電気アーク炉の耐火材料に対する一般的な要件は次のとおりです。
（1）耐火性が高いこと。アーク温度は4000℃を超え、製鋼温度は1500～1750℃、時には2000℃に達するため、耐火物には高い耐火性が求められます。
（2）荷重軟化温度は高いことが必要である。電気炉は高温の荷重条件下で稼働し、炉体は溶鋼の浸食に耐える必要があるため、耐火物には高い荷重軟化温度が求められる。
（3）高い圧縮強度を有すること。電気炉ライニングは、装入時の装入物の衝撃、製鋼時の溶鋼静圧、出鋼時の鋼流による侵食、操業中の機械的振動などの影響を受けるため、耐火物には高い圧縮強度が求められる。
（4）熱伝導率が小さいこと。電気炉の熱損失を減らし、消費電力を削減するためには、耐火物の熱伝導率が低いこと、つまり熱伝導係数が小さいことが求められます。
（5）熱安定性が良好であること。電気炉製鋼では、出鋼から装入までの数分間で、温度が約1600℃から900℃以下まで急激に低下するため、耐火物には優れた熱安定性が求められます。
（6）強い耐食性。製鋼プロセスにおいて、スラグ、炉ガス、溶鋼はいずれも耐火物に対して強い化学的侵食作用を有するため、耐火物には優れた耐食性が求められる。
側壁用耐火材料の選択
MgO-Cれんがは、水冷壁のない電気炉の側壁によく使用されます。ホットスポットとスラグラインは、最も過酷な使用条件にさらされます。溶鋼やスラグによる腐食・侵食が激しく、スクラップ投入時の機械的影響も大きいだけでなく、アークからの熱輻射も受けます。そのため、これらの部位には優れた性能を持つMgO-Cれんがが使用されています。
水冷式電気炉の側壁には、水冷技術の採用により熱負荷が増加し、使用条件がより厳しくなります。そのため、耐スラグ性、熱衝撃安定性、熱伝導率に優れたMgO-C系煉瓦を選定する必要があります。その炭素含有量は10～20%です。
超高出力電気炉側壁用耐火材
超高出力電気炉（UHP炉）の側壁は主にMgO-Cレンガで造られており、ホットスポットとスラグライン部には優れた性能を持つMgO-Cレンガ（フルカーボンマトリックスMgO-Cレンガなど）が採用されています。これにより、耐用年数が大幅に向上します。
電気炉の操業方法の改善により炉壁負荷は軽減されましたが、UHP炉の製錬条件では、耐火材のホットスポット寿命を延ばすことは依然として困難です。そのため、水冷技術が開発・適用されています。EBTタッピングを採用した電気炉では、水冷面積が70％に達し、耐火材の使用量を大幅に削減できます。現代の水冷技術では、熱伝導率の良いMgO-Cレンガが求められています。電気炉の側壁は、アスファルト、樹脂結合マグネシアレンガ、MgO-Cレンガ（炭素含有量5％～25％）で作られています。厳しい酸化条件下では、酸化防止剤が添加されます。
酸化還元反応による被害が最も大きいホットスポット地域では、原料として大きな結晶質溶融マグネサイトを使用し、炭素含有量が 20% を超え、完全な炭素マトリックスを持つ MgO-C レンガが建設に使用されます。
UHP電気炉用MgO-Cレンガの最新の開発は、高温焼成後にアスファルトを含浸させた、いわゆる焼成アスファルト含浸MgO-Cレンガを製造することです。表2に示すように、未含浸レンガと比較して、アスファルト含浸および再炭化後の焼成MgO-Cレンガの残留炭素量は約1％増加し、気孔率は1％減少し、高温曲げ強度および耐圧強度が大幅に向上しているため、高い耐久性を備えています。
電気炉側壁用マグネシウム耐火物
電気炉のライニングは、アルカリ性と酸性性に分けられます。前者はアルカリ性耐火物（マグネシア、MgO-CaO系耐火物など）をライニング材として用い、後者は珪石レンガ、石英砂、白泥などを用いてライニング材を構成します。
注：炉内材には、アルカリ性電気炉ではアルカリ性耐火物、酸性電気炉では酸性耐火物を使用します。
投稿日時: 2023年10月12日
