転炉におけるマグネシウムの炭素性不燃材の使用状況です

転炉は鋼の中で脱炭素、脱リン、脱硫、合金化、昇温、交雑物の除去などの機能を果たして、制錬の時転炉は熱を印加する必要がなくて、鋼の水の中の酸化反応によって放熱します。転炉の中で、炉裏、鋼口、通気れんがなどはすべて耐火材料で構成されています。マグネシウムの炭素れんがは1970年代に開発して以来、その総合的な性能は明らかに白雲石の炭素れんがより良くて、それによって広範な応用を得ます。マグネシウムの炭素れんがはマグネシウム砂骨材、黒鉛、抗酸化剤、結合剤などで構成され、高い耐蝕性、抗剝落性、抗溶かす性、抗熱震性などの利点があります。マグネシウム砂骨材、黒鉛の粒度組成を変更したり、抗酸化剤の添加量を変更することによって、マグネシウムの炭素れんがの強度、抗侵食性、抗酸化性などを大幅に変更することができます。実際の生産の中で転炉の各部位の溶損の特徴によって、マグネシウムの炭素れんがの成分に対して微調整を行って、転炉の寿命を高めることができて、総合コストを下げます。

中国の"ダブル炭素"政策の実施に伴って、不燃材の炭素消費を無視することはできません。新たな転炉制錬技術の下、転炉の各部位に使用される耐火材の応用も新たな挑戦に直面しています。伝統的なマグネシウムの炭素質耐火材は炭素含有量が高く、熱伝導系数が高いため、エネルギー消費と耐火材侵食が増加します。特に低炭素鋼と超低炭素鋼を制錬する時、鋼水に炭素を増やして、鋼製品の品質を下げます。そのため、マグネシウムの炭素質不燃材の低炭素化と関連技術の革新が新たな方向性となるでしょう。

製錬サイクルでは、主に次の2種類の溶損が発生します。一つはマグネシウム砂の中の不純物成分SiO2とCaO、マグネシウム砂と反応して低融点物質を生成します。二つ目は、転炉スラグ中のFeOが不燃材中のMgOと反応してmgo-feo固溶体を形成し、融点を下げます。この二つの溶損現象が同時に発生し、マグネシウムのカーボンタイルが溶損します。マグネシウム砂の溶解はマグネシウムれんがの溶損に大きな影響を与えます。そのため、高純度原料と結晶界の少ないマグネシウム砂原料を溶損がひどい地域のマグネシウムれんがに適用し、炉滓中のMgO含有量を適切に増加することで、マグネシウムれんがの溶損状況を改善することができます。

制錬時にマグネシウムのカーボンブロックは酸化が避けられません。マグネシウムのカーボンブロック中の炭素(グラファイトと炭素結合剤)は酸化ガスとスラグ中の酸化物によって酸化されます。マグネシウムの酸化には、炭素と酸素による直接酸化と、炭素と酸化物による間接酸化があります。転炉は鋼口、炉口、炉帽とスラグ線の酸化が比較的明らかで、その中で鋼口とスラグ線は主に炉滓の酸化を受け、炉口と炉帽は主にガスの酸化を受けます。酸化したマグネシウムの炭素のれんがの構造が粗く強度が低下して、気流と鋼の水に洗われて次第に浸食されます。

転炉炉の底、給気素子と鋼口で、摩耗損傷が主な損傷原因です。例えば転炉が鋼を出す時、鋼口が間欠的な熱震の沖撃を受けて鋼水と一部の鋼滓の洗い流しを受けなければならなくて、耐火骨料の磨耗を招きます。この部位の特徴はスラグとスラグが共存して流れているため、安定したスラグ付着層が形成されにくく、グラファイトとマグネシウム砂はスラグの流れに押されて脱落します。このような問題点を踏まえて、マグネシウム・カーボンタイルの体積密度の向上と金属繊維の添加により、原料の粒子状配合を調整することで、高温でのクリープ耐性を高めることができます。