JPH03275573A - ＣａＯ含有耐火煉瓦の接着用組成物 - 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、少なくとも主成分としてＣａＯ：　１０〜６
０重量％とＭｇＯとを含有するＣａＯ含有耐火煉瓦で溶
融金属容器を内張りするときにその接着に使用し、その
後の苛酷な使用条件下において内張り煉瓦が損耗しても
煉瓦の脱落を防止しその耐久性を向上することの出来る
ＣａＯ含有耐火煉瓦の接着用組成物に関するものである
。 〔従来の技術〕 一般に、各種金属の製鋼、精練、ｌｌ！錬等において種
々な冶金反応を最も効率良く且つ経済的に行うために塩
基性操業又は酸性操業が行われている。 この塩基性操業を行う場合の転炉や取鍋等の溶融金属容
器を内張りする耐・火材料としては、従前からドロマイ
ト煉瓦で代表される少なくとも主成分としてＣａＯ：　
１０〜６０重量％と１４ｇ０とを含有する塩基性のＣａ
Ｏ含有耐火煉瓦が用いられ、塩基性操業における耐火材
料の耐久性が図られている。このようなＣａＯ含有耐火
煉瓦で内張すされた溶融金属容器も使用回数が増すに従
って内張り煉瓦が損傷し、局部的にＣａＤ含有耐火煉瓦
が脱落して落下又は浮上するようになる。このような状
況を図面によつて説明する。 第２図は転炉内部の内張り耐火煉瓦の損傷、脱落の状況
を示す端面説明図、第３図は取鍋内部の内張り耐火煉瓦
の損傷、脱落の状況を示す端面説明図である。 第２図について説明すると、転炉ｌの基本骨格は炉殻２
により構成されており、炉殻２の内側にはパーマネント
煉瓦層３（例えば高級な焼成マグネシア煉瓦から戒って
いる）が形成されており、そして更にその内側がＣａＯ
含有耐火煉瓦（以下、単に耐火煉瓦と言うことがある）
４により内張すされている。そして転炉ｌの底部には上
記各層を貫通して羽口５が設けられている場合が多い、
この第２図に示した例では耐火煉瓦４は転炉１の壁面で
は一層に配列した単層構造を成している（内張りの厚さ
は耐火煉瓦４の損傷の不均一性に応じて壁面部位によっ
て変化して設計されている）。 そして−層苛酷な条件となる部分例えば第２図に示した
転炉１の底部における羽口５を有する炉床では、内張り
耐火煉瓦４の厚さを厚くすることが必要であり、そのた
め１層目の耐火煉瓦４′の上方に２層目の耐火煉瓦４１
が重ねられた２層構造となっている。 一方、第３図に示した取鍋６では基本骨格が鍋鉄皮７で
構成され、底部でも内張り耐火煉瓦が単層構造であるこ
と以外はパーマネント煉瓦層３に耐火煉瓦４が内張すさ
れている基本構成が前述の転炉１の場合と同じである。 従来、このような溶融金属容器への耐火煉瓦４の内張り
施工方法は、接着用の目地材料としてＭｇＯ系モルタル
（例えば、マグネシアクリンカ−を骨材としベントナイ
トを結合剤とするＭｇＯ成分７５〜８５重量％のマグネ
シャ質耐火モルタル）を使用して耐火煉瓦４の側面や背
面に塗布しながら配列して築炉するか、又は空目地すな
わち全く目地材料を使用しないで（実状は熱膨張しるに
相当する厚さの紙を挟みながら）配列し築炉していた。 このようにして内張すされた溶融金属容器でも繰り返し
使用されるうちに器内の耐火煉瓦４が損耗し、例えば第
２図、第３図に示す状態になる。 つまりこのような状態では、操業回数が増えるに従って
耐火煉瓦４が脱落し易くなり、浮上したり落下したりす
る。これは、前述の空目地施工をした場合は勿論のこと
、目地材料としてＭｇＯ系モルタルを使用し施工した場
合でもこのＭｇＯ系モルタルには接着力が殆んどなくて
その点では空目地施工に近いことの他、非操業時に容器
が冷却するとＣａＯ含有耐火煉瓦４はその大きな熱膨張
率の故に目地の弛みが著しいことによる（なお、酸性操
業用の溶融金属容器の内張りに使用されるロウ石質。 高アルミナ質等の酸性又は中性煉瓦は熱膨張率は小さく
、それだけ煉瓦の脱落は少ない〉。従って具体的現象と
しては、第２図に示すように２層構造の内張り部分では
繰り返し使用中にその損耗が進んで表面が１層目の耐火
煉瓦４′から２！ｍ目の耐火煉瓦４′に移行する所謂“
層変わり″の時期に近付くと、未だ役立つ筈の１層目の
耐火煉瓦４′の残部が脱落し金属溶湯中に浮上したりし
て無駄になるばかりでなく、結局内張り耐火煉瓦全体の
寿命を短かくする。また単層構造の内張り部分でも例え
ば第３図に示すように耐火煉瓦４が脱落すれば補修を必
要とする。またいずれの内張り部分でも操業中に目地部
の隙間に湯差しがあって、これが内張り耐火煉瓦の脱落
を助長し、その寿命を短かくしその全体の耐久性を低下
させていることも少なくない。 更に、近年、ステンレス鋼を含む各種の鋼、金属類の製
鋼、精錬等の生産性向上のため、１回当りの処理量の増
大、所要時間の短縮等を図って溶融金属容器の大型化、
ＪＩＡ料投料量入量大、処理温度の上昇、各種ガス吹込
み量の増大等々の方策が採られており、溶融金属容器に
内張すされた耐火煉瓦は従来にも増して苛酷な状態に曝
されて内張り状態からの脱落が益々増加するようになっ
た。 特に羽口付近が苛酷な状態となるので、転炉においては
層変わり時の耐火煉瓦の脱落が増加して炉床の損耗が著
しく転炉寿命を律速しでいる状況にある。 従来、溶融金属容器の内張りからの煉瓦脱落を少なくす
る要望は強く、当該技術分野において種々な努力がなさ
れているが、未だ満足な結果の得られる技術は知られて
いない。 〔発明が解決しようとする課題〕 本発明は、前述の如き従来の溶融金属容器内張りのＣａ
Ｏ含有耐火煉瓦が脱落し易い欠点を解消し、溶融金属容
器の苛酷な条件下における操業時或いは冷却された時に
おいても恰も一体の耐火煉瓦の如く煉瓦同士が極力融着
し容易には湯差しを発生させずしかも脱落しないように
して内張り耐火煉瓦の耐久性を向上させることを課題と
する。 〔課題を解決するための手段〕 本発明者らは種々検討した結果、耐火煉瓦中のＣａＯ威
分成分合するＡＱ２０３とこのＭ２Ｏつと反応して体積
を膨張させるＭｇＯとを特定の粒径範囲で且つ特定割合
で配合して成る骨材と結合剤とを主成分とした接着材に
よって耐火煉瓦を接着して内張すすれば前記課題を解決
出来ることを究明して本発明を完成した。 すなわち、本発明に係るＣａＯ含有耐火煉瓦の接着用組
成物は、少なくとも主成分としてＣａＯ：　１０〜６０
重量％とＭｇＯとを含有するＣａＯ含有耐火煉瓦で溶融
金屑容器を内張りするときに該ＣａＯ含有耐火煉瓦を接
着するための接着材の主成分であって、粒径１−以下の
Ａ１１１２０３微粒子が１０〜７０重量％と粒粍１閣以
下のＭｇＯ微粒子が３０〜９０重量％とから成る骨材１
００重量部に対して、１〜２０重量部の結合剤が配合さ
れていることを特徴とする。 以下、本発明に係るＣａＯ含有耐火煉瓦の接着用組成物
を詳細に説明する。 本発明に係るＣａＯ含有耐火煉瓦の接着用組成物は、骨
材と結合剤とが配合されて成る。 骨材はＡ１１２０３微粒子とＭｇＯ微粒子とから成る。 Ａ１１．０３微粒子としては、電融ＡＱ２０３．焼成Ａ
Ｑ、０．。 ボーキサイト等が挙げられ、ＭｇＯ微粒子としては電融
ＭｇＯクリンカー、焼成ＭｇＯクリンカー等が挙げられ
る。Ａ１２２０３微粒子及びＭｇＯ微粒子の粒径は１鵬
以下（具体的にはＪＩＳ標準篩でフルイ目の開きが１．
００ａｍのものを通過する微粒子）である、骨材を構成
する前記２物質の配合割合は、Ａｌ！、０３微粒子が１
０〜７０重量％で、ＭｇＯ微粒子が９０〜３０重量％で
ある。この配合割合範囲の中でもＭ１２０３微粒子は４
０〜６０重量％が好ましく、ＭｇＯ微粒子は６０〜４０
重量％が好ましい。 また、本発明に用いられる結合剤としては１通常のモル
タルに使用されるものが使用可能であり。 例えば粘土、粉末水ガラス、超微粉Ｓｕｎ、、ベントナ
イト、カルボキシメチルセルロース等が挙げられる。こ
のような結合剤が骨材１００重量部に対し１〜２０重量
部好ましくは２〜７重量部が配合されて本発明に係るＣ
ａＯ含有耐火煉瓦の接着用組成物は成っている。 〔使用方法及び作用〕 先ず１本発明に係るＣａＯ含有耐火煉瓦の接着用組成物
を水とよく混練してモルタル状の接着材とする。水量は
耐火煉瓦の種類やその表面性状、溶融金属容器の種類や
その施工部位とか目地部の隙間程度などの施工条件によ
って適宜決めてよいが。 標準として１５〜３０重量％が適当である。このように
して得たモルタル状の接着材を、溶融金属容器の内張り
施工に際して耐火煉瓦４の背面や側面に塗布して配列し
築炉してゆき、耐火煉瓦４同士やｉ１火煉瓦４とパーマ
ネント煉瓦層３との間をこのような接着材で埋める。か
かる接着材と耐火煉瓦とは高温操業中により強固に結合
されるのである。 この強い接着作用は、接着材層中での次の反応によって
もたらされるものと考えられる。すなわち耐火煉瓦４と
接している接着材中のＡｌ２Ｏ３微粒子が耐火煉瓦４中
のＣａＯと反応してＣａ０−ＡＱ、Ｏ，系生成物が生成
することによって強固に結合し、そして接着材自身はそ
の焼結進行によって強固に結合するものと考えられる。 このような反応は一般に体積の収縮を起こすが、この反
応と並行してＵ、Ｏ３６粒子とＭｇＯ微粒子とが反応し
てスピネルの一種（ＭｇＯ・成２０３組成〉が生威し、
これが体積を膨張させるから前記収縮分を補って接着層
に剥離を生じさせない、そしてこの接着材中に結合剤を
添加するのは築炉後の高温操業段階に至るまでの乾燥且
つ低温域における強度発現の作用をさせるためである。 このような諸反応、諸作用が総合された結果として、耐
火煉瓦４同士が接着材によつて強固に接着されるばかり
でなく、接着層の収縮による亀裂や剥離もなく、長期に
亘って耐火煉瓦４の脱落や目地部への湯差しが防止され
、内張り煉瓦の耐久性を向上させるのである。耐火煉瓦
４とパーマネント煉瓦層３との間も上記と類似の反応９
作用により両者は強く接着されるのである。 本発明に係るＣａＯ含有耐火煉瓦の接着用組成物の組成
に関する前記制限は前記諸作用に基づいている。すなわ
ちＡＱ、ＩＯｌ及びＭｇＯ両微粒子の粒径を１ｍｍ以下
とするのは、１ｍｍを超えると接着強度が充分に発現し
ないからである。また、骨材中のＡｌ２Ｏ３微粒子の配
合割合を１０〜７０重量％とするのは、１０重量％未満
ではＣａ０−ＡＱ、０．系生成物が充分に生成しないた
め接着強度が弱く、７０重量％を超えるとＣａ０−ＡＱ
、０３系生成物の生成が急激で焼結を促進して接着層が
大きく収縮して接着の役割が果たせなくなるからであり
、４０〜６０重量％を特に好ましいとするのは収縮剥離
が殆んどなくて最も高強度を得るために添加量として適
正であるからである。またＭｇＯ微粒子の配合割合を９
０〜３０重量％とするのは、９０重量％を超えると鉱２
０．微粒子の量が少なくなって接着力が充分でなくなり
、３０重量％未満ではスピネル生成による膨張作用が不
充分となって接着層の剥離をきたすからであり、６０〜
４０重量％を特に好ましいとするのは、この領域で最も
高強度を発現するからである。これら２物質の好ましい
とする配合割合は、両物質とも不可避的に混入する不純
物を含みながら、前述の好ましい範囲内で片方が増加す
れば片方が減るという補完関係になるように決めれば良
い、また結合剤の配合割合を１〜２０重量部とするのは
、１重量部未満では施工後の乾燥を経て操業初期の低温
域における強度が発現しないからであり、２０重量部を
超えると結合剤中の微粉ＳｉＯ□水ガラス中のアルカリ
分などのフラックス成分によって操業中の熱作用により
焼結が過度に促進されて接着材自身の収縮し過ぎの原因
となるからであり、２〜７重量部を特に好ましいとする
のはＣａ０−ＡＱ、０３系反応及び”ｚＯｚ　　ＭｇＯ
系生成反応が阻害されにくいからである。 本発明に係るＣａＯ含有耐火煉瓦の接着用組成物は、そ
の接着作用が基本的にＣａＯＭｔＯｓＭｇＯ系生成反応
づいていることから、接着対象となるＣａＯ含有耐火煉
瓦４がＣａＯを成る程度以上含んだ塩基性耐火煉瓦であ
る場合に有効であり、後に実施例で示すように本発明者
らによる多くの実験から、上記接着材は少なくとも主成
分としてＣａＤ　：　１０〜６０重量％とＭｇＯとを含
有するＣａＯ含有耐火煉瓦に使用する場合に充分な接着
効果を発揮することが判明している。これは耐火煉瓦４
がドロマイト［別名苦灰石、理想化学組成ＣａＨｇ　（
ＣＯ３）ａ　］を主原料とした塩基性耐火煉瓦が主であ
るからであり、それには例えばドロマイトにシリカなど
の安定剤を加えて焼成してカルシウムを安定化させた安
定化ドロマイト煉瓦、ドロマイトクリンカ−とマグネシ
アクリンカ−とを主原料として結合剤を加えて焼成した
焼成ドロマイト煉瓦、焼成後の煉瓦をタール（ピッチ）
中に浸漬したタール含浸ドロマイト煉瓦、煉瓦を構成す
る粒子をタールで被覆したタールボンドドロマイト煉瓦
、混練成形した後に焼成せず乾燥にとどめた不焼成ドロ
マイト煉瓦等のドロマイト煉瓦群の他、ドロマイトに約
１２％の多量のＣを含有させた不焼成ＭｇＯ−ＣａＯ−
Ｃ系煉瓦等のドロマイト系耐火煉瓦がある。 〔実施例〕 以下、耐火煉瓦４を種々に選んで接着効果を試験した実
施例、比較例及び実用炉で行った使用試８４こより５本
発明を一層具体的に説明する。 実施例１〜４．比較例１〜２ 第１表に示す６種の（実施例１〜４．比較例１〜２）の
接着用組成物を調製した。 以下余白 第 １ 表 また、第２表に示す各種の耐火煉瓦（寸法：４０ｃｓ　
Ｘ　４０（！ＩＩ　Ｘ　８０ｄｌ　）　を準備した。 以下余白 第１表の接着用組成物から水量２０重量％のモルタル状
の接着材を調製し、第２表の同種の耐火煉瓦２個の面（
４０（１１Ｘ　４０ｃｍ　）に塗布して接着層の厚さ約
２閣に貼り合わせ、１５００℃×２時間の焼成をして接
着した後、接着体の曲げ強度を測定（３点曲げ法による
）することを、第１表のすべての接着用組成物と第２表
のすべての耐火煉瓦について行った。 得られた結果を第３表に示す。 以下余白 以上の結果から、耐火煉瓦が１０重量％以上のＣａＯを
含有していれば本発明に係るＣａＯ含有耐火煉瓦の接着
用組成物を用いて接着すると、耐火煉瓦によって若干ば
らつきはあるが充分な接着強度が得られること、Ａｌｌ
、０．微粒子を含まない場合は勿論、Ａｌｌ、Ｏ，微粒
子、ＭｇＯ微粒子の粒径が１−以下でも配合割合が本発
明範囲外の接着用組成物では全く接着強度が得られない
ことが判る。 更に、実施例３の接着材を使用した接着面から生成鉱物
を採取し、粉末Ｘ線回折計によって調べたところ、第４
表に示すように、ＣａＯ”　ＡＱ１０３系生成物が検出
された。 第４表 第５表 実施例５〜６．比較例３ 第５表に示す３種（実施例５〜６．比較例３）の接着用
組成物を調製した。 接着用組成物として第５表の３種を用いたこと以外は前
記実施例１〜４．比較例１〜２と同様にして第２表に示
す各種の耐火煉瓦を接着し、その曲げ強度を測定した。 得られた結果を第６表に示す。 実施例７〜１７ Ａｆ１２０．微粒子として粒径１ｍ以下の電融Ｕ、Ｏ，
。 焼成Ａ１１．Ｏ３，ボーキサイトから１つ選び、またＭ
ｇＯ微粒子として粒径１＋＋ｎ以下の電融ＭｇＯ，焼成
ＭｇＯから１つを選んで上記Ａ１１２０．微粒子とｌ：
ｌに配合して骨材とし、結合剤として粉末状のベントナ
イト、カルボキシメチルセルローズ、粘土、超微粉５ｉ
ｎ２．粉末水ガラスの１以上を用いて上記骨材と配合し
て種々な組成の接着用組成物を調製した。 この接着用組成物を用い、第２表に示す耐火煉瓦の、■
を前記と同様にして接着し、その接着強度を測定した。 得られた結果を接着用組成物の組成と共に第７表に示す
。 以下余白 この測定結果から、　ＡＱｇＯ，微粒子及びＭｇＯ微粒
子の配合割合は適切でも、それらの粒径が１ｍｍを超え
ると接着力は極めて不充分となり、粒径が小さい程接着
強度が高くなることが判る。 串略記号　ＢＮ：ベントナイト、ＣＣ：カルボキシメチ
ルセルローズ、ＣＬ：粘土、五〇！：超微粉ｓｉＯ□、
ＩＩＩＧ：粉末水ガラスこの測定結果から、ＡＱ２０．
微粒子及びＭｇＯ微粒子として種々なものが用いられ、
また結合剤として種々なものが種々な量で用いられても
、本発明の範囲にある限り、充分に大きい接着強度の得
られることが判る。 実用炉における使用試験ニ ステンレス鋼を精錬処理する７０トン転炉を第２図に示
したように炉床部は２層構造にまた側壁部は単層構造に
それぞれ内張りするとき、第７表に示した実施例１１の
接着用組成物を使用して耐火煉瓦を接着した。使用した
耐火煉瓦は第２表に示した翫■の焼成ドロマイト煉瓦で
あり、その寸法は炉床部用は（１３ＱＩ　Ｘ　１０ｃｎ
　Ｘ　５５ｃｓ　）で、側位部用は（１０（！ｌ　Ｘ　
１４ｃｍ　Ｘ　６０Ｃ！ｌ　）であった、このような耐
火煉瓦で内張すするに際して、この実施例１１の接着用
組成物に水を加えて混練した接着材を縦目地部に炉床部
ではＩＮＪ目と２層目（１層の厚さ５５国）の煉瓦間に
も塗布した。このようにして内張すした転炉を実際に１
０５０回使用したとき、炉床部の内張りが略無くなった
のでこれを解体し、炉底に散在する煉瓦を調査したとこ
ろ、１層目と２層目の煉瓦が接着材によって強固に接着
した小片が多数見出されていたが、従来層変わり時に見
られた２層目の耐火煉瓦の１５０ｍ厚さ程度に達する大
きな脱落片はなく、また目地部の侵食も非常に少なかっ
た。 この転炉については、これまでも前記と同じ焼成ドロマ
イト煉瓦を用いて同じ構造に内張すするに際してＭｇＯ
系モルタルを目地材とする施工と、空目地施工とを行っ
てきており、この面施工による場合、内張り耐火煉瓦の
寿命はいずれも約９００回と殆んど差がなかった。この
面施工と本発明に係る接着用組成物を用いた施工の３つ
の場合における炉床部の内張り耐火煉瓦の損耗進行状態
を第１図に示す、第１図から、本発明に係るＣａＯ含有
耐火煉瓦接着用組成物を使用することによって煉瓦脱落
が少なくなり、煉瓦の損耗速度が１５％程度低減するこ
とが判る。 〔発明の効果〕 本発明に係るＣａＯ含有耐火煉瓦の接着用組成物は、耐
火煉瓦中のＣａＯと反応して強く結合するＡＱ２０．微
粒子とこのＭ２Ｏ３と反応して体積膨張を生じさせるＭ
ｇＯ微粒子とを骨材とし、適切な結合剤を用いて組成し
たことにより、これに水を加えて混練したモルタル状接
着材を使用すれば以下に述べる効果が生じる。 すなわち、溶融金属容器をＣａＯ含有耐火煉瓦で内張す
するに際し、煉瓦間の目地部に、また内張りが２層構造
のときはその煉瓦間に接着材を塗布することによって耐
火煉瓦同士が強固に接着して目地部への湯差しを防止し
、長期間使用して厚さが薄くなった時でもこの煉瓦の脱
落を防止し、内張りが２層構造の場合は層変わり時の未
利用残部の脱落を防止し、このようにして耐火煉瓦を最
大限有効に使用して内張りの耐久性を向上させ生産性の
向上、コスト低減に大きく貢献することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は炉床部内張り煉瓦の損耗進行状態を内張施工方
法則に示す図、第２図は転炉内部の内張り耐火煉瓦の損
耗、煉瓦脱落の状況を示す端面説明図、第３図は取鍋内
部の内張り耐火煉瓦の根毛。 煉瓦脱落の状況を示す端面説明図である。 図面中 １・・・・転炉 ２・・・・炉殻 ３・・・・パーマネント煉瓦層 ４・・・・ＣａＯ含有耐火煉瓦 ４′・・・・１層目の耐火煉瓦 ４′・・・・２層目の耐火煉瓦 ５・・・・羽口 ６・・・・取鍋 ７・・・・鍋鉄皮

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　少なくとも主成分としてＣａＯ：１０〜６０重量％
   とＭｇＯとを含有するＣａＯ含有耐火煉瓦で溶融金属容
   器を内張りするときに該ＣａＯ含有耐火煉瓦を接着する
   ための接着材の主成分であつて、粒径１ｍｍ以下のＡｌ
   ＿２Ｏ＿３微粒子が１０〜７０重量％と粒径１ｍｍ以下
   のＭｇＯ微粒子が３０〜９０重量％とから成る骨材１０
   ０重量部に対して、１〜２０重量部の結合剤が配合され
   ていることを特徴とするＣａＯ含有耐火煉瓦の接着用組
   成物。 ２　結合剤が、粘土、粉末水ガラス、超微粉ＳｉＯ＿２
   、ベントナイト及びカルボキシメチルセルローズから選
   ばれる１種以上である請求項１に記載のＣａＯ含有耐火
   煉瓦の接着用組成物。