JPH07300368A - 速硬性高耐用焼付補修材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 溶融金属の精錬あるいは収容用容器の内張り
耐火物の熱間焼付補修材において、耐火骨材のカ−ボン
ボンドを一層強化して補修施工体の高温強度の向上を図
り、耐用性を改善し、更に、熱間における補修材の焼付
反応性を高めることによって施工作業効率がよくなる、
速硬性高耐用焼付補修材を提供する。 【構成】 耐火骨材と、炭素質結合材と、水溶液が酸性
を示す硝酸塩とからなる焼付補修材であって、前記炭素
質結合材中には、その１００重量部中に５〜２５重量部
の粉状および／または粒状レゾ−ル型フェノ−ル樹脂が
含有され、そして、前記硝酸塩は、前記焼付補修材中
に、前記炭素質結合材１００重量部に対して３〜２０重
量部の範囲内の割合で含有されていることからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、転炉および取鍋等の
金属の精錬炉あるいは溶融金属の収容炉の内張り耐火物
を熱間補修する際に使用される焼付補修材、特に、転炉
の装入側の内壁、出鋼側の内壁および炉底を熱間で補修
する場合に適した焼付補修材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】金属の精錬炉あるいは溶融金属の収容炉
の内張り耐火物の熱間補修方法としては、吹付補修、流
込補修および焼付補修等の方法が実施されている。吹付
補修においては、多量の水を使用するため施工体が多孔
質になり、耐用性に劣る。これに対して、水系の流込補
修および非水系の焼付補修においては、比較的緻密な施
工体が形成される。そして、水系の流込補修材には、施
工後の焼付時間が短くてよいという利点があるが、反
面、補修材を泥漿状態で保管しなければならず、取扱い
に難点があり、更に、保管中に粒子の分離が起こり易
く、また、耐用性に関しても、非水系の補修材に比較し
て劣る。

【０００３】最近の金属精錬炉あるいは溶融金属収容炉
には、マグネシア・カ−ボン煉瓦のようなカ−ボン系の
各種耐火物が、その内張りに多く使用されるようになっ
た。このような精錬炉あるいは収容炉を熱間補修する場
合には、補修される内張り耐火煉瓦との接着性が優れて
いる補修材が要請される。そのような補修材として、カ
−ボン系耐火煉瓦中のカ−ボンと熱間においてカ−ボン
結合を生成するような補修材が望ましい。上記理由によ
り、非水系であって炭素質結合材を含有し、緻密で熱間
強度に優れた高耐用性補修材が要求されている。

【０００４】これに対して、高接着性の非水系の熱間焼
付補修材として、例えば、特開昭６３−１３９０６８号
公報には、耐火骨材に熱可塑性樹脂とピッチとの混合物
を添加した焼付補修材（以下、先行技術１という）が、
また、特開平５−１１７０４６号公報には、耐火骨材に
熱可塑性樹脂と焼結材としての金属シリコンおよび金属
アルミニウムとを添加した焼付補修材（以下、先行技術
２という）が開示されている。

【０００５】先行技術１の要旨は、耐火骨材に所定粒径
のフェノ−ル樹脂と所定粒径のピッチとが所定の割合で
含有された組成物に、所定の物性を具備する有機溶媒を
添加し、混合・成形した後、その有機溶媒を揮発させて
製造される、熱間補修用の成形体にある（先行技術１の
公開公報明細書、特許請求の範囲の項参照）。

【０００６】その成形体を、熱間補修に使用した場合、
フェノ−ル樹脂およびピッチは、軟化して耐火骨材間を
流動するが、粒状体を保持しているので、成形体は熱的
要因によって軟化することはない。そして、成形体が施
工中に加圧されると、フェノ−ル樹脂およびピッチが成
形体中に均一に分散分布し、更に、成形体と被補修面の
境界に絞り出される。かくして、フェノ−ル樹脂および
ピッチによって、成形体中の耐火骨材同志、並びに、成
形体中の耐火骨材と被補修体中の耐火骨材との間にカ−
ボンボンドが形成される（同公開公報明細書、第３８０
頁右下欄、第６〜１７行参照）。

【０００７】このようにして、先行技術１の成形体は、
補修面が水平でなく鉛直あるいは傾斜している場合でも
保形性を有するので、補修面が水平でなく鉛直あるいは
傾斜していても使用することができる。即ち、鉛直ある
いは傾斜した補修面に対しても、その成形体を熱間補修
面にセットし、押し付けるだけで施工することができ、
施工性が改善される（同公開公報明細書、第３８３頁、
〔発明の効果〕参照）。

【０００８】先行技術２の要旨は、耐火骨材に、所定量
のフェノ−ル樹脂、並びに所定量の金属シリコンおよび
金属アルミニウムが添加された焼付補修材であって、フ
ェノ−ル樹脂の配合添加量を、所定の焼付処理後におい
て、フェノ−ル樹脂を起源とする残留カ−ボン量が所定
量まで減少するように予め調整したことにある。（先行
技術２の公開公報明細書、特許請求の範囲の項、および
第３欄、第１〜１５行参照）。

【０００９】フェノ−ル樹脂の配合添加量を、上記の如
く調整する理由は、次の通りである。即ち、被補修面の
耐火骨材、即ち、例えばマグネシウムやカルシウム等金
属の酸化物、あるいは、被補修面に付着したスラグ中の
酸化鉄等は、カ−ボンの存在下に高温・長時間おかれる
と、カ−ボンによって還元され分解される。このような
場合、被補修面においてカ−ボンボンドで結合されてい
た耐火骨材は、カ−ボンボンドが破壊され脆化するし、
また、被補修面の表層部に溶着していたスラグも脆化す
る（同公開公報明細書、第２欄、第３〜８行、および同
欄、第４０〜４４行参照）。このようにして、被補修面
の補修材が剥離することが防止される。

【００１０】また、焼結材としては、一般に、粘度や珪
酸塩等の無機質材料の粉末が用いられることが多い。し
かし、これらは、高温で低融点化合物を生成し易い。そ
こで、高温域、特に１２００℃以上においても、溶融せ
ず、しかも膨張・収縮の小さい焼結体形成物質として、
金属シリコン粉と金属アルミニウム粉との所定比率の混
合体を使用している。このようにして、高温域における
耐火骨材は、金属シリコンおよび金属アルミニウムから
生成したＡl₂Ｏ₃ およびＳｉＯ₂ との焼結反応により、
強固な結合組織を形成する。

【００１１】上述したように、先行技術２の焼付補修材
を使用した場合、耐火骨材の結合形態は、低温域におけ
るフェノ−ル樹脂の硬化あるいはその炭化によるカ−ボ
ンボンドを経由し、高温域における金属シリコンおよび
金属アルミニウムに基づく焼結作用によって被補修部に
結合力を付与されるものである。

【００１２】よって、先行技術２の焼付補修材によっ
て、高温下でも接着強度が低下しない熱間焼付補修材が
提供される。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た先行技術には下記の問題点がある。先行技術１の熱間
補修用成形体を被補修部へ使用した場合は、炉体耐火物
が含有する熱により徐々にカ−ボンボンドが形成される
ため、その成形体をセットした後の焼付に要する時間が
長くかかる。そのため、補修施工に長時間かけることが
できない場合には、先行技術１の熱間焼付補修材を使用
することはできない。なお、熱間における焼付反応性を
有するレゾ−ル型のフェノ−ル樹脂を多量に添加するこ
とによって、焼付時間を短縮することはできるが、この
ようにして得られた施工体は、気孔率が高く、強度が低
く、耐用性に劣るので、問題は解決されない。

【００１４】先行技術２の熱間焼付補修材は、前述した
ように、熱間焼付補修後における耐火骨材の結合は、Ａ
l₂Ｏ₃ およびＳｉＯ₂ との焼結によるものであって、カ
−ボンボンドによるものではなく、また耐火骨材のカ−
ボンボンドを強化するものでもないため、施工体の耐用
性が大幅に向上するものではない。

【００１５】従って、本発明の目的は、上記問題の解決
を図るため、耐火骨材のカ−ボンボンドを一層強化する
ことによって補修施工体の高温強度の向上を図り、耐用
性を改善し、更に、熱間における焼付反応性を高め、短
時間に補修施工をすることができる、速硬性高耐用焼付
補修材を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上述した
課題を解決するため、鋭意研究を重ねた結果、非水系焼
付補修材において、耐火骨材に、所定のレゾ−ル型のフ
ェノ−ル樹脂および所定の硝酸塩を添加することによ
り、速硬性およびカ−ボンボンドを強化しうることを知
見した。

【００１７】この発明は、上記知見に基づいてなされた
ものであって、本発明による速硬性高耐用焼付補修材
は、耐火骨材と、炭素質結合材と、水溶液が酸性を示す
硝酸塩とからなる焼付補修材であって、前記炭素質結合
材中には、その１００重量部中に５〜２５重量部の粉状
および／または粒状レゾ−ル型フェノ−ル樹脂が含有さ
れ、そして、前記硝酸塩は、前記炭素質結合材１００重
量部に対して３〜２０重量部の範囲内の割合で前記焼付
補修材中に含有されていることに特徴を有するものであ
る。

【００１８】

【作用】本発明に使用する耐火骨材は、補修材の主な構
成種であり、溶融金属用耐火物としての性質を有するも
のであれば特に限定されるものではなく、補修される精
錬炉あるいは収容炉に応じて、シャモット質、シリカ質
等の酸性耐火物、アルミナ質、炭素質、炭化珪素質、ク
ロム質、窒化珪素質等の中性耐火物、マグネシア質、ド
ロマイト質、カルシア質等の塩基性耐火物等、公知の耐
火材料を、単独であるいは混合して使用することができ
る。

【００１９】本発明において、炭素質結合材は、焼付時
に補修材中の骨材同志、並びに補修材中の骨材と被補修
部の骨材とのカ−ボンボンドによる強固な結合作用を有
するものであることを要する。炭素質結合材の１構成種
として、レゾ−ル型フェノ−ル樹脂が含有されると、焼
付時に補修材の硬化が促進される。その際、炭素質結合
材１００重量部中のレゾ−ル型フェノ−ル樹脂の含有量
は、５重量部未満では、補修材の硬化促進作用が十分発
揮されない。一方、その含有量が、２５重量部超では、
施工体の気孔率が高くなり、耐用性が劣化する。従っ
て、炭素質結合材１００重量部中のレゾ−ル型フェノ−
ル樹脂の含有量は、５〜２５重量部の範囲内とすべきで
ある。

【００２０】また、炭素質結合材としては、補修材を熱
間で焼付施工した場合に、軟化し、しかも、被補修面が
傾斜、あるいは鉛直であっても、過度に流動することな
く耐火骨材間に留まっていることが必要である。そのた
めには、レゾ−ル型フェノ−ル樹脂は粉状および／また
は粒状であることを要する。レゾ−ル型フェノ−ル樹脂
以外の炭素質結合材としては、上記理由により焼付施工
時において適度な粘度を有することを要し、タ−ル、ピ
ッチ、アスファルト、およびノボラック型フェノ−ル樹
脂等の有機樹脂が適する。

【００２１】本発明の補修材中の、水溶液が酸性を示す
硝酸塩は、上記カ−ボンボンドの強化剤として作用す
る。即ち、炭素質結合材と共に酸性硝酸塩が存在する
と、熱間の被補修部に投入された補修材中の炭素質結合
材が液相となった時点に、酸性硝酸塩の触媒作用によっ
てレゾ−ル型フェノ−ル樹脂が直ちに硬化を開始し、他
の炭素質結合材と共にカ−ボンボンドの形成に寄与す
る。即ち、レゾ−ル型フェノ−ル樹脂の１部およびピッ
チ等他の炭素質結合材が炭化され、補修材中の骨材同
志、および補修材中の骨材と被補修部耐火物中の骨材と
が、炭素によって迅速且つ強固に結合するのを促進する
作用を酸性硝酸塩は有する。しかしながら、酸性を示さ
ない硝酸塩、例えば、硝酸カリウムや硝酸ナトリウム等
には、上記のような作用が十分ではない。従って、本発
明の補修材中の硝酸塩は、水溶液が酸性を示す硝酸塩と
すべきである。酸性硝酸塩には、更に、上記カ−ボンボ
ンド形成に使われる炭素質結合材の炭化収率を向上させ
る効果がある。

【００２２】本発明の補修材中の酸性硝酸塩は、上述し
た効果を奏する。しかしながら、その含有割合が、炭素
質結合材１００重量部に対して３重量部未満では、レゾ
−ル型フェノ−ル樹脂が迅速に硬化せず、また炭素質結
合剤の炭化収率を上げる作用が十分発揮されず、施工体
の強度の向上が不十分となる。一方、その含有割合が、
炭素質結合材１００重量部に対して２０重量部超では、
施工時における補修材の流動性が低下し、施工体の組成
の均一性が劣化し、また、その気孔率が高くなり、施工
体が具備すべき物性が劣化する。従って、補修材中の酸
性硝酸塩の含有割合は、炭素質結合材１００重量部に対
して３〜２０重量部の範囲内にすべきである。

【００２３】硝酸塩としては、水溶液が酸性を示すもの
であれば、特に限定されることなく使用することができ
るが、中でも、硝酸マグネシウム、硝酸カルシウム、硝
酸アルミニウム、硝酸クロム、硝酸ジルコニウム、硝酸
チタン、硝酸アンモニウムのように、高温において分解
後、消失するか、または耐火材料となるものが、特に望
ましい。なお、耐火骨材と炭素結合材との重量比率は、
耐火骨材１００に対し炭素結合材は、２０〜４０であれ
ばよい。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の内容を実施例によって詳細に
説明する。 〔実施例１〕十分均一に混合された、表１に示す本発明
の範囲内の配合組成物（以下、本発明供試体という）お
よび本発明の範囲外の配合組成物（以下、比較用供試体
という）の各供試体の各々について、予め１０００°Ｃ
に保持された電気炉の中に投入した後、約１０分経過後
各供試体の流動性を肉眼によって観察し、更に投入後硬
化するまでに要した時間（以下、硬化時間という）を測
定した。そして、硬化後の施工体について見掛け気孔
率、かさ比重および圧縮強さを測定した。それらの結果
を、表１に併記した。なお、同表中の粒状ピッチは軟化
温度が１１５°Ｃのものを、レゾ−ル型フェノ−ル樹脂
およびノボラック型フェノ−ル樹脂はいずれも粉状のも
のを使用した。また、流動性については、○印は流動性
が低下しなかったものを、△印は流動性がやや低下した
ものを、そして×印は流動性が低下したものを表わす。

【００２５】

【表１】

【００２６】表１から、下記事項が明らかである。 （１）レゾ−ル型フェノ−ル樹脂のみが本発明の範囲外
に少量添加の比較用供試材ＮO.５および６については、
補修材の硬化に長時間要し、しかも施工体の強度も劣っ
ていた。ところが、それのみが本発明の範囲外に過剰添
加の比較用供試体ＮO.１は、施工体の気孔率が著しく高
く、施工体の圧縮強さが劣っていた。 （２）酸性硝酸塩のみが本発明の範囲外に少量添加の
（この場合は無添加の）、比較用供試材ＮO.３について
は、補修材の硬化に長時間を要し、しかも施工体の圧縮
強さが劣り、比較用供試材ＮO.２についても、補修材の
硬化に長時間を要し、中性の硝酸塩添加により、カ−ボ
ンボンドが一部強化されたので、施工体の圧縮強さはや
や劣る程度であった。ところが、酸性硝酸塩のみが本発
明の範囲外に過剰添加の比較用供試体ＮO.４について
は、補修材の流動性が低下し、施工体の気孔率が高く、
圧縮強度が劣っていた。 （３）レゾ−ル型フェノ−ル樹脂を本発明の範囲外に過
剰に添加し、且つ酸性硝酸塩を本発明の範囲外に少量添
加（この場合は無添加）した比較用供試材ＮO.１につい
ては、施工体の気孔率が著しく高く、圧縮強度が著しく
低かった。

【００２７】これに対して、すべての条件が本発明の範
囲内にある本発明供試体ＮO.１および２については、補
修材の流動性低下はみられず、十分、被補修細部への充
填が可能であり、且つ速やかに硬化し、そして形成され
た施工体の強度も優れていた。

【００２８】〔実施例２〕表２に示す本発明供試体およ
び比較用供試体の各供試体の各々を、転炉の炉底部の熱
間焼付補修材として用いた。被補修部の温度は、約９０
０〜１１００°Ｃであり、上記各補修材を炉底の被補修
部に投入し、補修材の硬化時間および補修された炉底の
耐用回数を調査した。その結果を表２に併記した。な
お、同表中の粒状ピッチは軟化温度が１１５°Ｃのもの
を、レゾ−ル型フェノ−ル樹脂およびノボラック型フェ
ノ−ル樹脂はいずれも粉状のものを使用した。

【００２９】

【表２】

【００３０】表２から、転炉においても電気炉における
場合と同様の下記事項が明らかである。レゾ−ル型フェ
ノ−ル樹脂および酸性硝酸塩のいずれもが本発明の範囲
外に少量添加（いずれも無添加の場合を含む）の比較用
供試材ＮO.７および８については、補修材の硬化に長時
間要し、作業性に劣り、しかも補修された炉底の耐用回
数は少なく劣る。

【００３１】これに対して、すべての条件が本発明の範
囲内にある本発明供試体ＮO.３および４については、補
修材の硬化時間は短く、補修所要時間の短縮に寄与し、
しかも補修された炉底の施工体の強度に優れていたた
め、その耐用性の向上に寄与する。

【００３２】

【発明の効果】以上述べたように、金属の精錬炉あるい
は溶融金属の収容炉の内張り耐火物を熱間補修するに際
し、この発明による非水系の焼付補修材を用いることに
よって、被補修部における耐火骨材間のカ−ボンボンド
が一層強固となり、また補修材の熱間における焼付反応
性が向上し、しかもその物性に優れた、速硬性かつ高耐
用性の焼付補修材を得ることができるので、補修作業を
効率よく行ない、しかも補修後の耐用性が著しく向上す
る、工業上極めて有益な効果がもたらされる。

フロントページの続き (72)発明者 西 正明 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 高橋 宏邦 岡山県備前市伊部1799番地の１ (72)発明者 高長 茂幸 岡山県備前市香登西433番地の２ (72)発明者 水田 泰稔 岡山県岡山市長岡67番地の53

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 耐火骨材と、炭素質結合材と、水溶液が
   酸性を示す硝酸塩とからなる焼付補修材であって、 前記炭素質結合材中には、その１００重量部中に５〜２
   ５重量部の粉状および／または粒状レゾ−ル型フェノ−
   ル樹脂が含有され、そして、 前記硝酸塩は、前記炭素質結合材１００重量部に対して
   ３〜２０重量部の範囲内の割合で前記焼付補修材中に含
   有されていることを特徴とする、速硬性高耐用焼付補修
   材。