JP2015196177A - ドライコーティング材 - Google Patents

Abstract

【課題】中子の脱型前、すなわち仮硬化後のドライコーティング材の強度を向上させ、脱型時の中子への付着を抑制すること。
【解決手段】マグネシア質原料を８０質量％以上９８質量％以下、フェノールレジンを２質量％以上８質量％以下含むドライコーティング材において、当該ドライコーティング材中の粒径１ｍｍ以上３ｍｍ未満の粒子のゆるみ見掛け比重が１．５以上であり、粒径０．０７５ｍｍ未満の粒子のゆるみ見掛け比重が０．８以上である。
【選択図】図１

Description

本発明は、タンディッシュ用のコーティング材として好適に使用されるドライコーティング材に関する。

タンディッシュは、鋼の連続鋳造において、溶鋼の分配、溶鋼温度の均一化、脱酸生成物の浮上等を行う役割をもつ。タンディッシュの内張りには通常、溶鋼汚染防止と内張り耐火物保護のために、マグネシア、ドロマイト等の塩基性質耐火原料を主材とした薄肉の耐火性コーティング材が被覆される。その施工は水を添加し、吹き付け又はコテ塗りによって行われるのが一般的である。

このコーティング材は施工後、使用前に加熱乾燥される。しかし、コーティング材に添加された水は乾燥によっても完全には抜けきれず、水が原因した水素ピックアップによる鋼製品の品質低下を招いている。

また、コーティング材は、損耗等によって残厚が少なくなると解体して新規に施工されるが、内張り耐火物への焼き付きによって解体に相当な手間と時間を要し、タンディッシュの稼働率を低下させている。

そこで、近年、乾式によるコーティング材の施工法が提案されている（例えば、特許文献１）。この乾式法は、内張り耐火物を配したタンディッシュ内に中子を設け、内張り耐火物と中子との間に耐火性原料及び結合剤（フェノールレジン）よりなる水添加をしない乾粉状のコーティング材を投入し、充填後、中子の内側からガスバーナー等で加熱してコーティング材を仮硬化させ、中子の脱型後、最終硬化させるものである。この乾式法は、吹き付けあるいはコテ塗りと違ってコーティング材に水を添加しないことにより、水素ピックアップや焼き付きの問題が解消される。

上記乾式法で用いる乾粉状のコーティング材（以下「ドライコーティング材」という。）は、仮硬化後の強度が不足すると、中子の脱型時において、中子にドライコーティング材が付着してしまう。このため、ドライコーティング材の具備特性としては、仮硬化後の強度を向上させることが必要である。

ドライコーティング材の強度を向上させる技術としては、フェノールレジンを増量することが考えられる。しかし、フェノールレジンを増量すると、異臭が発生する問題やコストを要する問題がある。そこで、フェノールレジンを増量することなく、ドライコーティング材の強度向上を実現する要請があった。

２００６−７３１７号公報

本発明が解決しようとする課題は、中子の脱型前、すなわち仮硬化後のドライコーティング材の強度を向上させ、脱型時の中子への付着を抑制することにある。

本発明の一観点によれば、マグネシア質原料を６０質量％以上９８質量％以下、フェノールレジンを２質量％以上８質量％以下含むドライコーティング材であって、当該ドライコーティング材中の粒径１ｍｍ以上３ｍｍ未満の粒子のゆるみ見掛け比重が１．５以上であり、粒径０．０７５ｍｍ未満の粒子のゆるみ見掛け比重が０．８以上であるドライコーティング材が提供される。

本発明のドライコーティング材において、骨材に相当する粒径１ｍｍ以上３ｍｍ未満の粒子のゆるみ見掛け比重が１．５以上である。このため、ゆるみ見掛け比重が１．５未満の場合と比較して、骨材間は密な組織となり、骨材間の隙間は小さくなるので、仮硬化後のドライコーティング材の強度が向上する。

また、骨材に相当する粒径１ｍｍ以上３ｍｍ未満の粒子のゆるみ見掛け比重が１．５以上であるので、マグネシア質原料の骨材は図１（ａ）に概念的に示すように気孔が少なく緻密質である。一方、骨材に相当する粒径１ｍｍ以上３ｍｍ未満の粒子のゆるみ見掛け比重が１．５未満であると、マグネシア質原料の骨材は図１（ｂ）に概念的に示すように気孔が多くポーラス質である。このようにマグネシア質原料の骨材がポーラス質であるとその骨材の気孔にフェノールレジンが入り込み、強度発現に寄与するフェノールレジン量が減ることでドライコーティング材の強度が低下する（図１（ｂ））。これに対して、本発明によれば、マグネシア質原料の骨材が緻密質であるため、その骨材の気孔に入り込むフェノールレジンが少なくなり、強度発現に寄与するフェノールレジン量の減少が抑制されるので、ドライコーティング材の強度が向上する（図１（ａ））。

一方、ドライコーティング材は凹凸状の隙間に充填されるため、流動性がないと凹凸状の隙間に入り込めずに空隙ができる。この点、本発明によれば、粒径０．０７５ｍｍ未満の粒子のゆるみ見掛け比重が０．８以上であることから、流動性を確保でき、凹凸状の隙間に入り込むことが可能となる。このため、ドライコーティング材の充填性が向上し、結果としてドライコーティング材の強度が向上する。

ドライコーティング材の強度発現のメカニズムを概念的に示し、（ａ）は本発明の場合、（ｂ）は従来の場合である。 ゆるみ見掛け比重の測定に用いる測定用容器である。

本発明のドライコーティング材は、原料粒子としてマグネシア質原料とフェノールレジンとを含む。

ここで、「マグネシア質原料」とは、ＭｇＯを主成分の一つとする耐火性原料のことをいい、マグネシア、ドロマイト、オリビン等が挙げられる。また、「フェノールレジン」としては、ノボラック型のフェノールレジン又はレゾール型のフェノールレジンが挙げられる。

本発明のドライコーティング材は、マグネシア質原料を８０質量％以上９８質量％以下含む。マグネシア質原料が８０質量％未満では、耐用が劣り、コーティング材としての目的を果たせない。９８質量％を超えると、硬化不良で脱型ができない。

また、本発明のドライコーティング材は、フェノールレジンを２質量％以上８質量％以下含む。フェノールレジンが２質量％未満では、硬化不良で脱型ができない。８質量％を超えると、異臭が発生し、高コストになる。さらに、８質量％を超えると、ドライコーティング材の強度は確保できるが、過剰なフェノールレジンが中子表面に融着してしまう問題がある。

また、本発明のドライコーティング材は、その他の結合剤として、珪酸塩、燐酸塩、硫酸マグネシウム、ブドウ糖等から選択される１種以上を適宜含みうる。さらに、本発明のドライコーティング材は、マグネシア質原料及びフェノールレジンのほか、粘土、シリカ超微粉等から選択される１種以上の耐火性原料を適宜含みうる。

ドライコーティング材は乾粉状であることが前提であるから、その全体が粒子（固体）によって構成される、そして本発明のドライコーティング材は上述したとおり、ドライコーティング材中の粒径１ｍｍ以上３ｍｍ未満の粒子のゆるみ見掛け比重が１．５以上であり、粒径０．０７５ｍｍ未満の粒子のゆるみ見掛け比重が０．８以上であることを特徴とする。粒径１ｍｍ以上３ｍｍ未満の粒子のゆるみ見掛け比重が１．５未満、あるいは粒径０．０７５ｍｍ未満の粒子のゆるみ見掛け比重が０．８未満では、上述した効果が得られない。

粒径１ｍｍ以上３ｍｍ未満の粒子のゆるみ見掛け比重は、１．７以上であることが好ましく、１．９以上であることがより好ましい。また、粒径０．０７５ｍｍ未満の粒子のゆるみ見掛け比重は、０．９以上であることが好ましく、１．０以上であることがより好ましい。

更に、本発明のドライコーティング材は、その全体のゆるみ見掛け比重が１．６以上であることが好ましい。そうすれば、ドライコーティング材全体の充填性が向上し、結果としてドライコーティング材の強度が向上する。

本発明のドライコーティング材の粒度構成としては、強度向上や流動性向上の点から粒径１ｍｍ以上３ｍｍ未満の粒子が２０質量％以上４０質量％以下、粒径０．０７５ｍｍ以上１ｍｍ未満の粒子が２０質量％以上４０質量％以下、粒径０．０７５ｍｍ未満の粒子が２０質量％以上４０質量％以下であることが好ましい。

なお、本発明でいう「ゆるみ見掛け比重」とは、次の方法で測定したものをいう。ゆるみ見掛け比重の測定には、図２に示すように、内径５０．５（ｍｍ）、高さ５０（ｍｍ）を有するステンレス製の円筒形の１００ｍＬの測定用容器を用いる。測定にあたっては、試料（粒度調整したドライコーティング材又はドライコーティング材全体を指す）を測定用容器に溢れるまで流入させる。試料を測定用容器に溢れるまで流入させたら、測定用容器の上面からすり落とす。あらかじめ測定しておいた空の測定用容器の質量を差し引くことによって試料の質量（ｍ）を０．１％まで測定する。式ｍ／１００によってかさ密度（ｇ／ｍＬ）を計算し、３つの異なった試料を用いて３回の測定から算出されたかさ密度の平均値を「ゆるみ見掛け比重」とする。

なお、上記の粒度調整したドライコーティング材は、篩いによって粒度調整した材料である。具体的には、１ｍｍの篩いを通し、篩い上に残存した粒子をドライコーティング材中の粒径１ｍｍ以上３ｍｍ未満の粒子とした。また、０．０７５ｍｍの篩いを通し、篩い下に落下した粒子をドライコーティング材中の粒径０．０７５ｍｍ未満の粒子とした。そして、１ｍｍ以上３ｍｍ未満の粒子、０．０７５ｍｍ未満の粒子それぞれのゆるみ見掛け比重を上記手法により測定した。また、ドライコーティング材全体のゆるみ見掛け比重も同様に上記手法により測定した。

表１は本発明の実施例及び比較例の原料構成と評価結果を示す。

マグネシア質原料としては、天然マグネシア、オリビン及びドロマイトを使用した。表１中の天然マグネシアＡ及び天然マグネシアＢは産地等が異なる天然マグネシアである。各マグネシア質原料のゆるみ見掛け比重は、「天然マグネシアＢ＞天然マグネシアＡ≧ドロマイト＞オリビン」である。

フェノールレジンとしてはノボラック型のフェノールレジンを使用し、その他の結合剤としては珪酸塩及び硫酸マグネシウムを使用した。その他の耐火原料は粘土及びシリカ超微粉を使用した。

各例のドライコーティング材について、ゆるみ見掛け比重及び曲げ強さを測定するとともに、臭気を評価した。

ゆるみ見掛け比重は上述の方法で測定した。

曲げ強さは次の方法で測定した。振動テーブルの上に４０×４０×１６０の金枠内を置き、３Ｇの振動をかけながら、原料を充填する。原料充填後、金枠ごと材料を２００℃×３ｈで乾燥する。乾燥後に脱型し、試料の曲げ強さをＪＩＳ−Ｒ２５５３の規定に準拠して測定する。曲げ強さが０．５ＭＰａ以上あれば脱型可能な強度であり、２ＭＰａ以上あれば更に良い。０．５ＭＰａ未満であると脱型可能な強度に満たない。表１では、曲げ強さが２ＭＰａ以上を〇、０．５ＭＰａ以上２ＭＰａ未満を△、０．５ＭＰａ未満を×で表記した。この曲げ強さは、仮硬化後のドライコーティング材の強度を表す指標である。

臭気の評価としては、試料を２００℃で加熱した際に発生する臭気を評価した。ほとんど臭気がない場合を○、臭気はあるが作業に支障がない場合を△、臭気があり作業不可の場合×とした。この臭気の評価は、ドライコーティング材の仮硬化時に発生する臭気を表す指標である。

総合評価は、曲げ強さと臭気のいずれか一方が×の場合は×、曲げ強さと臭気のいずれか一方又は両方が△の場合は△、曲げ強さと臭気いずれも○の場合は○とした。

実施例１〜８は総合評価が△以上であり、仮硬化後のドライコーティング材の強度向上が確認され、臭気も許容範囲内であった。なかでも、粒径１ｍｍ以上３ｍｍ未満の粒子のゆるみ見掛け比重が１．７以上であり、粒径０．０７５ｍｍ未満の粒子のゆるみ見掛け比重が０．９以上である実施例４及び５は総合評価が○であり、特に良好であった。

比較例１は、粒径１ｍｍ以上３ｍｍ未満の粒子のゆるみ見掛け比重が小さすぎる例、比較例２は、粒径０．０７５ｍｍ未満の粒子のゆるみ見掛け比重が小さすぎる例であり、いずれも強度不足であった。

比較例３は、フェノールレジンが少なすぎる例であり、これも強度不足であった。一方、比較例４は、フェノールレジンが多すぎる例であり、強度は十分であったが、臭気の評価が悪かった。

Claims (4)

1. マグネシア質原料を８０質量％以上９８質量％以下、フェノールレジンを２質量％以上８質量％以下含むドライコーティング材であって、
   当該ドライコーティング材中の粒径１ｍｍ以上３ｍｍ未満の粒子のゆるみ見掛け比重が１．５以上であり、粒径０．０７５ｍｍ未満の粒子のゆるみ見掛け比重が０．８以上であるドライコーティング材。
2. 粒径１ｍｍ以上３ｍｍ未満の粒子のゆるみ見掛け比重が１．７以上であり、粒径０．０７５ｍｍ未満の粒子のゆるみ見掛け比重が０．９以上である請求項１に記載のドライコーティング材。
3. 粒径１ｍｍ以上３ｍｍ未満の粒子のゆるみ見掛け比重が１．９以上であり、粒径０．０７５ｍｍ未満の粒子のゆるみ見掛け比重が１．０以上である請求項１に記載のドライコーティング材。
4. 全体のゆるみ見掛け比重が１．６以上である請求項１から３のいずれかに記載のドライコーティング材。