(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉出銑口において、炭化珪素質材２０〜９０重量％、アルミナ質材を５〜５０重量％、ムライト質材５〜３０重量％の耐火材料で構成し、ＳiＣとＡｌ2Ｏ3 、およびＳｉＯ2の合量が９０％以上で、且つ気孔率を１５％以下である円筒状耐火物を装着することを特徴とする高炉出銑口。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は高炉において溶銑およびまたは溶滓を流出させるための高炉の出銑口に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高炉の出銑口は一般に珪酸塩耐火材およびまたは高アルミナ材に炭化珪素材およびまたは窒化珪素材や炭素質材が配合されたマッド材と称される練土状の不定形耐火物を閉塞機（マッドガン）を用いて圧入充填することにより閉塞される。そして出銑時には開口機により出銑口を閉塞しているマッド材中に鉄棒を打ち込むことにより穿孔開口して出銑を行なっている。
近年、高炉の操業は羽口から熱風と共に重油、ピッチや微粉炭等の燃料を共に炉内に吹き込むことにより、燃費の引き下げや出銑量の増加等高生産性となり、非出銑時間が短くなり、出銑のための出銑口の開閉作業が頻繁となり、高熱下での作業の度合が高まって来た。また従来のマッド材では出銑時に溶銑および溶滓による浸食や損耗が大きく、出銑口径の拡大のために安定した操業が出来ず、また溶銑と溶滓との混合度が高まり品質的にも悪影響をおよぼす結果となっている。尚現在の出銑所要時間は一般に約３〜４時間で１日当りほぼ５〜６回の程度の出銑回数となっている。又出銑口の開閉作業は高温且つ悪環境下での作業であるため、此の作業の増加は環境衛生上および操業の安全上問題が多いばかりではなく、安定した出銑が行えず、溶銑の湯道となる主樋、スキンマー部、溶銑樋およびスラグ樋等の使用条件が過酷となり、その損傷が激しいので前記の如く珪酸塩材およびまたは高アルミナ材を主材とし、これに炭素質材，炭化珪素材や窒化珪素材の少なくとも一者以上を配合した練土状の不定形耐火物，マッド材が使用されているが、いまだ上記諸問題を解決する迄には至っていない。またこれらの問題点を解決するために特開平２−２０５６１０号公報には出銑口に円筒形の耐火物を装着した出銑口を形成する方法（以下先行技術と云う）が開示されているが、出銑口を形成する円筒形の耐火物によって出銑時における出銑口の損傷拡大が抑制され、長時間の出銑が可能となり、出銑口の開閉回数の減少を図ることが出来るとしているが、これに用いられる円筒状の耐火物の使用条件より熱間での強度および粘性が高く高温下での耐摩耗性に秀でており、溶銑や溶滓に対する反応性が小さいことかつ熱応力に対する抵抗性が高く、割れにくい性質を具備することが必要とされるが、これらの要求を満足させ得る耐火物が得られず、この方法でも現在所期の目的を達成する迄に至ってないのが現状である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこの現状に鑑み、前述した諸問題を解決し得る円筒状耐火物として溶銑，溶滓に対する化学的反応性が小さく熱間強度、粘性が高くて高温下での耐摩耗性に秀ぐれかつ熱応力に対する抵抗性が高くて、割れにくい特性を具備して使用中の出銑口の拡大が小さく、長時間の安定した出銑を可能とし、出銑回数を減少することの出来る高炉出銑口用円筒形状の耐火物を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は前述した諸問題を解決すべく鋭意研究をかさねた結果、高炉出銑口の使用条件より
▲１▼熱間での強度および粘性が高く高温下での耐摩耗性が高いこと。
▲２▼溶銑および溶滓に対する反応性が小さく溶損が少ないこと。
▲３▼熱応力に対する抵抗性が高く割れにくいこと。
等々が求められることに着目し、前記３項に対する満足すべき耐火材料として炭化珪素質材およびＡｌ2Ｏ3９０％以上を含有する高アルミナ質材やアルミナ質材による複合耐火物が最も適合する耐火材構成であることを種々基礎試験の結果見い出した。その耐火物の素材構成は炭化珪素質材２０〜９０重量％，アルミナ質材５〜５０、ムライト質材５〜３０重量％としてＳiＣとＡｌ2Ｏ3およびＳｉＯ2を必須成分として含有し、このＳiＣとＡｌ2Ｏ3およびＳｉＯ2の３者の合量が９０％以上であり、かつ気孔率が１５％以下であることを特徴とするものである。
【０００５】
次に本発明の円筒形状の耐火物の限定した理由を示す。
▲１▼炭化珪素質材２０〜９０重量％については、
ＳiＣは熱間強度および熱間耐摩耗性を高め且つ高熱伝導性材であるため溶損が少なくかつ有害な亀裂，割れの発生を抑制することが出来るが９０重量％以上となると組織の結合力が弱くなり熱間耐摩耗性が劣化する。又２０％以下となると組織の結合力が弱くなり、強度が低くかつ熱伝導率の低下を招き、耐損傷性，耐亀裂割れ性が劣化し耐用寿命が短くなるためである。
▲２▼アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）質材５〜５０重量％については
Ａｌ2Ｏ3は耐食性および強度を高めるが含有量が５重量％未満となると組織の結合力の向上結果が小さく、又５０重量％を超えると耐熱スポーリング性が低くなり、割れが発生し易くなるためである。
▲３▼ムライト質材５〜３０重量％については
ムライト質材料は耐火物自体の耐熱衝撃性を高め、かつ針状結晶質物であるため熱間温度を高めるものであるが、５重量％以内ではその効果が小さくかつ３０重量％を超えると耐化学的溶損性がそこなわれるためである。
▲４▼ＳiＣとＡｌ2Ｏ3およびＳｉＯ2の合量が９０％以下の含有量となると混入素材によっては異なるが一般に多成分系となり耐熱性、耐食性および熱間強度が低下し更に耐熱衝撃性の低下を招き、耐用寿命の低下をきたす等の欠点を生ずるためである。
▲５▼気孔率が１５％以上となると組織緻密度が低くなるため、組織内への異物の浸透度が高くなり、耐食性が低くなると共に溝状亀裂の発生がし易くかつ耐熱間摩耗性が低くなることにより１５％以下とする。
【０００６】
【実施例】
次に本発明の円筒状の耐火物の実施例を示す。
実施例に用いる材料の化学成分値例を表１、円筒形状耐火物の粒度構成を表２に示す。
【０００７】
【表１】
0003714697.tif 000002
【０００８】
【表２】
0003714697.tif 000003
【０００９】
【表３】
0003714697.tif 000004
【００１０】
本発明の実施例は表１に示した各種耐火材料を用い、表２に示す粒度構成として、ＳｉＯ2系の無機質バインダー２重量％および水４．５重量％を添加、混練した後、この混練物を吸水性鋳型を振動させながらこの鋳型内に徐々に投入して充填し、保形できる程度に硬化した後、脱型、乾燥し、最高温度１５５０℃、総時間６５時間で焼成して製作した結果を比較品とともに表３に示す。
【００１１】
以上の結果から、これらのうちから本発明品１、２および比較品Ｎｏ２、Ｎｏ３を供試材として高炉の出銑口で実炉試験を行ったその結果を表４に示す。
【００１２】
【表４】
0003714697.tif 000005
【００１３】
表３に示されるように炭化珪素質材とアルミナ質材を一定としムライト質材の添加量について耐熱スポーリング性を考慮し本発明品１、２および比較品としてムライト無添加品である比較品Ｎｏ２について試作品と同じ製造方法により内径φ５０ｍｍ外径φ１２０ｍｍ長さ５００ｍｍの円筒形耐火物を成形し最高温度１５５０℃で焼成し、高炉出銑口用耐火物を製出する。この円筒形の出銑口用耐火物を２本継ぎセットして実使用を行う。また比較品Ｎｏ３は従来通りの不定形耐火物マッド材として出銑口部に閉塞機を用いて直接圧入施工を行い同様実用に供する。この使用実施条件は次の通りである。
１．高炉の炉容量         ２８２８ｃｍ3
２．出銑時の溶湯温度     １５５０〜１５７０℃
３．溶湯の通道量         ４〜５ｔｏｎ／分
【００１４】
【発明の効果】
以上の実施例実用試験結果表４に示されるように現在一般に主として行われている比較品Ｎｏ３に対して、本発明品１，２の耐用はそれぞれ３５０％，３８５％と成る。また亀裂発生による溝状の異状損傷とは片べりする傾向も改善され安定した操業ができ、その上連続出銑操業が出来ると共に長寿命化が計れる。出銑口の開閉度数が少なくなり悪環境下での過酷な炉前作業が従来の約１／３となり、作業面、コスト面及び溶湯の品質が向上しバラツキの減少につながり作業面および生産費の低減と高い耐用寿命と高品質の溶湯を得ることが出来てその効果は絶大なるものがある。