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JPH0825787B2 - マグネシア・カーボンれんが - Google Patents
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JPH0825787B2 - マグネシア・カーボンれんが - Google Patents

マグネシア・カーボンれんが

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JPH0825787B2
JPH0825787B2 JP3294565A JP29456591A JPH0825787B2 JP H0825787 B2 JPH0825787 B2 JP H0825787B2 JP 3294565 A JP3294565 A JP 3294565A JP 29456591 A JP29456591 A JP 29456591A JP H0825787 B2 JPH0825787 B2 JP H0825787B2
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carbon
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refractory material
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、鉄鋼の精錬設備の内張
り材として好適な耐熱スポール性に優れたマグネシア・
カーボンれんがに関するものである。
【0002】
【従来の技術】現在、転炉を中心に電気炉、溶鋼鍋、真
空脱ガス炉などの種々な鉄鋼の製錬設備においてマグネ
シア・カーボンれんがが使用されている。マグネシア・
カーボンれんがは高融点のマグネシアとスラグに対して
濡れにくい炭素とにより構成されるため、耐食性に優れ
ている。また、炭素は熱伝導率が高いため、マグネシア
・カーボンれんがは耐熱スポール性にも優れている。
【0003】このようなマグネシア・カーボンれんがは
マグネシアクリンカーにりん状黒鉛やピッチ、コークス
等の炭素系耐火材料を混合し、必要に応じて金属または
各種酸化物を添加した配合物を混練・成形して製造され
る。その際、使用するマグネシアクリンカーに適宜粒度
分布を保たせて、れんがの成形時の充填性および緻密性
をコントロールしている。しかし、特開昭59-35062号公
報に開示されているように、粒径1mm以上の比較的粗い
粒径のマグネシアクリンカーの使用量はマグネシアクリ
ンカー全体の40〜60重量%が一般的な値である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】近年の傾向としては、
特性が優れた高品質鋼の生産が要求され、それに対応す
べく鋼中の炭素濃度は低下される傾向がある。このた
め、鋼の品質確保上、耐火物から溶鋼への炭素の移動、
いわゆる炭素のピックアップが問題となっている。した
がって、この炭素の移動を極力抑制する意味から、耐火
物中の炭素量を制限することが指向されている。
【0005】ところが、前記したようにマグネシア・カ
ーボンれんがでは高熱伝導率を有する炭素が耐熱スポー
ル性に寄与しているため、当然、れんが中の炭素量が減
少されるにつれてれんがの耐熱スポール性は低下すると
いう問題点がある。
【0006】本発明は、このような問題点の解消を意図
するものであり、本発明の目的は、マグネシア・カーボ
ンれんが中の炭素量を減少させることを可能とするにも
拘らず、耐熱スポール性を向上させたマグネシア・カー
ボンれんがを提供することである。
【0007】前記した目的の達成に当たっては、まず、
従来のマグネシア・カーボンれんがで採用されていたマ
グネシアの粒度構成が再検討された。その結果、以下の
ような基本的な考察に想到し本発明を完成するに至っ
た。
【0008】すなわち、粒径の大きなマグネシアの使用
比率を高めれば、マグネシア粒子の全表面積は減少す
る。マグネシア粒子の全表面積が減少すれば個々のマグ
ネシア粒子の周囲に存在する炭素はその量が一定であっ
ても、炭素の存在度は相対的に高まることになる。この
ことは、れんがの加熱に伴い、マグネシアは膨張するが
マグネシア粒子の周囲に存在する炭素密度が高い程、膨
張吸収能は高まり、耐熱スポール性が向上する結果をも
たらすのである。
【0009】
【課題を解決するための手段】このような基本的な考察
に基づいて、本発明は、マグネシアと炭素系耐火物とを
主たる組成分とするマグネシア・カーボンれんがにおい
て主たる組成分中の70〜92wt%が粒径1mm以上のマグネ
シアで残部が炭素系耐火材および粒径1mm未満のマグネ
シアに、結合剤を加えて、混練・成形してなるマグネシ
ア・カーボンれんがを要旨とするものである。
【0010】本発明において使用されるマグネシアの原
料としては、電融マグネシア、海水マグネシア、天然産
マグネシア等が何れも使用可能である。そして、本発明
においてはマグネシアのうち粒径1mm以上の粗粒マグネ
シアの量を、全マグネシアと炭素系耐火材とを合わせた
配合物全体の70〜92wt%としている。
【0011】この粒径1mm以上の粗粒マグネシア量が配
合物全体の70wt%未満であると、れんが組成中の炭素量
を減らすために炭素系耐火材の配合量を少量、例えば5
wt%以下とした場合には、炭素系耐火材の分散が不充分
となり粗粒マグネシアの使用による耐熱スポール性の向
上の効果が期待できない。また、粒径1mm以上の粗粒マ
グネシアの量が配合物全体の92wt%を超えると、配合物
中における粒径1mm未満のマグネシアと炭素系耐火材と
の合量は8wt%未満となり、マグネシア粗粒間を充填す
るのに不足する。このため、れんが中の密閉気孔または
開放気孔が多く存在することになり、強度の低下ならび
に耐食性劣化の誘因となる。
【0012】粗粒マグネシアの最大粒径はれんがの大き
さ、形状等に依存するために特に限定されるものではな
いが、転炉で使用される長尺マグネシア・カーボンれん
がの場合には、粗粒マグネシアの粒径は20mm程度とする
ことができる。
【0013】本発明において、マグネシアと配合される
炭素系耐火材料としては、りん状黒鉛、土状黒鉛、ピッ
チ、コークスおよびタールなどが使用可能である。ま
た、マグネシアと炭素系耐火材料との配合物を混練・成
形するための結合剤として、フェノール樹脂等の有機結
合剤が使用される。混練・成形された配合物が230 ℃程
度の温度で乾燥され、れんがが得られる。
【0014】ところで、れんがを構成する炭素系耐火材
料は高温において酸化されやすく、れんが組織中のマト
リックスを構成する前記有機結合剤中の炭素および炭素
系耐火材料が酸化によって消失するとマグネシア粒がス
ラグや溶鋼の摩擦により簡単に流出してれんがの耐用性
が低下する。このような炭素系耐火材料の酸化を防止し
て、耐用性の低下を防ぐために、Al,Si,Ca,Mg,Feおよび
Crの中から選ばれた1種または2種以上の金属粉末ある
いはこれらの合金、例えばAl- Mg粉末を配合物に添加す
ることは効果的である。
【0015】このような金属粉末添加によって、金属の
優先酸化による炭素の酸化防止および熱間での強度向上
という2つの大きな効果が期待できる。しかし、金属粉
末の添加は同時にれんが自体の弾性率を高め、耐熱スポ
ール性に対しては負の効果をもたらす。したがって転炉
の炉底羽口部のように非常に高い耐熱スポール性の具備
を要求される個所に適用されるれんがについては、金属
粉末の添加が不適切な場合もある。そのような場合に有
効な強度向上手段としては、配合物に金属粉末の添加を
行わずにれんがを焼成し含浸処理を行うことが有効であ
る。
【0016】この焼成は1500℃以下の還元雰囲気中で行
うのが好ましい。焼成によって有機系結合剤中の揮発分
が飛散して気孔が生ずるから、この気孔にピッチやター
ルを含浸処理することによって、れんがの強度は著しく
向上し、耐摩耗性も高めることができる。
【0017】
【作用】前述したように、粒径1mm以上の粗粒マグネシ
アの使用比率を高めることは、れんが組織中でのマグネ
シア粒子の全表面積を減少させることを意味する。言い
換えれば、骨材として分散する粗粒マグネシアが増加
し、逆に、マトリックスの一部を構成する微小なマグネ
シア粒子の量は減少する。
【0018】マトリックスは微小なマグネシア粒子とと
もに、結合剤および炭素系耐火材によって構成される
が、炭素系耐火材の使用量が同じであれば、微小マグネ
シア粒子の減少によってマトリックス中での炭素系耐火
材の存在密度は相対的に増加する。このようなマグネシ
ア粒子周囲の炭素密度の増加よって、炭素によるマグネ
シアの膨張吸収およびれんが内部での応力緩和効果が高
まり、その結果耐熱スポール性の向上が達成される。
【0019】また、マグネシア・カーボンれんがはRH真
空脱ガス炉のような高温で還元雰囲気にある容器に適用
されると、れんが内部でマグネシア・カーボン反応(Mg
O+C→Mg↑+ CO↑)が進行し、れんがの耐用性に対する
悪影響が免れない。その点、本発明のマグネシア・カー
ボンれんがでは、マグネシアの粗粒化によってマグネシ
アの表面積を減少させているので、マグネシア・カーボ
ン反応を効果的に抑制する作用がある。
【0020】
【実施例】マグネシアとりん状黒鉛を表1に示す割合
で、混合し、さらに金属アルミニウム粉添加のものまた
は無添加のものにフェノール樹脂を加えてフレットミキ
サーで混練した。混練後の配合物をフリクションプレス
で成形し、次いで230 ℃の温度で24時間乾燥させたもの
と、さらに1500℃にて還元焼成したものとを供試れんが
とした。
【0021】表1に示されるNo.1〜9は本発明品であ
り、No.10 は従来品のれんが、No.11〜13は配合割合が
本発明の請求範囲から逸脱する比較品のれんがである。
なお、No.9は1500℃×3時間還元焼成品である。表1に
示した本発明品、従来品および比較品の各マグネシア・
カーボンれんがについて以下に記載の評価試験を実施し
た。評価試験の結果もまた表1に併せ示した。
【表1】
【0022】熱スポール試験:並形形状の試作れんが
から40×40×114 mmのテストピースを切り出し、1650℃
の溶鋼中に40mmの深さで5分間浸漬した後、30分間強制
空冷する。このサイクルを15回繰り返した後、亀裂の程
度を目視によって次のように相対的に評価した。 ◎:亀裂がない。 〇:微細な亀裂あり。 △:大きな亀裂あり。 ×:剥離が発生。
【0023】また、目視観察と同時にスポールテスト前
後でテストピースの超音波伝播速度を測定し、超音波伝
播速度比を下式によって算出した。
【数1】
【0024】スポールテストによる加熱・冷却の反復で
テストピース内に亀裂が生じると超音波伝播速度が低く
なるため、この比の値が大きい程、耐熱スポール性が良
好であると判断される。図1は、黒鉛量が同一10wt%の
No.1〜5、10〜12のれんがについて、1mm以上のマグネ
シア量と超音波伝播速度比の関係を示したグラフであ
る。
【0025】還元焼成後の重量減少:れんがから50×
50×50mmのテストピースを切り出し、このテストピース
を1400℃で5時間、コークスブリーズ中で還元焼成し、
焼成後の重量変化率(%)を求めた。重量変化(減少)
が大きい程、マグネシア・カーボン反応がれんが内部で
発生していることになる。No.1〜5、10〜12のれんがに
ついて得られた結果から、1mm以上のマグネシア量と還
元焼成後の重量変化率との関係をグラフで表した結果を
図2に示す。
【0026】耐食性:並形形状のれんがから台形柱状
のテストピースを切り出して回転ドラムに装填し、ドラ
ムを回転させながら酸素:プロパン=4:1の割合の火
焔をドラム内に吹き込んで1650℃に加熱した。次に、16
50℃に保持したままCaO/SiO2=3のスラグを投入して15分
間浸食試験を行った。この後、スラグを排出し、新たに
同じスラグを投入して同様に浸食試験を行った。このサ
イクルを10回繰り返した後、テストピースを切断して溶
損量(mm)を測定した。測定した溶損量から従来品No.1
0 の溶損量を100 としてその他のテストピースの溶損比
を算出した。溶損比が小さい程、耐食性は良好といえ
る。
【0027】従来のマグネシア・カーボンれんがでは、
前記したように耐熱スポール性は炭素系耐火材に含まれ
る炭素に負うところが大きく、したがって、耐熱スポー
ル性を向上させるには、単純にれんがの炭素量を増やす
方法が採られていた。
【0028】本発明は、粒径1mm以上の粗粒マグネシア
の配合比率を増すという、従来の常識とは異なる観点か
ら耐熱スポール性の向上を図るものである。このことを
端的に示したのが図1であり、この図1から明らかな様
に、炭素量を同一としても、粒径1mm以上のマグネシア
粒子量の増加に伴って超音波伝播速度比は高くなり、耐
熱スポール性の向上が確認された。また、マグネシアの
粗粒化による本発明の別の効果が図2に示されており、
この図2において、マグネシアの粗粒化でマグネシア・
カーボン反応(MgO+C →Mg↑+ CO↑)が抑制される傾向
が明らかに認められる。また、金属アルミニウムを添加
しなかった本発明品No.8、No.9は熱スポール性および耐
食性とも良好である。特に1500℃焼成の後、ピッチ含浸
処理したNo.9はその結果が顕著であった。
【0029】さらに、実施例の表1から粗粒マグネシア
量が同じでも、マグネシアの最大粒径が大きくなる程、
耐熱スポール性が向上することもわかる。このことから
もマグネシアの表面積が耐熱スポール性と密接な関係が
あることが確認された。
【0030】
【発明の効果】本発明のマグネシア・カーボンれんが
は、主たる成分中に粒径1mm以上のマグネシア粒子を70
〜92wt%とすることにより、れんが中の炭素量を減少さ
せた場合でも耐熱スポール性を十分なものに確保するこ
とが可能となる。例えば、炭素系耐火材の配合量が5wt
%以下でも良好な耐熱スポール性が得られる。このこと
は、低炭素鋼の製造において特に有利である。
【0031】すなわち、れんが中の炭素量が少なければ
製造工程におけるれんがから鋼への炭素の移動が抑えら
れることになり、高品質の低炭素鋼を安定して製造する
ことが可能となる。このように本発明は鋼の高級化にも
大きく貢献するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】粒径1mm以上のマグネシア量と超音波伝播速度
との関係を示すグラフ。
【図2】粒径1mm以上のマグネシア量と還元焼成後の重
量変化率との関係を示すグラフ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北井 恒雄 兵庫県高砂市荒井町新浜1丁目3番1号 ハリマセラミック株式会社内 (72)発明者 下司 誠 兵庫県高砂市荒井町新浜1丁目3番1号 ハリマセラミック株式会社内 (72)発明者 前川 明慶 兵庫県高砂市荒井町新浜1丁目3番1号 ハリマセラミック株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−9874(JP,A) 特開 昭55−116685(JP,A)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マグネシアと炭素系耐火物とを主たる組
    成分とするマグネシア・カーボンれんがにおいて、主た
    る組成分中の70〜92wt%が粒径1mm以上のマグネシアで
    残部が炭素系耐火材および粒径1mm未満のマグネシア
    に、結合剤を加えて、混練・成形してなることを特徴と
    するマグネシア・カーボンれんが。
  2. 【請求項2】 前記混練・成形してなる成形体を1500℃
    以下の還元雰囲気で焼成後、さらにピッチまたはタール
    で含浸処理したことを特徴とする請求項1に記載のマグ
    ネシア・カーボンれんが。
JP3294565A 1991-11-11 1991-11-11 マグネシア・カーボンれんが Expired - Fee Related JPH0825787B2 (ja)

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JPS589874A (ja) * 1981-07-03 1983-01-20 新日本製鐵株式会社 高炉内張用耐火物

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