JPH08268769A - アルミナ−マグネシア系流し込み用不定形耐火物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐消化性と強度や密度などの耐火物特性との
両方に優れるアルミナ−マグネシア系流し込み用不定形
耐火物を提供すること。 【構成】 粒径２０μｍ以下のマグネシア微粉を含むア
ルミナ−マグネシア質不定形耐火物において、この耐火
物中のSi化合物の少なくともその一部を、マグネシア微
粉の予備処理分として該マグネシア微粉に対して１〜１
０wt％含有し、そして必要に応じて残部を添加剤として
含有しているアルミナ−マグネシア系流し込み用不定形
耐火物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アルミナ−マグネシア
系流し込み用不定形耐火物に関し、とくに耐消化性に優
れ、かつ高強度、高密度、製鋼スラグに対する耐食性等
に優れる、表面処理マグネシア微粉原料を含有する製鋼
鍋用キャスタブルとして好適な流し込み用不定形耐火物
を提案するものである。

【０００２】

【従来の技術】マグネシアは、高融点および高化学的安
定性を有し、かつスラグやアルカリにも優れた耐食性を
示すことから、各種冶金炉用耐火物の原料として広く使
用されている。例えば、製鋼炉用耐火物としてのMgＯ−
Ｃれんが、MgＯ−Cr₂O₃ れんが等はその代表的なもので
ある。一方で近年の耐火物は、不定形化が進んでおり、
マグネシア含有耐火物もまたその例外ではない。しかし
ながら、マグネシアの不定形耐火物（キャスタブル耐火
物）などへの適用は、水添加に伴う水和反応によって引
き起こされる消化の問題がある。しかもそれは、マグネ
シア粒度が小さい程、消化性に対する活性が高くなるの
で、マグネシウムイオンの溶出に伴う水酸化マグネシウ
ムの生成が一層激しくなり、体積膨張を起因とする割れ
を発生しやすくなる。従って、マグネシア原料, とくに
−20μm のマグネシア微粉を流し込み用不定形耐火物の
原料として使う場合、上記の消化の問題の解決が不可欠
である。さらに、このマグネシアは、マグネシウムイオ
ンの溶出により、アルミナ微粉やアルミナセメントの凝
集を促進することにもなるから、流動性を阻害するとい
う別の問題も抱えており、その解決も必要である。

【０００３】これに対して従来、各種の対策が講じられ
ている。例えば、特公平２−2828号公報や特開平５−43
279 号公報では、りん酸塩、ほう酸塩、フリット、ある
いは合成樹脂やピッチ等のガラス質物質にてマグネシア
粒子表面をコーティング膜にて覆うことによって水和防
止を図る方法を、また、特開平1 −２４７４８号公報で
は、非晶質シリカ微粉をマグネシア原料に添加して水和
防止を図る方法、などを提案している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの従来
方法では、上記コーティング膜が形成されるまでの間の
マグネシウムイオンの溶出に対しては効果が小さく、ま
た十分な皮膜形成がなされないことも多い。しかも、こ
のようなコーティング膜形成の効果が認められるために
は、平均粒径にして約40μｍを超える大きさのマグネシ
ア微粉に限られてしまい、このことがマグネシア含有不
定形耐火物, とくにアルミナ−マグネシア系流し込み用
不定形耐火物の実用化を遅らせている原因ともなってい
る。さらに、これらの従来技術は、主に消化対策のみに
重点が置かれており、耐火物としての本来の特性（耐火
物特性）に与える影響までは考慮されていなかったので
ある。

【０００５】そこで本発明は、耐消化性と強度や密度な
どの耐火物特性との両方に優れるアルミナ−マグネシア
系流し込み用不定形耐火物を提供することを目的とす
る。また、本発明の他の目的は、アルミナ微粉やアルミ
ナセメントの凝集を阻止して、流動性の良好な流し込み
用不定形耐火物を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、不定形耐火物
中に添加すべきマグネシア原料微粉を、予めＳi 化合物
の一部で事前に表面処理し、さらに必要に応じてその残
りを添加剤として添加することにより、耐消化性と耐火
物特性の両方に優れた流し込み用不定形耐火物を提案す
る。 本発明は、粒径２０μｍ以下のマグネシア微粉を１
〜１５wt％含むアルミナ−マグネシア質不定形耐火物に
おいて、この耐火物中にSiO₂換算で0.01〜1.5 wt％のSi
化合物を含み、かつこのSi化合物を前記マグネシア微粉
改質のためにその表面に被覆して用いることを特徴とす
るアルミナ−マグネシア系流し込み用不定形耐火物であ
る。 また、本発明は、粒径２０μｍ以下のマグネシア微
粉を１〜１５wt％含むアルミナ−マグネシア質不定形耐
火物において、この耐火物中にSiO₂換算で0.01〜1.5 wt
％のSi化合物を含み、かつこのSi化合物のうちの一部
は、マグネシア微粉の予備処理分として該マグネシア微
粉の表面に１〜１０wt％を被覆して用い、そして残部は
添加剤として含有させたことを特徴とするアルミナ−マ
グネシア系流し込み用不定形耐火物である。ここで、Si
化合物とは、シリカフラワー、シリカゾルおよび非晶質
シリカのいずれか１種以上の無機質材料、またはシリコ
ーンオイルもしくはシランカップリング剤のいずれかで
ある有機質材料とする。

【０００７】マグネシア原料微粉を予備処理する方法と
しては、例えば、マグネシアクリンカーから粉砕された
マグネシア微粉（粒径約１５μｍ）と表面処理剤のシリ
カフラワー等を一緒に振動ボールミル、ハイブリダイザ
ー等に入れ、混合して加圧粉砕するか、あるいはマグネ
シア微粉（粒径約５μｍ）をシリカゾル等に浸漬し、噴
霧乾燥することにより、該マグネシア微粉の表面にSi化
合物のコーティング膜（膜厚 0.1〜５μｍ）を形成する
方法が有効である。

【０００８】

【作用】本発明の特徴は、アルミナ−マグネシア系の不
定形耐火物に含まれるＳi 化合物について、少なくとも
その一部を−２０μｍマグネシア微粉の予備処理, 例え
ばシリコーンオイルやシリカフラワーで被覆することに
よってコーティング膜を形成して耐消化性を付与するた
めに使う点にある。それは、Si化合物によってマグネシ
ア微粉を予備処理すると、粒径５μｍ以下のマグネシア
微粉でも消化しなくなるのみでなく、流し込み用不定形
材料の焼成後の強度の向上、気孔率の低下（密度の向
上）が見られるからである。

【０００９】即ち、Si化合物は、添加剤という形で添加
するよりも、表面処理剤という使い方（コーティング膜
の形成）の方が消化防止には有効であり、たとえ少量の
添加でも同等以上の効果を発揮する。特に強度や気孔率
に与える影響を見ると、スピネルが生成する温度域でSi
化合物がSiO₂の融液となり、スピネル化反応を促進する
ことにより、結合力を増大するので効果的である。もち
ろん、添加剤としてSi化合物を配合した場合にもこれら
の効果はみられるが、マグネシア微粉の表面をSi化合物
のコーティング膜で覆う方がはるかに効果が大きい。要
するに、本発明は、耐消化性、強度向上などの観点か
ら、SiO₂成分の少なくともその一部をマグネシア微粉の
予備処理のために使用し、用途によってはさらに、必要
に応じて所定量のSiO₂成分を別途添加剤として用いるの
である。

【００１０】予備処理の対象となるマグネシア微粉は、
Si化合物の被覆しやすさ、分散性、マトリックス組成の
均一性確保のためには、その粒径は小さい方がよく、２
０μｍ以下のものを用いる。望ましくは、平均粒径１０
μｍ以下が良い。

【００１１】本発明において、アルミナ−マグネシア系
流し込み用不定形耐火物を溶鋼取鍋に適用する際、使用
部位により求められる物性値が異なる。例えば、スラグ
ライン部のように塩基性スラグと接触し、耐消化性が問
題となっている部位については、ある程度の残存膨張、
強度を持たせたうえで、気孔率を下げ、セメント、シリ
カ量を抑えて耐食性を向上させた材料が望ましい。この
場合におけるSi化合物は、マグネシア微粉の表面処理に
用いられるSiO₂量のみでも足りる。しかし、鋼浴部な
ど、耐食性よりも耐スポール性が重要となる部位に適用
する際には、SiO₂量を増量して焼結強度を上げる方が良
い。この場合には、マグネシア微粉の予備処理用SiO₂の
みでは不十分で、Si化合物を添加剤として別に配合する
ことが必要である。この添加剤は均一性, 分散性を考え
た場合、マグネシア微粉を予備処理した材料と同じも
の、例えば、予備処理にシリカフラワーを使ったときに
は添加剤もシリカフラワーを添加し、またシリカゾルを
予備処理に用いた場合は添加剤もシリカゾルにした方が
好ましい。

【００１２】マグネシア微粉に対して耐火物中の全Si化
合物の量は、SiO₂換算量で0.01〜1.5 wt％である。この
Si化合物の量が0.01wt％未満では、マグネシアの消化防
止に効果がなく、一方、1.5 wt％を超えると、塩基性ス
ラグに対する耐食性が低下するだけでなく、使用時に荷
重軟化変形を起こし、高温強度が低下して構造体を保て
なくなる。

【００１３】また、予備処理するためのSi化合物量は、
マグネシア微粉に対してSiO₂換算で１〜１０wt％を表面
に被覆することによって用いる。即ち、消化を防止する
ために必要なSi化合物の量は、マグネシアの粒径が２０
μｍ程度の場合には、マグネシアに対してSiO₂換算で１
wt％である。この量は、マグネシアの粒径が小さくなる
ほど多くなる。例えば、粒径１μｍの場合で５wt％程度
であることを実験的に確認している。また、マグネシア
の表面に被覆可能なSi化合物の量は、マグネシア微粉の
粒径が−２０μｍの場合には、マグネシアに対してSiO₂
換算で２wt％程度、粒径１μｍ以下の場合で１０wt％程
度で、これ以上のSi化合物をマグネシア微粉に予備処理
しようとしても、余剰のSi化合物が単独で残ってしま
う。従って、予備処理剤としてのSi化合物量は、SiO₂換
算でマグネシア微粉の１〜１０wt％とするのが望まし
い。

【００１４】

【実施例】

実施例１ 本発明において使用する平均粒径５μｍのマグネシア微
粉の表面を、表１に示す各種のSi化合物処理を施して耐
消化性を付与した例を説明する。この耐消化性試験は、
“学振法に従い、150 ℃、５気圧×３時間のオートクレ
ーブ試験”によるものであり、その結果を表１に示す。
未処理のものに比べ本発明に適合するものは、いずれも
重量増加率が低い結果を示した。これらの場合、Si化合
物が水酸化物の膜を作っていると考えられるため、試験
後の重量増加率が５％程度でも、耐消化性に特に問題は
なかった。

【００１５】

【表１】

【００１６】実施例２ 表面処理した平均粒径５μｍのマグネシア微粉を、MgO
換算で７％含むアルミミナ−マグネシア質流し込み材を
調整し、学振法に準じて、150 ℃、５気圧×３時間のオ
ートクレーブ試験を行った。試験後の成形体の外観を観
察した。本発明に適合するものは、平均粒径５μｍのマ
グネシアを用いても、消化の問題は全くなかった。ま
た、添加剤としてシリカフラワーを添加した例では、予
備処理シリカフラワー５wt％に相当する約 0.3wt％程度
の添加量では消化の防止には不十分で、１wt％以上を添
加しなければならないことがわかった。

【００１７】

【表２】

【００１８】実施例３ 本発明により得られたアルミナ−マグネシア質流し込み
材の1500℃×３時間焼成試料の各物性値を表３に比較し
て示す。フェノール樹脂、ＤＯＰ等の有機物による予備
処理マグネシア微粉よりも、シリカフラワー等で予備処
理した方が曲げ強度が大きく、気孔率が小さい。また、
同量のシリカを添加する場合、シリカフラワーは添加剤
として用いた場合よりもマグネシアの被覆剤として添加
した方が、強度の発現、気孔率の低下に対する効果が大
きいことがわかった。

【００１９】

【表３】

【００２０】

【発明の効果】かくして本発明によれば、耐消化性に優
れる他、緻密で高強度, 高耐食性を有し、とくに製鋼鍋
用流し込み不定形耐火物として有用なアルミナ−マグネ
シア系耐火物を安価に製造することができる。

フロントページの続き (72)発明者 磯村 敬一郎 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者 熊谷 正人 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者 高木 正人 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者 森 淳一郎 兵庫県赤穂市中広字東沖1576番地の２ 川 崎炉材株式会社内 (72)発明者 鳥谷 恭信 兵庫県赤穂市中広字東沖1576番地の２ 川 崎炉材株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粒径２０μｍ以下のマグネシア微粉を１
   〜１５wt％含むアルミナ−マグネシア質不定形耐火物に
   おいて、この耐火物中にSiO₂換算で0.01〜1.5 wt％のＳ
   i 化合物を含み、かつこのＳi 化合物を前記マグネシア
   微粉改質のためにその面に被覆して用いることを特徴と
   するアルミナ−マグネシア系流し込み用不定形耐火物。
2. 【請求項２】 粒径２０μｍ以下のマグネシア微粉を１
   〜１５wt％含むアルミナ−マグネシア質不定形耐火物に
   おいて、この耐火物中にSiO₂換算で0.01〜1.5 wt％のＳ
   i 化合物を含み、かつこのＳi 化合物のうちの一部は、
   マグネシア微粉の予備処理分として該マグネシア微粉に
   対して１〜１０wt％含有し、そして残部は添加剤として
   含むことを特徴とするアルミナ−マグネシア系流し込み
   用不定形耐火物。
3. 【請求項３】 上記Ｓi 化合物として、シリカフラワ
   ー、シリカゾルおよび非晶質シリカのいずれか１種以上
   の無機質材料、またはシリコーンオイルもしくはシラン
   カップリング剤のいずれかである有機質材料を用いるこ
   とを特徴とする請求項１または２に記載の流し込み用不
   定形耐火物。