JPH06240323A

JPH06240323A - 高炉出銑樋内張材

Info

Publication number: JPH06240323A
Application number: JP5045833A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Sato; 健一佐藤
Original assignee: Kawasaki Refractories Co Ltd
Current assignee: JFE Refractories Corp
Priority date: 1993-02-10
Filing date: 1993-02-10
Publication date: 1994-08-30

Abstract

(57)【要約】【目的】低酸素分圧域でのＳｉＣの気相分解を抑制し
て、高炉出銑樋用の流し込み材として用いた場合のメタ
ルゾーンにおける損耗を減少させ、耐用性を向上させ
る。【構成】ＳｉＣを耐火骨材の少なくとも一部として含
有する高炉出銑樋内張材であって、酸化バナジウム、酸
化マンガンなどの酸化剤の少なくとも１種を添加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、高炉出銑樋内張材に
関し、詳しくは、ＳｉＣを耐火骨材の少なくとも一部と
して含有する高炉出銑樋内張材に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来よ
り、高炉出銑樋内張材（流し込み樋材）は、材質、施工
法とも、種々の変遷をたどっており、どのような種類の
材質、施工法が適当であるかは、容易には決め難いとさ
れている。

【０００３】しかし、ここ十数年来の傾向として、材質
（耐火材）は、配合割合の差やメーカーの違いはあるも
のの、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＣ、及びＣを主成分とする材質が
主として用いられており、また、その施工法は、流し込
み施工法が主流となっている。

【０００４】この流し込み施工法においては、当初、材
質として、ＳｉＣを１０〜２０重量％前後含有する材質
が一般的に用いられ、また、施工法として、樋全体に耐
火物を一体材質で施工する方法（一体施工法）が用いら
れてきた。そして、溶銑温度が１５００℃を下回るよう
な従来の操業条件下においては、スラグ部及びメタル部
を、１０〜２０重量％前後のＳｉＣを含有する一体材質
とした場合にも十分な耐用性を得ることができた。

【０００５】しかし、近年、溶銑温度が１５００℃を上
回り、耐用性が低下するようになると、材質、及び施工
法の改良に対する要求が高まり、樋全体のうち、高炉ス
ラグを主として受ける樋の中、上部（スラグゾーン）
と、溶銑を主として受ける下部（メタルゾーン）とに分
けて施工するゾーンライニングの方法が用いられるよう
になってきた。

【０００６】そして、このゾーンライニングの方法が用
いられるようになると、それまで用いられていた、１０
〜２０重量％前後のＳｉＣを含む材質では、耐スラグ性
が十分ではなくなり、スラグゾーン（スラグライン部）
の溶損が樋使用のサイクルを支配する大きな要因となっ
てきた。

【０００７】そのため、スラグゾーンとメタルゾーンに
異なる材質を流し込むゾーンライニングが主流の今日で
は、スラグゾーンには、ＳｉＣを少なくとも５０重量％
以上含むＡｌ₂Ｏ₃−ＳｉＣ−Ｃ質の流し込み材が一般的
に用いられるようになっており、メタルゾーンには、そ
れよりもＳｉＣの少ない材質が主として用いられてい
る。

【０００８】ところで、このような高炉出銑樋用の流し
込み材は、各メーカーにより多少の差はあるものの、Ｓ
ｉＣの含有量の多い材質は、高炉出銑樋のスラグゾーン
用流し込み材として実績を上げている。これに対して、
メタルゾーン用流し込み材は、損耗が大きいという問題
点があり、バランスのとれた損耗形態をとるためには、
メタルゾーン用流し込み材の耐用性を向上させる必要が
ある。

【０００９】そして、そのためには、ＳｉＣの配合割合
を調整するとともに、低酸素分圧域でのＳｉＣの気相分
解を抑制することが必要になる。

【００１０】この発明は、上記問題点を解決するもので
あり、低酸素分圧域でのＳｉＣの気相分解を抑制するこ
とが可能で、高炉出銑樋用の流し込み材として用いた場
合に、特に、メタルゾーンにおける損耗が少なく、耐用
性に優れた施工体を形成することが可能な高炉出銑樋内
張材を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、発明者等は、種々の実験、検討を行い、ＳｉＣを含
有する耐火材（内張材）に、酸化剤を共存させることに
より、ＳｉＣの気相分解を効果的に抑制できることを知
り、さらに実験、検討を重ねてこの発明を完成した。

【００１２】すなわち、この発明の高炉出銑樋内張材
は、ＳｉＣを耐火骨材の少なくとも一部として含有する
高炉出銑樋内張材であって、酸化バナジウム、酸化マン
ガンなどの酸化剤の少なくとも１種を添加したことを特
徴としている。

【００１３】

【作用】ＳｉＣが酸化されるときの態様には、雰囲気中
の酸素分圧の大小によって、以下の２つの態様がある。

【００１４】１つは、主として酸素分圧が大きい場合に
見られる酸化の態様であり、Ｓｉが十分に酸化されて、
ＳｉＣの表面にＳｉＯ₂が形成され、これが内部のＳｉ
Ｃの酸化がそれ以上進行することを阻止するバリアにな
るとともに、ＳｉＣの表面に形成されたＳｉＯ₂どうし
が結合して緻密な組織となる効果を生じるような酸化
（保護酸化）の態様である。

【００１５】他の一つは、酸素分圧が低い場合にみられ
る酸化の態様であり、雰囲気中の酸素分圧が低いため
に、ＳｉがＳｉＯ₂にまで酸化されず、ＳｉＣ中のＳｉ
がＳｉＯ（気体）となってＳｉＣが連続的に消費される
酸化（継続酸化）の態様である。

【００１６】そして、上記の保護酸化と継続酸化の発生
の分岐点となる雰囲気中の酸素分圧は、通常logＰｏ₂＜
−３．２といわれている。

【００１７】これに対して、実測結果によれば、メタル
ゾーンの酸素分圧（Ｐｏ₂）は約１０^-14（atm)程度とさ
れており、このような酸素分圧下では、ＳｉＣの継続酸
化が発生し、ＳｉＣが連続的に消費される。

【００１８】ところが、ここに、酸化マンガン（例えば
Ｍｎ₂Ｏ₃）、酸化バナジウム（例えばＶ₂Ｏ₅）などの酸
化剤が共存すると、これらの酸化剤が分解して酸素（Ｏ
₂）を発生するため、樋内部の酸素分圧が上昇して保護
酸化の反応が促進される。その結果、ＳｉＯ₂が形成さ
れ、これが内部のＳｉＣの酸化の進行を阻止するバリア
になるとともに、ＳｉＣの表面に形成されたＳｉＯ₂ど
うしが結合して緻密な組織を形成するという効果を生
じ、施工体の耐用性を向上させる。

【００１９】上述のように、この発明の高炉出銑樋内張
材は、ゾーンライニング用流し込み樋材であり、主要な
耐火骨材としては、例えば、従来の材質と同様の、Ａｌ
₂Ｏ₃−ＳｉＣ−Ｃ系の耐火骨材を用いたり、あるいは、
その他にＭｇＯ，ＭｇＡｌ₂Ｏ₄などを含有する耐火骨材
を用いることができる。

【００２０】なお、これらの各成分とスラグ、溶銑との
間には、一般に次のような関係があるといわれている。耐火骨材のＡｌ₂Ｏ₃、ＭｇＯ、ＭｇＡｌ₂Ｏ₄などは、
溶銑とは反応しないがスラグに溶解する。ＳｉＣは、溶銑に溶解するが、スラグとは反応しな
い。しかし、酸化してＳｉＯ₂になると、溶銑、スラグ
のいずれとも反応する。Ｃは、溶銑、スラグのいずれとも反応しないが、Ｓｉ
Ｏ₂、ＳｉＣが存在すると発生するＳｉＯ（気体）によ
り酸化される可能性がある。

【００２１】ところが、耐火骨材を構成する各成分とス
ラグ、溶銑との間に上記のような関係があるにもかかわ
らず、酸化剤を添加することにより雰囲気中の酸素分圧
（Ｐｏ₂）を高くして、ＳｉＯの生成を防止、ＳｉＯ₂の
生成を促進させることにより、全体として、高炉出銑樋
内張材としての耐用性を向上させることが可能になる。

【００２２】例えば、酸化剤としてＭｎ₂Ｏ₃を共存させ
た場合、高炉出銑樋内張材が使用される温度では、次の
ような反応を生じて酸素を発生する。３Ｍｎ₂Ｏ₃（固体） → ２Ｍｎ₃Ｏ₄（固体）＋1/2Ｏ₂ Ｍｎ₃Ｏ₄（固体） → ３ＭｎＯ（固体）＋1/2Ｏ₂

【００２３】そして、上記反応により発生する酸素によ
り、雰囲気中の酸素分圧が上昇してＳｉＯの生成が抑制
されるとともに、ＳｉＯ₂被膜が形成されて施工体（高
炉出銑樋内張材）の耐用性が向上する。

【００２４】なお、この発明の高炉出銑樋内張材におい
て用いることが可能な酸化剤としては、上述のＭｎ₂Ｏ₃
やＶ₂Ｏ₅などが例示されるが、その他の酸化剤を用いる
ことも可能である。

【００２５】

【実施例】以下、この発明の実施例を示して、その特徴
とするところをさらに詳しく説明する。

【００２６】［酸化剤の効果を確認するための実験］酸
化剤の効果を確認するため、Ｍｎ₂Ｏ₃及びＶ₂Ｏ₅を酸化
剤として用い、ＳｉＣ１００重量部に対して、Ｍｎ₂Ｏ₃
及びＶ₂Ｏ₅をそれぞれ、２０重量部添加して、酸素分圧
１atm，及び１０^-10atmの雰囲気中において、１５５０
℃の温度で１０時間加熱して酸化させた後、酸化物質の
Ｘ線回折分析を行い、クリストバライト（ＳｉＯ₂）の
ピークの高さを調べた。

【００２７】なお、比較のため、酸化剤を添加していな
いＳｉＣについても、同様の条件で加熱した後、Ｘ線回
折分析を行った。上記実験の結果を表１に示す。

【００２８】

【表１】

【００２９】表１に示すように、Ｐｏ₂＝１atmの条件下
（酸素分圧の高い条件下）では、酸化剤（Ｍｎ₂Ｏ₃，Ｖ
₂Ｏ₅）を添加したものも、添加していないものも、いず
れもクリストバライトの高いピークが認められたが、Ｐ
ｏ₂＝１０^-10atmの条件下（酸素分圧の低い条件下）で
は、酸化剤（Ｍｎ₂Ｏ₃，Ｖ₂Ｏ₅）を添加したものについ
ては、クリストバライトのピークが認められたが、酸化
剤を添加していないものについては、クリストバライト
のピークが認められなかった。

【００３０】この結果より、酸化剤がＳｉの酸化を促進
してＳｉＯ₂を生成させるとともに、ＳｉＯの生成を抑
制するのに寄与していることがわかる。

【００３１】［実使用例］Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＣ−Ｃ系の耐
火骨材１００重量部に対して、Ｍｎ₂Ｏ₃５重量部を添加
した流し込み材と、Ｍｎ₂Ｏ₃を添加していない流し込み
材を用い、これを高炉出銑樋のメタルゾーンに施工して
その耐用性を調べた。その結果、Ｍｎ₂Ｏ₃を添加した流
し込み材を用いたものは、Ｍｎ₂Ｏ₃を添加していないも
のに比べて、約３０％程度耐用性が向上することが確認
された。

【００３２】なお、この発明の高炉出銑樋内張材におい
て、酸化剤の添加量は用いる酸化剤の種類などによりあ
る程度の差はあるが、Ｍｎ₂Ｏ₃、Ｖ₂Ｏ₅を酸化剤として
用いる場合においては、通常、耐火骨材１００重量部に
対して約１〜６重量部の割合で添加することが望まし
い。

【００３３】これは、Ｍｎ₂Ｏ₃またはＶ₂Ｏ₅の添加量が
１重量部を下回ると、十分な酸化効果を得ることができ
ず、高炉スラグを含む溶銑に対する溶損量（溶損指数）
が増大し、また、添加量が６重量部を越えると、酸化効
果が大きくなり過ぎてＳｉＣの酸化が過剰に促進され、
ＳｉＯ₂が急激に増大して高炉スラグを含む溶銑に対す
る耐食性が低下し、溶損量（溶損指数）が増大するため
である。

【００３４】また、この発明は、その他の点において
も、上記の実験例や実使用例に限定されるものではな
く、発明の要旨の範囲内において、種々の応用、変形を
加えることが可能である。

【００３５】

【発明の効果】上述のように、この発明の高炉出銑樋内
張材は、ＳｉＣを耐火骨材の少なくとも一部として含有
する高炉出銑樋内張材に、酸化バナジウム、酸化マンガ
ンなどの酸化剤の少なくとも１種を添加するようにして
いるので、樋内部の酸素分圧を高めて保護酸化反応を促
進することが可能になる。

【００３６】そして、その結果、ＳｉＯの生成を抑制す
るとともに、内部のＳｉＣの酸化の進行を阻止するバリ
アとなるＳｉＯ₂の生成を促進して、施工体の耐用性を
向上させることができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＳｉＣを耐火骨材の少なくとも一部とし
て含有する高炉出銑樋内張材であって、酸化バナジウ
ム、酸化マンガンなどの酸化剤の少なくとも１種を添加
したことを特徴とする高炉出銑樋内張材。