JP2562767B2 - 流し込み施工耐火物 - Google Patents

流し込み施工耐火物

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JP2562767B2 JP4216559A JP21655992A JP2562767B2 JP 2562767 B2 JP2562767 B2 JP 2562767B2 JP 4216559 A JP4216559 A JP 4216559A JP 21655992 A JP21655992 A JP 21655992A JP 2562767 B2 JP2562767 B2 JP 2562767B2
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清弘 細川
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Nippon Steel Corp
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、耐食性および耐スポ
ーリング性に優れた流し込み施工耐火物に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】溶鋼処理装置として、RH式、DH式な
どの真空脱ガス処理炉が知られている。従来、この真空
脱ガス処理炉の内張りは、主として焼成マグネシア−ク
ロム質ダイレクトボンド煉瓦が使用されている。しかし
ながら、煉瓦は焼成に多量の熱エネルギーが必要である
こと、築炉に特殊技能と多くの工数が要求されるなどの
問題がある。また、マグネシア−クロム質煉瓦はクロム
含有物質であるため、環境保全面から使用後の廃棄処理
が容易でない。
【0003】そこで、近年、真空脱ガス処理炉の内張り
耐火物として、脱クロムと不定形耐火物化が強く要求さ
れている。しかし、真空脱ガス処理炉の内張りは真空状
態下で1600℃以上の高温のスラグ・溶鋼に常時接触
し、その使用条件はきわめてきびしい。このため、不定
形耐火物はもちろんのこと、煉瓦材質であっても焼成マ
グネシア−クロム質ダイレクトボンド煉瓦以外の材質が
使用できないのが現状である。
【0004】溶鋼容器内張り用の不定形耐火物として、
アルミナ−スピネル質が提案されている。例えば特開昭
60−60985号公報の、スピネルを少なくとも60
重量%、アルミナ10〜35重量部、アルミナセメント
3〜10重量部からなる材質、特開平1−87577号
公報のアルミナ50〜90重量%、スピネル5〜40重
量%、アルミナセメント3〜25重量%からなる材質、
特開平3−23275号公報のアルミナが少なくとも5
7重量%、スピネル10〜30重量%、粒径0.21m
m未満のマグネシア1〜10重量%、非晶質シリカ0.
2〜3重量%、アルミナセメント0.5重量%以上3重
量%未満、または活性マグネシアを外掛け0.2〜5重
量%配合した材質である。これらのアルミナ−スピネル
質不定形耐火物は、アルミナの耐食性および容積安定性
とスピネルの耐スラグ浸透性との相乗効果によって、ア
ルミナ質不定形耐火物などの従来材質に比べて耐用性に
すぐれている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のアルミ
ナ−スピネル質不定形耐火物が実際に使用されているの
は溶鋼取鍋である。使用条件がきびしい真空脱ガス処理
炉の内張りでは実用化されるに至っていない。この発明
は、従来材質よりさらに耐用性にすぐれた不定形耐火物
を提供し、例えば真空脱ガス処理炉の内張りにおける脱
クロムと不定形耐火物化を可能にするなどの目的をも
つ。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、従来のア
ルミナ−スピネル質不定形耐火物の材質をさらに向上さ
せるために研究を重ねた。その結果、結合剤として軽焼
マグネシアの使用と、アルミナの粒度を特定化すること
により、焼成マグネシア−クロム質ダイレクトボンド煉
瓦と比べても耐用性にそん色のない材質を見出すに至
り、本発明を完成させたものである。
【0007】すなわち、本発明はアルミナ20〜60重
量%、軽焼マグネシア微粉0.3〜5重量%、残部がM
gO−Al23質スピネルを主材とし、粗粒、中粒、微
粒に調整されてなり、かつ、配合組成全体に対する割合
で前記アルミナの少なくとも20重量%が粒径1mm以
下とした流し込み施工耐火物である。
【0008】また、アルミナ20〜60重量%、軽焼マ
グネシア微粉0.3〜5重量%、残部がMgO−Al2
3質スピネルを主材とし、粗粒、中粒、微粒に調整さ
れてなり、かつ、配合組成全体に対する割合で前記アル
ミナの少なくとも10重量%が粒径0.15mm以下と
した流し込み施工耐火物の発明である。
【0009】流し込み施工耐火物の結合剤は、アルミナ
セメントが最も一般的である。これに対し本発明では、
結合剤に軽焼マグネシア微粉を使用する。軽焼マグネシ
ア微粉は水酸化マグネシウムを800〜1300℃程度
で焼成して得られ、ヨード吸着量が10〜50ヨードm
g/g程度の活性度の高いマグネシアである。
【0010】軽焼マグネシアは施工体の乾燥時に施工水
と反応して水酸化マグネシウムとなり結合部となる。そ
して、この水酸化マグネシウムは施工体の使用時の加熱
を受けて脱水し、再びマグネシアとなった後、さらにア
ルミナ微粉と反応してスピネルを生成する。こうして生
成したスピネルは非常に高耐火度であり、しかも微細で
あるため、真空脱ガス炉内などに存在するFeO含有率
の高いスラグに対して耐食性および耐スラグ浸透性に効
果的に作用する。
【0011】本発明の材質は、アルミナセメントを使用
した従来材質にものに比べて耐スポーリング性にすぐれ
ている。これは、アルミナセメントを結合剤に使用する
と、高温域での施工体強度の低下が著しいのに対し、結
合剤を軽焼マグネシアとした本発明品は低温域、高温域
を通して施工体強度の変化が小さく、耐火物組織内に歪
みが生じないためと考えられる。
【0012】アルミナ−スピネル質不定形耐火物におい
て、アルミナ微粉を使用することは例えば特開昭60−
60986号公報に示されているが、軽焼マグネシアを
添加していないためか、本発明の効果は得られない。一
方、軽焼マグネシアを添加した例は活性マグネシアの表
現で特開平3−23275号公報に記載されているが、
スピネル使用量は10〜30重量部に限定されており、
さらに微粉部にマグネシアクリンカーが使用されている
ため、使用中に体積変化が生じ、本発明の効果が期待で
きない。
【0013】本発明で使用するアルミナは、電融品、焼
結品のいずれでもよい。Al23含有量97重量%以上
のものが好ましい。粒径0.15mm以下のアルミナを
使用する場合は、仮焼アルミナでもよい。その配合割合
は、20重量%未満では耐食性に劣る。60重量%を超
えると、その分、スピネルの割合が少なくなって耐食性
の低下を招く。
【0014】スピネルはFeO含有量が多いスラグに対
しての耐食性および耐スラグ浸透性に効果がある。スピ
ネル中のMgO成分は3〜35重量%が好ましく、Mg
O−Al23質スピネルとコランダムが共存するものも
使用できる。MgO成分が35重量%を超えると材料中
にフリーのMgOが存在するようになり、施工水分との
水和によって養生・乾燥中にスレーキングを起こしやす
く、良好な施工体が得られにくい。
【0015】スピネルは、電融品、焼結品のいずれでも
使用できるが、特に電融品が好ましい。これは、電融品
が焼結品に比べてアルミナ微粉と反応性がよいため耐火
物組織が強固なものとなり、耐食性およびスラグ浸透性
がさらに向上する。
【0016】流し込み耐火物は、施工時の流動性、施工
体の緻密性などを考慮して、骨材粒度を粗粒、中粒、微
粒に調整される。最大粒子径は、一般には3〜5mmで
ある。本発明では、アルミナの配合割合を前記のように
20〜60重量%とし、その範囲内でアルミナの少なく
とも20重量%が粒径1mm以下とする。好ましくは、
少なくとも10重量%が粒径0.15mm以下に調整す
る。これにより、微粒部がアルミナ主体となり、スピネ
ルの粒度は主として粗粒、中粒となる。微粒のアルミナ
が特定量存在することによって、軽焼マグネシアとの反
応が促進され、本発明の効果が得られる。
【0017】本発明の流し込み耐火物は以上の配合組成
よりなるが、本発明の効果を阻害しない範囲であれば、
上記以外の添加物を適当量添加してもよい。たとえば、
シリカフラワー、粘土、シリカ粉、ガラス粉、耐火性超
微粉、金属粉、各種短繊維などである。ガラス粉の具体
例としては、ソーダガラス、ホウケイ酸ガラス、リン酸
ガラス、リチウムガラスなどである。
【0018】また、施工時の流動性付与のために耐火物
に必要な分散剤、硬化調整剤などの添加は従来と同様で
ある。分散剤としては、例えばトリポリリン酸ソーダ、
ヘキサメタリン酸ソーダ、ポリアクリル酸ソーダ、リグ
ニンスルホン酸ソーダなどが使用される。硬化調整剤と
しては、例えばホウ酸、ホウ酸アンモニウム、ウルトラ
ポリリン酸ソーダ、炭酸リチウムなどである。
【0019】施工は常法どおり、外掛けで4〜8%程度
の水分を添加し、型枠を用いて流し込み施工される。施
工の際には充填性を向上させるため、一般には型枠バイ
ブレーターを取付けるか、あるいは耐火物中に棒状バイ
ブレーターを挿入する。本発明の流し込み材の用途は限
定されるものではなく、各種の溶融金属容器の内張り材
に使用できる。前記したように、FeO含有量の多いス
ラグに対する耐食性にすぐれているために、真空脱ガス
炉の内張りにおいて顕著な効果が得られる。
【0020】
【実施例】表1は、各例で使用した配合物の化学分析値
である。表2〜4は、各例の配合組成とその試験結果で
ある。
【0021】比較例8は、1750℃で焼成したマグネ
シア−クロム質ダイレクトボンド煉瓦である。それ以外
の各例は、表に示す配合組成に適量の施工水分を添加
し、型枠内に振動鋳込みによって流し込み施工し、さら
に200℃×24hrで乾燥して試験用の成形体を得
た。
【0022】試験方法は次のとおりである。 かさ比重:JIS−R2205に準じて測定した。 耐スポール性:1500℃雰囲気で20分間加熱した
後、大気中で空冷し、これをくり返し、剥落するまでの
耐用回数を求めた。 回転侵食試験:重量比で鋼片:転炉スラグ=8:2を
侵食剤とし、1600℃×3時間の回転侵食試験を行っ
た。耐食性は、回転侵食後の溶損寸法を測定した。耐ス
ラグ浸透性は、回転侵食後のスラグ浸透寸法を測定し
た。 回転侵食試験:真空脱ガス炉などのFeO含有量の多
いスラグを想定して、鋼片100%の侵食剤を使用し、
1600℃×3時間の回転侵食試験を行った。耐食性
は、回転侵食後の溶損寸法を測定した。耐スラグ浸透性
は、回転侵食後のスラグ浸透寸法を測定した。 実機試験:実施例および比較例の中から一部のものをR
H式真空脱ガス処理炉の下部槽の内張りに使用し、溶損
速度をmm/チャージで求めた。試験データがないもの
は、測定しなかったものを示す。
【0023】本発明実施例は、表2〜4から、マグネシ
ア−クロム質ダイレクトボンド煉瓦に比べてもそん色の
ない良好な試験結果が得られている。FeO含有量の多
いスラグを想定して鋼片100重量%の侵食剤を使用し
た回転侵食試験では、従来タイプの不定形耐火物に相
当する比較例6に比べて特に顕著な効果が得られる。
【0024】これに対し、比較例1は微粒のアルミナを
まったく配合しておらず、耐食性および耐スラグ浸透性
に劣る。比較例2,3は、アルミナの割合が多過ぎるた
めに、耐食性に劣る。比較例4は、微粒のアルミナが少
なく、微粒のスピネルが多いために、アルミナの割合が
多過ぎるために、耐食性および耐スラグ浸透性に劣る。
比較例5は、シリカフラワーの割合が多過ぎるために、
耐食性に劣る。比較例6は、アルミナセメントを使用し
たものであり、耐食性に劣る。比較例7はアルミナセメ
ントを使用し、しかもアルミナの割合が多過ぎるために
耐食性および耐スラグ浸透性に劣る。
【0025】また、本発明実施例は、比較例6、7に見
られるようなアルミナセメントを使用した材質にものに
比べて耐スポーリング性に優れている。
【0026】
【表1】
【0027】
【表2】
【0028】
【表3】
【0029】
【表4】
【0030】
【発明の効果】このように、本発明のスピネル−アルミ
ナ質流し込み耐火物は、耐食性および耐スポーリング性
に優れている。FeO含有量の多いスラグに対する耐食
性に特に効果的である。したがって、例えば真空脱ガス
処理炉の内張りとしても十分な耐用性を発揮することが
できる。従来、真空脱ガス処理炉の内張りは、焼成マグ
ネシア−クロム質ダイレクトボンド煉瓦が使用されてい
る。煉瓦は焼成に多量の熱エネルギーが必要であるこ
と、築炉に特殊技能と多くの工数が要求されるなどの問
題がある。また、マグネシア−クロム質煉瓦はクロム含
有物質であるため、環境保全面から使用後の廃棄処理が
容易でない。本発明の流し込み耐火物を使用すると、こ
れらの問題を一挙に解決することができる。
フロントページの続き (72)発明者 花桐 誠司 大分県大分市大字西ノ洲1番地 新日本 製鐵株式会社大分製鐵所内 (72)発明者 細川 清弘 兵庫県高砂市荒井町新浜1−3−1 ハ リマセラミック株式会社内 (72)発明者 西脇 均 兵庫県高砂市荒井町新浜1−3−1 ハ リマセラミック株式会社内 (72)発明者 西 浩一 兵庫県高砂市荒井町新浜1−3−1 ハ リマセラミック株式会社内

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルミナ20〜60重量%、軽焼マグネ
    シア微粉0.3〜5重量%、残部がMgO−Al23
    スピネルを主材とし、粗粒、中粒、微粒に調整されてな
    り、かつ、配合組成全体に対する割合で前記アルミナの
    少なくとも20重量%が粒径1mm以下とした流し込み
    施工耐火物。
  2. 【請求項2】 アルミナ20〜60重量%、軽焼マグネ
    シア微粉0.3〜5重量%、残部がMgO−Al23
    スピネルを主材とし、粗粒、中粒、微粒に調整されてな
    り、かつ、配合組成全体に対する割合で前記アルミナの
    少なくとも10重量%が粒径0.15mm以下とした流
    し込み施工耐火物。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載のMgO−Al2
    3質スピネルが電融品である流し込み施工耐火物。
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