JP7302543B2 - monolithic refractories - Google Patents

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Description

本発明は、製鉄所内で使用される不定形耐火物に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a monolithic refractory used in steelworks.

近年、製鉄所で使用される耐火物に占める不定形耐火物の比率が増大している。中でも二次精錬で使用される溶鋼鍋の内張耐火物として、製鉄所内で原料と水を混合して施工する不定形耐火物が広く使用されている。 In recent years, the ratio of monolithic refractories to the refractories used in steelworks is increasing. In particular, monolithic refractories, which are constructed by mixing raw materials and water in steelworks, are widely used as lining refractories for molten steel ladles used in secondary refining.

溶鋼は1600℃を越える高温であるため、このような高温に耐える内張耐火物には、アルミナ・マグネシア系不定形耐火物、アルミナ・マグネシア・スピネル系不定形耐火物、さらにはこれらに黒鉛を加えた黒鉛含有不定形耐火物が使用される。このような不定形耐火物は、アルミナ、マグネシア、さらにはスピネルや黒鉛といった原料に加えて、固化させるための結合剤や、水と混合したときに均質な状態にするための分散剤などの添加物が混合したものである。これらの原料、結合剤、添加物を工場内で水と混合し、溶鋼鍋内に直接流し込んで成形したり、溶鋼鍋の内張り耐火物の形状を形成する型枠内にて成形したりして、脱枠後、乾燥させることで内張り耐火物として使用できる。 Since molten steel is at a high temperature exceeding 1600°C, lining refractories that can withstand such high temperatures include alumina-magnesia-based monolithic refractories, alumina-magnesia-spinel-based monolithic refractories, and graphite. A monolithic refractory containing added graphite is used. In addition to raw materials such as alumina, magnesia, spinel, and graphite, such monolithic refractories are made by adding a binder for solidification and a dispersant for making them homogeneous when mixed with water. It is a mixture of things. These raw materials, binders, and additives are mixed with water in the factory and poured directly into the molten steel ladle and molded, or molded in the mold that forms the shape of the refractory lining of the molten steel ladle. After removing the frame, it can be used as a refractory lining by drying.

不定形耐火物に使用される結合剤としては、高温での強度が必要とされることから金属酸化物系のものが好ましく、一般的にはアルミナセメントが使用されている。ただし、アルミナセメントにはCaOが含まれている。CaO成分は、溶鋼鍋の使用温度である1600℃以上の高温ではAl、MgO、SiOとともに低融点物質を生成し、熱間強度低下や化学的侵食をもたらす原因となることがあった。 As the binder used for the monolithic refractory, a metal oxide-based binder is preferred because strength at high temperatures is required, and alumina cement is generally used. However, alumina cement contains CaO. At a high temperature of 1600°C or higher, which is the temperature at which a molten steel ladle is used, the CaO component forms low-melting-point substances together with Al 2 O 3 , MgO, and SiO 2 , and may cause a decrease in hot strength and chemical corrosion. rice field.

このようなCaOに起因する問題から、CaOに代えてストロンチウムアルミネートを含有するセメントの使用が提案されてきている。特許文献1および特許文献2には、SrAlからなる不定形耐火物用結合剤と、該結合剤を使用した不定形耐火物に関する技術が提案されている。また、CaOを含まない結合剤として、特許文献3にはシリカゾルを用いた流し込み不定形耐火物が提案されている。 Due to such problems caused by CaO, the use of cement containing strontium aluminate instead of CaO has been proposed. Patent Literature 1 and Patent Literature 2 propose a binder for monolithic refractory made of SrAl 2 O 4 and a technology related to monolithic refractory using the binder. Further, as a binder containing no CaO, Patent Document 3 proposes cast monolithic refractories using silica sol.

特許第5290125号明細書Patent No. 5290125 特許第6499464号明細書Patent No. 6499464 特許第6296635号明細書Patent No. 6296635

しかしながら、ストロンチウムアルミネートを含有するセメントは、アルミナセメントと比較し、特に冬場など気温が低い場合において、施工後1日経過した時点での強度が低いことが問題であった。同じく、シリカゾルやアルミナゾルを用いた場合も、冬場など気温が低い場合に1日では硬化しないことが問題であった。不定形耐火物は、工場で使用される場所で施工される場合が多く、施工部位に直接、あるいは型枠に流し込み、成形された後はできるだけ早期に強度を発現して形状が安定することが求められる。 However, cement containing strontium aluminate has a problem in that its strength is low one day after construction, compared to alumina cement, especially when the temperature is low, such as in winter. Similarly, when silica sol or alumina sol is used, there is a problem that it does not cure in one day when the temperature is low such as in winter. Monolithic refractories are often constructed in places where they are used in factories. They are poured directly into the construction site or into a formwork, and after being molded, they develop strength and stabilize their shape as soon as possible. Desired.

本発明の目的は、CaOを含まない不定形耐火物にあって、低温においても早期に強度を発現できる施工性のよい不定形耐火物を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a monolithic refractory which does not contain CaO and has good workability and which can develop strength early even at low temperatures.

従来、アルミナゾルやシリカゾル、ストロンチウムアルミネートを含有するセメントはそれぞれ不定形耐火物の結合剤として使用されることが知られている。しかしながら、上述したように雰囲気温度が10℃以下程度の低温になると硬化時間が長く、現場施工用の不定形耐火物として十分な特性を示すことができなかった。そのため、適切な粒度のマグネシアと、アルミナゾルまたはシリカゾル、ストロンチウムアルミネートを含有するセメントを適切な配合であわせることにより、低温でも施工後1日程度の短時間に不定形耐火物として十分な強度を発現させることができることを見出し、本発明を開発するに至ったのである。 Conventionally, alumina sol, silica sol, and cement containing strontium aluminate are known to be used as binders for monolithic refractories. However, as described above, when the ambient temperature is as low as 10° C. or less, the curing time is long, and sufficient properties as a monolithic refractory for on-site construction could not be exhibited. Therefore, by combining magnesia with an appropriate particle size, alumina sol or silica sol, and cement containing strontium aluminate in an appropriate blend, sufficient strength as a monolithic refractory can be developed in a short period of about one day after construction even at low temperatures. The present inventors have found that it is possible to achieve this, and have developed the present invention.

即ち、本発明は、アルミナを主成分とし、粒径0.3mm以下のマグネシアを3質量%以上10質量%以下、ストロンチウムアルミネートを含有するセメントを5質量%以上7質量%以下、を含有する耐火物材料100質量%に対し、アルミナゾルまたはシリカゾルを外掛けで0.5質量%以上6質量%以下含有することを特徴とする不定形耐火物である。 That is, the present invention contains alumina as a main component, magnesia having a particle size of 0.3 mm or less in an amount of 3% by mass or more and 10% by mass or less, and cement containing strontium aluminate in an amount of 5% by mass or more and 7% by mass or less. A monolithic refractory characterized by containing 0.5% by mass or more and 6% by mass or less of an alumina sol or a silica sol on the basis of 100% by mass of a refractory material.

なお、前記のように構成される本発明に係る不定形耐火物においては、
(1)耐火物材料は、さらにスピネルを1質量%以上25質量%以下含有すること、
(2)耐火物材料は、さらに黒鉛を0.1質量%以上10質量%以下含有すること、
(3)アルミナゾルおよびシリカゾルのそれぞれのpHが7以上であること
がより好ましい解決手段となるものと考えられる。
In addition, in the monolithic refractory according to the present invention configured as described above,
(1) The refractory material further contains 1% by mass or more and 25% by mass or less of spinel,
(2) The refractory material further contains 0.1% by mass or more and 10% by mass or less of graphite,
(3) It is considered that the pH of each of the alumina sol and the silica sol is 7 or higher, which is a more preferable solution.

本発明に係る不定形耐火物によれば、1600℃を超える高温の溶鋼を保持する溶鋼鍋の内張り耐火物として使用される不定形耐火物を施工する際に、強度を発現する時間を適切に制御できるとともに、内張り耐火物としての使用にあたって高温での熱間強度の低下、化学的侵食の原因となる低融点物質の生成を防ぐことができる。 According to the monolithic refractory according to the present invention, when constructing a monolithic refractory used as a lining refractory of a molten steel ladle that holds molten steel at a high temperature exceeding 1600 ° C., the time to develop strength is appropriately set. In addition to being able to control it, it is possible to prevent the formation of low-melting substances that cause a decrease in hot strength at high temperatures and chemical corrosion when used as a lining refractory.

本発明に係る不定形耐火物は、骨材として、主成分となるアルミナおよびマグネシアを含有する耐火物材料からなる不定形耐火物である。ここで、耐火物材料は、アルミナを主成分とし、粒径0.3mm以下のマグネシアを3質量%以上10質量%以下、ストロンチウムアルミネートを含有するセメントを5質量%以上7質量%以下、を含有する。そして、この耐火物材料100質量%に対し、アルミナゾルまたはシリカゾルを外掛けで0.5質量%以上6質量%以下含有させて不定形耐火物とする。 A monolithic refractory according to the present invention is a monolithic refractory made of a refractory material containing alumina and magnesia as main components as aggregates. Here, the refractory material is mainly composed of alumina, and contains 3% to 10% by mass of magnesia having a particle size of 0.3 mm or less, and 5% to 7% by mass of cement containing strontium aluminate. contains. A monolithic refractory is obtained by adding 0.5% by mass or more and 6% by mass or less of alumina sol or silica sol to 100% by mass of this refractory material.

本発明では、アルミナセメントに変えて粒径0.3mm以下のマグネシア、アルミナゾルまたはシリカゾル、ストロンチウムアルミネートを含有するセメントを含有するようにしたので、CaOによる低融点物質の生成量が少なく、高い熱間強度と優れた耐食性を得られるようになった。 In the present invention, instead of alumina cement, cement containing magnesia, alumina sol or silica sol, and strontium aluminate having a particle size of 0.3 mm or less is contained. It is now possible to obtain high strength and excellent corrosion resistance.

また、アルミナセメントやストロンチウムセメントを使用せずアルミナゾルやシリカゾルのみを使用した際は、5℃では1日後に硬化していなかった。しかしながら、アルミナゾルやシリカゾルをストロンチウムセメントとともに使用することにより、5℃で1日後に硬化するようになった。アルミナゾル、シリカゾルはそれぞれ安定な分散状態を保てるpH領域が存在するが、アルカリ添加などの要因でコロイド溶液中の電荷のバランスが崩れることによりコロイド粒子が凝集し、ゲル化が起こる。アルミナゾルやシリカゾルがゲル化することにより、結合剤として機能する。 Further, when only alumina sol or silica sol was used without using alumina cement or strontium cement, it was not hardened after one day at 5°C. However, by using alumina sol and silica sol together with strontium cement, it started to harden after 1 day at 5°C. Alumina sol and silica sol each have a pH range in which a stable dispersion state can be maintained, but due to factors such as the addition of alkali, the charge balance in the colloidal solution is disrupted, causing aggregation of colloidal particles and gelation. Alumina sol and silica sol are gelled to function as a binder.

アルミナ・マグネシア系の不定形耐火物の場合、マグネシアがアルカリ源となるが、アルカリ源の水への溶解速度は温度が低いほど遅くなり、5℃においてMgOの溶解のみではpH上昇が不十分となるため、硬化に至らない。一方、Sr(OH)の溶解速度は低温でも十分に大きく、早くpHを上げることができる。そのため、ストロンチウムを含有するセメントとアルミナゾル、シリカゾルを併用することでゲル化時間を短縮し、硬化時間を短縮して養生強度を向上させることが可能であることを見出した。 In the case of alumina-magnesia monolithic refractories, magnesia is the alkalinity source, but the dissolution rate of the alkalinity source in water becomes slower as the temperature is lower. Therefore, it does not harden. On the other hand, the dissolution rate of Sr(OH) 2 is sufficiently high even at low temperatures, and the pH can be raised quickly. Therefore, it was found that the combination of cement containing strontium, alumina sol, and silica sol can shorten the gelation time, shorten the curing time, and improve the curing strength.

本発明によれば、通常、不定形耐火物に使用されるアルミナセメントに変えて粒径0.3mm以下のマグネシア、アルミナゾルまたはシリカゾル、ストロンチウムアルミネートを含有するセメントを併用することにしたため、CaOを含む低融点物質の生成量が少なくなったため、耐食性と熱間強度が向上した。 According to the present invention, instead of alumina cement that is usually used for monolithic refractories, cement containing magnesia, alumina sol or silica sol, and strontium aluminate having a particle size of 0.3 mm or less is used in combination. Corrosion resistance and hot strength are improved because the amount of low-melting-point substances produced is reduced.

本発明において、粒径0.3mm以下のマグネシアは3質量%以上10質量%以下とする。粒径0.3mm以下のマグネシアが3質量%未満では、不定形耐火物の施工時のpH変化が小さく、アルミナゾルまたはシリカゾルが凝集しにくく、硬化しにくいためである。また、粒径0.3mm以下のマグネシアが10質量%を超えると、スラグと不定形耐火物の反応生成物である融液の融点が下がることがあり、スラグ浸透がより深くなり易く、溶鋼鍋など精錬容器で使用した際に構造スポーリングによる剥離損傷が厚くなるためである。なお、マグネシアとして粒径0.3mm以下のものを使用するのは、マグネシアはアルミナよりも熱膨張係数が大きくマグネシアの粒径が大きいと製品としての不定形耐火物にひびが入りやすくなるとともに、マグネシアとアルミナは1300℃以上でスピネルを形成するが、マグネシアの粒径が大きいとスピネル生成の反応速度が遅く、生成したスピネルの中心部に未反応マグネシアが残存するためである。 In the present invention, the content of magnesia having a particle size of 0.3 mm or less is 3% by mass or more and 10% by mass or less. This is because if the content of magnesia having a particle size of 0.3 mm or less is less than 3% by mass, the change in pH during construction of the monolithic refractory is small, and the alumina sol or silica sol is difficult to aggregate and harden. In addition, if the magnesia with a particle size of 0.3 mm or less exceeds 10% by mass, the melting point of the melt, which is a reaction product of the slag and the monolithic refractory, may decrease, and the slag tends to penetrate deeper, resulting in a molten steel ladle. This is because the exfoliation damage due to structural spalling becomes thicker when used in a refining vessel such as. The reason why magnesia with a particle size of 0.3 mm or less is used is that magnesia has a larger coefficient of thermal expansion than alumina, and if the particle size of magnesia is large, the monolithic refractory as a product is likely to crack. This is because magnesia and alumina form spinels at 1300° C. or higher, but if the grain size of magnesia is large, the reaction rate of spinel formation is slow and unreacted magnesia remains in the center of the formed spinels.

また、本発明において、アルミナゾルまたはシリカゾルは、耐火物材料100質量%に対し外掛けで0.5質量%以上6質量%以下とする。アルミナゾルまたはシリカゾルが外掛け0.5%未満では、ゾルの凝集が少なく、脱枠可能な強度が得られない。アルミナゾルまたはシリカゾルが外掛け6質量%を超えると、施工水分が多くなり、ち密な施工体が得られない。また、アルミナゾルはpHが7以上のものを使用するのが望ましい。アルミナゾルはpHが11付近で凝集するが、乳酸とアンモニア水を併用する等、弱塩基性で安定化させたアルミナゾルを使用すると、マグネシアと混合しても緩衝作用により凝集が緩慢に進むため、可使時間が十分得られる。シリカゾルについてもpHが7以上のものを使用するのが望ましい。 Further, in the present invention, the amount of alumina sol or silica sol is 0.5% by mass or more and 6% by mass or less with respect to 100% by mass of the refractory material. If the amount of alumina sol or silica sol is less than 0.5%, the sol is less likely to agglomerate and a strength capable of removing the frame cannot be obtained. If the amount of alumina sol or silica sol exceeds 6% by mass, the amount of water content during construction increases, and a compact construction cannot be obtained. Further, it is desirable to use alumina sol having a pH of 7 or more. Alumina sol aggregates around pH 11, but if you use a weakly basic and stabilized alumina sol such as a combination of lactic acid and ammonia water, aggregation will progress slowly due to the buffering effect even if it is mixed with magnesia. You get enough time. It is also desirable to use silica sol having a pH of 7 or more.

ここで可使時間とは、不定形耐火物を混練後、使用可能な時間である。製鉄所では複数回に分けて施工するが、可使時間があまり短いと最後に施工する耐火物を施工後、中子振動(型枠振動)により加振した際、最初に施工し、すでに硬化した耐火物に亀裂が発生する。 Here, the pot life is the time that the monolithic refractory can be used after being kneaded. In steelworks, it is applied in multiple steps, but if the pot life is too short, the refractory that is applied last is applied first and has already hardened when it is vibrated by core vibration (formwork vibration) after construction. cracks occur in the refractory

さらに、本発明において、ストロンチウムアルミネートを含有するセメントは5質量%以上7質量%とする。ストロンチウムアルミネートを含有するセメントが5質量%未満では、脱枠可能な強度が得られない。ストロンチウムアルミネートを含有するセメントが7質量%を超えると、アルミナゾルまたはシリカゾルの凝集が早くなり、施工に十分な可使時間が得られない。ストロンチウムアルミネートを含有するセメントとしては、例えば、SrAl:30~50質量%、Al:70~50質量%程度を含有する市販のものを使用することができる。 Furthermore, in the present invention, the cement containing strontium aluminate is 5% by mass or more and 7% by mass. If the amount of cement containing strontium aluminate is less than 5% by mass, the strength required for deframing cannot be obtained. If the cement containing strontium aluminate exceeds 7% by mass, the alumina sol or silica sol agglomerates quickly, and a sufficient pot life for construction cannot be obtained. As the cement containing strontium aluminate, for example, commercially available cement containing about 30 to 50% by mass of SrAl 2 O 4 and about 70 to 50% by mass of Al 2 O 3 can be used.

さらにまた、本発明において、上記以外の原料としては、アルミナおよび/またはスピネル、あるいは、アルミナおよび/またはスピネル、黒鉛を含有する。また、シリカヒュームや粘土などの添加材、ポリエーテル系、ポリカルボン酸系、ポリマー系、ナフタレンスルホン酸系などの各種分散剤、黒鉛使用時には酸化防止剤として金属シリコン粉、Al-Si合金粉、金属アルミニウム粉などの各種金属、炭化珪素、炭化ホウ素などの炭化物、その他、カーボンブラック、ピッチなどのカーボン類など、不定形耐火物に一般的に使用される各種添加剤を使用することができる。 Furthermore, in the present invention, raw materials other than the above include alumina and/or spinel, alumina and/or spinel, and graphite. Additives such as silica fume and clay; various dispersants such as polyether, polycarboxylic acid, polymer, and naphthalenesulfonic acid; Various additives commonly used in monolithic refractories, such as various metals such as metal aluminum powder, carbides such as silicon carbide and boron carbide, and carbons such as carbon black and pitch, can be used.

<実施例1>
以下の表1および表2に、粒径0.3mm以下の焼結マグネシアを含有するアルミナ-マグネシア不定形耐火物およびアルミナ-スピネル-マグネシア不定形耐火物に、アルミナゾル、シリカゾル、ストロンチウムアルミネートを含有するセメント(以下、ストロンチウムセメントと呼ぶ)、アルミナセメントを適用した実施例および比較例を示す。
<Example 1>
Alumina-magnesia monolithic refractories and alumina-spinel-magnesia monolithic refractories containing sintered magnesia with a particle size of 0.3 mm or less in Tables 1 and 2 below contain alumina sol, silica sol, and strontium aluminate. Examples and comparative examples to which cement (hereinafter referred to as strontium cement) and alumina cement are applied are shown.

各原料を表1および表2に従い、粉体が2.5kgになるように秤量、配合した後、配合した粉体、水、アルミナゾル、シリカゾルなどの液体をともに5℃になっている冷蔵庫で1晩保存した。翌日、冷蔵庫から取り出して万能型ミキサーに入れ、1分間撹拌後に水などの液体を入れ、さらに3分間撹拌した後、40×40×160mmの金型に流し込んだ。テーブル状バイブレーターで30秒加振した後、5℃になっている冷蔵庫に保存した。1日後に脱型してJIS R 2553に従い、万能試験機を用いて曲げ試験を行った。 Each raw material was weighed and blended according to Tables 1 and 2 so that the powder was 2.5 kg, and then the blended powder, water, alumina sol, silica sol, and other liquids were placed in a refrigerator at 5 ° C. for 1 hour. Stored overnight. The next day, the mixture was taken out of the refrigerator and placed in a universal mixer. After stirring for 1 minute, a liquid such as water was added. After vibrating with a table-like vibrator for 30 seconds, it was stored in a refrigerator at 5°C. After one day, it was removed from the mold and subjected to a bending test according to JIS R 2553 using a universal testing machine.

別途、各原料を表1および表2に従い、粉体が2.5kgになるように秤量、配合した後、万能型ミキサーに入れて1分間撹拌後に水などの液体を入れ、さらに3分間撹拌した後、熱間曲げ試験用として30×30×120mmの金型に流し込むとともに、スラグ侵食試験用として40×40×40mmの金型に流し込んだ。型枠に流し込んだ後は、テーブル状バイブレーターで30秒加振した。そして、20℃で1日養生後に脱型した。 Separately, each raw material was weighed and blended according to Tables 1 and 2 so that the amount of powder was 2.5 kg, and then placed in a universal mixer and stirred for 1 minute. After adding a liquid such as water, the mixture was further stirred for 3 minutes. After that, it was poured into a mold of 30×30×120 mm for the hot bending test and into a mold of 40×40×40 mm for the slag corrosion test. After pouring into the formwork, it was vibrated for 30 seconds with a table-like vibrator. After curing at 20° C. for one day, the mold was removed.

30×30×120mmのサンプルは、110℃×24時間乾燥した後、1400℃×3時間電気炉で熱処理を行い、試験温度1400℃に制御された電気炉内でクロスヘッド下降速度0.5mm/分で熱間曲げ試験を行った。 A sample of 30 × 30 × 120 mm was dried at 110 ° C. for 24 hours, then heat-treated in an electric furnace at 1400 ° C. for 3 hours, and the test temperature was controlled to 1400 ° C. In the electric furnace, the crosshead descending speed was 0.5 mm / A hot bending test was performed in minutes.

40×40×40mmのサンプルは、110℃×24時間乾燥した後、1650℃×1時間、電気炉で熱処理を行った。サンプル上部にφ20×15mmの穴をあけ、その穴の中に、Fe:0.9質量%、SiO:5.0質量%、Al:13.2質量%、CaCO:77.2質量%、MgO:3.8質量%に調整した試薬を20g詰めて、再度1650℃×1時間、電気炉で熱処理を行った。冷却後に試験前後の穴の直径の寸法変化を測定して比較例1を100として規格化し、溶損指数を求めた。結果を以下の表1および表2に示す。 A sample of 40×40×40 mm was dried at 110° C. for 24 hours and then heat-treated in an electric furnace at 1650° C. for 1 hour. A hole of φ20× 15 mm was made in the upper part of the sample, and Fe2O3 : 0.9% by mass, SiO2 : 5.0% by mass, Al2O3 : 13.2% by mass, and CaCO3 were placed in the hole. : 77.2% by mass and MgO: 3.8% by mass. After cooling, the dimensional change in the diameter of the hole before and after the test was measured and normalized to 100 for Comparative Example 1 to obtain the erosion index. The results are shown in Tables 1 and 2 below.

Figure 0007302543000001
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Figure 0007302543000002
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表1および表2の結果から以下のことがわかる。まず、本発明例1~本発明例11は、いずれも5℃×1日養生後の曲げ強度が比較例1の0.8MPaと同等以上であった。5℃×1日養生後の曲げ強度が0.8MPa以上あれば、冬季でも翌日に脱枠可能な強度であると判断できる。ストロンチウムセメントを5質量%使用した比較例2は、5℃×1日養生後の曲げ強度が比較例1の0.8MPaより小さく、冬季は翌日に脱枠可能な強度が得られないと判断できる。アルミナゾル1質量%を使用した比較例3は、1日では硬化しなかった。アルミナゾル1質量%とストロンチウムセメント4質量%使用した比較例4およびアルミナゾル1質量%とアルミナセメント7質量%使用した比較例5も、比較例2と同様、5℃×1日養生後の曲げ強度が比較例1の0.8MPaより小さく、冬季は翌日に脱枠可能な強度が得られないと判断できる。また、本発明例1~本発明例11は、熱間曲げ強度も比較例1より大きかった。さらに、本発明例1~本発明例8の溶損指数は比較例1と同等以下であり、耐食性が良好であった。さらにまた、アルミナ-スピネル-マグネシア不定形耐火物にそれぞれアルミナゾル、シリカゾルを使用した本発明例9、本発明例10の溶損指数はアルミナ-スピネル-マグネシア不定形耐火物にアルミナセメントを使用した比較例6より溶損指数が小さく、耐食性が良好であった。 The results in Tables 1 and 2 show the following. First, in each of Inventive Examples 1 to 11, the bending strength after curing at 5° C. for 1 day was equal to or higher than that of Comparative Example 1, 0.8 MPa. If the bending strength after curing at 5°C for 1 day is 0.8 MPa or more, it can be determined that the strength is such that the frame can be removed the next day even in winter. Comparative Example 2, which uses 5% by mass of strontium cement, has a flexural strength of less than 0.8 MPa in Comparative Example 1 after curing at 5°C for 1 day, and it can be judged that in winter, the strength that can be removed from the frame on the next day cannot be obtained. . Comparative Example 3 using 1% by mass of alumina sol did not cure in one day. In Comparative Example 4 using 1% by mass of alumina sol and 4% by mass of strontium cement and Comparative Example 5 using 1% by mass of alumina sol and 7% by mass of alumina cement, similarly to Comparative Example 2, the bending strength after curing at 5° C. for 1 day was It is lower than 0.8 MPa of Comparative Example 1, and it can be judged that in winter, the strength that allows the frame to be taken off the next day cannot be obtained. Further, Inventive Examples 1 to 11 were higher than Comparative Example 1 in hot bending strength. Further, the erosion index of Inventive Examples 1 to 8 was equal to or lower than that of Comparative Example 1, indicating good corrosion resistance. Furthermore, the erosion index of Inventive Example 9 and Inventive Example 10 using alumina sol and silica sol for the alumina-spinel-magnesia monolithic refractories were compared using alumina cement for the alumina-spinel-magnesia monolithic refractories. The erosion index was smaller than that of Example 6, and the corrosion resistance was good.

<実施例2>
以下の表3に、粒径0.3mm以下の焼結マグネシアを7質量%、黒鉛を5質量%含有するアルミナ-マグネシア-黒鉛不定形耐火物、アルミナ-スピネル-マグネシア-黒鉛不定形耐火物に、アルミナゾル、シリカゾル、ストロンチウムセメント、アルミナセメントを適用した実施例および比較例を示す。
<Example 2>
In Table 3 below, alumina-magnesia-graphite monolithic refractory containing 7% by mass of sintered magnesia with a particle size of 0.3 mm or less and 5% by mass of graphite, alumina-spinel-magnesia-graphite monolithic refractory , alumina sol, silica sol, strontium cement, and alumina cement.

各原料を表3に従い、黒鉛のみ別配合にして粉体が2.5kgになるように秤量、配合した後、配合した粉体、水などの液体を5℃になっている冷蔵庫で1晩保存した。翌日、冷蔵庫から取り出して黒鉛以外の粉体を万能型ミキサーに入れ、1分間撹拌後に水などの液体を入れて2分間撹拌し、黒鉛を入れてさらに1分間撹拌した後、40×40×160mmの金型に流し込んだ。テーブル状バイブレーターで30秒加振した後、5℃になっている冷蔵庫に保存した。1日後に脱型してJIS R 2553に従い、万能試験機を用いて曲げ試験を行った。 According to Table 3, each raw material is separately blended with graphite only, and after weighing and blending so that the powder becomes 2.5 kg, the blended powder and liquid such as water are stored overnight in a refrigerator at 5 ° C. bottom. On the next day, remove from the refrigerator and put the powders other than graphite into a universal mixer. After stirring for 1 minute, add a liquid such as water and stir for 2 minutes. Add graphite and stir for an additional 1 minute. was poured into a mold of After vibrating with a table-like vibrator for 30 seconds, it was stored in a refrigerator at 5°C. After one day, it was removed from the mold and subjected to a bending test according to JIS R 2553 using a universal testing machine.

別途、各原料を表3に従い、黒鉛のみ別袋にしての粉体が2.5kgになるように秤量、配合した後、黒鉛以外の粉体を万能型ミキサーに入れて1分間撹拌後に水などの液体を入れて2分間撹拌し、黒鉛を入れてさらに1分間撹拌した後、熱間曲げ試験用として30×30×120mmの金型に流し込むとともに、スラグ侵食試験用として40×40×40mmの金型に流し込んだ。型枠に流し込んだ後は、テーブル状バイブレーターで30秒加振した。20℃で1日養生後に脱型した。 Separately, according to Table 3, each raw material was weighed and mixed so that 2.5 kg of powder with graphite alone was placed in a separate bag, then powders other than graphite were placed in a universal mixer, stirred for 1 minute, and then mixed with water, etc. After adding the liquid and stirring for 2 minutes, adding graphite and stirring for another minute, it was poured into a mold of 30 × 30 × 120 mm for hot bending test, and 40 × 40 × 40 mm for slag corrosion test. Poured into a mold. After pouring into the formwork, it was vibrated for 30 seconds with a table-like vibrator. After curing at 20°C for 1 day, the mold was removed.

30×30×120mmのサンプルは、110℃×24時間乾燥した後、コークスブリーズと共に1400℃×3時間電気炉で熱処理を行い、試験温度1400℃に制御された電気炉内にコークスブリーズと共に入れ、クロスヘッド下降速度0.5mm/分で熱間曲げ試験を行った。 A sample of 30 × 30 × 120 mm was dried at 110 ° C for 24 hours, then heat-treated in an electric furnace with coke breeze at 1400 ° C for 3 hours, placed in an electric furnace controlled at a test temperature of 1400 ° C with coke breeze, A hot bending test was performed at a crosshead lowering speed of 0.5 mm/min.

40×40×40mmのサンプルは、110℃×24時間乾燥した後、1650℃×1時間、電気炉で窒素ガスを流しながら熱処理を行った。サンプル上部にφ20×15mmの穴をあけ、その穴の中に、Fe:0.9質量%、SiO:5.0質量%、Al:13.2質量%、CaCO:77.2質量%、MgO:3.8質量%に調整した試薬を20g詰めて、再度1650℃×1時間、電気炉で窒素ガスを流しながら熱処理を行った。冷却後に試験前後の穴の直径の寸法変化を測定して比較例1(表2)を100として規格化し、溶損指数を求めた。 A sample of 40×40×40 mm was dried at 110° C. for 24 hours and then heat-treated at 1650° C. for 1 hour in an electric furnace while flowing nitrogen gas. A hole of φ20× 15 mm was made in the upper part of the sample, and Fe2O3 : 0.9% by mass, SiO2 : 5.0% by mass, Al2O3 : 13.2% by mass, and CaCO3 were placed in the hole. 20 g of a reagent adjusted to : 77.2% by mass and MgO: 3.8% by mass was packed and heat-treated again at 1650°C for 1 hour in an electric furnace while flowing nitrogen gas. After cooling, the dimensional change in the diameter of the hole before and after the test was measured and normalized to 100 for Comparative Example 1 (Table 2) to obtain the erosion index.

Figure 0007302543000003
Figure 0007302543000003

表3の結果から以下のことがわかる。まず、本発明例21~本発明例24は、いずれも5℃×1日養生後の曲げ強度が比較例1(表2)の0.8MPaと同等以上であり、冬季でも翌日に脱枠可能な強度であると判断できる。本発明21~本発明例24は、熱間曲げ強度も比較例1より大きかった。また、アルミナ-マグネシア-黒鉛不定形耐火物である本発明例21と本発明例22と本発明例25の溶損指数は、アルミナセメント7質量%を使用した比較例11と同等以下、アルミナ-スピネル-マグネシア-黒鉛不定形耐火物である本発明例23と本発明例24と本発明例26は、アルミナセメント7質量%を使用した比較例12と同等以下であり、耐食性が良好であった。 The results in Table 3 show the following. First, in each of Inventive Examples 21 to 24, the bending strength after curing at 5 ° C. for 1 day is equal to or higher than 0.8 MPa in Comparative Example 1 (Table 2), and the frame can be removed the next day even in winter. strength. Inventive Examples 21 to 24 were also higher than Comparative Example 1 in hot bending strength. In addition, the erosion index of Inventive Example 21, Inventive Example 22, and Inventive Example 25, which are alumina-magnesia-graphite monolithic refractories, is equal to or lower than that of Comparative Example 11 using 7% by mass of alumina cement, and alumina- Inventive Example 23, Inventive Example 24, and Inventive Example 26, which are spinel-magnesia-graphite monolithic refractories, are equal to or lower than Comparative Example 12 using 7% by mass of alumina cement, and have good corrosion resistance. .

<実施例3>
本発明例1(表1)のアルミナ-マグネシア不定形耐火物において、焼結マグネシアの配合を変化させて発明の効果を確認した。結果を以下の表4に示す。
<Example 3>
In the alumina-magnesia monolithic refractory of Inventive Example 1 (Table 1), the blending of sintered magnesia was varied to confirm the effects of the invention. The results are shown in Table 4 below.

Figure 0007302543000004
Figure 0007302543000004

表4の結果から以下のことがわかる。まず、本発明例31、32は、本発明例1の粒径0.3mm以下の焼結マグネシアの配合量をそれぞれ3.0質量%、10.0質量%、としたが、5℃×1日養生後の曲げ強度、1400℃での熱間曲げ強度、1650℃×1時間での溶損指数はいずれも良好であった。一方、粒径0.3mm以下の焼結マグネシアの配合量を2.0質量%とした比較例21では、5℃×1日養生後の曲げ強度が小さく、冬季は翌日に脱枠可能な強度が得られないと判断できる。また、粒径0.3mm以下の焼結マグネシアの配合量を11.0質量%とした比較例22では、溶損指数が比較例1(表2)と比べて小さいものの、スラグの浸透が見られた。 The results in Table 4 show the following. First, in Inventive Examples 31 and 32, the amount of sintered magnesia having a particle size of 0.3 mm or less in Inventive Example 1 was set to 3.0% by mass and 10.0% by mass, respectively. The flexural strength after day curing, the hot flexural strength at 1400°C, and the erosion index at 1650°C for 1 hour were all good. On the other hand, in Comparative Example 21 in which the amount of sintered magnesia with a particle size of 0.3 mm or less was 2.0% by mass, the bending strength after curing at 5 ° C. for 1 day was small, and the strength that could be removed the next day in winter. cannot be obtained. In Comparative Example 22, in which the amount of sintered magnesia having a particle size of 0.3 mm or less was 11.0% by mass, the erosion index was smaller than that of Comparative Example 1 (Table 2), but slag penetration was observed. was taken.

本発明に係る不定形耐火物は、上記の実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲において種々の応用を加えることが可能であり、製鉄所内で使用される不定形耐火物全てにおいて応用が可能である。 The monolithic refractory according to the present invention is not limited to the above examples, and various applications can be applied within the scope of the present invention. Application is possible.

Claims (4)

アルミナを主成分とし、粒径0.3mm以下のマグネシアを3質量%以上10質量%以下、ストロンチウムアルミネートを含有し、実質的にCaOを含有しないセメントを5質量%以上7質量%以下、を含有する耐火物材料100質量%に対し、アルミナゾルまたはシリカゾルを外掛けで0.5質量%以上6質量%以下含有することを特徴とする不定形耐火物。 Alumina is the main component, and magnesia with a particle size of 0.3 mm or less is 3% by mass or more and 10% by mass or less, and cement containing strontium aluminate and substantially free of CaO is 5% by mass or more and 7% by mass or less. A monolithic refractory characterized by containing 0.5% by mass or more and 6% by mass or less of an alumina sol or a silica sol on the basis of 100% by mass of the contained refractory material. 前記耐火物材料は、さらにスピネルを1質量%以上25質量%以下含有することを特徴とする請求項1に記載の不定形耐火物。 2. The monolithic refractory according to claim 1, wherein the refractory material further contains 1% by mass or more and 25% by mass or less of spinel. 前記耐火物材料は、さらに黒鉛を0.1質量%以上10質量%以下含有することを特徴とする請求項1または2に記載の不定形耐火物。 3. The monolithic refractory according to claim 1, wherein the refractory material further contains 0.1% by mass or more and 10% by mass or less of graphite. 前記アルミナゾルおよび前記シリカゾルのそれぞれのpHが7以上であることを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の不定形耐火物。 The monolithic refractory according to any one of claims 1 to 3, wherein the alumina sol and the silica sol each have a pH of 7 or higher.
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