JPS6331427B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6331427B2 JPS6331427B2 JP3641679A JP3641679A JPS6331427B2 JP S6331427 B2 JPS6331427 B2 JP S6331427B2 JP 3641679 A JP3641679 A JP 3641679A JP 3641679 A JP3641679 A JP 3641679A JP S6331427 B2 JPS6331427 B2 JP S6331427B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silica
- cristobalite
- tridymite
- brick
- cao
- Prior art date
- 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
本発明は、熱風炉、コークス炉等に用いる珪石
質耐火物の改良及びその使用方法に関する。さら
に詳しくは、熱風炉、コークス炉等のダストの影
響を受けた珪石質耐火物の鉱物組成としてのクリ
ストバライト相をトリジマイト相に変化させ得る
ような添加剤を添加することを特徴とする。 近年、鉄鋼業における高炉の操業方法は、高温
高圧操業へと進み、必然的に送風温度の上昇も著
しい。したがつて、熱風炉設備もこの高温化に対
応すべく、ドーム、壁あるいはギツターレンガな
ども高温下での容積の安定性が耐クリープ性に秀
れた珪石質耐火物を使用するようになつてきてい
る。当然、コークス炉その他の類似条件を有する
個所において、同様な条件を要求されることは言
を待たない。 以下については、その中の代表例である熱風炉
に使用する珪石レンガについて述べる。 珪石レンガを用いた熱風炉では、従来は高炉改
修などの休止中でも、レンガの割れあるいはレン
ガ積構造物としての損傷の懸念が大きいため、保
温を行なうのを常としていた。ところが最近にな
り、その保温中のエネルギーの損失を防止すべ
く、徐冷却の技術が検討れ、実施されることが多
くなつてきている。 しかし、このようなレンガ自体の変質、すなわ
ち鉱物組成の変化によりもたらされる冷却過程で
の割れについては、未解決であり、その対策など
も何んら施されていないのが実情であり、そのま
ま再使用した場合には、割れを内蔵したレンガで
あるために、使用中での割れの拡大、機械的強度
の低下などにより、レンガが破片化し、熱風炉の
本命である熱交換機能を失う事態が多分に生じ得
ることとなり、実操業の大問題となるのである。 上記した通常の珪石レンガは、常温下の製品段
階では、トリジマイト相とクリストバライト相が
混合した状態となつているが、通常の使用条件下
（1470℃以下）では、図２に示した平衡状態から
みても、また実際の使用後レンガからみても、ト
リジマイト単一相で構成されている。 ところが、使用後冷却したレンガにおけるダス
トと接触したレンガでは、レンガの内部は確かに
トリジマイト相に単一化されているものの、その
周辺部はクリストバライト相ができ、かつ図３に
示すようにその境界部には割れが生じている。 このようなレンガ内での両相の境界部に生じる
割れは、図２に示したようなトリジマイトとクリ
ストバライト間の膨張、収縮変化の大きい差、ク
リストバライトの急激な容積変化に起因するもの
である。これに対し、ダストの影響を受けていな
いレンガ積の内部のトリジマイト単一相からなる
レンガでは、この種の割れの発生は認められてい
ないことからも上記の要因は肯定できるものであ
る。 本発明は、上記問題点は解決すべくなされた平
衡状態図上の新しい知見に基づいた全く新規な発
明であり、熱風炉等のAl2O3を含むダストに接触
するような個所に用いる珪石耐火物に、クリスト
バライト相の生成を抑制しうる効果のある添加剤
を添加することを特徴とするものである。 ここで、珪石質耐火物とは、珪石質の不定形耐
火物および珪石レンガなどの珪石を原料とした耐
火材全般を意味する。また、ダストとは、炉内装
入のガス組成あるいは原料組成中の不純物として
Al2O31％以上も含むもの全般を指す。 すなわち、図４に示すように、従来の珪石レン
ガの鉱物相のＸ線回折による同定では、未処理の
珪石レンガではトリジマイト、クリストバライト
の混在であり、(a)トリジマイト相の安定域である
1400℃下ではトリジマイト相のみとなり、ｂ図２
に示した平衡状態の通りとなつている。 しかし、熱風炉内に残留していたダスト組成物
（Fe2O3：41.9％、Al2O3：34.0％、SiO2：20.4％）
を5wt％添加した珪石レンガではクリストバライ
ト相のみｃに変化している。そこで、さらに珪石
レンガに1wt％のAl2O3(d)およびFe2O3(e)、K2O、
MgOなどを添加したところ、Al2O3添加時のみク
リストバライト化の傾向を示した。 結局、ダストとの接触によるクリストバライト
化の要因はAl2O3成分であることが明白である。 さらに、このAl2O3成分の添加量による珪石レ
ンガの鉱物相の変化状態を調査したところ、図１
の如く、珪石レンガのSiO2−Al2O3系二元系状態
図におけるトリジマイト−クリストバライトの変
態曲線として、従来A′−Ｂ線で示されていたも
のが、実際には前記したような状況からＡ−Ｂ線
となつているという新しい知見を得た。 これによつて、Al2O3含有ダストと接した珪石
レンガの表面層では、ドーム温度がトリジマイト
の安定温度域とされる1400℃前後の雰囲気下にお
いても、クリストバライト相が生成するものと考
えられる。 本発明は、予め珪石レンガ内にCaOを3.7〜
15wt％添加しておくことによつて、このような
熱風炉での通常のドーム温度下（1200〜1450℃）
において、図１におけるＡ−Ｂ線をA′−Ｂ線に
近づけることができることの発明に基づくもので
ある。そして本発明によつて、珪石レンガ内の鉱
物組成をトリジマイト相に単一化でき、図５に示
すようなトリジマイト相とクリストバライト相の
冷却時における両相の収縮差および低温域での急
激な収縮を回避でき、図３に示したような内部割
れも生じなくなるという優れた効果を得ることが
できたものである。 なお、CaO3.7wt％未満の添加では、本発明の
特徴であるクリストバライト化の防止が図れない
ので、図３にみられる如く冷却中に割れが生ず
る。したがつて、3.7wt％以上のCaOの添加が必
要である。さらに一層大きい効果を得るには5wt
％以上の添加が望ましい。また、CaO15wt％を
超えた場合には、珪石レンガとしての耐火度およ
び耐圧縮クリープ性の劣化が激しくなるため、こ
れ以上のCaOを含有することは問題である。 因みにCaOおよびAl2O3の含有量による転移温
度への影響をみるため、種々のCaOおよびAl2O3
の含有量を有する珪石レンガ試料を試作し、各温
度で熱処理を行なつた結果を図６に示す。CaOが
増加するに伴いトリジマイトからクリストバライ
トへの転移温度は1470℃へ近づいていることがわ
かる。通常の珪石レンガ中のAl2O3含有量の約２
倍（1.7wt％）までAl2O3を含有してもCaOが
3.7wt％以上では転移温度が1470℃となつており、
従来ではクリストバライトに転移していた温度で
も転移しない。したがつて、通常の使用条件であ
る1470℃以下の温度ではトリジマイトのまま保持
されるので割れが生じない。 次に、本発明の実施例を示す。 実施例 １ 炉内容積3050m3の高炉の付属熱風炉において、
ダストの堆積し易い蓄熱室最上段のギツターレン
ガとして、CaOを1.6％含有した従来の珪石レン
ガと、本発明によるCaO7％および10％含有の２
種類計３種類の珪石レンガを振り分けて使用し
た。この熱風炉は送風温度1200℃、ドーム温度
1400℃で５年間使用した。その後高炉の改修に伴
い、熱風炉も約70日間で密閉冷却を実施した。 その結果、該３種類の珪石レンガを調査して、
表１の結果を得た。また、炉内に堆積していたダ
ストを分析した結果、既述したのとほぼ同様の化
学組成であつた。 この結果、従来のレンガ（CaO含有率1.6％）
は、ダスト中のAl2O3の侵入により、表層部はク
リストバライト化し、その内部の未反応部（トリ
ジマイト相）との境界部に、図３に示したのと同
様に構造的スポーリングによる割れが多く発生し
ていた。他方、本発明のレンガ（CaO含有率７
％、10％）は、ダスト中Al2O3の侵入が同じく生
じているにもかかわらず、トリジマイト化してお
り、レンガ全体が単一相の構成であるため、割れ
の発生は全くなく、健全な組織であつた。 そこで、この熱風炉を改修後の熱風炉として、
従来の珪石レンガ部分を、本発明の新規レンガに
取り替えて再使用を図つた。 この結果、送風時の圧力損失などもなく、全く
順調な状況で操業し得た。すなわち、珪石レンガ
の冷却による損傷を、変質層においても防止で
き、本発明の有効性を確認できた。
質耐火物の改良及びその使用方法に関する。さら
に詳しくは、熱風炉、コークス炉等のダストの影
響を受けた珪石質耐火物の鉱物組成としてのクリ
ストバライト相をトリジマイト相に変化させ得る
ような添加剤を添加することを特徴とする。 近年、鉄鋼業における高炉の操業方法は、高温
高圧操業へと進み、必然的に送風温度の上昇も著
しい。したがつて、熱風炉設備もこの高温化に対
応すべく、ドーム、壁あるいはギツターレンガな
ども高温下での容積の安定性が耐クリープ性に秀
れた珪石質耐火物を使用するようになつてきてい
る。当然、コークス炉その他の類似条件を有する
個所において、同様な条件を要求されることは言
を待たない。 以下については、その中の代表例である熱風炉
に使用する珪石レンガについて述べる。 珪石レンガを用いた熱風炉では、従来は高炉改
修などの休止中でも、レンガの割れあるいはレン
ガ積構造物としての損傷の懸念が大きいため、保
温を行なうのを常としていた。ところが最近にな
り、その保温中のエネルギーの損失を防止すべ
く、徐冷却の技術が検討れ、実施されることが多
くなつてきている。 しかし、このようなレンガ自体の変質、すなわ
ち鉱物組成の変化によりもたらされる冷却過程で
の割れについては、未解決であり、その対策など
も何んら施されていないのが実情であり、そのま
ま再使用した場合には、割れを内蔵したレンガで
あるために、使用中での割れの拡大、機械的強度
の低下などにより、レンガが破片化し、熱風炉の
本命である熱交換機能を失う事態が多分に生じ得
ることとなり、実操業の大問題となるのである。 上記した通常の珪石レンガは、常温下の製品段
階では、トリジマイト相とクリストバライト相が
混合した状態となつているが、通常の使用条件下
（1470℃以下）では、図２に示した平衡状態から
みても、また実際の使用後レンガからみても、ト
リジマイト単一相で構成されている。 ところが、使用後冷却したレンガにおけるダス
トと接触したレンガでは、レンガの内部は確かに
トリジマイト相に単一化されているものの、その
周辺部はクリストバライト相ができ、かつ図３に
示すようにその境界部には割れが生じている。 このようなレンガ内での両相の境界部に生じる
割れは、図２に示したようなトリジマイトとクリ
ストバライト間の膨張、収縮変化の大きい差、ク
リストバライトの急激な容積変化に起因するもの
である。これに対し、ダストの影響を受けていな
いレンガ積の内部のトリジマイト単一相からなる
レンガでは、この種の割れの発生は認められてい
ないことからも上記の要因は肯定できるものであ
る。 本発明は、上記問題点は解決すべくなされた平
衡状態図上の新しい知見に基づいた全く新規な発
明であり、熱風炉等のAl2O3を含むダストに接触
するような個所に用いる珪石耐火物に、クリスト
バライト相の生成を抑制しうる効果のある添加剤
を添加することを特徴とするものである。 ここで、珪石質耐火物とは、珪石質の不定形耐
火物および珪石レンガなどの珪石を原料とした耐
火材全般を意味する。また、ダストとは、炉内装
入のガス組成あるいは原料組成中の不純物として
Al2O31％以上も含むもの全般を指す。 すなわち、図４に示すように、従来の珪石レン
ガの鉱物相のＸ線回折による同定では、未処理の
珪石レンガではトリジマイト、クリストバライト
の混在であり、(a)トリジマイト相の安定域である
1400℃下ではトリジマイト相のみとなり、ｂ図２
に示した平衡状態の通りとなつている。 しかし、熱風炉内に残留していたダスト組成物
（Fe2O3：41.9％、Al2O3：34.0％、SiO2：20.4％）
を5wt％添加した珪石レンガではクリストバライ
ト相のみｃに変化している。そこで、さらに珪石
レンガに1wt％のAl2O3(d)およびFe2O3(e)、K2O、
MgOなどを添加したところ、Al2O3添加時のみク
リストバライト化の傾向を示した。 結局、ダストとの接触によるクリストバライト
化の要因はAl2O3成分であることが明白である。 さらに、このAl2O3成分の添加量による珪石レ
ンガの鉱物相の変化状態を調査したところ、図１
の如く、珪石レンガのSiO2−Al2O3系二元系状態
図におけるトリジマイト−クリストバライトの変
態曲線として、従来A′−Ｂ線で示されていたも
のが、実際には前記したような状況からＡ−Ｂ線
となつているという新しい知見を得た。 これによつて、Al2O3含有ダストと接した珪石
レンガの表面層では、ドーム温度がトリジマイト
の安定温度域とされる1400℃前後の雰囲気下にお
いても、クリストバライト相が生成するものと考
えられる。 本発明は、予め珪石レンガ内にCaOを3.7〜
15wt％添加しておくことによつて、このような
熱風炉での通常のドーム温度下（1200〜1450℃）
において、図１におけるＡ−Ｂ線をA′−Ｂ線に
近づけることができることの発明に基づくもので
ある。そして本発明によつて、珪石レンガ内の鉱
物組成をトリジマイト相に単一化でき、図５に示
すようなトリジマイト相とクリストバライト相の
冷却時における両相の収縮差および低温域での急
激な収縮を回避でき、図３に示したような内部割
れも生じなくなるという優れた効果を得ることが
できたものである。 なお、CaO3.7wt％未満の添加では、本発明の
特徴であるクリストバライト化の防止が図れない
ので、図３にみられる如く冷却中に割れが生ず
る。したがつて、3.7wt％以上のCaOの添加が必
要である。さらに一層大きい効果を得るには5wt
％以上の添加が望ましい。また、CaO15wt％を
超えた場合には、珪石レンガとしての耐火度およ
び耐圧縮クリープ性の劣化が激しくなるため、こ
れ以上のCaOを含有することは問題である。 因みにCaOおよびAl2O3の含有量による転移温
度への影響をみるため、種々のCaOおよびAl2O3
の含有量を有する珪石レンガ試料を試作し、各温
度で熱処理を行なつた結果を図６に示す。CaOが
増加するに伴いトリジマイトからクリストバライ
トへの転移温度は1470℃へ近づいていることがわ
かる。通常の珪石レンガ中のAl2O3含有量の約２
倍（1.7wt％）までAl2O3を含有してもCaOが
3.7wt％以上では転移温度が1470℃となつており、
従来ではクリストバライトに転移していた温度で
も転移しない。したがつて、通常の使用条件であ
る1470℃以下の温度ではトリジマイトのまま保持
されるので割れが生じない。 次に、本発明の実施例を示す。 実施例 １ 炉内容積3050m3の高炉の付属熱風炉において、
ダストの堆積し易い蓄熱室最上段のギツターレン
ガとして、CaOを1.6％含有した従来の珪石レン
ガと、本発明によるCaO7％および10％含有の２
種類計３種類の珪石レンガを振り分けて使用し
た。この熱風炉は送風温度1200℃、ドーム温度
1400℃で５年間使用した。その後高炉の改修に伴
い、熱風炉も約70日間で密閉冷却を実施した。 その結果、該３種類の珪石レンガを調査して、
表１の結果を得た。また、炉内に堆積していたダ
ストを分析した結果、既述したのとほぼ同様の化
学組成であつた。 この結果、従来のレンガ（CaO含有率1.6％）
は、ダスト中のAl2O3の侵入により、表層部はク
リストバライト化し、その内部の未反応部（トリ
ジマイト相）との境界部に、図３に示したのと同
様に構造的スポーリングによる割れが多く発生し
ていた。他方、本発明のレンガ（CaO含有率７
％、10％）は、ダスト中Al2O3の侵入が同じく生
じているにもかかわらず、トリジマイト化してお
り、レンガ全体が単一相の構成であるため、割れ
の発生は全くなく、健全な組織であつた。 そこで、この熱風炉を改修後の熱風炉として、
従来の珪石レンガ部分を、本発明の新規レンガに
取り替えて再使用を図つた。 この結果、送風時の圧力損失などもなく、全く
順調な状況で操業し得た。すなわち、珪石レンガ
の冷却による損傷を、変質層においても防止で
き、本発明の有効性を確認できた。
【表】
上記実施例でも明らかなように、本発明の珪石
質耐火物およびその使用により、熱風炉やコーク
ス炉の冷却保存による省エネルギー化は莫大であ
り、加えて従来全く予期され得なかつた珪石質耐
火物の性質を大巾に改善する効果は極めて大き
い。 本発明方法は、レンガに限定するものではな
く、珪石耐火物全般に応用できることは言を待た
ない。
質耐火物およびその使用により、熱風炉やコーク
ス炉の冷却保存による省エネルギー化は莫大であ
り、加えて従来全く予期され得なかつた珪石質耐
火物の性質を大巾に改善する効果は極めて大き
い。 本発明方法は、レンガに限定するものではな
く、珪石耐火物全般に応用できることは言を待た
ない。
第１図は珪石レンガのSiO2−Al2O3系状態を示
す図、第２図はSiO2の生成自由エネルギーを示
す図、第３図は使用後珪石レンガ内部の割れ発生
状況の図面代用写真、第４図は珪石レンガのＸ線
回折パターンを示す図、第５図はSiO2の鉱物組
成による膨張、収縮曲線を示す図、第６図はCaO
を含む珪石耐火物のトリジマイトからクリストバ
ライトへの転移温度に及ぼすAl2O3の影響を示す
図である。
す図、第２図はSiO2の生成自由エネルギーを示
す図、第３図は使用後珪石レンガ内部の割れ発生
状況の図面代用写真、第４図は珪石レンガのＸ線
回折パターンを示す図、第５図はSiO2の鉱物組
成による膨張、収縮曲線を示す図、第６図はCaO
を含む珪石耐火物のトリジマイトからクリストバ
ライトへの転移温度に及ぼすAl2O3の影響を示す
図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 珪石質耐火物のSiO2−Al2O3系二元状態図
（図１）におけるクリストバライト−トリジマイ
ト変態曲線Ａ−Ｂ線をA′−Ｂ線に近づける作用
を有するCaOを3.7〜15重量パーセント含有する
ことを特徴とする珪石質耐火物。 ２ 珪石質耐火物のSiO2−Al2O3系二元状態図
（図１）におけるクリストバライト−トリジマイ
ト変態曲線Ａ−Ｂ線をA′−Ｂ線に近づける作用
を有するCaOを3.7〜15重量パーセント含有する
珪石質耐火物を、Al2O3を含むダストに接する部
分に使用する方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3641679A JPS55130861A (en) | 1979-03-27 | 1979-03-27 | Refractory with property like silica |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3641679A JPS55130861A (en) | 1979-03-27 | 1979-03-27 | Refractory with property like silica |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55130861A JPS55130861A (en) | 1980-10-11 |
| JPS6331427B2 true JPS6331427B2 (ja) | 1988-06-23 |
Family
ID=12469215
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3641679A Granted JPS55130861A (en) | 1979-03-27 | 1979-03-27 | Refractory with property like silica |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS55130861A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3440252A1 (de) * | 1984-11-03 | 1986-05-15 | Hoechst Ag, 6230 Frankfurt | Formkoerper aus silikatischem material, verfahren zu ihrer herstellung und verwendung |
| JPH0696469B2 (ja) * | 1991-06-26 | 1994-11-30 | 品川白煉瓦株式会社 | 珪石れんがの製造方法 |
| JP4617190B2 (ja) * | 2005-04-08 | 2011-01-19 | 新日本製鐵株式会社 | 耐火物の製造方法 |
| JP4630111B2 (ja) * | 2005-04-08 | 2011-02-09 | 新日本製鐵株式会社 | 耐火物、その製造方法、および、加熱炉 |
-
1979
- 1979-03-27 JP JP3641679A patent/JPS55130861A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55130861A (en) | 1980-10-11 |
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