(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子内に５〜５０μｍの幅の結晶粒界を有する電融マグネシアを５〜８０ｗｔ％とクロム鉄鉱を１０〜７０ｗｔ％とを含有し、残部がマグネシア質原料を主体とする配合物を焼結してなるマグネシア−クロム質焼成れんが。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、耐食性、耐スラグ浸透性に優れたマグネシア−クロム質焼成れんがに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
マグネシア質原料とクロム鉄鉱を主骨材とするマグネシア−クロム質焼成れんがは、耐食性、耐熱スポーリング性に優れており、例えば、溶鋼真空脱ガス炉の内張り材として使用されている。
一般にマグネシア−クロム質焼成れんがにおいては、焼結マグネシアが使用されておりその材質改善は、従来から盛んに行われている。一例として電融マグネシアの使用がある。例えば、特開昭５９−１９０２５７号公報では電融マグネシアを焼結マグネシア、クロム鉄鉱と組み合わせ、さらには電融マグネシア・クロム、酸化クロムを添加使用した例が見られる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、近年、高級鋼の需要が増大するにしたがって二次精錬処理比率が増大といった過酷な操業条件に耐え、耐火物原単位の低減化要求にこたえるには、上記従来のマグネシア−クロム質焼成れんがでは十分な成果が得られていない。
そこで、電融マグネシアの使用による材質の改善が試みられてきたが、根本的な解決策には至っていない。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、粒子内に５〜５０μｍの幅の結晶粒界（単結晶と単結晶の間）を有する電融マグネシア（以下、電融マグネシアＡと称する。）を５〜８０ｗｔ％とクロム鉄鉱を１０〜７０ｗｔ％とを含有し、残部がマグネシア質原料を主体とする配合物を焼結してなるマグネシア−クロム質焼成れんがである。
【０００５】
【作用】
電融マグネシアを用いて耐食性、耐スラグ浸透性を向上させることは公知技術である。しかし、従来用いられている電融マグネシアは結晶粒界の幅が５μｍ未満のものが主体である。
結晶粒界の幅が５μｍ未満では、結晶粒界における液相量が少ない。この結晶粒界の液相を通ってクロム鉄鉱中のＲ2Ｏ3（Ａｌ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3、Ｃｒ2Ｏ3を示す一般式）成分が電融マグネシア中に拡散する。結晶粒界が狭く、液相量が少ない従来の電融マグネシアでは、クロム鉄鉱中のＲ2Ｏ3成分の電融マグネシア中への拡散が不十分で二次スピネルの生成が少なくなり十分な耐食性、耐スラグ浸透性が得られない。
【０００６】
一方、結晶粒界の幅が５０μｍより大きいと、結晶粒界における液相量が過剰となり耐食性、耐スラグ浸透性低下の原因となる。
これに対し、本発明では電融マグネシアＡを５〜８０ｗｔ％使用している。この電融マグネシアＡは従来の電融マグネシアに比べ、結晶粒界の幅が広く液相の量が多い。このため、クロム鉄鉱中のＲ2Ｏ3成分の電融マグネシア中への拡散が盛んとなるため二次スピネルの生成が多くなり、耐食性、耐スラグ浸透性が向上する。
【０００７】
この電融マグネシアＡの配合割合を５〜８０ｗｔ％とするのは次の理由によるものである。
電融マグネシアＡの配合割合が５ｗｔ％未満では電融マグネシアＡの上記の特性が十分発揮されず、二次スピネルの生成が少ないため耐食性、耐スラグ浸透性に劣り、８０ｗｔ％を超えると、必然的にクロム鉄鉱の割合が少なくなるため、二次スピネルの生成が少なくなり耐食性、耐スラグ浸透性に劣るからである。
また、マグネシア質原料とクロム鉄鉱の適正な配合割合による耐食性について考慮すると電融マグネシアＡの配合割合は２０〜７０ｗｔ％がさらに好ましい。つまり、マグネシア−クロム質焼成れんがにおいては、マグネシア質原料とクロム鉄鉱中の成分の反応による二次スピネルの生成度合が耐食性に大きな影響を与えるからである。
【０００８】
電融マグネシアＡについては以上の通りである。次に、本発明のマグネシア−クロム質焼成れんがの残部に使用されるマグネシア質原料およびクロム鉄鉱は、従来の材質の耐火物と同様のものが使用できる。
マグネシア質原料の具体例は、焼結マグネシアまたは本発明で使用している電融のマグネシアＡ以外の電融のマグネシア、電融マグネシア−クロム、焼結マグネシア−クロムクリンカーなどである。
クロム鉄鉱は、例えば、トルコクロム鉄鉱、マシンロッククロム鉄鉱、日本クロム鉄鉱、トランスバールクロム鉄鉱などが使用できる。クロム鉄鉱の構成成分はマグネシア質原料のＭｇＯ成分と反応してスピネル組織を生成し、骨材間を強固に結合させる作用をもつ。クロム鉄鉱が配合組成全体に占める割合は、特に限定するものではないが、クロム鉄鉱がもつ組織結合機能、マグネシア質原料の割合が少なくなることによる耐食性低下の点を考慮すれば１０〜７０ｗｔ％、好ましくは２０〜６０ｗｔ％とする。
【０００９】
以上の配合物に、本発明の効果を損なわない範囲において、例えばＣｒ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｍｇ、Ｆｅ−Ｃｒ、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｎｉ−Ｃｒなどの金属粉、酸化クロム、ピクロクロマイト、ジルコン、ジルコニア、炭素、炭化物、窒化物、ほう化物、その他を適量添加してもよいことは、従来のマグネシア−クロム質焼成れんがの製造と同様である。
成形は通常のレンガ製造法と変わりない。有機質、無機質あるいは有機−無機複合質の結合剤を添加し、混練後、フリクションプレス、オイルプレスなどによって加圧成形する。
焼成温度は、例えば１６００〜１９００℃とする。未焼成部分が残らないように十分な保定時間をとることが好ましい。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明実施例とその比較例を示す。表１は、本発明実施例、比較例およびその試験結果である。
【００１１】
【表１】
0003795933.tif 000002
【００１２】
各例は、表１に示す配合組成に結合剤としてフェノール樹脂を外掛けで５ｗｔ％添加し、混練後、フリクションプレスにて並型形状に加圧成形した。焼成は、トンネルキルンにて１８００℃×３時間で行ない供試れんがとした。
こうして得られた供試れんがを使用し、表１に示す物性、特性を評価した。
試験項目、測定方法は以下の通りである。
【００１３】
かさ比重、見掛気孔率；ＪＩＳ  Ｒ２２０５−７４に準じて行った。
耐食性；回転侵食法によって行なった。重量比でスラグ（ＣａＯ／ＳｉＯ2＝３）：鋼を６：４とした侵食剤を投入し、ドラムを回転させながら１７００℃×３０分間バーナーで加熱後、侵食剤を排出し、２０分間空冷させる。これを１０回繰り返した後、溶損寸法を測定した。溶損寸法は７ケ所測定してその平均値とした。
耐スラグ浸透性；回転浸食法によって前記の耐食性を測定した供試レンガについて稼働面から１０ｍｍの部分を採取し、化学分析を行い、スラグ成分量をｗｔ％で表わした。これにより、ＣａＯ、ＳｉＯ2の浸透程度の比較を行った。
【００１４】
表１に示す比較例１はマグネシア質原料として焼結マグネシアのみを使用したものであり、実施例１〜８に比べて、耐食性、耐スラグ浸透性ともにかなり劣っている。
比較例３、４は電融マグネシアＡを全く使用せず、従来の電融マグネシアのみを使用したものであり、ＲＨ式真空脱ガス炉に使用されているものである。これに対し、電融マグネシアＡを本発明の範囲内で使用した実施例１〜８は、比較例３、４に比べていずれも耐食性、耐スラグ浸透性ともにすぐれた結果を示している。また、実施例１と２および実施例３と４との比較により、電融マグネシアＡの好ましい配合割合は２０〜７０ｗｔ％と推定される。
なお、実施例５は電融マグネシアＡと従来の電融マグネシアを併用したものであるが、電融マグネシアＡを同量つまり２０ｗｔ％使用した実施例２と見劣りしない結果が出ているのがわかる。
【００１５】
比較例２、５は電融マグネシアＡを使用したものであるが、使用量が本発明の範囲より少ない例と多い例である。
比較例２は電融マグネシアＡの使用量が少ないため、比較例１と大差無く、耐食性、耐スラグ浸透性はほとんど向上していない。
逆に、比較例５は電融マグネシアＡの使用量が多いため、クロム鉄鉱の割合が少なくなっており、耐食性、耐スラグ浸透性に劣っている。これは不適正な配合割合により二次スピネルの生成が少なくなったためである。
【００１６】
実機試験；前記実施例の項で示したのとほぼ同様の方法で実機形状に製造したマグネシア−クロム質焼成れんがのうち、実施例１、実施例３、比較例１および比較例４について実際に、ＲＨ式真空脱ガス炉の下部槽の内張りに築造し、稼働した。
比較例１、比較例４の溶損速度１．８５、１．４０に対し、実施例１、実施例３は０．９２、０．７４と小さく良好な結果を示した。また、稼働面から１０ｍｍのスラグ成分の侵入量は、比較例１、比較例４に比べ、実施例１、実施例３は約半分の値であり、良好な耐スラグ浸透性を示した。その結果、表には記載していないが、２倍程度の耐用性が得られた。
【００１７】
実機試験における築造部位は、ＲＨ式真空脱ガス炉の中でも溶鋼の環流による損傷が著しい部位である。この試験結果からも明らかなように、本発明により得られたマグネシア−クロム質焼成れんがは、実機においても十分な効果を発揮した。
実機試験の例としてＲＨ式真空脱ガス炉の下部槽で行われた場合を記載したが、ＤＨ式真空脱ガス炉、ＣＡＳ装置などにおいても同様な効果が得られた。
【００１８】
【発明の効果】
本発明により製造されるマグネシア−クロム質焼成れんがは、電融マグネシアＡを特定量使用しており、従来のマグネシア−クロム質焼成れんがに比べ、耐食性に優れている。また、耐スラグ浸透性にも優れ、マグネシア−クロム質焼成れんがの損傷の大きい要因となっているスラグ浸透による変質層の生成を抑制し、構造的スポーリングを解決できる。その結果、従来品に比し２倍程度の耐用性が得られ、その経済的効果が大きい。