）。

（３）のような細孔又は空隙に単位通気断面径を１００
μ以下、好ましくは４０μ以下となるよう充填したこと
にある。

充填する耐火性ファイバーの材質は使用条件によって１
種又は２種以上の組合せとすることも可能である。溶鋼
の場合は高温で且つスラグの侵食も考慮する必要がある
ため炭素質、炭珪質などの非酸化物系ファイバーとか純
アルミナ質、ジルコニア質などの高融点、高耐食性酸化
物系ファイバーを使用しなければ耐用性を得てないこと
が多いが、溶銑ではシリカ−アルミナ質やガラス繊維質
などでも十分耐用し得ることが判明している。

細孔又は空隙への耐火性ファイバーの充填方法は、バブ
リング・ブリックの本体を構成する耐火物（焼成、不焼
成れんが又は不定形耐火ブロックが使用出来、その材質
は酸化物系、非酸化物系、カーボン系耐火物）をガス供
給側からガス吐出側まで連続的で通気性が保持されるよ
うに、該耐火性ファイバーの束が存在する様に成形又は
装入する。

前記耐火性ファイバーはガスの流れ方向に、その長手方
向を一致させることが望ましいが、加工したものを用い
る場合、例えば織布、ひも、フエルト等はこれに限定さ
れるものでなく、そのような場合も本発明に含まれる。

又、耐火性ファイバーの束を予め本体とは別の耐火性管
の中にセットしたもの、あるいは同種または異種の耐火
性ファイバーで被覆したもの等を、本体耐火物に予め設
けられた所定の細孔又は空隙にはめ込む方法をとっても
さしつかえなく、これも本発明に含まれる。

本発明に使用する耐火性ファイバーの材質は一般に市販
されているものでも一向に差支えないが、溶融金属との
濡れ性が小さいものほど好ましい。

５ｅｓｉｌｅ　ｄｒｏｐ法で接触角が９０８よシ犬であ
ることが絶対条件であるが、好ましくは１５０°以上で
ある。

第１図（Ｂ）において式ｒ−−２γｅ　ＣＯ８θ／１・
ρは次の値を与えられる。

ｌｅ　　＝　　１．７３３　　　（ｌｉｔ／ｃＪ）、ρ
＝７．６　　　Ｃｆ１ｃｄ） θ　＝　１５０ 第１表（市販耐火性ファイバーの品質特性）に七のよう
な要件を満たす材質の１例を示す。

耐火性ファイバーの束の断面径はバブリング・ブリック
断面径の範囲内であれば特に限定されるものではないが
、大き過ぎると束の製作が困難とな９、小さ過ぎると通
気性の確保が困難となるので、５　＊ｙｎ　〜５０　ｍ
ｍ、好ましくは１０１ｍ　〜３Ｑ龍が適当である。また
用途によってスリット状のガス吐出口を用いることも可
能であり、このスリット部に本発明を適用する事が出来
る。

次にこの耐火性ファイバーの束の密度（ここでは単位断
面積当りのファイバ一本数）は溶融金属の侵入が生じな
いような第１図の侵入限界気孔径から単位通気断面が少
くとも１００μ以下、好ましくは４０μ以下となるよう
な本数が適当で、上記の束の断面径の範囲と合わせて、
１００〜２００００本／−１好１しくは１０００〜１ｏ
ｏｏ。

本／ｊＩｊが適当である。これは本数が少なすさると溶
融金属の侵入が生じ、以後のガス吹込に支障（この地“
全侵入部分を除去するためにバブリング・ブリックの損
耗をはやめる結果にもなる）を生じ、一方多過ぎると通
気断面の確保が困難となるからである。

以上のような要件を満足するノくプリング・ブリックの
開発により、溶融金属保持容器における底部よりのガス
吹込処理を必要な時期に支障なく断続して行なうことが
可能となり、ノ（プリング・）゛リックの耐用性も実質
的なガス吹込時間を短縮できるので、更に向上し、一般
の底れんがと同等の寿命の確保が可能となった。

以下に本発明の実施例を示す。

実施例１ 直径ｌＱＭの通気性の炭素ファイノく−の束を１０ケ所
設けたマグネシア−黒鉛質不焼成れんがのガス吹込用バ
ブリング・ブリックにおいて、炭素ファイバー（０，ｌ
　５ａｄ１本）の束を密度５０〜３００００本／−の範
囲で、１０水準のものを試作し、従来の多孔質タイプの
マグネシア糸ポーラス・プラグとの比較試験を３を試験
取鍋で１０回繰返し実施した結果、第２表の如くであっ
た。

この結果からファイバー密度５０００本／−を選び、従
来品とともに２５０を取鍋にて実炉使用した結果、従来
品平均１５回の耐用に対し、２５回以上の耐用性が確認
された。

なお２５回は敷れんがの交換によるものて、残存状態か
ら４０回以上の耐用が可能と判断された。

まだ本発明品使用の場合は、溶鋼保持中のガス吹込の断
続を必要に応じて実施したが、使用後の断面状況から地
金侵入はほとんどなく、表面に若干付着しているにすぎ
ないことが確認された。

実施例２ 転炉の炉底からのガス吹込用耐人物を本発明方式で製造
した。母体れんがはマグネンアー黒鉛質れんがであシ、
その形状寸法は７００Ｘ１５０Ｘ１５０　／　ｌ　３０
　ｗである。　３０ａｍφのカーボン・ファイバーの束
（密度３０００本／−）を１５０×１５０　ｙｎｍの小
口面から１５０Ｘ１３０闘の小口面に達するように、小
口面全体に１０本を千鳥に配置した。２５０を転炉炉底
にこのバブリング・ブリックを４個設置し、Ａｒガスの
断続吹込を実施した。

従来のガス吹込みは焼成マグネシア質多多孔質耐火物又
はマグネシア−黒鉛質れんかに細孔を設けた貫通孔耐火
物が使用されていたが、前者はスポーリングと溶銑や溶
鋼の磨耗侵食がはげしく、１００回程鹿の耐用性しかな
かった。後者は細孔（１〜３　ｕｎφ）に溶鋼が侵入す
るため常時Ａｒガスを高圧で吹込む必要があシ、耐用性
も４００〜９００回と大きく変動していた。

本発明品では細孔がカーボン・ファイバーで充填されて
いるためガスの断続吹込みが可能で、攪拌の必要な時期
のみガス吹込みをすればよいため、溶損量、Ａ、ｒガス
使用量にも軽爪され、１５００回以上のバブリング・ブ
リックの耐用が安定して得られるようになった。

実施例３、 実施例２においてカーボン・ファイバー充填部分が若干
先行損傷する場合も認められ、そのような場合にバブリ
ング・ブリックの損耗かや＼犬きく゛なることから、カ
ーボン・ファイバーの酸化損耗が生じていることが推察
された。

この対策としてカーボン・ファイバーと炭化珪素ファイ
バーを７／３（重量比）に配合し束ねたもの（Ａ）およ
びカーボン・ファイバーとジルコニア・ファイバーを６
／４（重量比）に束ねたもの（Ｂ）を、実施例２と同様
の方法で製造し、耐酸化性テスト結果良好であることが
判明したので、１００を転炉の炉底で使用した。

結果はバブリング・ブリックのトラブルは全くなく　、
　（Ａ）　、　（Ｂ）はそれぞれ１１００．１２００回
の耐用を示した（これは従来ＬＤの場合とはｙ同等の炉
底、炉壁の損傷程度であシ、耐用性であった）。

また両者ともガス吐出口の先行溶損は軽微であった（　
（Ａ）と（Ｂ）ではや＼（Ａ）の方が溶損傾向を示した
）。

以上、鉄精錬の場合についてのみ述べたが、本発明は非
鉄精錬でのガス吹込に対しても有効であることが十分予
測され、その応用も可能である。

第２図は、従来の多孔質型のガス吹込耐人物の一例を示
し、１はポーラスプラグ、２は外装保持板（例えば鋼板
）で、底部は吹込みガス管３に連通して設けられている
。

第３図は、例えばＭ２Ｏ−黒鉛質煉瓦のような緻密質耐
火物４に、該耐火物の軸方向（′ガス吹込み方向）に、
適宜数のガス吹込み細孔５を設けた従来の貫通孔型のガ
ス吹込耐人物を示す。

第４図は、本発明になるガス吹込耐人物を取鍋に適用し
た場合の一実施例を示し、截頭円錐状に形成された例え
ばＭｇ０＝黒鉛質煉瓦のような緻密質耐火物の軸方向（
ガス次込み方向）に設けたガス吹込み用空孔６に、例え
ばカーボン・ファイバーのような耐火性ファイバー束７
を介挿充填したガス吹込み用耐火物を示す。

第５図、第６図は、本発明の他の実施例で、転炉に適用
した場合の一例を示す斜視図である。好ましくはブロッ
ク状に形成された例えばＭｇＯ−黒鉛質煉瓦のような緻
密質耐火物の軸方向（ガス吹込み方向）に設けたガス吹
込み用空孔６に、同様に例えばカーボン・ファイバーの
ような耐火物フ　　　　、１゜アイバー束７を介挿充填
した場合を示す。

本発明は上述したように構成し且つ用いることにより、
溶融金属収納（保持）容器の溶湯面下の容器体部に設け
てなるガス吹込み耐火物を用いて、前記容器中溶湯にガ
ス吹込みを行なうにあたり。

該ガス吹込み処理を必要な時期に、支障なく断続して行
なうことが可能となり、従ってガス吹込み耐火物の寿命
延長を期待し得ると共に、ガス吹込み耐火物保全用の通
気ガスが不要となることから、吠込みガスのコスト低減
もはかれるなど、生産性の向上、設備保全面ならびに操
業コスト等に貢献する効果がきわめて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は、浴深と侵入限界との関係図、第１図（
Ｂ）は細孔の模式図、第２図及び第３図は従来のガス吹
込み耐火物の一実施例を示す模式図、第４図、第５図及
び第６図は本発明の一実施例を示す模式図である。 ｌ：ポーラスプラグ　　２：外装保持板３：吹込みガス
管　　　４：緻密質耐火物６：ガス吹込み用空孔　７：
耐火性ファイバー第１図（Ａ） 第２Ｉ２７　　　　第３面　　　第４４２第５１ 第６田

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　適宜形状に形成してなる緻密質耐火物基体に、該基
   体のガス吹込み方向に沿って、一端を溶融金属接触面に
   臨ませて且っ他端を吹込みガス供給系に連通してなる長
   筒孔を設け、該長孔に耐火性ファイバー収束体を介挿し
   たことを特徴とする溶融金属精錬用ガス吹込耐大物。 ２　単位通気断面が、１００μ以下の耐濡れ性耐火ファ
   イバーを５〜５０ｍの収束体として用いることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の溶融金属精錬用ガス
   吹込耐大物。