JP4367824B2 - Mud material for filling blast furnace exit hole - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高耐用性の高炉出銑孔充填用マッド材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高炉出銑孔充填用マッド材（以下「マッド材」という。）は、出銑終了後の出銑孔を閉塞する練り土状の材料である。近年の高炉の大型化や高圧操業によって、マッド材の使用環境は過酷化の一途をたどっている。
【０００３】
マッド材に要求される特性は、スラグや溶銑に対する耐食性、出銑孔の閉塞性・開孔性、旧材との接着性がある。また、耐用性向上のために、出銑孔深度を大きく保ち、しかも孔切れがないことが必要である。
【０００４】
図１は高炉炉壁においてマッド材の充填状況を模式的に示したものである。同図に基づいて孔切れ現象を説明する。
【０００５】
マッド材（１）は炉壁（２）に形成された出銑孔（３）に充填される。マッド材の充填は炉壁（２）の内側にも及び、その分、出銑孔（３）の深度が大きくなる。そして、この深度が大きいほど、マッド材による炉壁保護が効果的なものとなる。
【０００６】
マッド材は充填後、炉壁（２）が位置する部位は炉壁（２）で拘束支持される。炉壁（２）内の旧マッド材（１１）に形成された出銑孔（３）に充填のマッド材（１）は、旧マッド材（１１）によって拘束支持されている。
【０００７】
これに対し、直近の充填で旧マッド材（１１）より先方に位置する新マッド材（１２）は支持がなく、熱膨張による亀裂が発生し易い。
【０００８】
また、この新マッド材（１２）は、拘束力が大きい旧マッド材（１１）との間の熱膨張差、さらには自身（１２）の膨張で旧マッド材（１１）の出銑孔から押し出される等の現象で、旧マッド材との界面に亀裂が生じやすい。
【０００９】
そして、これらの亀裂発生が原因し、炉壁内のマッド材（１）が先方から順次脱離し、出銑孔（３）の深度が小さくなり、これが孔切れである。
【００１０】
マッド材の材質は従来から種々提案されている。例えば特開平８−２３１２７７号公報にはアルミナとマグネシアを使用し、両者の反応によるスピネル（Ａｌ２Ｏ３・ＭｇＯ）生成に伴う膨張を利用し、出銑孔に対する閉塞性とマッド材自身の緻密性を付与している。
【００１１】
特開２００１−３３５３７４号公報、特開平１０−３６１７７号公報などに示されるマッド材は、耐火性骨材に一部にろう石を使用している。ここで使用されるろう石は、５００〜６００℃程度で生じる変態膨張と１３００℃以上で生じるブローチングによる体積膨張によって、出銑孔の閉塞性を向上させる。また、ろう石成分のＳｉＯ２がＳｉＯ２系低融物を生成し、旧マッド材との接着性に効果がある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記従来のマッド材は出銑孔の孔切れが原因して十分な耐用性が得られない。孔切れで充填先方マッド材が離脱すると、出銑孔深度はたちまち小さくなり、出銑時間が短縮する。また、炉壁の保護も不十分となる。
【００１３】
従来のアルミナとマグネシアを使用したマッド材は、スピネル生成によって耐食性に優れ、しかもスピネル反応に伴う膨張で閉塞性が向上する。しかし、スピネル反応に伴う膨張が大きいために亀裂の発生しやすいこと、さらにはアルミナとマグネシアがいずれも高融点原料であって旧マッド材との接着性が低下し、孔切れ防止の効果に劣る。
【００１４】
一方、ろう石を使用したマッド材は、ろう石の膨張で閉塞性に優れる。また、ＳｉＯ２系低融物の生成で旧マッド材との接着性が向上する。しかし、ろう石の膨張が原因した亀裂発生が否めず、孔切れ防止の効果に劣る。
【００１５】
本発明は、高炉出銑孔充填用マッド材において孔切れを防止し、その耐用性の向上を図ることを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の特徴は、耐火原料と熱可塑性炭素質バインダーとを主材とし、前記耐火原料が、Ｋ２Ｏ含有量０．９３〜５質量％、Ｎａ ２ Ｏ含有量０．５質量％以下、Ａｌ ２ Ｏ ３ 含有量１０〜２０質量％、かつＳｉＯ ２ 含有量７０〜８５質量％のろう石を２０〜７０質量％、及びカーボンブラックを０．５〜１０質量％、それぞれ含む高炉出銑孔充填用マッド材である。
【００１７】
マッド材にろう石を使用することは先述のとおり既に公知である。ここで使用されるろう石の材質は、耐食性の面からＫ２ＯおよびＮａ２Ｏのアルカリ成分の含有量が少ない低アルカリ指向にある。これは、マッド以外の不定形耐火物あるいは定形耐火物おけるろう石の使用においても同様である。
【００１８】
例えば特開平９−２５１７７号公報では、配合原料であるコークスからのアルカリ成分の供給を低減し、アルカリ成分を抑えることで耐食性の向上を図ったマッド材が示されている。これに対し本発明のマッド材は、Ｋ２Ｏ含有量の多いろう石を使用する。
【００１９】
このアルカリ成分の多いろう石も、体積膨張が大きい点では従来一般的に使用されるろう石と変わりない。また、体積膨張が大きいことで出銑孔の閉塞性に効果がある。しかし、従来のマッド材においては、ろう石特有のこの膨張は亀裂発生の原因となり、孔切れを招く。
【００２０】
本発明のマッド材は、アルカリ成分の多いろう石を使用することで、ろう石がもつ大きな膨張による閉塞性を損なうことなく、孔切れを防止することができる。
【００２１】
本発明で使用するろう石は、アルカリ成分のうちＫ２Ｏの割合が多いことが、孔切れ防止の効果を発揮する。これは、Ｋ２Ｏはろう石の他の成分であるＡｌ２Ｏ３およびＳｉＯ２と反応し、Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ−Ｋ２Ｏ系の低融点物質を生成し、膨張応力緩和と新旧マッドの接着性向上のため考えられる。
【００２２】
ろう石に含有するＮａ２Ｏによって同様の効果を得ようとすると、Ｎａ２Ｏ含有量を相当多くしなければならず、耐食性の低下を招く。したがって、同じアルカリ成分であっても、Ｎａ２Ｏ含有量は０．５質量％以下が好ましい。
【００２３】
アルカリ成分をろう石とは別原料として添加した場合は、ろう石自身の膨張応力を抑制する作用がないこと、さらにはマトリックス部にアルカリ成分が集まることで耐食性が低下し、本発明の効果が得られない。
【００２４】
高炉の出銑には、マッド材で充填された出銑口をマッドガンで開口するが、マッド材に要求される特性として、その開口のし易さ、すなわち開口性が要求される。アルカリ成分の多いろう石の使用は、前記のように耐用性および閉塞性に優れる反面、開口性が低下する。これは、ろう石のＫ２Ｏ成分によって生成したＡｌ２Ｏ３−ＳｉＯ−Ｋ２Ｏ系の低融点物質が、マッド材の焼結剤として作用するものと思われる。
【００２５】
本発明では、さらに特定量のカーボンブラックを組合わせることにより、この開口性低下の問題の解決を図る。カーボンブラックは超微粉の炭素であることで、高融点で且つ比表面積がきわめ大きく、ろう石のＫ２Ｏ成分からの低融点物質が原因した焼結を抑制し、開口性の低下を防止する。
【００２６】
マッド材にカーボンブラックを使用することは、既に特開平１１−１９９３３７号公報他で公知である。そこでのカーボンブラック効果は、マッド材の流動性向上による、結合剤としてのタールの減量である。
【００２７】
タールはマッド充填の際に必要な滑り性を付与するが、多量の揮発成分を含有していることでマッド材組織の緻密性低下の原因となる。マッド材おけるタールの減量は、マッド材の緻密性ひいては耐用性を向上する。本発明においてもカーボンブラックを使用する以上は、この流動性向上の効果が得られる。
【００２８】
本発明におけるカーボンブラックの目的は、アルカリ成分の多いろう石を使用したことによる開口性低下の防止である。この効果は、タール減量の効果と違って少ない使用量の領域から発揮される。また、その使用量が多くなるとアルカリ成分の多いろう石による、新旧マッド材の接着性向上の効果が損なわれる。そこで、カーボンブラックの本発明で限定した使用量０．５〜１０質量％も、本発明の効果を得る上で重要な要素である。
【００２９】
アルカリ成分の多いろう石の使用量が増すと、マッド材の耐食性に低下傾向が見られる。カーボンブラックは、この耐食性の低下を防止する効果を併せ持つが、特に、フタル酸ブチル(ＤＢＰ)吸油量が５０(ｍｌ／１００ｇ)以下のカーボンブラックを使用した場合、その効果は顕著なものとなる。これは、フタル酸ブチル(ＤＢＰ)吸油量が少ないカーボンブラックは、アルカリ成分により生成した低融点物質と濡れ難く、カーボンブラックもつの高耐火性が損なわれないためと思われる。
【００３０】
【発明の実施形態】
ろう石の主成分はパイロフィライト、セリサイト、カオリン、石英を主に含む耐火原料であり、化学成分的にはＡｌ２Ｏ３およびＳｉＯ２である。他にＫ２ＯおよびＮａ２Ｏのアルカリ成分、ＴｉＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、ＣａＯ等を含有する。Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２それぞれの含有量はＡｌ２Ｏ３が１０〜２０質量％、ＳｉＯ２が７０〜８５質量％である。アルカリ成分以外のＴｉＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、ＣａＯなどの不可避的成分は合計量で２質量％以下である。
【００３１】
本発明では、Ｋ２Ｏ：０．９３〜５質量％を含有するろう石を使用する。Ｋ２Ｏ含有量の更に好ましい範囲は０．９３〜３．５質量％である。Ｋ２Ｏがこれより少ないと膨張応力が大きくなって組織劣化や亀裂を誘発し、孔切り防止の効果が得られず、多いと耐食性が低下する。
【００３２】
Ｋ２ＯとＮａ２Ｏはいずれもアルカリ成分であり、含有量が多くなると耐食性を低下させる。アルカリ成分の絶対量を抑えるため、本発明ではＫ２Ｏ含有量が多い分、Ｎａ２Ｏは少ないことが好ましい。Ｎａ２Ｏ含有量は０．５質量％以下が好ましく、さらに好ましくは０．３質量％以下である。
【００３３】
本発明で使用するアルカリ含有量の多いろう石の使用量は、２０質量％未満では孔切れ防止の効果が得られない。アルカリ含有量が多いために７０質量％を超えると耐食性に劣る。さらに好ましい範囲は、２５〜６０質量％である。
【００３４】
アルカリ含有量が本発明での限定量より少ない他のろう石を併用してもよい。しかし、その場合、本発明の効果を損なわないために、この他のろう石は耐火原料に占める割合で２０質量％以下に留めることが好ましい。
【００３５】
アルカリ含有量の多いろう石の粒度は特に限定されるものではない。マッド材における従来の耐火原料骨材と同様にすれば足りるが、ＪＩＳふるい目開きで例えば０．５ｍｍを超える粗粒での使用が好ましい。これは、微粒は粗粒に比べて膨張応力抑制の効果に劣るためである。
【００３６】
例えばアルカリ含有量の少ないろう石を併用する場合は、アルカリ含有量の多いろう石は０．５ｍｍを超える粗粒とし、０．５ｍｍ以下はアルカリ含有量の少ないろう石を使用するのが好ましい。
【００３７】
カーボンブラックの具体的な種類は何ら限定されるものではない。ファーネスブラック、サーマルブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック、ランプブラック、ケッチェンブラック等が例示される。その使用量は、耐火原料に占める配合割合で０．５質量％未満では開口性が不十分となる１０質量％を超えると新旧マッド材の接着性向上の効果が損なわれるためか、耐用性が低下する。そそて、さらに好ましい使用量は、１〜７質量％である。
【００３８】
カーボンブラック使用による耐食性の効果を顕著なものにするために、フタル酸ブチル(ＤＢＰ)吸油量は、５０(ｍｌ／１００ｇ)以下のカーボンブラックの使用が好ましい。また、フタル酸ブチル(ＤＢＰ)吸油量の下限値は、例えば２０(ｍｌ／１００ｇ)とするが、さらに少ないものでもよい。
【００３９】
ろう石およびカーボンブラック以外の耐火原料は従来のマッド材質と同様でもよく、アルミナ質、アルミナーシリカ質、炭化珪素質、窒化珪素質、炭素質（カーボンブラック以外）等を主材とし、必要によってはさらに揮発シリカ、粘土等を組み合わせる。
【００４０】
アルミナ質あるいはアルミナーシリカ質の具体例は、電融アルミナ、焼結アルミナ、ボーキサイト、ばん土けつ岩、シリマナイト、アンダリューサイト、ムライト、シャモット等である。これらを使用する場合は例えば２５質量％以下の範囲が好ましい。
【００４１】
カーボンブラック以外の炭素質原料は、コークス、ピッチ、黒鉛などが挙げられる。耐火原料に占める好ましい割合は２５質量％以下、さらに好ましくは５〜２０質量％である。
【００４２】
さらに、他にもフェロシリコン、アルミニウム、シリコン等の焼結剤を適量添加してもよい。添加量は、耐火原料に対する外掛けで例えば１〜７質量%が好ましい。
【００４３】
熱可塑性炭素質バインダーの具体例は、タール、ピッチ、フェノール樹脂等である。経済性の面から中でもタールが好ましい。バインダーの添加量は耐火原料に対し、外掛け１２〜２０質量％が好ましい。
【００４４】
タールを使用した場合、必要によってはこのタールに対し、ナフタレン、β−メチルナフタレン、α−メチルナフタレン等の軽質油あるいはクレオソート油などの溶剤が添加される。
【００４５】
本発明によるマッド材の施工は定法どおり、以上の配合物を混練後、マッドガンによって出銑孔に注入充填する。出銑には充填後のマッド材をマッドガンでる穿孔する。
【００４６】
【実施例】
以下に本発明の実施例およびその比較例を説明する。同時に各例の試験結果を示す。表１は、各例で使用したろう石の蛍光X線分析法（ＪＩＳ Ｒ２２１６）による化学成分値、表２は本発明実施例、表３はその比較例である。
【００４７】
実施例および比較例のマッド材は、アルミナ質あるいはアルミナーシリカ質の酸化物系耐火骨材に、炭化珪素、窒化珪素鉄および炭素を組合わせた材質をベースとした。この材質はマッド材として最も一般的である。また、カーボンブラックとしては、ファーネスカーボンブラックを使用した。
【００４８】
【表１】
耐食性：マッド材を７ＭＰａで加圧成形した後、サヤに入れ、成形体とサヤとの間にコークス粉を詰め、４５０℃で加熱し、還元ベーキング処理を行ない、これを試験片とした。次いで、この試験片を、銑鉄および高炉スラグを侵食剤とする高周波炉に内張りし、１５５０℃×５時間の侵食試験を行なった。試験値は、比較例１の溶損寸法(最大溶損部位)を１００とする指数で示した。指数が小さいほど耐食性に優れている。
【００４９】
坩堝拘束焼成試験：出銑孔内でのマッド材の拘束を想定した試験である。炭化珪素質キャスタブル耐火物をもって図２に示した坩堝（５）を作成した。坩堝は４０×４０×高さ６０ｍｍの直方体に、出銑孔に見立てた４０×４０×高さ６０ｍｍの直方開口部（６）を設けたものである。試験では、この坩堝の上方開口部からマッド材（１）を詰め込んだ、坩堝全体をサヤに入れ、坩堝とサヤとの隙間にコークス粉を充填し、この状態で１４５０℃×３時間の還元焼成を行なった。焼成後、サヤから取り出した坩堝を切断し、坩堝からのマッド材の飛び出し（Ａ）の程度、空隙（Ｂ）の程度による坩堝との接着性、およびマッド材の亀裂（Ｃ）の発生状況を目視により評価した。
【００５０】
マッド材の飛び出しは、マッド材を充填した開口部の拘束とサヤ内に充填したコークス粉を押圧に打ち勝ってのものであり、飛び出しの程度が大きいものは膨張応力も大きい。膨張応力は孔切れの原因のため、飛び出しの程度（Ａ）が大きいほど孔切れが生じやすい。坩堝とマッド材との間に空隙が生じたものは、マッド材の膨張性が不足し、旧材との接着性に劣り、これについても孔切れの原因となる。
【００５１】
亀裂の発生も孔切れの原因となる。また、亀裂は耐食性低下の原因にもなる。
【００５２】
見掛気孔率：前記の坩堝拘束焼成試験後のマッド材について、ＪＩＳ Ｒ２２０５に準じて測定した。
【００５３】
開口性：マッド材をφ５０ｍｍ×高さ５０ｍｍの寸法に７ＭＰａの圧力をもって加圧成形した後、サヤに入れ、成形体とサヤとの間にコークス粉を詰め、１２００℃での還元加熱処理を行なった。こうして得た加熱処理後のマッド材試験片を、その中央部をドリル開口試験機によるφ１０ｍｍのドリルで上下に繰り貫き、繰り貫き速度を測定し、開口性の評価とした。繰り貫き速度の速いものほど開口性に優れる。
【００５４】
実機試験：５０００m３クラスの高炉の出銑孔に、マッドガンを用いて実際に充填し、出銑孔深度、孔切れ発生率、開口性および出銑時間を測定した。
【００５５】
表に示した試験結果のとおり、本発明の実施例はいずれも坩堝焼成試験において上部の飛び出しが無いかあるいは微小であり、孔切れの原因となる膨張応力が小さいことが分かる。接着性も良好であり、旧マッド材との接着性、出銑孔の閉塞性に優れる。また、亀裂の発生がほとんど無く、孔切れ防止の効果が期待される。また、耐食性、開口性においても優そん色がない。そして以上の効果は実機試験においても確認される。
【００５６】
これに対し、従来材質に相当する比較例１は、Ｋ２Ｏが本発明で限定した範囲より少ないろう石Dを使用しており、孔切れ発生の原因となる膨張応力が大きく、また亀裂発生も著しい。比較例２はＫ２Ｏの多いろう石Aを使用したことで孔切れ防止に効果はあるが、カーボンブラックを添加しておらず開口性に劣る。比較例３はろう石Aの使用量が本発明の範囲より少なく膨張が不足し、接着性におとる。比較例４はカーボンブラックの使用量が本発明の限定した量より多いため耐食性に劣る。
【００５７】
比較例５はＫ２Ｏの少ないろう石Eを使用し、カーボンブラックを添加しない材質である。比較例６は前記比較例５と同様の材質において、カーボンブラックを添加した材質である。両者は共に膨張応力が大きく、亀裂の発生も認められる。また、両者はカーボンブラックの有無の違いがあるが、開口性において実質的な差がない。
【００５８】
本発明の効果は実機試験からも確認できる。すなわち、本発明実施例ではいずれも孔切れの発生率が少ない。孔切れ防止と接着性によって大きな孔深度が得られる。そして、これらの効果によって長時間にわたる出銑が可能となった。また、開口性にも優れている。
【００５９】
【効果】
本発明のマッド材は高炉の長時間出銑を可能とし、しかも充填・開口の施工性に優れた効果が発揮される。その結果、マッド材の使用量の低減のみならず、高炉の稼動率向上、マッド材の施工工数の縮減等、その産業的価値はきわめて高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】マッド材の充填状況を模式的に示した高炉炉壁要部断面図。
【図２】坩堝拘束焼成試験において、試験後の坩堝の縦切断面。
【符号の説明】
１ マッド材
１１ 旧マッド材
１２ 新マッド材
２ 炉壁
３ 出銑孔
４ 溶銑
５ 坩堝
６ 開口部
Ａ マッド材の飛び出し
Ｂ 空隙
Ｃ 亀裂[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a highly durable mud material for filling a blast furnace outlet hole.
[0002]
[Prior art]
The blast furnace filling hole mud material (hereinafter referred to as “mud material”) is a clay-like material that closes the pouring hole after completion of the pouring. With the recent increase in blast furnace size and high-pressure operation, the use environment for mud materials is becoming increasingly severe.
[0003]
The properties required for the mud material include corrosion resistance to slag and hot metal, blockage / openability of the tap hole, and adhesion to the old material. Moreover, in order to improve the durability, it is necessary to keep the depth of the tap hole large and to prevent the hole from being cut.
[0004]
FIG. 1 schematically shows the state of mud filling in the blast furnace wall. The hole break phenomenon will be described with reference to FIG.
[0005]
The mud material (1) is filled in the tap hole (3) formed in the furnace wall (2). The filling of the mud material also reaches the inside of the furnace wall (2), and the depth of the tap hole (3) increases accordingly. And the greater the depth, the more effective the protection of the furnace wall by the mud material.
[0006]
After the mud material is filled, the portion where the furnace wall (2) is located is restrained and supported by the furnace wall (2). The mud material (1) filled in the tap hole (3) formed in the old mud material (11) in the furnace wall (2) is restrained and supported by the old mud material (11).
[0007]
On the other hand, the new mud material (12) located ahead of the old mud material (11) in the latest filling is not supported and is likely to crack due to thermal expansion.
[0008]
In addition, the new mud material (12) is pushed out from the tap hole of the old mud material (11) due to a difference in thermal expansion with the old mud material (11) having a large restraining force and further due to expansion of itself (12). As a result, cracks are likely to occur at the interface with the old mud material.
[0009]
Then, due to the occurrence of these cracks, the mud material (1) in the furnace wall is sequentially detached from the front, and the depth of the tap hole (3) is reduced, which is a hole cut.
[0010]
Various materials for mud materials have been proposed. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 8-231277 uses alumina and magnesia, utilizes the expansion associated with the spinel (Al 2 O 3 .MgO) generation by the reaction between the two, and closes the spill hole and makes the mud material dense. Has been given sex.
[0011]
The mud materials disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2001-335374 and 10-36177, etc. partially use a wax stone for the refractory aggregate. The wax used here improves the blockage of the tap hole by transformation expansion occurring at about 500 to 600 ° C. and volume expansion due to broaching occurring at 1300 ° C. or higher. In addition, the SiO 2 component of the wax stone produces a SiO 2 -based low-melt material, which is effective for adhesion to the old mud material.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional mud material does not have sufficient durability due to the breakage of the tap holes. When the filling mud material is removed due to a hole breakage, the depth of the tap hole becomes small and the tap time is shortened. Also, the protection of the furnace wall is insufficient.
[0013]
A conventional mud material using alumina and magnesia has excellent corrosion resistance due to the formation of spinel, and further, the plugging property is improved by expansion associated with the spinel reaction. However, since the expansion associated with the spinel reaction is large, cracks are likely to occur, and furthermore, both alumina and magnesia are high melting point raw materials, and the adhesiveness to the old mud material is lowered, resulting in inferior effect of preventing hole breakage. .
[0014]
On the other hand, a mud material using a wax stone is excellent in blockage due to the expansion of the wax stone. In addition, the adhesion with the old mud material is improved by the generation of the SiO 2 -based low-melt material. However, the occurrence of cracks due to expansion of the wax is unavoidable, and the effect of preventing hole breakage is inferior.
[0015]
An object of the present invention is to prevent hole breakage in the blast furnace outlet hole filling mud material and to improve its durability.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
Feature of the present invention, the refractory material and thermoplastic carbonaceous binder composed primarily, the refractory raw material is, K 2 O content of 0.93 to 5 wt%, Na 2 O content of 0.5 wt% or less, content of al 2 O 3 10 to 20 wt%, and SiO 2 content of 70 to 85 wt% of the pyrophyllite 20-70 wt%, and 0.5 to 10 mass% of carbon black, blast furnace comprising each tap hole It is a mud material for filling.
[0017]
The use of wax stone for mud is already known as described above. The material of the wax used here has a low alkali orientation with a small content of alkali components of K 2 O and Na 2 O from the viewpoint of corrosion resistance. The same applies to the use of non-mud refractories other than mud or wax stones in regular refractories.
[0018]
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-25177 discloses a mud material in which the supply of alkali components from coke, which is a blended raw material, is reduced and the corrosion resistance is improved by suppressing the alkali components. In contrast, the mud material of the present invention uses a wax with a high K 2 O content.
[0019]
This alkali-rich wax is not different from the conventionally used wax in terms of large volume expansion. Moreover, since the volume expansion is large, it has an effect on the blockage of the tap hole. However, in the conventional mud material, this expansion peculiar to a wax stone causes cracking and causes hole breakage.
[0020]
The mud material of the present invention can prevent hole breakage without impairing the blockage due to the large expansion of the wax by using a wax with a high alkali component.
[0021]
The wax used in the present invention exhibits the effect of preventing hole breakage when the ratio of K 2 O in the alkali component is large. This is because K 2 O reacts with Al 2 O 3 and SiO 2 , which are other components of wax, to produce an Al 2 O 3 —SiO—K 2 O-based low-melting point material, and the expansion stress relaxation and old and new This is considered to improve the adhesion of the mud.
[0022]
If the same effect is to be obtained with Na 2 O contained in the wax, the Na 2 O content must be considerably increased, leading to a decrease in corrosion resistance. Therefore, even if it is the same alkaline component, the Na 2 O content is preferably 0.5% by mass or less.
[0023]
When an alkali component is added as a raw material separate from the wax, it does not have the action of suppressing the expansion stress of the wax itself, and further, the corrosion resistance decreases due to the alkali component gathering in the matrix portion, and the effect of the present invention is reduced. I can't get it.
[0024]
In order to remove the blast furnace, the outlet filled with the mud material is opened with a mud gun. As a characteristic required for the mud material, easy opening, that is, openability is required. The use of a wax with a lot of alkali components is excellent in durability and blockage as described above, but the opening property is lowered. This is presumably because the low melting point material of Al 2 O 3 —SiO—K 2 O system produced by the K 2 O component of the wax acts as a sinter of the mud material.
[0025]
In the present invention, the problem of decrease in openability is solved by further combining a specific amount of carbon black. Since carbon black is ultra fine carbon, it has a high melting point and a large specific surface area, suppresses sintering caused by low melting point substances from the K 2 O component of the wax, and prevents a decrease in openability. .
[0026]
The use of carbon black for the mud material is already known from JP-A-11-199337. The carbon black effect there is a reduction in the amount of tar as a binder by improving the fluidity of the mud material.
[0027]
Tar imparts slipperiness necessary for mud filling, but it contains a large amount of volatile components, which causes a decrease in the density of the mud material structure. The weight reduction of the tar in the mud material improves the denseness of the mud material and thus the durability. Even in the present invention, as long as carbon black is used, the effect of improving the fluidity can be obtained.
[0028]
The purpose of the carbon black in the present invention is to prevent a decrease in openability due to the use of a wax with a high alkali component. This effect is exhibited from the area of low use amount unlike the effect of tar weight reduction. Further, when the amount used is increased, the effect of improving the adhesiveness of the old and new mud materials due to the wax with a high alkali component is impaired. Therefore, the amount of carbon black used of 0.5 to 10% by mass limited in the present invention is also an important factor for obtaining the effects of the present invention.
[0029]
As the amount of the use of the wax with a large amount of alkali component increases, the corrosion resistance of the mud material tends to decrease. Carbon black has the effect of preventing this decrease in corrosion resistance, but the effect is particularly remarkable when carbon black having a butyl phthalate (DBP) oil absorption of 50 (ml / 100 g) or less is used. . This is presumably because carbon black with a small amount of butyl phthalate (DBP) oil absorption is difficult to get wet with the low melting point substance produced by the alkali component, and the high fire resistance of carbon black is not impaired.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The main component of the wax is a refractory raw material mainly containing pyrophyllite, sericite, kaolin, and quartz, and chemical components are Al 2 O 3 and SiO 2 . In addition, it contains alkali components of K 2 O and Na 2 O, TiO 2 , Fe 2 O 3 , CaO and the like. The content of each of Al 2 O 3 and SiO 2 is 10 to 20% by mass for Al 2 O 3 and 70 to 85% by mass for SiO 2 . Inevitable components such as TiO 2 , Fe 2 O 3 and CaO other than the alkali component are 2% by mass or less in total amount.
[0031]
In the present invention, a waxy stone containing K 2 O: 0.93 to 5% by mass is used. A more preferable range of the K 2 O content is 0.93 to 3.5% by mass. If K 2 O is less than this, the expansion stress becomes large and induces structure deterioration and cracks, and the effect of preventing punching cannot be obtained, while if it is large, the corrosion resistance is lowered.
[0032]
K 2 O and Na 2 O are both alkaline components, and the corrosion resistance is lowered when the content increases. In order to suppress the absolute amount of the alkali component, it is preferable in the present invention that the amount of Na 2 O is small as the K 2 O content is large. The Na 2 O content is preferably 0.5% by mass or less, and more preferably 0.3% by mass or less.
[0033]
If the amount of the alkali-containing wax used in the present invention is less than 20% by mass, the effect of preventing hole breakage cannot be obtained. When the content exceeds 70% by mass because the alkali content is large, the corrosion resistance is poor. A more preferable range is 25 to 60% by mass.
[0034]
Other wax stones having an alkali content less than the limited amount in the present invention may be used in combination. However, in that case, in order not to impair the effects of the present invention, it is preferable to keep the other wax stones at 20% by mass or less in terms of the ratio to the refractory raw material.
[0035]
The particle size of the wax with a high alkali content is not particularly limited. Although it is sufficient if it is the same as the conventional refractory raw material aggregate in the mud material, it is preferable to use coarse particles having a JIS sieve opening exceeding 0.5 mm, for example. This is because fine particles are inferior in the effect of suppressing expansion stress compared to coarse particles.
[0036]
For example, in the case of using a combination of a low alkali content wax, it is preferable to use a coarse particle having a high alkali content of more than 0.5 mm and a low alkali content of 0.5 mm or less.
[0037]
The specific type of carbon black is not limited at all. Examples include furnace black, thermal black, acetylene black, channel black, lamp black, and ketjen black. The amount used is less than 0.5% by mass in the proportion of the refractory raw material, and if the amount exceeds 10% by mass, the effect of improving the adhesion of the old and new mud materials is impaired. descend. Therefore, the more preferable usage amount is 1 to 7% by mass.
[0038]
In order to make the effect of corrosion resistance by using carbon black remarkable, it is preferable to use carbon black having a butyl phthalate (DBP) oil absorption of 50 (ml / 100 g) or less. Further, the lower limit value of the butyl phthalate (DBP) oil absorption amount is, for example, 20 (ml / 100 g), but may be smaller.
[0039]
Refractory raw materials other than wax stone and carbon black may be the same as the conventional mud material, mainly made of alumina, alumina-silica, silicon carbide, silicon nitride, carbon (other than carbon black), etc. In addition, volatile silica and clay are combined.
[0040]
Specific examples of the alumina or alumina-silica include fused alumina, sintered alumina, bauxite, porphyry shale, sillimanite, anderucite, mullite, chamotte and the like. When using these, the range of 25 mass% or less is preferable, for example.
[0041]
Examples of the carbonaceous raw material other than carbon black include coke, pitch, and graphite. A preferred ratio of the refractory raw material is 25% by mass or less, more preferably 5 to 20% by mass.
[0042]
In addition, an appropriate amount of a sintering agent such as ferrosilicon, aluminum, or silicon may be added. The addition amount is preferably 1 to 7% by mass, for example, as an outer coating with respect to the refractory material.
[0043]
Specific examples of the thermoplastic carbonaceous binder are tar, pitch, phenol resin and the like. Among these, tar is preferable from the viewpoint of economy. The addition amount of the binder is preferably 12 to 20% by mass with respect to the refractory raw material.
[0044]
When tar is used, a solvent such as light oil such as naphthalene, β-methylnaphthalene, α-methylnaphthalene, or creosote oil is added to the tar as necessary.
[0045]
In the construction of the mud material according to the present invention, the above composition is kneaded and injected and filled into the tap hole with a mud gun as usual. For filling, the mud material after filling is punched with a mud gun.
[0046]
【Example】
Examples of the present invention and comparative examples thereof will be described below. At the same time, the test results of each example are shown. Table 1 shows chemical component values obtained by X-ray fluorescence analysis (JIS R2216) of the wax used in each example, Table 2 shows examples of the present invention, and Table 3 shows comparative examples.
[0047]
The mud materials of the examples and comparative examples were based on a material in which silicon carbide, silicon nitride iron, and carbon were combined with an alumina-based or alumina-silica oxide-based refractory aggregate. This material is the most common mud material. Moreover, furnace carbon black was used as carbon black.
[0048]
[Table 1]
[0049]
Crucible restraint firing test: This test assumes restraint of the mud material in the tap hole. A crucible (5) shown in FIG. 2 was prepared using a silicon carbide castable refractory. The crucible is a cuboid having a size of 40 × 40 × 60 mm in height and provided with a rectangular opening (6) having a size of 40 × 40 × 60 mm in height, which is regarded as a tap hole. In the test, mud material (1) was packed from the upper opening of this crucible, the whole crucible was put in a sheath, and the coke powder was filled in the gap between the crucible and the sheath, and reduced firing at 1450 ° C. for 3 hours in this state. Was done. After firing, the crucible taken out from the sheath is cut, and the degree of the mud material protruding from the crucible (A), the adhesiveness with the crucible due to the degree of the void (B), and the occurrence of cracks (C) in the mud material Visual evaluation was made.
[0050]
The popping out of the mud material is one in which the constriction of the opening filled with the mud material and the coke powder filled in the sheath are overcome by pressing, and the one with a large degree of popping out has a large expansion stress. Since the expansion stress is a cause of hole breakage, the larger the degree of protrusion (A), the more easily the hole breakage occurs. In the case where an air gap is generated between the crucible and the mud material, the mud material is insufficiently expandable and inferior in adhesiveness to the old material.
[0051]
The generation of cracks also causes hole breakage. Cracks can also cause a decrease in corrosion resistance.
[0052]
Apparent porosity: The mud material after the crucible restraint firing test was measured according to JIS R2205.
[0053]
Openness: The mud material is pressure-molded to a size of φ50 mm × height 50 mm with a pressure of 7 MPa, and then put into a sheath, filled with coke powder between the molded body and the sheath, and subjected to reduction heat treatment at 1200 ° C. It was. The mud material test piece after heat treatment thus obtained was rolled up and down at the center with a φ10 mm drill using a drill opening tester, and the rolling speed was measured to evaluate the opening. The faster the rolling speed, the better the opening.
[0054]
Actual machine test: The pit of a 5000m 3 class blast furnace was actually filled with a mud gun, and the pit depth, hole breakage rate, openability, and brewing time were measured.
[0055]
As shown in the test results shown in the table, it can be seen that all of the examples of the present invention have no or very small upper protrusion in the crucible firing test, and the expansion stress causing the hole breakage is small. Adhesiveness is also good, and it is excellent in adhesiveness with the old mud material and in the blockage of the tap hole. Moreover, almost no cracks are generated, and the effect of preventing hole breakage is expected. Moreover, there is no inferior color in terms of corrosion resistance and openability. The above effects are also confirmed in actual machine tests.
[0056]
On the other hand, Comparative Example 1 corresponding to the conventional material uses a waxy stone D with K 2 O less than the range defined in the present invention, and has a large expansion stress that causes hole breakage, and cracks are generated. Is also remarkable. Comparative Example 2 is effective in preventing hole breakage due to the use of wax A with a large amount of K 2 O, but is inferior in opening properties because no carbon black is added. In Comparative Example 3, the amount of wax stone A used is less than the range of the present invention, the expansion is insufficient, and the adhesiveness is secured. Comparative Example 4 is inferior in corrosion resistance because the amount of carbon black used is larger than the limited amount of the present invention.
[0057]
Comparative Example 5 is a material that uses wax stone E with less K 2 O and does not add carbon black. Comparative Example 6 is the same material as Comparative Example 5 except that carbon black is added. Both of them have a large expansion stress, and cracks are also observed. Moreover, although both differ in the presence or absence of carbon black, there is no substantial difference in opening property.
[0058]
The effect of the present invention can also be confirmed from actual machine tests. That is, in all the embodiments of the present invention, the occurrence rate of hole breakage is small. Large hole depth is obtained by preventing hole breakage and adhesion. And these effects made it possible to meet for a long time. Moreover, it is excellent in opening property.
[0059]
【effect】
The mud material of the present invention enables the blast furnace to be laid out for a long time, and exhibits an excellent effect in filling and opening workability. As a result, the industrial value is extremely high, such as not only reducing the amount of mud material used, but also improving the operating rate of the blast furnace and reducing the man-hours for the mud material.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an essential part of a blast furnace wall schematically showing a state of filling a mud material.
FIG. 2 is a longitudinal cut surface of a crucible after the test in a crucible restraint firing test.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Mud material 11 Old mud material 12 New mud material 2 Furnace wall 3 Outgoing hole 4 Hot metal 5 Crucible 6 Opening A Mad material jumping out B Cavity C Crack
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