JPS5926979A - 溶融金属容器用塩基性不定形耐火物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は取鍋、炉外精錬炉、タンディツシュなど（以
下単に取鍋等という）の主として製鋼用の溶融金属容器
の内張り耐火物として有用な塩ｊ、４性不定形耐火物に
関するものである。

近年製鋼においては、高級鋼棟の需要増大に伴なう連続
鋳造、脱ガス処理、取鍋精錬等の採用によシ出鋼温度が
上昇し、取鍋等の使用温度は１１毛＜なシ、しかも鋼の
取鍋内滞留時間が長くなるなど取鍋等の使用条件は益々
苛酷になっている。

このため取鍋等の内張シ耐大物としてこれまで汎用され
ていた高けい酸質耐火物に代えて、ジルコン質あるいは
高アルミナ質等の高級耐火物が使用されるようになって
きているが、これらはスラグ面１食性の点で充分満足す
る耐用が得られないのが現状である。

このスラグ面１食性の向」二による耐用の飛躍的増大と
共に、鋼の清浄化をはかる目的で塩基性耐火物を取鍋等
に適用する試みがなされてはいるが、塩基性耐火物の宿
命である熱的および構造的スポーリングによる亀裂の発
生と、この亀裂への地金の侵入と耐火物の剥離の発生に
よる損耗によって塩基性耐火物の有する慶れだ効果を活
用できず、未だ実用化舌れる１でに至っていない。

取鍋等の施工面では、れんが績み施工から流し込み、振
りｖ１成形ｌとを利用する不定形施工への移行が行なわ
れている。この不定形施工は、（１）れんが積み施工に
比べて簡餠である。（２）施工現場での発塵などがなく
作業環境が改善される。（３）中間修理時に継ぎ足しｈ
【クエが可［誦で、れんがの場合のように残寸のある未
使用部を廃却しないですみ、コスト低減となる。（４）
耐火物製造時の焼成などが不要で省エネルギーとなる。

などの利点が多いが、なかでも最大の利点は施工時間の
短縮による省力化である。例えば１５０　ｔｏｎ取鍋の
施工の場合、従来のれんが粕み施工では３日を要すると
ころが、流し込み施工では僅か半１」で終了するのであ
る。

しかして前述した塩基性耐火物を不定形施工すれば最適
であると考えられるが、塩基性耐火物による取締等の溶
融金属容器は、れんがｌｅｔみｌ名工に比較しても強度
が小さく、体積変化が犬きく、また充填が悪いうえに塩
基性材料の特性である熱膨張が大きく、溶融スラグを吸
収しやすいことがｌｌ（なって亀裂の集中発生と剥離が
起る欠点がある。

これらの問題を解決すべくこれまでにも４・１１々の試
みがなされている。例えば（１）　　添加水分を少なく
する。（２）流し込み施工時にバイブレータ−を使用す
る。（３）　　乾式施工する。などの検討−がなされ、
これらの対策によシある程度の改善はされているが、未
だ不十分である。

本発明者らは、これらの点に鑑み独々検討を重ねた結果
、塩基性不定形耐火物による取鍋等に発生する亀裂と剥
離の防止のために粗大粒の使用に着目したものである。

特公昭５６−２２８３５号公報にはセメントロータリー
キルンのキャスタブル施工に粒径４ＯＮ１１以下のアル
ミナ−シリカ系粗大粒を用いて、熱による体積安定性、
耐摩耗性、強度の向上がなされ、しかも材料のポンプ圧
送が可能であることがのべられている。

また特開昭５３−４０２２号には高炉出銑樋用耐火物に
粒径１０〜１００　ｍの高アルミナ質粗大粒を用いて充
填率、強度、耐食性、耐摩耗性などを向上させる方法に
ついてのべられている。

本発明者らは塩基性不定形耐火物施工体の加熱冷却に伴
なう亀裂の発生について詳細に検討した結果、加熱冷却
に伴なって施工体内に発生する熱応力は、特にマトリッ
クス部を伝播し、組織的に特に弱い点に集中し、大きな
亀裂となる。

ところが施工体内に粗粒が存在すると、不定形施工体で
はマトリックス部に比較して粗粒部の方が組織が強固で
あるので、応力の伝播は止まる。

しかじ粗粒があまシ大きくない場合応力の伝播が粗粒と
の境界に達すると、粗粒を回り込む形で伝播する。

この粗粒がある程度以上に大きいと、応力の伝播が粗粒
を回り込むことができず、そこで伝播が止まり、結局応
力が一点に集中することなく、分散された状態で留まる
ことになる。従って、マトリックス中に極く微細な亀裂
が発生することはあっても、集中して大きな亀裂になる
ことはなく、地金の侵入や剥離の発生にはつながらない
ことが判った。

一方、取鍋等の溶融金属容器に塩基性不へ定形材を１０
０眉以上の施工厚さで施工した場合、稼動面よシ３０〜
５０ｍｍ内部までに集中的に亀裂が発生し、受鋼を重ね
ると亀裂が大きく発よ・賀して３０〜５０ｍｍの厚さの
処で剥離が起る。

稼動面よシロ０＃Ｉ以上の内部には亀裂の発生ｔよ非常
に少なく剥離の原因とはならない。

この理由としては、主に次の２点が考えられる。

一つは、稼動中の取鍋等は１０００℃から１６００°Ｃ
程度の範囲で急熱、急冷が繰返されており、この熱サイ
クルの温度差は稼動面より内部になるに従って次第に小
さく々り稼動面よｌ）　５　Ｑ　ＦＩ１ｍ内部では温度
差は非常に小さくなる。

もう一つの理由はスラグの侵入である。稼動面よ９３０
〜５０厘まではスラグの侵入が著しく、侵入したスラグ
と〜耐火物とが反応し、原組織と異なった組織となり、
構造的スポーリングが発生し剥離となる。

この発明は塩基性耐火月利中に粒径５ｏ〜９０ａｍの粗
大粒を１５〜５０　Ｍ　’ｉ；：　％配合した溶融金属
容器用塩基性不定形劇火物である。

粗大粒として粒径５０〜９　Ｑ　ｍｍのものを使用する
ことにより、マトリックス部に発生した熱応力の伝播が
この粗大粒で阻止され、一点に集中することがない。即
ち通常に使われる粒度構成の塩基性不定形材にみられる
稼動面より３０〜５０６〜内部に集中的に発生する亀裂
が、粒径５ｏ〜９０ｍｍの粗大粒を使用することにょシ
分断され、連続シタ亀裂となることを防止するのである
。

実際に取鍋に使用した内張シ耐大物の結果をみても粒径
５０〜９０面の粗大粒を用いたものは一部の粗大粒とマ
トリックス部の境界部あるいはマトリックス部に断続的
に微細な亀裂が多く発生しその亀裂は全て粗大粒によシ
分断されており、連続的な集中亀裂はなかった。

これは粗大粒が組織全体の楔的効果を果しているもので
あり、また微細亀裂のだめ地金の侵入もなく剥離も発生
していない。しかし粗大粒として４　Ｑ　ｍｍ以下の粒
径のものを使用した場合には、亀裂の分断効果は小さく
、楔的役割が十分に発、１１毛されず、粗大粒を使用し
ない場合はどではないが、亀裂の集中発生とその亀裂の
発達による地金の侵入と剥離が起υ、また粒径９０＃以
上とすると施工時の流動性が悪くて粒分離する可能性が
あって好ましくなく、このためこの発明では粗大粒の粒
径を５０〜９Ｑｍｍの範囲に限定するものである。

上記のようにこの発明では粒径５０〜９　Ｑ　ｍｍの粗
大粒を塩基性耐火材）Ｉ中に１５〜５０重量％好ましく
は２５〜４０重量％含有させるものであり、この粗大粒
の含有量−が１５重量飴以下では粗大粒裂が発生し、地
金の侵入剥離が起とシ、また５０重址チ以上では混練時
や輔工時に流動性が十分でなくて粒分ｙｌｔが起こりゃ
すくなって好ましくなへこの発明で塩基性１１ｉ１Ｊ火
材料とは、マグネシアクリンカ−、ドロマイトクリンカ
−、マグネシアスピネル、クリンカー、マグクロクリン
カー、マグネシアシリカ質などの公知のものを云’−”
ｓＭｇＱとＣａＯの含有量がその舎利で５０７ｊｔｆｆ
ｉ％以上のものが好ましい。

これは５０爪量饅以下では塩基性材料のスラグに対する
）η目食性がｙｒ　Ｌ　＜。失なわれるためである。

この塩基性材料中のＭｇＯとＣａＯ以外の成分としては
、Ｓ　ｉ０２、Ａ１１’ｇ０８、Ｚｒ０Ｂ、ＴｉＯ２、
Ｃｒ２０ＢなどであッテＭｇＯ旬ａＯと反応して融点を
下げたシ、その他の特性を著しく成子させるものでなけ
ればよい。

この発明に使用する粗大粒は粗大粒以外の成分と反応し
て低１ｉ＜’Ｉｆ点物を形成したり、スラグ耐食性を低
下させないもので、あって、粗大粒の圧縮強さが３００
−以上、好ましくは５００％）以上、気孔率は２０ｑｂ
以下のものが必要である。

これは圧縮強さが３００憤未渦では熱応力によって粗大
粒自身が割れたシ、マトリックス部に発生した１３．裂
を止めることができないおそれがあり、才だ気孔率が２
０チをこえると、スラグが侵入しやすくなって好ましく
ないためである。

次にこの発明で使用する粗大粒の製造方法としては、公
知のれんが↓遺失によシ原料を粒度配合し、バインダー
を加え混練、成形、焼成したものを粗砕して篩分ける方
法、ベレツター、転動造粒機その他の方法で造粒し、そ
のｔ１使用する方法、あるいは天然マグネザイト鉱石を
そのまま焼成し、粗砕して篩分ける方法など、各種の方
法が用いられ、前述の条件を満足するものであれば特に
限’ｉＮするものではない。

この発明による塩基性不定形耐火物の粗大粒以外で特に
施工性、性状などに影響を及はすものは、微粉部（粒径
０．１２５ａ以下）である。

この微粉の使用量は、粗大粒の使用Ｍ１．によって調整
されるが、耐火材原料の２５〜３５］Ｆ量条用いること
が好丑しい。面］火材以外では必要に応じて結合剤、減
水１１す、分散剤、解膠剤、爆裂防１ト剤、増粘剤など
通常不定形耐火物に使用されるものを適宜用いればよく
、結合剤としては、自硬性まｔｃは熱硬化性物質例えば
リン酸アルミニュウム、アルミナセメント、けい酸ソー
ダ、マグネシアセメント、硫酸アルミニウム、粘土、エ
チルシリケートなどがある。

減水剤、分散剤、解膠剤、としてはリン酸塩、けい酸塩
、スルホン酸系化合物などが、葦だ爆裂防止剤としては
各種界面活性剤が用いられる。

これらの物質を適当数州いれば流し込み施工の場合はボ
ンド部の粘性は比較的大きく、粗大粒を用いても沈降に
よる粒分離は起こりにくいが、バイブレータ−を使用す
る場合には公知のパルプ廃液、シリカゲル、粘土、ＣＭ
ｃ１アルギン酸ソータζＰＶＡなどの増粘剤を少量添加
することによって粗大粒の沈降を防止することができる
。

この発明による粗大粒を配合した塩基性不定形ｉｔ大物
の取鍋等への施工法としては、流し込み、スタンプ、振
動成形など公知の施工法を採用すればよいが、なかでも
流し込み施］二法が最も好ましい０ この流し込み施工の揚台には、粗大≧′ケその他の酬人
材、結合剤などの添ＩＪｒｌ剤を秤量し、ポルテックス
ミキサー、モルタルミキサー、セメントミキサーなどな
るべく圧縮を伴なわないミキサー）自を用いて混合し、
仄いて水を固形′吻の５〜８係加えて３〜２０分間混練
し、型枠にｉ＋’＋ｔ　Ｌ込む０脱！１．すまでの養生
時間は気温に左右されるが、０．５〜４時間程度が好ま
しい。その後昇温乾燥され、使用される。

この発明による粗大粒使用の塩基付不定形耐火物ｕ：、
’特に高温で使用される取鍋等の内張り耐火材として使
用され、塩基性材料の弱点である亀裂の発生とそれに伴
なう地金の侵入と剥離を粒径５０〜９０ｍｍの粗大粒の
使用で防止して、塩基性材料のスラグ耐食性の特徴を十
分に発揮させるものである。

同時に粗大粒の使用により、耐火ｌ吻層の熱による体積
安定性、耐溶鋼摩耗性および骨材効果による強度を合わ
せもたせて、塩基性と不定形材の利点を充分に利用でき
るものである。

以下実施例によってこの発明の詳細な説明する。

実施例１　（粗大粒の製造） 第１表に示す組成のマグネシアドロマイトクリンカ−を
粒度配合し、水３％を加えてウェット／（ンで混練し、
４５０ｔプレスで皿型れんが形状に成形後トンネルキル
ン中１５８０℃で焼成した。

焼成後のれんがの見掛気孔率は１１％、圧縮強さは９８
０餉であった。このれんがをショークラッシャで粗砕し
、篩分けにより９０〜５０ｆｎｆｎ、５０〜５＃とじた
０ 第１表 実施例２．〜４゜ 取鍋を想定した直径１．５ｍ　、高さ０．８ｍの鉄製容
器の内側に１１４順厚さに断熱れんがを築迄１その中央
に層厚さが２００ｆｌとなるように鉄製中子を設置した
。

ツクスミキサ−で混合し、水を加えて３分間混練した材
料を流し込み施工した。２時間放置後中子を取除き、直
ちに酸累−プロパンバーナーにより１００°Ｃ／ｈｒの
昇温速度で１０００°ｃｔで昇温し、３時間保持したの
ち、放冷した。

冷却後亀裂の状態を測定した。再び１００℃／ｈｒの昇
温速度で１６００℃まで昇温し、１０時間保持した。

熱間において第１表に示す組成の取；禍スラグの吹付け
、を行った。この吹付けにより炉は１０００℃程度まで
冷却されたので再度１００°Ｃ／ｈｒで１６００℃まで
昇温した。このスラグ吹付け、昇温の操作を５回繰返し
たのち冷却した。冷却後施工体の屯裂剣離の状態を観、
察した。その結果は第２表に示しだ。

比較例１〜４ 実施例２〜４と全く同じ方法で粗大粒等の配合組成の異
なる流し込み材について実験を行った。

結果は第２表に示した。

上記第２表の結果から明らかなように、粒径５０〜９Ｑ
ｍｔｇの粗大粒を１５〜５０重量％使用した流し込み材
は亀裂の発生は微細亀裂のみに留り、剥離の発生はみら
れなかった。しかし、粒径５０〜９０ｇｍの粗大粒の使
用量が少ないか、あるいは粒径が５　Ｑ　ｒｎｍ以下で
あったシ、粗大粒を全く使用しない場合は、大きな亀裂
が集中的に発生し、その亀裂も容器の上から下まで稼動
面から背面までに達し、剥離を伴っていた。

これによってこの発明の優秀性が認められた。

実施例５ 実施１＋＋１３の流し込み材を１５０を取鍋に施工厚み
１　ｓ　ｏｍｍに全体施工（材料使用量１３．’　５ｔ
）　した結果亀裂の集中発生はなく、地金の材料中への
侵入や剥離はおこらず、比較例３の材料を施工した場合
の２倍の耐用を示した。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 塩基性耐火材料中に粒径５０〜９Ｑｍｍの粗大粒を１５
   〜５０重量％配合してなる溶融金属容器用塩基性不定形
   耐火物。