JPH09157041A

JPH09157041A - 流し込み施工用不定形耐火物

Info

Publication number: JPH09157041A
Application number: JP7336143A
Authority: JP
Inventors: Kiyohiro Hosokawa; 清弘細川; Tomio Mizuno; 富生水野; Masayuki Sugimoto; 政幸杉本
Original assignee: Harima Ceramic Co Ltd
Current assignee: Harima Ceramic Co Ltd
Priority date: 1995-11-29
Filing date: 1995-11-29
Publication date: 1997-06-17

Abstract

(57)【要約】【課題】溶鋼流の激しい場所での使用においても、優
れた耐用性が得られる流し込み施工用不定形耐火物を提
供することを目的とする。【解決手段】本発明は、粒径０．１５ｍｍ以下の微粉ア
ルミナを５〜６０ｗｔ％含む耐火骨材１００ｗｔ％に、
外掛けで、水に不活性のＣａ組成物０．５〜７ｗｔ％と
軽焼マグネシア０．５〜５ｗｔ％とを添加した不定形耐
火物である。水に不活性のＣａ組成物の具体例として
は、炭酸カルシウム、カルシウム・ジルコネート、カル
シウム・チタネートなどである。不活性Ｃａ組成物は施
工水分との反応がなく、また、使用中の高温域では微粉
アルミナと反応してカルシウム・アルミネートを生成
し、結合組織を強固なものにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、真空脱ガス炉、取
鍋、タンディッシュなどの製鋼炉の内張り、あるいは溶
鋼処理ランスなどの耐熱保護部材として使用される、流
し込み施工用不定形耐火物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】溶鋼取鍋などを内張りする耐火物とし
て、現在、アルミナセメントを結合材としたアルミナ−
スピネル質またはアルミナ−マグネシア質の流し込み材
が使用されている。

【０００３】これらの材質の改善として、軽焼マグネシ
アを添加することが提案されている。例えば特開昭６３
−２１８５８６号公報および特開昭６４−８７５７７号
公報では、結合部に軽焼マグネシアを添加し、施工水分
との反応による水和で生じた結合を利用して耐食性およ
び耐スラグ浸潤性の向上を図っている。また、特開平３
−２３２７５号においては、軽焼マグネシアが結合時に
施工水分との反応で水酸化マグネシウムが生成し、耐火
物使用時の加熱を受けてそれが極微細なマグネシアに変
化した後、骨材のアルミナとすみやかに反応し、Ａｌ₂
Ｏ₃・ＭｇＯ系スピネルを生成することで耐食性および
耐スラグ浸潤性の効果を発揮するとある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、軽焼マグネシ
ア結合による流し込み用耐火物は以上の優れた特性にも
かかわらず、使用部位によっては十分な効果が発揮でき
ない。例えば、溶鋼流が特に激しい部位での使用では、
その損傷が大きい。この原因としては、熱間強度が低い
ために溶鋼流による摩耗に耐えられず、損傷をまねいて
いると考えられる。

【０００５】そして、この熱間強度が低い理由として
は、従来材質では耐火物組織があまりに高純度であるこ
とから、使用中の高温域で耐火物粒子の境界に液相がほ
とんどなく、あったとしてもＮａ₂Ｏ主体の少量の極低
融点液相の存在だけである。このため、高耐火性である
にもかかわらず、使用時には粒子の凝集力だけで結合し
ている状態にあり、粒界は小さい応力によっても破壊
し、溶鋼流に曝された際、耐火粒子が容易に離脱すこと
で摩耗が促進されると考えられる。

【０００６】軽焼マグネシア結合による流し込み用耐火
物がもつこの結合の弱さは１５００℃付近の高温域だけ
でなく、１０００℃付近での中温域でも同様である。そ
の解決策として、特開平５−３０６１７８号公報にはＳ
ｉＯ₂やガラスを添加することが提案されている。しか
し、これらの添加物は中温域での強度は上昇しても熱間
の強度の改善はなされなかった。

【０００７】また、特開平６−２７７２５３号公報に見
られるように、軽焼マグネシアとアルミナセメントを併
用する方法も検討されている。しかし、軽焼マグネシア
とアルミナセメントの水和速度の違いから、結合材のい
ずれか一方が硬化した後、もう一方の硬化作用が生じる
ため、乾燥中にスレーキング亀裂を発生し、良好な施工
体が得られない。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、軽焼マグネシ
アを結合材とした流し込み施工用耐火物において、以上
のような問題を解決したものであり、粒径０．１５ｍｍ
以下の微粉アルミナを５〜６０ｗｔ％含む耐火骨材１０
０ｗｔ％に、外掛けで、水に不活性のＣａ組成物０．５
〜７ｗｔ％と軽焼マグネシア０．５〜５ｗｔ％とを添加
した不定形耐火物である。また、粒径１０μｍ以下の微
粉アルミナを５〜４０ｗｔ％含む耐火骨材１００ｗｔ％
に、外掛けで、水に不活性のＣａ組成物０．５〜７ｗｔ
％と軽焼マグネシア０．５〜５ｗｔ％とを添加した不定
形耐火物である。なお、ここで使用される、水に不活性
のＣａ組成物の具体例としては、炭酸カルシウム、カル
シウム・ジルコネート、カルシウム・チタネートなどが
好適である。

【０００９】水に不活性のＣａ組成物（以下、不活性Ｃ
ａ組成物と称する）は、少量の添加によって熱間強度を
格段に向上させる。その結果、軽焼マグネシア結合がも
つ耐食性および耐スラグ浸透性とも相まって、溶鋼流の
激しい場所での使用においても、優れた耐用性が得られ
る。その理由は、つぎのことが考えられる。すなわち、
不活性Ｃａ組成物は施工水分との反応がなく、施工体強
度を低下させない。また、使用中の高温域では微粉アル
ミナと反応してカルシウム・アルミネートを生成し、結
合組織をより一層強固なものにする。

【００１０】図１は、後述した実施例２を基本配合と
し、カルシウム・ジルコネートの添加割合のみを変化さ
せ、熱間強度の推移を熱間曲げ強さで測定した結果を、
グラフ化したものである。カルシウム・ジルコネートの
割合が０．５〜７ｗｔ％の範囲で熱間強度に優れること
が確認される。

【００１１】図２は、後述した実施例２を基本配合と
し、カルシウム・ジルコネートの添加割合のみを変化さ
せ、溶損寸法（耐食性）とスラグ浸透寸法（耐スラグ浸
透性）を測定し、グラフ化したものである。なお、スラ
グ浸透寸法は、便宜上、溶損寸法との合計寸法で示し
た。カルシウム・ジルコネートの割合が０．５ｗｔ％以
上の範囲で耐食性および耐スラグ浸透性に優れることが
確認される。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明において使用する耐火骨材
は、粒径０．１５ｍｍ以下の微粉アルミナを５〜６０ｗ
ｔ％含むことが必要である。微粉アルミナの例として
は、焼結品、電融品、仮焼品を問わない。

【００１３】微粉アルミナは、不活性Ｃａ組成物との反
応性をより高めるために、粒径１０μｍ以下の超微粉を
５〜４０ｗｔ含むことがさらに好ましい。また、仮焼ア
ルミナは、約１０００〜１４００℃の比較的低温で焼成
されるために反応性が高く、しかも粉砕しなくても平均
粒子径１０μｍ以下の超微粉として得られることから、
微粉アルミナの中でも特に好ましい。

【００１４】耐火骨材に含まれる粒径０．１５ｍｍ以下
の微粉アルミナの割合が、５ｗｔ％未満では熱間強度向
上の効果が不十分となる。６０ｗｔ％を超えると骨材全
体の粒度構成のバランスがくずれて、耐スポーリング性
および耐食性に劣る。粒径１０μｍ以下の超微粉に換算
した場合は、４０ｗｔを超えると耐スポーリング性およ
び耐食性に劣る。

【００１５】微粉アルミナ以外の耐火骨材の種類は特に
限定されるものではないが、耐食性の点から、アルミ
ナ、マグネシア、マグネシア−カルシア、Ａｌ₂Ｏ₃・Ｍ
ｇＯ系スピネル（以下、単にスピネルと称する）などを
主材とすることが好ましい。また、これらは電融品、焼
結品のいずれでもよい。

【００１６】アルミナの具体例は、電融アルミナ、焼結
アルミナ、ばん土頁岩、ボ−キサイトなどである。耐食
性の点から、高純度品の使用が好ましい。低純度品を使
用する場合は、高純度品と組合せ、アルミナ全体の平均
純度を９０ｗｔ％以上にすることが望ましい。

【００１７】マグネシアあるいはマグネシア−カルシア
は、耐スラグに優れるが、施工水分と水和しやすいた
め、比表面積が大きい微粒を多量に使用することは好ま
しくない。微粒として多量に使用する場合には、表面を
リン酸処理または炭酸化処理なによって耐スレーキング
性を改善したものを使用する。スピネルは、耐スラグ浸
透性に優れている。水和し難いために、微粒として使用
してもよい。ＭｇＯとＡｌ₂Ｏ₃の総量は９５ｗｔ％以上
が好ましい。ＭｇＯとＡｌ₂Ｏ₃の比は、理論組成のもの
に限らず、例えばＭｇＯの割合いが少ないＡｌ₂Ｏ₃リッ
チのものでもよい。

【００１８】また、耐火骨材は、以上の材質にムライ
ト、クロム鉱、ジルコン、ジルコニア、炭素、炭化物、
ほう化物、窒化物などを組合せてもよい。耐火骨材の粒
度は従来材質と特に変わりなく、不定形耐火物が施工に
よって密充填されるよう、粗粒、中粒、微粒の配合を適
宜調整される。最大粒子径は１０ｍｍ以下が通常である
が、耐火物の使用部位によっては、耐スポーリング性向
上のために、最大粒子径が１０ｍｍ以上の粗大粒子を組
み合わせてもよい。本発明は、以上の耐火骨材１００ｗ
ｔ％に不活性Ｃａ組成物と軽焼マグネシアとを併用添加
する。

【００１９】不活性Ｃａ組成物の具体例としては炭酸カ
ルシウム、カルシウムジルコネート、カルシウムチタネ
ートなどである。その添加量は、耐火骨材１００ｗｔ％
に対し、外掛け０．５ｗｔ％以下では本発明の熱間強度
向上の効果が得られない。７ｗｔ％を超えると低融物の
生成量が過度になるためか、耐食性に劣る。その粒度
は、アルミナとのすみやかな反応を促し、結合組織の強
度をより向上させるため、微粉であることが好ましい。

【００２０】軽焼マグネシアは、水酸化マグネシウムを
約８００〜１３００℃程度で焼成して得られる微細結晶
が凝集した状態の微粉である。焼結マグネシアの焼成温
度１８００℃以上に比べ、低温で焼成される。ヨード吸
着量１〜１２０ヨードｍｇ／ｇの活性度を有したものが
好ましい。耐火骨材１００ｗｔ％に対する割合は、０．
５ｗｔ％未満では結合剤としての役割に劣り、５ｗｔ％
を超えると施工水分が多くなり、気孔率が高くなって耐
食性が低下する。

【００２１】本発明の耐火物は、以上の配合物からなる
ものであるが、この他にも、流し込み施工用不定形耐火
物の作業性調整剤、強度発現剤、乾燥爆裂防止剤などを
適当量添加してもよい。作業性調整剤としては、施工時
の流動性付与のための分散剤、ヒュームシリカ、ジルコ
ン極微粉、粘土などである。強度発現剤としては、ガラ
ス粉、金属ファイバー、セラミックファイバーなどであ
る。また、乾燥耐爆裂防止剤としては、有機ファイバ
ー、金属粉、発泡剤などである。

【００２２】従来材質と同様、流動性付与のために分散
剤の添加は特に好ましい。その具体例は、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。添加割合いは、耐火骨材１００ｗｔ％
に対する外掛けで０．０１〜３ｗｔ％程度とする。施工
は常法通り、不定形耐火物の配合物全体に対する外掛け
で、４〜１０ｗｔ％程度の水分を添加し、混練後、型枠
を用いて流し込み施工される。施工の際には、充填性を
向上させるため、バイブレータをもって振動を付与する
のが好ましい。

【００２３】

【実施例】表１は、各例で使用した微粉アルミナ、結合
剤および不活性Ｃａ組成物の化学成分値である。表２は
本発明実施例、表３は比較例である。また、表２、表３
には試験結果を併せて示す。

【００２４】

【図１】

【００２５】

【図２】

【００２６】

【図３】

【００２７】各例は、その材質に合わせて最適の流動性
が得られるよう施工水分量を調整し、混練後、型枠内に
流し込んで成形した。さらにこれを２００℃×２４Ｈｒ
で乾燥後、以下の要領で試験を行った。熱間強度＝ＪＩ
Ｓ−Ｒ２５５３に準じて１５００℃加熱化での熱間曲げ
強さを測定した。

【００２８】耐食性＝鋼片と溶鋼取鍋スラグとをその重
量比で１：１に組み合わせた侵食剤をもって、１６００
℃×３ｈｒ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＝前記の回転侵食試験において、ス
ラグ浸透寸法を測定した。実機試験＝ＲＨ式真空脱ガス
炉の浸漬管内周に使用し、溶損速度を測定した。

【００２９】表２の試験値から、不活性Ｃａ組成物を添
加した本発明実施例は、いずれも熱間強度に優れ、同時
に耐食性および耐スラグ浸透性を兼ね備えている。その
結果、実機試験において、実施例２および実施例３は、
従来材質に相当する比較例１に比べて耐用性が約１．５
〜２倍に向上し、本発明の効果が実証された。

【００３０】これに対し、不活性Ｃａ組成物を添加しな
い比較例１は、熱間強度に劣る。比較例２は、不活性Ｃ
ａ組成物を添加しているが、結合材がアルミナセメント
であり、耐食性、耐スラグ浸透性に劣る。比較例３は、
不活性Ｃａ組成物の添加量が本発明の限定範囲内より多
く、耐食性に劣る。比較例４は、軽焼マグネシアの添加
量が本発明の限定範囲内より多く、耐食性に劣る。比較
例５は、粒径０．１５ｍｍ以下の微粉アルミナの量が本
発明の限定範囲より少なく、熱間強度が低下し、実機試
験でも耐用性に劣る。比較例６は結合材としてアルミナ
セメントを使用したものであり、耐食性に劣る。なお、
本発明は上記実施例に限られるものではなく、種々の応
用が可能であることはいうまでもない。

【００３１】

【発明の効果】本発明の流し込み施工用不定形耐火物
は、軽焼マグネシアを結合材とした材質がもつ耐食性お
よび耐スラグ浸透性を備え、かつ、不活性のＣａ組成物
の併用で熱間強度の向上を図った結果、特に溶鋼流の激
しい部位での使用において、優れた耐用性が得られる。
従って、最近の高級鋼指向による操業条件の苛酷化、あ
るいは耐火物原単位の低減指向において、本発明の工業
的価値は高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】熱間強度の推移を熱間曲げ強さで測定した結果
をグラフ化したものである。

【図２】溶損寸法（耐食性）とスラグ浸透寸法（耐スラ
グ浸透性）を測定し、グラフ化したものである。

【表１】

【表２】

【表３】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粒径０．１５ｍｍ以下の微粉アルミナを
５〜６０ｗｔ％含む耐火骨材１００ｗｔ％に、外掛け
で、水に不活性のＣａ組成物０．５〜７ｗｔ％と軽焼マ
グネシア０．５〜５ｗｔ％とを添加した不定形耐火物。
【請求項２】粒径１０μｍ以下の微粉アルミナを５〜
４０ｗｔ％含む耐火骨材１００ｗｔ％に、外掛けで、水
に不活性のＣａ組成物０．５〜７ｗｔ％と軽焼マグネシ
ア０．５〜５ｗｔ％とを添加した不定形耐火物。
【請求項３】水に不活性のＣａ組成物が炭酸カルシウ
ム、カルシウム・ジルコネート、カルシウム・チタネー
トなどである請求項１または２記載の流し込み施工用不
定形耐火物。