JP3223039B2

JP3223039B2 - 高耐用性焼付補修材

Info

Publication number: JP3223039B2
Application number: JP11392694A
Authority: JP
Inventors: 久樹加藤; 敦渡辺; 正明西; 宏邦高橋; 茂幸高長; 泰稔水田
Original assignee: JFE Engineering Corp
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1994-04-28
Filing date: 1994-04-28
Publication date: 2001-10-29
Anticipated expiration: 2016-10-29
Also published as: JPH07300369A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、転炉および取鍋等の
金属の精錬炉あるいは溶融金属の収容炉の内張り耐火物
を熱間補修する際に使用される焼付補修材、特に、転炉
の装入側の内壁、出鋼側の内壁および炉底を５００°Ｃ
以上の熱間で補修する場合に適した焼付補修材に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】金属の精錬炉あるいは溶融金属の収容炉
の内張り耐火物の熱間補修方法としては、吹付補修、流
込補修および焼付補修等の方法が実施されている。吹付
補修においては、多量の水を使用するため施工体が多孔
質になり、耐用性に劣る。これに対して、水系の流込補
修および非水系の焼付補修においては、比較的緻密な施
工体が形成される。そして、水系の流込補修材には、施
工後の焼付時間が短くてよいという利点があるが、反
面、補修材を泥漿状態で保管しなければならず、取扱い
に難点があり、更に、保管中に粒子の分離が起こり易
く、また、耐用性に関しても、非水系の補修材に比較し
て劣る。

【０００３】非水系の高接着性の熱間焼付補修材とし
て、例えば、特開昭６３−１３９０６８号公報には、耐
火骨材に熱可塑性樹脂とピッチとの混合物を添加した焼
付補修材（以下、先行技術１という）が、また、特開平
５−１１７０４６号公報には、耐火骨材に熱可塑性樹脂
と焼結材としての金属シリコンおよび金属アルミニウム
とを添加した焼付補修材（以下、先行技術２という）が
開示されている。

【０００４】先行技術１の要旨は、耐火骨材に所定粒径
のフェノ−ル樹脂と所定粒径のピッチとが所定の割合で
含有された組成物に、所定の物性を具備する有機溶媒を
添加し、混合・成形した後、その有機溶媒を揮発させて
製造される、熱間補修用の成形体にある（先行技術１の
公開公報明細書、特許請求の範囲の項参照）。

【０００５】その成形体を、熱間補修に使用した場合、
フェノ−ル樹脂およびピッチは、軟化して耐火骨材間を
流動するが、粒状体を保持しているので、成形体は熱的
要因によって軟化することはない。そして、成形体が施
工中に加圧されると、フェノ−ル樹脂およびピッチが成
形体中に均一に分散分布し、更に、成形体と被補修面の
境界に絞り出される。かくして、フェノ−ル樹脂および
ピッチによって、成形体中の耐火骨材同志、並びに、成
形体中の耐火骨材と被補修体中の耐火骨材との間にカ−
ボンボンドが形成される（同公開公報明細書、第３８０
頁右下欄、第６〜１７行参照）。

【０００６】このようにして、先行技術１の成形体は、
補修面が水平でなく鉛直あるいは傾斜している場合でも
保形性を有するので、補修面が水平でなく鉛直あるいは
傾斜していても使用することができる。即ち、鉛直ある
いは傾斜した補修面に対しても、その成形体を熱間補修
面にセットし、押し付けるだけで施工することができ、
施工性が改善される（同公開公報明細書、第３８３頁、
〔発明の効果〕参照）。

【０００７】先行技術２の要旨は、耐火骨材に、所定量
のフェノ−ル樹脂、並びに所定量の金属シリコンおよび
金属アルミニウムが添加された焼付補修材であって、フ
ェノ−ル樹脂の配合添加量を、所定の焼付処理後におい
て、フェノ−ル樹脂を起源とする残留カ−ボン量が所定
量まで減少するように予め調整したことにある（先行技
術２の公開公報明細書、特許請求の範囲の項、および第
３欄、第１〜１５行参照）。

【０００８】フェノ−ル樹脂の配合添加量を、上記の如
く調整する理由は、次の通りである。即ち、被補修面の
耐火骨材、即ち、例えばマグネシウムやカルシウム等金
属の酸化物、あるいは、被補修面に付着したスラグ中の
酸化鉄等は、カ−ボンの存在下に高温・長時間おかれる
と、カ−ボンによって還元され分解される。このような
場合、被補修面においてカ−ボンボンドで結合されてい
た耐火骨材は、カ−ボンボンドが破壊され脆化するし、
また、被補修面の表層部に溶着していたスラグも脆化す
る（同公開公報明細書、第２欄、第３〜８行、および同
欄、第４０〜４４行参照）。このようにして、被補修面
の補修材が剥離することが防止される。

【０００９】また、焼結材としては、一般に、粘度や珪
酸塩等の無機質材料の粉末が用いられることが多い。し
かし、これらは、高温で低融点化合物を生成し易い。そ
こで、高温域、特に１２００℃以上においても、溶融せ
ず、しかも膨張・収縮の小さい焼結体形成物質として、
金属シリコン粉と金属アルミニウム粉との所定比率の混
合体を使用している。このようにして、高温域における
耐火骨材は、金属シリコンおよび金属アルミニウムから
生成したＡl₂Ｏ₃およびＳｉＯ₂との焼結反応により、
強固な結合組織を形成する。

【００１０】上述したように、先行技術２の焼付補修材
を使用した場合、耐火骨材の結合形態は、低温域におけ
るフェノ−ル樹脂の硬化あるいはその炭化によるカ−ボ
ンボンドを経由し、高温域における金属シリコンおよび
金属アルミニウムに基づく焼結作用によって被補修部に
結合力を付与されるものである。よって、先行技術２の
焼付補修材によって、高温下でも接着強度が低下しない
熱間焼付補修材が提供される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た先行技術には下記の問題点がある。先行技術１の熱間
補修用成形体を被補修部へ使用した場合は、カ−ボンボ
ンドの形成が少なく、結合力が弱いため、施工体の熱間
強度について満足すべきものが得られない。

【００１２】これに対して、先行技術２の熱間焼付補修
材を使用すると、施工体の熱間強度が改善される。しか
しながら、前述したように、熱間焼付補修後における耐
火骨材の結合は、Ａl₂Ｏ₃およびＳｉＯ₂との焼結によ
るものであって、カ−ボンボンドによるものではなく、
また耐火骨材のカ−ボンボンドを強化するものでもない
ため、施工体の耐用性が大幅に向上するものではない。

【００１３】従って、本発明の目的は、上記問題の解決
を図るため、耐火骨材のカ−ボンボンドを一層強化する
ことによって施工体の高温強度の向上を図り、耐用性の
改善された焼付補修材を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上述した
課題を解決するため、鋭意研究を重ねた結果、非水系焼
付補修材において、耐火骨材および炭素質結合材に、所
定量の硝酸塩を添加することにより、耐火骨材のカ−ボ
ンボンドを強化しうることを知見した。

【００１５】この発明は、上記知見に基づきなされた
ものであって、耐火骨材と、炭素質結合材と、硝酸塩と
からなる焼付補修材であって、前記硝酸塩は、前記炭素
質結合材１００重量部に対して３〜２０重量部の範囲内
の割合で前記焼付補修材中に含有され、前記耐火骨材と
前記炭素質結合材との重量比率は、前記耐火骨材１００
に対し前記炭素質結合材は、２０〜４０の範囲内である
ことに特徴を有するものである。

【００１６】

【作用】本発明に使用する耐火骨材は、補修材の主な構
成種であり、溶融金属用耐火物としての性質を有するも
のであれば特に限定されるものではなく、補修される精
錬炉あるいは収容炉に応じて、シャモット質、シリカ質
等の酸性耐火物、アルミナ質、炭素質、炭化珪素質、ク
ロム質、窒化珪素質等の中性耐火物、マグネシア質、ド
ロマイト質、カルシア質等の塩基性耐火物等、公知の耐
火材料を、単独であるいは混合して使用することができ
る。

【００１７】本発明において、炭素質結合材は、焼付時
に補修材中の骨材同志、並びに補修材中の骨材と被補修
部の骨材とのカ−ボンボンドによる強固な結合作用を有
するものであることを要する。

【００１８】また、炭素質結合材は、補修材を熱間で焼
付施工した場合に、軟化し、しかも、被補修面が傾斜、
あるいは鉛直であっても、過度に流動することなく耐火
骨材間に留まっていることが必要である。そのために
は、焼付施工時において適度な粘度を有することを要
し、タ−ル、ピッチ、アスファルト、およびノボラック
型フェノ−ル樹脂等の有機樹脂が適する。

【００１９】本発明の補修材中の硝酸塩は、上記カ−ボ
ンボンドの強化剤として作用する。即ち、炭素質結合材
と共に硝酸塩が存在すると、炭素質結合材が硬化し、カ
−ボンボンドを形成する際の炭化収率が向上するため、
カ−ボンボンドが強化され、施工体の強度が向上する。

【００２０】本発明の補修材中の硝酸塩は、上述した効
果を奏する。しかしながら、その含有割合が、炭素質結
合材１００重量部に対して３重量部未満では、炭素質結
合材を硬化させる作用および炭素質結合剤の炭化収率を
上げる作用が十分発揮されず、施工体の強度の向上が不
十分となる。一方、その含有割合が、炭素質結合材１０
０重量部に対して２０重量部超では、施工時における補
修材の流動性が低下し、施工体の組成の均一性が劣化
し、また、その気孔率が高くなり、施工体が具備すべき
物性が劣化する。従って、補修材中の酸性硝酸塩の含有
割合は、炭素質結合材１００重量部に対して３〜２０重
量部の範囲内にすべきである。

【００２１】硝酸塩としては、各種のものが使用されう
るが、中でも、硝酸マグネシウム、硝酸カルシウム、硝
酸アルミニウム、硝酸クロム、硝酸ジルコニウム、硝酸
チタン、硝酸アンモニウムのように、高温において分解
後、消失するか、または耐火材料となるものが、特に望
ましい。なお、耐火骨材と炭素結合材との重量比率は、
耐火骨材１００に対し炭素結合材は、２０〜４０の範囲
内であればよい。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の内容を実施例によって詳細に
説明する。〔実施例１〕十分均一に混合された、表１に示す本発明
の範囲内の配合組成物（以下、本発明供試体という）お
よび本発明の範囲外の配合組成物（以下、比較用供試体
という）の各供試体の各々について、予め１０００°Ｃ
に保持された電気炉の中に投入した後、約１０分経過後
各供試体の流動性を肉眼によって観察し、更に投入後硬
化するまでに要した時間（以下、硬化時間という）を測
定した。そして、硬化後の施工体について見掛け気孔
率、かさ比重および圧縮強さを測定した。それらの結果
を、表１に併記した。なお、同表中の粒状ピッチは軟化
温度が１１５°Ｃのものを、粉体フェノ−ル樹脂は軟化
温度９５°Ｃのノボラック型フェノ−ル樹脂を、また液
体フェノ−ル樹脂は２５°Ｃにおける粘度が２０ポアズ
のノボラック型フェノ−ル樹脂を用いた。また、流動性
については、○印は流動性が低下しなかったものを、そ
して×印は流動性が低下したものを表わす。

【００２３】

【表１】

【００２４】表１から、下記事項が明らかである。比較
用供試体ＮO.１および２は、硝酸塩の配合割合が本発明
の範囲外に低いので、炭素質結合体によるカ−ボンボン
ドの強化が不十分なため施工体の圧縮強さが劣ってい
た。ところが、比較用供試体ＮO.３は、逆に硝酸塩の配
合割合が炭素質結合体１００重量部に対して３２重量部
と本発明の範囲外に過剰なため、熱間施工時の補修材の
流動性が低下し、気孔率が高く、そして施工体の圧縮強
さが劣っていた。

【００２５】これに対して、本発明供試体ＮO.１、２お
よび３は、いずれも適量の硝酸塩が配合された本発明の
範囲内にあるので、熱間施工時に流動性が低下すること
なく細部へ十分充填されるとともに、炭素質結合体によ
る強力なカ−ボンボンドが形成された。従って、施工体
の強度は比較用供試体（内、ＮO.１は、硝酸塩が配合さ
れていない従来の補修材）と比較して著しく向上した。

【００２６】〔実施例２〕表１に示した本発明供試体Ｎ
O.２または比較用供試体ＮO.１と同じ配合割合の補修材
を用いて、転炉の炉底部を熱間補修した。補修に際し、
転炉の炉底部の内面温度、および補修材を施工後炉底を
そのままの状態で保持し、補修材が硬化するまでに要し
た時間（以下、硬化保持時間という）を測定した。この
ようにして炉底が補修された転炉を通常の転炉精錬に使
用し、炉底の耐用回数を調べた。表２に、上記試験条件
および結果を示した。

【００２７】

【表２】

【００２８】比較用供試体ＮO.１は、前述したように、
硝酸塩を配合していないためカ−ボンボンドの強化が不
十分で、施工体の圧縮強さに劣る従来の補修材であり、
これを用いた場合の転炉炉底の耐用回数は６チャ−ジで
あったのに対して、本発明供試体ＮO.２を用いた場合に
は、耐用回数は１２チャ−ジと著しく優れた結果が得ら
れた。上述したように、耐火物補修材に硝酸塩を適量配
合することによって、補修施工体の強度が向上し、耐用
性が著しく向上することが明らかとなった。

【００２９】

【発明の効果】以上述べたように、金属の精錬炉あるい
は溶融金属の収容炉の内張り耐火物を熱間補修するに際
し、この発明による非水系の焼付補修材を用いることに
よって、被補修部における耐火骨材間のカ−ボンボンド
が一層強固となり、補修施工体の強度が向上し、耐用性
が著しく向上する、工業上極めて有益な効果がもたらさ
れる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者西正明東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者高橋宏邦岡山県備前市伊部1799番地の１ (72)発明者高長茂幸岡山県備前市香登西433番地の２ (72)発明者水田泰稔岡山県岡山市長岡67番地の53 (56)参考文献特開昭53−75207（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C04B 35/66 F27D 1/16

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】耐火骨材と、炭素質結合材と、硝酸塩と
からなる焼付補修材であって、前記硝酸塩は、前記炭素
質結合材１００重量部に対して３〜２０重量部の範囲内
の割合で前記焼付補修材中に含有され、前記耐火骨材と
前記炭素質結合材との重量比率は、前記耐火骨材１００
に対し前記炭素質結合材は、２０〜４０の範囲内である
ことを特徴とする高耐用性焼付補修材。