JP2003246683A - 不定形耐火物 - Google Patents
不定形耐火物Info
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Abstract
ーリング性を有し、かつ高耐食性を有する不定形耐火物
を提供する。 【解決手段】 鉄−バナジウム合金の製造工程より副生
し、スピネル(MgO・Al2O3)および/またはコランダムが
主成分であるバナジウム滓が5〜80重量%、残部が粒度
調整された耐火性材料、分散剤および結合剤からなる配
合物に、長さ0.5〜20mmの有機質繊維を外掛けで0.01
〜0.5重量%含有させてなることを特徴とする不定形耐
火物。
Description
し、詳しくは、製鋼用窯炉である高炉樋,溶銑鍋,混銑
車,転炉,取鍋,RH,TD等や、各種工業用窯炉等の
施工および補修に用いられる不定形耐火物に関する。
窯炉内張り用耐火物として,不定形耐火物が広く適用さ
れている。これら窯炉に使用される不定形耐火物の損傷
要因の一つとして、材料の焼結収縮に伴う亀裂や剥離の
発生がある。そのため、材料の焼結収縮を抑制するため
に、膨張性原料であるアンダルサイトやカイヤナイトを
添加される場合がある。
以上の高温で安定なムライトへ結晶構造が変化し、その
際に膨張することが知られている。しかし、アンダルサ
イトやカイヤナイトはSiO2成分を多く含むため、アルミ
ナ等に比較して溶融スラグ等へ対する耐食性が低いとい
う問題点があった。
副生するバナジウム滓は、化学成分としてAl2O3とMgOを
主成分とするため、溶融スラグ等に対して高い耐食性を
有し、かつ特定の条件下で膨張することが知られてい
る。例えば、特公昭39−24344号公報には、このバナジ
ウム滓の高い耐食性に着目し、耐火煉瓦の原料として利
用する技術が開示されている。また、特公平4−63032号
公報,特開平9−157042号公報には、バナジウム滓の高
膨張を好ましくない特性と位置付け、特定の組成下で膨
張を抑える技術が開示されている。
3032号公報,特開平9−157042号公報に記載の特殊な技
術を用いなくても、バナジウム滓を使用した耐火物自体
に異常膨張が起きる例は極めて少なく、そのため、バナ
ジウム滓は、単に安価な高耐食性原料として利用されて
いるのが現状である。
用窯炉等の使用条件の過酷化・多様化により、これらの
窯炉に使用される不定形耐火物には、より高い耐スポー
リング性と耐食性が要求されている。本発明は、上記要
求に鑑み成されたものであって、その目的とするところ
は、材料の焼結収縮を抑制することで高い耐スポーリン
グ性を有し、かつ高耐食性を有する不定形耐火物を提供
することである。
性を有し、かつ高温下の酸化雰囲気中で膨張する。本発
明者等は、このバナジウム滓の高耐食性と高膨張性に着
目し、これを従来から材料の焼結収縮抑制のために使用
されてきたアンダルサイトやカイヤナイトの代替品とす
ることを考えた。その結果、材料にバナジウム滓と共に
特定量の有機繊維を添加すれば、バナジウム滓の本来の
膨張性が発揮されることを見出し、本発明に至った。
金の製造工程より副生し、スピネル(MgO・Al2O3)および
/またはコランダムが主成分であるバナジウム滓が5〜8
0重量%、残部が粒度調整された耐火性材料、分散剤お
よび結合剤からなる配合物に、長さ0.5〜20mmの有機
質繊維を外掛け0.01〜0.5重量%含有させてなる不定形
耐火物」である(請求項1)。また、本発明は、上記不定
形耐火物において、バナジウム滓の粒度が45μm以上と
した不定形耐火物であり(請求項2)、さらには、上記不
定形耐火物において、バナジウム滓のMgO含有量が10%
以下である不定形耐火物である(請求項3)。
て説明するが、それに先立って、本発明で奏する作用効
果を含めて、本発明を詳細に説明する。
張することは公知となっている。これは、バナジウム滓
に金属バナジウムやMg-Al-Oという酸素不足の結晶を含
んでおり、これらが高温下で酸素と反応することで、V2
O5やMgO- Al2O3へ変化することが原因と考えられてい
る。しかし、本発明者等の研究によれば、不定形耐火物
にバナジウム滓のみを添加した場合、不定形耐火物を構
成する他の耐火性骨材や耐火性微粉によって酸素の供給
路が遮断され、十分な膨張挙動が得られないことが判明
した。特に緻密な材料では、十分な酸素量が確保され難
く、バナジウム滓の膨張性が損なわれるため、前記した
特公平4−63032号公報や特開平9−157042号公報に開示
されているような技術を用いるまでもなく、バナジウム
滓の膨張は小さくなる。従って、材料の焼結収縮抑制を
目的にバナジウム滓を活用することは、困難であった。
活用する研究を重ねた結果、気孔率の低い緻密質不定形
耐火物においても、特定量の有機繊維を添加すること
で、焼結収縮抑制を目的としたバナジウム滓の使用が可
能であることを見出した。有機質繊維を添加したもの
は、使用による加熱を受けると、繊維の消失で微細な空
隙が生じ、この空隙が耐火物中のバナジウム滓への酸素
供給経路を確保し、バナジウム滓の膨張を促すものと考
えられる。
ナジウム合金の製造工程から副生するスラグであり、そ
の添加量は5〜80重量%である。5重量%未満では、材料
の焼結収縮抑制の効果が得られ難く、80重量%を超える
と、不定形耐火物の施工体の強度低下をもたらすため、
好ましくない。
特に限定されるものではないが、好ましくは45μm以上
である。粒度が45μm未満のバナジウム滓は、加熱初期
のみ膨張するが、粒度が45μm以上のバナジウム滓は、
膨張が連続的に起こるため、不定形耐火物の焼結収縮抑
制効果が長期間保たれる。これは、粒度の細かいバナジ
ウム滓は、酸素との反応が早く終了し、それ以後の反応
が起こらないことに起因すると考えられる。
gO・Al2O3)および/またはコランダムを主成分とするも
のであれば、特に限定するものではないが、好ましくは
MgO含有量が10重量%以下のものである。MgO含有量が10
%重量以下であるバナジウム滓は、フリーのペリクレー
スを殆ど含まないため、不定形耐火物に使用すれば、Mg
Oの水和に伴う乾燥時の亀裂等の心配がない。
えば、ポリエステル,ポリアミド,アクリル,セルロー
ス,ビニロン,ポリプロピレン,ナイロン,ポリビニー
ル,ポリエチレン,ポリビニールアルコール繊維などの
材質が使用できる。有機質繊維のサイズは、長さ0.5〜2
0mmが好ましい。0.5mm未満では、繊維としての効果
が得られ難く、20mmを超えると、不定形耐火物の耐ス
ラグ浸透性が劣るので好ましくない。
滓と耐火性原料および分散剤,結合剤からなる配合物10
0重量%に対し、外掛けで0.01〜0.5重量%が好ましい。
0.01重量%未満では、酸素供給経路確保の効果が得られ
難く、0.5%を超えると、耐食性の低下をもたらすた
め、好ましくない。
不定形耐火物に使用されているものであれば、特に限定
されるものではなく、用途に応じて、電融アルミナ,焼
結アルミナ,仮焼アルミナ,ボーキサイト,バン土ケツ
岩,アンダルサイト,カイヤナイト,ムライト,シリカ
フラワー,粘土,ロー石,珪石,電融スピネル,焼結ス
ピネル,電融マグネシア,焼結マグネシア,ジルコン,
ジルコニア,クロム鉱,カルシア,炭化珪素,窒化珪素
鉄,炭化硼素,黒鉛,ピッチコークス,ピッチペレット,
ベントナイト,含水無定形シリカ,無水無定形シリカ等
よりなる群より選択し、1種または2種以上を併用する
ことができる。その添加量は、本発明の効果を阻害しな
い範囲である。
から超微粉に至るまで使用することが可能で、流し込み
や吹付など不定形耐火物の施工方法によって最適な粒度
とすれば良い。
応じて通常の分散剤が使用できる。分散剤としては、例
えば、アルカリ金属リン酸塩,アルカリ金属カルボン酸
塩,アルカリ金属フミン酸塩,アルカリ金属ポリアクリ
ル酸塩,ポリカルボン酸ナトリウム等、および、これら
と同様の効果が得られる物質から1種または2種以上を
選択して使用できる。その添加量は、本発明の効果を阻
害しない範囲である。
や珪酸塩,燐酸塩等の不定形耐火物に通常使用されてい
るものであれば、特に限定されるものではない。
本発明を具体的に説明する。
火物の配合割合と試験結果を表1(実施例〜)および
表2(比較例〜)に示す。実施例〜および比較例
〜で使用したバナジウム滓は、次の化学成分(重量
%)からなる。 Al2O3:89.2,MgO:6.3,CaO:0.2,SiO2:0.9,V2O5:
3.0,Na2O:0.2,TiO2:0.1,Fe2O3:0.1 (Vは全て酸
化物として換算)
フロー試験に準ずるタップフロー値が180〜200mmの範
囲内となるように水を添加し(添加水分量:表1,表2
参照)、混練した後、所定形状の金枠に流し込み成形
し、20℃で24時間養生し、更に24時間乾燥することによ
り、供試体(実施例〜,比較例〜の不定形耐火
物)を得た。得られた供試体について、下記の試験を実
施した。
に準拠し、1500℃−3時間処理後の供試体で測定した。 ・加熱後曲げ強さ(MPa)の測定:JIS R2553に準拠し、乾
燥後と1500℃−3時間処理後の供試体で測定した。 ・スポーリング試験: 試験方法=パネルスポーリング法,試料形状=65mm×
114mm×230mm 温度・時間=1500℃加熱30分←→放冷30分(20サイク
ル) 耐スポーリング性の評価方法=◎;亀裂発生小,○;亀
裂発生中位,△;亀裂発生やや多い,×;亀裂発生大 ・耐食性試験: 装置=回転ドラム侵食試験装置,試料形状=50mm×65
mm×200mm 温度・時間=1650℃−5時間,1時間毎スラグ交換 スラグ=転炉スラグ(CaO/SiO2=3.6),1.2kg/サイク
ル 評価方法=比較例の供試体の損傷深さを100として、
指数表示した。(数値が小さい程、耐食性に優れる。)
は、いずれも加熱後の線変化率がプラスで、焼結収縮が
抑制されており、耐スポーリング性に優れることがわか
る。また、バナジウム滓の活用で耐食性も高い。
比較例〜の不定形耐火物では、耐食性が劣るもので
あり、このうち比較例の不定形耐火物は、更に耐スポ
ーリング性も劣り、亀裂発生が大であった。また、バナ
ジウム滓を配合した不定形耐火物であっても、その配合
量が“3重量%”と少ない比較例では、加熱後の線変
化率がマイナスで、特に耐食性に劣り、一方、その配合
量が“87重量%”と多い比較例では、特に曲げ強さ
が小さいものであった。さらに、バナジウム滓を本発明
で特定する範囲内の配合量であっても、有機繊維を配合
しない不定形耐火物では、比較例で見られるように、
加熱後の線変化率がマイナスで、耐スポーリング性が劣
るものであった。
形耐火物は、バナジウム滓と有機質繊維とを併用するこ
とを特徴とし、そして、上記バナジウム滓が“5〜80重
量%”含み、上記有機質繊維が“長さ0.5〜20mmの有
機質繊維で、その含有量が外掛けで0.01〜0.5重量%”
とすることにより、不定形耐火物の焼結収縮抑制効果が
得られ、高耐スポーリング性と高耐食性とを同時に具備
する不定形耐火物を提供することができる。また、バナ
ジウム滓が安価であるため、不定形耐火物のコストパフ
ォーマンス向上を図ることができ、有機繊維を添加する
ことで耐爆裂性にも優れている。従って、近年の窯炉操
業の多様化、あるいは耐火物原単価低減指向の中で、本
発明は極めて工業的価値の高いものである。
Claims (3)
- 【請求項1】 鉄−バナジウム合金の製造工程より副生
し、スピネル(MgO・Al2O3)および/またはコランダム
が主成分であるバナジウム滓が5〜80重量%、残部が粒
度調整された耐火性材料、分散剤および結合剤からなる
配合物に、長さ0.5〜20mmの有機質繊維を外掛けで0.0
1〜0.5重量%含有させてなることを特徴とする不定形耐
火物。 - 【請求項2】 前記バナジウム滓の粒度が45μm以上で
あることを特徴とする請求項1に記載の不定形耐火物。 - 【請求項3】 前記バナジウム滓のMgO含有量が10%以
下であることを特徴とする請求項1または請求項2に記
載の不定形耐火物。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002049886A JP3908562B2 (ja) | 2002-02-26 | 2002-02-26 | 不定形耐火物 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006219330A (ja) * | 2005-02-09 | 2006-08-24 | Plibrico Japan Co Ltd | 吹付け補修用不定形耐火材及び補修方法 |
CN105903915A (zh) * | 2016-05-16 | 2016-08-31 | 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 | 钒铁合金制备过程中浇铸锭模的打结方法 |
CN115504772A (zh) * | 2022-09-19 | 2022-12-23 | 郑州荣盛窑炉耐火材料有限公司 | 一种rh炉浸渍管用浇注料及其制备方法 |
CN115894051A (zh) * | 2022-11-30 | 2023-04-04 | 贵阳航发精密铸造有限公司 | 一种硅基陶瓷型芯专用烧结收缩调节剂及其制备方法 |
-
2002
- 2002-02-26 JP JP2002049886A patent/JP3908562B2/ja not_active Expired - Fee Related
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