JPH10103872A - 直流アーク炉炉底電極部耐火物用保護材および保護方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 炉底電極部耐火物として炭素含有耐火物を使
用する場合または酸素吹き込みを併用する場合におい
て、電極の伝導性を確保しつつ、炉底電極部耐火物の損
耗の発生を防止して、耐火物の寿命の延長を図るための
炉底電極部耐火物用保護材および保護方法を提供する。 【解決手段】 出湯直後の、直流アーク炉の炉底電極部
耐火物表面を被覆して、耐火物を保護するための、直流
アーク炉において溶解される金属の主成分と同一成分を
有する粒状金属３０〜７０容量％と、そして、３０重量
％以上の炭化収率を有する液状有機化合物３０〜７０容
量％との混合物からなる直流アーク炉炉底電極部耐火物
用保護材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、炉底電極を有す
る電気炉の炉底電極部耐火物用保護材および保護方法、
特に、炉底電極部耐火物として炭素含有耐火物を使用す
る場合または酸素吹き込みを併用する場合の炉底電極部
耐火物用保護材および保護方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】炉底電極を有する電気炉の炉底電極部耐
火物として、炭素含有耐火物（ＭｇＯ−Ｃ等）または不
定形耐火物（スタンプ材等）が一般的に使用されてい
る。従来、炉底電極部耐火物の寿命を延ばすための方法
として、一般的に、損耗が生じた炉底電極部耐火物を補
修することが行われてきた。

【０００３】特開平０２−２６７１７２号公報には、損
耗が生じた炉底電極部耐火物を補修する方法が開示され
ている（以下、先行技術１という）。先行技術１におい
ては、塩基性骨材と炭化する有機物等との混合物を、空
炉時に炉底部に投入し、上述した混合物を損耗が生じた
炉底電極部耐火物に焼き付けて、炉底電極部耐火物を補
修する。

【０００４】更に、特開平０３−０３１６８８号公報に
は、損耗が生じた炉底電極部耐火物を補修する別の方法
が開示されている（以下、先行技術２という）。先行技
術２においては、損耗が生じた炉底電極部耐火物の半分
に吹き付け材を吹き付けて、炉底電極部耐火物の半分を
補修し、そして、補修材が被覆していない残りの半分の
炉底電極で初期通電に支障が生じないようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】先行技術には次の問題
点がある。即ち、先行技術１の方法によると、損耗が生
じた炉底電極部耐火物を補修することができるけれど
も、炉底電極が凹型になっているときには、電極が補修
材によって覆われて、補修後の溶解において、初期通電
に支障が生じるという問題点がある。先行技術２の方法
によると、炉底電極部耐火物の補修後の初期通電の問題
は解決されるけれども、吹き付けた補修材の剥離が発生
する恐れがある。更に、炉底電極部耐火物に損耗が生じ
ることを防止できないため、炉底電極部耐火物の寿命が
短いという問題点がある。

【０００６】上述したように先行技術１および２におい
ては、損耗が生じた炉底電極部耐火物を補修する方法で
あって、炉底電極部耐火物の損耗の発生を予防して、炉
底電極部耐火物の寿命を長くする方法ではない。炉底電
極部耐火物が損耗する原因として幾つか推定されるが、
主要な原因として、（１）全量出湯後の気相酸化および
（２）溶解初期の酸素吹き込み時に生じる液状の鉄酸化
物による溶損が考えられる。

【０００７】即ち、炉底電極部耐火物として炭素含有耐
火物を使用する場合には、全量出湯後の気相酸化（即
ち、連続溶解時には残湯によって炉底電極部は覆われて
いるけれども、全量出湯時には、炉底電極部は大気に曝
されて、炉底電極部耐火物中の炭素が酸化されることを
いう）が生じ、炉底電極部耐火物が損耗する。更に、不
定形耐火物および炭素含有耐火物の何れかを使用してい
る場合には、全量出湯後の次ｃｈ（チャージ）における
溶解初期の酸素吹き込み時に生じる液状の鉄酸化物によ
る溶損（即ち、連続溶解の１ｃｈ目は残湯がなく、炉底
電極部は暴露されているので、液状の鉄酸化物によって
耐火物の溶解が生じること、更に、鉄酸化物によって、
炭素含有耐火物の炭素に液相酸化が生じることをいう）
が生じ、炉底電極部耐火物が損耗する。従って、上述し
た主要な原因による炉底電極部耐火物の損耗を防止する
必要がある。

【０００８】更に、電極を伝導性の低い物質で覆うこと
によって、溶解を行うときの初期通電に支障が生じると
いう先行技術における問題点を克服する必要がある。

【０００９】従って、この発明の目的は、炉底電極部耐
火物として炭素含有耐火物を使用する場合または酸素吹
き込みを併用する場合において、電極の伝導性を確保し
つつ、炉底電極部耐火物の損耗の発生を防止して、耐火
物の寿命の延長を図るための炉底電極部耐火物用保護材
および保護方法を提供するにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上述した
問題点を解決すべく鋭意研究を重ねた。その結果、全量
出湯直後に、電気伝導性を有し、且つ、溶融金属を汚染
しない物質によって、炉底電極部耐火物の表面を被覆し
て炉底電極部耐火物を大気から遮断することによって、
炉底電極部耐火物として炭素含有耐火物を使用する場合
において、全量出湯後の耐火物の気相酸化を防止し、そ
して、電極の伝導性を確保して、初期通電に支障が生じ
ないようにすることができることを知見した。

【００１１】更に、鉄酸化物に対する還元能力のある物
質を上述した炉底電極部耐火物の表面を被覆する物質に
添加することによって、全量出湯後の次ｃｈの溶解初期
における酸素吹き込み時に生成する液状の鉄酸化物によ
って、炉底電極部耐火物が浸食されるのを防止すること
を知見した。

【００１２】この発明は、上記知見に基づいてなされた
ものであって、この発明の直流アーク炉炉底電極部耐火
物用保護材は、出湯直後の、直流アーク炉の炉底電極部
耐火物表面を被覆して、前記耐火物を保護するための、
前記直流アーク炉において溶解される金属の主成分と同
一成分を有する粒状（粉状を含む）金属３０〜７０容量
％と、そして、３０重量％以上の炭化収率を有する液状
（炉熱によって液化するものを含む）有機化合物３０〜
７０容量％との混合物からなることを特徴とするもので
ある。

【００１３】更に、この発明の直流アーク炉炉底電極部
耐火物用保護材は、前記混合物は、下記からなる群から
選んだ少なくとも１つを更に含有することを特徴とする
ものである： （１）ホウ素化合物０．５〜５容量％、および、（２）
鉄酸化物還元物質０．５〜２０容量％。

【００１４】更に、この発明の直流アーク炉炉底電極部
耐火物保護方法は、直流アーク炉において溶解される金
属の主成分と同一成分を有する粒状（粉状を含む）金属
３０〜７０容量％と、そして、３０重量％以上の炭化収
率を有する液状（炉熱によって液化するものを含む）有
機化合物３０〜７０容量％とからなる混合物を、出湯直
後の、直流アーク炉の炉底電極部耐火物表面上に投入し
て、前記耐火物表面を前記混合物で被覆し、もって前記
耐火物を保護することを特徴とするものである。

【００１５】更に、この発明の直流アーク炉炉底電極部
耐火物保護方法は、前記混合物は、下記からなる群から
選んだ少なくとも１つを更に含有することを特徴とする
ものである： （１）ホウ素化合物０．５〜５容量％、および、（２）
鉄酸化物還元物質０．５〜２０容量％。

【００１６】

【発明の実施の形態】次に、この発明を、図面を参照し
ながら説明する。図１は、この発明の方法の１つの実施
態様を示す概略説明図である。図１において、１は炉底
電極部に投入された袋詰めの保護材、２は炉底電極部上
に落下し、加熱されて流動状態になり炉底電極部表面に
広がった保護材、３は炉底電極、４は炉底電極部耐火
物、５は鉄皮を示す。

【００１７】図１に示すように、直流アーク炉において
溶解される金属の主成分と同一成分を有する粒状（粉状
を含む）金属３０〜７０容量％と、そして、３０重量％
以上の炭化収率を有する液状（炉熱によって液化するも
のを含む）有機化合物３０〜７０容量％との混合物から
なる保護材を、出湯直後の高温下（有機物の炭化に必要
な約８００℃以上）において、直流アーク炉の炉底電極
部耐火物表面上に投入して、耐火物表面を混合物で被覆
する。その結果、炉底電極部炭素含有耐火物の酸化を抑
制する。

【００１８】上述した有機物としては、フェノール樹
脂、ピッチまたはこれ等の混合物がある。上述した有機
物は、出湯直後の高温下において流動性を有し、炉底電
極部表面上に広がって大気を遮断し、更に炭化して耐火
物との間に結合力を生じる機能を有している。更に、上
述した粒状（粉状であってもよい）金属としては、電気
伝導性を有し、且つ、溶解する金属の汚染源にならない
ような成分を含む金属で、溶解される金属の主成分と同
一成分を有する金属例えば鉄等から選択する。

【００１９】混合物中の粒状金属の粒度によって比表面
積が異なるので、流動化する有機物の量も変化するが、
有機物の量が、３０〜７０容量％のとき、出湯直後の高
温下において流動性を有し、炉底電極部表面上に広がっ
て大気を遮断し、更に炭化して耐火物との間に結合力を
生じる機能を発揮することができる。有機物の量は粒状
の金属の量と密接な関係があり、有機物の量が３０容量
％未満のときは、耐火物との間の結合力が小さくなり、
且つ、有機物の流動性が低下する。更に、有機物の量が
７０容量％超のときには、大気を遮断する機能が低下
し、そして、電気伝導性が劣化する。従って、有機物の
量を３０〜７０容量％の範囲内、粒状の金属の量を３０
〜７０容量％の範囲内に限定すべきである。

【００２０】混合物の流動性を調整するために、混合物
に低粘度のアントラセン油、エチレングリコール等を添
加してもよい。有機物の炭化収率（１０００℃且つ無酸
化条件下で３ｈｒ保持した後の残留カーボンの重量％を
いう）が３０重量％以上のとき、炭化して耐火物との間
に結合材としての機能を発揮する。有機物の炭化収率が
３０重量％未満のときは、炭化して結合材として機能す
るときに、多孔質になり過ぎて、大気の遮断が充分でな
くなる。従って、有機物の炭化収率を３０重量％以上に
限定すべきである。

【００２１】混合物は、更に、B₂O₃、B₄C 、BN等のホウ
素化合物を、０．５〜５容量％の範囲内で含有してもよ
い。上述したホウ素化合物は、有機物の炭化後も存在
し、冷却過程で４００℃程度の低温下においても存在す
る粘性の高い液相を生成させ、大気の遮断効果を更に向
上させる機能を有している。ホウ素化合物が０．５容量
％未満では、上述した機能を発揮することができない。
更に、ホウ素化合物が５容量％を超えると、ガラス状の
成分が多くなって融点が低くなり、耐食性が劣化する。
従って、ホウ素化合物を０．５〜５容量％の範囲内に限
定すべきである。

【００２２】混合物は、更に、Al、Si、AlN 、Si₃N₄ 等
の鉄酸化物還元物質を、０．５〜２０容量％の範囲内で
含有してもよい。上述した鉄酸化物還元物質は、全量出
湯後の次ｃｈの溶解初期における酸素吹き込み時に生成
する液状の鉄酸化物を還元して鉄として無害化する機能
を有している。従って、鉄酸化物還元物質を、０．５〜
２０容量％の範囲内で含有することによって、酸素吹き
込み時に生成する液状の鉄酸化物によって炉底電極部耐
火物が浸食されるのを防止することができる。鉄酸化物
還元物質が０．５容量％未満のときには、上述した機能
を発揮することができない。更に、鉄酸化物還元物質が
２０容量％を超えると、導電性を維持するための粒状金
属と合わせて、炉熱によって液状化しない固体の量が増
加し、特に、鉄酸化物還元物質には微粉状のものが多い
ので、炉底部に投入されたときに、混合物の流動性が悪
く均一に被覆できない場合が生じる。従って、鉄酸化物
還元物質を０．５〜２０容量％の範囲内に限定すべきで
ある。

【００２３】混合物に上述したホウ素化合物および鉄酸
化物還元物質を同時に添加することにより、炉底電極部
炭素含有耐火物の酸化を抑制し、そして、酸素吹き込み
時に生成する液状の鉄酸化物によって炉底電極部炭素含
有耐火物が浸食されるのを抑制することができる。

【００２４】上述した混合物を、袋詰めにしたもの、ま
たは、成形したものを、全量出湯直後に炉底部に投入す
る。混合物が液状（スラリー状）のときは、ノズル等を
使用して炉底部に流し込んでもよい。

【００２５】

【実施例】次に、本発明の保護材および保護方法を、実
施例によって説明する。 実施例１ 炉底電極部耐火物としてＭｇＯ−Ｃを使用し、且つ、酸
素吹き込みを併用する直流電気炉（１００ｔ）におい
て、表１に示すように、鉄粉４４．３容量％、液状フェ
ノール樹脂３６．９容量％、ピッチ（軟化点１５０℃）
１２．３容量％、Ｓｉ粉５．０容量％および B₄C粉１．
５容量％からなる混合物の袋詰め３５０ｋｇを、全量出
湯時の出湯直後に炉底に投入した。投入された袋詰めの
混合物は、炉底電極部上に落下し、炉熱（約８００〜１
６００℃）によって流動状態になり炉底電極部を覆うよ
うに広がった。なお、全量出湯時以外は、炉底電極部が
覆われる程度の量を残湯させた。

【００２６】

【表１】

【００２７】この発明の混合物を使用しない従来の炉底
電極部耐火物の寿命（損耗速度）は平均０．５９ｍｍ／
ｃｈであったのに対して、本発明の混合物を使用した炉
底電極部耐火物の寿命（損耗速度）は平均０．４０ｍｍ
／ｃｈであった。更に、電気伝導性の低下をもたらすこ
となく、初期通電時の支障は生じなかった。

【００２８】実施例２ 炉底電極部耐火物としてＭｇＯ系スタンプ材を使用し、
そして、酸素吹き込みを併用する直流電気炉（９０ｔ）
において、表１に示すように、鉄粉４５．０容量％、液
状フェノール樹脂３７．５容量％、ピッチ（軟化点１５
０℃）１２．５容量％およびＳｉ粉５．０容量％からな
る混合物の袋詰め３６０ｋｇを、全量出湯時の出湯直後
に炉底に投入した。投入された袋詰めの混合物は、炉底
電極部上に落下し、炉熱（約８００〜１６００℃）によ
って流動状態になり炉底電極部を覆うように広がった。
なお、全量出湯時以外は、炉底電極部が覆われる程度の
量を残湯させた。

【００２９】この発明の混合物を使用しない従来の炉底
電極部耐火物の寿命（損耗速度）は平均０．５４ｍｍ／
ｃｈであったのに対して、本発明の混合物を使用した炉
底電極部耐火物の寿命は平均０．３６ｍｍ／ｃｈであっ
た。更に、電気伝導性の低下をもたらすことなく、初期
通電時の支障は生じなかった。

【００３０】上述したように、本発明の保護材および保
護方法によると、電気伝導性の低下をもたらすことな
く、炉底電極部耐火物の寿命が大幅に延びている。

【発明の効果】本発明の保護材および保護方法による
と、炉底電極部耐火物として炭素含有耐火物を使用する
場合または酸素吹き込みを併用する場合における炉底電
極部耐火物の酸化および浸食による損耗の発生を防止し
て、耐火物の延命を図るための炉底電極部耐火物用保護
材および保護方法が提供され、工業上有用な効果がもた
らされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明の方法の１つの実施態様を示
す概略説明図である。

【符号の説明】

1. 炉底電極部に投入された袋詰めの保護材 2. 炉底電極部上に落下し、加熱されて流動状態になり
炉底電極部表面に広がった保護材 3. 炉底電極 4. 炉底電極部耐火物 5. 鉄皮

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】出湯直後の、直流アーク炉の炉底電極部耐
   火物表面を被覆して、前記耐火物を保護するための、前
   記直流アーク炉において溶解される金属の主成分と同一
   成分を有する粒状（粉状を含む）金属３０〜７０容量％
   と、そして、３０重量％以上の炭化収率を有する液状
   （炉熱によって液化するものを含む）有機化合物３０〜
   ７０容量％との混合物からなることを特徴とする、直流
   アーク炉炉底電極部耐火物用保護材。
2. 【請求項２】前記混合物は、下記からなる群から選んだ
   少なくとも１つを更に含有することを特徴とする、請求
   項１に記載の直流アーク炉炉底電極部耐火物用保護材： （１）ホウ素化合物０．５〜５容量％、および、（２）
   鉄酸化物還元物質０．５〜２０容量％。
3. 【請求項３】直流アーク炉において溶解される金属の主
   成分と同一成分を有する粒状（粉状を含む）金属３０〜
   ７０容量％と、そして、３０重量％以上の炭化収率を有
   する液状（炉熱によって液化するものを含む）有機化合
   物３０〜７０容量％とからなる混合物を、出湯直後の、
   直流アーク炉の炉底電極部耐火物表面上に投入して、前
   記耐火物表面を前記混合物で被覆し、もって前記耐火物
   を保護することを特徴とする、直流アーク炉炉底電極部
   耐火物保護方法。
4. 【請求項４】前記混合物は、下記からなる群から選んだ
   少なくとも１つを更に含有することを特徴とする、請求
   項１に記載の直流アーク炉炉底電極部耐火物保護方法： （１）ホウ素化合物０．５〜５容量％、および、（２）
   鉄酸化物還元物質０．５〜２０容量％。