(57)【要約】【課題】開孔作業が容易で、耐用性の良好な施工体を形成することが可能な高炉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１５０μｍ〜０．１μｍの土状黒鉛を全体の１〜１０重量％となるような割合で配合するとともに、バインダーとして残炭素有機化合物を所定の割合で添加することにより、焼結の進行を適度に抑制して焼結が進みすぎないようにして実機使用時の開孔作業を容易ならしめるとともに、混練時におけるタールなどのバインダーの必要量を減らして耐食性を向上させ、出銑孔の急激な拡大を抑制して出銑時間を延長させる。【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１５０μｍ〜０．１μｍの土状黒鉛を全体の１〜１０重量％となるような割合で配合するとともに、バインダーとして残炭素有機化合物を所定の割合で添加したことを特徴とする高炉出銑孔閉塞材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高炉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高炉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】
高炉の出銑に関し、出銑孔の開孔作業はもっとも負荷のかかる作業である。この開孔作業は高炉出銑孔閉塞材の性質とも密接に関係し、強度の高い材質を適用した場合、開孔作業は困難になる傾向がある。
【０００３】
一方、近年では、高炉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高炉出銑孔閉塞材が要求されるようになり、高炉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いる。すなわち、高炉出銑孔閉塞材には、開孔作業の負荷を最小限にすることが可能であること、及び長時間出銑が可能な良好な耐食性を備えていることが要求されている。
【０００４】
そして、このような要求にこたえる高炉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、カーボン、粘土、コークス、カーボンブラックなどを含む、粒度調整の行われた耐火物原料に、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ている。特に、開孔性を改善するための原料として、焼結性を有しないカーボン（石炭コークス）を使用することが行われている。
【０００５】
しかしながら、開孔を容易にするために使用される石炭コークスは、ポーラスで、表面に凸凹があり、滑り性が悪いため、良好な施工性を確保するためには、余剰なバインダーを添加せざるを得ないという問題点があり、高密度の組成を得にくく、使用時における出銑孔の孔径が大きくなりすぎるという問題点がある。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解決するものであり、開孔が容易で開孔時の作業負担が小さく、長時間出銑が可能な耐食性に優れた高炉出銑孔閉塞材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】
【０００７】
上記目的を達成するために、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１５０μｍ〜０．１μｍの土状黒鉛を全体の１〜１０重量％となるような割合で配合するとともに、バインダーとして残炭素有機化合物を所定の割合で添加したことを特徴としている。
【０００８】
以下本発明について具体的に説明する。
本発明において用いられる土状黒鉛は、灰分を１５重量％以下としたものである。そして、本発明の高炉出銑孔閉塞材においては、固定炭素８５重量％以上の土状黒鉛を使用する。
【０００９】
土状黒鉛は、焼結しにくく、また粒自体の硬度が低いため、これを用いた高炉出銑孔閉塞材を混練して使用した場合に、ドリルでの開孔が容易となる。また、少量であるが粘土鉱物を含み、黒鉛特有の滑り性を有するため、コークスと較べてバインダーとして用いられるタールの量を増やすことなく、マッドガンでの充填性を確保することが可能になり、緻密な施工体を形成することが可能になる。
【００１０】
さらに、石炭コークスと較べて、黒鉛化が進み、スラグに対する耐食性に優れているため、実機使用時の孔径拡大の程度が小さく、出銑時間を延長することが可能になる。
【００１１】
土状黒鉛としては、粒度が１５０μｍ〜０．１μｍの範囲のものを用いることが望ましい。
土状黒鉛の粒径が１５０μｍを超えると粒自体がポーラスとなり、耐食性が低下する。また、粒径が０．１μｍより小さくなると、適度な押し出し作業性を確保するために必要な、タールなどの液体成分を増やすことが必要になり、施工体の密度が低下して、出銑時間の低下を招くという問題点がある。
【００１２】
また、土状黒鉛の使用量は、粒度調整が行われた耐火物原料に対し、全体として１〜１０重量％となるような割合（すなわち、耐火物原料と土状黒鉛を配合した配合原料中の土状黒鉛の含有率が１〜１０重量％となるような割合）とすることが望ましい。これは、土状黒鉛の使用量が１０重量％を超えると強度の低下を引き起こし、また、土状黒鉛の使用量が１重量％未満では開孔が困難になることによる。なお、本発明において、土状黒鉛の割合（１〜１０重量％）は、バインダーを除いた耐火物原料全体における土状黒鉛の割合である。
【００１３】
この他、耐火物原料としては、一般に高炉出銑孔閉塞材に使用される炭化珪素、アルミナ、ろう石、窒化珪素鉄、粘土、カーボンブラック等を粒度調整した耐火物原料を使用することが可能である。
【００１４】
また、バインダーとして残炭素有機化合物を使用することが望ましい。バインダーとして残炭素有機化合物を使用することが望ましいのは、出銑孔内で加熱されてカーボンボンドを形成し、出銑中の孔径拡大を抑制する機能を果たすことによる。
なお、残炭素有機化合物としては、タール、フェノールレジン、粉末ピッチなどを用いることが可能である。
また、本発明の高炉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。
【００１５】
上述のように構成された本発明の高炉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１５０μｍ〜０．１μｍの土状黒鉛を全体の１〜１０重量％となるような割合で配合するとともに、バインダーとして残炭素有機化合物を添加するようにしているので、混練時におけるタールなどの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。
【００１６】
【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、高珪酸ろう石、炭化珪素、石炭コークス、土状黒鉛、窒化珪素鉄、カオリン粘土、及びタールを配合することにより、高炉出銑孔閉塞材（実施例１及び２の試料）を作製した。なお、比較例として、本発明の範囲外の高炉出銑孔閉塞材（比較例１，２及び３）を作製した。
表１において、タールの添加量は外掛けの値である。
【００１７】
【表１】
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【００１８】
なお、表１の実施例１は粒径が１５０μｍ〜０．１μｍの土状黒鉛を１０重量％配合した高炉出銑孔閉塞材であり、実施例２は粒径が１５０μｍ〜０．１μｍの土状黒鉛を１重量％の割合で配合した高炉出銑孔閉塞材である。
【００１９】
また、比較例１は土状黒鉛を配合しない高炉出銑孔閉塞材（従来例）、比較例２は粒径が１５０μｍ〜０．１μｍの土状黒鉛を本発明の範囲より少ない０．５重量％の割合で配合した高炉出銑孔閉塞材、比較例３は粒径が１５０μｍ〜０．１μｍの土状黒鉛を本発明の範囲より多い１５重量％の割合で配合した試料であって、いずれも本発明の範囲外のものである。
【００２０】
そして、これらの実施例１，２及び比較例１，２，３の試料について、１４００℃で３時間還元焼成後の常温曲げ強さ、及び１４００℃で３時間還元焼成後の気孔率を調べた。
また、実施例１，２及び比較例１，２，３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、溶損指数は比較例１（従来例）を１００として算出した。
【００２１】
上述のようにして調べた曲げ強さ、気孔率、及び耐食性（溶損指数）についての測定結果を表１に併せて示す。
表１に示すように、本発明の範囲内の割合で土状黒鉛を配合してなる実施例１及び２の試料は、土状黒鉛を配合していない比較例１（従来例）と比べて、曲げ強さは同等（実施例２）かやや低下（実施例１）しているが、実用可能な範囲であり、気孔率はいずれも、比較例１（従来例）よりも低く緻密で、耐食性にも優れていることがわかる。
【００２２】
また、土状黒鉛の配合割合が本発明の範囲を下回る比較例２においては、強度が高くなりすぎて、実機で開孔難を生じた（開孔時間が１５分以上となった）。
【００２３】
また、土状黒鉛の配合割合が本発明の範囲を上回る比較例３においては、実施例１及び２に比べて、曲げ強さが小さく、また、気孔率が高くて緻密性にも劣っており、耐食性も実施例１及び２よりも低くなっていることがわかる。
【００２４】
また、上記実施例１及び２の高炉出銑孔閉塞材を実際に高炉に使用したところ、開孔が容易で短時間（１０分間以内）で開孔することができた。また、出銑時間を従来に比して１．２倍程度にまで長くすることができた。このように、本発明の高炉出銑孔閉塞材を用いることにより、開孔作業の労働負荷を軽減することが可能になるとともに、高炉出銑孔閉塞材の使用量を減らしてコストの低減を図ることが可能になる。
【００２５】
なお、本発明の出銑孔閉塞材において、耐火物原料の種類は上記実施例で用いられているものに限定されるものではなく、耐火物原料として一般に出銑孔閉塞材に使用されるアルミナ、ろう石、炭化珪素、窒化珪素鉄、カオリン粘土、カーボンブラックなどを含有し、粒度調整が行われた耐火物原料を種々の割合で配合して使用することが可能である。
【００２６】
また、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、粉末ピッチ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。
【００２７】
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。
【００２８】
【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１５０μｍ〜０．１μｍの土状黒鉛を全体の１〜１０重量％の割合で配合するとともに、バインダーとして残炭素有機化合物を所定の割合で添加するようにしているので、焼結の進行を適度に抑制して焼結が進みすぎないようにすることが可能になり、実機使用時の開孔作業を容易ならしめることができる。また、混練時におけるタールなどのバインダーの必要量を減らして、耐食性を向上させることが可能になり、出銑孔の急激な拡大を抑制して、出銑時間の延長（耐用性の向上）を図ることが可能になる。