JP2732389B2

JP2732389B2 - 塩基性質不定形耐火物

Info

Publication number: JP2732389B2
Application number: JP63310776A
Authority: JP
Inventors: 泰造為廣; 学木村
Original assignee: HARIMA SERAMITSUKU KK
Current assignee: HARIMA SERAMITSUKU KK
Priority date: 1988-12-07
Filing date: 1988-12-07
Publication date: 1998-03-30
Anticipated expiration: 2013-03-30
Also published as: JPH02258678A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、常温硬化性を有する塩基性質不定形耐火物
に関する。

〔従来の技術〕

製鉄産業における窯炉のライニングは、省エネ化・施
工の省力化などを目的として、従来のレンガ積みから、
不定形耐火物による施工が増加している。

不定形耐火物は、施工時に水を添加する水系材料と、
水を添加しない非水系材料とがある。非水系材料は水分
を使用しないことで、乾燥時間が短いこと、ち密組織が
得られること、炉壁の補修材として使用された場合は炉
壁を冷却しないことなどの利点がある。

この非水系の不定形耐火物は、結合剤として、従来は
タール、ピッチ、フェノール樹脂、フラン樹脂などが使
用されている。しかし、これらを結合剤としたものは、
成形後、加熱を受けると軟化流動するので、型枠をした
状態で十分加熱乾燥しなければ施工体の形状維持ができ
ない。そのため、乾燥に時間を要し、施工能率を低下す
る原因となっていた。また、この不定形耐火物を例えば
補修材のように型枠を用いなで使用した場合などは、軟
化流動で被施工面からダレ落ちるという問題があった。
そこで、結合剤として熱硬化性樹脂を使用した不定形耐
火物に対し、有機・無機質の酸からなる硬化促進剤を添
加することで、不定形耐火物に常温硬化性を付与するこ
とが提案されている（例えば特開昭57-118073号公
報）。

〔発明が解決しようとする課題〕

塩基性質不定形耐火物は高耐食性を示し、しかも特に
塩基性スラグに対して強いという優れた効果をもつ。し
かし、この塩基性質不定形耐火物に対し、熱硬化性樹脂
と、前記した有機・無機質の酸からなる硬化促進剤とを
添加した場合、酸は塩基性耐火材料との反応が先行し
て、熱硬化樹脂の硬化への寄与率が少ないためか、不定
形耐火物の硬化には相当な時間を要し、十分な常温硬化
性が得られていない。

本発明は、常温硬化性塩基性質不定形耐火物がもつ上
記従来の問題を解決することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、塩基性耐火材料を主体にした耐火材料配合
物に、結合剤として数平均分子量250〜110の低分子量フ
ェノール樹脂を添加してなる常温硬化性塩基性質不定形
耐火物である。

フェノール樹脂は不定形耐火物の結合剤として従来公
知である。しかし、そこで使用されるフェノール樹脂の
数平均分子量は、300以上が一般的である。従来使用さ
れている例えばノボラック型フエノール樹脂は1000以
上、レゾール型フエノール樹脂は300〜1000である。フ
ェノール樹脂自体は数平均分子量が300以下のものも知
られているが、フェノール樹脂は数平均分子量が大きい
ほど残留炭素が多いことから、不定形耐火物に炭素結合
組織を得るためには数平均分子量が大きいほど好ましい
という観点から使用されていない。

ところが、本発明者らの実験によれば、塩基性質不定
形耐火物の場合に限り、低分子量のフェノール樹脂を、
結合剤として使用すると、常温硬化性を示すとともに、
得られる施工体のち密性・耐食性が従来の材質に比べて
同等もしくはそれ以上の結果を示すことを知り、本発明
を完成させるに至ったものである。

本発明において、塩基性質不定形耐火物に低分子量の
フェノール樹脂を結合材として使用すると、常温硬化性
を示すことの詳細な機構は明らかではないが、低分子量
のフェノール樹脂に塩基性材料からくるMg⁺⁺、Ca⁺⁺が介
在することで硬化が促進されるためと思われる。また、
従来使用されている高分子量のフェノール樹脂は残留炭
素が多いといえども結合剤としての使用のために添加量
は限られているから、不定形耐火物全体に占める残留炭
素の割合は低分子量のフェノール樹脂を使用したものと
大差がなく、それよりも塩基性質不定形耐火物と低分子
量のフェノール樹脂との組合せからくる硬化作用が大き
く、これが従来の材質に比べて本発明の不定形耐火物が
ち密性・耐食性に劣らないことの原因と思われる。

以下、本発明をさらに詳細に説明する。

耐火骨材は、マグネシア、ドロマイト、スピネル、カ
ルシア、クロム鉄鉱、フォルステライト、じゃ紋岩、あ
るいはこれらを主材としたレンガ屑などから選ばれる１
種以上の塩基性耐火材料とする。粒度は従来のものと特
に変わりなく、最大粒径を例えば５〜3mm程度とし、不
定形耐火物の使用場所に合わせて粗粒、中粒、微粒に適
宜調整する。

結合剤として使用する低分子量フェノール樹脂は、数
平均分子量が250〜110とする。250をこえると常温硬化
の作用に劣り、本発明の効果が得られない。この、低分
子量フェノール樹脂の製造方法は、常法どおり、例えば
フェノールとホルマリンにアルカリの触媒を加え、温度
・圧力・時間の調整のもと、付加縮合反応をさせて製造
される。

低分子量フェノール樹脂の耐火材料配合物に対する添
加割合は、従来の結合剤と同様、例えば外掛けで８〜30
wt％の範囲内で、使用場所、施工方法などに合せて決定
する。

第１図は、マグネシア質不定形耐火物とアルミナ質不
定形耐火物において、結合剤としてフェノール樹脂は外
掛け12wt％添加し、フェノール樹脂の数平均分子量と常
温硬化性との関係を示したものである。第２図は、前記
第１図と同じ条件のもと、熱間強度の関係を示したもの
である。なお、この常温硬化性と熱間強度（at1200℃）
とはいずれも後述の実施例で示す方法で測定した。

この第１図および第２図の結果から明らかなように、
マグネシウム質不定形耐火物は、結合剤として数平均分
子量280以下のフェノール樹脂を使用すると、常温での
硬化時間が早く、しかも熱間強度の低下がない。同図に
は示していないが、この結果はマグネシア質不定形耐火
物以外の塩基性不定形耐火物でも同様であった。

本発明は、以上のとおり、結合剤として低分子量のフ
ェノール樹脂を使用することを特徴としているが、本発
明の効果を損わない範囲内において、この種の不定形耐
火物として従来知られている各種添加物を併用すること
もできる。例えば、アルミナセメント、水酸化カルシウ
ム、水酸化マグネシュウムから選ばれる１種以上を添加
をしてもよい。これらは、従来材質の場合でもそうであ
るように硬化促進剤として作用する。

また、耐食性、熱間強度、耐摩耗性などをさらに向上
させるために、不定形耐火物の用途に応じて、例えば炭
素質原料、金属粉、ファイバー類から選ばれる１種以上
を添加してもよい。炭素質原料としては、炭化珪素、黒
鉛粉、無定形炭素粉などがある。金属粉としては、例え
ばAl,Si,Mg,Ni,Caなどの単体または合金などである。フ
ァイバー類としては、ステンレス鋼ファイバー・鋼ファ
イバー・鉄ファイバー・Alファイバーなどの金属ファイ
バー、あるいはセラミックファイバー、有機質ファイバ
ーなどである。

以上の組成からなる本発明の常温硬化性塩基性質不定
形耐火物は、例えば転炉・電気炉・取鍋・真空脱ガス装
置・タンデッシュなどのライニング材あるいはライニイ
ング補修材として使用され、流し込み法・スタンプ法・
パッチング法・圧入法など任意の方法で施工される。ま
た、予め成形しておき、それをライニング材あるいはラ
イニイング補修材として使用するいわゆるプレキャスト
耐火物としても好適である。

本発明の常温硬化性塩基性質不定形耐火物は非水系で
あるから、使用時には水を添加しないことが原則である
が、例えば圧入法のように圧送時の流動性付与のために
は少量の水を添加してもよい。

〔実施例〕

第１表に、本発明実施例およびその比較例の配合組成
を示す。第２表は、その試験結果である。

第２表中の試験方法は次のとおり。

※１〈常温硬化性〉室温約25℃で混練物を型枠に鋳込
み、硬化までの時間を測定した。24時間経過後も硬化し
ないものは常温硬化性なしとし、「否」で示した。

※２〈見掛気孔率〉鋳込み成形品を、JIS（R2205-74）
に準じて測定した。

※３〈熱間強度〉30×30×120mmに鋳込み成形したもの
を乾燥後、スパン100mmによる曲げ強さを測定した。

※４〈耐食性〉鋳込み成形品を回転浸食試験で測定し
た。実施例１の溶損寸法を1.00とした指数で表し、この
数値が小さいほど溶損寸法が小さい。侵食剤として鋼と
スラグを使用し、1650℃×３時間の条件で測定した。

※４〈耐用性〉300tのRH真空脱ガス装置の浸漬管部に使
用し、耐用チャージ数を測定した（空欄は、測定しなか
ったことを示す）。

なお、上記の試験にあたり、常温硬化しない不定形耐
火物については、型枠を付けたままの加熱乾燥で硬化さ
せた。

第２表に示す試験結果のとおり、結合剤として従来の
フェノール樹脂を使用した比較例１〜３の不定形耐火物
は、いずれも常温硬化性が得られない。また、低分子量
フェノール樹脂の使用であっても、非塩基性材質の不定
形耐火物である比較例４は常温硬化性が得られない。

これに対し、低分子量フェノール樹脂を結合剤とする
本発明実施例の塩基性不定形耐火物はいずれも常温硬化
性を示し、しかも、ち密性・熱間強度・耐食性・耐用性
は従来材質に比べて何ら劣るものではない。

本発明実施例のうち、硬化剤としてさらにアルミナセ
メント、水酸化カルシュウムまたは水酸化マグネシュウ
ムを添加した実施例６〜８は、硬化時間がさらに早くな
る。しかし、使用条件によっては、硬化時間が必要以上
に早いことが好ましくないことがある。例えば、不定形
耐火物の使用量がきわめて多い場合などは、硬化時間が
早いと不定形耐火物が充填されないうちに硬化してしま
うからである。そこで、この硬化剤を添加したものは、
例えば熱間施工のように、特に早く硬化させる必要があ
る場合などに好適である。

〔効果〕非水系の塩基性不定形耐火物は、水分を使用しないこ
とで乾燥時間が短いこと、ち密な組織が得られること、
炉壁の補修材として使用された場合は炉壁を冷却しない
ことなどの利点がある。しかし、その反面、従来材質は
常温硬化性を示さず、長時間の加熱乾燥を余儀無くされ
ていた。

これに対し本発明は、塩基性耐火材料と低分子量フェ
ノール樹脂との組合せにより、常温硬化性の不定形耐火
物を得たものである。しかも、施工後の品質は従来材質
に比べ、何らそん色がない。その結果、本発明の常温硬
化性塩基性質不定形耐火物を使用すれば、塩基性材質が
もつ高耐食性に加え、施工時の作業性向上・施工時間の
短縮など、その効果はきわめて大きい。また、硬化剤を
添加すれば硬化時間はさらに早くなり、特に迅速な施工
が要求される場所の材料として好ましいものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、結合剤として使用したフェノール樹脂の数平
均分子量と、不定形耐火物の常温下の硬化時間との関係
をグラフで示したものである。第２図は、結合剤として
使用したフェノール樹脂の数平均分子量と、不定形耐火
物の熱間曲げ強さとの関係をグラフで示したものであ
る。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】塩基性耐火材料を主体にした耐火材料配合
物に、結合剤として数平均分子量250〜110の低分子量フ
ェノール樹脂とを添加してなる常温硬化性塩基性質不定
形耐火物。
【請求項２】請求項１の常温硬化性塩基性質不定形耐火
物において、アルミナセメント、水酸化カルシウム、水
酸化マグネシウムから選ばれる１種以上を添加してなる
常温硬化性塩基性質不定形耐火物。
【請求項３】請求１項または請求項２記載の常温硬化性
塩基性不定形耐火物において、金属粉、ファイバー類か
ら選ばれる１種以上を添加してなる常温硬化性塩基性不
定形耐火物。