JP6303792B2 - ランスパイプ用流し込み耐火物 - Google Patents
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Description
本発明は、かかる発見に基づいてなされたものである。
即ち、金属アルミニウムは、強アルカリ性の条件で水と反応して水酸化アルミニウムを生成してH2ガスを発生させる。金属シリコンも同様にH2ガスを発生するが、反応性は金属シリコンの方が劣る。このため、Al−Si合金を用いることにより金属アルミニウムに比べて、反応速度が遅くなり、H2ガス発生速度が小さくなると同時に、一定の量のAl−Si合金が残存することになる。
また、シリコン成分はSiO(ガス)として移動するものと考えられる。残存しているAl−Si合金は、大気中での加熱により酸化され、次第にAl2O3、SiO2へと変化する。しかし、流し込み耐火物の内部に存在するAl−Si合金は、直ぐに酸化されることなく、一定期間合金として残存する。実験では、1000℃で3時間、大気中で加熱しても一部は合金として残存することが認められた。一方、シリコン成分は,酸素分圧が低いとSiO(ガス)の蒸気圧が大きくなることが知られている。また、金属と酸素との反応によって決定される酸素分圧は、Alで低く、Siで高い。Al−Si合金では、Alが残存することで酸素分圧が低くなって、SiO(ガス)の蒸気圧が高くなり、Al−Si合金が存在した部分から周囲のマトリックス部へ拡散し、その先で酸素と反応してSiO2として析出しているものと考えられる。
粘土としては、例えばカオリナイトを主鉱物組成とする蛙目粘土、木節粘土、ボールクレー、カオリン、ベントナイト等から選択される1種あるいは2種以上を使用することができる。また、国産の水ひ粘土を併用しても問題ない。なお、粘土の配合量は、1〜8質量%、好ましくは2〜6質量%の範囲内である。粘土の配合量が1質量%未満であると、マトリックスを結合するボンドが少ないために強度が低くなり剥離等の原因となるために好ましくない。一方、粘土の配合量が8質量%を超えると、水で混練する際に粘性が強くなり、施工水分量が急増するため、ボンドのネットワークを壊すことがあるために好ましくない。
実施例1
以下の表1に、本発明品の流し込み耐火物の配合例を示し、表2に比較品の流し込み耐火物の配合例を示す。
電融アルミナのAl2O3含有量は99.0質量%である;
焼結アルミナのAl2O3含有量は96.5質量%である;
アルミナセメントAのAl2O3含有量は73.9質量%である;
アルミナセメントBのAl2O3含有量は52.3質量%である;
金属アルミニウムのアルミニウム含有量は99.6質量%である;
Al−Si合金AのSi含有量は5質量%である;
Al−Si合金BのSi含有量は8質量%である;
Al−Si合金CのSi含有量は10.5質量%である;
Al−Si合金DのSi含有量は14質量%である;
Al−Si合金EのSi含有量は18質量%である;
Al−Si合金FのSi含有量は30質量%である。
ガス発生量は、水上置換法により測定した。表1及び2に従って所定量の水を加え、万能ミキサーで3分間混練した。なお、混練水分量は、タップフローが120mm前後になるように調整を行った水量である。この混練物100gから発生するH2ガス量を水上置換法によって測定した。評価結果は、+++が最も多く、++、+、-の順にH2ガス発生量が少なくなる表記としたが、+++については使用不可と判断した;
養生後曲げ強さ試験は、以下のように測定した。前項同様、混練物を作成し、40mm×40mm×160mmの金枠に混練物を流し込み、24時間養生したのち試験片を得た。試験片は、JIS-R2553に準じ、強度を測定し、得られた結果を養生後曲げ強さとした。養生後曲げ強さは、1.0MPa以上のものを良好と判断した;
熱間曲げ強さ試験は、以下のように測定した。前項同様、40mm×40mm×160mmの金枠に混練物を流し込み、24時間養生したのち、110℃で24時間乾燥することにより試験片を得た。この試験片について、JIS-R2656に準じ、1000℃での熱間曲げ強さを測定した。熱間曲げ強さは、10.0MPa以上のものを良好と判断した;
侵食試験は、以下のように行った。60mm×80mm×30mmの金枠に混練物を流し込み、24時間養生したのち、110℃で24時間乾燥することにより試験片を得た。この試験片を用いて、溶銑脱燐処理後スラグを侵食剤とし、1600℃で4時間の回転侵食試験を実施し、溶損寸法(侵食深さ)を測定した。侵食深さは、4.0mm以下のものを良好と判断した;
スポーリング試験は以下のように行った。230mm×114mm×65mmの金枠に混練物を流し込み、24時間養生したのち110℃で12時間、200℃で12時間乾燥することにより試験片を得た。この試験片について、電気炉にて1500℃で20分間加熱、10分間炉外で放冷を15回繰り返した。試験後の試験片を縦方向中央で切断し、亀裂の発生本数を数えた。亀裂本数4本以下のものを良好と判断した。
以上のように、比較品1〜11では、熱間曲げ強度10MPa以下,養生後曲げ強度1.0MPa以下、耐スポーリング性もしくは侵食性のいずれかが劣る結果となっており、「不良」な流し込み耐火物と判断された。
以下の表3に配合割合を示すアルミナ含有量の高い流し込み耐火物について実施例1と同様の比較を行った。ただし、侵食試験は以下のように行った。60mm×80mm×30mmの金枠に混練物を流し込み、24時間養生したのち、110℃で24時間乾燥することにより試験片を得た。この試験片を用いて、溶鋼脱硫処理後スラグを侵食剤とし、1650℃で3時間の回転侵食試験を実施し、溶損寸法(侵食深さ)を測定した。侵食深さは、14mm以下のものを良好と判断した。侵食試験以外の評価方法は、実施例1と同様である。得られた結果を表3に併記する。
これに対して,比較品12及び13では、養生後、熱間曲げ強さ共が低く、浸食深さも大きい結果となった。
本発明品2の流し込み耐火物を溶銑予備処理用ランスパイプの被覆用耐火物として使用したところ、比較品1(金属アルミニウムを配合した流し込み耐火物)を被覆用耐火物として用いたランスパイプの平均耐用数14ch(平均処理時間:30分/ch)であったのに対し,18ch(平均処理時間:31分/ch)まで耐用が伸びる結果となり、本発明の流し込み耐火物の優位性は明らかであった。
Claims (3)
- 粘土を1〜8質量%と、アルミナ含有量が70質量%以上のアルミナセメントを1〜8質量%と、残部が耐火性骨材を含む材料からなる流し込み耐火物に、金属シリコン含量が8〜18質量%のAl−Si合金を外掛けで0.2〜1.5質量%配合することを特徴とする流し込み耐火物。
- Al−Si合金の金属シリコン含量が、10.5〜14質量%である、請求項1記載の流し込み耐火物。
- 耐火性骨材として、ジルコニア・ムライト合成原料を35質量%以下(ゼロを含まず)の量で配合する、請求項1または2記載の流し込み耐火物。
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