JPH03170363A - マグネシア―カルシア質耐火物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、耐スポーリング性に優れたマグネシア−カル
シア質耐火物に関する。

従来の技術とその問題点 転炉、塩基性製鋼炉、セメントロータリーキルンなどの
各種の炉の内張利としては、ドロマイト質耐火物が広く
使用されてきた。しかしながら、近年操業条件の苛酷化
、例えば、転炉の場合には、炉の大型化、出鋼温度の上
昇、吹錬時間の短縮などに伴って、耐スポーリング性、
耐熱衝撃性などにより優れた耐火物の出現が要求される
ようになって来ている。

この様な情勢に対応して、例えば、マグネシア（以下Ｍ
ｇＯとする）原料を主成分とする塩基性耐火物が開発さ
れている。この耐火物は、高塩基性スラグに対する耐溶
損性には優れているものの、耐スポーリングに劣るとい
う重大な欠点がある。

すなわち、ＭｇＯとスラグとの反応性が低いため、スラ
グの融点に相当する温度を有するれんが内部までスラグ
が浸透し、浸透部に存在するＭｇＯ結晶（ペリクレーズ
）の結合組織をゆるめさせる。

その結果、れんがの温度が低下すると、浸透部と非浸透
部との間に物理的（熱膨脹係数、気孔率、強度など）な
違いを生じて、スポーリングを発生させ易くなる。また
、ＭｇＯは、熱膨脹係数が高いので、れんがの炉内側（
高温側）と音面側（低温側）との膨脹差によっても、ス
ポーリングを発生しやすい。従って、ＭｇＯ系れんがに
おいては、スラグの作用、炉体構造に起因する熱歪、炉
の使用サイクル（加熱と冷却との繰り返し）に起因する
熱的衝撃、機械的衝撃などの諸要因が重なり合って、れ
んがに熱スポーリングおよび構造スポーリングが生じ、
炉体から徐々に剥落していき、遂には炉が使用不能とな
る。

ＭｇＯ系れんがの上記の如き欠点を解消するために、ジ
ルコニア（より好ましくは安定化ジルコニア）を配合し
たＭｇＯ−カルシア（Ｃａ．０）系耐火れんがが提案さ
れている（特開昭４９９６００５号公報参照）。このれ
んがにおいては、れんが内に浸透したスラグとジルコニ
アとがれんが表面近傍で反応して、スラグが高粘度とな
るので、スラグのそれ以−１二の浸透が防止され、もっ
て耐構造スポーリング性が改善されるとされている。

しかしながら、この耐火れんがでは、耐熱スポーリング
性の改善は、ほとんどなされていない。

また、ＭｇＯ原料とともにドロマイト原料、ＣａＯ原料
などを配合したＭ　ｇ　Ｏ　−　Ｃ　ａ　Ｏ質耐火物が
開発され、繁用されている。この様な耐火物は、高強度
ではあるが、やはり耐スポーリング仕、耐熱衝撃性等は
、不十分である。特に、セメン１・ロータリーキルンな
どの内張り月として使用する場合には、通常はその焼成
帯付近で耐火物表面にセメント成分からなるコーティン
グ層が形成され、耐火物の寿命の延長が期待できるので
あるが、実際には、キルンの回転などによってコーティ
ング層が激しく脱着を繰返すため、耐火物表面が著しい
熱衝撃を受けて、スポーリングが発生する。

問題点を解決するための手段 本発明者は、上記の如き従来技術の現状に鑑みて、研究
を重ねた結果、球状の塩基性耐火骨相粒３ 子を特定量使用することにより、マグネシア−カルシア
質耐火物の問題点が実質的に解消乃至大巾に軽減される
ことを見出した。

すなわち本発明は、下記のマグネシア−カルシア質耐火
物を提俳するものである。

■　耐火骨材としてマグネシア２０〜９５重量％とカル
シア８０〜５重量％とを含む耐火物であって、耐火骨材
の２０〜８０重量％を球状粒子で構成することを特徴と
するマグネシア−カルシア質耐火物。

■　耐火骨材１００重量部に対してアラゴナイト型炭酸
カルシウム０．５〜５重量部を含む上記■の耐火物。

本発明では、耐火骨材原料として、ＭｇＯおよび／また
はＣａＯを含む公知の塩基性耐火原料が使用でき、具体
的には、マグネシアクリンカードロマイトクリンカー、
ライムタリン力一などが挙げられる。マグネシアクリン
力一としては、天４ 然マグネシアクリンカー、海水マグネシアクリンカー、
電融マグネシアクリンカーなどがある。ドロマイトクリ
ンカーとしては、天然ドロマイトクリンカー、合成ドロ
マイｌ・クリンカー、電融ドロマイトクリンカーなどが
ある。

本発明では、耐火骨材原料全量の２０〜８０重量％（以
下単に％とする）を球状粒子で構成し、残部を非球状粒
子とする。通常の塩基性耐火骨材原料には球状粒子が含
まれているが、含量は２０％を遥かに下回るものである
。特定量の球状粒子を含む本発明のマグネシア−カルシ
ア質耐火物に応力が加わると、球状粒子同士が互いにか
み合うことなく移動し、耐火物が変形する。このため耐
火物内の局部に応力が集中せず、稼働面層の剥離、目地
部での圧壊などのスポーリングが発生しない。

球状粒子の量が２０％未満では、スポーリング防止効果
が不十分となり、一方８０％を上回ると、耐火物の強度
が低下する。

球状粒子は、角がなく、丸みを帯びた粒子であれば特に
制限されず、例えば、真球状、偏平球状、楕円球状のも
のなどを挙げることができる。球状粒子は、耐火刊材原
料から選別することにより、得ることができる。また、
例えば、溶融噴霧法、摩砕法などの通常の方法に従って
製造することもできる。球状粒子の粒径は特に制限はな
いが、耐火物の強度を考庵ずると、耐火物の最小厘さの
１７３以下程度とするのが好ましい。例えば、本発叩耐
火物を転炉用に用いる場合には、通常５０ｍｍ以下程度
、好ましくは５〜５０ｍｍ程度とするのが良い。

一方非球状粒子としては、球状でない通常の耐火骨相原
料が使用できる。その粒径は特に制限されないが、通常
１０ｍｍ程度以下、好ましくは５＋ｎｍ程度以下とする
のが良い。

本発門では、球状粒子と非球状粒子をそれぞれ上記特定
量使川するとともに、耐火骨材原料中のＭｇＯ含量が２
０〜９５重量％（以下単に％とする）、ＣａＯ含量が８
０〜５％となるように調整する。ＭｇＯが２０％未満の
場合には、耐消化性が不十分となるとともに、耐スラグ
溶損性が低下する。一方、ＭｇＯが９５％を上回る場合
には、耐スポーリング性および耐スラグ浸透性が低下す
る。

本発明耐火物には、耐スポーリング性をさらに向」ニさ
せる目的でアラゴナイト型炭酸カルシウムを添加しても
良い。アラゴナイト型炭酸カルシウムは、耐火物焼成時
に約３３０〜４８０℃でカルサイト型に転移して、急激
に体積膨脹する。そのため、耐火物内には、多数のマイ
クロクラックが発生する。本発明者の研究によれば、こ
のマイクロクラックが、耐火物使用時に応力伝播防止効
果を発揮し、熱スポーリングによる亀裂の進展防止に極
めて有効に作川することが、判明した。本発明における
この様な顕著な効果は、アラゴナイト７ 型炭酸カルシウムを使用する場合にのみ、奏されるもの
である。ＩＦ叶えば、アラゴナイト型炭酸カルシウムに
代えて、精製された炭酸カルシウム（カルサイト型Ｃａ
ＣＯ３）を使用すると、亀裂進展防止効果を発揮し得な
い球状の陳間が形成されるに過ぎず、耐スポーリング性
の向上は認められない。

アラゴナイト型炭酸カルシウムとしては、貝殻、サンゴ
などから得られる天然品および合戊品がいずれも使用で
き、必要ならば、それらを混合して使用しても良い。ア
ラゴナイト型炭酸カルシウムの配合量は、耐火骨拐原料
１００重量部（以下単に部とする）に対し、通常０．５
〜、５部とする。

０．　　５部未満の場合には、れんが内に発生するマイ
クロクラックの量が少なすぎて、耐スポーリング性向上
の効果が不十分となる。一方、５部を上回る場合には、
組織の多孔質化が進行して、れんがの耐火性が低下する
。アラゴナイト型炭酸カル８ シウムの粒径は、特に限定されないが、通常０．５〜１
０ｍｍ程度とし、好ましくは１〜３ｍｍ程度である。ア
ラゴナイト型炭酸カルシウムの粒径が０．５ｍｍ未満の
場合には、マイクロクラックの発生が低下する傾向があ
り、１０ｍｍを」二回る場合には、マイクロクラック以
外の亀裂発生による多孔質化が進行して、耐スポーリン
グ性向上の効果が減殺される傾向がある。アラゴナイ１
・型炭酸カルシウムの純度は、８０％以」−であること
が望ましい。この純度が低い場合には、低融点鉱物が生
成されて、れんがの耐火性が低下する場合がある。

本発明耐火物は、耐火骨材原料に必要に応じてアラゴナ
イト型炭酸カルシウムを配合し、さらに常法に従って、
タール、液状フェノール樹脂、ポリウレタン、ポリプロ
ピレン、ワックスなどの公知の非水系バインダーを添加
し（通常耐火骨材１００部に対し、１〜５部程度）、混
練し、成形し、焼戊することにより、製造される。非水
系バインダーの添加から焼成に至る工程は常法通りなの
で、特に詳述しないが、焼成は、１６００〜１７００℃
程度で行なうことが好ましい。

発明の効果 本発明によれば、公知のマグネシア−カルシア質耐火物
に比して、耐スポーリング性および耐熱衝撃性に優れた
マグネシア−カルシア質耐火物が得られる。しかも、本
発明耐火物の強度などのその他の物性は、従来品と同等
またはそれ以上である。本発明耐火物は、例えば、各種
の炉の内張り用耐火物として打適に使用できる 実施例 以下に実施例および比較例を示し、本発明の特徴とする
ところをより一周明らかにする。

実施例１〜４および比較例１〜３ 第１表に示す割合（部）で各原料を配合し、該配合物１
００部にバインダーとしてポリプロピレン２部を加えて
、混練し、並形形状に成形し、１６５０°Ｃで焼成した
。

なお、球状粒子としては、天然マグネシアクリン力一か
ら選別したものおよび天然ドロマイ１・クリンカー（Ｍ
ｇＯ含有量４０％およびＣａＯ含有量６０％）から選別
したものを用いた。また非球状粒子としては、天然マグ
ネシアクリンカーおよび天然ドロマイトクリンカーを用
いた。

得られた耐火物について、以下のようにして特性を調べ
た。

気孔率（％）・・・ＪＩＳ　　Ｒ　　２２０５による。

嵩比重・・・ＪＩＳ　　Ｒ　　２２０５による。

圧縮強さ（ｋｇｆ／ｃ［Ｉｌ）　・・Ｊ　Ｉ　Ｓ　　Ｒ
　　２２０６による。

■げ強さ（ｋｇｆ／ｃＪ、１４００°Ｃ）・ＪＩＳ　　
Ｒ２２１３による。

耐スポーリング性・・・耐火物を１２００℃に保持した
電気炉に挿入し、１５分加熱−１５分空冷のサイクルを
繰返して、耐火物が剥落するまでのサ１ １ イクル数を調べた。

結果を第２表に示す。

１２ 第２表から、本発明マグネシア−カルシア質耐火物が、
球状耐火骨材原料を含まないマグネシアカルシア質耐火
物に比し、著しく優れた耐スポーリング性を有し、他の
特性も同等であることが判る。

（以　上） １５

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）耐火骨材としてマグネシア２０〜９５重量％とカ
   ルシア８０〜５重量％とを含む耐火物であって、耐火骨
   材の２０〜８０重量％を球状粒子で構成することを特徴
   とするマグネシア−カルシア質耐火物。
2. （２）耐火骨材１００重量部に対してアラゴナイト型炭
   酸カルシウム０．５〜５重量部を含む請求項（１）の耐
   火物。