(57)【要約】      （修正有）【課題】高耐食性のクロム含有耐火物を活用しつつ、かつ、解体時にクロムが残存しない溶鋼容器用マスブロックを提供する。【解決手段】マスブロックの溶損対策としてクロム含有耐火物を損傷プロフィール３に従って配し、その他の使用後も残存する部位にはノンクロムの材質を配したことを特徴としたマスブロック４，５である。また、上下マスブロック４，５を一体とすることで、さらに、耐用を向上させたマスブロック構造である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶鋼容器に用いるマスブロックにおいて高耐食性のクロム含有耐火物を損傷プロフィールに従って配し、解体時に残存する部位にノンクロム質耐火物を配したマスブロック構造。
【請求項２】
クロム含有耐火物としてアルミナ−クロム質耐火物やマグネシア−クロム質耐火物やアルミナ−マグネシア−クロム質耐火物を用い、ノンクロム質耐火物としてアルミナ−スピネル質、アルミナ−マグネシア質、アルミナ−スピネル−マグネシア質耐火物、高アルミナ質のアルミナを含有した材料を用いた請求項１のマスブロック構造。
【請求項３】
請求項１あるいは請求項２のマスブロック構造を持った上マスと下マスが一体となった一体型マスブロック構造。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、溶鋼容器に使用するマスブロック（ノズル受けマスブロック、ポーラスプラグ受けマスブロック）の寿命向上に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  タンディッシュや取鍋などの溶融金属容器から溶融金属を排出するとき溶融金属容器の底部に上ノズル、そして上ノズルを取り囲むようにノズル受けマスブロックを設置している。また、ガスを吹き込む場合には溶融金属容器の底部にポーラスプラグ、そしてポーラスプラグを取り囲むようにポーラスプラグ受けマスブロックを設置している。【０００３】  これらマスブロックには不定形耐火物を流し込んで製造したプレキャストブロックや耐火材料をプレス成形した定型耐火物が知られているが、単一の材質で成形されるのが一般的である。【０００４】  マスブロックの損傷原因としては、スポーリングによる割れや剥離と酸素洗浄による溶損が主に上げられる。酸素洗浄とはマスブロック内や表面に付着した高温の金属やスラグの混合物に酸素を吹き付けて金属と酸素を反応させ、その酸化熱により付着物を溶解させ、取り除く作業である。製鋼容器で酸素洗浄を行うと耐火物は高温に晒され、かつ、反応性の高い溶融ＦｅＯにも接触することから溶損が進行し、スラグ浸潤も大きくなる傾向がある。こういったスポーリングや溶損がマスブロックの寿命に影響していると考えられ、様々な亀裂抑制、溶損抑制対策が提案されている。【０００５】  特開平５−５０２１４号公報（特許文献１）でノズル受けれんがは、取鍋の多数回使用により発生する水平亀裂を抑制するために対角線で４分割した形状で耐火物製の単位ブロックを１個もしくは２個枠内に配置し、または、４枚の補助板をマスブロック枠内に対角線に配置し、これらの施工枠内に不定形耐火物を流し込み、この不定形耐火物の硬化により一体構造としたマスブロックを提案している。これにより境界部に亀裂を集中させ各単位ブロック内の亀裂を抑制することを目的としている。【０００６】  特開平９−３１４３１４号公報（特許文献２）では、ノズル受け耐火物は材質の異なる炭素含有表面耐火物層と母材となる耐火物（アルミナ質、マグネシア質）から成り、溶鋼とは炭素含有表面耐火物層としか接触しないようなブロック構成となっている。炭素含有耐火物層は、スラグとも濡れにくく、充填材とも反応し難いため自然開口率が高まり、また、耐用も向上するとしている。【０００７】  特開昭６１−２０６５５８号公報（特許文献３）は、マスれんがを上部マスれんがと下部マスれんがに２分割し、さらに上部マスれんがを内側と外側に２分割し、内側部分をマグネシア質耐火物、外側部分をアルミナ質またはジルコン質耐火物としたマスれんがを提案している。【０００８】  特開平１１−１９７８０６号公報（特許文献４）は、マスれんがの内面側にスリーブを配して、スリーブ材に高耐摩耗性の高強度材質を用い、本体部に高耐スポーリング性の材質で構成している。
【先行技術文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平５−５０２１４号公報
【特許文献２】特開平９−３１４３１４号公報
【特許文献３】特開昭６１−２０６５５８号公報
【特許文献４】特開平１１−１９７８０６号公報
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】  本発明では、特に酸素洗浄による溶損が激しい使用条件における溶損損傷の改善を図ることを目的としたマスブロックの構造と材質を提案するものである。酸素洗浄による溶損損傷の改善を図るにはクロム含有耐火物の適用が望ましいがクロムを含有すると稼動後の解体屑処理に負荷がかかり、環境対策からも望ましいものではない。クロム含有耐火物を活用しつつ、稼動後の解体屑にはクロムが混入しないことが望まれている。
【００１１】  特許文献１は、特に亀裂抑制を主眼とした構造を提案しており、酸素洗浄の溶損対策とはなっていない。異材質を組み合わせることはできるが縦に分割していることからクロム含有耐火物を配した場合、稼動後にクロムが解体屑に混入してしまう問題がある。
【００１２】  特許文献２では、炭素含有耐火物層を溶鋼と接する表面に配しているが酸素洗浄時にはカーボンが酸化されやすく局部溶損し、溶損損傷改善の対策とはならない。また、カーボンを含むため外周部との接着強度も低く、表面の炭素含有耐火物層が剥離しやすく実用的ではない。
【００１３】  特許文献３は、マスを上下に分割し、かつ、上マスをさらに内側と外側に分割して内側に高耐食性の材質を配置するものである。上下分割位置がインサートノズルよりも上にあった場合、溶鋼に接する位置に目地があることから溶鋼が侵入して上マスが脱落する可能性があり危険である。一方、インサートノズルとマスブロックが接する位置に上下マスの目地があると、地金は目地の隙間に差し込まないが上マスの内側下端部の高耐食性材が稼動後も残存することからクロム含有耐火物を配すると解体屑にクロムが混入してしまう問題がある。
【００１４】  特許文献４は、スリーブを内側に配しているためにスリーブ下端部は稼動後も残存するためクロム含有キャスタブルを適用すると取鍋解体屑にクロムが含有することとなり問題となる。また、スリーブのように薄い部材を使用しても実際には耐食性の向上効果は望めず、剥離する危険性もある。剥離してノズルに詰まった場合、鋳造が継続できず生産ロス被害は大きい。
【課題を解決するための手段】
【００１５】  本発明では、溶鋼容器に用いるマスブロックにおいて高耐食性のクロム含有耐火物を損傷プロフィールに従いマスブロック内面側上部に配し、内面側下端部や外側部の解体時に残存する部位にクロム成分を含有しない材質の耐火物（以下、ノンクロム質耐火物）を配した構造を持ったマスブロックを提案している。また、クロム含有耐火物としてアルミナ−クロム質耐火物やマグネシア−クロム質耐火物やアルミナ−マグネシア−クロム質耐火物を用い、ノンクロム質耐火物としてアルミナ−スピネル質耐火物、アルミナ−マグネシア質耐火物、アルミナ−スピネル−マグネシア質耐火物、高アルミナ質耐火物を用いることでより酸素洗浄に対して高耐用のマスブロックを得ることができる。
【発明の効果】
【００１６】  本発明のような構成としたことで高耐食性のクロム含有耐火物を活用でき、かつ、解体屑にクロムを混入させることなく使用できるようになる。また、内側にクロム含有耐火物、外側にアルミナ含有耐火物を用いることで、境界部でアルミナ−クロムのスピネル化反応が起こり、接着強度が高まりクロム含有耐火物が一体化し剥離抑制効果が得られる。さらに、上マスと下マスが一体となったマスブロック構造とすることで目地がなくなり、有効残寸が増加し、さらに耐用を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】  実施例１のマスブロック構成図（上下分割マス）
【図２】  実施例２のマスブロック構成図（上下一体マス）
【図３】  実施例３のマスブロック構成図（上下一体マス）
【図４】  実施例４のマスブロック構成図（上下一体マス）
【図５】  比較例のマスブロック構成図
【発明を実施するための形態】
【００１８】  本発明をさらに詳細に説明する。
溶鋼容器のマスブロックは、稼働中に酸素洗浄に晒されることから溶損損傷を起こすことが多い。高温の鉄と酸素の反応熱により溶鋼よりも高い温度に到達すること、スラグを含むこと、酸化した鉄ＦｅＯが多く含まれることにより溶損が進行し、局部溶損も発生しやすい過酷な条件となる。酸素を吹き込むため通常スラグ接触部に使用される炭素含有系れんが（アルミナ−カーボン質れんが、マグネシア−カーボン質れんが、アルミナ−マグネシア−カーボン質れんがなど）では酸化による脱炭の懸念がある。一方、酸化雰囲気で高い耐食性を持つ材質としてはクロム含有耐火物が有効であるがマスブロック全体をこの材質で製造すると溶鋼容器を解体するときにクロムが混入し、環境対策上問題がある。本発明ではこの高耐食性のクロム含有耐火物を損傷プロフィールに合わせて限定的に配置することで使用中に溶損速度が低減し、かつ、溶鋼容器解体時にはクロム含有耐火物は残存しておらず、解体屑にクロムが混入することもなくなる。また、クロム含有耐火物の周りにアルミナ含有耐火物を配すことでクロムとアルミナのスピネル化反応を利用してクロム含有耐火物の接着強度向上を図り、クロム含有耐火物で構成されたマスブロック内面側の剥離抑制を行っている。
【００１９】  適用するクロム含有耐火物としてはＣｒ２Ｏ３を５〜６０質量％含有するものが望ましい。Ｃｒ２Ｏ３が５質量％未満では十分な耐食性を得ることができず、また、内側のクロムと外側のアルミナとのスピネル化反応が十分でなく内側のクロム含有耐火物が剥離しやすくなり、マス寿命延長効果が得られない。また、６０質量％を超えると耐スポーリング性が大きく低下し、剥離損傷が顕著となりマス寿命の十分な延長効果が得られなくなる。クロム含有耐火物で構成されるマスブロック内面側部分の形状は厚みとしては１０ｍｍ以上が望ましい。前記の内面側部分の厚みが１０ｍｍ未満では強度が不十分で剥離しやすい。一方、損傷プロフィールの厚みよりも薄くする必要がある。損傷プロフィールよりも厚いと溶鋼容器解体時になってもクロム含有耐火物が残存してしまい、解体屑にクロムが混入するという問題が発生する。クロム含有耐火物を設置する高さ方向の範囲は、マスブロックに装着した上ノズル上端から上の範囲が望ましい。上ノズルよりも下にクロム含有耐火物が配置されると解体時にクロムが残存する可能性があり好ましくない。上ノズルは溶鋼容器の稼働中に何回か交換される場合があるが、その長さはマスブロックの損傷に合わせて徐々に短い上ノズルを使用する場合がある。この場合、クロム含有耐火物は、この最も短い上ノズルをマスブロックに装着したときの上ノズルの上端の位置を下端としてマスブロック内面側の上端までの範囲に設置するのが望ましい。長い上ノズルの上流の位置に合わせると、短い上ノズルを使用した時に、上ノズル上端とクロム含有との間の損傷が、クロム成分より先行して進む恐れがあるため、好ましくない。このような範囲でスラグ、溶鋼、酸素洗浄時に発生するＦｅＯや高温に晒されることから、クロム含有耐火物を当てはめると溶損抑制効果が得られ、かつ、使用後の解体時に屑の中にクロムが混入しない。ポーラスプラグマスブロックも同様に、最も短いポーラスプラグの上端部の位置を下端としてマスブロック内側の上端までの範囲にクロム含有耐火物を設置するのが望ましい。
【００２０】  損傷部の内側上部以外は、ノンクロム質の材質を用いる。これにより解体屑にクロムが混入することがなくなる。材質としてはアルミナ−スピネル質、アルミナ−マグネシア質、アルミナ−スピネル−マグネシア質、高アルミナ質、ジルコン質などクロム成分を含有しない材質が使用できる。また、定形れんがでも不定形耐火物でも使用可能である。さらに、外側を構成するノンクロム質材にアルミナを含有する耐火物を用いると内側のクロム含有耐火物との境界でアルミナ−クロムのスピネル化反応を起こし、接着強度が増し、クロム含有耐火物の剥離損傷を抑制する効果が得られ耐用がさらに改善する。
【００２１】  クロム含有耐火物は、不定形耐火物でも定形れんがでも使用可能である。例えば、所定の形状に作成したクロム含有れんがを用意し、マスブロック施工枠内の所定位置に設置し、その周囲にノンクロム質キャスタブルを流し込むことでマスブロックを成形できる。また、クロム含有キャスタブルで所定の形状に作成したプレキャストブロックを、マスブロック施工枠内の所定位置に設置し、その周囲にノンクロム質キャスタブルを流し込むことでマスブロックを成形したりもできる。さらに、仕切り板を用いてクロム含有キャスタブルとノンクロム質キャスタブルを分けて鋳込み、その後仕切り板を外して硬化させることでよりノンクロム質耐火物とクロム含有耐火物の密着性を高めたブロックを成形することもできる。
【００２２】  マスブロック構造としてはさらに、上下２分割とするよりも一体成形とすることで高耐用が期待できる。上下２分割とした場合には、上下マスの境界にモルタル目地ができるため上マスが薄くなると剥離してなくなってしまうリスクが高い。使用限界基準を損傷しているマス内側の高さ方向で設定することが多いがモルタル目地があると厚く設定することになる。一方、一体成形ではモルタル目地が無く使用限界基準高さを安全に低く設定できるため上下２分割マスに比較して耐用の延長が可能となる。
【実施例】
【００２３】  図１〜図４はこの発明の実施例に係るノズル受けブロックの構造を示したものである。【００２４】  図１はクロム含有耐火物であるアルミナ−クロム質キャスタブルを損傷プロフィール内の内面側に配し、外側はノンクロム材のアルミナ−マグネシア質キャスタブルを配している（実施例１）。また、アルミナ−クロム質キャスタブルは、マスブロック内側の下端部には配置せず使用後の解体屑にクロムが混入することを防止している。実施例で使用したクロム含有耐火物のアルミナ−クロム質キャスタブルとノンクロム材であるアルミナ−マグネシア質キャスタブルの化学成分と耐食性を比較すると表１のようになり２倍以上の溶損速度の差を確認している。【００２５】  表１の侵食試験結果にある溶損指数とは、溶損の度合いを数値化したもので、溶損指数の数値が低いほど、耐食性が優れていることを示している。【００２６】
【表１】
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試験条件
方法：回転ドラム法、温度：１６５０℃−３時間、
熱源：酸素−プロパンバーナー、スラグ：ＦｅＯ【００２７】  この発明によって製造された図１のノズル受けれんがと同一の外形寸法の従来品（アルミナ−マグネシア質プレキャストブロック単一組成；図示せず）とを同一条件の取鍋で使用した結果、従来品が３０〜３５回の使用寿命であったのに対し、この発明で製作されたもの２組の使用寿命は各々それぞれ４０回、４２回の寿命であった。【００２８】  さらに、上下マス一体成形品の図２のマス（実施例２）では上下マス境界のモルタル目地がなくなったことで内面側最大損傷基準高さを低く設定できたことから実施例２の２組の使用寿命はそれぞれ４７回、５１回と長寿命であった。【００２９】  さらに図３と図４にその他の損傷プロフィールにあわせたクロム含有耐火物の設置範囲を示す。【００３０】  図３（実施例３）はマス上面の付着物を取り除き不開口の改善を行うために炉内側から長時間酸素洗浄する場合の設置範囲であり、マスの内面側だけでなく上端部の溶損も大きく、マスブロックの上部もクロム含有耐火物を配置している。【００３１】  図４（実施例４）は、マス内に溶融金属が残留し、次ロットの溶製を行うときに残留した溶融金属が混入することを嫌い、マス内面を丹念に酸素洗浄するときの損傷プロフィールである。マスブロックの内面側が局部的に溶損しやすく、マス内面側にリング状にクロム含有耐火物を配した構成としている。いずれも損傷プロフィ
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なっている。【００３２】  図５に比較例の一例を示した。上マスの内側部分と外側部分を分けた二層構造となっているがこれでは内側の材料（アルミナ−クロム質キャスタブル）の下部が損傷プロフィールを外れており使用後の解体屑にクロムが混入することになり好ましくない。
【産業上の利用可能性】
【００３３】  本発明によって、従来よりも長寿命のマスブロックを得ることができる。また、取鍋の内張り耐火物とマスブロックを解体したときに、その解体屑にクロム含有耐火物を含まないようにできるので、環境への配慮も期待できる。
【符号の説明】
【００３４】  １  上ノズル
２  アルミナ−クロム質キャスタブル
３  損傷プロフィールを示すライン
４  上マスブロック
５  下マスブロック（アルミナ−マグネシア質プレキャストブロック）
６  上ノズルの上端位置（＝クロム含有耐火物の下端位置）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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