JPH07309674A

JPH07309674A - 吹付耐火組成物

Info

Publication number: JPH07309674A
Application number: JP7045366A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Sugimoto; 弘之杉本; Yu Matsuda; 祐松田; Koichi Tanaka; 浩一田中; Hiroshi Takenaka; 宏竹中
Original assignee: Shinagawa Refractories Co Ltd
Current assignee: Shinagawa Refractories Co Ltd
Priority date: 1994-03-18
Filing date: 1995-03-06
Publication date: 1995-11-28
Anticipated expiration: 2013-01-14
Also published as: JP2695627B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】高温の製鋼炉操業に対しても、耐剥離性、接
着強度、耐食性の高い吹付耐火組成物の提供。【構成】耐火材料に、８０℃〜５００℃で半溶融状態
を示す、重量平均分子量が１，０００〜１５，０００
で、かつ残留モノマーが１，０００ｐｐｍ以下であるレ
ゾール型フェノール樹脂粉末、または１００℃〜５００
℃で熱溶融・自硬化状態を示す、重量平均分子量が１，
０００〜１５，０００で、残留モノマーが１，０００ｐ
ｐｍ以下で、かつ反応性を有するメチロール基を６重量
％〜９重量％含有するフェノール・ホルムアルデヒド系
樹脂粉末を２重量％〜１０重量％、及び１００℃〜５０
０℃の高軟化点ピッチを２重量％〜１０重量％の割合で
添加した。

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、電気炉、取鍋
等の製鋼設備の炉壁、炉底等に適用される吹付耐火組成
物に関し、特に耐用性、接着性、耐食性に優れた吹付耐
火組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、転炉、電気炉、取鍋等の製鋼設備
の炉壁、炉底等の修理に使用される吹付耐火組成物とし
て、耐火骨材に燐酸塩或いは珪酸塩等の無機バインダー
を３重量％〜１０重量％の割合で添加したものが知られ
ているが、製鋼炉の操業条件の過酷化に伴い耐用性が不
充分であるという問題が生じている。

【０００３】その理由としては、無機バインダーは加熱
接着時に低融点物質を形成するため、収縮現象を生じ
る、更に、水溶液の形で使用されるため、水の急激な蒸
発とともにバインダーの移動が生じ、これにより接着強
度が低下し、剥離するものと考えられ、また、無機バイ
ンダーに起因するマトリックス部の液相が多く、溶損さ
れやすく耐用性が低下しやすい。

【０００４】更に、吹付耐火組成物として、耐火骨材に
燐酸塩或いは珪酸塩等の無機バインダーを数重量％とピ
ッチ、フェノール樹脂等の有機バインダーを１０重量％
添加したものも知られているが、この種の組成物におい
ても無機バインダーが接着性に大きく寄与しているた
め、上述した問題を依然として有し、また、有機バイン
ダーとしてフェノール樹脂を使用する場合、無機バイン
ダーの接着性を阻害し、脱落しやいという問題があり、
更に、有機樹脂の炭化により生じるカーボンが、無機バ
インダーのアルカリ分により酸化し、カーボンによる効
果が不充分となるという問題がある。

【０００５】更に、耐火骨材にピッチ或いはノボラック
型フェノール樹脂を添加した耐火用組成物も知られてい
るが、加熱接着時に高温の炉壁を流下してしまい、接着
性がなく、吹付耐火組成物としては使用できない。

【０００６】また、フェノール・ホルムアルデヒド系樹
脂を使用した不定形耐火物として、例えば特公昭６２−
３８３８２号公報には、無機質材料粉体に該樹脂粉末の
みを結合材として使用する方法、或いはバインダーとな
る補助成分として、水溶性有機バインダー、成形助剤、
石油製品及びその副産物と組み合わせて結合剤となす方
法で、高炉、転炉等の各種炉壁材、防火塗料、防火用パ
ッドへの用途として開示されている。これら無機材料粉
末混合体を吹付材に適用した場合、結合材にフェノール
・ホルムアルデヒド系樹脂のみの使用では、吹付施工体
に反りが発生し、接着性に問題がある。また、高融点ピ
ッチ以外の補助成分と併用した場合も吹付材としての流
動性、保形性が得られないために垂れによる接着性に問
題があり、石油系の補助成分添加では施工体の反り発生
抑制効果による接着性の改善が得られない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、高温の製鋼
炉操業に対しても、耐剥離性、接着強度、耐食性の高い
吹付耐火組成物の提供を課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の吹付耐火
組成物は、耐火材料に、８０℃〜５００℃で半溶融状態
を示す、重量平均分子量が１，０００〜１５，０００
で、かつ残留モノマーが１，０００ｐｐｍ以下であるレ
ゾール型フェノール樹脂粉末を２重量％〜１０重量％、
及び１００℃〜５００℃の高軟化点ピッチを２重量％〜
１０重量％の割合で添加してなることを特徴とする。

【０００９】本発明の第２の吹付耐火組成物は、耐火材
料に、１００℃〜５００℃で熱溶融・自硬化状態を示
す、重量平均分子量が１，０００〜１５，０００で、残
留モノマーが１，０００ｐｐｍ以下で、かつ反応性を有
するメチロール基を６重量％〜９重量％含有するフェノ
ール・ホルムアルデヒド系樹脂粉末を２重量％〜１０重
量％、及び１００℃〜５００℃の高軟化点ピッチを２重
量％〜１０重量％の割合で添加してなることを特徴とす
る吹付耐火組成物本発明における耐火材料としては、通
常、使用される耐火材料が使用でき、例えば溶融アルミ
ナ、焼結アルミナ、焼結ムライト、カルシア部分安定化
ジルコニア、イットリア部分安定化ジルコニア、シャモ
ット、炭化珪素等の１種、またはそれらの混合物も使用
できるが、特に、粒度４ｍｍ以下に粒度調整がされたＭ
ｇＯ、ＭｇＯ−ＣａＯ系骨材、例えば電融マグネシア、
焼結マグネシアクリンカー、天然マグネシアクリンカ
ー、天然ドロマイトクリンカー、合成ドロマイトクリン
カー等の塩基性骨材が好ましい。

【００１０】次に、本発明の第１の吹付耐火組成物にお
けるレゾール型フェノール樹脂粉末としては、水に不溶
性或いは難溶性で、８０℃〜５００℃、好ましくは８０
℃〜２００℃で半溶融状態を示すものである。「半溶融
状態」とは、軟化し、接着性を有するが完全溶融してい
ない状態をいうが、５００℃以下で完全に溶融するもの
であると、垂直壁等に施工した場合、加熱接着時に流動
し、流下してしまうために好ましくない。また、５００
℃以上で軟化するものは、接着性を必要とする温度域で
接着性を有しなく、バインダーとしての機能を示さな
い。

【００１１】このようなレゾール型フェノール樹脂にお
ける重量平均分子量は、１，０００〜１５，０００、好
ましくは１，０００〜１０，０００である。重量平均分
子量が１０００より小さい通常のノボラック型フェノー
ル樹脂（重量平均分子量が３００〜８００）や、重量平
均分子量が２００〜７００のレゾール型フェノール樹脂
であると、１００℃以下で完全に溶融してしまい、流動
状態となるので、加熱接着時に流下してしまい、吹付耐
火組成物としては好ましくない。

【００１２】また、本発明の第２の吹付耐火組成物にお
ける、熱溶融・自硬化型フェノール・ホルムアルデヒド
系樹脂粉末としては、水に不溶性或いは難溶性で、反応
性を有するメチロール基を６重量％〜９重量％、好まし
くは８重量％〜９重量％含有し、１００℃〜５００℃、
好ましくは１００℃〜２００℃で溶融し、ゲル化（自硬
化）を示すものである。メチロール基が９重量％を超え
ると反応性が高くなりすぎて、ゲル化した硬化体が脆い
ものとなり、施工体の接着力あるいは施工体の強度に問
題がある。６重量％より少ないとゲル化のための反応性
に乏しいために接着性、施工体強度に問題がある。ま
た、５００℃を超えた温度で溶融するものは、接着性を
必要とする温度域で接着性に乏しく、バインダーとして
の機能を示さない。

【００１３】このような熱溶融・自硬化型フェノール・
ホルムアルデヒド系樹脂粉末における重量平均分子量
は、１，０００〜１５，０００、好ましくは３，０００
〜１５，０００である。重量平均分子量が１０００より
小さいものは、メチロール基の含有量が高くなるために
反応性が高くなり過ぎて、ゲル化した硬化体が脆いもの
となり、吹付耐火組成物として好ましくない。

【００１４】また、上記のレゾール型フェノール樹脂粉
末、及び熱溶融・自硬化型フェノール・ホルムアルデヒ
ド系樹脂粉末における残留モノマーは、１，０００ｐｐ
ｍ以下、好ましくは５００ｐｐｍ以下である。残留モノ
マーが１，０００ｐｐｍを越えると、加熱接着時に著し
く発泡するため吹付材の施工体の組織を悪化させる原因
となり、また、接着強度を著しく低下させるので好まし
くない。

【００１５】レゾール型フェノール樹脂粉末は、平均粒
径が１５μｍ〜２０μｍの粉末であり、市販品として
は、例えば住友デュレス（株）製のＰＲ−Ｑ−７３１、
ＰＲ−Ｑ−７３１Ｖ等が挙げられる。また、熱溶融・自
硬化型フェノール・ホルムアルデヒド系樹脂粉末は、平
均粒径が１５μｍ〜２０μｍの粉末であり、市販品とし
ては、例えば鐘紡（株）製の「ベルパール」Ｓ−８７
０、Ｓ−８９０、Ｓ−８９５等が挙げられる。

【００１６】レゾール型フェノール樹脂粉末、または熱
溶融・自硬化型フェノール・ホルムアルデヒド系樹脂粉
末は、耐火性骨材に対して２重量％〜１０重量％、好ま
しくは３重量％〜７重量％添加される。添加量が２重量
％より少ないと、吹付耐火組成物を垂直壁に適用する場
合、接着性が悪く、また１０重量％を越えると気孔率が
高くなりすぎるため、耐食性が低下し、また経済的でな
い。

【００１７】次に、高軟化点ピッチは、レゾール型フェ
ノール樹脂粉末、又は熱溶融・自硬化型フェノール・ホ
ルムアルデヒド系樹脂粉末のみの使用で吹付耐火組成物
とした場合、接着後の施工体に反りが発生して剥離する
という問題があり、その防止を目的として添加されるも
のであり、軟化点（Ｓ．Ｐ）が１００℃〜５００℃、好
ましくは１２０℃〜４００℃のものが使用される。軟化
点が５００℃を超えるピッチは、揮発分が殆ど無くなっ
ているために、膨張性が失われ、接着後の施工体の反り
の防止効果が得られない。

【００１８】高軟化点ピッチは、耐火性骨材に対して２
重量％〜１０重量％、好ましくは３重量％〜７重量％の
割合で添加されるが、高軟化点ピッチ／レゾール型フェ
ノール樹脂粉末又は熱溶融・自硬化型フェノール・ホル
ムアルデヒド系樹脂粉末の割合は、重量比で７０／３０
〜３０／７０とするとよい。高軟化点ピッチ／レゾール
型フェノール樹脂粉末又は熱溶融・自硬化型フェノール
・ホルムアルデヒド系樹脂粉末の割合が７０／３０より
多いと、加熱接着時に垂直壁を流下してしまい、接着率
が低下する。また、３０／７０より少ないと、レゾール
型フェノール樹脂粉末又は熱溶融・自硬化型フェノール
・ホルムアルデヒド系樹脂粉末の収縮が高軟化点ピッチ
から得られる膨張より勝り、収縮による施工体の反りが
発生し、剥離する。

【００１９】これらの成分の他に、本発明の吹付耐火組
成物には、可塑剤、金属粉、更に必要に応じて少量の解
膠剤、少量の繊維類等の添加剤が添加される。

【００２０】可塑剤は接着率向上を目的として添加する
もので、例えばシリカフラワー、粘土、セピオライト、
ベントナイト、水酸化カルシウム等が挙げられ、耐火性
骨材に対して０．５重量％〜３重量％、好ましくは０．
５重量％〜２重量％の割合で添加される。

【００２１】金属粉は、強度の向上、及びレゾール型フ
ェノール樹脂粉末又は熱溶融・自硬化型フェノール・ホ
ルムアルデヒド系樹脂粉末、並びに高軟化点ヒッチから
得られるカーボンの酸化防止を目的として添加するもの
で、例えばアルミニウム、珪素、アルミニウム−マグネ
シウム合金等の粉末が挙げられ、耐火性骨材に対して、
０重量％〜５重量％、好ましくは０重量％〜３重量％の
割合で添加される。５重量％より多いと施工体の組織が
ポーラスになりすぎるため好ましくない。

【００２２】解膠剤は、施工体組織の緻密性向上を目的
として、必要に応じて添加するもので、例えばヘキサメ
タ燐酸ソーダ、珪酸ソーダ等の無機質解膠剤、及びポリ
アルキルアリルスルフォン酸ソーダ、ポリアクリル酸塩
等の有機質解膠剤が挙げられ、耐火性骨材に対して０重
量％〜１重量％、好ましくは０重量％〜０．５重量％の
割合で添加される。

【００２３】繊維類は、吹き付けスラリーの垂直壁での
垂れ防止を目的として、必要に応じて添加するもので、
例えばアルミナ繊維、カーボン繊維等の無機質繊維、あ
るい麻等の天然繊維、有機合成繊維等の有機質繊維が挙
げられ、耐火性骨材に対して０重量％〜０．２重量％、
好ましくは０重量％〜０．１重量％の割合で添加され
る。

【００２４】本発明における吹付耐火組成物は、上述し
た各成分の混合物に水を添加した後、常法により製鋼設
備の炉壁、炉底等に吹付施工された後、加熱硬化され
る。

【００２５】

【作用】本発明の吹付耐火組成物は、接着成分として８
０℃〜５００℃で半溶融状態の水不溶性のレゾール型フ
ェノール樹脂粉末、又は熱溶融・自硬化型フェノール・
ホルムアルデヒド系樹脂粉末を使用することにより、加
熱接着時での接着性を良好なものとすることができ、ま
た、接着後の施工体の剥離防止を目的として高軟化点ピ
ッチを添加することにより、高温の製鋼炉壁に対する耐
剥離性、接着強度、耐食性の高いものとなしえるもので
ある。

【００２６】

【実施例１〜１８、比較例１〜６】下記の表１〜表４に
示す重量割合の骨材に、同じく表１〜表４に示す重量割
合で各添加剤を配合し、本発明の吹付耐火組成物（１〜
１８）を調製した。

【００２７】また、下記の表４、表５に示す重量割合の
骨材に、同じく表４、表５に示す重量割合で各添加剤を
配合し、比較用の吹付耐火組成物（比較１〜比較６）を
調製した。

【００２８】各吹付耐火組成物に対して、水を２２重量
％〜２４重量％添加して、１，０００℃の実験炉内のパ
ネルに吹き付けた。

【００２９】吹付材の接着率（％）、接着強度（ＭＰ
ａ）、見掛け気孔率（％）を測定した結果、及び１７５
０℃−３時間のスラグテスト結果、２５０トン転炉を使
用した実炉テスト結果（１７００℃高温出鋼に対する耐
用性テスト結果）を同時に表１〜表５に示す。スラグテ
スト結果においては、指数の小さいもの程、耐食性が良
好であることを示し、また、実炉テスト結果では指数の
高いもの程、耐用性が高いことを示す。

【００３０】なお、下記の実施例で使用した「ベルパー
ル」Ｓ−８９０、「ベルパール」Ｓ−８９５の物性は、
下記の通りである。「ベルパール」Ｓ−８９０：重量平均分子量１０，００
０、軟化温度１００℃、残留モノマー量３００ｐｐｍ、
平均粒径１５〜２０μｍ「ベルパール」Ｓ−８９５：重量平均分子量６，００
０、軟化温度１００℃、残留モノマー量５００ｐｐｍ、
平均粒径１５〜２０μｍ

【００３１】

【表１】

【００３２】

【表２】

【００３３】

【表３】

【００３４】

【表４】

【００３５】

【表５】

【００３６】

【発明の効果】本発明の吹付耐火組成物は、接着強度が
高く、接着面から剥離しにくく、また、スラグの浸透が
浅く、かつ熱間の容積安定性に優れるので、中間層から
の剥離損傷の少ないものであり、普通鋼種に対して、従
来の吹付材に比較し３〜５倍の耐用性を有し、また、
１，７００℃以上の高温出鋼材に対しても充分な耐用性
を有する。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】耐火材料に、８０℃〜５００℃で半溶融
状態を示す、重量平均分子量が１，０００〜１５，００
０で、かつ残留モノマーが１，０００ｐｐｍ以下である
レゾール型フェノール樹脂粉末を２重量％〜１０重量
％、及び１００℃〜５００℃の高軟化点ピッチを２重量
％〜１０重量％の割合で添加してなることを特徴とする
吹付耐火組成物。
【請求項２】耐火材料に、１００℃〜５００℃で熱溶
融・自硬化状態を示す、重量平均分子量が１，０００〜
１５，０００で、残留モノマーが１，０００ｐｐｍ以下
で、かつ反応性を有するメチロール基を６重量％〜９重
量％含有するフェノール・ホルムアルデヒド系樹脂粉末
を２重量％〜１０重量％、及び１００℃〜５００℃の高
軟化点ピッチを２重量％〜１０重量％の割合で添加して
なることを特徴とする吹付耐火組成物。