(57)【要約】【課題】清浄鋼の精錬に対応可能であると共に、熱衝撃に起因する亀裂の発生を抑制しうる溶鋼取鍋のスラグライン部の内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガを提供することを目的とする。【解決手段】溶鋼取鍋１のスラグライン部Ｓに内張りされる内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガ４ｂは、Ａｌを含有せず、内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガ４ｂ全体を１００重量部としたときに、ＭｇＯを７５〜９０重量部、Ｃを１０〜２０重量部、Ｓｉ、ＳｉＣ及びＢ４Ｃから選ばれる一種あるいは二種以上の金属を１〜１８重量部含有する。【選択図】図１
2011184217.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶鋼取鍋のスラグライン部に内張りされる内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガであって、
前記内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガは、Ａｌを含有せず、該内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガ全体を１００重量部としたときに、ＭｇＯを７５〜９０重量部、Ｃを１０〜２０重量部、Ｓｉ、ＳｉＣ及びＢ４Ｃから選ばれる一種あるいは二種以上の金属を１〜１８重量部含有することを特徴とする溶鋼取鍋内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガ。
【請求項２】
前記内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガは、該内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガ全体を１００重量部としたときに、Ｓｉを０．５〜５重量部、ＳｉＣを０．５〜８重量部、Ｂ４Ｃを０〜５重量部含有することを特徴とする請求項１に記載の溶鋼取鍋内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガ。
【請求項３】
前記内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガの圧縮強さは、熱処理を行う前の状態において２５ＭＰａ以上であり、還元雰囲気下１４００℃で３時間の熱処理を行った後の状態において２０ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の溶鋼取鍋内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガ。
【請求項４】
前記内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガの曲げ強さは、熱処理を行う前の状態において１０ＭＰａ以上であり、還元雰囲気下１４００℃で３時間の熱処理を行った後の状態において５ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか一つに記載の溶鋼取鍋内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼の精錬に利用される溶鋼取鍋の内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガに関する。
【背景技術】
【０００２】
図３に示すように鋼の精錬に利用される溶鋼取鍋５０（溶融金属容器）は、有底筒状の鉄皮５１の内側面に内張りされる裏張りレンガ５２と、この裏張りレンガ５２の内側に内張りされる内張りレンガ５３と、鉄皮５１の内底面に内張りされる裏張りレンガ５４と、この裏張りレンガ５４の内側に内張りされる裏張りレンガ５５とを備えている。また、溶鋼取鍋５０内の溶鋼５７の撹拌、温度調整、非金属成分の除去等のために、溶鋼取鍋５０底部のポーラスプラグ５６から溶鋼５７に向けてアルゴンなどのガスが吹き込まれる。
【０００３】
溶鋼５７上には製鋼過程における副産物であるスラグ５８が浮遊している。溶鋼取鍋５０の内側面は、上から順に、溶鋼５７やスラグ５８に接触しないフリーボード部Ｆ、スラグ５８が頻繁に接触するスラグライン部Ｓ、及び主として溶鋼５７が接触するメタルライン部Ｍに区分されている。そして、スラグライン部Ｓの内張りレンガ５３は、他の部分の内張りレンガ５３に比べて溶損が激しい。
【０００４】
内張りレンガとして、従来ジルコン系やロー石系、アルミナ系などのレンガが使用されてきたが、近年操業が過酷化するのに伴って、内張りレンガにより高い耐蝕性・耐スポーリング性が要求されるようになった。
【０００５】
これらの要求に応えるため、マグネシア−カーボン質、アルミナ−マグネシア−カーボン質、アルミナ−炭化けい素−カーボン質などのカーボン含有レンガが広く使用されるようになった。そして、上述した、フリーボード部Ｆ、スラグライン部Ｓ、及びメタルライン部Ｍのそれぞれの熱条件等に応じて最適な特性を持つ耐火レンガを選定して、内張りレンガとして使用している。
【０００６】
例えば、スラグライン部Ｓの内張りレンガ５３としては、マグネシア−カーボン質レンガ（ＭｇＯ−Ｃ質レンガ）が使用されている。ＭｇＯ−Ｃ質レンガは、マグネシア質レンガ（ＭｇＯ質レンガ）に、炭素（Ｃ）を配合することによって、レンガの熱伝導度を向上させ、レンガの熱と接触する表面とその内部との温度差を狭めて、耐スポーリング性を向上させたレンガである。また、スラグの浸透が抑制されることによって、耐構造スポーリング性が向上するなどの優れた特性がレンガに付与されることから、スラグライン部Ｓの内張りレンガ５３として好適に利用されている。ＭｇＯ−Ｃ質レンガには、Ｃの気相酸化による消失を抑制するために、酸化防止剤として、Ａｌ、Ｓｉ、ＳｉＣ、Ｂ４Ｃなどの金属が添加される場合がある。
【０００７】
例えば、特許文献１には、ＭｇＯを主要構成成分として、重量％でＣを１５％、Ａｌを３％含有するＭｇＯ−Ｃ質レンガを溶鋼取鍋の内張りレンガとして使用することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平９−２５５４１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
優れた疲労寿命や静粛性が求められる機械部品（例えば、ベアリング）などの元となる鋼材は、Ａｌ２Ｏ３に代表されるような非金属介在物の低減を極力行った清浄度の高い鋼（清浄鋼）であることが重要である。
【００１０】
ところが、特許文献１に記載の内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガは、酸化防止剤として酸化防止効果に優れるＡｌを多く含有しているため、ＭｇＯ−Ｃ質レンガ中のＡｌ又はＡｌの酸化物であるＡｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）が溶鋼中に漏出することによって、清浄鋼の精錬に支障をきたすという問題があった。
【００１１】
また、ＭｇＯ−Ｃ質レンガ中のＡｌが酸化することによって生成されるＡｌ２Ｏ３によって、ＭｇＯ−Ｃ質レンガが膨張し、これにより、ＭｇＯ−Ｃ質レンガの高弾性率化を招いて、ＭｇＯ−Ｃ質レンガの耐スポーリング性が損なわれるという問題があった。
【００１２】
ＭｇＯ−Ｃ質レンガの耐スポーリング性が損なわれることによって、ＭｇＯ−Ｃ質レンガに熱衝撃に起因する亀裂が発生し、ＭｇＯ−Ｃ質レンガに欠け、脱落などが発生する。また、多くの亀裂が発生すれば、その分、ＭｇＯ−Ｃ質レンガに含まれているＡｌの漏出も激しくなり、溶鋼取鍋内の清浄鋼の品質低下につながるという問題があった。
【００１３】
同様に、ＭｇＯ−Ｃ質レンガに多くの亀裂が発生すれば、その分、ＭｇＯ−Ｃ質レンガに含まれているＣの気相酸化も激しくなり、ＣＯ又はＣＯ２の発生が、溶鋼取鍋内の極低炭素鋼の品質低下につながるという問題があった。
【００１４】
本発明は、上記した問題に鑑みてなされたものであり、清浄鋼の精錬に対応可能であると共に、熱衝撃に起因する亀裂の発生を抑制しうる溶鋼取鍋のスラグライン部の内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために本発明者は溶鋼取鍋のスラグライン部の内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガについて検討を重ねた結果、本発明をなすに至った。
【００１６】
本発明に係る溶鋼取鍋内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガは、溶鋼取鍋のスラグライン部に内張りされる内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガであって、前記内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガは、Ａｌを含有せず、該内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガ全体を１００重量部としたときに、ＭｇＯを７５〜９０重量部、Ｃを１０〜２０重量部、Ｓｉ、ＳｉＣ及びＢ４Ｃから選ばれる一種あるいは二種以上の金属を１〜１８重量部含有することを特徴とする。
【００１７】
上記本発明の溶鋼取鍋内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガにおいて、好ましくは、前記内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガは、該内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガ全体を１００重量部としたときに、Ｓｉを０．５〜５重量部、ＳｉＣを０．５〜８重量部、Ｂ４Ｃを０〜５重量部含有することを特徴とする。
【００１８】
上記本発明の溶鋼取鍋内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガにおいて、好ましくは、前記内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガの圧縮強さは、熱処理を行う前の状態において２５ＭＰａ以上であり、還元雰囲気下１４００℃で３時間の熱処理を行った後の状態において２０ＭＰａ以上であることを特徴とする。
【００１９】
上記本発明の溶鋼取鍋内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガにおいて、好ましくは、前記内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガの曲げ強さは、熱処理を行う前の状態において１０ＭＰａ以上であり、還元雰囲気下１４００℃で３時間の熱処理を行った後の状態において５ＭＰａ以上であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の構成によれば、溶鋼取鍋のスラグライン部の内張りレンガがＭｇＯ−Ｃ質レンガよりなり、この内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガは、Ａｌを含有していない。本発明においては、従来、ＭｇＯ−Ｃ質レンガの酸化防止剤、及び強度発現剤として添加されていた金属Ａｌを添加することなく、Ａｌの代替として、Ｓｉ、ＳｉＣ及びＢ４Ｃから選ばれる一種あるいは二種以上の金属を添加している。
【００２１】
このように、内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガがＡｌを含有していないことによって、溶鋼取鍋内の溶鋼にＡｌ又はＡｌの酸化物であるＡｌ２Ｏ３が介在するおそれがなく、清浄鋼の精錬に対応することが可能である。
【００２２】
また、内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガがＡｌを含有していないことによって、前述のような、Ａｌ２Ｏ３の生成による、ＭｇＯ−Ｃ質レンガの高弾性率化を防ぐことが可能となり、ＭｇＯ−Ｃ質レンガは、溶鋼取鍋のスラグライン部の熱条件等に適した、高耐スポーリング性を有するものとなる。これにより、内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガの熱衝撃に起因する亀裂の発生を抑制し、内張りレンガの寿命を向上させることができる。
【００２３】
好ましくは、本発明の内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガの圧縮強さが、熱処理を行う前の状態において２５ＭＰａ以上、還元雰囲気下１４００℃で３時間の熱処理を行った後の状態において２０ＭＰａ以上である。さらに好ましくは、本発明の内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガの曲げ強さが、熱処理を行う前の状態において１０ＭＰａ以上、還元雰囲気下１４００℃で３時間の熱処理を行った後の状態において５ＭＰａ以上である。
【００２４】
このように、内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガの強度特性（圧縮強さ、曲げ強さ）が、上記の条件を満足していれば、スラグによるＭｇＯ−Ｃ質レンガ表面の損耗や、付着物（スラグ及び地金）を除去する際のＭｇＯ−Ｃ質レンガ表面の損耗に対して、十分な耐久性を有するものとなる。
【００２５】
さらに、上述のように、内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガの亀裂の発生が抑制されるため、その分、ＭｇＯ−Ｃ質レンガに含まれているＣが気相酸化されにくくなり、極低炭素鋼の精錬に対応することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本実施形態の内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガが内張りされている溶鋼取鍋の断面図であって、（ａ）は溶鋼取鍋の縦断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線で切断した断面図を示している。
【図２】実施例及び比較例の耐スポーリング性試験結果を示すグラフである。
【図３】従来の溶鋼取鍋の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳しく説明する。本実施形態の内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガが内張りされている溶鋼取鍋の断面図を図１に示す。図１（ａ）は、溶鋼取鍋の縦断面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＡ−Ａ線で切断した断面図を示している。
【００２８】
図１（ａ）に示すように、溶鋼取鍋１は、有底筒状の鉄皮２の内側面に内張りされる裏張りレンガ３と、この裏張りレンガ３の内側に内張りされる内張りレンガ４と、鉄皮２の内底面に内張りされる裏張りレンガ５と、この裏張りレンガ５の内側に内張りされる裏張りレンガ６とを備えている。また、図１（ｂ）に示すように、溶鋼取鍋１の底部には、アルゴン等のガス吹き込み用のポーラスプラグ７と、出鋼口が設けられたマスレンガ８とを備えている。
【００２９】
溶鋼取鍋１の内側面は、上から順に、溶鋼やスラグに接触しないフリーボード部Ｆ、スラグが頻繁に接触するスラグライン部Ｓ、及び主として溶鋼が接触するメタルライン部Ｍに区分されている。
【００３０】
鉄皮２は、有底筒状を呈し、側壁の厚さは３２ｍｍ、底部の厚さは８０ｍｍである。鉄皮２の外径Ｗは約４ｍ、高さＨは約４ｍである。
【００３１】
裏張りレンガ３は、断熱性に優れるハイアルミナ系レンガである。ＭｇＯ−Ｃｒ２Ｏ３質レンガを用いることもできる。裏張りレンガ３を鉄皮２の内側面に二層構造で積み上げて張り付けることにより、半永久的に鉄皮２に固定されるパーマネントライニングが形成されている。鉄皮２に直接張り付けられる外側の裏張りレンガ３の厚さは３０ｍｍ、内側の裏張りレンガ３の厚さは２００ｍｍである。
【００３２】
内張りレンガ４は、フリーボード部Ｆ、スラグライン部Ｓ、及びメタルライン部Ｍの区分毎に異なる材質からなる。フリーボード部Ｆの内張りレンガ４ａは、従来から用いられているＭｇＯ−Ｃ質レンガである。スラグライン部Ｓの内張りレンガ４ｂは、本発明のＭｇＯ−Ｃ質レンガである。メタルライン部Ｍの内張りレンガ４ｃは、Ａｌ２Ｏ３−ＭｇＯ−Ｃ質レンガである。内張りレンガ４を裏張りレンガ３の内側に一層構造で積み上げて張り付けることにより、レンガの損耗に応じて定期的に交換されるウェアライニングが形成されている。内張りレンガ４ａ、４ｂ及び４ｃの厚さはいずれも２３０ｍｍである。
【００３３】
裏張りレンガ５は、裏張りレンガ３と同様に、断熱性に優れるハイアルミナ系レンガである。ＭｇＯ−Ｃｒ２Ｏ３質レンガを用いることもできる。裏張りレンガ５を鉄皮２の内底面に二層構造で水平方向に並べて張り付けることにより、半永久的に鉄皮２に固定されるパーマネントライニングが形成されている。鉄皮２に直接張り付けられる外側（下側）の裏張りレンガ５、及び内側（上側）の裏張りレンガ５の厚さはいずれも６５ｍｍである。
【００３４】
内張りレンガ６は、メタルライン部Ｍの内張りレンガ４ｃと同様に、Ａｌ２Ｏ３−ＭｇＯ−Ｃ質レンガである。内張りレンガ６を裏張りレンガ５の内側（上側）に一層構造で水平方向に並べて張り付けることにより、レンガの損耗に応じて定期的に交換されるウェアライニングが形成されている。内張りレンガ６の厚さは２３０ｍｍである。内張りレンガ６と内張りレンガ４ｃとの間の隙間には不定形耐火物６ａが充填されている。この不定形耐火物６ａとして、例えば、ハイアルミナ−マグネシア系の流し込み（キャスタブル）材を用いることができる。
【００３５】
これら裏張りレンガ３、５、及び内張りレンガ４、６は、各レンガ間の縦目地および横目地が溶鋼取鍋１の内外方向に重ならないように、レンガの半幅分ずつ又は半高分ずつずらして積み重ねられており、鉄皮２を１６００℃前後の高温の溶鋼の熱から保護するとともに、溶鋼取鍋１内の溶鋼の温度を低下させないための保温材として働いている。
【００３６】
裏張りレンガ３、５、及び内張りレンガ４、６間の各目地の間隔は２〜３ｍｍであり、各目地には、ＭｇＯ質あるいはＭｇＯ−Ｃｒ２Ｏ３質のモルタルが接合材として充填されている。また、このモルタルの充填を施さずに空目地施工とすることもできる。例えば、内張りレンガ４の縦目地を空目地施工とすることができる。
【００３７】
続いて、本発明のＭｇＯ−Ｃ質レンガであるスラグライン部Ｓの内張りレンガ４ｂについて詳しく説明する。
【００３８】
内張りレンガ４ｂは、低膨張率、低残存膨張率、及び高耐スポーリング性のＭｇＯ−Ｃ質レンガからなり、この内張りレンガ４ｂの配合は、Ａｌを含有せず、内張りレンガ４ｂ全体を１００重量部としたときに、ＭｇＯを７５〜９０重量部、Ｃを１０〜２０重量部、Ｓｉ、ＳｉＣ及びＢ４Ｃから選ばれる一種あるいは二種以上の金属を１〜１８重量部含有する。好ましくは、Ｓｉを０．５〜５重量部、ＳｉＣを０．５〜８重量部、Ｂ４Ｃを０〜５重量部含有する。
【００３９】
上記の配合において、Ｃを１４〜１８重量部（最適値は１６重量部）、Ｓｉを０．５〜２重量部、ＳｉＣを３〜６重量部、Ｂ４Ｃを含有させないことがさらに好ましい。また、炭素Ｃとして、例えば、粒径が１〜３ｍｍの粗粒分と、粒径が１００〜２００メッシュ（１５０〜７５μｍ）の中粒分と、粒径が２００メッシュ以下（７５μｍ以下）の細粒分とを、４：３：３の割合で混合した黒鉛を用いることが可能である。
【００４０】
また、内張りレンガ４ｂの圧縮強さは、熱処理を行う前の状態において２５ＭＰａ以上、還元雰囲気下１４００℃で３時間の熱処理を行った後の状態において２０ＭＰａ以上である。内張りレンガ４ｂの曲げ強さは、熱処理を行う前の状態において１０ＭＰａ以上、還元雰囲気下１４００℃で３時間の熱処理を行った後の状態において５ＭＰａ以上である。
【００４１】
本実施形態の構成によれば、他の部分の内張りレンガと比べて溶損が激しいスラグライン部Ｓの内張りレンガ４ｂがＭｇＯ−Ｃ質レンガよりなり、この内張りレンガ４ｂは、Ａｌを含有していない。そして、従来、ＭｇＯ−Ｃ質レンガの酸化防止剤、及び強度発現剤として添加されていた金属Ａｌを添加することなく、Ａｌの代替として、Ｓｉ、ＳｉＣ及びＢ４Ｃから選ばれる一種あるいは二種以上の金属を添加している。
【００４２】
このように、スラグライン部Ｓの内張りレンガ４ｂがＡｌを含有していないことによって、溶鋼取鍋１内の溶鋼にＡｌ又はＡｌの酸化物であるＡｌ２Ｏ３が介在するおそれがなく、清浄鋼の精錬に対応することが可能である。
【００４３】
また、スラグライン部Ｓの内張りレンガ４ｂがＡｌを含有していないことによって、Ａｌ２Ｏ３の生成による、内張りレンガ４ｂの高弾性率化を防ぐことが可能となり、内張りレンガ４ｂは、溶鋼取鍋１のスラグライン部Ｓの熱条件等に適した、高耐スポーリング性を有するものとなる。これにより、内張りレンガ４ｂの熱衝撃に起因する亀裂の発生を抑制し、内張りレンガ４ｂの寿命を向上させることができる。
【００４４】
また、内張りレンガ４ｂの強度特性（圧縮強さ、曲げ強さ）は、スラグによる内張りレンガ４ｂ表面の損耗や、付着物（スラグ及び地金）を除去する際の内張りレンガ４ｂ表面の損耗に対して、十分な耐久性を有するものとなっている。
【００４５】
さらに、上述のように、内張りレンガ４ｂの亀裂の発生が抑制されるため、その分、内張りレンガ４ｂに含まれているＣが気相酸化されにくくなり、極低炭素鋼の精錬に対応することも可能である。
【００４６】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を施すことが可能であることは云うまでもない。
【実施例】
【００４７】
実施例として、本発明の組成よりなる試験体を試作し、その特性を評価した。実施例及び比較例のＭｇＯ−Ｃ質レンガの配合割合は表１に示すとおりである。表１に示す成分に対して結合剤としてフェノール樹脂を加えて混練し、その混練物を型枠に充填した後、成形体を型枠から取り出して、所定の加熱処理を行うことによって各試験体を作成した。また、評価項目は表２に示すとおりである。なお、本発明におけるＭｇＯ−Ｃ質レンガの配合割合は、以下の実施例により限定されるものではない。
【００４８】
【表１】
2011184217.tif 000003
【００４９】
【表２】
2011184217.tif 000004
【００５０】
比較例１は、内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガとして使用されている従来材料であり、スラグライン部の使用環境（熱条件等）に適した、物理的及び力学的な材料特性を有している。すなわち、比較例１は、清浄鋼の精錬に悪影響を及ぼすＡｌを含有しているという点を除けば、スラグライン部の内張りレンガとして何等問題のない材料である。
【００５１】
表２に示す各種試験を実施した結果、物理特性、熱間膨張率、残存膨張率、耐蝕性及び耐酸化性については、実施例１〜９と比較例１とは同程度の材料特性を有していることがわかった。強度特性及び耐スポーリング性については、実施例１〜９と比較例１とに有意な差異が認められたことから、これらの試験結果について説明する。
（強度特性の評価）
実施例１〜９及び比較例１について、圧縮強さ（ＪＩＳＲ２２０６−１）と曲げ強さ（ＪＩＳＲ２２１３）を測定した。各強度試験は、熱処理を行う前の試験体と、１４００℃の還元雰囲気下で３時間の熱処理を行った後の試験体について実施した。ここで、試験体をコークスブリーズに埋設することにより還元雰囲気とした。圧縮強さ及び曲げ強さは表３に示すとおりである。
【００５２】
【表３】
2011184217.tif 000005
【００５３】
表３に示すとおり、実施例１〜９及び比較例１の圧縮強さ及び曲げ強さには、部分的に有意な差異が認められるものの、実施例１〜９の全てにおいて、スラグライン部の内張りレンガに要求される強度特性（圧縮強さ、曲げ強さ）を備えている。
【００５４】
一般には、圧縮強さが、熱処理前に２５ＭＰａ以上、熱処理後に２０ＭＰａ以上であると共に、曲げ強さが、熱処理前に１０ＭＰａ以上、熱処理後に５ＭＰａ以上であれば、スラグライン部の使用環境に対して、十分な耐久性を有していると考えられる。したがって、実施例４〜７は、特に好ましい強度特性を有しているといえる。この中でも、実施例６の強度特性が最も優れている。
（耐スポーリング性の評価）
実施例１〜９及び比較例１の耐スポーリング性を比較するために、加熱・冷却の繰り返しに対する動的弾性率の変化を測定した。試験方法は次のとおりである。４０×４０×１６０ｍｍの試験体を、温度１５００℃の溶銑ディップに１分間浸漬した後、１５秒間水冷し、その後、曲げ共振法（ＪＩＳＲ１６０５）により試験体の共振周波数を測定した。この行程を１サイクルとして、このサイクルを１０サイクル繰り返し行った。
【００５５】
共振周波数と動的弾性率とは相関があるため、共振周波数から動的弾性率を算出することができる。加熱・冷却の繰り返し後に試験体の共振周波数を複数回測定して、試験体の共振周波数がほぼ一定値に収まる場合には、試験体は健全な弾性を維持していると判定して、共振周波数から動的弾性率を算出した。また、試験体の共振周波数が一定値に収まらなくなりバラツキが大きくなった場合には、試験体の弾性が損なわれたと判定して、動的弾性率をゼロとした。動的弾性率がゼロになるまでの加熱・冷却の繰り返し回数が多いほど耐スポーリング性に優れていると評価できる。
【００５６】
図２に耐スポーリング性試験結果を示す。グラフの縦軸は動的弾性率、横軸は加熱・冷却の繰り返し回数である。図２に示すとおり、比較例１では、加熱・冷却の繰り返しにともない動的弾性率が急速に低下し、加熱・冷却の繰り返し回数８回で動的弾性率がゼロとなった。
【００５７】
一方、実施例１及び４〜９では、比較例１よりも多くの加熱・冷却の繰り返し回数まで動的弾性率の測定が可能であった。すなわち、実施例１及び４〜９は、比較例１に対して、耐スポーリング性の向上が認められた。なお、実施例２及び３は、比較例１よりも耐スポーリング性が低下しているものの、スラグライン部の内張りレンガとしての使用に際しては何等問題のない耐スポーリング性を有している。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
溶鋼取鍋内の溶鋼にＡｌ又はＡｌの酸化物であるＡｌ２Ｏ３が介在するおそれがないため、清浄鋼の精錬に対応することが可能である。また、内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガの熱衝撃に起因する亀裂の発生が抑制されるため、内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガの寿命が向上し、経済的である。さらに、内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガの亀裂の発生が抑制されるため、その分、ＭｇＯ−Ｃ質レンガに含まれているＣが気相酸化されにくくなり、極低炭素鋼の精錬に対応することも可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１：溶鋼取鍋  ２：鉄皮  ３：裏張りレンガ  ４：内張りレンガ  ４ａ：フリーボード部の内張りレンガ  ４ｂ：スラグライン部の内張りレンガ（内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガ）  ４ｃ：メタルライン部の内張りレンガ  ５：裏張りレンガ  ６：内張りレンガ  ６ａ：不定形耐火物  ７：ポーラスプラグ  ８：マスレンガ  Ｆ：フリーボード部  Ｓ：スラグライン部  Ｍ：メタルライン部
【図１】
2011184217.tif 000006
【図２】
2011184217.tif 000007
【図３】
2011184217.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成23年5月9日(2011.5.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶鋼取鍋のスラグライン部に内張りされる内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガであって、
前記内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガは、Ａｌを含有せず、該内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガ全体を１００重量部としたときに、ＭｇＯを７５〜９０重量部、かつＣを１０〜２０重量部、かつＳｉ、ＳｉＣ及びＢ４Ｃから選ばれる二種以上の成分を１〜１８重量部含有することを特徴とする溶鋼取鍋内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガ。
【請求項２】
前記内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガは、該内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガ全体を１００重量部としたときに、Ｓｉ、ＳｉＣ及びＢ４Ｃから選ばれる二種以上の成分を、Ｓｉを０．５〜５重量部、ＳｉＣを０．５〜８重量部、Ｂ４Ｃを０〜５重量部の範囲で含有することを特徴とする請求項１に記載の溶鋼取鍋内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガ。
【請求項３】
前記内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガの圧縮強さは、還元雰囲気下１４００℃で３時間の熱処理を行った後の状態において２０ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の溶鋼取鍋内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガ。
【請求項４】
前記内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガの曲げ強さは、還元雰囲気下１４００℃で３時間の熱処理を行った後の状態において５ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか一つに記載の溶鋼取鍋内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
例えば、スラグライン部Ｓの内張りレンガ５３としては、マグネシア−カーボン質レンガ（ＭｇＯ−Ｃ質レンガ）が使用されている。ＭｇＯ−Ｃ質レンガは、マグネシア質レンガ（ＭｇＯ質レンガ）に、炭素（Ｃ）を配合することによって、レンガの熱伝導度を向上させ、レンガの熱と接触する表面とその内部との温度差を狭めて、耐スポーリング性を向上させたレンガである。また、スラグの浸透が抑制されることによって、耐構造スポーリング性が向上するなどの優れた特性がレンガに付与されることから、スラグライン部Ｓの内張りレンガ５３として好適に利用されている。ＭｇＯ−Ｃ質レンガには、Ｃの気相酸化による消失を抑制するために、酸化防止剤として、Ａｌ、Ｓｉ、ＳｉＣ、Ｂ４Ｃなどの成分が添加される場合がある。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
本発明に係る溶鋼取鍋内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガは、溶鋼取鍋のスラグライン部に内張りされる内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガであって、前記内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガは、Ａｌを含有せず、該内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガ全体を１００重量部としたときに、ＭｇＯを７５〜９０重量部、かつＣを１０〜２０重量部、かつＳｉ、ＳｉＣ及びＢ４Ｃから選ばれる二種以上の成分を１〜１８重量部含有することを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
上記本発明の溶鋼取鍋内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガにおいて、好ましくは、前記内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガは、該内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガ全体を１００重量部としたときに、Ｓｉ、ＳｉＣ及びＢ４Ｃから選ばれる二種以上の成分を、Ｓｉを０．５〜５重量部、ＳｉＣを０．５〜８重量部、Ｂ４Ｃを０〜５重量部の範囲で含有することを特徴とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
上記本発明の溶鋼取鍋内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガにおいて、好ましくは、前記内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガの圧縮強さは、還元雰囲気下１４００℃で３時間の熱処理を行った後の状態において２０ＭＰａ以上であることを特徴とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
上記本発明の溶鋼取鍋内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガにおいて、好ましくは、前記内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガの曲げ強さは、還元雰囲気下１４００℃で３時間の熱処理を行った後の状態において５ＭＰａ以上であることを特徴とする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
本発明の構成によれば、溶鋼取鍋のスラグライン部の内張りレンガがＭｇＯ−Ｃ質レンガよりなり、この内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガは、Ａｌを含有していない。本発明においては、従来、ＭｇＯ−Ｃ質レンガの酸化防止剤、及び強度発現剤として添加されていた金属Ａｌを添加することなく、Ａｌの代替として、Ｓｉ、ＳｉＣ及びＢ４Ｃから選ばれる二種以上の成分を添加している。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
好ましくは、本発明の内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガの圧縮強さが、還元雰囲気下１４００℃で３時間の熱処理を行った後の状態において２０ＭＰａ以上である。さらに好ましくは、本発明の内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガの曲げ強さが、還元雰囲気下１４００℃で３時間の熱処理を行った後の状態において５ＭＰａ以上である。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
【図１】本実施形態の内張り用ＭｇＯ−Ｃ質レンガが内張りされている溶鋼取鍋の断面図であって、（ａ）は溶鋼取鍋の縦断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線で切断した断面図を示している。
【図２】実施例、参考例及び比較例の耐スポーリング性試験結果を示すグラフである。
【図３】従来の溶鋼取鍋の縦断面図である。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
内張りレンガ４ｂは、低膨張率、低残存膨張率、及び高耐スポーリング性のＭｇＯ−Ｃ質レンガからなり、この内張りレンガ４ｂの配合は、Ａｌを含有せず、内張りレンガ４ｂ全体を１００重量部としたときに、ＭｇＯを７５〜９０重量部、かつＣを１０〜２０重量部、かつＳｉ、ＳｉＣ及びＢ４Ｃから選ばれる二種以上の成分を１〜１８重量部含有する。好ましくは、Ｓｉ、ＳｉＣ及びＢ４Ｃから選ばれる二種以上の成分を、Ｓｉを０．５〜５重量部、ＳｉＣを０．５〜８重量部、Ｂ４Ｃを０〜５重量部の範囲で含有する。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
上記の配合において、Ｃを１４〜１８重量部（最適値は１６重量部）、かつＳｉを０．５〜２重量部、かつＳｉＣを３〜６重量部、かつＢ４Ｃを含有させないことがさらに好ましい。また、炭素Ｃとして、例えば、粒径が１〜３ｍｍの粗粒分と、粒径が１００〜２００メッシュ（１５０〜７５μｍ）の中粒分と、粒径が２００メッシュ以下（７５μｍ以下）の細粒分とを、４：３：３の割合で混合した黒鉛を用いることが可能である。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
また、内張りレンガ４ｂの圧縮強さは、還元雰囲気下１４００℃で３時間の熱処理を行った後の状態において２０ＭＰａ以上である。内張りレンガ４ｂの曲げ強さは、還元雰囲気下１４００℃で３時間の熱処理を行った後の状態において５ＭＰａ以上である。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
本実施形態の構成によれば、他の部分の内張りレンガと比べて溶損が激しいスラグライン部Ｓの内張りレンガ４ｂがＭｇＯ−Ｃ質レンガよりなり、この内張りレンガ４ｂは、Ａｌを含有していない。そして、従来、ＭｇＯ−Ｃ質レンガの酸化防止剤、及び強度発現剤として添加されていた金属Ａｌを添加することなく、Ａｌの代替として、Ｓｉ、ＳｉＣ及びＢ４Ｃから選ばれる二種以上の成分を添加している。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
実施例として、本発明の組成よりなる試験体を試作し、その特性を評価した。実施例、参考例及び比較例のＭｇＯ−Ｃ質レンガの配合割合は表１に示すとおりである。表１に示す成分に対して結合剤としてフェノール樹脂を加えて混練し、その混練物を型枠に充填した後、成形体を型枠から取り出して、所定の加熱処理を行うことによって各試験体を作成した。また、評価項目は表２に示すとおりである。なお、本発明におけるＭｇＯ−Ｃ質レンガの配合割合は、以下の実施例により限定されるものではない。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
【表１】
2011184217.tif 000009
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
表２に示す各種試験を実施した結果、物理特性、熱間膨張率、残存膨張率、耐蝕性及び耐酸化性については、実施例１〜６と参考例１〜３と比較例１とは同程度の材料特性を有していることがわかった。強度特性及び耐スポーリング性については、実施例１〜６と比較例１とに有意な差異が認められたことから、これらの試験結果について説明する。
（強度特性の評価）
実施例１〜６、参考例１〜３及び比較例１について、圧縮強さ（ＪＩＳＲ２２０６−１）と曲げ強さ（ＪＩＳＲ２２１３）を測定した。各強度試験は、熱処理を行う前の試験体と、１４００℃の還元雰囲気下で３時間の熱処理を行った後の試験体について実施した。ここで、試験体をコークスブリーズに埋設することにより還元雰囲気とした。圧縮強さ及び曲げ強さは表３に示すとおりである。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
【表３】
2011184217.tif 000010
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
表３に示すとおり、実施例１〜６、参考例１〜３及び比較例１の圧縮強さ及び曲げ強さには、部分的に有意な差異が認められるものの、実施例１〜６、参考例１〜３の全てにおいて、スラグライン部の内張りレンガに要求される強度特性（圧縮強さ、曲げ強さ）を備えている。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
一般には、圧縮強さが、熱処理前に２５ＭＰａ以上、熱処理後に２０ＭＰａ以上であると共に、曲げ強さが、熱処理前に１０ＭＰａ以上、熱処理後に５ＭＰａ以上であれば、スラグライン部の使用環境に対して、十分な耐久性を有していると考えられる。したがって、実施例１〜４は、特に好ましい強度特性を有しているといえる。この中でも、実施例３の強度特性が最も優れている。
（耐スポーリング性の評価）
実施例１〜６、参考例１〜３及び比較例１の耐スポーリング性を比較するために、加熱・冷却の繰り返しに対する動的弾性率の変化を測定した。試験方法は次のとおりである。４０×４０×１６０ｍｍの試験体を、温度１５００℃の溶銑ディップに１分間浸漬した後、１５秒間水冷し、その後、曲げ共振法（ＪＩＳＲ１６０５）により試験体の共振周波数を測定した。この行程を１サイクルとして、このサイクルを１０サイクル繰り返し行った。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
一方、実施例１〜６、参考例１及び２では、比較例１よりも多くの加熱・冷却の繰り返し回数まで動的弾性率の測定が可能であった。すなわち、実施例１〜６、参考例１及び２は、比較例１に対して、耐スポーリング性の向上が認められた。なお、参考例３は、比較例１よりも耐スポーリング性が低下しているものの、スラグライン部の内張りレンガとしての使用に際しては何等問題のない耐スポーリング性を有している。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2011184217.tif 000011