JP2003206182A - タンディッシュ内張り用キャスタブル耐火物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 材質の化学組成をコントロールすることによ
り得られるキャスタブル耐火物であって、スラグ成分の
浸透を抑えることが可能で、耐構造スポーリング性に優
れ、長期間にわたり亀裂や剥離の発生を抑制することが
可能なタンディッシュ内張り用キャスタブル耐火物を提
供する。 【解決手段】 Ａｌ₂Ｏ₃とＳｉＯ₂を主成分とし、Ａｌ₂
Ｏ₃の含有量を５０〜７０重量％の範囲に保つととも
に、粒径が４５μm以下のＡｌ₂Ｏ₃粒子とＳｉＯ₂粒子の
割合（Ａｌ₂Ｏ₃／ＳｉＯ₂）を、重量比で０．１〜１．
０の範囲として、キャスタブル耐火物の化学組成をコン
トロールする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、鉄鋼分野などに
おいて用いられる溶融金属容器、特に連続鋳造用タンデ
ィッシュの内張りに使用されるアルミナ・シリカ質のタ
ンディッシュ内張り用キャスタブル耐火物に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】鉄鋼分
野などにおいて用いられる溶融金属容器、特に連続鋳造
用タンディッシュの内張り用耐火物としては、従来よ
り、ろう石れんがや高アルミナ質れんがなどが使用され
ていた。しかし、ろう石れんがや高アルミナ質れんがな
どは、損傷を受けやすく、耐用性が不十分であるという
問題点があった。

【０００３】この内張り耐火物の損傷は、主として、溶
融金属あるいはスラグ中のＣａＯ、ＦｅＯ、ＭｎＯなど
による溶損、さらにはスラグ成分の浸透によって生じた
変質層による構造スポーリングなどによるものである。

【０００４】そこで、スラグ成分の浸透を防止するため
の対策として、スラグに濡れにくい炭素、炭化珪素など
を使用することが試みられたが、酸化及び酸化に伴う組
織劣化により、逆に溶損が大きくなるという問題点があ
った。

【０００５】また、溶融金属の内張り耐火物の築炉作業
は、作業者に大きな負担をかける重筋作業であるため、
築炉作業の機械化や自動化による作業者への負担の軽減
及び省力化を図ることが必要とされていた。

【０００６】それゆえ、近年は、(1)溶融金属容器の耐
火物による築炉作業の機械化や自動化に有利であり、か
つ、(2)れんがによる築炉の場合にみられるような目地
のない均一な施工体を得ることが可能で、さらには、
(3)継ぎ足しによる施工が可能であるという特徴を有す
るキャスタブル耐火物を用いた流し込み施工法が広く用
いられるようになっている。

【０００７】そして、このキャスタブル耐火物として、
高耐用性を示すアルミナ系（アルミナ・シリカ質）のキ
ャスタブル耐火物が広く使用されるようになり、これに
ともなって、連続鋳造用タンディッシュ内張り耐火物の
耐用性（寿命）も、従来使用されていたろう石れんが、
高アルミナ質れんがなどに比べて大幅に向上するに至っ
ている。

【０００８】例えば、特開昭６３−２９１８７９号公報
には、アルミナ・シリカ系材質のボンド部に配合した超
微粉の種類を、アルミナ超微粉、シリカ超微粉に特定
し、その比率（ＳｉＯ₂超微粉／Ａｌ₂Ｏ₃超微粉量比）
を１．７〜２．５の範囲に特定することにより材料の強
度及び靭性が向上すること、さらには、Ａｌ₂Ｏ₃含有量
を４０〜５０重量％に特定することにより耐熱衝撃性が
向上し、優れた耐用性が得られることが報告されてい
る。

【０００９】しかし、近年、コスト低減の目的から、使
用する際のＭｇＯ系コーティング材の薄肉化、溶融金属
容器の作業条件の過酷化、これに伴う修理サイクルの変
更により、耐火物の使用末期において、使用中に稼働面
に垂直な亀裂が発生し、亀裂への地金差しや、亀裂の交
差部位からの剥離が激しくなるという新しい問題が発生
するに至っている。なお、剥離の発生は、壁下部に多く
認められ、剥離の程度が最終的な耐用性に大きく関係す
ることが確認されている。なお、このような問題は、従
来のように、耐火物の寿命が短く、多少の微亀裂が発生
する程度で、その亀裂幅も軽微であるような場合には発
生しなかったものであるが、種々の改善がなされ、耐火
物の耐用期間が長期にわたるようになったことから、上
述のような稼働面への亀裂の発生、亀裂への地金差し、
亀裂の交差部位からの剥離などが問題とされるに至った
ものである。

【００１０】これらの問題に対し、発明者らは特願２０
００−２０６１７４（本願の出願時には未公開で先行技
術に相当するものではない）において、７５μm以下の
粒子のＡｌ₂Ｏ₃／ＳｉＯ₂量比を制御することを提案し
ているが、本願発明はその改良にかかるものである。す
なわち、本願発明の目的は、材質の化学組成をコントロ
ールすることにより得られるキャスタブル耐火物であっ
て、スラグ成分の浸透を抑えることが可能で、耐構造ス
ポーリング性に優れ、長期間にわたり亀裂や剥離の発生
を抑制することが可能なタンディッシュ内張り用キャス
タブル耐火物を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本願発明者らは、上記従
来の問題点を解決するために、種々検討した結果、(１)
従来のキャスタブル耐火物を用いたタンディッシュ内張
り耐火物の剥離の原因は、マグネシアコーティング層を
浸透したスラグが母材（耐火物）にまで浸透することに
よる構造スポーリングであること、(２)スラグの浸透を
抑制することができれば、剥離の発生を抑制することが
可能になること、(３)スラグの浸透を抑制するには、シ
リカ微粉を配合することが有効であることなどの知見を
得た。

【００１２】そして、これらの知見に基づき、さらに、
検討及び実験を行い、(ａ)使用する材質のアルミナ含有
量を特定すること、(ｂ)粒径が４５μm以下のＡｌ₂Ｏ₃
粒子とＳｉＯ₂粒子の割合（Ａｌ₂Ｏ₃／ＳｉＯ₂）を所定
の範囲に調整すること、及び、(ｃ)アルミナセメント含
有量、シリカ超微粉含有量を特定し、材質の化学組成を
コントロールすることにより、スラグ成分の浸透を抑え
て耐構造スポーリング性の向上を図ることが可能にな
り、長期間にわたって亀裂や剥離の発生を抑制すること
が可能になることを知り、本願発明を完成するに至っ
た。

【００１３】すなわち、本願発明（請求項１）のタンデ
ィッシュ内張り用キャスタブル耐火物は、Ａｌ₂Ｏ₃とＳ
ｉＯ₂を主成分とし、Ａｌ₂Ｏ₃の含有量が５０〜７０重
量％の範囲にあり、かつ、粒径が４５μm以下のＡｌ₂Ｏ
₃粒子とＳｉＯ₂粒子の割合（Ａｌ₂Ｏ₃／ＳｉＯ₂）が、
重量比で０．１〜１．０の範囲にあることを特徴として
いる。

【００１４】また、本願発明（請求項２）のタンディッ
シュ内張り用キャスタブル耐火物は、Ａｌ₂Ｏ₃とＳｉＯ
₂を主成分とし、Ａｌ₂Ｏ₃の含有量が５０〜７０重量％
の範囲にあり、かつ、粒径が４５μm以下のＡｌ₂Ｏ₃粒
子とＳｉＯ₂粒子の割合（Ａｌ₂Ｏ₃／ＳｉＯ₂）が、重量
比で０．１〜１．０の範囲にあるとともに、シリカ超微
粉４〜２０重量％と、アルミナ超微粉１０重量％以下
と、ＣａＯ成分１０〜３０重量％を含有するアルミナセ
メント３〜１０重量％とを含有していることを特徴とし
ている。

【００１５】

【発明の具体的な構成】本願発明のタンディッシュ内張
り用キャスタブル耐火物においては、Ａｌ₂Ｏ₃／ＳｉＯ
₂量比を小さくすることにより、スラグの浸透を抑制す
ることが可能になり、耐構造スポーリング性を向上させ
ることが可能になる。

【００１６】粒径が４５μm以下のＡｌ₂Ｏ₃粒子とＳｉ
Ｏ₂粒子の割合、すなわち、Ａｌ₂Ｏ₃／ＳｉＯ₂量比（重
量比）は、０．１〜１．０の範囲が好ましく、０．５〜
０．８の範囲とすることがさらに好ましい。なお、Ａｌ
₂Ｏ₃／ＳｉＯ₂量比が０．１未満になるとアルミナ含有
量が少なくなり、強度低下により耐構造スポーリング性
が著しく低下することから好ましくない。また、Ａｌ₂
Ｏ₃／ＳｉＯ₂量比が１．０を超えるとアルミナ含有量が
多くなりすぎて、スラグの浸透が増大し、剥離が発生す
る。

【００１７】粒径が４５μm以下の粒子のＡｌ₂Ｏ₃／Ｓ
ｉＯ₂量比が１．０以下で（かつ０．１以上で）スラグ
の浸透が少なくなる理由は必ずしも明確ではないが、粒
径が４５μm以下のシリカ含有量をある程度まで増量す
ることにより、気孔中のスラグ量が増加し、スラグの粘
性が増大するためであると推測される。

【００１８】なお、Ａｌ₂Ｏ₃／ＳｉＯ₂量比が１．０以
下になると、シリカ含有量が多くなり、焼結による収縮
が大きくなって、亀裂や剥離が発生しやすくなる場合が
あるが、膨張性原料のアンダルサイトやカイアナイト、
シリマナイト、珪石原料などを使用することにより、高
温での焼結による収縮亀裂及び剥離の発生を抑制するこ
とが可能になる。

【００１９】本願発明のタンディッシュ内張り用キャス
タブル耐火物（以下、単に「キャスタブル耐火物」とも
いう）は、Ａｌ₂Ｏ₃とＳｉＯ₂を主成分とするが、Ａｌ₂
Ｏ₃含有量は５０〜７０重量％の範囲とすることが望ま
しい。本願発明のキャスタブル耐火物は、通常、施工後
にＭｇＯコーティング材により表面を保護して使用され
るものであるが、キャスタブル耐火物とＭｇＯ系コーテ
ィング材との反応性（焼き付け性）については、キャス
タブル中のＡｌ₂Ｏ₃含有量が関係することから、最適な
Ａｌ₂Ｏ₃含有量を特定するために、４５μm以下の粒径
のＡｌ₂Ｏ₃／ＳｉＯ₂量比を０．８に固定した配合をベ
ースにして、Ａｌ₂Ｏ₃含有量を変化させた場合の焼き付
き状態を調べた。その結果、Ａｌ₂Ｏ₃の含有量が５０重
量％未満の場合、ガラス層の生成が多くなりすぎて、耐
食性に劣るなどの問題があり、また、Ａｌ₂Ｏ₃の含有量
が７０重量％を超えると、母材表面にスラグ成分が浸透
し、低融点物質が生成するためコーティング材との焼き
付き現象が認められる場合がある。それゆえ、Ａｌ₂Ｏ₃
含有量は５０〜７０重量％の範囲とすることが望まし
い。

【００２０】また、本願発明で使用する主原料は、Ａｌ
₂Ｏ₃とＳｉＯ₂を主成分とするシリカ質、アルミナ質
の、高アルミナ質キャスタブル耐火物に通常使用される
種々の材料を使用することが可能である。

【００２１】また、高温での焼結による収縮亀裂を抑制
するために、膨張性原料のアンダルサイトやカイアナイ
ト、シリマナイト、珪石原料などを使用することが可能
である。

【００２２】また、スラグの浸透を抑制し、流動性を向
上させる見地から、４５μm以下の微粉部には、シリカ
超微粉を４〜２０重量％、アルミナ超微粉を０〜１０重
量％及び結合剤としてＣａＯ成分１０〜３０重量％を含
有するアルミナセメントを３〜１０重量％使用すること
が好ましい。

【００２３】さらに、本願発明のタンディッシュ内張り
用キャスタブル耐火物においては、分散剤、硬化調整剤
として一般に知られているリン酸塩や有機酸を使用する
ことが可能である。また、耐熱鋼ファイバーや有機繊維
は亀裂抑制に有効であり、これらを併用することが望ま
しい。

【００２４】

【実施例】［実施例１］各原料を、表１に示すような割
合で配合して、本願発明の実施例及び比較例にかかるキ
ャスタブル耐火物を作製し、特性（耐構造スポーリング
性、スラグ浸透厚み及びＭｇＯ系コーティング材との耐
焼き付き性）を調べた。その結果を表１に示す。

【００２５】なお、耐構造スポーリング性は、 （１）試料寸法：並型（２３０mm×１１４mm×６５mm） （２）加熱方法：１４００℃電気炉中に１１４mm×６５
mm面を先端より２０mm挿入 （３）冷却方法：空冷及び加熱面を流水中に挿入 （４）試験サイクル：（１５分加熱＋１５分水冷）×３
０回 の条件で試験を行った結果である。

【００２６】また、スラグ浸透厚みの評価は、ロータリ
ースラグ浸食試験により、以下の条件で試験を行った結
果である。 （１）試験条件：１６００℃×３時間 （２）使用スラグ：タンディッシュパウダー （Ａｌ₂Ｏ₃＝２０％、ＳｉＯ₂＝４．５％、ＣａＯ＝６
５％）

【００２７】また、ＭｇＯ系コーティング材との耐焼き
付き性は、以下の方法及び条件で試験を行った結果であ
る。 （１）試料寸法：並型（２３０mm×１１４mm×６５mm） （２）方法：１５００℃×３時間焼成試料の上面にＭｇ
Ｏ系コーティング材を塗布して乾燥した後、１４００℃
で１時間保持し、その上にスラグを載せて１４００℃で
２時間保持し、冷却後切断して観察した。

【００２８】

【表１】

【００２９】なお、表１において、耐構造スポーリング
性及びＭｇＯ系コーティング材との耐焼き付き性に関し
ては、特性が特に良好なものを◎、良好なものを○、不
良のものを×として評価した。

【００３０】表１より、実施例の試料（実施例１〜６）
については、耐構造スポーリング性及びＭｇＯ系コーテ
ィング材との耐焼き付き性のいずれもが良好で、スラグ
の浸透も少ないことがわかる。

【００３１】また、比較例３のように、Ａｌ₂Ｏ₃の含有
量が５０重量％未満になると、ガラス層の生成が多くな
りすぎて、耐食性に劣るなどの問題があり、また、比較
例４のように、Ａｌ₂Ｏ₃の含有量が７０重量％を超えた
場合も、母材表面にスラグ成分が浸透し、低融点物質が
生成するためコーティング材との焼き付き現象が認めら
れるものがあることがわかる。

【００３２】また、比較例１，２，４のように、４５μ
m以下の粒径のＡｌ₂Ｏ₃／ＳｉＯ₂量比が１．０以上にな
ると、耐食性が低下することがわかる。

【００３３】［実施例２］３００ｔ連続鋳造用タンディ
ッシュにおいて、表１に示した実施例１及び比較例２の
試料を、内張り用キャスタブル耐火物として使用した。
なお、実機で使用するにあたっては、ＭｇＯ系コーティ
ング材で施工体の表面を保護して使用に供した。

【００３４】実機での使用に供した比較例２の試料は、
Ｎ数（実施回数）１５で平均寿命は２０８ｃｈ（チャー
ジ）であった。この比較例２を用いた場合、使用中に稼
働面に垂直な亀裂が発生し、しかもその亀裂幅は大き
く、亀裂の交差部位からの剥離が激しかった。また、Ｍ
ｇＯ系コーティング材との焼き付き現象も多く見られ
た。特に壁下部の剥離の発生が最終的な耐用性に大きく
影響した。

【００３５】これに対して実機での使用に供した実施例
１の試料は、Ｎ数（実施回数）７で平均寿命は３００ｃ
ｈ（チャージ）であった。比較例２のコスト指数を１０
０とすると、実施例１のコスト指数は６５であった。実
施例１の試料の場合、使用中に多少の微亀裂は発生した
が、その亀裂幅は小さく、亀裂への地金差しは見られ
ず、ＭｇＯ系コーティング材との焼き付き及び亀裂の交
差部位からの剥離も軽微であった。特に壁下部の剥離の
発生は、上述の比較例２の試料を用いた場合に比べて、
大幅に軽減することが確認されている。また、実機での
使用に供した後の回収サンプルの分析調査から、スラグ
浸透の抑制効果も認められた。

【００３６】

【発明の効果】上述のように、本願発明（請求項１）の
タンディッシュ内張り用キャスタブル耐火物は、Ａｌ₂
Ｏ₃とＳｉＯ₂を主成分とし、Ａｌ₂Ｏ₃の含有量を５０〜
７０重量％の範囲に保つとともに、粒径が４５μm以下
のＡｌ₂Ｏ₃粒子とＳｉＯ₂粒子の割合（Ａｌ₂Ｏ₃／Ｓｉ
Ｏ₂）を、重量比で０．１〜１．０の範囲として、キャ
スタブル耐火物の化学組成をコントロールするようにし
ているので、連続鋳造用のタンディッシュの内張り用耐
火物として用いた場合に、スラグ成分の浸透を抑えて耐
構造スポーリング性を向上させることが可能になるとと
もに、長期にわたって、亀裂や剥離の発生を抑制して、
耐用性を向上させることが可能になる。

【００３７】なお、本願発明（請求項２）のタンディッ
シュ内張り用キャスタブル耐火物は、さらに、シリカ超
微粉４〜２０重量％と、アルミナ超微粉１０重量％以下
と、ＣａＯ成分１０〜３０重量％を含有するアルミナセ
メント３〜１０重量％とを含有しているので、本願請求
項１のタンディッシュ内張り用キャスタブル耐火物以上
に、スラグの浸透を抑制し、流動性を向上させることが
できるようになる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２２Ｄ 41/02 Ｂ２２Ｄ 41/02 Ａ (72)発明者 田中 征二郎 兵庫県赤穂市中広字東沖1576番地の２ 川 崎炉材株式会社内 Ｆターム(参考） 4G033 AA02 AA06 AA24 AB02

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Ａｌ₂Ｏ₃とＳｉＯ₂を主成分とし、 Ａｌ₂Ｏ₃の含有量が５０〜７０重量％の範囲にあり、か
   つ、 粒径が４５μm以下のＡｌ₂Ｏ₃粒子とＳｉＯ₂粒子の割合
   （Ａｌ₂Ｏ₃／ＳｉＯ₂）が、重量比で０．１〜１．０の
   範囲にあることを特徴とするタンディッシュ内張り用キ
   ャスタブル耐火物。
2. 【請求項２】Ａｌ₂Ｏ₃とＳｉＯ₂を主成分とし、 Ａｌ₂Ｏ₃の含有量が５０〜７０重量％の範囲にあり、か
   つ、 粒径が４５μm以下のＡｌ₂Ｏ₃粒子とＳｉＯ₂粒子の割合
   （Ａｌ₂Ｏ₃／ＳｉＯ₂）が、重量比で０．１〜１．０の
   範囲にあるとともに、 シリカ超微粉４〜２０重量％と、 アルミナ超微粉１０重量％以下と、 ＣａＯ成分１０〜３０重量％を含有するアルミナセメン
   ト３〜１０重量％とを含有していることを特徴とするタ
   ンディッシュ内張り用キャスタブル耐火物。