JP4855339B2 - Amorphous refractories and methods for producing refractories - Google Patents
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Description
本発明は、不定形耐火物や耐火煉瓦等の耐火物の耐熱スポーリング性や耐剥離性を高め耐火物の長寿命化を図ることができる不定形耐火物、及びこの不定形耐火物から製造される高強度耐火物の製造方法に関する。 The present invention is an amorphous refractory capable of increasing the heat spalling resistance and peeling resistance of a refractory such as an irregular refractory and a refractory brick and extending the life of the refractory, and manufactured from the irregular refractory. The present invention relates to a method for producing a high strength refractory.
従来、樋、精錬炉あるいは二次精錬炉、取鍋、連鋳用タンディッシュ等には、耐火原料に水やバインダーを加えて混練した不定形耐火物や耐火原料を予め成形して焼成した耐火煉瓦等の耐火物が内張りされている。
これらの耐火物は、使用中に加熱・冷却による熱変化を受け、熱スポーリング等を起こして、局部あるいは全体が損耗したり、付着物を除去する際に機械的衝撃により剥落や亀裂を誘発する。その結果、精錬炉や鋳造用耐火物等の寿命が短くなって生産性が低下し、耐火物の補修のコストも上昇する。
Conventionally, for firewood, refining furnace or secondary refining furnace, ladle, continuous casting tundish, etc. Refractories such as bricks are lined.
These refractories are subject to thermal changes due to heating and cooling during use, causing thermal spalling, etc., causing local or entire wear and tearing or cracking due to mechanical shock when removing deposits To do. As a result, the life of the smelting furnace and the refractory for casting is shortened, the productivity is lowered, and the cost for repairing the refractory is also increased.
従って、損耗した部位に吹き付けや鏝塗り等の補修をしたり、耐火原料の選択や補修方法の改善等を行って、耐火物や炉寿命の延長に努めている。
しかし、精錬炉等の使用条件の過酷化や耐火物の一層の高品質化が指向されており、スポーリングや溶損に対し、十分な特性を備えた耐火物が求められている。この対策として、金属ファイバーを多量に添加して強度補強する方法が提案されている。
Therefore, we are working to extend the life of refractories and furnaces by repairing the worn parts by spraying, glazing, etc., selecting refractory materials, and improving repair methods.
However, the use conditions of smelting furnaces and the like are becoming more severe and the quality of refractories is further improved, and there is a demand for refractories with sufficient characteristics against spalling and melting. As a countermeasure, a method of reinforcing the strength by adding a large amount of metal fiber has been proposed.
例えば、特許文献1には、断面最大径が0.2〜1.5mmで長さが20〜50mmの長い金属ファイバーと断面最大径が0.2〜1.5mmで長さが1〜20mmの短い金属ファイバーとを総量で外掛で35質量%(文献中の表現は重量%)以下の割合で組合わせて不定形耐火物に添加することにより、高い作業性を維持したまま、耐火物の靭性を向上するとともに、熱的及び構造的スポーリングによる亀裂の発生及び進展を阻止することが提案されている。
また、特許文献2には、直径が0.1〜0.6mm、長さが20〜80mmの金属ファイバーの表面に0.1〜10μmの有機物被覆を施し5〜20質量%(文献中の表現は重量%)の割合で添加する流し込み耐火材の流動性を改善する手段が提案されている。
さらに、特許文献3においても、多量に金属を添加し、高熱伝導性を達成する手段が提案されている。
For example,
Further,
しかしながら、前記特許文献1では、金属ファイバーに長さの異なる金属ファイバーの使用により混練性や流動性の改善を提案しているものの、最大径が1〜10mmの耐火粒子を使用しているために金属ファイバーを多量に添加した場合、流し込み施工作業において金属ファイバーが重なりあって金属ファイバ−の分布が高濃度となった部位や混練物の流動性が低下する為に型枠の狭隘部への耐火粒子が充填されずに空隙として残留する課題があった。
However, in the said
前記特許文献2では、かかる課題に対して断面が略円形で、表面が滑らかな直線状の金属ファイバーに0.1〜10μmの有機物被覆を施した被覆金属ファイバーを添加し流動性を改善することを提案しているが、適用する耐火材の粒径について記載されておらず、金属ファイバ−の分布が高濃度となった部位には粗粒が充填されず金属ファイバーの分布状態によって、耐火材の粒度偏析が発生し施工体としてのバラツキが大きく本来の機能が発揮出来ない。前記特許文献3においても同様である。
In
本発明ではかかる諸課題に対し、金属ファイバーの有する高強度の補強効果と、施工作業上の空隙の発生の抑制による施工体の均一性の確保を達成することが可能な不定形耐火物、およびこの不定形耐火物を用いて形成される耐火物の製造方法を提供することを目的としている。 In the present invention, for such problems, an unshaped refractory that can achieve the high-strength reinforcing effect of the metal fiber and the uniformity of the construction body by suppressing the generation of voids during construction work, and It aims at providing the manufacturing method of the refractory formed using this amorphous refractory.
本発明は、上述した施工作業上における空隙または未充填部位の発生の抑制と施工体の均一性を得る為の手段として下記(1)乃至(7)を提案するものである。
(1) 20質量部以上、60質量部以下の形状が樹枝状の金属骨材と、40質量部以上、80質量部以下で、かつ最大粒子径が0.85mm以下の耐火性骨材とからなる骨材に、さらに前記耐火性骨材100質量部に対して水分が外掛けで10質量部以下添加されてなり、前記形状が樹枝状の金属骨材は、線材を複数本ワイヤー状に縒ってせん断することにより製造された、毛細血管のように先端が複数に分岐した形状であり、一本の枝の断面積が0.05mm2以上、1mm2以下であることを特徴とする不定形耐火物。
(2) 前記耐火性骨材がアルミナ、マグネシア、珪酸質、シリカ−アルミナ質、アルミナ−マグネシア質、アルミナ−スピネル質、アルミナ−スピネル−マグネシア質、粘土質、クロム質、ろう石質、ジルコン質、ジルコニア質、炭素質、炭化珪素質、マグネシア質、マグネシア−カーボン質、アルミナ−カーボン質、アルミナ−炭化珪素−カーボン質、アルミナ−マグネシア−カーボン質、またはジルコニア−カーボン質の1種又は2種以上であることを特徴とする(1)に記載の不定形耐火物。
The present invention proposes the following (1) to (7) as means for suppressing the generation of voids or unfilled sites in the construction work and obtaining the uniformity of the construction body.
(1) From 20 parts by mass to 60 parts by mass of a dendritic metal aggregate, and 40 parts by mass to 80 parts by mass and a refractory aggregate having a maximum particle size of 0.85 mm or less Furthermore, 10 mass parts or less of moisture is added to the aggregate of the fire-resistant aggregate, and the dendritic metal aggregate is composed of a plurality of wires in the form of wires. The tip is branched into a plurality of shapes such as capillaries manufactured by shearing, and the cross-sectional area of one branch is 0.05 mm 2 or more and 1 mm 2 or less. Standard refractory.
(2) The refractory aggregate is alumina, magnesia, siliceous, silica-alumina, alumina-magnesia, alumina-spinel, alumina-spinel-magnesia, clay, chrome, waxy, zircon One or two of zirconia, carbon, silicon carbide, magnesia, magnesia-carbon, alumina-carbon, alumina-silicon carbide-carbon, alumina-magnesia-carbon, or zirconia-carbon The amorphous refractory according to (1), which is as described above.
(3)(1)又は(2)に記載の金属骨材、耐火性骨材、及び水を混練した後、型枠に流し込み、養生乾燥することを特徴とする耐火物の製造方法。
(4)施工空間を充填する所望の量の前記金属骨材と、前記耐火性骨材及び水を混練した後、型枠に流し込み、養生乾燥することを特徴とする(3)に記載の耐火物の製造方法。
(5)(1)又は(2)に記載の金属骨材を予め型枠に投入し、施工空間を該金属骨材で充填した後、(1)又は(2)に記載の耐火性骨材及び水を混練したスラリーを前記型枠に流し込み、養生乾燥することを特徴とする耐火物の製造方法。
( 3 ) A method for producing a refractory, characterized in that the metal aggregate, the refractory aggregate, and water described in (1) or (2) are kneaded, poured into a mold, and cured and dried.
( 4 ) The desired amount of the metal aggregate filling the construction space, the refractory aggregate and water are kneaded, then poured into a formwork and cured and dried. ( 3 ) Manufacturing method.
( 5 ) After putting the metal aggregate as described in (1) or (2) into the mold in advance and filling the construction space with the metal aggregate, the fireproof aggregate as described in (1) or (2) And a slurry in which water is kneaded is poured into the mold and dried by curing.
本発明によれば、耐火物の強度を大幅に向上でき、耐スポーリング性を向上することができる。そして、鋳造用ノズルの機能性耐火物、精錬炉や二次精錬炉等の炉寿命を延長でき、生産性の向上や耐火物コストの低減、割れトラブル等の減少を図ることができる。 According to the present invention, the strength of the refractory can be greatly improved, and the spalling resistance can be improved. Further, the functional life of the casting nozzle, the furnace life of the refining furnace, the secondary refining furnace, and the like can be extended, and the productivity can be improved, the refractory cost can be reduced, and cracking troubles can be reduced.
本発明者は、金属骨材を耐火性骨材中に多量に含有させて強度を補強させる際に、金属骨材の分布が高濃度となった部位には、耐火性骨材の粒度偏析が発生し、施工体としてのバラツキが大きいという課題に対して、耐火性骨材のサイズが耐火性骨材の粒度偏析に起因していると考え、耐火性骨材の最大径に着目し、鋭意、検討を行った。その結果、耐火性骨材の最大径が所定のサイズよりも小さければ、耐火性骨材の粒度偏析の発生を抑制でき、施工体の均一性を確保でき、金属骨材の強度補強も併せて、耐火物の強度を大幅に向上できるとともに、耐火物の割れも抑制できることを新たに見出した。以下に詳細に説明する。 When the present inventors reinforce strength by containing a large amount of metal aggregate in the refractory aggregate, the particle size segregation of the refractory aggregate is present in the portion where the distribution of the metal aggregate is high. In response to the problem of large variations in the construction body, the size of the refractory aggregate is considered to be due to particle size segregation of the refractory aggregate. ,Study was carried out. As a result, if the maximum diameter of the refractory aggregate is smaller than the predetermined size, the occurrence of particle size segregation of the refractory aggregate can be suppressed, the uniformity of the construction body can be secured, and the strength reinforcement of the metal aggregate is also combined It was newly found that the strength of the refractory can be greatly improved and the cracking of the refractory can be suppressed. This will be described in detail below.
金属骨材を耐火性骨材中に多量に含有させた場合について、耐火性骨材の充填性の限界値を見極める為に、耐火性骨材の最大径を変えて充填性の試験を実施した。
具体的には、内径200mmφ×高さ300mmの型枠を、ユーラスモーターが設置された振動架台の上に取付固定した後、型枠に径0.5mm、最長25mmのSUS310の金属ファイバーを内掛けで35質量%先行充填した。続いて最大粒子径が3.35mm、2.0mm、1.0mm、0.85mm、0.6mm、0.3mm及び0.106mmのアルミナ−マグネシア質の耐火粉末100質量部に対して、外掛けで8.5質量部の添加水分で混練して、スラリーを得た。その後、金属ファイバーが先行充填された型枠中に0.3Gの加振を加えながら、混練スラリーを鋳込んだ後、型枠を振動架台より取り外し、10時間大気養生後、110℃の乾燥炉にて15時間乾燥を行い脱枠を行い、成形体の見掛け気孔率の測定と、未充填部位の有無について調査した。
When a large amount of metal aggregate was included in the refractory aggregate, a fillability test was conducted by changing the maximum diameter of the refractory aggregate in order to determine the limit value of the fillability of the refractory aggregate. .
Specifically, after a mold with an inner diameter of 200 mmφ x height of 300 mm is mounted and fixed on a vibration mount on which a Eurus motor is installed, a metal fiber of SUS310 with a diameter of 0.5 mm and a maximum length of 25 mm is hung on the mold. 35% by weight was pre-filled. Subsequently, with respect to 100 parts by mass of the alumina-magnesia refractory powder having a maximum particle size of 3.35 mm, 2.0 mm, 1.0 mm, 0.85 mm, 0.6 mm, 0.3 mm, and 0.106 mm, the outer coating is applied. Was kneaded with 8.5 parts by mass of added water to obtain a slurry. After that, after kneading slurry was cast into the mold pre-filled with metal fibers while pouring kneaded slurry, the mold was removed from the vibration mount, air-cured for 10 hours, and then dried at 110 ° C. The sample was dried for 15 hours and unframed, and the apparent porosity of the molded body was measured and the presence or absence of unfilled sites was investigated.
その結果は、図2に示す通り、耐火性骨材の最大径が0.85mm以下の場合、見掛け気孔率の顕著な低減が可能となる事が判明した。これは、耐火性骨材の未充填箇所が劇的に減少し、施工作業上の空隙の発生が回避できていることを裏付けていることがわかる。
本発明の不定形耐火物は、金属骨材を多量に含有することを特徴とするものであるが、後述の製造方法にあるように、養生硬化中に金属骨材が沈殿分離しない量の添加を行うためには、もともとの施工空間を充填できる量の金属骨材が必要である。
As a result, as shown in FIG. 2, it was found that when the maximum diameter of the refractory aggregate is 0.85 mm or less, the apparent porosity can be significantly reduced. It can be seen that this confirms that the number of unfilled portions of the refractory aggregate is drastically reduced and the generation of voids in construction work can be avoided.
The amorphous refractory of the present invention is characterized in that it contains a large amount of metal aggregate, but, as described in the production method described later, the addition of an amount that does not precipitate and separate the metal aggregate during curing and curing. In order to do this, an amount of metal aggregate that can fill the original construction space is required.
本発明においては、高強度を得るために耐火物の全容積に金属骨材を充填することが必要であり、そのためには金属骨材の含有量を20質量%以上とする。好ましくは30質量%以上とし、更に40質量%以上とすることが好適である。
一方、不定形耐火物が金属骨材に充分に充填され、かつ耐火性を発現するためには、金属骨材の含有量は60質量%以下とすることが必要である。
金属骨材の形状としては特に規定するものではなく、例えば、後述の、樹枝状、フレーク状、またはファイバー状の何れでも構わない。
ちなみに、金属骨材に用いられる金属は、高温溶融金属に適用する為、融点が高く高温まで引張強度を有する金属であれば、特に限定するものではなく、例えば、鉄、ステンレス、タングステン、モリブデン等が好適に使用される。
In the present invention, in order to obtain high strength, it is necessary to fill the entire volume of the refractory with the metal aggregate. For this purpose, the content of the metal aggregate is set to 20% by mass or more. It is preferably 30% by mass or more, and more preferably 40% by mass or more.
On the other hand, in order for the amorphous refractory to be sufficiently filled in the metal aggregate and to exhibit fire resistance, the content of the metal aggregate is required to be 60% by mass or less.
The shape of the metal aggregate is not particularly specified, and may be any of a dendritic shape, a flake shape, or a fiber shape, which will be described later.
Incidentally, the metal used for the metal aggregate is not particularly limited as long as it is a metal having a high melting point and a high tensile strength up to a high temperature because it is applied to a high-temperature molten metal. For example, iron, stainless steel, tungsten, molybdenum, etc. Are preferably used.
一方、耐火性骨材の種類は特に限定することなく、最大粒子径を0.85mm以下とすることにより、本発明の効果を得ることができることを確認している。また、金属骨材の種類や形状に関わらず、同様に最大粒子径を0.85mm以下とすることにより、図2に示す様に、施工体の見掛け気孔率を低減できるという本発明の効果を得ることができることを確認している。
また、耐火性骨材の最大粒子径を0.85mm以下とすることにより、簡易にスラリー状の混練物が得られるので、その観点からも好適である。
ちなみに、耐火性骨材の最大粒子径の下限値は特に規定するものではないが、粉砕コスト等を考慮すると、0.31mm以上とすることが好ましい。
一方、最大粒径が0.85mmを超えると、金属骨材の空間に耐火性骨材が充填されにくくなり、施工後空間として残り、施工体の見掛け気孔率が大きくなって、高強度が得られにくくなる。
On the other hand, the type of the refractory aggregate is not particularly limited, and it has been confirmed that the effect of the present invention can be obtained by setting the maximum particle diameter to 0.85 mm or less. Also, regardless of the type and shape of the metal aggregate, similarly, by setting the maximum particle diameter to 0.85 mm or less, the effect of the present invention that the apparent porosity of the construction body can be reduced as shown in FIG. Make sure you can get.
In addition, a slurry-like kneaded material can be easily obtained by setting the maximum particle size of the refractory aggregate to 0.85 mm or less, which is also preferable from this viewpoint.
Incidentally, the lower limit value of the maximum particle diameter of the refractory aggregate is not particularly specified, but it is preferably 0.31 mm or more in consideration of the pulverization cost and the like.
On the other hand, when the maximum particle size exceeds 0.85 mm, it becomes difficult to fill the space of the metal aggregate with the refractory aggregate, and it remains as a post-construction space, the apparent porosity of the construction body increases, and high strength is obtained. It becomes difficult to be.
本発明に係るキャスタブル耐火物はコンクリートと違い、高温環境で使用する際の爆裂防止のために、耐火性骨材100質量部に対して、水分添加量を外掛けで10質量部以下と規定する。好ましくは9質量部以下とし、更に8質量部以下であることが好適である。
水分量を10質量部以下に制御するためには、後述する公知の手段である養生、乾燥により適宜実施することができる。
The castable refractory according to the present invention is different from concrete in order to prevent explosion when used in a high temperature environment. . The amount is preferably 9 parts by mass or less, and more preferably 8 parts by mass or less.
In order to control the water content to 10 parts by mass or less, it can be appropriately carried out by curing and drying, which are known means described later.
耐火性骨材としては、アルミナ、マグネシア、珪酸質、シリカ−アルミナ質、アルミナ−マグネシア質、アルミナ−スピネル質、アルミナ−スピネル−マグネシア質、粘土質、クロム質、ろう石質、ジルコン質、ジルコニア質、炭素質、炭化珪素質、マグネシア質、マグネシア−カーボン質、アルミナ−カーボン質、アルミナ−炭化珪素−カーボン質、アルミナ−マグネシア−カーボン質、ジルコニア−カーボン質の1種又は2種以上を好適に選定して用いることができる。
すなわち、使用環境に応じて、これらの何れかの耐火性骨材を使用することにより、高強度な耐火物を得ることができる。
Refractory aggregates include alumina, magnesia, siliceous, silica-alumina, alumina-magnesia, alumina-spinel, alumina-spinel-magnesia, clay, chrome, waxy, zircon,
That is, a high-strength refractory can be obtained by using any one of these refractory aggregates according to the use environment.
金属骨材の形状としては、樹枝状、フレーク状、ファイバー(金属片)状等のものが推奨される。
樹枝状とは、毛細血管のように先端が複数に分岐した形状を意味しており、3次元に張り巡らした金属枝によりキャスタブル補強に非常に有効である。樹枝状の場合には、一本の枝の断面積が0.05mm2以上、1mm2以下が補強上好ましく、骨材の最大径は、金属骨材の充填性から1.0mm以上、50mm以下とすることが好ましい。
ちなみに、樹枝状の金属骨材は、例えば、市販線材を複数本ワイヤー状に縒ってせん断することにより製造できる。
As the shape of the metal aggregate, a dendritic shape, a flake shape, a fiber (metal piece) shape or the like is recommended.
The dendritic shape means a shape in which the tip branches into a plurality of like a capillary, and is very effective for castable reinforcement by a metal branch stretched in three dimensions. In the case of a dendritic shape, the cross-sectional area of one branch is preferably 0.05 mm 2 or more and 1 mm 2 or less, and the maximum diameter of the aggregate is 1.0 mm or more and 50 mm or less from the filling property of the metal aggregate. It is preferable that
Incidentally, the dendritic metal aggregate can be produced by, for example, shearing a plurality of commercially available wires in a wire shape.
また、フレーク状の場合、最大長が1.0mm以上、50mm以下、断面積0.5mm2以上、10mm2以下が好ましい。断面積及び長さが上記の範囲を超えると金属骨材の均一な密充填が困難になり、高強度が得られにくくなるので、上記の範囲とすることが好ましい。
一方、最大長及び長さが上記の範囲未満の場合、耐火粒子の架橋に寄与出来ず補強効果が発現しにくくなる。従って、充填性を満足し、且つ補強効果が発現する大きさ以上とすることが好ましい。
ちなみに、フレーク状の金属骨材は、例えば、断面積0.5mm2以上、10mm2以下で圧延された金属箔を長さ1.0mm以上、50mm以下に切断することにより製造できる。
In the case of flakes, the maximum length is preferably 1.0 mm or more and 50 mm or less, and the cross-sectional area is 0.5 mm 2 or more and 10 mm 2 or less. If the cross-sectional area and length exceed the above range, uniform dense filling of the metal aggregate becomes difficult and high strength is difficult to obtain, so the above range is preferable.
On the other hand, when the maximum length and the length are less than the above range, it is difficult to contribute to the cross-linking of the refractory particles and the reinforcing effect is hardly exhibited. Therefore, it is preferable that the size be equal to or greater than the size that satisfies the filling property and exhibits the reinforcing effect.
Incidentally, the flaky metal aggregate can be produced by cutting a metal foil rolled with a cross-sectional area of 0.5 mm 2 or more and 10 mm 2 or less into a length of 1.0 mm or more and 50 mm or less.
又は、金属骨材の形状が金属母材を削ることによって作製される形状であっても良い。ここで、金属骨材の形状が金属母材を削ることによって作製される形状とは、一概にその形状を規定しにくいため、この様な表現で表している。
金属母材を削る方法としては、例えば、金属母材に穴を開ける場合、金属母材を切断する場合、金属母材の一部を掻き削る場合等が挙げられる。ここでの金属骨材の形状は、上記の様な場合に作製される形状(切り粉状と記載することがある)をすべて含む。
また、切り粉状の金属骨材の大きさは、例えば、断面積0.5mm2以上、10mm2以下で長さ0.5mm以上、30mm以下とすることが施工上好ましい。断面積又は長さが上記の範囲を超えると金属骨材の均一な密充填が困難になり、高強度が得られにくくなるので、上記の範囲とすることが好ましい。
Alternatively, the shape of the metal aggregate may be a shape produced by cutting the metal base material. Here, the shape of the metal aggregate formed by cutting the metal base material is generally expressed in this way because it is difficult to define the shape.
Examples of the method for cutting the metal base material include a case where a hole is made in the metal base material, a case where the metal base material is cut, and a case where a part of the metal base material is scraped off. Here, the shape of the metal aggregate includes all the shapes produced in the above cases (may be described as chips).
In addition, the size of the chopped metal aggregate is preferably, for example, from a cross-sectional area of 0.5 mm 2 to 10 mm 2 and a length of 0.5 mm to 30 mm. If the cross-sectional area or length exceeds the above range, uniform dense filling of the metal aggregate becomes difficult and high strength is difficult to obtain, so the above range is preferable.
ファイバー状の場合、断面積0.05mm2以上、1mm2以下で長さ1.0mm以上、50mm以下とすることが施工上好ましい。断面積又は長さが上記の範囲を超えると、金属骨材の均一な密充填が困難になり、高強度が得られにくくなるので、上記の範囲とすることが好ましい。
ちなみに、ファイバー状の金属骨材は、例えば、市販線材を上記長さにせん断することにより製造できる。
In the case of a fiber shape, the cross-sectional area is preferably 0.05 mm 2 or more and 1 mm 2 or less, and the length is preferably 1.0 mm or more and 50 mm or less. If the cross-sectional area or length exceeds the above range, uniform dense filling of the metal aggregate becomes difficult and high strength is difficult to obtain, so the above range is preferable.
Incidentally, the fiber-like metal aggregate can be produced, for example, by shearing a commercially available wire to the above length.
次に、本発明の不定形耐火物を用いて形成される耐火物の製造方法について説明する。
本発明は、金属骨材、耐火性骨材及び水を混練した後、型枠に流し込み、養生乾燥することを特徴とする。特に、金属骨材が上記フレーク状又はファイバー状のときには、事前に金属骨材と耐火性骨材と水分を混ぜたスラリーとして型枠に流し込むことによって、空隙のない金属骨材が空間に均一に密充填された不定形耐火物を容易に施工することができるので、好ましい。
ちなみに、予定している施工空間で要求される不定形耐火物の強度の程度に応じて、充填する金属骨材の所望の量を、適宜、設定し、この所望の金属骨材の量に応じて、耐火性骨材と水を混合して、混練後に、型枠に流し込み、養生乾燥することが好ましい。
Next, the manufacturing method of the refractory formed using the amorphous refractory of this invention is demonstrated.
The present invention is characterized in that after a metal aggregate, a refractory aggregate and water are kneaded, they are poured into a mold and cured and dried. In particular, when the metal aggregate is in the form of flakes or fibers, the metal aggregate without voids is uniformly distributed in the space by pouring it into the mold as a slurry in which the metal aggregate, the refractory aggregate and moisture are mixed in advance. A densely packed amorphous refractory can be easily constructed, which is preferable.
By the way, according to the degree of strength of the irregular refractory required in the planned construction space, the desired amount of metal aggregate to be filled is set appropriately, and according to the amount of this desired metal aggregate Thus, it is preferable to mix the refractory aggregate and water, pour them into a mold after kneading, and dry them by curing.
また、本発明では、上記の各骨材と水を混合混練した後施工する場合とは別に、金属骨材のみを予め型枠に投入し、施工空間を前記金属骨材で充填した後、耐火性骨材及び水を混練したスラリーを前記型枠に流し込み、養生乾燥することも可能である。
本方法の場合には、金属骨材と耐火骨材の比重差が高い場合に有効で先行して金属骨材のみを充填する為に金属骨材の沈下による偏析が防止出来る。
流し込み成形時に型枠に振動を加えながら行うと充填が効率的に進むので好ましく、特に金属骨材が切り粉状又はファイバー状のときは好適である。
養生乾燥は公知の方法で実施すればよく、使用時の爆裂防止のため耐火材質量に対して水分を10質量%以下に調整する。
In addition, in the present invention, apart from the case where construction is performed after mixing and kneading each of the above-mentioned aggregates and water, only the metal aggregate is put in the mold in advance and the construction space is filled with the metal aggregate, and then fireproofing. It is also possible to pour a slurry obtained by kneading the active aggregate and water into the mold and to dry it.
In the case of this method, it is effective when the specific gravity difference between the metal aggregate and the refractory aggregate is high, and since only the metal aggregate is filled in advance, segregation due to the sinking of the metal aggregate can be prevented.
If casting is performed while applying vibration to the mold, it is preferable because the filling proceeds efficiently. Particularly, when the metal aggregate is in the form of chips or fibers.
Curing and drying may be carried out by a known method, and moisture is adjusted to 10% by mass or less with respect to the mass of the refractory material in order to prevent explosion during use.
本発明に係る不定形耐火物は、必要に応じ結合剤を添加することができる。結合剤は焼結剤、分散剤、界面活性剤、硬化剤、硬化調整剤等の何れか1種以上を添加すればよい。養生収縮による崩壊防止のため、結合剤の含有量は合計で65質量%以下とすることが好ましい。
焼結剤として、超微粉アルミナ、超微粉SiC、超微粉SiO2などを使用できる。
分散剤としては、ピロリン酸ナトリウム、トリポリリン酸ナトリウム、テトラポリリ酸ナトリウム、ヘキサメタリン酸ナトリウム、フミン酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、珪酸ナトリウム、有機リン酸ナトリウム、ポリアクリル酸ナトリウム、クエン酸ナトリウム、酒石酸ナトリウム、タンニン酸ナトリウム、β−ナフタレンスルホン酸ナトリウム、アルキルアリルスルホン酸ナトリウムなどがある。
A binder may be added to the amorphous refractory according to the present invention as necessary. As the binder, any one or more of a sintering agent, a dispersing agent, a surfactant, a curing agent, a curing regulator and the like may be added. In order to prevent disintegration due to curing shrinkage, the total binder content is preferably 65% by mass or less.
As the sintering agent, ultrafine alumina, ultrafine SiC, ultrafine SiO 2 or the like can be used.
Dispersants include sodium pyrophosphate, sodium tripolyphosphate, sodium tetrapolyphosphate, sodium hexametaphosphate, sodium humate, sodium carbonate, sodium silicate, organic sodium phosphate, sodium polyacrylate, sodium citrate, sodium tartrate, tannic acid Examples include sodium, sodium β-naphthalene sulfonate, sodium alkyl allyl sulfonate, and the like.
界面活性剤として、例えばトリポリリン酸ナトリウム、ヘキサメタリン酸ナトリウム、ウルトラポリリン酸ナトリウム、酸性ヘキサメタリン酸ナトリウム、ホウ酸ナトリウム、クエン酸ナトリウム、カルボキシル基含有ポリエーテル系分散剤、酒石酸ナトリウム、ポリアクリル酸ナトリウム、スルホン酸ナトリウム等から選ばれる1種または2種以上が使用できる。
硬化剤はアルミナセメントが最も好ましいが、これに限らず、例えばケイ酸ナトリウム、シリカゾル、アルミナゾル、リン酸アルミニウム、乳酸アルミニウムなどから選ばれる1種または2種以上が使用できる。
Examples of the surfactant include sodium tripolyphosphate, sodium hexametaphosphate, sodium ultrapolyphosphate, acidic sodium hexametaphosphate, sodium borate, sodium citrate, carboxyl group-containing polyether dispersant, sodium tartrate, sodium polyacrylate, sulfone. 1 type (s) or 2 or more types chosen from sodium acid etc. can be used.
The hardener is most preferably alumina cement, but is not limited thereto, and for example, one or more selected from sodium silicate, silica sol, alumina sol, aluminum phosphate, aluminum lactate and the like can be used.
適当な可使時間を得るために、必要に応じて硬化調整剤を添加することができるが、これには例えばホウ酸、シュウ酸、クエン酸、グルコン酸、ホウ酸アンモニウム、ウルトラポリリン酸ナトリウム、炭酸リチウム、消石灰、リチウム塩、オキルカルボン酸、ジカルボン酸、第一リン酸カルシウム、レゾルシンなどから選ばれる1種または2種以上を使用することができる。 In order to obtain a suitable pot life, a curing regulator can be added as necessary, for example, boric acid, oxalic acid, citric acid, gluconic acid, ammonium borate, sodium ultrapolyphosphate, One or more selected from lithium carbonate, slaked lime, lithium salt, oxycarboxylic acid, dicarboxylic acid, monocalcium phosphate, resorcin, and the like can be used.
[参考例1]
金属骨材と、耐火性骨材とからなる骨材に水分を添加して得られた不定形耐火物を、タンデイッシュ下ノズル、羽口ブロック及びタンディッシュカバーに施工し、実炉に供した。以下その詳細について記述する。
図1(A)に示すタンデイッシュ下ノズル用の型枠2(外径310φ×内径90φ×高さ350mm)を、ユーラスモーターの設置された振動テーブル1上に取付固定した後、型枠にSUS310の金属ファイバーを先行充填した。
続いて最大粒子径が0.3mmのアルミナ−マグネシア質の耐火粉末100質量部に対して外掛けで8.0質量部の添加水分で混練してスラリーを作成した。
[ Reference Example 1]
An amorphous refractory obtained by adding moisture to an aggregate consisting of a metal aggregate and a fireproof aggregate was applied to the lower tundish nozzle, tuyere block and tundish cover, and was used in the actual furnace. . The details are described below.
A mold frame 2 (outer diameter 310φ × inner diameter 90φ × height 350 mm) for the tundish lower nozzle shown in FIG. 1A is mounted and fixed on the vibration table 1 on which the Eurus motor is installed, and then the SUS310 is mounted on the mold. Of metal fiber was pre-filled.
Subsequently, 100 parts by mass of alumina-magnesia refractory powder having a maximum particle size of 0.3 mm was kneaded with 8.0 parts by mass of added water to create a slurry.
その後、金属ファイバーが先行充填された型枠中に0.3Gの加振を加えながら、混練スラリーを鋳込んだ後、型枠を振動テーブルより取り外し10時間大気養生後、110℃の乾燥炉にて15時間乾燥を行い脱枠を行った。
その後、60トン容量タンディッシュの下ノズルとして設置し、1時間30分の昇熱後、360トンの溶鋼を3ヒートを240分で完鋳した。
また、図1(B)に示すタンディッシュ羽口においても、羽口型枠3を用いて上記のタンデイッシュ下ノズルの場合と同様の方法で製作を行い、60トン容量タンディッシュの羽口として設置し、初回の適用に際しては、1時間30分の昇熱後、適用を開始した。その後、58ヒート使用し、計画的に交換した。
After that, kneading slurry was cast while applying 0.3 G vibration in a mold pre-filled with metal fibers, and then the mold was removed from the vibration table, and after curing for 10 hours in an air oven at 110 ° C. And dried for 15 hours.
Then, it installed as a lower nozzle of a 60-ton capacity tundish, and after heating up for 1 hour and 30 minutes, 360 tons of molten steel were completely cast in 240 minutes.
Also, the tundish tuyere shown in FIG. 1 (B) is manufactured using the
一方、幅2000mm、長さ3000mm、厚み212mmの直方体形状のタンディッシュカバーに、SUS304の金属ファイバーを先行充填し、最大粒子径が0.5mmのアルミナ−シリカ質の耐火粉末100質量部に対して、外掛けで添加水分7.9質量部で混練した耐火粉末スラリーを鋳込み成形した。
表面温度が600℃になるまで事前乾燥し実炉に供した。これらの結果を表1にまとめた。
尚、比較例として、耐火粒子の最大径が1.2mm、2.0mm、5.66mm及び3.35mmの耐火粉末に金属ファイバーを内掛けでそれぞれ2質量%、2質量%、4質量%、3質量%添加し、同時混練して試作した下ノズル、羽口及びタンディッシュカバーでの実炉における結果を合わせて金属ファイバーの場合を表2に示す。
表1及び表2中の一般物性のかさ比重、気孔率については、JIS R 2553で規定された成形後の試験片を用いて、JIS R 2205に基づいて、圧縮強度については、JIS R 2553に基づいて、それぞれ測定した。
On the other hand, SUS304 metal fiber is pre-filled in a rectangular parallelepiped tundish cover having a width of 2000 mm, a length of 3000 mm, and a thickness of 212 mm, and 100 parts by mass of an alumina-silica refractory powder having a maximum particle diameter of 0.5 mm. Then, a refractory powder slurry kneaded with an added moisture of 7.9 parts by mass was cast and molded.
It was pre-dried until the surface temperature reached 600 ° C. and used in an actual furnace. These results are summarized in Table 1.
In addition, as a comparative example, the maximum diameter of the refractory particles is 1.2%, 2.0mm, 5.66mm, and 3.35mm, respectively. Table 2 shows the case of metal fiber together with the results in the actual furnace with the lower nozzle, tuyere and tundish cover that were added by 3% by mass and kneaded at the same time.
For the bulk specific gravity and porosity of the general physical properties in Table 1 and Table 2, the test piece after molding specified in JIS R 2553 is used, and the compressive strength is in accordance with JIS R 2553. Based on each measurement.
[参考例2、実施例1]
金属ファイバー以外の金属骨材の場合についてもタンデイッシュ下ノズルに施工し、実炉に供した。以下その詳細について記述する。
金属ファイバー時と同様に図1(A)に示すタンデイッシュ下ノズル用の型枠2(外径310φ×内径90φ×高さ350mm)を、ユーラスモーターの設置された振動テーブル1上に取付固定した後、最大粒子径が0.3mmのアルミナ−マグネシア質の耐火粉末と、SUS310材質のフレーク状の削り粉、及び線径0.5φの線材を10本縒ったワイヤーを長さ25mmに切断した樹枝状の金属骨材を内掛けで35質量%添加し、アルミナ−マグネシア質の耐火粉末100質量部に対して外掛けで其々8.0質量部、8.3質量部、8.2質量部の添加水分で同時混練した。
[ Reference Example 2, Example 1 ]
In the case of metal aggregates other than metal fibers, they were applied to the nozzle under the tundish and used in an actual furnace. The details are described below.
As in the case of the metal fiber, the mold frame 2 (outer diameter 310φ × inner diameter 90φ × height 350 mm) for the tundish lower nozzle shown in FIG. 1 (A) is mounted and fixed on the vibration table 1 on which the Eurus motor is installed. After that, a wire having 10 pieces of alumina-magnesia refractory powder having a maximum particle size of 0.3 mm, SUS310 flaky cutting powder, and a wire rod having a diameter of 0.5φ was cut into a length of 25 mm. Add 35% by mass of dendritic metal aggregate, and 8.0 parts by mass, 8.3 parts by mass and 8.2 parts by mass, respectively, with respect to 100 parts by mass of refractory powder of alumina-magnesia. Simultaneously kneading with part of the added water.
その後、型枠2にそれぞれの混練物を0.3Gの加振を加えながら鋳込んだ後、型枠2を振動テーブル1より取り外し10時間大気養生後、110℃の乾燥炉にて15時間乾燥を行い脱枠を行った。
その後、60トン容量タンディッシュの下ノズルとして設置し、いづれも1時間30分の昇熱後、1ヒート当り360トンの溶鋼の鋳造に供した。これらの結果を表3に示す。
Then, after casting each kneaded material into the
Thereafter, it was installed as a lower nozzle of a 60-ton capacity tundish, and both were heated for 1 hour and 30 minutes and then used for casting 360 tons of molten steel per heat. These results are shown in Table 3.
表1〜表3に示すように、下ノズルでは外観・切断面上亀裂発生は特に認められず良好な結果を得た。金属骨材の形態としては、樹枝状がもっとも良く次にフレーク状、ファイバー状の順位で高耐用を示した。
羽口についても外観・内部には亀裂発生は認められず、いずれのサンプルも使用後焼結が進み、高強度化していた。
一方、タンディッシュカバー(TDカバー)では、従来技術の比較例では開口部周辺の剥離損傷が初期に発生するのに対し、本発明品では7倍以上のヒート回数でも剥離損傷が発生せず長寿命化を達成することができた。
As shown in Tables 1 to 3, with the lower nozzle, no cracks were observed on the appearance / cut surface, and good results were obtained. As the form of the metal aggregate, the dendritic shape was the best, followed by high durability in the order of flakes and fibers.
No cracks were observed in the appearance and inside of the tuyere, and all the samples were sintered after use and increased in strength.
On the other hand, in the tundish cover (TD cover), in the comparative example of the prior art, peeling damage around the opening portion occurs at an early stage, but in the product of the present invention, peeling damage does not occur even when the heat frequency is 7 times or more. Life extension could be achieved.
1…ユーラスモーター付き振動テ−ブル、2…下ノズル型枠、3…羽口型枠
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