JP4388202B2 - 鉄鋼製造用溶湯容器 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、溶湯容器に内在する水分が溶湯容器使用初期及び補修後使用開始初期の乾燥に伴い、水及び水蒸気となり移動が起こる様な箇所に最適な耐火モルタルを使用した溶湯容器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的な耐火モルタルは、粘土類の粘着効果や糊剤の粘着効果を脱水により発揮させて、乾燥により強度を得るものである。故にこの一般的な耐火モルタルは水及び水蒸気により容易に元の強度のない状態にもどる性質がある。
【０００３】
鉄鋼製造用溶湯容器の煉瓦にもこの一般的な耐火モルタルが使用されているが、特に裏張り煉瓦に使用された耐火モルタルは容器に内在する水分の移動に伴い元の強度のない状態にもどり、結合剤も水分と共に移動し、耐火モルタルの組織劣化が起こり、必要な強度及び組織が得られず、内張り耐火材損傷時の保護機能（即ち内張り耐火材が損傷し溶湯が裏張り耐火材にまで侵入して溶湯が容器より漏れるのを防止する機能）を満足していない問題が存在していた。
【０００４】
更に近年の溶湯容器の内張り耐火材は煉瓦に替わって流し込み施工体が利用されるケースが増加し、流し込み施工体は内在する水分も多く、裏張り材への水分アタック量も多くなり、水及び水蒸気による組織劣化が起こら無い耐火モルタルの要求度は高くなっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
裏張り煉瓦を接合した耐火モルタルが水又は水蒸気により劣化を起こさない鉄鋼製造用溶湯容器を得ることを解決課題とする。更に使用する耐火モルタルが溶湯に対する抵抗性を有しかつ、日常的な築造作業が容易に行える作業性を有することも目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、化学反応により耐火モルタルに自ら硬化する性質を付与し、水又は水蒸気に抵抗のある組織とする事により、溶湯容器使用初期及び補修後使用開始初期に容器に内在する水分の移動に伴う耐火モルタルの劣化が起こらず安定強度を保持する事により、裏張り煉瓦の接合に使用、あるいは裏張り煉瓦の接合、かつ、裏張り煉瓦の表面のコーティングに使用することによって耐火モルタルの本来の目的である内張り耐火材の損傷時の保護機能を永続させる事を目的に開発した。
【０００７】
水又は水蒸気に抵抗のある組織とするためには、水又は水蒸気になじまない油や樹脂液で混練した耐火モルタルも考えられるが、安全衛生上の問題や経済性の問題等があり、利用しがたい。
【０００８】
次に耐火モルタル自体を硬化させ、即ち自硬化性を付与し水分に安定な固体とすることが有効と考えた。
【０００９】
自硬化性を付与した耐火モルタルとしては、たとえばアルミナセメントを利用したものも考えられるが、後述の試験例（表１、試験番号１０参照）にも示すようにアルミナセメントを利用したものは接着力が弱く、又一般的には耐火モルタルとするためには、アルミナセメントの使用量も多く必要となり溶湯に対する抵抗が充分でなくなり、利用しがたい。
【００１０】
又、自硬化性を付与した耐火モルタルとしては、たとえばリン酸塩とアルカリ土類酸化物の化学反応を利用したものも考えられるが、後述の試験例（表１、試験番号８，９参照）にも示すように反応が急速で利用出来ないか又は反応制御した場合は必要とする強度が得がたく、利用しがたい。
【００１１】
次に、珪酸ソーダと珪弗化ソーダの化学反応を利用したものについて検討した。この系のモルタルとしては耐酸性を付与する事を目的とした耐酸モルタルがあるが、一般的には液状珪酸ソーダを利用し又耐酸性を付与する為珪酸ソーダ添加量を多くし珪酸ソーダガラス質とすることを主にしている為、施工性が粘重で使用しずらく日常的な作業には向かないし、溶湯に対する抵抗も充分ではないが、この化学反応で硬化させたものは検討の結果、水又は水蒸気による劣化に対する抵抗性は大きい事が判明し、実用化の可能性があると考えた。
【００１２】
上記の如く種々のモルタルを検討した結果、粉末珪酸ソーダと珪弗化ソーダの化学反応を利用した自硬化性モルタルが、本目的に最も適し実用化出来ることを見いだした。
【００１３】
一般的に、鉄鋼製造用溶湯容器は、溶湯による損傷により数ケ月毎に内張り耐火材の更新が行われ又その裏張り耐火煉瓦も、一年に数度更新が行われるため、使用される耐火モルタルは日常的な築造作業が出来る事も重要であり、粉末珪酸ソーダと珪弗化ソーダの使用量と水又は水蒸気による劣化に対する抵抗性と築造作業性を検討の結果、耐火骨材粉末１００質量％に対し粉末珪酸ソーダ３〜１５外掛質量％，珪弗化ソーダ１〜６外掛質量％の構成比率の自硬化性耐火モルタルが良好である事をみいだした。
【００１４】
即ち、粉末珪酸ソーダ量が３外掛質量％未満の場合は本質的に必要強度が得られず、珪弗化ソーダが１外掛質量％未満の場合は水又は水蒸気による劣化に対する抵抗性が不十分であり、粉末珪酸ソーダ量が１５外掛質量％を超える場合は施工性が粘重で日常的な築造作業がしがたく、珪弗化ソーダが６外掛質量％を超える場合は硬化が早すぎて日常的な築造作業がしがたい。
【００１５】
次に、粉末珪酸ソーダ量と溶湯に対する抵抗性を検討した結果、粉末珪酸ソーダ量が増すに従い溶湯に対する抵抗性が悪くなり、１５外掛質量％を超えると溶湯に対する抵抗性が問題になる場合がある。
【００１６】
【実施例】
（試験例１）
表１に示す配合構成の耐火モルタルを用いて、図１のモルタル接着試片（煉瓦高さは６５ｍｍ，接着面４０ｍｍ平方，目地厚みは３ｍｍ）を作成し、施工性及び硬化状況を観察又、図２のようにモルタル接着試片を沸騰水蒸気中にさらし、試験後の外観と強度を観察した、試験結果を同じく表１に示す。
【００１７】
【表１】

【００１８】
試験番号１〜７は粉末珪酸ソーダと珪弗化ソーダを利用したものであり、この系が水蒸気による劣化が少ないことが判る。請求範囲より粉末珪酸ソーダが少ない試験番号４は目的の強度に達せず、請求範囲より粉末珪酸ソーダが多い試験番号５は粘重で日常の作業には向かない、請求範囲より珪弗化ソーダが少ない試験番号６は硬化が遅く水蒸気による劣化率が大きい、請求範囲より珪弗化ソーダが多い試験番号７は硬化が早く日常的な築造作業には適さない。
【００１９】
試験番号８，９はリン酸塩とアルカリ土類金属酸化物を利用し自硬性としたものであるが、耐水蒸気性が充分でなく硬化時間の調整もしずらい、試験番号１０はアルミナセメントを利用し自硬性としたものであるが、目地自体の強度はあるが、粘着力に弱く接着自体が悪い、試験番号１１は自硬化性を持たない粉末珪酸ソーダのみを利用したものであるが、水蒸気により激しく劣化している、試験番号１２は従来使用の自硬化性を持たない、一般的なものであるが、水蒸気により激しく劣化している。
【００２０】
以上の試験結果で、結合剤として粉末珪酸ソーダを、その硬化剤として珪弗化ソーダを各々特定量使用した自硬化性モルタルが良好なことが判明したので、これを溶湯容器に使用した実施例を以下に示す。
【００２１】
（実施例１）
溶湯容器の裏張り煉瓦の目地に接合用モルタルとして使用した例で、概略を図３に示す。鉄鋼用銑鍋の裏張煉瓦モルタルとして、表２に示す配合構成の耐火モルタル▲１▼，▲２▼を使い分け実使用し比較を行った、使用結果を同じく表２に示す。
【００２２】
【表２】

【００２３】
本発明に使用する耐火モルタル▲１▼は２５０回使用後も健全であり、再使用時にも裏張りモルタルの本来の目的である内張り材損傷時の保護機能を充分に維持していたが、従来使用モルタル▲２▼は２５０回使用後目地劣化により内張り材損傷時の保護機能が損なわれていた。
【００２７】
（実施例３）
溶湯容器の裏張り煉瓦の目地に接合用モルタルとして使用かつ溶湯容器の裏張り煉瓦表面コーティング用モルタルとして使用した例で、概略を図５に示す。鉄鋼用銑鍋の裏張煉瓦モルタルとして、表４に示す配合構成の耐火モルタル▲１▼，▲２▼を使い分けかつ、裏張煉瓦表面に表４に示す配合構成の耐火モルタル▲４▼，▲２▼を５ｍｍ程度塗布し分け、実使用し比較を行った、使用結果を同じく表４に示す。
【００２８】
【表４】

【００２９】
裏張り煉瓦表面コーティング用モルタルとして本発明に使用する耐火モルタル▲４▼は２５８回使用後も健全であり、内張り材損傷時の保護機能の向上に寄与出来ているが、従来使用モルタル▲２▼のコーティング層は劣化により内張り材損傷時のの保護機能の向上にあまり寄与出来ていない。
【００３０】
又溶湯容器の裏張り煉瓦の目地の接合用モルタルとして使用した結果は実施例１と同様に本発明に使用する耐火モルタル▲１▼は健全で内張り材損傷時の保護機能を充分に維持していたが、従来使用モルタル▲２▼は劣化により目地内部まで溶湯が侵入した場所もあり内張り材損傷時の保護機能が損なわれていた。
【００３１】
従って本発明に使用する耐火モルタルを溶湯容器の裏張り煉瓦の目地を接合する接合用モルタルとして使用し、かつ溶湯容器の裏張り煉瓦表面コーティング用モルタルとして使用することにより内張り材損傷時の保護機能はよりたかまる。
【００３２】
（実施例４）
溶湯容器の裏張り煉瓦の目地に接合用モルタルとして使用した例で、概略を図６に示す。鉄鋼用タンディシュの裏張り目地に、実施例１と同様に耐火モルタル▲１▼，▲２▼をを使い分け実使用し比較を行った、使用結果を表５に示すが、実施例１と同様の結果であった。
【００３３】
【表５】

【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、自硬化性耐火モルタルで裏張り煉瓦を接合した溶湯容器、自硬化性耐火モルタルで裏張り煉瓦表面をコーティングした溶湯容器，自硬化性耐火モルタルで裏張り煉瓦を接合し、かつ裏張り煉瓦表面をコーティングした溶湯容器は内張り耐火材損傷時の保護機能（即ち内張り耐火材が損傷し溶湯が裏張り耐火材にまで侵入して溶湯が容器より漏れるのを防止する機能）が大きく改善されると共に、裏張り耐火材の解体および施工頻度の減少による作業量の軽減と廃棄物量の軽減が可能となった。尚従来の自硬化性を有しない耐火モルタルを裏張りに使用した溶湯容器は水分の移動に伴う耐火モルタルの組織劣化が起こり、内張り耐火材損傷時の保護機能を充分満足していなかった。
【図面の簡単な説明】
【図１】耐火モルタルの試験をする為の試験片の説明図である。
【図２】耐火モルタルの耐水蒸気性を試験をする為の試験方法の説明図である。
【図３】裏張り煉瓦目地に自硬化性耐火モルタルを使用した効果を比較実証した鉄鋼用銑鍋の概略を示した説明図である。
【図４】裏張り煉瓦表面コーティングに自硬化性耐火モルタルを使用した効果を実証した鉄鋼用混銑車の概略を示した説明図である。
【図５】裏張り煉瓦目地に自硬化性耐火モルタルを使用し、かつ裏張り煉瓦表面コーティングに自硬化性耐火モルタルを使用した効果を比較実証した鉄鋼用銑鍋の概略を示した説明図である。
【図６】裏張り煉瓦目地に自硬化性耐火モルタルを使用した効果を比較実証した鉄鋼用タンディシュの概略を示した説明図である。
【符号の説明】
１ 耐火煉瓦
２ モルタル
３ コンロ
４ メッシュ棚
５ 試験片
６ 沸騰水
７ 内張り材（流し込み材）
８ 本発明のモルタルで接合された裏張り煉瓦
９ 従来使用のモルタルで接合された裏張り煉瓦
１０ 本発明のモルタルのコーテング層
１１ 内張り材（耐火煉瓦）
１２ 従来使用のモルタルのコーテング層

Claims (2)

1. 煉瓦を裏張りした鉄鋼製造用溶湯容器であって、
   自硬化性耐火モルタルで裏張り煉瓦を接合し、
   この自硬化性耐火モルタルは粉末珪酸ソーダを結合剤とすると共に、珪弗化ソーダを硬化剤とし、
   前記自硬化性耐火モルタルの耐火骨材粉末１００質量％に対する粉末珪酸ソーダ及び珪弗化ソーダの構成比率が、粉末珪酸ソーダは３〜１５外掛質量％であると共に、珪弗化ソーダは１〜６外掛質量％であることを特徴とする鉄鋼製造用溶湯容器。
2. 煉瓦を裏張りした鉄鋼製造用溶湯容器であって、
   自硬化性耐火モルタルで裏張り煉瓦を接合し、かつ裏張り煉瓦表面をコーティングし、
   この自硬化性耐火モルタルは粉末珪酸ソーダを結合剤とすると共に、珪弗化ソーダを硬化剤とし、
   前記自硬化性耐火モルタルの耐火骨材粉末１００質量％に対する粉末珪酸ソーダ及び珪弗化ソーダの構成比率が、粉末珪酸ソーダは３〜１５外掛質量％であると共に、珪弗化ソーダは１〜６外掛質量％であることを特徴とする鉄鋼製造用溶湯容器。

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