(57)【要約】【課題】充填性に優れ、高密度、高強度で、耐用性の良好な施工体を形成することが可能な出銑孔閉塞材を提供する。【解決手段】粒度調整が行われた耐火物原料に対し、粒径が１０〜４０ｎｍの含水非晶質シリカ０．１〜１．０重量％を配合するとともに、バインダーとして残炭素有機化合物を添加することにより、混練時のタールなどバインダーの必要量を減らし、出銑孔閉塞材を高密度化、緻密化して、出銑時間の延長（耐用性の向上）を実現する。【選択図】　　　　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒度調整が行われた耐火物原料に対し、粒径が１０〜４０ｎｍの含水非晶質シリカ０．１〜１．０重量％を配合するとともに、バインダーとして残炭素有機化合物を添加したことを特徴とする出銑孔閉塞材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、出銑孔閉塞材に関し、特に高炉の出銑孔に充填して出銑孔を閉塞するために用いられる出銑孔閉塞材に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
鉄鋼業の分野では、近年大型高炉への集約がなされるとともに、出銑比（出銑量／炉内容積）を高める努力が続けられており、出銑比が２．０を超える高炉が増えている。
【０００３】
ところで、この出銑比を高める目的で高炉への送風量を増加させると、出銑滓の流出速度が大きくなり、出銑孔閉塞材の損傷が大きくなって、出銑時間（出銑孔閉塞材の耐用時間）の低下をきたすという問題点がある。
また、高出銑比操業では、開孔径が小さいと、出銑初期において造銑滓速度に対して出銑滓速度が小さくなりすぎて、炉内の貯銑滓レベルが高くなり、炉内圧の変動などが生じて操業に大きな影響を及ぼすという問題点がある。
【０００４】
従って、高出銑比操業を確実に行えるようにするためには、開孔径を大きくする必要があるが、開孔径を大きくすると出銑時間（出銑孔閉塞材の耐用時間）の低下を招くという問題点がある。
そのため、出銑孔閉塞材の原単価の低減や、高炉炉前作業の負荷軽減を目的として、より長い出銑時間を確保することが可能な出銑孔閉塞材が要求されるようになり、出銑孔閉塞材の高密度化、高強度化を実現するために、種々の設計が行われてきた。
【０００５】
そして、近年では、出銑孔閉塞材として、アルミナ、ろう石、炭化珪素、窒化珪素鉄、コークス、粘土、土状黒鉛、カーボンブラックなどを粒度調整した耐火物原料に、バインダーとしてタール、フェノールレジン、粉末ピッチなどの残炭素有機化合物を加えて混練したものが使用されるに至っている。
【０００６】
上記従来の出銑孔閉塞材においては、充填時の可塑性を得るためにタール、フェノールレジン、粉末ピッチ、粘土などが使用されているが、例えば、タール、フェノールレジン、粉末ピッチなどの添加量が多くなると揮発分が多くなり、出銑孔閉塞材の密度が低下して、出銑時間の低下を招くという問題点があり、また、粘土などの可塑剤を多くすると、混練時においてタールなどの液体成分を多くすることが必要になり、出銑孔閉塞材の密度が低下して、出銑時間の低下を招くという問題点がある。
【０００７】
本発明は、充填性に優れ、高密度、高強度で、耐用性の良好な施工体を形成することが可能な出銑孔閉塞材を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の出銑孔閉塞材は、粒度調整が行われた耐火物原料に対し、粒径が１０〜４０ｎｍの含水非晶質シリカ０．１〜１．０重量％を配合するとともに、バインダーとして残炭素有機化合物を添加したことを特徴としている。
【０００９】
本発明の出銑孔閉塞材において、粒度調整が行われた耐火物原料に添加される、粒径１０〜４０ｎｍの含水非晶質シリカとしては、例えば、塩野義製薬（株）製のホワイトカーボン　カープレックスが一般的に知られている。
【００１０】
含水非晶質シリカ（ホワイトカーボン　カープレックス）は、チクソトロピー性を付与し、粉流性を改良する粉流性改良材として機能するものであり、本発明ではこれらの機能に着目して、含水非晶質シリカ（ホワイトカーボン　カープレックスなど）を出銑孔閉塞材に適用することにしたものである。
【００１１】
含水非晶質シリカとしては、粒径が１０〜４０ｎｍの範囲のものを用いることが好ましい。
これは、含水非晶質シリカの粒径が１０ｎｍ未満の場合、比表面積が大きくなりすぎて、タールなどの液体成分の必要量が増大し、出銑孔閉塞材の密度の低下を招き、また、粒径が４０ｎｍを超えると、粒径が大きくなりすぎて、可塑剤としての機能が不十分になり、好ましくないことによる。
【００１２】
また、含水非晶質シリカの添加量は、０．１〜１．０重量％の範囲とすることが望ましい。
含水非晶質シリカの添加量が０．１重量％未満になると、可塑性を付与する効果が不十分になり、混練時のタールなどの液体成分の必要量が増加し、出銑孔閉塞材の密度の低下を招くため好ましくない。また、含水非晶質シリカの添加量が１．０重量％を超えると、焼結が促進されて強度が向上し、開孔に時間がかかりすぎたり、開孔できない場合が生じたりするという問題点があり、また、焼結が促進された影響で、充填された出銑孔閉塞材に亀裂が生じ、開孔中に掘抜ける前に溶銑、溶滓が出てゆく現象（いわゆる横孔）が発生し、開孔に支障をきたすことがあるため好ましくない。
【００１３】
また、本発明の出銑孔閉塞材においては、耐火物原料として、一般に出銑孔閉塞材に使用される天然ボーキサイト、アルミナ、ろう石、炭化珪素、コークス、窒化珪素鉄、粘土、カーボンブラック、土状黒鉛などを種々の割合で含有するものを用いることが可能である。
【００１４】
また、本発明の出銑孔閉塞材においては、バインダーとして残炭素有機化合物が用いられるが、この残炭素有機化合物としては、タール、フェノールレジンなどが例示される。
【００１５】
また、本発明の出銑孔閉塞材においては、金属珪素、フェロシリコン、アルミニウム粉などの添加剤を必要に応じて使用することが可能である。
【００１６】
上述のように構成された本発明の出銑孔閉塞材においては、粒度調整が行われた耐火物原料に対し、粒径が１０〜４０ｎｍの含水非晶質シリカ０．１〜１．０重量％を配合するようにしているので、混練時におけるタールなどバインダーの必要量を減らすことが可能になり、出銑孔閉塞材を高密度化、緻密化して、出銑時間の延長（耐用性の向上）を図ることができる。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明の実施例を示して、その特徴とするところをさらに詳しく説明する。
表１に示すような割合で、天然ボーキサイト、高珪酸ろう石、炭化珪素、コークス、窒化珪素鉄、カーボンブラック、カオリン粘土、含水非晶質シリカ、タールを所定の範囲内の割合で配合してなる出銑孔閉塞材（実施例１，２及び３の試料、比較例１，２の試料）を作製した。なお、表１において、タールの添加量は外掛けの値である。
【００１８】
【表１】
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【００１９】
そして、これらの実施例及び比較例の試料について、高周波誘導炉を使用し、１５５０℃で５時間の耐食性試験を行い、耐食性（溶損指数）を調べた。なお、侵食剤としては、高炉スラグを使用した。なお、溶損比は従来品（比較例１）を１００として算出した。
また、実施例及び比較例の試料について、１４００℃で３時間還元焼成後の常温曲げ強さ、１４００℃で３時間還元焼成後の気孔率を調べた。
上述のようにして調べた耐食性（溶損指数）、曲げ強さ、及び気孔率についての測定結果を表１に併せて示す。
【００２０】
表１に示すように、粒度調整が行われた耐火物原料に対して所定の割合で含水非晶質シリカを添加した実施例１，２，３の試料（出銑孔閉塞材）は、含水非晶質シリカを添加していない比較例１の試料（出銑孔閉塞材）と比べて、充填性、可塑性などの特性を確保するために必要なタールの添加量を減らすことが可能になり、出銑孔閉塞材の気孔率を低下させて、耐食性を向上させることが可能になる。
【００２１】
また、含水非晶質シリカの添加量を、本発明の範囲を超える１．５重量％とした比較例２の試料（出銑孔閉塞材）は、耐食性の向上、及び気孔率の低減の効果は認められるが、焼結が促進されすぎて強度が向上し、実機に使用した場合に、開孔に時間がかかりすぎる開孔難が生じた。
【００２２】
なお、本発明の出銑孔閉塞材を高炉に使用したところ、出銑時間（耐用時間）を従来の１．３倍にまで延長することが可能になり、出銑孔閉塞材の使用量を減らすことが可能になるとともに、開孔が容易になり労働負荷を軽減することが可能になることが確認された。
【００２３】
なお、上記実施例では、バインダーとしてタールを用いているが、フェノールレジンなどの他の残炭素有機化合物を用いることも可能である。
【００２４】
本発明は、さらにその他の点において上記実施例に限定されるものではなく、発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。
【００２５】
【発明の効果】
上述のように、本発明の高炉出銑孔閉塞材は、粒度調整が行われた耐火物原料に対し、粒径が１０〜４０ｎｍの含水非晶質シリカ０．１〜１．０重量％を配合するようにしているので、混練時におけるタールなどバインダーの必要量を減らすことが可能になり、出銑孔閉塞材を高密度化、緻密化して、出銑時間の延長（耐用性の向上）を図ることが可能になる。