JP5992477B2 - Irregular refractory - Google Patents
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Description
本発明は、不定形耐火物に関し、詳細には、製鋼用電気炉等の補修などに用いられるスタンプ材又は落とし込み材などの不定形耐火物に関する。 The present invention relates to an irregular refractory, and more particularly to an irregular refractory such as a stamp material or a drop material used for repairing an electric furnace for steel making or the like.
電気炉等の製鋼炉の補修には、従来から、例えば、特許文献1〜4に示されるとおり、補修用吹付け材、スタンプ材などの不定形耐火物が用いられている。補修用吹付け材は、通常、粉粒状の耐火性原料とバインダーを混合して製造され、施工に際しては、これをロテクターなどの吹付機に投入し、空気圧で施工箇所にまで搬送した後、水と混合して施工箇所に吹き付けることによって施工される。一方、スタンプ材は、通常、粉粒状の耐火性原料からなり、施工に際しては、これを施工箇所に投入し、エアランマー等で加圧成型するドライ施工か、或いは、施工現場において液体状のバインダーと混合し、施工箇所に投入後、同じくエアランマー等で加圧成型するセミドライ施工で施工される。 For repairing a steel furnace such as an electric furnace, conventionally, as shown in, for example, Patent Documents 1 to 4, amorphous refractories such as a spray material for repair and a stamp material have been used. The spray material for repair is usually manufactured by mixing powdery refractory raw material and a binder, and in the construction, this is put into a sprayer such as a protector and conveyed to the construction site by air pressure, It is constructed by mixing with and spraying on the construction site. On the other hand, the stamp material is usually made of a powdery refractory raw material, and at the time of construction, it is put into a construction site and is subjected to dry construction by pressure molding with an air rammer or the like, or a liquid binder at the construction site. After being mixed and thrown into the construction site, it is also constructed by semi-dry construction that is pressure-molded with an air rammer or the like.
いずれにせよ、補修用吹付け材やスタンプ材などの不定形耐火物の主原料となる耐火物原料は、より良い施工が可能となるように所定の粒度分布に粒度調整されているのが普通であり、一般的には、例えば、粗粒、中間粒、微粉等に予め区分けされた耐火性原料を、最終製品の粒度分布が所定のものとなるように、適宜の割合で配合、混合して使用されている。 In any case, refractory raw materials, which are the main raw materials for irregular refractories such as spray materials for repair and stamp materials, are usually adjusted to a predetermined particle size distribution so that better construction is possible. In general, for example, refractory raw materials previously classified into coarse grains, intermediate grains, fine powders, etc. are blended and mixed at an appropriate ratio so that the final product has a predetermined particle size distribution. Used.
これら不定形耐火物に使用される耐火性原料としては、一般的に、焼成天然マグネシア、焼成海水マグネシア、電融マグネシアなどのマグネシア原料、又はドロマイト原料が使用されている。マグネシア原料としては、マグネシア含量が90%若しくはそれ以上と比較的高い90%級MgOと呼ばれる高品位のものもあれば、マグネシア含量が70%前後と比較的低い70%級MgOと呼ばれる低品位のものもあり、ドロマイト原料を添加したマグネシア原料や、焼成オリビンを添加したマグネシア原料なども、補修用吹付け材或いはスタンプ材などの不定形耐火物の主たる耐火性原料として使用されている。 As the refractory raw material used for these amorphous refractories, generally, magnesia raw materials such as calcined natural magnesia, calcined seawater magnesia, and electrofused magnesia, or dolomite raw materials are used. As a magnesia raw material, there is a high quality material called 90% grade MgO having a relatively high magnesia content of 90% or more, and a low grade material called 70% grade MgO having a relatively low magnesia content of around 70%. Some magnesia raw materials added with dolomite raw materials and magnesia raw materials added with baked olivine are also used as the main refractory raw materials for irregular shaped refractories such as spray materials for repair or stamp materials.
しかしながら、上述した各種マグネシア原料や、ドロマイト原料、焼成オリビン骨材などは、焼成工程を経て製造されるため、比較的高価であり、不定形耐火物のコスト上昇の一因となっている。 However, the above-mentioned various magnesia materials, dolomite materials, fired olivine aggregates, and the like are manufactured through a firing process and are therefore relatively expensive, contributing to an increase in the cost of amorphous refractories.
本発明は、上記した従来技術の現状に鑑みて為されたもので、マグネシア原料、又はドロマイト原料、或いはその両者を主たる耐火性原料とするスタンプ材又は落とし込み材などの不定形耐火物において、スタンプ材又は落とし込み材としての性能を維持しつつ、耐火性原料であるマグネシア原料及び/又はドロマイト原料の使用量を低減し、安価で優れた特性を備えた不定形耐火物を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the current state of the prior art described above, and in a stamped refractory material such as a magnesia raw material, a dolomite raw material, or both as a main refractory raw material or a dropping material, a stamp An object of the present invention is to provide an amorphous refractory that is inexpensive and has excellent characteristics by reducing the amount of magnesia raw material and / or dolomite raw material that is a refractory raw material while maintaining the performance as a lumber or dropped material. To do.
本発明者は、上記の課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、フェロニッケルスラグ(Fe−Niスラグ)に着目した。Fe−Niスラグは、主にステンレス鋼の原料となるフェロニッケル(Fe−Ni)の製造炉で発生するスラグであり、フェロニッケルの製造に伴い不可避的に発生する副産物である。我が国におけるFe−Niスラグの発生量は比較的多く、1992年にFe−Niスラグのコンクリート用スラグ骨材のJIS規格が制定(JIS A 5011−2)されたことにより、安定した品質の製品が幅広い用途に向けて供給されることが期待される材料であり、既に土木・建設用資材や舗装用資材として有効利用されている。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventor has focused on ferronickel slag (Fe-Ni slag). Fe-Ni slag is slag generated mainly in a ferronickel (Fe-Ni) production furnace, which is a raw material for stainless steel, and is an inevitable byproduct accompanying the production of ferronickel. The amount of Fe-Ni slag generated in Japan is relatively large, and the JIS standard for slag aggregate for Fe-Ni slag concrete was established in 1992 (JIS A 5011-2). It is a material that is expected to be supplied for a wide range of applications, and has already been effectively used as a civil engineering / construction material and a paving material.
本発明者が確認したところによれば、典型的なFe−Niスラグは、通常、MgO又はMgOとCaOの混合物(以下、「(MgO+CaO)」と略記する)を約30質量%若しくはそれ以上含有し、他にSiO2、Fe2O3、さらに、微量のAl2O3などを含んでいる。塩基性耐火物であるMgO又は(MgO+CaO)の含量が比較的多いことはFe−Niスラグが耐火性を有している可能性を示唆しており、また、含まれるSiO2やFe2O3には耐火物中の骨材を焼結させる効果があるのではないかと考えられた。この仮説に基づき、本発明者は、不定形耐火物に使用されるマグネシア原料及び/又はドロマイト原料の一部、特にその粗粒分の一部を、種々の割合でFe−Niスラグで置き換えて実際に不定形耐火物を製造し、その特性を調べ、置き換える割合が一定範囲内にあるときには、耐火性原料であるマグネシア原料及び/又はドロマイト原料の一部をFe−Niスラグで置き換えても、スタンプ材や落とし込み材などの不定形耐火物に求められる特性が維持され、十分に使用可能であることを確認し、本発明を完成した。 According to the present inventors, typical Fe—Ni slag usually contains about 30% by mass or more of MgO or a mixture of MgO and CaO (hereinafter abbreviated as “(MgO + CaO)”). In addition, SiO 2 , Fe 2 O 3 , and a small amount of Al 2 O 3 are included. The relatively high content of MgO or (MgO + CaO), which is a basic refractory, suggests the possibility that Fe—Ni slag has fire resistance, and SiO 2 and Fe 2 O 3 contained therein. Was thought to have the effect of sintering the aggregate in the refractory. Based on this hypothesis, the present inventor replaced a part of the magnesia raw material and / or dolomite raw material used for the amorphous refractory, particularly a part of the coarse particle thereof, with Fe-Ni slag at various ratios. Actually manufacturing an amorphous refractory, examining its characteristics, and when the replacement ratio is within a certain range, even if a part of the magnesia raw material and / or dolomite raw material that is a refractory raw material is replaced with Fe-Ni slag, The present invention was completed after confirming that the properties required for the irregular refractories such as stamp material and dropping material were maintained and could be used sufficiently.
すなわち、本発明は、マグネシア原料、又はドロマイト原料、或いはマグネシア原料とドロマイト原料を耐火性原料として含み、当該耐火性原料の粗粒分の5質量%〜20質量%がFe−Niスラグで置き換えられている不定形耐火物を提供することによって、上記の課題を解決するものである。なお、本明細書でいう粗粒分とは、通常、粒径が1mm以上の粗粒、1〜0.25mmの中間粒、及び0.25〜0mmの微粉に区分けしたときに、粗粒に分類される粒径を有するものを意味している。 That is, the present invention includes a magnesia raw material, a dolomite raw material, or a magnesia raw material and a dolomite raw material as a refractory raw material, and 5% by mass to 20% by mass of the coarse particles of the refractory raw material are replaced with Fe-Ni slag. The above-mentioned problems are solved by providing an amorphous refractory. In addition, the coarse particle part as used in the present specification is usually a coarse particle when divided into coarse particles having a particle size of 1 mm or more, intermediate particles of 1 to 0.25 mm, and fine particles of 0.25 to 0 mm. It means what has the particle size classified.
本発明の不定形耐火物は、ドライ施工されるスタンプ材として用いることができ、さらには、施工現場で溶液状のバインダーを混合して、湿式施工用或いはセミドライ施工用のスタンプ材として使用することも可能である。また、本発明の不定型耐火物は、電気炉等に直接投入する落とし込み材、すなわち焼き付け付着材としても有用である。本発明の不定型耐火物を落とし込み材として用いる場合には、緻密で、剥がれがたい耐火物層を電気炉等の溶融金属容器内面に形成することが可能となる。本発明の不定形耐火物は、これにさらにバインダーを加えて混合し補修用吹付け材として用いることが可能である。補修用吹付け材として使用される場合、及び湿式施工用或いはセミドライ施工用のスタンプ材として使用される場合のいずれにおいても、用いられるバインダーには特に制限はなく、通常、不定形耐火物に使用されるバインダーであれば基本的にどのようなバインダーでも使用できるが、例えば、珪酸塩、硫酸塩、燐酸塩、苦汁、粘土質鉱物、消石灰、又はSiO2超微粉などが好適に用いられる。 The amorphous refractory material of the present invention can be used as a stamp material for dry construction, and further mixed with a solution binder at the construction site to be used as a stamp material for wet construction or semi-dry construction. Is also possible. The indeterminate refractory of the present invention is also useful as a drop-in material that is directly put into an electric furnace or the like, that is, a burn-in adhesion material. When the amorphous refractory according to the present invention is used as a dropping material, a dense and hard-to-peel refractory layer can be formed on the inner surface of a molten metal container such as an electric furnace. The amorphous refractory of the present invention can be used as a spraying material for repair by adding a binder to the refractory and mixing it. There are no particular restrictions on the binder used, whether it is used as a spraying material for repair, or as a stamp material for wet or semi-dry construction, and is usually used for irregular refractories. Basically, any binder can be used as long as it is a binder, but for example, silicate, sulfate, phosphate, bitter juice, clay mineral, slaked lime, or SiO 2 ultrafine powder is preferably used.
本発明の不定形耐火物に使用される骨材の粒径は、不定形耐火物の使用目的に応じて適宜設定されるが、例えば、最大粒径が5mmである場合には、補修用吹付け材又はスタンプ材のいずれの場合でも、耐火物の凹凸を良く充填、被覆し、緻密な耐火物層を構築することができるので好ましい。 The particle size of the aggregate used in the amorphous refractory of the present invention is appropriately set according to the purpose of use of the amorphous refractory. For example, when the maximum particle size is 5 mm, the repair blower In either case of the attaching material or the stamp material, the unevenness of the refractory is well filled and covered, and a dense refractory layer can be constructed.
本発明の不定形耐火物によれば、耐火性原料として用いられるマグネシア原料及び/又はドロマイト原料の一部がFe−Niスラグで置換されているので、使用するマグネシア原料及びドロマイト原料の量を低減し、不定形耐火物のコストを低減させることができるという利点が得られる。また、本発明の不定形耐火物によれば、既に土木・建設用資材や舗装用資材として有効利用されているFe−Niスラグの新たな用途を提供することができるという利点が得られる。 According to the amorphous refractory of the present invention, since a part of the magnesia raw material and / or dolomite raw material used as the refractory raw material is replaced with Fe-Ni slag, the amount of the magnesia raw material and the dolomite raw material to be used is reduced. And the advantage that the cost of an amorphous refractory can be reduced is acquired. In addition, according to the amorphous refractory of the present invention, there is an advantage that a new application of Fe-Ni slag that has already been effectively used as a civil engineering / construction material or a paving material can be provided.
本発明の不定形耐火物は、マグネシア原料、又はドロマイト原料、或いはマグネシア原料及びドロマイト原料を耐火物原料として含み、前記耐火物原料の粗粒分の5質量%〜20質量%がFe−Niスラグで置換されている不定形耐火物である。換言すれば、粗粒分に区分けされる耐火物原料のうち、マグネシア原料及び/又はドロマイト原料が80質量%〜95質量%を占め、残りの5質量%〜20質量%がFe−Niスラグである不定形耐火物である。なお、マグネシア原料又はドロマイト原料は、それぞれを単独で用いても良いし、両者を適宜の比率で混合して用いても良い。 The amorphous refractory of the present invention includes a magnesia raw material, a dolomite raw material, or a magnesia raw material and a dolomite raw material as a refractory raw material, and 5% by mass to 20% by mass of the coarse particles of the refractory raw material is Fe-Ni slag. It is an amorphous refractory that has been replaced with. In other words, among the refractory raw materials classified into coarse particles, the magnesia raw material and / or the dolomite raw material occupy 80 mass% to 95 mass%, and the remaining 5 mass% to 20 mass% is Fe-Ni slag. It is an irregular refractory. In addition, a magnesia raw material or a dolomite raw material may be used individually, respectively, and both may be mixed and used for an appropriate ratio.
耐火性原料として用いられるマグネシア原料は、通常、粒径が5又は4〜1mmの粗粒、1〜0.25mmの中間粒、及び0.25〜0mmの微粉に予め区分けされたマグネシア原料を、最終製品である不定形耐火物に求められる粒度分布に合わせて適宜の配合割合で混合することによって調製される。また、耐火性原料として用いられるドロマイト原料は、通常、粒径が1mm以上の粗粒、好ましくは粒径7〜1mmに予め粒度調整されたものを用いる。ドロマイト原料中のカルシアは、一般的に、空気中の水分を吸収し、消化(水酸化カルシウムに変化)し易く、長期保管ができないので、通常、粒径が1mm以上、好ましくは7〜1mmのものを使用するのが良く、1mm下のものは使用しないのが好ましい。 The magnesia raw material used as the refractory raw material is usually a magnesia raw material that has been previously divided into coarse particles having a particle size of 5 or 4 to 1 mm, intermediate particles of 1 to 0.25 mm, and fine powder of 0.25 to 0 mm. It is prepared by mixing at an appropriate blending ratio in accordance with the particle size distribution required for the amorphous refractory as the final product. Moreover, the dolomite raw material used as a refractory raw material is usually a coarse particle having a particle size of 1 mm or more, preferably a particle size adjusted in advance to a particle size of 7 to 1 mm. The calcia in the dolomite raw material generally absorbs moisture in the air, is easy to digest (changes to calcium hydroxide), and cannot be stored for a long period of time. Therefore, the particle size is usually 1 mm or more, preferably 7 to 1 mm. Goods should be used, and those below 1 mm are preferably not used.
本発明の不定形耐火物は、粒径に応じて粗粒、中間粒、及び微粉に区分けされた耐火物原料のうち粗粒に区分けされる耐火物原料の一部をFe−Niスラグで置き換えるものである。 The amorphous refractory according to the present invention replaces a part of the refractory raw materials classified into coarse grains among the refractory raw materials classified into coarse grains, intermediate grains, and fine powders according to the particle diameter with Fe-Ni slag. Is.
粗粒に区分けされる耐火物原料の一部をFe−Niスラグで置き換える割合は、5質量%〜20質量%の範囲にあるのが好ましく、5質量%〜15質量%の範囲であるのがより好ましい。Fe−Niスラグで置き換える割合が5質量%未満の場合には、不定形耐火物の特性としては問題ないが、Fe−Niスラグの使用量が少なすぎ、マグネシア原料及び/又はドロマイト原料の使用量の低減効果が得られないので好ましくない。また、Fe−Niスラグで置き換える割合が20質量%を超えると、形成される耐火物の熱間圧縮強さが低下するとともに、特に落とし込み材として使用する場合には、耐蝕性が低下するので好ましくない。 The ratio of replacing part of the refractory raw material divided into coarse grains with Fe—Ni slag is preferably in the range of 5% by mass to 20% by mass, and in the range of 5% by mass to 15% by mass. More preferred. When the proportion replaced with Fe-Ni slag is less than 5% by mass, there is no problem with the properties of the amorphous refractory, but the amount of Fe-Ni slag used is too small, and the amount of magnesia raw material and / or dolomite raw material used. This is not preferable because the effect of reducing the above cannot be obtained. Moreover, when the ratio replaced by Fe-Ni slag exceeds 20% by mass, the hot compressive strength of the refractory formed is lowered, and particularly when used as a drop-in material, the corrosion resistance is lowered, which is preferable. Absent.
本発明の不定形耐火物において耐火性原料として用いるマグネシア原料とは、基本的に焼成天然マグネシア、焼成海水マグネシアなどの焼成マグネシア単体からなるマグネシア原料であり、例えば、マグネシア含有量が90質量%或いはそれ以上と高い、90%級MgOに該当する高品位のマグネシア原料が挙げられる。また、本発明の不定形耐火物において耐火性原料として用いるドロマイト原料とは、合成した焼成ドロマイトであっても、焼成天然ドロマイトであっても良い。 The magnesia raw material used as the refractory raw material in the amorphous refractory of the present invention is a magnesia raw material basically composed of a calcined magnesia simple substance such as calcined natural magnesia, calcined seawater magnesia, and the magnesia content is, for example, 90% by mass or Higher-grade magnesia raw materials corresponding to 90% grade MgO can be mentioned. Further, the dolomite raw material used as the refractory raw material in the amorphous refractory of the present invention may be a synthesized fired dolomite or a fired natural dolomite.
マグネシア原料の粒径には原則として制限はないが、緻密な耐火物層を構築するという観点からは最大粒径が5mm以下であるのが好ましく、5mm〜0mmの範囲に入る粒度分布、より好ましくは4mm〜0mmの範囲に入る粒度分布を有しているのが好ましい。斯かる粒度分布を有するマグネシア原料は、上述したとおり、例えば、粒径が5〜1mm又は4〜1mmの粗粒、1〜0.25mmの中間粒、及び0.25〜0mmの微粉に予め区分けされたマグネシア原料を、求められる粒度分布に合わせて適宜の配合割合で混合することによって調製することができる。 In principle, the particle size of the magnesia raw material is not limited, but from the viewpoint of constructing a dense refractory layer, the maximum particle size is preferably 5 mm or less, more preferably a particle size distribution falling within the range of 5 mm to 0 mm. Preferably has a particle size distribution in the range of 4 mm to 0 mm. As described above, the magnesia raw material having such a particle size distribution is preliminarily classified into, for example, coarse particles having a particle size of 5 to 1 mm or 4 to 1 mm, intermediate particles having a particle size of 1 to 0.25 mm, and fine powder having a particle size of 0.25 to 0 mm. The magnesia raw material thus prepared can be prepared by mixing at an appropriate blending ratio in accordance with the required particle size distribution.
また、耐火性原料として用いられるドロマイト原料としては、上述したとおり、通常、粒径が1mm以上の粗粒、好ましくは粒径7〜1mmに予め粒度調整されたものを用いる。 Moreover, as above-mentioned as a dolomite raw material used as a refractory raw material, the coarse particle whose particle size is 1 mm or more, Preferably the particle size adjusted beforehand to the particle size of 7-1 mm is used.
なお、耐火物原料として用いるマグネシア原料における粗粒や中間粒には、若干ではあるが微粉に区分される粒径のものも含まれているので、マグネシア原料についていえば、粗粒と中間粒とを混合しただけでも、5mm〜0mm又は4mm〜0mmの範囲に入る粒度分布を有するマグネシア原料を調製することは可能である。しかしながら、スタンプ材や落とし込み材などの不定形耐火物においては、緻密で付着性の良い耐火物層を構築する上で、微粉分がある程度の割合で含まれているのが好ましい場合があるので、そのような場合には、粗粒と中間粒に加えて微粉を配合することによって、微粉が一定程度の割合で含まれている粒度分布を有するマグネシア原料を調製するのが好ましい。緻密で付着性の良い耐火物層が得られる限り、本発明の不定形耐火物において、配合される微粉の量には特段の制限はないが、粗粒分のマグネシア原料とFe−Niスラグの合計量を100質量部としたとき、微粉の量は10〜35質量部であるのが好ましい。斯かる微粉としては、例えば、90%MgOに該当する焼成マグネシア原料をボールミルやローラミルで粉砕したミル粉と呼ばれる微粉が挙げられ、ミル粉は、通常、最大粒径が100μm以下で、粒径が0.075μm以下のものが全体の80質量%を占めている微粉である。 In addition, since the coarse grains and intermediate grains in the magnesia raw material used as the refractory raw material include those having a particle size that is slightly divided into fine powders, It is possible to prepare a magnesia raw material having a particle size distribution that falls within the range of 5 mm to 0 mm or 4 mm to 0 mm even by mixing. However, in an irregular refractory material such as a stamp material or a dropping material, it may be preferable that a fine powder content is contained in a certain proportion in constructing a dense and highly adherent refractory layer. In such a case, it is preferable to prepare a magnesia raw material having a particle size distribution in which fine powder is contained in a certain ratio by blending fine powder in addition to coarse grains and intermediate grains. As long as a dense and highly adherent refractory layer is obtained, the amount of fine powder blended in the amorphous refractory of the present invention is not particularly limited, but the coarse magnesia raw material and Fe-Ni slag When the total amount is 100 parts by mass, the amount of fine powder is preferably 10 to 35 parts by mass. Examples of such fine powder include fine powder called mill powder obtained by pulverizing a calcined magnesia raw material corresponding to 90% MgO with a ball mill or roller mill. The mill powder usually has a maximum particle size of 100 μm or less and a particle size of The fine powder whose 0.075 micrometer or less occupies 80 mass% of the whole.
本発明で使用するFe−Niスラグとは、上述したとおり、鉄−ニッケル(Fe−Ni)合金の製造炉で発生するスラグであり、通常、30質量%又はそれ以上のMgO又は(MgO+CaO)と、40質量%又はそれ以上のSiO2と、10質量%又はそれ以上のFe2O3を含有しており、他に、1質量%又はそれ以上のAl2O3を含有している。Fe−Niスラグのコンクリート用スラグ骨材にはJIS規格が制定されていることからも理解されるとおり、Fe−Niスラグの組成は極めて安定しており、通常、我が国でFe−Niの副産物として発生するFe−Niスラグは30〜35質量%のMgOを含有し、例えば、中国で発生するFe−Niスラグは、塩基性原料として、30〜35質量%の(MgO+CaO)を含有し、両者いずれにおいても、他に、40〜55質量%のSiO2と、10〜20質量%Fe2O3と、1〜4質量%のAl2O3を含有している。このようなFe−Niスラグとして、我が国で入手可能なものは、例えば、商品名「パムコスラグ」(大平洋金属株式会社製)が挙げられる。 As described above, the Fe—Ni slag used in the present invention is slag generated in an iron-nickel (Fe—Ni) alloy production furnace, and usually 30% by mass or more of MgO or (MgO + CaO) and 40% by mass or more of SiO 2 and 10% by mass or more of Fe 2 O 3 , and additionally 1% by mass or more of Al 2 O 3 . As is understood from the fact that JIS standards have been established for slag aggregate for concrete of Fe-Ni slag, the composition of Fe-Ni slag is extremely stable, and as a by-product of Fe-Ni in Japan. The generated Fe—Ni slag contains 30 to 35% by mass of MgO. For example, the Fe—Ni slag generated in China contains 30 to 35% by mass of (MgO + CaO) as a basic raw material. in even other, and SiO 2 of 40 to 55 wt%, 10 to 20 wt% Fe 2 O 3, and containing Al 2 O 3 1-4% by weight. As such Fe-Ni slag, what can be obtained in Japan includes, for example, trade name "Pam Coslag" (manufactured by Taiheiyo Metal Co., Ltd.).
Fe−Niスラグの粒径には原則として制限はないが、耐火物原料と混合して使用されるので、耐火物原料の粒径とほぼ等しい粒径であるのが好ましく、施工面の凹凸を良く充填、被覆し、緻密な耐火物層を構築するという観点からは最大粒径が5mm以下であるのが好ましく、5mm〜0mmの範囲に入る粒度分布を有しているのが好ましく、より好ましくは、粒径0.3mm未満の細粒分を含まない5mm〜0.3mmの範囲に入る粒度分布を有しているのが良い。 The particle size of Fe-Ni slag is not limited in principle, but since it is used by mixing with refractory raw material, it is preferable that the particle size is substantially equal to the particle size of refractory raw material, and the unevenness of the construction surface is The maximum particle size is preferably 5 mm or less, preferably from 5 mm to 0 mm, more preferably from the viewpoint of well filling, covering and building a dense refractory layer. Preferably has a particle size distribution falling within a range of 5 mm to 0.3 mm not including fine particles having a particle size of less than 0.3 mm.
本発明の不定形耐火物は、上記のとおり、例えば、マグネシア原料及び/又はドロマイト原料などの耐火物原料、及びFe−Niスラグを主原料とするものである。 As described above, the amorphous refractory of the present invention is mainly composed of a refractory material such as a magnesia material and / or a dolomite material, and Fe-Ni slag.
本発明の不定形耐火物が、例えば、補修用吹付け材として用いられる場合には、上記耐火物原料及びその一部を置換したFe−Niスラグに加えて、バインダーが混合される。施工したときに付着性の良い耐火物の層が形成される限り、本発明の不定形耐火物に混合されるバインダーの量に特段の制限はないが、通常、耐火物原料の粗粒分及びその一部を置換したFe−Niスラグの合計量を100質量部としたとき、バインダーの固形分質量で2〜7質量部であるのが好ましい。用いられるバインダーとしては、通常、不定形耐火物のバインダーとして用いられるものであれば、どのようなバインダーであっても良いが、例えば、珪酸ソーダ、珪酸カリなどの珪酸塩、硫酸マグネシウムなどの硫酸塩、燐酸ソーダ、燐酸カリなどの燐酸塩、粘土質鉱物、消石灰、SiO2超微粉、又は、有機合成繊維などを用いることができる。 When the amorphous refractory of the present invention is used as, for example, a spraying material for repair, a binder is mixed in addition to the refractory raw material and Fe-Ni slag in which a part thereof is substituted. As long as a layer of refractory having good adhesion is formed when constructed, there is no particular limitation on the amount of the binder mixed with the amorphous refractory of the present invention, but usually the coarse fraction of the refractory raw material and When the total amount of Fe—Ni slag substituted for a part thereof is 100 parts by mass, the binder is preferably 2 to 7 parts by mass in terms of solid content. As the binder to be used, any binder can be used as long as it is usually used as a binder for amorphous refractories. For example, sodium silicate, silicate such as potassium silicate, sulfuric acid such as magnesium sulfate, and the like. Salts, phosphates such as sodium phosphate and potassium phosphate, clay minerals, slaked lime, SiO 2 ultrafine powder, or organic synthetic fibers can be used.
以下、実験に基づいて、本発明の不定形耐火物をさらに詳細に説明する。 Hereinafter, the amorphous refractory of the present invention will be described in more detail based on experiments.
<実験1:落とし込み材>
下記の材料を下記表1の割合で混合して、粉粒状の試験用落とし込み材A〜Eを調製した。また、対照として、マグネシア原料の粗粒分をFe−Niスラグで置換しない対照落とし込み材1を調製した。調製した試験用落とし込み材A〜E及び対照落とし込み材1のそれぞれを、内径55mm、高さ45mmのアルミナるつぼに入れて、10kg/cm2の圧力下、1500℃で2時間酸化焼成し、試験体A〜E及び対象試験体1を製造し、気孔率、嵩比重、見掛け比重、及び圧縮強さを測定した。
<Experiment 1: Dropping material>
The following materials were mixed in the proportions shown in Table 1 below to prepare powder drop test materials A to E. Moreover, the control dropping material 1 which does not substitute the coarse-grain content of a magnesia raw material with Fe-Ni slag was prepared as a control. Each of the prepared test drop materials A to E and the control drop material 1 was put in an alumina crucible having an inner diameter of 55 mm and a height of 45 mm, and oxidized and fired at 1500 ° C. for 2 hours under a pressure of 10 kg / cm 2. -E and the object test body 1 were manufactured, and the porosity, bulk specific gravity, apparent specific gravity, and compressive strength were measured.
(使用材料)
・マグネシア原料(粗粒分):90%級MgO(粒度4〜1mm)
・Fe−Niスラグ:商品名「パムコスラグ」(大平洋金属株式会社製)(粒度5〜0.3mm
・マグネシア原料(微粉分):ミル粉(92%級海水マグネシアの微粉(最大粒径100μm以下、粒径0.075μm以下80質量%以上))
(Materials used)
・ Magnesia raw material (coarse particles): 90% grade MgO (particle size 4 to 1 mm)
Fe-Ni slag: trade name “Pam Coslag” (manufactured by Taiheiyo Metal Co., Ltd.) (particle size 5 to 0.3 mm)
・ Magnesia raw material (fine powder): Mill powder (92% grade seawater magnesia fine powder (maximum particle size 100 μm or less, particle size 0.075 μm or less 80 mass% or more))
結果を表1に示す。なお、表1において、配合割合を示す欄に記載された各数値は質量部を示している。また、マグネシア原料である90%級MgO(粒径4〜1mm)、及びFe−Niスラグ(粒径5〜0.3mm)の欄において括弧内に記載された数値は、マグネシア原料の粗粒分とFe−Niスラグの合計量を100質量%とした場合の各々の質量%を表している。 The results are shown in Table 1. In Table 1, each numerical value described in the column indicating the blending ratio indicates parts by mass. Moreover, the numerical value described in the parenthesis in the column of 90% grade MgO (particle size 4 to 1 mm) and Fe-Ni slag (particle size 5 to 0.3 mm), which is a magnesia raw material, is a coarse fraction of the magnesia raw material. And the total amount of Fe-Ni slag is 100% by mass, and represents each mass%.
表1に示すとおり、マグネシア原料の粗粒分(粒径4〜1mm)及びFe−Niスラグの合計量を100質量%としたとき、Fe−Niスラグの量が6質量%〜18質量%の範囲にある試験用落とし込み材A〜Cを用いて製造した試験体A〜Cは、Fe−Niスラグを用いない対照落とし込み材1を用いて製造した対照試験体1と比較して、嵩比重は低く、気孔率が高くなる傾向となった。一方、圧縮強さは、試験体A、B、C、いずれの圧縮強度もFe−Niスラグを含まない対照試験体1を上回った。なお、試験体A、B、Cの中で比べると、試験体Cよりも、試験体A、Bの方が圧縮強さが高いという結果が得られた。 As shown in Table 1, when the total amount of coarse particles (particle size 4 to 1 mm) of the magnesia raw material and Fe—Ni slag is 100 mass%, the amount of Fe—Ni slag is 6 mass% to 18 mass%. The test specimens A to C manufactured using the test drop materials A to C in the range are compared with the control test specimen 1 manufactured using the control drop material 1 not using Fe-Ni slag. It was low and the porosity became high. On the other hand, the compressive strength of each of the test specimens A, B, and C exceeded that of the control test specimen 1 containing no Fe-Ni slag. In addition, compared with the test bodies A, B, and C, the result that the test bodies A and B had higher compressive strength than the test body C was obtained.
一方、Fe−Niスラグの量が24質量%又は29質量%ある試験用落とし込み材D及びEを用いて製造した試験体D、Eは、対照試験体1と比較して、気孔率が高く、嵩比重が小さく、圧縮強さも大幅に低下しており、溶融発泡していると判断した。 On the other hand, the test specimens D and E produced using the test drop materials D and E having an amount of Fe-Ni slag of 24% by mass or 29% by mass have a higher porosity than the control test specimen 1, The bulk specific gravity was small, and the compressive strength was greatly reduced.
以上の結果から、耐火物原料として用いたマグネシア原料の一部をFe−Niスラグで置き換える場合、マグネシア原料の粗粒分の5質量%〜20質量%をFe−Niスラグで置き換えるのが好適であり、5質量%〜15質量%の範囲で置き換えるのがより好適であることが分かった。 From the above results, when a part of the magnesia raw material used as the refractory raw material is replaced with Fe-Ni slag, it is preferable to replace 5 mass% to 20 mass% of the coarse particles of the magnesia raw material with Fe-Ni slag. It turned out that it is more suitable to substitute in the range of 5 mass%-15 mass%.
なお、アルミナるつぼ中での1500℃、2時間の焼成実験は、落とし込み材を実際に取鍋等の内部に投入したときの反応状況をほぼ忠実に反映していると考えられるので、上記の実験結果は落とし込み材としての有用性を判断する合理的な根拠となるものである。 In addition, it is considered that the firing experiment at 1500 ° C. for 2 hours in the alumina crucible reflects the reaction state when the dropped material is actually put into the ladle or the like, so that the above experiment is performed. The result provides a reasonable basis for judging the usefulness of the dropped material.
<実験2:落とし込み材>
実験1で用いた「90%級MgO(粒径4〜1mm)を、焼成天然ドロマイト(粒径7〜1mm)で置き換えた以外は実験1と同様にして、下記表2の割合で各材料を混合して、粉粒状の試験用落とし込み材F〜Jを調製した。調製した試験用落とし込み材F〜Jを用いて、実験1と同様にして、試験体F〜Jを製造し、気孔率、嵩比重、見掛け比重、及び圧縮強さを測定した。結果を表2に示す。なお、表2における対照1の結果は表1の結果を転記したものである。また、ドロマイト原料及びFe−Niスラグ(粒径5〜0.3mm)の欄において括弧内に記載された数値は、ドロマイト原料とFe−Niスラグの合計量を100質量%とした場合の各々の質量%を表している。
<Experiment 2: Dropping material>
“90% grade MgO (particle size: 4 to 1 mm) used in Experiment 1 was replaced with calcined natural dolomite (particle size: 7 to 1 mm) in the same manner as in Experiment 1 except that each material was mixed at the ratio shown in Table 2 below. Mixing was performed to prepare granular test drop materials F to J. Using the prepared test drop materials F to J, test samples F to J were produced in the same manner as in Experiment 1, and the porosity, The bulk specific gravity, apparent specific gravity, and compressive strength were measured, and the results are shown in Table 2. The results for Control 1 in Table 2 are the results of Table 1. The dolomite raw material and Fe-Ni In the column of slag (particle diameter 5 to 0.3 mm), the numerical value described in parentheses represents the respective mass% when the total amount of the dolomite raw material and Fe—Ni slag is 100 mass%.
表2に示すとおり、ドロマイト原料(粒径7〜1mm)及びFe−Niスラグの合計量を100質量%としたとき、Fe−Niスラグの量が6質量%〜18質量%の範囲にある試験用落とし込み材F〜Hを用いて製造した試験体F〜Hは、Fe−Niスラグを用いない対照落とし込み材1を用いて製造した対照試験体1とほぼ変わらない気孔率及び嵩比重を示し、圧縮強さも、Fe−Niスラグを含まない対照試験体1と比較して遜色のないものであった。ただ、Fe−Niスラグによる置換率が18質量%となる試験用落とし込み材Hを用いて製造した試験体Hでは、気孔率が高く、嵩比重が低く、圧縮強さが低下する傾向が見られた。 As shown in Table 2, when the total amount of dolomite raw material (particle size: 7 to 1 mm) and Fe—Ni slag is 100% by mass, the amount of Fe—Ni slag is in the range of 6% by mass to 18% by mass. Specimens F to H manufactured using the dropping materials F to H for use show porosity and bulk specific gravity almost the same as the Control Specimen 1 manufactured using the Control Dropping Material 1 that does not use Fe-Ni slag, The compressive strength was also comparable to the control specimen 1 that did not contain Fe-Ni slag. However, in the test body H manufactured using the test drop material H in which the substitution rate with Fe—Ni slag is 18% by mass, the porosity is low, the bulk specific gravity is low, and the compressive strength tends to decrease. It was.
一方、Fe−Niスラグの量が24質量%又は29質量%である試験用落とし込み材I及びJを用いて製造した試験体I、Jは、対照試験体1と比較して、気孔率が高く、嵩比重が小さく、又、圧縮強さも低かった。 On the other hand, the test bodies I and J produced using the test drop materials I and J in which the amount of Fe—Ni slag was 24% by mass or 29% by mass had a higher porosity than the control test body 1. The bulk specific gravity was small and the compressive strength was also low.
以上の結果から、耐火物原料としてマグネシア原料に代えてドロマイト原料を用いる場合であっても、用いるドロマイト原料の一部をFe−Niスラグで置き換える割合は、ドロマイト原料の5質量%〜20質量%の範囲が好ましく、5質量%〜15質量%の範囲がより好適であると判断された。 From the above results, even when a dolomite raw material is used in place of the magnesia raw material as the refractory raw material, the ratio of replacing a part of the dolomite raw material used with Fe-Ni slag is 5 mass% to 20 mass% of the dolomite raw material. It was judged that the range of 5 mass%-15 mass% was more suitable.
<実験3:落とし込み材>
実験1で用いた「90%級MgO(粒径4〜1mm)と、実験2で用いた焼成天然ドロマイト(粒径7〜1mm)を併用した以外は実験1と同様にして、下記表3の割合で各材料を混合して、粉粒状の試験用落とし込み材K〜Qを調製した。調製した試験用落とし込み材K〜Qを用いて、実験1と同様にして、試験体K〜Qを製造し、気孔率、嵩比重、見掛け比重、及び圧縮強さを測定した。結果を表3に示す。なお、表3における対照1の結果は表1の結果を転記したものである。また、マグネシア原料である90%級MgO(粒径4〜1mm)、ドロマイト原料、及びFe−Niスラグ(粒径5〜0.3mm)の欄において括弧内に記載された数値は、マグネシア原料の粗粒分とドロマイト原料とFe−Niスラグの合計量を100質量%とした場合の各々の質量%を表している。
<Experiment 3: Dropping material>
In the same manner as in Experiment 1, except that the 90% grade MgO (particle size: 4 to 1 mm) used in Experiment 1 and the calcined natural dolomite (particle size: 7 to 1 mm) used in Experiment 2 were used together, Each material was mixed at a ratio to prepare powdered test drop materials K to Q. Using the prepared test drop materials K to Q, specimens K to Q were produced in the same manner as in Experiment 1. The porosity, bulk specific gravity, apparent specific gravity, and compressive strength were measured, and the results are shown in Table 3. The results for Control 1 in Table 3 are the results of Table 1. In the columns of 90% grade MgO (particle diameter 4 to 1 mm), dolomite raw material, and Fe-Ni slag (particle diameter 5 to 0.3 mm) which are raw materials, the numerical values described in parentheses are the coarse fraction of magnesia raw material 100% by mass of the total amount of dolomite raw material and Fe-Ni slag Represents the mass% of each.
表3に示すとおり、マグネシア原料の粗粒分、ドロマイト原料、及びFe−Niスラグの合計量を100質量%としたとき、Fe−Niスラグの量が6質量%〜18質量%の範囲にある試験用落とし込み材K〜Oを用いて製造した試験体K〜Oは、Fe−Niスラグを用いない対照落とし込み材1を用いて製造した対照試験体1と比較して、気孔率が低く、嵩比重も増加しており、圧縮強度も、対照試験体1と比較して遜色のないものであった。また、試験体K〜Oの内部で比較すると、Fe−Niスラグの量が6質量%〜12質量%の範囲にある試験用落とし込み材K〜Mを用いて製造した試験体K〜Mの方が、Fe−Niスラグの量が18質量%である試験用落とし込み材N、Oを用いて製造した試験体N、Oに比べて、気孔率が低く、圧縮強度が高いという結果となった。 As shown in Table 3, when the total amount of coarse particles of magnesia raw material, dolomite raw material, and Fe-Ni slag is 100% by mass, the amount of Fe-Ni slag is in the range of 6% by mass to 18% by mass. Specimens K to O manufactured using test drop materials K to O have lower porosity and bulk compared to control test sample 1 manufactured using control drop material 1 that does not use Fe-Ni slag. The specific gravity also increased, and the compressive strength was comparable to that of the control specimen 1. In addition, when compared within the test bodies K to O, the test bodies K to M manufactured using test drop materials K to M in which the amount of Fe-Ni slag is in the range of 6 mass% to 12 mass%. However, compared with the test bodies N and O manufactured using the test drop materials N and O in which the amount of Fe—Ni slag was 18% by mass, the porosity was low and the compressive strength was high.
一方、Fe−Niスラグの量が24質量%である試験用落とし込み材P、Qを用いて製造した試験体P、Qは、対照試験体1と比較して、見掛け比重は変わらないものの、気孔率が高く、嵩比重が小さく、圧縮強さも大幅に低下しており、発泡溶融していると判断された。 On the other hand, the test specimens P and Q manufactured using the test drop materials P and Q in which the amount of Fe—Ni slag was 24% by mass, although the apparent specific gravity did not change as compared with the control specimen 1, The ratio was high, the bulk specific gravity was small, and the compressive strength was greatly reduced.
以上の結果から、マグネシア原料とドロマイト原料を耐火物原料として併用する場合、耐火物原料の粗粒分の一部をFe−Niスラグで置き換える割合は、5質量%〜20質量%の範囲が好適であり、より好適には、5質量%〜15質量%の範囲であることが分かった。 From the above results, when the magnesia raw material and the dolomite raw material are used together as the refractory raw material, the ratio of replacing part of the coarse particles of the refractory raw material with Fe-Ni slag is preferably in the range of 5% by mass to 20% by mass. More preferably, it was found to be in the range of 5% by mass to 15% by mass.
表3記載の試験用落とし込み材Lの配合で落とし込み材を調製し、溶鋼の排出が終わった電気炉(公称150屯)内に電気炉の上部から落とし込んで投入した。投入量は2,000kgであった。当該電気炉に新たなスクラップ等を投入し、溶解出湯後、確認した結果、形成された耐火物層には剥がれや大きな溶損もなく、落とし込み材は残存していた。 A drop material was prepared by blending the test drop material L shown in Table 3, and dropped into the electric furnace (nominal 150 mm) from which molten steel was discharged from the top of the electric furnace. The input amount was 2,000 kg. As a result of adding new scraps to the electric furnace and confirming after melting and pouring, the formed refractory layer was not peeled off or suffered large melting loss, and the dropped material remained.
本発明によれば、耐火物原料の粗粒分の一部をFe−Niスラグで置換することにより、スタンプ材や落とし込み材などの不定形耐火物における、例えば、マグネシア原料及びドロマイト原料などの耐火物原料の使用量を大幅に減少させ、そのコストを大幅に下げることが可能となる。本発明は、優れた物性を備えた不定形耐火物を安価に提供することを可能にするばかりでなく、有用な資源であるFe−Niスラグの新たな用途を提供するものであり、その産業上の利用可能性には多大のものがある。 According to the present invention, by replacing a part of the coarse particles of the refractory raw material with Fe-Ni slag, the refractory such as a magnesia raw material and a dolomite raw material in an irregular refractory such as a stamp material or a dropping material, for example. It is possible to greatly reduce the amount of raw materials used and greatly reduce the cost. The present invention not only makes it possible to inexpensively provide an amorphous refractory having excellent physical properties, but also provides a new application of Fe-Ni slag, which is a useful resource, and its industry. The above applicability is tremendous.
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