JPH0782001A

JPH0782001A - マグネシア耐火組成物

Info

Publication number: JPH0782001A
Application number: JP5176167A
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: 1993-06-23
Filing date: 1993-06-23
Publication date: 1995-03-28

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
物の熱スポ−リングの防止と合わせて、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、さらに、必要に応じてホウ
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マグネシア耐火
組成物である。

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。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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【００１６】

【表１】

【００１７】

【表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。

【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。

【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。

Claims

【特許請求の範囲】

【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。
【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。