JPH04198064A - 塩基性質不定形耐火物 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は耐消化性、耐食性および耐久ポーリング性に優
れた塩基性質不定形耐火物に関する。

［従来の技術］ 製鋼炉の内張りは、施工の省力化のために定形耐火物か
ら不定形耐火物に移行しつつある。

特に連続鋳造法で使用される取鍋やタンデイシュでは不
定形耐火物による内張り力（増加している。

不定形耐火物の材質を例えば取鍋につし１て見ると、従
来のロウ石質、ジルコン質などの酸性耐火物に換えて、
耐食性に優れたアＪレミナースピネル質などの中性耐火
物が使用されるようにな）た。しかし、最近の炉操業の
過酷化と、耐火物原単位の低減化指向におし１ては、不
定形耐火物の耐用性は十分なものではなしＡ。また、酸
性・中性の不定形耐火物は鋼のクリーンスチール化の面
からも好ましくない。不定形耐火物ｉｔ施工方法の這い
によって流し込み施工用、吹付は施工用、圧入施工用な
どに区別されるが、これらの問題はいずれの不定形耐火
物におしＡでも同様である。

そこで、マグネシアクリンカ−を主材にした塩基性質不
定形耐火物が提案されている。例えば特開昭５４−７０
３１２号公報、特開平１−１１１７７９号公報などに見
られるとおりである。塩基性質不定形耐火物は塩基性ス
ラグに対して優れると共に、鋼のクリーンスチール化の
面で好ましい。

［発明が解決しようとする＊ＢＥ しかし、塩基性質不定形耐火物は熱膨張率とスラグ浸潤
が大きいことによって耐スポーリング性に劣る欠点があ
る。また、不定形耐火物は多量の施工水分を使用するの
で、塩基性質は水分との反応による消化の問題がある。

消化は、例えばマグネシアクリンカ−中のＭｇＯ成分が
水分と反応して水酸化マグネシウムになる現象である。

この反応に伴う体積膨張でクラックあるいは商港が生じ
る。また、この消化で生成した水酸化マグネシウムが使
用時の温度上昇で熱分解し、施工体内部の圧力が上昇し
て爆裂崩壊することもある。

そこで、主材としてのマグネシアクリンカ−に対してＳ
ｉＯ□、Ｆｅ２Ｏ，など添加し、耐消化性を改善するこ
とが提案されているが、スラグ浸透防止には何ら効果が
得られず、しかもこれらの添加物は耐食性低下の原因と
なる。

ジルコニアの含有で熱膨張率を低下させたマグネシアク
リンカ−が提案されている。例えば特公昭６０−４４２
６２号公報の発明はＭｇＯか９５％以上、２ｒ０２が０
．０５〜２．０％、５ｉｎ２が０．２〜１．０％であり
、酸化ジルコニウムを含有する鉱物のマトリックスがマ
グネシア結晶を包みこんだ構造のマグネシアクリンカ−
である。特開昭６２−２７５０５５号公報にはＭｇＯ＋
　Ｚｒ０２９８％以上、ＭｇＯが６８〜９３％以上、Ｚ
ｒ（ｈが５〜３０％、ＳｉＯ２が０．５％以下のマグネ
シアクリンカ−が開示されている。しかし、これらのマ
グネシアクリンカ−を使用した不定形耐火物は、耐消化
性、スラグ浸潤による耐構造スポーリング性が不十分で
ある。

［課題を解決するための手段］ 本発明者らは耐消化性、耐スラグ浸潤性および耐久ポー
リング性を兼ね備えた塩基性質不定形耐火物を得るため
に研究を重ねた。その結果、化学成分でＭｇＯ１ＺｒＯ
□および５ｉｎ２を特定範囲で含有し、鉱物組成がペリ
クレースを主成分とし立方晶ジルコニアおよびフォルス
テライトを副成分とするマグネシアクリンカ−を耐火原
料の一部または全部に配合すると良好な結果が得られる
ことを見出し、本発明を完成するに至ったものである。

本発明は、化学組成が酸化物換算でＭｇＯが６５〜９６
重量％、ｚ「０２が２．６〜２０重量％、ＳｉＯ２が１
．３〜１０重量％、ＣａＯが２重量％以下、Ｆｅ、Ｏ，
が０．５重量％以下および＾ｆｈＯｓが１重量％以下、
鉱物組成がペリクレースを主成分に立方晶ジルコニアお
よびフォルステライトを副成分として含み、かつ、見掛
気孔率７％以下、嵩密度３．２ｇ／ｃＩ１１’以上であ
るマグネシアクリンカ−を配合しか塩基性質不定形耐火
物である。

以下、本発明をさらに詳しく説明する。

本発明で主骨材に使用するマグネシアクリンカ−の化学
組成は、上記のように酸化物換算でＭｇＯが６５〜９６
重量％、ＺｒＯ，が２．６〜２０重量％、５ｉｎ２が１
．３〜１０重量％、ＣａＯが２重量％以下、Ｆｅ２Ｏ３
が０．５重量％以下およびＡ又２０３が１重量％以下と
する６ Ｍｇ０の含有量が上記の範囲より多いと耐スラグ浸透性
、耐久ポーリング性および耐消化性が低下し、少ないと
マグネシアクリンカ−の見掛気孔率の増大によって耐久
ラグ侵食性が悪くなる。ＺｒＯ，または５ｉｎ２が上記
の範囲より多いとクリンカー中のペリクレース結晶の粒
界部にあるマトリックスの量が増加し、タリンカーの製
造中に結晶成長が抑制され、ペリクレース結晶の平均粒
径が小さくなる。ペリクレース結晶の粒径が小さいとマ
グネシアクリンカ−の見掛気孔率が増大し、これが耐ス
ラグ侵食性の低下を招く。ＺｒＯ２または５ｉｎ２の含
有量が上記範囲よりも少なくなると、耐消化性、耐スラ
グ浸透性および耐久ポーリング性に劣る。ＭｇＯ１Ｚｒ
Ｏ２およびＳｉＯ２以外の成分はできるだけ少ないこと
が望ましい。ＣａＯ１＾交２０３およびＦｅ２Ｏ３など
が上記範囲より多いと耐食性に劣る。

マグネシアクリンカ−の鉱物組成は、ペリクレースを主
成分に立方晶ジルコニアおよびフォルステライトを副成
分として含む。その各鉱物の好ましい組成割合は、それ
ぞれペリクレース６３〜８４重量％、立方晶ジルコニア
２６〜２０重量％およびフォルステライト３〜２３重量
％である。

本発明ではさらに、マグネシアクリンカ−の見掛気孔率
を７％以下、嵩密度が３．２ｇ／ｃｍ３以上に限定した
ことによって容積安定性に優れ、例えば取鍋に溶鋼を注
入した際に受ける熱衝撃に対しても耐火物組織は強度低
下もなく、安定した性状を示す。見掛気孔率２％以下、
嵩密度が３．３５ｇ／ｃｍ３以上に限定すれば、この効
果はさらに顕著になる。

本発明で使用する以上のマグネシアクリンカ−は、例え
ばマグネサイト、ブルーサイト、合成水酸化マグネシウ
ム、酸化マグネシウムなどのＭｇＯ源と、ジルコン（’
２ｒＳｉＬ）などのＺｒＯ，源およびＳｉｎ、源を混合
し、加圧成形後、ロータリーキルンで１５００〜１８５
０℃の温度で焼成して製造される。

第１〜３図は、それぞれ耐スラグ浸透性、耐消化性、耐
スポーリング性について試験した結果をグラフ化したも
のである。各図の試験はいずれも後述の第１表に示すマ
グネシアクリンカ−■を耐火原料とした下記の配合組成
をベースとし、後述の第】表に示すマグネシアクリンカ
−■を順次、微粒部−中粒部一粗粒部へと置換し、その
置換量と不定形耐火物の物性値との関係を求めたもので
ある。

なお、物性値を求める試験は、後述の実施例の柵に示し
たものと同様の方法で行った。

マグネシアクリンカ−■　　粗粒　（１０〜　１ｍｍ）
　　　　５０重量％〃　　　　中粒（１ｍ１１１以下）
２０〃〃　　　　微粒（０，０７４ｍｍ以下）３０〃ア
ルミナセメント　　　　　　　　　　　　　　　　　外
１）　４す　５　　〃トリポリリン酸ソーダ　　　　　
　　　　　　　　　　　　）ＩＱ、１　））マグネシア
クリンカ−〇は、本発明で限定した組成および物性を有
するマグネシアクリンカ−であり、その置換量に比例し
て各物性の向上が確認される。また、このマグネシアク
リンカ−の置換量は、グラフ結果からも明らかなように
、物性の向上がより顕著になる１０重量％以上が好まし
い。

他の耐火原料と併用する場合は、例えば、ばん土けつ岩
類の仮焼物、ボーキサイト類の仮焼物または焼結晶、シ
リマナイト類、合成ムライト、溶融または焼結アルミナ
、活性アルミナ、ダイアナボアー類、バイヤー法による
酸化アルミニウム、海水マグネシアクリンカ−、マグネ
サイト鉱およびその焼結晶および電融品などのマグネシ
ア質材料、電融または焼結スピネルクリンカ−、ジルコ
ン、ジルコニアなどから選ばれる１種または２種以上が
使用できる。

結合剤、分散剤などを添加すること、必要によってはさ
らにシリカフラワー、粘土、炭化珪素、炭素粉、黒鉛、
金属粉、金属ファイバー、有機ファイバー、無機ファイ
バーなどを添加してもよいことなどは従来の不定形耐火
物と同様である。

結合剤は、例えばコロイダルシリカ・気化性シリカ・ゲ
ル状シリカなどの無定形シリカ、アルミナセメント・ポ
ルトランドセメントなどの水硬性セメント、リン酸ソー
ダ・リン酸ガラス・珪酸ソーダ・硝酸カリウムなどのア
ルカリ金属塩、リン酸アルミニウム・硫酸アルミニウム
・リン酸カリウムなどのアルカリ土類金属塩、正リン酸
などの無機系結合剤、タール・ピッチ系の炭素系結合剤
、フェノール樹脂・フラン樹脂などの有機系結合剤、な
らびにパルプ廃液、苦汁などを挙げることができる。

［実　　施　　例コ 第２〜４表に本発明の実施例とその比較例を示す。また
、同時にその試験結果を示す。

第１表は各側で使用した耐火原料の特性である。同表に
おいてマグネシアクリンカ−〇、■は本発明で限定され
る範囲内の特性を有したもの、マグネシアクリンカ−■
は本発明で限定される範囲外の特性を有したもの、マグ
ネシアクリンカ−■は従来の不定形耐火物に一般的に使
用されているものである。

第２表は流し込み施工用として調整したものである。第
３表は吹付は施工用として調整したものである。第４表
は圧入施工用として調整したものである。

表中の試験は下記の条件で測定した。実機試験以外は、
いずれも鋳込みによって成形した試験片により行なった
。

〈耐スラグ侵食性〉 富士電波工業儲製の高周波屈導炉を使用し、Ｃａｂ／５
ｉｎ２モル比＝３、Ａ４２０ｓ　’１０重量％組成のス
ラグを侵食剤とした。１６００℃で加熱溶融させた侵食
剤中に試験片を０．５時間浸漬し、これを１０サイクル
行った後、試験片の溶損寸法を測定した。

く耐スラグ漫透性〉 上記の耐久ラグ侵食性を測定した試験片の切断面からス
ラグの浸透層厚さを測定した。

〈耐スポーリング性〉 試験片を戸田超耐火物■製の回転スラグ侵食試験機内に
内張すし、転炉スラグ（ＣａＯ／ＳｉＯ２モル比＝３）
を侵食剤とし、温度１６００℃×１時間を５サイクル行
なった。この侵食試験後の試験片を更に１６００℃に急
加熱し、０．５時間保持後、５００℃に急玲し、この操
作を５サイクル行なった。

試料の切断面を観察し、スラグ浸透層と未浸透層との間
の亀裂発生の有無および亀裂の程度を下記の基準で評価
した。

ＡＡ：亀裂なし ＡＢ：微小亀裂が僅かにあり ＢＢ：微少亀裂あり ＢＣ：小亀裂あり ＣＣ：大きな亀裂あり く耐消化性〉 試験片をオートクレーブ中に１５２℃×５気圧で３時間
保持後、重量増加率を求めた。

く実機試験〉 第２表の流し込み施工用不定形耐火物では２５０を取鍋
のスラグライン部に内張すし、その溶損速度を求めた。

第３表の吹付は施工用としての実施例では、Ｍｇ０−Ｃ
レンガで内張すされた２５０　を転炉の補修に使用し、
耐用回数を求めた。吹付ガンは湿式を使用した。

′！Ｊ４表の圧入施工用ではスクイズ式圧送ポンプを使
用し、ＲＨ式真空脱ガス炉の環流管内壁を補修し、耐用
回数を求めた。

各側の試験結果とおり、本発明の実施例は耐久ラグ侵食
性、耐スラグ浸透性、耐スポーリング性、耐消化性およ
び実機試験のいずれにおいても良好な結果が得られた。

これに対し、比較例１，６．１０は従来−数的なマグネ
シアクリンカ−を使用したものであり、耐スラグ浸透性
、耐消化性および耐スポーリング性に劣る。この従来−
数的なマグネシアクリンカ−にジルコンを組み合わせた
比較例２．７．１３は、耐スラグ浸透性はある程度向上
しているが、耐消化性および耐スポーリング性は依然劣
っている。比較例３．１２はアルミナ−スピネル買であ
り、マグネシア買の効果が得られないために耐久ラグ侵
食性が大幅に劣る。比較例４は微粉部にスピネルを使用
したことで耐消化性に比較的優れているが、耐スラグ侵
食性、耐スラグ浸透性および耐スポーリング性に劣る。

比較例５．９は本発明の範囲内よりＭｇＯが少なく、Ｓ
ｉＯ２、ＺｒＯ２が多いマグネシアクリンカ−を使用し
たものであり、耐久ラグ侵食性に劣る。比較例８は耐消
化性および耐スポーリング性に劣り、耐スラグ侵食性、
耐久ラグ浸透性も十分なものではない。アルミナ貢の比
較例１１は、耐スラグ侵食性および耐スポーリング性に
劣る。アルミナ−マグネシア買の比較例１４は、マグネ
シアクリンカ−の材質が従来−数的なものを使用してお
り、耐久ラグ侵食性に劣る。

流し込み施工用では、特にスラグライン用に使用した場
合、スラグ浸透防止効果によって耐構造スポーリング性
に優れ、パクリ損傷が皆無となフた。吹付は施工用では
、このスラグ浸透防止効果で付着界面でのハクリが激減
した。また、圧入施工用では耐消化性向上によって水酸
化マグネシウムの生成がないためか、従来のマグネシア
買圧入材で見られた水酸化マグネシウムの熱分解に伴う
爆裂がなかった。

流し込み施工用、吹付は施工用、圧入施工用のそれぞれ
の不定形耐火物は、以上の実施例に示したもの以外の粒
度構成、あるいは副機加物、結合剤１分散剤などの使用
が知られている。本発明は、以上の実施例の配合組成に
限定されるものではない。

［効　　　果コ 本発明の塩基性質不定形耐火物は、優れた耐消化性、耐
スラグ侵食性、耐スラグ浸透性および耐スポーリング性
を有し、特に製鋼炉用の内張り材として優れた耐用性を
発揮する。

【図面の簡単な説明】

図はいずれも不定形耐火物の試験結果をグラフ化したも
のであり、第１図は耐スラグ浸透性、３４２図は耐消化
性、第３図は耐スポーリング性を示したものである。 化４名 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．化学組成が酸化物換算でＭｇＯが６５〜９６重量％
   、ＺｒＯ＿２が２．６〜２０重量％、ＳｉＯ＿２が１．
   ３〜１０重量％、ＣａＯが２重量％以下、Ｆｅ＿２Ｏ＿
   ３が０．５重量％以下およびＡｌ＿２Ｏ＿３が１重量％
   以下、鉱物組成がペリクレースを主成分に立方晶ジルコ
   ニアおよびフォルステライトを副成分として含み、かつ
   、見掛気孔率７％以下、嵩密度３．２ｇ／ｃｍ＾３以上
   であるマグネシアクリンカーを配合した塩基性質不定形
   耐火物。