JPH10130066A

JPH10130066A - アルミナ系の耐火物廃材を用いた流し込み材の製造方法

Info

Publication number: JPH10130066A
Application number: JP8299312A
Authority: JP
Inventors: Koji Tsutsui; 康志筒井; Katsumi Uchinokura; 克巳内之倉; Seiji Aso; 誠二麻生
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1996-10-24
Filing date: 1996-10-24
Publication date: 1998-05-19

Abstract

(57)【要約】【課題】溶融金属用容器の内張り耐火物にアルミナ系
の耐火物廃材を用いた流し込み材を使用するために、施
工性、耐用性の低下が起こらない耐火物廃材処理によっ
て得られたアルミナ系の耐火物廃材を添加したアルミナ
系の流し込み材の製造方法を提供する。【解決手段】Ａｌ₂ Ｏ₃ 重量６０％以上の耐火物廃材
を１〜５０ｍｍに整粒し、次いで金属酸化物のゾル溶液
または金属酸化物の前駆体を含む金属アルコキシド溶液
に浸漬させ、該耐火物廃材の表面に金属酸化物を０．５
重量％以上含浸させた後乾燥し、前記処理を施した耐火
物廃材を５〜３０重量％アルミナ系流し込み材に添加す
ることを特徴とする。【効果】予め整粒した耐火物廃材の内部まで、耐熱性
を有する金属酸化物を含浸させることができ、アルミナ
系の耐火物廃材をアルミナ系の流し込み材の粗粒として
有効に利用することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶融金属用容器の
内張り耐火物にアルミナ系の耐火物廃材を用いた流し込
み材を使用するために、施工性、耐用性の低下が起こら
ない耐火物廃材処理方法および該方法によって得られた
アルミナ系の耐火物廃材を添加したアルミナ系の流し込
み材の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、使用済みの溶融金属用容器等にお
ける耐火物内張は、解体後は殆ど廃棄されており、その
一部が選別・破砕されて再利用されているに過ぎなかっ
た。また、ロングノズル、浸漬ノズル、スライディング
プレートなど鋳造に用いられる耐火物製の部材も同様に
殆どが廃棄されていた。このため、このような廃材の耐
火物へのリサイクルが社会的にも強く要望されていた。

【０００３】一方、上記耐火物内張の構造は、特に築炉
作業の機械化、省力化等の理由により、流し込み材によ
る施工が主流をなしてきている。なお、近年、熔銑鍋、
取鍋、ＲＨ、タンディッシュなど溶鉄処理容器に内張り
される耐火物の主流は、アルミナ系流し込み材となって
いる。

【０００４】また、浸漬ノズルなど耐火物製の鋳造用部
材、混銑車の内張り等の煉瓦は、主に炭素を含有するア
ルミナ系耐火物である。これらのアルミナ系耐火物の廃
材を再び耐火物の製造のために利用できれば申し分な
く、取り分け流し込み材の資源として活用できれば、上
記の要望に合致することとなり、このような観点から非
常に好都合である。

【０００５】しかしながら、これら廃材の流し込み材へ
の添加は、煉瓦への添加と異なり流動性、吸水性、破砕
性等が製品の特性に大きな影響を及ぼすため、添加条件
における制約が多く、十分な利用を図ることができな
い。さらに、廃材を粉砕して得られる粒塊自体が不均質
であり、しかも多孔性であるために吸水性が大きい。こ
のため、これらの廃材粒塊をそのまま流し込み材として
用いると、その大きな吸水性等のために、材質にムラが
生じたり、充填性不良等の品質の低下を招き、原料とし
て廃材を使用できる量に限界があり、十分な活用を図る
ことができなかった。

【０００６】その対策として特開平６−３４５５４８号
公報では、耐火物廃材の粒塊を耐火物原料と配合する前
に、予めモルタルおよび水と混練して、粒塊表面をモル
タルで被覆させて後、流し込み材として利用することを
提示している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法は、粒径１０ｍｍ以上の骨材にしか適用できなく、ま
た、通気性の高いモルタルでは廃材に含まれる炭素源の
強化を抑制できず、乾燥時に耐火物組織の劣化をもたら
す。その他にも、廃材の粒塊を被覆したモルタルと耐火
物原料間の過焼結による耐熱衝撃性の低下、モルタルと
耐火物原料間の低融点物の生成反応による耐食性の低下
の問題を有していた。本発明は、上記の問題を解消し、
アルミナ系の耐火物廃材をアルミナ系の流し込み材の粗
粒として有効に活用することを主な目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するためなされたもので、その手段は下記の通りであ
る。（１）Ａｌ₂ Ｏ₃ 含有率６０重量％以上の耐火物廃材
を１〜５０ｍｍに整粒し、次いで金属酸化物のゾル溶液
に浸漬させ、該耐火物廃材の表面に金属酸化物を０．５
重量％以上含浸させた後乾燥し、前記処理を施した耐火
物廃材を５〜３０重量％アルミナ系流し込み材に添加す
ることを特徴とするアルミナ系の耐火物廃材を用いた流
し込み材の製造方法。（２）Ａｌ₂ Ｏ₃ 含有率６０重量％以上の耐火物廃材
を１〜５０ｍｍに整粒し、次いで金属酸化物のゾル溶液
に浸漬させ、次いで金属酸化物の前駆体を含む金属アル
コキシド溶液に浸漬させ、該耐火物廃材の表面に金属酸
化物を０．５重量％以上含浸させた後乾燥し、前記処理
を施した耐火物廃材を５〜３０重量％アルミナ系流し込
み材に添加することを特徴とするアルミナ系の耐火物廃
材を用いた流し込み材の製造方法。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明者らは、従来技術の問題点
に鑑み、廃材表面に微細な粒子で、緻密で薄い層状の構
造を形成させればよいのではないかとの観点から、鋭意
研究を重ねたところ、アルミナ系の廃材を１〜５０ｍｍ
に整粒し、アルミナ系の耐火物原料と配合する前に、予
め耐熱性を有する金属酸化物のゾル溶液、あるいは金属
酸化物の前駆体を含む金属アルコキシド溶液に含浸処理
して、乾燥した場合には、廃材の粒塊が流し込み材の粗
粒として、有効であることを見出したもので、その結果
耐火物廃材を活用させることができ、本発明を完成する
に至った。

【００１０】すなわち、本発明はアルミナ系の廃材の処
理方法として、廃材を１〜５０ｍｍに整粒し、次いでＡ
ｌ₂ Ｏ₃ 、ＳｉＯ₂ 、ＺｒＳｉＯ₄ など耐熱性を有する
金属酸化物のゾル溶液に大気下あるいは真空下で廃材に
金属酸化物が０．５重量％以上に含浸するように、１０
分間以上、好ましくは数時間浸漬させた後、２００℃以
下で乾燥する。

【００１１】または、アルミナ系の廃材の処理方法とし
て、廃材を１〜５０ｍｍに整粒し、次いでＡｌ₂ Ｏ₃ 、
ＳｉＯ₂ 、ＺｒＳｉＯ₄ など耐熱性を有する金属酸化物
の前駆体を含む金属アルコキシド溶液中に、大気下ある
いは真空下で廃材の表面に金属酸化物が０．５重量％以
上に含浸するように１０分間以上、好ましくは数時間浸
漬させた後、２００℃以下で乾燥する。このような処理
を施すことにより、アルミナ系の耐火物廃材の表面を金
属酸化物で被覆した１〜５０ｍｍの粗粒を得、これを母
材であるアルミナ系の流し込み材に５〜３０重量％添加
するものである。

【００１２】以下、さらに本発明について詳細に説明す
る。本発明方法によれば、内部まで、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、Ｓｉ
Ｏ₂ 、ＺｒＳｉＯ₄ など耐熱性を有する金属酸化物を含
浸したアルミナ系の廃材を得ることができる。すなわ
ち、廃材はクラシャー等の通常の粉砕機により粉砕し、
篩い分けして粒径が１〜５０ｍｍの粒塊とする。好まし
くは、さらに１〜５ｍｍ、５〜１０ｍｍ、１０〜２０ｍ
ｍ、２０〜４０ｍｍに細かく篩い分け、各粒度の配合割
合を母材である流し込み材の粒度構成と近似したものと
した方がよい。粒径が１ｍｍ以下の場合には、金属酸化
物を含浸したアルミナ系の廃材を流し込み材に添加する
と、異常反応または異常膨張が起こる恐れがあるので好
ましくない。粒径が５０ｍｍ以上の場合には、施工時に
粒子の偏析が起きたり、粗粒間に充填される細粒の組織
が緩やかになって構造体としても安定性が低下する恐れ
があるので好ましくない。

【００１３】また、使用する廃材はＡｌ₂ Ｏ₃ 含有率６
０重量％以上のアルミナ系耐火物であり、Ａｌ₂ Ｏ₃ 含
有率６０重量％以下では、含浸したＡｌ₂ Ｏ₃ 、ＳｉＯ
₂ 、ＺｒＳｉＯ₄ などの金属酸化物と廃材自身が、溶
鉄、溶融スラグと接する高温雰囲気下において、低融点
物質を形成して、耐用性の低下が顕著に現れてくる恐れ
があるからである。さらに、廃材は乾燥処理を行って十
分に乾燥したものを用いるのが望ましい。水気を帯び、
濡れたものは、処理溶液が内部まで含浸しにくくなるか
らである。

【００１４】次いで、上記廃材を耐熱性を有する金属酸
化物のゾル溶液、または金属酸化物の前駆体を含む金属
アルコキシド溶液に浸漬する。ここで、金属酸化物は、
廃材を混入する流し込み材の使用用途で決める。例え
ば、高温スラグと接する部位には耐食性を有するＡｌ₂
Ｏ₃ を、酸化雰囲気の部位には施工体の表面をガラス化
し空気の遮断の働きをするＳｉＯ₂ を、両方の環境に有
る場合はＡｌ₂ Ｏ₃ とＳｉＯ₂ と中間の特性を有するＺ
ｒＳｉＯ₄ を適用することが望ましい。

【００１５】本発明の一つの好ましい態様によれば、整
粒した廃材は、網篭に移し金属酸化物のゾル溶液、また
は金属酸化物の前駆体を含む金属アルコキシド溶液が入
っている容器に入れて浸漬する。雰囲気は、大気下でも
差し支えないし、真空状態を保った処理タンク内に容器
ごと入れて真空下で浸漬しても差し支えない。この状態
を１時間程度持続させて金属酸化物の含浸処理を行う。
廃材によっては、１０分強の短い含浸処理でも差し支え
ないこともある。

【００１６】ただし、廃材の表面に含浸した金属酸化物
が０．５重量％以上でない場合は、さらに浸漬時間を延
ばす。この理由は含浸した金属酸化物が０．５重量％未
満の場合、廃材の吸水性を防止できず、施工性の低下、
それに伴う、耐火物特性の低下をもたらしたり、特に炭
素を含有する廃材では、流し込み施工した後の乾燥、予
熱時に炭素の酸化が起こり、耐用性が大幅に低下する恐
れがある。含浸処理後、容器から網篭を取り出して水切
りをし、１５０℃程度の温度で乾燥を行う。２００℃超
の温度で乾燥した場合には、廃材表面に被覆した金属酸
化物の層状の皮膜が水蒸気圧の影響で破れて、廃材の吸
水性の防止が薄れ、また炭素を含有する廃材では廃材自
身の耐酸化性の向上が見られなくなってしまう恐れがあ
る。

【００１７】次に、上記の金属酸化物により被覆された
粒塊からなる廃材を流し込み材と、加水混練する。この
流し込み材は、例えば、アルミナ原料、アルミナスピネ
ル原料、ハイアルミナセメント等と解膠剤等の添加剤と
から構成される。また、本発明の流し込み材は、所望の
用途・特性、用いる廃材等によって異なり一様でない
が、整粒し、上記の方法によって処理された廃材を母材
である流し込み材に５〜３０％重量添加するものであ
る。処理された廃材が５重量％未満の場合には、施工
性、特性の向上効果が明確に見られず、また廃材の処理
費用を考慮すると流し込み材の価格に優位性がないから
である。また、処理された廃材が３０重量％超の場合に
は、含浸した金属酸化物自身の影響が見られるようにな
り、施工不良が起きたり、溶鉄・スラグに対する耐食
性、高温強度などの特性の低下が顕著になるからであ
る。

【００１８】

【実施例】以下に実施例および比較例を示し、本発明の
特徴とするところを一層明確にする。（実施例Ａ）表１に示すような組成を用いた流し込み材
による成形体を製造した。ここで用いた炭素含有耐火物
廃材は、使用したＡｌ₂ Ｏ₃ 含有量８５重量％のアルミ
ナ系タンディッシュＳＮプレートを回収し、粉砕・篩い
分けして得たものである。この篩い分けした１〜４０ｍ
ｍの廃材の処理方法として、シリカゾル溶液およびジル
コンアルコキシド溶液に所定の時間浸漬した後、１５０
℃で乾燥を行った。廃材無添加の比較例１に対し未処理
の廃材を添加した場合、同じ量の混練水分の比較例２で
は施工不良が発生し、水分量を増加した比較例３では見
掛け気孔率が顕著に上昇し、圧縮強度の低下が見られ、
耐火物の物性低下が起きている。それに対して、廃材の
処理を施した実施例１，２，３，４ともシリカゾル溶液
およびジルコンアルコキシド溶液、大気下および真空下
含浸に関係なく、廃材無添加の比較例１と同等の施工性
と耐火物の物性を有していることが明白である。ただ
し、含浸時間が短かった比較例４では、廃材処理の効果
が小さく施工不良が発生した。これは、ＳｉＯ₂ 分の含
浸量が０．５％未満であったからである。

【００１９】

【表１】

【００２０】（実施例Ｂ）表２に示すような組成を用い
た流し込み材による成形体を製造した。ここで用いた炭
素含有耐火物廃材は、使用したＡｌ₂ Ｏ₃ 含有量８５重
量％のアルミナ系タンディッシュＳＮプレートである。
また、廃材の処理方法は、大気下でシリカゾル溶液およ
びジルコンアルコキシド溶液に浸漬した。廃材無添加の
比較例１に対して、廃材の処理を施した実施例１，２，
３，４とも処理溶液に関係なく、廃材添加量が５〜３０
％の範囲では、施工性、材料物性、耐火物特性とも低下
は見られない。従って、溶鉄処理槽に適用した場合、比
較例１と同等の耐用性が期待できる。それに対して、廃
材添加量が少ない比較例２では、廃材処理の効果が定か
でなく、また廃材添加量が多い比較例３では、施工不良
が発生した。実施例２と４を別々に溶鋼と接する取鍋の
壁部に一体施工を行った。ともに施工に問題なく、良好
な施工構造体が得られた。乾燥後も亀裂、剥離もなく、
実稼働に入れた。適用した結果は、比較例１と同じ炉寿
命が保たれ、損傷速度も同等であり、良好な耐用性が得
られた。

【００２１】

【表２】

【００２２】（実施例Ｃ）表３に示すような組成を用い
た流し込み材による成形体を製造した。廃材は、取鍋に
用いたろう石煉瓦、混銑車に用いたアルミナ−炭化珪素
−炭素煉瓦、タンディッシュＳＮプレートに使用したア
ルミナ質の耐火物であり、いずれも廃材に含まれるＡｌ
₂ Ｏ₃ 含有率が異なる。また、廃材の処理方法は、シリ
カゾル溶液に浸漬した。廃材無添加の比較例１に対し
て、廃材の処理を施した実施例１，２，３とも廃材の種
類に関係なく、同等の施工性を有し、耐火物の物性も差
がみられない。しかしながら、廃材に含まれるＡｌ₂ Ｏ
₃ 含有率が高い程、耐食性、耐熱スポール性の特性が向
上する傾向があり、Ａｌ₂ Ｏ₃ 含有率が最も低い実施例
１では、比較例１に比べ、特性の低下が顕著である。こ
れは、含浸した金属酸化物と廃材自身が、高温雰囲気下
において、低融点物質を形成したためであり、このよう
に、耐用性を落とさずに、廃材を有効活用するには、廃
材自身のＡｌ₂ Ｏ₃ 含有率に注意する必要があり、６０
重量％以上の廃材を選択しなければならない。

【００２３】

【表３】

【００２４】

【発明の効果】本発明の処理方法によれば、予め整粒し
た耐火物廃材の内部まで、耐熱性を有する金属酸化物を
含浸させることができ、アルミナ系の耐火物廃材をアル
ミナ系の流し込み材の粗粒として有効に利用することが
できる。すなわち、廃材自身の表面が金属酸化物により
被覆されるので、廃材の吸水性を低下ないし喪失させ、
かつ廃材自身の強度を向上させることができる。この結
果、廃材を添加した流し込み材は、施工性の低下、特性
・物性の低下が起きず、実炉への適用においても良好な
耐用性を得ることができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ａｌ₂ Ｏ₃ 含有率６０重量％以上の耐火
物廃材を１〜５０ｍｍに整粒し、次いで金属酸化物のゾ
ル溶液に浸漬させ、該耐火物廃材の表面に金属酸化物を
０．５重量％以上含浸させた後乾燥し、前記処理を施し
た耐火物廃材を５〜３０重量％アルミナ系流し込み材に
添加することを特徴とするアルミナ系の耐火物廃材を用
いた流し込み材の製造方法。
【請求項２】Ａｌ₂ Ｏ₃ 含有率６０重量％以上の耐火
物廃材を１〜５０ｍｍに整粒し、次いで金属酸化物のゾ
ル溶液に浸漬させ、次いで金属酸化物の前駆体を含む金
属アルコキシド溶液に浸漬させ、該耐火物廃材の表面に
金属酸化物を０．５重量％以上含浸させた後乾燥し、前
記処理を施した耐火物廃材を５〜３０重量％アルミナ系
流し込み材に添加することを特徴とするアルミナ系の耐
火物廃材を用いた流し込み材の製造方法。