JPS63117975A - 溶銑予備処理容器用水系不定形耐火物 - Google Patents

溶銑予備処理容器用水系不定形耐火物

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JPS63117975A
JPS63117975A JP62126486A JP12648687A JPS63117975A JP S63117975 A JPS63117975 A JP S63117975A JP 62126486 A JP62126486 A JP 62126486A JP 12648687 A JP12648687 A JP 12648687A JP S63117975 A JPS63117975 A JP S63117975A
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JP
Japan
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weight
glass
water
parts
metal
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JP62126486A
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English (en)
Inventor
康平 島田
幸次 河野
明 渡辺
茂幸 高長
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Krosaki Harima Corp
Original Assignee
Kyushu Refractories Co Ltd
Nippon Steel Corp
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/50—Pouring-nozzles
    • B22D41/52—Manufacturing or repairing thereof
    • B22D41/54—Manufacturing or repairing thereof characterised by the materials used therefor

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
  • Furnace Housings, Linings, Walls, And Ceilings (AREA)
  • Carbon Steel Or Casting Steel Manufacturing (AREA)
  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は高炉の樋用流込み材、スタンプ材、混銑車、
溶銑鍋用吹(Jり補修材、モルタルなどに用いられる溶
銑予備処理容器川水系不定形耐火物に関するものである
。
〈従来の技術〉 近年高炉tl、混銑車、溶銑鍋などは高炉の大型化によ
る出a量の増加に加えて、脱珪、脱燐などを行なう精錬
容器とじての役目も負うようになり、その不定形耐火物
は/V2O3SLCC質材料が主流となってきている。
このような苛酷化した条件下で使用される溶銑予備処理
容器用不定形耐火物(以下1pに不定形耐火物という)
中に組織の緻密化による強度向上、酸化防止や耐食性を
目的としてアルミニウムやシリコンのような金属粉末の
添加が行なわれているが、樋材の流し込み施工に際して
水を使用するものにおいては、金属粉末が水和反応を起
こし、施工時のフクレ、施工体が加熱された際の爆裂や
亀裂発生の危険性があり、金属粉末の添加量はせいぜい
0,5重量%が限度であった。
この金属粉末の水和反応を抑制する対策としてホウ酸な
どを添加する方法(特開昭53−66917号公報)、
メチル水素ポリシロキサンを添加する方法(特開昭60
−226461号公報)あるいは金属粉末を樹脂によっ
てコーティングする方法(例えば特開昭55−9568
1号公報など)などが開示されている。
〈発明が解決しようとする問題点〉 上記の各種の方法により溶銑予備処哩容器用の不定形耐
火物の問題点はある程度改善はされるけれどし、まだ不
十分C′あり、完全な解決とはなっていない。
そのため、水を使用しない不定形耐火物も考えられてい
る(特開昭57−145080号公報)。
また、そのような水和反応抑制剤により金属粉末、特に
金属アルミニウムの添加量を増した場合に炭化物の生成
がみられる。この炭化物の生成により組織の緻密化にに
る強度と耐食性の向上は実現したが、反面応力緩和機能
の低下によるIll織のh乳化が進行し、熱的、機械的
応力下においてピーリングが発生し、地金差しや剥離損
耗がみられるようになってきた。
従って、使用が容易で、しかも経済的でもある水系の不
定形耐火物であって、さらに、耐食性、耐酸化性、耐ス
ポーリング性を有し、靭性もあるといった水系不定形耐
火物の出現が望まれている。
〈問題点を解決するための手段〉 本発明者らは炭素含有耐火物へ金属粉末とガラス質材料
とを一緒に添加することにより、金属粉末とガラス質材
料との相互作用によって、強度、耐食性の向上に加えて
応力緩和機能も持たせることを見出したが、このガラス
質材料の添加が同時に金属粉末の水和抑制効果をも有す
ることが判明し上述の問題点を解決することに成功し、
この発明を完成させたものである。
即ち、この発明はアルミナ質原料40〜98重量%、炭
化珪素1〜50重量%、炭素材料1〜20重量%よりな
る耐火材料100重量部に対して、金属アルミニウム粉
末0.5〜10重量部あるいは金属アルミニウムと金属
シリコンの混合粉末あるいは合金粉末1〜15重量部、
ガラス質材料0.5〜10重量部を含有する組成物に結
合剤および水を添加して使用することを特徴とする溶銑
予備処理容器川水系不定形耐火物である。
〈作用〉 この発明の不定形耐火物はアルミナ質原料、炭化珪素お
よび炭素質材料よりなる耐火材料に金属アルミニウム粉
末およびガラス質材料さらに、必要に応じて金属シリコ
ン粉末を添加したものであって、常温付近の温度で添加
されたガラス質材料中の一部成分が、加えられた水に溶
解し、金属粉末の表面と反応して水に不溶性の緻密な被
膜を形成し、その結果、それ以後の金属粉末の水和反応
を防止するものと考えられる。
そして施工体が加熱されると、400〜1000℃の中
温域で添加された金属粉末とガラス質材料とのうちの一
方あるいは両方が溶融しそれに他方が溶解する現象が生
じる。そこで金属がガラス質の成分を還元すると同時に
金属は酸化されて金属酸化物となると、その際の体積膨
張により気孔を閉塞し、外部より耐火物内部への空気の
流入を遮断して耐火物中の炭素質+A 1F31の酸化
を防止する。
また、添加した金属の一部はガラス質を構成する元素と
置換し、それによってガラス質の粘性が増加し、ガラス
質の炭素質材料の被覆による酸化防止効果が高温域まで
持続する。
同時に酸化された金属はガラス中の他の成分や耐火材料
成分と反応し、新たな鉱物相を形成し、それが析出する
と共に耐火物成分との結合を生じて耐火物粒子の結合が
強化されるために、耐火物全体の強度が向上するのであ
る。
この金属によるガラス質材料構成成分の還元および酸化
された金属のガラス成分との反応による鉱物相の析出の
反応は、骨材粒子のガラスへの溶解よりは速度が大であ
るので、ガラス質材料のみの添加の場合の骨材粒子のガ
ラスへの溶解による骨材の変質やマトリックスの特性低
下は防止される。さらに、ガラス質材料の共存は添加金
属粉末と炭素質材料との反応による炭化物の生成を抑制
する。即ち、金属アルミニウムの炭化アルミニウムへの
反応が防止され、組織の脆性化が防止され、さらに高炉
樋の場合は特に出銑が間欠であるので、炭化アルミニウ
ムの消化による耐火物の劣化が防止されるのである。
また、ガラスの種類によっては金属により還元された成
分と炭素質材料とが反応し、炭化物を生成してさらに結
合が強化される。例えば、ケイ酸ガラス中のSL O!
が還元された後SiCウィスカーとなる場合などである
。
さらに、添加されたガラス質材料と金属粉末は結合剤と
は異なり、軟化溶融したものが移動可能であり、毛細管
現象にJ:り骨材粒子間隙を充填して、鉱物変化を起こ
すため粒子間接触角の鈍角化も進行することで応力の集
中が緩和されて、その結果マトリックスが組織安定性に
優れて耐食性、耐スポーリング性おにび耐摩耗性が向上
する。このような特性は加熱、冷却が繰返される溶融金
属容器には非常に望ましい性能である。
もちろ/υ、金属粉末を単独で添加した場合の、金属の
空気酸化による酸化物の生成に起因する気孔閉塞に6と
づく耐大物の耐酸化性と強度の向上も同時に起こり臂る
が、この発明の組成においては、金属とガラスににる相
互作用の効果の寄与がより大である。
〈発明の構成〉 この発明の水系不定形耐火物に使用される耐火材料はア
ルミナ賀fil別、炭化珪素および炭素質材料であり、
アルミナ質FA判としでは、電融アルミナ、焼結アルミ
ナ、シリマナイト、ボーキサイトなどで、その使用量は
40〜98重量%であり、40重量%未満ではアルミナ
の有する耐食性を発揮させることができず、また98重
量%より多くなると耐スポーリング性に劣り好ましくな
い。
炭化珪素はカーボンの酸化を抑制してカーボンの高耐食
性、高耐スポーリング性を十分に発揮させる効果があり
、その使用量は1〜50重量%であり、1重量%未満で
は耐酸化性、容積安定性に対する効果が薄く、また50
重量%より多くなると組織強度が低下し、また作業性も
低下する。
炭素質材料としては、天然黒鉛、人造黒鉛、石油コーク
ス、鋳物コークス、各種ピッチ、カーボンブラックなど
であり、その使用量は1〜20重量%であり、1重量%
未満では耐食性および耐スポーリング性に劣り、20重
量%より多くなると、機械的強度が低くて耐摩耗性に劣
る。
これらの耐火材料に添加される金属粉末としてはアルミ
ニウムおよび必要に応じてシリコンを用いる。金属アル
ミニウム粉末は気孔中の酸素ガスと反応して酸化物とな
り気孔を閉塞して緻密化と炭素月利の酸化を防止し、同
時にその溶融物がガラス質材料と反応するが、ガラス質
材料の種類によっては流動性が悪く、アルミニウムとガ
ラスとの反応性に乏しいものがある。これに金属シリコ
ンを添加することにJ:って、金属アルミニウムの融点
が低下し、また流動性が向上してガラス質材゛ 利との
接触、反応が容易となる。もちろんシリコンもアルミニ
ウムと同等の寄与もする。
アルミニウムとシリコンを共用する場合は混合粉末でも
よいが、合金粉末を用いる方が融点が低下し、より好ま
しい。
金属粉末の添加量は、金属アルミニウムのみの添加の場
合は耐火材料 100重量部に対して0.5〜10重量
部であり、シリコンと併用する場合には合計で1〜15
重量部とする。アルミニウムとシリコンとの混合割合は
重量比でアルミニウム1に対してシリコン1以下である
ことが望ましい。金属の添加量が添加下限以下では添加
した効果が発揮されず、上限以上では耐食性に劣るよう
になり、好ましくない。
さらに、ガラス質材料としてはケイ酸ガラス、リン酸ガ
ラス、ホウ酸ガラス、アルミン酸塩ガラス、ホウケイ酸
ガラス、ホウリン酸ガラス、チタン酸塩ガラスなどの各
種ガラスが使用でき、400〜1000℃程度の湿度で
軟化溶融するものが望ましい。溶融温度が高いと本発明
の特徴である金属とガラスとの反応が起こりにくい。こ
れらのガラスの中ではホウケイ酸ガラス、ホウリン酸ガ
ラス、リン酸ガラスが特に有効であり、さらに、他のガ
ラス質材料に比較すると、ホウケイ酸ガラスは金属粉末
との反応による強度、耐酸化性、耐食性および応力緩和
能の向上が著しく、ホウリン酸ガラスおよびリン酸ガラ
スは金属粉末の水和防止が顕著であるので、ホウケイ酸
ガラスをホウリン酸ガラスあるいはリン酸ガラスと共に
用いるのが特に効果がある。これらのガラス質材料の使
用量は耐火材料の100重量部に対して0,5〜10重
量部であり、0.5重量部以下では耐酸化性に劣り、ま
た10重量部より多くなると耐食性に劣るため好ましく
ない。
この発明の水系不定形耐火物は上記材料を基本として、
通常の粒度配合とし、結合剤、解膠剤、分散剤、減水剤
などを添加し水を加えることにより、高炉のII用流し
込み材、スタンプ材、混銑車、溶銑鍋用吹イ」(プ補修
祠、モルタルなどに用いることができる。その際の結合
剤などは、それぞれの場合に応じ、一般に用いられるも
のを適宜使用すればにいので、特別の技術を要すること
な〈従来の材料に替わり得るものである。
〈実施例〉 以下、実施例によりこの発明の詳細な説明する。
第1表に示す配合の流し込み材について試験を行なった
。流し込み後の試料を110℃で1昼夜乾燥後第1表に
示す各試験を行なった。
靭性値は還元雰囲気中1000℃および1400℃で3
点曲げ試験法により、応力−歪曲線を測定して求め l
こ 。
スラグ試験は回転式スラグ試験法によりスラグ組成をS
Lo、17重量%、#2(h9重量%、Fe050重量
%、Ca020重量%、I’bO4重量%とし、150
0°Cで5時間行なった。
酸化試験は炭化珪素発熱体電気炉を用い、大気雰囲気中
の1000℃および1200℃の温度で各5時間行なっ
た。
なお、靭性値率、溶損面積率および脱炭面積率について
は比較例の1つを100とする比率によって表わした。
第2表には吹付は材としての試験を、第3表にはモルタ
ルとしての試験の配合および試験結果を示す。なお、試
験は表に示した水を含む配合を枠に流し込み、流し込み
材の場合に準じて行なった。
第     1     表 第     2     表 第     3     表 〈発明の効果〉 第1〜3表の結果から明らかなように金属粉末とガラス
質材料を併用添加した不定形耐火物は、金属粉末のみを
添加したものと比べて靭性および耐酸化性に優れ、また
ガラス質材料のみを添加したものよりは靭性、耐酸化性
および耐食性が顕著に優れていることがわかる。また、
流し込み材の場合は110°C乾燥後の外観観察によっ
てもこの発明の実施例は爆裂、亀裂やフクレなどもなく
非常に優れた結果を示し、吹付は材の場合に実際に冷間
で吹付けた結果、付着率は従来品と変わらずほぼ100
%であり、モルタルとして使用した際の接着強さも十分
であり、この発明品の耐酸化性、耐食性が高いため、れ
んがの目地部の先行溶損はかなり緩和された結果を示し
、この発明の優秀さが顕著に現れている。
このように、この発明の金属粉末とガラス質材料を併用
添加した水系不定形耐火物は、水を使用しても金属粉末
の水和反応もみられず、ガラス物質の軟化溶融により炭
素質材料が被覆され、また溶融ガラスの一部が前月粒子
間に充填し、溶融ガラスと金属粉末の溶融物が反応した
生成物によってガラス物質の結晶化が急速に進行するた
め耐酸化性が著しく向上し、また粒子間の結合も強化さ
れると同時に靭性の増大によって応力緩和機能が著しく
敗色された。さらに、施工性は従来品と変わらない。こ
の結果、現在の材料では満足のできなかった溶銑予備処
理容器の操業上の安定性及び耐用性が顕著に向上するも
のである。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)アルミナ質原料40〜98重量%、炭化珪素1〜
    50重量%、炭素材料1〜20重量%よりなる耐火材料
    100重量部に対し、金属アルミニウム粉末0.5〜1
    0重量部、ガラス質材料0.5〜10重量部を含有する
    組成物に結合剤および水を添加して使用することを特徴
    とする溶銑予備処理容器用水系不定形耐火物。
  2. (2)アルミナ質原料40〜98重量%、炭化珪素1〜
    50重量%、炭素材料1〜20重量%よりなる耐火材料
    100重量部に対し、金属アルミニウムおよび金属シリ
    コンの混合粉末あるいは合金粉末1〜15重量部、ガラ
    ス質材料0.5〜10重量部を含有する組成物に結合剤
    および水を添加して使用することを特徴とする溶銑予備
    処理容器用水系不定形耐火物。
  3. (3)ガラス質材料がホウケイ酸ガラス、リン酸ガラス
    、ホウリン酸ガラスよりなる群より選ばれた1種または
    2種以上であることを特徴とする特許請求の範囲第1項
    あるいは第2項記載の溶銑予備処理容器用水系不定形耐
    火物。
  4. (4)ガラス質材料がホウケイ酸ガラスと、リン酸ガラ
    スまたはホウリン酸ガラスよりなる群より選ばれた1種
    または2種であることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項あるいは第2項記載の溶銑予備処理容器川水系不定形
    耐火物。
JP62126486A 1986-05-22 1987-05-22 溶銑予備処理容器用水系不定形耐火物 Pending JPS63117975A (ja)

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