JP2607918B2

JP2607918B2 - 流し込み不定形耐火物

Info

Publication number: JP2607918B2
Application number: JP63157853A
Authority: JP
Inventors: 淳一郎森; 松一吉村; 征男小口; 辰男川上
Original assignee: 川崎炉材株式会社
Priority date: 1988-06-24
Filing date: 1988-06-24
Publication date: 1997-05-07
Anticipated expiration: 2012-05-07
Also published as: JPH026373A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、取鍋などの溶融金属容器の内張りに使用す
る流し込み不定形耐火物に関する。

なお、本願明細書においては、“部”および“％”と
あるのは、それぞれ“重量部”、および“重量％”を意
味する。

従来技術とその問題点従来から、取鍋などの溶融金属容器の内張りに使用す
る流し込み不定形耐火物としては、ジルコン質を骨材と
する流し込み材が使用されてきた。このジルコン質流し
込み材は、比較的コストが安く、また、性能的にも、熱
スポーリング、構造スポーリングなどの発生も少ないと
いう利点を具備している。しかしながら、近年高級鋼の
需要が増大するにしたがって、取鍋内での処理条件も苛
酷化しており、ジルコン質流し込み材では、耐蝕性が不
十分であることが指摘されている。

ジルコン質流し込み材に代わるものとして、アルミナ
質、塩基性材質などを骨材とする流し込み材を使用する
試みもなされているが、これらのものは、その特性上、
耐スラグ浸透性が低いので、使用中に表面の変質層の剥
離による損傷を惹き起こすことは、避けられない。ま
た、アルミナ質および塩基性材質は、それ自体の熱膨張
率が大きいために、加熱および冷却を繰返し受けた場合
に、剥離による損傷を生じやすい欠点もある。

このアルミナ質、塩基性材質などの骨材とする流し込
み材におけるスラグ浸透を抑制するために、溶鋼、スラ
グなどに濡れにくい成分（Ｃ、SiCなど）を添加するこ
とが提案されているが、これらの材料は、使用中の強度
が弱く、また酸化雰囲気中では、Ｃの酸化により、全体
が脆弱化するので、溶鋼流による摩耗が大きいという他
の問題点を生ずる。

特開昭60−60985号公報は、「スピネルクリンカーを
少なくとも60重量部と、アルミナクリンカーを10〜35重
量部と、アルミナセメント３〜10重量部から成ることを
特徴とする取鍋内張り用不定形耐火組成物」を開示して
いる。しかしながら、この耐火物も、スラグの浸透が大
きく、構造スポーリングを発生するという問題点を有し
ており、実用上満足すべきものとは、いい難い。

問題点を解決するための手段本発明者は、上記の如き技術の現状に鑑みて研究を進
めた結果、特定割合のアルミナ質骨材とスピネル微粉と
からなる耐火物材料を使用する場合には、マトリックス
部を構成するスピネル微粉とスラグとが反応して、スラ
グの組成を変化させ、スラグを粘稠化させるので、耐蝕
性が実質的に低下することなく、耐火物へのスラグの浸
透が抑制されることを見出した。

すなわち、本発明は、下記の流し込み不定形耐火物を
提供するものである。

（ａ）アルミナ質原料を主成分とする骨材70〜99％と
スピネル微粉30〜１％とからなる耐火物材料に、（ｂ）
結合材としてアミンシリケート、アルミナゾルおよび塩
基性乳酸アルミニウムの少なくとも一種および（ｃ）硬
化剤としてアルミナセメントを配合してなる流し込み不
定形耐火物。

骨材の一部をアルミナ超微粉１〜10％および／または
シリカ超微粉１〜５％で置換してなる上記第１項に記載
の流し込み不定形耐火物。

（ｄ）粗骨材としてアルミナクリンカー、スピネルク
リンカー、ムライトクリンカー、アルミナ質れんが屑お
よびスピネル質れんが屑の少くとも一種をさらに配合し
てなる上記第１項に記載の流し込み不定形耐火物。

本発明におけるスラグ浸透防止の機構は、次のような
ものであると推考される。アルミナ・スピネル系材質の
微粉からなるマトリックスに浸透してくる転炉スラグ
（CaO−Fe₂O₃−SiO₂）中にCaOは、アルミナ粒子と反応
して、CaO・6Al₂O₃を形成する。また、Fe₂O₃は、スピネ
ル粒子に固溶して、Al₂O₃・MgO−Fe₂O₃を形成する。そ
の結果、残された液相成分（主としてCaO−SiO₂）は、
非常に粘性が大きくなり、稼動面近傍に膜状になって存
在する。そして、この粘稠な膜状物がスラグのそれ以上
の浸透を抑制するものと考えられる。

本発明において骨材として使用するアルミナ質原料と
しては、特に限定されず、電融アルミナ、焼結アルミナ
などの人造アルミナ、天然コランダム、ボーキサイトな
どの天然アルミナなどが使用される。粒径は、5mm程度
以下であり、必要ならば、常法に従って、粒度の異なる
材料を組み合わせて使用することも出来る。

なお、本発明においては、骨材として使用するアルミ
ナ質原料の一部をアルミナ超微粉（10％まで）および／
またシリカ超微粉（５％まで）により置換することが出
来る。アルミナ超微粉（粒径10μｍ以下）は、施工時の
流動性を改善し、且つ施工体の緻密化を促進する。アル
ミナ超微粉の量が、10％を上回る場合には、施工体の過
焼結を生ずるので、好ましくない。また、シリカ超微粉
（粒径10μｍ以下）は、施工時の流動性を改善し、併せ
てスラグの浸透を抑制する効果をも発揮する。シリカ超
微粉の量が、５％を上回る場合には、混練が困難となる
程度にまで粘度が増大することがある。これらの超微粉
を使用する場合には、リン酸塩系などの分散剤を使用す
ることが好ましい。

スピネル微粉としては、粒径100μｍ以下のものを使
用する。粒径が大き過ぎる場合には、スラグとの反応が
十分に行われず、スラグの浸透を十分に抑制することが
出来ない。

本発明で使用する耐火物材料中のアルミナ質原料とス
ピネル微粉との配合割合は、前者70〜99％に対し、後者
30〜１％とする。スピネル微粉の配合割合がこの範囲外
となる場合には、スラグ浸透の抑制効果が十分達成され
ない。

本発明では、結合材としてアミンシリケート、アルミ
ナゾルおよび塩基性乳酸アルミニウムの少なくとも一種
を使用する。

アミンシリケートは、含有SiO₂量が８％程度となる様
に水で希釈し、上記耐火物材料100部に対し、固形分と
して0.4〜0.8部程度の割合で使用する。アミンシリケー
トの使用量が0.4部未満の場合には、結合材としての効
果が十分に発揮されず、また混練に支障を来す。これに
対し、0.8部を上回る場合には、施工体の気孔率が高く
なり、耐食性が低下する。アミンシリケートを使用する
場合には、特に中間温度域（500〜900℃）での強度が上
昇する。

アルミナゾルとしては、各種の市販品が使用可能であ
るが、HClで安定化したものが、より好ましい。アルミ
ナゾルは、含有Al₂O₃量が５％程度となる様に水で希釈
し、上記耐火物材料100部に対し、固形分として0.25〜
0.5部程度の割合で使用する。アルミナゾルの使用量が
0.25部未満の場合には、結合材としての効果が十分に発
揮されないために、混練に支障を来すのに対し、0.5部
を上回る場合には、施工度いの気孔率が高くなり、耐食
性が低下する。アルミナゾルを使用する場合には、アミ
ンシリケートの場合と同様に、特に中間温度域（500〜9
00℃）での強度が上昇する。

塩基性乳酸アルミニウムは、粉末状なので、そのまま
各材料と混合する。その使用量は、上記耐火物材料100
部に対し、固形分として１〜10部程度である。塩基性乳
酸アルミニウムの量が１部未満の場合には、結合材とし
ての効果が十分に発揮されないのに対し、10部を上回る
場合には、気孔率が高くなり、耐蝕性が低下する傾向が
認められる。塩基性乳酸アルミニウムを使用する場合に
は、混練時の作業性が向上し、また施工体の寸法安定性
が改善される。

本発明においては、硬化剤として、特にカルシウムア
ルミネートを主成分とするアルミナセメントを使用す
る。硬化剤として、これ以外のもの（例えば、ポルトラ
ンドセメントなど）を使用する場合には、本発明の所望
の効果は、達成されない。アルミナセメントの使用量
は、上記耐火物材料100部に対し、固形分として１〜５
部程度である。アルミナセメントの使用量が１部未満の
場合には、施工度いの強度が低下して、好ましくない。
一方、５部を上回る場合には、耐食性が低下するので、
やはり好ましくない。

本発明の不定形耐火物には、さらに粗骨材を配合する
ことにより、耐熱スポーリング性、耐スラグ浸透性など
を改善することが出来る。粗骨材としては、アルミナク
リンカー、スピネルクリンカー、ムライトクリンカー、
アルミナ系れんが屑、スピネル系れんが屑などの60〜5m
m程度の塊状物を使用する。粗骨材の粒径が、60mmを上
回ると、混練に支障を来すのに対し、5mm未満の場合に
は、粗骨材としての効果が減少する。上記耐火物材料10
0部に対する粗骨材の使用量は、50部までとする。

発明の効果本発明による流し込み不定形耐火物による施工体は、
耐スラグ浸透性に極めて優れており、スラグ浸透に伴う
剥離損傷、すなわち構造スポーリングを実質的に防止し
得る。

したがって、本発明の流し込み不定形耐火物を使用す
る場合には、従来のジルコン質流し込み不定形耐火物を
使用する場合に比して、耐用性が大巾に向上し、原単位
・原単価の低減が可能となる。また、得られる鋼の純度
も改善され、SiO₂の低減、介在物の減少などの効果も顕
著である。

実施例以下に実施例を示し、本発明の特徴とするところをよ
り一層明確にする。

実施例１〜９および比較例１〜４第１表に示す各原料を配合して、流し込み不定形耐火
物を調製した。

アルミナ質原料としては、焼結アルミナクリンカーを
分級して使用し、スピネル原料としても、スピネルクリ
ンカーを分級して使用した。アルミナ超微粉およびシリ
カ超微粉の粒径は、10μｍ以下であり、アミンシリケー
ト希釈液のSiO₂は８％であった。

得られた各流し込み不定形耐火物を均一に混練し、40
mm×40mm×160mmの金型に鋳込んで成形し、次いで
（イ）110℃で24時間乾燥後および（ロ）1500℃で３時
間焼成後の各種の物性を測定した。結果を第２表に示
す。

第２表および第４表において、溶損指数は、比較例１
の結果を100をする相対値で示す。また、スラグ浸透厚
みは、回転式スラグ浸蝕試験において、浸蝕剤として転
炉スラグ：普通鋼＝1:1の混合物を使用し、1650℃で１
時間保持→空冷30分間を１サイクルとして３回繰返した
ときの値を測定した。さらに、耐熱スポーリングテスト
は、1400℃で10分間保持→水冷５分間を１サイクルとし
て、試料表面の1/2が剥離するまでの回数を調べた。

第２表に示す結果から、本発明流し込み不定形耐火物
が、耐スラグ浸透性に極めて優れていることが明らかで
ある。

実施例10〜11 実施例３の組成において、結合材としてのアミンシリ
ケートに代えてアルミナゾル希釈液（Al₂O₃濃度５％）
または塩基性乳酸アルミニウムを使用する以外は実施例
３と同様にして、本発明の流し込み不定形耐火物を得
た。

得られた流し込み不定形耐火物の特性を実施例３の結
果と併せて第３表に示す。

第３表も、結合材の種類を問わず、本発明流し込み不
定形耐火物が、耐スラグ浸透性に極めて優れていること
を明示している。

実験例１実施例６および比較例１でそれぞれ得られた流し込み
不定形耐火物を取鍋の内張りに使用して、120チャージ
の実操業を行った後、取鍋を解体し、溶損速度およびス
ラグ浸透厚さを調べた。結果を第４表に示す。

第４表に示す結果から、本発明による流し込み不定形
耐火物が、実操業においても、優れた耐スラグ浸透性を
発揮することが明らかである。

実験例２実施例１の組成において、アルミナ質骨材、アルミナ
超微粉、シリカ超微粉およびスピネル微粉の合計量100
部中のスピネル微粉量を０乃至70部の範囲で変化させ、
それに対応してアルミナ質骨材の量を変化させた。この
様にして得た流し込み不定形耐火物につき調べたスピネ
ル含有量とスラグ浸透厚さ（曲線Ａ）および溶損指数
（曲線Ｂ）との関係を第１図に示す。

スピネル含有量が10〜30部の範囲で、特に優れた耐ス
ラグ浸透性が得られている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、スピネル含有量とスラグ浸透厚さおよび溶損
指数との関係を示すグラフである。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）アルミナ質原料を主成分とする骨材
70〜99％とスピネル微粉30〜１％とからなる耐火物材料
に、（ｂ）結合材としてアミンシリケート、アルミナゾ
ルおよび塩基性乳酸アルミニウムの少なくとも一種およ
び（ｃ）硬化剤としてアルミナセメントを配合してなる
流し込み不定形耐火物。
【請求項２】骨材の一部をアルミナ超微粉１〜10％およ
び／またはシリカ超微粉１〜５％で置換してなる特許請
求の範囲第１項に記載の流し込み不定形耐火物。
【請求項３】（ｄ）粗骨材としてアルミナクリンカー、
スピネルクリンカー、ムライトクリンカー、アルミナ質
れんが屑およびスピネル質れんが屑の少くとも一種をさ
らに配合してなる特許請求の範囲第１項に記載の流し込
み不定形耐火物。