JP6419555B2 - Cast refractory - Google Patents
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Description
本発明は、タンディッシュや溶鋼取鍋などの溶融金属容器の内張りに使用する流し込み耐火物に関し、特に熱的スポーリングや機械的スポーリングに対する耐スポーリング性に優れた流し込み耐火物に関する。 The present invention relates to a cast refractory used for lining a molten metal container such as a tundish or a molten steel ladle, and particularly to a cast refractory excellent in spalling resistance against thermal spalling and mechanical spalling.
タンディッシュや溶鋼取鍋などの溶融金属容器の内張りに使用する流し込み耐火物について、近年、溶融金属やスラグの浸食に対する抵抗性(以下、耐食性)は、使用原料の高純度化にともない向上してきている。しかし、その反面で、耐食性が向上し耐火物の寿命が延びたことにより、亀裂や剥離による損傷が流し込み耐火物の寿命に与える影響の割合が大きくなってきている。 In recent years, the resistance to erosion of molten metal and slag (hereinafter referred to as corrosion resistance) for cast refractories used for the lining of molten metal containers such as tundish and molten steel ladle has improved with the increase in the purity of the raw materials used. Yes. On the other hand, however, the corrosion resistance has been improved and the life of the refractory has been extended, so that damage due to cracks and peeling has flowed in and the proportion of the influence on the life of the refractory has increased.
流し込み耐火物の亀裂や剥離の原因は大別すると以下のようなものがある。(1)急加熱・急冷却を繰り返したときに、流し込み耐火物施工体の表面と内部との熱膨張差によって応力が発生し亀裂や剥離が生じる現象(以下、熱的スポーリング)、(2)外部からの機械的な力で流し込み耐火物施工体に応力が発生し亀裂や剥離が生じる現象(以下、機械的スポーリング)などである。 The causes of cracking and peeling of cast refractories can be broadly classified as follows. (1) Phenomenon in which stress is generated due to the difference in thermal expansion between the surface and the inside of the cast refractory body when repeated rapid heating / cooling (hereinafter referred to as thermal spalling), (2 ) Phenomena in which stress is generated in the refractory construction body poured by mechanical force from the outside and cracks and peeling occur (hereinafter referred to as mechanical spalling).
このような各スポーリングに対する抵抗性(以下、耐スポーリング性)を向上させる方法として、流し込み耐火物中の耐火性骨材の一部又は全てに長柱状耐火性骨材を使用する方法が従来提案されている。長柱状耐火性骨材の使用は、塊状に製造した耐火性原料を粉砕して得られる一般的な粒状の耐火性骨材と比べて、流し込み耐火物中に発生した亀裂の進展経路を延長させ、流し込み耐火物の亀裂進展に対する抵抗性を向上させることで、流し込み耐火物の耐スポーリング性の向上を図ったものである。 As a method for improving the resistance to each spalling (hereinafter referred to as spalling resistance), a method of using a long columnar refractory aggregate for a part or all of the refractory aggregate in the cast refractory is a conventional method. Proposed. The use of long columnar refractory aggregates extends the propagation path of cracks generated in cast refractories compared to general granular refractory aggregates obtained by pulverizing massive refractory raw materials. The spalling resistance of the cast refractory is improved by improving the resistance of the cast refractory to crack propagation.
例えば、特許文献1には、耐火物中に径が1〜30 mm、長さ/径で表わされるアスペクト比が3〜50の耐熱性金属酸化物の焼結骨材を1〜40質量%均一に分散されてなる耐スポーリング性耐火物が開示されている。特許文献1には、この耐スポーリング性耐火物を使用した結果、耐火煉瓦における1400℃での熱スポーリング試験後の曲げ強度が高くなったことが開示されている。 For example, in Patent Document 1, a sintered aggregate of a heat-resistant metal oxide having a diameter of 1 to 30 mm and an aspect ratio expressed by length / diameter of 3 to 50 in a refractory is uniformly 1 to 40% by mass. A spalling refractory material dispersed in is disclosed. Patent Document 1 discloses that, as a result of using this spalling refractory, the bending strength of the refractory brick after a thermal spalling test at 1400 ° C. is increased.
非特許文献1には、通常の粉砕骨材とは形状が異なる棒状の骨材を、代表的なコランダム質低セメントキャスタブルに使用し、破壊特性や耐熱スポール性に対してどのように影響があるのか考察した結果が開示されており、棒状骨材を20%以上使った低セメントキャスタブルは、破壊特性が向上し、1450℃の耐熱スポーリングテストにおいても若干の向上効果が認められたことが開示されている。 In Non-Patent Document 1, how rod-like aggregates that are different in shape from ordinary crushed aggregates are used in typical corundum low-cement castables, and how they affect fracture characteristics and heat-resistant spalling properties As a result, it has been disclosed that low cement castables using 20% or more of rod-like aggregates have improved fracture characteristics, and a slight improvement effect was observed in the 1450 ° C heat-resistant spalling test. Has been.
しかしながら、特許文献1に開示された長柱状耐火性骨材や非特許文献1に記載された棒状の骨材をタンディッシュ内張り用の流し込み耐火物に適用したところ、稼働面側の亀裂を軽減する効果は見られたが、稼働面側より一定厚みの部位において剥離につながるような大きな亀裂が発生したため、耐スポーリング性を向上しタンディッシュの寿命を向上するといった効果を得ることができなかった。 However, when the long columnar refractory aggregate disclosed in Patent Document 1 and the rod-shaped aggregate described in Non-Patent Document 1 are applied to a cast refractory for tundish lining, cracks on the working surface side are reduced. Although an effect was seen, a large crack that led to peeling occurred at a constant thickness from the working surface side, so it was not possible to obtain the effect of improving the spalling resistance and improving the tundish life .
本発明者らは、前述したような長柱状耐火性骨材を使用したにもかかわらず亀裂が発生した原因を以下のように推察した。 The present inventors inferred the reason why cracks occurred despite the use of the long columnar refractory aggregate as described above.
溶融金属容器の内張り施工体は使用中に稼動面側と背面側との間に温度勾配を有する。剥離につながるような大きな亀裂が発生した部位は、使用時の雰囲気温度が600℃付近の部位であった。通常、水硬性の結合材を使用した流し込み耐火物は、300℃以上から水硬性の結合材が分解して微細な気孔を形成し、1000℃以上の高温になるとマトリックス部は焼結し、微細な気孔を減少しつつその強度を発現する。そのため、600℃付近ではマトリックス中の水硬性の結合材が分解して微細な気孔を有するが焼結は進んでいない状態となる。従って、施工体の厚み方向において600℃付近になった部位は、未焼結の状態であるため焼結している稼働面側に比べ低強度になるとともに、結合材は分解して無くなっているため結合材が分解せず残っている背面側と比べても低強度となる。 The lining construction body of the molten metal container has a temperature gradient between the working surface side and the back surface side during use. The site where a large crack that would lead to peeling occurred was a site where the ambient temperature during use was around 600 ° C. Normally, cast refractories using hydraulic binders break down the hydraulic binder from 300 ° C or higher to form fine pores. It develops its strength while reducing pores. Therefore, in the vicinity of 600 ° C., the hydraulic binder in the matrix is decomposed to have fine pores, but sintering is not progressing. Therefore, the part near 600 ° C in the thickness direction of the construction body is in an unsintered state, so it has a lower strength than the sintered working surface side, and the bonding material has been decomposed and lost. For this reason, the strength is lower than the back side where the binder is not decomposed and remains.
ここで、異方性を有する長柱状耐火性骨材は、一般的な粒状の耐火性骨材に比べると比表面積が大きいため、流し込み時にその流動性を阻害するような抵抗が大きく、長柱状耐火性骨材を適用した流し込み耐火物は施工時の充填性が悪くなり、流し込み完了時点で多くの微細な気孔を有している。そのため長柱状耐火性骨材を適用した耐火物は、特に600℃付近の未焼結でかつ結合材が分解してしまった部分において、より多くの微細な気孔が存在することとなり、通常の耐火性骨材を使用したときよりも強度が低下し、その結果、剥離につながるような大きな亀裂が入りやすくなったのではないかと考えられる。 Here, since the long columnar refractory aggregate having anisotropy has a large specific surface area compared with a general granular refractory aggregate, the resistance to hinder the fluidity during pouring is large, and the long columnar refractory aggregate has a long columnar shape. The cast refractory to which the refractory aggregate is applied has a poor filling property at the time of construction, and has many fine pores when the pouring is completed. For this reason, refractories to which long columnar refractory aggregates are applied have more fine pores, especially in the unsintered area around 600 ° C and where the binder has decomposed. It is thought that the strength is lower than when using a synthetic aggregate, and as a result, a large crack that leads to peeling is likely to occur.
このような強度の低下による亀裂の発生を防止する方法として、流し込み耐火物の施工時の充填性を向上させる方法が考えられる。しかしながら、充填性を向上させるために、例えば、混練水量を増やすと耐食性などが低下するといった問題があり、バイブレーターによる加振時間を長くすると長柱状耐火性骨材とマトリックス部が分離するといった問題がある。 As a method of preventing the occurrence of cracks due to such a decrease in strength, a method of improving the filling property during the construction of the cast refractory can be considered. However, in order to improve the filling property, for example, there is a problem that the corrosion resistance decreases when the amount of kneading water is increased, and there is a problem that the long columnar refractory aggregate and the matrix part are separated when the vibration time by the vibrator is increased. is there.
本発明は、前記問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、長柱状耐火性骨材を使用した流し込み耐火物において、長柱状耐火性骨材の形状に起因する600℃付近の低温度域での強度の低下を抑制することにより亀裂の発生を防止し、溶融金属容器の内張りに好ましく使用できる耐スポーリング性に優れた流し込み耐火物を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and the object thereof is a cast refractory using a long columnar refractory aggregate, which has a low temperature around 600 ° C. due to the shape of the long columnar refractory aggregate. An object of the present invention is to provide a cast refractory material excellent in spalling resistance which can be preferably used for the lining of a molten metal container by preventing the occurrence of cracks by suppressing a decrease in strength in the temperature range.
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、長柱状耐火性骨材を使用した流し込み耐火物において、耐火性配合物に高強度の長柱状耐火性骨材及び金属ファイバーを適量添加することで、600℃付近の強度の低下を抑制することができることを見出し、本発明に想到した。 As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have found that, in a cast refractory using a long columnar refractory aggregate, a high strength long columnar refractory aggregate and metal The inventors have found that a decrease in strength around 600 ° C. can be suppressed by adding an appropriate amount of fiber, and have arrived at the present invention.
すなわち、本発明の流し込み耐火物は、耐火性配合物100質量%に対して、(A)断面形状がほぼ円形で、断面最大径が5〜20 mmかつ軸方向の長さ/断面最大径で規定されるアスペクト比が2〜5であり、JIS R1601に準じて測定した曲げ強度が60 MPa以上である長柱状耐火性骨材を5〜25質量%、及び(B)断面最大径が0.2〜1.5 mmかつ長さが20〜35 mmである金属ファイバーを1〜10質量%を、それぞれ外掛け添加したことを特徴とする。 That is, the cast refractory according to the present invention has (A) a substantially circular cross-sectional shape, a maximum cross-sectional diameter of 5 to 20 mm, and an axial length / maximum cross-sectional diameter with respect to 100% by mass of the refractory compound. 5-25% by mass of a long columnar refractory aggregate having a specified aspect ratio of 2-5, a bending strength measured according to JIS R1601 of 60 MPa or more, and (B) a maximum cross-sectional diameter of 0.2- It is characterized in that 1 to 10% by mass of a metal fiber having a length of 1.5 mm and a length of 20 to 35 mm is externally added.
本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記耐火性配合物は、耐火性骨材、耐火性微粉、アルミナセメント及び分散剤からなり、その化学成分がAl2O3が55質量%以上のアルミナ-シリカ質であり、前記長柱状耐火性骨材は、Al2O3を55質量%以上含有する焼結ムライトであることを特徴とする。 In a further preferred embodiment of the present invention, the refractory composition comprises a refractory aggregate, a refractory fine powder, an alumina cement and a dispersant, the chemical component of which is an alumina-containing 55% by mass or more Al 2 O 3. It is siliceous and the long columnar refractory aggregate is a sintered mullite containing 55% by mass or more of Al 2 O 3 .
本発明のさらに好ましい実施態様においては、本発明の流し込み耐火物は、タンディッシュ内張り用流し込み耐火物であることを特徴とする。 In a further preferred embodiment of the present invention, the cast refractory according to the present invention is a cast refractory for tundish lining.
本発明の長柱状耐火性骨材を使用した流し込み耐火物によれば、600℃付近の低温度域においても、剥離につながるような亀裂の発生を防止することが可能となったので、タンディッシュや溶鋼取鍋などの溶融金属容器の内張りに好適に使用できる。 According to the cast refractory material using the long columnar refractory aggregate of the present invention, it becomes possible to prevent the occurrence of cracks leading to peeling even in a low temperature region around 600 ° C. And can be suitably used for lining of molten metal containers such as ladle and molten steel ladle.
以下、本発明を実施するための形態について説明するが、それに先立って、本発明で特定する流し込み耐火物の技術的意義について説明する。 Hereinafter, although the form for implementing this invention is demonstrated, prior to that, the technical significance of the cast refractory specified by this invention is demonstrated.
長柱状耐火性骨材を使用した本発明の流し込み耐火物の特徴は、1000℃以上の高温域での亀裂進展に対する抵抗性の向上だけでなく、600℃付近の強度の低下を抑制することで、剥離につながるような亀裂の発生を防止することである。 The feature of the cast refractory of the present invention using the long columnar refractory aggregate is not only the improvement of the resistance to the crack growth in the high temperature region of 1000 ° C or higher, but also the suppression of the strength decrease near 600 ° C. It is to prevent the occurrence of cracks that lead to peeling.
(A)長柱状耐火性骨材
本発明の流し込み耐火物に使用する長柱状耐火性骨材は、1000℃以上の高温度域において、亀裂の進展経路を延長させ、流し込み耐火物の亀裂進展に対する抵抗性を向上させることで、流し込み耐火物の耐スポーリング性を向上させる。
(A) Long columnar refractory aggregate The long columnar refractory aggregate used in the cast refractory of the present invention extends the crack propagation path in a high temperature range of 1000 ° C or higher, and prevents the cast refractory from cracking. By improving the resistance, the spalling resistance of the cast refractory is improved.
長柱状耐火性骨材の断面最大径は5〜20 mmである。断面最大径が5 mm未満では、構造的な強度が弱く亀裂の進展を抑制する効果が得られないために好ましくない。断面最大径が20 mmを超えて大きくなると、流し込み耐火物の流動性が低下するために好ましくない。 The longest columnar refractory aggregate has a maximum cross-sectional diameter of 5 to 20 mm. A maximum cross-sectional diameter of less than 5 mm is not preferable because the structural strength is weak and the effect of suppressing the progress of cracks cannot be obtained. When the maximum cross-sectional diameter is larger than 20 mm, the flowability of the cast refractory is lowered, which is not preferable.
軸方向の長さ/断面最大径で規定されるアスペクト比は2〜5である。2より小さいと亀裂の進展に対する抵抗の効果が得られない。また5を超えて大きくなると、骨材の製造コストが高くなるだけでなく、流し込み耐火物の流動性を低下させ充填性が低下するため、得られる組織が脆弱になってしまい好ましくない。ここで定義するアスペクト比は50個の骨材のアスペクト比の平均値を指す。例えば、アスペクト比が2の長柱状耐火性骨材とは、アスペクト比の平均値が2であり、その中にアスペクト比2を下回る耐火性骨材が含まれてもかまわない。 The aspect ratio defined by the axial length / maximum cross-sectional diameter is 2-5. If it is less than 2, the effect of resistance to crack growth cannot be obtained. On the other hand, if it exceeds 5, not only the production cost of the aggregate is increased, but also the fluidity of the cast refractory is lowered and the filling property is lowered, so that the resulting structure becomes brittle. The aspect ratio defined here refers to the average aspect ratio of 50 aggregates. For example, a long columnar refractory aggregate having an aspect ratio of 2 may have an average aspect ratio of 2, and a refractory aggregate having an aspect ratio of less than 2 may be included therein.
長柱状耐火性骨材の曲げ強度は、1000℃以上の高温度域で亀裂の進展の抑制のためには、高いことが好ましい。具体的には、JIS R1601:2008の「ファインセラミックスの室温曲げ強さ試験方法」に準じて、幅4.0 mm×厚さ3.0 mm×全長45 mmの角柱状試験片を3点曲げ試験法にて測定した値が60 MPa以上である。曲げ強度が60 MPa未満では、進展した亀裂によって骨材自体が折損し、長柱状耐火性骨材を使用する目的である亀裂の進展を抑制する効果が得られない。 The bending strength of the long columnar refractory aggregate is preferably high in order to suppress crack growth in a high temperature range of 1000 ° C. or higher. Specifically, according to JIS R1601: 2008 “Testing method for room temperature bending strength of fine ceramics”, a prismatic specimen with a width of 4.0 mm × thickness of 3.0 mm × total length of 45 mm is subjected to a three-point bending test method. The measured value is 60 MPa or more. When the bending strength is less than 60 MPa, the aggregate itself breaks due to the developed crack, and the effect of suppressing the progress of the crack, which is the purpose of using the long columnar refractory aggregate, cannot be obtained.
長柱状耐火性骨材の組成としては、前述の曲げ強度を満足すれば特に限定されることなく各種のものを使用することができるが、マトリックス部との熱膨張率の差が小さいものを使用することが好ましい。例えば、後述するように耐火性配合物の化学成分が、Al2O3が55質量%以上のアルミナ-シリカ質である場合、長柱状耐火性骨材はAl2O3を55質量%以上含有する焼結ムライトを使用することが好ましい。 As the composition of the long columnar refractory aggregate, various materials can be used without any particular limitation as long as the above-mentioned bending strength is satisfied, but those having a small difference in thermal expansion coefficient from the matrix portion are used. It is preferable to do. For example, the chemical components of the refractory formulation as described later, Al 2 O 3 is 55 percent by weight or greater of the alumina - if a siliceous, long columnar refractory aggregate is the Al 2 O 3 less than 55 wt% content It is preferable to use sintered mullite.
長柱状耐火性骨材の添加量は、耐火性配合物100質量%に対して、外掛けで5〜25質量%である。添加量が5質量%未満では、目的とする亀裂の発生及び進展を防止する効果が得られず、また添加量が25質量%を超えて多くなると、施工時の充填性が低下するために好ましくない。 The addition amount of the long columnar refractory aggregate is 5 to 25% by mass on the basis of 100% by mass of the refractory compound. If the addition amount is less than 5% by mass, it is not possible to obtain the effect of preventing the occurrence and progress of the target crack, and if the addition amount exceeds 25% by mass, the filling property at the time of construction is decreased, which is preferable. Absent.
本発明の長柱状耐火性骨材の製造方法は、特に限定されるものではないが、製造の容易さや製造コストの面から、例えばスラリー状原料の押出によって成形したものをロータリーキルンなどで焼成する方法が好ましい。スラリー押出しによる成形では、口金の形状によって、断面形状が円形や多角形など各種のものを製造できるが、ロータリーキルンでの焼成時の角欠けなどの問題や流し込み耐火物の流動性の点から、ほぼ円形の断面形状のものが好ましい。ここで断面形状がほぼ円形とは、断面の円形度[4×π×S/L2(ただし、Sは断面の面積、Lは断面の周長である。)]が、0.8以上であることをいう。前記円形度は、好ましくは0.85以上である。 The method for producing the long columnar refractory aggregate of the present invention is not particularly limited, but from the viewpoint of ease of production and production cost, for example, a method of firing a product formed by extrusion of a slurry-like raw material in a rotary kiln or the like. Is preferred. In molding by slurry extrusion, various shapes such as circular and polygonal cross sections can be produced depending on the shape of the die, but from the viewpoint of problems such as corner chipping during firing in a rotary kiln and the flowability of cast refractories, it is almost The thing of circular cross-sectional shape is preferable. Here, when the cross-sectional shape is substantially circular, the circularity of the cross-section [4 × π × S / L 2 (where S is the cross-sectional area and L is the cross-sectional circumference)] is 0.8 or more. Say. The circularity is preferably 0.85 or more.
(B)金属ファイバー
本発明の流し込み耐火物に使用する金属ファイバーは、長柱状耐火性骨材を使用した本発明の流し込み耐火物の特有の課題である600℃付近での強度の低下を抑制することで、亀裂の発生を防止する。また、その架橋効果により、発生した亀裂の進展も抑制する。
(B) Metal fiber The metal fiber used for the cast refractory of the present invention suppresses a decrease in strength near 600 ° C., which is a particular problem of the cast refractory of the present invention using a long columnar refractory aggregate. This prevents the occurrence of cracks. Moreover, the progress of the cracks generated is also suppressed by the crosslinking effect.
金属ファイバーは、断面最大径が0.2〜1.5 mmである。断面最大径が0.2 mm未満では600℃付近での破壊強度の低下を抑制する効果が得られず、1.5 mmを超えて大きくなると流し込み耐火物の流動性が低下するため、施工時の充填性が悪くなる。金属ファイバーの長さは20〜35 mmがさらに好ましい。長さが20 mm未満では、1000℃未満での亀裂を分散又は抑制する効果が得られず、長さが35 mm超では、金属ファイバーが混練時に絡み合いやすくなり、流し込み耐火物の流動性が低下するため、得られる組織が脆弱になってしまい好ましくない。 The metal fiber has a cross-sectional maximum diameter of 0.2 to 1.5 mm. If the maximum cross-sectional diameter is less than 0.2 mm, the effect of suppressing the decrease in fracture strength at around 600 ° C cannot be obtained, and if it exceeds 1.5 mm, the flowability of the cast refractory decreases, so the fillability during construction is reduced. Deteriorate. The length of the metal fiber is more preferably 20 to 35 mm. If the length is less than 20 mm, the effect of dispersing or suppressing cracks below 1000 ° C. cannot be obtained. If the length exceeds 35 mm, the metal fibers tend to be entangled during kneading, and the flowability of the cast refractory is reduced. Therefore, the obtained organization becomes fragile, which is not preferable.
金属ファイバーの添加量は、耐火性配合物100質量%に対して外掛けで1〜10質量%である。添加量が1質量%未満では目的の効果を得ることができず、10質量%を超えて添加してもコストが高くなるだけで、目的の効果以上のものを得られない。 The addition amount of the metal fiber is 1 to 10% by mass on the basis of 100% by mass of the refractory compound. If the addition amount is less than 1% by mass, the desired effect cannot be obtained. Even if the addition amount exceeds 10% by mass, only the cost is increased, and the desired effect or more cannot be obtained.
金属ファイバーの種類は特に限定されず、一般的に流し込み耐火物に使用されているものであればいずれのものも使用できる。例えば、耐熱合金、耐熱鋼、ステンレス鋼、高張力鋼、炭素鋼が挙げられ、それらにCu、Al、Mo、Ti、Nb、Be、N、B等の元素を1種又は2種以上含んだ特殊合金鋼等も挙げられる。比較的入手しやすいものとしては、JISに規格されるSUS310S、SUS304、SUH446、SUS430などが挙げられる。 The kind of metal fiber is not particularly limited, and any metal fiber can be used as long as it is generally used for cast refractories. For example, heat-resistant alloys, heat-resistant steels, stainless steels, high-tensile steels, and carbon steels are included, and they contain one or more elements such as Cu, Al, Mo, Ti, Nb, Be, N, and B. Special alloy steel and the like are also included. Examples that are relatively easily available include SUS310S, SUS304, SUH446, and SUS430, which are specified by JIS.
金属ファイバーの形状としては、本発明の効果を阻害しない範囲で、直線状及び例えば図1に示すような曲線状(山形、波形、ドッグボーン形等)のいずれのものも使用できる。 As the shape of the metal fiber, any of a linear shape and a curved shape (for example, a mountain shape, a corrugated shape, a dog bone shape, etc.) as shown in FIG. 1 can be used as long as the effects of the present invention are not impaired.
(C)耐火性配合物
本発明の流し込み耐火物に使用する耐火性配合物は、耐火性骨材、耐火性微粉、アルミナセメント及び分散剤からなる。
(C) Refractory compound The refractory compound used in the cast refractory of the present invention comprises a refractory aggregate, a refractory fine powder, an alumina cement and a dispersant.
耐火性骨材は、一般的な流し込み耐火物に使用される電融品及び焼結品のほぼ球状のものを使用することができ、その粒径は10 mm以下である。組成としては、アルミナ、ボーキサイト、カイアナイト、アンダリュサイト、ムライト、シャモット、ロー石、珪石、アルミナ-マグネシア系スピネル、マグネシア、ジルコン、ジルコニア、炭化珪素、黒鉛、カーボン、ピッチ等からなる群から選ばれた1種であり、必要に応じて2種以上を併用することができる。 As the refractory aggregate, it is possible to use a substantially spherical one of an electromelted product and a sintered product used for a general cast refractory, and the particle size thereof is 10 mm or less. The composition is selected from the group consisting of alumina, bauxite, kyanite, andalusite, mullite, chamotte, rholite, silica, alumina-magnesia spinel, magnesia, zircon, zirconia, silicon carbide, graphite, carbon, pitch, etc. 1 type, and two or more types can be used together as necessary.
耐火性微粉も同様に、非晶質シリカ微粉、シリカ微粉、アルミナ微粉、マグネシア微粉、チタニア微粉、ムライト微粉、ジルコニア微粉、クロミア微粉、炭化珪素微粉、カーボン微粉等からなる群から選ばれた少なくとも1種であり、必要に応じて2種以上を併用する。なお、ここでいう耐火性微粉とは、JIS標準ふるいで200メッシュ以下、即ち0.074 mm以下の粒子である。 Similarly, the refractory fine powder is at least one selected from the group consisting of amorphous silica fine powder, silica fine powder, alumina fine powder, magnesia fine powder, titania fine powder, mullite fine powder, zirconia fine powder, chromia fine powder, silicon carbide fine powder, carbon fine powder and the like. It is a seed, and two or more kinds are used together as necessary. In addition, the fireproof fine powder here is a particle of 200 mesh or less, that is, 0.074 mm or less by JIS standard sieve.
アルミナセメントとしては、CaO含有量が30質量%未満であって、カルシウムアルミネートを主体鉱物とする高純度ハイアルミナセメントを使用する。 As the alumina cement, a high-purity high-alumina cement having a CaO content of less than 30% by mass and containing calcium aluminate as a main mineral is used.
分散剤は、特に限定されるものではないが、トリポリリン酸塩、ヘキサメタリン酸塩、ウルトラポリリン酸塩、酸性ヘキサメタリン酸塩などの無機系分散剤や、ポリアクリル酸塩、スルホン酸塩、ポリカルボン酸系などの有機系分散剤などを使用する。 The dispersant is not particularly limited, but inorganic dispersants such as tripolyphosphate, hexametaphosphate, ultrapolyphosphate, and acidic hexametaphosphate, polyacrylate, sulfonate, and polycarboxylic acid Use organic dispersants such as the system.
本発明の流し込み耐火物においては、前記構成の他に、発明の効果を阻害しない範囲において、さらに、前記耐火性配合物に対して、増粘剤、硬化調整剤、爆裂防止剤などを添加することもできる。 In the cast refractory according to the present invention, in addition to the above-described configuration, a thickener, a curing modifier, an explosion-preventing agent, etc. are further added to the refractory compound within a range that does not impair the effects of the invention. You can also.
本発明の耐火組成物は、本発明の効果を阻害しない範囲において、使用目的に合わせて前記組成などを各種組み合わせて使用することができる。例えばタンディッシュの内張りに好適に使用する場合、ムライトやシャモットなどの耐火性骨材、アルミナ微粉や非晶質シリカ微粉などの耐火性微粉、JIS1種又はJIS2種クラスのアルミナセメント及び分散剤からなり、耐食性の点から、化学成分はAl2O3含有量が55質量%以上のアルミナ-シリカ質のものを使用することが好ましい。 The refractory composition of the present invention can be used in various combinations according to the purpose of use within the range that does not impair the effects of the present invention. For example, when used suitably for tundish lining, it consists of refractory aggregate such as mullite and chamotte, refractory fine powder such as alumina fine powder and amorphous silica fine powder, JIS class 1 or JIS class 2 alumina cement and dispersant. From the viewpoint of corrosion resistance, it is preferable to use a chemical component having an Al 2 O 3 content of 55 wt% or more of alumina-silica.
ここで本発明で規定した項目の根拠を示す実験結果について説明する。 Here, experimental results showing the basis of the items defined in the present invention will be described.
(1)長柱状耐火性骨材
Al2O3含有量及び形状がそれぞれ異なる焼結ムライトの長柱状耐火性骨材を製造した。長柱状耐火性骨材の曲げ強度は、各長柱状耐火性骨材と同一組成の直方体を別途製造し、その直方体から厚さ×幅×長さ=3 mm×4 mm×40 mmの試験片を切り出してJIS R1601:2008の3点曲げ試験法に準じて測定した値を採用した。アスペクト比は、各長柱状耐火性骨材10 kgの中から無作為に50個の骨材を採取し、それぞれノギスにて断面最大径と軸方向の長さを測定してアスペクト比を求め、それらの平均値で表した。各長柱状耐火性骨材の組成、形状及び曲げ強度を表1に示す。
(1) Long columnar refractory aggregate
Sintered mullite columnar refractory aggregates with different Al 2 O 3 content and shape were produced. The bending strength of the long columnar refractory aggregate is manufactured separately from a rectangular parallelepiped having the same composition as each long columnar refractory aggregate, and a test piece of thickness x width x length = 3 mm x 4 mm x 40 mm The value measured in accordance with the three-point bending test method of JIS R1601: 2008 was adopted. The aspect ratio was determined by randomly collecting 50 aggregates from 10 kg of each long columnar refractory aggregate, measuring the maximum cross-sectional diameter and axial length with calipers, and determining the aspect ratio. The average value was expressed. Table 1 shows the composition, shape, and bending strength of each long columnar refractory aggregate.
(2)金属ファイバー
表2に示す各種の金属ファイバーを用意した。
(2) Metal fibers Various metal fibers shown in Table 2 were prepared.
(3)流し込み耐火物の作製
耐火性骨材、耐火性微粉、アルミナセメント及び分散剤を表3に示す組成で配合し、耐火性配合物を調整した。得られた耐火性配合物に表1に示す長柱状耐火性骨材及び表2に示す金属ファイバーを表4に示す割合で外掛け添加し、さらに5質量%の水を外掛け添加後、3分間混練して所定の形枠に流し込み成形した。成形体の形状は40×40×160 mmの直方体とした。得られた成形体を常温で24時間養生した後、脱枠して110℃×24hr乾燥した。
(3) Production of cast refractory material Refractory aggregate, refractory fine powder, alumina cement and dispersant were blended in the composition shown in Table 3 to prepare a refractory blend. After adding the long columnar refractory aggregates shown in Table 1 and the metal fibers shown in Table 2 to the obtained refractory composition at the ratio shown in Table 4, and further adding 5% by mass of water, The mixture was kneaded for a minute and cast into a predetermined form. The shape of the molded body was a rectangular parallelepiped of 40 × 40 × 160 mm. The obtained molded body was cured at room temperature for 24 hours, then de-framed and dried at 110 ° C. for 24 hours.
作製した成形体のサンプルを用いて、破壊エネルギー測定と耐熱スポーリング性評価試験を実施した。破壊エネルギーとは、サンプルに応力を徐々にかけてゆき、亀裂が生じて進展し、完全に破断するまでに要したエネルギーであり、破壊エネルギーが大きいほど亀裂の進展に対する抵抗が大きく、耐スポーリング性に優れる。耐熱スポーリング性評価試験は、サンプルに急加熱―急冷却を繰り返し与え、それによるサンプルの劣化を弾性率の変化で評価した。弾性率が維持されるほど耐熱スポーリング性に優れると判断できる。各試験の試験方法について以下に説明する。 A fracture energy measurement and a heat-resistant spalling property evaluation test were performed using a sample of the formed body. Fracture energy is the energy required until a sample is gradually stressed, and cracks develop and progress until complete fracture. The greater the fracture energy, the greater the resistance to crack growth, and the better the spalling resistance. Excellent. In the heat spalling evaluation test, the sample was repeatedly subjected to rapid heating and rapid cooling, and the deterioration of the sample was evaluated by the change in elastic modulus. It can be determined that the more the elastic modulus is maintained, the better the heat spalling property. The test method for each test will be described below.
<破壊エネルギー測定>
前記の方法で作製した成形体サンプルを、1400℃で3hr加熱焼成した後のもの及び600℃で3hr加熱処理した後のものを準備し、三点曲げ法にてオートグラフで破壊に至るまでの荷重―変位線図を取得し、その積分値を破壊エネルギーとした。
<Measurement of fracture energy>
Prepared the molded body sample prepared by the above method, after heating and firing at 1400 ° C. for 3 hours and after heat treatment at 600 ° C. for 3 hours, until the autograph by the three-point bending method A load-displacement diagram was obtained, and the integrated value was taken as the fracture energy.
<耐熱スポーリング性評価試験>
前記の方法で作製した試験片を1400℃で3hr加熱焼成した後、室温まで徐々に冷却した試験片について、弾性率E0を測定しておく。この試験片を(1)1400℃に昇温した炉に投入し、(2)30分間保持した後、(3)試験片を炉から取り出し、(4)空気中で急冷却した後の弾性率を測定した。この(1)〜(4)の急加熱―急冷却サイクルを1サイクルとし、nサイクル終了後の弾性率をEnとした。急加熱―急冷却に伴い試験片には亀裂が生じるなどの損傷によって弾性率が下がってゆく。この弾性率の変化を評価することで耐熱スポーリング性を評価した。
<Heat-resistant spalling property evaluation test>
The elastic modulus E 0 of the test piece prepared by the above method was measured by heating and baking at 1400 ° C. for 3 hours and then gradually cooling to room temperature. (1) Put the specimen in a furnace heated to 1400 ° C, (2) Hold for 30 minutes, (3) Remove the specimen from the furnace, and (4) Elastic modulus after rapid cooling in air Was measured. The rapid heating-rapid cooling cycle of (1) to (4) was defined as 1 cycle, and the elastic modulus after completion of n cycles was defined as En. The modulus of elasticity decreases due to damage such as cracking of the specimen due to rapid heating and rapid cooling. The heat spalling property was evaluated by evaluating the change in the elastic modulus.
試験結果は、前記のサイクルを3回行った後の弾性率E3と初期弾性率E0との比E3/E0で示した。E3/E0が大きいほど弾性率の低下が小さいので耐熱スポーリング性が優れる。なお弾性率は動的弾性率試験方法(JIS R1602:曲げ共振法)にて測定した。 The test result was indicated by a ratio E 3 / E 0 between the elastic modulus E 3 and the initial elastic modulus E 0 after performing the above cycle three times. As E 3 / E 0 is larger, the decrease in elastic modulus is smaller, so the heat spalling property is better. The elastic modulus was measured by a dynamic elastic modulus test method (JIS R1602: bending resonance method).
本発明の流し込み耐火物(実施例1〜10)は、いずれも長柱状耐火性骨材による亀裂の進展抑制効果が得られるため、600℃熱処理後及び1400℃焼成後とも破壊エネルギーが高く、耐熱スポーリング性にも優れていた。 The cast refractory of the present invention (Examples 1 to 10) has a high fracture energy both after heat treatment at 600 ° C. and after firing at 1400 ° C. because it has the effect of suppressing crack propagation by the long columnar refractory aggregate. Excellent spalling performance.
それに対して、アスペクト比が2より小さい長柱状耐火性骨材を使用した比較例1では、亀裂の進展抑制効果が得られないため、1400℃での破壊エネルギーが低く、耐熱スポーリング性も劣る。 On the other hand, Comparative Example 1 using a long columnar refractory aggregate with an aspect ratio of less than 2 does not provide a crack growth suppression effect, so the fracture energy at 1400 ° C is low and the heat spalling property is also poor. .
JIS R1601に準じて測定した曲げ強度が60 MPaより低い長柱状耐火性骨材を使用した比較例2や断面最大径が5 mmより短く構造的な強度の弱い長柱状耐火性骨材を使用した比較例3では、発生した亀裂の進展を抑制する効果が得られないため、1400℃での破壊エネルギーが低く、耐熱スポーリング性も劣る。 Comparative Example 2 using a long columnar refractory aggregate whose bending strength measured in accordance with JIS R1601 is lower than 60 MPa, and a long columnar refractory aggregate with a cross-sectional maximum diameter of less than 5 mm and weak structural strength. In Comparative Example 3, since the effect of suppressing the progress of the generated crack cannot be obtained, the fracture energy at 1400 ° C. is low and the heat spalling property is also inferior.
アスペクト比が5を超えて大きな長柱状耐火性骨材を使用した比較例4及び断面最大径が20 mmを超えて大きな長柱状耐火性骨材を使用した比較例5はいずれも、流し込み耐火物の流動性が低下し得られる施工体の組織が脆弱になる。そのため、600℃及び1400℃での破壊エネルギーが低く、耐熱スポーリング性も劣る。 Both Comparative Example 4 using a long columnar refractory aggregate with an aspect ratio exceeding 5 and Comparative Example 5 using a large long columnar refractory aggregate with a cross-sectional maximum diameter exceeding 20 mm are both cast refractories. The structure of the construction body that can be reduced in fluidity of the construction becomes fragile. Therefore, the fracture energy at 600 ° C. and 1400 ° C. is low, and the heat spalling property is inferior.
長さが20 mmよりも短い金属ファイバーを使用した比較例6は、600℃での亀裂抑制効果が得られないため破壊エネルギーが低く、耐熱スポーリング性も劣る。 In Comparative Example 6 using a metal fiber having a length shorter than 20 mm, the crack suppression effect at 600 ° C. cannot be obtained, so the fracture energy is low and the heat spalling property is also poor.
長さが35 mmよりも長い金属ファイバーを使用した比較例7は、流し込み耐火物の流動性が低下し得られる施工体の組織が脆弱になるため、600℃及び1400℃での破壊エネルギーが低く、耐熱スポーリング性も劣る。 Comparative Example 7 using metal fibers longer than 35 mm has a low fracture energy at 600 ° C and 1400 ° C because the flow structure of the cast refractory decreases and the structure of the construction body that can be obtained becomes brittle. Also, the heat spalling property is inferior.
金属ファイバーの添加量が1質量%よりも少ない比較例8は、600℃での亀裂抑制効果が得られないため、破壊エネルギーが低く、耐熱スポーリング性も劣る。 In Comparative Example 8, in which the amount of metal fiber added is less than 1% by mass, the crack suppression effect at 600 ° C. cannot be obtained, so the fracture energy is low and the heat resistance spalling property is poor.
(タンディッシュ適用例)
実施例4及び5、並びに比較例1の流し込み耐火物を実機のタンディッシュの内張りとして実際に使用した。この際、施工時の水分を外掛けで5質量%とし、混練は2 ton毎にミキサーを用いて行った。タンディッシュには所定の中子をセットし、混練した流し込み耐火物を流し込んだ。その後12hr養生し、中子を取り外した後、乾燥バーナーを用いて52 hr乾燥した。そこにマグネシア質のコーティングを施工して施工完了とした。
(Example of tundish application)
The cast refractories of Examples 4 and 5 and Comparative Example 1 were actually used as the lining of the actual tundish. At this time, the moisture at the time of construction was set to 5% by mass, and kneading was performed using a mixer every 2 tons. A predetermined core was set in the tundish, and a kneaded cast refractory was poured. Thereafter, the mixture was cured for 12 hours, the core was removed, and then dried for 52 hours using a drying burner. A magnesia-based coating was applied to complete the installation.
施工を完了したタンディッシュを連続鋳造プロセスにて使用した。溶鋼鍋1基分の鋳造を1chとし、数ch連続して鋳造を行うことを「キャスト」と呼ぶ。今回の条件は、1chで約400tonの溶鋼を、1回のキャストで約10ch連続して鋳造するものであった。キャスト開始時に2hr予熱し、内張り耐火物を表面で約1000℃に加熱した。またキャストが終わると、タンディッシュ内に残った溶鋼やスラグを排出し、付着物の除去など簡単な整備を施し、コーティングして次のキャストに供し、繰り返し使用した。 The completed tundish was used in a continuous casting process. Casting for one molten steel pan is 1 channel, and casting several channels continuously is called “casting”. The conditions of this time were to cast about 400 tons of molten steel for about 10 channels in a single cast. The casting was preheated for 2 hours, and the lining refractory was heated to about 1000 ° C. on the surface. When the casting was finished, the molten steel and slag remaining in the tundish were discharged, and simple maintenance such as removal of deposits was made, coated, and used for the next cast, and used repeatedly.
タンディッシュの内張り耐火物は、繰り返し使用される過程で熱衝撃や機械的衝撃を受け、亀裂が生じ、最終的には剥離してしまい寿命となる。耐火物の耐久性としては寿命に至るまで使用したch数で表わされる。 The tundish-lined refractory is subjected to thermal shock and mechanical shock in the process of repeated use, cracks are formed, and finally it is peeled off to have a lifetime. The durability of the refractory is expressed by the number of channels used until the end of its life.
図2に実施例4及び5並びに比較例1の流し込み耐火物をタンディッシュの内張りに適用した際の寿命ch数を示す。実施例4及び5は比較例1に比べ約3割寿命ch数が増加しており、耐久性に優れることが分かる。これは本発明の効果により、内張り耐火物の亀裂剥離が抑制されたことを示す結果といえる。
FIG. 2 shows the number of life channels when the cast refractories of Examples 4 and 5 and Comparative Example 1 are applied to the tundish lining. It can be seen that Examples 4 and 5 have an approximately 30% longer life ch number than Comparative Example 1, and are excellent in durability. This can be said to be a result showing that crack peeling of the lining refractory is suppressed by the effect of the present invention.
Claims (2)
(A)断面形状がほぼ円形で、断面最大径が5〜20 mmかつ軸方向の長さ/断面最大径で規定されるアスペクト比が2〜5であり、JIS R1601に準じて測定した曲げ強度が60 MPa以上である長柱状耐火性骨材を5〜25質量%、及び
(B)断面最大径が0.2〜1.5 mmかつ長さが20〜35 mmである金属ファイバーを1〜10質量%
をそれぞれ外掛け添加してなる流し込み耐火物であって、
前記耐火性配合物が、耐火性骨材、耐火性微粉、アルミナセメント及び分散剤からなり、その化学成分がAl 2 O 3 が55質量%以上のアルミナ-シリカ質であり、
前記長柱状耐火性骨材が、Al 2 O 3 を55質量%以上含有する焼結ムライトである
ことを特徴とする流し込み耐火物。 For 100% by mass of fire-resistant compound,
(A) Bending strength measured according to JIS R1601 with a cross-sectional shape of approximately circular, a maximum cross-sectional diameter of 5 to 20 mm, and an aspect ratio defined by the axial length / maximum cross-sectional diameter of 2 to 5. 5-25% by mass of a long columnar refractory aggregate having a Mn of 60 MPa or more, and
(B) 1 to 10% by mass of a metal fiber having a maximum cross-sectional diameter of 0.2 to 1.5 mm and a length of 20 to 35 mm
Are cast refractories that are respectively added to the outside ,
The refractory composition is composed of refractory aggregate, refractory fine powder, alumina cement, and a dispersant, and the chemical component thereof is alumina-silica having an Al 2 O 3 content of 55% by mass or more,
The long columnar refractory aggregate, refractory casting, characterized in that <br/> the Al 2 O 3 is sintered mullite containing more than 55 wt%.
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