JP2736261B2 - 流し込み用不定形耐火物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、流し込み用不定形耐火物、とくに高炉樋,D
H,RH用浸漬管キャスタブル，タンデッシュ用母材流し込
み材及び取鍋内張りの流し込み施工に好適な耐火物の組
成に関する。

〔従来の技術〕

従来から流し込み用不定形耐火物として、珪石質，ロ
ー石質，シャモット質，高アルミナ質，マグネシア質，
ろー石−ジルコン質等が使用されてきた。

ところが、近年、真空脱ガス法，連続鋳造，取鍋精錬
技術の向上から高級鋼種が精錬されるようになり、溶鋼
温度の上昇、更に滞湯時間の延長等により、処理条件は
ますます苛酷になってきている。

このため、流し込み用不定形耐火物として従来の材質
のものでは、この苛酷な条件に対応できず寿命が著しく
低下している。

この条件に適用可能な材質として、例えば特開昭60−
60985号公報に、スピネルクリンカーを使用したスピネ
ル質不定形耐火物が開示されている。

この耐火物は、耐火材としてスピネルクリンカーの特
性、たとえば熱膨張係数が小さいことや、スラグ浸透抵
抗性の大きいこと等を有効に利用して、耐食性，耐スポ
ーリング性及び容積安定性等に優れ、その上、熱的スポ
ーリング性やスラグ浸透に起因する亀裂，剥離の抑制に
も優れたものである。さらに、もう一つの特長は、耐火
材に付与すべき膨張性を、従来の塩基性材料に見られる
ようにMgO−Al₂O₃の反応により生じるスピネル膨張によ
るものではなく、微粉部分を構成する10〜35重量％含有
されるアルミナと３〜10重量％含有されるアルミナセメ
ント中のCaOとの高温での反応によるCaO・6Al₂O₃の形成
に伴う膨張を利用して耐火物としての膨張性を付与した
ことにある。

〔発明が解決すべき課題〕

この内張り耐火物は従前の不定形材料に比較して、耐
食性，耐スポーリング性及び容積安定性等の改善により
高耐用性を得ることを可能にしたが、スラグ浸潤に伴う
構造的なスポーリングを誘発しやすい欠点があり、稼動
中期，末期に剥離損耗を生じ、安定性の点からの改善を
望まれている。

本発明は、かかる従来の耐火材料の問題を解決すべく
発明されたものであり、剥離を誘発すると考えられるス
ラグ浸潤を抑制し、更に耐食性を向上するものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の不定形耐火物は、アルミナクリンカーが少な
くも60重量％とスピネルクリンカーが10〜30重量％とマ
グネシアクリンカーが１〜10重量％とからなる混合物に
対して、結合剤としてアミンシリケートをSiO₂分として
0.2〜２重量％と、さらに硬化剤を配合したものであ
る。

骨材であるアルミナ−スピネル−マグネシアの使用比
率は、材料の耐食性，耐スラグ湿潤性，容積安定性から
決定される。

マグネシアはアルミナとのスピネル化反応による膨張
性付与及び酸化鉄含有スラグに対する耐食性向上，スラ
グ湿潤抑制を目的として使用するものであるが、１重量
％より少ない範囲では材料の膨張性を付与するのに充分
ではなく、また10重量％より多い範囲では膨張が過度と
なり、使用中の組織劣化をもたらすことから好ましくな
い。

マグネシアの粒度に関しては、耐食性，スピネル化反
応の均一性の点から1mm以下、とくに、0.2mm以下が好ま
しい。

スピネル原料の使用比率は、本発明のアミンシリケー
ト結合、すなわちシリカ結合における耐食性によって規
制される。スピネル使用比率が30重量％を超える範囲で
は逆に耐食性劣化の傾向を示すが、これはMgO−Al₂O₃−
SiO₂系低融物生成量増大に起因すると考えられる。

以上の知見から、スピネルの使用比率は10〜30重量％
に規制されるが、粒度に関しては特に制約はない。

本発明の主骨材アルミナは、上記のマグネシアスピネ
ル使用比率を規制することによって決定され、少なくと
も60重量％の使用比率となる。

本発明におけるる結合剤は、前記特開昭60−60985号
公報に示されたアルミナセメントではなく、アミンシリ
ケートである。アミンシリケートの使用比率はSiO₂分と
して0.2〜２重量％に規制されるが、これは0.2重量％よ
り少ない範囲では強度発現性に乏しく、かつスラグ浸潤
抑制効果が不充分であり、また２重量％より多い範囲で
はゲル化時の収縮が増大し、養生亀裂発生の原因となる
ことから好ましくない。

結合剤のアミンシリケートは、硬化剤の使用によりゲ
ル化し強度発現するが、加えて材料の通気性を低レベル
に維持してスラグの浸透を抑制し、同時にスラグ中への
溶解により粘性を高め、更にスラグの浸透の抑制効果を
期待することができる。

特開昭60−60986号公報においてマグネシア−アルミ
ナ−スピネル系材料へのアミンシリケートの使用が提案
されているが、同材料はマグネシアクリンカーの使用比
率が高く、使用中にスラグ中のAl₂O₃,Fe−oxideにより
膨張し、組織劣化を生じることから、アミンシリケート
のスラグ浸透抑制効果を期待することは実質上できな
い。

アミンシリケートは、骨材のマグネシア微粉によって
徐々にゲル化するが、流し込み施工用の不定形耐火物に
要求される短時間硬化性を付与するのに充分ではなく、
別途硬化時間の短縮し得る硬化剤を必要とする。

硬化剤としては、アルカリ土類金属を経時的に徐々に
溶出する物質が好ましく、具体的にはアルミナセメント
や比表面積が20m²/g以上の活性マグネシアが挙げられ
る。アルミナセメントの場合、添加量が多いとCaO−Al₂
O₃−SiO₂系生成物質量の増大をもたらし、耐食性の低下
を生じることから、セメント量としては３重量％より少
ない範囲、好ましくはCaO量として0.75％以下が適して
いる。セメント量が0.5重量％より少ない範囲では、短
時間での硬化発現が充分ではなく好ましくない。

本発明におけるアミンシリケートと硬化剤の組合せに
よるボンド形態は、従来提案されているアルミナセメン
ト結合に比較して格段に優れた耐食性，耐スラグ浸透性
を付与することが可能となる。

本発明に使用する骨材は、具体的には焼結アルミナ，
電融アルミナ，焼結スピネル，電融スピネル，焼結マグ
ネシア，電融マグネシア等の不純物が少ないものが好ま
しい。

また、耐火物の作業性付与のために縮合燐酸アルカ
リ，ポリカルボン酸ナトリウム等の分散剤や材料特性に
影響を与えない範囲の少量の粘土，無定形シリカ等も配
合することができる。

〔実施例〕

第１表は本発明における耐火物混合物におけるアルミ
ナクリンカーとマグネシアクリンカー微粉との混合割合
を変えたときの骨材の特性を示す。

粒度調整された焼結アルミナクリンカーベースに海水
マグネシアクリンカー微粉を混合し成形したサンプルを
1500℃×3Hr加熱した後の残存膨張率及び見掛け気孔
率、または回転侵食法による侵食量とスラグ湿潤量との
関係を示したものである。

同表からアルミナクリンカーの侵食量とスラグ湿潤性
はマグネシアクリンカーが略１〜10重量％の場合に良好
な結果を示すことが判る。

第２表は、第１表の結果をもとに粒度調整された焼結
アルミナクリンカーと焼結スピネルクリンカー量比との
関係について、海水マグネシアクリンカー微粉を５重量
％、及び結合剤としてアミンシリケート｛日産化学製：
キャス40（SiO₂＝40％濃度）｝溶液と水を重量比で1:4
に希釈してSiO₂濃度８％としたものを６重量％外掛け添
加（第２表〜第３表では＋印で示す）し、20℃,24時間
養生し得た硬化体サンプルを用い、回転侵食法による侵
食量スラグ浸潤量との関係を示したものである。

この第２表から、耐火材混合物中におけるスピネルク
リンカーの配合量は略10〜30重量％の範囲内で良好な耐
溶損性を示すことが判る。

第３表は上記第２表に示す混合物に対する結合材の耐
火物に対する耐溶損性に対する影響を調べたものであ
る。粒度調整された焼結アルミナクリンカー70重量％、
焼結スピネルクリンカー25重量％、海水マグネシアクリ
ンカー微粉５重量％からなる混合物に対し、アミンシリ
ケート｛日産化学製：キャス40（SiO₂＝40％濃度）｝溶
液を水で希釈し、種々SiO₂濃度の溶液を作成した場合を
示す。SiO₂濃度30％溶液はキャス40:水＝3:1の重量比で
希釈して得た。この溶液を６重量％外掛け添加、20℃,2
4時間養生し硬化体サンプルを得た。回転侵食テストの
結果、この硬化体サンプルの養生収縮、110℃乾燥強度
及び回転侵食法による侵食量，スラグ湿潤量は、テスト
No.19〜22において良好な結果を示す。

上記第１表〜第３表のテストの結果から、流し込み耐
火物を作成した。

第４表は、粒度調整された焼結アルミナクリンカー75
重量％、焼結スピネルクリンカー20重量部、海水マグネ
シアクリンカー５重量％の混合物に、キャス40を水に重
量比で1:4に希釈して得たSiO₂濃度８％のアミンシリケ
ート溶液６重量％を４外掛け添加（＋印で示す）するに
際し、硬化剤としてアルミナセメント及び活性マグネシ
アを用い、その外掛け量と20℃養生後の鋳込み体の硬化
時間及び110℃乾燥後の強度、回転侵食テストによるス
ラグ侵食量、スラグ浸潤量との関係を示す。

テスト試料No.27〜No.31が本発明の実施例であって、
テスト試料No.25〜No.26およびNo.32〜No.35が比較例で
ある。

本発明の実施例として示す耐火物の場合、作業性にお
いても、乾燥後の圧縮強度においても、耐溶損性の全て
を総合して、優れた性質を有することが判る。

以下に、本発明に係る取鍋内張り用不定形耐火物を取
鍋にて使用した場合の効果を示す。

第４表の本発明の実施例であるテストNo.28の耐火物
を360トン取鍋に施工した。作業性は極めて良好で、且
つ硬化脱枠時間は３時間であった。

次に、施工体を50時間で1000℃迄昇温乾燥したが、爆
裂もなく且つ亀裂も軽微であった。この鍋をRH・CC比率
80％以上の操業条件にて適用した結果、使用中の亀裂，
剥離も軽微であり、200チャージ以上の寿命を示し、従
来の特開昭60−60985号公報に示されるセメントポンド
のスピネル質流し込み材の場合の120〜130チャージに比
べて大幅な寿命向上が可能になった。

更に、粒度調整された電融アルミナクリンカー67重量
％と焼結アルミナクリンカー30重量％及び海水マグネシ
アクリンカー微粉３重量％からなる耐火骨材100重量％
に対し、比表面積25m²/gの活性マグネシア２重量％とア
ミンシリケート溶液を水で希釈し、SiO₂濃度４％とした
溶液を6.5重量％外掛け添加し、RH浸漬管キャスタブル
に施工した。作業性は極めて良好で、且つ硬化脱枠時間
は４時間であった。

次に、施工体を72時間で500℃迄昇温乾燥したが、爆
裂もなく且つ亀裂も軽微であった。この浸漬管を適用し
た結果、使用中の亀裂，剥離も軽微であり、200チャー
ジの寿命を示し、通常使用されている特開昭60−60985
号公報に示されるセメントボンドのスピネル質耐火材の
場合の90〜120チャージに比べて大幅な寿命向上が可能
になった。

〔発明の効果〕 本発明の不定形耐火物は、作業性が極めて良好で、使
用中の亀裂，剥離も軽微であり、炉の大幅な寿命向上を
可能にする。

フロントページの続き (72)発明者 川瀬 義明 福岡県北九州市八幡西区東浜町１番１号 黒崎窯業株式会社内 (72)発明者 倉田 浩輔 福岡県北九州市八幡東区枝光１丁目１番 １号 新日本製鐵株式會社八幡製鐵所内 (72)発明者 松井 泰次郎 福岡県北九州市八幡東区枝光１丁目１番 １号 新日本製鐵株式會社八幡製鐵所内 (72)発明者 松尾 三郎 福岡県北九州市八幡東区枝光１丁目１番 １号 新日本製鐵株式會社八幡製鐵所内 (56)参考文献 特開 昭60−60986（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アルミナクリンカーが少なくとも60重量
   ％、スピネルクリンカーが10〜30重量％、マグネシアク
   リンカーが１〜10重量％からなる混合物に対して、結合
   剤としてアミンシリケートをSiO₂分として外掛け0.2〜
   ２重量％と硬化剤とを配合してなる流し込み用不定形耐
   火物。