JP3297308B2

JP3297308B2 - 精練用不定形耐火物

Info

Publication number: JP3297308B2
Application number: JP15697996A
Authority: JP
Inventors: 久広寺西; 功今井; 和弘岩川
Original assignee: 東芝セラミックス株式会社
Priority date: 1996-06-18
Filing date: 1996-06-18
Publication date: 2002-07-02
Anticipated expiration: 2016-06-18
Also published as: JPH101372A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、精練用不定形耐火物
に関し、特に施工が容易でスラグの浸透が少なく、高耐
用の精練用不定形耐火物に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より不定形耐火物は、タンディッシ
ュ、取鍋などの内張り用流し込み材、取鍋羽口、湯当た
り、ガス吹きノズルのガイドスリーブなどのプレキャス
トブロックとして広く使用されて、その施工性に優れて
いることが評価されている。また、その耐用性について
も、プレス成形された緻密な焼成及び不焼成レンガに近
付けるため、様々な材質が検討されている。特に、アル
ミナ質原料にスピネル質原料を添加したアルミナースピ
ネル質不定形耐火物は、優れた耐スラグ浸潤性と耐食性
を有するため広く普及している（耐火物，vol.42,No.7
，P378〜3871,1990 耐火物技術協会編) 。

【０００３】しかしながら、実際はこれらの製品でも、
現在の厳しい要請には十分に応えているとは言えず、さ
らに耐用性のある不定形耐火物が望まれ、スピネル質原
料に比べて更に高耐食性のあるマグネシア質原料の使用
が様々な形で検討されている。例えば、マグネシアとジ
ルコンとの混合物を焼成或いは溶融した原料からなる耐
スラグ浸潤性に優れたマグネシア含有不定形耐火物（日
本鉄鋼協会編、CAMP-ISIJ,VOL.5,P248〜250,1992）が提
案されている。また、アルミナ系原料とマグネシア系原
料、それにアルミナセメントからなる耐スラグ浸透性に
優れた取鍋内張り用不定形耐火物（特公平７ー１０６９
４６号）も提案されている。

【０００４】現在広く使用されているアルミナースピネ
ル質不定形耐火物は、高アルミナ質などの不定形耐火物
に比べて耐スラグ性の点で優れているが、しかし実機に
おいてはまだ十分満足できるレベルには至っていない。
また、マグネシアとジルコンとの混合物を焼成或いは溶
融した原料からなる耐スラグ浸潤性に優れたマグネシア
含有耐火物は、マグネシアが主原料となるため、耐食性
は非常に優れているが、マグネシア質原料は熱膨張がア
ルミナ原料に比べて大きいため、繰り返し使用時の組織
の緩みがアルミナースピネル質よりも大きくなるといっ
た問題がある。

【０００５】アルミナ系原料とマグネシア系原料、それ
にアルミナセメントからなる耐スラグ性浸透性に優れた
取鍋内張り用不定形耐火物は、アルミナースピネル質に
比べて耐スラグ浸潤性は優れているが、これもいまだ十
分とは言えずまたマグネシア質原料の影響により硬化が
促進され十分な可使用時間が確保出来ないといった問題
があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、可使用時
間が長くて施工が容易で、しかも耐スラグ浸透性が高
く、更に長期に亘って使用出来る高耐用の不定形耐火物
を得ようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、焼結アルミ
ナ又は電融アルミナのいずれかのアルミナ質原料を主成
分とし、ジルコニアを５〜２０重量％含有しかつ粒径５
μｍ以下であるシリカフラワーを０．５〜１．５重量
％、粒径０．５mm以下の焼結マグネシア又は電融マグネ
シアのいずれかから成り、かつ粒径０．５〜０．１mmの
マグネシア質原料が６重量％以下で、粒径０．１mm以下
のマグネシア質原料が１〜２重量％で、さらに全マグネ
シア質原料を１〜８重量％、アルミナセメントを３〜８
重量％含む精練用不定形耐火物である。以下に、これら
の発明をさらに説明する。

【０００８】本願発明は、主成分をアルミナ質原料と
し、他にシリカフラワーを０．５〜１．５重量％、マグ
ネシア質原料を１〜８重量％及びアルミナセメントを３
〜８重量％を必須成分とする原料からなる精練用不定形
耐火物である。主原料のアルミナ質原料は、合成原料で
ある焼結アルミナ、電融アルミナのいずれかとする。ボ
ーキサイトのような天然原料では、組織のバラツキが大
きく安定した耐用性が期待できない。

【０００９】ここに用いるシリカフラワーは、水系でマ
グネシア質原料を使用する場合は、マグネシアの水和抑
制剤として作用し、この発明では必要不可欠な成分であ
る。シリカフラワーによるマグネシアの水和反応抑制機
構は必ずしも明らかではないが、マグネシア質原料とシ
リカフラワーの選択的反応、即ちポゾラン反応により、
マグネシア質原料表面の水和反応を抑制しているものと
考えられる。シリカフラワーは０．５〜１．５重量％添
加する。これが０．５重量％未満では流動性が低下す
る。また、シリカフラワーを１．５重量％を超えて添加
すると流動性及び水和抑制効果は向上するが、被熱後の
収縮が大きくなり亀裂が発生しやすい。

【００１０】シリカフラワーは、ジルコニアが５〜２０
重量％含有したものとする。ジルコニアは浸入スラグを
高粘性化し、耐スラグ浸潤性を大幅に向上させる。シリ
カフラワーの中のジルコニア含有量が５重量％以下では
スラグ浸潤抑制効果が十分でない。また、ジルコニア含
有量が２０重量％を超えるとシリカフラワーとしての特
性が半減し、流動性、水和抑制効果が低下する。ジルコ
ニア含有シリカフラワーには、ジルコンの脱珪処理によ
るジルコニア製造時の副生成物を利用することもでき
る。

【００１１】含有ジルコニア成分は主としてジルコンで
あるが、これは非常に微細であるため、通常のジルコン
粉末を単体で加えるよりも少量で耐スラグ浸潤性を向上
させることができる。ジルコンの過剰添加はシリカ成分
を増加させ、被熱後収縮による亀裂を発生させるので単
体としての添加は好ましくない。シリカフラワーの粒径
は５μｍ以下が望ましい。粒径が５μｍを超えると流動
性及び水和抑制効果が十分に得られない。

【００１２】マグネシア質原料は１〜８重量％とする。
マグネシア質原料の使用は、使用時の被熱によりアルミ
ナ質原料と反応して二次スピネルを生成する。その際
に、体積膨脹を起こして気孔や粒界を埋めてスラグの浸
潤を抑制する。マグネシア質原料が１重量％未満ではア
ルミナ質原料との二次スピネル生成量が不足し、スラグ
の浸潤を抑制することができない。またこれが８重量％
を超えると二次スピネル生成量が多くなりすぎ、施工体
に亀裂が生じスラグ浸潤を抑制できない。

【００１３】マグネシア質原料としては、粒径が０．５
mm以下の電融マグネシア又は焼結マグネシアが望まし
い。天然マグネシアなどは特性のバラツキが大きいため
好ましくない。マグネシア質原料の粒径が０．５mmを超
えると、アルミナ質原料との反応による二次スピネル生
成が進行しにくく、スラグ浸潤抑制が十分でない。ま
た、この場合は未反応マグネシアとして残存するため、
繰り返し使用による膨脹収縮で組織に空隙を生じやす
い。

【００１４】マグネシア質原料は、粒径は０．５〜０．
１mmのものが６重量％以下が好適である。マグネシア原
料は、粒径０．１mm未満が２重量％を超えると、乾燥時
の消化反応により施工体に亀裂が生じやすい。また、粒
径０．１mm未満のマグネシア原料が１重量％未満では反
応性の高い微粉が不足し、二次スピネル生成反応が遅く
なり、結果としてスラグ浸潤の抑制が困難になる。こう
したことで、マグネシアは粒径０．５〜０．１mmのもの
が６重量％以下で、かつ０．１mm以下のものを１〜２重
量％含有し、さらに全マグネシア質原料が１〜８重量％
とする。

【００１５】アルミナセメントは３〜８重量％とする。
これが３重量％未満であると施工体強度が不十分で高耐
用性が期待できない。アルミナセメントが８重量％を超
えた場合は強度の点では十分であるが、その場合はＣａ
Ｏ成分の増加により耐食性が低下する。また、ＣａＯ・
６Ａｌ₂Ｏ₃の針状結晶の生成量が増加し、焼成後の残
存膨脹が大きくなることにより、施工体に亀裂が発生し
やすくなる。アルミナセメントは、ＣａＯ成分が２５重
量％以下であることが望ましい。ＣａＯ成分が２５重量
％を超えると、マグネシア質原料による硬化促進作用が
加速され、セメントの硬化反応が著しく速くなり、可使
用時間が十分に取れなくなるとともにＣａＯ成分の増加
により耐食性も低下してくる。

【００１６】さらに、セメント中に含有鉱物として急硬
性である１２ＣａＯ・７Ａｌ₂Ｏ₃（以下「Ｃ₁₂Ａ₇」
という。）を含まないアルミナセメントを使用すること
により、可使用時間を大幅に延長し４０℃でも２時間以
上の可使用時間のものも得られ安定した施工性を期待す
ることができる。以下に実施例を示してこの発明を更に
説明する。

【００１７】

【実施例】（実施例１〜３）表１の実施例１〜３に示す各配合にて原料を混合し、５
０００ml容量の卓上ミキサーで清浄水と混練後、４０×
４０×１６０mmの形枠に流し込み２４時間養生し、さら
に２４時間１１０℃で乾燥して各テストピースを作成し
た。また、上記の混練により得られたスラリ−を用いて
各温度における可使用時間を測定した。

【００１８】上記で得られたテストピースは、乾燥後及
び１５００℃で３時間焼成した。このもののカサ密度、
見掛気孔率、曲げ強さ、線変化率を測定した。さらに、
誘導炉ディップ法によるスラグ侵食テストを行った。ま
た、上記と同様な方法で、１２０×１２０×６０mmの直
方体に直径５０mm、深さ３０mmの穴をあけたルツボ形状
品を作成し、電気炉でスラグ浸潤テストを行った。スラ
グ侵食テスト及びスラグ浸潤テストは次の通りとした。

【００１９】スラグ侵食テスト方法；誘導炉ディップ法侵食剤；合成スラグ（ＣａＯ／ＳｉＯ₂＝２）試験条件；１６５０℃で１時間スラグ浸潤テスト方法；電気炉ルツボ法浸潤剤；合成スラグ（ＣａＯ／ＳｉＯ₂＝２）試験条件；１６５０℃で４時間実施例１〜３のテストピースの結果は表２に示す通りで
あった。

【００２０】

【表１】

【００２１】

【表２】表２に見られるように、実施例のものはいずれも曲げ強
さが大きく、また線変化率も小さいうえに、スラグ侵食
テスト及びスラグ浸潤テストでも優れた結果を得てい
る。さらに可使用時間についても、２０℃で６，８時
間、４０℃でも３，４，５時間と長くて十分な施工がで
きる時間となっている。

【００２２】（比較例１〜９）表３の比較例１〜９に示す各配合にて原料を混合し、実
施例１〜３と同様にして各テストピースを作成した。ま
た、上記の混練により得られたスラリ−を用いて各温度
における可使用時間を測定した。

【００２３】上記で得られたテストピースは、実施例１
〜３と同様にして焼成した。このもののカサ密度、見掛
気孔率、曲げ強さ、線変化率を測定した。さらに、実施
例１〜３と同様にしてスラグ侵食テスト及びスラグ浸潤
テストを行った。比較例１〜９のテストピースの結果は
表４に示す通りであった。

【００２４】

【表３】

【００２５】

【表４】表４に見られるように、比較例１はスラグ浸潤テストに
おける浸潤指数が１２３、比較例２はスラグ侵食テスト
における侵食指数が１３０と大きい値である。また、比
較例３は上記侵食指数が１２５，上記浸潤指数が１２０
といずれも実施例よりも大きな値となっている。比較例
４も上記侵食指数が１２６，上記浸潤指数が１３０と実
施例よりも大きな値となっている。比較例５は、可使用
時間が実施例より短い時間となっている。比較例６は上
記浸潤指数が１２５、比較例７は１２０といずれも実施
例より大きな値となっている。比較例８は、上記侵食指
数１２２，上記浸潤指数１２３といずれも実施例より大
きな値となっている。比較例９は可使用時間が実施例よ
りも短い。（比較例１０〜１５、その他の比較例）表５の比較例１０〜１５に示す各配合にて原料を混合
し、実施例１〜３と同様にして各テストピースを作成し
た。また、上記の混練により得られたスラリ−を用いて
各温度における可使用時間を測定した。

【００２６】上記で得られたテストピースは、実施例１
〜３と同様にして焼成した。このもののカサ密度、見掛
気孔率、曲げ強さ、線変化率を測定した。さらに、実施
例１〜３と同様にしてスラグ侵食テスト及びスラグ浸潤
テストを行った。このテストピースの試験結果は表６に
示す通りであった。

【００２７】その他の比較例として、表５に示す高アル
ミナ質、アルミナ質、アルミナ−スピネル質の不定形耐
火物についても同様にテストピースを作成し、また可使
用時間を調べその結果を表６に併せて示した。

【００２８】

【表５】

【００２９】

【表６】表６に見られるように、比較例の No.10〜No.15は良好
な結果が得られていない。また、その他の比較例の高ア
ルミナ質、アルミナ質、アルミナ−スピネル質の不定形
耐火物は、シリカフラワーが添加されておらず、スラグ
侵食テスト、スラグ浸潤テスト、可使用時間ともに良好
な結果が得られない。

【００３０】

【発明の効果】この発明によれば、以上のように耐スラ
グ性があって可使用時間が長く、しかも高耐用の不定形
耐火物が得られるので、これをタンディッシュ側壁用流
し込み材や取鍋羽口用プレキャストブロックに、或いは
ガス吹きノズルのガイドスリーブなどに使用すると、従
来の不定形耐火物に比べて格段に高耐用が得られるよう
になる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＦ２７Ｄ 1/00 Ｆ２７Ｄ 1/00 Ｎ (56)参考文献特開平６−172044（ＪＰ，Ａ) 特開平８−2975（ＪＰ，Ａ) 特開平５−185202（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C04B 35/66 B22D 41/02 C21C 5/44 F27D 1/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】焼結アルミナ又は電融アルミナのいずれか
のアルミナ質原料を主成分とし、ジルコニアを５〜２０
重量％含有しかつ粒径５μｍ以下であるシリカフラワー
を０．５〜１．５重量％、粒径０．５mm以下の焼結マグ
ネシア又は電融マグネシアのいずれかから成り、かつ粒
径０．５〜０．１mmのマグネシア質原料が６重量％以下
で、粒径０．１mm以下のマグネシア質原料が１〜２重量
％で、さらに全マグネシア質原料を１〜８重量％、アル
ミナセメントを３〜８重量％含む精練用不定形耐火物。