JPH0649610B2 - 耐消化性カルシアクリンカの製造方法 - Google Patents

耐消化性カルシアクリンカの製造方法

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JPH0649610B2
JPH0649610B2 JP2259319A JP25931990A JPH0649610B2 JP H0649610 B2 JPH0649610 B2 JP H0649610B2 JP 2259319 A JP2259319 A JP 2259319A JP 25931990 A JP25931990 A JP 25931990A JP H0649610 B2 JPH0649610 B2 JP H0649610B2
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幸雄 生原
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、塩基性耐火物として使用される耐消化性カル
シアクリンカの製造方法に関するものである。
近年、鉄鋼業界においては、鋼の高級化を始めとして、
省エネルギー化、環境対策、歩留まり向上等を目指す一
連の製鋼技術が開発され、積極的に導入されつつある。
かかる製鋼技術としては、例えば、鋼浴の強制攪拌を行
なう複合吹錬、真空脱ガス、部分脱ガス、取鍋精錬とい
った二次精錬技術、および高温出鋼による連鋳、連々鋳
などが挙げられる。このような鉄鋼業界の動向は、上記
分野に使用される耐火物に対して、より厳しい条件を満
足するものの実現を求めており、高性能かつ多様な耐火
物が開発されてきた。
周知のとおり、CaOは高融点(2570℃)であり、高
温度下での解離酸素圧も低く、真空中でも比較的安定で
ある等、耐火物として優れた性質を有すると共に、鉱物
資源に乏しい我が国において、唯一の例外と言える程、
恵まれた資源である。
また、最近の研究結果でもCaOは、低酸素、低硫黄、低
リン等の品質の鋼を求める特殊鋼用炉材の耐火物として
は、更には、連続鋳造におけるスピネル系介在物の生成
を防止して鋳方品質の向上を図るためのMgO系の耐火物
に変わる塩基性炉材として、きわめて有望であることが
示されている。
しかしながらCaOは、耐消化性に問題があり、従来、こ
の耐消化性の対策を含めていくつかの提案がなされてい
る。
例えば、石灰質原料に焼成状態でFe2O3:2〜10%、M
gO:1〜5%、SiO2:2%以下に各成分を添加、調合
し、この原料を加圧成形した後に、1350〜1650
℃で焼成する方法(特開昭55−95614号公報)
や、Al2O3、Fe2O3、Cr2O3、TiO2を合量で5%以下とし
た組成をもつカルシア質あるいは石灰マグネシア質の溶
融物を、溶融状態から急速冷却して凝固球状体とする方
法(特開昭53−50216号公報)、焼成状態でSi
O2:2wt%以下、Fe2O3:0.4〜2.0wt%以下、Al2O3とMg
Oを合量で5wt%以下を含み、残分が酸化カルシウムか
ら成る耐消化性カルシア質耐火物(特開昭57−340
78号公報)、CaOに対しFe2O3を0.4〜1.3モル%となる
様に添加し、1650℃で焼成する方法(特開昭55−
55311号公報)などがある。
これらの方法は、CaOに一定の不純物を添加することに
よってCaOの焼結温度を下げ、緻密化を促進し、CaO結晶
を成長させるとともに、結晶表面を低融点化合物相で覆
うことにより耐消化性を確保しようとするもの、あるい
は、電融により、CaO結晶を著しく粗大化し、かつ緻密
なクリンカとすることで耐消化性を高めようとするもの
である。
ところが、上記従来の方法にあっては、粉砕、加圧成
形、電融等の処理を必要としたり、また石灰石粉末に酸
化鉄を加え、ウエットパンミルで湿式混合し、次いで所
定の大きさをもったペレットに加圧成形し、乾燥後に焼
成するなどの煩雑で手間を要する工程を必要とし、ある
いは多量のエネルギを要するために、製造コストが高く
なるという問題をかかえ、更には、上記方法で得られる
クリンカも、耐消化性を得るためにCaOに対して比較的
多量に添加した不純物が、クリンカ組織の間隙相を形成
する形で全域に拡散するため、全体として低融点化合物
を多く生成し、耐火物としては必ずしも好ましくなかっ
た。
本発明は、上記事情に鑑みてんされたもので、製造にあ
たっての消費エネルギが少なく、かつ少量の不純物の添
加で、大きい耐消化性と良好な熱間特性を得ることがで
きる耐消化性カルシアクリンカの製造方法を提供するこ
とを目的とする。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の製造方法は、粒径1〜10mmの粗粒石灰質原料
および/または粗粒ドロマイト質原料100重量部に、
焼結促進剤0.2〜2.0重量部を添加、混合し、得られた混
合物を1500℃以上、好ましくは1700℃以上で焼
成してクリンカとし、このクリンカにに対しその冷却中
または冷却後に高融点、高耐消化性を有する金属酸化物
を、ガス式溶射法や電気式溶射法により表面溶射被覆す
ることを特徴とするものである。すなわちこの製造方法
は、原料と焼結促進剤とのみの混合物を一旦焼成してク
リンカを得、このクリンカ表面に表面層形成剤をガス式
や電気式溶射法により溶射して、クリンカ表面を高融
点、高耐消化性の金属酸化物で被覆する方法である。
この製造方法においては、粗粒焼成を行なうため、粒径
を1〜10mmに調粒した粗粒石灰質原料および/または
ドロマイト質原料が用いられる。この原料として、通常
は天然の石灰石またはドロマイトのうちの極力純度の高
いもの(すなわちCa化合物、Mg化合物以外の成分が少な
いもの)を粗砕、粒度調整して用いるが、人工的な処理
(成分調整等)が施されたCaCO3や、か焼されたCaOまた
CaOとMgOとの混合物及びこれらの水和物を、前記所定粒
径のペレット状に成形したものも使用できる。この原料
の粒径を1〜10mmとしたのは、粒径が1mm未満では、
原料の単位量あたりの表面積が大きくなって、後に詳述
する焼結促進剤を多く必要とし、このため焼成により低
融点化合物を多量に生成して耐火度の低下を招く恐れが
あるからである。一方、粒径が10mmを越えると、原料
粗粒内部への熱伝導に障害を起こして焼け不足や品質の
不均一化を起こす恐れがあって好ましくない。
また、焼結促進剤は、クリンカの焼結性及び緻密性を向
上させるために添加するものであって、焼成時にCaO結
晶の成長を促進する物質、例えばFe2O3、TiO2、Al2O3
Cr2O3等のうちの単一または2種以上からなる混合物が
好適である。この焼結促進剤は、焼成にあって1000
〜1500℃の比較的低温度域でCaOと反応して、クリ
ンカ内部に拡散し、CaO結晶の成長と緻密化を促進し、
焼成後、最終的にはCaO結晶を覆う薄い間隙相として残
存することになる。この焼結促進剤は、前記粗粒の石灰
質またはドロマイト質原料100重量部に対して、0.2
〜2.0重量部添加される。0.2重量部未満では、CaOの充
分な焼結性を得ることができず、一方2.0重量部を越え
ると、得られるクリンカの耐火物としての高温特性が低
下し、また高融点金属酸化物がクリンカ内部に侵入し易
くなり、耐消化性が不充分となる。
また、前記した表面層形成剤となる高融点、高耐消化性
の金属酸化物としては、例えば、ZrO2(mp.2677
℃)、Y2O3(mp.2410℃)、MgO(mp.2800℃)、ThO2
(mp.3300℃)、HfO2(mp.2777℃)、BeO2(mp.25
50℃)、La2O3(mp.2305℃)等の2300℃以上の
高い融点をもち、かつ水に対して化学的に安定な性質を
もった物質の1種以上が選択されて用いられる。
この製造方法において、表面溶射被覆は、焼成後のクリ
ンカの冷却中もしくは冷却後に行われる。表面溶射被覆
処理を施す前のクリンカは、耐消化性に乏しいため、水
分と接触しない状態を保つことが必要である。
表面溶射被覆処理にあたっては、ガス式溶射法および電
気式溶射法のいずれの方法を適用してもよく、この溶射
被覆処理によって、クリンカの表面には高融点、高耐消
化性の金属酸化物からなる表面層が形成される。表面層
の厚みは、クリンカに充分な耐消化性をもたせるため
に、0.1μm以上とすることが望ましく、この製造方法
によれば、溶射被覆処理に用いる表面層形成剤の量を調
整することによって、表面層の厚みの調整を行うことが
容易にできる。
このような製造方法によれば、CaOまたはCaOとMgOとを
主成分とする粒体が集合してなるコア部の表面に、高融
点、高耐消化性を有する金属酸化物からなる表面層が充
分な厚み(0.1μm以上)をもって形成される耐消化性
カルシアクリンカを製造することができる。そして、得
られたクリンカのコア部は、粗粒焼成によって粒径1〜
7mm程度の緻密な大きい結晶粒として発達したCaOまた
はCaOとMgOとからなる粒体が、焼結促進剤として添加さ
れたFe2O3、TiO2、SiO2、Al2O3等の成分からなるごく薄
い間隙相により覆われた状態で焼結されてなる。コア部
の間隙相については、クリンカ焼結後に表面被覆を行う
ことから、表面層形成剤となる高融点、高耐消化性の金
属酸化物が混入することが極めて少ない。
また、表面層は、主として高融点、高耐消化性の金属酸
化物からなり、前記コア部を保護してクリンカに耐消化
性を付与している。この表面層の成分については、高融
点・高耐消化性の金属酸化物とCaOとの化合物または固
溶体の含有率が低くなる。
したがって本発明の製造方法によれば、耐消化性カルシ
アクリンカのコア部を、耐火材料として優れた特性を有
するCaOあるいはCaOとMgOとからなる緻密かつ粒径の大
きい結晶粒に形成するとともに、ごく少量の間隙相成分
により結合して形成し得ることから、耐火物に用いて良
好な熱間特性を発揮する耐消化性カルシアクリンカを製
造することができ、かつ、前記コア部の表面を、高融
点、高耐消化性の金属酸化物からなる表面層により保護
するため、優れた耐消化性を有したカルシアクリンカを
製造することができる。更に、本発明の製造方法では、
前述したように焼成法により製造でき、かつ製造工程が
簡単であるため、従来の電融法のような多量のエネルギ
を必要とせず、低コストで優れた特性のクリンカを提供
することができる。
次に、実施例を示して本発明を更に具体的に説明する。
〔実施例1〕 石灰石を1〜8mmに破砕、粒調整し、これに、焼成促進
剤としてハンマースケール0.3重量部を添加、混合し、
次いでロータリーキルンにより最高温度1700℃で焼
成した。次いで、クリンカの冷却中に、高純度のMgOを
減圧下(300Torr)でプラズマジェット溶射し、クリ
ンカ表面に被覆厚平均40μmのMgO表面層を形成して
耐消化性カルシアクリンカを得た。
用いた原料の組成を第1表に、また、得られたカルシア
クリンカの化学成分を第2表に示した。
生成したカルシアクリンカについて、見掛比重、カサ比
重、吸水率、見掛気孔率等の物性の測定と、耐消化性の
測定とを行なった、その結果を第3表に示した。
〔比較例1〕 比較のために、第2表に示す組成をもった市販の焼結カ
ルシアクリンカを用い、これについて実施例と同様な物
性及び耐消化性の測定を行なった。その結果を第3表に
示す。
〔比較例2〕 第2表に示す組成をもった市販の電融カルシアクリンカ
を用い、これについて実施例と同様な物性及び耐消化性
の測定を行なった。その結果を第3表に示す。
なお、第3表に示す物性の測定は、学振法2“マグネシ
アクリンカ−見掛気孔率、見掛比重、及びかさ比重の測
定法”に、また耐消化性の測定は、学振法4“マグネシ
アクリンカ−の消化性試験方法”による非消化残分の測
定により行なった。
第3表に示す結果から明らかなように、本発明によって
得られた耐消化性カルシアクリンカは、いずれも非消化
残分の割合が比較例に比べて大きく、高い耐消化性を有
することが確認された。
また、先の実施例1で得られた耐消化性カルシアクリン
カを原料として用い、耐火物を作製してその耐消化性に
ついて市販の耐火物と比較した。
耐火物の製造について説明すると、まず、原料(実施例
1で製造した耐消化性カルシアクリンカ)を破砕、粒度
調整して、第4表に示す粒度分布をもつ粉粒体とし、次
いで、この粉粒体に成形強度を付与するために粘結度
(ピッチ)を添加し、これらを加圧成形して成形体を作
製した。得られた成形体を、ガス炉中で最高温度175
0℃にて焼成し、焼成体としてJISR2101に定め
られた定型耐火煉瓦を得た。次いで、この焼成体に対し
て、ZrO2を表面溶射被覆して耐火物Aを得た。
また、比較のために、第5表に示す化学成分をもった市
販の耐火物D,Eを用意し、耐火物AおよびD,Eにつ
いて、物性及び耐消化性の測定を行なった。結果を第5
表に示す。
なお、耐火物の製造にあたって、原料としてのクリンカ
の粒度は、7〜1mmのものを30〜70%、1〜0.07mm
のものを10〜50%、0.07mm以下のものを20〜30
%とすると、焼結後に緻密な焼成体が得られることが見
い出された。
また、成形にあたっては、30kg/cm2以上の成形圧を
もって加圧することが望ましいことが分かった。
第5表に示すように、本発明の製造方法によって得られ
たカルシアクリンカから製造された耐火物は、比較例の
ものより耐消化性に優れていることが確認された。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】粒径1〜10mmの粗粒石灰質原料および/
    または粗粒ドロマイト質原料100重量部に、 焼結促進剤0.2〜2.0重量部を添加混合し、得られた混合
    物を1500℃以上で焼成し、 得られたクリンカに対して、同クリンカの冷却中または
    冷却後に高融点、高耐消化性を有する金属酸化物を表面
    溶射被覆することを特徴とする耐消化性カルシアクリン
    カの製造方法。
  2. 【請求項2】前記金属酸化物の表面溶射被覆が、ガス式
    溶射法もしくは電気式溶射法によりなされることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項に記載の耐消化性カルシア
    クリンカの製造方法。
  3. 【請求項3】前記金属酸化物の表面溶射被覆が、0.1μ
    m以上の厚みをもってなされることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項または第2項に記載の耐消化性カルシア
    クリンカの製造方法。
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