JPH04292489A

JPH04292489A - 塩基性複合耐火物

Info

Publication number: JPH04292489A
Application number: JP8186891A
Authority: JP
Inventors: Yuji Narita; 成田　雄司
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1991-03-20
Filing date: 1991-03-20
Publication date: 1992-10-16

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は各種工業窯炉の内張耐
火物を補強し、鋼質の改善に有効な塩基性複合耐火物に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近の工業窯炉、特に鉄鋼製造プロセス
における内張耐火物においては、鋼質の改善、炉寿命の
延長を目的として耐火物の改善による高性能化が進んで
いる。例えば連続鋳造におけるタンディッシュにおいて
は、連々指数の増大による材質の高級化と共に、容器内
に堰や介在物吸着フィルターを付設する等、炉材、形態
面での変化も著しくなっており、また省力化の観点から
耐火物の不定形化や施工の機械化が進み、高アルミナ質
や塩基性質の不定形化も検討されつつある。

【０００３】タンディッシュの多くは、内張耐火物の表
面にＭｇＯ質のコーティング材を塗布し、使用初期の耐
火物の剥離防止をはかっている。しかし、焼成煉瓦と異
なりこの種の不定形耐火物は組織の結合状態が無機系水
溶性バインダーによる化学結合であるため、熱的あるい
は機械的衝撃に弱く、剥離し易いという難点がある。一
方、材質面ではＭｇＯ質よりもＣａＯ質が望ましいとさ
れているが、実用化には至っていない。

【０００４】一方、介在物の吸着による鋼質の改善にフ
ィルターが用いられているが、耐久性の面で用途は極く
限られている。また、介在物の浮上を促進するため、溶
鋼流の流路に堰を設けることは一般化しているが、有用
性と共に配置、形状、材質について多くの課題があり、
施工や操業上のハンドリングに制約を受けた形で使用さ
れているのが実状である。

【０００５】ＣａＯ系耐火物は鋼中Ａｌ２Ｏ３等を吸着
する機能を有する耐火物であるが、ＣａＯーＭｇＯ系耐
火物を含めてこの種の耐火物は水分に対し反応性が高い
ため、焼成あるいは不焼成煉瓦を問わず、汎用性に富む
耐火物となり得ない欠点を有する。また、ＣａＯ含有量
が多くなると、骨材が劈開性を顕著に示すため成形後に
高強度が得られず、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３を含む純度の
低い組成物に終始している。また、得られた成形物自体
も長期の保存に耐えられず、ハンドリングで種々制約を
与えているのが実状である。なお、かかる対策として、
例えばフェノール樹脂を結合バインダーとして用いる不
定形耐火物が開発されているが、この種の樹脂は分解時
にＨ２Ｏを形成するため、骨材ＣａＯ分自体の水和反応
で劣化が進み、必ずしも所要の性能が得られていない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】鋼質の改善を目的とし
て、タンディッシュ等の内張耐火物をＣａＯーＭｇＯ系
耐火物で構成する場合、次に示す問題点がある。■Ｃａ
Ｏは水和性に富むため、水溶性バインダーを選択できな
い。■有機系のフェノール樹脂では分解時Ｈ２Ｏが多量
に発生し、耐火物の結合組織の劣化を促す。■ドロマイ
ト系耐火物ではＳｉＯ２を多量に含み清浄性に反すると
同時に、熱間強度が低い。■施工の省力化をはかるため
には不定形耐火物として用いざるを得ず、熱的あるいは
機械的衝撃に弱く剥離し易い。

【０００７】この発明は溶鋼の清浄性の向上を目的とし
てＣａＯーＭｇＯ系耐火物を用いる場合の前記問題点を
解決し、鋼質の改善に多大な効果を発揮するＣａＯーＭ
ｇＯ系耐火物を配合した塩基性複合耐火物を提供しよう
とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明者らは、工業窯
炉、特に現状の鉄鋼プロセスの中でも鋼の清浄性が要求
されるタンディッシュの内張施工において、鋼中Ａｌ２
Ｏ３等を吸着する機能を有するＣａＯーＭｇＯ系耐火物
の使用を検討する段階で、セラミックフォームからなる
ディーゼルエンジンの排フィルター（Ａｌ２Ｏ３９０％
、ＺｒＯ２１０％、嵩比重０．８０、空隙率９０％、圧
縮強度約８０Ｋｇ／ｃｍ２）に着目し、このセラミック
フォームとＣａＯーＭｇＯ系粉末を組合せてボード状の
耐火材を製作した。

【０００９】すなわち、セラミックフォームを木枠の中
に設置し、バイブレーターで振動させながら有機質バイ
ンダーと混練したＣａＯ粉末を流し込み、脱枠後その成
形体を温風乾燥させて得た厚さ２５ｍｍのボード状の不
定形施工体を所定の形状に加工し、２．５トンのタンデ
ィッシュに内張し、アルミキルド鋼（温度１５４５℃）
を貯溜して排出後、当該施工体の稼働面域でのＡｌ２Ｏ
３の吸着状況を調査した。その結果、鋼中Ａｌ２Ｏ３の
不純物の吸着効果が大きいことを確認できた。また、こ
の実験によって、塩基性粉末は粒度が０．５〜０．０２
ｍｍの範囲が流し込み易いこと、有機質バインダーとし
てアクリル樹脂、エポキシ樹脂、およびこれらの変性樹
脂が有効であること、無機質バインダーとしてアルミナ
セメントの添加が有効であることを知見した。

【００１０】この発明は上記知見より見い出されたもの
で、その要旨は、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＺｒＯ２の単独
または混合物からなる空隙率７０〜９５％のセラミック
フォームを、アクリル樹脂、エポキシ樹脂またはこれら
の変性樹脂をバインダーとしてスラリー状にした粒度０
．５〜０．０２ｍｍのＣａＯーＭｇＯ系粉末を鋳込成形
または振動成形したもの、またＣａＯーＭｇＯ系粉末に
アルミナセメントを３〜１０％添加してなる塩基性複合
耐火物にある。

【００１１】

【作用】この発明において、セラミックフォームを選択
した理由は、次の通りである。セラミックフォームは前
記したごとく、空隙率が極めて高く、スラリー状の耐火
粉末を空孔に容易に充填することが可能である。特に、
充填固化後はセラミックフォームと粉体は一体化し一種
の複合形態をとるため、極めて高強度となる。また、ス
ラリー状の耐火粉末を空孔に均一に充填する上で、空孔
径は１ｍｍ以上が望ましく、７ｍｍを超えると強度的に
使用困難となること、一方セラミックフォームは直径１
ｍｍ以上の空孔を有し、８０Ｋｇ／ｃｍ２以上の圧縮強
度を有する。また、空隙率は７０％以上、９５％以下が
必要で、望ましくは８５±５％の空隙率が必要である。その理由は、空隙率が９５％を超えると低強度で複合効
果が得られず、他方、７０％未満ではスラリーの充填性
が悪化するためである。セラミックフォームは基材とし
てＡｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＺｒＯ２の単独または混合物か
らなるものを用いることができる。なお、ＳｉＯ２、Ｓ
ｉＮ、ＳｉＣは鋼中に流出し清浄度を悪化させるため、
これらの成分を基材とするものは適さない。

【００１２】塩基性粉末としては、ＣａＯ、ＣａＯ／Ｍ
ｇＯ比として５０／５０以上のマグライムクリンカーが
好適である。ＣａＯ／ＭｇＯ比が低いと、ＣａＯによる
顕著な清浄効果が得られない。また、Ｆｅ２Ｏ３、Ｓｉ
Ｏ２を不純物として含むと、著しく耐火性を損い、不定
形施工体の耐用性が悪化する。したがって、ＣａＯ系塩
基性粉末は９５％以上の純度を必要とする。

【００１３】この耐火性粉末の粒度を０．５〜０．０２
ｍｍの範囲に限定したのは、セラミックフォームへの含
浸性を考慮したことによる。すなわち、０．５ｍｍを超
えると、バインダーの量に無関係にセラミックフォーム
の空孔内への侵入が困難となり、他方０．０２ｍｍ未満
のものは、鋼中に分散され浮遊し易く二次的な介在物と
なり易いからである。

【００１４】有機質バインダーとして用いるアクリル樹
脂、エポキシ樹脂またはこれらの変性樹脂（ウレタン基
アクリル樹脂、エポキシ基アクリル樹脂）は、溶剤とし
てＩＰＡ、エチレングリコールもしくは酢酸ブチルを用
い、室温下で安定な液状として用いる。なお、フェノー
ル樹脂も不定形施工体を形成し得るが、熱分解時多量の
Ｈ２Ｏを発生し、前記耐火性粉末を消化し施工体強度を
低下させるため好ましくない。バインダーの添加量とし
ては、５％以上２５％以下が適当である。すなわち、５
％未満ではスラリーの流動性が低下し、他方２５％を超
えると充填後の乾燥過程で液分の揮発が多くなりポーラ
スで脆弱な相を形成し易いからである。

【００１５】また、高強度の複合耐火物を得るにはＣａ
ＯーＭｇＯ系粉末にアルミナセメントを３〜１０％添加
することにより、内張後の施工体に安定した強度を付与
することができる。これは、アルミナセメントが有機バ
インダー中の微量の水分または一連の製作過程大気中の
湿分を吸収してセメント結合を形成することによるもの
と推察される。なお、アルミナセメントの添加量が１０
％を超えると、耐火性粉末の消化の原因となり、また使
用の昇熱過程で割れ易くなる。他方、３％未満では添加
効果が得られないため、その添加量は３〜１０％に限定
した。

【００１６】成形方法としては、振動成形方法または鋳
込成形方法のいずれも有効である。特に、鋳込もしくは
流し込み直後に脱気工程を経ると充填密度を高めること
ができる。この成形体の内張施工は、通常のモルタルに
よる張付けで十分であるが、この発明の趣旨からは非水
系のバインダーを用いることが必要である。

【００１７】図１はこの発明に係る塩基性複合耐火物試
作の概略説明図、図２は同上の方法により得られた複合
化成形体を示す概略斜視図であり、１は木枠、２はセラ
ミックフォーム、３はスラリー状の耐火粉末、４は複合
化成形体である。すなわち、四辺形のセラミックフォー
ム２を木枠１の中にセットし、例えばバイブレーター（
図示せず）で振動を与えながら、有機質バインダーで混
練したスラリー状の耐火粉末３を流し込み、セラミック
フォームの空孔に該耐火粉末を充填し、固化すると、ボ
ード状の塩基性の複合化成形体４が得られる。

【００１８】

【実施例１】縦４６０ｍｍ、横４６０ｍｍ、厚さ３０ｍ
ｍの金枠に、縦４６０ｍｍ、横４６０ｍｍ、厚さ２５ｍ
ｍのアルミナ質セラミックフォーム（空隙率９０％、平
均的空孔径６ｍｍφ）をセットし、電融カルシアクリン
カーと焼結マグライムクリンカーを振動成形法にて成形
した。クリンカーの混合比は１：９で、粒度は０．１〜
０．０５ｍｍとし、このクリンカーにＪＩＳ１種規格（
ＪＩＳ−Ｒ２５１１）のアルミナセメントを配合量を変
えて添加し、さらにＩＰＡで２０ｗｔ％濃度に溶解した
アクリル酸エステルモノマー（分解点：３５０℃）を有
機バインダーとして用い、１７．５％の配合量で混練し
てスラリー状とし、型枠内に流し込んだ。そして、室温
で５時間放置した後、乾燥機内で１５０℃に保ち、熱硬
化させて複合化施工体を得た。

【００１９】得られた施工体よりそれぞれ縦１１０ｍｍ
、横１１０ｍｍ、厚さ３０ｍｍの試料を切出し、一軸加
圧で耐圧強度を測定した。また、比較のため、アルミナ
セメントを用いず同一の組成構成と手順で塩基性クリン
カーのみの成形体を作り、これについて同様の測定を行
った。耐圧強度の測定結果を図３に示す。図３の結果よ
り明らかなごとく、セラミックフォームを骨格としたこ
の発明の成形体はすぐれた耐圧強度を示し、中でもアル
ミナセメントの添加により強度はさらに増大し、複合化
効果は明白である。

【００２０】

【実施例２】実施例１と同じ要領で、ＭｇＯ４５％、Ｃ
ａＯ５５％成分構成のマグライム系の不定形施工体を製
作し、１２トン容量のタンディッシュ内張に試用した。使用したセラミックフォームはアルミナージルコニア質
で空隙率８８％のものを用いた。クリンカーの粒度は０
．２〜０．０２ｍｍとし、アルミナセメント５％を添加
した。これらを酢酸ブチルで２０％濃度に稀釈したウレ
タンアクリル樹脂を有機バインダーとして２０％量配合
してスラリーを得た後施工体を製作した。続いて、熱硬
化後ただちにワックスを噴霧して表面の防湿性を高めた
状態とした。そして、タンディッシュ内面の片端面に施
工した。また、もう一方の片端面には従来のＭｇＯボー
ド（ＭｇＯ８７％）を施工し、湯当り部（注湯域）を２
個の堰（アルミナ質プレキャストブロック）で仕切る形
状にセットし、１１００℃まで予熱し注湯に供した。タンディッシュはストッパーによる開閉方式で、受け口
の上ノズルは内径２５ｍｍφムライト質ノズルを使用し
た。

【００２１】上記内張施工を施したタンディッシュに温
度１５７０℃のアルミキルド鋼を注湯し、所要の溶鋼ヘ
ッドを得たのち鋳込みを開始し、総計５０トンの溶鋼を
鋳込後、タンディッシュノズルを回収し、横断面をとっ
てＡｌ２Ｏ３系介在物の付着状況と、内張した各ボード
のアルミナ量（移動面より５ｍｍの深さ）を比較調査し
た。その結果、この発明のボードを張り分けた上ノズル
ではＡｌ２Ｏ３の付着はほとんど認められず、ボード面
に７．５ｍｍ厚さで付着層が形成されていた。これに対
し、従来材では上ノズルに２〜５ｍｍ厚さのＡｌ２Ｏ３
の付着が生じ、ボード面には１ｍｍ程度の付着層が存在
したにすぎなかった。また、鋳込みの溶鋼の［Ｏ］量も
、従来材の４１ｐｐｍに対し、この発明材の場合は２８
ｐｐｍと顕著な差が得られた。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したごとく、この発明の塩基性
複合耐火物は、Ａｌ２Ｏ３系介在物の吸着率が高いため
、鋼の清浄性の維持向上に大きく寄与するのみならず、
セラミックフォームと耐火性粉体は一体化し一種の複合
形態をとるため極めて高強度となり、タンディッシュに
内張しても多数回の連続使用に耐え得る強度を有するこ
とから、耐火物コストの低減等、大なる経済的効果を奏
するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る塩基性複合耐火物試作の概略説
明図である。

【図２】図１の方法により得られた成形体を示す概略斜
視図である。

【図３】この発明の実施例１における成形体の耐圧強度
を示す図である。

【符号の説明】

１　　　　木材２　　　　セラミックフォーム３　　　　スラリー状耐火粉末４　　　　複合化成形体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＺｒＯ２の単独
または混合物からなる空隙率７０〜９５％のセラミック
フォームを、アクリル樹脂、エポキシ樹脂またはこれら
の変性樹脂をバインダーとしてスラリー状にした粒度０
．５〜０．０２ｍｍのＣａＯーＭｇＯ系粉末で鋳込成形
または振動成形してなる塩基性複合耐火物。
【請求項２】　　ＣａＯーＭｇＯ系粉末にアルミナセメ
ントを３〜１０％添加することを特徴とする請求項１記
載の塩基性複合耐火物。