JPH08325068A

JPH08325068A - 流し込み施工用耐火物

Info

Publication number: JPH08325068A
Application number: JP7154027A
Authority: JP
Inventors: Osami Matsumoto; 修美松本; Toshihiro Isobe; 利弘礒部; Shiyouichi Itose; 彰一糸瀬
Original assignee: Harima Ceramic Co Ltd
Current assignee: Harima Ceramic Co Ltd
Priority date: 1995-05-29
Filing date: 1995-05-29
Publication date: 1996-12-10
Anticipated expiration: 2020-08-17
Also published as: JP3683306B2

Abstract

(57)【要約】【目的】塩基性骨材を含有した流し込み材において、
その耐消化性を改善することで、塩基性が持つ耐食性を
活かし、製鋼の炉材として優れた耐用性の耐火物を提供
する。【構成】特定のクエン酸乳酸アルミニウムまたはグリ
コール乳酸アルミニウムとβ−ナフタリンスルホン酸ホ
ルマリン縮合物のナトリウム塩とを組合せて添加するこ
とにより、マグネシアクリンカーおよび／またはマグネ
シア・ライムクリンカーを骨材として含む流し込み材に
おいて、消化防止に優れた効果を得たものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鉄鋼産業における製鋼
用の炉材として使用される流し込み施工用耐火物に関す
る。

【従来の技術】

【０００２】製鋼用の炉材は、施工の省力化のため定形
耐火物から流し込み施工用耐火物（以下、流し込み材）
に移行しつつある。近年、製鋼炉の操業条件は溶鋼温度
の上昇、滞湯時間の延長、ガス吹き込み撹拌など、きわ
めて苛酷なものとなっており、この操業の過酷化に対応
できる内張り材が強く求められている。そこで、流し込
み材の耐用性の向上を目的に、定形耐火物で幅広く使用
されているマグネシアクリンカー、マグネシア・ライム
クリンカー等の塩基性骨材を活用する試みがなされてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、塩基性骨材を
使用した流し込み材は、乾燥時に施工水分と反応し、消
化による体積膨張で亀裂を発生させ、施工体の組織劣化
を招く。塩基性質流し込み材の消化防止として、例えば
特開昭６１−２９１４６５号の難溶性リン酸塩の添加、
特開昭５８−９９１７７号の非晶質シリカの添加などが
提案されている。しかしながら、難溶性リン酸塩あるい
は非晶質シリカの添加で十分な消化防止の効果を得るに
は、その添加量を相当多くしなければならない。そし
て、難溶性リン酸塩あるいは非晶質シリカの添加量を多
くすると、流し込み材の耐火物組織が低融物化し、耐食
性の低下と共に、耐火物組織の過焼結による耐スポール
性の低下を招く。

【０００４】本発明は、塩基性骨材を含有した流し込み
材において、その耐消化性を改善することにある。その
結果、塩基性がもつ耐食性を活かし、製鋼の炉材として
優れた耐用性の耐火物を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、特定のクエン
酸乳酸アルミニウムまたはグリコール酸乳酸アルミニウ
ムとβ−ナフタリンスルホン酸ホルマリン縮合物のナト
リウム塩とを組み合わせて添加したことにより、マグネ
シアクリンカーおよび／またはマグネシア・ライムクリ
ンカーを骨材として含む流し込み材において、消化防止
に優れた効果を得たものである。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である。

【０００６】

【作用】この消化防止の効果は、クエン酸乳酸アルミニ
ウムまたはグリコール酸乳酸アルミニウムが有機酸とア
ルミニウム塩に分解し、有機酸であるクエン酸、グリコ
ール酸がクリンカーの活性面に対して吸着した後、さら
にアルミニウム塩がゲル化することで、クリンカー周囲
に皮膜を形成する結果、クリンカーに対する施工水分の
直接接触が阻止されることによると考えられる。

【０００７】しかしながら、クエン酸乳酸アルミニウム
またはグリコール酸乳酸アルミニウムに含まれる有機酸
はキレート効果が大きい。このため、結合剤あるいはマ
グネシアクリンカー、マグネシア・ライムクリンカーか
ら溶出したＣａ²⁺またはＭｇ²⁺のイオンによって、前記
の有機酸がクリンカーの活性面に吸着するのを阻害さ
れ、消化防止の効果が十分に発揮されない。そこで、本
発明ではさらにβ−ナフタリンスルホン酸ホルマリン縮
合物のナトリウム塩を組合せて使用することで、この問
題を解決している、

【０００８】β−ナフタリンスルホン酸ホルマリン縮合
物のナトリウム塩は、分散剤としての効果を持つが、本
発明では、さらにマグネシアクリンカー、マグネシア・
ライムクリンカーあるいは結合剤からのＣａ²⁺やＭｇ²⁺
のイオンを一時的に補足する作用をもつ。その結果、有
機酸がＣａ²⁺やＭｇ²⁺によって阻止されることなくクリ
ンカーに吸着し、消化防止の効果がいかんなく発揮され
る。

【０００９】本発明において使用するクエン酸乳酸アル
ミニウムは、クエン酸／Ａｌ₂Ｏ₃のモル比が０.５〜２.
０で、かつ、乳酸／Ａｌ₂Ｏ₃のモル比が１．５〜５．０
の範囲とする。また、グリコール酸乳酸アルミニウム
は、グリコール酸／Ａｌ₂Ｏ₃のモル比が１．５〜５．０
で、かつ、乳酸／Ａｌ₂Ｏ₃のモル比が１．５〜５．０の
範囲とする。

【００１０】図１は、クエン酸乳酸アルミニウム、グリ
コール酸乳酸アルミニウムのそれぞれを添加した流し込
み材において、クエン酸／Ａｌ₂Ｏ₃、グリコール酸／Ａ
ｌ₂Ｏ₃ のモル比と耐消化性の関係を示したグラフであ
る。また、図２は、クエン酸乳酸アルミニウム、グリコ
ール酸乳酸アルミニウムのそれぞれを添加した流し込み
材において、クエン酸／Ａｌ₂Ｏ₃、グリコール酸／Ａ
ｌ₂Ｏ₃および乳酸／Ａｌ₂Ｏ₃のモル比と流動性の関係を
示したグラフである。

【００１１】なお、ここでの試験は、後述した実施例３
の流し込み材の配合組成をベースとし、クエン酸乳酸ア
ルミニウムまたグリコール酸乳酸アルミニウムを外掛け
で２ｗｔ％添加し、クエン酸乳酸アルミニウムまたグリ
コール酸乳酸アルミニウムにおけるのクエン酸／Ａｌ₂
Ｏ₃またはグリコール酸／Ａｌ₂Ｏ₃のモル比を変化させ
たものである。

【００１２】図１および図２のグラフの結果からも明ら
かなように、クエン酸乳酸アルミニウム、グリコール酸
乳酸アルミニウムのそれぞれを添加した流し込み材のク
エン酸／Ａｌ₂Ｏ₃またはグリコール酸／Ａｌ₂Ｏ₃のモル
比が本願発明で限定した範囲未満の場合、有機酸の量が
少なくなって消化防止の効果に劣る。一方、モル比が本
願発明で限定した範囲を越えると有機酸の量が過剰とな
るためにキレート効果が著しく、施工性が低下する。ま
た、乳酸／Ａｌ₂Ｏ₃のモル比が本願発明で限定した範囲
未満の場合、クエン酸乳酸アルミニウム、グリコール酸
乳酸アルミニウムの製造が困難となる。一方、モル比が
本願発明で限定した範囲を越えるとキレート効果が著し
く、施工性が低下する。

【００１３】本発明のクエン酸乳酸アルミニウムまたは
グリコール酸乳酸アルミニウムの製法は、例えば塩基性
乳酸アルミニウム塩に有機酸であるクエン酸またはグリ
コール酸を混合溶液とし、これを乾燥させることで得ら
れる。クエン酸乳酸アルミニウムおよび／またはグリコ
ール酸乳酸アルミニウムの割合は、耐火骨材１００ｗｔ
％に対して、０．０１ｗｔ％未満では消化防止の効果が
なく、５ｗｔ％を越えると混練時の粘性が高くなって施
工性が低下させる。

【００１４】なお、クエン酸アルミニウム、グリコール
酸アルミニウム、乳酸アルミニウムを単独あるいは混合
して使用した場合は溶解性が悪く、本発明と同等の消化
防止の効果は得られない。また、クエン酸、グリコール
酸等の有機酸を単独あるいは混合して使用した場合につ
いても、流動性と作業時間の確保が困難となるだけでな
く消化防止の効果も低下する

【００１５】β−ナフタリンスルホン酸ホルマリン縮合
物のナトリウム塩の割合は、耐火骨材１００ｗｔ％に対
して、０．０１ｗｔ％未満では耐消化性の効果が不十分
であり、３ｗｔ％以上では結合剤の結合作用を阻害する
ため、施工体が硬化不良による強度低下を招く。

【００１６】本発明において使用するマグネシアクリン
カーまたはマグネシア・ライムクリンカーは、合成また
は天然の焼結品あるいは電融品が使用できる。骨材全体
に占める割合は特に限定するものではないが、塩基性質
がもつ耐食性の効果を得るには、５ｗｔ％以上とする。

【００１７】マグネシアクリンカーおよび／またはマグ
ネシア・ライムクリンカー以外に、他の耐火骨材を組み
合わせる場合は、耐食性および耐スラグ性の面から、ア
ルミナクリンカーおよび／またはＭｇＯ・Ａｌ₂Ｏ₃系ス
ピネルクリンカーの焼結品または電融品の使用が好まし
いが、アルミナ−シリカ、ジルコン、ジルコニア、炭
素、炭化物、窒化物、硼化物などでもよい。

【００１８】また、骨材の一部に揮発シリカなどのシリ
カ超微粉、アルミナ超微粉、マグネシア超微粉、ＭｇＯ
・Ａｌ₂Ｏ₃系スピネル超微粉などを配合してもよい。こ
れらの好ましい配合量は、それぞれ、シリカ超微粉は４
ｗｔ％以下、アルミナ超微粉は１５ｗｔ％以下、マグネ
シア超微粉またはスピネル超微粉は１５ｗｔ％以下であ
る。シリカ超微粉およびアルミナ超微粉は、施工時の減
水効果と耐火物組織の緻密化に効果がある。マグネシア
超微粉およびスピネル超微粉は、耐食性に効果がある。

【００１９】耐火骨材の粒度は、施工時の流動性、耐火
物組織の密充填などを考慮して、従来材質と同様に、粗
粒、中粒、微粒に調整する。この耐火骨材とは別に、粒
径１０〜５０ｍｍの耐火性超粗大粒子を含有させてもよ
い。耐火性超粗大粒子は耐火物組織内に発生した亀裂の
進展を絶つ作用を持つ。その割合は、耐火物骨材１００
ｗｔ％に対して４０ｗｔ％以下、好ましくは１０〜３０
ｗｔ％とする。４０ｗｔ％を越えると施工体強度や流動
性が低下する。超粗大粒子の材質は特に限定されるもの
ではなく、例えばアルミナクリンカー、ＭｇＯ・Ａｌ₂
Ｏ₃系スピネルクリンカーの焼結品あるいは電融品、あ
るいはこれらの耐火原料を主材としたレンガ屑などが挙
げられる。

【００２０】結合剤は、例えばアルミナセメント、水硬
性アルミナ、マグネシアセメントなどが使用できる。そ
の割合は、耐火骨材１００ｗｔ％に対して１ｗｔ％未満
では施工体強度に劣り、１５ｗｔ％を超えると耐食性が
低下する。また、必要によっては本発明の効果を阻害し
ない範囲において、分散剤、硬化調整剤、アルミニウム
粉、ピッチ粉、金属ファイバー、有機ファイバー、セラ
ミックファイバーなどを添加してもよい。

【００２１】本発明ではβ−ナフタリンスルホン酸ホル
マリン縮合物のナトリウム塩が分散剤の役割を兼ね備え
ているが、さらに通常の分散剤を添加してもよい。施工
は常法どおり、以上の配合組成全体に対する外掛けで４
〜８ｗｔ％程度の施工水を添加・混合後、型枠を用いて
流し込み施工される。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、あるいは耐火物
中に棒状バイブレーターを挿入する。製鋼炉に直接流し
込み施工するだけでなく、予め任意の形状に流し込み施
工したプレキャストブロックとして使用してもよい。

【００２２】

【実施例】以下に、本発明の実施例とその比較例を示
す。表１は、各例で使用した耐火骨材の化学組成を示
す。表２はここで使用したクエン酸乳酸アルミニウムと
グリコール酸乳酸アルミニウムの仕様である。また、表
３は、各例の配合組成と施工体の試験結果を示す。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【表２】

【００２５】

【表３Ａ】

【００２６】

【表３Ｂ】

【００２７】

【表３Ｃ】

【００２８】

【表３Ｄ】

【００２９】各例は、表３に示す配合組成に施工水分を
添加し、混練後、型枠に振動を付与した状態で流し込み
施工した。ついで養生後、１１０℃×２４時間で乾燥し
たものについて試験を行った。試験方法は、以下のとお
りである。

【００３０】施工性；流動性の良否を観察した。見掛気孔率；ＪＩＳ規格のＲ２２０５に準じて測定し
た。線変化率；ＪＩＳ規格のＲ２５５４に準じて測定した。曲げ強さ；ＪＩＳ規格のＲ２５５３に準じて測定した。

【００３１】耐食性；重量比で７：３に組み合わせた鋼
片と転炉スラグを侵食剤とし、１６５０℃×５時間の回
転侵食試験を行い、その溶損寸法を測定した。耐消化性；養生後のものについて、オートクレーブ試験
装置で１３０℃×６時間処理後、線変化率と亀裂の状況
を調査した。実機試験；各例から一部のものについて、３００トン溶
鋼取鍋のスラグライン部に内張りし、１００チャージ使
用後、その損耗速度を求めた。

【００３２】本発明実施例はいずれも耐消化性に優れ、
しかも塩基性がもつ耐食性を兼ね備えた結果、実機試験
が示すように、優れた耐用性が得られた。

【００３３】β−ナフタリンスルホン酸ホルマリン縮合
物のナトリウム塩を添加しているが、クエン酸乳酸アル
ミニウム、グリコール酸乳酸アルミニウムのいずれも添
加していない比較例１、クエン酸とβ−ナフタリンスル
ホン酸ホルマリン縮合物のナトリウム塩とを組合せて添
加した比較例２、乳酸アルミニウムとβ−ナフタリンス
ルホン酸ホルマリン縮合物のナトリウム塩とを組合せて
添加した比較例３は、耐消化性に劣る。

【００３４】リン酸ガラスとβ−ナフタリンスルホン酸
ホルマリン縮合物のナトリウム塩とを組合せて添加した
比較例４は、耐消化性には優れているが、過焼結による
剥離によって耐食性に劣る。β−ナフタリンスルホン酸
ホルマリン縮合物を添加しない比較例５は、施工性およ
び耐消化性に劣る。比較例６は、クエン酸乳酸アルミニ
ウムの添加割合が多過ぎるために、施工性および耐食性
に劣る。β−ナフタリンスルホン酸ホルマリン縮合物の
添加量が多過ぎる比較例７は、施工時の硬化不良による
耐食性の低下を招く。

【００３５】以上の実施例では実機試験を溶鋼取鍋スラ
グラインにおいて行ったが、本発明の流し込み施工用不
定形耐火物はこれに限らず、溶鋼取鍋の一般壁、敷部、
湯当りなどにも優れた効果を発揮する。また、溶鋼と接
するタンディッシュ、転炉、電気炉、真空脱ガス炉など
の内張り、あるいは真空脱ガス炉用浸漬管、取鍋精錬用
フリーボード、ガス吹き込み用ランスなどの耐熱被覆に
使用することができる。

【００３６】

【発明の効果】このように本発明は、塩基性骨材を含む
流し込み材において課題となる消化による組織劣化がな
くなり、塩基性質が本来有している高耐食性、スラグ浸
透の防止効果を発揮することができる。よって、本発明
は、近年ますます過酷化する炉操業においても十分対応
できる流し込み材を提供することが可能となり、その工
業的価値はきわめて高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】有機酸／Ａｌ₂Ｏ₃のモル比と耐消化性の関係を
示す図である。

【図２】有機酸／Ａｌ₂Ｏ₃のモル比と流動性の関係を示
す図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マグネシアクリンカーおよび／またはマ
グネシア・ライムクリンカーを含む耐火骨材１００ｗｔ
％に対し、外掛けで、結合剤１〜１５ｗｔ％、クエン酸
／Ａｌ₂Ｏ₃のモル比が０．５〜２．０で、かつ、乳酸／
Ａｌ₂Ｏ₃のモル比が１.５〜５.０のクエン酸乳酸アルミ
ニウムと、グリコール酸／Ａｌ₂Ｏ₃のモル比が１．５〜
５．０で、かつ、乳酸／Ａｌ₂Ｏ₃のモル比が１．５〜
５．０のグリコール酸乳酸アルミニウムとから選ばれる
一種以上を０．０１〜５ｗｔ％、β−ナフタリンスルホ
ン酸ホルマリン縮合物のナトリウム塩０．０１〜３ｗｔ
％を含有させた流し込み施工用耐火物。
【請求項２】耐火骨材１００ｗｔ％中、マグネシアク
リンカーおよび／またはマグネシア・ライムクリンカー
を少なくとも５ｗｔ％以上とし、その他の耐火原料がア
ルミナクリンカーおよび／またはＭｇＯ・Ａｌ₂Ｏ₃系ス
ピネルクリンカーである請求項１記載の流し込み施工用
耐火物。
【請求項３】耐火骨材１００ｗｔ％に対し、さらに粒
径１０〜５０ｍｍの耐火性超粗大粒子を外掛け１０〜４
０ｗｔ含有させた請求項１または２記載の流し込み施工
用耐火物。