(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭｇＯ含有量が９４重量％以上９７．５８重量％以下であり、残りの不純物成分のうちＣａＯとＳｉＯ2の合計が３重量％未満であって、かつ、２３００℃以上の高温で製造してＡｌ2Ｏ3およびＦｅ2Ｏ3成分をペリクレース粒内に固溶させたマグネシアクリンカー６０部以上９４部以下と、炭素源６部以上４０部以下とからなる耐火物原料１００部に、さらに外掛けでバインダー、および酸化防止剤を添加して得られる炭素含有塩基性耐火物。
【請求項２】
ＭｇＯ含有量が９４重量％以上９７．５８重量％以下であり、残りの不純物成分のうちＣａＯとＳｉＯ2の合計が３重量％未満であるマグネシア原料を２３００℃以上の高温で処理を施して、Ａｌ2Ｏ3及びＦｅ2Ｏ3成分をペリクレース粒内に固溶させたマグネシアクリンカーを製造し、該マグネシアクリンカー６０部以上９４部以下と、炭素源６部以上４０部以下に、さらに外掛けでバインダー、及び酸化防止剤を添加配合して混練した後、成形、乾燥することを特徴とする炭素含有塩基性耐火物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、転炉等の溶融金属精錬炉の内張りに用いられる炭素含有塩基性耐火物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
溶融金属精錬炉の内張りに用いられる耐火物としては、耐スラグ性、耐熱衝撃性に優れたＭｇＯ−炭素系の塩基性耐火物が多用され、かなりの高成績をあげている。さらに、耐スラグ性を向上させるためには電融マグネシアクリンカーを原料として用いられることが効果的とされている。ＭｇＯ−炭素系の塩基性耐火物の損耗は、スラグがマグネシアの結晶粒界に浸透し、粒界生成物と反応して低融点物質を形成し、マグネシア結晶粒界を分断することにより促進される。
【０００３】
そこで、焼結マグネシアクリンカーに比べて結晶粒界および粒界生成物の少ない電融マグネシアクリンカーを適用することにより、粒界へのスラグ浸透の割合が少なくなり、高耐食性が得られることになる。一般に電融マグネシアクリンカーは、海水を原料とした酸化マグネシウムを電融することにより得られるが、電融する工程に加えて海水から酸化マグネシウムを得る工程が加わるため価格が非常に高くなる。そこで、安価で高耐食性を有するＭｇＯ−炭素系の塩基性耐火物を得るために、天然マグネサイトを原料とする安価な電融マグネシアクリンカーを使用したものも提案されている（特開平６−１０７４５３号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明では、不純物成分を比較的多く含む安価なマグネシアクリンカーを有効活用することにより、安価で高耐食性を有するＭｇＯ−炭素系の塩基性耐火物を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明による炭素含有塩基性耐火物は、ＭｇＯ含有量が９４重量％以上９７．５８重量％以下であり、残りの不純物成分のうちＣａＯとＳｉＯ2の合計が３重量％未満であって、かつ、２３００℃以上の高温で製造してＡｌ2Ｏ3およびＦｅ2Ｏ3成分をペリクレース粒内に固溶させたマグネシアクリンカー６０部以上９４部以下と、炭素源６部以上４０部以下とからなる耐火物原料１００部に、さらに外掛けでバインダー、および酸化防止剤を添加して得られる
【０００６】
また、本発明における炭素含有塩基性耐火物の製造方法は、ＭｇＯ含有量が９４重量％以上９７．５８重量％以下であり、残りの不純物成分のうちＣａＯとＳｉＯ2の合計が３重量％未満であるマグネシア原料を２３００℃以上の高温で処理を施して、Ａｌ2Ｏ3及びＦｅ2Ｏ3成分をペリクレース粒内に固溶させたマグネシアクリンカーを製造し、該マグネシアクリンカー６０部以上９４部以下と、炭素源６部以上４０部以下に、さらに外掛けでバインダー、及び酸化防止剤を添加配合して混練した後、成形、乾燥することを特徴とする。
【０００７】
【作用】
以下、本発明について作用とともに詳細に説明する。
本発明者らは、マグネシアクリンカーを詳細に解析して以下の事項を見出した。マグネシアクリンカーには、主成分であるＭｇＯの他に不純物成分としてＣａＯ、ＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｆｅ2 Ｏ3 等が含まれる。アーク炉、あるいは、タングステンヒーター等を熱源とする超高温加熱炉で、約２３００℃以上の高温過程を経て製造したマグネシアクリンカーでは、これらの成分のうちＣａＯ、およびＳｉＯ2 はＭｇＯの結晶粒界に存在して粒界生成物を形成する。また、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｆｅ2 Ｏ3 、および一部のＣａＯはＭｇＯ粒内に粒内析出物として固定される。
【０００８】
前述したように、ＭｇＯ−炭素系の塩基性耐火物の損耗は、スラグとマグネシアクリンカー中の粒界生成物とが反応してＭｇＯ結晶粒界を分断することにより促進される。マグネシアクリンカー中の不純物成分の総量が多くても粒界生成物を形成するＣａＯ、およびＳｉＯ2 の合計量が少ない粒界生成物の量が少なくなり、このマグネシアクリンカーを使用したＭｇＯ−炭素系の塩基性耐火物の損耗は抑制される。
【０００９】
そこで、本発明で使用するマグネシアクリンカーを以下のように定めた。すなわち、マグネシアクリンカー中に含まれるＣａＯ、およびＳｉＯ2 の合計量を３重量％未満とし、かつ、約２３００℃以上の高温で熱処理を施してＡｌ2 Ｏ3 およびＦｅ2 Ｏ3 成分をペリクレース粒内に固溶させたものとした。不純物成分がこの範囲であると、マグネシアクリンカー中に形成される粒界生成物の量が少なくなり、このマグネシアクリンカーを使用したＭｇＯ−炭素系の塩基性耐火物の耐食性は優れているからである。
【００１０】
もし、マグネシアクリンカー中に含まれるＣａＯ、およびＳｉＯ2 の合計量が３重量％以上になると、マグネシアクリンカー中の結晶粒界および粒界生成物の生成量が多くなり、これを使用したＭｇＯ−炭素系の塩基性耐火物の耐食性は劣り好ましくない。また、約２３００℃以上の高温処理を施さないマグネシアクリンカーでは、含まれている不純物のほとんどが粒界生成物を形成するため粒界生成物の量が多くなり、このマグネシアクリンカーを使用したＭｇＯ−炭素系の塩基性耐火物のスラグによる損耗は大きくなる。
【００１１】
ところで、マグネシアクリンカー中に含まれるＣａＯとＳｉＯ2 のモル比により形成される粒界生成物の鉱物層が異なる。ＣａＯ／ＳｉＯ2 の値が小さく、特に約１〜２の範囲では生成する鉱物層の融点が低くなって耐食性が悪くなる傾向があるため、ＣａＯ／ＳｉＯ2 の値が２以上のマグネシアクリンカーがよく用いられてきた。しかし、本発明では、電融マグネシアクリンカー中に含まれるＣａＯ、およびＳｉＯ2 の合計量を３重量％未満とし、かつ、Ａｌ2 Ｏ3 およびＦｅ2 Ｏ3 成分をペリクレース粒内に固溶させたマグネシアクリンカーを用いることによって、粒界生成物の生成量が少なくなるため、融点が低い粒界生成物が形成されても高い耐食性を有する。
【００１２】
ＭｇＯ含有量を９４重量％以上９７．５８重量％以下としたのは、この範囲であるとマグネシアクリンカー中のＭｇＯ粒内に形成される粒内析出物の量はさほど多くなく、これを使用したＭｇＯ−炭素系の塩基性耐火物の高温強度が優れているからである。従って、ＭｇＯ含有量が９４重量％未満であると、マグネシアクリンカー中のＭｇＯ粒内に形成される粒内析出物が多くなり、これを使用したＭｇＯ−炭素系の塩基性耐火物の高温強度が劣る。
【００１３】
本発明の炭素含有塩基性耐火物において、用いるマグネシアクリンカー含有量を６０部以上９４部以下としたのは、この範囲で耐食性、耐熱衝撃性に優れるからである。すなわち、マグネシアクリンカー含有量が６０部未満になると、耐酸化性が著しく低下し、９４部を超えると耐熱衝撃性、耐食性、特に耐スラグ浸潤性が著しく低下する。
【００１４】
炭素源としては、天然または人造黒鉛、メンフェーズカーボン、コークス、カーボンブラック等を用い、できるだけ高純度のものが望ましい。バインダーとしては、フェノール樹脂、フラン樹脂、ピッチ等を用い、添加量はマグネシアクリンカーと炭素源との合計を１００部として外掛けで２〜５部程度が望ましい。酸化防止剤としては、金属Ａｌ、金属Ｓｉ、Ａｌ−ＭｇＯ合金等を用い、添加量はマグネシアクリンカーと炭素源との合計を１００部として外掛けで５部以下が望ましい。
【００１５】
【実施例】
以下、実施例に基づき本発明を説明する。但し、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００１６】
表１に示すような組成の２３００℃以上の温度で製造したマグネシア（ＭｇＯ）クリンカーを用い、表中に示す原料配合組成で混練、真空フリクション形成、乾燥（９０℃×２４ｈｒｓ．）、硬化処理（２５０℃×１０ｈｒｓ．）を実施してＭｇＯ−炭素系の塩基性耐火物を得た。
【００１７】
表１に示してあるように、本発明の実施例１〜８のＭｇＯ−炭素系の塩基性耐火物は溶損指数が１１５以下で耐食性に優れている。
【００１８】
また、表２の比較例１〜４には、本発明の範囲から外れた組成の天然マグネサイトを原料とする電融マグネシアクリンカーを使用した場合のＭｇＯ−炭素系の塩基性耐火物の特性を示す。表１の本発明の実施例に比較して耐食性、あるいはそれに加えて高温強度が劣る。
【００１９】
比較例５および６は、本発明と同じ組成であるが、１８００℃の熱処理を経て製造されたマグネシアクリンカーを使用した場合のＭｇＯ−炭素系の塩基性耐火物の特性を示す。ここでも表１の実施例に比較して耐食性が劣る。
【００２０】
さらに、表２の比較例７および８には、マグネシアクリンカーと炭素の配合割合が本発明の範囲から外れたＭｇＯ−炭素系の塩基性耐火物の特性を示す。実施例に比較して高温強度、耐食性、耐酸化性、あるいは耐熱衝撃性で劣る。なお、表２において、比較例５および６以外の熱処理温度は、２３００℃以上である。
【００２１】
【表１Ａ】
0003785200.tif 000002
【００２２】
【表１Ｂ】
0003785200.tif 000003
【００２３】
【表２Ａ】
0003785200.tif 000004
【００２４】
【表２Ｂ】
0003785200.tif 000005
【００２５】
【発明の効果】
本発明によって、従来の海水を原料とした酸化マグネシウムを電融して得られる不純物成分の総量が少ないマグネシアクリンカーを使用した場合のＭｇＯ−炭素系の塩基性耐火物と耐食性、耐熱衝撃性、耐酸化性が同等で、従来品に比べて安価なＭｇＯ−炭素系の塩基性耐火物が得られる。このことにより炉材コストの削減が可能となる。