JPH0637334B2

JPH0637334B2 - 溶鋼取鍋敷部用キャスタブル耐火物

Info

Publication number: JPH0637334B2
Application number: JP1041620A
Authority: JP
Inventors: 尚松岡; 恭久阿部; 修美松本; 利弘礒部
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1989-02-23
Filing date: 1989-02-23
Publication date: 1994-05-18
Anticipated expiration: 2009-05-18
Also published as: JPH02221165A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本願発明は、溶鋼取鍋敷部用のキャスタブル耐火物に関
する。

（従来の技術）溶鋼用取鍋の内張りは、施工の省力化・機械化などを目
的として、従来の煉瓦積みから不定形耐火物による施工
に移行されつつある。

ここで使用される不定形耐火物として、例えば、特開昭
６０−６０９８５号公報には、スペネルクリンカーを少
なくとも６０重量部、アルミナクリンカー１０〜３５重
量部、アルミナセメント３〜１０重量部とからなるスピ
ネル−アルミナ質、特開昭６０−６０９８６号公報には
マグネシアクリンカー：アルミナクリンカーの重量比が
７：３〜８：２からなる混合物を６０〜８０重量部とス
ピネルクリンカー２０〜４０重量部とからなる骨材を有
したマグネシア−アルミナ−スピネル質が提案されてい
る。

これらは従来のろう石質、ろう石−ジルコン質などの不
定形耐火物に比べて耐食性および耐スポーリング性に優
れている。

（発明が解決しようとする課題）溶鋼用取鍋の内張りに不定形耐火物が使用されるように
なったが、実際には側壁部に限られ、敷部（底部）は従
来どおり煉瓦積みで行われている。近年、不定形耐火物
の性能が向上したとはいえ、煉瓦に比べるとまだ信頼性
に欠け、不定形耐火物による敷部の内張りは湯漏れ事故
などが懸念されるからである。

そのため、取鍋内張りの完全不定形耐火物化が阻まれ、
内張り施工の省力化・機械化が十分達成されていない。
また、煉瓦積みは施工時間が長いために、取鍋の稼働率
を低下させている。

（課題を解決するための手段）本発明者らは、敷部の内張りとして使用可能な不定形耐
火物の研究を重ねた。

側壁の内張りは上方へ熱膨張の逃げ代がある。これに対
し周囲を拘束される敷部は熱膨張の逃げ代がなく、熱膨
張が迫り応力となって、従来の煉瓦積みでは目地の損傷
あるいは中央部の迫り出しを招き、溶損が促進される。

しかし、本発明者らの実験によれば、敷部にアルミナ−
スピネル質のキャスタブル耐火物を使用すると、一体構
造であるため目地溶損がないこと、熱膨張応力を耐火物
自身が吸収するために中央部の迫り出しがないことがわ
かった。また、特定量の金属ファイバーを添加すると、
こと熱膨張応力が一段と低下し、長期にわたって応力緩
和が持続する結果、迫り出し防止の効果がより一層向上
する。

本発明は、以上の見地にもとづいて完成するに至ったも
のであり、その特徴とするところは、重量割合におい
て、アルミナクリンカー４５〜９０％、粒径１mm以下の
MgO・Al₂O₃系スピネルクリンカー３〜４５％、金属ファ
イバー０．５〜７％および結合剤１〜３０％を主材とし
てなる溶鋼取鍋敷部用キャスタブル耐火物である。

以下、本発明をさらに詳しく説明する。なお、以下に示
す％は、すべて重量％とする。

アルミナクリンカーは、耐食性および容積安定性の役割
をもつ。具体的な種類としては焼結アルミナ、電融アル
ミナなどの人工品、ばん土頁岩、ボーキサイト、シリマ
ナイトなどの天然品から選ばれる一種または二種以上を
使用することができる。なかでも、低融点物質の生成原
因となるSiO₂成分が少ないものが好ましい。粒径は密充
填組織が得られるよう、一般のキャスタブル耐火物と同
様に、例えば最大粒子径３〜３０mm程度とし、粗粒・中
粒・微粒に調整する。

このアルミナクリンカーの割合は４５％未満では耐食性
に劣り、９０％を超えるとその分、後述するスピネルク
リンカー、結合剤などの割合が少なくなって耐スラグ浸
透性、強度などに劣る。さらに好ましい範囲は４５〜８
０％である。

スピネルクリンカーは、耐スラグ浸透性に効果をもつ。
電融スピネル、焼結スピネルのいずれか、またはその両
者の組み合せで使用する。この場合、スピネルを構成す
るMgO・Al₂O_３の各成分の比は必ずしも論理組織のもの
でなくてもよい。例えば、モル比でMgO・Al₂O₃が０．７
〜１．３：１．３〜０．７が好ましい。

スピネルクリンカーは粒径１mm以下のものを３〜４５％
使用する。第１図はアルミナ−スピネル質キャスタブル
耐火物において、スピネルクリンカーの最大粒子径と耐
火物のスラグ浸透性との関係を示したグラフである。こ
の場合の各原料の配合割合は、焼結アルミナクリンカー
７０％、焼結スピネルクリンカー２０％、アルミナセメ
ント１０％とした。測定方法は、実験室において回転侵
食試験で行った。

第１図のとおり、１mm以下のスピネルクリンカーを使用
したものが耐スラグ性に優れている。この傾向はスピネ
ルクリンカーが微粒であればあるほど強く、０．５mm以
下ではさらに顕著である。その理由は、スピネルクリン
カーが微粒であることで、マトリックスに隙間なく充填
される結果、スラグ成分のFeO，MnOなどをスピネルクリ
ンカーが確実に固溶し、スラグの浸透を阻止するものと
思われる。これに対し、粒径の大きなスピネルクリンカ
ーは使用すると、スピネルクリンカー同士の隙間が大き
くなるから、スラグはその間を通って浸透するものと考
えられる。

なお、本発明では粒径が１mmを超えるスピネルクリンカ
ーを全く使用できないというものではない。１mm以下の
スピネルクリンカーを３〜４５％配合していれば、後述
の実施例のとおり、スピネルクリンカーの合量が４５％
を超えない範囲で、１mmを超える粒径のスピネルクリン
カーを配合してもよい。

スピネルクリンカーの粒子径を０．５mm以下、１mm以
下、１〜５mmの三種とし、他の条件は第１図と同様にし
たキャスタブル耐火物Ａ,Ｂ,Ｃを２５０ｔ溶鋼取鍋の敷
部に内張りし、使用後、スラグ成分のFeO，MnOのそれぞ
れについて浸透寸法を測定した結果を第２図のグラフに
示す。微粒のスピネルクリンカーを使用しＡ，Ｂは浸透
がほとんど稼働面付近に限られ、内部に浸透していな
い。

第３図は、焼結アルミナクリンカー、焼結スピネルクリ
ンカー、アルミナセメント１０％のキャスタブル耐火物
について、焼結スピネルクリンカーを１mm以下と０．５
mm以下の２種類に分けて使用すると共に、この割合を
変化させた場合のスラグ浸透寸法を示したものである。
この結果からも明らかなように、スピネルクリンカーの
割合が、３〜４５％で良好な結果を示し、さらに好まし
くは５〜４０％である。

アルミナクリンカーは、スラグ中のＣａＯ成分と反応し
てカルシウムアルミネートを生成する。その結果、スラ
グは、ＳｉＯ₂成分の割合が多くなることで粘性が増
し、耐火物組織に浸透し難くなる。本発明の材質におい
て、スピネルクリンカーの割合が多過ぎた場合でも耐ス
ラグ浸透が低下するのは、スピネルクリンカー増量でア
ルミナクリンカーの割合が減り、アルミナクリンカーに
よる前記の作用によるスラグ浸透防止の効果が損なわれ
るためと思われる。

第１図〜第３図のグラフに示す以上の結果は、焼結スピ
ネル、電融スピネルを問わず見られる傾向である。

第２図、第３図は、実際に溶鋼用取鍋の敷部に内張りし
て得られた結果である。本発明者らは同じキャスタブル
耐火物材質を溶鋼用取鍋の側壁に内張りしたところ、結
果は第２図、第３図のものと異っていた。これは敷部が
迫り応力と共に大きな熱負荷を受けることで焼結が促進
され、しかもスラグとの接触が少ないことで、側壁部に
比べてスラグが浸透されにくいためと思われる。

本発明のキャスタブル耐火物は、金属ファイバーを添加
したことで熱膨張応力をさらに低減し、しかも長期にわ
たって熱膨張応力の緩和を持続することができる。第４
図は、ステンレスファイバー無添加品と添加品の拘束下
の熱膨張応力曲線を示したものである。ここで使用され
る金属ファイバーの材質はステンレス鋼が最も好ましい
が、これに限らず、例えば鉄、炭素鋼、Ni−Cr鋼、Cr−
Mo鋼、Cr鋼、Cr−Ｖ鋼、Al、Al合金、Cu，Cu 合金など
でもよい。形状はストレート形、曲線、山形、波形など
のいずれでもよい。寸法は、直径０．１〜２mm、長さは
直径の５〜５０倍程度(例えば５〜４０mm)が好ましい。

金属ファイバーの割合は７％以下の範囲で、各ファイバ
ーの比重などに合せて適宜決定する。０．５％以上であ
れば効果が認められるが、金属ファイバーは低融点物質
でもあるから、７％を超えるとキャスタブル耐火物の耐
食性を低下させる。

本発明で使用される結合剤の種類は特に限定されるもの
ではない。アルミナセメントが最も好ましいが、これに
限らず、例えばリン酸塩、珪酸塩、フェノール樹脂など
でもよい。その割合は１％未満では効果がなく、３０％
を超えると気孔率が大きくなって耐食性に劣る。さらに
好ましい範囲は２〜２０％である。

本発明キャスタブル耐火物は以上の配合物を主材とする
が、必要に応じ、キャスタブル耐火物の添加物として公
知の、例えば、スピネルクリンカーおよびアルミナクリ
ンカー以外の耐火原料、セラミックスファイバー、有機
質ファイバー、鉱物ファイバー、鉱滓ファイバー、金属
粉、ガラス粉、炭素、炭化物、窒化物、硼化物、解膠
剤、硬化剤、耐火物超微粉、シリカフラワーなどを、従
来公知の添加量で、しかも本発明の効果を阻害しない範
囲で添加してもよい。

つぎに敷部への内張り施工について説明すると、側壁の
内張りに行われているのと同様に、パーマネント内張り
としてまず煉瓦を敷き詰めた後、その上に本発明のキャ
スタブル耐火物を内張りするのが好ましい。

パーマネント煉瓦の材質は限定されるものではなく、例
えば、ろう石質、ろう石−ジルコン質などである。ま
た、パーマネント内張りとして不定形耐火物を用いても
よい。溶鋼用取鍋を使用後、敷部を再度内張りする際
は、例えばこのパーマネント内張りを残し、キャスタブ
ル耐火物部分のみを取り換えればよい。

キャスタブル耐火物の施工は、水分を外掛けで３〜１５
％程度添加し、混練後、敷部に流し込み、バイブレータ
ーなどによって充填させる。

取鍋が受湯する際の溶鋼落下点は、敷部の中でも特に湯
当たり部と称され、他の部位にに比べ損傷が著しい。そ
こで本発明は、この湯当たり部のみを高耐食性の他の材
質で内張りしてもよい。

その例として、敷部を金属ファイバーを添加した本発明
材質のキャスタブル耐火物を使用し、湯当たり部のみを
金属ファイバーを添加しないか、金属ファイバーの割合
を他の部位より少なくしたキャスタブル耐火物で内張り
することもできる。これは、本発明のキャスタブル耐火
物は、金属ファイバーの存在は耐火物組織の焼結を阻害
する作用をもつから、金属ファイバーを添加したいか少
なくした材質では、耐火物組織の焼結が促進され、湯当
たり部として好ましい緻密質の材質となるからである。

また、湯当たり部のみを煉瓦積みにし、湯当たり部の耐
用性を向上させてもよい。

本発明で使用するアルミナ−スピネル質キャスタブル耐
火物は、微粒のスピネルクリンカーを特定の割合で配合
したことで、耐スラグ性が格段に向上する。また、その
スピネルクリンカーの割合を低く押えているために熱膨
張応力が小さく、外周が拘束されるという敷部の内張り
において、従来みられた熱膨張応力による迫り出しを防
止することができる。さらに、金属ファイバーの添加に
よって熱膨張応力が一段と低減し、長期使用しても熱膨
張応力を小さい状態で保つことができる。

（実施例）第１表、第２表に本発明実施例とその比較例を示す。

表中、本発明実施例と比較例１〜１４はキャスタブル耐
火物、比較例１５は加圧成形後、１３００℃で焼成した
煉瓦である。

試験において、熱間膨張応力および曲げ強さは、いずれ
も試験片を小型加熱電気炉内で測定したが、他の試験は
実際に２５０ｔ溶鋼取鍋の敷部に内張りして使用した結
果である。

（発明の効果）本発明による敷部用キャスタブル耐火物は、耐スラグ浸
透性に優れている、しかも熱膨張応力が小さいために長
期使用においても迫り出しが生じることもない。その結
果、敷部用として耐用性に優れ、かつ、信頼性の高い材
質である。

また、本発明の敷部用キャスタブル耐火物により、溶鋼
用取鍋の内張りの完全不定形耐火物化が可能となり、内
張り施工の機械化・省力化に大きく貢献する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、スピネルクリンカーの粒径と耐スラグ浸透性
との関係を示すグラフ、第２図(1),(2)は実炉使用結果
（スラグの浸透調査）を示すグラフ、第３図はスピネル
クリンカーの配合割合と耐スラグ浸透性の関係を示すグ
ラフ、第４図は拘束下の熱膨張応力曲線を示す。

フロントページの続き (72)発明者松本修美兵庫県高砂市荒井町新浜１―３―１ハリマセラミック株式会社内 (72)発明者礒部利弘兵庫県高砂市荒井町新浜１―３―１ハリマセラミック株式会社内 (56)参考文献特開昭59−128271（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−232973（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−117168（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量割合において、アルミナクリンカー４
５〜９０％、粒径１mm以下のMgO・Al₂O_３系スピネルク
リンカー３〜４５％、金属ファイバー０．５〜７％およ
び結合剤１〜３０％を主材としてなる溶鋼取鍋敷部用キ
ャスタブル耐火物。