JPH08165172A - 流し込み施工用不定形耐火物 - Google Patents

流し込み施工用不定形耐火物

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JPH08165172A
JPH08165172A JP6329790A JP32979094A JPH08165172A JP H08165172 A JPH08165172 A JP H08165172A JP 6329790 A JP6329790 A JP 6329790A JP 32979094 A JP32979094 A JP 32979094A JP H08165172 A JPH08165172 A JP H08165172A
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JP
Japan
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weight
parts
alumina
magnesia
raw material
Prior art date
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Pending
Application number
JP6329790A
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English (en)
Inventor
Takayoshi Sato
高芳 佐藤
Yoshitaka Yasuhiro
義孝 安広
Kiyohiro Hosokawa
清弘 細川
Masayuki Sugimoto
政幸 杉本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harima Ceramic Co Ltd
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Harima Ceramic Co Ltd
Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐スポーリング性および耐スラグ浸透性に優
れたアルミナ−マグネシア質の流し込み施工用不定形耐
火物を提供する。 【構成】 アルミナ質原料80〜98重量部、マグネシ
ア原料1〜20重量部、ジルコンサンド1〜10重量部
を主骨材とした流し込み施工用不定形耐火物である。さ
らに、スピネル原料を30重量部以下配合してもよい。
ジルコンサンドの添加で亀裂や剥離が防止され、アルミ
ナ−マグネシア質がもつ耐食性および耐スラグ浸潤性防
止がいかんなく発揮される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、耐スポーリング性およ
び耐スラグ浸透性に優れた流し込み施工用不定形耐火物
(以下、流し込み材)に関するものである。
【0002】
【従来の技術】製鉄産業における混銑車、取鍋、タンデ
ィッシュ等の製銑・製鋼炉の内張り材として、アルミナ
−マグネシア質の流し込み材(例えば特開平5−975
26号公報)が使用されている。この材質はスラグ成分
の浸透が少なく、耐食性に対しても優れた特性を有して
いる。
【0003】しかし、アルミナ−マグネシア質の流し込
み材は、使用中の受熱によって高温に曝されるとアルミ
ナとマグネシアが反応してMgO・Al23 系スピネ
ル(以下、スピネル)を生成し、その際の膨脹で容積変
化を招く。しかも、このスピネル生成に伴って焼結が進
み、特に稼働面部の組織強度が急激に高くなる。そし
て、これらの理由によって使用中の加熱・冷却時にスポ
ールによる剥離損傷が著しい。この問題を改善する材質
として、アルミナ−スピネル質がある。この材質はアル
ミナ−マグネシア質で見られるスピネルの生成がなく、
容積変化が小さい。
【0004】また、このアルミナ−スピネル質にジルコ
ニア微粉やジルコン微粉を添加した材質(特開平4−1
04965号公報)では、ジルコニアの結晶転移あるい
はジルコンの解離に伴う体積膨脹で耐火物組織内にマイ
クロクラックを発生させ、応力分散によって耐スポーリ
ング性が改善される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、スピネ
ル源としてスピネル原料を配合したアルミナ−スピネル
質は、使用時の反応でスピネルを生成させるアルミナ−
マグネシア質に比べて耐食性および耐スラグ浸潤性の効
果が小さい。アルミナ−スピネル質にジルコニアを添加
したものは、マイクロクラックの生成による亀裂防止の
効果はあるものの、スピネルの生成による容積変化は依
然解決されておらず、構造的な剥離を防止する効果がな
い。しかも、ジルコニア原料はコストが高く、その使用
によるコストメリットが少ない。また、ジルコン微粉を
添加したものは耐火物組織が収縮し、亀裂の発生がみら
れる。本発明はアルミナ−マグネシア質流し込み材にお
いて、容積安定性と耐スポーリング性の問題を解消し、
アルミナ−マグネシア質が本来有している耐スラグ侵食
性および、耐スラグ浸潤性の特性をいかんなく発揮させ
ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するためのものであり、その特徴とするところは特許
請求の範囲に記載したとおり、アルミナ質原料80〜9
8重量部、マグネシア原料1〜20重量部、ジルコンサ
ンド1〜10重量部を主骨材とした流し込み施工用不定
形耐火物である。また、これにMgO・Al23 系ス
ピネル原料を30重量部以下配合した流し込み施工用不
定形耐火物にある。
【0007】
【作用】以下、本発明をさらに詳しく説明する。本発明
で使用するアルミナ質原料としては、電融アルミナ、焼
結アルミナ等の人工原料、ばん土頁岩、ボーキサイト等
の天然原料を単独または組み合わせて使用できる。耐食
性を低下させないためには、アルミナ質原料全体の平均
Al23 純度は95重量%以上にするのが望ましい。
【0008】アルミナ質原料全体の粒度は従来のアルミ
ナ−マグネシア質と特に変わり無く、密充填の施工体が
得られるように例えば最大粒径を3〜10mm程度と
し、粗粒、中粒、微粒に適宜調整される。また、超微粉
として、仮焼アルミナを使用してもよい。アルミナ質原
料の割合は、80重量部未満では容積安定性および耐食
性に劣る。98重量部を超えるとその分、マグネシア原
料の割合が少なくなってスピネル生成が不十分となり、
耐スラグ浸透性に劣る。
【0009】マグネシア原料の割合は、1重量部未満で
はスラグおよびFe酸化物による浸透が著しく、しかも
耐食性に劣る。20重量部を超えると、スピネル生成量
が過多になるためか、後述のジルコンサンドの添加によ
っても容積安定性の改善が不可能となり、亀裂および剥
離の発生が著しい。マグネシア原料は電融品、焼結品の
いずれでもよい。粗粒のマグネシアはアルミナとの反応
によるスピネル生成が少なく、スラグ、Fe酸化物の浸
潤防止効果に劣るため、粒径は1mm以下のものが好ま
しい。また、粗粒を使用する場合は、1mm以下のもの
と併用するのが好ましい。
【0010】ジルコンサンドは、天然に産出する。通
常、ZrO2 が65〜68重量%、SiO2 が32〜3
5重量%の化学成分を有し、珪酸ジルコニウムを主たる
鉱物組成としている。粒径も自ずから定まっており、通
常0.5〜0.1mmである。
【0011】図1および図2は、アルミナ−マグネシア
質流し込み材において、ジルコン効果を示したものであ
る。図1は、焼結アルミナ92重量部、焼結マグネシア
8重量部よりなる基本配合のアルミナ−マグネシア質に
対し、ジルコン無添加品、ジルコンサンド3重量部、ジ
ルコン極微粉(ジルコンサンドを粉砕し、粒径0.07
4mm以下としたもの)3重量部のそれぞれを添加した
流し込み材において、熱間線膨張変化を示したものであ
る。
【0012】図1の結果から、ジルコン無添加品は12
00℃付近よりアルミナとマグネシアの反応によるスピ
ネル生成によって急激に膨張が大きくなるが、ジルコン
極微粉添加品は、この膨張がさらに急激に生じる。そし
て、これらは1400℃付近で再び収縮に転じる。すな
わち、ジルコン極微粉を添加した場合、無添加に比較し
て膨張・収縮の変化が大きく表われる。これはジルコン
組成中のSiO2 がAl23 やマグネシア原料のMg
Oに作用してスピネルの生成を促進し、急速な膨張をお
こすと同時に、既にその時から焼結による収縮が進行す
るためである。
【0013】ジルコン極微粉中のSiO2 は1400℃
まではAl23 やMgOの反応によるスピネル生成へ
の影響が大きく、急激な膨張をおこす。また、1400
℃を超えるとAl23 とMgOの反応によるスピネル
生成は終了し、SiO2 による収縮が表われる。耐火物
の最稼働面の使用時の最高温度は1500〜1700℃
であることから、このような膨張特性を持つ材質が使用
されたときは、稼働面で膨張による大きなセリ応力と同
時に引き続いて収縮による亀裂が発生しやすい。
【0014】これに対しジルコンサンド添加品は、ジル
コン原料の粒径が粗いためか、ジルコンサンド中のSi
2 がAl23 とMgOとの反応によるスピネル生成
への影響が少ない。しかし、焼結に影響を与え、収縮に
寄与するようである。その結果、アルミナ−マグネシア
質流し込み材において、そのスピネル生成による膨張が
抑制され、亀裂や剥離が防止される。
【0015】図2は、ジルコンサンドの添加量と熱間線
膨張率の変化の関係を示したものである。焼結アルミナ
92重量部、焼結マグネシア8重量部を基礎配合物とし
た流し込み材において、ジルコンサンドの割合を無添
加、3重量部、5重量部、7重量部に変化させた。図2
の結果が示すように、ジルコンサンド添加量が増加する
につれて膨張性は小さくなり、さらに増加すると収縮傾
向を示すようになる。そして適切な添加量でほぼ直線的
な熱間膨張収縮を示す。
【0016】流し込み材は熱間での膨張収縮が直線的な
傾向を示すものほど構造的に安定な材質であるため、ジ
ルコンサンドの添加量はできるだけそのような特性を保
持するように選択される。そして、アルミナ−マグネシ
ア質の膨張特性は、そのアルミナ原料およびマグネシア
原料の配合比、あるいはこれらの原料の不純物含有量な
どで左右するため、これらによってもジルコンサンドの
適切な添加量は変化する。ジルコンサンドの添加量は、
1〜10重量部とする。1重量部未満では容積安定性に
劣り、10重量部を超えるとSiO2 量の増加にって耐
食性の低下と焼結過多による剥離を招く。
【0017】本発明では、さらにスピネル原料を30重
量部以下の範囲で組合せ使用してもよい。30重量部を
超えると本発明の効果であるスラグおよびFe酸化物の
浸潤防止の効果が損なわれる。また、本発明では、ジル
コン源としてジルコンサンドを1〜10重量部の使用し
ている限り、本発明の効果を阻害しない範囲内でジルコ
ン微粉を併用添加してもよい。
【0018】結合剤としては通常の流し込み材に使用さ
れているもので足りる。例えばアルミナセメント単独で
結合を形成する場合には、3〜20重量部のアルミナセ
メントが添加される。また、ヒュームシリカとともに使
用されるときは1〜15重量部のアルミナセメントが添
加される。また、結合剤として軽焼マグネシアを用いる
場合は1〜5重量部使用される。これらの添加量は組織
として充分な強度を付与することと、その添加によって
増加するCaOの耐食性への悪影響の程度によって決め
られる。
【0019】また、耐爆裂性、耐剥離性、施工時の作業
性などの改善のため、従来の流し込み材における添加物
として知られている有機ファイバー、セラミックファイ
バー、金属ファイバー等のファイバー類、金属粉、その
他の耐火物原料を本発明の効果を阻害しない範囲内で添
加してもよい。
【0020】施工時の流動性付与のため分散剤を耐火性
流し込み材全体に対する外掛けで0.01〜5重量%す
るのは従来と同様である。分散剤の具体例としては、ヘ
キサメタリン酸ソーダ、トリポリリン酸ソーダ、ポリア
クリル酸ソーダなどである。施工は常法どおり、流し込
み材全体に対する外掛けで4〜8重量%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
填性を向上させるため、一般には型枠にバイブレーター
を取付けるか、あるいは流し込み材中に棒状バイブレー
ターを挿入する。
【0021】
【実施例】表1は、各例で用いたジルコン原料の粒度と
化学成分を示す。表2は、各例で用いた結合剤の化学成
分である。表3および表4、は本発明による実施例と比
較例の配合組成比と試験結果である。
【0022】
【表1】
【0023】
【表2】
【0024】
【表3】
【0025】
【表4】
【0026】各例はいずれも水を流し込み材全体に対し
て表記の割合で添加し、型枠内に振動鋳込み成形し、2
00℃×24Hrで乾燥後、以下の要領で試験を行っ
た。 熱変化率=JIS−R2554に準じて測定した。 耐スポーリング性=試料形状:直径100×高さ100
mmの円柱形状の成形した試料を1400℃で加熱後、
水冷し、これを繰返して剥落するまでの回数を求めた。 耐食性=鋼片と溶鋼取鍋スラグとを重量比1:1とした
侵食剤を使用し、1600℃×3時間の回転侵食試験を
行い、溶損寸法を測定した。 耐スラグ浸透性=上記の回転侵食試験を行った後、スラ
グ浸透寸法を測定した。 実機試験=混銑車の受銑口に内張りし、溶損速度を測定
した。空欄については、測定しなかったことを示す。
【0027】表に示す試験結果のとおり、本発明の実施
例はいずれも容積安定性、耐スポール性、耐食性、耐ス
ラグ浸透性を兼ね備えている。これに対し、ジルコンサ
ンドの添加がない比較例1は残存膨脹が大きく、耐スポ
ール性に劣る。ジルコンサンドの添加量が多過ぎる比較
例2は、焼成収縮が大きく、耐スポール性に劣る。ジル
コン超微粉を使用した比較例3についても、耐スポール
性に劣る。
【0028】
【発明の効果】本発明のアルミナ−マグネシア質の流し
込み材は、容積安定性、耐スラグ性および耐スラグ浸潤
性防止の特性を兼ね備えており、優れた耐用性を示す。
そして、その効果は、実施例の結果が示すとおり、混銑
車の受銑口における実機試験によっても確認される。最
近の高級鋼指向による炉操業条件の苛酷化、あるいは耐
火物原単位の低減指向において、耐火物の高寿命化が強
く望まれている。これに対応する材質として、本発明の
価値は高い。
【図面の簡単な説明】
【図1】アルミナ−マグネシア質において、ジルコン添
加と熱間線膨張変化との関係を示したグラフ
【図2】ジルコンサンドの添加量と熱間線膨張率の変化
の関係を示した図
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 細川 清弘 兵庫県高砂市荒井町新浜1丁目3番1号 ハリマセラミック株式会社内 (72)発明者 杉本 政幸 兵庫県高砂市荒井町新浜1丁目3番1号 ハリマセラミック株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルミナ質原料80〜98重量部、マグ
    ネシア原料1〜20重量部、ジルコンサンド1〜10重
    量部を主骨材とした流し込み施工用不定形耐火物。
  2. 【請求項2】 アルミナ質原料80〜98重量部、Mg
    O・Al23 系スピネル原料30重量部以下、マグネ
    シア原料1〜20重量部、ジルコンサンド1〜10重量
    部を主骨材とした流し込み施工用不定形耐火物。
JP6329790A 1994-12-06 1994-12-06 流し込み施工用不定形耐火物 Pending JPH08165172A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020059612A (ja) * 2018-10-04 2020-04-16 日本製鉄株式会社 アルミナ−マグネシア質キャスタブル耐火物の耐剥離性の評価方法
JP2024148501A (ja) * 2023-04-05 2024-10-18 株式会社ヨータイ ジルコン質鋳込み品の製造方法及びジルコン質鋳込み品

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A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20040713

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20041130