JP2004307293A - 不定形耐火組成物 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明の目的は、特に、耐食性及び耐スラグ浸透性を、従来のキャスタブルよりも格段に向上させた不定形耐火組成物を提供することにある。
【解決手段】本発明の不定形耐火組成物は、粗粒〜超微粉まで粒調された耐火原料からなる不定形耐火組成物において、耐火原料は、スピネル原料２０〜７０質量％、マグネシア原料３〜１２質量％、シリカを主体とする超微粉０．５〜３質量％、硬化剤３〜１０質量％及び残部がアルミナ原料より構成され、スピネル原料及びアルミナ原料のＮａ２Ｏ含有量が０．５質量％未満（ゼロを含む）であり、且つマグネシア原料のＳｉＯ２含有量が３質量％以下（ゼロを含む）であることを特徴とする。
【選択図】 なし
【解決手段】本発明の不定形耐火組成物は、粗粒〜超微粉まで粒調された耐火原料からなる不定形耐火組成物において、耐火原料は、スピネル原料２０〜７０質量％、マグネシア原料３〜１２質量％、シリカを主体とする超微粉０．５〜３質量％、硬化剤３〜１０質量％及び残部がアルミナ原料より構成され、スピネル原料及びアルミナ原料のＮａ２Ｏ含有量が０．５質量％未満（ゼロを含む）であり、且つマグネシア原料のＳｉＯ２含有量が３質量％以下（ゼロを含む）であることを特徴とする。
【選択図】 なし
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、不定形耐火組成物に関し、特に、窯炉内張り用耐火物として使用される不定形耐火組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＶＯＤ鍋を含む溶鋼取鍋，ＲＨ真空脱ガス炉，熱間使用タンディッシュ，精錬用炉蓋，灰溶融炉，セメント用プレヒーター等の使用温度が高温となる窯炉内張り用耐火物として、アルミナ・スピネル質キャスタブルや、アルミナ・マグネシア質キャスタブルが開発され、適用されている。このうち、アルミナ・マグネシア質キャスタブルは、スラグ浸透が少ないことにより、特に、取鍋内張り用材質として脚光を浴び、敷部や側壁部に適用されてきている。
【０００３】
アルミナ・マグネシア質キャスタブルとして、例えば特許文献１には、アルミナ含有量が９５％以上のアルミナ質原料を主成分とし、マトリックス部に、マグネシヤ微粉とアルミナ超微粉の比を０．１〜１．０となるよう調整した混合微粉を、総量で１３〜２５重量％（質量％）配合したことを特徴とする不定形耐火物（特許請求の範囲第１項）；前記アルミナ質微粉として、平均粒径１μｍ以下で、Ｎａ２Ｏ含有量が０．１％以下のものを含むことを特徴とする前記不定形耐火物（特許請求の範囲第３項）が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、Ａｌ２Ｏ３成分が６５〜８５ｗｔ％（質量％）、ＭｇＯ成分が５〜２５ｗｔ％（質量％）、その他ＳｉＯ２成分３０ｗｔ％（質量％）以下からなる高アルミナ質流し込み材において、粒径１ｍｍ未満の材料のＡｌ２Ｏ３／（Ａｌ２Ｏ３＋ＳｉＯ２）の成分比が０．８０〜０．９５であることを特徴とする特殊精錬取鍋用高アルミナ質流し込み材（請求項１）；請求項（１）に記載の高アルミナ質流し込み材にアルミナセメント、耐火粘土、シリカ超微粉および珪酸ガラスから選ばれた１種ないし２種以上の物質をバインダーとして添加してなる特殊精錬取鍋用高アルミナ質流し込み材（請求項２）；バインダーの添加量が２〜１５ｗｔ％（質量％）である請求項（２）の特殊精錬取鍋用高アルミナ質流し込み材（請求項３）が開示されている。
【０００５】
更に、特許文献３には、非晶質シリカ微粒子が０．３〜５重量％（質量％）、高アルミナセメントが０．５〜４重量％（質量％）、残部がアルミナからなる鍋用不定形耐火物（請求項１）；非晶質シリカ微粒子が０．３〜３重量％（質量％）、高アルミナセメントが０．５〜４重量％（質量％）、スピネル若しくはマグネシアがＭｇＯ組成に換算して２〜１５重量％（質量％）、残部がアルミナからなる鍋用不定形耐火物（請求項３）が開示されている。
【０００６】
また、特許文献４には、１５０メッシュ以下のマグネシア系原料４〜２５ｗｔ％（質量％）と粒径５μｍ以下のシリカ系原料０．５〜５ｗｔ％（質量％）および残部がアルミナ系原料、アルミナセメントと必要に応じた特性を付与するための耐火性材料より成る耐火物原料であり、該耐火物原料１００ｗｔ％（質量％）において、ＭｇＯ含有量が３〜２５ｗｔ％（質量％）であり、ＳｉＯ２含有量が０．５〜６ｗｔ％（質量％）であることを特徴とする溶融金属容器内張り用不定形耐火物（請求項１）が開示されている。
【０００７】
更に、特許文献５には、マグネシアを２〜２０重量％（質量％）含有する、ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３スピネル相よりなるスピネル原料および／またはＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３スピネル相とコランダム相とよりなるスピネル・コランダム原料を２０〜７０重量％（質量％）、粒径が０．３ｍｍ以下で、かつ７５μｍ以下の粒度を５５〜８５重量％（質量％）含みマグネシア含有量が９０重量％（質量％）以上のマグネシア原料を３〜１２重量％（質量％）、カルシア含有量が２０重量％（質量％）未満のアルミナセメントを３〜１０重量％（質量％）、シリカを主体とする超微粉を０．３〜１．５重量％（質量％）、残部がアルミナ原料よりなることを特徴とする不定形耐火組成物（請求項１）；マグネシアを２〜２０重量％（質量％）含有し、かつ粒度が１．０ｍｍ以上の、ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３スピネル相よりなるスピネル原料および／またはＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３スピネル相とコランダム相とよりなるスピネル・コランダム原料を２０〜６０重量％（質量％）、粒径が０．３ｍｍ以下で、かつ７５μｍ以下の粒度を５５〜８５重量％（質量％）含みマグネシア含有量が９０重量％（質量％）以上のマグネシア原料を３〜１２重量％（質量％）、カルシア含有量が２０重量％（質量％）未満のアルミナセメントを３〜１０重量％（質量％）、シリカを主体とする超微粉を０．３〜１．５重量％（質量％）、残部がアルミナ原料よりなることを特徴とする不定形耐火組成物（請求項２）が開示されている。
【０００８】
【特許文献１】
特開昭６３−２１８５８６号公報 特許請求の範囲
【特許文献２】
特開平２−２０８２６０号公報 特許請求の範囲
【特許文献３】
特開平５−１８５２０２号公報 特許請求の範囲
【特許文献４】
特開平７−２５６６９号公報 特許請求の範囲
【特許文献５】
特開２００２−２４１１８２号公報 特許請求の範囲
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献に開示されている不定形材料は、従来からのアルミナ質キャスタブルやアルミナ・スピネル質キャスタブルと比較して、耐食性や耐スラグ浸透性に優れてはいるものの、昨今の鉄鋼業界を取り巻く環境変化により、鋼品質の向上を目指すべく、取鍋における溶鋼処理が酷化しており、上記のような不定形材料では限界にきているのが現状である。また、弛まぬ鉄鋼業界側からの高耐用化による耐火物コストの削減ニーズに対しても、限界にきているのが現状である。
【００１０】
また、上記文献に開示されている不定形材料は、アルミナ、マグネシア、スピネル等のような配合される耐火原料中のＮａ２Ｏ含有量やＳｉＯ２含有量に関する検討が不充分であり、耐食性や耐スポーリング性が充分且つ安定して得られないものであった。詳しくは、不定形材料中のＮａ２Ｏ−ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３（−ＳｉＯ２）系の低融点組成物の生成を充分に抑制することができず、スラグに対しての抵抗力や熱衝撃に対する抵抗力が極端に低下することがあり、実炉の耐用性が非常に不安定となる。
【００１１】
従って、本発明の目的は、特に、耐食性及び耐スラグ浸透性を、従来のキャスタブルよりも格段に向上させた不定形耐火組成物を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の不定形耐火組成物は、粗粒〜超微粉まで粒調された耐火原料からなる不定形耐火組成物において、耐火原料は、スピネル原料２０〜７０質量％、マグネシア原料３〜１２質量％、シリカを主体とする超微粉０．５〜３質量％、硬化剤３〜１０質量％及び残部がアルミナ原料より構成され、スピネル原料及びアルミナ原料のＮａ２Ｏ含有量が０．５質量％未満（ゼロを含む）であり、且つマグネシア原料のＳｉＯ２含有量が３質量％以下（ゼロを含む）であることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の不定形耐火組成物は、スピネル原料のマグネシア含有量は、２〜２０質量％の範囲内であり、マグネシア原料は、マグネシア含有量が９０質量％以上で且つ粒径が０．３ｍｍ以下のものであることを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明の不定形耐火組成物は、不定形耐火組成物を水またはその他の混練液にて混練し、流し込み施工または吹付け施工に用いることを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明者等は、スピネル原料、アルミナ原料及びマグネシア原料を含む不定形耐火組成物に高耐食性と高耐スラグ浸透性を付与するための原料組成と使用原料のＮａ２Ｏ成分及びＳｉＯ２成分に着目して、鋭意研究を重ねた結果、該不定形耐火物においては、スピネル原料及びアルミナ原料とマグネシア原料の反応によって生成する２次スピネルにＮａ２Ｏ・４ＭｇＯ・１５Ａｌ２Ｏ３やＮａ２Ｏ・ＭｇＯ・５Ａｌ２Ｏ３といった鉱物が存在し易く、これらの鉱物が耐食性や耐熱性を低下させ、従って、使用原料中のＮａ２Ｏ含有量を低減すればスピネル中のＮａ２Ｏ・４ＭｇＯ・１５Ａｌ２Ｏ３やＮａ２Ｏ・ＭｇＯ・５Ａｌ２Ｏ３を極力少なくすることができることを見出した。
【００１６】
また、シリカを主体とする超微粉を少量加えれば高温度域で割れ難い性質を有すると同時に、スラグに対する高耐食性と耐スラグ浸透性を併せ持った不定形耐火組成物となることが知られているが、更に、スピネル原料やアルミナ原料中のＮａ２Ｏ含有量が少なく、且つマグネシア原料中のＳｉＯ２含有量成分が少ない場合には、前記のＮａ２Ｏ・４ＭｇＯ・１５Ａｌ２Ｏ３やＮａ２Ｏ・ＭｇＯ・５Ａｌ２Ｏ３とＳｉＯ２成分が反応して生成するＮａ２Ｏ−ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２組成の低融点組成物を減少させ、格段に高い耐食性が得られることを見出した。
【００１７】
即ち、本発明の不定形耐火組成物は、粗粒〜超微粉まで粒調された耐火原料からなる不定形耐火組成物において、耐火原料は、スピネル原料２０〜７０質量％、マグネシア原料３〜１２質量％、シリカを主体とする超微粉０．５〜３質量％、硬化剤３〜１０質量％及び残部がアルミナ原料より構成され、スピネル原料及びアルミナ原料のＮａ２Ｏ含有量が０．５質量％未満（ゼロを含む）であり、且つマグネシア原料のＳｉＯ２含有量が３質量％以下（ゼロを含む）であることを特徴とする。
【００１８】
次に、本発明の不定形耐火組成物に使用する耐火原料をその作用・効果と共に具体的に説明する。
本発明の不定形耐火組成物に使用するスピネル原料は、Ｎａ２Ｏ含有量が０．５質量％未満（ゼロを含む）、好ましくは０．４質量％未満（ゼロを含む）であり、焼結品や電融品または合金の製造時に副産物として発生する１種あるいは２種以上のスピネル原料を使用することができる。ここで、Ｎａ２Ｏ含有量が０．５質量％以上のスピネル原料は、Ｎａ２Ｏ・４ＭｇＯ・１５Ａｌ２Ｏ３やＮａ２Ｏ・ＭｇＯ・５Ａｌ２Ｏ３が生成し易く、耐食性や耐熱性を低下させる原因となるばかりか、耐火原料として配合するシリカを主体とする超微粉と反応し、Ｎａ２Ｏ−ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系の低融点組成物を生成し易く、高耐食性が得られないために好ましくない。
【００１９】
また、スピネル原料中のマグネシア含有量とアルミナの含有量は、特に限定されるものではないが、マグネシア含有量２〜２０質量％、好ましくは３〜１８質量％、アルミナ含有量７８〜９６重量％、好ましくは８０〜９５質量％のものが望ましい。マグネシア含有量が２０質量％を超える化学組成のスピネル原料を使用すると、耐熱性や耐食性は優れるものの、スラグの浸透が大きくなる傾向にあるため、剥離や構造的スポーリングを防止するためにはマグネシア含有量２０質量％以下が好ましい。また、マグネシア含有量が２質量％より少ない化学組成のスピネル原料を使用すると、耐食性の改善効果が少ないために好ましくない。
【００２０】
上記スピネル原料の使用量は、２０〜７０質量％、好ましくは２５〜６５質量％の範囲内である。スピネル原料の使用量が２０質量％未満であると、耐食性や耐スラグ浸透性の向上効果が少なく、また、７０質量％重を超えると、耐熱性や耐食性は優れるもの、耐スラグ浸透性が低下し、構造的スポーリングを起こし易いために好ましくない。なお、スピネル原料の使用粒度は特に定めるものではないが、マグネシアとアルミナの反応性を阻害しないためには、１ｍｍ以上、好ましくは１〜８ｍｍの範囲内の粗〜中粒として使用することが好ましい。
【００２１】
次に、本発明に不定形耐火組成物に使用するアルミナ原料としては、例えばＮａ２Ｏ含有量が０．５質量％未満（ゼロを含む）、好ましくは０．４質量％未満（ゼロを含む）である高純度の焼結アルミナや電融アルミナ、Ｎａ２Ｏ含有量が０．５質量％未満（ゼロを含む）、好ましくは０．４質量％未満（ゼロを含む）の仮焼アルミナ超微粉等を挙げることができる。これらのアルミナ原料は単独で使用しても、併用しても良い。ここで、アルミナ原料のＮａ２Ｏ含有量が０．５質量％以上では、マグネシア原料との反応で生成する２次スピネル中にＮａ２Ｏ・４ＭｇＯ・１５Ａｌ２Ｏ３やＮａ２Ｏ・ＭｇＯ・５Ａｌ２Ｏ３が生成し易く、耐食性や耐熱性を低下させる原因となるばかりか、耐火原料中に配合されるシリカを主体とする超微粉と反応し、Ｎａ２Ｏ−ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系の低融点組成物を生成し易く、高耐食性が得られないために好ましくない。
【００２２】
次に、本発明の不定形耐火組成物に使用するマグネシア原料としては、例えばＳｉＯ２含有量が３質量％未満（ゼロを含む）、好ましくは２．９質量％未満（ゼロを含む）の天然に産するマグネサイトやその焼成物，海水より得られる海水マグネシアあるいは電融することにより得られる電融マグネシア等を挙げることができる。これらのマグネシア原料は単独で使用しても、併用しても良い。ここで、アルミナ原料中のＳｉＯ２含有量が３質量％以上では、使用中にマグネシア原料とアルミナ原料が反応して生成する２次スピネル中に、Ｎａ２Ｏ−ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系の低融点組成物を生成し易く、高耐食性が得られないために好ましくない。
【００２３】
なお、マグネシア含有量が９０質量％以上、好ましくは９３質量％以上で、粒度が０．３ｍｍ以下、好ましくは０．２ｍｍ以下のマグネシア原料を使用すれば、マグネシアとアルミナとの反応により生成するスピネルの生成が早まり、反応による結合強度や反応物の拡散による組織の緻密化が図れ、一層の耐食性の向上効果が得られるため好ましい。マグネシア含有量が９０質量％未満のマグネシア原料では、マグネシア原料中に不純物が多く含まれるため、耐食性の低下や残存膨張率の低下により十分な耐用性が得られなくなる場合があるために好ましくない。
【００２４】
マグネシア原料の添加量は、３〜１２質量％、好ましくは４〜１０質量％の範囲内である。マグネシア原料の添加量が３質量％未満であると、マグネシアとアルミナとの反応により生成するスピネルの生成量が少なく、反応による結合強度や反応物の拡散による組織の緻密化が図れ難く、剥離損傷を誘発したり耐食性が低下する可能性があるために好ましくない。一方、マグネシアの添加量が１２質量％を超えると、マグネシアとアルミナとの反応により生成するスピネルとマグネシアとが共存した状態となり、特に、溶鋼取鍋やＲＨ脱ガス真空炉あるいは熱間タンディッシュ等の溶鋼と接する容器内張り用として使用する場合には、処理スラグの浸透が抑制されず、所謂構造的スポーリングが発生し、耐用性低下の危険性があるために好ましくない。
【００２５】
更に、本発明の不定形耐火組成物には、シリカを主体とする超微粉を使用する。シリカを主体とする超微粉は、一般的にシリカフラワーやシリカヒュームと呼ばれるシリカ値が９０質量％以上、好ましくは９２質量％以上の超微粉であり、ジルコンやジルコニアを若干含有していてもかまわない。シリカを主体とする超微粉を添加する目的は、熱間で適度の液相を生成させ、施工体の応力緩和性を高めることにある。
【００２６】
シリカを主体とする超微粉の添加量は、０．３〜３質量％、好ましくは０．４〜２．５質量％の範囲内である。シリカを主体とする超微粉の添加量が０．３質量％未満の場合には、目的である適度な液相生成量が得られず、応力緩和性が乏しくなるため、耐熱的スポーリング性が低下するために好ましくない。一方、シリカを主体とする超微粉の使用量が３質量％を超えると、その液相生成量が多くなり過ぎるために軟化温度が低下し、耐熱性が極端に低下するために好ましくない。
【００２７】
また、本発明の不定形耐火組成物には硬化剤を使用する。硬化剤としては、例えば水硬性アルミナや珪酸塩のような通常不定形耐火組成物に使用されるあらゆる硬化剤が使用できる。こられの中で、硬化調整がし易いアルミナセメントが好ましい。
【００２８】
硬化剤としてアルミナセメントを使用する場合、カルシア含有量が２０質量％未満、好ましくは１９質量％未満であって、カルシウムアルミネートとコランダムを主体鉱物とする高純度のハイアルミナセメントが好ましい。アルミナセメントの添加量は、３〜１０質量％、好ましくは４〜９質量％の範囲内である。カルシア含有量が２０質量％以上のアルミナセメントを使用する場合やアルミナセメント添加量が１０質量％を超えると、耐食性が低下する危険性があるために好ましくない。逆に、アルミナセメント添加量が３質量％未満であると、施工体の強度が十分得られない可能性があるために好ましくない。
【００２９】
更に必要に応じて、本発明の不定形耐火組成物には、各種酸化物原料、各種Ｃ原料、耐火粘土、アルミニウム粉末、アルミニウム合金粉末、発泡剤、金属ファイバー、有機ファイバー、セラミックファイバー、縮合燐酸塩やポリアクリル酸ナトリウム、ポリカルボン酸カルシウム等のアルカリあるいはアルカリ土類金属塩やそれらの重合体又は共重合体などの分散剤、各種硬化遅延剤や増粘剤等、本発明の効果を阻害しない範囲で、適宜添加することもできる。
【００３０】
本発明の不定形耐火組成物を流し込み施工する場合、ミキサー内に投入された上述した配合組成の粉末に、水またはその他の混練液を外掛で４〜９質量％、好ましくは５〜９質量％添加・混練した後、混練物をダイレクトあるいは搬送ホッパー、あるいは、ピストンポンプやスクイズポンプ等の圧送機器を使用して施工枠内に投入し、バイブレーター等の加振機器を使用して行なうことができる。
【００３１】
なお、ピストンポンプやスクイズポンプ等の圧送機器を使用する場合には、圧送配管先端に吹付ノズルを取り付け、圧搾空気にて送られた凝集剤とノズル内で混合され、吹き付け施工も可能である。この吹き付け施工の場合、圧搾空気にて添加する凝集剤としては、種々のアルカリ性物質が使用できる。例えば、珪酸ソーダ，珪酸カリウム，硫酸塩，珪酸リチウム，炭酸リチウム，水酸化カリウム等の粉末またはそれらの水溶液等が使用できる。しかし、材料に対して凝集剤に含有されるＮａ２Ｏ成分は極力少ない方が好ましいため、凝集剤として例えば珪酸ソーダ水溶液を添加する場合の添加量は、混練後の圧送材料に対して外掛けで０．１〜３．０質量％、好ましくは０．１〜２．０質量％の範囲内である。
【００３２】
また、流し込み施工の場合には、８ｍｍ以上に粒調したアルミナ含有量が９０重量％以上の焼結アルミナや電融アルミナ、あるいは、マグネシア含有量が２０重量％以下のスピネルやスピネル−コランダム鉱物相を主構成相とするクリンカーの内の１種あるいは２種以上の粗大粒を、外掛で４０質量％まで、好ましくは３０質量％まで添加することもできる。なお、これらの粗大粒のＮａ２Ｏ含有量は０．５質量％未満（ゼロを含む）、好ましくは０．４質量％未満（ゼロを含む）とする必要があり、Ｎａ２Ｏの含有量がこの範囲内であれば、本発明で意図する作用・効果は阻害されず、本発明の不定形耐火組成物に亀裂防止効果を付与することができる。
【００３３】
【実施例】
次に、本発明の不定形耐火組成物の実施例を比較例と共に挙げ、本発明を更に具体的に説明する。
実施例
表１に実施例の配合割合と各試験結果を示し、表２に比較例における配合割合と各試験結果を示す。
【００３４】
【表１】
【００３５】
【表２】
【００３６】
【表３】
【００３７】
【表４】
【００３８】
なお、表中、水硬性アルミナは、Ａｌ２Ｏ３含量９４．３質量％で、ρ−Ａｌ２Ｏ３より構成されるものであり、ポリアクリル酸ナトリウムは、平均分子量７０００のものであり、有機ファイバーは、ＰＶＡ繊維である。
【００３９】
表１、表２に示す割合で配合した各配合物は、それぞれの表に示す混練条件で混棟した後、実施例１、３〜７及び比較例１〜２、４〜７では、型枠に流し込み（流し込み施工）、硬化、脱枠後、１０５℃で２４時間乾燥し、各試験に供した。また、実施例２、比較例３では、いずれも吹付け施工であって、圧送配管で圧送し、この圧送配管の先端に取り付けた吹付ノズル内で、圧搾空気にて送られたアルカリ性ゲル化剤と混合し、吹付け施工した後、同じく１０５℃で２４時間乾燥し、各試験に供した。なお、アルカリ性ゲル化剤として、濃度４０質量％の珪酸ソーダ溶液を使用した。
【００４０】
表１、表２に示す曲げ強さ（ＭＰａ）、圧縮強さ（ＭＰａ）、浸食試験は、次の方法で測定した：
・曲げ強さ：ＪＩＳ−Ｒ２５５３に準じ、１０５℃乾燥後及び１５００℃焼成後の各試料について測定した。
・圧縮強さ：ＪＩＳ−Ｒ２５５５に準じ、１０５℃乾燥後及び１５００℃焼成後の各試料について測定した。
・浸食試験：転炉スラグを浸食剤とし、１７００℃で３時間の回転浸食試験を実施し、「侵食深さ（ｍｍ）」、「浸潤深さ（ｍｍ）」を測定した。
【００４１】
表１、表２から明らかなように、本発明の実施例１〜７によれば、高耐熱性を有すると共に、耐食性及び耐スラグ浸透性に優れた不定形耐火組成物が得られることが理解できる。これに対して、比較例１〜７の不定形耐火組成物では、耐熱性，耐食性及び／又は耐スラグ浸透性の劣るものが得られた。
【００４２】
【発明の効果】
本発明に係る不定形耐火組成物を流し込み材として使用することにより、高耐熱性を有すると共に、耐食性及び耐スラグ浸透性に優れた不定形耐火組成物が得られるという効果を奏する。
【発明の属する技術分野】
本発明は、不定形耐火組成物に関し、特に、窯炉内張り用耐火物として使用される不定形耐火組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＶＯＤ鍋を含む溶鋼取鍋，ＲＨ真空脱ガス炉，熱間使用タンディッシュ，精錬用炉蓋，灰溶融炉，セメント用プレヒーター等の使用温度が高温となる窯炉内張り用耐火物として、アルミナ・スピネル質キャスタブルや、アルミナ・マグネシア質キャスタブルが開発され、適用されている。このうち、アルミナ・マグネシア質キャスタブルは、スラグ浸透が少ないことにより、特に、取鍋内張り用材質として脚光を浴び、敷部や側壁部に適用されてきている。
【０００３】
アルミナ・マグネシア質キャスタブルとして、例えば特許文献１には、アルミナ含有量が９５％以上のアルミナ質原料を主成分とし、マトリックス部に、マグネシヤ微粉とアルミナ超微粉の比を０．１〜１．０となるよう調整した混合微粉を、総量で１３〜２５重量％（質量％）配合したことを特徴とする不定形耐火物（特許請求の範囲第１項）；前記アルミナ質微粉として、平均粒径１μｍ以下で、Ｎａ２Ｏ含有量が０．１％以下のものを含むことを特徴とする前記不定形耐火物（特許請求の範囲第３項）が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、Ａｌ２Ｏ３成分が６５〜８５ｗｔ％（質量％）、ＭｇＯ成分が５〜２５ｗｔ％（質量％）、その他ＳｉＯ２成分３０ｗｔ％（質量％）以下からなる高アルミナ質流し込み材において、粒径１ｍｍ未満の材料のＡｌ２Ｏ３／（Ａｌ２Ｏ３＋ＳｉＯ２）の成分比が０．８０〜０．９５であることを特徴とする特殊精錬取鍋用高アルミナ質流し込み材（請求項１）；請求項（１）に記載の高アルミナ質流し込み材にアルミナセメント、耐火粘土、シリカ超微粉および珪酸ガラスから選ばれた１種ないし２種以上の物質をバインダーとして添加してなる特殊精錬取鍋用高アルミナ質流し込み材（請求項２）；バインダーの添加量が２〜１５ｗｔ％（質量％）である請求項（２）の特殊精錬取鍋用高アルミナ質流し込み材（請求項３）が開示されている。
【０００５】
更に、特許文献３には、非晶質シリカ微粒子が０．３〜５重量％（質量％）、高アルミナセメントが０．５〜４重量％（質量％）、残部がアルミナからなる鍋用不定形耐火物（請求項１）；非晶質シリカ微粒子が０．３〜３重量％（質量％）、高アルミナセメントが０．５〜４重量％（質量％）、スピネル若しくはマグネシアがＭｇＯ組成に換算して２〜１５重量％（質量％）、残部がアルミナからなる鍋用不定形耐火物（請求項３）が開示されている。
【０００６】
また、特許文献４には、１５０メッシュ以下のマグネシア系原料４〜２５ｗｔ％（質量％）と粒径５μｍ以下のシリカ系原料０．５〜５ｗｔ％（質量％）および残部がアルミナ系原料、アルミナセメントと必要に応じた特性を付与するための耐火性材料より成る耐火物原料であり、該耐火物原料１００ｗｔ％（質量％）において、ＭｇＯ含有量が３〜２５ｗｔ％（質量％）であり、ＳｉＯ２含有量が０．５〜６ｗｔ％（質量％）であることを特徴とする溶融金属容器内張り用不定形耐火物（請求項１）が開示されている。
【０００７】
更に、特許文献５には、マグネシアを２〜２０重量％（質量％）含有する、ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３スピネル相よりなるスピネル原料および／またはＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３スピネル相とコランダム相とよりなるスピネル・コランダム原料を２０〜７０重量％（質量％）、粒径が０．３ｍｍ以下で、かつ７５μｍ以下の粒度を５５〜８５重量％（質量％）含みマグネシア含有量が９０重量％（質量％）以上のマグネシア原料を３〜１２重量％（質量％）、カルシア含有量が２０重量％（質量％）未満のアルミナセメントを３〜１０重量％（質量％）、シリカを主体とする超微粉を０．３〜１．５重量％（質量％）、残部がアルミナ原料よりなることを特徴とする不定形耐火組成物（請求項１）；マグネシアを２〜２０重量％（質量％）含有し、かつ粒度が１．０ｍｍ以上の、ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３スピネル相よりなるスピネル原料および／またはＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３スピネル相とコランダム相とよりなるスピネル・コランダム原料を２０〜６０重量％（質量％）、粒径が０．３ｍｍ以下で、かつ７５μｍ以下の粒度を５５〜８５重量％（質量％）含みマグネシア含有量が９０重量％（質量％）以上のマグネシア原料を３〜１２重量％（質量％）、カルシア含有量が２０重量％（質量％）未満のアルミナセメントを３〜１０重量％（質量％）、シリカを主体とする超微粉を０．３〜１．５重量％（質量％）、残部がアルミナ原料よりなることを特徴とする不定形耐火組成物（請求項２）が開示されている。
【０００８】
【特許文献１】
特開昭６３−２１８５８６号公報 特許請求の範囲
【特許文献２】
特開平２−２０８２６０号公報 特許請求の範囲
【特許文献３】
特開平５−１８５２０２号公報 特許請求の範囲
【特許文献４】
特開平７−２５６６９号公報 特許請求の範囲
【特許文献５】
特開２００２−２４１１８２号公報 特許請求の範囲
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献に開示されている不定形材料は、従来からのアルミナ質キャスタブルやアルミナ・スピネル質キャスタブルと比較して、耐食性や耐スラグ浸透性に優れてはいるものの、昨今の鉄鋼業界を取り巻く環境変化により、鋼品質の向上を目指すべく、取鍋における溶鋼処理が酷化しており、上記のような不定形材料では限界にきているのが現状である。また、弛まぬ鉄鋼業界側からの高耐用化による耐火物コストの削減ニーズに対しても、限界にきているのが現状である。
【００１０】
また、上記文献に開示されている不定形材料は、アルミナ、マグネシア、スピネル等のような配合される耐火原料中のＮａ２Ｏ含有量やＳｉＯ２含有量に関する検討が不充分であり、耐食性や耐スポーリング性が充分且つ安定して得られないものであった。詳しくは、不定形材料中のＮａ２Ｏ−ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３（−ＳｉＯ２）系の低融点組成物の生成を充分に抑制することができず、スラグに対しての抵抗力や熱衝撃に対する抵抗力が極端に低下することがあり、実炉の耐用性が非常に不安定となる。
【００１１】
従って、本発明の目的は、特に、耐食性及び耐スラグ浸透性を、従来のキャスタブルよりも格段に向上させた不定形耐火組成物を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の不定形耐火組成物は、粗粒〜超微粉まで粒調された耐火原料からなる不定形耐火組成物において、耐火原料は、スピネル原料２０〜７０質量％、マグネシア原料３〜１２質量％、シリカを主体とする超微粉０．５〜３質量％、硬化剤３〜１０質量％及び残部がアルミナ原料より構成され、スピネル原料及びアルミナ原料のＮａ２Ｏ含有量が０．５質量％未満（ゼロを含む）であり、且つマグネシア原料のＳｉＯ２含有量が３質量％以下（ゼロを含む）であることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の不定形耐火組成物は、スピネル原料のマグネシア含有量は、２〜２０質量％の範囲内であり、マグネシア原料は、マグネシア含有量が９０質量％以上で且つ粒径が０．３ｍｍ以下のものであることを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明の不定形耐火組成物は、不定形耐火組成物を水またはその他の混練液にて混練し、流し込み施工または吹付け施工に用いることを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明者等は、スピネル原料、アルミナ原料及びマグネシア原料を含む不定形耐火組成物に高耐食性と高耐スラグ浸透性を付与するための原料組成と使用原料のＮａ２Ｏ成分及びＳｉＯ２成分に着目して、鋭意研究を重ねた結果、該不定形耐火物においては、スピネル原料及びアルミナ原料とマグネシア原料の反応によって生成する２次スピネルにＮａ２Ｏ・４ＭｇＯ・１５Ａｌ２Ｏ３やＮａ２Ｏ・ＭｇＯ・５Ａｌ２Ｏ３といった鉱物が存在し易く、これらの鉱物が耐食性や耐熱性を低下させ、従って、使用原料中のＮａ２Ｏ含有量を低減すればスピネル中のＮａ２Ｏ・４ＭｇＯ・１５Ａｌ２Ｏ３やＮａ２Ｏ・ＭｇＯ・５Ａｌ２Ｏ３を極力少なくすることができることを見出した。
【００１６】
また、シリカを主体とする超微粉を少量加えれば高温度域で割れ難い性質を有すると同時に、スラグに対する高耐食性と耐スラグ浸透性を併せ持った不定形耐火組成物となることが知られているが、更に、スピネル原料やアルミナ原料中のＮａ２Ｏ含有量が少なく、且つマグネシア原料中のＳｉＯ２含有量成分が少ない場合には、前記のＮａ２Ｏ・４ＭｇＯ・１５Ａｌ２Ｏ３やＮａ２Ｏ・ＭｇＯ・５Ａｌ２Ｏ３とＳｉＯ２成分が反応して生成するＮａ２Ｏ−ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２組成の低融点組成物を減少させ、格段に高い耐食性が得られることを見出した。
【００１７】
即ち、本発明の不定形耐火組成物は、粗粒〜超微粉まで粒調された耐火原料からなる不定形耐火組成物において、耐火原料は、スピネル原料２０〜７０質量％、マグネシア原料３〜１２質量％、シリカを主体とする超微粉０．５〜３質量％、硬化剤３〜１０質量％及び残部がアルミナ原料より構成され、スピネル原料及びアルミナ原料のＮａ２Ｏ含有量が０．５質量％未満（ゼロを含む）であり、且つマグネシア原料のＳｉＯ２含有量が３質量％以下（ゼロを含む）であることを特徴とする。
【００１８】
次に、本発明の不定形耐火組成物に使用する耐火原料をその作用・効果と共に具体的に説明する。
本発明の不定形耐火組成物に使用するスピネル原料は、Ｎａ２Ｏ含有量が０．５質量％未満（ゼロを含む）、好ましくは０．４質量％未満（ゼロを含む）であり、焼結品や電融品または合金の製造時に副産物として発生する１種あるいは２種以上のスピネル原料を使用することができる。ここで、Ｎａ２Ｏ含有量が０．５質量％以上のスピネル原料は、Ｎａ２Ｏ・４ＭｇＯ・１５Ａｌ２Ｏ３やＮａ２Ｏ・ＭｇＯ・５Ａｌ２Ｏ３が生成し易く、耐食性や耐熱性を低下させる原因となるばかりか、耐火原料として配合するシリカを主体とする超微粉と反応し、Ｎａ２Ｏ−ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系の低融点組成物を生成し易く、高耐食性が得られないために好ましくない。
【００１９】
また、スピネル原料中のマグネシア含有量とアルミナの含有量は、特に限定されるものではないが、マグネシア含有量２〜２０質量％、好ましくは３〜１８質量％、アルミナ含有量７８〜９６重量％、好ましくは８０〜９５質量％のものが望ましい。マグネシア含有量が２０質量％を超える化学組成のスピネル原料を使用すると、耐熱性や耐食性は優れるものの、スラグの浸透が大きくなる傾向にあるため、剥離や構造的スポーリングを防止するためにはマグネシア含有量２０質量％以下が好ましい。また、マグネシア含有量が２質量％より少ない化学組成のスピネル原料を使用すると、耐食性の改善効果が少ないために好ましくない。
【００２０】
上記スピネル原料の使用量は、２０〜７０質量％、好ましくは２５〜６５質量％の範囲内である。スピネル原料の使用量が２０質量％未満であると、耐食性や耐スラグ浸透性の向上効果が少なく、また、７０質量％重を超えると、耐熱性や耐食性は優れるもの、耐スラグ浸透性が低下し、構造的スポーリングを起こし易いために好ましくない。なお、スピネル原料の使用粒度は特に定めるものではないが、マグネシアとアルミナの反応性を阻害しないためには、１ｍｍ以上、好ましくは１〜８ｍｍの範囲内の粗〜中粒として使用することが好ましい。
【００２１】
次に、本発明に不定形耐火組成物に使用するアルミナ原料としては、例えばＮａ２Ｏ含有量が０．５質量％未満（ゼロを含む）、好ましくは０．４質量％未満（ゼロを含む）である高純度の焼結アルミナや電融アルミナ、Ｎａ２Ｏ含有量が０．５質量％未満（ゼロを含む）、好ましくは０．４質量％未満（ゼロを含む）の仮焼アルミナ超微粉等を挙げることができる。これらのアルミナ原料は単独で使用しても、併用しても良い。ここで、アルミナ原料のＮａ２Ｏ含有量が０．５質量％以上では、マグネシア原料との反応で生成する２次スピネル中にＮａ２Ｏ・４ＭｇＯ・１５Ａｌ２Ｏ３やＮａ２Ｏ・ＭｇＯ・５Ａｌ２Ｏ３が生成し易く、耐食性や耐熱性を低下させる原因となるばかりか、耐火原料中に配合されるシリカを主体とする超微粉と反応し、Ｎａ２Ｏ−ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系の低融点組成物を生成し易く、高耐食性が得られないために好ましくない。
【００２２】
次に、本発明の不定形耐火組成物に使用するマグネシア原料としては、例えばＳｉＯ２含有量が３質量％未満（ゼロを含む）、好ましくは２．９質量％未満（ゼロを含む）の天然に産するマグネサイトやその焼成物，海水より得られる海水マグネシアあるいは電融することにより得られる電融マグネシア等を挙げることができる。これらのマグネシア原料は単独で使用しても、併用しても良い。ここで、アルミナ原料中のＳｉＯ２含有量が３質量％以上では、使用中にマグネシア原料とアルミナ原料が反応して生成する２次スピネル中に、Ｎａ２Ｏ−ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系の低融点組成物を生成し易く、高耐食性が得られないために好ましくない。
【００２３】
なお、マグネシア含有量が９０質量％以上、好ましくは９３質量％以上で、粒度が０．３ｍｍ以下、好ましくは０．２ｍｍ以下のマグネシア原料を使用すれば、マグネシアとアルミナとの反応により生成するスピネルの生成が早まり、反応による結合強度や反応物の拡散による組織の緻密化が図れ、一層の耐食性の向上効果が得られるため好ましい。マグネシア含有量が９０質量％未満のマグネシア原料では、マグネシア原料中に不純物が多く含まれるため、耐食性の低下や残存膨張率の低下により十分な耐用性が得られなくなる場合があるために好ましくない。
【００２４】
マグネシア原料の添加量は、３〜１２質量％、好ましくは４〜１０質量％の範囲内である。マグネシア原料の添加量が３質量％未満であると、マグネシアとアルミナとの反応により生成するスピネルの生成量が少なく、反応による結合強度や反応物の拡散による組織の緻密化が図れ難く、剥離損傷を誘発したり耐食性が低下する可能性があるために好ましくない。一方、マグネシアの添加量が１２質量％を超えると、マグネシアとアルミナとの反応により生成するスピネルとマグネシアとが共存した状態となり、特に、溶鋼取鍋やＲＨ脱ガス真空炉あるいは熱間タンディッシュ等の溶鋼と接する容器内張り用として使用する場合には、処理スラグの浸透が抑制されず、所謂構造的スポーリングが発生し、耐用性低下の危険性があるために好ましくない。
【００２５】
更に、本発明の不定形耐火組成物には、シリカを主体とする超微粉を使用する。シリカを主体とする超微粉は、一般的にシリカフラワーやシリカヒュームと呼ばれるシリカ値が９０質量％以上、好ましくは９２質量％以上の超微粉であり、ジルコンやジルコニアを若干含有していてもかまわない。シリカを主体とする超微粉を添加する目的は、熱間で適度の液相を生成させ、施工体の応力緩和性を高めることにある。
【００２６】
シリカを主体とする超微粉の添加量は、０．３〜３質量％、好ましくは０．４〜２．５質量％の範囲内である。シリカを主体とする超微粉の添加量が０．３質量％未満の場合には、目的である適度な液相生成量が得られず、応力緩和性が乏しくなるため、耐熱的スポーリング性が低下するために好ましくない。一方、シリカを主体とする超微粉の使用量が３質量％を超えると、その液相生成量が多くなり過ぎるために軟化温度が低下し、耐熱性が極端に低下するために好ましくない。
【００２７】
また、本発明の不定形耐火組成物には硬化剤を使用する。硬化剤としては、例えば水硬性アルミナや珪酸塩のような通常不定形耐火組成物に使用されるあらゆる硬化剤が使用できる。こられの中で、硬化調整がし易いアルミナセメントが好ましい。
【００２８】
硬化剤としてアルミナセメントを使用する場合、カルシア含有量が２０質量％未満、好ましくは１９質量％未満であって、カルシウムアルミネートとコランダムを主体鉱物とする高純度のハイアルミナセメントが好ましい。アルミナセメントの添加量は、３〜１０質量％、好ましくは４〜９質量％の範囲内である。カルシア含有量が２０質量％以上のアルミナセメントを使用する場合やアルミナセメント添加量が１０質量％を超えると、耐食性が低下する危険性があるために好ましくない。逆に、アルミナセメント添加量が３質量％未満であると、施工体の強度が十分得られない可能性があるために好ましくない。
【００２９】
更に必要に応じて、本発明の不定形耐火組成物には、各種酸化物原料、各種Ｃ原料、耐火粘土、アルミニウム粉末、アルミニウム合金粉末、発泡剤、金属ファイバー、有機ファイバー、セラミックファイバー、縮合燐酸塩やポリアクリル酸ナトリウム、ポリカルボン酸カルシウム等のアルカリあるいはアルカリ土類金属塩やそれらの重合体又は共重合体などの分散剤、各種硬化遅延剤や増粘剤等、本発明の効果を阻害しない範囲で、適宜添加することもできる。
【００３０】
本発明の不定形耐火組成物を流し込み施工する場合、ミキサー内に投入された上述した配合組成の粉末に、水またはその他の混練液を外掛で４〜９質量％、好ましくは５〜９質量％添加・混練した後、混練物をダイレクトあるいは搬送ホッパー、あるいは、ピストンポンプやスクイズポンプ等の圧送機器を使用して施工枠内に投入し、バイブレーター等の加振機器を使用して行なうことができる。
【００３１】
なお、ピストンポンプやスクイズポンプ等の圧送機器を使用する場合には、圧送配管先端に吹付ノズルを取り付け、圧搾空気にて送られた凝集剤とノズル内で混合され、吹き付け施工も可能である。この吹き付け施工の場合、圧搾空気にて添加する凝集剤としては、種々のアルカリ性物質が使用できる。例えば、珪酸ソーダ，珪酸カリウム，硫酸塩，珪酸リチウム，炭酸リチウム，水酸化カリウム等の粉末またはそれらの水溶液等が使用できる。しかし、材料に対して凝集剤に含有されるＮａ２Ｏ成分は極力少ない方が好ましいため、凝集剤として例えば珪酸ソーダ水溶液を添加する場合の添加量は、混練後の圧送材料に対して外掛けで０．１〜３．０質量％、好ましくは０．１〜２．０質量％の範囲内である。
【００３２】
また、流し込み施工の場合には、８ｍｍ以上に粒調したアルミナ含有量が９０重量％以上の焼結アルミナや電融アルミナ、あるいは、マグネシア含有量が２０重量％以下のスピネルやスピネル−コランダム鉱物相を主構成相とするクリンカーの内の１種あるいは２種以上の粗大粒を、外掛で４０質量％まで、好ましくは３０質量％まで添加することもできる。なお、これらの粗大粒のＮａ２Ｏ含有量は０．５質量％未満（ゼロを含む）、好ましくは０．４質量％未満（ゼロを含む）とする必要があり、Ｎａ２Ｏの含有量がこの範囲内であれば、本発明で意図する作用・効果は阻害されず、本発明の不定形耐火組成物に亀裂防止効果を付与することができる。
【００３３】
【実施例】
次に、本発明の不定形耐火組成物の実施例を比較例と共に挙げ、本発明を更に具体的に説明する。
実施例
表１に実施例の配合割合と各試験結果を示し、表２に比較例における配合割合と各試験結果を示す。
【００３４】
【表１】
【表２】
【表３】
【表４】
なお、表中、水硬性アルミナは、Ａｌ２Ｏ３含量９４．３質量％で、ρ−Ａｌ２Ｏ３より構成されるものであり、ポリアクリル酸ナトリウムは、平均分子量７０００のものであり、有機ファイバーは、ＰＶＡ繊維である。
【００３９】
表１、表２に示す割合で配合した各配合物は、それぞれの表に示す混練条件で混棟した後、実施例１、３〜７及び比較例１〜２、４〜７では、型枠に流し込み（流し込み施工）、硬化、脱枠後、１０５℃で２４時間乾燥し、各試験に供した。また、実施例２、比較例３では、いずれも吹付け施工であって、圧送配管で圧送し、この圧送配管の先端に取り付けた吹付ノズル内で、圧搾空気にて送られたアルカリ性ゲル化剤と混合し、吹付け施工した後、同じく１０５℃で２４時間乾燥し、各試験に供した。なお、アルカリ性ゲル化剤として、濃度４０質量％の珪酸ソーダ溶液を使用した。
【００４０】
表１、表２に示す曲げ強さ（ＭＰａ）、圧縮強さ（ＭＰａ）、浸食試験は、次の方法で測定した：
・曲げ強さ：ＪＩＳ−Ｒ２５５３に準じ、１０５℃乾燥後及び１５００℃焼成後の各試料について測定した。
・圧縮強さ：ＪＩＳ−Ｒ２５５５に準じ、１０５℃乾燥後及び１５００℃焼成後の各試料について測定した。
・浸食試験：転炉スラグを浸食剤とし、１７００℃で３時間の回転浸食試験を実施し、「侵食深さ（ｍｍ）」、「浸潤深さ（ｍｍ）」を測定した。
【００４１】
表１、表２から明らかなように、本発明の実施例１〜７によれば、高耐熱性を有すると共に、耐食性及び耐スラグ浸透性に優れた不定形耐火組成物が得られることが理解できる。これに対して、比較例１〜７の不定形耐火組成物では、耐熱性，耐食性及び／又は耐スラグ浸透性の劣るものが得られた。
【００４２】
【発明の効果】
本発明に係る不定形耐火組成物を流し込み材として使用することにより、高耐熱性を有すると共に、耐食性及び耐スラグ浸透性に優れた不定形耐火組成物が得られるという効果を奏する。
Claims (3)
- 粗粒〜超微粉まで粒調された耐火原料からなる不定形耐火組成物において、耐火原料は、スピネル原料２０〜７０質量％、マグネシア原料３〜１２質量％、シリカを主体とする超微粉０．５〜３質量％、硬化剤３〜１０質量％及び残部がアルミナ原料より構成され、スピネル原料及びアルミナ原料のＮａ２Ｏ含有量が０．５質量％未満（ゼロを含む）であり、且つマグネシア原料のＳｉＯ２含有量が３質量％以下（ゼロを含む）であることを特徴とする不定形耐火組成物。
- スピネル原料のマグネシア含有量は、２〜２０質量％の範囲内であり、マグネシア原料は、マグネシア含有量が９０質量％以上で且つ粒径が０．３ｍｍ以下のものである、請求項１記載の不定形耐火組成物。
- 不定形耐火組成物を水またはその他の混練液にて混練し、流し込み施工または吹付け施工に用いる、請求項１または２記載の不定形耐火組成物。
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| EP1612196A1 (en) * | 2004-06-29 | 2006-01-04 | JFE Steel Corporation | Unshaped refractories |
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| WO2022215727A1 (ja) * | 2021-04-07 | 2022-10-13 | Ｊｆｅスチール株式会社 | キャスタブル耐火物 |
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