電気アーク炉用耐火材料の一般的な要件は以下のとおりです。
（１）耐火性は高い必要がある。アーク温度は４０００℃を超え、製鋼温度は１５００〜１７５０℃、時には２０００℃にも達するため、耐火材料には高い耐火性が求められる。
（２）負荷時の軟化温度は高い必要がある。電気炉は高温負荷条件下で稼働し、炉本体は溶鋼の侵食に耐えなければならないため、耐火材には高い負荷軟化温度が求められる。
（３）圧縮強度が高いこと。電気炉内張りは、装入時の装入物の衝撃、製錬時の溶鋼の静圧、出鋼時の鋼流の侵食、および操業中の機械的振動の影響を受ける。したがって、耐火材には高い圧縮強度が求められる。
（４）熱伝導率は小さい必要がある。電気炉の熱損失を減らし、消費電力を削減するためには、耐火材料は熱伝導率が低い、つまり熱伝導係数が小さい必要がある。
（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℃以下に急激に低下するため、耐火材料には良好な熱安定性が求められる。
（６）優れた耐食性。製鋼工程では、スラグ、炉ガス、溶鋼が耐火材料に強い化学的侵食作用を及ぼすため、耐火材料には優れた耐食性が求められる。
側壁用耐火材料の選定
MgO-Cレンガは、水冷壁のない電気炉の側壁の構築に一般的に使用されます。高温部やスラグラインは最も過酷な使用条件にさらされます。これらの部分は、溶鋼やスラグによる激しい腐食や浸食、スクラップ投入時の激しい機械的衝撃に加え、アークからの熱放射にもさらされます。そのため、これらの部分は優れた性能を持つMgO-Cレンガで構築されます。
水冷式電気炉の側壁については、水冷技術を採用しているため、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、耐熱衝撃性、および高い熱伝導率に優れたMgO-Cレンガを選定する必要があります。これらのレンガの炭素含有量は10%～20%です。
超高出力電気炉の側壁用耐火材料
超高出力電気炉（UHP炉）の側壁は主にMgO-Cレンガで構成され、ホットスポットやスラグライン部分は、優れた性能を持つMgO-Cレンガ（例えば、フルカーボンマトリックスMgO-Cレンガ）で構築されています。これにより、耐用年数が大幅に向上します。
電気炉の運転方法の改善により炉壁負荷は軽減されたものの、超高圧炉製錬条件下では耐火材がホットスポットの耐用年数を延ばすことは依然として困難である。そのため、水冷技術が開発され、適用されている。EBT出銑方式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る。現代の水冷技術では、熱伝導率の高いMgO-Cレンガが求められる。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%）を用いて構築される。過酷な酸化条件下では、酸化防止剤が添加される。
酸化還元反応によって最も深刻な被害を受けたホットスポット地域では、原料として大きな結晶質の溶融マグネサイトを用い、炭素含有量が20%以上で、完全な炭素マトリックスを持つMgO-Cレンガが建築に使用される。
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て、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からわかるように、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レンガの残留炭素含有量は約1%増加し、気孔率は1%減少し、高温曲げ強度と耐圧強度が大幅に向上しているため、高い耐久性があります。
電気炉側壁用マグネシウム耐火材料
電気炉の炉内張りは、アルカリ性炉と酸性炉に分けられる。前者はアルカリ性耐火材料（マグネシアやMgO-CaO系耐火材料など）を炉内張りとして用いるのに対し、後者はシリカレンガ、石英砂、白泥などを用いて炉内張りを構築する。
注：炉内張り材については、アルカリ電気炉にはアルカリ耐火材を、酸性電気炉には酸性耐火材を使用します。
投稿日時：2023年10月12日
