JPH04231368A

JPH04231368A - 塩基性耐火物

Info

Publication number: JPH04231368A
Application number: JP2409406A
Authority: JP
Inventors: Hiromasa Ishii; 石井　宏昌
Original assignee: Kawasaki Refractories Co Ltd
Current assignee: JFE Refractories Corp
Priority date: 1990-12-28
Filing date: 1990-12-28
Publication date: 1992-08-20

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば製鉄用の各種の
炉、取鍋、セメントロータリーキルン等の内張り用耐火
物として使用される塩基性耐火物に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、製鉄用の各種の炉、取鍋、セメン
トロータリーキルン等においては、工業の近代化に伴い
、炉容量の大型化、操業温度の高温化が推進され、これ
らの炉等に使用される内張り用耐火物の使用条件はます
ます過酷になってきている。従来、この種の内張り用耐
火物としては、マグネシア及びスピネル（ＭｇＯ・Ａｌ
２　Ｏ３　）を主成分とする塩基性耐火物が使用されて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来、
塩基性耐火物においては、耐熱スポーリング性を高める
ことと耐スラグ浸食性を高めることとを両立させること
ができず、内張り用耐火物の寿命の延長を図る上で著し
く不利であることが知られている。すなわち、マグネシ
ア含有量の多い塩基性耐火物は耐スラグ浸食性は優れる
が、耐熱スポーリング性に劣り、逆に、スピネルの含有
量が多い塩基性耐火物は耐熱スポーリング性は優れるが
、耐スラグ浸食性に劣ることが知られている。

【０００４】これらの中間を狙ってマグネシア−スピネ
ル系耐火物が提案されているが、このマグネシア−スピ
ネル系耐火物は焼結し難く、却って耐食性や耐磨耗性が
低くなるという問題がある。本発明は、上記の事情を鑑
み、耐熱スポーリング性と耐スラグ浸食性とをともに高
めることができる塩基性耐火物を提供することを目的と
するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明に係る塩基
性耐火物は、上記の目的を達成するため、マグネシア原
料、マグネシア−アルミナ系スピネル原料、アルミナ原
料のうちの１種類または２種類以上を主成分とし、Ｍｇ
Ｏ／Ａｌ２　Ｏ３　重量比が１００／０〜３０／７０で
ある耐火性組成物に、マンガン酸化物を外掛けで０．１
〜５重量％添加することを特徴としている。

【０００６】

【作用】マンガン酸化物は、温度と酸素分圧とによって
、ＭｎＯ、Ｍｎ３　Ｏ４　、Ｍｎ２　Ｏ３　、ＭｎＯ２
　などの多様な酸化物として存在する。また、マンガン
酸化物は酸化マグネシウム（ＭｇＯ）に対しては、Ｍｎ
Ｏの形で固溶し、Ａｌ２　Ｏ３　に対してはＭｎＯ・Ａ
ｌ２　Ｏ３　のスピネル（融点１８５０℃）を形成する
。また、塩基性耐火物の不純成分である酸化珪素（Ｓｉ
Ｏ２　）、酸化カルシウム（ＣａＯ）等と反応すると、
１２００℃程度の比較的低融点の液相を形成する。

【０００７】本発明の塩基性耐火物においては、マンガ
ン酸化物が温度の上昇に伴って、まず不純成分と反応し
て１２００℃程度から液相が形成され、更に温度が上昇
するとこの液相にＡｌ２　Ｏ３　、ＭｇＯが溶解し、Ａ
ｌ２　Ｏ３　及びＭｇＯの濃度が上昇する。また、この
濃度上昇と同時にＭｇＯあるいはＭｇＯ・Ａｌ２　Ｏ３
　のスピネルへのＭｎＯの固溶が増大してくるため、液
相の融点が上昇し、過剰となったＡｌ２　Ｏ３　、Ｍｇ
Ｏは再びＭｇＯ・Ａｌ２　Ｏ３スピネル（融点２１３５
℃）として液相から晶出してくる。この結果、耐火物の
焼結性が良くなり、かつ、高い融点のスピネルを結合相
に持つことによって、高耐食性と高耐熱スポーリング性
とを合わせ持つようになるのである。

【０００８】本発明の塩基性耐火物に使用されるマグネ
シア原料としては、市販の電融マグネシア、焼結マグネ
シア、天然マグネサイト等を使用することができるが、
高純度のものがよく、ＭｇＯを９５重量％以上含むもの
が好ましい。本発明の塩基性耐火物に使用されるマグネ
シア−アルミナ系スピネル原料としては、市販の電融ス
ピネル、焼結スピネル等を使用することができるが、Ｍ
ｇＯ／Ａｌ２　Ｏ３　重量比が９９／１〜２０／８０の
範囲で、ＭｇＯとＡｌ２　Ｏ３　の合量が９５重量％以
上の高純度のものを使用することが好ましい。

【０００９】本発明の塩基性耐火物に使用されるアルミ
ナ原料としては、市販の電融アルミナ、焼結アルミナ、
焼ボーキサイト等を使用することができるが、Ａｌ２　
Ｏ３　を９５重量％以上含有する高純度のものを使用す
ることが好ましい。本発明の塩基性耐火物に使用される
耐火性組成物には、上記マグネシア原料、マグネシア−
アルミナ系スピネル原料、アルミナ原料のうちの１種類
または２種類以上の耐火性原料が使用され、ＭｇＯ／Ａ
ｌ２　Ｏ３　重量比が１００／０〜３０／７０の範囲内
の組成としたものが使用される。耐火性組成物のＭｇＯ
／Ａｌ２　Ｏ３　重量比が３０／７０よりも小さくなり
、Ａｌ２　Ｏ３　が過剰になると耐スラグ侵食性が著し
く低下するので好ましくない。

【００１０】また、本発明の塩基性耐火物には、ＭｇＯ
とＡｌ２　Ｏ３　との合量が９５重量％以上の高純度の
ものを使用することが好ましい。ＭｇＯとＡｌ２　Ｏ３
　との合量が９５重量％に満たない場合には、高温下で
の液相成分が過剰になり、耐食性が大幅に低下するとと
もに、耐熱スポーリング性も低下するので好ましくない
。本発明で使用されるマンガン酸化物としてはＭｎＯ、
Ｍｎ３　Ｏ４　、Ｍｎ２　Ｏ３　、ＭｎＯ２　などいか
なる態様のマンガン酸化物を用いてもよいが、ＭｎＯに
換算して５０重量％以上を含有するものに限られる。マ
ンガン酸化物として添加される添加物中のマンガン酸化
物の含有量がＭｎＯに換算して５０重量％未満であると
、上記の高温下での作用が得られなくなるので好ましく
ない。

【００１１】また、マンガン酸化物の添加量は、耐火性
組成物１００重量％に対して外掛けで０．１〜５重量％
の範囲内とすることが好ましい。マンガン酸化物の添加
量が耐火性組成物１００重量％に対して外掛けで０．１
重量％未満になると所期の効果がえられないので好まし
くない。また、マンガン酸化物の添加量が耐火性組成物
１００重量％に対して外掛けで５重量％を上回ると耐食
性が低下するので好ましくない。

【００１２】なお、本発明においては、上記耐火性組成
物とマンガン酸化物の他に適量の水分と、素地強度を高
めるための結合剤（バインダ）を加え、充分に混練する
ことにより坏土が得られる。この坏土を不定形耐火物と
して使用することも可能であるが、オイルプレス、フリ
クションプレス等を使用して成形し、乾燥することによ
り不焼成耐火物を得ることができる。また、乾燥後、更
に１５００〜１９００℃の高温で焼成することにより焼
成耐火物を得ることができる。

【００１３】

【実施例１〜６】表１の実施例１〜６の各欄に示すよう
に、粒径５〜１ｍｍと粒径１ｍｍ以下のマグネシアクリ
ンカー（実施例１、実施例３）、粒径５〜１ｍｍと粒径
１ｍｍ以下のマグネシアクリンカー及び粒径５〜１ｍｍ
と粒径１ｍｍ以下のスピネルクリンカー（実施例２、実
施例４）、粒径５〜１ｍｍと粒径１ｍｍ以下のマグネシ
アクリンカーと粒径１ｍｍ以下のアルミナクリンカー（
実施例３）、粒径５〜１ｍｍと粒径１ｍｍ以下のスピネ
ルクリンカー（実施例５）、あるいは、粒径５〜１ｍｍ
と粒径１ｍｍ以下のスピネルクリンカーと粒径１ｍｍ以
下のアルミナクリンカー（実施例６）からなる耐火性組
成物１００重量％に対してそれぞれ粒径０．０７５ｍｍ
以下の酸化マンガンを外掛けで１重量％添加し、これら
の耐火性組成物と酸化マンガンとの配合物１００重量部
に対して結合剤としての塩化マグネシウム溶液（２０°
ボーメ）４重量部を加え、充分に混練した後、１０００
ｋｇｆ／ｃｍ２　の圧力下で６００ｍｍ×１５０ｍｍ×
１００ｍｍの直方体に成形し、乾燥することにより各実
施例に係る不焼成耐火物を得た。更に、この不焼成耐火
物をトンネルキルンにて最高温度１８００℃で１０時間
焼成して、焼成された各実施例に係る塩基性耐火物を得
た。

【００１４】

【比較例１〜３】表１の比較例１〜３の各欄に示すよう
に、粒径５〜１ｍｍと粒径１ｍｍ以下のマグネシアクリ
ンカー（比較例１）、粒径５〜１ｍｍと粒径１ｍｍ以下
のマグネシアクリンカー、粒径５〜１ｍｍと粒径１ｍｍ
以下のスピネルクリンカー及び粒径１ｍｍ以下のアルミ
ナクリンカー（比較例２）、粒径５〜１ｍｍと粒径１ｍ
ｍ以下のマグネシアクリンカー及び粒径５〜１ｍｍと粒
径１ｍｍ以下のアルミナクリンカー（実施例３）からな
る耐火性組成物１００重量部に対して結合剤としての塩
化マグネシウム溶液（２０°ボーメ）４重量部を加え、
充分に混練した後、オイルプレス、フリクションプレス
等を使用して１０００ｋｇｆ／ｃｍ２　の圧力下で６０
０ｍｍ×１５０ｍｍ×１００ｍｍの直方体に成形し、乾
燥することにより比較例１〜３に係る不焼成耐火物を得
た。更に、この不焼成耐火物をトンネルキルンにて最高
温度１８００℃で１０時間焼成して、焼成された比較例
１〜３に係る塩基性耐火物を得た。

【００１５】

【比較例４】また、表１の比較例４の欄に示すように、
粒径５〜１ｍｍと粒径１ｍｍ以下のマグネシアクリンカ
ー、粒径５〜１ｍｍと粒径１ｍｍ以下のスピネルクリン
カー及び粒径１ｍｍ以下のアルミナクリンカーからなる
耐火性組成物１００重量％に対してそれぞれ粒径０．０
７５ｍｍ以下の酸化マンガンを外掛けで１重量％添加し
、この耐火性組成物と酸化マンガンとの配合物１００重
量部に対して結合剤としての塩化マグネシウム溶液（２
０°ボーメ）４重量部を加え、充分に混練した後、オイ
ルプレス、フリクションプレス等を使用して１０００ｋ
ｇｆ／ｃｍ２　の圧力下で６００ｍｍ×１５０ｍｍ×１
００ｍｍの直方体（並型）に成形し、乾燥することによ
り比較例４に係る不焼成耐火物を得た。更に、この不焼
成耐火物をトンネルキルンにて最高温度１８００℃で１
０時間焼成して、焼成された比較例４に係る塩基性耐火
物を得た。

【００１６】なお、上記の各実施例及び比較例において
使用するマグネシアクリンカーは、ＭｇＯ含有量が９９
重量％以上の焼結マグネシアクリンカーであり、スピネ
ルクリンカーはＭｇＯ／Ａｌ２　Ｏ３　重量比が５０／
５０で、ＭｇＯとＡｌ２　Ｏ３　との合計含有量が９９
重量％以上の焼結スピネルクリンカーであり、アルミナ
クリンカーはＡｌ２　Ｏ３　含有量が９９重量％以上の
ものであり、酸化マンガンはＭｎＯ換算の含有量が９０
重量％以上のものである。

【００１７】

【特性の測定】上記の焼成された各実施例及び各比較例
に係る塩基性耐火物について、見掛気孔率、かさ比重及
び１４００℃における曲げ強度をそれぞれ測定した。表
１に示すこれらの測定結果から、酸化マンガンを添加す
ることにより、見掛気孔率が小さくなり、かさ比重が大
きくなっており、組織が緻密になっていることが判る。また、その結果、組織の結合強度が高くなり、機械的強
度が強くなっていることが判る。

【００１８】

【耐熱スポーリング性テスト】上記各実施例及び各比較
例を６５ｍｍ×１１４ｍｍ×２３０ｍｍの直方体（並型
）に形成し、その片面を１２００℃で１５分間にわたり
加熱した後、水中にて冷却することを加熱面が剥落する
まで繰り返し、その回数で評価した。その結果、表１に
示すように、酸化マンガンを添加しない比較例１〜３に
比べて各実施例の耐熱スポーリング性が同等以上である
ことが判る。特に、実施例１の耐熱スポーリング性がこ
れに対応する比較例１の耐熱スポーリング性の２倍にも
高められていることは、酸化マンガンの添加により耐熱
スポーリング性が高められることの顕著な証であるとい
える。

【００１９】

【耐食性テスト】耐食性テストは公知の回転式スラグ浸
食テストに従って行った。加熱条件は、酸素−プロパン
バーナーを使用して１７００℃で４時間加熱した。また
、ＣａＯ／ＳｉＯ２　重量比が１、総鉄含有量が２０重
量％のスラグを使用した。そして、比較例１の損耗量を
１００として各実施例及び各比較例の損耗量を相対的な
指数値、即ち、損耗指数として求めた。表１に示すよう
に、各実施例の損耗指数はそれらに対応する各比較例よ
りも格段に小さいことがわかる。

【００２０】

【表１】

【００２１】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、耐火性
組成物に少量のマンガン酸化物を添加することにより、
耐火物の焼結性が良くなり、かつ、高い融点のスピネル
を結合相に持つようになり、耐食性と耐熱スポーリング
性とをともに高めることができるのである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　マグネシア原料、マグネシア−アルミ
ナ系スピネル原料、アルミナ原料のうちの１種類または
２種類以上を主成分とし、ＭｇＯ／Ａｌ２　Ｏ３　重量
比が１００／０〜３０／７０である耐火性組成物に、マ
ンガン酸化物を外掛けで０．１〜５重量％添加すること
を特徴とする塩基性耐火物。