JP2003231826A - Coating material for preventing oxidation and decarbonization of steel material - Google Patents

Coating material for preventing oxidation and decarbonization of steel material

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JP2003231826A
JP2003231826A JP2002032631A JP2002032631A JP2003231826A JP 2003231826 A JP2003231826 A JP 2003231826A JP 2002032631 A JP2002032631 A JP 2002032631A JP 2002032631 A JP2002032631 A JP 2002032631A JP 2003231826 A JP2003231826 A JP 2003231826A
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JP
Japan
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weight
binder
decarburization
steel
paint
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JP2002032631A
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Japanese (ja)
Inventor
Seiichi Sakaguchi
誠一 坂口
Mitsuru Takimoto
満 瀧本
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Asahi Kagaku Kogyo Co Ltd
Original Assignee
Asahi Kagaku Kogyo Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a coating material for preventing the oxidation and the decarbonization of a steel material, having excellent adhesion to the surface of the steel material and excellent functions for preventing the oxidation and the decarbonization. <P>SOLUTION: The coating material for preventing the oxidation and the decarbonization of the steel material contains a refractory powder and a binder. The refractory powder contains a silicon carbide powder, and an aqueous solution containing a colloidal silica and ammonium silicate is used as the binder. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高温に加熱される
鋼材の表面および表面付近の酸化および脱炭を防止する
鋼材の酸化および脱炭防止塗料に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a steel material oxidation and decarburization coating composition for preventing oxidation and decarburization on and near the surface of a steel material heated to a high temperature.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般的に鋼材は、溶製された後、連続鋳
造または造塊後分塊圧延されて鋼片スラブ(以後、スラ
ブと略称する)に成形され、このスラブが加熱炉または
均熱炉で所望の温度に加熱された後、熱間圧延が施され
て熱間圧延鋼帯にされる。熱間圧延鋼帯またはさらに室
温環境で圧延されたいわゆる冷間圧延鋼帯およびこれら
の鋼帯を裁断した切板が、鋼材製品として各種用途に利
用される。
2. Description of the Related Art Generally, a steel material is melted, continuously cast or ingot-cast and then slab-rolled to be formed into a billet slab (hereinafter abbreviated as a slab). After being heated to a desired temperature in a heating furnace, hot rolling is performed to form a hot rolled steel strip. A hot-rolled steel strip or a so-called cold-rolled steel strip rolled in a room temperature environment and a cut plate obtained by cutting these steel strips are used for various applications as a steel product.

【0003】熱間圧延前にスラブを加熱する加熱炉また
は均熱炉の操炉条件は、スラブの材質、寸法および熱間
圧延装置の圧下容量などの周辺設備の制約等によって異
なるけれども、その加熱温度は概ね1100〜1300
℃の高い温度に達する。したがって、大気下において高
温に加熱されるスラブには、高温に加熱されている間に
表面酸化によるスケールが生成され、この酸化スケール
は、熱間圧延後の酸洗処理などによって失われて歩留損
失となる。たとえばスラブ厚みが250mm程度の普通
鋼では、前述のような歩留損失が1重量%以上になるこ
ともある。
The operating conditions of the heating furnace or soaking furnace for heating the slab before hot rolling differ depending on the material and size of the slab and the restrictions of peripheral equipment such as the rolling capacity of the hot rolling apparatus. The temperature is about 1100 to 1300
Reach high temperature of ℃. Therefore, the slab that is heated to a high temperature in the atmosphere generates scale due to surface oxidation while being heated to a high temperature, and this oxidized scale is lost due to pickling treatment after hot rolling, etc. It will be a loss. For example, with ordinary steel having a slab thickness of about 250 mm, the above-mentioned yield loss may be 1% by weight or more.

【0004】また比較的拡散しやすい元素である炭素
が、スラブの表面まで拡散移動したときに加熱雰囲気中
の酸素と反応して二酸化炭素を生成してスラブから離脱
し、スラブ表層において脱炭現象を生じることもある。
スラブ表層から脱炭すると、表面近傍の脱炭層と本来の
炭素組成を有するスラブ内層とにおいて、炭素組成の差
異に基づく金属組織の相違が生じる。スラブの表層と内
層とで金属組織が異なると、たとえば高温変形能などの
特性が異なるので、熱間圧延時に高温変形能の局部的な
差異に基づく欠陥、すなわち鋼帯の表面割れや鋼帯の幅
方向端部の割れである耳割れなどの欠陥が発生し品質低
下を来す。このようなことから、スラブ加熱時における
酸化および脱炭を防止する有効な技術が求められてい
る。
Carbon, which is a relatively easy-to-diffuse element, reacts with oxygen in the heating atmosphere to generate carbon dioxide when it diffuses and moves to the surface of the slab and is released from the slab. May occur.
When decarburization is performed from the surface layer of the slab, the decarburization layer near the surface and the inner layer of the slab having the original carbon composition cause a difference in the metal structure based on the difference in the carbon composition. When the metal structure differs between the surface layer and the inner layer of the slab, for example, the characteristics such as high-temperature deformability are different.Therefore, defects due to local differences in high-temperature deformability during hot rolling, that is, surface cracking of the steel strip and Defects such as edge cracks, which are cracks in the widthwise ends, occur and the quality deteriorates. Therefore, an effective technique for preventing oxidation and decarburization during heating of the slab is required.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】前述のようなスラブの
加熱または均熱時の酸化および脱炭を防止する1つの手
段として無酸化炉の用いられることがある。無酸化炉
は、たとえば放射管の内部にバーナーから燃料を噴射し
燃焼させて直火加熱を避けるとともに、スラブを窒素な
どの不活性ガス雰囲気中で加熱することによって、スラ
ブの酸化および脱炭を防止するものである。しかしなが
ら、大気中でスラブを加熱する大気炉に比べて無酸化炉
は構造が複雑であるので設備費が高く、また使用される
不活性ガスの費用が高くつくので、製造コストの観点か
ら高Ni合金鋼などの高級鋼材にしか用いることができ
ないという問題がある。
There is a case where a non-oxidizing furnace is used as one means for preventing oxidation and decarburization at the time of heating or soaking the slab as described above. The non-oxidizing furnace, for example, injects fuel from a burner into the radiant tube to burn it to avoid direct flame heating, and heats the slab in an atmosphere of an inert gas such as nitrogen to oxidize and decarburize the slab. To prevent. However, compared with an atmospheric furnace that heats a slab in the atmosphere, a non-oxidizing furnace has a complicated structure and thus requires a high equipment cost, and the cost of an inert gas used is also high. There is a problem that it can only be used for high-grade steel materials such as alloy steel.

【0006】したがって、従来多用されている鋼材の酸
化および脱炭防止技術は、スラブを機械的に覆うか、ま
たはスラブに塗料を塗布することによって、スラブ表面
と大気とを遮断するというものである。スラブを機械的
に覆う手段には、薄鋼板によってスラブの表面保護カバ
ーを設けるものが知られている。しかしながら、表面保
護カバーを設ける方法では、表面保護カバーをスラブに
取付ける工作の多大な労力と時間とを要するとともに、
表面保護カバーを介したスラブの間接加熱となるので、
炉の燃料原単位を悪化させるなどの問題がある。
[0006] Therefore, a conventional technique for preventing oxidation and decarburization of steel materials is to shield the slab surface from the atmosphere by mechanically covering the slab or applying a coating material to the slab. . As a means for mechanically covering the slab, it is known to provide a surface protective cover for the slab with a thin steel plate. However, the method of providing the surface protection cover requires a great deal of labor and time for attaching the surface protection cover to the slab, and
Since it will be the indirect heating of the slab through the surface protection cover,
There are problems such as worsening the fuel consumption rate of the furnace.

【0007】スラブに塗料を塗布する方法には、シリカ
系、マグネシア系、低融点の金属または無機塩を含有す
る高温酸化防止塗料を塗布する方法があり、また特開平
2−205622公報には、炭化ケイ素粉末、シリカゾ
ルおよびエマルジョン樹脂などからなる高温脱炭防止塗
料を塗布する方法が開示され、特開平5−171261
公報には、炭化ケイ素粉末、低融点ガラスまたはコロイ
ダルシリカなどからなる酸化防止塗料を塗布する方法が
開示されている。
As a method of applying a coating material to a slab, there is a method of applying a high temperature antioxidant coating material containing a silica-based, magnesia-based, low melting point metal or an inorganic salt, and JP-A-2-205622 discloses A method for applying a high-temperature decarburization preventing coating material composed of silicon carbide powder, silica sol, emulsion resin and the like is disclosed, and is disclosed in JP-A-5-171261.
The official gazette discloses a method of applying an anti-oxidizing paint made of silicon carbide powder, low melting point glass, colloidal silica or the like.

【0008】しかしながら、シリカ系、マグネシア系、
低融点の金属または無機塩を含有する高温酸化防止塗料
には、Cu,Ni,Cr等の元素の含有量が異なるスラ
ブ鋼種の相違および加熱炉の方式の相違たとえば連続式
またはバッチ式等によって酸化防止効果に差異が生じる
という問題があり、また脱炭防止については効果が得ら
れないという問題がある。また炭化ケイ素粉末、低融点
ガラスまたはコロイダルシリカなどからなる酸化防止塗
料には、塗布鋼材を炉外に取出した際の塗料剥離性には
優れるけれども、酸化防止および脱炭防止性能にばらつ
きがあるという問題がある。
However, silica type, magnesia type,
High-temperature antioxidant coatings containing low melting point metals or inorganic salts can be oxidized by different slab steel types with different contents of elements such as Cu, Ni, Cr and different heating furnace systems such as continuous or batch systems. There is a problem in that there is a difference in prevention effect, and there is also a problem in that no effect can be obtained for preventing decarburization. In addition, although the antioxidant coating composed of silicon carbide powder, low melting point glass, colloidal silica, etc. is excellent in the paint peeling property when the coated steel material is taken out of the furnace, it has variations in the antioxidant and decarburization prevention performance. There's a problem.

【0009】加熱中の鋼材表面と大気とを遮断すること
によって鋼材の酸化および脱炭防止を図る塗料では、バ
インダの果たすべき役割は大きい。すなわち、バインダ
は、耐火物粉末を結着させるのみでなく、鋼材の加熱中
には、塗料をスラブ表面に密着させて剥離およびき裂等
を生じることなく、かつ熱間圧延前にスラブが加熱炉か
ら出された際には、熱間圧延の障害にならないように容
易に剥離することが求められる。
[0009] In a paint for preventing the oxidation and decarburization of the steel material by blocking the surface of the steel material during heating from the atmosphere, the binder plays a large role. That is, the binder not only binds the refractory powder, but does not cause the paint to adhere to the slab surface during heating of the steel material to cause peeling and cracks, and to heat the slab before hot rolling. When taken out of the furnace, it is required to be easily peeled off so as not to hinder hot rolling.

【0010】前述した先行技術である特開平2−205
622公報では、コロイダルシリカのバインダとしてア
ルカリ金属で安定化されたアルカリ性水性シリカゾル、
酸性シリカゾルに安定化量のモノエタノールアミン、第
4級アンモニウム塩等の含窒素有機基を添加したものが
開示され、また特開平5−171261公報では、バイ
ンダとしてアルミン酸ソーダ、低融点ガラス、コロイダ
ルシリカ、アルミナゾルなどが開示されている。
The above-mentioned prior art, Japanese Patent Laid-Open No. 2-205
In 622, an alkaline aqueous silica sol stabilized with an alkali metal as a binder for colloidal silica,
An acidic silica sol to which a stabilizing amount of a nitrogen-containing organic group such as a monoethanolamine or a quaternary ammonium salt is added is disclosed, and JP-A-5-171261 discloses a binder such as sodium aluminate, a low melting point glass, and colloidal. Silica, alumina sol and the like are disclosed.

【0011】しかしながら、先行技術に開示されるいず
れのバインダを用いた塗料も、組成が異なる多種類の鋼
材のいずれにも対応し、加熱炉で長時間加熱されている
間に剥離を生じないだけでなくき裂をも生じることなく
スラブ表面に対して密着し、充分な酸化および脱炭防止
機能を実現するという観点からは必ずしも満足のいくも
のではない。
However, the coating materials using any of the binders disclosed in the prior art are compatible with any of various types of steel materials having different compositions and do not cause peeling while being heated in a heating furnace for a long time. In addition, it is not always satisfactory from the viewpoint of adhering to the slab surface without causing cracks and realizing a sufficient oxidation and decarburization preventing function.

【0012】本発明の目的は、鋼材表面に対する密着性
に優れ、酸化および脱炭防止機能に優れる鋼材の酸化お
よび脱炭防止塗料を提供することである。
An object of the present invention is to provide a coating material for preventing oxidation and decarburization of steel material, which has excellent adhesion to the surface of steel material and excellent function of preventing oxidation and decarburization.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明は、耐火物粉末と
バインダとを含む鋼材の酸化および脱炭防止塗料であっ
て、耐火物粉末は、炭化ケイ素粉末を含み、バインダ
は、コロイダルシリカとケイ酸アンモニウムとを含む水
溶液であることを特徴とする鋼材の酸化および脱炭防止
塗料である。
The present invention is a steel material oxidation and decarburization preventing paint comprising a refractory powder and a binder, wherein the refractory powder comprises silicon carbide powder and the binder is colloidal silica. A paint for preventing oxidation and decarburization of steel, which is an aqueous solution containing ammonium silicate.

【0014】本発明に従えば、鋼材の酸化および脱炭防
止塗料は、耐火物粉末には炭化ケイ素粉末を含み、バイ
ンダにはコロイダルシリカとケイ酸アンモニウムとを含
む水溶液が用いられる。このことによって、鋼材の酸化
および脱炭防止塗料の塗布された鋼材が、高温に加熱さ
れている間、塗料は鋼材表面に密着して剥離およびき裂
を生じることがないので、大気を有効に遮断して鋼材表
面の酸化および脱炭を防止することができる。また塗料
中に含まれる炭化ケイ素(炭素(C)およびシリコン
(Si))が鋼材表面に存在するたとえば鉄(Fe)お
よび炭素(C)よりも優先的に酸化するので、鋼材の酸
化および脱炭防止が実現される。
According to the present invention, the coating for preventing oxidation and decarburization of steel material uses an aqueous solution containing silicon carbide powder as the refractory powder and colloidal silica and ammonium silicate as the binder. As a result, while the steel material to which the steel material oxidation and decarburization preventing paint has been applied is heated to a high temperature, the paint does not adhere to the steel material surface and cause peeling and cracking, which effectively protects the atmosphere. It can be blocked to prevent oxidation and decarburization of the steel surface. Further, since silicon carbide (carbon (C) and silicon (Si)) contained in the paint is preferentially oxidized over, for example, iron (Fe) and carbon (C) existing on the surface of the steel material, oxidation and decarburization of the steel material. Prevention is realized.

【0015】また本発明は、前記バインダに含まれるケ
イ酸アンモニウムは、SiO2換算で100重量部のコ
ロイダルシリカ分散液に、以下の一般式(I)によって
示される化学構造を有する第4級アンモニウムを5〜3
5重量部添加することによって、コロイダルシリカの一
部から生成されることを特徴とする。
In the present invention, the ammonium silicate contained in the binder is a quaternary ammonium having a chemical structure represented by the following general formula (I) in 100 parts by weight of colloidal silica dispersion in terms of SiO 2. 5 to 3
It is characterized by being produced from a part of colloidal silica by adding 5 parts by weight.

【0016】[0016]

【化2】 [Chemical 2]

【0017】(前記一般式(I)において、R1〜R4
はそれぞれ別に炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜
4のアルコキシル基またはベンジル基を示す。)
(In the above general formula (I), R1 to R4
Are each independently an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and 1 to 4 carbon atoms.
4 represents an alkoxyl group or a benzyl group. )

【0018】本発明に従えば、前記バインダに含まれる
ケイ酸アンモニウムは、コロイダルシリカ分散液に、第
4級アンモニウムを添加することによって、コロイダル
シリカの一部から生成される。このようにバインダの構
成に必要であるコロイダルシリカとケイ酸アンモニウム
との共存が、コロイダルシリカ分散液に対する第4級ア
ンモニウムの添加によって達成されるので、鋼材表面に
対する塗料の密着性向上と、塗料の保存安定性向上との
両方をともに実現することができる。
According to the present invention, the ammonium silicate contained in the binder is produced from a part of the colloidal silica by adding quaternary ammonium to the colloidal silica dispersion. In this way, the coexistence of colloidal silica and ammonium silicate, which is necessary for the composition of the binder, is achieved by the addition of quaternary ammonium to the colloidal silica dispersion liquid. Both improvement of storage stability can be realized.

【0019】また本発明は、前記バインダは、Si含有
量としてSiO2換算で25重量%以上含有する水溶液
であることを特徴とする。
The present invention is also characterized in that the binder is an aqueous solution containing 25% by weight or more of Si content in terms of SiO 2 .

【0020】本発明に従えば、バインダにはコロイダル
シリカが好適な範囲に含有されるので、耐火物粉末であ
る炭化ケイ素粉末と、バインダとの混和性が良好に保た
れる。
According to the present invention, since the binder contains colloidal silica in a suitable range, the miscibility between the silicon carbide powder, which is a refractory powder, and the binder is kept good.

【0021】また本発明は、前記耐火物粉末に含まれる
炭化ケイ素粉末の重量Wcと、前記バインダに含まれる
シリコン(Si)のSiO2換算重量Wsとの比(Wc
/Ws)が、2〜50であることを特徴とする。
In the present invention, the ratio (Wc) of the weight Wc of the silicon carbide powder contained in the refractory powder to the SiO 2 equivalent weight Ws of silicon (Si) contained in the binder.
/ Ws) is 2 to 50.

【0022】本発明に従えば、耐火物粉末に含まれる炭
化ケイ素粉末の重量Wcと、バインダに含まれるシリコ
ン(Si)のSiO2換算重量Wsとの比(Wc/W
s)が、好適な範囲に選択されるので、バインダの結合
力に優れ塗膜形成性に優れる鋼材の酸化および脱炭防止
塗料を得ることができる。
According to the present invention, the ratio (Wc / W) of the weight Wc of the silicon carbide powder contained in the refractory powder to the SiO 2 equivalent weight Ws of silicon (Si) contained in the binder.
Since s) is selected within a suitable range, it is possible to obtain a coating material for preventing oxidation and decarburization of steel material, which has excellent binder binding force and excellent film forming property.

【0023】また本発明は、前記耐火物粉末に含まれる
炭化ケイ素粉末は、平均粒子径が0.1〜20μmであ
ることを特徴とする。
The present invention is also characterized in that the silicon carbide powder contained in the refractory powder has an average particle diameter of 0.1 to 20 μm.

【0024】本発明に従えば、耐火物粉末に含まれる炭
化ケイ素粉末の平均粒子径は、好適な範囲に選択される
ので、バインダとの混和性に優れ塗膜形成時に多孔質に
なることが防止され、かつ鋼材表面に形成される塗膜の
加熱中におけるき裂発生が防止される。
According to the present invention, since the average particle diameter of the silicon carbide powder contained in the refractory powder is selected within a suitable range, it has excellent miscibility with the binder and may become porous at the time of forming the coating film. It also prevents cracking during heating of the coating film formed on the steel surface.

【0025】また本発明は、前記耐火物粉末は、炭化ケ
イ素粉末を80重量%以上含有することを特徴とする。
The present invention is also characterized in that the refractory powder contains 80% by weight or more of silicon carbide powder.

【0026】本発明に従えば、耐火物粉末には、炭化ケ
イ素粉末が好適な範囲に含有されるので、充分な酸化お
よび脱炭防止機能を有する鋼材の酸化および脱炭防止塗
料が実現される。
According to the present invention, since the refractory powder contains silicon carbide powder in a preferable range, a coating material for preventing oxidation and decarburization of steel having a sufficient function of preventing oxidation and decarburization can be realized. .

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】鋼材の酸化および脱炭防止塗料
(以後、単に酸化および脱炭防止塗料と略称する)は、
耐火物粉末とバインダとを含む。本実施の形態の耐火物
粉末は、炭化ケイ素粉末を80重量%以上含有し、耐火
物粉末に含有される炭化ケイ素粉末の平均粒子径は0.
1〜20μmである。炭化ケイ素粉末を含有する酸化お
よび脱炭防止塗料を塗布された鋼材が、大気雰囲気にお
いて高温に加熱されるとき、塗料中に含有される炭化ケ
イ素は、鋼材に含まれる鉄(Fe)および炭素(C)よ
りも優先的に大気中の酸素と反応し酸化することによっ
て、鋼材の酸化および脱炭を防止する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A coating material for preventing oxidation and decarburization of steel (hereinafter simply referred to as coating material for preventing oxidation and decarburization) is
Includes refractory powder and binder. The refractory powder of the present embodiment contains 80% by weight or more of silicon carbide powder, and the silicon carbide powder contained in the refractory powder has an average particle size of 0.
It is 1 to 20 μm. When the steel material coated with the oxidation and decarburization preventing coating material containing silicon carbide powder is heated to a high temperature in the air atmosphere, the silicon carbide contained in the coating material contains iron (Fe) and carbon ( Prevents oxidation and decarburization of steel by reacting with oxygen in the atmosphere and oxidizing preferentially over C).

【0028】ここで耐火物粉末中の炭化ケイ素粉末の含
有量および平均粒子径の範囲限定理由について説明す
る。炭化ケイ素粉末の含有量が80重量%未満では、鋼
材に含まれるFeおよびCよりも優先的に大気中の酸素
と反応し酸化されるべき被酸化源が不足することになる
ので、鋼材の酸化防止機能、特に脱炭防止機能が充分に
発揮されなくなる。したがって、80重量%以上とし
た。なお一層充分な酸化防止および脱炭防止機能の発揮
される炭化ケイ素粉末の含有量は、より好ましくは90
重量%以上であり、さらに好ましくは95重量%以上で
ある。炭化ケイ素粉末の含有量が、前述の好適な範囲を
満足する条件下において、他の耐火物粉末たとえば酸化
ケイ素粉末などが、炭化ケイ素粉末とともに用いられて
も良い。
Here, the reason for limiting the content of the silicon carbide powder in the refractory powder and the range of the average particle diameter will be described. If the content of the silicon carbide powder is less than 80% by weight, Fe and C contained in the steel material preferentially react with oxygen in the atmosphere to cause a shortage of an oxidizable source to be oxidized. The prevention function, especially the decarburization prevention function, will not be fully exerted. Therefore, it is set to 80 wt% or more. The content of the silicon carbide powder that exhibits even more sufficient oxidation prevention and decarburization prevention functions is more preferably 90%.
It is at least wt%, more preferably at least 95 wt%. Other refractory powders such as silicon oxide powder may be used together with the silicon carbide powder under the condition that the content of the silicon carbide powder satisfies the above-mentioned preferable range.

【0029】炭化ケイ素粉末の平均粒子径が、0.1μ
m未満では、バインダとの混和性が悪くなり、また塗膜
にき裂が発生し易く、20μmを超えると、塗膜が多孔
質になり易い。したがって、0.1〜20μmとした。
なおより好ましい炭化ケイ素粉末の平均粒子径は、0.
2〜10μmである。
The silicon carbide powder has an average particle diameter of 0.1 μm.
When it is less than m, the miscibility with the binder is poor, and cracks are likely to occur in the coating film, and when it exceeds 20 μm, the coating film tends to be porous. Therefore, the thickness is set to 0.1 to 20 μm.
An even more preferable average particle diameter of the silicon carbide powder is 0.
It is 2 to 10 μm.

【0030】バインダは、コロイダルシリカとケイ酸ア
ンモニウムとを含む水溶液であり、水溶液中のSiの含
有量はSiO2換算で25重量%以上である。また本実
施の形態のバインダに含まれるケイ酸アンモニウムは、
SiO2換算で100重量部のコロイダルシリカ分散液
に、以下の一般式(I)によって示される化学構造を有
する第4級アンモニウムを5〜35重量部添加すること
によって、コロイダルシリカの一部から生成される。
The binder is an aqueous solution containing colloidal silica and ammonium silicate, and the Si content in the aqueous solution is 25% by weight or more in terms of SiO 2 . Further, ammonium silicate contained in the binder of the present embodiment is
Formed from a part of colloidal silica by adding 5 to 35 parts by weight of quaternary ammonium having a chemical structure represented by the following general formula (I) to 100 parts by weight of colloidal silica dispersion calculated as SiO 2. To be done.

【0031】[0031]

【化3】 [Chemical 3]

【0032】(前記一般式(I)において、R1〜R4
はそれぞれ別に炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜
4のアルコキシル基またはベンジル基を示す。)
(In the above general formula (I), R1 to R4
Are each independently an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and 1 to 4 carbon atoms.
4 represents an alkoxyl group or a benzyl group. )

【0033】このコロイダルシリカとケイ酸アンモニウ
ムとが水溶液中で共存しているバインダを塗料に用いる
ことによって、鋼材表面に対する塗料の密着性が向上
し、塗料の塗布された鋼材が大気中で高温に加熱されて
いるとき、塗膜にき裂が生じることがなく、また鋼材表
面からの剥離も防止される。このようなバインダの作用
効果が、何に基づくものであるかは定かではないけれど
も、バインダに含まれるケイ酸アンモニウムは、イオン
として水に溶解しているので、鋼材の表面酸化被膜の内
部にまで浸透しやすいこと、また塗布によって形成され
る塗膜の結合力を増加させること、さらにはコロイダル
シリカの経時変化を抑制することなどの相乗効果の発揮
によるものと考えられる。
By using the binder in which the colloidal silica and ammonium silicate coexist in the aqueous solution for the coating material, the adhesion of the coating material to the surface of the steel material is improved, and the steel material coated with the coating material is heated to a high temperature in the atmosphere. When heated, the coating film does not crack, and peeling from the steel surface is prevented. Although it is not clear what the effect of such a binder is based on, the ammonium silicate contained in the binder is dissolved in water as an ion, so that even inside the surface oxide film of the steel material It is considered that this is due to synergistic effects such as easy penetration, increasing the binding force of the coating film formed by coating, and suppressing the change with time of colloidal silica.

【0034】このようなバインダは、前述したように通
常のシリカゾルに第4級アンモニウムを添加し反応させ
ることによって、ケイ酸アンモニウムとコロイダルシリ
カとの共存水溶液として生成される。以下にコロイダル
シリカに対する第4級アンモニウムの添加範囲限定理由
について説明する。添加量が、5重量部未満では、コロ
イダルシリカとの反応によるケイ酸アンモニウムの生成
量が少なく所望の効果を発揮するバインダを得ることが
できず、35重量部を超えるとコロイダルシリカの安定
性を悪くする。したがって、添加量を5〜35重量部と
した。第4級アンモニウムは、前記一般式(I)で与え
られるものであれば良いけれども、好ましくはコリンが
用いられる。
Such a binder is produced as a coexisting aqueous solution of ammonium silicate and colloidal silica by adding quaternary ammonium to a usual silica sol and reacting it as described above. The reason for limiting the addition range of quaternary ammonium with respect to colloidal silica will be described below. If the addition amount is less than 5 parts by weight, the amount of ammonium silicate produced by the reaction with the colloidal silica is small, and a binder exhibiting the desired effect cannot be obtained. If the addition amount exceeds 35 parts by weight, the stability of the colloidal silica is improved. Make it worse. Therefore, the addition amount is set to 5 to 35 parts by weight. The quaternary ammonium may be one given by the general formula (I), but choline is preferably used.

【0035】また前記水溶液中のSiの含有量限定理由
について説明する。Siの含有量がSiO2換算で25
重量%未満であると、炭化ケイ素粉末との混和性が悪く
なるので、25重量%以上とした。なおより好ましくは
Siの含有量は、SiO2換算で30重量%以上であ
る。
The reason for limiting the content of Si in the aqueous solution will be described. The Si content is 25 in terms of SiO 2.
If it is less than wt%, the miscibility with the silicon carbide powder will deteriorate, so it was set to 25 wt% or more. Still more preferably, the Si content is 30% by weight or more in terms of SiO 2 .

【0036】前述したようなバインダは、市販のシリカ
ゾル(たとえば旭電化製アデライトAT−40)に4級
アンモニウム塩を混合し反応させることにより得ること
ができる。
The binder as described above can be obtained by mixing a commercially available silica sol (for example, Adelite AT-40 manufactured by Asahi Denka Co., Ltd.) with a quaternary ammonium salt and reacting them.

【0037】また耐火物粉末とバインダとの混合比は、
次のように定められる。耐火物粉末に含まれる炭化ケイ
素粉末の重量をWcとし、バインダに含まれるシリコン
(Si)のSiO2換算重量をWsとするとき、その重
量比(Wc/Ws)が、2〜50になるように混合され
る。前記重量比(Wc/Ws)が、2未満であると炭化
ケイ素粉末が少なすぎるので塗膜形成性が悪化し、50
を超えると炭化ケイ素粉末が多すぎて塗料の結合力が悪
化する。したがって、重量比(Wc/Ws)を2〜50
とした。
The mixing ratio of the refractory powder and the binder is
It is defined as follows. When the weight of the silicon carbide powder contained in the refractory powder is Wc and the SiO 2 conversion weight of silicon (Si) contained in the binder is Ws, the weight ratio (Wc / Ws) is 2 to 50. Mixed in. If the weight ratio (Wc / Ws) is less than 2, the amount of silicon carbide powder is too small and the film-forming property is deteriorated.
When it exceeds the above range, the silicon carbide powder is too much and the bond strength of the coating is deteriorated. Therefore, the weight ratio (Wc / Ws) should be 2 to 50.
And

【0038】(実施例)以下本発明の実施例を説明する
けれども、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。後述する各実施例および比較例の塗料を供試鋼
材に塗膜厚さを調整して塗布し、所定温度で所定時間加
熱した後、鋼材の母材残留量WRと脱炭層深さDtとを
測定し、各塗料の酸化および脱炭防止性能を評価した。
次に供試鋼材に対する塗膜厚さ、母材残留量WRおよび
脱炭層深さDtの測定方法について説明する。
(Examples) Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples. The coating materials of the respective Examples and Comparative Examples described below were applied to the test steel material while adjusting the coating film thickness and heated at a predetermined temperature for a predetermined time, and then the residual amount WR of the base metal of the steel material and the decarburized layer depth Dt were measured. The measurement was performed to evaluate the oxidation and decarburization prevention performance of each paint.
Next, a method for measuring the coating film thickness, the residual amount WR of the base metal and the decarburized layer depth Dt for the test steel material will be described.

【0039】(1)塗膜厚さ:供試鋼材に塗料を所定量
塗布後、塗膜を風乾した。乾燥後の塗膜を電磁式膜厚計
SL−200E(サンコウ電子研究所製)を用いて測定
した。
(1) Coating film thickness: A predetermined amount of coating material was applied to the test steel material, and then the coating film was air dried. The coating film after drying was measured using an electromagnetic film thickness meter SL-200E (manufactured by Sankou Denshi Kenkyusho).

【0040】(2)母材残留量WR:塗料を塗布する前
の供試鋼材の重量をW1とし、塗料を塗布し、加熱炉に
おいて所定温度で所定時間加熱した後、塗料と供試鋼材
に生成された酸化スケールとを除去したときの供試鋼材
の重量をW2とする。なお、酸化スケールは炉から取出
したときにヒートショックで基材との接着強度が弱くな
っているので、槌等で軽く衝撃を与えることにより簡単
に剥離させ除去することができる。本実施例では、供試
鋼材を炉から取出して放冷して冷却後、供試鋼材表面を
SUS製の槌またはヘラの角で叩いて衝撃を与え、スケ
ールを除去した。
(2) Residual amount of base metal WR: The weight of the test steel material before applying the coating material is W1, the coating material is applied and heated in a heating furnace at a predetermined temperature for a predetermined time. The weight of the test steel material after removing the generated oxide scale is W2. Since the oxide scale has a weak adhesive strength with the substrate due to heat shock when taken out from the furnace, it can be easily peeled and removed by applying a light impact with a mallet or the like. In this example, the sample steel was taken out of the furnace, allowed to cool and cooled, and then the surface of the sample steel was hit with a mallet or spatula corner made of SUS to give an impact to remove the scale.

【0041】母材残留量WRは、以下の式によって与え
られる。 WR(%)=100×W2/W1 すなわち母材残留量WRは、加熱による酸化減量後の歩
留を表すものであり、その値が大きい程歩留が良く、塗
料の酸化防止効果が良いことを表す。
The residual amount WR of the base material is given by the following equation. WR (%) = 100 × W2 / W1 That is, the residual amount WR of the base material represents the yield after oxidation reduction by heating. The larger the value, the better the yield, and the better the antioxidant effect of the paint. Represents

【0042】(3)脱炭層深さDt:供試鋼材に塗料を
塗布し、加熱炉において所定温度で所定時間加熱した
後、塗料と供試鋼材に生成された酸化スケールとを除去
した。さらに供試鋼材を切断し、切断面をサンドペーパ
およびバフ研磨によって研磨し、研磨面をエッチングし
て顕微鏡観察し、脱炭層深さDtを測定した。脱炭層深
さDtが小さい程脱炭防止効果が良いことを表す。
(3) Decarburized layer depth Dt: The coating material was applied to the test steel material and heated at a predetermined temperature for a predetermined time in a heating furnace, and then the coating material and the oxide scale formed on the test steel material were removed. Further, the test steel material was cut, the cut surface was polished by sandpaper and buffing, the polished surface was etched and observed under a microscope, and the decarburized layer depth Dt was measured. The smaller the decarburized layer depth Dt, the better the decarburization prevention effect.

【0043】(バインダ製造例1)シリカゾル(旭電化
製 AT−50:SiO2として50重量%)約40グ
ラムを容量200mL(ミリリットル)のビーカーに入
れ、当該シリカゾル80重量部に対して、コリン水溶液
(濃度50重量%)20重量部をマグネチックスターラ
ーで攪拌しながら室温にて約30分で滴下混合した。こ
のとき得られたバインダをバインダAとする。
(Binder Production Example 1) About 40 grams of silica sol (AT-50 manufactured by Asahi Denka Co., Ltd .: 50% by weight as SiO 2 ) was placed in a beaker having a volume of 200 mL (milliliter), and an aqueous choline solution was added to 80 parts by weight of the silica sol. 20 parts by weight (concentration of 50% by weight) was added dropwise to the mixture with stirring with a magnetic stirrer at room temperature for about 30 minutes. The binder obtained at this time is referred to as binder A.

【0044】(バインダ製造例2)シリカゾル(旭電化
製アデライトAT−40:SiO2として40重量%)
約40グラムを200mLのビーカーに入れ、当該シリ
カゾル80重量部に対して、コリン水溶液(濃度50重
量%)20重量部をマグネチックスターラーで攪拌しな
がら室温にて約30分で滴下混合した。このとき得られ
たバインダをバインダBとする。
(Binder Production Example 2) Silica sol (Adelite AT-40 manufactured by Asahi Denka: 40% by weight as SiO 2 )
About 40 grams was placed in a 200 mL beaker, and 20 parts by weight of an aqueous choline solution (concentration: 50% by weight) was added dropwise and mixed with 80 parts by weight of the silica sol at room temperature for about 30 minutes while stirring with a magnetic stirrer. The binder obtained at this time is referred to as Binder B.

【0045】(バインダ製造例3)シリカゾル(旭電化
製アデライトAT−40:SiO2として40重量%)
約40グラムを200mLのビーカーに入れ、当該シリ
カゾル85重量部に対して、コリン水溶液(濃度50重
量%)15重量部をマグネチックスターラーで攪拌しな
がら室温にて約30分で滴下混合した。このとき得られ
たバインダをバインダCとする。
(Binder Production Example 3) Silica sol (Adelite AT-40 manufactured by Asahi Denka: 40% by weight as SiO 2 )
About 40 grams was placed in a 200 mL beaker, and 15 parts by weight of an aqueous choline solution (concentration: 50% by weight) was added dropwise to the silica sol (85 parts by weight) at room temperature for about 30 minutes while stirring with a magnetic stirrer. The binder obtained at this time is called binder C.

【0046】(バインダ製造例4)シリカゾル(旭電化
製アデライトAT−40:SiO2として40重量%)
約40グラムを200mLのビーカーに入れ、当該シリ
カゾル90重量部に対して、コリン水溶液(濃度50重
量%)10重量部をマグネチックスターラーで攪拌しな
がら室温にて約30分で滴下混合した。このとき得られ
たバインダをバインダDとする。
(Binder Production Example 4) Silica sol (Adelite AT-40 manufactured by Asahi Denka Co., Ltd .: 40 wt% as SiO 2 )
About 40 grams was placed in a 200 mL beaker, and 10 parts by weight of a choline aqueous solution (concentration: 50% by weight) was added dropwise to about 90 parts by weight of the silica sol at room temperature for about 30 minutes while stirring with a magnetic stirrer. The binder obtained at this time is referred to as a binder D.

【0047】(実施例1)炭化ケイ素粉末に、市販の純
度95%、平均粒子径1μmの粉末を用いた。前記炭化
ケイ素粉末100重量部に対して、バインダとして製造
例1のバインダAを100重量部添加し、撹拌機にて混
合し実施例塗料1を作製した。
Example 1 Commercially available powder having a purity of 95% and an average particle diameter of 1 μm was used as the silicon carbide powder. 100 parts by weight of the binder A of Production Example 1 was added as a binder to 100 parts by weight of the above-mentioned silicon carbide powder, and mixed with a stirrer to prepare a coating material 1 of the embodiment.

【0048】バインダAは、Si含有量がSiO2換算
濃度で40重量%、コリンが10重量%に調整されたコ
ロイダルシリカとケイ酸アンモニウムとが共存する水溶
液である。
The binder A is an aqueous solution in which colloidal silica having an Si content of 40% by weight in terms of SiO 2 concentration and choline of 10% by weight and ammonium silicate coexist.

【0049】前述のようにして作製した実施例塗料1
を、寸法が、幅:50mm、長さ:30mm、厚み:1
0mmの高炭素鋼SK4(日本工業規格G4401規定
の炭素工具鋼材)に、刷毛にて2回塗りし、室温で自然
乾燥した。塗膜厚さは、120μmであった。実施例塗
料1の塗布された前記鋼材を、電気炉に装入し、大気雰
囲気にて1160℃で90分保持した後、電気炉から取
出して塗膜および酸化スケール層を除去し、母材残留量
WRおよび脱炭層深さDtを測定した。測定結果は、以
下のようであった。母材残留量WRが、99.8重量%
(酸化減量0.2重量%)であり、脱炭層深さDtは、
零(以後、0と表記する)μmであった。
Example paint 1 produced as described above
The dimensions are: width: 50 mm, length: 30 mm, thickness: 1
A 0 mm high carbon steel SK4 (a carbon tool steel material specified in Japanese Industrial Standard G4401) was applied twice with a brush and naturally dried at room temperature. The coating film thickness was 120 μm. The steel material coated with the paint of Example 1 was charged into an electric furnace, held at 1160 ° C. for 90 minutes in the air atmosphere, and then taken out from the electric furnace to remove the coating film and the oxide scale layer, and the base material remained. The amount WR and the decarburized layer depth Dt were measured. The measurement results were as follows. Base material residual amount WR is 99.8% by weight
(Oxidation weight loss 0.2% by weight), and the decarburized layer depth Dt is
It was zero (hereinafter referred to as 0) μm.

【0050】(実施例2)実施例1と同一の炭化ケイ素
粉末100重量部に対して製造例2のバインダBを67
重量部添加し、撹拌機にて混合し実施例塗料2を作製し
た。なお、バインダBは、Si含有量がSiO2換算濃
度で32重量%、コリンが10重量%に調整されたコロ
イダルシリカとケイ酸アンモニウムとが共存する水溶液
である。
Example 2 67 parts of the binder B of Production Example 2 was added to 100 parts by weight of the same silicon carbide powder as in Example 1.
Part by weight was added and mixed with a stirrer to prepare Example Paint 2. The binder B is an aqueous solution in which colloidal silica whose Si content is adjusted to 32 wt% in terms of SiO 2 concentration and choline is adjusted to 10 wt% and ammonium silicate coexist.

【0051】実施例塗料2を、実施例1と同一寸法の高
炭素鋼SK4に刷毛塗りし自然乾燥した。塗膜厚さは、
100μmであった。実施例1と同様にして試験し、母
材残留量WRと脱炭層深さDtとを測定した。測定結果
は、以下のようであった。母材残留量WRが、99.9
重量%(酸化減量0.1重量%)であり、脱炭層深さD
tは、0μmであった。
The coating material of Example 2 was brush coated on high carbon steel SK4 having the same dimensions as in Example 1 and naturally dried. The coating thickness is
It was 100 μm. The test was conducted in the same manner as in Example 1, and the residual amount WR of the base material and the decarburized layer depth Dt were measured. The measurement results were as follows. Base material residual amount WR is 99.9
% By weight (oxidation weight loss 0.1% by weight), depth of decarburized layer D
t was 0 μm.

【0052】(実施例3)市販の純度98.7%、平均
粒子径7μmの炭化ケイ素粉末100重量部に、実施例
1と同様のバインダAを100重量部添加し、撹拌機に
て混合し実施例塗料3を作製した。
Example 3 To 100 parts by weight of a commercially available silicon carbide powder having a purity of 98.7% and an average particle diameter of 7 μm, 100 parts by weight of the binder A similar to that in Example 1 was added and mixed with a stirrer. Example paint 3 was prepared.

【0053】実施例塗料3を、実施例1と同一寸法の高
炭素鋼SK4に刷毛塗りし自然乾燥した。塗膜厚さは、
150μmであった。実施例1と同様にして試験し、母
材残留量WRと脱炭層深さDtとを測定した。測定結果
は、以下のようであった。母材残留量WRが、98.7
重量%(酸化減量1.3重量%)であり、脱炭層深さD
tは、50μmであった。
The coating material of Example 3 was brush coated on high carbon steel SK4 having the same dimensions as in Example 1 and naturally dried. The coating thickness is
It was 150 μm. The test was conducted in the same manner as in Example 1, and the residual amount WR of the base material and the decarburized layer depth Dt were measured. The measurement results were as follows. Base material residual amount WR is 98.7
% By weight (oxidation weight loss: 1.3% by weight), depth of decarburized layer D
t was 50 μm.

【0054】(実施例4)市販の純度95%、平均粒子
径1μmの炭化ケイ素粉末を100重量部に対して、バ
インダとして製造例3のバインダCを100重量部添加
し、撹拌機にて混合し実施例塗料4を作製した。バイン
ダCは、Si含有量がSiO2換算濃度で34重量%、
コリンが7.5重量%に調整されたコロイダルシリカと
ケイ酸アンモニウムとが共存する水溶液である。
Example 4 100 parts by weight of commercially available silicon carbide powder having a purity of 95% and an average particle diameter of 1 μm was added with 100 parts by weight of the binder C of Production Example 3 as a binder and mixed by a stirrer. Then, Example Paint 4 was prepared. The binder C has a Si content of 34% by weight in terms of SiO 2 conversion concentration,
It is an aqueous solution in which colloidal silica having a choline content adjusted to 7.5% by weight and ammonium silicate coexist.

【0055】実施例塗料4を、実施例1と同一寸法の高
炭素鋼SK4に刷毛塗りし自然乾燥した。塗膜厚さは、
120μmであった。実施例1と同様にして試験し、母
材残留量WRと脱炭層深さDtとを測定した。測定結果
は、以下のようであった。母材残留量WRが、99.1
重量%(酸化減量0.9重量%)であり、脱炭層深さD
tは、10μmであった。
The coating material of Example 4 was brush coated on high carbon steel SK4 having the same dimensions as in Example 1 and naturally dried. The coating thickness is
It was 120 μm. The test was conducted in the same manner as in Example 1, and the residual amount WR of the base material and the decarburized layer depth Dt were measured. The measurement results were as follows. Base material residual amount WR is 99.1
% By weight (oxidation weight loss: 0.9% by weight), depth of decarburized layer D
t was 10 μm.

【0056】(実施例5)市販の純度95%、平均粒子
径1μmの炭化ケイ素粉末を100重量部に対して、バ
インダとして製造例4のバインダDを100重量部添加
し、撹拌機にて混合し実施例塗料5を作製した。バイン
ダDは、Si含有量がSiO2換算濃度で36重量%、
コリンが5重量%に調整されたコロイダルシリカとケイ
酸アンモニウムとが共存する水溶液である。
Example 5 To 100 parts by weight of commercially available silicon carbide powder having a purity of 95% and an average particle size of 1 μm, 100 parts by weight of the binder D of Production Example 4 was added as a binder and mixed by a stirrer. Then, Example Paint 5 was prepared. The binder D has a Si content of 36% by weight in terms of SiO 2 conversion concentration,
It is an aqueous solution in which colloidal silica in which choline is adjusted to 5% by weight and ammonium silicate coexist.

【0057】実施例塗料5を、実施例1と同一寸法の高
炭素鋼SK4に刷毛塗りし自然乾燥した。塗膜厚さは、
100μmであった。実施例1と同様にして試験し、母
材残留量WRと脱炭層深さDtとを測定した。測定結果
は、以下のようであった。母材残留量WRが、99.7
重量%(酸化減量0.3重量%)であり、脱炭層深さD
tは、10μmであった。
The coating material of Example 5 was brush coated on high carbon steel SK4 having the same dimensions as in Example 1 and naturally dried. The coating thickness is
It was 100 μm. The test was conducted in the same manner as in Example 1, and the residual amount WR of the base material and the decarburized layer depth Dt were measured. The measurement results were as follows. Base material residual amount WR is 99.7
% By weight (oxidation weight loss: 0.3% by weight), depth of decarburized layer D
t was 10 μm.

【0058】(実施例6)耐火物粉末に、実施例1と同
様の炭化ケイ素粉末90重量部と、市販の平均粒子径5
μmの酸化ケイ素粉末10重量部とを用いた以外は、実
施例1と同様にして実施例塗料6を作製した。
Example 6 A refractory powder, 90 parts by weight of the same silicon carbide powder as in Example 1, and a commercially available average particle size of 5 were used.
Example Paint 6 was prepared in the same manner as Example 1 except that 10 parts by weight of silicon oxide powder having a particle size of 10 μm was used.

【0059】実施例塗料6を、実施例1と同一寸法の高
炭素鋼SK4に刷毛塗りし自然乾燥した。塗膜厚さは、
120μmであった。実施例1と同様にして試験し、母
材残留量WRと脱炭層深さDtとを測定した。測定結果
は、以下のようであった。母材残留量WRが、98.8
重量%(酸化減量1.2重量%)であり、脱炭層深さD
tは、30μmであった。
The coating material of Example 6 was brush coated on high carbon steel SK4 having the same dimensions as in Example 1 and naturally dried. The coating thickness is
It was 120 μm. The test was conducted in the same manner as in Example 1, and the residual amount WR of the base material and the decarburized layer depth Dt were measured. The measurement results were as follows. Base material residual amount WR is 98.8
% By weight (oxidation weight loss: 1.2% by weight), depth of decarburized layer D
t was 30 μm.

【0060】以上のように本発明の実施例塗料1〜6で
は、いずれも優れた酸化および脱炭防止効果が認められ
た。なお母材残留量WRに1重量%を超えるものがある
けれども、これは供試鋼材寸法がスラブに比して小さい
ので、供試鋼材重量に対する比表面積が大きいことに起
因するものであり、スラブのように大型化し重量に対す
る比表面積が小さい場合には、1重量%未満の改善され
た実績となる。
As described above, in the coating materials 1 to 6 of the present invention, excellent oxidation and decarburization preventing effects were recognized. Although the residual amount WR of the base metal exceeds 1% by weight, this is because the dimension of the test steel material is smaller than that of the slab, and this is because the specific surface area relative to the weight of the test steel material is large. When the size is increased and the specific surface area with respect to the weight is small as described above, the improved result is less than 1% by weight.

【0061】(比較例1)実施例1と同様の炭化ケイ素
粉末100重量部に対し、バインダとしてコロイダルシ
リカをSiO2換算で30重量%含有する日本化学工業
株式会社製のシリカドール30B(商品名)67重量部
を添加し、実施例1と同様にして比較例塗料1を作製し
た。
(Comparative Example 1) Silica Doll 30B manufactured by Nippon Kagaku Kogyo Co., Ltd. containing 30% by weight of colloidal silica as a binder in terms of SiO 2 with respect to 100 parts by weight of the same silicon carbide powder as in Example 1 (trade name) ) 67 parts by weight was added, and Comparative Paint 1 was prepared in the same manner as in Example 1.

【0062】比較例塗料1を、実施例1と同一寸法の高
炭素鋼SK4に刷毛塗りし自然乾燥した。塗膜厚さは、
100μmであった。実施例1と同様にして試験し、母
材残留量WRと脱炭層深さDtとを測定した。測定結果
は、以下のようであった。母材残留量WRは、98.6
%(酸化減量1.4%)であったけれども、脱炭層深さ
Dtが、500μmと大きく脱炭防止効果は不充分であ
った。
Comparative paint 1 was brush coated on high carbon steel SK4 having the same dimensions as in Example 1 and naturally dried. The coating thickness is
It was 100 μm. The test was conducted in the same manner as in Example 1, and the residual amount WR of the base material and the decarburized layer depth Dt were measured. The measurement results were as follows. Base material residual amount WR is 98.6.
% (Oxidation loss 1.4%), the decarburization layer depth Dt was as large as 500 μm, and the decarburization prevention effect was insufficient.

【0063】(比較例2)実施例1と同様の炭化ケイ素
粉末100重量部に対し、バインダとしてコロイダルシ
リカをSiO2換算で40重量%含有するソーダ安定化
シリカゾルである日本化学工業株式会社製のシリカドー
ル40(商品名)67重量部を添加し、実施例1と同様
にして比較例塗料2を作製した。比較例塗料2は、作製
後1時間経過したとき、高粘化して塗料として使用する
ことができなかった。
Comparative Example 2 A soda-stabilized silica sol manufactured by Nippon Kagaku Kogyo Co., Ltd. containing 40 parts by weight of colloidal silica as a binder in terms of SiO 2 with respect to 100 parts by weight of the same silicon carbide powder as in Example 1. 67 parts by weight of Silica Doll 40 (trade name) was added, and Comparative Example Paint 2 was prepared in the same manner as in Example 1. The comparative paint 2 was highly viscous and could not be used as a paint 1 hour after the preparation.

【0064】[0064]

【発明の効果】本発明によれば、鋼材の酸化および脱炭
防止塗料は、耐火物粉末には炭化ケイ素粉末を含み、バ
インダにはコロイダルシリカとケイ酸アンモニウムとを
含む水溶液が用いられる。このことによって、鋼材の酸
化および脱炭防止塗料の塗布された鋼材が、高温に加熱
されている間、塗料は鋼材表面に密着して剥離およびき
裂を生じることがないので、大気を有効に遮断して鋼材
表面の酸化および脱炭を防止することができる。また塗
料中に含まれる炭化ケイ素(炭素(C)およびシリコン
(Si))が鋼材表面に存在するたとえば鉄(Fe)お
よび炭素(C)よりも優先的に酸化するので、鋼材の酸
化および脱炭防止が実現される。
According to the present invention, the coating for preventing oxidation and decarburization of steel material uses an aqueous solution containing silicon carbide powder as the refractory powder and colloidal silica and ammonium silicate as the binder. As a result, while the steel material to which the steel material oxidation and decarburization preventing paint has been applied is heated to a high temperature, the paint does not adhere to the steel material surface and cause peeling and cracking, which effectively protects the atmosphere. It can be blocked to prevent oxidation and decarburization of the steel surface. Further, since silicon carbide (carbon (C) and silicon (Si)) contained in the paint is preferentially oxidized over, for example, iron (Fe) and carbon (C) existing on the surface of the steel material, oxidation and decarburization of the steel material. Prevention is realized.

【0065】また本発明によれば、前記バインダに含ま
れるケイ酸アンモニウムは、コロイダルシリカ分散液
に、第4級アンモニウムを添加することによって、コロ
イダルシリカの一部から生成される。このようにバイン
ダの構成に必要であるコロイダルシリカとケイ酸アンモ
ニウムとの共存が、コロイダルシリカ分散液に対する第
4級アンモニウムの添加によって達成されるので、鋼材
表面に対する塗料の密着性向上と、塗料の保存安定性向
上との両方をともに実現することができる。
Further, according to the present invention, the ammonium silicate contained in the binder is produced from a part of the colloidal silica by adding the quaternary ammonium to the colloidal silica dispersion. In this way, the coexistence of colloidal silica and ammonium silicate, which is necessary for the composition of the binder, is achieved by the addition of quaternary ammonium to the colloidal silica dispersion liquid. Both improvement of storage stability can be realized.

【0066】また本発明によれば、バインダにはコロイ
ダルシリカが好適な範囲に含有されるので、耐火物粉末
である炭化ケイ素粉末と、バインダとの混和性が良好に
保たれる。
Further, according to the present invention, since the binder contains colloidal silica in a preferable range, the miscibility between the silicon carbide powder, which is a refractory powder, and the binder is kept good.

【0067】また本発明によれば、耐火物粉末に含まれ
る炭化ケイ素粉末の重量Wcと、バインダに含まれるコ
ロイダルシリカのSiO2換算重量Wsとの比(Wc/
Ws)が、好適な範囲に選択されるので、バインダの結
合力に優れ塗膜形成性に優れる鋼材の酸化および脱炭防
止塗料を得ることができる。
Further, according to the present invention, the ratio of the weight Wc of the silicon carbide powder contained in the refractory powder to the SiO 2 equivalent weight Ws of the colloidal silica contained in the binder (Wc /
Since Ws) is selected within a suitable range, it is possible to obtain a coating material for preventing oxidation and decarburization of steel which is excellent in binder binding force and coating film forming property.

【0068】また本発明によれば、耐火物粉末に含まれ
る炭化ケイ素粉末の平均粒子径は、好適な範囲に選択さ
れるので、バインダとの混和性に優れ塗膜形成時の気泡
発生が防止され、かつ鋼材表面に形成される塗膜の加熱
中におけるき裂発生が防止される。
Further, according to the present invention, since the average particle diameter of the silicon carbide powder contained in the refractory powder is selected within a suitable range, it has excellent miscibility with the binder and prevents the generation of bubbles during the formation of the coating film. In addition, the occurrence of cracks during heating of the coating film formed on the surface of the steel material is prevented.

【0069】また本発明によれば、耐火物粉末には、炭
化ケイ素粉末が好適な範囲に含有されるので、充分な酸
化および脱炭防止機能を有する鋼材の酸化および脱炭防
止塗料が実現される。
Further, according to the present invention, since the refractory powder contains silicon carbide powder in a preferable range, a coating material for preventing oxidation and decarburization of steel having a sufficient function of preventing oxidation and decarburization can be realized. It

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Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 耐火物粉末とバインダとを含む鋼材の酸
化および脱炭防止塗料であって、 耐火物粉末は、炭化ケイ素粉末を含み、 バインダは、コロイダルシリカとケイ酸アンモニウムと
を含む水溶液であることを特徴とする鋼材の酸化および
脱炭防止塗料。
1. A paint for preventing oxidation and decarburization of steel material, which comprises refractory powder and a binder, wherein the refractory powder contains silicon carbide powder, and the binder is an aqueous solution containing colloidal silica and ammonium silicate. A paint for preventing oxidation and decarburization of steel, which is characterized by being present.
【請求項2】 前記バインダに含まれるケイ酸アンモニ
ウムは、 SiO2換算で100重量部のコロイダルシリカ分散液
に、以下の一般式(I)によって示される化学構造を有
する第4級アンモニウムを5〜35重量部添加すること
によって、コロイダルシリカの一部から生成されること
を特徴とする請求項1記載の鋼材の酸化および脱炭防止
塗料。 【化1】 (前記一般式(I)において、R1〜R4はそれぞれ別
に炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のアルコキ
シル基またはベンジル基を示す。)
2. The ammonium silicate contained in the binder is 5 parts by weight of quaternary ammonium having a chemical structure represented by the following general formula (I) in 100 parts by weight of colloidal silica dispersion in terms of SiO 2. The paint for preventing oxidation and decarburization of steel according to claim 1, which is produced from a part of colloidal silica by adding 35 parts by weight. [Chemical 1] (In the general formula (I), R1 to R4 each independently represent an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkoxyl group having 1 to 4 carbon atoms, or a benzyl group.)
【請求項3】 前記バインダは、 Si含有量としてSiO2換算で25重量%以上含有す
る水溶液であることを特徴とする請求項1または2記載
の鋼材の酸化および脱炭防止塗料。
3. The paint for preventing oxidation and decarburization of steel according to claim 1 or 2, wherein the binder is an aqueous solution containing 25% by weight or more of Si in terms of SiO 2 .
【請求項4】 前記耐火物粉末に含まれる炭化ケイ素粉
末の重量Wcと、 前記バインダに含まれるシリコン(Si)のSiO2
算重量Wsとの比(Wc/Ws)が、2〜50であるこ
とを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の鋼材の
酸化および脱炭防止塗料。
4. The ratio (Wc / Ws) of the weight Wc of the silicon carbide powder contained in the refractory powder to the SiO 2 equivalent weight Ws of silicon (Si) contained in the binder is 2 to 50. A paint for preventing oxidation and decarburization of steel according to any one of claims 1 to 3, which is characterized in that.
【請求項5】 前記耐火物粉末に含まれる炭化ケイ素粉
末は、 平均粒子径が0.1〜20μmであることを特徴とする
請求項1〜4のいずれかに記載の鋼材の酸化および脱炭
防止塗料。
5. The oxidation and decarburization of the steel material according to claim 1, wherein the silicon carbide powder contained in the refractory powder has an average particle diameter of 0.1 to 20 μm. Preventive paint.
【請求項6】 前記耐火物粉末は、 炭化ケイ素粉末を80重量%以上含有することを特徴と
する請求項1〜5のいずれかに記載の鋼材の酸化および
脱炭防止塗料。
6. The paint for preventing oxidation and decarburization of steel according to claim 1, wherein the refractory powder contains 80% by weight or more of silicon carbide powder.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102450457B1 (en) * 2022-02-17 2022-10-06 대광알유토건(주) Construction method for underground structure

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