(57)【要約】【課題】  本発明は、出銑孔閉塞材として接着性が高く、耐磨耗性および耐食性が向上すると共に旧材との接着強さの向上により炉壁保護にも有用な出銑孔閉塞材の提供を課題とする。【解決手段】  本発明の出銑孔閉塞材は、耐火材料に無水コールタールおよび粉末状のピッチとを配合し、混練した出銑孔閉塞材において、該無水コールタールおよび粉末状のピッチにおける固定炭素率の合計量を４０質量％〜５０質量％としたことを特徴とする。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐火材料に無水コールタールと粉末状のピッチとを配合して混練した出銑孔閉塞材において、該無水コールタールおよび粉末状のピッチにおける固定炭素率の合計量を４０質量％〜５０質量％としたことを特徴とする出銑孔閉塞材。
【請求項２】
無水コールタールにおける固定炭素率が３２質量％〜３６質量％、粉末状のピッチにおける固定炭素率が８５質量％〜９３質量％であることを特徴とする請求項１記載の出銑孔閉塞材。
【請求項３】
耐火材料に対して、無水コールタールおよび粉末状のピッチを外掛けで１０質量％〜３０質量％の割合で配合したことを特徴とする請求項１記載の出銑孔閉塞材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、出銑孔閉塞材に関し、特に高炉、電気炉の出銑孔に充填され閉塞するために用いられる出銑孔閉塞材に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の各種高炉は一炉で１〜４箇所の出湯口が設けられ、通常の出湯作業はこれらの出湯口を交互に使用して行われ、また、出湯口の開孔、閉塞の間隔は同一出湯口で通常数時間かけられているが、近年、高炉の大型化と高圧操業による出銑量の増大、微粉炭等の吹き込みによるコークス比の大幅な低減、稼働年数の大幅な延長等の状況の中で、出銑孔閉塞材に対する要求品質はますます厳しいものとなっている。
【０００３】
出銑孔用閉塞材に要求される技術としては、圧入機による充填性が良好なことと高温下での結合強度が強く、耐溶銑滓に優れることが一般的に挙げられる。また、一方で、充填される閉塞材の積み重なる堆積により炉底を保護し高炉の耐用を高めるという重要な役割を担っている。
【０００４】
出銑孔閉塞材は、通常、粘土を含む耐火原料と金属等の焼結助材に石炭系バインダーや樹脂バインダーを配合したもの（特許文献１〜特許文献３）、また、石油系バインダーを配合したもの（特許文献４、特許文献５）が一般的には知られており、特に、特許文献１、特許文献２における出銑孔閉塞材にあっては、溶銑やスラグに対する耐磨耗性及び耐食性が不十分である。
【０００５】
この問題の解決を目的として、本出願人は先に無水コールタールに軟化点２５０℃以上の粉末状の石炭ピッチを添加した出銑孔閉塞材を提案した（特許文献３）。この出銑孔閉塞材における軟化点２５０℃以上の粉末状の石炭ピッチは揮発分が少なく、従来より高い割合で固定炭素が残留し、閉塞材中のカーボンボンドを強化させることができ、より緻密な組織を形成できるという効果を奏するが、より接着性、強度、さらには耐用性の向上が求められている。
【特許文献１】特開昭５７−７８７５号公報
【特許文献２】特開平３−２７９２７１号公報
【特許文献３】特開平１１−２７８９４９号公報
【特許文献４】特開昭５１−１１５５１３号公報
【特許文献５】特開昭５１−６１５１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、出銑孔閉塞材として接着性が高く、耐磨耗性および耐食性が向上すると共に旧材との接着強さの向上により炉壁保護にも有用な出銑孔閉塞材の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の出銑孔閉塞材は、耐火材料に無水コールタールと粉末状のピッチとを配合して混練した出銑孔閉塞材において、該無水コールタールおよび粉末状のピッチにおける固定炭素率の合計量を４０質量％〜５０質量％としたことを特徴とする。
【０００８】
無水コールタールにおける固定炭素率が３２質量％〜３６質量％、粉末状のピッチにおける固定炭素率が８５質量％〜９３質量％であることを特徴とする。
【０００９】
耐火材料に対して、無水コールタールおよび粉末状のピッチを外掛けで１０質量％〜３０質量％の割合で配合したことを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の出銑孔閉塞材は、耐火原料と無水コールタールとピッチとからなる。本発明におけるバインダーは、無水コールタールとピッチとからなるが、本発明者等は、本発明における課題を解決するためには、出銑孔閉塞材における有機バインダーの強化が必要であり、そのためには揮発成分を極力削減し、固定炭素率を高める必要がある点に着目した。まず、固定炭素率の高い無水コールタールを使用することが有効と考えられるが、固定炭素率が３６質量％を越える無水コールタールは粘性が高く、輸送が困難であり、使用に際しても取り扱い性が悪い。そのため、出銑孔閉塞材としての充填作業性とマッドガン能力から、固定炭素率が３２質量％〜３６質量％の無水コールタールが好ましい。市販品としては、高粘性品（粘度  １，０００ｃｐｓ／６０℃、固定炭素率３５質量％）等が例示される。また、コールタールとしては水分０．５質量％以下の無水コールタールである。無水コールタール添加量は、充填作業性とマッドガン能力に基づいて調整される。
【００１１】
また、ピッチにあっても、固定炭素率を高くして有機バインダー全体としての固定炭素率を更にアップさせるとよい。ピッチはタールとその由来が同じであり、タールにピッチは溶け込みやすく、特性的にも類似の特徴を有している。ピッチとしては固定炭素率が８５質量％〜９３質量％の粉末ピッチを使用するとよい。粉末状の石炭ピッチとしては、例えば軟化点３５０℃、固定炭素９０質量％のものが挙げられる。
【００１２】
無水コールタールおよび粉末状のピッチは合計して、耐火材料に対し外掛けで１０質量％〜３０質量％、好ましくは１６質量％〜３０質量％の割合で配合されるとよく、その内訳は、無水コールタールを耐火材料に対し外掛けで１５質量％〜２０質量％、また、粉末状のピッチを耐火材料に対し外掛けで１質量％〜１０質量％の割合で添加するとよい。
【００１３】
また、無水コールタールと粉末ピッチとの合計での固定炭素率は４０質量％〜５０質量％とするとよい。これにより、カーボン結合が強化され、出銑孔閉塞材としての特性を向上させることができる。合計での固定炭素率が４０質量％未満であると無水コールタールのみでのカーボン結合と大差がなく、５０質量％を越えると粘性が高くなり、混練が難しく、製造上、また、作業上問題が生じるので好ましくない。
【００１４】
出銑孔閉塞材における耐火骨材は、１０００℃以下の低温では強度の発現が認められず、１０００℃以下の低温では有機バインダーによるカーボン結合に依存するところが大きい。本発明の出銑孔閉塞材は、有機バインダーにおける固定炭素率を４０質量％以上の固定炭素率とするものであり、カーボン結合が強化され、１０００℃以下の低温領域での出銑孔閉塞材の耐用性を向上できる。
【実施例】
【００１５】
以下、実施例、比較例により、本発明を詳細に説明する。
（実施例１）
下記の表１の配合原料をその配合比（質量％）で約５分間混練し、それに６０℃に加熱した無水コールタールを添加し、約１時間混練を行った。
【００１６】
各実施例、各比較例における無水コールタールの添加量は、図１、図２に示す押し出し抵抗測定装置（マーシャル試験）により総荷重が約３５０ｋｇｆになるように調整した添加量である。すなわち、６０℃で保温した練り土を、図１に示す形状のステンレス製試料ホルダー（Ｌ1 ＝９ｃｍ、Ｌ2 ＝６ｃｍ、Ｌ3 ＝２６ｃｍ、Ｌ4 ＝１２ｃｍ、Ｌ5 ＝２ｃｍ）に充填し、図２に示す測定装置（図中、Ａは試料押し出し用面板、Ｂは試料ホルダー、Ｃは台座、Ｄはシリンダーヘッド）を用い、シリンダーヘッドＤの押し出し速度を１０ｍｍ／ｓｅｃとしたときの押し出し抵抗を、試料押し出し用面板Ａに懸かる総荷重として測定するもので、上述したように、総荷重が約３５０ｋｇｆになるように、練り土中における無水コールタールの添加量を調整したものである。
【００１７】
接着強さは、図３に示す３点曲げ強さ測定装置（ＪＩＳ  Ｒ２２１３に従う）により測定した。すなわち、１５００℃で焼成した出銑孔閉塞材の焼成サンプル（４ｃｍ×４ｃｍ×８ｃｍ）を２つ用意し、各実施例、比較例における試験サンプル２０ｇを用いて図３の如く接着させると共に全体を８００℃で還元焼成を行い、接着強さ（ＭＰａ）を測定する。
【００１８】
下記の表１に各実施例、各比較例で得られた出銑孔閉塞材の接着強さ（ＭＰａ）の測定結果を示す。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
表中、石炭ピッチとコールタールは、外掛け量（質量％）を示す。
【００２１】
石炭ピッチＡは、軟化点１１０℃、固定炭素６０質量％、灰分０．５質量％未満
石炭ピッチＢは、軟化点３５０℃、固定炭素９０質量％、灰分０．５質量％未満
コールタールＡは高粘性品（固定炭素３５質量％、水分０．１〜０．３質量％、１，０００ｃｐｓ／６０℃）
コールタールＢは低粘性品（固定炭素２８質量％、水分０．１〜０．３質量％、２００ｃｐｓ／６０℃）。
【００２２】
実施例１では固定炭素３５質量％の無水タールＡ（高粘性品１，０００ｃｐｓ／６０℃）に、固定炭素９０質量％のピッチＢを添加してタールとピッチの総固定炭素率が４３質量％となるように調整した出銑孔閉塞材である。接着強さは２．０ＭＰａと明確に強度増大が認められた。
【００２３】
実施例２ではピッチを増量し総固定炭素率を４９質量％とした例であり、接着強度が２．２ＭＰａと更に増大した。なお、表には示していないが、総固定炭素率をさらに５１質量％まで高めた場合には粘性が高まりすぎ、混練が困難となり製造上不都合が生じた。
【００２４】
比較例１は、バインダーとして固定炭素率が２８質量％のコールタールＢのみを使用した場合であり、バインダーにおける固定炭素率は２８質量％であり、接着強さは０．３ＭＰａであった。
【００２５】
比較例２は、バインダーとして固定炭素率が３５質量％のコールタールＡのみを使用した場合であり、バインダーにおける固定炭素率は３５質量％である。接着強さは０．５ＭＰａと比較例１に比して接着性が向上したものの、実施例の１／４以下の強度であった。無水コールタールＡは６０℃で１，０００ｃｐｓと高粘性であるが、製造上問題の無い範囲での上限である。
【００２６】
比較例３は、固定炭素２８質量％のタールＢに固定炭素９０％のピッチＢを添加し、総固定炭素率を３７質量％としたものであるが、接着強度は０．９ＭＰａと実施例の半分以下の強度であった。
【００２７】
比較例４は、固定炭素３５質量％のタールＡに固定炭素６０質量％のピッチＡを添加し、総固定炭素率を３９質量％としたものであるが、接着強度は１．３ＭＰａであり、実施例の７０％以下の強度であったが、固定炭素が６０質量％のピッチＡは軟化点が低く、混練中に溶けだし、粘りが強く、ミキサーの各部位に付着しやすいため、多量の添加は製造に適さないものと判断された。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】出銑孔閉塞材の押し出し抵抗圧力を測定するために使用したステンレス製試料ホルダーの形状を説明するための図である。
【図２】出銑孔閉塞材の押し出し抵抗圧力を測定するために使用した測定装置を説明するための図である。
【図３】出銑孔閉塞材の接着強さ測定方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００２９】
Ａは試料押し出し用面板、Ｂは試料ホルダー、Ｃは台座、Ｄはシリンダーヘッドである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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