JP4323732B2 - 断熱性キャスタブル耐火物 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、製銑、製鋼工程において使用される各種窯炉設備及び鋼片加熱炉の各部ライニング等に使用される断熱キャスタブル耐火物に関する。
【０００２】
【従来技術】
例えば溶湯容器等に使用される保温蓋や予熱蓋において、そのライニングに断熱キャスタブル耐火物が使用されている。従来の断熱キャスタブル耐火物の一般的な材質は、軽量耐火骨材とセラミックファイバーの組み合わせである。
【０００３】
例えば、特開２０００−２０３９５１号報では軽量耐火骨材として蛭石、真珠岩等を使用している。しかし、軽量耐火骨材の耐火性が低く、セラミックファイバーとの反応によって１０００℃以上の温度では過焼結し、十分な断熱性を発揮することができない。
【０００４】
また、特開平１０−３１６４７６号公報では、吸水ポリマーの使用による多孔質化で断熱化を図り、耐火骨材の耐火性を維持した断熱キャスタブル耐火物が紹介されている。しかし、吸水ポリマーの吸水による膨潤により、乾燥、脱水後の気孔径が過度に大きく、耐スケール性あるいは耐スラグ性に劣り、不十分な耐用性が得られない。
【０００５】
近年の鋼の高清浄化により溶銑予備処理や溶鋼精錬の条件も厳しくなり、圧延用窯炉についても炉内温度が上昇してきた。各種蓋や圧延用窯炉のライニングにおいても、優れた断熱性はもとより、更なる耐熱性、耐スラグ性、耐スケール性等の向上が望まれている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記課題を解決するために例えばセラミックファイバーの材質改善が考えられる。セラミックファイバーの一般的な材質はＡｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２である。しかし、セラミックファイバーは形状面から耐火性、耐スケール性に劣り、その材質を変更しても本質的な解決はできない。また、セラミックファイバー混入は耐火物組織が粗となることも、耐スケール性、耐スラグ性の低下原因である。
【０００７】
本発明は、セラミックファイバーを使用することなく十分な断熱性を備え、しかも耐熱性、耐スケール性に優れた効果を発揮する断熱性キャスタブル耐火物を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の断熱性キャスタブル耐火物は、Ａｌ_２Ｏ_３含有量が９０質量％以上、かさ比重が０．６〜０．８、気孔径が５μｍ以下、開放気孔が５０体積％以上、かつ気孔全体としては７０体積％以上の軽量アルミナを７０〜９０質量％含むことを特徴とする。
【０００９】
本発明で使用する軽量アルミナは、かさ比重が０．６〜０．８でしかも７０体積％以上が気孔であることで断熱性に優れている。しかも、気孔径が５μｍ以下と微細径のため、耐用性に優れる。
【００１０】
また、開放気孔が５０体積％以上と多く、混練時に粒子内への施工水の取り込み量が多くなるためか浮上分離せず、施工体組織がより均一なものとなり、断熱性の向上に大きく寄与する。しかも、セラミックファイバーを添加しないことで耐火物組織の緻密化で耐熱性が向上する。
【００１１】
このように、本発明のキャスタブル耐火物は、比重および気孔について本発明の範囲に限定した軽量アルミナを使用したことで、断熱性キャスタブル耐火物に要求される耐熱性、耐用性および断 熱性の特性を兼ね備え、しかも各特性ともに従来材質に比べて一段と優れた効果を発揮する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明で主骨材として使用する軽量アルミナは、Ａｌ_２Ｏ_３含有量が耐スケール性、耐スラグ性の観点から９０質量％以上とする。残部成分としては、例えばＣａＯ、Ｆｅ_２Ｏ_３、Ｎａ_２Ｏ_３等から選ばれる１種以上である。
【００１３】
軽量アルミナのかさ比重は、０．６〜０．８とする。０．８を越えると十分な断熱効果が得られず、０．６未満では気孔径の増大、Ａｌ_２Ｏ_３含有量の低下等で耐スケール性が低下する。
【００１４】
この軽量アルミナの気孔は、５μｍ以下の気孔径とする。さらに好ましくは１μｍ以下である。５μｍを越える気孔が存在しないことが、耐スケール性、耐スラグ性を維持させる上で必要である。
【００１５】
なお、ここでの気孔径の測定は、例えば水銀ポロシメーターによって行うことができる。
【００１６】
また、軽量アルミナの開放気孔を５０体積％以上としたことで、施工水分を添加してキャスタブル耐火物を混練する際、軽量アルミナの浮上分離が防止される。その結果、軽量アルミナが耐火物組織に均一に分散され、本発明の断熱性向上の効果がいかんなく発揮される。
【００１７】
軽量アルミナの開放気孔は、さらに好ましくは６０〜７０体積％である。また、本発明の断熱性を確保するために、開放気孔を含む気孔全体は７０体積％以上、さらに好ましくは７５〜８５体積％である。
【００１８】
気孔の測定は例えばＪＩＳＲ２２０５によって行うことができる
本発明の断熱性キャスタブル耐火物は前記した軽量アルミナを主骨材とする。結合剤の割合は内掛け１０〜３０質量％が好ましい。結合剤が３０質量％を越えるとその分、軽量アルミナの割合が少なくなって断熱性の効果が不十分となる。１０質量％未満ではキャスタブル耐火物施工体の強度が劣る。
【００１９】
結合剤の具体的な種類はキャスタブル耐火物に要求される耐熱性の程度等に応じて選択され、限定されるものではないが、例えばアルミナセメント、珪酸塩類、リン酸塩類等が使用できる。中でも施工体の強度付与に優れたアルミナセメントが好ましい。
【００２１】
施工は、以上の配合物に施工水を外掛けで５０〜６０質量％程度添加し、混練後、流し込み、圧入、吹付け等の手段をもって行う。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明実施例とその比較例を示す。表１は各例で使用した主骨材の品質、表２は断熱キャスタブル耐火物の配合組成、表３はその試験結果である。
【００２３】
【表１】

【表２】

【表３】

各例は表２に示す配合組成に対し水分を外掛けで５０〜６０質量％添加して混練した後、鋳込み成形した。ついで、この成形体を２０℃で２４時間養生後、１１０℃で２４時間乾燥して試験片を得た。
【００２４】
かさ比重および曲げ強さの試験は、この乾燥後の試験片に加えて、さらにこれを１０００℃で３時間焼成したものと、１５００℃で３時間焼成したものそれぞれについても行った。曲げ強さは４０×４０×１６０ｍｍの寸法に鋳込んだ試験片で測定した。
【００２５】
熱伝導率の測定は断熱性の効果を見極めるためのものである。上述と同様にして混練、成形、養生、乾燥して得た試験片について、１０００℃、１５００℃のそれぞれの温度下での熱伝導率を測定した。ここでの試験片の寸法は、１１４×６５×２３０ｍｍとした。
【００２６】
耐食性は試験片を回転浸食試験炉に内張りし、ミルスケールを浸食剤として酸素プロパンバーナーで１５５０℃×３０分の加熱を１サイクルとし、これを３サイクル繰り返し、試験片の溶損量を測定した。試験結果は、比較例１の試験片の溶損量を１００とした指数で示した。数値が小さいほど溶損が少ないことを示す。
【００２７】
本発明実施例１〜６は、従来使用されていたセラミックファイバー添加品の比較例１と比較し、ほぼ同等の断熱効果を発揮し、しかも耐食性が大幅に向上している。
【００２８】
セラミックファイバーを添加せず骨材を蛭石とした比較例２、真珠岩を骨材とした比較例３は共に耐食性に劣り、しかもセラミックファイバーの添加がないために特に高温下での（ａｔ１４００℃）断熱性も不十分である。
【００２９】
比較例４は気孔径分布が、本発明で限定した５μｍを越える気孔を分布した軽量アルミナＦを使用したことで、耐食性に劣る。比較例５は、開放気孔の体積率が本発明で限定した範囲より少ない軽量アルミナＧの使用で断熱性に劣り、しかも耐火物組織が不均一なためか強度にも劣る。
【００３０】
実施例１と、従来例に相当する耐熱ファイバー添加の比較例１それぞれを加熱炉のスキッドライニングに適用した結果、比較例１に比べて実施例１は断熱性について何らそん色がなく、しかも約２倍の耐用性を示し、本発明の効果を立証した。
【００３１】
本発明における断熱キャスタブル耐火物の用途としては、このスキッドライニングの他、例えば製銑、製鋼用溶湯容器の保温蓋、予熱蓋や圧延用窯炉（加熱炉、熱処理炉等）の壁部、天井部及びバーナータイル等、断熱キャスタブル耐火物の使用が好ましいとされるあらゆる用途に適用できる。
【００３２】
【発明の効果】
上述のとおり、本発明による断熱キャスタブル耐火物は例えば１５００℃以上のといった高温での使用に耐え、微細気孔とＡｌ_２Ｏ_３純度が高いことにより、スラグやスケールの侵入及び反応を抑制することができるため、前述の窯炉における大幅な耐用向上が可能となる。
【００３３】
本発明の断熱性キャスタブル耐火物は、断熱効果を維持しながら過酷な条件下においても充分な耐用性を示し、省エネと炉の安全操業に大きく貢献できる。

Claims (2)

1. Ａｌ_２Ｏ_３含有量が９０質量％以上、かさ比重が０．６〜０．８、気孔径が５μｍ以下、開放気孔が５０体積％以上、かつ気孔全体としては７０体積％以上の軽量アルミナを７０〜９０質量％含む断熱性キャスタブル耐火物。
2. さらに、マグネシア、カイヤナイト、及びアンダリュサイトから選択される一種以上を含む請求項１に記載の断熱性キャスタブル耐火物。