JPH11199330A

JPH11199330A - キャスタブル耐火物の施工法

Info

Publication number: JPH11199330A
Application number: JP9368055A
Authority: JP
Inventors: Junichiro Mori; 淳一郎森; Hiroko Katayama; 博子片山; Seijiro Tanaka; 征二郎田中
Original assignee: Kawasaki Refractories Co Ltd
Current assignee: JFE Refractories Corp
Priority date: 1997-12-26
Filing date: 1997-12-26
Publication date: 1999-07-27

Abstract

(57)【要約】【課題】溶鋼取鍋等の溶融金属容器の内張りに使用さ
れるキャスタブル耐火物の亀裂、剥離を少なくして耐用
性を向上させることにある。【解決手段】Ａｌ₂Ｏ₃とＭｇＯを主要構成成分と
し、ＣａＯ含有量が０．５重量％未満である組成物に対
し、オキシカルボン酸の多価金属塩を固形物換算で外掛
け０．０５重量％〜５重量％添加した組成物と、添加水
（液）を混練、流し込み施工するに際し、組成物および
／または添加水（液）を２０℃〜４０℃に加温して混
練、流し込み施工し、短時間に硬化できて耐久性を向上
できるようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶融金属容器など
の内張りに使用するのに適したキャスタブル耐火物の施
工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、溶鋼取鍋等の溶融金属容器の内張
りに使用される耐火物としては、ジルコン質原料を使用
するキャスタブル耐火物が使用されてきた。このジルコ
ン質キャスタブル耐火物は、比較的コストが安く、また
性能的にも熱スポーリング、構造スポーリングなどの発
生も少ないという利点を具備している。

【０００３】しかしながら、近年高級鋼の需要が増大す
るにしたがって、溶鋼取鍋等での処理条件も過酷化して
おり、ジルコン質キャスタブル耐火物では耐食性が不十
分であることが指摘されている。

【０００４】このジルコン質のキャスタブル耐火物に代
わって、アルミナ質原料およびスピネル質原料を配合し
たアルミナ・スピネル質キャスタブル耐火物が提案され
た。このアルミナ・スピネル質キャスタブル耐火物は、
配合されたスピネル（ＭｇＡｌ₂Ｏ₄）が、稼働面から
浸透しようとする鉄酸化物をとらえて高融点物質を形成
し組織を緻密化するとともに、ＳｉＯ₂等の低融点物質
の含有量が少ないため、優れた耐食性、耐スラグ浸透性
を備えるものである。

【０００５】しかしながら、高温、長時間保持の条件下
では、なお耐食性、耐スラグ浸透性が不十分であること
が指摘されている。このアルミナ・スピネル質キャスタ
ブル耐火物の耐食性、耐スラグ浸透性向上を目的とし
て、アルミナ原料とマグネシア原料とを配合したアルミ
ナ・マグネシア質キャスタブル耐火物が提案されてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このアルミナ
・マグネシア質のキャスタブル耐火物は、耐食性には優
れるものの、スピネル生成膨張や、熱膨張にともなう応
力の発生により、亀裂や剥離が発生して大きく損傷する
ことがある。

【０００７】そのため、加熱、冷却における反応膨張、
熱膨張、収縮を抑制して発生応力を低減させ、施工体の
耐用性を向上することが可能なキャスタブル耐火物の施
工法が課題であった。

【０００８】周知のようにキャスタブル耐火物は、使用
中の加熱によって反応生成膨張や、熱膨張を発生し、施
工体内部に応力を発生する。繰り返し加熱冷却を行うこ
とにより、応力に耐えられず、内部に亀裂が発生する。
亀裂部分にはスラグや溶融金属が侵入し、剥離を発生さ
せる。このため、施工体の反応生成膨張、熱膨張を抑制
することによって、亀裂、剥離を抑制することを考え
た。

【０００９】上記課題を解決するために、発明者らは、
キャスタブル耐火物に一般的に使用されているアルミナ
セメントを除くことによって、焼結が抑制され、その結
果キャスタブル耐火物の耐スポーリング性が向上し、亀
裂や剥離が大幅に抑制されることを知った。

【００１０】また、アルミナセメントの結合の代りに、
マグネシアとオキシカルボン酸の多価金属塩の反応によ
って自硬性が得られることを知った。

【００１１】しかし、マグネシアとオキシカルボン酸の
多価金属塩の反応は、温度の影響が大きく、低温（１０
℃以下）では、極端に硬化が遅くなるという問題があっ
た。

【００１２】そこで、いろいろと検討の結果、バインダ
ーとしてアルミナセメントを使用せず、マグネシアとオ
キシカルボン酸の反応により硬化させるキャスタブル耐
火物において、キャスタブル耐火物組成物および、また
は添加水（液）を２０℃〜４０℃に加温することによっ
て、低温時の硬化時間を短縮することができることを知
った。

【００１３】また、キャスタブル耐火物に一般的に使用
されているＳｉＯ₂原料を除くことによって、さらに亀
裂や剥離が大幅に抑制されることを知った。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記のような
点に鑑みたもので、上記の課題を解決するために、Ａｌ
₂Ｏ₃とＭｇＯを主要構成成分とし、ＣａＯ含有量が
０．５重量％未満である組成物に対し、オキシカルボン
酸の多価金属塩を固形物換算で外掛け０．０５重量％〜
５重量％添加した組成物と、添加水（液）を混練、流し
込み施工するに際し、組成物および／または添加水
（液）を２０℃〜４０℃に加温して混練、流し込み施工
することを特徴とするキャスタブル耐火物の施工法を提
供するにある。

【００１５】また、Ａｌ₂Ｏ₃とＭｇＯを主要構成成分
とし、ＣａＯ含有量が０．５重量％未満で、かつＳｉＯ
₂含有量が０．５重量％未満である組成物とした上記の
キャスタブル耐火物組成物の施工法を提供するにある。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明のキャスタブル耐火物の施
工法は、Ａｌ₂Ｏ₃とＭｇＯを主要構成成分とし、Ｃａ
Ｏ含有量が０．５重量％未満である組成物に対し、オキ
シカルボン酸の多価金属塩を固形物換算で外掛け０．０
５重量％〜５重量％添加した組成物と、添加水（液）を
混練、流し込み施工するに際し、組成物および／または
添加水（液）を２０℃〜４０℃に加温して混練、流し込
み施工することを特徴とする。

【００１７】キャスタブル耐火物としてＡｌ₂Ｏ₃、Ｍ
ｇＯを挙げたが、これらの成分を含む原料としては、焼
結アルミナ、電融アルミナ、仮焼アルミナ、水硬性アル
ミナ、海水マグネシア、電融マグネシア、天然マグネシ
ア、焼結スピネル、電融スピネルなどが挙げられる。

【００１８】これらの原料の組み合わせは、特に限定さ
れず、Ａｌ₂Ｏ₃とＭｇＯの比率は従来公知のとおりの
種々の組み合わせが可能である。例えば、アルミナを主
体に使用し、微粉にスピネルを使用したり、またアルミ
ナを主体に使用し、微粉にマグネシアを使用する、また
アルミナ、マグネシア、スピネルのそれぞれを混合使用
することなどができる。

【００１９】そして、上記キャスタブル耐火物として
は、ＣａＯが０．５重量％未満のものが好ましい。Ｃａ
Ｏは、アルミナセメントの構成成分であり、従来から一
般的に使用されてきたが、本発明ではアルミナセメント
を極少量にすることによって耐熱スポーリング性を向上
させた。

【００２０】このアルミナセメント量は、３重量％未
満、好ましくは全く使用しない方が良い。アルミナセメ
ント量が３重量％を超えると、従来と同じように焼結過
多となり、耐スポーリング性が低下して、亀裂、剥離が
発生して好ましくない。

【００２１】また、上記キャスタブル耐火物としては、
ＣａＯが０．５重量％未満、ＳｉＯ ₂が０．５重量％未
満のものが好ましい。ＳｉＯ₂は、シリカフラワーなど
で従来から―般的に使用されてきた。それは、焼結促進
による熱膨張の制御や、マグネシアの消化（水和して粉
化すること）を抑制することが主たる目的であるが、焼
結過多による亀裂が発生することがある。

【００２２】シリカ原料は、キャスタブル耐火物全体に
占めるＳｉＯ₂として０．５重量％未満にしなければな
らず、好ましくは全く使用しない方が良い。ＳｉＯ₂が
０．５重量％を超えると、焼結過多となり、耐スポーリ
ング性が低下して、亀裂、剥離が発生し好ましくない。
また、その他の原料に含まれるＳｉＯ₂も極力少なくす
るべきで、例えばマグネシアの純度は９５重量％以上、
好ましくは９９重量％以上にするのが良い。

【００２３】アルミナ原料としては、焼結品、電融品な
どにかかわらず使用できるが、アルミナ原料中のＡｌ₂
Ｏ₃含有量は９５重量％以上、好ましくは９８重量％以
上あることが必要である。Ａｌ₂Ｏ₃含有量が９５重量
％未満では、不純物の影響により高温で液相を生成して
焼結過多になり、亀裂が発生するとともに耐食性も低下
する。

【００２４】なお、アルミナ原料として、流動性の向上
を目的として、仮焼アルミナや水硬性アルミナなどのア
ルミナ超微粉原料を使用することも可能である。

【００２５】次に、本発明の特徴とするところのオキシ
カルボン酸の多価金属塩の添加について説明する。オキ
シカルボン酸とは、一分子中にカルボキシル基（−ＣＯ
ＯＨ）とアルコール性水酸基（−ＯＨ）とをもつ有機化
合物の総称であり、例えば乳酸、酒石酸、クエン酸、グ
リコール酸などを挙げることができる。

【００２６】これらの多価金属（例えばＡｌ）塩の化合
物は、現在日本国内では多木化学株式会社からタキセラ
ムの商品名で製造、販売されている。

【００２７】本発明では、このオキシカルボン酸の多価
金属塩とＭｇＯの反応で自硬性を持たせることにより、
アルミナセメントを使用しなくてもキャスタブルとして
硬化させることが可能になった。また、このオキシカル
ボン酸の多価金属塩は、先に述べたマグネシアの消化を
抑制する機能も併せ持っている。このため、従来から使
用されてきたシリカフラワーなどを使用しなくても、消
化の問題がなくなる。

【００２８】オキシカルボン酸の多価金属塩の添加量
は、キャスタブル組成物に対し固形物換算で外掛け０．
０５重量％以上、５重量％以下が好ましい。０．０５重
量％未満では、自硬性が得られず、強度が弱くなり好ま
しくない。５重量％を超えると、混練物の粘性が増加し
て混練が困難になるとともに、焼成後気孔率が増大し、
耐食性が低下するため好ましくない。

【００２９】なお、上記キャスタブル耐火物の組成物に
は、その特性を低下させない範囲でで、最大粒子径６０
mm程度の粗大粒を添加することもでき、その特性を低下
させない範囲で従来公知の結合材、分散剤等の使用も可
能である。

【００３０】本発明では、上記キャスタブル耐火物の組
成物および／または添加水（液）を２０℃〜４０℃に加
温して混練、流し込み施工するものである。２０℃未満
では硬化が遅くなって施工後の作業段取りに支障をきた
し、４０℃を越えると硬化が異常に速くなり、施工が困
難となる。特に好ましい温度は、２５℃〜３０℃の範囲
である。

【００３１】上記キャスタブル耐火物は、上記のように
して水などの液体とともに混練して所定の型枠に流し込
み、硬化後脱枠することにより所要の成形体を得ること
ができる。

【００３２】

【実施例】本発明の実施例を、比較例とともに示して、
その特徴とするところをさらに詳しく説明する。Ａｌ₂
Ｏ₃源としては、Ａｌ₂Ｏ₃含有量９９重量％以上の焼
結アルミナおよび仮焼アルミナを使用した。ＭｇＯ源と
しては、ＭｇＯ含有量９９重量％以上の海水マグネシア
を使用した。他のＭｇＯ源として、さらにＡｌ₂Ｏ₃＋
ＭｇＯの合量が９９重量％以上の焼結スピネルを使用し
た。

【００３３】表１比較表１

【表１】

【００３４】オキシカルボン酸の多価金属塩としては、
多木化学株式会社製のグリコール酸乳酸アルミニウム
（商品名タキセラムＡＳ−１００）を使用した。比較例
に使用したシリカフラワーとしては、エルケム社製ミク
ロシリカ９７１Ｄを使用した。アルミナセメントとして
は、電気化学工業株式会社製デンカハイアルミナセメン
トスーパーＳ−２を使用した。

【００３５】そして、表１に示すような割合になるよう
にして流し込み不定形耐火物を配合した。配合物は、水
と混練して型枠に流し込み試料を作成した。

【００３６】本実施例１〜５は、本発明内でグリコール
酸乳酸アルミニウムの添加量を変化させたものである。
実施例６〜１０は、本発明内でアルミナ、マグネシア、
スピネルの使用量を変化させたものである。

【００３７】比較例１〜２は、本発明を超えて、グリコ
ール酸乳酸アルミニウムの添加量を変化させたものであ
る。比較例３〜５は、本発明を超えてＳｉＯ₂、ＣａＯ
含有量を変化させたものである。

【００３８】表２は、使用原料中のＣａＯ量、ＳｉＯ₂
量を示している。表２使用原料中のＣａＯ量、ＳｉＯ₂量

【表２】

【００３９】表３は、実施例３に示す組成物および／ま
たは添加水を所定温度に加温したときの、気温１０℃に
おける硬化時間を示している。組成物および／または添
加水を加温することにより、硬化時間が短縮できること
が判る。

【００４０】表３加温と硬化時間の関係

【表３】

【００４１】作成した試料について、ＪＩＳＲ２５５
５−１９８１に準じて熱間線膨張率を測定した。また、
ＪＩＳＲ２５５４−１９７６に準じて焼成後の線変化
率を測定した。また、ＪＩＳＲ２６５７−１９９５に
準じて急熱−急冷によるスポーリング試験を行った。試
料表面の１／２が剥落した時点の加熱−冷却のサイクル
数を測定した。結果を表４に示す。

【００４２】表４比較表２

【表４】

【００４３】上表より本発明のキャスタブル耐火物は、
熱間線膨張率が小さく、また焼成後の線変化率が小さい
ことが判る。さらに、スポーリングに至る回数も、従来
のキャスタブル耐火物に比べてはるかに多くなっている
ことが明らかである。

【００４４】なお、本発明のキャスタブル耐火物は、上
記実施例に限定されるものでなく、発明の趣旨の範囲内
において種々の応用、変化を加えることができるもので
ある。

【００４５】

【発明の効果】以上のように本発明にあっては、オキシ
カルボン酸の多価金属塩によってＭｇＯの反応で自硬性
をもたせられ、またマグネシアの消化抑制がはかれて、
従来のアルミナ・スピネルやアルミナ・マグネシアキャ
スタブルを用いた場合よりも亀裂剥離が少なく、耐用性
を向上させることができ、施工体の耐用回数を増大さ
せ、耐火物原単位、原単価の低減に寄与することができ
る。そして、キャスタブル耐火物組成物および、または
添加水（液）を２０℃〜４０℃に加温することによっ
て、流し込み耐火物の硬化時間を短縮することができ
る。

【００４６】また、オキシカルボン酸の多価金属塩を固
形物換算で外掛け０．０５重量％以上、５重量％以下添
加することによって、自硬性が得られて、強度を向上で
き、混練物の混練も容易に行うことができる。

【００４７】さらに、ＳｉＯ₂含有量が０．５重量％未
満のものとすることによって、焼結過度による亀裂の発
生を抑制できて、亀裂剥離が少なく、耐用性を向上させ
ることができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ａｌ₂Ｏ₃とＭｇＯを主要構成成分と
し、ＣａＯ含有量が０．５重量％未満である組成物に対
し、オキシカルボン酸の多価金属塩を固形物換算で外掛
け０．０５重量％〜５重量％添加した組成物と、添加水
（液）を混練、流し込み施工するに際し、組成物および
／または添加水（液）を２０℃〜４０℃に加温して混
練、流し込み施工することを特徴とするキャスタブル耐
火物の施工法。
【請求項２】Ａｌ₂Ｏ₃とＭｇＯを主要構成成分と
し、ＣａＯ含有量が０．５重量％未満で、かつＳｉＯ₂
含有量が０．５重量％未満である組成物とした請求項１
に記載のキャスタブル耐火物の施工法。