JPH0952169A

JPH0952169A - 溶鋼容器羽口用耐火物

Info

Publication number: JPH0952169A
Application number: JP7227299A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Isobe; 利弘礒部; Atsuhiko Tono; 敦彦東野
Original assignee: Harima Ceramic Co Ltd
Current assignee: Harima Ceramic Co Ltd
Priority date: 1995-08-12
Filing date: 1995-08-12
Publication date: 1997-02-25

Abstract

(57)【要約】【課題】酸素洗浄による損耗を防止した炭素含有の羽
口用耐火物を提供する。【解決手段】粒径が１０ｍｍ未満のアルミナ８０〜９
７ｗｔ％、粒径が７５μｍ以下のマグネシア３〜２０ｗ
ｔ％を主材とした耐火骨材１００ｗｔ％と、外掛けで水
硬性アルミナ１〜１０ｗｔ％、非晶質シリカ超微粉０.
０５〜５ｗｔ％および金属ファイバー１〜７ｗｔ％を含
む配合物を流し込み成形して得られた溶鋼容器羽口用耐
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、溶鋼容器における羽口
用耐火物に関する。

【０００２】

【従来の技術】溶鋼容器の底部には、溶鋼を注出する鋳
造ノズルあるいは溶鋼撹拌のためのポーラスプラグが設
けられている。これらのノズルまたはプラグは使用によ
って地金が付着するために再使用の際、この地金を酸素
洗浄で除去することが行われている。鋳造ノズルではノ
ズル孔の開孔、ポーラスプラグではガス透過機能の回復
のためである。

【０００３】図１は、ポーラスプラグの場合を例に挙
げ、酸素洗浄の状況を示したものである。（１）は底部
の内張り耐火物、（２）はポーラスプラグ、（３）はそ
の周囲に位置する羽口用耐火物、（４）は付着した地
金、（５）は酸素ノズルである。地金は保熱時に酸素を
吹付けることで発熱し、溶解除去される。図には示して
いないが、鋳造ノズルの酸素洗浄の場合でも同様の操作
が行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】羽口用耐火物は酸素洗
浄の際、溶解した地金による溶損および熱衝撃によって
著しく損耗される。また、この酸素洗浄で耐火物組織が
脆弱化する結果、鋳造ノズルでは使用時に受ける高速の
溶鋼流、ポーラスプラグでは撹拌ガスによる溶鋼の乱流
により、溶損が促進される。

【０００５】従来、この羽口用耐火物の材質として、特
開平5-8020号には不焼成のマグネシア-炭素質耐火物が
提案されている。この材質は溶鋼に対する耐食性および
耐スポーリング性に優れているが、酸素洗浄の際に受け
る炭素成分の酸化で耐火組織が脆弱化し、十分な耐用性
が得られない。

【０００６】鋳造ノズルは溶鋼を注出するまでの間、ノ
ズル孔内で溶鋼が固化するのを防ぐために詰物を充填す
ることが行われている。炭素含有の羽口用耐火物は熱伝
導率が高いためにこの詰物が焼き付けを起こしやすく、
溶鋼注出を開始する際に詰物が流落し難くなる問題もあ
る。

【０００７】しかも、羽口用耐火物は大型の異形耐火物
であることから、プレス成形法による製造では、製造設
備費が高いこと、製造工数が増えるなどの問題がある。
そこで、炭素を含有しない不定形耐火物をもって流し込
み成形した羽口用耐火物の使用が試みられている。しか
し、酸素洗浄時の耐損耗性などについては依然十分なも
のではない。本発明は上記従来の欠点を解決した羽口用
耐火物を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは、以下のとおりである。１．粒径が１０ｍｍ未満のアルミナ８０〜９７ｗｔ％、
粒径が７５μｍ以下のマグネシア３〜２０ｗｔ％を主材
とした耐火骨材１００ｗｔ％と、外掛けで水硬性アルミ
ナ１〜１０ｗｔ％、非晶質シリカ超微粉０.０５〜５ｗ
ｔ％および金属ファイバー１〜７ｗｔ％を含む配合物を
流し込み成形して得られた溶鋼容器羽口用耐火物。

【０００９】２．粒径が１０ｍｍ未満のアルミナ８０〜
９７ｗｔ％、粒径が７５μｍ以下のマグネシア３〜２０
ｗｔ％、粒径が７５μｍを超え１０ｍｍ未満のマグネシ
ア１０ｗｔ％以下を主材とし、かつ７５μｍ以下のマグ
ネシアと７５μｍを超え１０ｍｍ未満のマグネシアの合
量が３〜２０ｗｔ％である耐火骨材１００ｗｔ％と、外
掛けで水硬性アルミナ１〜１０ｗｔ％、非晶質シリカ超
微粉０.０５〜５ｗｔ％および金属ファイバー１〜７ｗ
ｔ％を含む配合物を流し込み成形して得られた溶鋼容器
羽口用耐火物。

【００１０】３．前記の溶鋼容器羽口用耐火物におい
て、耐火骨材１００ｗｔ％に対する割合で、さらにアル
ミナセメント３ｗｔ％以下を含み、かつ水硬性アルミナ
とアルミナセメントの合量が１〜１０ｗｔ％とした。

【００１１】４．前記の溶鋼容器羽口用耐火物におい
て、耐火骨材１００ｗｔ％に対し、粒径１０ｍｍ以上の
耐火性粗大粒子を外掛けで４０ｗｔ％以下を含ませた。
本発明で結合剤として使用している水硬性アルミナは、
ρ−アルミナを主成分とするもので、結晶構造が水酸化
アルミニウムとα−アルミナとの中間的なアルミナであ
る。実際には製造工程上、必然的に他のγ−アルミナ、
χ−アルミナなどの他のアルミナを５０ｗｔ％未満含ん
だものである。

【００１２】本発明で使用する水硬性アルミナは、流し
込み成形の際に添加される水と再水和を起こし耐火物組
織の結合強度を発現する。しかも、流し込み成形で一般
に使用されるアルミナセメントと異なり、ＣａＯを含ま
ないため耐ＦｅＯ性に優れている。

【００１３】アルミナ−スピネル質あるいはアルミナ−
マグネシア質の流し込み材は、ＣａＯを含むと、酸素洗
浄時にＦｅＯとの反応によって、４ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・
Ｆｅ₂Ｏ₃（融点１４１５℃）を生成する。４ＣａＯ・Ａ
ｌ₂Ｏ₃・Ｆｅ₂Ｏ₃は、耐火物成分のＭｇＯ・Ａｌ₂Ｏ₃と
の間に共融点をもち、融点が１３２０℃まで低下し、液
相生成量が多くなって、溶損が促進される。

【００１４】本発明ではＣａＯを含まない水硬性アルミ
ナの使用により、ＣａＯ系の低融点物質が生成せず、Ｆ
ｅＯはＭｇＯ・Ａｌ₂Ｏ₃中に固溶するため大幅な融点の
低下は起こらない。これにより、本発明による羽口用耐
火物は、酸素洗浄時の耐火物組織の脆弱化が防止され
る。

【００１５】本発明において水硬性アルミナは、微粉の
マグネシアとの反応でスピネルを生成しやすく、耐火物
組織を強固なスピネル結合組織にすることも、酸素洗浄
時の耐火物組織の脆弱化の防止に大きく作用する。これ
は、水硬性アルミナの主成分であるρ−アルミナの結晶
構造が通常のアルミナの結晶構造であるα−アルミナに
比べて不安定であり、スピネル反応しやすいためと考え
られる。

【００１６】以下、本発明で使用する配合物について詳
述する。アルミナは耐食性と容積安定性とを兼ね備えた
材質であり、本発明において主骨材としての役割をも
つ。焼結品、電融品のいずれでも使用できる。Ａｌ₂Ｏ₃
純度は９０ｗｔ％以上が好ましい。ＴｉＯ₂を５以下ｗ
ｔ％含有したものでも使用できる。また、ばん土けつ
岩、シリマナイト、ムライトなどの低純度品を使用して
もよいが、微粉部には高純度品を使用するのが好まし
い。

【００１７】アルミナの粒径は、後述する耐火性超粗大
粒子と区分けするために、１０ｍｍ未満とするが、好ま
しくは７ｍｍ以下である。密充填組織が得られるよう
に、この範囲内で粗粒、中粒、微粒に粒度を調整して使
用する。微粉には仮焼品を使用してもよい。

【００１８】マグネシアは、焼結品、電融品のいずれで
もよい。マグネシアはそれ自身が耐スラグ侵食性に優れ
ていることに加え、アルミナとの反応でＭｇＯ・Ａｌ₂
Ｏ₃系のスピネルを生成し、このスピネルがスラグ中の
ＦｅＯ，ＭｎＯなどの成分を固溶することで耐火物組織
内へのスラグ浸透を防止する効果をもつ。

【００１９】マグネシアは、粒径が７５μｍの微粉を３
〜２０ｗｔ％とする。３ｗｔ％未満ではスピネル生成が
不十分なため、スラグ浸透防止効果が発揮されない。２
０ｗｔ％を超えるとスピネルの生成量が過多となって、
スピネル生成に伴う体積膨張で耐火物組織が劣化する。

【００２０】粒度構成上、必要によっては前記微粉のマ
グネシアに加え、粒径が７５μｍを超え１０ｍｍ未満の
マグネシアを配合してもよい。しかし、その割合は粒度
構成上、１０ｗｔ％以下とする。また、この粒径が７５
μｍを超え１０ｍｍ未満のマグネシアと、前記の微粉マ
グネシアとの合量は３〜２０ｗｔ％とする。

【００２１】結合剤として使用する水硬性アルミナは、
結晶構造が水酸化アルミニウムとα−アルミナとの中間
的なアルミナである。ρ−アルミナを主成分とするが、
他にもγ−アルミナ、χ−アルミナなどを含む混合物で
ある。平均粒径は１〜20μｍ、Al₂O₃：99％以上のもの
が好ましい。この水硬性アルミナは、市販品からも得ら
れる。その割合は、耐火骨材１００ｗｔ％に対する外掛
けで１ｗｔ％未満では施工体強度に劣り、１０ｗｔ％を
超えると流し込み成形時の流動性に劣るなどの作業性低
下の問題がある。

【００２２】水硬性アルミナは、冬場など養生温度が低
い場合に、硬化が遅くなる可能性がある。そのため、硬
化促進剤としてアルミナセメントを使用しても良い。た
だし、アルミナセメントの割合が３ｗｔ％を超えると、
アルミナセメント中のＣａＯにより耐ＦｅＯ性が低下し
て、本発明の効果が得られない。

【００２３】非晶質シリカ超微粉としては、例えばシリ
コンまたは珪素合金の製造の際の副産物として得られ
る、シルカフラワーあるいはマイクロシリカなどの商品
名で市販されている揮発シリカが使用できる。比表面積
が１５〜５０ｍ²／ｇ程度の超微粒子である。

【００２４】マグネシアの使用は、その水和反応による
容積膨張で乾燥亀裂を発生させる問題がある。非晶質シ
リカ超微粉は、マグネシアと反応しその表面をマグネシ
アの含水けい酸塩で覆うことにより、マグネシアの水和
を防止する効果をもつ。

【００２５】非晶質シリカ超微粉の割合は、０．０５ｗ
ｔ％未満では水和防止の効果がなく、５ｗｔ％を超える
と低融点物質である２ＭｇＯ・２Ａｌ₂Ｏ₃・５ＳｉＯ
₂(融点１４６０℃）を生成して耐食性が低下する。

【００２６】金属ファイバーは耐スポーリング性の効果
を持つ。その具体的な材質は、耐熱性の面でステンレス
鋼が好ましいが、他にも鉄、炭素鋼、Ｎｉ-Ｃｒ鋼、Ａ
ｌ、Ａｌ合金などでもよい。形状は、ストレート、曲線
のいずれでもよい。また、その寸法は、直径が0.1〜2m
m、長さが直径の5〜50倍(例えば5〜40mm)程度が好まし
い。添加割合は耐火骨材100ｗｔ％に対する外掛けで１
ｗｔ％未満では耐スポーリング性の効果がなく、７ｗｔ
％を超えると混練が容易でないなどの作業性の低下を招
く。

【００２７】耐火性超粗大粒子は、例えばアルミナ質お
よびスピネル質が使用できる。アルミナ質超粗大粒子
は、マグネシア超微粉との組合せ使用により、耐スポー
リング性の効果を持つ。粒径が１０ｍｍ未満では、耐ス
ポーリング性の効果が劣る。粒径が５０ｍｍ超えるかあ
るいはその割合が外掛け４０ｗｔ％を超えると、粒度構
成のバランスの悪さから施工体の強度が低下し、耐食性
の低下を招く。

【００２８】アルミナ質超粗大粒子の具体的な材質は、
電融品、焼結品のいずれでもよい。アルミナを主成分と
するレンガ屑でもよい。また、ＭｇＯ・Ａｌ₂Ｏ₃系スピ
ネルは、耐食性においてアルミナよりも優れており、耐
食性を重視した条件での使用ではアルミナ質超粗大粒子
の一部または全部にＭｇＯ・Ａｌ₂Ｏ₃系スピネル超粗大
粒子を使用した方が好ましい。

【００２９】流し込み成形時の作業性、可使時間などを
調整するために、通常は解こう剤、硬化調整剤などをそ
れぞれ０．０１〜０．５ｗｔ％程度添加する。解こう剤
の具体例としては、例えばトリポリリン酸ソーダ、ヘキ
サメタリン酸ソーダ、ウルトラポリリン酸ソーダ、酸性
ヘキサメタリン酸ソーダ、ホウ酸ソーダ、炭酸ソーダな
どの無機塩、クエン酸ソーダ、酒石酸ソーダ、ポリアク
リル酸ソーダ、スルホン酸ソーダなどがある。硬化調整
剤としては、例えばホウ酸、ホウ酸アンモニウム、ウル
トラポリリン酸ソーダ、炭酸リチウムなどである。

【００３０】また、必要によっては本発明の効果を阻害
しない範囲において、金属粉（例えばアルミニウム粉、
アルミニウム合金粉など）、ガラス粉、炭素粉、ピッチ
粉、ジルコン、ジルコニア、有機ファイバー、セラミッ
クファイバー、発泡剤などを添加してもよい。

【００３１】流し込み成形は常法どおり、以上の配合組
成に外掛けで４〜８重量％程度の水を添加・混合し、型
枠に流し込む。その際には充填性を向上させるため、型
枠にバイブレーターを取付けるか、あるいは耐火物中に
棒状バイブレーターを挿入するのが好ましい。

【００３２】

【実施例】以下に、本発明実施例とその比較例を示す。
表１は、各例の羽口用耐火物の配合組成とその試験結果
を示す。

【００３３】

【表１】

【００３４】各例は表１に示した配合物に外掛けで施工
水５ｗｔ％および分散剤（ポリアクリル酸ソーダ）0.1
ｗｔ％を添加し、混練後、振動を付与した型枠に流し込
み、養生後、形枠を外して１１０℃×２４時間乾燥し
た。試験方法は以下の通りである。

【００３５】曲げ強さ；１１０℃乾燥後と１５００℃加
熱後のそれぞれについて測定した。耐食性；重量比で鋼片：転炉スラグ＝１：１を侵食剤と
し、１６５０℃×４時間の回転侵食試験を行い、溶損寸
法およびスラグ浸透寸法を測定した。

【００３６】耐酸素洗浄性；回転侵食炉で加熱した試料
に、酸洗棒を用いて溶鋼−酸素を吹き付け、試験後の溶
損寸法およびスラグ浸透寸法を測定した。本発明実施例は、耐食性、耐スラグ浸透性および耐酸素
洗浄性いずれの試験においても良好な結果が得られた。

【００３７】これに対し、従来のアルミナセメントのみ
を使用した比較例１、２およびアルミナセメントの多い
比較例３は、耐酸素洗浄性に劣る。水硬性アルミナの添
加量が少ない比較例４は、十分な乾燥後強度が得られな
い。水硬性アルミナの添加量が多い比較例５は、流動性
が悪く、作業性に劣る。マグネシアの添加量が多い比較
例６は、スピネル反応に伴う体積膨張により耐火物組織
が劣化し、耐酸素洗浄性に劣る。非晶質シリカ超微粉の
添加量が多い比較例７は、低融点物質の生成により、耐
食性、耐酸素洗浄性に劣る。

【００３８】

【発明の効果】このように本発明は、アルミナ−マグネ
シア質の羽口用耐火物において、アルミナセメントの代
わりに水硬性アルミナを使用することで、アルミナ−マ
グネシア質が本来有している耐食性に加えて耐ＦｅＯ性
を付与することができ、耐酸素洗浄性の高い羽口用耐火
物を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】酸素洗浄の状況を示したものである。

【符号の説明】

１底部の内張り耐火物２ポーラスプラグ３羽口用耐火物４地金５酸素ノズル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粒径が１０ｍｍ未満のアルミナ８０〜９７
ｗｔ％、粒径が７５μｍ以下のマグネシア３〜２０ｗｔ
％を主材とした耐火骨材１００ｗｔ％と、外掛けで水硬
性アルミナ１〜１０ｗｔ％、非晶質シリカ超微粉０.０
５〜５ｗｔ％および金属ファイバー１〜７ｗｔ％を含む
配合物を流し込み成形して得られた溶鋼容器羽口用耐火
物。
【請求項２】粒径が１０ｍｍ未満のアルミナ８０〜９７
ｗｔ％、粒径が７５μｍ以下のマグネシア３〜２０ｗｔ
％、粒径が７５μｍを超え１０ｍｍ未満のマグネシア１
０ｗｔ％以下を主材とし、かつ７５μｍ以下のマグネシ
アと７５μｍを超え１０ｍｍ未満のマグネシアの合量が
３〜２０ｗｔ％である耐火骨材１００ｗｔ％と、外掛け
で水硬性アルミナ１〜１０ｗｔ％、非晶質シリカ超微粉
０.０５〜５ｗｔ％および金属ファイバー１〜７ｗｔ％
を含む配合物を流し込み成形して得られた溶鋼容器羽口
用耐火物。
【請求項３】耐火骨材１００ｗｔ％に対する割合で、さ
らにアルミナセメント３ｗｔ％以下を含み、かつ水硬性
アルミナとアルミナセメントの合量が１〜１０ｗｔ％で
ある請求項１記載の溶鋼容器羽口用耐火物。
【請求項４】耐火骨材１００ｗｔ％に対し、粒径１０ｍ
ｍ以上の耐火性粗大粒子を外掛けで４０ｗｔ％以下を含
む請求項１または２記載の溶鋼容器羽口用耐火物。