JP2000026156A

JP2000026156A - 熱間セット用定形目地材

Info

Publication number: JP2000026156A
Application number: JP10190883A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Ouchi; 龍哉大内; Shuichi Hara; 周一原; Masaki Yamamoto; 正樹山本; Tetsuo Tsuzuki; 哲生続木
Original assignee: Kurosaki Refractories Co Ltd
Current assignee: Kurosaki Refractories Co Ltd
Priority date: 1998-07-06
Filing date: 1998-07-06
Publication date: 2000-01-25
Anticipated expiration: 2018-07-06
Also published as: JP4261638B2

Abstract

(57)【要約】【課題】保形性があり、熱間での設置作業が容易
で、しかもセットしたとき発煙が少なく、熱間シールに
優れた熱間セット用定形目地材を提供する。【解決手段】耐火原料２０〜９５重量％、粘土１〜３０
重量％、ベーマイトの表面被覆層を形成したアルミニウ
ム粉末１〜２０重量％、粉末フリット３〜３０重量％か
らなる原料混合物に対して、結合剤としてアクリル系エ
マルジョンを外掛けで１０〜１００重量％加えた混練物
を成形後、乾燥したもので、ベーマイトの表面被覆層を
形成したアルミニウム粉末を使用したことでエマルジョ
ン中の水和反応を抑制できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、連続鋳造用設備に
使用される耐火物構造体である上部ノズル−上部プレー
ト間、下部プレート−下部ノズル間、下部ノズル−浸漬
ノズル間、下部ノズル−ロングノズル間、ノズルと羽口
間などに熱間でセットされる熱間セット用定形目地材に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、このような耐火物間の接合面に
は、鋳造中の接合面間からの空気の浸入、面間の隙間へ
の溶鋼浸入による漏れ等を防止するための目地材として
耐火モルタル、セラミックファイバーあるいは定形目地
材が使用されている。

【０００３】このうち、定形目地材は、あらかじめ接合
箇所の形状に近い形に加工された薄板状の耐火物であ
り、接合時の圧力により軟化変形し隙間を充填するもの
で、例えば、特開平６−１４２８５９号公報に記載され
ているように熱間で加圧されることで、その保有熱で軟
化変形する熱間セット用の定形目地材がある。

【０００４】この熱間セット用の定形目地材は、耐火物
の温度が高い場合に使用されるもので、例えばポーラス
プラグや上部ノズルを使用中の取鍋やタンディッシュに
装着する場合、予熱した浸漬ノズルやロングノズルをス
ライディングノズル装置に取り付ける場合、あるいは下
部ノズルを使用中のスライディングノズル装置に装着す
る場合などに使用される。

【０００５】この熱間セット用定形目地材としては、例
えば特開平６−１４２８５９号公報に記載されるよう
に、耐火材料に水酸化物あるいは炭酸塩を配合し、結合
材としてフェノール樹脂またはピッチ類を使用したもの
が使用されている。

【０００６】しかしながら、結合材としてフェノール樹
脂またはピッチ類を使用した場合には、以下のような問
題がある。すなわち、常温での保形性がやや劣るため、
設置作業が困難である。フェノール樹脂、ピッチ類は熱
間での硬化が比較的早いため、熱間で可塑性を有する時
間、いわゆる熱間可使時間が短くシール性も充分でな
い。さらには、結合材に含有されている有機溶剤の影響
で着火しやすくなるために、加熱状態のものに定形目地
材を使用する際には、定形目地材を接合面においた直後
に発煙して作業環境が悪くなる等の問題である。

【０００７】また、特開平７−１１８０７３号公報に記
載のように、結合材として酢酸ビニル系エマルジョンや
ゴムラテックスが使用されている例もある。ところが、
酢酸ビニルエマルジョンには常温での保形性を出すため
にジブチルフタレートのような可塑剤が添加されるが、
この可塑剤は時間とともに変質してしまうため、成形後
の乾燥や使用される迄の保管期間に可塑剤を消失し、亀
裂が発生しやすく、シール性に乏しいという問題があ
る。

【０００８】また、ゴムラテックスも、空気中の酸素や
紫外線により分子構造中の炭素間の二重結合が酸化され
やすいため架橋購造が分解し保形性を失うことで亀裂が
入りやすくなる。このため、結合材として酢酸ビニル系
エマルジョンやゴムラテックスを使用している定形目地
材は、製造中あるいは設置作業中に発生した亀裂が熱間
でセットした際の軟化変形においても十分修復出来ない
ことが多く、目地部に亀裂が残ってしまう。

【０００９】このように、目地部に亀裂が残ると使用中
にこの亀裂から空気が浸入し、良好なシール性が得られ
ず、さらには亀裂周辺の耐火物組織を酸化することで、
亀裂を起点として穴があき溶融金属が漏れるという重大
問題を引き起こすことがある。

【００１０】とくに、この熱間セットタイプの定形目地
材の設置作業は、熱間での短時間作業であり、しかも、
近年、自動装置でセットされることが多くなってきたた
め、その材質として保形性の優れたものが望まれる。ま
た、熱間可使時間が短いと、熱間セットタイプの定形目
地材が、セット時の圧力により熱を受けて軟化変形する
前に硬化し亀裂を発生し充分なシール性が発揮されない
ため、熱間可使時間は長いほど好ましい。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、上記
従来の熱間セット用の定形目地材が問題の解消にあっ
て、保形性を有し設置作業を容易にし、熱間での経時変
化による亀裂発生が無く熱間可使時間が長くシール性に
優れ、しかも熱間でセットした際の発煙が少ない熱間セ
ット用の定形目地材を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の熱間セット用の
定形目地材は、耐火主原料２０〜９５重量％、粘土１〜
３０重量％、表面にベーマイト層を形成したアルミニウ
ム１〜２０重量％、フリット３〜３０重量％からなる原
料混合物に対して、結合剤としてアクリル系エマルジョ
ンを外掛けで１０〜１００重量％加えた混練物を成形
後、乾燥して得たことを特徴とする。

【００１３】本発明に使用する耐火原料としては、主原
料として、アルミナ、シリカ、ジルコニア、マグネシ
ア、スピネル、ムライト、酸化クロム、カルシア、炭化
珪素、窒化珪素または炭素の１種或いは２種以上が使用
可能である。粒度は、可塑性の面から０．５ｍｍ以下が
好ましい。

【００１４】この主原料に対して、副原料として粘土、
金属粉末、フリットを配合する。粘土は可塑性を付与す
るために使用する。

【００１５】表面にベーマイト層を形成したアルミニウ
ム粉末は、アルミニウム単体もしくはアルミニウムの他
の金属を５重量％以上含有するアルミニウム合金の表面
にベーマイト層を形成したもので、熱間での可塑性補助
及び熱間での膨張性、酸化防止などを与えるために添加
する。

【００１６】ところが、通常のアルミニウム粉末を使用
した場合、結合剤として水系エマルジョンを適用した場
合には、水和反応により水素ガスの発生とともに、硬
化、ヒビ割れがおこり、保形性がなく、成形体を得るこ
とはできない。

【００１７】これに対して、表面にベーマイト層を形成
したアルミニウム粉末の添加配合によって、常温におけ
る保形性を有し、設置作業が容易で、熱間可使時間が長
く、シール性に優れた目地材が得られる。

【００１８】ベーマイト層は、８０℃以上の高温の純水
中でアルミニウム粉末を水和処理し、表面に得られ、Ａ
ｌ₂Ｏ₃・Ｈ₂Ｏ組成の含水結晶組織で、この組織により
結合剤との水和反応が抑制されることで、水素ガスの発
生を抑えた成形体が得られる。

【００１９】さらに、ベーマイト層の上に燐酸塩被膜層
を形成することで、ベーマイト層を保護し、保形性の向
上、熱間可使時間の延長が図られる。この処理を施した
アルミニウム粉末を１〜２０重量％配合中に添加するこ
とにより、使用中にアルミニウムが徐々に溶融し、浸透
してきた空気中の酸素と反応してＡｌ₂Ｏ₃となり、この
際の体積膨張により目地材の気孔を充填して緻密化す
る。

【００２０】フリットは、ガラス粉末で熱間での可塑性
を補助するためと、焼結性向上のために添加するもので
融点が３００〜１２００℃域のものが良い。フリットと
しては、例えばホウ珪酸鉛ガラス、ホウ珪酸ガラス、ジ
ルコンフリットなどが使用出来る。この添加量は３〜３
０重量％が良く、粒度は０．５ｍｍ以下が望ましい。添
加量が３重量％より少ないと効果がなく、３０重量％を
超えると融液の生成量が多くなり、目地材自体の構造が
維持出来なくなる。

【００２１】さらに、このフリットにおいては、１種類
のみを使用する他に、軟化温度の異なるものを数種類、
適当な温度で軟化するように調合して添加することで、
使用可使時間の延長並びに使用温度での硬化遅延が期待
でき、地金の差込み防止にも効果がある。

【００２２】本発明で使用するアクリル系エマルジョン
は、本来メタクリル酸エステルとアクリル酸エステルと
の共重合体エマルジョンを指し、乳化剤としてアクリル
樹脂にアニオン系やノニオン系の界面活性剤を使用して
水に乳化重合させたもので、通常は各種塗料用バインダ
ー、シーリング材、粘着剤及び接着剤として良く使用さ
れているものである。これは、乾燥することで水分を除
去すると耐候性と熱安定に優れた膜を生成する。ここで
耐候性とは、環境や熱による経時変化による表面の弾力
性低下に起因する亀裂が発生しにくいことを意味する。

【００２３】また、硬質成分のメタクリル酸エステルに
軟質成分のアクリル酸エステルを共重合させることで高
分子間力が減少し、ガラス転移点Ｔｇが共重合率の上昇
と共に低下するため内部塑性を示す。

【００２４】したがって、本発明においては、酢酸ビニ
ル系エマルジョンのような可塑剤添加は不要である。こ
のため、酢酸ビニルのように可塑剤変質による弾性力の
低下が少なく、またゴム系エマルジョンのように分子中
の炭素二重結合の酸化という問題も少ないので経時変化
が少ない。

【００２５】このアクリル系エマルジョンの添加量は１
０〜１００重量％が好ましく、１０重量％より少ないと
混練物を得ることができない。また１００重量％よりも
多い場合には、混練物は得られるものの量が多すぎるた
め実使用中の目地材の気密性や強度に問題が生じ、目地
材としては適用不可となる。

【００２６】アクリル系エマルジョンの濃度は２０〜８
０重量％のものが良い。２０重量％よりも少ない場合に
は可塑性が不十分であり、８０重量％より多い場合には
使用時の発煙が激しい問題がある。また、粘度は２５℃
において１０〜３００ｃｐｓ、ＰＨは４〜７のものが好
ましい。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を浸漬ノズルの定形
目地材に適用した実施例に基づいて実施の形態を説明す
る。

【００２８】

【表１】表１は使用した耐火原料粉末の組成を示す。主原料は焼
結アルミナ、電融ムライト、電融ジルコニア、炭化珪素
であり、いずれも純度９５％以上のものを使用した。副
原料として、粘土、表面に被膜を有するアルミニウム粉
末、フリットを配合する。アルミニウム粉末はアルミニ
ウム−シリコン合金である東洋アルミニウム株式会社製
の商標番号８ＳＢＰを使用した。この８ＳＢＰは、表面
に、ベーマイト層と燐酸塩被膜層の２重被膜を有する粒
度が、２ｍｍ以下のアルミニウム粉末である。比較例と
して、表面の被膜のない東洋アルミニウム株式会社製ア
ルミニウム粉末、商標ＡＣ１００３を用いた。

【００２９】

【表２】表２は、表１に示す耐火原料粉末を用いて本発明の熱間
セット用定形目地材を調製し、その特性を調べた結果を
示す。その調製に際しては、表１に示す耐火原料粉末１
００重量％に、結合剤としてのアクリル系エマルジョン
を外掛け量添加して、卓上ミキサーを用いて混練した。
アクリル系エマルジョンとしては樹脂分６０重量％、粘
度が３０００ｃｐｓ，ｐＨが６のものを使用した。また
比較例として、酢酸ビニルエマルジョンやフェノール樹
脂を使用した。

【００３０】その結果、実施例１〜６及び比較例５につ
いては混練物の状態（ビニール内保管）に変化が認めら
れず成形体が得られたが、比較例１においては混練まで
はできるものの、同じ混練物の状態に変化が見られた。
それは結合材のエマルジョン中の水分とアルミニウム粉
末の水和反応が起こり、混練直後から急激に硬化したた
めであり、成形体は得られなかった。

【００３１】比較例４においても混練物の表面に多数の
亀裂が発生したため、成形できなかった。比較例２は結
合材のアクリル系エマルジョン添加量が少なかったため
混練物が得られなかった。比較例３では逆に１２０％と
多く混練物がクリーム状となり軟らかすぎて成形不可能
であった。比較例５は、従来使用されている材質であ
る。

【００３２】これらの実施例１〜６と比較例５の混練物
を加圧成形して、厚み５ｍｍの薄板状耐火物を得て、自
然乾燥あるいは４０〜１１０℃で乾燥し、水分を蒸発さ
せて、常温で保形性のある定形目地材を得た。

【００３３】得られた目地材の乾燥後の常温保形性、発
煙性、熱間シール性などを評価し、その結果を表２に示
す。乾燥後の常温保形性は、ＪＩＳ−Ｋ６３０１加硫ゴ
ム物理試験方法記載のスプリング式硬さ試験機を使用し
て評価を行った。測定した数値は、数値が大きい程硬
く、保形性が良好であることを示す。発煙性は電気炉で
７００℃に加熱したノズルに定形目地材をセットして１
分間の発煙の有無によっ評価した。さらに熱間シール性
は、６００℃において、０．５気圧に減圧した状態から
１気圧の大気圧に戻るまでの時間を測定しシール性（気
密性）を調べた。そして、総合評価を◎△×によって示
し、◎を合格とした。

【００３４】その結果、何れの実施例も、スプリング式
硬さ試験機で５０度以上（８０〜９０度）の硬さであ
り、十分に常温保形性を有していることが確認できた。
また実施例６の場合は、他の実施例に比べ発煙性がやや
大ではあっても、何れの実施例も比較例５と比べて発煙
性も少なく、熱間シール性においても１気圧までの復帰
時間が長く、良好なシール性が得られた。表２より明ら
かなように、何れの実施例も、優れた目地特性が得られ
ていることがわかる。

【００３５】

【発明の効果】本発明は以下の効果を奏する。

【００３６】１．常温での保形性が優れているため、
耐火物部材間にそのまま設置作業をすることが可能で、
設置作業が容易かつ正確に行うことができ、各れんがの
保有熱により生じる熱可塑性が、持続するため、優れた
作業性、気密性、シール性を発揮することができる。

【００３７】２．セット時の衝撃はアクリル系エマル
ジョンの弾力性で吸収され、次に耐火物の保有熱により
フリットやアルミニウム粉末が溶融してくるために、加
圧力に応じて目地材が軟化変形して、隙間を充填するの
で充分なシール性を有する。３．バインダーのアクリル系エマルジヨンは水系であ
り有機溶剤を使用していないため、熱間で使用してもフ
ェノール樹脂やピッチ類をバインダーに使用した目地材
と比べると発煙が少なく、難燃効果もある。

【００３８】４．水系のバインダーを使用しているた
め、発煙に時間を要す難燃性を示し、その間に人が離れ
ることができ、作業環境に悪影響が少ない。

【００３９】５．熱間可使時間の延長が図られること
で、熱間でのシール性に優れるため、操業中のエアー巻
き込みもなく、高品位な鋼を得ることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山本正樹福岡県北九州市八幡西区東浜町１番１号黒崎窯業株式会社第一事業部内 (72)発明者続木哲生福岡県北九州市八幡西区東浜町１番１号黒崎窯業株式会社内Ｆターム(参考） 4G030 AA36 AA67 BA25 GA07 GA14 GA15 GA22 HA04 HA05 HA12 PA06 PA07 PA11 4G033 AA02 AA03 AA04 AA06 AA07 AA09 AA17 AA19 AB07 AB08 BA04 4J037 AA05 CA12 CA22 CC16 EE04 FF13 FF22

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】耐火原料２０〜９５重量％、粘土１〜３
０重量％、表面にべーマイト層を形成したアルミニウム
粉末１〜２０重量％、フリット３〜３０重量％からなる
原料混合物に対して、結合剤としてアクリル系エマルジ
ョンを外掛けで１０〜１００重量％加えた混練物を成形
後、乾燥してなる熱間セット用定形目地材。
【請求項２】表面にベーマイト層を形成したアルミニ
ウム粉末は、さらにこのべ−マイト層上に燐酸塩被覆層
を形成したアルミニウム粉末であり、フリットは融点が３００〜１２００℃域のもので、ホウ
珪酸鉛ガラス、ホウ珪酸ガラス、ジルコンフリットのう
ちのいずれかである請求項１に記載の熱間セット用定形
目地材。
【請求項３】アクリル系エマルジョンは、メタクリル
酸エステルとアクリル酸エステルとの共重合体エマルジ
ョンであり、乳化剤としてアクリル樹脂にアニオン系や
ノニオン系の界面活性剤を使用して水に乳化重合させて
得たもので、アクリル樹脂濃度が２０〜８０重量％であ
る請求項１又は２に記載の熱間セット用定形目地材。
【請求項４】結合剤として非水系の樹脂を外掛けで１
０〜１００重量％加えた請求項２に記載の熱間セット用
定形目地材。