JPH0288468A - マグネシア−カルシア質耐火物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、耐消化性、耐スポーリング性および耐蝕性に
優れたマグネシア−カルシア質耐火物に関する。

従来技術とその問題点 転炉、製鋼炉、セメントロータリーキルンなどの各種の
炉の内張材としては、ドロマイト質耐火物が広く使用さ
れてきた。しかしながら、近年操業条件の苛酷化、より
具体的には、例えば、転炉の大型化、操業温度の上昇、
吹錬時間の短縮などに伴って、耐スポーリング性、耐熱
衝撃性などにより優れた耐火物の出現が要求されるよう
になって来ている。

この様な情勢に対応して、例えば、マグネシア（以下Ｍ
ｇＯとする）原料を主成分とする塩基性耐火物が開発さ
れている。この耐火物は、高塩基性スラグに対する耐溶
損性には優れているものの、耐スポーリングに劣るとい
う重大な欠点がある。

すなわち、ＭｇＯとスラグとの反応性が低いため、侵入
したスラグの融点に相当する温度を有するれんが内部ま
でスラグが浸透して、浸透部に存在するＭｇＯ結晶（ペ
リクレース）の結合組織を弛めさせる。その結果、れん
がの温度が低下すると、スラグ浸透部と非没透部との間
に物理的性質（熱膨脂係数、気孔率、強度など）の相違
を生じて、スポーリングを発生し易くなるのである。ま
た、ＭｇＯは、熱膨張係数が高いので、れんがの炉内側
（高温側）と背面側（低温側）との膨張差によっても、
スポーリングを発生しやすい。従って、ＭｇＯ系れんか
においては、スラグの作用、炉体構造に基く熱歪み、炉
の使用サイクル（加熱と冷却との繰返し）などに起因す
る熱的衝撃、機械的衝撃などの諸原因が重なり合って、
れんかに熱スポーリングおよび構造スポーリングが生じ
、炉体から徐々に剥落して行き、遂には炉が使用不能と
なる。

ＭｇＯ系れんがの上記の如き欠点を解消するために、Ｍ
ｇＯ原料とともにドロマイト原料、カルシア（Ｃａ　Ｏ
）原料などを配合したＭｇＯ−ＣａＯ質耐火物が開発さ
れ、繁用されている。この様な耐火物は、高強度ではあ
るが、依然として、耐スポーリング性、耐熱衝撃性など
は、満足すべきものとは言い難い。また、耐火物中のＣ
ａＯが、空気中の水分との反応により消化し、組織を脆
化させ、耐火物自体を崩壊させる場合もある。この様な
耐火物をセメントロータリーキルンなどの内張材として
使用する場合には、通常はその焼成帯付近で耐火物表面
にセメント成分からなるコーティング層が形成され、耐
火物の寿命の延長が期待できるのであるが、実際にはキ
ルンの回転などにより、コーティング層が脱着を繰り返
すため、耐火物表面が著しい熱衝撃を受けて、スポーリ
ングが発生する。また、キルンが休転した場合には、空
気の流れが耐火物表面に接しつつ通過するため、耐火物
の消化現象により、損傷を大きくすることがある。

問題点を解決するための手段 本発明者は、上記の如き技術の現状に鑑みて種々研究を
重ねた結果、ＭｇＯがＣａＯを被覆した耐消化性に優れ
たＭ　ｇ　Ｏ−Ｃａ　０合成りリンカ−を含むＭ　ｇ　
Ｏ−Ｃａ　Ｏ耐火骨材に特定量のアラゴナイト型炭酸カ
ルシウムを配合することにより、ＭｇＯ−ＣａＯ系耐火
物が本来有している優れた特性（高強度など）を損なう
ことなく、耐スポーリング性、耐蝕性などを改善し得る
ことを見出した。

すなわち、本発明は、下記のマグネシア−カルシア質耐
火物を提供するものである： 「ＭｇＯ４０〜６０重量％とＣａＯ６０〜４０重量％と
からなり且つＭｇＯがＣａＯを被覆しているＭ　ｇ　Ｏ
−Ｃａ　Ｏ果合成りリンカ−を含有し、ＭｇＯ２０〜９
５重量％とＣａ　０８０〜５重量％とからなる耐火骨材
１００重伝部に粒径０．５〜１０ｍｍのアラゴナイト型
炭酸カルシウムを０．５〜５重量部配合してなるマグネ
シア−カルシア質耐火物。」 本発明において使用するＭ　ｇ　Ｏ−Ｃａ　Ｏ果合成り
リンカ−は、ＭｇＯ４０〜６０重量％（以下単に％とす
る）とＣａＯ６０〜４０％の割合から成っており、第１
図および第２図に模式的に示す様に、ＭｇＯがＣａＯの
周囲を囲む構造となっているのが、特徴である。この特
異な構造のために、この合成りリンカ−は、耐消化性に
特に優れている。合成りリンカ−中のＭｇＯが６０％を
上回る場合には、強度が低下するのに対し、ＭｇＯが４
０％未満の場合には、耐消化性が低下する。この様な構
造の合成りリンカ−は、例えば、ＭｇＯ原料に水溶性鉄
化合物の溶液を添加し、次いでＣａＯ原料又はその水和
物を添加し、主として水酸化マグネシウムからなる沈澱
を生成させた後、該沈澱とカルシウム化合物とを混合し
、焼成することにより製造される。

本発明において使用する耐火骨材は、上記のＭｇＯ−Ｃ
ａＯ系合成りリンカ−単独またはこれとＭｇＯおよび／
またはＣａＯを含む公知の塩基性耐火材料との混合物に
より構成される。合成りリンカ−と塩基性耐火材料との
混合物を使用する場合には、所望の効果を達成するため
に、前者の量を混合物の２０％以上とする。塩基性耐火
材料としては、特に限定されず、天然ドロマイトクリン
カ−１合成ドロマイトクリンカー１電励ドロマイトクリ
ンカ−などのドロマイトクリンカ−類：天然マグネシア
クリンカ−１海水マグネシアクリンカ−１電融マグネシ
アクリンカ−などのマグネシアクリンカ−類：焼結また
は電融マグライムクリンカーなどか挙げられる。本発明
においては、上記のＭ　ｇ　Ｏ−Ｃａ　Ｏ果合成りリン
カ−単独または合成りリンカ−とこれらの一種または二
種以上とを併用して、ＭｇＯ２０〜９５％とＣａＯ８０
〜５％の割合となるように調整する。ＭｇＯが２０％未
満の場合には、耐消化性が不十分となるとともに、耐ス
ラグ性が低下する。一方、ＭｇＯが９５％を上回る場合
には、耐スポーリング性および耐スラグ溶損性が低下す
る。耐火骨材の粒径は、通常１０ｍｍ以下程度、より好
ましくは５ｍｍ以下程度である。

本発明で使用するアラゴナイト型炭酸カルシウムとして
は、公知のものがいずれも使用可能であり、その少な（
とも一種を使用すれば良い。このアラゴナイト型炭酸カ
ルシウムは、耐火物製造に際しての焼成時に３３０〜４
８０℃でカルサイト型に転移し、この際、約８％の体積
膨張を伴う。

そのため、れんが内には、多数のマイクロクラックが発
生する。本願発明者の研究によれば、このマイクロクラ
ックが、使用時に応力伝播防止効果を発揮して、スポー
リングによる亀裂の進展防止に極めて有効に作用するこ
とが、判明した。本発明におけるこの様な効果は、アラ
ゴナイト型炭酸カルシウムを使用する場合にのみ奏され
るものであり、例えば、カルサイト型炭酸カルシウムを
使用する場合には、亀裂進展防止効果を発揮しない球状
の隙間が形成されるに過ぎず、耐スポーリング性の改善
は認められない。アラゴナイト型炭酸カルシウムの配合
量は、耐火骨材１００重量部（以乍、単に部とする）に
対し、０．５〜５部とする。アラゴナイト型炭酸カルシ
ウムの配合量が、０．５部未満の場合には、れんが内に
発生するマイクロクラックの量が少なすぎて、耐スポー
リング性向上の効果が不十分となる。一方、５部を上回
る場合には、組織の多孔質化が進行して、れんがの耐火
性が低下する。アラゴナイト型炭酸カルシウムの粒径は
、特に限定されるものではないが、通常０．　５〜１０
ｍｍ＋程度程度であり、１〜３ＩＩ１１とすることがよ
り好ましい。アラゴナイト型炭酸カルシウムの粒径が０
．５ｍａ＋未満の場合には、マイクロクラックの発生が
低下する傾向があり、１０市を上回る場合には、マイク
ロクラック以外の亀裂が発生して、耐スポーリング性向
上の効果が減殺される傾向がある。

本発明耐火物は、Ｍ　ｇ　Ｏ−Ｃａ　Ｏ系耐火骨材にア
ラゴナイト型炭酸カルシウムを配合し、さらに常法に従
って、タール、液状フェノール樹脂、ポリウレタン、ポ
リプロピレン、ワックスなどの公知の非水系バインダー
を添加しく通常耐火骨材１００部に対し、１〜５部程度
）、混練し、成形し、焼成することにより、製造される
。非水系バインダーの添加から焼成に至る工程は、常法
通りなので、特に詳述しないが、焼成は、１６００〜１
７００°Ｃ程度でおこなうことが好ましい。

本発明のマグネシア−カルシア質耐火物は、各種の炉の
内張り用耐火物として、有用である。

発明の効果 本発明によれば、耐スポーリング性、耐蝕性および耐消
化性に優れたマグネシア−カルシア質耐火物が得られる
。しかも、強度などの他の物性は、従来品と同等若しく
はそれ以上である。

実施例 以下に比較例および実施例を示し、本発明の特徴とする
ところをより一層明らかにする。

実施例１〜３および比較例１〜３ 第１表に示す割合（部）で各原料を配合し、該配合物１
００部にバインダーとしてポリプロピレン２部を加えて
、混練し、亜型に成形し、１６５０℃で焼成した。

なお、第１表における各記号は、以下の材料を示す。

■・・・天然マグネシアクリンカ−１粒径３ｍａ＋以下
■・・・天然ドロマイトクリンカ−１粒径３ＩｌｌＩＢ
以下、ＭｇＯ４０％、ＣａＯ６０％ ｍ・ＭｇＯ−ＣａＯ系合成りリンカ−１粒径５ｍｍ以下
、ＭｇＯ５０％、ＣａＯ６０％ ■・・・アラゴナイト型炭酸カルシウム、粒径３〜１ｍ 原料　実　　施 第１表 例　　　　比　　較　　例 Ｉ　　　　６０　　　−２０　　　６０６０６０ＩＩ　
　　　−４０４０４０４０ ｍ　　　　４０６０４０　　　　−　　　−４０ｒＶ　
　　　　１１１　　　　　　　　　１なお、上記の天然
ドロマイトクリンカ−（ｎ）およびＭ　ｇ　Ｏ−Ｃａ　
Ｏ基台成りリンカ−（ｍ）の耐消化性を判定するために
、両材料をオートクレーブに収容し、水蒸気圧４ｋｇ／
ｃＪ（ゲージ圧）、温度１５２°Ｃで３時間保持したと
ころ、第２表に示す結果が得られた。

第２表 重量増加率　　　　　粉化率 （％）　　　　　　　（％） ＩＩ　　　　　　６．　１　　　　　　４４．８ＩＩＩ
　　　　　　１．８　　　　　　　４．　７上記で得ら
れた耐火物について、以下のようにして特性を調べた。

Ａ・・・気孔率（％）、ＪＩＳ　　Ｒ２２０５による。

Ｂ・・・嵩比重、ＪＩＳ　　Ｒ２２０５による。

Ｃ−・・圧縮強さ（ｋｇｆ／ｃｄ）　、Ｊ　Ｉ　Ｓ　　
Ｒ２２０６による。

Ｄ　・・・曲げ強さ（ｋｇ　ｆ　／ｃｄ、１４００℃）
、ＪＩＳ　　Ｒ２２１３による。

Ｅ・・・耐スポーリング性、耐火物を１２００℃に保持
した電気炉に挿入し、１５分間加熱−１５分間空冷のサ
イクルを繰返して、耐火物が剥落するまでのサイクル数
を調べた。

Ｆ・・・耐消化性、耐火物を温度３０℃、湿度８０％に
保持した恒温恒室槽内に収容し、粉化若しくは崩壊する
までの日数を調べた。

Ｇ・・・耐蝕性、回転式スラグ試験装置に耐火物を内張
すし、１６５０℃で５時間試験した。使用したスラグは
、ポルトランドセメント：アルミナ＝１＝１の混合物で
ある。試験後、■耐火物の溶損面積および■スラグの浸
透面積を測定し、比較例１のそれを１００とした場合の
指数で示した。

結果を第３表に示す。

第 特性　実　　施　　例 Ｇ■ ■ １４．３ ２．９８ 〉２０ ３０日 粉化 １２．４ ３．０１ 〉２０ ３０日 角欠 ■３．０ ２．９９ ＞２０ ３０日 粉化 表 比 １６．４ ２．８９ １５日 崩壊 較　　例 １８．６ ２．９１ 〉１５ １０日 崩壊 １４．０ ２．９７ ３０日 粉化 物は、従来のマグネシア−カルシア質耐火物に比して、
特に耐スポーリング性、耐熱衝撃性および耐消化性に優
れていることが明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、本発明で使用するＭｇＯ−ＣａＯ
系合成りリンカ−を模式的に示す断面図である。 （以　上） 第３表に示す結果から、ＭｇＯ−ＣａＯ系合果合リンカ
ーおよびアラゴナイト型炭酸カルシウムを配合する本発
明のマグネシア−カルシア質耐火第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＭｇＯ４０〜６０重量％とＣａＯ６０〜４０重量
   ％とからなり且つＭｇＯがＣａＯを被覆しているＭｇＯ
   −ＣａＯ系合成クリンカーを含有し、ＭｇＯ２０〜９５
   重量％とＣａＯ８０〜５重量％とからなる耐火骨材１０
   ０重量部に粒径０．５〜１０ｍｍのアラゴナイト型炭酸
   カルシウムを０．５〜５重量部配合してなるマグネシア
   −カルシア質耐火物。