JPH0420871B2

JPH0420871B2 -

Info

Publication number: JPH0420871B2
Application number: JP62216167A
Authority: JP
Inventors: Teruyuki Nishitani; Takashi Minanami; Osami Matsumoto; Toshihiro Isobe
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1987-08-29
Filing date: 1987-08-29
Publication date: 1992-04-07
Also published as: JPS6487577A; US4990475A

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野）本発明は、耐用性に優れたアルミナ−スピネル
質不定形耐火物に関する。（従来の技術）取鍋、真空脱ガス炉、混銑炉などの内張り耐火
物として、アルミナ質の不定形耐火物が使用され
ている。この不定形耐火物の損傷メカニズムは、
溶融金属あるいはスラグの中のFeO、MnO、
CaOなどによる溶損、さらにはスラグ成分の浸透
によつて生じた変質量による構造スポールが考え
られる。スラグ浸透を防ぐため、スラグに濡れ難
い炭素、炭化珪素等を配合することも試みられた
が、これらは酸化によつてその役割を果さないば
かりか、多量の添加は酸化にともなう組織劣化で
逆に溶損が大きくなる欠点がある。またMgO₂・Al₂O₃系スピネルクリンカー（以
下スピネルクリンカーと称す。）を組み合せたア
ルミナ−スピネル質不定形耐火物が提案されてい
る。例えば特開昭55−23004号公報には、スピネ
ルクリンカー10〜85wt％、アルミナ５〜30wt％、
ハイアルミナセメント10〜25wt％よりなる材質
が、特開昭59−128271号公報には、スピネルを50
〜95重量％と残部がAl₂O₃を主成分とする材質が
記載されている。また、特開昭60−60985号公報
には、スピネルクリンカーを少なくとも60重量部
と、アルミナクリンカーを10〜35重量部と、アル
ミナセメント３〜10重量部からなる材質の記載が
ある。これらスピネルクリンカーは、酸化の問題
がなく、しかもアルミナクリンカーとの組み合せ
において、低融物を生成し難いなどの効果があ
る。（発明が解決しようとする問題点）従来のアルミナ−スピネル質不定形耐火物は、
特に取鍋、真空脱ガス炉などの耐火物として良好
な効果を収めてきた。しかし最近の炉操業の苛酷
化、あるいは耐火物原単位の低減化指向の中で
は、それでもなお充分とはいえず、さらに耐用性
に優れた不定形耐火物の提供が強く望まれてい
る。（問題点を解決するための手段）本発明者らは、アルミナ−スピネル質不定形耐
火物の耐用性を向上させるために研究を重ねた結
果、アルミナクリンカーを前記従来材質に比べて
多くするとともに、スピネルクリンカーを１mm以
下の微粒のスピネルクリンカーを特定の範囲で配
合すると、耐食性および耐スラグ浸透性が格段に
向上することを知り、本発明を完成するに至つた
ものである。本願の第１発明は、アルミナクリンカー50〜
90wt％、粒径１mm以下のMgO・Al₂O₃系スピネ
ルクリンカー５〜40wt％、アルミナセメント３
〜25wt％よりなることを特徴としたアルミナ−
スピネル質不定形耐火物である。そして、さらに研究を進めた結果、第１発明に
おける配合物にマグネシアクリンカーを加える
と、マグネシアクリンカーとアルミナクリンカー
が高温時に反応してスピネルが生成し、このスピ
ネル生成時に膨張することによつて残存膨張性が
付与され、この残存膨張性の付与によつて亀裂が
大巾に改善されることがわかつた。第２発明は、
この点について成したもので、アルミナクリンカ
ー50〜90wt％、粒径１mm以下のMgO・Al₂O₃系
スピネルクリンカー５〜40wt％、アルミナセメ
ント３〜25wt％、マグネシアクリンカー5wt％以
下よりなることを特徴としたアルミナ−スピネル
質不定形耐火物である。本発明で使用するスピネルクリンカーは、電融
品、焼結品のいずれでもよく、またそれらの併用
でもよい。スピネルを構成するMgO・Al₂O₃の各
成分の比は、必ずしも理論組成のものでなくても
よい。例えばモル比でMgO・Al₂O₃が0.7〜1.3：
1.3〜0.7の範囲であればよい。これらは市販品よ
り求めることができる。第１図は、アルミナ−スピネル質不定形耐火物
において、スピネルクリンカーの最大粒径と耐火
物のスラグ浸透性との関係を示したグラフであ
る。スラグ浸透性の測定法は、後述の実施例と同
じとした。またこの場合の各原料の配合割合は、
焼結アルミナクリンカー70wt％、焼結スピネル
クリンカー20wt％、アルミナセメント10wt％と
した。第１図のとおり、スピネルクリンカーの粒子径
が１mm以下のものが、耐スラグ浸透性に優れてい
る。またこの傾向は、0.5mm以下ではさらに顕著
であることがわかる。その理由は、スピネルクリ
ンカーが微細であることにより、マトリツクスに
より均一に隙間がなく充填される結果、スピネル
クリンカーがスラグ中のFeO、MgOといつた成
分をくま無く固溶し、スラグの浸透を阻止するた
めと考えられる。これに対し、粒径が大きなスピ
ネルクリンカーのみでは、スラグはスピネルクリ
ンカー同士の隙間を抜つて浸透すると考えられ
る。第２図の１，２は、スピネルクリンカーの粒子
径を0.5mm以下、１mm以下、１〜５mmの三種とし、
他の条件は第１図の場合と同じにして得た不定形
耐火物Ａ、ＢおよびＣ溶鋼取鍋に内張りし、その
使用後を調べ、スラグ成分であるFeO、MnOの
それぞれについて、浸透状況を示したグラフであ
る。微粒のスピネルクリンカーを使用した本発明
の範囲内のＡ、Ｂは、浸透が、ほとんど稼働面付
近に限られ、内部には浸透していないことがわか
る。スピネルクリンカーの割合は、粒径が１mm以
下あるいは0.5mm以下の微粒において、約20wt％
をピークとし、５〜40wt％の範囲で良好な結果
が得られる。第３図は、粒径１mm以下、0.5mm以
下のそれぞれのスピネルクリンカーを使用したＡ
およびＢの材質においては、スラグ浸透状態を測
定したものである。なお、粒径１mm以下のスピネ
ルクリンカーのさらに好ましい割合は、10〜
30wt％である。なお、以上の第１図〜第３図のグラフに示す結
果は、焼結スピネル、電融スピネルを問わず見ら
れる傾向である。一方アルミナクリンカーの配合は、耐食性、容
積安定性などの役割をもつ。その種類としては、
焼結アルミナ、電融アルミナなどの人工品、ばん
土けつ岩、ボーキサイト、シリマナイトなどの天
然品があり、本発明では、これらから選ばれる一
種または二種以上を使用できる。なかでも低融物
生成の原因となるSiO₂成分の少ないものが好ま
しい。粒度は従来と特に変りなく、不定形耐火物
が施工によつて密充填されるよう、例えば最大粒
径を７〜３mm程度とし、粗粒、中粒、微粒に適宜
調整される。アルミナクリンカーの割合は50〜90wt％、好
ましくは60〜80wt％とする。50wt％未満では耐
食性および対スラグ浸透性に劣る。また、90wt
％を越えるとその分、スピネルクリンカーの割合
が少なくなり、耐スラグ浸透性に劣る。従来材質はこのアルミナクリンカーの割合が本
願発明に比べて少なく、スピネルクリンカー主体
の材質にすることで耐食性等の向上を図つてい
る。これに対し、本発明ではアルミナクリンカー
を多くし、微粒スピネルクリンカーとの組み合せ
において耐スラグ浸透性が格段に向上する。アルミナセメントは耐火物の結合剤として従来
一般的に使用されているものである。粒度は180
メツシユ以下の微粉とする。割合は３〜25wt％
好ましくは７〜20wt％である。3wt％未満では、
結合剤としての強度付与の効果がなく、25wt％
を越えるとスピネルクリンカーの成分である。
MgO・Al₂O₃とアルミナセメントからくるCaO・
Al₂O₃とが反応し、1350℃前後の低融物の生成量
が多くなり、耐食性が低下する。第２発明で用いるマグネシアクリンカーは、焼
結マグネシア、電融マグネシアなどの人工品、天
然マグネシアなどの天然品があり、これらから選
ばれる一種または二種以上を使用できる。なかで
も低融物生成の原因となるSiO₂成分の少ないも
のが好ましい。マグネシアクリンカーの割合は、
5wt％を越えるとスピネル生成に伴う膨張が大き
くなり過ぎて容積不安定となり、地金差し、剥離
現象が生じて第２発明の効果が得られない。更に
好ましい範囲は、0.5〜4wt％である。粒度は特に限定するものではないが、好ましく
は３mm以下である。例えば0.1mm以下などの微粉
になるとマグネシアクリンカーの水和反応による
消化の問題があり、不定形耐火物の使用条件によ
つては好ましくない。第４図は、焼結アルミナ60wt％、0.5mm以下の
焼結スピネル25wt％、アルミナセメント15wt％
からなる不定形耐火物をベースに、焼結マグネシ
アの添加量と、不定形耐火物の残存線変化率との
関係を示したグラフである。焼結マグネシアの添
加割合が5wt％以下において、1500℃焼成後の残
存線変化率が小さいことがわかる。グラフには示
していないが、この傾向は電融マグネシアでも同
様であつた。本発明は、以上の配合物からなるものである
が、本発明の効果を阻害しない範囲内でさらに有
機・無機・金属等のフアイバー類、金属粉、他の
耐火原料などを添加してもよい。施工は常法どおり、外掛けで４〜15wt％程度
の水分を添加し、型枠を用いて鋳込み成形され
る。鋳込みの際に充填性を向上させる為、一般に
は型枠にバイブレーターを取り付けるか、あるい
は不定形耐火物中に棒状バイブレーターを挿入す
る。以下実施例により説明する。第１表は、各例で
用いた耐火原料の化学組成を示す。第２表は、本発明実施例、比較例およびそれら
の試験結果である。各例は、いずれも適量の水分
を添加し、型枠内に振動鋳込成形し、110℃×
24Hで乾燥後、試験した。曲げ強さ；JIS−R2553に準じる。線変化率；JIS−R2554 〃回転侵食；鋼片：溶鋼取鍋スラグ＝１：１（重量
比）1650℃×５時間行い、溶損寸法とスラグ浸
透寸法を測定した。

【表】

【表】（発明の効果）本発明の不定形耐火物は、従来のアルミナ−ス
ピネル質不定形耐火物よりも耐食性および耐スラ
グ浸透性に優れる結果、後述する実施例の試験か
らも明らかなように、従来例に比べて少なくとも
1.8倍以上の耐用性を示す。したがつて、最近の炉操業の苛酷化、あるいは
耐火物原単位の低減化指向の中で、本発明の工業
的価値は、きわめて高いものがある。なお、本発明による不定形耐火物は、取鍋、真
空脱ガス炉、混銑炉などの他、従来から不定形耐
火物による内張りが行われている、例えば高炉
樋、高炉樋カバー、混銑車、タンデイツシユなど
にも使用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、スピネルクリンカーの粒径と耐スラ
グ浸透性との関係を示すグラフ、第２図１，２は
実炉使用結果（スラグの浸透調査）を示すグラ
フ、第３図はスピネルクリンカーの配合割合と耐
スラグ浸透性の関係を示すグラフ、第４図はマグ
ネシアクリンカーの配合割合と線変化率の関係を
示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】１アルミナクリンカー50〜90wt％、粒径１mm
以下のMgO・Al₂O₃系スピネルクリンカー５〜
40wt％、アルミナセメント３〜25wt％よりなる
ことを特徴としたアルミナ−スピネル質不定形耐
火物。２アルミナクリンカー50〜90wt％、粒径１mm
以下のMgO・Al₂O₃系スピネルクリンカー５〜
40wt％、アルミナセメント３〜25wt％、マグネ
シアクリンカー5wt％以下よりなることを特徴と
したアルミナ−スピネル質不定形耐火物。