JP4541162B2 - 耐亀裂性乾式耐火物 - Google Patents
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Description
本発明は乾式耐火物(すなわち水又は液体ケミカルバインダを添加することなく乾燥粉末形態でインストールされる不定形耐火物)に関し、特に金属を入れる容器に使用するのに適し、優れた耐亀裂生長性を提供する乾式耐火物に関する。
そこで、本発明の目的は、亀裂生長、特に巨大亀裂に対して耐性のある金属用容器のための乾式耐火物を提供することである。
本発明のさらに別の目的は、長い耐用年数を提供する金属用容器のための乾式耐火物を提供することである。
前述の目的は金属繊維を含む乾式耐火組成物において達成される。本発明は、(1)20〜100重量%の量のマトリックス材料と0〜80重量%の量の緻密質耐火骨材を含む乾式耐火混合物;及び(2)前記乾式耐火混合物の0.5〜15重量%の量の金属繊維を含む乾式耐火組成物を包含する。マトリックス材料は100メッシュ未満の粒径を有し、緻密質耐火骨材は100メッシュ以上の粒径を有する。マトリックス材料と緻密質耐火骨材は、組成物が水又は液体ケミカルバインダを添加することなく粉末形態で熱源に隣接するボイドにインストールされたとき、少なくとも熱源に近い組成物の第一の部分は強固な熱結合を形成するように選ばれる。
好適な態様の詳細な説明
本発明の組成物は、水又は液体ケミカルバインダを添加することなく乾燥粉末形態でインストールするための不定形耐火物である。該組成物は、インストールされた組成物の結合部分の脆弱特性を低減し、亀裂を阻止する金属繊維を含む。金属繊維を含む乾式耐火組成物を試験的にインストールしたところ、従来の乾式振動式耐火物に比べて改良された耐用年数が示された。
(1)およその重量%で掲載された以下の成分を含む乾式耐火混合物
(2)上記混合物の0.5〜15重量%の量の金属針。
好ましくは、上記乾式耐火混合物は、およその重量%で掲載された以下の成分を含む。
(1)およその体積%の以下の成分を含む乾式耐火混合物
(2)上記混合物の0.5〜15重量%の量の金属針。
好ましくは、上記乾式耐火混合物は、およその体積%の以下の成分を含む。
実施例1
アルミニウム接触コアレス電気誘導炉用の乾式耐火組成物は、以下の乾式耐火混合物の成分:
マグネシウム接触電気誘導炉用の乾式耐火組成物は、以下の乾式耐火混合物の成分:
繰り返し熱衝撃に曝される煙道壁の断熱用二次的内張のための乾式耐火組成物は、以下の乾式耐火混合物の成分:
金属繊維を含む耐火組成物は、鋼の精錬に使用される取鍋の二次的内張(セーフティライニング)としても満足のゆく結果を達成した。典型的には、取鍋は、れんが製の稼働面内張の裏面に耐火れんがを二次的内張として使用している。二次的内張があるにもかかわらず、取鍋のシェルは使用時の熱及び機械的ストレスによって変形しやすく、二次的内張の取り替えが必要な場合にれんがを適合させるのを困難にしている。そして、れんが間の隙間に溶融金属及びスラグが侵入してシェルに到達し、更なる変形がもたらされる。金属繊維を含有する乾式振動式耐火物を取鍋の二次的内張として使用することで溶融鋼及びスラグに対して十分な耐性を有する継ぎ目のない内張が提供される。これは従来の乾式振動法によってインストールできるので、二次的内張にれんがを適合させるという時間のかかる作業の必要性が回避される。金属繊維を含有する乾式耐火物を使用すると、亀裂関連の破損(特にホットフェースの取外し時)が低減されることによって二次的内張の耐用年数も向上する。
Claims (28)
- 乾式耐火組成物であって、
100メッシュ未満の粒径を有する20〜100重量%の量のマトリックス材料(前記マトリックス材料は、焼成アルミナ、溶融アルミナ、焼結マグネシア、溶融マグネシア、シリカフューム、溶融シリカ、炭化ケイ素、炭化ホウ素、二ホウ化チタン、ホウ化ジルコニウム、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化フェロシリコン、サイアロン、酸化チタン、硫酸バリウム、ジルコン、シリマナイト族鉱物、パイロフィライト、耐火粘土、カーボン、ウォラストナイト、フッ化カルシウム、スピネル、酸化クロム、かんらん石、アルミン酸カルシウム骨材、ケイ酸アルミナ−ジルコニア、クロマイト、酸化カルシウム、ドロマイト、及びそれらの混合物から選ばれる);及び
100メッシュ以上の粒径を有する0〜80重量%の量の緻密質耐火骨材(前記緻密質耐火骨材は、焼成耐火粘土、焼成シャモット、シリマナイト族鉱物、焼成ボーキサイト、パイロフィライト、シリカ、ジルコン、バッデライト、クロマイト、ドロマイト、かんらん石、コーディエライト、炭化ケイ素、焼結アルミナ、溶融アルミナ、溶融シリカ、焼結ムライト、溶融ムライト、溶融ジルコニア、焼結ジルコニアムライト、溶融ジルコニアムライト、焼結マグネシア、溶融マグネシア、焼結スピネル、溶融スピネル、緻密質耐火グロッグ、クロム−アルミナ骨材、アルミン酸カルシウム骨材、ケイ酸アルミナ−ジルコニア、及びそれらの混合物から選ばれる);
を含み、
前記マトリックス材料と緻密質耐火骨材は、乾式耐火組成物が乾燥粉末形態で熱源に隣接する空間にインストールされたとき、少なくとも熱源に近い組成物の第一の部分が水又は液体ケミカルバインダを添加することなく熱源により焼結されるように選ばれる乾式耐火混合物と;
前記乾式耐火混合物の3〜15重量%の量の金属繊維と;
を含む乾式耐火組成物。 - 前記金属繊維が、ステンレス鋼、炭素鋼、クロム合金、銅合金、アルミニウム合金、チタン合金、及びそれらの混合物から選ばれる、請求項1に記載の乾式耐火組成物。
- 前記金属繊維が1/2〜2インチの長さを有する、請求項2に記載の乾式耐火組成物。
- 前記マトリックス材料と緻密質耐火骨材が、乾式耐火組成物をインストールしたとき、該組成物の第一の部分よりも熱源から遠い第二の部分は非焼結形のままであるように選ばれる、請求項1に記載の乾式耐火組成物。
- 前記乾式耐火混合物が0.1〜8重量%の量の熱活性型結合剤をさらに含む、請求項1に記載の乾式耐火組成物。
- 前記熱活性型結合剤が、酸化ホウ素、ホウ酸、氷晶石、非カルシウムフッ化物塩、ケイ酸塩化合物、ホウ酸塩化合物、リン酸塩化合物、ケイ酸カルシウムセメント、アルミン酸カルシウムセメント、塩化マグネシウム、ボールクレイ、カオリン、硫酸塩化合物、金属粉、耐火フリット、フェノール樹脂、フラン樹脂、ピッチ、ギルソナイト、リグノスルホン酸塩、糖、メチル/エチルセルロース、デンプン、シュウ酸、及びそれらの混合物から選ばれる、請求項5に記載の乾式耐火組成物。
- 前記乾式耐火混合物が、該乾式耐火組成物の乾燥粉末形態を維持しかつ組成物インストール時の可視性及び吸入性粉塵を制御するに足る量の粉塵抑制剤をさらに含む、請求項1に記載の乾式耐火組成物。
- 前記粉塵抑制剤が、軽油、灯油、グリコール、粘性有機ポリマー、及びそれらの混合物から選ばれる、請求項7に記載の乾式耐火組成物。
- 前記乾式耐火混合物が、20〜60重量%のマトリックス材料と40〜80重量%の緻密質耐火骨材とを含む、請求項1に記載の乾式耐火組成物。
- インストールされた耐火組成物であって、
乾燥粉末形態で熱源に隣接する空間にインストールされた請求項1に記載の乾式耐火組成物を含み、前記インストール組成物の少なくとも熱源に近い第一の部分が水又は液体ケミカルバインダを添加することなく焼結された形態である、インストールされた耐火組成物。 - 前記組成物の第一の部分よりも熱源から遠い第二の部分が非焼結形のままである、請求項10に記載のインストール耐火組成物。
- 耐火組成物の製造法であって、
100メッシュ未満の粒径を有する20〜100重量%の量のマトリックス材料(前記マトリックス材料は、焼成アルミナ、溶融アルミナ、焼結マグネシア、溶融マグネシア、シリカフューム、溶融シリカ、炭化ケイ素、炭化ホウ素、二ホウ化チタン、ホウ化ジルコニウム、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化フェロシリコン、サイアロン、酸化チタン、硫酸バリウム、ジルコン、シリマナイト族鉱物、パイロフィライト、耐火粘土、カーボン、ウォラストナイト、フッ化カルシウム、スピネル、酸化クロム、かんらん石、アルミン酸カルシウム骨材、ケイ酸アルミナ−ジルコニア、クロマイト、酸化カルシウム、ドロマイト、及びそれらの混合物から選ばれる);及び
100メッシュ以上の粒径を有する0〜80重量%の量の緻密質耐火骨材(前記緻密質耐火骨材は、焼成耐火粘土、焼成シャモット、シリマナイト族鉱物、焼成ボーキサイト、パイロフィライト、シリカ、ジルコン、バッデライト、クロマイト、ドロマイト、かんらん石、コーディエライト、炭化ケイ素、焼結アルミナ、溶融アルミナ、溶融シリカ、焼結ムライト、溶融ムライト、溶融ジルコニア、焼結ジルコニアムライト、溶融ジルコニアムライト、焼結マグネシア、溶融マグネシア、焼結スピネル、溶融スピネル、緻密質耐火グロッグ、クロム−アルミナ骨材、アルミン酸カルシウム骨材、ケイ酸アルミナ−ジルコニア、及びそれらの混合物から選ばれる);
を含む乾式耐火混合物を選択し;
前記マトリックス材料と緻密質耐火骨材は、ブレンドされた組成物が乾燥粉末形態で熱源に隣接する空間にインストールされたとき、少なくとも熱源に近い組成物の第一の部分が水又は液体ケミカルバインダを添加することなく熱源により焼結されるように選ばれ;
前記乾式耐火混合物の3〜15重量%の量の金属繊維(前記金属繊維は、ステンレス鋼、炭素鋼、クロム合金、銅合金、アルミニウム合金、チタン合金、及びそれらの混合物から選ばれる)を選択し;そして
前記乾式耐火混合物と金属繊維とを水又は液体ケミカルバインダを添加せずにブレンドすることを含む方法。 - 1/2〜2インチの長さを有する金属繊維を選択する工程をさらに含む、請求項12に記載の方法。
- 前記マトリックス材料と緻密質耐火骨材が、ブレンドされた組成物をインストールしたとき、前記組成物の第一の部分よりも熱源から遠い第二の部分が非焼結形のままであるように選ばれる、請求項12に記載の方法。
- 前記乾式耐火混合物の0.1〜8重量%の量の熱活性型結合剤(前記熱活性型結合剤は、酸化ホウ素、ホウ酸、氷晶石、非カルシウムフッ化物塩、ケイ酸塩化合物、ホウ酸塩化合物、リン酸塩化合物、ケイ酸カルシウムセメント、アルミン酸カルシウムセメント、塩化マグネシウム、ボールクレイ、カオリン、硫酸塩化合物、金属粉、耐火フリット、フェノール樹脂、フラン樹脂、ピッチ、ギルソナイト、リグノスルホン酸塩、糖、メチル/エチルセルロース、デンプン、シュウ酸、及びそれらの混合物から選ばれる)を選択する工程と;
前記熱活性型結合剤を前記乾式耐火混合物とブレンドする工程とをさらに含む、請求項12に記載の方法。 - 前記耐火組成物の乾燥粉末形態を維持しかつ組成物インストール時の可視性及び吸入性粉塵を制御するに足る量の粉塵抑制剤(前記粉塵抑制剤は、軽油、灯油、グリコール、粘性有機ポリマー、及びそれらの混合物から選ばれる)を選択する工程と;
前記粉塵抑制剤を前記乾式耐火混合物とブレンドする工程とをさらに含む、請求項12に記載の方法。 - 内張耐火物のインストール法であって、
100メッシュ未満の粒径を有する20〜100重量%の量のマトリックス材料(前記マトリックス材料は、焼成アルミナ、溶融アルミナ、焼結マグネシア、溶融マグネシア、シリカフューム、溶融シリカ、炭化ケイ素、炭化ホウ素、二ホウ化チタン、ホウ化ジルコニウム、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化フェロシリコン、サイアロン、酸化チタン、硫酸バリウム、ジルコン、シリマナイト族鉱物、パイロフィライト、耐火粘土、カーボン、ウォラストナイト、フッ化カルシウム、スピネル、酸化クロム、かんらん石、アルミン酸カルシウム骨材、ケイ酸アルミナ−ジルコニア、クロマイト、酸化カルシウム、ドロマイト、及びそれらの混合物から選ばれる);及び
100メッシュ以上の粒径を有する0〜80重量%の量の緻密質耐火骨材(前記緻密質耐火骨材は、焼成耐火粘土、焼成シャモット、シリマナイト族鉱物、焼成ボーキサイト、パイロフィライト、シリカ、ジルコン、バッデライト、クロマイト、ドロマイト、かんらん石、コーディエライト、炭化ケイ素、焼結アルミナ、溶融アルミナ、溶融シリカ、焼結ムライト、溶融ムライト、溶融ジルコニア、焼結ジルコニアムライト、溶融ジルコニアムライト、焼結マグネシア、溶融マグネシア、焼結スピネル、溶融スピネル、緻密質耐火グロッグ、クロム−アルミナ骨材、アルミン酸カルシウム骨材、ケイ酸アルミナ−ジルコニア、及びそれらの混合物から選ばれる);
を含む乾式耐火混合物を選択する工程と;
前記乾式耐火混合物の3〜15重量%の量の金属繊維(前記金属繊維は、ステンレス鋼、炭素鋼、クロム合金、銅合金、アルミニウム合金、チタン合金、及びそれらの混合物から選ばれる)を選択する工程と;
前記乾式耐火混合物と金属繊維とを水又は液体ケミカルバインダを添加せずにブレンドする工程と;
粉末形態の前記ブレンド組成物を熱源に隣接する空間に注入する工程と;
前記注入組成物を脱気する工程と;そして
前記脱気組成物を、該組成物の少なくとも熱源に近い第一の部分が焼結するように加熱する工程と、
を含む方法。 - 前記脱気工程が組成物を圧縮する工程をさらに含む、請求項17に記載の方法。
- 前記脱気組成物を加熱するとき、組成物の第一の部分よりも熱源から遠い第二の部分は非焼結形のままであるようにマトリックス材料と緻密質耐火骨材を選択する工程をさらに含む、請求項17に記載の方法。
- 乾式耐火組成物であって、
100メッシュ未満の粒径を有する20〜100重量%の量のマトリックス材料(前記マトリックス材料は、焼成アルミナ、溶融アルミナ、焼結マグネシア、溶融マグネシア、シリカフューム、溶融シリカ、炭化ケイ素、炭化ホウ素、二ホウ化チタン、ホウ化ジルコニウム、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化フェロシリコン、サイアロン、酸化チタン、硫酸バリウム、ジルコン、シリマナイト族鉱物、パイロフィライト、耐火粘土、カーボン、ウォラストナイト、フッ化カルシウム、スピネル、酸化クロム、かんらん石、アルミン酸カルシウム骨材、ケイ酸アルミナ−ジルコニア、クロマイト、酸化カルシウム、ドロマイト、及びそれらの混合物から選ばれる);及び
100メッシュ以上の粒径を有する0〜80重量%の量の緻密質耐火骨材(前記緻密質耐火骨材は、焼成耐火粘土、焼成シャモット、シリマナイト族鉱物、焼成ボーキサイト、パイロフィライト、シリカ、ジルコン、バッデライト、クロマイト、ドロマイト、かんらん石、コーディエライト、炭化ケイ素、焼結アルミナ、溶融アルミナ、溶融シリカ、焼結ムライト、溶融ムライト、溶融ジルコニア、焼結ジルコニアムライト、溶融ジルコニアムライト、焼結マグネシア、溶融マグネシア、焼結スピネル、溶融スピネル、緻密質耐火グロッグ、クロム−アルミナ骨材、アルミン酸カルシウム骨材、ケイ酸アルミナ−ジルコニア、及びそれらの混合物から選ばれる);
を含み、
前記マトリックス材料と緻密質耐火骨材は、乾式耐火組成物が乾燥粉末形態で金属接触電気誘導炉のホットフェースに隣接する空間にインストールされたとき、少なくともホットフェースに近い組成物の第一の部分が水又は液体ケミカルバインダを添加することなく前記炉からの熱により焼結されるように選ばれる乾式耐火混合物と;
前記乾式耐火混合物の3〜15重量%の量の金属繊維(前記金属繊維は、ステンレス鋼、炭素鋼、クロム合金、及びそれらの混合物から選ばれる)と;
を含む乾式耐火組成物。 - 前記金属繊維が1/2〜2インチの長さを有する、請求項20に記載の乾式耐火組成物。
- 前記マトリックス材料と緻密質耐火骨材が、乾式耐火組成物をインストールしたとき、該組成物の第一の部分よりもホットフェースから遠い第二の部分は非焼結形のままであるように選ばれる、請求項20に記載の乾式耐火組成物。
- 前記乾式耐火混合物が、0.1〜8重量%の量の熱活性型結合剤(前記熱活性型結合剤は、酸化ホウ素、ホウ酸、氷晶石、非カルシウムフッ化物塩、ケイ酸塩化合物、ホウ酸塩化合物、リン酸塩化合物、ケイ酸カルシウムセメント、アルミン酸カルシウムセメント、塩化マグネシウム、ボールクレイ、カオリン、硫酸塩化合物、金属粉、耐火フリット、フェノール樹脂、フラン樹脂、ピッチ、ギルソナイト、リグノスルホン酸塩、糖、メチル/エチルセルロース、デンプン、シュウ酸、及びそれらの混合物から選ばれる)をさらに含む、請求項20に記載の乾式耐火組成物。
- 前記乾式耐火混合物が、20〜60重量%のマトリックス材料と40〜80重量%の緻密質耐火骨材とを含む、請求項20に記載の乾式耐火組成物。
- インストールされた耐火組成物であって、
乾燥粉末形態で金属接触電気誘導炉のホットフェースに隣接する空間にインストールされた請求項20に記載の乾式耐火組成物を含み、前記インストール組成物の少なくともホットフェースに近い第一の部分が水又は液体ケミカルバインダを添加することなく焼結された形態である、インストールされた耐火組成物。 - 前記マトリックス材料と緻密質耐火骨材が、乾式耐火組成物をインストールしたとき、該組成物の第一の部分よりもホットフェースから遠い第二の部分は非焼結形のままであるように選ばれる、請求項25に記載のインストールされた耐火組成物。
- 内張耐火物のインストール法であって、
100メッシュ未満の粒径を有する20〜100重量%の量のマトリックス材料(前記マトリックス材料は、焼成アルミナ、溶融アルミナ、焼結マグネシア、溶融マグネシア、シリカフューム、溶融シリカ、炭化ケイ素、炭化ホウ素、二ホウ化チタン、ホウ化ジルコニウム、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化フェロシリコン、サイアロン、酸化チタン、硫酸バリウム、ジルコン、シリマナイト族鉱物、パイロフィライト、耐火粘土、カーボン、ウォラストナイト、フッ化カルシウム、スピネル、酸化クロム、かんらん石、アルミン酸カルシウム骨材、ケイ酸アルミナ−ジルコニア、クロマイト、酸化カルシウム、ドロマイト、及びそれらの混合物から選ばれる);及び
100メッシュ以上の粒径を有する0〜80重量%の量の緻密質耐火骨材(前記緻密質耐火骨材は、焼成耐火粘土、焼成シャモット、シリマナイト族鉱物、焼成ボーキサイト、パイロフィライト、シリカ、ジルコン、バッデライト、クロマイト、ドロマイト、かんらん石、コーディエライト、炭化ケイ素、焼結アルミナ、溶融アルミナ、溶融シリカ、焼結ムライト、溶融ムライト、溶融ジルコニア、焼結ジルコニアムライト、溶融ジルコニアムライト、焼結マグネシア、溶融マグネシア、焼結スピネル、溶融スピネル、緻密質耐火グロッグ、クロム−アルミナ骨材、アルミン酸カルシウム骨材、ケイ酸アルミナ−ジルコニア、及びそれらの混合物から選ばれる);
を含む乾式耐火混合物を選択する工程と;
前記乾式耐火混合物の3〜15重量%の量の金属繊維(前記金属繊維は、ステンレス鋼、炭素鋼、クロム合金、及びそれらの混合物から選ばれる)を選択する工程と;
前記乾式耐火混合物と金属繊維とを水又は液体ケミカルバインダを添加せずにブレンドする工程と;
粉末形態の前記ブレンド組成物を金属接触電気誘導炉のホットフェースに隣接する空間に注入する工程と;
前記注入組成物を脱気する工程と;
前記組成物を圧縮する工程と;そして
前記脱気組成物を、該組成物の少なくともホットフェースに近い第一の部分が焼結されるように加熱する工程と、
を含む方法。 - 前記脱気組成物を加熱するとき、組成物の第一の部分よりもホットフェースから遠い第二の部分は非焼結形のままであるようにマトリックス材料と緻密質耐火骨材を選択する工程をさらに含む、請求項27に記載の方法。
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