JPH06128024A

JPH06128024A - マグネシア質耐火物

Info

Publication number: JPH06128024A
Application number: JP4306563A
Authority: JP
Inventors: Akira Watanabe; 明渡辺; Koji Saeki; 剛二佐伯
Original assignee: Kyushu Refractories Co Ltd
Current assignee: Krosaki Harima Corp
Priority date: 1992-10-20
Filing date: 1992-10-20
Publication date: 1994-05-10

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明はマグネシア質材料を主体とする耐火
物のスラグ浸透による構造スポ−リングの発生を防止
し、それによる耐火物の亀裂などの損傷を抑制すること
を目的とする。【構成】本発明はマンガン酸化物が５〜25重量％で、
残部がマグネシアを主体とする耐火材料よりなるマグネ
シア質耐火物である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は転炉、取鍋などの各種溶
融金属容器に使用されるマグネシア質材料を主体とする
耐火物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、取鍋などの溶融金属容器の内張り
耐火物は操業温度の高温化に伴って、スラグ耐食性の点
からロ−石を主体とする耐火物からアルミナを主体とす
る耐火物へと素材が変化している。しかし、精錬鍋など
ではそれでもまだ耐食性を十分満足するまでには至って
いないのが現状で、マグネシア質素材を主体とする塩基
性耐火物が使用されるようになってきている。また、転
炉、取鍋などの内張りとしてマグネシア・カ−ボンれん
がも広く使用されるようになってきているが、最近の極
低炭素鋼の溶製には低炭素量のマグネシア・カ−ボンれ
んがが使用されるようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このように溶融金属容
器においてマグネシア質素材を主体とする塩基性耐火物
が使用されるようになると別の面での障害が生じてき
た。即ち、この塩基性耐火物はスラグ耐食性に優れてい
るため、耐火物中に侵入した粘性の低いスラグがそのま
ま耐火物の内部深く浸透し固化すると、マグネシア部分
とスラグ部分との熱膨張率の違いにより構造スポ−リン
グを起こし、耐火物が剥離する現象が発生するのであ
る。この塩基性耐火物におけるスラグの浸透は、焼成れ
んがと比較して気孔率の大きい不焼成れんがや不定形耐
火物において顕著である。

【０００４】このスラグ浸透を軽減するために酸化クロ
ムを添加する方法が知られている。しかし、酸化クロム
は環境対策上、できれば使用したくない素材である。そ
こで発明者らはスラグの一成分でもあるマンガン酸化物
に注目した。マンガン酸化物を添加した塩基性耐火物と
して特開平4-231368号公報がある。この方法は塩基性耐
火物にマンガン酸化物を外掛けで0.1〜５重量％添加し
たものである。この方法では、マンガン酸化物は耐火
物の焼結性を上げ、それによって構造スポ−リングを防
止することを意図しており、マンガン酸化物の量が５重
量％を超えるとスラグに対する耐食性が低下するので好
ましくないとしている。しかしながら、本発明者らの追
試ではマンガン酸化物の添加量が５重量％以下ではスラ
グの浸透を十分に押さえることは困難であると判明した
のである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らはスラグの浸
透について検討し、耐火物の耐食性も合わせて考慮した
結果、マンガン酸化物が５〜25重量％で、残部がマグネ
シアを主体とする耐火材料とすることで、上述の課題の
解決策となることを見出し本発明に到達したものであ
る。

【０００６】本発明に使用するマグネシアを主体とする
耐火材料は、電融マグネシアクリンカ−、焼結マグネシ
アクリンカ−などの既知のマグネシア質耐火材料を単独
で、あるいはこれら材料とマグネシア・アルミナスピネ
ルと混合して用いることもできる。これらの耐火材料に
はＭｇＯが50重量％以上であることがスラグ耐食性の上
から好ましい。

【０００７】本発明の特徴であるマンガン酸化物として
は、ＭｎＯ、Ｍｎ₃Ｏ₄、Ｍｎ₂Ｏ₃、ＭｎＯ₂、Ｍｎ₂Ｏ₇
などが知られているが、本発明ではいずれの形態のマン
ガン酸化物でも使用可能である。その量は耐火物中の５
〜25重量％、好ましくは８〜20重量％とする。マンガン
酸化物の量が５重量％未満であると十分なスラグ浸透抑
制効果が発揮されず、25重量％を越えると使用中に耐火
物が過焼結によりかえってスポ−リングを起こし、ま
た、耐食性も低下するので好ましくない。

【０００８】本発明のマグネシア質耐火物の製造方法
は、定形耐火物として使用する場合には、常法に従い、
マグネシアを主体とする耐火材料、マンガン酸化物、そ
の他の原料を秤量し、結合剤を加えて混練後プレス成形
する。これをそのまま、あるいは200〜800℃の温度で熱
処理して不焼成れんがとして使用することもできるし、
1500℃以下の温度で低温焼成したれんがとして使用する
こともできる。しかし、1500℃を越えるような高温で焼
成すると、マンガン酸化物の活性が失われ、以下に述べ
るスラグとの反応性が低下するし、また、耐火物が過焼
結となり、耐熱スポ−リング性が悪くなるので避けねば
ならない。結合剤としては、フェノ−ル樹脂などの有機
系結合剤、珪酸ソ−ダ、苦汁などの無機系結合剤のいず
れも使用可能である。

【０００９】また、不定形耐火物としては主として流し
込み成形材として使用されるが、これも常法通り耐火材
料、マンガン酸化物、結合剤、分散剤、可塑剤、硬化調
整剤などを適宜選択し、水その他の溶剤と混合して使用
される。結合剤としてはアルミナセメント、珪酸ソ−
ダ、燐酸塩などが使用できる。

【００１０】

【作用】添加したマンガン酸化物は使用中に、一部はマ
グネシア中にＭｇ_xＭｎ_1-xＯとして固溶したり、化合し
てＭｇ₂ＭｎＯ₄となり耐火材料の焼結に寄与する。ま
た、残部はＭｎ₃Ｏ₄、その他のマンガン酸化物としてマ
トリックス中に存在する。スラグはマグネシア質材料と
の反応が少ないため、耐火物中に深く浸透するが、その
際にマトリックス中に存在するＭｎ₃Ｏ₄、その他のマン
ガン酸化物はスラグ中にとけ込み、粘性を増加させて、
スラグの耐火物中への浸透を阻止する。さらに、ＣａＯ
やＳｉＯ₂と反応してＣａ₃Ｍｎ₂Ｓｉ₃Ｏ₁₂となり、Ａｌ
₂Ｏ₃と反応するとＭｎＡｌ₂Ｏ₄になり、Ｆｅ₂Ｏ₃やＭｇ
Ｏとは（Ｍｎ，Ｍｇ）（Ｍｎ，Ｆｅ）₂Ｏ₄となって析出
し、スラグ成分を取り込むと同時に気孔を閉塞し、耐火
物を緻密化し、スラグ浸透防止の一助となる。

【００１１】この際に添加されるマンガン酸化物の量が
５重量％未満の少量であると、すべてマグネシア中に固
溶などしてしまい、Ｍｎ₃Ｏ₄やその他の遊離のマンガン
酸化物としては存在しなくなるのである。そうすると、
スラグが侵入しても、マグネシア中に入ったマンガン酸
化物が再度スラグ中にとけ込むには時間がかかり、スラ
グの浸透の阻止はできず、スラグは耐火物中に深く浸透
してしまう。特に、不焼成あるいは低温焼成の耐火物や
不定形耐火物ではどうしても開放気孔が多いため、スラ
グの浸透がどうしても深くなつてしまうが、これを５重
量％以上のマンガン酸化物の添加によって阻止すること
が可能となる。

【００１２】マンガン酸化物がスラグに溶解すると一般
にスラグの融点は低下するのでマンガン酸化物の存在は
耐食性の点では不利である。転炉スラグのＣａＯ／Ｓｉ
Ｏ₂の値（以下Ｃ／Ｓという）は３程度であり、これが
取鍋に入ると従来のロ−石質主体の耐火物ではスラグに
耐火物中のＳｉＯ₂が溶解するため、スラグのＣ／Ｓは
１程度と低下する。しかし、取鍋の耐火物にマグネシア
などの塩基性材料を使用するとスラグのＣ／Ｓはあまり
変わらない。このＣ／Ｓの高いスラグではマンガン酸化
物が溶解しても融点の低下はさほどではなくなる。この
ことは、マンガン酸化物の添加量を増しても、耐火物の
耐食性はさほど低下させずに、スラグの浸透を防止でき
ることを意味するのである。

【００１３】

【実施例】表１に示すような組成の材料および結合剤を
用いて試作を行った。なお、表１のの配合はすべて重量
部で表示してある。また、表１の成形方法「Ｐ」は常法
に従い混練、プレス成形したしたものであり、「Ｖ」は
材料に水を加えた後振動鋳込みしたものである。焼成欄
の「熱」はプレス成形した後300℃で15時間熱処理した
ものであり、「低」は1200℃で20時間焼成したもの、
「高」は1700℃で20時間焼成したものである。また、
「乾」は配合を鋳込み後、150℃で24時間乾燥したもの
である。こうして製造した試料の物性を表１に示す。

【００１４】スラグテストはスポ−リング試験を兼ねる
もので、回転スラグ試験炉を用い、酸素−プロパンバ−
ナ−で1600〜1650℃で通算3.5時間行い、途中で設定温
度に達して１時間後バ−ナ−を切って30分間ファンによ
る強制空冷をする操作を３回行った。結果は表１に示
す。なお、スラグ組成はＡｌ₂Ｏ₃ 13.9％、ＳｉＯ₂ 16.
0％、Ｆｅ₂Ｏ₃ 20.3％、ＣａＯ 40.1％、ＭｎＯ₂ 4.5
％、ＭｇＯ 5.2％で、Ｃ／Ｓ 2.5のものを使用した。表
１の結果中、「無」は試験後の試料の切断面に亀裂の発
生のほとんど見られなかったもの、「大」は大きな亀裂
により試料が分離していたもの、「中」は中程度の亀裂
が見られたものである。

【００１５】

【表１】

【００１６】表１のスラグテストの結果に見られるよう
に、本発明のマンガン酸化物を添加した試料（実施例１
〜６）はいずれも、マンガン酸化物を含まないもの（比
較例１、４〜６）に比して、スラグの浸透深さが浅く、
構造スポ−リングによると見られる亀裂の発生もほとん
どなく、溶損もマンガン酸化物の影響はなく、かえって
少ない結果が得られた。しかし、マンガン酸化物の量が
少ない（比較例２）と、スラグの浸透を防止できずに亀
裂が生じ、逆に多すぎる（比較例３）と、スラグの浸透
は防止できても、溶損量が増加している。

【００１７】

【発明の効果】本発明では、マグネシア質材料を主とす
る塩基性耐火物にマンガン酸化物をある程度以上添加す
ることにより、実施例の結果からも明らかなように、耐
火物中へのスラグの浸透を防止して、構造スポ−リング
による耐火物の損傷を最小限に押さえることが可能とな
る。また、マンガン酸化物の存在によるスラグ耐食性の
低下も過度に多くなければ抑制が可能であることも判明
した

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マンガン酸化物が５〜25重量％で、残部
がマグネシアを主体とする耐火材料よりなることを特徴
とするマグネシア質耐火物。