(57)【要約】【課題】マグクロれんが、特にアルミニウム等の金属脱酸剤を大量に投入する処理を行う溶鋼の真空処理容器の内張りに使用するマグクロれんがの耐還元性を向上する。【解決手段】ＭｇＯを４０〜８９．５質量％、Ｃｒ２Ｏ３を１０〜４５質量％、及びＡｌ２Ｏ３を０．５〜１７質量％含有し、しかもＦｅ２Ｏ３の含有量が２質量％以下（０を含む。）であるマグクロれんが。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭｇＯを４０〜８９．５質量％、Ｃｒ２Ｏ３を１０〜４５質量％、及びＡｌ２Ｏ３を０．５〜１７質量％含有し、しかもＦｅ２Ｏ３の含有量が２質量％以下（０を含む。）であるマグクロれんが。
【請求項２】
Ａｌ２Ｏ３の含有量が３〜１７質量％である請求項１に記載のマグクロれんが。
【請求項３】
Ｆｅ２Ｏ３の含有量が０．５質量％以下（０を含む）である請求項１又は請求項２に記載のマグクロれんが。
【請求項４】
Ａｌ２Ｏ３は、その全部が複合スピネルの状態でれんが中に含まれている請求項１、請求項２又は請求項３に記載のマグクロれんが。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＲＨ炉などの溶鋼の真空処理容器などに使用されるマグクロれんが（マグネシアクロムれんが）に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄鋼製品を製造する製鋼プロセスでは、ＲＨ炉などの溶鋼の真空処理容器において脱酸等の鋼清浄化のために、アルミニウム等の金属の粉粒を大量に投入する処理を行う場合が増大している。
【０００３】
溶鋼の真空処理容器の内張り用耐火物としては、マグクロれんがが広く使用されている。マグクロれんがはＭｇＯとＣｒ２Ｏ３を主成分としているため、溶鋼の真空処理容器中に不可避的に混入してくるＣａＯ、ＳｉＯ２等の酸化物を主体とする溶融スラグに対しては比較的良好な耐食性を有している。
【０００４】
しかしながら、従来一般的なマグクロれんがは、使用する原料から三二酸化物の一種であるＦｅ２Ｏ３を不可避的に数質量％のレベルで含有している。Ｆｅ２Ｏ３は非常に還元されやすく、アルミニウム等の金属脱酸剤を大量に投入する場合は、還元による組織の崩壊のため損耗の極端な増大をひき起こしてしまう。
【０００５】
真空処理時の容器内の溶鋼に対するアルミニウムの投入量［ｋｇ／ｔｏｎ］は、操業条件によって違いがあるが、０．１〜２．０ｋｇ／ｔｏｎ程度から最大で７Ｋｇ／ｔｏｎ程度まである（特許文献１〜３）。このアルミニウムの投入量が１ｋｇ／ｔｏｎ以上から還元によるれんがの損耗が見られ、２ｋｇ／ｔｏｎ以上ではれんがの損耗が顕著になっている。
【０００６】
そこで特許文献４ではこのマグクロれんが中のＦｅ２Ｏ３の還元対策として、Ｆｅ２Ｏ３含有量が３．０質量％以上でかつＣｒ２Ｏ３／Ｆｅ２Ｏ３の質量比が５．４以上であるセミリボンドマグクロれんがが開示されている。しかしながら、アルミニウム等の金属脱酸剤を大量に投入する場合には、やはりＦｅ２Ｏ３の還元により低寿命となる問題がある。
【０００７】
一方、特許文献５の表１の１〜３ではＦｅ２Ｏ３の含有量が０．１〜１．１重量％のマグクロれんがが開示されているが、このれんがにはＣｒ２Ｏ３が約５０重量％含有されており、Ｃｒ２Ｏ３の含有量が多いためＣｒ２Ｏ３が還元されることにより低寿命となる問題がある。
【０００８】
また、特許文献６では酸化クロムクリンカー３５〜７５重量％及びマグネシアクリンカー２５〜６５重量％を含有してなる耐火物であって、Ｆｅ２Ｏ３をほとんど含有しないマグクロれんがが開示されている。しかし、このれんがでも耐用性はまだ不十分である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８−２６０９９７号公報
【特許文献２】特許第５０１４８７６号公報
【特許文献３】特許第５０８２４１７号公報
【特許文献４】特許第５３８８３０５号公報
【特許文献５】特開平５−４３３０６号公報
【特許文献６】特公平７−３５２９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、マグクロれんが、特にアルミニウム等の金属脱酸剤を大量に投入する処理を行う溶鋼の真空処理容器の内張りに使用するマグクロれんがの耐還元性を向上することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らがアルミニウム等の金属脱酸剤を大量に投入する処理を行うＲＨ炉などにおいて、その炉壁（内張り）に使用されたマグクロれんがの損耗形態について種々調査したところ、れんがの表面近傍では金属脱酸剤によってれんが成分中のＦｅ２Ｏ３がほぼ全量、さらにはＣｒ２Ｏ３も一部が還元されて金属化し、それがれんが組織を崩壊させることで損耗が進行しており、ＣａＯ、ＳｉＯ２等を主体とする溶融スラグによるれんが成分中のＭｇＯの溶解による損耗の影響は相対的に小さいことが判った。
【００１２】
そこで、本発明者らは、損耗を低減するためにはマグクロれんがの耐還元性を向上させることが有効と考えて種々検討した結果、Ｆｅ２Ｏ３の含有量を低減するとともにＣｒ２Ｏ３の含有量を抑制し、しかもＡｌ２Ｏ３を特定量含有することでマグクロれんがの耐還元性が大幅に改善されることを見出した。
【００１３】
すなわち本発明の一観点によれば、「ＭｇＯを４０〜８９．５質量％、Ｃｒ２Ｏ３を１０〜４５質量％、及びＡｌ２Ｏ３を０．５〜１７質量％含有し、しかもＦｅ２Ｏ３の含有量が２質量％以下（０を含む。）であるマグクロれんが」が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、マグクロれんがの耐還元性を向上することができる。そして、本発明のマグクロれんがを溶鋼の真空処理容器の内張り用耐火物として使用することで、その真空処理容器の内張りの耐用性を大幅に向上することができる。特に真空処理時に真空処理容器に投入するアルミニウムの量が１ｋｇ／ｔｏｎ以上になる場合には、その真空処理容器の内張りの耐用性を大幅に向上することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明のマグクロれんがは、耐還元性を向上させるためにＦｅ２Ｏ３は含有しない方が良いが、２質量％以下であれば許容できる。Ｆｅ２Ｏ３の含有量が２質量％を超えると耐還元性が大幅に低下する。Ｆｅ２Ｏ３の含有量は０．５質量％以下であることが好ましい。
【００１６】
ＭｇＯの含有量は４０〜８９．５質量％である。ＭｇＯの含有量が４０質量％未満では耐還元性が不足し、８９．５質量％を超えると耐食性（耐スラグ侵食性）が低下する。ＭｇＯはマグネシア（ペリクレース）及び／又は複合スピネルの状態でれんが中に含まれる。なお、複合スピネルとは、（Ｍｇ，Ｆｅ）Ｏ・（Ｃｒ，Ｆｅ，Ａｌ）２Ｏ３のことである。
【００１７】
Ｃｒ２Ｏ３の含有量は１０〜４５質量％である。Ｃｒ２Ｏ３の含有量が１０質量％未満では耐食性（耐スラグ侵食性）が不足し、４５質量％を超えると耐還元性が低下する。Ｃｒ２Ｏ３は複合スピネルの状態でれんが中に含まれる。
【００１８】
Ａｌ２Ｏ３は耐還元性を向上させるために含有し、その含有量が０．５質量％未満では耐還元性の向上効果が小さく、１７質量％を超えるとＣａＯ、ＳｉＯ２等を主体とする溶融スラグに対する耐食性が低下する。すなわち、本発明のマグクロれんがにおいてＡｌ２Ｏ３の含有量は０．５〜１７質量％であり、好ましくは３〜１７質量％である。
【００１９】
また、本発明のマグクロれんがにおいてＡｌ２Ｏ３は、複合スピネル、すなわち（Ｍｇ，Ｆｅ）Ｏ・（Ｃｒ，Ｆｅ，Ａｌ）２Ｏ３の状態としてれんが中に含まれていることが好ましい。Ａｌ２Ｏ３がコランダムとしてれんが中に存在すると、Ｆｅ２Ｏ３やＣｒ２Ｏ３の還元抑制効果が小さくなりしかも耐食性低下も大きくなるため、コランダムとしてのＡｌ２Ｏ３はＡｌ２Ｏ３成分の１０質量％以下とすることが好ましく、０質量％とすることが最も好ましい。言い換えると、本発明のマグクロれんがにおいてＡｌ２Ｏ３は、その全部が複合スピネルの状態でれんが中に含まれていることが最も好ましい。
【００２０】
なお、本発明のマグクロれんがにおいて、ＭｇＯ、Ｃｒ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＺｒＯ２、及びＡｌ２Ｏ３以外の成分は耐食性を低下させる要因となるため、合量で１質量％以下とすることが好ましい。ＺｒＯ２は、マグクロれんがにおいて組織を緻密化し耐食性を向上する効果が公知であり、本発明でもこの公知技術を採用することができる。例えば１５質量％以下でＺｒＯ２を含有することができる。
【００２１】
本発明のマグクロれんがは、原料としてマグクロのみ、あるいはマグクロとマグネシア、アルミナ及び酸化クロムのうち１種以上とを使用して製造することで得ることができる。なお、クロム鉱はＦｅ２Ｏ３を多く含有するため本発明のマグクロれんがの原料としては使用しない方が良いが、原料配合中１０質量％以下であれば使用しても悪影響を及ぼさないため許容できる。
【００２２】
ここで原料として好適に使用可能なマグクロは、マグネシアと酸化クロムの混合物、マグネシアとクロム鉱の混合物、及びマグネシアと酸化クロムとクロム鉱の混合物のうちいずれかの混合物に必要に応じてアルミナを添加し、アーク炉で溶融あるいは高温で焼成したマグクロクリンカーである。なお、原料としてマグクロを使用せずに、直接マグネシアと酸化クロムとを主体とした坏土かられんがを成形してマグクロれんが製造することも可能であるが、坏土中の酸化クロムが多くなるため成形後にラミネーションが発生しやすくなり歩留りが低下する場合がある。また、れんがの焼成時に酸化クロムとマグネシアとの反応による亀裂の問題もある。酸化クロムを含有する坏土を使用する場合には、原料配合中の酸化クロムの含有量は１０質量％以下とすることが好ましい。
【００２３】
以上の各原料を適宜配合することで、原料配合の化学成分をＭｇＯ：４０〜８９．５質量％、Ｃｒ２Ｏ３：１０〜４５質量％、Ｆｅ２Ｏ３：２質量％以下、及びＡｌ２Ｏ３：０．５〜１７質量％とすることができる。そしてこの原料配合にバインダーを添加して混練後、成形し、１７５０〜１８５０℃で焼成することで本発明のマグクロれんがを得ることができる。
【００２４】
本発明のマグクロれんがはＲＨ炉などの真空処理容器の内張り用耐火物として使用することができ、特に溶鋼に対するアルミニウムの投入量が１ｋｇ／ｔｏｎ以上、さらには２ｋｇ／ｔｏｎ以上となる溶鋼の真空処理容器の内張り用耐火物として使用することで耐用性を顕著に向上することができる。言い換えると、本発明の他の観点によれば、内張りが本発明のマグクロれんがよりなり、しかも溶鋼に対するアルミニウムの投入量が溶鋼１ｋｇ／ｔｏｎ以上、好ましくは２ｋｇ／ｔｏｎ以上である条件で使用される溶鋼の真空処理容器が提供される。アルミニウムの投入量が１ｋｇ／ｔｏｎ未満では、還元による損耗よりもスラグによる溶損の影響が大きくなるため、Ｆｅ２Ｏ３を２質量％超含有するマグクロれんがの方が耐用性に優れるためである。
【実施例】
【００２５】
表１は、本発明の実施例によるマグクロれんがの原料配合と化学成分、耐還元性、耐食性を比較例とともに示したものである。この表１の原料配合にバインダーを添加して混練後、成形し、１８００℃で焼成することでそれぞれマグクロれんがを得た。表１中の各マグクロクリンカー及びマグネシアクリンカーの化学成分は表２に示したとおりである。また、酸化クロムは純度９９％のものを使用した。
【００２６】
得られたマグクロれんがについて、化学成分、耐還元性及び耐食性（耐スラグ侵食性）を評価した、
化学成分は、ＪＩＳ−Ｒ２２１２に従い評価した。
耐還元性の評価は、得られたマグクロれんがから坩堝状の試験片を切り出し、その中にアルミニウム粒を充填し、これを加熱して１６５０℃で保持し、試験片の内壁を還元損傷させた。この試験片を室温まで冷却した後に切断し、損傷量を計測した。表１では、比較例１の損傷量を１００とする指数で表示した。この指数が小さいほど耐還元性に優れるということである。
耐食性（耐スラグ侵食性）は回転侵食試験にて評価した。回転侵食試験では、水平の回転軸を有する鉄製のドラム内側に試験片を内張りし、１７５０℃に加熱してスラグを投入して溶融させ、試験片の表面を侵食させた。スラグ組成はＣａＯ／ＳｉＯ２＝１．５とした。室温まで冷却した後に試験片を回収し、溶損量を計測した。表１では、比較例１の溶損量を１００とする指数で表示した。この指数が小さいほど耐食性（耐スラグ侵食性）に優れるということである。
【００２７】
【表１】
2019073428.tif 000002
【００２８】
【表２】
2019073428.tif 000003
【００２９】
表１の実施例１〜４はＦｅ２Ｏ３の含有量が異なる例であるが本発明の範囲内であり、耐還元性に優れている。
これに対して、比較例１及び２はＦｅ２Ｏ３の含有量が本発明の上限値を超えており、耐還元性が大幅に低下した。
【００３０】
実施例５及び６はＣｒ２Ｏ３の含有量が異なる例であるが本発明の範囲内であり、耐還元性に優れている。
これに対して、比較例３はＣｒ２Ｏ３の含有量が本発明の下限値を下回っており、耐食性が低下した。また、比較例４はＣｒ２Ｏ３の含有量が本発明の上限値を超えており、耐還元性が大幅に低下した。
【００３１】
実施例７〜９はＡｌ２Ｏ３の含有量が異なる例であり、Ａｌ２Ｏ３の含有量が増えるに従い耐還元性は向上するが、逆に耐食性は低下することがわかる。
比較例５はＡｌ２Ｏ３の含有量が本発明の下限値を下回っており、耐還元性が低下した。また、比較例６はＡｌ２Ｏ３の含有量が本発明の上限値を超えており、耐食性が悪く実用レベルではない。
【００３２】
実施例１０はＺｒＯ２を含有した例であるが、実施例１よりも耐食性が向上した。なお、ＺｒＯ２源としては、純度９９質量％のジルコニア原料を使用した。
【００３３】
なお、実施例１〜９のマグクロれんがについてＸ線回折を行ったところ、コランダムのピークは観察されず、Ａｌ２Ｏ３の全部が複合スピネルの状態でれんが中に含まれていることが確認された。
【００３４】
実機試験として、実施例２及び比較例１のマグクロれんがをアルミニウムを溶鋼１ｔｏｎ当たり２ｋｇ以上添加する使用条件のＲＨ炉の内張りに使用した結果、実施例２の損耗は比較例１の７０％であった。