JPH05505589A - 乾式の耐火物用組成物 - 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】 乾式の耐火物用組成物 この発明は耐火物用組成物に係り、特に水を必要とせずに形成することができる ものに関する。

この発明は、さらに連続的な溶融金属の鋳込みにおいて使われるタンデッンユ（ 湯だまり）若しくは溶融金属の鋳込みにおいて使われる取鍋における耐久性内張 りをコートするための使用可能でかつ使い捨て用の単一の内張りを形成する耐火 物用組成物に関する。

この発明は、さらに振動の補助が有る無しのどちらにおいても乾式の状態で適用 することができる耐火物用組成物に関する。

タンプ、ツユは、例えば鋼の連続的な鋳込みのような連続的な鋳込み方法におい て使われる溶融金属のための大きな中間保持用の容器である。

タンブラ／二は、実際に、原鉱の製錬または溶融金属の精製が起こっている炉か ら取り出した運搬用取鍋から大量の溶融金属を受け取る中間工程の貯蔵所であり 、それらの溶融金属を鋳込み／ステムに運ぶものである。

入り口と出口の７ズルンステムは、タンデノ／ユに入る溶融金属量とタンブラン 二から出る溶融金属量を制御している。

タップ１ンニは、それ自身、一般的には、耐火物用組成物の幾つかの層で内張す されている鋼製の容器である。

耐久性の内張りは、一般的に耐火煉瓦からなるが、容器を保護するための内側の 内張つとして役に立つ。

耐久性の内張りは、さらに、使用可能でかつ使い捨て用の耐火物用組成物の内張 りで順番に覆われており、その耐火物用組成物は一般的には銃、スプレー、こて 塗り、乾式状態の振動によって耐久性の内張りに適用される。

使い捨て用の内張りは、タンプ１ツユ内の溶融金属と直接接触しており、耐久性 の内張りを溶融金属の接触から保護するものである。

一般的には、使い捨て用のタ／デノ／二の内張つとして使われる２つのタイプの 単一の耐火物用組成物がある。そして、一方のタイプの単一の耐火物用組成物は 、その組成物を耐久性の内張りに適用するために液相の添加、通常は水の添加を 必要とするが、他方のタイプは、組成物を耐久性の内張りに適用するために液相 を必要としない。

液相を必要とするそれらの組成物は、銃、スプレー、てこ塗りによって適用され る。液相を必要としないそれらの組成物は、“乾式の振動性物”と呼ばれる。

乾式の振動性物は、一般的には以下に示す２つの方法のうちの１つによって形成 される。一方は、適用厚さを制御するために成形型を使用する。他方は、成形型 の使用を必要としない。

成形型は、容器の内側寸法の輪郭に型どられている。この方法によれば、太きく ＋！！雑な容器内で単一の耐火物（乾式の振動性物）の厚さを所望の厚さにする ことができる。

成形型を必要としない方法は、成形型が不要な方法と呼ばれるが、容器を約１２ ００°Ｆ〜約２０００°Ｆに予備加熱する工程を含んでいる。−変予備加熱され ると、容器は完全に乾燥した単一の耐火物で満たされる。耐火物は約１〜５分間 容器内で硬化される。

この時間が経過後、限定された厚さの実用の内張りが形成され、硬化されていな い耐火物が再使用のために再生される。この方法は、硬化のための時間によって 使用に適した厚さに制御される。この方法は、小さいまたは複雑でない容器の内 張りに有効である。

鋼を製造するための連続的な鋳込み方法において、低温実施と高温実施の２つの 一般的なタンデッノ二の実施がある。

低温実施は、鋼が取鍋からタンプ、ツユに運ばれた時のタップ１ノコを取り巻く 温度を意味している。高温実施は、約１２００°Ｆ〜２５００°Ｆの温度範囲に タ／デプ／ユを予備加熱することを含んでいる。このように、鋼は取鍋から“高 温の”タノデッ／ユへ運ばれる。鋼の製造における高温実施により、連続的な鋳 込み方法から高品質の馬が製造される。

この高温実施から得られた鋼の高品質さは、予備加熱された耐火性内張りから放 出されるガスの減少による、予備加熱されたタンアノ／１内での乱流の減少、ガ ス放出の減少、冷却効果の減少に起因している。

伝統的に、銃、スプレー、またはてこ塗りにおいてのみ可能な単一の耐火物は、 高温実施のタンデノン二のための使い捨て用の内張つとして使用されてきた。乾 式の振動性の耐火物は、結合システムが予備加熱温度で充分でないのでこの用途 には使用されなかった。

伝統的な乾式振動性の結合システムにおいては、普通は有機樹脂が使われる低温 結合剤と、普通はケイ酸塩が使われる高温結合剤の２つの部分を含んでいる。

また予備加熱を容易にするために、中間温度の結合剤が必要とされた。

これは、本発明において、ケイ酸塩をリン酸塩またはケイ酸塩／金属粉末の結合 ／ステムに置き換えることによって達成される。そしてその結合／ステムは、中 間温度または高い温度で耐火物に必要な強度を与えるものである。

これらの温度での強度は、乾式で振動性の単一耐火物がタノデフシ二の実用内張 りとして適切に作用することを保証するために必要である。

私たちは、タンデッ／ユのための使い捨て用の内張りの材料としての使用に適し た耐火物材料の特性は以下の組成おいて改良されることを見い出した。

主要な成分が、マグネンア、アルミナ、カル／ア、／リカまたは上記材料の組み 合わせのような耐火物の骨材で、さらに例えばフェノール樹脂のような低温結合 剤約１．０〜５，０重量％、粘土をＯ０Ｏ〜約５．０重量％と、リン酸塩、リン 酸ナトリウム若しくはヘキサメタリン酸ナトリウムまたは無水ケイ酸ナトリウム やフェロンリコン金属合金粉末のようにアルカリ金属のケイ酸塩と金属粉末を重 量比で１：ｌに組み合わせた中間結合剤を添加したもの。

本発明により製造された耐火物用組成物は、優れた予備加熱能力を示す。その材 料は乾式振動性として適用される。

本発明の材料は、タノデノ／１の保護内張りとして耐久性の内張りの上部に適用 された時、予備加熱温度（１２００’Ｆ〜２５００’Ｆ）で優れた強度を示す。

その予備加熱温度によれば、内張り温度を高めることによる鋼の特性向上と、タ ノデノノ二の中に流された溶融金属の冷却効果を減少させて屑の特性を高めるこ とができる。

さらに、本発明の材料は水を適用しなくても良いため、タンプツユ内での蒸気の 爆発の危険を除去することができる。

本発明の材料は、また極めて取鍋滓を生じない特性を有しており、タンプアン１ の再利用のための回転時間を減少させる。

本材料は高い耐久性を有し、はとんどまたは全く適用されたタンプッシュの耐久 性の内張り表面と結合を生じない。

本発明に従って、タンプッシュの使い捨て用の内張つとして使用される乾式の振 動性耐火物用組成物は、主成分として、マグネシア、アルミナ、カルシア、シリ カ、ジルコニアおよびそれらの組み合わせからなる群から選ばれた耐火物骨材材 料と、特にフェノール樹脂のような低温結合剤としての有機樹脂約１．　０〜約 ５．０重量％と、少なくとも１つの中間温度結合剤を約０．　５〜１０．０重量 ％（この中間温度結合剤は、リン酸塩、特にリン酸モノアンモニウム若しくは４ ゜Ｏ重量％以下のソーダを含むリン酸ナトリウム、またはアルカリ金属のケイ酸 塩と金属合金粉末を好ましくはｌ：ｌの重量比で組み合わせたもの）を含んでい る。

後者のそのような組み合わせにおいて、ケイ酸塩は、無水ケイ酸ナトリウム及び 水和ケイ酸ナトリウムからなる群から選ばれ、金属は、フェロノリコン（好まし くは約２０．ｏ〜約３０．０重量％の鉄量と約ｇｏ、ｏ〜約７０．０重量％のン リコ装置を有するもの、最も好ましくは２５．０重量％の鉄量と７０．０重量％ の／リコン量を有するもの）、アルミニウムフッ９フフ合金（好ましくは約７０ ．０〜約９０，０重量％のアルミニウム量と約３０．０〜約１０．０重量％のシ リコン量を有するもの、最も好ましくは８０．０重量％のアルミニウム量と２ｏ 、ｏｔ量％のンリフン量を有するもの）及びマグネ／ラム／アルミニ９ム合金（ 好ましくは約４０．０〜約６０．０重量％のマグネ／ラム量と約６０．０〜約４ ０．０重量％のアルミニウム量を有するもの、最も好ましくは５０．０重量％の ７グネンウム量と５０．０重量％のアルミニウム量を有するもの）からなる群か ら選ばれる。さらに、表面の特質を向上させるために、ボール粘土、カオリノ粘 土、べ／トナイト及びそれらの混合物からなる群から選ばれた約０．０％〜約５ ．０重量％の粘土で、全体で１００．０重量％になるように、残部が耐火物骨材 を基にした材料である。

金属合金粉末は、それらが約１ミクロノから約５００ミクロノの範囲の粒子径を 有する時が最も効果的である。

本発明の組成物（こおいて好ましいフェノール樹脂の低温結合剤は、約１．　０ 〜約１０．０重量％のへキサミン量と約４０００〜１００００ａ、ｍ、ｕ、の平 均分子量を有するフェノールホルムアルデヒド重合体である。

この発明によって含まれる耐火物用組成物の包括的な量は、成分　重量％ 耐火物材料　残り 低温結合剤　１．　０〜５．　０ 中間温度結合剤　０．　５〜１０．０ 粘土　０．０〜５．０ 上述の組成物を予備加熱できるようにするために、中間温度結合剤が組成物内に 適量存在しなければならないということが分かる。

この添加物によって、低温結合剤がより高温で強度を高める能力を失った後に、 耐火性内張りに強度を提供することができる。

中間結合剤は、通常の予備加熱温度より低い温度で粒子間結合を形成する。これ によって、予備加熱温度で、耐久性の内張りを保護するための形状と位置をとど める強力な材料になる。

中間結合剤を添加しない場合は、予備加熱温度に曝されると耐火物は崩れ割れる 。このスポーリングは、予備加熱温度における耐火物内の充分な分子間結合が形 成されていない事に起因している。

約０．θ〜約５．０重量％の粘土の添加は、硬化された耐久性内張りの表面の特 性を向上させ、中間温度における結合強度を増加させることが分かる。

表面特性とは、はとんど美的な効果であり、もし粘土が加えられなくても大きく は減少しない。もし充分な量の中間温度結合剤が組成物に提供されていれば、組 成物の予備加熱での強度を低下させることなしに粘土を省くことができることが 分かる。

本発明の耐火物用組成物は、溶融金属の鋳込みプロセスにおいて使用されるタノ デノ／二または取鍋のような容器の内側表面への単一の内張りを形成する用途に 非常に効果的であることが分かった。

特にｍ製造の高温実施において以下の工程を含む乾式の方法が利用される。

その工程は、容器の中に乾式の耐火物用組成物を形成するための鋳込み形成装置 を、鋳込み形成装置と容器との間に隙間を残すような方法で配置し、その隙間に 、容器の内側表面を覆うために充分な量の耐火物用組成物を入れ、容器内の温度 を約３００°Ｆ〜約１０００°Ｆの温度に上げ耐火物用組成物を硬化して低温結 合剤によって起こされる耐火物骨材の粒子間に粒子間結合を形成し、鋳込み形成 装置を除去することによって容器の内側表面に耐火物の材料の単一の鋳込みを残 し、容器内の温度を約１０００°Ｆ〜約２５００’Ｆの温度に上げることによっ て耐火物用組成物を予備加熱しさらに中間温度結合剤によって耐火物骨材の粒子 間に粒子間結合を形成するものである。

上記耐火物用組成物は、約１．　０〜約５．０重量％の低温結合剤と、０．５〜 約１Ｏ００重量％の少なくとも１つの中間温度結合剤と、０．０〜約５．０重量 ％の粘土と、全体で１００重量％になるように残部が耐火物の骨材材料を含んで いる。

「実施例」 以下に示す限定されない実施例を参照すれば本発明をさらに理解することができ る。

本発明による耐火物用組成物は、以下の材料を利用して作製される。

耐火物−硬焼マグネシア（ＭｇＯ） 低温結合剤−フェノール樹脂 中間温度結合剤−タイプ１１４０．０重量％未膚の酸化ナトリウムを含む化合物 のリン酸塩、及びタイプ＃２：アルカリ金属のケイ酸塩と粉末状の金属合金とが 重量比で１：１に存在する混合物 粘土−空気でフローされたボール粘土 （実施例１） 区社立凰！二■止 原料はまず、遊星のパドル型の電気ミキサーにおいて、１〜５分間混合された。

混合物は、標準サイズの７”ｘｌ”ｘｌ″のバーを製造するために鋼製のモール ド内に入れられた。バーは表面を滑らかにするために、平らにされた。バーは３ ５０′Ｆで９０分間加熱された。

（実施例２） 【１五 すべての組成物が実施例１の方法によって作製された。

（実施例３） 【１五 すべての組成物が実施例１の方法によって作製された。

（実施例４） での　Ｊ　の　の 実施例１によって作製された試料が、縦方向に３分割された。

、−レラノ試料１ｔ、そｔＬ（’ｔ’Ｌ１０００”　Ｆ、１５００°Ｆ、２００ 　Ｑ”　Ｆ（ＤＩｉｆｌ［’焼成され、それぞれ１時間保持された。

保持時間が終わると、試料は金属棒と共に摩滅され、強度の割合が評価された。

評価尺度は、以下のように決められた。

１叉　Ｉ！ ０　試料はその温度において形をとどめない。

１　試料は形をとどめるが、摩滅によって砕ける。

２　摩滅の結果、試料に１／２′深さの切り傷を生じる。

３　摩滅の結果、試料にｌ／４′深さの切り傷を生じる。

４　摩滅の結果、試料にｌ／８′深さの切り傷を生じる。

５　摩滅の結果、試料に切り傷を生じない。

３、　４．　５の尺度が、タンプ１シユに適用可能な組成物と判断された。

（実施例５） 実施例２と実施例３の組成物が実施例４の方法によってテストされた。結果を表 １に示す。

尺度 （実施例６） ｒＡの 組成物ｒＡが実際にタンプ１シユに適用され評価された。予備加熱の温度は、約 ２１００’Ｆから約２６００’　ｊｔ’Ｊ５ル。

組成物ｒＡは、連続的なキャスターとされた。

材料は明らかに、容易に取鍋滓を生じなかった。損傷はなく、タンプｙ／ｓの耐 火性内張りの結合は起こらなかった。

（実施例７） Ａの 組成物１１Ａが実際にタンデフ／二に適用され、評価された。

予備加熱は約１５００”Ｆから約１８００”Ｆである。組成物１１Ａは、予備加 熱により悪影響を受けず、連続的なキャスターとされた。

材料は明らかに、取鍋滓を生じなかった。

タンプ１シユの耐久性内張りは、摩損の兆候を示さなかった。

（実施例８） １１１Ａの 組成物＋１１Ａは、鋳造鋳込み取鍋における使い捨て用の内張りとして評価され た。

材料は成形型が不要な方法によって形成された。材料の形成は成功し、取鍋は約 ２５００”Ｆに予備加熱された。鋼の５つの加熱物が取鍋を通して鋳込まれた。

内張りは明らかに、取鍋滓を生じなかった。そして、組成物＋１１Ａの耐久性内 張りを使用していない取鍋による鋳込みと比べて非金属の異物の量が減少してい た。

誓約書 耐火物用組成物、特に、溶融金属の鋳込み工程においてタンデノ／二または取鍋 の耐久性内張りをコーティングする使用可能で使い捨て用の単一の内張りを形成 するための乾式の振動性耐火物としての用途に使われるものが開示されている。

組成は、耐火物骨材、低温結合剤、少なくとも１つの中間温度結合剤と、随意に 粘土を含む。

低温と中間温度の両方の結合剤の使用によって、高温実施において耐火物の取付 けを行う事ができる。

国際講査報失

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　マグネシア、アルミナ、カルシア、シリカ、ジルコニア及びその組み合わせ よりなる群から選ばれた耐火物骨材材料であり、フェノール樹脂の低温結合剤を 約１．０から約５．０重量％と、約４０．０％未満の量のナトリウムを有すると 共にりン酸塩を含む化合物、アルカリ金属のケイ酸塩化合物と金属粉末との混合 物よりなる群から選ばれた少なくとも１つの中間温度結合剤を約０．５から約１ ０．０％（その結果、前記リン酸塩を含む化合物と前記ケイ酸塩を含む化合物の うちの少なくとも１つが存在し、１つの前記の中間温度結合剤が組成物内に１０ ．０重量％を越えて存在しない）とを含み、 全体で１００．０重量％とした組成物の残りが前記耐火物骨材材料であることを 特徴とする乾式の耐火物として用いられる耐火物用組成物。 ２　クレーム１による耐火物用組成物において、フェノール樹脂は、フェノール ホルムアルデヒド重合体であることを特徴とする耐火物用組成物。 ３　クレーム１による耐火物用組成物において、リン酸塩を含む化合物は、リン 酸モノナトリウム、ヘキサメタリン酸ナトリウム、リン酸モノアンモニウムより なる群から選ばれ、アルカリ金属のケイ酸塩は、無水ケイ酸ナトリウムと水和ケ イ酸ナトリウムよりなる群から選はれ、 金属粉末は、フェロシリコン合金、アルミニウム／シリコン合金、マグネシウム ／アルミニウム合金よりなる群から選ばれることを特徴とする耐火物用組成物。 ４　クレーム１による耐火物用組成物において、さらに、アルカリ金属のケイ酸 塩と金属粉末が同じ重量で混合され、金属粉末の粒径が約１μｍから５００μｍ の範囲であることを特徴とする耐火物用組成物。 ５　クレーム２による耐火物用組成物において、フェノール・ホルムアルデヒド 重合体は、さらに、約１．０から約１０．０重量％のへキサミンを有し、平均分 子量が約４０００から約１００００ａ．ｍ．ｕ．であることを特徴とする耐火物 用組成物。 ６　クレーム３による耐火物用組成物において、フェロシリコン合金は、約２０ ．０〜約３０，０重量％の鉄量と、約８０．０〜約７０．０重量％のシリコン量 を有し、アルミニウム／シリコン合金の金属粉末は、約７０．０〜約９０．０重 量％のアルミニウム量と、約３０．０〜約１０．０重量％のシリコン量を有し、 マグネシウム／アルミニウム金属粉末は、約４０．０〜約６０．０重量％のマグ ネシウム量と、約６０．０〜約４０．０重量％のアルミニウム量を有することを 特徴とする耐火物用組成物。 ７　クレーム１による耐火物用組成物において、ボール粘土、カオリン粘土、ベ ントナイト及びそれらの混合物よりなる群から選ばれた粘土を０．０〜約５．０ 重量％含むことを特徴とする耐火物用組成物。 ８　クレーム１による耐火物用組成物において、低温結合剤が、約３００°Ｆ〜 約１０００°Ｆの温度範囲で耐火物材料の粒子間に粒子間結合を形成し、 中間温度結合剤が、約１０００°Ｆ〜２５００°Ｆの温度範囲で耐火物材料の粒 子間に粒子間結合を形成する耐火物用組成物。 ９　クレーム１による耐火物用組成物において、きらに振動性であることを特徴 とする耐火物用組成物。 １０　乾式の耐火物として用いられる以下のものを含む耐火物用組成物。 フェノール・ホルムアルデヒドを約２．５〜約３．５重量％、リン酸モノナトリ ウムを約２．５〜約３．５重量％、無水ケイ酸ナトリウムとフェロシリコン合金 の金属粉末との５０／５０重量混合物を約２．５〜約３．５重量％、 粘土を約０．０〜５．０重量％。 １１　以下の工程によって特徴づけられている、高温実施における、タンディァ シュ等のような容器の内側表面へ単一な耐火性内張りを形成するために適用され る乾式の方法。 ａ）前記容器と前記鋳込み形成装置との間に線間を設げておくような方法で、前 記容器内に乾式の耐火物用組成物を形成する鋳込み形成装置を置き、ｂ）前記線 間内に、前記容器の内側表面を覆うのに充分な耐火物用組成物の量を入れ、 前記耐火物用組成物は、低温結合剤を約１．０〜約５．０重量％、少なくとも１ つの中間温度結合剤を約０．５〜約１０．０重量％、粘土を０．０〜約５．０重 量％含み、残りが耐火物骨材材料で全体が１００重量％であり、ｃ）容器内の温 度を約３００°Ｆから約１０００°Ｆに上げることによって耐火物用組成物を硬 化させ、低温結合帯によって耐火物骨材の粒子間に粒子間結合を形成し、 ｄ）鋳込み形成装置を取り除いて、容器の内側表面に、耐火物用組成物の単一鋳 造物を置いて置き、 ｅ）容器内の温度を約１０００°Ｆ〜２５００°Ｆに上げることによって耐火物 用組成物を予備加熱し、中間温度結合剤によって耐火物骨材の粒子間に粒子間結 合を形成すろ。