JPH11322448A

JPH11322448A - 真空脱ガス装置真空槽内張り用不定形耐火物

Info

Publication number: JPH11322448A
Application number: JP10153736A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Fujii; 哲郎藤井; Toyoyasu Obana; 豊康尾花
Original assignee: Harima Ceramic Co Ltd
Current assignee: Harima Ceramic Co Ltd
Priority date: 1998-05-18
Filing date: 1998-05-18
Publication date: 1999-11-24

Abstract

(57)【要約】【課題】真空脱ガス装置真空槽の内張りにおいて、溶
鋼湯面の上方の先行溶損を抑制したマグネシア−アルミ
ナ質不定形耐火物を提供する。【解決手段】アルミナ原料およびマグネシア原料を含
む耐火骨材と結合剤を含み、配合組成全体の化学成分中
の酸化鉄成分を０．５重量％以下とし、流し込みによっ
て施工される真空脱ガス装置真空槽内張り用不定形耐火
物である。不定形耐火物の配合組成中の酸化鉄成分を
０．５重量％以下に低減したことにより、耐火物の使用
で生成するスピネルに対し、ＦｅＯ固溶の原因となるＦ
ｅＯの生成を抑制して溶鋼湯面上方の先行溶損の改善を
図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、真空脱ガス装置真
空槽の内張りとして使用する不定形耐火物に関する。

【０００２】

【従来の技術】溶鋼精錬用の真空脱ガス装置の真空槽に
内張りされる耐火物は、従来、れんが積みで行なわれて
いたが、施工能率などを目的として不定形耐火物の使用
が試みられている。

【０００３】真空槽内張り用の不定形耐火物として、例
えば特開平８−１８８４７６号公報においてマグネシア
−アルミナ質が提案されている。この材質は耐火物使用
中の高温下で、マグネシア原料とアルミナ原料との反応
でＡｌ₂Ｏ₃・ＭｇＯ系スピネル（以下、スピネルと称す
る。）を生成し、耐火物組織を緻密化して溶鋼・スラグ
の浸透を防止することにより、優れた耐食性を発揮す
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、真空槽の内張
りは、溶鋼湯面上方の先行溶損の問題がある。このこと
は、マグネシア−アルミナ質不定形耐火物を使用した場
合でも同様である。本発明は、真空槽の内張りにおい
て、溶鋼湯面の上方の先行溶損を抑制したマグネシア−
アルミナ質不定形耐火物を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、アルミナ原料
およびマグネシア原料を含む耐火骨材と結合剤を含み、
配合組成全体の化学成分中の酸化鉄成分を０．５重量％
以下とし、流し込みによって施工される真空脱ガス装置
真空槽内張り用不定形耐火物である。

【０００６】アルミナ原料あるいはマグネシア原料に
は、不可避的にＦｅ₂Ｏ₃などの酸化鉄が含有されてい
る。また、マグネシア原料では成分中のＭｇＯあるいは
ＣａＯの水和を防止するために、故意に酸化鉄を添加さ
れているものがある。

【０００７】本発明は、この原料などから供給される酸
化鉄を一定量以下に低減したことで、溶鋼湯面上方の先
行溶損を改善したものである。本発明による不定形耐火
物がこの効果を発揮するメカニズムは必ずしも明らかで
はないが、以下の理由と予想される。

【０００８】真空脱ガス装置は操業時に真空槽内が減圧
される。高温減圧下では酸素分圧が下がるために耐火物
組織中に含有されているＦｅ₂Ｏ₃の熱分解（２Ｆｅ₂Ｏ₃
→４ＦｅＯ＋Ｏ₂）が促進される。アルミナ−マグネシ
ア質不定形耐火物は使用中にスピネルが生成するが、こ
のスピネルに前記熱分解で生成したＦｅＯが固溶し、ス
ピネルがもつ溶鋼・スラグ浸透防止の作用が損なわれ、
前記先行溶損に対する耐用性が不十分なものとなる。

【０００９】本発明の不定形耐火物は、不定形耐火物の
配合組成中の酸化鉄成分を０．５重量％以下、さらに好
ましくは０．３重量％以下に低減したことにより、アル
ミナ−マグネシア質内張りにおいて、スピネルへのＦｅ
Ｏ固溶の原因となるＦｅＯの生成を抑制し、溶鋼湯面上
方の先行溶損の改善を図ったものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の不定形耐火物は、耐火骨
材に少なくともアルミナ原料とマグネシア原料とを含
む。アルミナ原料の具体例は、焼結アルミナ、電融アル
ミナなどである。不定形耐火物の断熱性向上のために、
軽量アルミナを一部に使用してもよい。また、微粉部と
して使用する場合は、仮焼アルミナでもよい。ボーキサ
イトなどの天然原料は酸化鉄成分の含有量が多いので、
使用しないことが好ましく、使用したとしてもごく小量
に留める必要がある。

【００１１】マグネシア原料の具体例は、焼結マグネシ
ア、電融マグネシアなどである。ＣａＯを２０重量％以
下の範囲で含む焼結マグネシアでもよい。微粉部には軽
焼マグネシアを使用してもよい。また、このマグネシア
原料は合成品が好ましく、マグネサイトなどの天然原料
は酸化鉄成分の含有量が多いので、使用しないことが好
ましく、使用したとしてもごく小量に留める必要があ
る。

【００１２】アルミナ原料、マグネシア原料のそれぞれ
の割合は特に限定されないが、マグネシア原料１〜５０
重量％とし、残部をアルミナ原料主体にするのが好まし
い。マグネシア原料は、５０重量％より多い場合は耐ス
ポーリング性が低下傾向にある。１重量％未満ではスピ
ネル生成量が不十分なためか、耐溶損性の面で好ましく
ない。

【００１３】耐火骨材は、前記したアルミナ原料および
マグネシア原料以外に、本発明の効果を損なわない範囲
であれば、スピネル原料、粘土、炭素、炭化物、窒化
物、ほう化物などの他の耐火骨材を組み合わせてもよ
い。

【００１４】スピネル原料を組み合わせた場合、スピネ
ル原料の具体例としては焼結スピネルまたは電融スピネ
ルである。スピネル原料の化学組成はスピネル理論組成
に近いものが好ましいが、これに限らず、例えばＡｌ₂
Ｏ₃：ＭｇＯ＝１：１〜１０：１のものが使用できる。

【００１５】スピネル原料は、アルミナ原料あるいはマ
グネシア原料とのなじみがよいことから比較的多く組み
合わせてもよい。例えば５０重量％以下の範囲で組み合
わせてもよい。５０重量％を超えると耐溶損性が低下
し、好ましくない。

【００１６】本発明の不定形耐火物は、酸化鉄成分の含
有量を０．５重量％以下、さらに好ましくは０．３重量
％以下とする。この酸化鉄成分の含有量は主に耐火骨材
の化学成分値によって左右される。そこで、耐火骨材の
種類の選択、各耐火骨材の割合調整などにより、酸化鉄
成分の含有量を０．５重量％以下あるいは０．３重量％
以下にする。

【００１７】耐火骨材に含有される酸化鉄成分は、Ｆｅ
₂Ｏ₃、ＦｅＯなどである。酸化鉄成分量は化学分析での
便宜上、Ｆｅ₂Ｏ₃かＦｅＯかに限らず、すべてＦｅ₂Ｏ₃
の形で求めるのが一般的である。そこで、後述する実施
例においても酸化鉄成分の割合はＦｅ₂Ｏ₃で求めた。

【００１８】本発明の不定形耐火物は流し込み施工によ
って施工する。耐火骨材の粒度は従来の流し込み施工用
耐火物と同様に、施工時の流動性と施工体の緻密化を考
慮して粗粒、中粒、微粒に調整する。

【００１９】結合剤はアルミナセメントの他、例えばマ
グネシアセメント、ポルトランドセメント、リン酸塩、
ケイ酸塩、シリカゾル、アルミナゾル、ホウ酸塩、乳酸
塩などから選ばれる一種以上を使用する。その添加量は
結合剤の種類などに合わせ、耐火骨材の合量に対する外
掛けで、好ましくは１〜２０重量％の範囲内で調整す
る。また、軽焼マグネシアはマグネシアセメントとして
も作用することから、耐火骨材の一部に軽焼マグネシア
を使用した場合は、この軽焼マグネシアが結合剤となり
得る。

【００２０】本発明は、耐火粗大粒を添加してもよい。
耐火粗大粒は、施工体組織内に発生した亀裂が伸展する
のを防止する。材質は限定されないが、例えば電融また
は焼結のアルミナ、マグネシア、スピネルあるいはこれ
らを主材とした耐火物廃材（例えば炉材使用後品）など
である。その割合は、耐火骨材に対して外掛け５０重量
％以下が好ましい。

【００２１】耐火骨材の粒径は一般に８ｍｍ未満、通常
は５ｍｍ以下の範囲内で粗粒、微粒、中粒に調整され
る。耐火粗大粒は粒径が例えば１０〜５０ｍｍときわめ
て大きく、耐火性骨材と明確に区別される。

【００２２】耐火粗大粒を添加した場合、本発明で限定
した配合組成全体の酸化鉄成分の割合は、この耐火粗大
粒を除いたものとする。これは、耐火粗大粒は比表面積
がきわめて小さく、耐火粗大粒の酸化鉄成分と耐火骨材
との反応が殆どなく、耐火粗大粒からくる酸化鉄成分は
本発明の効果に実質的に影響しないからである。

【００２３】必要によっては、さらに分散剤、有機繊
維、金属繊維、金属粉、マイクロバルーン、硬化促進
剤、硬化遅延剤、金属粉、消化抑制剤などを添加しても
よいことは従来材質とと変わりない。

【００２４】分散剤は不定形耐火物の施工時の流動性を
付与する。具体例は、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、ポリメタリン酸塩、ポリ
カルボン酸塩、β−ナフタレンスルホン酸塩類などであ
るが、これに限られるものではない。その好ましい割合
は、耐火骨材の合量に対する外掛けで０．０１〜２重量
％である。

【００２５】有機繊維は乾燥性付与の効果をもつ。合成
繊維、パルプ繊維、天然有機繊維などがあるが、品質が
安定している合成繊維の使用が好ましい。合成繊維の具
体例としては、ビニロン（ＰＶＡを含む）、レーヨン、
ポリエステル、ナイロン、ポリプロピレン、ポリエチレ
ンなどである。その寸法は、１デニール、長さ１〜１０
ｍｍが好ましい。その添加割合は、耐火骨材の合量に対
する外掛けで０．０１〜０．５重量％が好ましい。

【００２６】消化抑制剤としては揮発シリカ、ガラス類
などがある。マグネシア原料の消化抑制に作用する。そ
の割合は耐火骨材全体に対する外掛けで５重量％以下が
好ましい。５重量％を超えると耐溶損性低下の原因とな
る。

【００２７】本発明の不定形耐火物は、施工水を添加し
て混練後、流し込みによって施工される。施工時には、
充填性を高めるためにバイブレータにより振動を付与す
るのが好ましい。また、中子を使用して真空槽に直接施
工する他、予め流し込み施工して得たブロックを内張り
してもよい。

【００２８】

【実施例】表１は各例で使用した耐火骨材の化学分析値
である。表２は本発明実施例とその比較例、さらにその
試験結果である。試験方法は以下のとおり。

【００２９】回転侵食試験；各例の配合組成を混練後、
振動を付与した型枠に流し込み施工し、養生・乾燥して
得た試験片を、回転侵食試験した。この試験では、鋼
片：転炉スラグ（ＦｅＯ含有量；２０重量％）＝３：２
を侵食剤とし、１６００℃×５時間の侵食試験を行い、
溶損寸法を測定した。表には、比較例１の溶損寸法を１
００とした指数で示し、数値が小さいほど溶損が少ない
ことを示す。

【００３０】実機試験；１５０トンのＲＨ式真空脱ガス
装置真空槽の下部槽側壁を、振動機を備えた中子をもっ
て、厚さ４００ｍｍの内張りを流し込み施工で形成し
た。その際、外殻鉄皮と前記内張りとの間には、１０ｍ
ｍの多孔質断熱ボードを介在した。真空脱ガス装置使用
後、真空槽の下部槽側壁において、溶鋼湯面の上方の溶
損速度（最深溶損部位）と、溶鋼湯面以下の溶損速度を
測定した。また、同時に真空槽の下部槽内張り全体の耐
用寿命を求めた。

【００３１】

【表１】

【００３２】

【表２】

【００３３】実機試験において実施例１〜８は、溶鋼湯
面の上方、下方ともに耐溶損性に優れている。したがっ
て、下部槽内張り全体の耐用寿命が優れる。

【００３４】比較例１，２はアルミナ−マグネシア質不
定形耐火物であるが、酸化鉄成分の割合が本発明の範囲
外である。溶鋼湯面以下の耐溶損性は前記実施例と大差
がないが溶鋼湯面の上方の先行溶損が大きいため、内張
り全体の耐用寿命が短い。

【００３５】回転侵食試験および溶鋼湯面の下方の溶損
については、本発明実施例、比較例１，２ともに大差が
ない。このことから、酸化鉄成分の割合を限定したこと
による耐溶損性向上の効果は、溶鋼湯面上方における特
有のものであることが判る。

【００３６】比較例３アルミナ質、比較例４はアルミナ
−スピネル質である。酸化鉄成分が本発明で限定した範
囲の比較例３、酸化鉄成分が本発明で限定した範囲外の
比較例４ともに、溶鋼湯面より下方の耐溶損性に劣る。
溶鋼湯面より上方の耐溶損性は本発明実施例に比べて大
きく劣らないが、溶鋼湯面より下方の溶損によって、内
張り全体としての寿命が短い。

【００３７】図１のグラフは、酸化鉄成分量の影響を確
認するために行なった実機実験結果である。表２に示し
た実施例３のアルミナ−マグネシア質不定形耐火物の配
合組成を基本とし、各配合物の粒径、割合などを一定に
し、アルミナ原料およびマグネシア原料の種類のみを変
化させ、配合組成全体のＦｅ₂Ｏ₃の割合と溶鋼湯面の上
方の溶損速度の関係を示したものである。Ｆｅ₂Ｏ₃の割
合が１重量％の耐火物組成の不定形耐火物の溶損速度を
１００とした指数で示し、数値が小さいほどを溶損速度
が遅い。

【００３８】同グラフの結果からも、アルミナ−マグネ
シア質不定形耐火物において酸化鉄成分の割合が溶鋼湯
面の上方の先行溶損に大きく影響すること、ならびに酸
化鉄成分の割合が本発明の限定の範囲において好ましい
ことが確認される。

【００３９】

【発明の効果】真空脱ガス装置は、真空槽内が減圧下て
操業されることで、その内張りの溶損機構は一般の溶融
金属容器にはない特別のものであり、従来の不定形耐火
物をそのままで転用しても十分な耐用性が得られなかっ
た。本発明は溶鋼湯面の上方の先行溶損という、真空脱
ガス装置真空槽での特有の問題を解決したものである。

【００４０】真空脱ガス装置真空槽の不定形耐火物化は
近年着手されたものであるが、内張り施工の省力化を目
的として、この不定形耐火物化は今後多用されると考え
られ、本発明のもつ意義は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】アルミナ−マグネシア質不定形耐火物におい
て、配合組成全体のＦｅ₂Ｏ₃の割合に対する溶鋼湯面の
上方の溶損速度の推移を示したグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アルミナ原料およびマグネシア原料を含む
耐火骨材と結合剤を含み、配合組成全体の酸化鉄成分を
０．５重量％以下とし、流し込みによって施工される真
空脱ガス装置真空槽内張り用不定形耐火物。
【請求項２】アルミナ原料およびマグネシア原料を含む
耐火骨材、結合剤および耐火粗大粒子を含み、耐火粗大
粒子を除く配合組成全体の酸化鉄成分を０．５重量％以
下とし、流し込みによって施工される真空脱ガス装置真
空槽内張り用不定形耐火物。
【請求項３】耐火骨材が、アルミナ原料およびマグネシ
ア原料に加え、さらにＡｌ₂Ｏ₃・ＭｇＯ系スピネル原料
を含む請求項１または２記載の真空脱ガス装置真空槽内
張り用不定形耐火物。