(57)【要約】  【課題】  高炉出銑の作業負荷を軽減し、高炉の安定操業に寄与できる高炉出銑孔閉塞材を開発することにある。  【解決手段】  耐火骨材および耐火微粉末からなる粉体をコールタールまたは／およびフェノール樹脂で混練して得られる出銑孔閉塞材で、粉粒体１００質量部（質量％）に対して、フタル酸ブチル吸油量が５０〜２００（ｍ１／１００ｇ）のカーボンブラック原料を２〜２０質量％含有し、粘土成分が３質量％以下で外掛けで１７〜３０質量％のコールタールまたは／およびフェノール樹脂などの炭素含有液体バインダーを含有するものである。フタル酸ブチル吸油量が５０〜１５０（ｍ１／１００ｇ）のカーボンブラック原料を２〜１５質量％含有し、粘土成分が３質量％以下で外掛けで１７〜２５質量％のコールタールまたは／およびフェノール樹脂などの炭素含有液体バインダーを含有することが好ましい。【選択図】    図１
2007186397.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐火骨材および耐火微粉末からなる粉体をコールタールまたは／およびフェノール樹脂
で混練して得られる出銑孔閉塞材で、粉粒体１００質量部（質量％）に対して、フタル酸
ブチル吸油量が５０〜２００（m1/100g)のカーボンブラック原料を２〜２０質量％含有し
、粘土成分が３質量％以下で外掛けで１７〜３０質量％のコールタールまたは／およびフ
ェノール樹脂などの炭素含有液体バインダーを含有することを特徴とする高炉出銑孔閉塞
材。
【請求項２】
粉粒体１００質量部（質量％）に対して、フタル酸ブチル吸油量が５０〜１５０（m1/1
00g)のカーボンブラック原料を２〜１５質量％含有し、粘土成分が３質量％以下で外掛け
で１７〜２５質量％のコールタールまたは／およびフェノール樹脂などの炭素含有液体バ
インダーを含有する請求項１に記載の高炉出銑孔閉塞材。
【請求項３】
カーボンブラック原料に代えて鱗片状黒鉛や土状黒鉛、コークス粉末、コークス粒子な
どの無機固体炭素とした請求項１または２に記載の高炉出銑孔閉塞材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冶金分野における高炉出銑孔閉塞材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高炉出銑孔閉塞材（以下、マッド材という）は、出銑終了後の出銑孔を閉塞する可塑性
を示す材料であり、耐火性の骨材およぴ微粉末をコールタールまたは／およびフェノール
樹脂といった炭素含有液体バインダーで混練して得られるものが一般的である。高炉内で
生成した銑滓は、高炉の炉底付近の側壁に設けられた出銑孔を通して炉外へ排出され、こ
の排出作業を出銑（または出銑滓）と呼ぶ。
【０００３】
出銑は、銑滓を排出し続けている出銑孔にマッドガンと呼ばれる押し出し充填装置を用
いてマッド材を充填することで停止する。マッド材が充填された出銑孔は、ドリルによる
開孔作業によって開孔され、高炉内から生成した銑滓を排出する。マッド材に要求される
特性としては、1)良好な充填性、2)適正な開孔性、3)出銑孔深度の維持、4)高耐損耗性、
5)低横孔（孔切れ、とも表現される）発生率などが挙げられる。
【０００４】
1)良好な充填性については、これが不良であると、出銑を停止することが不可能になる
ため高炉の操業が不可能になる重要な特性である。充填作業は、約２００〜４００kgのマ
ッド材を２０〜６０秒程度で出銑孔に充填する作業である。充填性は一般的にマーシャル
試験で評価される。
【０００５】
マーシャル試験について、図１を用いて説明する。マッド材試料１を金枠２内にセット
し、金型ごと上昇させる。このとき、押し出し型３を通じて荷重がリングバネ４に伝達さ
れ、リングバネ４が変形する。リングバネ４の変形量をダイヤルゲージ５で読み取り、既
知であるリングのバネ定数で換算することで押し出し時の荷重を測定し、マッド材の変形
性能が評価される。このときの荷重を以下マーシャル試験値と記述する。
【０００６】
この方法は、簡便に実施することができるため、幅広く用いられている評価方法である
。このマーシャル試験値は、低い方が変形性能に優れるが、マッド材を構成する炭素含有
液体バインダーの添加量を調整することで制御される。実際のマッド材においては、高炉
のマッド材充填設備（マッドガン）の能力に合わせて個別に適正範囲が設定されている。
【０００７】
2)適正な開孔性について、高炉操業においては炉内で生成する銑滓を計画的に炉外に排
出する必要がある。開孔は、４０〜７０mmφ程度のドリルを用い、出銑孔を掘削すること
で行われる。このとき、開孔性が悪く、開孔作業に必要以上に時間を要すると、炉内で生
成する銑滓が排出されず、炉内での銑滓レベルが上昇するため減産を余儀なくされること
になる。
【０００８】
3)出銑孔深度の維持について、出銑孔は高炉内でもっとも銑滓流速の早い部分であるた
め損耗が大きい。そのため、２〜４ｍ程度の適正な深度を常に維持しておかないと、高炉
内壁の損傷が大きくなる。深度は通常、開孔作業時のドリルの到達深さで測定される。
【０００９】
4)高耐損耗性について、開孔され、銑滓を排出している出銑孔は
、銑滓の通過により損耗し、それに伴い出銑滓速度が上昇する。その結果、炉内の銑滓レ
ベルが低下、出銑孔のレベルまで低下した時点で炉内ガスを噴出しはじめ、閉塞となる。
したがって、マッド材の損耗が大きいと、開孔から閉塞までの時間（以下、出銑時間とい
う）が低下する。出銑時間の低下は、マッド材原単位の上昇につながるのみでなく、高炉
の炉前作業負荷の増大をひきおこす。
【００１０】
5)低横孔発生率について、横孔とは開孔作業中に銑滓が流出する現象である。横孔から
排出される銑滓の排出速度は小さく、炉内銑滓レベルは上昇し続ける。一方で、排出され
続ける銑滓により開孔作業の継続が困難となり、多数のドリルを使用したり、酸素を吹き
込んで出銑孔を溶かすことで貫通させたり、再閉塞を行ったりして、開孔することになる
。この場合、作業負荷が著しく増大する上、減産につながることになる。
【００１１】
近年の高炉の大型化、高圧化に伴う出銑滓速度の上昇は、マッド材に高耐久性を要求す
るものである。出銑滓速度の上昇により出銑孔は、拡大しやすくなり、また深度の維持も
困難になるからである。さらに、造銑滓速度の増大は、炉内銑滓レベルの上昇速度の増大
であり、開孔困難や横孔に起因する炉内銑滓レベル上昇の問題も大きくなる。
【００１２】
これに対して特開平３−２７９２７１には、スピネルを含有させることによって耐久性
の向上を図ったマッド材が開示されている。また、特開平３−２７９２７１には５〜１０
mmの粗骨材の含むマッド材の発明が、特開平８−１１０７５３ではマグネシア、カーボン
とアルミナからなるマッド材の発明が開示されている。さらに、窒化珪素または窒化珪素
鉄の添加により高耐久性を得る発明も多く、特開昭６１−１２２１７０、特開平１−１３
１０８０、特開平２−２８５０１４、特開平２−２８５０１５、特開平７−３３５３９、
特開平９−１３２４７１、特開平１０−３６１７７などの発明がなされ、その有効性が広
く認識されている。このようにマッド材の耐久性向上について数多くの発明がなされてき
た。
【００１３】
さらに特開２００２−１６０９８１には、２０μｍ以下の範囲の組成としてＳｉＣが５
〜８０％、アルミナ＋シリカが３〜３５％のマッド材が開示されている。これは溶銑のみ
、または溶銑主体に流出する出銑初期の孔拡大を促進、出銑初期の排出を促進することで
貯銑滓レベルの上昇を抑制し、スラグのみ、またはスラグ主体に流出する出銑後期の孔拡
大を抑制し、出銑時間を延長させる技術であった。
【００１４】
これらに加えてマッド材にカーボンブラックを含有させる技術についても、いくつかの
技術が開示されている。特開平８−１１９７５４には、３質量％以下の粘土成分と２〜２
０質量％のカーボンブラックを含有することで粘土成分による耐食性の低下を防止しつつ
、カーボンブラックによる良好な充填性を維持する技術が開示されている。
【００１５】
これに対してカーボンブラックのフタル酸ブチル（以下ＤＰＢ）吸油量が小さいと、適
正な充填性を維持するために必要な結合材（液体バインダー；コールタールピッチおよび
／またはフェノール樹脂）量が減少することに着目し、ＤＰＢ吸油量が１００(ml/100g) 
以下のカーボンブラック原料を使用する技術が特開平１０−３６１７７に開示されている
。しかしながら、特開平１０−３６１７７は、３〜１５質量％の粘土原料を含有しないと
、満足できる押し出し充填性が得られないことが示されている。
【００１６】
適正な充填性を維持するためのバインダー添加量の減少について、ＤＰＢ吸油量が小さ
いカーボンブラックの含有が効果的であることに着目した発明も開示されている。特開２
０００−１９２１２０には、ＤＰＢ吸油量が１５〜８0(ml/100g)のカーボンブラックおよ
び軟化点が１００℃〜３００℃のピッチを含有してなる粉末部からなるマッド材が開示さ
れている。この発明は、液体バインダー低減が主な目的であり、そのため液体バインダー
添加量は外掛けで８〜１７質量％となっている。
【００１７】
これらに対して特開２００４−３５２８４には、横孔（孔切れ）の低減を図ったマッド
材が開示されている。この発明は、あえてアルカリ成分の多いろう石を使用することが特
徴であった。すなわち、Ｋ2Ｏを０．５〜５質量％含有するろう石を２０〜７
０質量％含有するものである。この発明は、横孔を防止するためにＳｉＯ２系低融物の生
成で、充填したマッド材と出銑孔を形成している旧マッド材の接着性の向上を図ったもの
である。
【００１８】
このとき、ろう石の膨張による亀裂発生で横孔の防止効果が低下する弊害に対して、ア
ルカリ成分の多いろう石は膨張が小さいという性質を利用したものである。
【００１９】
一方で、アルカリ成分の多いろう石を使用すると、開孔性が悪化するとし、これに対し
て、ＤＰＢ吸油量が５０（ｍｌ／１００ｇ）以下のカーボンブラックを０．５〜１０質量
％含有することで開孔性の悪化が抑制できた発明である。この場合ＤＰＢ吸油量が多いと
、アルカリ成分により生成した低融点物質と濡れやすくなり、カーボンブラックのもつ高
耐火性が損なわれるとされている。
【００２０】
【特許文献１】特開平３−２７９２７１号公報
【特許文献２】特開平８−１１０７５３号公報
【特許文献３】特開昭６１−１２２１７０号公報
【特許文献４】特開平１−１３１０８０号公報
【特許文献５】特開平２−２８５０１４号公報
【特許文献６】特開平７−３３５３９号公報
【特許文献７】特開昭６１−１２２１７０号公報
【特許文献８】特開平９−１３２４７１１号公報
【特許文献９】特開平１０−３６１７７号公報
【特許文献１０】特開平２−２８５０１４号公報
【特許文献１１】特開平２−２８５０１５号公報
【特許文献１２】特開２００２−１６０９８１号公報
【特許文献１３】特開平８−１１９７５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかしながら、横孔は、マッド材充填時にそのマッド材の中に銑滓を巻き込むことによ
っても発生する。この場合の横孔は、旧マッド材との接着性の向上によっては防止するこ
とができない。これに対してマッド材の混練性状を硬くする、すなわち、マーシャル試験
値を高くすることで、充填されるマッド材は変形し難くなり、銑滓の巻き込みを低減する
ことが可能であるが、マーシャル試験値を高くすることは充填性の低下につながり、マッ
ドガンの能力を超えると充填ができなくなるためその適用が困難であった。
したが
って、炉前作業負荷の軽減、高炉の安定操業維持の観点から、充填時に銑滓を巻き込むこ
とに起因する横孔の低減が重要な課題であった。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明は、上記したような点に鑑みたもので、上記した課題を解
決するために、マッド材にＤＰＢ吸油量の高いカーボンブラックを使用し、比較的多量の
タールを含有することで５０〜７０℃程度での温度域のマーシャル試験値を高く設定して
も、良好な充填性が得られることに着目したものである。
すなわち本発明は、耐火
骨材および耐火微粉末からなる粉体をコールタールまたは／およびフェノール樹脂で混練
して得られる出銑孔閉塞材で、粉粒体１００質量部（質量％）に対して、フタル酸ブチル
吸油量が５０〜２００（ｍ１／１００ｇ）のカーボンブラック原料を２〜２０質量％含有
し、粘土成分が３質量％以下で外掛けで１７〜３０質量％のコールタールまたは／および
フェノール樹脂などの炭素含有液体バインダーを含有することを特徴とする高炉出銑孔閉
塞材を提供するものである。
【００２３】
また、粉粒体１００質量部（質量％）に対して、フタル酸ブチル吸油量が５０〜１５０
（ｍ１／１００ｇ）のカーボンブラック原料を２〜１５質量％含有し、粘土成分が３質量
％以下で外掛けで１７〜２５質量％のコールタールまたは／およびフェノール樹脂などの
炭素含有液体バインダーを含有する高炉出銑孔閉塞材を提供するものである。
【００２４】
さらに、カーボンブラック原料に代えて鱗片状黒鉛や土状黒鉛、コークス粉末、コーク
ス粒子などの無機固体炭素とする高炉出銑孔閉塞材を提供するものである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の高炉出銑孔閉塞材は、耐火骨材および耐火微粉末からな
る粉体をコールタールまたは／およびフェノール樹脂で混練して得られる出銑孔閉塞材で
、粉粒体１００質量部（質量％）に対して、フタル酸ブチル吸油量が５０〜２００（ｍ１
／１００ｇ）のカーボンブラック原料を２〜２０質量％含有し、粘土成分が３質量％以下
で外掛けで１７〜３０質量％のコールタールまたは／およびフェノール樹脂などの炭素含
有液体バインダーを含有することによって、４０〜８０℃のマーシャル試験値が高く、か
つ１５０〜３００℃におけるマッド材のマーシャル試験値が低いマッド材を適用できて、
銑滓の巻き込みを低減して良好な充填性を維持することができ、横孔を低減することがで
き、高炉炉前の作業負荷を軽減し、高炉の安定操業に寄与することができる。
【００２６】
特に、粉粒体１００質量部（質量％）に対して、フタル酸ブチル吸油量が５０〜２００
（ｍ１／１００ｇ）のカーボンブラック原料を２〜２０質量％含有し、粘土成分が３質量
％以下で外掛けで１７〜３０質量％のコールタールまたは／およびフェノーノル樹脂など
の炭素含有液体バインダーを含有することによって、液体バインダーの添加量を減少させ
ずに適正に維持でき、また適正な構造粘性を得て緻密性をはかれ、耐食性も低下させなく
できる。
【００２７】
なお、カーボンブラック原料に代えて鱗片状黒鉛や土状黒鉛、コークス粉末、コークス
粒子などの無機固体炭素とすることによっても、上記のように効果を奏することができる
。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明の高炉出銑孔閉塞材は、耐火骨材および耐火微粉末からなる粉体をコールタール
または／およびフェノール樹脂で混練して得られる出銑孔閉塞材で、粉粒体１００質量部
（質量％）に対して、フタル酸ブチル吸油量が５０〜２００（ｍ１／１００ｇ）のカーボ
ンブラック原料を２〜２０質量％含有し、粘土成分が３質量％以下で外掛けで１７〜３０
質量％のコールタールまたは／およびフェノーノル樹脂などの炭素含有液体バインダーを
含有することを特徴としている。
【００２９】
一般的に炭素含有液体バインダーの粘度は、高温ほど低くなる。しかし、ある温度以上
になると、バインダーに含まれる揮発分が蒸発、固化する。揮発分の蒸発は、コールター
ルでは約３００℃から、フェノール樹脂では約１５０℃から生じる。したがって、これら
の液体バインダーが最も低い粘度を示す温度は、揮発分の蒸発開始温度である。
【００３０】
発明者らは、研究によりマッド材を充填している最中に主に流動するのは、この最も粘
性の低い温度範囲であることを解明した。充填作業は、通常４０〜８０℃程度のマッド材
が銑滓を排出し続けている高温の出銑孔へ充填される。このとき、出銑中に出銑孔壁に蓄
積された熱により周囲から温度が上昇していく。
【００３１】
通常、充填所要時間は２０〜６０秒程度であるが、この時間内にバインダーが最も低い
粘度を示す温度、すなわち１５０〜３００℃まで加熱される範囲は出銑孔壁から１０ｍｍ
程度の範囲までであり、それより中心側では充填中にはほとんど温度が上昇しない。これ
より１５０〜３００℃におけるマッド材のマーシャル試験値が低ければ、４０〜８０℃に
おけるマーシャル試験値が高くても、良好な充填性を示すことが分かった。４０〜８０℃
のマーシャル試験値が高く、かつ１５０〜３００℃におけるマッド材のマーシャル試験値
が低いマッド材を適用することで、銑滓の巻き込みを低減し、かつ良好な充填性を維持す
るマッド材を提供することができる。
【００３２】
発明者らは、鋭意研究してマッド材にこのような性状を付与する技術を発明した。これ
は、マッド材にＤＰＢ吸油量の高いカーボンブラックを使用することで、４０〜８０℃に
おけるマーシャル試験値を一定値にするために必要な液体バインダー量が多くなるように
設定する技術である。発明者らは、ＤＰＢ吸油量の高いカーボンブラックを使用すること
で、タール量を多く設定すると、４０〜８０℃における硬さと１５０〜３００℃における
硬さの差が大きくなる性質を発見した。このメカニズムについて、以下に説明する。
【００３３】
マッド材は、粒子が液体バインダー中に分散している組織を呈する。このような組織にお
いて、マッド材全体の変形しやすさは、粒子の動き回りやすさである。粒子の動き回りや
すさは、バインダーの粘度が影響する。粘度は、液体そのものの流動に対する抵抗である
から、マッド材の場合液体バインダーの粘度が低いと、変形しやすく、すなわちマーシャ
ル試験値が低くなる。
【００３４】
粘度について、マッド材のような固・液分散系の場合、液体内における固体の組織も系
全体の粘度に影響することが知られている。このような粘性は、構造粘性と呼ばれ、固体
同士が部分的に結合した凝集組織を呈する場合、凝集物が絡まりあうことによって生じる
変形に対する低抗である。このため、ＤＰＢ吸油量の高いカーボンブラックを使用すると
、構造粘性が強化されることで全体としての粘度が高くなる。
【００３５】
次に、カーボンブラックのＤＰＢ吸油量と構造粘性の関係について示す。カーボンブラ
ックは、一次粒子径が数十〜百数十ｎｍの超微粉末の無機固体でありその形状は球状に近
い。一般に、カーボンブラックは、多くの一次粒子が凝集した“ぶどうの房”のような３
次元構造を呈する。このような凝集に参加している一次粒子が多い場合、ＤＰＢ吸油量が
高くなるということが分かっている。すなわち、ＤＰＢ吸油量の高いカーボンブラックは
、多くの一次粒子が参加した大きい凝集構造を示すカーボンブラックである。
【００３６】
構造粘性は、凝集構造が発達しているほど強くなるので、ＤＰＢ吸油量の高いカーボン
ブラックを使用したマッド材は、全体としての変形低抗が増大する。そのため、ＤＰＢ吸
油量の高いカーボンブラックを使用したマッド材のマーシャル試験値を一定にするために
、液体バインダーの添加量で調整しようとすると、ＤＰＢ吸油量が低いものを使用したも
のに比べて多くの液体バインダー量が必要となる。これは、凝集物に対する液体の体積分
率を大きくし、絡み合いの効果を小さくする操作である。このようなマッド材は、以下に
説明するように４０〜８０℃における硬さと１５０〜３００℃における硬さの差が大きく
なる性質を示す。
【００３７】
マッド材に添加されている液体バインダーの粘度は、強い温度依存性を示し、温度上昇
に対して指数関数的に低下する。これに対してカーボンブラックは、無機固体であり、５
０〜３００℃程度の温度範囲では極めて安定である。このため、カーボンブラックに起因
する構造粘性の影響は、温度によらずほぽ一定である。したがって、温度上昇に起因する
マッド材のマーシャル試験値の低下幅は、同じ液体バインダー量では同等である。
【００３８】
しかし、ＤＰＢ吸油量の高いカーボンブラックを使用したマッド材は、４０〜８０℃に
おけるマーシャル試験値を一定にするために多くの液体バインダーが添加されている。こ
のため、構造粘性の寄与できる体積分率が小さく、液体バインダーの粘度の寄与が大きく
なる。このように、ＤＰＢ吸油量の高いカーボンブラックを使用したマッド材は、必然的
に液体バインダー量が多くなり、温度上昇に伴う液体バインダーの粘性低下効果を相対的
に強くすることで４０〜８０℃における硬さと１５０〜３００℃における硬さの差が大き
くなる性質を有することができる。
【００３９】
これまでに述べてきた性質から、ＤＰＢ吸油量の高いカーボンブラックを使用したマッ
ド材を製造する際に、４０〜８０℃におけるマーシャル試験値を一定にするように液体バ
インダー量を調整すると、実出銑孔の充填時に影響する１５０〜３００℃における硬さが
低くなり、充填時の抵抗が小さくなる。このため、マッドガンの能力に余裕が生じる。逆
に、ＤＰＢ吸油量の高いカーボンブラックを使用したマッド材において、マッドガンの能
力に合わせるように１５０〜３００℃の硬さを調整した場合、４０〜８０℃におけるマー
シャル試験値は高くなる。
【００４０】
結果として、４０〜８０℃のマーシャル試験値が高く、かつ１５０〜３００℃における
マッド材のマーシャル試験値が低いマッド材を製造することができ、銑滓の巻き込みを低
減し、かつ良好な充填性を維持するマッド材を提供することができる。
【００４１】
次に、マッド材にこのような特性を付与するための技術について説明する。マッド材に
前述のような特性を付与するには、ＤＰＢ吸油量が５０〜２００（ｍ１／１００ｇ）  、
好ましくは５０〜１５０（ｍｌ／１００ｇ）のカーボンブラックを使用する必要がある。
ＤＰＢ吸油量が５０（ｍｌ  ／１００ｇ）のものを使用すると、液体バインダーの添加量
が減少してしまい、発明本来の目的を達成することができない。もともとカーボンブラッ
クは特開平１０−３６１７７、特開２０００−１９２１２０に述べられているように液体
バインダーの減少効果を利用したものであった。
【００４２】
前述したようにカーボンブラックの一次粒子は球形をしており、凝集が発達していない
場合、すなわちＤＰＢ吸油量が低い場合は、ベアリング効果により液体バインダーを低減
する方向に作用するためである。本発明の意義からは、ＤＰＢ吸油量が２００（ｍ１／１
００ｇ）以上のカーボンブラックを添加することも許容されるが、その場合、液体バイン
ダー量が過度に増加することになり、マッド材の緻密性が損なわれ、耐久性が低下する。
このことは実使用において、出銑時間の低下、出銑孔深度の低下など、別の問題を引き起
こすことになる。
【００４３】
次に、ＤＰＢ吸油量の高いカーボンブラックの添加量であるが、粉粒体全体に対して２
〜２０質量％、好ましくは２〜１５質量％である必要がある。２質量％より少ないと十分
な構造粘性を得ることができず、意図した効果を得ることができない。また、２０質量％
より多いと、やはり液体バインダーの過度な増加とそれに起因する緻密性の低下につなが
るため好ましくない。
【００４４】
高炉の横孔（孔切れ）防止技術にカーボンブラックを適用した発明が、特開２００４−
３５２８４に開示されているが、本発明とは異なる観点からの横孔低減技術であることに
加え、この場合はＤＰＢ吸油量が５０（ｍ１／１００ｇ）以下のカーボンブラックを使用
する必要があり、本発明とは全く異なるものである。
【００４５】
さらに、本発明においては、液体バインダーを多く含有することが重要で、液体バイン
ダー添加量が外掛けで１７〜３０質量％、好ましくは１７〜２５質量％である必要がある
。本発明は、そもそも液体の体積分率を高くし、液体バインダーそのものの粘度の温度依
存性を有効に利用するものである。このような観点から、液体バインダーは１７質量％以
上添加される必要がある。
【００４６】
本発明の効果のみに着目した場合、３０質量％以上の添加も許容されるが、前述したよ
うにマッド材の緻密性が損なわれることに起因する問題が発生する。特開２０００−１９
２１２０にＤＰＢ吸油量が１５〜８０（ｍ１／１００ｇ）のカーボンブラックを使用する
技術が開示されている。カーボンブラックに必要とされるＤＰＢ吸油量の範囲は、本発明
と一部重複するが、この発明は液体バインダーの低減効果に着目した技術であり、液体バ
インダー添加量は外掛けで８〜１７質量％であることが必要であると記述されており、本
発明の目的を達成できないのは明白である。
【００４７】
このような特徴をもつ本発明であるが、液体バインダー量が多くなるため、ある程度緻
密性が損なわれることは避けられない。緻密性が低下しているのに加えて、スラグに対す
る耐食性が低下すると出銑時間が低下したり、出銑孔深度が維持できなくなったりすると
いう問題が生じる。マッド材中にしばしば配合される粘土成分はＳｉＯ２  やアルカリ成
分を含有する微粉末である。
【００４８】
そのため、添加量が多いと、マトリックス部がスラグと容易に反応するようになり、耐
食性低下の原因となる。本発明の場合、粘土成分はなるべく少ない方がよく、その添加量
は粉末に対して３質量％以下、好ましくは２質量％以下とする必要がある。
【００４９】
さらに、特開平１０−３６１７７には、ＤＰＢ吸油量が１００（ｍｌ／１００ｇ）  以
下のカーボンブラック原料を使用する技術が開示されており、カーボンブラックのＤＰＢ
吸油量は本発明と重複する範囲がある。また、液体バインダー（炭素含有結合材）の許容
される範囲は外掛けで１０〜２５質量％であり、本発明と重複する範囲をもつ。しかしな
がら、特開平１０−３６１７７は、３〜１５質量％の粘土原料を含有しないと可塑性が乏
しくなり、満足できる押し出し充填性が得られなくなることが記述されている。
【００５０】
これは、この発明が液体バインダー量の低減に着目したものでおり、ＤＰＢ吸油量が５
０（ｍ１／１００ｇ）未満のカーボンブラックを使用および／または液体バインダー量を
１７質量％未満に低減した範囲も含まれるためである。本発明に使用されるカーボンブラ
ックはＤＰＢ吸油量が５０（ｍ１／１００ｇ）以上であり、強い構造粘性を発揮する。そ
のため、十分な可塑性を得ることができるため、押し出し充填性の観点から３質量％以上
の粘土成分を含有する必要はない。このように特開平１０−３６１７７は、本発明とはそ
の作用も構成も異なるものである。
【００５１】
以上述べたように本発明の効果は、上記組成範囲を満たしている限り得ることが可能で
あるが、本発明の趣旨にもとづいたその他の組成物についても適用可能である。すなわち
、カーボンブラック以外の無機固体炭素としては、鱗片状黒鉛や土状黒鉛、コークス粉末
、コークス粒子など、特に限定されることなく使用することができる。
【００５２】
また、工業的に合成させているシリカ、アルミナ、ムライト、スピネル、マグネシア、
ジルコニアなどの酸化物や炭化珪素、窒化珪素などの非酸化物、ボーキサイト、ジルコン
、ろう石、バン土頁岩、カイアナイト、アンダルサイトといった天然に産出する物質、シ
リコン、アルミニウムといった金属や合金などで例示される公知の耐火性原料、または耐
火物に添加される物質が使用可能であり、それぞれの物質の純度や結晶構造、粒度や微量
成分の構成にっいても限定されるものではない。さらに、常温における固形の有機物、す
なわち種々の温度に軟化点を調整した石炭系、石油系のピッチ粉末や粉末状に処理したフ
ェノール樹脂など特に限定されることなく使用可能である。
【００５３】
またさらに、液体バインダーとしては、炭素を含有する有機物であれば、粘度が温度依
存性を示すので、その組成に関係なく使用することができる。すなわち、コールタールピ
ヅチ、合成タールピッチ、フェノール樹脂などで例示される一般的に用いられている公知
のものが使用可能で、粘度や残炭率、低分子量物質の含有量についても限定することなく
、本発明の効果を得ることができる。
【実施例】
【００５４】
以下、本発明について、その実施例を比較例と比較して説明する。表１に本発明の実施
例と比較例のマッド材の配合比を示す。Ａ、Ｂが実施例であり、Ｃが比較例である。比較
例Ｃの粉体部の配合はカーボンブラックを除き、実施例Ａ、Ｂと同様なものとした。
【００５５】
表１  実施例および比較例の比較表
【表１】
2007186397.tif 000003
【００５６】
各配合物は、湯煎式の万能ミキサーを用いて７０℃で３０分間混練した。液体バインダ
ーとしては無水タールを用いた。無水タールの量は、マーシャル試験による押し出し荷重
を目安に調整を行った。すなわち、ＡとＣはマーシャル試験値が２．５〜３．０ｋＮの範
囲内になるように、実施例Ｂはマーシャル試験値が６．０〜７．０ｋＮ  の範囲内になる
ようにその添加量を調整した。その結果、Ａの無水タール添加量は２１．５質量％、Ｂの
無水タール量は２０．０質量％となった。また、比較例Ｃは１３．５質量％のタール量と
なった。
【００５７】
さて、マーシャル試験は、１００℃を超える高温で実施することが困難であるため、高
温でのマッド材の変形特性を評価するためにせん断試験を行った。図２にせん断試験方法
を示す。せん断試験としては、２分割した円筒の金型６にマッド材７を充填し、電気炉８
内で全体を加熱した。その際、熱電対９で試料の温度を測定し、試料が所定温度に到達し
たことを確認した後にバネ秤１０で金型６の上部を引っ張ることで、荷重を測定しながら
試料をせん断することで行った。このせん断試験の最大荷重をもって、せん断荷重とした
。
【００５８】
本実施例において、２分割円筒は、内径７０ｍｍで、各３０ｍｍ高さのもの用いた。試
料は、７０℃に加温して突き棒を用いて金型内に突き込んだ。試験は、７０℃と３００℃
で行った。７０℃は充填されるマッド材の温度（４０〜８０℃）として、３００℃は無水
タールがもっとも低い粘度を示す温度として選定した。また、この方法によって得られた
せん断荷重とマーシャル試験値は直線関係にあり、せん断荷重とマーシャル試験値は等価
であることを別の試料を用いて確認した。
【００５９】
表２  実施例および比較例の評価表
【表２】
2007186397.tif 000004
【００６０】
表２に評価結果をまとめた。実施例Ａと比較例Ｃは、７０℃におけるマーシャル試験値
の範囲と同等なものにしたため、７０℃のせん断荷重もほぼ同等な値となっている。実施
例Ｂは７０℃におけるマーシャル試験値を高く設定した分、７０℃におけるせん断荷重も
高くなっている。しかし、３００℃のせん断荷重については、実施例Ｂと比較例Ｃで同等
であり、実施例Ａは低い値となった。このことより実施例の方が強い温度依存性を示して
いることが分かる。
【００６１】
これら材質を実高炉で使用し、充填圧力、横孔発生率を評価した。比較例Ｃの充填圧力
は２２ＭＰａであったのに対し、実施例Ａの充填圧力１４ＭＰａと大きく低下した。実施
したマッドガンの充填圧力の最大値は２５ＭＰａであったので、実施例Ａはマッドガンの
能力に対して十分な余裕をもっていることが分かる。これに対し実施例Ｂの充填圧力は、
２１ＭＰａで比較例Ｃ同等であった。これより、実高炉における充填圧力はマッド材の３
００℃での変形性、すなわちマーシャル試験値が強く影響することが分かる。
【００６２】
横孔発生率の比較では、実施例Ａは比較例Ｃに比べて同等で改善は見られなかつた。こ
れに対し、実施例Ｂは比較例Ｃに比べて横孔を低減することができた。実施例Ａと比較例
Ｃの横孔発生率が同等なのは、７０℃におけるマーシャル試験値、せん断荷重が同等であ
り、銑滓の巻き込み程度が同等であったためである。実施例Ｂは、７０℃におけるマーシ
ャル試験値、せん断荷重が高くなつているので、銑滓の巻き込み程度を低下させることが
でき、横孔を低減させることができた。
【００６３】
ここで、本発明の範囲内の実施例Ａにより、本発明の効果が否定されるわけではない。
実施例Ａを使用した場合、充填圧力に十分余裕があったことが本発明の効果である。結果
として、液体バインダー量を減少させて４０〜８０℃における変形性を低下させることが
可能となり、実施例Ｂを得ることができるからである。この意味で、本発明はその範囲内
で実際の操業条件に合わせて調整することが肝要である。
なお、本実施例で述べたＡ、Ｂ、Ｃは、出銑時間、深度、その他の出銑滓については問
題なく使用された。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明に使用のマーシャル試験方法の説明用図、
【図２】同上のせん断試験方法の説明用図。
【符号の説明】
【００６５】
１…マッド材材料      ２…金枠      ４…リングバネ      ６…金型
７…マッド材        １０…バネ秤
【図１】
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【図２】
2007186397.tif 000006