JPH05213676A - ドライラミング用耐火材 - Google Patents

ドライラミング用耐火材

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JPH05213676A
JPH05213676A JP4042436A JP4243692A JPH05213676A JP H05213676 A JPH05213676 A JP H05213676A JP 4042436 A JP4042436 A JP 4042436A JP 4243692 A JP4243692 A JP 4243692A JP H05213676 A JPH05213676 A JP H05213676A
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JP
Japan
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dry
refractory material
binder
glass phase
coated
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JP4042436A
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English (en)
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Otojiro Kida
音次郎 木田
Motohiro Gotou
基廣 後藤
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AGC Inc
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Asahi Glass Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】乾式で施工し使用中に焼結し、全使用温度領域
にて強度を発現し、溶融金属、スラグやガラス等に対し
て優れた耐食性、耐摩耗性を有するZrO2 質ドライラ
ミング用耐火材を提供する。 【構成】ガラス相を被覆した単斜晶ZrO2 を骨材と
し、好ましくは更にガラス相を被覆した単斜晶ZrO2
に対し、結合材として粘土とアルミナ微粉と、超微粉酸
化クロム粉末を配合したZrO2 質ドライラミング用耐
火材。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は製鋼用電気炉、合金鉄用
電気炉等に使用する新規な電気炉用ドライラミング用耐
火材に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、製鋼用電気炉や合金鉄用電気炉
(以下電気炉という)の炉床には、例えば粒度調整され
たマグネシアクリンカーやドロマイトクリンカー等の塩
基性骨材を主成分とし、これにコールタールピッチをク
レオソート油あるいはアントラセン油等に溶解したバイ
ンダーや苦汁、水ガラス等の結合材や水を添加した湿式
ラミング材が用いられていた。
【0003】このような湿式ラミング材は水分を含むた
め乾燥を必要とし、水分の蒸発による気孔率の増加や水
分によるマグネシアやドロマイトの消化現象等があり、
また施工上も能率が悪く、その使用量はわずかであっ
た。
【0004】一方、結合材を全く使用しないドライ(乾
式)ラミング材も採用されている。これは、粒度調整さ
れたマグネシアやドロマイトクリンカーだけからなるラ
ミング材をエアーランマーやバイブレーションランマー
等で突き固め、あるいは振動成形されるものであり、全
く水を使用しない。
【0005】しかし、これらのドライラミング材は成形
施工時の粉塵も激しく、また施工後焼結を開始するまで
の低温域で充分強度がでないことや、スクラップ投入時
や出湯の際の電気炉傾動時に崩れ現象を起こすことがあ
る。
【0006】このため、特開昭49−134711号公
報では、低温域の強度を得るために粉末ピッチや粉末フ
ェノール等の結合材を含有するドライラミング材が示さ
れている。
【0007】また、特開昭56−32381号公報で
は、マグネシアクリンカーに結合材としてフリットや結
晶水を有するガラス質または無機質の固体粉末を添加
し、500〜600℃でのガラス質の軟化およびマグネ
シアとの反応により低温から中温域の強度発現を図って
いる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この種のドラ
イラミング材は施工中に粉塵の発生も多く、また、施工
厚さを薄くして何層にも突き固め、締りのよい施工管理
が必要である。結合材としてなかには粉末有機質バイン
ダーを用いた場合には、使用中に悪臭が出たりする。
【0009】低炭素合金鉄をこのような電気炉で溶解す
る場合には、合金中に炭素が浸透する恐れがあり、80
0℃以上の温度では炭素ボンドのため強度が低下する等
不都合が生ずる。フリット等のガラス質を用いたラミン
グ材では強度は発現するものの、施工中の粉塵が多く、
充填性や耐食性に劣り充分な性能を発揮できない。
【0010】本発明はこれら欠点を解消するドライラミ
ング材の提供を目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は前記問題点を解
決すべくなされたものであり、ガラス相を被覆した単斜
晶ZrO2 を骨材とすることを特徴とするドライラミン
グ用耐火材である。
【0012】本発明において、ZrO2 粒子はガラス相
を被覆した単斜晶粒子であることが必要であり、このガ
ラス相がZrO2 粒子を部分的乃至全体に被覆してい
る。
【0013】一方、MgO、CaOまたはY23 等で
安定化した等軸晶ZrO2 を使用した場合には安定化材
であるMgO、CaOまたはY23 等が溶融金属スラ
グ、ガラスと反応し脱安定化を起こすことにより崩壊し
形状を維持できなくなるため、骨材としては不適当であ
る。
【0014】具体的にガラス相の量は、ZrO2 に対し
て3〜10重量%、特に4〜8重量%であることが好ま
しい。
【0015】ガラス相の量が前記範囲未満では、骨材が
粉末化してその形状を維持できなくなり、逆に前記範囲
を超えると、骨材としての耐熱性、耐食性が低下する。
【0016】なお、このようなガラス相として好ましい
ものは、P25 、Na2 O、Al23 、TiO2
よびSiO2 等の成分を含むものである。特に好ましく
はそれらの割合がP25 3〜7重量%、Na2 O 2
〜5重量%、Al23 12〜20重量%、TiO2
〜2重量%およびSiO2 残部SiO2 である。
【0017】このようなガラス相を被覆したZrO2
次のようにして得ることができる。すなわち、ZrO2
質原料と所定のガラス相を形成しうる成分原料を混合
し、電気アーク溶融による溶融物を生成させてカーボン
の鋳型に流し込み冷却し、粉砕する。このようにして得
られるものは、単斜晶ZrO2 結晶粒の周りにガラス相
が存在した構造となっている。
【0018】本発明では、更に粘着性および強度を改善
するために結合材として粘土とアルミナ微粉および/ま
たは酸化クロム粉末が用いられる。これらは粒度調整さ
れたガラス相を被覆した単斜晶ZrO2 とともに混合さ
れ造粒されることにより流動性、作業性良好なドライラ
ミング材となり、施工時の充填やラミング施工で締りの
よい施工体となり、使用稼動中の温度領域で緻密で強度
の高い施工体が形成される。
【0019】この結合材のアルミナ微粉と粘土は、常温
付近で粘土の持っている可塑性、粘着性により強度を発
現し、使用中にムライト(3Al23 ・2SiO2
を生成して緻密化し、強度をさらに高める。さらに酸化
クロム粉末は高温使用域での焼結性を向上させ、より強
固な結合部を形成し、結合部の耐食性や耐摩耗性を向上
させる。
【0020】ガラス相を被覆した単斜晶ZrO2 と結合
材の使用割合は、両者の合量に対して、ガラス相を被覆
した単斜晶ZrO2 85〜97重量%、結合材15〜3
重量%で、特には前者88〜96重量%、後者12〜4
重量%が適当である。
【0021】結合材は3重量%未満では常温から高温ま
での温度域で強固な結合部の形成が少なく、強度が低
く、耐食性や耐摩耗性が発現されず、15重量%超では
結合部の耐熱性が低下し、高温での熱間強度が低下し、
耐食性、耐摩耗性が劣化するため好ましくない。
【0022】粘土とアルミナ微粉の使用割合は、粘土と
アルミナ微粉の合量に対して前者を40〜50重量%と
するのが好ましい。使用割合が前記より少ないとムライ
トの生成が少なくなり、逆に前記より多すぎてもムライ
トの生成が少なくなり、いずれも好ましくない。
【0023】さらに粘土およびアルミナ微粉と、酸化ク
ロム粉末との使用割合はこれらの全量に対し粘土とアル
ミナ微粉が60〜80重量%、酸化クロム粉末を40〜
20重量%とするのが好ましい。
【0024】酸化クロム粉末が40重量%を超えると粘
土の持っている可塑性、粘着性が発揮されず強度も低く
なり、20重量%未満では高温での焼結性が悪くなる。
【0025】粘土は、例えば一般のカオリナイト、ハロ
イサイト、パイロフィライト等を主鉱物とするものでよ
く、粒径は45μm以下がよい。アルミナ微粉は、タビ
ュラーアルミナ(商品名)の如く、粒径が45μm以下
の微粉がよい。酸化クロム粉末は粒径10μm以下の超
微粉が好ましい。
【0026】本発明は以上の如き構成からなるもので、
通常、原料として種々の粒度のものが使いわけできる。
粒度分布は、数1に示すアンドリアゼンの連続粒度式に
おいて、q=0.3〜0.4の範囲が最もよく、空隙率
が20%以下となる。
【0027】
【数1】P=100(d/D)q
【0028】P:篩目dを通過した粒子の累積重量部 D:最大粒径 q:係数
【0029】これ以外のq値においても良好な充填性が
得られる場合があるが、q>0.4では粒度偏析が起こ
り易く多孔質となり、スラグおよびメタルの侵入が懸念
される。また、逆にq<0.3では微粉量が多くなり過
ぎ、ラミング材の高温下の収縮が問題となる。
【0030】さらに本発明ではラミング材として粒度調
製されたガラス相を被覆したZrO2 と結合材とを混合
した後、造粒し乾燥したものが好ましい。ガラス相を被
覆したZrO2 と結合材との比重の差が大きく、施工時
分離することが考えられるため、ガラス相を被覆したZ
rO2 の表面に均一に結合材粉末を付着させて造粒した
ものが特に好ましく、取扱い時や施工時の粉塵および流
動充填性の高いドライラミング材を提供できる。
【0031】かかる造粒は粒径10〜0.1mm程度を
採用するのが好ましい。粒径が0.1mm未満では粉塵
が発生しやすくなり、逆に10mm超では充填性や耐食
性に劣ることになる。このうち粒径5〜0.5mmを採
用すると充填性、耐食性も良好で粉塵が出ない等の点で
特に好ましい。
【0032】本発明の造粒物は粒度調整されたガラス相
を被覆したZrO2 と結合材を混合し水分を散布したウ
エットパン等の転動造粒やスラリー状にしてスプレイド
ライヤ等により造粒乾燥した球状造粒物が最適である。
【0033】本発明のドライラミング用耐火材を乾式で
振動成形する成形機として、市販のバイブレーションラ
ンマーを使用することも、振動モーター(例えば振巾1
mm、振動数1500〜3600rpm)を利用して特
別に製作した振動成形機を使用することもできる。これ
らの振動成形機を使用し、1箇所50mm厚みで充填し
数分程度の短時間の振動で高密度のドライラミング層が
形成される。
【0034】
【実施例】表1に示す如く粒度調整された、P25
重量%、Na2 O 5重量%、Al23 17重量%、
SiO2 71重量%、TiO2 1重量%のガラス相をZ
rO2 に対し7重量%被覆した単斜晶ZrO2 と、結合
材としての粘土およびアルミナ微粉と超微粉の酸化クロ
ム粉末を万能ミキサーで混合した後、混合物をパン型転
動造粒機にて散水しながら回転し造粒物を得た。本造粒
物を熱風乾燥器で110℃×2時間乾燥し乾燥造粒物を
得た。なお、実施例7は未造粒物である。
【0035】なお、ガラス相を被覆した単斜晶ZrO2
は所定配合の原料を電融して冷却固化せしめたものを粉
砕したもので単斜晶ZrO2 とガラス相からなり、表1
の粗・中・微粒とも共通して、ZrO2 に対しガラス相
は6重量%である。
【0036】また、骨材としては粗粒が4.76〜1.
0mm、中粒が1.0〜0.1mm、微粒が0.1mm
以下を使用した。
【0037】また、結合材としての粘土はボールクレー
でSiO2 62重量%、Al2332重量%の微粉で
45μm以下を用いた。アルミナ微粉はタビュラーアル
ミナで45μm以下を、超微粉酸化クロムは粒径10μ
m以下のものを用いた。
【0038】なお、比較例1および2として、ガラス相
を被覆したZrO2 に代えてマグネシアクリンカーを用
いたラミング材を挙げた。
【0039】乾燥造粒物及び未造粒物を500×500
×500mmの木型に充填し、エアーランマー成形にて
約2分間成形し成形体を得た。
【0040】表1において、充填密度はエアーランマー
成形後の嵩密度である。曲げ強度(kg/cm2 )は上
記木型より離型し40×40×160mmの寸法に切断
加工したものを、常温及び電気炉中で1000(または
1500)℃×3時間熱処理したものを冷却後それぞれ
について常温で測定した。
【0041】耐食性と耐摩耗性については、高周波誘導
炉に1500℃×3時間熱処理した各種試料をそれぞれ
角錐状に切断加工し誘導炉の中に内張りして組立ててそ
の中に普通鋼(SS−41)の塊状片を投入し溶解後、
塩基度2のスラグ(CaO40重量%、SiO2 20重
量%、Al23 18重量%、MgO 18重量%、F
23 4重量%)を投入して、1650℃×5時間、
100rpmの回転侵食試験を行った。
【0042】耐食性はフラックスラインの最大侵食深さ
(mm)で示し、耐摩耗性は溶鋼浸漬内の最大摩耗深さ
(mm)で示した。
【0043】
【表1】
【0044】表1より本発明品は、エアーランマー成形
後の常温曲げ強度は高く、低温から高温使用域まで高い
強度を発現することがわかる。比較例としてのマグネシ
アドライラミング材では低温域では全く強度は無く、ま
た湿式ラミング材でも強度は発現するが低い。
【0045】回転侵食による侵食試験では、本発明品は
強度の発現により、侵食量や溶鋼による摩耗も少なくな
り、比較例のマグネシアラミング材と比べて強度も高く
侵食量、摩耗量も少ない。
【0046】このように従来のラミング材と比べて粉塵
もなく施工しやすく乾燥不用で操業初期のラミング材の
崩れもなく、高い耐食性と耐摩耗性を示す。
【0047】
【発明の効果】本発明はZrO2 質のドライラミング耐
火材であり、使用中に焼結し、常温、中温、高温の温度
領域にて強度を発現するもので、溶融金属スラグ、ガラ
ス等に対する優れた耐食性、耐摩耗性を有し、ストレー
キングや粉塵悪臭のない施工しやすい締りのよい安定な
ドライラミング材であり、製鋼用電気炉、合金鉄用電気
炉の炉床や製銑、製鋼誘導炉、ガラス窯等のラミング
材、補修材として巾広い用途に適切に使用可能でありそ
の工業的価値は多大である。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ガラス相を被覆した単斜晶ZrO2 を骨材
    とするドライラミング用耐火材。
  2. 【請求項2】ガラス相は、ZrO2 に対し3〜10重量
    %である請求項1のドライラミング用耐火材。
  3. 【請求項3】ガラス相を被覆した単斜晶ZrO2 を骨材
    とし、これに結合材を配合してなるドライラミング用耐
    火材。
  4. 【請求項4】ガラス相を被覆した単斜晶ZrO2 を骨材
    とし、これに結合材を配合し、ついで造粒してなるドラ
    イラミング用耐火材。
  5. 【請求項5】造粒してなるドライラミング用耐火材は粒
    径が0.1〜10mmである請求項4のドライラミング
    用耐火材。
  6. 【請求項6】結合材の使用割合は、これとガラス相を被
    覆した単結晶ZrO2 との合量に対し、3〜15重量%
    である請求項3または4のドライラミング用耐火材。
  7. 【請求項7】結合材は、粘土とアルミナ微粉および/ま
    たは酸化クロム粉末とからなる請求項3、4、5または
    6のドライラミング用耐火材。
JP4042436A 1992-01-31 1992-01-31 ドライラミング用耐火材 Pending JPH05213676A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004101466A1 (ja) * 2003-05-14 2004-11-25 Asahi Glass Ceramics, Co., Ltd. ジルコニア質不定形耐火物

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2004101466A1 (ja) * 2003-05-14 2004-11-25 Asahi Glass Ceramics, Co., Ltd. ジルコニア質不定形耐火物
JPWO2004101466A1 (ja) * 2003-05-14 2006-07-13 旭硝子セラミックス株式会社 ジルコニア質不定形耐火物
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