JP2960631B2 - 溶融金属容器内張り用不定形耐火物 - Google Patents

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内張り用不
定形耐火物に係り、耐用性に優れていると共に容積安定
性および中間温度域（例えば１０００℃前後）での強度
が向上せしめられた溶融金属容器内張り用不定形耐火物
を提供しようとするものである。

【０００２】

【従来の技術】取鍋その他の溶鋼などを収容する溶融金
属容器の内張りを形成するための不定形耐火物としては
従来のろう石質や珪石質、ジルコン質などに代り、近年
における真空脱ガス、連続鋳造、取鍋精錬などの技術普
及に伴い、その苛酷な処理条件に即応すべく、アルミナ
質やスピネル質などによる不定形耐火物を採用すること
が行われている。

【０００３】即ち斯かる技術として最近発表されたもの
に特開平５−９７５２６号があり、粒径0.１mm以下のマ
グネシア系原料３〜１０wt％、アルミナセメント３〜１
０wt％、残部をアルミナ系原料にて構成される耐火物原
料１００wt％において、 MgO含有量が３〜１０wt％の範
囲とすることが提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記したような従来一
般技術によるものに対し特開平５−９７５２６号による
ものは耐蝕性および耐スラグ浸透性が向上するものと言
えるが、加熱時にマグネシア原料とアルミナ系原料の反
応による二次スピネル生成に伴う体積膨脹が避けられ
ず、この体積膨脹による組織のポーラス化および強度低
下により構造スポーリングが発生し、安定した耐用性向
上を求め得ない。

【０００５】またこのような耐火物原料においては水と
の混練状態における流動性や内張り後の加熱焼成時にお
ける挙動が種々に変化し、そうした特性を適切に利用し
て強度特性および耐蝕性や耐スラグ性などの何れをも有
効に満足させることは容易でない。即ち容器内面の全体
に一体化して形成されるライニング内張り層においては
個々のブロックとして形成される場合に比しそれらの影
響を受け易く、従って個々の特性についてはそれなりに
好ましい結果が得られたとしても、実用的に好ましい内
張りを必ずしも得ることができない。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記したような
従来技術における課題を解決することについて検討を重
ね、前記したような溶融金属容器用内張り耐火物を得る
ための材料の組合わせ関係および粒度と配合量を適切に
選ぶことにより耐蝕性や耐スラグ浸透性を向上して耐用
性を高めると共に内張り形成のための混練物における流
動性、容器内に一体として形成された内張の焼成時にお
ける挙動を適切に制御し施工性および強度の如きにおい
ても卓越した不定形耐火物を得ることに成功したもので
あって以下の如くである。

【０００７】（１）１５０メッシュ以下のマグネシア系
原料４〜２５ｗｔ％、粒径５μｍ以下のシリカ系原料
０．５〜５ｗｔ％、アルミナセメント３ｗｔ％以上およ
び残部がアルミナ系原料と必要に応じて特性を付与する
ための耐火性材料よりなる耐火物原料であり、該耐火物
原料の１００ｗｔ％においてＭｇＯ含有量が３〜２５ｗ
ｔ％であり、ＳｉＯ_２含有量が０．５〜６ｗｔ％であ
り、且つＭｇＯ含有量のＳｉＯ _２ 含有量に対する比が３
〜１２であることを特徴とする溶融金属容器内張り用不
定形耐火物。

【０００８】（２）シリカ系原料が気化性シリカである
ことを特徴とする上記（１）項に記載の溶融金属容器内
張り用不定形耐火物。

【０００９】

【作用】 マグネシア原料：１５０メッシュ以下。マグネシア原料
は粒度が小となることにより二次スピネルを生成し易
く、１５０メッシュを超えると粒径が大きくなるに従い
二次スピネルが生成し難くなり、膨脹による容積安定化
を図ることが困難となる。またマグネシア系原料とアル
ミナ原料の加熱および冷却に伴う膨脹・収縮量の差によ
り粒界に空隙が生じ易くなり、逆に組織のポーラス化お
よび強度の低下をまねき、耐構造スポーリング性、耐摩
耗性、耐蝕性が低下する。１５０メッシュ以下としてこ
れらの関係を有効に解決する。

【００１０】前記のようなマグネシア原料の添加量は４
〜２５wt％であって、この添加量が４wt％未満であれば
マグネシア系原料の特徴である高耐蝕性の効果が充分に
発揮されず、また２５wt％を越えると後述する膨脹緩和
手法をもってしても二次スピネル生成に伴う体積膨脹を
緩和・調整することが困難となり逆に耐熱性および耐蝕
性を低下させる結果となるので好ましくない。

【００１１】さらに不定形耐火物はその特性上、水を添
加・混練し流し込み施工するため流動性も重要な特性で
あって、粒度構成としては、粒径１５０μ以下の添加量
は２５〜３５wt％の範囲が良く、２５wt％未満では良好
な流動性が得られずまた３５wt％を越えると流動性は良
いが混練水量が多くなり強度が低下する。このような条
件下において、粒径１５０メッシュ以下のマグネシア原
料添加量が２５wt％を越えると、二次スピネル生成に必
要な粒径１５０μ以下のアルミナ系原料やアルミナセメ
ントおよび二次スピネル生成の調整に必要な５μ以下の
シリカ系原料の添加調整が困難となる。即ち２５wt％以
下とすることによりこれらの調整関係を適切とする。

【００１２】シリカ系原料：５μm 以下。シリカ系原料
は、本発明において後述する気化性シリカを採用するこ
とが好ましく、このものはその粒径が小さく、球状を呈
しているのでこの種不定形耐火物においては流動化促
進、充填性向上による養生ないし乾燥強度向上に有効で
あり、５μm 以下のものがこのような特性上有効であ
る。

【００１３】前記シリカ系原料の添加量は0.５〜５wt％
であって、0.５wt％未満では、二次スピネル生成時の欠
点を補うのに不充分であり、一方５wt％を越えると耐熱
性に劣るため耐火物の耐熱性への影響が大きくなり耐用
性が低下する。これらの事由から前記、粒径５μm 以下
のシリカ系原料の使用量を0.５〜５wt％の範囲とした。

【００１４】なお、不定形耐火物をはじめとする耐火物
においては、上記５μm 以下のシリカ系原料は耐熱性に
劣ること、加熱による収縮性が大きいこと、及び自己焼
結しやすいため耐火物組織の過焼結化を促進することな
どから通常多量には使用されず上記流動化促進目的など
を達成するためには、一般的に１wt％以内の使用で充分
であるが、本発明ではシリカ原料における収縮性が大き
い性質を有効に利用するもので、粒径１５０メッシュ以
下のマグネシア系原料とアルミナ系原料の加熱に伴う二
次スピネル生成時の組織ポーラス化及び強度低下に対
し、粒径５μ以下のシリカ系原料の自己焼結性及び収縮
性を利用する。すなわち、二次スピネル生成時の膨脹性
については、シリカ系原料の収縮性で、また組織ポーラ
ス化及び強度低下については自己焼結性で補うものであ
る。

【００１５】上記以外の残部組成については、アルミナ
原料及び凝結剤としてのアルミナセメントと必要に応じ
た特性を付与するための耐火性材料より成るもので、ア
ルミナ原料としては粒度４０mm以下、好ましくは８mm以
下のものを適宜に採用することができ、必要に応じた特
性を付与するための耐火性材料としては炭化珪素、酸化
クロムその他の材料が適宜に採用される。凝結剤として
のアルミナセメントは適宜にけい酸ソーダ、コロイダル
シリカ、アミンシリケート、アルミナゾル、燐酸ソー
ダ、燐酸アルミニウムなどを併用し得る。

【００１６】本発明において用いるマグネシア系原料と
は、海水マグネシアクリンカー、電融マグネシアクリン
カー、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウムおよび天
然に産出するマグネサイトであるが不定形耐火物では水
を使用するため、天然に産出するマグネサイトは水和反
応による耐消化性に劣るため必ずしも、好ましくない。

【００１７】また、本発明において用いるシリカ系原料
としては金属シリコンあるいはフェロシリコンなどの製
造時に発生する粉塵を集塵して得られる集塵粉が好まし
く、一般的にはシリカヒュームあるいは気化性シリカと
称され、粒径が小で、且つ球状をなしている。

【００１８】前述したようにして調整される耐火物原料
１００wt％において、本発明によるものは MgO含有量が
３〜２５wt％であり、またSiO₂含有量は0.５〜６wt％で
あって、 MgO含有量が３％未満であると実用時における
摩耗深さおよび溶損深さの何れかが大となる傾向が認め
られ、一方この MgOが２５wt％超となると、高温焼成後
の線変化率が低下するなどの好ましからざる傾向が認め
られる場合がある。SiO₂含有量が0.５wt％未満のときは
曲げ強さなどが劣化し、一方６wt％超えにおいても高温
焼成時の線変化率などが低下する場合もある。

【００１９】なお本発明においては MgO含有量のSiO₂含
有量に対する比の値を３〜１２とすることが粒径１５０
メッシュ以下のマグネシア系原料と粒径５μ以下のシリ
カ系原料の特性を充分に発揮させるために好ましい。即
ち耐火物原料１００wt％における、 MgO含有量／SiO₂含
有量の比が３未満である場合、粒径５μ以下のシリカ系
原料の低耐熱性および収縮性というような欠点の方が大
きくなる傾向があり、また、１２を越えると、粒径１５
０メッシュ以下のマグネシア系原料とアルミナ系原料と
の加熱反応により二次スピネル生成にともなう膨脹性・
組織ポーラス化及び強度低下を抑制することが困難とな
る。 MgO含有量／SiO₂含有量のより好ましい範囲は４〜
１１である。

【００２０】

【実施例】本発明によるものの具体的な実施例について
説明すると、先ず本発明者等が採用した耐火原料の化学
組成は次の表１に示す如くである。

【００２１】

【表１】

【００２２】然して上記表１による耐火原料およびその
他の原料を用いた本発明による実施例は次の表２〜表５
に示す如くで、またこのような本発明実施例に対する比
較例は更に後述する表６と表７に示す如くである。

【００２３】

【表２】

【００２４】

【表３】

【００２５】

【表４】

【００２６】

【表５】

【００２７】

【表６】

【００２８】

【表７】

【００２９】なお前記したような表２〜表７において１
０００℃または１５００℃の焼成における試験方法とし
ては、いずれも同一水量で耐火原料を混合し、型枠内に
振動鋳込みし、１１０℃×２４時間乾燥したものを準備
して電気炉内の大気中で各々１０００°×３時間、１５
００℃×３時間焼成後各特性を測定した。 曲げ強さ： ＪＩＳ−Ｒ２５５３に準ずる 線変化率： ＪＩＳ−Ｒ２５５４に準ずる

【００３０】耐蝕性の評価方法としては、溶鋼取鍋スラ
グと鉄を使用し高周波誘導炉にて１７００℃×３時間侵
蝕させた後、溶損深さを測定した。

【００３１】耐摩耗性の評価方法としては、サンドブラ
スト法により、下記条件で試料の摩耗深さを測定した。 ・試料は、１０００℃×３時間焼成した１６０×１４０
×４０mmの形状のものを使用した。 ・元バルブ圧力：3.６kg／cm² ・距離：１８５mm ・輻射角度：９０° ・噴射材：粒径２８
メッシュのコラングム ・ルズル径：φ５mm ・噴射時間：３０秒

【００３２】

【発明の効果】以上説明したような本発明によるときは
配合原料の加熱反応による二次スピネル生成に伴う体積
膨脹を適切に緩和調整せしめ、組織のポーラス化および
強度低下を有効に防止し、耐構造スポーリング性および
耐摩耗性を向上させることによって、マグネシア系原料
の特徴である高耐蝕性を充分に発揮せしめ、耐用性に優
れた溶融金属容器内張り用不定形耐火物を的確に提供し
得るものであるから工業的にその効果の大きい発明であ
る。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C04B 35/66

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １５０メッシュ以下のマグネシア系原料
   ４〜２５ｗｔ％、粒径５μｍ以下のシリカ系原料０．５
   〜５ｗｔ％、アルミナセメント３ｗｔ％以上および残部
   がアルミナ系原料と必要に応じて特性を付与するための
   耐火性材料よりなる耐火物原料であり、該耐火物原料の
   １００ｗｔ％においてＭｇＯ含有量が３〜２５ｗｔ％で
   あり、ＳｉＯ_２含有量が０．５〜６ｗｔ％であり、且つ
   ＭｇＯ含有量のＳｉＯ _２ 含有量に対する比が３〜１２で
   あることを特徴とする溶融金属容器内張り用不定形耐火
   物。
2. 【請求項２】 シリカ系原料が気化性シリカであること
   を特徴とする請求項１に記載の溶融金属容器内張り用不
   定形耐火物。