特開 2023-96923 マッド材

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023096923

(43)【公開日】2023-07-07

(54)【発明の名称】マッド材

(51)【国際特許分類】

   F27D 3/14 20060101AFI20230630BHJP

   C04B 35/66 20060101ALI20230630BHJP

   C21B 7/12 20060101ALI20230630BHJP

【ＦＩ】

F27D3/14 B

C04B35/66

C21B7/12 307

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021212991

(22)【出願日】2021-12-27

(71)【出願人】

【識別番号】000170716

【氏名又は名称】黒崎播磨株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001601

【氏名又は名称】弁理士法人英和特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】牛島 義展

【テーマコード（参考）】

4K055

【Ｆターム（参考）】

4K055AA01

4K055JA15

(57)【要約】

【課題】吹き戻しの発生を抑制することのできるマッド材を提供する。
【解決手段】カーボンブラックを含む耐火材料に、少なくともタールを含む結合剤を添加して混練してなるマッド材である。カーボンブラックの含有量は、耐火材料１００質量％中に占める割合で３質量％以上１０質量％以下、結合剤の添加量は、耐火材料１００質量％に対する外掛けで１０質量％以上１８質量％以下、タールは６０℃における粘度が５０ｍＰａ・ｓ以上１５０ｍＰａ・ｓ以下である。
【選択図】なし

【特許請求の範囲】

【請求項1】

カーボンブラックを含む耐火材料に、少なくともタールを含む結合剤を添加して混練してなるマッド材であって、
前記カーボンブラックの含有量は、前記耐火材料１００質量％中に占める割合で３質量％以上１０質量％以下であり、
前記結合剤の添加量は、前記耐火材料１００質量％に対する外掛けで１０質量％以上１８質量％以下であり、
前記タールは、６０℃における粘度が５０ｍＰａ・ｓ以上１５０ｍＰａ・ｓ以下である、マッド材。

【請求項2】

前記結合剤はフェノールレジンをさらに含み、
前記フェノールレジンの含有量は、前記結合剤１００質量％中に占める割合で１０質量％以上３０質量％以下である、請求項１に記載のマッド材

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、高炉の出銑口に圧入充填してその出銑口を閉塞するマッド材に関する。

【背景技術】

【0002】

高炉の操業において、出銑終了後の出銑口にマッド材をマッドガンによって圧入充填し、これを閉塞することが行われる。このようなマッド材には、特許文献１に開示されるように流動性を付与するためにカーボンブラックが添加される場合がある。
ところが、このようなマッド材を出銑口に圧入充填する際、出銑孔面の掃除が不十分なことにより出銑口とマッドガンとの間に隙間が空いていると、出銑口とマッドガンの間からマッド材が吹き戻す、いわゆる吹き戻しが発生する頻度が高かった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００４－０３５２８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明が解決しようとする課題は、吹き戻しの発生を抑制することのできるマッド材を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明者らが上記課題を解決するために試験及び研究を重ねたところ、出銑口とマッドガンとの接続部の温度に相当する５００℃でのマッド材の強度発現性を制御することが肝要であることがわかった。そして、５００℃での強度発現性が適当となるようにマッド材の構成について鋭意検討し、本発明を完成するに至った。

【0006】

すなわち、本発明の一観点によれば次のマッド材が提供される。
カーボンブラックを含む耐火材料に、少なくともタールを含む結合剤を添加して混練してなるマッド材であって、
前記カーボンブラックの含有量は、前記耐火材料１００質量％中に占める割合で５質量％以上１０質量％以下であり、
前記結合剤の添加量は、前記耐火材料１００質量％に対する外掛けで１０質量％以上１８質量％以下であり、
前記タールは、６０℃における粘度が５０ｍＰａ・Ｓ以上１５０ｍＰａ・ｓ以下である、マッド材。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、吹き戻しの発生を抑制することのできるマッド材を提供することができる。

【発明を実施するための形態】

【0008】

本発明のマッド材の基本構成は、カーボンブラックを含む耐火材料に、少なくともタールを含む結合剤を添加して混練してなるものである。そして、５００℃での強度発現性が適当となるように、マッド材としての具体的な構成を特定したものである。

【0009】

まず、本発明のマッド材はタールとして、６０℃における粘度が５０ｍＰａ・ｓ以上１５０ｍＰａ・ｓ以下のものを使用するから、５００℃での強度発現性が高くなる。以下、より具体的に説明する。

【0010】

本発明のマッド材において耐火材料は、カーボンブラックを３質量％以上１０質量％以下含む。カーボンブラックの含有量が３質量％未満では、結合剤の添加量を耐火材料１００質量％に対する外掛けで１０質量％以上１８質量％以下にする場合、５００℃でのマッド材が硬くなるので充填不良になりやすい。また、同製造軟度、すなわちマッド材をマッドガンによって充填する際に一般的に要求されている軟度とする場合、結合剤の添加量が大幅に増えるので気孔率が高くなり耐溶銑性が下がる。一方、カーボンブラックの含有量が１０質量％を超えると、可塑性が高くなりすぎて高温域まで流動性が保持されることから吹き戻しが発生しやすくなる。カーボンブラックの含有量は、耐火材料１００質量％中に占める割合で５質量％以上８質量％以下であることが好ましい。なお、カーボンブラックは上述の通り、マッド材に流動性を付与する効果があり、本発明ではこの効果を得る観点からもカーボンブラックを使用するが、吹き戻しの発生を抑制する観点も踏まえ、カーボンブラックの含有量は３質量％以上１０質量％以下、好ましくは５質量％以上８質量％以下とする。また、流動性を付与する効果を向上させる確保する観点から、カーボンブラックの粒径は０．０７５ｍｍ以下であることが好ましい。

【0011】

カーボンブラック以外の耐火材料としては、一般的なマッド材と同様に、例えば、ろう石、ムライト、カオリン、粘土、シャモット、セリサイト、シリマナイト、アンダリューサイト等のアルミナシリカ質原料、ボーキサイト、ダイアスポア、ばん土頁岩、電融アルミナ、焼結アルミナ、仮焼アルミナ、焼結スピネル、電融スピネル等のアルミナ質原料、珪石、シリカフラワー、溶融シリカ等のシリカ質原料、鱗状黒鉛、土状黒鉛、コークス等のカーボン質原料、その他、炭化珪素、窒化珪素、窒化珪素鉄、ジルコン、ジルコニア、マグネシア、クロム鉱、ドロマイトクリンカー、石灰、フェロシリコン、及びペレットからなる群から選択される１種以上を用いることができる。

【0012】

カーボンブラック以外の耐火材料は、密充填組織が得られるようにすること、及び良好な作業性が得られるようにすること等を目的として、粗粒域、中粒域、及び微粒域に粒度調整される。具体的には、耐火材料は、ＪＩＳ－Ｚ８８０１に規定する標準ふるいを用いた測定で、粒径１ｍｍを超えるものが１０～３０質量％を、粒径０．０７５ｍｍ以下のものが４０～７０質量％を、粒径０．０７５ｍｍを超え１ｍｍ以下ものが残部を構成するように粒度調整することが好ましい。なお、上述のＪＩＳ－Ｚ８８０１の標準ふるいでのマッド材を構成する粒子の粒度測定においては、平織のふるいを使用する。また、ふるい分け試験はＪＩＳ－Ｚ８８１５に準拠して行い、試験方法は乾式の機械ふるい分けとする。

【0013】

本発明のマッド材は、上述の耐火材料に、少なくともタールを含む結合剤を添加して混練してなる。結合剤の添加量は、耐火材料１００質量％に対する外掛けで１０質量％以上１８質量％以下である。結合剤の添加量が１０質量％未満では、５００℃での強度発現性が不十分となり吹き戻しの発生を抑制することができない。すなわち、５００℃での強度発現性が不十分であると、炉内圧力に対抗できなくなり吹き戻しが発生しやすくなる。一方、結合剤の添加量が２０質量％を超えると、５００℃での強度発現性が高くなりすぎて吹き戻しの発生を抑制することができない。すなわち、５００℃での強度発現性が高くなりすぎると、マッド材が出銑口の入口近傍で硬化して強度発現し出銑口の入口近傍が閉塞状態となる。そうなるとマッド材が充填されにくくなり、結果として吹き戻しが発生しやすくなる。結合剤の添加量は、耐火材料１００質量％に対する外掛けで１４質量％以上１６質量％以下であることが好ましい。
なお、本発明のマッド材において、タールとしては、コールタール、石油タール、木タール、頁岩タール等が挙げられる。タールには溶剤が含まれるものとし、溶剤としては、例えばナフタレン、β－メチルナフタレン、α－メチルナフタレン等の軽質油あるいはクレオソート油などが挙げられる。溶剤の添加割合は適宜選択し得るが、例えば、タール１００質量％中に溶剤が３０質量％程度含まれるものを使用してもよい。

【0014】

また、本発明においては、結合剤としてフェノールレジンが含まれていてもよい。すなわち、本発明のマッド材において結合剤は、タールに加えてフェノールレジンを含む場合がある。なお、本発明において従前より用いられているフェノールレジンの溶剤を用いる場合、そのフェノールレジンの溶剤の添加量は、結合剤の添加量に含まれるものとし、より具体的にはフェノールレジンの添加量に含まれるものとする。溶剤の添加割合は適宜選択し得るが、例えば、フェノールレジン１００質量％中に溶剤が３０質量％程度含まれるものを使用してもよい。フェノールレジンとしては、ノボラック型、レゾール型いずれも使用できる。

【0015】

なお、本発明のマッド材においてフェノールレジンの溶剤は、例えば、モノエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール等のエチレングリコール、プロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、及びグリセリンよりなる群から選択される１種以上を使用できる。

【0016】

本発明のマッド材において結合剤中のフェノールレジンの含有量は、３０質量％以下とすることが好ましい。ここで、上述の通り本発明のマッド材において結合剤が、タール及びフェノールレジンを含む場合、結合剤中のタールの含有量は７０質量％以上９０質量％以下となるように調整することが好ましく、結合剤中のフェノールレジンの含有量は１０質量％以上３０質量％以下となるように調整することが好ましい。すなわち、本発明のマッド材において結合剤は、実質的にタールのみ、もしくはタール及びフェノールレジンのみからなるものとすることができる。
結合剤中にフェノールレジンを含有させると、タールのみの場合と比較してより５００℃での強度発現性が向上する。一方で、結合剤中のフェノールレジンの含有量が３０質量％を超えると、マッドガン内でマッド材の焼き付きが発生し出銑口へのマッド材の充填作業を行いにくくなる。マッド材の流動性を考慮すると、結合剤中のフェノールレジンの含有量は１５質量％以上２５質量％以下であることがより好ましく、結合剤中のタールの含有量は７５質量％以上８５質量％以下であることがより好ましい。

【0017】

本発明のマッド材においてタールは、６０℃における粘度が５０ｍＰａ・ｓ以上１５０ｍＰａ・ｓ以下のものを使用する。６０℃における粘度が１５０ｍＰａ・ｓを超えるタールを使用すると、５００℃での強度発現性が不十分となり吹き戻しの発生を抑制することができない。一方、タールの６０℃における粘度が５０ｍＰａ・ｓ未満では、混錬作業性等が低下する。

【実施例0018】

表１に示す配合よりなる各例のマッド材について、５００℃での強度発現性の評価を行った。
なお、表１中、耐火材料としては、一般的なマッド材と同様に、ろう石、炭化珪素、カーボンブラック、粘土等を使用した。また、タールの粘度の測定方法はＪＩＳＺ８８０３に従い、６０℃時点のタールについてＢ型粘度計を使用して測定した。

【0019】

【表1】

【0020】

５００℃での強度発現性の評価方法は次の通りである。
各例のマッド材について、アムスラー成形機にて４ＭＰａの圧力をかけてφ３５×３０ｍｍの形状に成形し、これを試験体とした。この試験体を予め窒素雰囲気下５００℃に昇温した電気炉に静置し、１０分、２０分、２５分、３０分、４０分で取り出し、圧縮試験機で５ｋＮの荷重をかけて破壊されるか否かを確認した。５００℃での強度発現性はこの試験で破壊されたときの時間で評価し、具体的には、破壊されたときの時間が２０分以上２５分以下の場合を◎（優良）、２５分超３０分以下の場合を〇（良好）、２０分未満の場合を×（高）（不良）、３０分超の場合を×（低）（不良）とした。

【0021】

表１中、実施例１～９は、いずれも本発明の範囲内にあるマッド材であり、５００℃での強度発現性の評価は◎（優良）又は〇（良好）となり、良好な結果が得られた。すなわち、実施例１～９のマッド材によれば５００℃での強度発現性が適当となり、吹き戻しの発生を抑制することができる。なかでもカーボンブラックの含有量、結合剤の添加量、並びに結合剤中のフェノールレジン及びタールの含有量がいずれも好ましい範囲内にある実施例６、７は５００℃での強度発現性の評価が◎（優良）となり、特に良好な結果が得られた。

【0022】

比較例１は結合剤の添加量が多すぎる例である。５００℃での強度発現性の評価が×（高）（不良）となった。そのため、吹き戻しの発生を抑制することはできない。
一方、比較例２は結合剤の添加量が少なすぎる例である。５００℃での強度発現性の評価が×（低）（不良）となった。そのため、吹き戻しの発生を抑制することはできない。

【0023】

比較例３は６０℃におけるタールの粘度が高すぎる例である。５００℃での強度発現性の評価が×（低）（不良）となった。そのため、吹き戻しの発生を抑制することはできない。