(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
８０〜９８．５ｗｔ％のＭｇＯと、０．３〜５ｗｔ％のＣａＢ6 と、１〜１０ｗｔ％の炭素原料とを含有し、該炭素原料中には１〜８ｗｔ％の膨張黒鉛が含有され、残部が不純物からなる耐火れんがを内張りとして用いたことを特徴とする真空脱ガス処理容器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶融金属中に溶解しているガスを真空中で除去する真空脱ガス処理容器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、溶融金属中に溶解しているガスを真空中で除去してブローホール等の内部欠陥のない高品質の鋼を製造することを目的として、ＲＨ法やＤＨ法等の真空脱ガス処理が広く行なわれている。この真空脱ガス処理は、耐火物で内張りされた真空脱ガス処理容器を用いて行われる。
【０００３】
図２に、ＲＨ法で使用される真空脱ガス処理容器の一例を示す。
真空脱ガス処理容器１０の内張りとしては、一般に、マグネシウムとクロムからなるマグクロれんが１２や、ＭｇＯ−Ｃれんが１４が使用されている。また、浸漬管１６の内張りとしてもマグクロれんが１８が使用されている。ところが、近年、真空脱ガス処理時間の長時間化や、脱硫用石灰系フラックスの多量の使用が行われるため、真空脱ガス処理容器内の地金洗浄等に起因して、内張りとして使用しているマグクロれんがが早期に損傷を受けてその耐用が低下するという問題が生じている。
【０００４】
マグクロれんがの損傷の主な原因は、真空脱ガス処理容器の使用中にフラックスからのＣａＯ分とマグクロれんが中のＡｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 とが反応して低融点物が生成されることや、真空脱ガス処理容器を地金洗浄しているときに生成される溶融ＦｅＯとマグクロれんが中のＡｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 とが反応して低融点物が生成されることにある。この低融点物は、マグクロれんがの表面から約３０ｍｍ程度の深さまで侵入して侵入層を形成する。真空脱ガス処理容器の使用中にこの容器内の温度が変動すると、低融点物が侵入していない非侵入層と、低融点物が侵入している侵入層との間に膨張差や収縮差が生じ、それらの層の境界から侵入層が剥離してスポーリングが発生し、真空脱ガス処理容器の耐用がさらに低下する。
【０００５】
真空脱ガス処理容器の耐用を向上させるために、真空脱ガス処理容器用れんがにカーボンを配合して耐スラグ浸透性や耐食性を向上させる技術が知られている（特開昭５６−６３８７２号公報参照）。真空処理容器用れんがにカーボンを配合することは、スポーリングに対する抵抗性の改善には有効であるが、一方、配合されたカーボンが、耐火れんがの骨材である酸化物によって酸化される反応が真空下においては顕著となり、このため、組織劣化が新たな問題点として生じる。特に、真空脱ガス処理容器の内張りとして、カーボンが配合された真空脱ガス処理容器用れんがを用いた場合、内張りれんがの背面、すなわち、内張りれんがと永久張りれんがとの接触面が著しく劣化する。また、スラグ中のＣａＯやＳｉＯ2 等が内張りれんがの酸化層に侵入し、内張りれんがの溶損が促進される。この溶損の速度は内張りれんがの寿命末期ほど大きくなり、このため炉止め判定が難しくなる。
【０００６】
酸化による組織劣化を抑制するためには、内張りれんがの耐食性及び耐スポーリング性が高度にバランスするカーボン含有量範囲内においてカーボンの配合量が少ないことが望ましい。しかし、上記した従来の技術では、カーボンの配合量が多過ぎる場合があり、真空脱ガス処理容器用れんがの組織が劣化するおそれがある。
【０００７】
カーボンの酸化によるれんがの組織劣化を防止する技術としては、転炉の内張りとして使うれんがにＡｌ，Ａｌ−Ｓｉ合金，Ａｌ−Ｓｉ−Ｃａ合金を配合する技術が知られている（特開昭６３−７４９５６号公報参照）。これらの金属や合金はれんが中の炭素と反応して炭化物を生成し、これにより、カーボンの酸化が防止される。しかし、真空脱ガス処理容器の場合、容器内が０．１〜２０Ｔｏｒｒの高真空になり、しかも、容器内の温度は１５００℃以上の高温になるので、上記した従来の金属や合金を配合したれんがを内張りとして用いてもカーボンの酸化防止には十分ではなく、れんがの耐用を向上できず、従って真空脱ガス処理容器の耐用も向上できない。
【０００８】
れんがの耐用を向上させる技術としては、上記の技術の他に、マグネシアカーボン質れんがにＣａＢ6 を配合する技術（例えば特開平６−２１９８２１号公報参照）や、カーボン質れんがに炭素原料として膨張黒鉛を含有させる技術（例えば特開平５−３０１７７２号公報参照）が提案されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開平６−２１９８２１号公報に開示された技術では、マグネシアカーボンれんがのカーボン量が２〜５０％と広範囲になっており、カーボン量が１５％以上の範囲では、高温真空下の状態で酸化防止金属を添加しても酸化反応を抑制するのは困難である。
【００１０】
また、特開平５−３０１７７２号公報に開示された技術では、膨張黒鉛の使用によってカーボン量を低減することにより、高温真空下での酸化をある程度抑制できるものの、この抑制は十分ではない。
本発明は、上記事情に鑑み、従来よりも耐用を向上させた真空脱ガス処理容器を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の真空脱ガス処理容器は、８０〜９８．５ｗｔ％のＭｇＯと、０．３〜５ｗｔ％のＣａＢ6 と、１〜１０ｗｔ％の炭素原料とを含有し、該炭素原料中には１〜８ｗｔ％の膨張黒鉛が含有され、残部が不純物からなる耐火れんがを内張りとして用いたことを特徴とするものである。
【００１２】
ここで、膨張黒鉛とは、黒鉛の層間に硫酸などを挿入させた黒鉛層間化合物を８００〜１０００℃の範囲内の温度に急激に加熱することにより黒鉛層間を膨張させたものをいう。
また、上記炭素原料中の膨張黒鉛の含有量が１〜６ｗｔ％の範囲内であり、炭素原料の含有量が１〜７ｗｔ％の範囲内であることが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の真空脱ガス処理容器の耐火れんがには０．３〜５ｗｔ％の範囲内のＣａＢ6 が含有されている。このＣａＢ6 は、１１５０℃付近で耐火れんが中のＭｇＯと反応しＭｇＯ・Ｂ2 Ｏ3 からなる被膜を生成してＭｇＯとＣとの反応を抑制する作用と、Ｃａが炭化物を生成して気孔を充填する作用とをもつ。このため、高温真空下のような厳しい使用条件では、上記した従来の耐火れんがに含有されているＡｌやＭｇに比べ酸化防止効果に優れる。
【００１４】
図１は、ＣａＢ6 の含有量がＭｇＯ−れんがの特性に及ぼす影響を示すグラフであり、含有量が異なるＣａＢ6 と７ｗｔ％のカーボン（Ｃ）とを含有するＭｇＯ−れんがを用いて耐酸化性試験と耐食性試験を行った結果を示す。図１のグラフの縦軸は、脱炭面積率及び溶損指数を示し、横軸は、ＣａＢ6 の含有量（ｗｔ％）を示す。
【００１５】
脱炭面積の値は、３０×３０×３０ｍｍ角の供試れんがを大気下で１４００℃に１時間保持した後に切断し、その切断面の中でカーボンが酸化消失している面積をスポット分析によって測定して求めた。ここで、脱炭面積率＝カーボンが酸化消失している面積／切断面の面積（３０×３０ｍｍ）×１００とした。
また、耐食性試験では、供試体を１６００℃で１ｔｏｒｒの真空下に１時間置き、その後、その供試体を１６５０℃で５時間の誘導炉スラグテストに供して溶損量を測定することにより行った。溶損量の測定に当たっては、組成が１１ｗｔ％ＳｉＯ2 、３０ｗｔ％Ａｌ2 Ｏ3 、１１．５ｗｔ％Ｆｅ2 Ｏ3 、３７ｗｔ％ＣａＯ、６．５ｗｔ％ＭｎＯ、４ｗｔ％ＭｇＯのスラグを３０分毎に交換して使用し、供試れんがの損耗厚み（ｍｍ）を測定して、ＣａＢ6 無添加の場合を１００とする指数で表わし比較した。
【００１６】
図１のグラフから、０．３〜５ｗｔ％の範囲内のＣａＢ6 を含有することにより、耐酸化性及び耐食性双方の向上の効果があることがわかる。ＣａＢ6 の含有量が５ｗｔ％を超えると耐火れんが中のＢが増加してＢ2 Ｏ3 となり耐食性が劣化するので好ましくない。
本発明の真空脱ガス処理容器の耐火れんがには、１〜１０ｗｔ％の炭素原料が含有されており、この炭素原料中には１〜８ｗｔ％の膨張黒鉛が含有されている。炭素原料の含有量は、耐スポーリング性や耐食性を十分に維持する範囲内であって、かつ酸化を抑制するために低いことが望ましい。しかし、通常の炭素原料を用いた場合、耐食性と耐スポーリング性がバランスする含有量は１５〜２５ｗｔ％の範囲内であるが、この範囲内の炭素原料含有量では酸化抑制が十分ではない。さらにれんがから鋼へのカーボンピックアップが問題となる。そこで、さらに低い炭素原料含有量で耐食性や耐スポーリング性をバランスさせるために膨張黒鉛を含有させた。膨張黒鉛を含有させることにより、１〜１０ｗｔ％の範囲内の炭素原料含有量で耐スポーリング性と耐食性がバランスし、酸化量の少ない耐火れんがが得られる。また、炭素原料中に１〜８ｗｔ％の膨張黒鉛を含有させることにした理由は膨張黒鉛が多いほど耐スポーリング性（耐熱スポーリング）に優れるものの、８ｗｔ％を超える膨張黒鉛を配合すると、耐食性が低下するからである。
【００１７】
本発明の真空脱ガス処理容器では、内張りとして、８０〜９８．５ｗｔ％のＭｇＯと、０．３〜５ｗｔ％のＣａＢ6 と、１〜１０ｗｔ％の炭素原料とを含有し、該炭素原料中には１〜８ｗｔ％の膨張黒鉛が含有され、残部が不純物からなる耐火れんがを用いているので、例えばスラグライン近傍の内張りは耐スポーリング性と耐食性に優れたものとなり、従来に比べ耐用の向上した真空脱ガス処理容器を得ることができる。尚、真空脱ガス処理容器の内張りのうちスラグライン近傍以外の部分には、上記した成分の耐火れんが用いてもよいし塩基性耐火れんがを用いてもよい。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明の真空脱ガス処理容器を説明する。
表１に示す配合割合で真空フリクションプレスにより成形し乾燥させて供試体の耐火れんがとした。この耐火れんがの品質を表１に併せて示す。この供試体の耐火れんがを、真空循環脱ガス容器（本発明にいう真空脱ガス処理容器の一例）のスラグライン近傍の内張りとして用いた。スラグライン近傍は、真空循環脱ガス容器の寿命の律速部であり、ここでは、内径２．０ｍ、高さ２．９ｍの真空循環脱ガス容器の側壁部に高さ方向の幅で６００ｍｍで全周にわたり供試体の耐火れんがを張り付けた。また、比較例として従来のダイレクトボンドマグクロ質れんがを張り付けたものを用いた。その他の部位は従来のダイレクトボンドマグクロ質れんがを張り付けた。表２は、上記の真空循環脱ガス容器で２００ｔ／チャージの溶鋼を脱ガスしたときの供試体の耐火れんが及び比較例の真空処理容器用れんがの溶損速度を示す。溶損速度は、チャージ当たりの溶損厚みで表した。表２から明らかなように、本発明品を用いると従来の真空脱ガス処理容器用れんがよりも約２０％の耐用の向上が認められた。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
【表２】
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【００２１】
表３、表４に本発明の真空脱ガス処理容器の耐火れんがの特性を従来の耐火れんがの特性と比較して示す。実炉を使用した溶損実験は、上記と同じ条件で行った。
【００２２】
【表３】
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【００２３】
【表４】
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【００２４】
表３、表４に示すように、本発明の真空脱ガス処理容器の耐火れんがは、従来のものに比べ、脱炭面積率が低く、熱間曲げ強度が高いなど、優れた特性をもっている。この結果、真空脱ガス処理容器は従来のものに比べ耐用が向上したものとなっている。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の真空脱ガス処理容器は、その内張りとして、膨張黒鉛を含む炭素原料とＣａＢ6 とが所定範囲内含有され、優れた耐スポーリング性と耐酸化性をもつ耐火れんがを用いているので、耐用性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】カーボン配合量７ｗｔ％のＭｇＯ−Ｃれんが供試体にＣａＢ6 を添加したときの耐酸化性に対する効果を示すグラフである。
【図２】従来の真空脱ガス処理容器を示す断面図である。
【符号の説明】
１０  真空脱ガス処理容器
１２，１８  マグクロれんが
【図１】
0003798044.tif 000006
【図２】
0003798044.tif 000007