JPH09278515A - マグネシア−カーボン質れんが及びその製造方法 - Google Patents
マグネシア−カーボン質れんが及びその製造方法Info
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- JPH09278515A JPH09278515A JP8111169A JP11116996A JPH09278515A JP H09278515 A JPH09278515 A JP H09278515A JP 8111169 A JP8111169 A JP 8111169A JP 11116996 A JP11116996 A JP 11116996A JP H09278515 A JPH09278515 A JP H09278515A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 転炉、溶融還元炉等の溶融金属の内張り材と
して使用されるマグネシア−カーボン質れんがの使用条
件の苛酷化に対応し、れんがの具備条件である耐熱衝撃
性、耐食性等の特性を低下させることなく、カーボンの
酸化による組織の劣化を抑制できる酸化抑制材を添加し
たマグネシア−カーボン質れんがを提供する。 【解決手段】 マグネシアを７０〜９０重量部、残部が
主として黒鉛からなるカーボン粉末１０〜３０重量部
に、外掛けでＣｒ2Ｎ を０．５〜７．５重量部添加した
配合原料に、有機結合材を添加し、混合、成形後１５０
℃〜３００℃で熱処理を施す。
して使用されるマグネシア−カーボン質れんがの使用条
件の苛酷化に対応し、れんがの具備条件である耐熱衝撃
性、耐食性等の特性を低下させることなく、カーボンの
酸化による組織の劣化を抑制できる酸化抑制材を添加し
たマグネシア−カーボン質れんがを提供する。 【解決手段】 マグネシアを７０〜９０重量部、残部が
主として黒鉛からなるカーボン粉末１０〜３０重量部
に、外掛けでＣｒ2Ｎ を０．５〜７．５重量部添加した
配合原料に、有機結合材を添加し、混合、成形後１５０
℃〜３００℃で熱処理を施す。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、転炉、溶融還元炉
等の溶融金属精錬容器の内張り材として好適に使用され
るマグネシア−カーボン質れんが及びその製造方法に関
する。
等の溶融金属精錬容器の内張り材として好適に使用され
るマグネシア−カーボン質れんが及びその製造方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】溶融金属精錬容器の内張り材として使用
される耐火物は、耐スラグ侵食性、耐スポーリング性、
耐摩耗性に優れていることが必要であり、この条件を満
たすために、最近ではカーボンを含有した耐火性骨材を
主成分とする耐火物が主流となっている。例えば、転炉
の内張り材としてはマグネシア−カーボン質れんがが広
く使用されているが、最近の鋼の高級化に伴う精錬温度
と二次燃焼比率の上昇、また新しい溶融還元法やスクラ
ップ溶解法などのように、れんがの使用条件は著しく苛
酷なものとなっている。
される耐火物は、耐スラグ侵食性、耐スポーリング性、
耐摩耗性に優れていることが必要であり、この条件を満
たすために、最近ではカーボンを含有した耐火性骨材を
主成分とする耐火物が主流となっている。例えば、転炉
の内張り材としてはマグネシア−カーボン質れんがが広
く使用されているが、最近の鋼の高級化に伴う精錬温度
と二次燃焼比率の上昇、また新しい溶融還元法やスクラ
ップ溶解法などのように、れんがの使用条件は著しく苛
酷なものとなっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような条件下にお
けるマグネシア−カーボン質れんがの損耗要因は種々考
えられるが、その中でもカーボンの酸化損耗によるれん
が組織の劣化は重要な因子である。これまで金属、炭化
物、ホウ化物等の添加によるカーボンの酸化抑制が提案
されており、それぞれの添加配合については、例えば特
公昭６０−１６３９３号公報にはＡｌが、特開昭６０−
２００８５７号公報には低融点合金が、特開昭５９−２
３２９６１号公報にはＳｉとＢ4Ｃ を併用することが、
特開平３−４５５５３号公報にはＣａＢ6 の添加が、さ
らに特開昭６０−１７６９７０号公報には、ＳｉＢ6の
添加が開示されている。
けるマグネシア−カーボン質れんがの損耗要因は種々考
えられるが、その中でもカーボンの酸化損耗によるれん
が組織の劣化は重要な因子である。これまで金属、炭化
物、ホウ化物等の添加によるカーボンの酸化抑制が提案
されており、それぞれの添加配合については、例えば特
公昭６０−１６３９３号公報にはＡｌが、特開昭６０−
２００８５７号公報には低融点合金が、特開昭５９−２
３２９６１号公報にはＳｉとＢ4Ｃ を併用することが、
特開平３−４５５５３号公報にはＣａＢ6 の添加が、さ
らに特開昭６０−１７６９７０号公報には、ＳｉＢ6の
添加が開示されている。
【０００４】しかしながら、これらの配合材の添加によ
っても、マグネシア−カーボン質れんがの耐酸化性の改
善は未だ不十分で多量の使用を必要とし、そのため、耐
火物自体の特性を損なう問題がある。例えば、Ａｌ、Ｓ
ｉなどの金属の添加は、強い酸化性雰囲気中の使用のた
めには多量の使用を必要とし、逆に耐スポーリング性、
耐食性を損なう場合が多い。また、Ｂ4Ｃ 、ＳｉＣなど
のホウ化物あるいは炭化物は、使用中の加熱下での分解
によりその組成の低融点酸化物の生成、例えばＢ2Ｏ3、
ＳｉＯ2などにより、耐食性の低下や組織劣化を招く。
本発明の目的は、れんが自体が有する耐熱衝撃性、耐食
性などの特性を低下させることなく、カーボンの酸化に
よる組織の劣化を抑制できる酸化抑制材を添加したマグ
ネシア−カーボン質れんがを提供することにある。
っても、マグネシア−カーボン質れんがの耐酸化性の改
善は未だ不十分で多量の使用を必要とし、そのため、耐
火物自体の特性を損なう問題がある。例えば、Ａｌ、Ｓ
ｉなどの金属の添加は、強い酸化性雰囲気中の使用のた
めには多量の使用を必要とし、逆に耐スポーリング性、
耐食性を損なう場合が多い。また、Ｂ4Ｃ 、ＳｉＣなど
のホウ化物あるいは炭化物は、使用中の加熱下での分解
によりその組成の低融点酸化物の生成、例えばＢ2Ｏ3、
ＳｉＯ2などにより、耐食性の低下や組織劣化を招く。
本発明の目的は、れんが自体が有する耐熱衝撃性、耐食
性などの特性を低下させることなく、カーボンの酸化に
よる組織の劣化を抑制できる酸化抑制材を添加したマグ
ネシア−カーボン質れんがを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の従来の
技術の問題点に鑑み、鋭意研究を重ねたところ、カーボ
ンの酸化抑制材としてＣｒ2Ｎ を適正量添加すること
で、マグネシア−カーボン質れんがの耐酸化性、耐食
性、耐熱衝撃性を向上させること見出し、本発明を完成
するに至った。
技術の問題点に鑑み、鋭意研究を重ねたところ、カーボ
ンの酸化抑制材としてＣｒ2Ｎ を適正量添加すること
で、マグネシア−カーボン質れんがの耐酸化性、耐食
性、耐熱衝撃性を向上させること見出し、本発明を完成
するに至った。
【０００６】すなわち、本発明は、マグネシア７０〜９
０重量部、残部が主として黒鉛からなるカーボン粉末１
０〜３０重量部に、外掛けでＣｒ2Ｎ を０．５〜７．５
重量部添加した配合原料に、さらに有機結合材を添加
し、混合、成形後、熱処理して得られるマグネシア−カ
ーボン質れんがであり、熱処理条件は１５０〜３００℃
である。
０重量部、残部が主として黒鉛からなるカーボン粉末１
０〜３０重量部に、外掛けでＣｒ2Ｎ を０．５〜７．５
重量部添加した配合原料に、さらに有機結合材を添加
し、混合、成形後、熱処理して得られるマグネシア−カ
ーボン質れんがであり、熱処理条件は１５０〜３００℃
である。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。本発明で用いるマグネシア原料としては、できる
だけ結晶子径が大きいもの、例えば１００μｍ以上のも
のが好ましく、海水マグネシアでは、Ｂ2Ｏ3含有量の少
ない純度９６％以上の高純度品、またはこれら海水マグ
ネシアや天然マグネサイトを電融したものが好適でき
る。また、黒鉛を主とするカーボン粉末としては、天然
または人造黒鉛、コークス、カーボンブラック、メソフ
ェーズカーボンなどが使用でき、黒鉛の含有量が最も多
くかつできるだけ高純度のもの、例えば純度８５％以上
のものが好ましい。
する。本発明で用いるマグネシア原料としては、できる
だけ結晶子径が大きいもの、例えば１００μｍ以上のも
のが好ましく、海水マグネシアでは、Ｂ2Ｏ3含有量の少
ない純度９６％以上の高純度品、またはこれら海水マグ
ネシアや天然マグネサイトを電融したものが好適でき
る。また、黒鉛を主とするカーボン粉末としては、天然
または人造黒鉛、コークス、カーボンブラック、メソフ
ェーズカーボンなどが使用でき、黒鉛の含有量が最も多
くかつできるだけ高純度のもの、例えば純度８５％以上
のものが好ましい。
【０００８】これらマグネシア及び黒鉛粉末を用い、マ
グネシアを７０〜９０重量部になるように配合した原料
組成に、外掛けでＣｒ2Ｎ を０．５〜７．５重量部添加
した後、ピッチ、タール、フェノールレジン、変性フェ
ノールレジン、シリコンレジンなどの有機結合材を適量
添加し、混合、成形後、不焼成マグネシア・カーボン質
れんがの場合は、１５０〜３００℃で熱処理を施すこと
によって製造できる。熱処理温度が１５０℃未満である
と有機結合材の硬化が遅いため、乾燥後のれんがの強度
が発現しない。また３００℃を越えると、急激な有機結
合材の硬化が進行し、れんがに亀裂や反りが発生し歩留
りが悪くなる。
グネシアを７０〜９０重量部になるように配合した原料
組成に、外掛けでＣｒ2Ｎ を０．５〜７．５重量部添加
した後、ピッチ、タール、フェノールレジン、変性フェ
ノールレジン、シリコンレジンなどの有機結合材を適量
添加し、混合、成形後、不焼成マグネシア・カーボン質
れんがの場合は、１５０〜３００℃で熱処理を施すこと
によって製造できる。熱処理温度が１５０℃未満である
と有機結合材の硬化が遅いため、乾燥後のれんがの強度
が発現しない。また３００℃を越えると、急激な有機結
合材の硬化が進行し、れんがに亀裂や反りが発生し歩留
りが悪くなる。
【０００９】マグネシアとカーボンの量比の関係につい
て説明する。マグネシアは、マグネシア−カーボン系に
おいては７０重量部未満にすると結果としてカーボン量
が増加し、カーボンの酸化損耗が発生し易くなり、かつ
れんがとしての強度も低下し、溶鋼流による摩耗が大き
くなる。一方、マグネシアが９０重量部を越えると結果
としてカーボン量が減少し、耐熱衝撃性が低下し、実炉
においてスポール起因による割れが発生するようにな
る。したがって、本発明のマグネシア−カーボン質れん
がの基本組成は、マグネシアを７０〜９０重量部、残部
を黒鉛を主としてなるカーボン粉末で配合したものであ
る。
て説明する。マグネシアは、マグネシア−カーボン系に
おいては７０重量部未満にすると結果としてカーボン量
が増加し、カーボンの酸化損耗が発生し易くなり、かつ
れんがとしての強度も低下し、溶鋼流による摩耗が大き
くなる。一方、マグネシアが９０重量部を越えると結果
としてカーボン量が減少し、耐熱衝撃性が低下し、実炉
においてスポール起因による割れが発生するようにな
る。したがって、本発明のマグネシア−カーボン質れん
がの基本組成は、マグネシアを７０〜９０重量部、残部
を黒鉛を主としてなるカーボン粉末で配合したものであ
る。
【００１０】次にＣｒ2Ｎの機能について説明する。Ｃ
ｒ2Ｎは、代表的共有結合性である黒鉛ともなじみがよ
く黒鉛の結合にも有効に作用する。また、高温下では酸
素とも反応活性であり、黒鉛を主とするカーボン粉末の
酸化抑制にも有効である。更にＣｒ2Ｎ が酸素と反応し
て生成されるＣｒ2Ｏ3は、少量でも脱炭層に侵入してく
るスラグの粘性をあげ、マグネシアのスラグによる溶出
現象を抑制する効果がある。Ｃｒ2Ｎ の添加量は外掛け
で０．５〜７．５重量部が好ましい。Ｃｒ2Ｎ が０．５
重量部未満の場合、耐酸化性の機能を殆ど発現しない。
また、熱間強度も殆ど向上されない。また、Ｃｒ2Ｎ が
７．５重量部を越えると黒鉛との強固な結合の増加に伴
い弾性率の上昇が著しくなり、結果として耐熱衝衝撃性
が低下する。
ｒ2Ｎは、代表的共有結合性である黒鉛ともなじみがよ
く黒鉛の結合にも有効に作用する。また、高温下では酸
素とも反応活性であり、黒鉛を主とするカーボン粉末の
酸化抑制にも有効である。更にＣｒ2Ｎ が酸素と反応し
て生成されるＣｒ2Ｏ3は、少量でも脱炭層に侵入してく
るスラグの粘性をあげ、マグネシアのスラグによる溶出
現象を抑制する効果がある。Ｃｒ2Ｎ の添加量は外掛け
で０．５〜７．５重量部が好ましい。Ｃｒ2Ｎ が０．５
重量部未満の場合、耐酸化性の機能を殆ど発現しない。
また、熱間強度も殆ど向上されない。また、Ｃｒ2Ｎ が
７．５重量部を越えると黒鉛との強固な結合の増加に伴
い弾性率の上昇が著しくなり、結果として耐熱衝衝撃性
が低下する。
【００１１】
【実施例】以下、本発明を実施例によってさらに具体的
に説明する。マグネシア源として海水マグネシアを原料
とした純度９９．５％のマグネシアと、純度９８％の天
然鱗状黒鉛、純度９９％のＣｒ2Ｎ を出発原料とし、こ
れらを所定量比に混合後、フェノール系バインダーを３
重量部添加し混練した。得られた胚土を、金型に入れ、
フリクションプレス等で成形し、れんが形状を得た。こ
のれんがを２５０℃の窒素雰囲気中で約２４時間熱処理
して供試試料を得た。また、酸化防止機能比較材として
純度９９％のＡｌ合金を所定量添加した試料も同様の方
法で作成した。
に説明する。マグネシア源として海水マグネシアを原料
とした純度９９．５％のマグネシアと、純度９８％の天
然鱗状黒鉛、純度９９％のＣｒ2Ｎ を出発原料とし、こ
れらを所定量比に混合後、フェノール系バインダーを３
重量部添加し混練した。得られた胚土を、金型に入れ、
フリクションプレス等で成形し、れんが形状を得た。こ
のれんがを２５０℃の窒素雰囲気中で約２４時間熱処理
して供試試料を得た。また、酸化防止機能比較材として
純度９９％のＡｌ合金を所定量添加した試料も同様の方
法で作成した。
【００１２】これら得られたれんがの評価法について以
下に説明する。耐酸化性の評価は、一定形状に切りだし
たマグネシア−カーボン質れんがを、大気雰囲気中で５
℃／分の昇温速度で１４００℃まで昇温後３時間保持
し、中央部で切断し脱炭層の厚みを測定し、脱炭指数が
大きいものほど耐酸化性に劣ると評価した。
下に説明する。耐酸化性の評価は、一定形状に切りだし
たマグネシア−カーボン質れんがを、大気雰囲気中で５
℃／分の昇温速度で１４００℃まで昇温後３時間保持
し、中央部で切断し脱炭層の厚みを測定し、脱炭指数が
大きいものほど耐酸化性に劣ると評価した。
【００１３】耐食性の評価は、一定形状に切りだした試
験片を、高周波誘導炉に内張りすることで耐食性試験を
行い、最大損耗部の厚みを測定することで、指数化して
評価した。鋼として電解鉄を用い、スラグ組成として
は、ＣａＯ／ＳｉＯ2 ＝３．５、ＦｅＯ＝２２重量％の
条件とし、溶鋼温度としては１６８０℃まで昇温し、５
時間保持した。
験片を、高周波誘導炉に内張りすることで耐食性試験を
行い、最大損耗部の厚みを測定することで、指数化して
評価した。鋼として電解鉄を用い、スラグ組成として
は、ＣａＯ／ＳｉＯ2 ＝３．５、ＦｅＯ＝２２重量％の
条件とし、溶鋼温度としては１６８０℃まで昇温し、５
時間保持した。
【００１４】耐熱衝撃性の評価は、一定形状に切りだし
た試験片を１６００℃の溶銑中に９０秒間浸漬後、窒温
中で３分間放冷を２０回繰り返し、剥落に至る回数を調
査する。剥落に至る回数が大きいものほど耐スポーリン
グ性に優れると評価する。表１にこれら本発明の実施例
及び比較例を示す。
た試験片を１６００℃の溶銑中に９０秒間浸漬後、窒温
中で３分間放冷を２０回繰り返し、剥落に至る回数を調
査する。剥落に至る回数が大きいものほど耐スポーリン
グ性に優れると評価する。表１にこれら本発明の実施例
及び比較例を示す。
【００１５】
【表１】
【００１６】実施例Ｎｏ．１とＮｏ．６及び比較例Ｎ
ｏ．１４及びＮｏ．１５でＣｒ2Ｎ の機能を説明する。
Ｎｏ．１とＮｏ．１４の例を比較すると、Ｃｒ2Ｎ を
０．５重量部添加することで耐酸化性、耐食性が飛躍的
に向上することがわかる。実施例Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６及
び比較例Ｎｏ．１５に示すように、Ｃｒ2Ｎ の添加量の
増加に伴い耐酸化性、耐食性は向上する。
ｏ．１４及びＮｏ．１５でＣｒ2Ｎ の機能を説明する。
Ｎｏ．１とＮｏ．１４の例を比較すると、Ｃｒ2Ｎ を
０．５重量部添加することで耐酸化性、耐食性が飛躍的
に向上することがわかる。実施例Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６及
び比較例Ｎｏ．１５に示すように、Ｃｒ2Ｎ の添加量の
増加に伴い耐酸化性、耐食性は向上する。
【００１７】しかし、比較例Ｎｏ．１５に示すように、
Ｃｒ2Ｎ を８重量部添加すると急激に耐熱衝撃性が低下
する。以上のことから、従来から使用されてきた比較例
Ｎｏ．１６と本発明の実施例Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１０を比
較すると本発明の機能向上が明確化される。
Ｃｒ2Ｎ を８重量部添加すると急激に耐熱衝撃性が低下
する。以上のことから、従来から使用されてきた比較例
Ｎｏ．１６と本発明の実施例Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１０を比
較すると本発明の機能向上が明確化される。
【００１８】実施例Ｎｏ．７、Ｎｏ．８と比較例Ｎｏ．
１１、Ｎｏ．１２と比較すると、Ｃｒ2Ｎ の機能もカー
ボン量が３０重量部をこえた系では明確な機能向上は認
められない。同様に、実施例Ｎｏ．９、Ｎｏ．１０と比
較例Ｎｏ．１３を比較するとＣｒ2Ｎ の機能もカーボン
量が１０重量部をこえた系では明確な機能向上は認めら
れない。
１１、Ｎｏ．１２と比較すると、Ｃｒ2Ｎ の機能もカー
ボン量が３０重量部をこえた系では明確な機能向上は認
められない。同様に、実施例Ｎｏ．９、Ｎｏ．１０と比
較例Ｎｏ．１３を比較するとＣｒ2Ｎ の機能もカーボン
量が１０重量部をこえた系では明確な機能向上は認めら
れない。
【００１９】故に、マグネシアを７０〜９０重量部、残
部が主として黒鉛からなるカーボン粉末に、外掛けでＣ
ｒ2Ｎ を０．５〜７．５重量部添加した配合原料に、有
機結合材を添加し、混合、成形後１５０℃〜３００℃で
の熱処理したことが、マグネシア−カーボン質れんがの
機能向上に有効なことがわかる。
部が主として黒鉛からなるカーボン粉末に、外掛けでＣ
ｒ2Ｎ を０．５〜７．５重量部添加した配合原料に、有
機結合材を添加し、混合、成形後１５０℃〜３００℃で
の熱処理したことが、マグネシア−カーボン質れんがの
機能向上に有効なことがわかる。
【００２０】
【発明の効果】本発明によって、マグネシア−カーボン
質れんがの耐用性を向上させる一手段として、Ｃｒ2Ｎ
を添加することにより、れんが自体が有する耐熱衝撃
性、耐食性を低下させることなく耐酸化性を向上させる
ことができる。
質れんがの耐用性を向上させる一手段として、Ｃｒ2Ｎ
を添加することにより、れんが自体が有する耐熱衝撃
性、耐食性を低下させることなく耐酸化性を向上させる
ことができる。
Claims (2)
- 【請求項１】 マグネシア７０〜９０重量部、残部が主
として黒鉛からなるカーボン粉末１０〜３０重量部に、
外掛けでＣｒ2Ｎ を０．５〜７．５重量部添加した配合
原料に、さらに有機結合材を添加し、混合、成形後、熱
処理して得られるマグネシア−カーボン質れんが。 - 【請求項２】 マグネシア７０〜９０重量部、残部が主
として黒鉛からなるカーボン粉末１０〜３０重量部に、
外掛けでＣｒ2Ｎ を０．５〜７．５重量部添加した配合
原料に、さらに有機結合材を添加し、混合、成形後、１
５０〜３００℃で熱処理することを特徴とするマグネシ
ア−カーボン質れんがの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8111169A JPH09278515A (ja) | 1996-04-09 | 1996-04-09 | マグネシア−カーボン質れんが及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8111169A JPH09278515A (ja) | 1996-04-09 | 1996-04-09 | マグネシア−カーボン質れんが及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09278515A true JPH09278515A (ja) | 1997-10-28 |
Family
ID=14554236
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8111169A Withdrawn JPH09278515A (ja) | 1996-04-09 | 1996-04-09 | マグネシア−カーボン質れんが及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09278515A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102351474A (zh) * | 2011-07-11 | 2012-02-15 | 山西太钢不锈钢股份有限公司 | 利用磨屑制作竖炉碳砖的方法 |
-
1996
- 1996-04-09 JP JP8111169A patent/JPH09278515A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102351474A (zh) * | 2011-07-11 | 2012-02-15 | 山西太钢不锈钢股份有限公司 | 利用磨屑制作竖炉碳砖的方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030701 |