JP2604310B2

JP2604310B2 - 流し込み施工耐火物

Info

Publication number: JP2604310B2
Application number: JP4350962A
Authority: JP
Inventors: 誠司花桐; 史郎祐成; 清弘細川; 均西脇
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1992-12-04
Filing date: 1992-12-04
Publication date: 1997-04-30
Anticipated expiration: 2012-04-30
Also published as: JPH06172045A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶融金属容器の内張り
などに使用する流し込み施工耐火物にする。

【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
ロム質煉瓦が使用されている。しかしながら、煉瓦は焼
成時に多量の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、焼成マグネシア−クロム質煉瓦の場合はクロム含有
物質であるため、環境面から使用後の廃棄処理に問題が
ある。

【０００３】そこで、真空脱ガス処理炉の内張りにおい
て、施工の省力化のための不定形耐火物化と、環境保全
から脱クロム材質が強く要求されている。しかし、真空
脱ガス処理炉は操業中、炉内で溶鋼・スラグが激しく撹
拌するために内張りの損耗が著しく、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
ロム質煉瓦以外では十分な耐用性が得られないのが現状
である。

【０００４】不定形耐火物の材質のひとつとして、アル
ミナ−スピネル質流し込み施工用耐火物が提案されてい
る。例えば、特開平３−１７４３６８号公報のアルミ
ナ、スピネルおよびアルミナセメントよりなる材質、特
開平３−２３２７５号公報のアルミナ、スピネルおよび
マグネシアよりなる骨材に非晶質シリカ、アルミナセメ
ント、活性マグネシアを添加した材質などである。これ
らは、不定形耐火物であることによる施工の省力化と、
クロム成分未含有による環境問題の解決に加え、耐食性
にも優れた効果を発揮する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、流し込み施工
用耐火物（以下、流し込み材）が実際に使用されている
のは、溶鋼取鍋、タンディシュ、溶銑樋などの内張りで
ある。アルミナ−スピネル質の流し込み材であっても、
使用条件が厳しい真空脱ガス処理炉では十分な耐用性が
得られず、実用化に至っていない。本発明は、従来の流
し込み材の材質改善を図り、真空脱ガス処理炉の内張り
においても十分な耐用性が得られる不定形耐火物を提供
することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、軽焼マグネシ
ア０．１〜５重量％、ＢＥＴ比表面積１〜１５ｍ^２／ｇ
の仮焼アルミナ５〜２５重量％、残部が焼結または溶融
のアルミナと焼結または溶融のＭｇＯ−Ａｌ_２Ｏ_３系ス
ピネルとから選ばれる一種または二種を主材とした配合
組成よりなる流し込み施工耐火物である。また、軽焼マ
グネシア０．１〜５重量％、ＢＥＴ比表面積１〜１５ｍ
^２／ｇの仮焼アルミナ５〜２５重量％、焼結または電融
のマグネシア１５重量％以下、残部が焼結または溶融の
アルミナと焼結または溶融のＭｇＯ−Ａｌ_２Ｏ_３系スピ
ネルとから選ばれる一種または二種を主材とした配合組
成よりなる流し込み施工耐火物である。

【０００７】流し込み材の結合剤は、一般にアルミナセ
メントが使用されている。流し込み材の使用中、アルミ
ナセメントはその主成分であるＡｌ₂Ｏ₃やＣａＯがスラ
グ中のＦｅＯと反応し、耐食性低下の原因となるＡｌ₂
Ｏ₃−ＦｅＯ系あるいはＡｌ₂Ｏ₃−ＦｅＯ−ＣａＯ系
の低融点物質を生成する。真空脱ガス処理炉のスラグ
は、Ａｌ₂Ｏ₃やＣａＯと反応して低融点物質を生成する
ＦｅＯの含有量が多く、これが内張りの損耗が著しい原
因のひとつと考えられる。

【０００８】これに対し、本発明では結合剤に軽焼マグ
ネシアを使用する。軽焼マグネシアは、水酸化マグネシ
ウムを約８００〜１３００℃程度で焼成して製造され、
微細結晶が凝集した状態の微粉である。流し込み材の施
工時あるいは乾燥時に、施工水と反応して水酸化マグネ
シウムとなり、施工体を硬化促進する結合剤としての役
割をもつ。

【０００９】軽焼マグネシアと共に使用する仮焼アルミ
ナは、微細なコランダム結晶から構成されている。バイ
ヤー法で得られた水酸化アルミニウムを、約１０００〜
１４００℃の温度で焼成後、解砕して製造される。製造
条件により、粒径その他の性状が異なる。流し込み材の
減水剤および強度付与剤として既に知られている。本発
明における仮焼アルミナは、軽焼マグネシアとの組合せ
によって施工体の結合組織部にＭｇＯ−Ａｌ₂Ｏ₃系スピ
ネルを生成し、溶鋼・スラグの浸透防止に効果がある。

【００１０】同じマグネシア微粉であっても、粉砕マグ
ネシアでは仮焼アルミナと併用しても前記の効果が得ら
れない。軽焼マグネシアは施工水分との反応で水酸化マ
グネシウムとなり、さらに施工体使用時の加熱を受けて
脱水し、微細で且つ活性なマグネシアとなり、その後、
仮焼アルミナと反応してスピネルを生成する。粉砕マグ
ネシアは、表面性状の違いからか施工水分との反応性に
劣り、軽焼マグネシアのような効果はない。

【００１１】仮焼アルミナは、その製造条件によって、
粒子径、結晶粒径、密度などが異なる。本発明では、Ｂ
ＥＴ法で測定した比表面積が１〜１５ｍ²／ｇの仮焼ア
ルミナを使用したことで、溶鋼・スラグ浸透防止の効果
がさらに顕著なものとなる。ＢＥＴ比表面積がこの範囲
内の仮焼アルミナは、軽焼マグネシアとの反応によるス
ピネル生成が８００℃の低温域から開始されることによ
り、マトリックス部のスピネル結合がより完全なものに
なる。その形状は球状に近いほど好ましい。

【００１２】軽焼マグネシアは、前記に示したように、
施工体を硬化促進する結合剤としての役割をもつが、常
温下での強度付与効果は小さく、施工体の移動に伴う衝
撃でキレツ発生などの問題がある。これに対し、本発明
では、ＢＥＴ比表面積１〜１５ｍ²／ｇの仮焼アルミナ
が軽焼マグネシアとのなじみがよく、組織が緻密化し、
施工体の常温強度が大幅に向上する。

【００１３】本発明では、使用時の高温下で軽焼マグネ
シアと仮焼アルミナが反応し、冷却時に施工体組織が収
縮する。流し込み材の施工体は一体構造であり、収縮す
るとキレツが発生し、寿命低下の原因となる。本発明で
は、その対策として、焼結または電融のマグネシアを１
５重量％以下、好ましくは１〜１０重量％配合してもよ
い。

【００１４】焼結または電融のマグネシアは仮焼アルミ
ナとの反応でスピネルが生成し、その際の体積膨脹によ
って収縮を抑え、キレツ発生を防止する効果がある。マ
グネシアの配合によるこの効果を十分に発揮させるに
は、その粒径は粗い方が好ましく、例えば０．１ｍｍ以
上とする。焼結または電融のマグネシアの配合割合が１
５重量％を超えるとスピネル生成過多により組織崩壊を
招き、耐食性が低下する。

【００１５】なお軽焼マグネシアは、仮焼アルミナとの
反応が著しく、その配合によって施工体は使用時の加熱
を受けてスピネル生成に伴う体積膨脹を示すが、冷却後
は残存膨脹率がマイナスになり、キレツ発生の原因とな
る。

【００１６】本発明において、軽焼マグネシアの配合割
合は、０．１重量％未満では結合部のスピネル生成量が
不十分となり、耐食性および耐スラグ浸透性に劣る。５
重量％を超えると、施工に必要な水分量が多くなって施
工体組織が多孔質化することに加え、仮焼アルミナとの
反応によるスピネル生成時の体積膨張による組織崩壊を
招き、耐食性および耐スラグ浸透性に劣る。

【００１７】仮焼アルミナは、ＢＥＴ比表面積が１ｍ²
／ｇ未満では軽焼マグネシアとの反応によるスピネル
生成量が少ないために耐スラグ浸透性に劣る。１５ｍ²
／ｇを超えると、仮焼アルミナが軽焼マグネシアの外
周を覆い、軽焼マグネシアの水和反応を阻害して施工体
の強度が低下する。ＢＥＴ比表面積のさらに好ましい範
囲は、１〜１０ｍ²／ｇである。仮焼アルミナの配合割
合は、５重量％未満では結合部のスピネル生成量が不十
分となり、耐スラグ浸透性および耐食性に劣る。２５重
量％を超えると、過焼結となって耐スポーリング性が低
下する

【００１８】骨材として使用する焼結または溶融のアル
ミナ、焼結または溶融のＭｇＯ−Ａｌ₂Ｏ₃系スピネル
は、配合割合、粒度構成ともに従来材質と同様でもよ
い。配合割合は、骨材として、例えば１０〜８０重量％
とする。骨材の最大粒子径は一般には３〜５ｍｍである
が、その一部を、粒径５ｍｍ以上の粗大粒子にしてもよ
い。焼結または溶融のＭｇＯ−Ａｌ₂Ｏ₃系スピネルは、
スピネル中のＭｇＯ成分が３〜３５重量％の範囲のもの
が好ましく、スピネルとコランダムが共存するものでも
よい。

【００１９】施工時の流動性付与のために添加する分散
剤、硬化調整剤などの種類、添加量などは、従来の流し
込み材と同様である。解こう剤としては、例えばトリポ
リリン酸ソーダ、ヘキサメタリン酸ソーダ、ウルトラポ
リリン酸ソーダ、酸性ヘキサメタリン酸ソーダ、ホウ酸
ソーダ、炭酸ソーダなどの無機塩、クエン酸ソーダ、酒
石酸ソーダ、ポリアクリル酸ソーダ、スルホン酸ソーダ
などの有機塩から選ばれる一種または二種以上が使用で
きる。添加量は、前記した流し込み材の配合組成全体に
対する外掛けで、０．００１〜１重量％が好ましい。

【００２０】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
ウムなどから選ばれる１種または２種以上を例えば外掛
け０．０１〜１．０重量％添加する。

【００２１】さらに、本発明の効果を損なわない範囲に
おいて、ガラス粉、金属粉、炭素粉、ピッチ粉、ジルコ
ン、ジルコニア、シリカフラワー、ファイバー類、アゾ
ジカルボンアミド、４・４´−オキシビスベンゼンスル
ホニルヒドラジドなどを添加してもよい。

【００２２】軽焼マグネシアは、施工水と反応し、水酸
化マグネシウムとなって結合剤としての働きをもつが、
乾燥時あるいは使用中の加熱を受けて水酸化マグネシウ
ムが分解する際、施工体の強度が低下する。ガラス粉を
添加すると、その溶解時の粘性により、約４００〜１０
００℃での施工体強度が向上し、水酸化マグネシウムが
際の強度低下の問題が解消される。

【００２３】ガラス粉の具体的な種類は、ホウケイ酸ガ
ラス、ホウ酸ガラス、ケイ酸ガラス、リン酸ガラスなど
から選ばれる一種または二種以上が使用できる。軟化温
度が例えば１０００℃以下の低いものが好ましい。添加
量は、０．１〜５重量％である。ガラス粉は低融点物質
であるために、添加量が多くなり過ぎると耐食性が低下
する。

【００２４】流し込み施工用耐火物は、施工硬化後、乾
燥して使用される。この加熱乾燥を急激な昇温によって
行うと、施工水分の水蒸気による乾燥爆裂が生じる。ア
ゾジカルボンアミドまたは４・４´−オキシビスベンゼ
ンスルホニルヒドラジドを添加することにより、ガスの
発生で施工体に連続気孔を形成し、乾燥爆裂を防止する
効果がある。

【００２５】また、このアゾジカルボンアミドまたは４
・４´−オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジドの添
加は、軽焼マグネシアの水和反応を促進し、施工体の強
度を向上させる効果もある。その添加量は、外掛けで
０．０１〜２重量％が好ましい。２重量％を超えると施
工体が多孔質化し、耐食性に劣る。

【００２６】施工は常法どおり、以上の配合組成に外掛
けで４〜８重量％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。

【００２７】本発明の流し込み材は、ＦｅＯ含有量の多
いスラグが存在するＲＨ式、ＤＨ式などの真空脱ガス処
理炉の内張りに効果的であるが、これに限らず、転炉、
取鍋、混銑車、ガス吹き込みランスなどの耐火物部材と
して使用できる。

【００２８】

【実施例】以下に、本発明の実施例とその比較例を示
す。表１は、各例で使用した配合原料の品質である。表
２は、各例の配合組成と施工体の試験結果を示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【表２】

【００３１】

【表３】

【００３２】焼成マグネシア−クロム質煉瓦を除いた各
例は、分散剤としてヘキサメタリン酸ソーダを外掛け
０．１重量％と適量の施工水分を添加し、型枠内に振動
鋳込み成形し、２００℃×２４時間で乾燥後、試験し
た。試験方法は次のとおりである。

【００３３】曲げ強さ；縦４０×横４０×長さ１６０ｍ
ｍに流し込み成形した試験片を２００℃×２４時間で乾
燥後、１００ｍｍのスパンで測定した。膨脹線変化率；１５００℃×３時間焼成後、ＪＩＳ−Ｒ
２５５３に準じて測定した。耐スポーリング性；１４００℃雰囲気で１５分間加熱し
た後、ファンを用いて強制空冷し、これをくり返し、剥
落するまでの耐用回数を求めた。耐食性；重量比で鋼片：スラグ（ＦｅＯ含有量；２０重
量％）＝８０：２０を侵食剤とし、１６００℃×３時間
の回転侵食試験を行い、溶損寸法を測定した。耐スラグ浸透性；前記の条件で回転侵食試験を行った
後、スラグ浸透寸法を測定した。実機試験；ＲＨ式真空脱ガス炉の下部槽に内張りとして
使用し、５０チャージ使用後、その侵食寸法を求めた。

【００３４】本発明実施例は、いずれの試験においても
良好な結果を示す。また、実機試験では、焼成マグネシ
ア−クロム質煉瓦に比べてほぼ同等の成績が得られた。

【００３５】これに対し、仮焼アルミナが少ない比較例
１、仮焼アルミナが多い比較例２および比表面積が大き
い仮焼アルミナを使用した比較例３は、耐食性および耐
スラグ浸透性に劣る。

【００３６】比較例４は、結合剤にアルミナセメントを
使用した従来タイプの材質であり、曲げ強度は大きい
が、スラグとの反応が早く耐食性に劣る。また、アルミ
ナセメントのＣａＯ成分による過焼結で耐スポーリング
性が低下する。比較例５はアルミナセメントとＢＥＴ比
表面積が本発明の範囲内にある仮焼アルミナを使用した
ものであり、強度が大きいが、スラグとの反応が早く耐
食性に劣る。また、アルミナセメントのＣａＯ成分によ
る過焼結で耐スポーリング性が低下する。

【００３７】比較例６は、軽焼マグネシアが多く、耐食
性および耐スラグ浸透性に劣る。比較例７は、焼結マグ
ネシアが多く、スピネル生成に伴う体積膨脹によって組
織がぜい弱化し、耐食性および耐スラグ浸透性に劣る。

【００３８】比較例８は、焼成マグネシア−クロム質煉
瓦であり、耐食性は格段に優れているが、スラグの浸透
と耐スポーリング性に劣る。その結果、実機試験の結果
では、本発明実施例と同等程度の耐用性である。

【００３９】図１は、仮焼アルミナのＢＥＴ比表面積
と、施工体の耐食性および耐スラグ浸透性の関係を示す
グラフである。

【００４０】図中、「軽焼マグネシア配合品」は、実施
例７の配合組成の流し込み材において、仮焼アルミナの
ＢＥＴ比表面積だけを変化させたものである。このグラ
フから、ＢＥＴ比表面積が本発明の範囲内の仮焼アルミ
ナを配合した材質が、耐食性および耐スラグ浸透性に優
れていることがわかる。

【００４１】本発明の流し込み材は、製鉄産業におけ
る、真空脱ガス炉、真空脱ガス炉用浸漬管、転炉、取
鍋、タンディッシュ、ＣＡＳ装置、フリーボード、ガス
吹き込み用ランスなどの耐火物部材として使用される。

【００４２】

【発明の効果】このように、本発明の流し込み材は、耐
食性および耐スラグ浸透性に優れ、その結果、使用条件
が特殊でしかも厳しい真空脱ガス処理炉の内張りとして
使用しても、焼成マグネシア−クロム質煉瓦と比較して
そん色のない耐用性が得られる。従来、焼成マグネシア
−クロム質煉瓦は、使用条件が厳しい真空脱ガス処理炉
の内張りとして唯一の耐火物である。しかし、高温焼成
に伴う製造コストの上昇、煉瓦であるために施工に熟練
を要すること、クロム含有原料の使用による環境汚染な
どの問題がある。本発明の流し込み耐火物は、不定形耐
火物でしかもクロム含有原料を使用しないことにより、
焼成マグネシア−クロム質煉瓦などがもつ前記の問題を
一挙に解決することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】仮焼アルミナのＢＥＴ比表面積と、施工体の耐
食性および耐スラグ浸透性の関係を示すグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】軽焼マグネシア０．１〜５重量％、ＢＥ
Ｔ比表面積１〜１５ｍ²／ｇの仮焼アルミナ５〜２５重
量％、残部が焼結または溶融のアルミナと焼結または溶
融のＭｇＯ−Ａｌ₂Ｏ₃系スピネルとから選ばれる一種ま
たは二種を主材とした配合組成よりなる流し込み施工耐
火物。
【請求項２】軽焼マグネシア０．１〜５重量％、ＢＥ
Ｔ比表面積１〜１５ｍ²／ｇの仮焼アルミナ５〜２５重
量％、焼結または電融のマグネシア１５重量％以下、残
部が焼結または溶融のアルミナと焼結または溶融のＭｇ
Ｏ−Ａｌ₂Ｏ₃系スピネルとから選ばれる一種または二種
を主材とした配合組成よりなる流し込み施工耐火物。