(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コージェライト１〜１５重量％、ヒュームシリカ０．５〜１０重量％、アルミナセメント１〜１５重量％、アルミナおよび／またはアルミナ−シリカ６０〜９５重量％を含む耐火性配合物１００重量％と、金属ファイバーおよび分散剤とを含む溶銑予備処理用ランス不定形耐火物。
【請求項２】
コージェライトの粒径が０．３ｍｍ以上である請求項１記載の溶銑予備処理用ランス不定形耐火物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶銑予備処理用ランス不定形耐火物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
溶銑の脱硫、脱珪、脱燐のために、各種の処理剤やガスをランスを用いて溶銑中に吹き込む溶銑予備処理が行なわれている。この溶銑予備処理に使用されるランスを被覆保護する不定形耐火物は、溶銑に対する浸漬と引上げの繰り返しによる熱衝撃と、ガス噴出に伴う激しい振動を受ける。ランスは長尺形状のために、振動によって先端部は大きな揺れと捩じれを生じる。
【０００３】
このため、ランス用不定形耐火物は通常の耐火物が求められる耐食性および耐スポーリング性に加え、ガス吹き込み時の振動にも耐える組織強度が要求される。  従来、このランス用不定形耐火物の亀裂防止策として、アルミナ質またはアルミナ−シリカ質に対してアンダルサイト、カイヤナイト、珪石などの残存膨張性原料、低膨張性原料としての溶融シリカを添加することが知られている。また、マグネシアを添加し、使用中の高温下でアルミナ成分との反応によるスピネルの生成で残存膨張性を付与することが提案されている（特開昭５９−２３２９７３号公報）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、溶銑予備処理用ランスは溶銑に対して浸漬と引上げをくり返すため、前記の従来材質は耐スポーリング性のおいて十分なものではない。また、ガス吹き込み時の振動に起因する亀裂と剥離に対しても十分対応できず、結局は耐用性において大幅な改善は見られない。
本発明は、溶銑予備処理用ランスの用途において要求される耐食性、耐スポーリング性および耐振動性を兼ね備えた不定形耐火物を提供することを課題とする
。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、コージェライト１〜１５重量％、ヒュームシリカ０．５〜１０重量％、アルミナセメント１〜１５重量％、アルミナおよび／またはアルミナ−シリカ６０〜９５重量％を含む耐火性配合物１００重量％と、金属ファイバーおよび分散剤とを含む溶銑予備処理用ランス不定形耐火物である。
【０００６】
本発明では特定量のコージェライトを配合する。コージェライトは、その膨張係数が１．０〜３．０×１０-6/℃と耐火物原料中でも特に低膨張性を示すことが知られている。本発明ではこのコージェライトの低膨張性によって熱衝撃に対する耐スポーリング性が付与される。それと同時に、コージェライトはランス用不定形耐火物が要求される耐振動性に効果的に作用する。
【０００７】
コージェライトは約１４５０℃で軟化するが、原料中に含まれる不可避的不純物の存在などで実際の軟化温度はさらに低いと考えられる。一方、ランス使用中の不定形耐火物の温度は１４００〜１５００℃である。本発明の材質が耐振動性に優れるのは、コージェライトがランス使用中の温度下で軟化状態にあることで振動応力を吸収緩和するためと考えられる。
【０００８】
コージェライトはランス使用中の温度下で軟化し、ガラス層を形成する。ガラス化が過多になると耐火物組織が融着によって一体化し、耐スポーリング性に劣る。溶銑に対する浸漬と引上げに伴う加熱冷却の熱衝撃を受けて不定形耐火物は亀裂が発生する。このため、コージェライト自体は低膨脹性の原料であるが、その割合が１５重量％を超えると耐スポーリング性が低下し、本発明の効果が得られない。
【０００９】
また、コージェライトは粒子径が小さいほどガラス化が促進される。ガラス化の過多による耐スポーリング性の低下を防止するために、本発明ではコージェライトの粒径が０．３ｍｍ以上であることが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
コージェライトの理論組成は２ＭｇＯ・２Ａｌ2Ｏ3・５ＳｉＯ2である。本発明で使用するコージェライトは、理論組成に近いものほど好ましいが、理論組成から多少外れるものであってもコージェライトの特性を備えていれば足りる。
【００１１】
また、コージェライトは天然品と合成品が存在するが、本発明では成分のバラツキがない原料を安定的に得られる合成品の使用が好ましい。また、焼結品、電融品のいずれでもよいが、経済性の面から安価な焼結品が好ましい。
コージェライトの割合は、１重量％未満では振動およびねじれに対する組織強度が得られない。１５重量％を超えるとガラス化が過多となって耐スポーリング性に劣る。
【００１２】
また、コージェライトの粒径は、０．３ｍｍ以上が好ましい。これは、コージェライトの微粉多いとガラス化の促進で耐スポーリング性が低下傾向にあるためである。
ヒュームシリカとアルミナセメントについて、その役割と配合割合は従来材質と特に変わりない。ヒュームシリカは金属シリコン、フェロシリコン、ジルコニア等を製造する際に発生する揮発シリカから得られた無定形のシリカ超微粉である。シリカフラワー、マイクロシリカなどの商品名で市販されている。不定形耐火物の施工時の硬化促進、施工体の強度発現、スラグ浸透防止などの効果を持つ。０．５重量％未満ではこれらの効果がなく、１０重量％を超えると耐火度の低下で耐食性が劣る。さらに好ましくは、１〜８重量％である。
【００１３】
アルミナセメントは結合剤としての役割をもつ。例えば１号アルミナセメント、ハイアルミナセメント、高純度質アルミナセメントが使用できる。特に高純度のものが好ましい。その割合は、１重量％未満では施工体強度に劣り、１５重量％を超えると耐火度の低下で耐食性に劣る。さらに好ましくは、２〜１０重量％である。
【００１４】
耐火骨材は、シャモット、ボーキサイト、ばん土けつ岩、ろう石、合成ムライト、電融アルミナ、焼結アルミナ、アンダルサイトなどのアルミナおよび／またはアルミナ−シリカを用いる。また、微粉部には仮焼アルミナの使用が好ましい。
【００１５】
アルミナおよび／またはアルミナ−シリカの割合は、６０重量％未満では耐食性に劣り、９５重量％を超えるとコージェライトの割合が少なくなって耐振動性に劣る。
【００１６】
耐火骨材としてのアルミナおよび／またはアルミナ−シリカの一部を、本発明の効果を阻害しない範囲で、他の耐火原料に置き換えてもよい。例えば溶融シリカ、カイヤナイト、炭化珪素、窒化珪素、炭化ほう素、炭素、マグネシア、マグネシ−カルシア、アルミナ−マグネシア系スピネルである。しかしその場合も、アルミナおよび／またはアルミナ−シリカの割合を６０重量％以上で、他の耐火原料の含めて耐火骨材の合量は９５重量％の以下であることが必要である。
金属ファイバーおよび分散剤の役割と配合割合についても従来材質と特に変わりない。
【００１７】
金属ファイバーは亀裂拡大防止や耐摩耗性の向上に効果がある。材質は鉄、鋼、ステンレス鋼、アルミニウム、銅などがあるが、耐熱強度の面からステンレス鋼が最も好ましい。長さ５〜１００ｍｍ程度のものを、前記の耐火性配合物１００重量％に対する外掛けで、好ましくは１〜１０重量％添加する。１重量％未満では添加の効果がなく、１０重量％を超えると耐食性が低下する。
【００１８】
分散剤は、不定形耐火物の施工時に流動性を付与する効果をもつ。例えばトリポリリン酸ソーダ、ヘキサメタ燐酸ソーダ、ポリアクリル酸ソーダ、ポリアクリル燐酸ソーダ、ポリカルボン酸、リグニンスルホン酸ソーダに代表されるなど各種の有機系分散剤が使用される。前記の耐火性配合物１００重量％に対する外掛けで好ましくは０．０１〜１重量％添加する。０．０１重量％未満では分散効果に乏しく、１重量％を終えると施工性の低下を招く。
【００１９】
前記の耐火骨材の粒径は、緻密組織の不定形耐火物が得られるように、粒径１０ｍｍ以下、好ましくは５ｍｍ以下とし、この範囲内で粗粒、中粒、微粒に調整される。
【００２０】
不定形耐火物の耐スポーリング性付与の方法として、粒径が１０ｍｍを超える超粗大耐火粒子を添加することが知られている。本発明においても必要により、この超粗大耐火粒子を添加してもよい。超粗大耐火粒子の材質の具体例は、アルミナ、マグネシア、Ａｌ2Ｏ3−ＭｇＯ系スピネル、ジルコニア、アルミナ−炭素、マグネシア−炭素、アルミナ−炭化珪素−炭素あるいはこれらを含む炉材使用後品である。
【００２１】
以上の他にも、硬化促進剤、硬化遅延剤、乾燥促進剤（有機ファイバー、Ａｌ金属粉など）、セラミックファイバー、ガラス粉、焼結剤、シリカゾル、アルミナゾルなどを適当量添加してもよい。
【００２２】
施工は常法通り、全配合物に対する外掛けで３〜１０重量％程度の施工水を添加し、混練後、型枠を用いた流し込みにより行なう。施工の際には、充填性を向上させるため一般に型枠にバイブレーターを取付けるかあるいは不定形耐火物中に棒状バイブレーターを挿入する。
【００２３】
【実施例】
以下、実験例、本発明実施例および比較例を示す。
表１は、各例で使用したコージェライトの化学分析値結果である。表２は各例の配合組成物とその試験結果である。
【００２４】
各例は、配合組成物全体に対する外掛けで６重量％の施工水分を添加し、混練後、各試験に合わせた形状に流し込み施工し、養生、乾燥して試験に供した。試験方法は以下のとおり。
【００２５】
耐食性：回転侵食試験を行なった。銑鉄：高炉スラグを重量比で７：３の割合で組み合わせたものを侵食剤とし、１５００℃×３時間の回転侵食後、溶損寸法を測定した。
【００２６】
耐スポーリング性：５０φ×１５０ｍｍの試験片を１４５０℃の溶銑中に５分間浸漬後、引き上げて強制空冷し、これを３回くり返した後、外観および断面から亀裂の程度を観察した。
【００２７】
実機試験１：外周に多数のスタッドを設けた外径３９０ｍｍの鋼管よりなる芯管に対し、流し込みで１４０ｍｍの厚さに不定形耐火物を被覆施工して溶銑予備処理ランスを得た。５００ｔ混銑車の溶銑予備処理にこのランスを使用し、混銑車２０チャージ処理後、外観の状況から亀裂と剥離の状況を観察した。
実機試験２：上記の実機試験１において、ランスの耐用チャージ数により、耐用性を求めた。
【００２８】
【表１】
0003920950.tif 000002
【００２９】
【表２】
0003920950.tif 000003
【００３０】
表２の試験結果が示すように、本発明実施例の不定形耐火物はいずれも耐食性および耐スポーリング性を兼ね備え、実機試験においてもその効果が確認される。また、中でもコージェライトの粒径を０.３ｍｍ以上に限定した実施例１，３，４，６，７および８は、耐スポーリング性においてさらに好ましい。
【００３１】
これに対し、比較例１〜３は従来材質に相当し、耐スポーリング性に劣ると共に、実機試験においてガス吹き込み時の激しい振動に起因した亀裂の発生が見られ、実機試験では本発明実施例に比べて耐用性に劣る。
比較例４〜６は、コージェライトの割合が本発明の範囲より多く、その結果、耐スポーリング性に劣る。
【００３２】
【効果】
本発明によれば以上のとおり、通常の耐火物に要求される耐スポーリング性に加え、溶銑予備処理ランス特有のガス噴出に伴う激しい振動に対抗できる組織強度の不定形耐火物を提供することができた。その結果、本発明の不定形耐火物の使用により、溶銑予備処理ランスの耐用寿命は格段に向上する。