JPH0680477A - 取鍋敷用不定形耐火物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、地金付着、地金侵入、スポール損
傷を軽減できる取鍋敷用不定形耐火物を提供する。 【構成】 耐火骨材が粒径０．３ｍｍ以上のジルコンお
よび／またはジルコニアムライト １５〜７５ｗｔ％、
残部をアルミナを主材とする不定形耐火物である。熱膨
張率・熱伝導率が低く、耐食性も良好な特性を有するの
で、地金付着、地金侵入、スポール損傷を軽減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、取鍋敷用不定形耐火物
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】製鉄産業で使用される溶銑取鍋または溶
鋼取鍋の内張りは、施工の省力化・機械化などを目的に
して、従来のレンガ積みから不定形耐火物に移行されつ
つある。ここで使用される不定形耐火物として、例えば
特開昭６０−６０９８５号公報には、スピネルクリンカ
ーを少なくとも６０重量部、アルミナクリンカー １０
〜３５重量部、アルミナセメント ３〜１０重量部とか
らなるスピネル−アルミナ質が、特開平２−２２１１６
５号公報にはアルミナクリンカー ３５〜９０ｗｔ％，
粒度１ｍｍ以下のスピネルクリンカー ３〜５５ｗｔ％
および結合剤１〜３０ｗｔ％とからなるアルミナ−スピ
ネル質が提案されている。これらは、例えばろう石質、
ろう石−ジルコン質などの不定形耐火物に比べて耐食性
および耐スポーリング性に優れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし実際には、取鍋
の内張りで不定形耐火物が使用されるのは側壁部に限ら
れ、敷部（底部）は従来通りレンガ積みで行われてい
る。敷部は、地金付着、地金侵入、過焼結によるスポー
ル損傷の程度が側壁部に比べて大きく、湯洩れ事故が懸
念されるからである。

【０００４】特開平２−２２１１６５号公報は、敷部用
に材質改善したアルミナ−スピネル質不定形耐火物の提
案であるが、比熱および熱伝導率が高く、溶銑・溶鋼の
温度低下、地金付着などの問題があり、十分な効果を得
ていない。本発明は、取鍋敷部の内張り用として、上記
の問題がない不定形耐火物を提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、耐火骨材が、
粒径０．３ｍｍ以上のジルコンおよび／またはジルコニ
ア−ムライト １５〜７５ｗｔ％と、残部をアルミナ主
材にしてなる、取鍋敷用不定形耐火物である。また、更
にこれに、金属ファイバー ６ｗｔ％以下を含有させた
溶鋼取鍋敷部用不定形耐火物である。

【０００６】以下、本発明をさらに詳しく説明する。敷
部はその周囲を側壁で拘束されており、熱膨張応力が大
きいと迫り割れが生じる。また、敷部は受湯の際、激し
い熱衝撃を受ける。

【０００７】本発明で使用するジルコンおよびジルコニ
ア−ムライトは、熱膨張率が小さい。これにより、本発
明の不定形耐火物は、迫り割れが防止される。熱膨張率
が小さいために、耐スポーリングに優れ、受湯の際の激
しい熱衝撃を受けてもキレツの発生がない。ジルコンお
よびジルコニア−ムライトは比熱および熱伝導率が小さ
く、溶銑・溶鋼の温度低下と地金付着を防止する効果も
備えている。

【０００８】ジルコン、ジルコニア−ムライトは、焼結
または電融のいずれを使用してもよく、これらは市販品
からも得られる。中でも、低融物生成の原因となるアル
カリ金属、アルカリ土類金属などの成分が少ないものが
好ましい。

【０００９】本発明は、ジルコンおよび／またはジルコ
ニア−ムライトの粒径を０．３ｍｍ以上に限定している
が、その理由は次ぎのとおりである。

【００１０】本発明において使用するアルミナは、ジル
コン（ＺｒＯ₂・ＳｉＯ₂）をＺｒＯ₂とＳｉＯ₂に解離さ
せる作用をもつ。ジルコンは粒径が小さいとアルミナと
の接触面積が多くなり、解離が促進される。この解離に
よって生成するＳｉＯ₂ は、粘性の高い液相となってス
ラグ侵入を防止する。しかし、粒径が０．３ｍｍ未満で
は液相の生成量が過多になり、耐食性が低下する。

【００１１】解離現象とそれによるスラグ侵入の防止
は、ジルコニア−ムライト （ＺｒＯ₂−３Ａｌ₂Ｏ₃・２
ＳｉＯ₂ ）も同様であり、粒径が０．３ｍｍ未満では液
相の生成量が過多になるために、耐食性が低下する。

【００１２】図１は、ジルコンまたはジルコニア−ムラ
イト ５０ｗｔ％、残部焼結アルミナを耐火骨材とした
不定形耐火物において、ジルコンまたはジルコニア−ム
ライトの粒径を変化させ、その粒径の変化と耐食性との
関係をグラフ化したものである。

【００１３】このグラフから、ジルコンまたはジルコニ
ア−ムライトの粒径が０．３ｍｍ未満では、液相の生成
量が過多になるためか、耐食性の低下が顕著である。ジ
ルコンおよびジルコニア−ムライトのさらに好ましい粒
径は、０．５ｍｍ以上、平均で１〜５ｍｍである。

【００１４】ジルコンは天然に微粒で産出する。本発明
で使用するジルコンの粒径は０．３ｍｍ以上であるた
め、そのサイズに造粒して使用する。焼結品の造粒は、
例えばジルコン粉に無機質または有機質の結合剤を添加
して成形後、焼成したものを粉砕して製造される。電融
品は、ジルコンを電気溶融して鋳造後、粉砕する。

【００１５】ジルコニア−ムライトは必ずしも理論組成
を構成するものでなくてもよく、化学組成でアルミナ：
シリカ：ジルコニアが重量比で（３０〜６０）：（５〜
３０）：（２０〜５０）のものが使用できる。

【００１６】ジルコニア−ムライトは、ジルコン、シリ
カ、ジルコニア、アルミナから上記の化学組成になるよ
うに任意に選んだ混合物を前記のジルコンの場合と同様
に焼結または電融後、粉砕して製造される。

【００１７】ジルコンとジルコニア−ムライトは、併用
してもよい。その使用量は１５〜７５ｗｔ％とする。好
ましくは２０〜７０ｗｔ％である。１５ｗｔ％未満で
は、溶銑・溶鋼の温度低下防止、地金付着防止、受湯時
の激しい熱衝撃に対抗できるだけの耐スポーリング性、
耐食性、熱膨張応力の低減などの本発明の効果が得られ
ない。７５ｗｔ％を超えるとその分、アルミナの割合が
少なくなって、アルミナがもつ耐スラグ侵食性および容
積安定性の効果が発揮されない。

【００１８】図２は、耐火骨材が焼結アルミナと粒径１
〜５ｍｍのジルコンまたはジルコニア−ムライトよりな
る不定形耐火物において、ジルコンまたはジルコニア−
ムライトの割合と熱膨張応力および耐食性の関係をグラ
フ化したものである。このグラフの結果から、ジルコン
またはジルコニア−ムライトの割合が多くなるにしたが
って熱膨張応力が小さくなるが、多過ぎると耐食性が低
下することが確認される。熱膨張応力が小さいと、迫り
割れ防止や耐スポーリング性に効果がある。

【００１９】図３は、耐火骨材が焼結アルミナと粒径１
〜５ｍｍのジルコンまたはジルコニア−ムライトよりな
る不定形耐火物において、ジルコンまたはジルコニア−
ムライトの割合と熱伝導率との関係をグラフ化したもの
である。ジルコンまたはジルコニア−ムライトの割合が
多くなるにしたがって熱伝導率が低下する。熱伝導率の
低下は、溶銑・溶鋼の温度低下防止と地金付着防止に効
果がある。

【００２０】なお、図１、図２、図３に示す耐食性、熱
膨張応力および熱伝導率の測定は、後述の実施例の欄で
示す方法と同様にした。

【００２１】本発明において使用するアルミナの具体的
な種類としては、焼結アルミナ、電融アルミナなどの人
工品、ボーキサイト、ばん土けつ岩などの天然品から選
ばれる一種または二種以上である。この場合も、低融点
物質の原因となるアルカリ金属、アルカリ土類金属など
の成分が少ないものが好ましい。

【００２２】アルミナの粒径は、ジルコンおよび／また
はジルコニア−ムライトの粒径との組合せにおいて、密
充填組織が得られるように、粗粒、中粒、微粒に調整す
る。アルミナがもつ耐スラグ侵食性および容積安定性を
より効果的に発揮させるには、１ｍｍ以下の中粒および
微粒で使用し、マトリックス部の先行溶損や過焼結をア
ルミナの存在で改善させることが好ましい。

【００２３】アルミナの粒径を１ｍｍ以下にすること
は、耐スポーリング性と熱膨張応力の低減の面からも好
ましい。アルミナはジルコンあるいはジルコニア−ムラ
イトと比較すると熱膨張率が大きく、粗粒ではアルミナ
の粒子同士が直接に接触することで膨張挙動となり、耐
スポーリング性が低下し、熱膨張応力が大きくなる。

【００２４】不定形耐火物のキレツ伝播を防止する技術
として、最大粒径３０ｍｍ程度の超粗大粒子を配合する
ことが知られている。本発明においても、本発明の効果
を損なわない範囲において、骨材粒子の一部にこの超粗
大粒子を使用してもよい。超粗大粒子の材質例として
は、ジルコン、ジルコニア−ムライトのほか、ムライ
ト、アルミナ、スピネルなどがある。

【００２５】結合剤は、不定形耐火物用として従来公知
の無機系、有機系を使用することができる。例えば、無
機系としてはコロイダルシリカ、アルミナゾルがある。
また、アルミナセメント、ポルトランドセメント、軽焼
マグネシア、水硬性アルミナなどの水硬性セメント、あ
るいはリン酸ソーダ、リン酸ガラス、珪酸ソーダなどの
アルカリ土類金属塩、正リン酸などである。有機系とし
ては、フェノール樹脂、ピッチなどである。これらの結
合剤においても、低融点物質の生成原因となるアルカリ
金属またはアルカリ土類金属が少いものが好ましい。

【００２６】本発明の不定形耐火物は、金属ファイバー
を添加すると、熱膨張応力を長期にわたって小さく保つ
ことがでる。ここで使用される金属ファイバーの材質は
ステンレス鋼が最も好ましいが、これに限らず、例えば
鉄、炭素鋼、Ｎｉ−Ｃｒ鋼、Ｃｒ−Ｍｏ鋼、Ｃｒ鋼、Ｃ
ｒ−Ｖ鋼、Ａｌ、Ａｌ合金、Ｃｕ，Ｃｕ合金などでもよ
い。形状はストレート形、曲線、山形、波形、ドックボ
ーン形などのいずれでもよい。寸法は、直径０．１〜２
ｍｍ、長さは直径の５〜５０倍程度（例えば５〜４０ｍ
ｍ）が好ましい。

【００２７】金属ファイバーの割合は６％以下の範囲
で、各ファイバーの比重などに合せて適宜決定する。ご
く少ない割合でも効果が認められるが、金属ファイバー
は低融点物質でもあるから、６ｗｔ％を超えると不定形
耐火物の耐食性を低下させる。好ましい範囲は０．０５
〜５ｗｔ％である。

【００２８】また、本発明は必要に応じて、不定形耐火
物の添加剤として知られている、例えば分散剤、シリカ
フラワー、粘土、マグネシア、ジルコニア、炭化珪素、
炭素粉、各種耐火性超微粉、金属粉、有機ファイバー、
無機ファイバーなどから選ばれる一種または二種以上を
本発明の効果を損なわない範囲で添加してもよい。

【００２９】つぎに取鍋敷部への内張り施工について説
明する。従来の不定形耐火物による側壁の内張りと同様
に、パーマネント内張りとしてまずレンガを敷き詰めた
後、その上に不定形耐火物を流し込み施工するのが好ま
しい。

【００３０】パーマネントレンガの材質は限定されるも
のではなく、例えば、ろう石質、ろう石−ジルコン質な
どである。また、パーマネント内張りとして不定形耐火
物を用いてもよい。取鍋を使用後、敷部を再度内張りす
る際は、例えばパーマネント部を残し、不定形耐火物部
分のみを取り換えてもよい。

【００３１】不定形耐火物の施工は、水分を外掛けで３
〜１５ｗｔ％程度添加し、混練後、敷部に流し込み、バ
イブレーターなどによって充填させる。

【００３２】取鍋が受湯する際の溶銑・溶鋼の落下点
は、敷部の中でも特に湯当たり部と称され、他の部位に
に比べ損傷が著しい。そこで、この湯当たり部をレンガ
積みなどの高耐食性材質、あるいはプレキャスト品で内
張りし、その周囲に本発明の材質を配置してもよい。ま
た、本発明の不定形耐火物をあらかじめ鋳込み成形した
プレキャスト品、あるいはこのプレキャスト品をさらに
焼成した焼成品で使用してもよい。

【００３３】前記のアルミナ−ジルコン系不定形耐火物
に金属ファイバーを添加すると、長期使用しても熱膨張
応力を小さい状態で保つことができる。これは、不定形
耐火物は使用中の高熱を受けて焼結が進むと熱膨張応力
の大きな材質となるが、金属ファイバーは耐火粒子同士
の接触をさえぎり、不定形耐火物の焼結を阻止するため
と思われる。

【００３４】

【実施例】表１は、本発明の実施例、比較例およびそれ
らの試験結果である。実機テスト以外は、表に示す配合
物に適量の施工水分を添加し、混練した後、型枠内に振
動鋳込み成形した。試験は、成形体を１１０℃×２４時
間で乾燥後、行なった。 線変化率；ＪＩＳ−Ｒ２５５４に準じて測定した。 曲げ強さ；ＪＩＳ−Ｒ２５５３に準じて測定した。 耐食性；鋼片：取鍋スラグ＝２：１（重量比）を溶剤と
する回転侵食テストで行なった。１６５０℃×５時間
後、侵食寸法とスラグ浸透寸法を測定した。 熱伝導率；熱線法による測定で雨林製作所製ＨＷＭ−１
５型を使用した。 熱膨張応力；試料の両面を完全拘束し、昇温速度５℃／
ｍｉｎで１５００℃まで昇温し、その膨張応力をロード
セルにて測定した。

【００３５】実機テスト；３００ｔ溶鋼鍋の敷部に流し
込み施工し、耐用チャージ数、溶鋼の温度低下、地金付
着状況を調べた。温度低下の測定は、転炉出鋼時の溶鋼
の温度を測定した後、真空脱ガス炉による溶鋼処理前の
溶鋼温度を測定し、その温度差を求めた。

【００３６】

【表１】

【００３７】

【表２】

【００３８】ジルコン、ジルコニア−ムライトのいずれ
も配合しないアルミナ材質の比較例３、ジルコンの割合
が少ない比較例４、ジルコニア−ムライトの割合が少な
い比較例６は、いずれもスラグ浸透性に劣る。その結
果、実機テストにおいて、溶鋼の温度低下が大きく、地
金付着が起こり、耐用性は悪かった。

【００３９】比較例５は、ジルコンの配合量が多過ぎる
ためにスラグ侵食が大きく、実機テストの耐用性は、良
くなかった。粒径が小さいジルコンを使用した比較例７
と、粒径が小さいジルコンとジルコニア−ムライトを使
用した比較例８は、耐食性に劣る。アルミナ−スピネル
系の比較例１、２は、熱伝導率と熱膨張応力が高く、実
機テストの耐用性に劣る。

【００４０】これに対し本発明の材質は、容積安定性、
曲げ強さ、耐食性のすべてにバランスよく優れている。
その結果、実機での耐用回数は従来品にに比べて少なく
とも２倍以上である。

【００４１】

【発明の効果】本発明の不定形耐火物は、以上のとお
り、熱膨張率が小さいことで取鍋敷用の内張り材の特性
として必要な、迫り割れ防止と耐スポーリング性を備
え、しかも、比熱および熱伝導率が小さいために、溶融
金属の温度低下、地金付着がないという効果がある。使
用条件に厳しい敷部の内張りにおいて、不定形耐火物は
前記の諸特性により、十分な耐用性および経済的効果が
得られる。

【００４２】その結果、従来からの側壁部の不定形耐火
物の内張りに、この本発明の敷部の不定形耐火物を組み
合わすことで、取鍋の内張りの完全不定形耐火物化が可
能となり、取鍋内張り施工の機械化・省力化に大きく貢
献する。

【図面の簡単な説明】

【図１】ジルコンまたはジルコニア−ムライトの粒径の
変化と耐食性との関係をグラフ化したものである。

【図２】ジルコンまたはジルコニア−ムライトの割合と
熱膨張応力および耐食性の関係をグラフ化したものであ
る。

【図３】ジルコンまたはジルコニア−ムライトの割合と
熱伝導率との関係をグラフ化したものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 礒部 利弘 兵庫県高砂市荒井町新浜１−３−１ ハリ マセラミック株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 耐火骨材が、粒径０．３ｍｍ以上のジル
   コンおよび／またはジルコニア−ムライト １５〜７５
   ｗｔ％と、残部をアルミナ主材にしてなる、取鍋敷用不
   定形耐火物。
2. 【請求項２】 耐火骨材が、粒径０．３ｍｍ以上のジル
   コンおよび／またはジルコニア−ムライト １５〜７５
   ｗｔ％、金属ファイバー ６ｗｔ％以下と、残部をアル
   ミナ主材にしてなる、取鍋敷用不定形耐火物。