JP2000256071A - 高炉樋用キャスタブル耐火物 - Google Patents

高炉樋用キャスタブル耐火物

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孝 鈴木
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 施工性および高耐用性の高炉樋用キャスタブ
ル耐火物を得る。 【解決手段】 高炉樋用キャスタブル耐火物を、炭化珪
素1〜30wt%、炭素1〜20wt%、残部がMgO・Al
系スピネルおよびアルミナを主体とした耐火骨材
組成100wt%に対し、平均粒子径5μm以下の水酸化ア
ルミニウム0.5〜8wt%を添加してなる組成とする。こ
の高炉樋用キャスタブル耐火物は、特に高炉樋のメタル
ライン用として好適である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高炉樋の内張りと
して使用するキャスタブル耐火物に関する。
【0002】
【従来の技術】高炉樋は、高炉から出銑した溶銑が取
鍋、混銑車等に至る通路の役割をもつ。その内張りは、
施工性の面から近年はキャスタブル耐火物が使用されて
いる。そして、このキャスタブル耐火物の材質は、アル
ミナ-スピネル-炭化珪素-炭素質(特開平5-339065号公
報)等が主流である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、高炉樋用キャ
スタブル耐火物は近年における高炉操業の過酷化等の影
響もあってその耐用寿命は決して十分なものではなく、
出銑作業の効率化、耐火物原単位の低減等の目的から、
従来材質よりさらに高耐用の材質が強く求められてい
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の要求に
応える高炉樋用キャスタブル耐火物を提供することを目
的とする。その特徴とするところは、炭化珪素1〜30w
t%、炭素1〜20wt%、MgO・Al系スピネ
ルおよびアルミナを主体とした耐火骨材組成100wt%
に対し、平均粒子径5μm以下の水酸化アルミニウム0.5
〜8wt%を添加してなる高炉樋用キャスタブル耐火物
である。
【0005】高炉樋は溶銑と共にスラグが流通する。従来の
高炉用キャスタブル耐火物(以下、樋材と称する)は、
耐スラグ性を目的として炭化珪素を配合している。ま
た、流し込み施工時の流動性付与のために、シリカ超微
粉である揮発シリカを添加している。
【0006】しかし、従来の樋材は組成中の炭化珪素の分解
が促進され、特に長期間の使用において炭化珪素がもつ
耐スラグ性の効果が損なわれ、これが原因した耐食性の
低下の問題がある。
【0007】樋材はその使用中、耐火骨材としてのMgO・
Al系スピネル(以下、単にスピネルと称す
る。)、流動性付与剤の揮発シリカおよび結合剤として
のアルミナセメント等からくる各成分の供給で、Al
−MgO―SiO2―CaO系低融物が生成する。
【0008】そして、炭化珪素表層として形成される揮発シ
リカによるSiO2質高粘性保護膜が、前記したAl
−MgO―SiO2―CaO系低融物によって低粘
化し、炭化珪素が樋材組成中の炭素成分の存在で発生す
るCOガスと容易に接触する。その結果、炭化珪素がこ
のCOガスとの接触で分解が促進される。
【0009】これに対し本発明は、樋材の流動性付与材とし
て揮発シリカに代えて水酸化アルミニウムを使用し、A
−MgO―SiO2―CaO系低融物を構成す
るSiO2の供給を断つことで、炭化珪素の分解促進の
原因となる前記低融物の生成を防止するものである。
【0010】本発明で使用する水酸化アルミニウムは平均粒
子径が5μm以下の微細粒子であり、流動性付与の効果
は揮発シリカに比べてそん色ない。また、揮発シリカは
耐食性低下の原因となるSiO2系低融物を生成しやす
いが、水酸化アルミニウムはこのような問題もない。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明で使用する炭化珪素は、主
として耐スラグ性の効果をもつ。耐火骨材組成に占める
割合は、1wt%未満では耐スラグ性の効果がない。30
wt%を超えると樋材施工時の流動性が低下して緻密な
施工体が得られない。
【0012】炭化珪素の粒径は耐スラグ性の効果を十分なも
のにするために、例えば0.5mm以下の微粒として配合
することが好ましい。
【0013】炭素は耐スポーリング性、スラグ浸透防止およ
び溶銑浸透防止の効果を併せ持つ。具体例はピッチ、カ
ーボンブラック、人造黒鉛、りん状黒鉛、土状黒鉛、コ
ークス、無煙炭等である。耐火骨材組成に占める割合
は、1wt%未満では炭素の前記効果が得られず、20w
t%を超えると酸化による耐食性の低下を招く。
【0014】アルミナおよびスピネルは、容積安定性、耐食
性等の効果をもつ。アルミナの具体例は、焼結アルミ
ナ、電融アルミナ、ばん土けつ岩、ボーキサイト等であ
る。中でも、品質が安定している焼結アルミナ、電融ア
ルミナ等の合成品が好ましい。微粉部には仮焼アルミナ
を使用してもよい。
【0015】スピネルの具体例は、焼結スピネルまたは電融
スピネルである。微粉部には仮焼スピネルを使用しても
よい。また、このスピネルの成分はスピネル理論値のも
のに限らず、例えばAl23値が多いアルミナリッチの
スピネルでもよい。
【0016】耐火骨材中に占めるスピネルおよびアルミナの
割合は他の耐火骨材の割合との兼ね合いから合量で50〜
95wt%が好ましい。
【0017】耐火骨材は本発明の効果を損わない程度であれ
ば、以上の他にもマグネシア、マグネシア-カルシア、
ジルコン、ジルコニア、クロム鉱、窒化珪素、シリカ−
アルミナ、ムライト、酸化クロム等を組み合わせてもよ
い。
【0018】本発明の樋材は、さらに平均粒径5μm以下の
水酸化アルミニウムを添加する。平均粒径が5μmを超
えると流動性付与の効果に劣る。しかも、水酸化アルミ
ニウムが樋材使用時の加熱下での酸化アルミニウム化に
伴う多孔質化で耐食性を低下させる。
【0019】水酸化アルミニウムの平均粒径の下限は限定す
るものではないが、水酸化アルミニウムの生産性の面か
ら、0.01μm未満は好ましくない。
【0020】水酸化アルミニウムは、一般にはバイヤー法で
製造される。また、ここでの平均粒径の測定は、例えば
レーザー回折法によって行うことができる。。水酸化ア
ルミニウム割合は、耐火骨材組成100wt%に対し0.5w
t%未満では流動性および耐食性に劣る。超微粉のた
め、8wt%を超えると施工体組織の過燒結で耐スポー
リング性が低下する。
【0021】耐火骨材および水酸化アルミニウム以外には、
キャスタブル耐火物の添加物として必要な結合剤および
分散剤の他、必要によっては乾燥促進剤、金属ファイバ
ー、酸化防止剤、増粘剤、揮発シリカ、耐火粗大粒子等
を添加する。
【0022】結合剤はアルミナセメントであり、添加割合は
耐火骨材組成100wt%に対する外掛けで1〜15wt%が
好ましい。
【0023】分散剤は耐火物施工時の流動性を付与する。具
体例としては、トリポリリン酸ソーダ、ヘキサメタリン
酸ソーダ、ウルトラポリリン酸ソーダ、酸性ヘキサメタ
リン酸ソーダ、ホウ酸ソーダ、炭酸ソーダ、ポリメタリ
ン酸塩などの無機塩、クエン酸ソーダ、酒石酸ソーダ、
ポリアクリル酸ソーダ、スルホン酸ソーダ、ポリカルボ
ン酸塩、β−ナフタレンスルホン酸塩類、ナフタリンス
ルフォン酸等である。添加量は、耐火骨材組成100w
t%に対し外掛け0.01〜1wt%程度である。
【0024】乾燥促進剤としては、有機質ファイバー、発泡
剤、塩基性乳酸アルミニウム、金属アルミニウム等であ
る。有機質ファイバーの具体例は、ビニロン(ポリビニ
ールアルコールを含む)、レーヨン、ポリエステル、ナ
イロン、ポリプロピレン、ポリエチレンなどの高分子有
機質ファイバーである。酸化防止剤は、シリコン、マグ
ネシウム等の金属粉、ホウ化物、ガラス粉等である。増
粘剤は粘土、ベントナイト、CMC等である。
【0025】耐火粗大粒子は耐火物組織に発生した亀裂の進
展を防止する役割をもつ。耐火骨材の粒径は一般に10m
m未満の範囲で粗粒、中粒、微粒に調整されるが、耐火
粗大粒子は粒径がさらに大きく、耐火骨材とは明確に区
別される。
【0026】耐火粗大粒子の粒径は耐火骨材の粒径との兼ね
合いもあるが、10〜50mmが好ましい。その材質は、ア
ルミナ、スピネル、炭化珪素あるいはこれらを主材とし
た耐火物廃材を使用することができる。その割合は、耐
火骨材組成100wt%に対し40wt%以下、好ましくは1
0〜30wt%である。
【0027】本発明の樋材の施工は従来材質と同様、施工水
を外掛け4〜8wt%程度添加し、混合後、中子を使用
して流し込み施工される。施工時には通常、充填性を高
めるためにバイブレータによって加振される。
【0028】本発明の材質は樋材の中でも特にメタルライン
用として好ましい。このため、本発明の材質をメタルラ
イン部の内張りにのみ使用し、スラグライン部は他の材
質にしてもよい。また、樋の新規な内張り、樋使用後の
継ぎ足し施工のいずれにも使用できる。
【0029】
【実施例】表1および表2は、本発明実施例と比較例に
ついて、その配合組成と試験結果を示す。試験方法は以
下のとおりである。
【0030】流動性:各樋材組成に施工水を外掛け5〜6wt
%添加した混練物について、フロー値を測定した。数値
が大きいほど流動による広がりが大きく、流動性に富
む。
【0031】耐食性:各樋材組成に施工水を外掛け5〜6wt
%添加し、混練後、振動を付与した型枠に流し込み、成
形した。次いで養生・乾燥し、試験サンプルを得た。
【0032】各サンプルを高周波炉に内張りし、この高周波
炉内において銑鉄:高炉スラグ(CaO:43.4wt%、
SiO:33.5wt%を含む)=30:1よりなる侵食剤を
1550℃で溶解し、最大溶損部位の寸法を測定した。な
お、耐食性の数値は、比較例1の溶損寸法を100とした指
数で示し、数値が小さいほど耐食性に優れる。
【0033】耐スポーリング性:窒素ガスによる非酸化性雰
囲気下で1450℃に加熱後、空冷し、これを繰り返し亀裂
の発生状況を確認した。亀裂の状態から耐スポーリング
性を三段階(○…優れる。△…劣る。×…大きく劣
る。)で評価した。
【0034】実機試験;高炉大樋のメタルライン部に厚さ35
0mmをもって流し込み施工し、約45,000t通銑後、最
大損耗部位の損耗寸法を測定して損耗速度(mm/1000
t通銑)を求めた。なお、試験値の記載がないものは、
試験しなかったものである。
【0035】各例で使用した水酸化アルミニウムは、日本軽
金属株式会社製の微粒水酸化アルミニウム(製品符号B
1403、平均粒子径1μm)と細粒水酸化アルミニウム
(製品符号B153、平均粒子径15μm)である。
【0036】
【表1】
【0037】
【表2】
【0038】表の試験結果が示すように、本発明実施例は樋
材の特性として要求される流動性、耐食性および耐スポ
ーリング性を兼ね備えている。その結果、実機試験にお
いても優れた耐用性が得られる。
【0039】これに対し比較例1は揮発シリカの添加で流動
性に優れるが、耐食性に劣る。比較例2は水酸化アルミ
ニウムを添加しているが、炭化珪素の配合がないため耐
食性に劣る。比較例3は水酸化アルミニウムの添加割合
が多過ぎるため、特に耐スポーリング性に劣る。比較例
4は炭化珪素の割合が多過ぎ、流動性に劣る。比較例5は
水酸化アルミニウムの粒径が大きく、流動性および耐食
性に劣る。炭素の割合が多過ぎるる比較例6は、酸化劣
化が原因して耐食性に劣る。
【0040】図1は、水酸化アルミニウムの平均粒径の変化
とそれに伴う樋材の流動性および耐食性の関係を示すグ
ラフである。ここでの樋材は、実施例2の樋材組成にお
いて水酸化アルミニウムの平均粒径のみを変化させたも
のである。また、流動性および耐食性の試験方法は、前
記実施例の試験方法と同様とした。
【0041】同グラフの結果からも、本発明で限定した範囲
の平均粒径の水酸化アルミニウムを添加した樋材が流動
性、耐食性共に優れていることが確認される。
【0042】
【発明の効果】本発明の樋材は以上の試験のとおり、施
工性、耐用性共に優れている。その結果、本発明の樋材
は出銑作業の効率化、耐火物原単位の低減等に寄与し、
産業的価値はきわめて高い。
【図面の簡単な説明】
【図1】高炉樋用キャスタブル耐火物ついて、水酸化ア
ルミニウムの平均粒径の変化とそれに伴う流動性および
耐食性の関係を示すグラフである。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 炭化珪素1〜30wt%、炭素1〜20wt
    %、残部がMgO・Al系スピネルおよびアルミ
    ナを主体とした耐火骨材組成100wt%に対し、平均粒
    子径5μm以下の水酸化アルミニウム0.5〜8wt%を添
    加してなる高炉樋用キャスタブル耐火物。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の耐火物が、メタルライン
    用である高炉樋用キャスタブル耐火物。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2002356378A (ja) * 2001-05-31 2002-12-13 Kurosaki Harima Corp 高炉樋用キャスタブル耐火物
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