JPH10120471A

JPH10120471A - 振動鏝による混銑車内張り用補修材

Info

Publication number: JPH10120471A
Application number: JP8278226A
Authority: JP
Inventors: Yasukuni Tanaka; 泰邦田中; Minoru Kataoka; 稔片岡; Kazuhiko Kawasaki; 川崎　　和彦; Junji Yamada; 淳二山田; Saburo Matsuo; 三郎松尾; Hisatoshi Yoshimoto; 久登志吉本
Original assignee: Kurosaki Refractories Co Ltd; Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp; Krosaki Harima Corp
Priority date: 1996-10-21
Filing date: 1996-10-21
Publication date: 1998-05-12

Abstract

(57)【要約】【課題】接着性に優れ、剥離損耗がなく、溶損主体の
損耗を呈し、作業時間の短縮と重筋作業をなくし、炉の
寿命を大幅にのばすことができる、振動鏝による混銑車
内張り用補修材の提供。【解決手段】アルミナ質骨材と、粒径０．５ｍｍ以下
の炭化珪素を５〜２０重量％と、シリカフラワーに対す
る仮焼アルミナの比を０．０５〜１としたシリカフラワ
ーと仮焼アルミナとの混合粉末を３〜１０重量％と、前
記混合粉末に対する比が０．１〜１である粒径０．５ｍ
ｍ以下の石炭系ピッチ原料を０．５〜３重量％含有する
材料。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、振動鏝によって混
銑車の内張りを補修する際に用いる混銑車内張り用補修
材に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、混銑車の内張り用れんがの補修
は、吹き付け補修による低耐用性や発塵が多い作業環境
の改善策として、流動性がでない状態に混練された不定
形耐火物に振動鏝で振動を加え、揺変性を与えながら耐
火物を施工する方法が採られるようになってきた。当
初、これに使用される補修材としてはクレイボンド系が
主であったが、熱負荷後の強度変化が大きく、接着強度
が低い低融点ガラスの生成により耐食性の劣化を起こし
易いという問題があった。そこで、特公平２−１０８４
４号公報に開示されるような骨材と炭化珪素微粉にシリ
カ超微粉を使用することで作業性の向上を図り、さら
に、特開平４−１０７２０４号公報には、シリカ超微粉
と有機高分子系の保形剤を添加することによって作業性
の向上を図るものが開発された。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一方で、高耐食化の要
求は厳しくなり、シリカフラワーを微粉として使用した
振動鏝材では、シリカによる低融点ガラス相の生成から
耐食性の向上は望めず、背面部への施工充填性が悪く、
熱間における強度特性や膨張に起因して、母材れんがと
の接着は十分なものではなく、乾燥から稼働時間にかけ
て、母材表面からの剥離が発生することもあり、吹き付
け材に比較しても耐用は不十分で、施工に要する時間も
長く重筋作業であり、作業性の向上や作業環境の改善も
あまり望めず、炉の寿命を大幅にのばすことができなか
った。

【０００４】本発明は、接着性に優れ、剥離損耗がな
く、溶損主体の損耗を呈し、作業時間の短縮と重筋作業
をなくすことができ、炉寿命延長に貢献する高耐用性の
振動鏝による混銑車内張り用補修材を提供するものであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の振動鏝による混
銑車内張り用補修材は、アルミナ質骨材と、粒径０．５
ｍｍ以下の炭化珪素を５〜２０重量％と、シリカフラワ
ーに対する仮焼アルミナの比が０．０５〜１としたシリ
カフラワーと仮焼アルミナとの混合粉末を３〜１０重量
％と、前記混合粉末に対する比が０．１〜１である石炭
系ピッチ原料を０．５〜３重量％含有する材料とした。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明は、主にアルミナ質骨材を
使用する振動鏝用補修材で、シリカによる作業性の向上
よりも耐食性低下を防ぐため、シリカ量を低減させこれ
にかわる材料として仮焼アルミナを用いることを考えた
が、仮焼アルミナの多量使用は材料粘性を高め、鏝付き
性、材料の延び性が著しく劣化した。しかし、仮焼アル
ミナ／シリカフラワー比率をコントロールすることによ
って、鏝付きがなく振動伝播性が格段に向上し、施工時
間の短縮と組織の緻密化による耐食性の向上が可能であ
るという知見を得た。

【０００７】アルミナ質骨材としては、耐火性をそこな
わないためにＡｌ₂Ｏ₃含有量が５０重量％以上の、例え
ば、電融アルミナ、焼結アルミナ、ボーキサイト、ばん
土頁岩、シャモットなどが使用できる。

【０００８】炭化珪素の使用は、補修施工体の熱膨張特
性を補修される母材れんがに近づけること、さらに、炭
化珪素はスラグと濡れにくいという特性を有するのでス
ラグ浸潤の防止に有効である。５重量％より少ないとこ
の効果が小さく、耐食性が劣化する。一方、２０重量％
を越えると炭化珪素による酸化生成物である二酸化珪素
が多量に生成し、マトリックス中のトータルシリカ量が
増量し、結果として仮焼アルミナ／シリカフラワー比率
を変化させ、液相生成量が増大し、耐食性が劣化する。
また、その粒径は０．５ｍｍ以下のものが耐スラグ性の
維持及び二酸化珪素（ＳｉＯ₂）生成をコントロールす
るために良く、０．０７５〜０．００５ｍｍの粒度範囲
のものがより好ましい。

【０００９】シリカフラワーは、そのミクロ形状がほぼ
球状で、しかもその粒子は粒子表面が負に帯電してお
り、電気的な反発力による混練時の分散は非常に優れて
いる。しかし、シリカフラワーのみの使用は過焼結を起
こし、収縮を起こして剥離しやすくなる。ところが、少
量の仮焼アルミナと併用した場合、仮焼アルミナとシリ
カフラワーが反応し、ムライトの生成を促進し、収縮を
抑制するため剥離損耗が防止される。したがって、仮焼
アルミナ／シリカフラワー比率は０．０５以上がよい。
一方、仮焼アルミナの使用量を増加し、仮焼アルミナ／
シリカフラワー比率を１より大きくした場合、ムライト
生成効果により収縮は防止されるが、施工時に振動鏝に
よる加振を行った場合に材料の粘性が高くなるため、材
料内部への振動伝播が悪くなり、背面部で材料の充填性
が劣り、接着性が劣化する。このため乾燥から稼働中に
かけて剥落しやすくなる。この結果、稼働時の耐用はか
えって劣化する。したがって、仮焼アルミナ／シリカフ
ラワー比率は１以下とすることが望ましい。なお、使用
する仮焼アルミナの粒度範囲は、５μｍ以下の微粉を用
いると、シリカフラワーとの反応が効果的に促進され
る。

【００１０】ピッチは加熱され、特定温度に達すると溶
融、軟化流動し、接着面でのボンドの生成に効果があ
り、さらに加熱すると揮発分が飛散し、炭化する。ピッ
チとしては、石炭系ピッチと石油系ピッチとがあるが、
石油系ピッチは石炭系ピッチに比較して、残炭率が低
く、揮発分が多いことと、強度向上に効果のあるβ−レ
ジン量が少ない。即ち、石油系ピッチでは、乾燥中にピ
ッチに由来する揮発分により爆裂現象を引き起こし易
く、また、爆裂しない場合でも、耐用度、接着強度も低
下するため、石炭系ピッチの使用が好ましい。

【００１１】このような特性を有する石炭系ピッチ原料
（以下ピッチ原料と云う）を配合した場合、乾燥時に材
料中のピッチ原料は軟化し、軟化したピッチ原料は毛細
管現象によりマトリックス中に均一に分散し炭化する。
このため、マトリックスには均一にカーボンが分散され
る形となり、スラグの浸潤を抑制し、耐食性を著しく向
上させる。さらに、母材との接着界面に移動しそこで炭
化する。このとき、母材と補修材をつなぐ形でカーボン
ボンドが生成する。従来のアルミナ−炭化珪素質振動鏝
補修材が物理的な接着であるのに対し、ピッチ原料は化
学的に接着するようになる。

【００１２】即ち、ピッチ原料は、マトリックスの強化
と母材との接着界面での接着という機能を要求される
が、０．５重量％より少ないとこの機能を果たせず、３
重量％を越えると、ピッチ原料の揮発分の飛散した後の
空隙が過剰となり、耐酸化性が著しく劣化し、さらに
は、乾燥時の揮発分の発生が多くなるため、爆裂現象を
引き起こしやすい。したがって、ピッチ原料の使用は
０．５〜３重量％が好ましい。

【００１３】このようにピッチ原料の使用は、マトリッ
クス中ヘカーボンを均一に分散させるため、過焼結を抑
制する効果があり、本発明のようにシリカフラワーを多
量に使用した場合ではピッチ原料の使用が重要な役割を
果たし、マトリックス中及び接着界面で効果を発揮す
る。しかし、マトリックス中の過剰なピッチ原料は、乾
燥時に軟化し、マトリックス中を自由に移動するため、
マトリックスのボンドを切断し、強度劣化を引き起こ
す。さらに分解によって生じた揮発分が強度劣化層を通
って外部に流出するため、爆裂現象を引き起こす。した
がって、マトリックスに対するピッチ原料の使用量の最
適値としては、仮焼アルミナ及びシリカフラワーの合量
に対する石炭系ピッチ原料の比率が０．１〜１の範囲が
良い。この値が０．１より小さい場合には、マトリック
ス中のピッチ及び接着界面のピッチが不足し、耐食性及
び接着強度が低下する。一方、この値が１より大きい場
合には、耐食性，耐爆裂性が著しく低下する。

【００１４】なお、ピッチ原料の粒径としては一般に市
販されているものが使用できるが、粒径が大きい場合に
はピッチ原料の添加効果が小さくなるため、通常は０．
５〜０．０７５ｍｍの粒度範囲の使用が好ましく、０．
０７５ｍｍ未満のものでも使用できることは言うまでも
ない。

【００１５】上記原料の他に通常用いられる、保形材と
して１〜４重量％のアルミナセメントと、０．０３〜
０．１重量％のリン酸ソーダ、リン酸アルミ、乳酸アル
ミ等の分散剤を使用することができる。

【００１６】

【実施例】以下に本発明を実施例にもとづき説明する。

【００１７】表１に本発明にかかる振動鏝成形用混銑車
内張り補修材、表２に従来の混銑車内張り補修材の配合
を示し、各々の下欄にはその特性値を示す。

【００１８】並型に切り出したＡｌ₂Ｏ₃−ＳｉＣ−Ｃ質
混銑車内張りれんが表面に１００×１００×５０ｍｍの
施工体を成形するために、同形状の金枠をれんが表面上
に置いた後、材料を充填し、振動鏝にて成形した。これ
を１１０°Ｃ雰囲気中で２４時間保持した後、接着剪断
強度を測定した。

【００１９】また、耐食性指数は、回転浸食炉中に厚さ
１００ｍｍの施工体を形成し、高炉スラグを挿入して１
５００°Ｃで１０時間保持し、冷却後その溶損量からＡ
ｌ₂Ｏ₃−ＳｉＣ−Ｃ質れんがの溶損量を１１０として算
出した。耐食性指数は小さいほど耐食性が高いことを示
す。

【００２０】また、曲げ強度、圧縮強度及び見掛気孔率
は４０×４０×１６０ｍｍに成形したサンプルを１００
°Ｃ雰囲気中に２４時間保持した後、冷却し測定を行っ
た。また、耐スポール性は次の手順で測定した。４０×
４０×１６０ｍｍに成形したサンプルを１５００°Ｃで
２時間還元雰囲気中で焼成し、その時点での弾性率をＥ
₀とする。これを１５００°Ｃに保持した溶銑中に９０
秒間浸漬した後、３０秒間水冷し、１５分間空冷するこ
とを２回繰り返す。この後、測定した弾性率をＥ₂とす
る。Ｅ₀およびＥ₂の変化から耐スポール性を測定した。
表中には耐スポーリング性の評価としてＥ₂／Ｅ₀をあげ
た。この数字が小さいほど弾性率の変化が大きいことを
示し、耐スポーリング性が劣ることを示している。耐ス
ポーリング性が良好なものはＥ₂／Ｅ₀が１に近い物であ
る。爆裂温度は、１００φ×１００に鋳込み、硬化後脱
枠した後、所定の雰囲気を保持した炉内に投入し、爆裂
した温度を爆裂温度とした。この温度が高いほど対爆裂
性が高いことを示す。また、作業性については良好なる
ものを〇、可なるものを△、不良なるものを×で表し
た。

【００２１】また、実施例、比較例とも同様にアルミナ
セメント３重量％と、分散剤０．１重量％の外掛け添加
（十表示）によるものである。

【００２２】

【表１】実施例１〜６は、アルミナ質骨材を各種使い分けた以外
同じ構成とした。Ａｌ₂Ｏ₃含有量の少ない原料を使用し
た補修材ほど、耐食性において対比したれんがに比べ他
よりやや劣る傾向にあるが、それ以外の特性は何れも良
い結果が得られた。

【００２３】実施例７は、アルミナ質骨材を増やし炭化
珪素を下限規制値の５重量％使用したところ、炭化珪素
によるスラグ浸潤防止効果が少なくなるため、耐食性で
は対比したれんがよりやや劣る以外は何れの特性の良好
であった。

【００２４】実施例８は、炭化珪素を上限の２０重量％
で、アルミナ骨材を減らし、その他は実施例１と同じと
した例であり、耐食性が実施例１より低下したものの、
その低下率も大きなものでなく他の特性においても良好
であった。

【００２５】実施例９は、ピッチを下限の０．５重量
％、ピッチ／（仮焼アルミナ＋シリカフラワー）比を下
限の０．１とし、骨材原料を変化させ、それ以外は実施
例１と同一としたところ、強度，耐食性がやや低下する
傾向にあるものの、その低下レベルは問題となる程大き
なものでなく、他の特性も良好な数値を示した。

【００２６】実施例１０は、ピッチの使用量を上限の３
重量％とし、ピッチ／（仮焼アルミナ＋シリカフラワ
ー）比を上限の１とした例であるが問題は見られない。

【００２７】実施例１１及び１２は、骨材等を実施例１
と同一とし、仮焼アルミナ／シリカフラワーの比を、そ
れぞれ下限の０．０５と上限の１にした例である。その
比が０．０５の場合は、強度は向上するが耐食性で、や
や低下する傾向にあるが特記するほどのものでなく、そ
の他の特性にも問題はない。また、その比が１の場合特
性はいずれも良好な数値を示し問題はなかった。

【００２８】

【表２】比較例１は、従来用いられてきたアルミナ−炭化珪素質
振動鏝補修材である。超微粉原料として耐火粘土を使用
し、ピッチの使用がないことが特徴であるが、耐食性，
強度とも比較用アルミナ−炭化珪素質混銑車内張用れん
がに大きく劣っている。

【００２９】比較例２は、炭化珪素を使用してない例で
あり、この場合、ピッチの酸化が大きいため耐食性の劣
化が激しく、また、耐スポーリング性も大きく劣化して
いる。

【００３０】比較例３は、炭化珪素が規定量よりも多い
例であるが、炭化珪素の分解による二酸化珪素（ＳｉＯ
₂）が大量に生成され、低融点ガラス相を形成するため
耐食性が大きく劣る。

【００３１】比較例４は、炭化珪素の粒度が規定より外
れて大きい例であるが、マトリックスへのスラグ浸潤抑
制に効果がないため、耐食性が悪い結果となった。

【００３２】比較例５は、ピッチ量を規定値より少なく
した例であり、比較例１よりも耐食性その他の特性にお
いても良いが、見掛気孔率を除き本発明品より明らかに
劣っている。

【００３３】比較例６は、ピッチ量を規定値より多くし
た例であるが、耐食性が大幅に劣り、見掛気孔率その他
特性値も悪く、さらに、本サンプルの乾燥時に亀裂が生
じ、耐乾燥性において不十分であることが判明した。

【００３４】比較例７〜１０は仮焼アルミナ／シリカフ
ラワー比を変化させた例であり、規定値より外れたた
め、耐食性、耐スポール性又は強度のいずれかが劣る結
果となった。

【００３５】比較例１１は、実施例２の石炭系ピッチの
代わりに石油系ピッチを使用した場合である。作業性は
良好であるが、揮発分の影響により爆裂温度が低くなっ
ており、また、接着強度および曲げ強度及び圧縮強度が
実施例２に比較して劣る結果となった。

【００３６】以上のように表１に示す本発明の実施例
は、表２に示す比較例に比べて各特性値が優れており、
作業性も優れていることがわかる。

【００３７】また、本発明による補修材を３５０ｔ混銑
車の内張り補修用として使用したところ、施工厚み１０
０〜１５０ｍｍで１５０チャージ使用後、７０％以上の
残存が確認された。

【００３８】

【発明の効果】本発明の振動鏝による混銑車内張り補修
材によれば、接着性が良く剥離損耗が無く耐食性に優れ
ていて、炉寿命を大幅に延ばすことが可能となった。作
業性においても従来よりも施工時間の短縮が実施でき、
また重筋作業をなくすことが可能になった。これらのこ
とにより、混銑車の総合的な低コスト化も実施できた。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者片岡稔福岡県北九州市八幡西区東浜町１番１号黒崎窯業株式会社不定形事業部八幡不定形工場内 (72)発明者川崎和彦福岡県北九州市八幡西区東浜町１番１号黒崎窯業株式会社不定形事業部八幡不定形工場内 (72)発明者山田淳二北九州市戸畑区飛幡町１−１新日本製鐵株式会社八幡製鐵所内 (72)発明者松尾三郎北九州市戸畑区飛幡町１−１新日本製鐵株式会社八幡製鐵所内 (72)発明者吉本久登志北九州市戸畑区飛幡町１−１新日本製鐵株式会社八幡製鐵所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アルミナ質骨材と、粒径０．５ｍｍ以下
の炭化珪素を５〜２０重量％と、シリカフラワーに対す
る仮焼アルミナの比を０．０５〜１としたシリカフラワ
ーと仮焼アルミナとの混合粉末を３〜１０重量％と、前
記混合粉末に対する比が０．１〜１である石炭系ピッチ
原料を０．５〜３重量％含有する振動鏝による混銑車内
張り用補修材。