JPH0782001A - Magnesia refractory composition - Google Patents

Magnesia refractory composition

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JPH0782001A
JPH0782001A JP5176167A JP17616793A JPH0782001A JP H0782001 A JPH0782001 A JP H0782001A JP 5176167 A JP5176167 A JP 5176167A JP 17616793 A JP17616793 A JP 17616793A JP H0782001 A JPH0782001 A JP H0782001A
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JP
Japan
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refractory
magnesia
slag
titanium
titanium nitride
Prior art date
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Pending
Application number
JP5176167A
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Japanese (ja)
Inventor
Akira Watanabe
明 渡辺
Koji Saeki
剛二 佐伯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Krosaki Harima Corp
Original Assignee
Kyushu Refractories Co Ltd
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Publication date
Application filed by Kyushu Refractories Co Ltd filed Critical Kyushu Refractories Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To prevent occurrence of structural spalling caused by slag permeation in combination with suppression of thermal spalling of refractory consisting essentially of a magnesia material and to check damage such as cracking of refractory resulting from the occurrence. CONSTITUTION:This magnesia refractory composition comprises 0.1-5wt.% of titanium nitride and/or titanium oxide, optionally <=5wt.% of a borate or phosphate-based glass and the rest of a refractory material consisting essentially of magnesia.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a refractory material mainly composed of magnesia material used for various molten metal containers such as a converter and a ladle.

【0002】[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。さらに、転炉、取鍋
などの溶融金属容器の内張り用耐火物としてマグネシア
・カ−ボンれんがも広く使用されるようになってきてい
る。しかし、最近の極低炭素鋼の溶製には低炭素量のマ
グネシア・カ−ボンれんがであってもカ−ボンピックア
ップの心配があり、マグネシアれんがも使用される。
2. Description of the Related Art In recent years, refractory linings of molten metal containers such as ladles are mainly refractory mainly composed of rock from alumina mainly refractory from the viewpoint of slag corrosion resistance as operating temperature rises. The material is changing. Furthermore, magnesia carbon bricks are also widely used as refractories for lining molten metal containers such as converters and ladles. However, even in the recent melting of ultra-low carbon steel, there is a risk of carbon pickup even with a low carbon content magnesia carbon brick, and magnesia brick is also used.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】このように溶融金属容
器においてカ−ボンを含まない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。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使用したく
ない素材である。
As described above, when a basic refractory material mainly containing a magnesia material not containing carbon is used in a molten metal container, another obstacle has occurred. . That is, since this basic refractory has excellent slag corrosion resistance, if the low-viscosity slag that has penetrated into the refractory penetrates deep into the refractory as it is and solidifies, the difference in the coefficient of thermal expansion between the magnesia part and the slag part As a result, structural sparking occurs, and a phenomenon occurs in which the refractory material peels off. The penetration of slag into this basic refractory is remarkable in unfired bricks and amorphous refractories having a higher porosity than in fired bricks. A method of adding chromium oxide to reduce the penetration of slag is known. However, chromium oxide is a material that we do not want to use as an environmental measure.

【0004】[0004]

【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、チタンの窒化物や炭化物に注目し本発明に到達し
たものである。即ち本発明は、窒化チタンまたは/およ
び炭化チタンを0.1〜5重量%含有し、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耐火組成物
である。さらに、これにホウ酸、リン酸系ガラス質5重
量%以下を含有するマグネシア耐火組成物である。ま
た、本発明の耐火物は不焼成の定形耐火物の他、不定形
耐火物のような形態でも使用できる特徴を有している。
The present inventors have reached the present invention by paying attention to titanium nitrides and carbides as a result of investigating the penetration of slag and also considering the corrosion resistance of refractory materials. That is, the present invention is a magnesia refractory composition comprising a refractory material containing titanium nitride or / and titanium carbide in an amount of 0.1 to 5% by weight, and the balance being mainly magnesia. Furthermore, it is a magnesia refractory composition containing 5% by weight or less of boric acid and phosphoric acid glass. Further, the refractory material of the present invention is characterized in that it can be used not only in the non-fired standard refractory material but also in the form of the non-standard refractory material.

【0005】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−、天然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
合成または天然ドロマイトクリンカ−やマグネシア・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。
The magnesia-based refractory material used in the present invention may be a known magnesia refractory material such as an electrofused magnesia clinker, a sintered magnesia clinker or a natural magnesia clinker, or may be synthesized with these materials. Alternatively, it can be used as a mixture with a natural dolomite clinker or magnesia-alumina spinel. From the viewpoint of slag corrosion resistance, it is preferable that MgO content of these refractory materials is 50 wt% or more.

【0006】本発明の特徴である窒化チタンや炭化チタ
ンはそれぞれ単独または混合して使用される。その量は
耐火物中の0.1〜5重量%とする。窒化チタンや炭化チ
タンの量が0.1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、5重量%を越えると耐食性が低下
するので好ましくない。
Titanium nitride and titanium carbide, which are features of the present invention, are used alone or in combination. The amount is 0.1 to 5% by weight in the refractory. When the amount of titanium nitride or titanium carbide is less than 0.1% by weight, a sufficient slag permeation suppression effect is not exhibited, and when it exceeds 5% by weight, corrosion resistance is deteriorated, which is not preferable.

【0007】さらに、本発明のマグネシア耐火組成物が
酸化性雰囲気で使用される場合には、窒化チタンや炭化
チタンの酸化防止材としてガラス質材料を添加するとよ
い。ガラス質材料はホウ酸系、リン酸系、あるいはホウ
酸−リン酸系ガラスが適し、ケイ酸系ガラスはスラグ、
マグネシアと反応し低融点の成分を生成するので避けた
方がよい。特に、P2O5 40〜55モル%、M2O(Mはア
ルカリ金属)30〜60モル%、B2O3 10モル%以下より
なるガラス質や、このM2Oを他のアルカリ土類酸化
物、Al2O3、SnO、ZnO、PbOなどで置換した
ガラス質などが好ましい。ガラス質材料は水溶性でも非
水溶性でも構わない。ガラス質材料を添加する場合には
その量は耐火物中の5重量%以下とする。その量が5重
量%を越えると耐食性が低下するので好ましくない。な
お、本発明においては炭化チタンの方が窒化チタンより
耐酸化性は優れている。
Further, when the magnesia refractory composition of the present invention is used in an oxidizing atmosphere, a vitreous material may be added as an antioxidant for titanium nitride and titanium carbide. The glassy material is preferably boric acid-based, phosphoric acid-based, or boric acid-phosphoric acid-based glass, and silicic acid-based glass is slag,
It should be avoided as it reacts with magnesia to form low melting point components. In particular, a glassy substance composed of 40 to 55 mol% of P 2 O 5, 30 to 60 mol% of M 2 O (M is an alkali metal), and 10 mol% or less of B 2 O 3 and M 2 O of this kind to other alkaline earths. Glass materials substituted with oxides such as Al 2 O 3 , SnO, ZnO and PbO are preferable. The glassy material may be water-soluble or water-insoluble. When the glassy material is added, its amount is 5% by weight or less in the refractory material. If the amount exceeds 5% by weight, the corrosion resistance decreases, which is not preferable. In the present invention, titanium carbide is superior in oxidation resistance to titanium nitride.

【0008】本発明のマグネシア耐火組成物の製造方法
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600℃以下の温度で熱処理して不
焼成れんがとして使用する。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、燐酸塩、苦汁
などの無機系結合剤のいずれも使用可能である。フェノ
−ル樹脂は不揮発分が低く、昇温過程で揮発ないしは分
解消失しやすいものが望ましい。
In the method for producing a magnesia refractory composition of the present invention, when it is used as a regular refractory material, the raw materials are weighed according to a conventional method, a binder is added, and the mixture is kneaded and then press-molded. This is used as it is or as a non-fired brick by heat treatment at a temperature of 600 ° C or less. As a binder, phenol
Any of organic binders such as resin and inorganic binders such as sodium silicate, phosphate and bitter juice can be used. It is desirable that the phenol resin has a low non-volatile content and is easily volatilized or decomposed and lost during the temperature rising process.

【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、他の形態でも使用可能
である。これも常法通り原料、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。
The amorphous refractory is mainly used as a cast material, but other forms are also usable. Also in this case, a raw material, a binder, a dispersant, a plasticizer, a curing modifier and the like are appropriately selected and mixed with water and other solvents in a conventional manner. Alumina cement as a binder,
Sodium silicate, phosphate, etc. can be used.

【0010】[0010]

【作用】本発明のチタンの窒化物や炭化物はスラグに対
する濡れ性が小さいためスラグがれんが内部へ深く浸透
することを抑制し、スラグ浸透に伴う構造スポ−リング
を防止する。また、炭化チタンを使用しても鋼へのカ−
ボンピックアップの心配もない。
The titanium nitride or carbide of the present invention has a low wettability with respect to slag and therefore suppresses deep penetration of slag into the interior of the brick, and prevents structural spooling accompanying penetration of slag. Also, even if titanium carbide is used,
No worries about Bon pickup.

【0011】また、チタンの窒化物や炭化物は熱電導率
が10kcal/m・hr・℃以上あり、マグネシアの約4kcal/m・h
r・℃に比較して高く、熱スポ−リングに対しても効果が
大きい。
Further, titanium nitride or carbide has a thermal conductivity of 10 kcal / m · hr · ° C or more, and that of magnesia is about 4 kcal / m · h.
Higher than r ・ ° C and highly effective for heat sparring.

【0012】本発明の耐火物の使用中において、チタン
の窒化物や炭化物はそのスラグに対する濡れ性の小ささ
でスラグの浸透を防止するが、これらが酸化されるとス
ラグはマグネシア質材料との反応が少ないため、耐火物
中に浸透するが、その際に酸化されたチタンの酸化物が
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、スラグ成分のCaO、
SiO2、Al2O3やFe酸化物などと反応して、Ca
TiO3、MgTiO3、(Mg,Fe)2SiO4、Mg
Ti2O4、などとなって析出し、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
防止の一助となり耐火物の耐スポ−リング性の向上に寄
与する。また、これらの化合物は残ったチタンの窒化物
や炭化物の表面をコ−ティングする効果もあり、酸化の
進行を抑制する効果も発揮する。
During use of the refractory material of the present invention, titanium nitride and carbide have low wettability with respect to the slag and prevent penetration of the slag. Since the reaction is small, it penetrates into the refractory, but the oxidized titanium oxide melts into the slag at this time, increasing the viscosity and preventing the penetration of the slag into the refractory. In addition, slag component CaO,
Ca reacts with SiO 2 , Al 2 O 3 and Fe oxides
TiO 3 , MgTiO 3 , (Mg, Fe) 2 SiO 4 , Mg
It precipitates as Ti 2 O 4 , etc., takes in the slag component and at the same time closes the pores, densifies the refractory, helps prevent the penetration of slag, and contributes to improving the sponging resistance of the refractory. In addition, these compounds also have the effect of coating the surface of the remaining titanium nitride or carbide, and exhibit the effect of suppressing the progress of oxidation.

【0013】[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。同様に比較例として表2の配合の
試料を準備した。なお、表1および2の配合はすべて重
量部で表示してある。また、表1および2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棒状バイブレ−タ−を
使用して振動鋳込みしたものである。同じく表1と2の
焼成欄に示した「乾」は150℃で24時間乾燥したもので
あり、「熱」は300℃で10時間熱処理したもの、「焼」
は1700℃で20時間焼成したものである。こうして製造し
た試料の物性も表1および2に示す。
[Examples] Trials were made using materials and binders having the compositions shown in Table 1. Similarly, as a comparative example, a sample having the composition shown in Table 2 was prepared. The formulations in Tables 1 and 2 are all expressed in parts by weight. The molding methods "P" in Tables 1 and 2 are kneaded and press-molded according to a conventional method, and "V" is vibration-cast using a rod-shaped vibrator after adding water to the material. Is. Similarly, “dry” shown in the firing column of Tables 1 and 2 is that dried at 150 ° C. for 24 hours, and “heat” is heat treated at 300 ° C. for 10 hours.
Is baked at 1700 ° C. for 20 hours. The physical properties of the sample thus manufactured are also shown in Tables 1 and 2.

【0014】スラグテストは誘導炉を用い、1650℃で4
時間保持した。結果は表1、2に示す。なお、スラグ組
成はAl2O3 15%、SiO2 33%、Fe2O3 14%、C
aO33%、MgO 5%で、C/S=1のものを使用し
た。表1、2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。なお、チタンの窒化
物や炭化物の場合は酸化された層にのみスラグが浸透し
ており、浸透スラグ浸透深さが即ち酸化層の厚さを示し
ている。
The slag test uses an induction furnace at 4 at 1650 ° C.
Held for hours. The results are shown in Tables 1 and 2. The slag composition is Al 2 O 3 15%, SiO 2 33%, Fe 2 O 3 14%, C
33% aO, 5% MgO and C / S = 1 were used. In the results of Tables 1 and 2, “none” indicates that almost no cracks were observed on the cut surface of the sample after the test, “large” indicates that the sample was separated by a large crack, and “middle” indicates Medium cracks were seen. In the case of titanium nitride or carbide, the slag penetrates only into the oxidized layer, and the penetration depth of the penetration slag, that is, the thickness of the oxide layer.

【0015】耐スポ−リング性試験は誘導炉で溶融した
1400℃の溶銑中に、40x40x114mmの試料を浸漬し、3分
間後に取り出して自然冷却後亀裂の状態を観察した。亀
裂の発生していないものについてはさらに2回目の浸漬
を行ない、亀裂が生じた時点での亀裂の状態を観察し
た。
Spooling resistance test was melted in an induction furnace
A sample of 40x40x114 mm was immersed in hot metal at 1400 ° C, taken out after 3 minutes, and naturally cooled, and the state of cracks was observed. Those with no cracks were further immersed for the second time, and the state of cracks at the time of cracking was observed.

【0016】[0016]

【表1】 [Table 1]

【0017】[0017]

【表2】 [Table 2]

【0018】表1および2のスラグテストをみても、本
発明のチタンの窒化物や炭化物を添加した試料(実施例
1〜7)はいずれも、マグネシアれんが(比較例1)、
マグクロれんが(比較例4)あるいはマグネシア・スピ
ネルれんが(比較例5)に比して、スラグの浸透深さが
非常に浅く、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、溶損も少ない結果が得られた。特
に、チタン化合物と共にガラス質を添加する(実施例4
〜7)と、チタン化合物の酸化が抑制されるためさらに
好結果が得られている。しかし、チタン化合物やガラス
質の量が多すぎる(比較例2、3)と、スラグの浸透は
ある程度防止できても、溶損量が増加する。
The slag tests of Tables 1 and 2 also show that the samples containing titanium nitride and carbide of the present invention (Examples 1 to 7) were all magnesia bricks (Comparative Example 1),
Compared to Magkuro brick (Comparative example 4) or Magnesia spinel brick (Comparative example 5), the penetration depth of slag is very shallow, there are almost no cracks that are likely to be caused by structural spooling, and there is also no melt damage. Fewer results were obtained. In particular, the vitreous substance is added together with the titanium compound (Example 4).
~ 7), further favorable results are obtained because the oxidation of the titanium compound is suppressed. However, if the amount of the titanium compound or the vitreous substance is too large (Comparative Examples 2 and 3), the erosion of the slag can be prevented to some extent, but the amount of melting loss increases.

【0019】さらに、熱スポ−リング試験の結果に見ら
れるように、本発明の試料では亀裂は1回目の試験では
いずれも発生せず、2回目で小さい亀裂が見られた程度
であるのに対し、チタン化合物を含まないもの(比較例
1、4、5)では1回目の試験で亀裂が生じ、本発明の
耐火物が耐熱スポ−リング性に優れていることがわか
る。
Further, as can be seen from the results of the heat spooling test, in the sample of the present invention, no cracks were generated in the first test, and only a small crack was observed in the second test. On the other hand, in the case of containing no titanium compound (Comparative Examples 1, 4, and 5), cracks were generated in the first test, and it can be seen that the refractory material of the present invention is excellent in heat-resistant spooling property.

【0020】[0020]

【発明の効果】本発明では、マグネシア質材料を主とす
る塩基性耐火物にチタンの窒化物や炭化物を添加するこ
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、耐熱スポ−リング性やスラグ耐食性にも優れてい
る。さらに、リン酸系やほう酸系のガラス質を加えるこ
とにより、添加したチタン化合物の酸化が抑制され、チ
タン化合物の効果が一層発揮される。
According to the present invention, by adding a titanium nitride or a carbide to a basic refractory composed mainly of a magnesia material, as is clear from the results of the examples, the slag in the refractory is clarified. It is possible to prevent the permeation of the refractory and minimize the damage to the refractory due to the structure spooling.
Also, it has excellent heat-resistant spooling and slag corrosion resistance. Furthermore, by adding a phosphoric acid-based or boric acid-based glassy material, the oxidation of the added titanium compound is suppressed, and the effect of the titanium compound is further exerted.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 窒化チタンまたは/および炭化チタンを
0.1〜5重量%含有し、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耐火組成
物。
1. Titanium nitride and / or titanium carbide
A magnesia refractory composition containing 0.1 to 5% by weight, and the balance being a refractory material mainly containing magnesia.
【請求項2】 窒化チタンまたは/および炭化チタンを
0.1〜5重量%、ホウ酸、リン酸系ガラス質5重量%以
下を含有し、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耐火組成物。
2. Titanium nitride or / and titanium carbide
A magnesia refractory composition containing 0.1 to 5% by weight, boric acid and phosphoric acid type glassy material 5% by weight or less, and the balance being a refractory material mainly containing magnesia.
JP5176167A 1993-06-23 1993-06-23 Magnesia refractory composition Pending JPH0782001A (en)

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