JPH04132655A - ＭｇＯ―ＣａＯ―Ｃ系耐火物 - 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】 〈産業上の利用分野〉 この発明は高温度での低塩基度スラグに対する耐用性の
高いＭｇＯ−ＣａＯ−Ｃ系耐火物に関するものである。

〈従来の技術〉 近年、転炉をはじめ電気炉、取鍋、精錬鍋、ＲＨなどの
溶融金属容器の内張つれんがとしてＭｇ０−Ｃれんがが
広（使用されるようになってきた。

また、最近では低塩基度スラグ下でのステンレスなどの
溶製用内張りれんがとしてＭｇＯ−ＣａＯ系れんがも一
部で使用されている。

〈発明が解決しようとする課題〉 このＭｇＯ−Ｃれんがもステンレス溶製の場合のように
超高温下での操業に加えて低塩基度スラグ下での操業が
加わると、スラグによる溶損、スラグや空気中の酸素に
よる酸化反応に加えて高温下においてマグネシアとカー
ボンとが反応し、その結果、還元されたマグネシウムが
気化飛散する現象（ＭｇＯ＋Ｃ−Ｃ０十ＭｇＴ　）が発
生（以下、マグネシア・カーボン反応という）し、組織
が劣化することが加わって激しく損耗するのである。

このような苛酷な条件下での操業に対処するため、金属
粉末の添加（例えば、特開昭５５１０７７４９号公報な
ど）、高純度グラファイトの使用（例えば、特開昭５７
＝１８３３．５９号公報など）、電融マグネシアクリン
カ−の使用（例えば、特開昭５７−３４０７４号公報な
ど）などが行なわれている。しかし、このようなＭｇＯ
−、Ｃれんがの改良も、超高温下低塩基度スラグ下のよ
うな操業条件の苛酷化には十分ではなく、さらに高性能
なれんがの開発が強（望まれている。

一方、特開昭６１−１４６７５５号公報に示される・よ
うなＭｇ０＝ＣａＯれんがは低塩基度スラグには強いが
、その反面耐消化性に弱く、かつスラグ中のＦｅ２０ａ
やＭ２Ｏ３成分の影響を受は易い欠点を有し、溶融金属
の操業方法によっては容器用内張りれんがとして使用に
は限界がある。

〈課題を解決するための手段〉 このような溶融金属容器用内張りれんかに必要な条件と
しては、高温下で安定な材料であることに加えてスラグ
に対する耐食性の高い材料であることが必要であり、現
在のところやはりカーボンを含有したれんが以外には最
適な材料は見当たらない。特開昭６１−１４１６６３号
公報にはＭｇＯ−ＣａＯクリンカーとカーボンを組合わ
せたれんがが示されているが、このれんがでも高温下低
塩基度スラグに対する耐食性は十分ではない。

そこで、本発明者らは低基度スラグに対する耐食性の高
い成分としてこのＣａＯに注目し、特定のＭｇＯ−Ｃａ
Ｏクリンカーとカーボンとを組合わせてこの発明を完成
させたものである。

即ち、この発明はＣａＯ含有量が１〜１０重量％で、ペ
リクレス結晶粒の大きさが１５０ａｍ以上であり、ペリ
クレス結晶粒界にＣａＯが分布した構造を有するＭｇＯ
−ＣａＯクリンカー３０〜７０重量％とマグネシアクリ
ンカ−７０〜３０重量％との混合物１００重量部に対し
て炭素材料３〜４０重量部を添加したＭｇＯ−ＣａＯ−
Ｃ系耐火物を提供するものである。

〈作用〉 ＣａＯ成分を含有する材料としては、合成ドロマイトク
リンカ−１天然ドロマイトクリンカ−あるいはカルシア
クリンカ−等が知られているが、これらのクリンカー中
ではＣａＯ成分は粒として分布しており、スラグ中の［
’ｅ　２０３やＭ２Ｏ３などの成分と反応して低融点物
質を生成し溶損してしまう。

一方、マグネシアクリンカー中のＭｇＯは低塩基度スラ
グとはスラグ中の５ｉ０２成分と反応して、やはり低融
点物質を生成し溶損してしまうのである。この場合、特
にＭｇＯ粒界が溶損される。さらに、ＭｇＯと炭素質材
料とが共存すると、１８００℃以上の温度では酸化雰囲
気中であってもマグネシア・カーボン反応が顕著となり
損耗が加速される。

この発明のＭｇＯ−ＣａＯクリンカーはペリクレス結晶
粒界にＣａＯを配し、ペリクレス結晶粒子なＣａＯの網
状の架橋構造によって結びつけた構造を持つものである
。ＣａＯがＭｇＯ粒界に存在するためスラグ中の５ｉｆ
２成分とＭｇＯとの反応およびカーボンとＭｇＯとの反
応を防止し、またＣａＯが網状の架橋構造を持つため、
スラグ中のＦｅ２Ｏ３や５ｉｏ２成分と反応しに（くな
ると同時にＣａＯはＳｉＯ□と先に反応し、侵入したス
ラグ中に溶は込むとスラグの粘性が大きくなり、クリン
カー粒界やれんが内部へのスラグの浸透を防止する。

また、ペリクレス結晶粒界にＣａＯが存在し、ペリクレ
ス結晶粒同志が直接接触していないため、ＣａＯのクリ
ープ特性のためクリンカーのスポーリングをも防止する
ことができる。

さらに、ＣａＯが存在することによってれんが表面にお
けるスラグの粘性を上げ、しかも低塩基度スラグとはな
じみが良いので、れんが表面へのスラグコートが良好で
ある。これによって、れんが内部へのスラグ侵入の防止
と同時にれんがの気孔を閉塞するので空気の侵入をも防
止し、カーボンの酸化を防ぎ、更に、密閉された気孔内
部ではマグネシア・カーボン反応によって生じた一酸化
炭素の分圧が上り、マグネシア・カーボン反応の進行を
阻止する。

しかし、これによってＭｇＯの反応が完全に抑えられる
わけではない。このＭｇＯのスラグ成分やカーボンとの
反応はペリクレス結晶の粒径を大きくすることによって
、その反応速度を低下させ見掛上小さくすることができ
る。また、タリン力−がスラグと接触すると、結晶粒よ
り粒界の方がスラグとの反応が速いため、粒界にスラグ
成分が侵入しペリクレス結晶粒間の結合が弱くなり、ス
ラグ中にペリクレス粒が流出して溶損の場合より損耗が
速やかに進行してしまう。従って、クリンカーはペリク
レス結晶粒径が太き（て粒界の少ないものはどスラグに
対する侵食抵抗性が大きいことになる。

ところが、ＣａＯの存在はクリンカー製造時のペリクレ
ス結晶の粒成長を抑制する作用があって、ＭｇＯ−Ｃａ
Ｏクリンカーの中のペリクレス結晶の結晶粒径はＣａＯ
含有量の増大と共に小さくなるのである。

従って、特開昭６１−１４１６６３号公報に示されるよ
うなＣａＯ含有量の多いＭｇＯ−ＣａＯクリンカーでは
それほど損耗は低下しないのである。即ち、ＣａＯの含
有量は該クリンカーをれんがとして使用する場合には最
適な含有量のあることが判明したのである。

このようにペリクレス結晶粒の大きいクリンカーを使用
すると、れんが表面のマトリックス部分が先行溶損して
タリン力−粒が露出してもクリンカーの損耗が小さいた
めマトリックスへの楔効果で、マトリックスの溶損を抑
えると同時にスラグコートが良好となり、この点からも
損耗が抑制され、好都合である。

一方、ＣａＯはＭｇＯと比較した場合、消化速度は格段
に大きく、れんがが間欠操業などで低温になった際には
ＣａＯの消化によりれんが組織が崩壊する危険性がある
。このＣａＯの消化を考えた場合、ＣａＯがペリクレス
結晶粒界に存在するため、ＣａＯが粒で分布する場合よ
りさらに消化し易（なっている。そのため、この発明に
おいてＭｇＯＣａＯクリンカーをできるだけ粗粒および
中粒部に使用し、微粉部には該クリンカーを使用せず、
代りにマグネシアクリンカ−を使用することが望ましい
。

微粉部にマグネシアクリンカ−を使用すると、スラグに
よる微粉部の先行溶損とマグネシア・カーボン反応が心
配されるが、骨材として使用されたＭｇＯ−ＣａＯクリ
ンカー中のＣａＯによるれんがの焼結を促進する作用と
、上述のスラグコートの促進により微粉部の先行溶損と
マグネシア・カーボン反応は防止でき、れんが自体の損
耗はＭｇ０Ｃれんがの場合より著しく改善される。

〈発明の構成〉 この発明に用いられるＭｇＯ−Ｃａ’０クリンカーはク
リンカー中のＣａＯ含有量が１〜１０重量％、好ましく
は３〜７重量％であり、ＣａＯはペリクレス結晶粒界に
分布し、ペリクレスの結晶粒子をＣａＯの網状の架橋組
織によって結びつけた構造を持つものである。また、ペ
リクレス結晶粒子の大きさは１５０ＩＩｍ以上、好まし
くは２００　μｍ以上を必要とする。ＣａＯ含有量が１
重量％未満ではペリクレス結晶粒界をＣａＯが囲みきれ
ず、クリンカーの耐スポーリング性が低下し、またマグ
ネシア・カーボン反応の阻止も不十分となり好ましくな
い。

ＣａＯ含有量が１０重量％を越えるとペリクレス結晶粒
径が小さくなる。ペリクレス結晶粒子の大きさは１５０
１１ｍ未満ではスラグに対する溶損やマグネシア・カー
ボン反応が増加する。更に、このクリンカーの純度はＭ
ｇＯ＋ＣａＯが９８重量％以上であることが好ましい。

このＭｇＯ−ＣａＯクリンカーには製造方法によって焼
結体と電融体があり、焼結体でも使用可能であるが、焼
結体ではＣａＯが粒状となりやす（、この発明の目的に
は電融体の方が好ましい。

この発明のれんかにはこのＭｇＯ−ＣａＯクリンカーを
用いるが、その使用量は３０〜７０重量％であり、残部
にはマグネシアクリンカ−を混合して用いる。ＭｇＯ−
ＣａＯクリンカーはできるだけ粗粒および中粒部に重点
的に使用し、マグネシアクリンカ−は微粉部に主として
使用する。こうすることにより、ＭｇＯ−ＣａＯクリン
カー中のＣａＯの消化を防止することができる。ＭｇＯ
−ＣａＯクリンカーの使用量が３０重量％未満では該ク
リンカーの効用が発揮されず、また、７０重量％を超え
ると該クリンカーを微粉部にも多量に使用するようにな
り、耐消化性の点で好ましくない。マグネシアクリンカ
−は通常耐火物に用いられるものが使用できるが、でき
ればＭｇＯ含有量９８重量％以上の高純度マグネシアク
リンカ−が望ましく、焼結マグネシアでもよいが、でき
れば電融マグネシアが耐溶損性の点で好ましい。

炭素材料としては天然黒鉛、人造黒鉛、各種コークス、
カーボンブラックなどを使用するほか、加熱によって炭
素結合を生じる熱硬化性樹脂やピッチなどのバインダー
で兼用することもできる。その使用量はＣに換算して、
ＭｇＯ−ＣａＯクリンカーとマグネシアクリンカ−の含
量１００重量部に対し、３〜４０＠＠％、好ましくは１
０〜２５重量％である。この使用量が４０重量％を超え
ると溶融金属流による摩耗が顕著となり、３重量％未満
ではれんがのスポーリング現象が見られず、いずれも耐
用が低下する。

この発明のれんがの製造法は、ＭｇＯ−ＣａＯクリンカ
ー、マグネシアクリンカ−１炭素材料等の原料に熱硬化
性樹脂やピッチなどのバインダーを添加し、常法に従っ
て混練、成形、熱処理して製造される、更に、れんがの
酸化防止として金属粉末などの既知の材料を添加するこ
とは好ましいことである。

また、この発明のれんがは転炉、電気炉、取鍋、精錬鍋
、タンデイツシュなどの各種の溶融金属容器の内張り用
として広い範囲に使用できるものである。

〈実施例〉 以下、実施例によってこの発明をより詳細に説明する。

以下の実施例で使用されるＣａＯ含有クリンカーは（Ａ
）　Ｍｇ０９４重量％、ＣａＯ３重量％、その他の成分
１重量％の組成でＣａＯがＭｇＯ粒界において網状の架
橋構造を有した電融のＭｇＯ−ＣａＯクリンカーであっ
て、ペリクレス結晶粒径範囲２００〜３００　ｐｍのも
の、（Ｂ）　ＭｇＯ５４重量％、Ｃａ０４５重量％、そ
の他の成分１重量％の組成でＣａＯがＭｇＯ粒界で網状
の架橋構造を有している電融ＭｇＯＣａＯタリン力−で
ペリクレス結晶粒径が５０〜１００　ａｍのもの、（Ｃ
）　Ｍｇ０７５重量％、ＣａＯ２４重量％、その他１重
量％の組成の焼成ＭｇＯ−にａ。

クリンカーであってペリクレス結晶粒径が１０〜２０＋
＋ｍのものである。また、マグネシアクリンカ−は何れ
もＭｇ０９８重量％以上の高純度クリンカーを使用した
。

第１表に示す配合のれんがを常法に従って混練成形した
後、３００℃で熱処理した後の物性、および塩基度（Ｃ
ａ　Ｏ／　ＳｉＯ□）１．３の転炉スラグによるスラグ
テストを１９００℃で５　ｈｒｓ行なった。

その結果も第１表に示した。

また、１０００℃で２　ｈｒｓ熱処理を行ない、５０℃
で飽和水蒸気中に８日間放置した消化試験の結果も同じ
（第１表に示した。

〈発明の効果〉 この発明のＣａＯ含有量が従来品より少なく、ペリクレ
ス結晶粒径の大きなＭｇＯ−ＣａＯクリンカーを用いた
ＭｇＯ−ＣａＯ−Ｃ系耐火物に実施例１〜４にみられる
ように、何れも高温下での低塩基度スラブに対して大き
な耐食性の低下はなく、耐消化性もよいことがわかる。

方、ＣａＯ含有量が多（、従ってペリクレス結晶粒径の
小さいＭｇＯ−ＣａＯクリンカーを用いた耐火物（比較
例１）では耐食性および耐消化性に劣り、ＣａＯが粒状
で存在するドロマイトクリンカ−を用いたれんが（比較
例２）では何れも低塩基度スラグに対する耐食性に劣り
、また、この発明のクリンカーであっても微粉域まで使
用すると（比較例５）、特に耐消化性が低下し、高温下
での低塩基度スラグに対するこの発明のれんがの優秀さ
が示された。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ＣａＯ含有量が１〜１０重量％で、ペリクレス結晶粒
   の大きさが１５０μｍ以上であり、ペリクレス結晶粒界
   にＣａＯが分布した構造を有するＭｇＯ−ＣａＯクリン
   カー３０〜７０重量％とマグネシアクリンカー７０〜３
   ０重量％との混合物１００重量部に対して、炭素材料３
   〜４０重量部を添加したことを特徴とするＭｇＯ−Ｃａ
   Ｏ−Ｃ系耐火物。