JPH10167844A

JPH10167844A - 吹付耐火物

Info

Publication number: JPH10167844A
Application number: JP8352288A
Authority: JP
Inventors: Matsuichi Yoshimura; 松一吉村; Satoru Terayama; 知寺山
Original assignee: Kawasaki Refractories Co Ltd
Current assignee: JFE Refractories Corp
Priority date: 1996-12-11
Filing date: 1996-12-11
Publication date: 1998-06-23

Abstract

(57)【要約】【課題】施工体の機械的強度や耐食性を低下させるこ
となく、施工体にポッピングや膨れなどが発生すること
を防止することが可能な吹付耐火物を提供する。【解決手段】マグネシアドロマイト質又はマグネシア
質吹付耐火物にアゾ化合物と炭酸塩を (ａ)アゾ化合物：０．０１〜１．０重量％、 (ｂ)炭酸塩：０．１〜５重量％の割合で配合する。また、アゾ化合物として、アゾビス
イソブチロニトリル，アゾジカルボンアミドの少なくと
も１種を用いる。また、炭酸塩として、炭酸カルシウム
及び炭酸マグネシウムの少なくとも１種を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はマグネシアドロマイ
ト質又はマグネシア質の吹付耐火物に関し、主として転
炉、取鍋、二次精練炉、タンディッシュなどの溶鋼受鋼
容器の補修に用いられる吹付耐火物に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
取鍋、二次精練炉、タンディッシュなどの溶鋼受鋼容器
の補修にマグネシアドロマイト質又はマグネシア質の吹
付耐火物が広く使用されている。

【０００３】ところで、吹付耐火物を使用するにあたっ
ては、例えば転炉を補修する場合などのように、炉壁
（施工箇所）の温度が例えば９００〜１２００℃と高温
であるような場合、ポッピング現象（爆裂現象の一種）
が発生することがある。このポッピング現象は、吹付耐
火物に含まれる水分が蒸発して発生する水蒸気圧に起因
するものであり、施工体の通気率と強度のバランスがく
ずれることにより発生する。

【０００４】そこで、従来は、使用するリン酸塩などの
バインダーの種類、硬化剤として使用する消石灰の量な
どによって、ポッピング現象の抑制を図っている。しか
し、吹付厚さが厚くなったり、使用するドロマイトの消
化が進んでいたりすると、ポッピングの発生を防止する
ことが困難になる。

【０００５】また、有機繊維や無機繊維の添加により、
通気率を大きくし、ポッピングを抑制する方法も知られ
ている。この方法の場合、タンディッシュ用の吹付補修
材などにおいては、吹付時の温度も低いことから、有機
繊維、無機繊維の添加は有効であり、実際に多く使用さ
れている。しかし、吹付時のタンディッシュ温度が３０
０〜４００℃と高い場合には、ポッピングは生じないま
でも、水蒸気が抜けにくいことに起因する部分的な膨れ
現象が見られる。

【０００６】また、吹付時の炉壁温度が高い転炉の場合
は、有機繊維や無機繊維を添加する方法では、十分なポ
ッピング抑制効果を得ることが困難であるばかりでな
く、耐食性の低下が見られるため、使用し難いのが実情
である。

【０００７】転炉用の吹付耐火物において、これらのポ
ッピング、膨れ現象を解決する手段としては、炭酸カル
シウムを添加する方法が考えられるが、炭酸カルシウム
の分解温度は８００〜９００℃と高く、吹付材中に多量
に水分が存在し、温度が上がらない初期の段階では有効
に作用しない。

【０００８】一方、転炉吹付材やタンディッシュ吹付材
に炭酸水素ナトリウムを添加する方法も知られている
が、これは１００℃以下で炭酸水素ナトリウムが分解し
て炭酸ガスを発生し、これが通気性を向上させるのに有
効であることによる。しかし、この方法は、炭酸水素ナ
トリウムの添加量にもよるが、吹付材中にＮａ₂Ｏ成分
が残り、耐食性の低下や、過焼結による亀裂発生の原因
になるという問題点がある。

【０００９】本発明は、上記問題点を解決するものであ
り、施工体の機械的強度や耐食性を低下させることな
く、施工体にポッピングや膨れなどが発生することを防
止することが可能な吹付耐火物を提供することを目的と
する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、発明者等は種々検討を行い、例えば、吹付耐火物に１００℃程度の低温で分解して
無害のガス（ＣＯ₂、Ｎ₂など）を発生する一方で、Ｎａ
₂ＯやＫ₂Ｏなどが施工体中に残らない物質を添加すれ
ば、吹付施工体にガス発生による通気孔が生じ、ポッピ
ングや膨れの発生を抑制、防止することできる転炉吹付材のように、吹付時、高温で、しかも吹付厚
さが厚い場合には、上記のような添加材のみでは不十分
で、表面が乾燥した状態で、さらにガス抜け孔を形成し
て内部から水分が容易に蒸発（乾燥）するようにするこ
とが必要であり、そのためには、高温で分解し、ガスを
発生する物質を併用することが望ましいと考え、低温で分解して容易にガスを発生する物質と、
高温で分解してガスを発生する物質について、さらに調
査、検討及び実験を重ねて本発明を完成した。

【００１１】すなわち、本発明の吹付耐火物は、マグネ
シアドロマイト質又はマグネシア質吹付耐火物におい
て、アゾ化合物と炭酸塩をアゾ化合物：０．０１〜１．０重量％、炭酸塩：０．１〜５重量％の割合で配合したことを特徴としている。

【００１２】また、前記アゾ化合物として、アゾビスイ
ソブチロニトリル，アゾジカルボンアミドの少なくとも
１種を用いることを特徴としている。

【００１３】また、前記炭酸塩として、炭酸カルシウム
及び炭酸マグネシウムの少なくとも１種を用いることを
特徴としている。

【００１４】比較的容易に分解してガスを発生する無機
系の物質の場合、分解してガスを発生した後に、いずれ
もＮａ、Ｋなどのアルカリ金属、ＳＯ₄ ^2-、ＮＯ₃ ^-、Ｐ
Ｏ₄ ^3-などのアニオンに起因する物質が残留するため好
ましくない。そこで、低温で分解する物質としては、有
機系の物質を用いることが好ましい。しかし、パーオキ
サイド類などは低温で分解しやすいが、爆発をする危険
性があるので好ましくない。

【００１５】そこで、本発明では低温で比較的容易に分
解する有機物質として、アゾ化合物を用いることにし
た。ところで、このアゾ化合物のうち、アゾビスイソブ
チロニトリル（ＡＩＢＮ）は５０〜６０℃で熱分解する
が、アゾジカルボンアミド（ＮＨ₂ＣＯＮ＝ＮＣＯＮ
Ｈ₂）の熱分解温度は１８０〜２００℃と高い。ただ
し、アゾジカルボンアミドは水の存在下でＣａ⁺⁺と反応
し、アゾジカルボン酸のカルシウム塩を生じ、１００℃
付近からＮ₂ガス、ＣＯ₂ガス、ＮＨ₃ガスを発生する。
転炉吹付材の場合には、硬化剤として消石灰を添加して
おり、これに由来するＣａ⁺⁺が上記の反応に加わる。

【００１６】アゾ化合物としては、他にヒドラジッド
類、テトラミン類などがあるが、分解温度が低いアゾビ
スイソブチロニトリルと、比較的安定で構造が簡単なア
ゾジカルボンアミドを用いることが最も好ましい。

【００１７】また、吹付材に対するアゾ化合物の添加量
としては、０．０１〜１．０重量％の範囲とすることが
好ましい。アゾ化合物の添加量を０．０１〜１．０重量
％の範囲としたのは、０．０１重量％未満では分解ガス
が十分に発生せず、また、１．０重量％を越えるとガス
発生量が多くなり過ぎて層状の亀裂が入ったり、組織の
緩みを生じたりして好ましくないことによる。

【００１８】本発明の効果をさらに確実に奏させるため
には、アゾ化合物の添加量を０．０５〜０．５重量％の
範囲とすることが好ましい。

【００１９】また、高温で熱分解する物質としては、種
々の炭酸塩がある。そして、この炭酸塩のうち炭酸カル
シウム及び炭酸マグネシウムはいずれも７００℃以上で
分解する。したがって、吹付施工体の表面の水分が蒸発
し、温度が上昇するとＣＯ₂ガスを発生する。このと
き、内部ではまだ水分が残留し、水蒸気化しているの
で、ＣＯ₂ガスの発生により形成される通気孔を通っ
て、内部の水蒸気が速やかに逸散し、ポッピングや膨れ
の発生を効率よく防止することが可能になる。

【００２０】炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムの添加
量としては、０．１〜５．０重量％の範囲とすることが
好ましい。これは、添加量が０．１重量％未満では分解
によるＣＯ₂ガスの発生量が少なく、５．０重量％を越
えると、多量にガスが発生し、組織が緩み、耐食性が低
下することによる。なお、炭酸カルシウム、炭酸マグネ
シウムの添加量は０．５〜３重量％の範囲とすることが
さらに好ましい。また、本発明の吹付耐火物において
は、耐食性、施工体の機械的強度などを考慮して、吹付
材（骨材）として、マグネシア質吹付材、あるいはそれ
にドロマイトを加えたマグネシア・ドロマイト質吹付材
を用いている。ドロマイトの使用量は１０重量％から７
０重量％まで任意に選択できる。なお、ドロマイトの使
用量は通常２０〜４０重量％の範囲が好ましい。

【００２１】また、結合剤としては、リン酸ナトリウ
ム、ケイ酸ナトリウムなどが使用される。リン酸ナトリ
ウムとしては、ヘキサメタリン酸ナトリウム、酸性ピロ
リン酸ナトリウム、テトラポリリン酸ナトリウムなどを
使用することが可能であり、何種類かを組み合わせて使
用することも可能である。ケイ酸ナトリウムとしては、
市販の１号ケイ酸ナトリウム、２号ケイ酸ナトリウム、
３号ケイ酸ナトリウムなどを使用することができる。ま
た、リン酸ナトリウムとケイ酸ナトリウムの併用も可能
である。

【００２２】また、硬化剤としては、消石灰を用い、こ
れを２〜３重量％の割合で添加することが好ましい。但
し、結合剤及び硬化剤は上記のものに限定されるもので
はなく、その他のものを用いることも可能である。

【００２３】また、ここでは転炉用の吹付耐火物を中心
に述べたが、転炉用の吹付耐火物は主として熱間での吹
付施工により施工されるが、マグネシア質吹付耐火物で
あれば常温から２００〜４００℃の低い温度でも吹付可
能である。

【００２４】また、タンディッシュ用吹付補修材として
は、マグネシア質吹付耐火物のベースに有機繊維を添加
し、さらにアゾ化合物を添加することによって膨れやホ
ッピングを大幅に減少させることが可能である。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を比較例
とともに示して、本発明の特徴とするところをさらに詳
しく説明する。ここでは、表１に示すような配合割合の
吹付耐火物を作成し、流し込みにより施工体試料を作成
した後、以下に説明する方法で通気率、曲げ強さを測定
した。またそれとは別に、以下に示す方法で吹付実験、
加熱実験を実施した。

【００２６】

【表１】

【００２７】なお、比較のため、表２に示すような、本
発明の範囲外の吹付耐火物（比較例）を調製し、それに
ついても同様の方法で通気率及び曲げ強さを測定すると
ともに、吹付・加熱試験を行った。

【００２８】

【表２】

【００２９】［通気率の測定］２０％の水を添加して混
練し、速やかに８０mmφ×４０mmＨの金枠に流し込み、
硬化後、各温度で１ｈｒ熱処理した後、加圧法で通気率
を測定した。

【００３０】［曲げ強さの測定］２０％の水を添加して
混練し、速やかに４０×４０×１６０mmの金型に流し込
み、硬化後、各温度で１ｈｒ熱処理した後、曲げ強さを
測定した。

【００３１】［吹付及び加熱試験］灯油バーナーで加熱
する方式の吹付炉で、予めれんが面を１０００℃もしく
は４００℃に加熱して昇温しておき、そのれんが面に２
５kgの材料を吹付機で吹き付けた後、表面を再度バーナ
ーで４００℃もしくは１０００℃に加熱し、吹付施工体
の状況を観察した。実施例及び比較例の試料について行
った通気率及び曲げ強さの測定結果及び吹付・加熱試験
の結果を表１及び表２に併せて示す。

【００３２】まず、実施例について見ると、表１の実施
例１、２、３はマグネシア質あるいはマグネシアドロマ
イト質の転炉用の吹付耐火物であり、表２の比較例１に
示す従来品よりは通気率がやや大きくなり、強度がわず
かに低くなっているが、吹付・加熱実験においては、実
施例１，２，３のいずれにもポッピングは認められず、
亀裂の発生も認められなかった。

【００３３】これに対し、表２の、アゾ化合物を添加し
ていない比較例１では、ポッピングの発生が認められた
ばかりでなく、層状の亀裂の発生も認められた。また、
アゾ化合物の添加量が本発明の範囲（０．０１〜１重量
％）を越えた比較例２（アゾ化合物の添加量１．５重量
％）の場合には、ポッピングの発生は認められないもの
の、組織がもろくなり、層状の亀裂が多数認められた。
また、表面にも稼働面に垂直な亀裂の発生が認められ
た。また、アゾ化合物の添加量が本発明の範囲より少な
い比較例３（アゾ化合物の添加量０．００５重量％）の
場合、やはり小さなポッピング現象が発生し、また層状
の亀裂の発生も認められた。

【００３４】また、実施例４、５（表１）は、タンディ
ッシュ用吹付耐火物（有機パルプを含む）にアゾ化合物
を添加したものであるが、アゾ化合物及び炭酸塩（炭酸
カルシウム）を添加せず、有機パルプを添加した比較例
４と比較すると、実施例４，５は通気率がやや大きくな
り、曲げ強さがわずかに低下するが、吹付・加熱試験に
おいて膨れ、亀裂、剥離が見られなかったのに対し、比
較例４では、吹付時に５０mmφ程度の膨れが５ケ発生し
た。

【００３５】なお、上記実施形態では炭酸塩として炭酸
カルシウムを用いているが、炭酸塩はこれに限られるも
のではなく、炭酸マグネシウムなどの他の炭酸塩を用い
ることも可能である。

【００３６】なお、本発明はその他の点においても上記
実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨範囲内
において、種々の応用、変形を加えることが可能であ
る。

【００３７】

【発明の効果】上述のように、本発明の吹付耐火物は、
アゾ化合物を０．０１〜１．０重量％、炭酸塩を０．１
〜５重量％の割合で配合しているので、通気率の極端な
上昇やそれによる機械的強度の低下を招いたりすること
なく、ポッピングや膨れの発生を防止することができ
る。従って、本発明の吹付耐火物を使用することによ
り、転炉、取鍋、タンディッシュなどの寿命の延長、耐
火物原単位の低減を図ることが可能になり、工業的にき
わめて有意義である。

【００３８】また、アゾ化合物として、アゾビスイソブ
チロニトリル，アゾジカルボンアミドの少なくとも１種
を用いることにより、また、炭酸塩として、炭酸カルシ
ウム及び炭酸マグネシウムの少なくとも１種を用いるこ
とにより、通気率の極端な上昇やそれによる機械的強度
の低下を招いたりすることなく、ポッピングや膨れの発
生を防止することが可能になり、本願発明をより実効あ
らしめることができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マグネシアドロマイト質又はマグネシア質
吹付耐火物において、アゾ化合物と炭酸塩をアゾ化合物：０．０１〜１．０重量％、炭酸塩：０．１〜５重量％の割合で配合したことを特徴とする吹付耐火物。
【請求項２】前記アゾ化合物として、アゾビスイソブチ
ロニトリル，アゾジカルボンアミドの少なくとも１種を
用いることを特徴とする請求項１記載の吹付耐火物。
【請求項３】前記炭酸塩として、炭酸カルシウム及び炭
酸マグネシウムの少なくとも１種を用いることを特徴と
する請求項１又は２記載の吹付耐火物。