JPS62111B2

JPS62111B2 -

Info

Publication number: JPS62111B2
Application number: JP58125873A
Authority: JP
Inventors: Takashi Minanami; Akira Watanabe; Takeo Okamura; Yasutoshi Mizuta
Original assignee: Kyushu Refractories Co Ltd; Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp; Krosaki Harima Corp
Priority date: 1983-07-11
Filing date: 1983-07-11
Publication date: 1987-01-06
Also published as: JPS6016875A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は溶融金属容器、あるいは溶融金属処理
装置の熱間施工用不定形耐火材に関するもので、
更に詳しく述べるならば、転炉や精錬鍋等におけ
る熱間吹付材、熱間流し込み材、あるいは脱ガス
装置の圧入材等、熱間で施工を行う不定形材にお
いて、作業性、耐用性のすぐれた材料の提供を目
的に開発したものである。従来、これら熱間施工用不定形耐火材は、施工
装置、施工部位によりその施工法が決定され、施
工法により材料を選定していたが、各々施工条件
に制限があり、その耐用も満足するものではなか
つた。すなわち、転炉の吹付材においては、その施工
体の物性は低いものであり、その耐用は満足すべ
きものでないばかりでなく、近年の連鋳比率の増
加に伴い高温における施工を余儀なくされてお
り、施工時の付着率の低下、更には施工体の剥離
現象も多く見られるようになつている。また、転炉の装入壁、あるいは出鋼壁の補修用
に最近その使用量が増加している熱間流し込み材
は、1000℃以上の高温で施工を行なえば、良好な
沸騰を伴つて、比較的物性のすぐれた施工体とな
り、吹付材と比較して良好な耐用を示す。しか
し、その施工温度が1000℃以下になると、これま
での熱間流し込み材では施工体としての強度が発
現せず、補修材として使用できないという大きな
欠点を持つている。更に、最近の転炉の操業の主流となつている
上・下吹き吹錬においては、炉底の損傷が大きな
問題となつている。この炉底の補修に熱間流し込
み材の使用が検討されているが、従来の熱間流し
込み材においては熱間における流動性が低いとい
う欠点を持つので、炉底の補修には使用できな
い。すなわち、炉底補修を目的にした熱間流し込み
材の施工法としては、水分15〜25％で混練したス
ラリー状の熱間流し込み材をスクラツプシユート
等を利用して傾動した転炉に投入し、直ちに炉を
直立させて炉底の目的部位に流し込むという方法
が採用されているが、従来の熱間流し込み材は熱
間における流動性が考慮されていないので、炉を
直立させたときに要補修部位には投入した材料が
満足に流れこまず、十分な施工ができないという
大きな欠点を持つている。一方、脱ガス装置の補修用としての圧入材は、
現在主としてアルミナを主成分としたものが多用
されているが、これらは脱ガス装置の温度が低下
したのちに施工を行なう事を前提として開発され
ているので、施工温度が高くなるにつれて物性の
悪いものとなり耐食性が大巾に低下しているのが
現状である。しかし、このように冷却期間を長く
取ることは、脱ガス装置の操業に不利であるばか
りでなく、施工後に乾燥、昇熱の工程を必要と
し、省エネルギーの観点からも、また、他部位に
築炉されている煉瓦に与える影響から見ても好ま
しくない。更に、RH脱ガス装置等の浸漬管内筒
面あるいは槽底に施工する場合には、母材との接
着強度はそれほど強固でなくても問題ないが、構
造的に母材との接着力だけで施工した材料を保持
する必要のある場合には、従来の圧入材では接着
強度が低く、施工体を接着力のみでは保持できな
い。最近、転炉のトラニオン部あるいは溶鋼鍋のス
ラグラインに金枠をセツトし、不定形耐火材の圧
入もしくは流し込み施工を行なうことが考えられ
ている。この方法により得られた施工体は、現在
行なわれている吹付材よりも物性が良好でその耐
用性も向上すると考えられるが、従来の圧入材も
しくは熱間流し込み材では母材との接着が十分で
なく、このような目的には使用することができな
かつたのである。従来、熱間で沸騰硬化させる手
段についての提案もなされているが（特開昭55−
95082号）、特に施工場所の温度が1000℃以下の場
合は目的を充分に達成できるものとはなつていな
かつた。本発明は上記のような諸事情を考慮し、熱間施
工用不定形耐火材の接着性、流動性について鋭意
研究の結果なされたものであり、熱間吹付材、熱
間流し込み材、圧入材等熱間で施工を行なう不定
形耐火材において、作業性、耐用性にすぐれた材
料を提供するものである。すなわち、施工法に応じて粒度構成を施した耐
火材に対して、リン酸又はリン酸塩類、ラクタム
類等、更に施工法によつては硬化剤を加えること
により熱間施工用不定形耐火材としてすぐれた作
業性と耐用性を発現することを見いだし、本発明
をなすに至つたのである。不定形耐火材用バインダーとしてのリン酸又は
リン酸塩類については、これまで各種リン酸又は
リン酸塩類の使用が報告されており、更に、熱硬
化性樹脂とラクトン類、ラクタム類、複素環式化
合物、オキシカルボン酸他との組み合せのバイン
ダーを使用した不定形耐火物も提案されている
（特開昭58−20771号同58−69782号、同59−
137369号、同59−137370号）が、これは常温硬化
を目的としたもので、熱間流し込み剤としての使
用には難点がある。本発明はリン酸又はリン酸塩
類にラクタム類等を組み合わせて使用することに
より単なるバインダーとしての作用の他に低水分
域での材料の十分な泥漿粘性を保持させることに
特徴を有する。熱間施工用不定形耐火材にラクタム類等を使用
した時のその作用機構の詳細は明らかではない
が、リン酸又はリン酸塩類と併用することにより
以下のような作用を発現するものと推定される。
加熱水溶液中でのラクタム類等は開環し、併用し
ているリン酸又はリン酸塩類と反応し、キレート
化合物を生成し、リン酸又はリン酸塩類に低温で
の反応性を付与し、更に耐火材−水分散系におい
て特殊な凝集現象を発現させ、熱間での流動性と
沸騰現象を低水分域まで持続させている。すなわち、水溶液中で開環したラクタム類等と
リン酸又はリン酸塩類より生成したキレート化合
物により、特殊な凝集状態となつた材料は低水分
域まで熱間施工用不定形耐火材として必要な泥漿
粘性を保持し、以下に示すような作用効果を発現
するものと考えられる。 (1) 一般に、熱間吹付材においては母材との濡れ
性が良好なほど接着強度は向上する。それ故、
施工温度が高くなるにつれて母材との接着性は
悪くなり、施工に必要な水分も多くなるといわ
れている。本発明よりなる吹付材は、ラクタム
類等を併用することにより、先に述べたように
低水分域まで吹付材の接着に必要な泥漿状態を
保持しており、高温においても安定した接着性
を示し、また、得られる施工体の物性もすぐれ
ており、従つて耐用性にすぐれている。また、
従来の吹付材で良好な接着性の得られている比
較的低温域で本発明の材料を使用した場合に
は、従来の材料を使用した場合に比べ低水分で
の施工が可能となり、その結果、よりすぐれた
物性を示す施工体が得られ、耐用が一段と向上
する。 (2) 熱間流し込み材においても、ラクタム類等と
リン酸又はリン酸塩類の併用により低水分域ま
で泥漿状態を保持することができ、熱間流し込
み材の施工に重要な働きをする適切な沸騰現象
が長時間保持され、熱間でのすぐれた流動性を
発現し、その結果強固な接着強さを有した低気
孔率の施工体となる。更に、従来の熱間流し込み材では1000℃以下
ではリン酸又はリン酸塩類が十分なバインダー
効果を発現しないので施工体として必要な強度
が得られなかつたが、ラクタム類等とキレート
化合物を生成したリン酸又はリン酸塩類は反応
性に富む状態にあり、1000℃以下で施工しても
バインダーとしての働きを十分に示し、強固な
施工体を形成する。もちろん、本発明の材料は
1000℃以上での施工では従来の熱間流し込み材
以上の接着、耐用を示し、広い温度範囲にわた
つて使用可能である。 (3) 圧入材においては、従来の低温での施工を目
的としたものでなく熱間において施工を行な
い、その充填に沸騰現象を応用するものであ
り、その作用効果は熱間流し込み材と同様であ
る。以上のようなすぐれた作業性を有する本発明に
使用される耐火材としては、アルミナ質、ロー石
質、ドロマイト質、マグクロ質、マグネシア質等
既知の各種耐火材があるが、その目的からして高
い耐火度とすぐれた耐食性を持つている各種マグ
ネシアクリンカー、ドロマイトクリンカー等の塩
基性耐火材かあるいは塩基性材料とアルミナ質等
の中性材料との併用が好ましい。本発明に使用し得るリン酸又はリン酸塩類とし
ては、各種のリン酸、リン酸塩、縮合型リン酸塩
があり、このうちより１種あるいは２種以上を選
択して使用することが可能であり、特に限定する
必要はない。しかし、１種のみ選択して使用する
場合、あるいは２種以上を組み合わせる場合に
は、その１種として、トリポリリン酸、ヘキサメ
タリン酸、テトラポリリン酸等縮合型リン酸又は
これらリン酸のアルカリ金属塩を使用するのが好
ましい。その使用量としては耐火材100重量部に
対して0.5〜10重量部であり、好ましくは1.5〜８
重量部である。使用するリン酸類が0.5重量部よ
り少ない場合には得られる施工体の強度が十分に
発現しない。また、10重量部より多いと施工体の
耐火度が低下し、耐火物としての耐食性が劣るば
かりではなく、鋼の品質の面からも好ましくな
い。次に本発明でいうラクタム類とは、そのまま、
あるいは開環してリン酸又はリン酸塩類とキレー
トを形成することのできるもので、β−プロピオ
ラクタム、γ−ブチロラクタム、δ−バレロラク
タム、ε−カプロラクタム等のラクタム類、ラク
タム類と互変異性のあるラクチム類、β−プロピ
オラクトン、γ−ブチロラクトン、テトロン酸等
のラクトン類、無水フタル酸、無水マレイン酸等
の酸無水物類、スクシンイミド、フタル酸イミド
等のイミド類の他、ジオキサン類、ラクチド類、
環状クレイド類等のヘテロ環化合物が使用でき、
このうちより１種あるいは２種以上を選択して使
用する。その使用量は耐火材100重量部に対して
0.2〜６重量部であり、好ましくは0.5〜４重量部
である。ラクタム類等の使用量が0.2重量部より
少ないと耐火材−水分散系の泥漿保持能が低下
し、物性、接着性の悪い施工体となり、好ましく
ない。また、ラクタム類等は有機物質であり、施
工後は消失して気孔を生成するので６重量部以上
の添加は好ましくない。また、ラクタム類等とリ
ン酸又はリン酸塩類の使用比率は重量比でリン酸
又はリン酸塩類１に対しラクタム類等0.05〜２で
あることが望ましい。本発明よりなる熱間施工用不定形耐火材を吹付
材として使用する場合には、適性な硬化特性を有
することが必要であるが、その目的のためにはケ
イ酸ソーダ、ケイ酸カリウム、消石灰、アルミン
酸カルシウム、水酸化マグネシウム等の既知の硬
化剤を併用することが可能である。その使用量
は、リン酸又はリン酸塩との硬化反応の速度によ
り決定されるが、耐火材100重量部に対して0.5〜
５重量部が好ましい。この硬化剤の添加量が0.5
重量部未満では硬化速度が遅く、吹付材としての
硬化特性が発揮されず、５重量部より多いと硬化
が速すぎ、ノズル孔で硬化が起つたりする。本発明の材料を用いる施工法としては、吹付
法、圧入法、流し込み法、振動鋳込み法など既知
の方法が適用可能で、用いる耐火材原料の粒度構
成を各施工法に合わせるのみで、従来の材料に変
えて本発明の材料が使用できる。すなわち、吹付
法では粒径１〜３mmのもの20〜50重量％、0.125
〜１mm 20〜40重量％、0.125mm以下30〜45重量
％であり、圧入法では粒径１〜３mmのもの10〜30
重量％、0.125〜１mm 30〜50重量％、0.125mm以
下35〜60重量％の範囲が好ましく、流し込み法や
振動鋳込み法では１〜10mmの粒径のもの40〜60重
量％、0.125〜１mm 15〜35重量％、0.125mm以下
25〜45重量％の粒度範囲とすることが望ましい。以上述べたように、本発明はラクタム類とリン
酸類等を併用することにより比較的低温域から高
温域までの広い温度範囲にわたり安定した接着性
と優れた物性による高耐用を示す吹付け、圧入、
流し込み等各種の施工法に適用可能な熱間施工用
不定形材料を提供するものである。以下に実施例を示し、本発明よりなる熱間施工
用不定形耐火材の詳細を具体的に説明する。実施例１〜６転炉用ドロマイトれんがを内張りした内容積
1100×1100×1300（Ｈ）mmのガス炉を1300℃に昇
温し、第１表に示した組成のマグネシアクリンカ
ー及びドロマイトクリンカーを用いて第２表に示
すよう

【表】な配合組成の吹付材を吹付けし、得られた施工体
の付着率と物性の測定結果を第２表に示した。

【表】比較例１〜３ラクタム類等を用いない以外は実施例１〜６と
同様にした第２表に示す配合の吹付材の結果を同
様に第２表に示した。第２表の結果から明らかなように、本発明の材
料を用いた吹付材は、施工温度1300℃という高温
においても従来の吹付材（比較例）に比較して非
常に高い付着率を示し、また物性においても低い
気孔率と高い圧縮強さを示しており、本発明の材
料を吹付材に用いるとすぐれた施工体となること
を示している。実施例７、比較例４本発明の材料を用いた吹付材の実炉試験を平均
出鋼温度1685℃のＡ製鉄所90t転炉において実施
例３〜５の材料で行なつた。吹付時の炉壁温度は
1300〜1350℃であつた。結果を第３表に示した。

【表】この実施例７に見られるように、本発明の材料
を用いた熱間吹付材は、平均出鋼温度1685℃とい
う高温操業の炉においても、従来の吹付材では得
られない優れた付着性を示し、またその耐用にお
いても従来の吹付材の2.5倍の耐用を示した。実施例８〜12、比較例５〜６マグネシアクリンカーの１〜５mm粒径のもの50
重量％、0.125〜１mmのもの20重量％及び0.125mm
以下のもの30重量％に第４表に示すリン酸塩類、
ラクタム類等を加えた本発明の材料より成る熱間
流し込み材に水を加えてスラリー状にした後、
600℃に保持した電気炉内にセツトした底面にマ
グクロれんがを使用した型枠中に流し込み沸騰硬
化させた。冷却後この施工体の底面マグクロれん
がとの接着強度を剪断法により測定した。更に得
られた施工体の物性も測定した。比較例としてラクタム類等を使用しない以外は
実施例と同様の方法で試験を行なつた。結果をまとめて第４表に示す。

【表】

【表】実施例13、比較例７第４表に示した本発明の材料を用いた熱間流し
込み材としての実炉試験を平均出鋼温度1685℃の
Ａ製鉄所90t転炉において実施した。施工開始時
の炉壁温度はほぼ1350℃、施工終了時は約1100℃
であつた。結果を第５表に示す。

【表】実施例14〜15、比較例８〜９本発明より成る熱間流し込み材の熱間での流動
性を確認するため、Ａ製鉄所90t転炉において炉
底補修材として使用した。マグネシアクリンカーの粒径１〜５mm50重量
％、0.125〜１mm20重量％及び0.125mm以下30重量
％の材料に第６表に示したリン酸塩類及びラクタ
ム類（比較例はラクタム類等を添加しない）を加
え、水でスラリー状にした熱間流し込み材をスク
ラツプシユートを利用して傾動した転炉に投入
し、次いで炉を直立させ、目的とする炉底に流し
込む方法で施工した。結果を第６表に示す。

【表】流動している量を施工量に対して目視で求
めた。
ラクタム類等を添加したことを特徴とする本発
明の材料を使用した熱間流し込み材は、ラクタム
類を含まない従来の熱間流し込み材と比較して、
第４表に示されるように、1000℃以下の低温で施
工しても充分な装着強度及び耐用が得られること
がわかり、1000℃以上の高温の実炉での耐用は第
５表に示されるように従来品に比して３倍以上の
耐用が得られている。更に本発明の材料は流し込
み材として使用した際に流動性が良いので、実施
例14〜15にみられるように施工量のほぼ全量が炉
底の凹部まで流動した後沸騰硬化しており、その
耐食性も格段に優れていた。これに対して従来の熱間流し込み材では流動性
が悪いので、施工量の50〜60％しか炉底まで流動
せず、しかも粒分離を生じ、従つてその耐用も低
いものであつた。実施例 16〜17 本発明よりなる熱間施工用不定形耐火材を圧入
材としてRH脱ガス装置の浸漬管内筒部の補修材
として使用した結果を第７表に示す。

【表】使用した耐火材はマグネシアクリンカーで粒径
１〜３mm ０重量％、0.125〜１mm 20重量％、
0.125mm以下50重量％である。RH脱ガス装置の平
均処理温度は、1640℃、1ch当りの処理時間は約
45分間である。なお、従来、このRH脱ガス装置
の補修にはアルミナ質の圧入材が使用されてお
り、温度200〜300℃で施工され、約40chの耐用
を示していたが、操業条件の変更により施工温度
が800〜1000℃になり、その耐用も約23chと大巾
に低下していたのが、本発明耐火材を用いること
により耐用は36〜39chとなり一挙に1.5〜２倍の
耐用が得られることとなつたのである。

Claims

【特許請求の範囲】

１耐火材原料100重量部に対して、リン酸又は
リン酸塩類0.5〜10重量部、ラクタム類等0.2〜６
重量部を添加してなることを特徴とする熱間施工
用不定形耐火材。