JPH01308865A - 不焼成アルミナ・マグネシアれんがおよびそのライニング方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、高炉の溶銑樋、混銑車、溶銑鍋、−溶鋼取鍋
等の製銑、製鋼用溶湯容器の内張り耐火物およびそのラ
イニング方法に関する。

〔従来の技術Ｊ 近年、冶金用容器において１種々の処理を行うことがト
ータルコストミニマムの賎点から各所において実施され
ている。その代表的なものとして、高炉鋳床における脱
珪処理があり、混銑車における脱燐、脱硫処理があり、
さらに取鍋における脱硫処理等がある。これらの容器で
各種処理を行うことが内張り炉材の損耗を拡大させてい
る。

この損耗拡大に対応するため、例えばアルミナ系ではボ
ーキサイトやパン土頁岩の天然原料から焼結または電融
アルミナへの高純度化、またはグラファイトの添加によ
って炉材の耐食性を向上させている。さらにはＭ　ｇ　
Ｏ−Ｃれんかに代表されるような塩基性れんがの採用を
行っている。

このようにれんがの高純度化やグラファイトの添加によ
って食性の向上が見られたが、一方ではれんが目地部の
局部溶損が著しくなってきた。すなわち、このことがれ
んがのペンシリング（かまぼこ）溶損と呼ばれる現象で
ある。

れんがのペンシリング溶損に対応して、モルタルそのも
のの耐食性の向上や目地部を極小とする築炉法、または
れんが材質の改良等、種々のテストが実炉で実施されて
いる。しかしながら、いずれの方法も、目地損耗抑止の
効果が小さ（、解決を見た対策は現存していない。

これらの理由は、ペンシリング損耗を起こしたれんがの
目地部の顕微鏡観察を実施したところ、いずれの場合も
れんがとモルタルが一体化しておらず、わずかながら空
隙を有していること、およびグラファイト添加れんがの
場合には、モルタル部側の内部で酸化現象を起こしてい
ることから。

スラグまたはガスの浸入を容易とすることとなり、目地
部の先行溶損につながっているものと推定することがで
きる。

本出願人は上記問題点を解消する技術を開発し、特願昭
６１−２９６７００号として先に出願した。

この特願昭６１−２９６７００号は、高アルミナ質原料
に適量のマグネシア系原料を配合したＡ　Ｅｌ　２０３
−　Ｍ　ｇ　Ｏ質不焼成れんがとし、使用時の高温にさ
らされることにより、れんが組織が適度に焼結してセラ
ミックボンドを生成すると共に、 Ｍ　ｇ　Ｏ＋　Ａ　Ｑ　２０３→ＭｇＯ−ＡＲ２０３の
スピネル反応により稼動面付近にスピネルを生成し、こ
の時体積膨張が起こるため、目地開きによる波調、目地
溶損によるかまぼこ状溶損等を防止することができるよ
うにしたものである６［発明が解決しようとする課題］ 本発明はさらに目地部の局部損耗防止の向上を目的に、
れんがとモルタルとの間にスラブ、溶銑、溶鋼に対して
安定な化学結合を持たせ、目地部損耗の抑制を図ったも
のである。

［課題を解決するための手段１ 本発明は耐食性に優れ、化学的結合強度が強いＡＩ２Ａ
ｌ２２Ｏ３−結合（スピネル結合）をれんがとモルタル
との間に持たせることによって目地部を一体化させ、れ
んがとモルタルの耐食性を向上させたものである。

その手段としてはＡｌ２Ｏ２を主原料とし、３〜１５重
量％のＯ，ｌ〜１．ＯｍｍのＭｇＯおよび０．５〜８重
量％のＡｌ２−Ｍｇ等のＭｇ合金を配合し、レジンまた
はレジン及びリン酸塩を加えてプレス成形した不焼成れ
んがとし、さらにこのれんがをライニングする時、Ａ４
２２０３を主原料としたアルミナ系モルタルに０．５〜
８重量％のＭｇ合金を適量配合したモルタルを用いて施
工する。これによって目的とするペンシリング溶損を大
幅に低減することができる。

；：　コｔ’　Ｍ　ｇ合金とはＡｌ２−Ｍｇ、　Ａｌ２
−Ｍｇ　−５ｉ、ＡＱ−Ｍｇ−Ｃａ、Ｍｇ−３ｉ等をい
う。

さらに前記れんかにグラファイト等のカーボンを１重量
％以上３重遣％未満添加すると一層好ましいＡ４２２０
３−ＭｇＯ不焼成れんがを得ることができる。そのライ
ニング方法は上記と同様である。

グラファイトの添加量は、主目的であるＡ４２２０３　
　ＭｇＯ結合を阻害しない１重量％以上３重量％未満添
加が望ましく、３小量％以上添加した場合は、Ａ［２０
３−Ｍｇ０結合が弱くなり目地部の一体化が困難になる
。

本発明に用いられるアルミナ原料としてはアルミナ量６
０ｆｆｉｆｆｉ％以上の天然コランダム、ボーキサイト
、ばん土頁岩、シリマナイト等の天然原料、焼結アルミ
ナ、電融アルミナ、合成ムライトまたは電融ムライト等
の合成原料等をあげることができ、これら原料は単独よ
りもむしろ２秤以上混合して用いることが好ましい。

また、マグネシア系原料としては、マグネシアＭ８０重
量％以上の天然あるいは合成のマグネシアクリンカ−や
電融マグネシアを用いることができる。その粒度、およ
び添加量については、れんがの目地部ｔＯを防止するた
めに、れんがの残存膨張子を０，１〜１．０％とする必
要性から、マグネシア粒度は０．１〜１．０　ｍ　ｍと
し、その添加量は３．０〜１５重量％とする必要がある
。

本発明に用いられる結合剤は、レジンあるいはレジンと
リン酸塩との併用が望ましい。レジンとしては、フェノ
ールレジン、タール、ピッチ、石油ピッチ、フラン樹脂
の単独または２種以上の混合物があげられ、その使用量
はアルミナとマグネシアとの合計に対して通常１−１０
重量％である。リン酸塩としてはリン酸アルミニウム、
ヘキサメクリン酸ソーダ、ビロリン酸ソーダ等をあげる
ことができる。

［作用］ まず、先に出願した特願昭６１−２９６７００号のＡｇ
２０ａ−ＭｇＯ不焼成れんかに対して。

添加金属の種類について検討を行った。添加する金属の
使用目的は、カーボンを含有している関係から特に耐酸
化性を重視している。

さらに添加金属によっては、水を含んだモルタルとの反
応により、消化性が助長されること、またはモルタルを
使用しない場合においても、使用−冷却の繰り返しによ
り消化現象が出てくることから、耐消化性も重要なポイ
ントとなってくる。

上記耐酸化性と耐消化性について各種添加金属との関係
について調査した。その検討結果を第１図に示す。

第１図において、ベースとなるれんが組成はＡｌ２２０
３：８０重量％ ＭｇＯ：　５重量％ ５ｉ０２：４重量％ Ｆ、Ｃ：２．５重量％ ＳｉＣ：１．５重量％ であり、金属添加量はそれぞれ３重機％、試験条件は 耐酸化性：１５００℃ｘ３Ｈ電気炉達成後の重量減率 耐消化性二オートクレーブ後の圧縮強度の低下率 である。

第１図の耐酸化性指数および耐消化性指数は、Ａ２添加
を１００とし、指数が小さいものが優れていることを示
している。

この結果より、耐酸化性、耐消化性の両者を満足するの
はＡｇ−Ｍｇ合金であることが判明した。この理由とし
ては次のことが考えられる。

先ず、Ａｆｆ単独の場合は、水和物を生成することで市
１消化性が劣る。これに対して、Ｓｉ単独の場合は、水
和物を生成しないため耐消化性は優れるが、酸素との親
和力が劣ることにより耐酸化性に難点がある。Ａｌ２−
５ｉの場合はＡ２単独とＳｉ単独の中間である。一方、
Ａｇ−Ｍｇの場合は、他の合金に比べて、より低１ＦＡ
（４００℃程度）から酸素との結合が始まることにより
耐酸化性が優れ、さらに、水和物もへ２単独に比べて著
しく生成しに（いため、耐消化性に優れる結果となって
いる。

次に、Ｍｇ合金添加頃の最適値を求めた。その結果を第
２図に示した。

第２図の溶損指数はＭｇ合金添加なしを■００とし、耐
食性に優れるものが指数が小さい。なお、この試験方法
は次の通りである。

耐食性（溶損指数） 短辺６０ｍｍ、長辺９０ｍｍ、高さ（厚さ）４０ｍｍの
台形状断面を有する長さ１１４ｍｍの試片８個を円筒状
に組み、該円筒を２４ｒｐｍで回転しつつ、内部側を酸
素−プロパンバーナで加熱して１７００℃に保持する９
次に酸化鉄（Ｆｅ２０ａ）６０部、石灰（Ｃａｂ）２０
部、はたる石２０部（ＣａＦ２）からなる合成スラグを
４００ｇ投入する。１時間後に排滓した後、再び合成ス
ラグを４００ｇ投入する。上記操作を４回繰返した後、
冷却、解体し、各試片の中央部を縦方向（１１４ｍｍの
方向）に切断して、断面の面積を計測する。試験前後の
断面積の差を溶損量とし、金属添加なしの溶損量を１０
０とした溶損指数で示した。

第２図から、Ｍｇ合金添加量としては、０．５〜８重量
％が無添加に比べて優れ、特に２重量％近傍が最も耐食
性に優れている。また、Ａｇ−〜１ｇ以外のＡｇ−Ｍｇ
−３ｉ等の他の合金およびグラファイト添加したへβ２
０３−Ｍｇ０不焼成れんかについても、Ｍｇ合金添加量
の影響については、はぼ同様な傾向を得ている。

次に、添加金属の種類およびグラファイト添加の影響に
ついて調査した。その結果をれんが品質および耐食性試
験結果と合わせて第１表に示す。

第１表から明らかなように、Ｎ［Ｌｌ試料に対して、Ａ
ｌ２−Ｍｇ合金を添加したＮｏ、２が若干溶損が低減し
、炭化珪素（Ｓ　ｉ　Ｃ）およびグラファイト（Ｆ、Ｃ
）を添加したＮｏ、３．に４試料は、さらに溶損が低減
している。

以上のれんかに対して、第２表はこれらのれんかに適用
するモルタルの化学成分を示す。実施例のＮｏ、Ａ　、
　Ｎｏ、　Ｂ　、　Ｎｏ、Ｃ試料は高アルミナモルタル
に金属またはカーボン添加量であり、これらに対して、
比較例のＮｏ、Ｄ試料は従来の高アルミナモルタルであ
る。

以上のれんがおよびモルタルを第３図に示すような台形
状に組み込んで１個の試片とした（短辺６０ｍｍ、長辺
９０ｍｍ、厚さ４０ｍｍ、高さ１１４ｍｍ、目地部５ｍ
ｍ）。この試片８個を円筒状に組み込み、先のれんがの
場合と同様にスラグ溶損試験を実施した。ただし、目地
部の溶損量を明確にするため、この円筒の回転数を６ｒ
ｐｍ、合成スラグ投入を２回とした。

試験後の試片を縦方向に切断し、第４図のへ寸法で目地
部溶損量とした。第１表および第２表のれんがおよびモ
ルタルの組み合わせで、スラグ試験後の目地部溶損量を
第３表に示す。

第３表から明らかなように、れんがＮ０２２およびＮｏ
、　３とモルタルＮｏ、　ＢおよびＮｏ、　Ｃの組み合
わせの時に、最も目地部の溶損量が少ない。また、モル
タルＮｏ、　Ｂの時に、れんがＮ０９１〜ＮＯ３４を比
較すると。

れんが単独での耐食性に優れたＮｏ、　４のれんがが目
地溶損という点では劣る結果となった。

このことは前述したように、グラファイトが増加するこ
とによって、れんがとモルタルの一体化が妨げられてい
ることを実証している。

このことに関しては、次のようなことでも明らかである
。すなわち、グラファイトを添加することはれんが単体
の耐食性の点では好ましいが、グラファイトを多量に添
加すると、Ａｇ２０３−ＭｇＯ結合が阻害され、第５図
に示すようにグラファイト添加量が増加するに従って、
れんがの残存膨張率が低下する。取鍋、混銑車等におい
て安定的な壁面を維持するに要するれんがの最適の残件
膨張率は、０．１〜１．０％である。よって１本発明に
おいてもグラファイト添加量は３１歌％未満とすること
が残存膨張率から最も望ましい。

一方、れんがＮＯ，３の時にモルタルＮｏ、　Ａ〜Ｎｏ
、　Ｄを比較すると、金属添加のＮｏ、　Ａ　＝　Ｎｏ
、　Ｃが優れ、Ｎｏ、　Ｄモルタルでは、目地損耗に大
きな効果がないことを示している。

特にＡε−Ｍｇ合金を添加したれんかにおいて、目地部
の損傷が大幅に軽減された理由とじては合金中のＭｇ分
が使用中に揮発し、モルタルの主成分であるＡ　Ｉ２２
　ｏ−ａと反応して（Ａｊ２２０３−ＭｇＯ）スピネル
を生成し、れんがとモルタルとが一体化構造となったこ
とを確認した。

目地材であるモルタルにおいても、Ｍｇ系合金を添加す
ることにより、上記と同様な結果を得ている。即ち、−
射的なアルミナモルタルにおいては１本発明れんがを適
用した場合のみ、目地部におけるＡＩ２Ａｌ２２Ｏ３−
結合が期待できるが、他のれんがを使用した場合は、／
Ｍ２２　ｏａ　−ＭｇＯ結合がみられていない。これに
対して、Ｍｇ系合金を添加したモルタルでは、Ａｆｆ２
０３−ＭｇＯ結合が目地部で確認でき、目地損耗が減少
しているのを確認している。

く混銑車〉 従来の混銑車における内張材としては、一般にＡｆｆ２
０３　５ｉＣ−Ｃれんがおよび高アルミナモルタル（第
２表Ｎｏ、　０モルタル）（従来例）が多用されている
。

そこで今回同一混銑車の同一スラグライン部位に、上記
れ／υがとモルタルの組合わせおよび比較例として特願
昭６１−２９６７００のＡβ２０３−Ｍｇ０不焼成れん
が（第１表Ｎｏ、　ｌれんが）と高アルミナモルタル（
第２表Ｎｏ、　０モルタル）の組合わせ、さらに本発明
の実施例としてＮ０１３れんがとＮｏ、　Ｂモルタルの
組合わせで実機張り分はテストを実施した。

その比較テスト結果を第４表に示す。

第４表から明らかなように４００ヒート使用後において
、従来の組み合わせ耐火物に対して、実施例耐火物の部
位は、目地部の損耗もｌ／８に低減されると共に、溶損
速度も優れている結果が得られた。

また、本発明耐火物適用部位からサンプルを回収したと
ころ、れんがとモルタルが一体化していたが、従来耐火
物のところは、このような一体化現象は認められなかっ
た。

さらに比較例（特願昭６１−２９６７００）においては
、従来例よりは目地損耗および溶損速度が低減している
ものの、実施例には及ばなかった。

〔発明の効果１ 第４表で示したように、目地損耗が大幅に減少すると共
に、炉材全体の損耗が大きく改善されることによって、
本発明炉材を全面的に適用した混銑車では、寿命が９０
０ヒートから１２００ヒートに延長され、原単価指数が
１００から８５へと大幅な経済効果をもたらした。さら
にれんがとモルタルの一体化が図られることによって、
稼動途中でのれんがの脱落というトラブルも皆無となり
、操業の安定に太き（寄与している。

【図面の簡単な説明】

第１図は添加金属がれんかに及ぼす耐酸化性指数および
耐消化性指数を示すグラフ、第２図は、Ｍ　ｇ合金添加
量と耐食性の関係を示すグラフ、第３図は目地損耗用テ
ストピースの斜視図、第４図は目地損耗評価方法を示す
テストピースの断面図、第５図はグラファイト添加量と
残存膨張率との関係を示すグラフである。 ■−・−れんが ２−・−モルタル

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　０．１〜１．０ｍｍのマグネシアクリンカ３〜１５
   重量％と、Ｍｇ合金０．５〜８重量％と、残部が不可避
   的な不純物を含むアルミナ系原料との混合物に、結合剤
   としてレジンまたはレジンおよびリン酸塩を加えてプレ
   ス成形してなることを特徴とする不焼成アルミナ・マグ
   ネシアれんが。 ２　カーボン原料としてグラファイトを１重量％以上３
   重量％未満添加したことを特徴とする請求項１記載の不
   焼成アルミナ・マグネシアれんが。 ３　請求項１または２記載の不焼成アルミナ・マグネシ
   アれんがを内張りする製銑、製鋼用溶湯容器のライニン
   グに当り、Ｍｇ合金を ０．５〜８重量％添加したアルミナモルタルを用いて施
   工することを特徴とするライニング方法。