JPS6048467B2 - アルミナ−スビネル−カ−ボン系耐火物 - Google Patents
アルミナ−スビネル−カ−ボン系耐火物Info
- Publication number
- JPS6048467B2 JPS6048467B2 JP56209960A JP20996081A JPS6048467B2 JP S6048467 B2 JPS6048467 B2 JP S6048467B2 JP 56209960 A JP56209960 A JP 56209960A JP 20996081 A JP20996081 A JP 20996081A JP S6048467 B2 JPS6048467 B2 JP S6048467B2
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- Japan
- Prior art keywords
- carbon
- alumina
- sic
- brick
- spinel
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は製鉄業特に溶銑の予備処理段階で使用される
耐火物の配合の構成に関する。
耐火物の配合の構成に関する。
最近溶銑段階において、精練剤としてソーダ灰（Ｎａ。
Ｏ０）や、融剤として螢石（ＣａＦ０）を加えた生石灰
（ＣａＯ）を用いて脱燐、脱硫を行う溶銑の予備処理法
が検討されているが、優れた精練剤であるこれらのフラ
ックスは溶銑処理炉の耐火物に対しては強力な侵蝕剤と
して作用する。この侵蝕作第１表 アルミナ・カー用に
対して高い侵蝕性を有する耐火材料としてアルミナ（Ａ
ｌ。
（ＣａＯ）を用いて脱燐、脱硫を行う溶銑の予備処理法
が検討されているが、優れた精練剤であるこれらのフラ
ックスは溶銑処理炉の耐火物に対しては強力な侵蝕剤と
して作用する。この侵蝕作第１表 アルミナ・カー用に
対して高い侵蝕性を有する耐火材料としてアルミナ（Ａ
ｌ。
０３）およびスピネル（ＭｇＯ−Ａｌ。
Ｏ０）があげられる。しかしてこれ等の耐火材料の耐蝕
性を１００％発揮させるためにはこれらに不純物の少い
材料を使用し特にマトリックス部に不純物を含有させな
いことが望ましいが、一方これ等を主原料とする耐火煉
瓦は使用中の熱的スポーリングに弱い即ち温度の変化に
起因する剥落現象が発生し易いという欠点を有する。
性を１００％発揮させるためにはこれらに不純物の少い
材料を使用し特にマトリックス部に不純物を含有させな
いことが望ましいが、一方これ等を主原料とする耐火煉
瓦は使用中の熱的スポーリングに弱い即ち温度の変化に
起因する剥落現象が発生し易いという欠点を有する。
たとえばアルミナについて述べると、第１表に示すよう
にその熱間線膨張率は０．８６％と高いこと、および高
融点のため使用温度で液相を生成しないことから熱的ス
ポーリングを起し易い。スピネルの場合は膨張率および
融点はさら・に高くなる。ーン・炭化珪素の熱的特性 そこでこのような熱的スポーリング性を改善するために
前記主原料にカーボンＣあるいは炭化珪素（ＳＩＣ）も
しくは両者を添加することが行われている。
にその熱間線膨張率は０．８６％と高いこと、および高
融点のため使用温度で液相を生成しないことから熱的ス
ポーリングを起し易い。スピネルの場合は膨張率および
融点はさら・に高くなる。ーン・炭化珪素の熱的特性 そこでこのような熱的スポーリング性を改善するために
前記主原料にカーボンＣあるいは炭化珪素（ＳＩＣ）も
しくは両者を添加することが行われている。
これは次の理由による。即ちカーボンは （通常グラフ
ァイト （黒鉛）の形で使用されるが、グラファイトは
第１表に示すように熱間膨張率はアルミナの半分であり
、熱伝導率は２晧であるためアルミナより極めて優れた
耐熱スポーリング性を有している。またグラファイトは
六方晶形に属し層状構造て、正六角環平面内の炭素原子
間は強い共有結合であるが層間の結合はフアンデルワー
ルス結合て弱く、層間は滑り易いので熱変化によつて発
生する熱応力を緩和する特性を有するからである。また
炭化珪素は第１表に示すように、アルミナに比べて熱膨
張率はさらに小さく熱伝導率も高いことから耐熱スポー
リング性に優れた材料である。ところが、前記のように
アルミナ、スピネルの耐熱スポーリング性を改善するた
めにカーボンを添加すると、一方でカーボンの酸化によ
る耐火物の劣化が問題となるので、カーボンの酸化を抑
制するため煉瓦組織を緻密化することが考えられるが、
前述のようにグラファイトは層間が滑り易く高圧成形す
るとラミネーションが発生し易いの．で、成形充填性を
向上させるための結合剤や成形助剤を使用する方法があ
る。
ァイト （黒鉛）の形で使用されるが、グラファイトは
第１表に示すように熱間膨張率はアルミナの半分であり
、熱伝導率は２晧であるためアルミナより極めて優れた
耐熱スポーリング性を有している。またグラファイトは
六方晶形に属し層状構造て、正六角環平面内の炭素原子
間は強い共有結合であるが層間の結合はフアンデルワー
ルス結合て弱く、層間は滑り易いので熱変化によつて発
生する熱応力を緩和する特性を有するからである。また
炭化珪素は第１表に示すように、アルミナに比べて熱膨
張率はさらに小さく熱伝導率も高いことから耐熱スポー
リング性に優れた材料である。ところが、前記のように
アルミナ、スピネルの耐熱スポーリング性を改善するた
めにカーボンを添加すると、一方でカーボンの酸化によ
る耐火物の劣化が問題となるので、カーボンの酸化を抑
制するため煉瓦組織を緻密化することが考えられるが、
前述のようにグラファイトは層間が滑り易く高圧成形す
るとラミネーションが発生し易いの．で、成形充填性を
向上させるための結合剤や成形助剤を使用する方法があ
る。
また釉薬のような酸化防止剤を添加する方法もあるが、
何れにしてもこれらの添加剤の使用は耐火煉瓦の耐用性
を低下させるので好ましくない。そこでこの様な組織緻
密化の手段をとらず、カーボンと炭化珪素を同時添加す
ればカーボンの酸化防止に有効てあることが経験的に知
られているのであるが、この作用・効果については解明
されていない。
何れにしてもこれらの添加剤の使用は耐火煉瓦の耐用性
を低下させるので好ましくない。そこでこの様な組織緻
密化の手段をとらず、カーボンと炭化珪素を同時添加す
ればカーボンの酸化防止に有効てあることが経験的に知
られているのであるが、この作用・効果については解明
されていない。
４
発明者等はこの炭化珪素（ＳＩＣ）の酸化防止効果につ
いて種々実験と使用後耐火煉瓦の解析を行つた結果、ア
ルミナ、スピネルを主原料としカーボンを添加したアル
ミナ−スピネルーカーボン系耐火物に超微細の炭化珪素
を少量添加することがカーホンの酸化防止に極めて有効
であるとゆう知見を得た。
いて種々実験と使用後耐火煉瓦の解析を行つた結果、ア
ルミナ、スピネルを主原料としカーボンを添加したアル
ミナ−スピネルーカーボン系耐火物に超微細の炭化珪素
を少量添加することがカーホンの酸化防止に極めて有効
であるとゆう知見を得た。
即ちこの発明は特定微粉、特定量の炭化珪素をカーボン
と同時添加することによつて、カーボンの酸化による耐
火物の品質劣化を防止し、耐火物の使用による損耗度を
減少させることを目的とし、その要旨は、アルミナ（Ａ
ｌ２Ｏａ）およびスピネル（（ＭｇＯ−Ａｌ。
と同時添加することによつて、カーボンの酸化による耐
火物の品質劣化を防止し、耐火物の使用による損耗度を
減少させることを目的とし、その要旨は、アルミナ（Ａ
ｌ２Ｏａ）およびスピネル（（ＭｇＯ−Ａｌ。
Ｏ。）原料の一種または２種を８０〜９５重量％と、カ
ーボン３〜１５重量％および２ 〜３０ミクロンの微粒
子が８５％以上である炭化珪素（ＳｉＣ）を２〜５重量
％を含むことを特徴とするアルミナ−スピネルーカーボ
ン系耐火物にある。先ずＳｉＣの高温下における挙動に
ついて述べると、耐火煉瓦中にカーボンＣが共存し、１
０００〜１４００℃の煉瓦内雰囲気中でかつ平衡状態で
、酸素分圧は１０−”゜〜１０−゛゜ａｔｍ）ＣＯ。
ーボン３〜１５重量％および２ 〜３０ミクロンの微粒
子が８５％以上である炭化珪素（ＳｉＣ）を２〜５重量
％を含むことを特徴とするアルミナ−スピネルーカーボ
ン系耐火物にある。先ずＳｉＣの高温下における挙動に
ついて述べると、耐火煉瓦中にカーボンＣが共存し、１
０００〜１４００℃の煉瓦内雰囲気中でかつ平衡状態で
、酸素分圧は１０−”゜〜１０−゛゜ａｔｍ）ＣＯ。
分圧は１０−２ 〜１０−゜ａｔｍＮｃ０分圧はほぼ１
気圧である。酸素分圧は微細気孔中で変動するものであ
るが、１０−”〜１０−゜ａｔｍまで上昇しても、これ
以下の低酸素域ではＳｉＣの分解はＳｉＯ。とはなり得
ずＳｉＯガスとなることが判明した。即ちＳＩＣの粒子
は結果的にその表面で次の反応を生ずる。ＳｌＣｆＣＯ
＝ＳＩＯ↑＋ｆ この反応はＳｉＯガスの発生と同時にＣの沈積をともな
う。
気圧である。酸素分圧は微細気孔中で変動するものであ
るが、１０−”〜１０−゜ａｔｍまで上昇しても、これ
以下の低酸素域ではＳｉＣの分解はＳｉＯ。とはなり得
ずＳｉＯガスとなることが判明した。即ちＳＩＣの粒子
は結果的にその表面で次の反応を生ずる。ＳｌＣｆＣＯ
＝ＳＩＯ↑＋ｆ この反応はＳｉＯガスの発生と同時にＣの沈積をともな
う。
そこで消費されるＣＯは、煉瓦の稼動状況下でスラグ中
のＦｅＯや精練剤のソーダ灰（Ｎａ２ＣＯ。）が煉瓦中
のカーボンＣと反応することによつて生ずるもので、換
言すれば稼動中表面から酸化損耗されたカーボンはＳｉ
Ｃの分解反応によつて、煉瓦中で再析出されるのである
。さらに上記反応で生成するＳｉＯガスは煉瓦中の酸素
分圧の高い位置でＳｉＯになり、これが煉瓦骨材のＡｌ
’。
のＦｅＯや精練剤のソーダ灰（Ｎａ２ＣＯ。）が煉瓦中
のカーボンＣと反応することによつて生ずるもので、換
言すれば稼動中表面から酸化損耗されたカーボンはＳｉ
Ｃの分解反応によつて、煉瓦中で再析出されるのである
。さらに上記反応で生成するＳｉＯガスは煉瓦中の酸素
分圧の高い位置でＳｉＯになり、これが煉瓦骨材のＡｌ
’。
０。
の周辺でＡｌ。Ｏ３−ＳｌＯ２系化合物例えばムライト
（３Ａｅ２０３・２Ｓｉ０２）等となつて気孔を埋め、
マトリックス部を緻密化する。このマトリックスの緻密
化が煉瓦中カーボンの酸化防止の働きをするのてある。
以上ＳｉＣの働きをまとめると次の様になる。
（３Ａｅ２０３・２Ｓｉ０２）等となつて気孔を埋め、
マトリックス部を緻密化する。このマトリックスの緻密
化が煉瓦中カーボンの酸化防止の働きをするのてある。
以上ＳｉＣの働きをまとめると次の様になる。
１ カーボンのフィードバック機構
煉瓦の稼動表面でのカーホンの酸化損耗の結果煉瓦中に
ＣＯガスが生じ、ＳＩＣと反応してＳＩＣｌモルに対し
て２モルのＣが析出して組織が緻密化する。
ＣＯガスが生じ、ＳＩＣと反応してＳＩＣｌモルに対し
て２モルのＣが析出して組織が緻密化する。
２ 新化合物の生成
もう一つの反応生成物であるＳｉＯガスは煉瓦気孔中て
ＳＩＯ。
ＳＩＯ。
となり、Ａｌ。Ｏ。原料の表面でＡｌ。Ｏ。−ＳＩＯ。
系化合物を生成し気孔を埋める。３ 煉瓦中カーホンの
酸化防止 ２の化合物生成は気相から固相の生成反応であり、マト
リックスが緻密化し、これによつてカーボンの酸化防止
が図られる。
系化合物を生成し気孔を埋める。３ 煉瓦中カーホンの
酸化防止 ２の化合物生成は気相から固相の生成反応であり、マト
リックスが緻密化し、これによつてカーボンの酸化防止
が図られる。
ＳＩＣの分解反応はル種類位あるが、以上説明した条件
下において前記の反応機構が進行することが頭微鏡検査
その他組織のミクロ的解析によつて明らかとなつた。
下において前記の反応機構が進行することが頭微鏡検査
その他組織のミクロ的解析によつて明らかとなつた。
また骨材がアルミナの場合は勿論スピネルもしくはスピ
ネルと共存の場合も同様に成り立つことがわかつた。以
上の解析結果によつて、ＳＩＣ添加によるマトリックス
の強化、カーボンの酸化防止はその添加量によるのでは
なくＳＩＣ粒子の総比表面積に比例するとの結論に達し
た。
ネルと共存の場合も同様に成り立つことがわかつた。以
上の解析結果によつて、ＳＩＣ添加によるマトリックス
の強化、カーボンの酸化防止はその添加量によるのでは
なくＳＩＣ粒子の総比表面積に比例するとの結論に達し
た。
従つて、添加するＳＩＣの粒度は微粉である程効果は大
きいので２ 〜３０ミクロンの微粒子が１００％である
微粉を使用することが最も望ましいのであるが、現在工
業的に入手し得る微粉は２ 〜３０ミクロンの粒子の割
合が８５％以上９３％程度までであり、このような粒度
でも充分前述のＳｉＣの効果が発揮できることを確認し
た。
きいので２ 〜３０ミクロンの微粒子が１００％である
微粉を使用することが最も望ましいのであるが、現在工
業的に入手し得る微粉は２ 〜３０ミクロンの粒子の割
合が８５％以上９３％程度までであり、このような粒度
でも充分前述のＳｉＣの効果が発揮できることを確認し
た。
また２ミクロン未満の如き超微粒子は前述したような煉
瓦稼動後の反応に至る以前に分解して粒子であり得ない
ので少い程よい。また３０ミクロンを越えるような粗い
粒子は反応し難くなり同時に耐火煉瓦の耐蝕性に対して
有害要因となるので少い程よい。またＳｉＣの添加量は
、煉瓦全量に対して２重量％未満では、この発明の前記
したような効果は発揮てきず。
瓦稼動後の反応に至る以前に分解して粒子であり得ない
ので少い程よい。また３０ミクロンを越えるような粗い
粒子は反応し難くなり同時に耐火煉瓦の耐蝕性に対して
有害要因となるので少い程よい。またＳｉＣの添加量は
、煉瓦全量に対して２重量％未満では、この発明の前記
したような効果は発揮てきず。
またｍ重量％を添加すると煉瓦の耐蝕性が低下してくる
ことが判明したので、ＳｉＣの添・加量は５重量％以下
が最も望ましい。カーボン（グラファイト）の添加の目
的は前述したように耐熱スポーリング性の向上にあるが
、３．０重量％未満の少量では耐熱スポール性に乏しい
煉瓦となり、またカーボンを１５重量％を越えてフ添加
すると稼動表面の脱炭現象が増加してスラグに対する耐
蝕性が低下する。
ことが判明したので、ＳｉＣの添・加量は５重量％以下
が最も望ましい。カーボン（グラファイト）の添加の目
的は前述したように耐熱スポーリング性の向上にあるが
、３．０重量％未満の少量では耐熱スポール性に乏しい
煉瓦となり、またカーボンを１５重量％を越えてフ添加
すると稼動表面の脱炭現象が増加してスラグに対する耐
蝕性が低下する。
なおりーホンの添加量は炭化珪素の添加量の１．５〜２
．０倍程度に多くする方が望ましい。次にこの発明の耐
火煉瓦と従来のアルミナーカ５−ボンー炭化珪素系煉瓦
を２卯屯溶銑予備処理炉にライニングし、主に溶銑の脱
燐、脱硫処理をした場合の実施例の結果を第２表に示す
。
．０倍程度に多くする方が望ましい。次にこの発明の耐
火煉瓦と従来のアルミナーカ５−ボンー炭化珪素系煉瓦
を２卯屯溶銑予備処理炉にライニングし、主に溶銑の脱
燐、脱硫処理をした場合の実施例の結果を第２表に示す
。
− 侘１１ｉ夕ψＨ÷ ″Ｇｌｌ
第２表から明らかな様に、この発明の耐火煉瓦は、煉瓦
中にカーホンの酸化防止の達成度を表す平均損耗量即ち
溶銑処理１チャージ毎に換算した煉瓦の損耗量は頗しく
減少した。
中にカーホンの酸化防止の達成度を表す平均損耗量即ち
溶銑処理１チャージ毎に換算した煉瓦の損耗量は頗しく
減少した。
Claims (1)
- １ アルミナ（Ａｌ＿２Ｏ＿３）およびスピネル（Ｍｇ
Ｏ・Ａｌ＿２Ｏ＿５）原料の一種または２種を８０〜９
５重量％と、カーボン３〜１５重量％および２〜３０ミ
クロンの微粒子が８５％以上である炭化珪素（ＳｉＣ）
を２〜５重量％を含むことを特徴とするアルミナ−スピ
ネル−カーボン系耐化物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56209960A JPS6048467B2 (ja) | 1981-12-28 | 1981-12-28 | アルミナ−スビネル−カ−ボン系耐火物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56209960A JPS6048467B2 (ja) | 1981-12-28 | 1981-12-28 | アルミナ−スビネル−カ−ボン系耐火物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58115073A JPS58115073A (ja) | 1983-07-08 |
| JPS6048467B2 true JPS6048467B2 (ja) | 1985-10-28 |
Family
ID=16581515
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56209960A Expired JPS6048467B2 (ja) | 1981-12-28 | 1981-12-28 | アルミナ−スビネル−カ−ボン系耐火物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6048467B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU6341986A (en) * | 1985-10-07 | 1987-04-09 | Dresser Industries Inc. | Refractory composition having high alkali resistance |
| JP3528948B2 (ja) * | 1995-07-28 | 2004-05-24 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 真空精錬用取鍋の蓋 |
| JP7469667B2 (ja) * | 2020-09-18 | 2024-04-17 | 日本製鉄株式会社 | 真空脱ガス装置用スピネル－アルミナ－カーボン煉瓦及び真空脱ガス装置 |
-
1981
- 1981-12-28 JP JP56209960A patent/JPS6048467B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58115073A (ja) | 1983-07-08 |
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