JPH10297958A

JPH10297958A - クロム含有アルミナ−カーボン系耐火物

Info

Publication number: JPH10297958A
Application number: JP9105748A
Authority: JP
Inventors: Koji Kono; 幸次河野; Kazuo Nonobe; 和男野々部; Satoshi Hayashi; 聡林
Original assignee: Kyushu Refractories Co Ltd; Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp; Krosaki Harima Corp
Priority date: 1997-04-23
Filing date: 1997-04-23
Publication date: 1998-11-10

Abstract

(57)【要約】【課題】製銑、製鋼用容器に使用される、特に低塩基
度スラグに対する耐食性および耐スポーリング性に優れ
た耐火物を提供する。【解決手段】Ｃｒ₂Ｏ₃含有量が２〜80重量％であるＡ
ｌ₂Ｏ₃−Ｃｒ₂Ｏ₃固溶体1.25〜98重量％、炭素質原料２
〜25重量％、残部がアルミナ原料からなる耐火材料であ
り、かつ、耐火材料中のＣｒ₂Ｏ₃量が１〜10重量％であ
る耐火材料100重量部に対し、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｔｉ
から選ばれる１種または２種以上の金属粉末あるいはそ
れらの合金粉末を0.5〜10重量部添加してなるクロム含
有アルミナ−カーボン系耐火物である。さらに上記耐火
材料中に30重量％以下の範囲のマグネシア原料添加を使
用するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、製銑および製鋼用
容器に使用される、特に低塩基度スラグに対する耐食性
および耐スポーリング性に優れたクロム含有アルミナ−
カーボン系耐火物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】製銑用容器、特に溶融還元炉やスクラッ
プ溶解炉、あるいは製鋼用容器、特に取鍋、ＲＨ等の二
次精錬炉に使用される耐火物は、高温下で比較的塩基度
の低いスラグに対する耐食性が要求される場合がある。
従来、低塩基度スラグに対する抵抗性の高い材質として
はクロムが注目され、クロムを含む耐火物として特開昭
52-913号公報にはマグネシア−クロム質れんがが、また
特開昭56-45865号公報にはアルミナ−クロム質れんがが
開示されている。

【０００３】マグネシア−クロム質耐火物は、マグネシ
アがスラグ耐食性に優れることもあって低塩基度スラグ
に対する耐食性は良好であるが、マグネシアの熱膨張率
が高いことより耐熱スポーリング性に劣るという欠点が
あった。またスラグ浸透により構造的スポーリングを生
じやすい欠点もあった。

【０００４】アルミナ−クロム質耐火物は、マグネシア
−クロム質耐火物に比較し耐熱スポーリング性は良好で
あるが、スラグ耐食性については劣るものであった。こ
れはアルミナ−クロム質耐火物に使用されるクロム原料
は天然のクロム鉱が一般的であり、不純物を多く含む原
料であることにも起因するものであった。また、アルミ
ナ−クロム質耐火物にとってもスラグ浸透による構造的
スポーリングが主な損傷要因の一つに挙げられるもので
あった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、耐熱
スポーリング性に優れ、かつ低塩基度スラグに対する耐
食性およびスラグ浸透抵抗性の良好な耐火物を提供する
ことにある。前述したように低塩基度スラグに対する耐
食性が良好な材料としてクロム系原料が挙げられる。ま
た、耐熱スポーリング性及びスラグ浸透抵抗性の改善に
は一般に炭素質原料の使用が有効である。しかし、クロ
ム含有耐火物に炭素質原料を使用すると、３Ｃｒ₂Ｏ₃＋１３Ｃ → ２Ｃｒ₃Ｃ₂＋９ＣＯ (１) という反応が生じ、炭素分が酸化され気孔率の増大およ
び耐火物の重量減少が起こり、その結果、耐火物の耐用
が低下するという問題があった。

【０００６】また、低塩基度スラグに対するクロム系原
料の高耐食性を活かすために、不純物の少ない形態での
使用が要求されるという課題があるのである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、炭素質原
料を使用したクロム含有耐火物について鋭意検討した結
果、ある種の金属粉末あるいは合金粉末を適正量添加す
ることにより耐火物の気孔率の増大を防止することに成
功した。またクロムの形態について、Ａｌ₂Ｏ₃−Ｃｒ₂
Ｏ₃固溶体として使用することにより、不純物の影響の
ないスラグ耐食性にすぐれた耐火物を得ることに成功
し、本発明を完成させたものである。即ち、本発明はＣ
ｒ₂Ｏ₃含有量が２〜80重量％であるＡｌ₂Ｏ₃−Ｃｒ₂Ｏ₃
固溶体1.25〜98重量％、炭素質原料２〜25重量％、残部
がアルミナ原料からなる耐火材料であり、かつ、耐火材
料中のＣｒ₂Ｏ₃量が１〜10重量％である耐火材料100重
量部に対し、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｔｉから選ばれる１種
または２種以上の金属粉末あるいはそれらの合金粉末を
0.5〜10重量部添加してなることを特徴とするクロム含
有アルミナ−カーボン系耐火物である。さらに本発明
は、上記耐火材料中に30重量％以下の範囲でマグネシア
質原料を使用することにより、一層の耐食性の向上が得
られるというものである。

【０００８】本発明においては、クロムをＡｌ₂Ｏ₃−Ｃ
ｒ₂Ｏ₃固溶体の形態で使用することにより、Ｃｒ₂Ｏ₃成
分とカーボンとの接触が抑えられ、(１)の反応が生じに
くいことに加え、不純物の影響による耐食性低下が防止
できる。Ａｌ₂Ｏ₃−Ｃｒ₂Ｏ₃系においては全率固溶体を
形成するためＣｒ₂Ｏ₃含有量を任意に設定することが可
能である。Ｃｒ₂Ｏ₃成分として酸化クロムを使用する
と、不純物の影響はないが、カーボンとの反応が容易に
生じ物性の低下が大きいため、Ｃｒ₂Ｏ₃による耐食性向
上効果が阻害されるのである。

【０００９】本発明の耐火物においては、上述の(１)の
反応が生じた場合においてもＡｌ等の金属粉末を添加し
ていることにより(１)の反応で発生したＣＯとＡｌ等の
金属粉末が、Ａｌを例にとると、２Ａｌ＋３ＣＯ → Ａｌ₂Ｏ₃＋３Ｃ (２) の反応を生じ、Ｃを再生するため耐火物の気孔率の増
大、重量減少を防止するのである。また、(１)の反応で
生成したＣｒ₃Ｃ₂は耐火物中で安定に存在するために低
塩基度スラグに対する耐食性向上に寄与するものであ
る。

【００１０】また本発明の耐火物では、耐熱スポーリン
グ性の低下のない範囲でマグネシア原料を使用すること
により、一層の高耐用性を得ることが可能となるのであ
る。これは、マグネシアがスラグ耐食性に優れることに
合わせ、マグネシアとアルミナが反応しスピネルを生成
することにより組織の緻密化が進みスラグ浸透を防止す
る作用効果を発揮するためである。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明で使用する炭素質原料は、
天然あるいは人造の黒鉛、ピッチ、メソフェーズピッ
チ、カーボンブラック等が使用できる。スラグ耐食性の
点から鱗状黒鉛が、それも高純度のものが好ましい。炭
素質原料は２〜25重量％の範囲で使用する。２重量％未
満ではスラグ浸透抑制効果が発揮されず、25重量％を越
えるようになると耐火物の強度が低下するため、いずれ
も好ましくない。

【００１２】Ａｌ₂Ｏ₃−Ｃｒ₂Ｏ₃固溶体にはＣｒ₂Ｏ₃含
有量が２〜80重量％のものを使用する。好ましくはＣｒ
₂Ｏ₃含有量が５〜60重量％のものである。Ａｌ₂Ｏ₃−Ｃ
ｒ₂Ｏ₃固溶体は1.25〜98重量％の範囲で、かつ耐火材料
中のＣｒ₂Ｏ₃量が１〜10重量％となるよう使用する。固
溶体中のＣｒ₂Ｏ₃含有量が２重量％未満では低塩基度ス
ラグに対する耐食性の向上効果が小さく、また、逆に80
重量％を越えると耐火材料中のＣｒ₂Ｏ₃量を１〜10重量
％とするのに固溶体の配合量が少量となるため、Ｃｒ₂
Ｏ₃成分の分散状態が悪くなり効果が十分発揮されな
い。Ｃｒ₂Ｏ₃成分の分散性を考慮すると、耐火材料中の
Ｃｒ₂Ｏ₃量が同じ場合はＣｒ₂Ｏ₃含有量の少ない固溶体
を多く配合するほうが好ましい。

【００１３】また、Ａｌ₂Ｏ₃−Ｃｒ₂Ｏ₃固溶体1.25〜98
重量％、炭素質材料２〜25重量％、残部をアルミナ原料
とした耐火材料中のＣｒ₂Ｏ₃量を１〜10重量％としたの
は、１重量％未満では低塩基度スラグに対する耐食性の
向上がみられず、また10重量％を越えると前記(１)の反
応による物性低下、耐食性の低下が大きくなるためであ
る。このＡｌ₂Ｏ₃−Ｃｒ₂Ｏ₃固溶体は例えば所望の割合
に混合された高純度のアルミナと酸化クロムを1000℃以
上に加熱して得られるが、該固溶体は電融品、焼結品の
いずれでも使用できる。

【００１４】耐火材料中のアルミナ原料には電融品ある
いは焼結品が使用できるが、耐食性を考慮すると、でき
るだけ高純度のものが望ましい。

【００１５】マグネシア原料を使用する場合は、その添
加量が30重量％以下の範囲とする。マグネシア原料が30
重量％を越えるようになると、耐スポーリング性が低下
するため好ましくない。マグネシア原料は天然品、焼結
品、電融品のいずれも使用できるが、耐食性を考慮する
とＭｇＯ純度95％以上のものが望ましい。

【００１６】本発明では上記のような耐火材料100重量
部に対し、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｔｉから選ばれる１種ま
たは２種以上の金属粉末あるいはそれらの合金粉末を0.
5〜10重量部の範囲で添加する。この添加量が0.5重量部
未満では気孔率増大を抑制する効果が発揮されず、10重
量部を越えると弾性率が増加し耐スポーリング性が低下
し、さらに物性低下も招く。

【００１７】本発明では上述した耐火材料にフェノール
樹脂等の結合剤を加え、混練、成形し結合剤による強度
が得られる温度で乾燥した後使用される。本発明の耐火
物では、その特性を損なわない範囲で各種繊維や酸化防
止剤等を添加することも可能である。

【００１８】

【実施例】以下に本発明を実施例により詳細に説明す
る。表１に示す配合のものを混練、成形後ベーキング処
理して試料とした。Ａｌ₂Ｏ₃−Ｃｒ₂Ｏ₃固溶体は４種類
の組成のものを使用した。固溶体の組成については、表
中にＡｌ₂Ｏ₃／Ｃｒ₂Ｏ₃量比を示している。また耐火材
料中のＣｒ₂Ｏ₃含有量についても同表中に示した。比較
のため表２の配合の試料も同様に作成した。表２におい
て比較例１はアルミナ−クロム質焼成れんがである。比
較例１、２に使用したクロム鉱は天然の原料でＣｒ₂Ｏ₃
含有量が34重量％のものである。また比較例４に使用し
た酸化クロムはＣｒ₂Ｏ₃含有量99重量％のものである。

【００１９】これらの試料についてベーキング後の物
性、1400℃還元雰囲気中熱処理後の物性、耐食性、耐ス
ポーリング性の試験を行った。その結果も表１、２に合
わせて示した。耐食性については回転浸食試験装置を用
い、ＳｉＯ₂＝35％、Ａｌ₂Ｏ₃＝12％、ＦｅＯ＝10％、
ＣａＯ＝35％、ＭｇＯ＝８％の組成のスラグを使用し、
1750℃で５時間実施した。結果は比較例３の溶損量を各
試料の溶損量で割り、100を掛けた指数で示した。耐ス
ポーリング性については各試料を1600℃の溶銑中に浸漬
する熱衝撃を加え、熱衝撃前後の弾性率を測定し、熱衝
撃後の弾性率／熱衝撃前の弾性率の比で評価した。結果
は比較例３の弾性率の比を100とした指数で示した。な
お、比較例１は溶銑浸漬時に折損したため弾性率の測定
が不能であった。

【００２０】実施例に示したように本発明で規定した範
囲の組成のクロム含有アルミナ−カーボン系耐火物は、
耐スポーリング性の低下を招くことなく塩基度１のスラ
グに対し優れた耐食性を示した。それに対し、比較例に
示した耐火物は物性、耐食性あるいは耐スポーリング性
について劣るものであった。

【００２２】

【表１】

【００２３】

【表２】

【００２４】

【発明の効果】本発明のクロム含有アルミナ−カーボン
系耐火物によると、カーボン添加による耐スポーリング
性を損なうことなく、低塩基度スラグに対する耐食性の
優れた耐火物が得られる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｃｒ₂Ｏ₃含有量が２〜80重量％であるＡ
ｌ₂Ｏ₃−Ｃｒ₂Ｏ₃固溶体1.25〜98重量％、炭素質原料２
〜25重量％、残部がアルミナ原料からなる耐火材料であ
り、かつ、耐火材料中のＣｒ₂Ｏ₃量が１〜10重量％であ
る耐火材料100重量部に対し、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｔｉ
から選ばれる１種または２種以上の金属粉末あるいはそ
れらの合金粉末を0.5〜10重量部添加してなることを特
徴とするクロム含有アルミナ−カーボン系耐火物。
【請求項２】Ｃｒ₂Ｏ₃含有量が２〜80重量％であるＡ
ｌ₂Ｏ₃−Ｃｒ₂Ｏ₃固溶体1.25〜98重量％、炭素質原料２
〜25重量％、マグネシア原料30重量％以下、残部がアル
ミナ原料からなる耐火材料であり、かつ、耐火材料中の
Ｃｒ₂Ｏ₃量が１〜10重量％である耐火材料100重量部に
対し、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｔｉから選ばれる１種または
２種以上の金属粉末あるいはそれらの合金粉末を0.5〜1
0重量部添加してなることを特徴とするクロム含有アル
ミナ−カーボン系耐火物。