JPH0647503B2 - 熱間補修用不定形耐火物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は転炉、取鍋等の精錬炉や溶融金属容器の熱間補
修用不定形耐火物に関する。

［従来の技術］ 転炉を中心に、電気炉、ＡＯＤ炉、取鍋、脱ガス設備等
において、特に耐スラグ性を考慮したマグネシア質やマ
グネシア−ドロマイト質等の塩基性熱間補修材が広く用
いられている。

最も一般的な補修方法は吹付け法であり、他に結合剤の
硬化性を調整し、熱間で流し込み補修を行う方法も使用
されている。熱間補修材の場合には、炉内面の損傷部と
の接着性が補修の効果を大きく左右するため、各種の結
合剤や調整剤、可塑剤等が提案されているが、これらは
主として補修時の初期接着性が重視されているもので、
経時的接着の安定性については余り考慮されておらず、
十分満足するものではなかった。

例えば、特開昭61-101471号公報には、マグネシアとス
ピネル、アルミナ、クロム鉱、シリカ等の耐火原料と、
カーボン及び／または炭化珪素並びにバインダーからな
る溶融金属容器の内張り用不定形耐火物が開示されてい
る。該公報によれば、この不定形耐火物は耐熱スポーリ
ング性やスラグ浸透防止効果による耐構造スポーリング
性の向上に効果がある旨記載されている。

しかしながら、熱間補修用の材料の場合、まず、内張り
材の損傷部との接着性及びその安定性が重要であるが、
本材料はこの点を考慮したものではなく、特に実施例に
示されたような配合物では熱間補修時の接着性がほとん
どなく、また、極く少量付着した部分も接着を維持する
ことはできず、短期間で剥離してしまい補修効果が得ら
れない。

また、特開昭63-95168号公報には、ジルコンとマグネシ
アからなり、適量の結合剤を含む吹付材が提案されてお
り、吹付材に残存膨張性を付与し、被補修面からの剥離
を防止したものであるが、実際にはジルコンからジルコ
ニアとシリカとに解離したときには、一般に、このジル
コニアは低温型である単斜型であるため、線変化量の調
整が困難であり、剥離防止効果は満足できるものではな
かった。

［発明が解決しようとする課題］ 上述の通り、従来の技術の不定形耐火物では、熱間にお
いて被補修面へ安定した接着性を維持することが困難で
あり、従って、本発明の目的は熱間補修においても安定
した接着性を示す熱間補修用不定形耐火物を提供するこ
とにある。

［課題を解決するための手段］ 即ち、本発明は化学組成としてMgO４５〜９６重量％、C
aO１〜３０重量％、SiC３〜２５重量％及び結合剤１〜
１０重量％（外掛）を含有してなることを特徴とする熱
間補修用不定形耐火物に係る。

［作用］ MgOとCaOからなる熱間補修材は既知である。MgOとCaOと
の量比は、使用上、必要とされる特性要素により調整さ
れる。例えばスラグに対する耐食性の面で、高Ｃ／Ｓス
ラグに対してはCaO値を高く設定し、Ｃ／Ｓの低いスラ
グにはCaO値を下げる方が良好である。

一方、加熱後の線変化率の面では、CaO値が高い方が収
縮を抑制できるので、温度変化が比較的大きい用途では
CaO値の高い方が好ましい。

熱間補修材は被補修面に安定した接着性を維持すること
が良好な補修効果のための第１条件である。即ち、いか
なる高耐食性の材料であっても、被補修面から剥離脱落
すれば何の補修効果もない。

従って、安定した接着性を維持するための最も重要な特
性は、補修材の線変化特性である。一般に、MgO質また
はMgO−CaO質補修材の場合、かなり大きな焼結収縮を示
す。従って、吹付け等によって被補修面に該補修材を接
着させても、加熱−冷却により補修材自身が収縮しよう
とする。この収縮力は接着面から剥がれる力として働
き、安定した接着性を維持し続けることができない。

前述したように、MgOとCaOとの量比を変化させ、CaO値
を高くすることにより、収縮を抑制することは可能であ
るが、線変化をゼロまたは膨張にすることは困難であ
り、また、このようにCaO値の高い補修材はCaO／SiO₂比
がやや低いスラグに対しては耐食性が低下してしまう。

そこで、MgO−CaO系の熱間補修材において、収縮を防止
する方法について種々検討を行った結果、本発明を成し
得た。

即ち、MgO−CaOを主成分とする熱間補修材にSiC成分を
添加することにより、収縮を防止し、膨張性を与えるこ
とが可能となるだけでなく、比較的CaO／SiO₂比の低い
スラグに対する耐食性も向上することが判明した。

実験結果の一例を第１図に示す。

ＡはMgO８０重量％、CaO１４重量％よりなる耐火材に、
また、もう一方のＢはMgO８４重量％、CaO９重量％より
なる耐火材に、リン酸ソーダ塩を結合剤として添加した
熱間補修材をベースとしてMgO原料を５重量％づつSiC原
料に置換していった配合物を作成した。なお、前者に用
いたSiC源である炭化珪素原料は純度９８．５％で、粒
度は０．５mm以下のものであった。後者には、純度８８
％、粒度７４μｍ以下の炭化珪素原料を使用した。

この配合物を常温で吹付け施工し、これを切り出し、４
０×４０×１６０mmの試料を作成し、各試料を１５００
℃で３時間加熱した後の線変化率を測定した。

第１図から明らかなように、SiCを添加配合しないベー
スの補修材の線変化率はいずれも収縮を示しているが、
SiCを添加配合することにより収縮がゼロとなり、更
に、膨張を示すようになる。

この変化の過程はベースとなるMgO、CaOの量比や炭化珪
素原料の粒度や純度によって多少の変動はあるが、いず
れの場合もSiC量を増加させることによって線変化率を
ゼロとし、更に、膨張性を与えることができる。

一方、第２図には、第１図で用いたと同様のMgO８４
％、CaO９％よりなる材料Ｂを耐火材にリン酸ソーダ塩
を結合剤として添加した補修材をベースに、MgO成分を
５％づつSiCに置換していった配合物について、先と同
様に常温吹付けにより試料を作成し、回転ルツボ法によ
り１６５０〜１７００℃で３時間の侵食テストを行った
結果を示す。なお、スラグにはCaO／SiO₂比＝２．５の
組成のものを使用した。このスラグは例えば転炉の一般
的なスラグであるCaO／SiO₂＝２〜４程度のものの中で
は、やや低いCaO／SiO₂値のスラグである。

第２図から明らかなように、SiO₂を添加した試料では、
SiCを含まないベースのMgO・CaO系補修材と比べ、侵食
深さが減少している。

このように本発明の熱間補修材では、線変化に関しては
SiC量を変化させることにより調整することが可能であ
り、また、耐食性に関しては低CaO／SiO₂スラグに対し
ては第２図の通り良好な値を示す。一方、高CaO／SiO₂
スラグの場合、高CaOの補修材が選択され、十分な耐食
性を有し、また、高CaOのため収縮ももともと小さく、S
iC添加配合量は比較的少なくても線変化をゼロまたは膨
張にすることができる。

従って、本発明の熱間補修材では、MgO／CaO比とSiC添
加配合量を調整することにより被補修面への接着の安定
性を維持し、且つスラグに対する耐食性を満足させるこ
とが可能となった。

即ち、MgO、CaO及びSiCの添加配合量は化学組成としてM
gO４５〜９６重量％、CaO１〜３０重量％、SiC３〜２５
重量％とすることが好ましい。

本発明の熱間補修用不定形耐火物のようにMgO、CaOを主
成分とする熱間補修材にSiCを添加配合することにより
膨張性が得られる理由は必ずしも明確ではないが、恐ら
くSiC粒の表面が高温下で酸化され、SiO₂のガラス相を
形成することによる体積膨張の影響が最も大きいと推定
される。

また、耐食性の向上する原因も推定の域をでないが、上
記と同様にSiC粒の表面酸化によるガラス相がスラグの
浸潤、侵食作用を抑制しているものと思われる。

本発明の熱間補修用不定形耐火物に用いられる耐火原料
は、MgO成分を与える原料として各種マグネシアクリン
カーや電融マグネシア、もしくはドロマイトクリンカー
のMgO成分が利用され、CaO成分を与える原料としては、
一般にはドロマイトクリンカーが用いられるが、合成Mg
O・CaOクリンカーやCaOクリンカー、電融CaOもしくは結
合剤の硬化促進作用や強度向上を考慮して炭酸カルシウ
ムや水酸化カルシウム等の形で用いることもできる。

炭化珪素原料は耐火物に一般に用いられる品位のもの
で、必ずしも高純度品を使用する必要はなく、SiC量と
して８０％以上含有する原料が使用できる。

炭化珪素の添加配合量は前記したようにMgO、CaOの量比
や炭化珪素原料の粒度によっても線変化率の変化度合が
異なるので、一概には決定し難いが、本発明者等の実験
結果では、３重量％以上必要と思われる。いずれにして
も本発明の熱間補修材におけるMgO、CaO、SiCの量比は
少なくとも１５００℃で３時間加熱した後の線変化率が
０％もしくは膨張を示すことが必要である。

なお、SiC添加配合量が２５重量％を超えると、線変化
に与える影響が大きくなく、それ以上に増量することは
効果は期待できないし、また、耐食性も徐々に低下する
傾向にある。

炭化珪素原料の粒度については、補修材全体の粒度配合
との関連で決定されるべきである。また、第１図で示し
たように、炭化珪素の粒度及びMgO、CaO量比により線変
化率が膨張へ移行するまでの挙動が異なるので、これら
を考慮して決定されるべきである。

本発明の熱間補修用不定形耐火物の結合剤には、一般の
熱間補修材に用いられるものが適用できると考えられる
が、本発明者等は最も代表的なリン酸アルカリ塩または
珪酸アルカリ塩を主体とする結合剤を用いて実験を行っ
ており、少なくともこの両者は本発明に適用できる。結
合剤の添加配合量は外掛で１〜１０重量％の範囲内が好
ましい。

更に、本発明の熱間補修用不定形耐火物には、これらの
他に例えば熱間吹付材として用いる場合には、可塑材と
して無機質のベントナイト、セピオライト、アタパルジ
ャイトや各種粘土、及び有機質のＭＣやＣＭＣ等を、ま
た、保形性付与、ポッピング防止を目的に無機及び有機
質の各種繊維状物質を少量添加することも可能である。
また、熱間流し込み材として用いる場合には、流動性を
向上する目的で各種耐火性の超微粉を少量添加すること
もできる。

このように構成される本発明の熱間補修用不定形耐火物
は熱間補修に適した粒度例えば０．３mm以下の微粉を２
０〜６０％程度に粒度調整して使用することが好まし
い。

［実施例］ 以下に実施例を挙げて本発明の熱間補修用不定形耐火物
を更に説明する。

以下の第１表に記載する配合割合にて本発明の熱間補修
用不定形耐火物と比較品を作製した。

本発明品及び比較品の諸特性を第１表に併記する。

上記第１表において、線変化率は各配合を常温で成形
し、養生後の寸法を基準として算出したものである。

耐食性指数は回転ルツボ法により１６５０〜１７００℃
で３時間のテストを実施したものである。なお、この方
法では、１回当たりの試料数は４個なので、比較品１の
MgO−CaO原材料を標準として各回に挿入し、この材料の
溶損量を基準値１０として他の材料を指数で表したもの
である。従って、数字が小さい方が溶損量が小さい。比
較品はいずれもかなり大きい収縮を示すのに対し、本発
明品はいずれも膨張を示し且つ耐食性にも優れているこ
とが判る。

［発明の効果］ 本発明の熱間補修用不定形耐火物は熱間において被補修
面へ安定した接着性を維持することができ、各種精錬炉
や溶融金属容器の熱間補修に好適に使用することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はMgOとCaOよりなる熱間補修材のMgOをSiCにより
置換した場合のSiC添加量と加熱後の線変化率の関係を
示すグラフであり、第２図はMgOとCaOよりなる熱間補修
材のMgOをSiCにより置換した場合のSiC添加量と侵食深
さの関係を示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】化学組成としてMgO４５〜９６重量％、CaO
   １〜３０重量％、SiC３〜２５重量％及び結合剤１〜１
   ０重量％（外掛）を含有してなることを特徴とする熱間
   補修用不定形耐火物。