JPH0812452A

JPH0812452A - 真空脱ガス装置内張り用キャスタブル耐火物

Info

Publication number: JPH0812452A
Application number: JP6162919A
Authority: JP
Inventors: Yoriyoshi Mikami; 頼儀三上; Takeshi Matsui; 剛松井; Mitsuharu Yano; 光春矢野; Kiyohiro Hosokawa; 清弘細川; Tetsuo Fujii; 哲郎藤井; Kazuo Morishige; 一生森重
Original assignee: Harima Ceramic Co Ltd; Nippon Steel Corp
Current assignee: Harima Ceramic Co Ltd; Nippon Steel Corp
Priority date: 1994-06-22
Filing date: 1994-06-22
Publication date: 1996-01-16

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、耐用性に優れた真空脱ガス装置内
張り用キャスタブル耐火物を提供する。【構成】アルミナ５０〜９５重量％、ＭｇＯ・Ａｌ₂
Ｏ₃系スピネルおよび／またはマグネシア５〜５０重量
％を含む配合物１００重量％に、粒径が２０μｍ未満で
平均１〜９μｍのアルミナセメントを外掛けで０．５〜
１０重量％を配合した真空脱ガス装置内張り用キャスタ
ブル耐火物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、耐用性に優れた真空脱
ガス装置内張り用キャスタブル耐火物に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＲＨ式、ＤＨ式などの真空脱ガス装置に
内張りされる耐火物は、従来、マグネシア−クロム質レ
ンガが一般的である。しかし、レンガ積みは高い築炉技
術が要求されること、機械化施工が容易でないことなど
の問題がある。そこで、レンガ積みに代え、不定形耐火
物による内張りが試みられたが、真空脱ガス装置は他の
工業窯炉と異なり、装置内を溶鋼が環流するという過酷
な使用条件のため、十分な耐用が得られていない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】例えば特開平２−１６
６８２１号公報、特開平４−１６００６８号公報、特開
平５−９７５２６号公報、特開平５−１１７０４９号公
報に、取鍋用としてアルミナ−スピネル質またはアルミ
ナ−マグネシア質のキャスタブル耐火物が提案されてい
る。

【０００４】この従来材質は、アルミナがもつ容積安定
性とスピネルまたはマグネシアの耐スラグ性とによって
優れた耐用性が得られる。しかし、この材質も取鍋用と
しては効果があっても、真空脱ガス装置用としては十分
な寿命が得られない。本発明は、これらの従来材質を改
良し、真空脱ガス装置の使用条件において優れた耐用性
を示すキャスタブル耐火物を提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、アルミナ５０
〜９５重量％、ＭｇＯ・Ａｌ₂Ｏ₃系スピネルおよび／ま
たはマグネシア５〜５０重量％を含む配合物１００重量
％に、粒径が２０μｍ未満で平均１〜９μｍのアルミナ
セメントを外掛け０．５〜１０重量％を配合した真空脱
ガス装置内張り用キャスタブル耐火物である。

【０００６】

【作用】アルミナセメントは、キャスタブル耐火物など
の不定形耐火物のバインダーとして従来からよく知られ
ている。本発明者らは、アルミナ−スピネル系、アルミ
ナ−マグネシア系またはアルミナ−スピネル−マグネシ
ア系のキャスタブル耐火物において、これを真空脱ガス
装置の内張り用として使用した場合、その耐食性にアル
ミナセメントの粒径が大きく関係していることを知っ
た。

【０００７】図１は、電融アルミナ５〜１ｍｍ：４０重
量％、電融アルミナ１ｍｍ以下：１０重量％、焼結アル
ミナ０．０７５ｍｍ以下：２０重量％、仮焼アルミナ：
１０重量％、電融スピネル１ｍｍ以下：２０重量％、ア
ルミナセメント外掛け５重量％を基本配合としたキャス
タブル耐火物において、前記アルミナセメントの粒径の
みを変化させ、耐火物の溶損・スラグ浸潤性とアルミナ
セメントの粒度との関係を調べたものである。この試験
は、真空脱ガス装置の使用条件を想定した回転侵食試験
法で行った。

【０００８】図２は、前記の図１と同様の配合組成のキ
ャスタブル耐火物において、アルミナセメントの粒径の
みを変化させ、耐火物の溶損・スラグ浸潤性とアルミナ
セメントの粒径との関係を調べたものであるが、ここで
は、溶鋼取鍋の使用条件を想定した回転侵食試験法で行
った。

【０００９】以上の図１、図２の結果から、アルミナセ
メントの粒径を変化させると、耐火物の耐溶損・スラグ
浸潤性は、溶鋼取鍋の使用条件では大きく影響しない
が、真空脱ガス装置の使用条件では大幅に向上すること
が確認される。なお、図１、図２における回転侵食試験
法において、真空脱ガス装置の使用条件あるいは溶鋼取
鍋の使用条件は、いずれも後述の実施例で示した試験法
と同様にして行った。

【００１０】真空脱ガス装置は、下記のとおり、取鍋な
どの通常の溶鋼容器ではみられない特殊な条件で使用さ
れる。（１）槽内を環流する溶鋼中にはスラグが少なく、かつ
最近では操業中に酸素吹きが行われているために、耐火
物は主にスラグよりも溶鋼の酸化により生成するＦｅ酸
化物によって溶損される。（２）溶鋼の環流で耐火物の損耗が著しい。また、操業
中に行われる酸素吹き込みにより、溶鋼温度の上昇や溶
鋼の乱流で耐火物の損耗がさらに著しい。

【００１１】アルミナセメントは、ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃を
主成分とするセメントであり、キャスタブル耐火物の結
合剤として知られている。粒径の小さいアルミナセメン
トは微細化のためにコスト高となる。しかも、微細化す
ると比表面積が大きくなり、水和反応が著しいために、
可使時間（水分添加から凝集するまでの、施工可能な時
間）が十分に取れなくなる。これらの理由の兼ね合いか
ら、通常は粒径１００μｍ以下のものが使用される。ま
た、この粒径１００μｍ以下のものは粒度分布上、２０
μｍ以上を７０〜１０重量％以上含んでいる。

【００１２】本発明の材質では、粒径２０μｍ未満で平
均粒径１〜９μｍの微細化アルミナセメントを使用する
ことで、真空脱ガス装置用の内張りにおいて、アルミナ
−スピネル系、アルミナ−マグネシア系またはアルミナ
−スピネル−マグネシア系のキャスタブル耐火物の耐用
性を格段に向上させたものである。

【００１３】アルミナセメントは施工後、施工水と水和
して耐火物組織を結合させる。水和時の生成物はＣａＯ
・Ａｌ₂Ｏ₃・１０Ｈ₂Ｏとなり、これが耐火物組織内に
分散し、強度を発現する。しかし、アルミナセメントの
粒径が粗いとこの水和反応が完全に進行せず、その結
果、組織強度の低下を招く。また、アルミナセメントは
粒度が粗いと耐火物組織内で分散が不均一となり、その
部分へＦｅ酸化物が浸潤しやすくなる。これらが原因で
耐食性を低下する。

【００１４】これに対し本発明では、粒径２０μｍ未満
で平均粒径１〜９μｍの微細な粒径のアルミナセメント
を使用したことにより、施工水との未反応部分が少なく
なり、強度が向上する。しかも、耐火物組織内にセメン
ト成分のＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃が均一に分布し、Ｆｅ酸化物
が浸潤し難くなる。この効果は、溶鋼のスラグが少ない
操業条件である真空脱ガス装置の内張りにおいて顕著に
見られる。

【００１５】一方、溶鋼取鍋は溶鋼のスラグが多く、こ
のスラグ成分が溶損に大きく影響する。溶鋼取鍋の内張
りは、スラグ成分のＣａＯやＳｉＯ₂ の存在でＦｅ酸化
物による浸潤がないために、図２のグラフの結果が示す
ように、微細粒子のアルミナセメントを使用しても本発
明の効果はない。

【００１６】また、アルミナ−スピネル系、アルミナ−
マグネシア系またはアルミナ−スピネル−マグネシア系
のキャスタブル耐火物においては、骨材成分のＭｇＯと
セメント成分のＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃とによって、耐食性低
下の原因となるＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・ＭｇＯなどの低融物
を生成する。本発明では微細なアルミナセメントを使用
したことにより、未水和部分であるＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃が
なくなり、ＭｇＯ成分との低融物の生成が少ないこと
も、耐食性の向上に大きく寄与している。

【００１７】本発明でのアルミナセメントの配合量は、
キャスタブル耐火物に対する配合量としては比較的少な
い０．５重量％でも効果がある。これは、アルミナセメ
ントが微細なことから分散性がよく、少量添加でも高強
度の施工体が得られるためである。しかも、１０ｗｔ％
以下の少量添加によって硬化速度が遅くなり、アルミナ
セメントが微細であるにもかかわらず十分な可使時間が
得られる。

【００１８】本発明においてアルミナは、電融品および
／または焼結品とする。具体例は焼結アルミナ、電融ア
ルミナ、ばん土けつ岩、シリマナイト、ボーキサイトな
どである。微粉部には仮焼アルミナを使用してもよい。

【００１９】アルミナは構造安定性に優れ、耐スポーリ
ング性付与の効果をもつ。Ａｌ₂ Ｏ₃ 純度はアルミナ配
合物全体として９５重量％以上が好ましい。配合割合
は、５０重量％未満では耐スポーリング性に劣る。９５
重量％を超えるとその分、スピネルあるいはマグネシア
など配合量が少なくなり、耐溶損性および耐浸潤性に劣
る。

【００２０】スピネルおよびマグネシアは、Ｆｅ酸化物
に対する耐溶損性および耐スラグ浸潤性の効果を持つ。
スピネル成分は、Ａｌ₂Ｏ₃とＭｇＯを主成分とし、その
理論組成は重量比７１．７：２８．３であるが、これに
限らず、ＭｇＯが３〜９０重量％であれば使用できる。
好ましくは、ＭｇＯが２５〜５０重量％である。スピネ
ル、マグネシア共に電融品、焼結品を問わない。また、
微粉部には、軽焼品を使用してもよい。

【００２１】スピネルおよび／またはマグネシアの配合
割合は、５重量％未満ではＦｅ酸化物に対する耐溶損性
および耐浸潤性に劣る。５０重量％を超えると耐スポー
リング性に劣る。

【００２２】アルミナセメントは、粒径が２０μｍ未満
で平均１〜９μｍのアルミナセメントを外掛け０．５〜
１０重量％である。粒径が２０μｍ以上で平均で９μｍ
を超えた場合は、水和反応が完全に進行しないためか耐
火物組織の強度に劣り、しかも耐火物組織内で不均一と
なってＦｅ酸化物に対する耐食性が低下する。平均粒径
が１μｍ未満では微粉砕のためにコスト高となり、経済
性の面で好ましくない。

【００２３】この粒径が２０μｍ未満で平均１〜９μｍ
のアルミナセメントの配合割合は、０．５重量％未満で
は耐火物組織の強度に劣る。１０重量％を超えると耐火
物組織中のＣａＯ成分が多くなり、Ｆｅ酸化物に対する
耐食性が低下し、しかも前記のように可使時間が十分に
とれなくなる。また、このアルミナセメントのさらに好
ましい配合割合は１〜５重量％である。

【００２４】本発明では、前記の微細な粒径のアルミナ
セメントとともに、３重量％以下の範囲において、従来
一般的に使用される粒径が１００μｍ以下で２０μｍ以
上を１０重量％以上含むアルミナセメントを組合せ使用
してもよい。３重量％を超えると、前記の微細な粒径の
アルミナセメントが持つ効果が損なわれ、アルミナセメ
ントは耐火物組織内で不均一となり、その部分へまたは
Ｆｅ酸化物が浸潤しやすくなる。微細な粒径のアルミナ
セメントと従来一般的に使用される粒径が１００μｍ以
下で２０μｍ以上を１０重量％以上含むアルミナセメン
トを組み合わせて使用する場合も、その合計量は０．５
〜１０重量％とする。１０重量％を超えると可使時間が
十分にとれなくなる。

【００２５】本発明のキャスタブル耐火物は以上の配合
組成を必須要件とするが、本発明の効果を阻害しない範
囲で、シリカ超微粉、解こう剤、焼結剤、硬化剤、硬化
遅延剤、繊維類、金属粉、耐火性粗大粒子あるいは上記
以外の耐火性骨材、耐火性超微粉、結合剤などを添加し
てもよい。

【００２６】繊維類としては、有機繊維、セラミック繊
維、金属繊維などである。有機繊維としては、ビニロ
ン、紙繊維などであり、外掛け０．５重量％以下程度添
加する。金属粉は、Ａｌ，Ｓｉ，Ｍｇあるいはその合金
であり、外掛け１０重量％程度以下添加する。

【００２７】耐火性粗大粒子は、耐火物施工体の構造安
定性の向上に効果がある。例えば電融または焼結のアル
ミナ、スピネルが使用される。粒径は、１０〜３０ｍｍ
が好ましい。添加量は、例えば外掛けで３０重量％以
下、好ましくは１０〜３０重量％とする。

【００２８】結合剤は本発明で使用するアルミナセメン
ト以外にも、これに例えばケイ酸ソーダ、アルミナゾ
ル、リン酸アルミニウムなどを組み合わせて使用するこ
ともできる。

【００２９】分散剤、硬化調整剤などの添加は従来材質
と同様である。分散剤としては、例えばトリポリリン酸
ソーダ、ヘキサメタリン酸ソーダ、ポリアクリル酸ソー
ダ、リグニンスルホン酸ソーダなどから選ばれる一種ま
たは二種以上を外掛け０．０１〜１重量％添加する。硬
化調整剤としては、例えばホウ酸、ホウ酸アンモニウ
ム、ウルトラポリリン酸ソーダ、炭酸リチウム、炭酸リ
チウムなどから選ばれる１種または２種以上を例えば外
掛け０．０１〜１重量％添加する。

【００３０】施工は、配合物全体の外掛けで３〜８重量
％程度の水分を添加して混練し、型枠を用いて鋳込み成
形される。鋳込みの際に充填性を向上させるため、一般
には型枠にバイブレーターを取り付けるか、あるいは不
定形耐火物中に棒状バイブレーターを挿入する。

【００３１】

【実施例】表１は、各例で用いた主な配合物の化学組成
を示す（アルミナセメントは、同時に粒径を示す）。表
２は、本発明実施例の配合組成を示す。表３は、比較例
の配合組成を示す。

【００３２】各例は、いずれも水分を配合組全体に対す
る外掛けで５重量％添加し、型枠内に振動鋳込み成形
し、２００℃×２４時間で乾燥後、以下の要領で試験を
行った。曲げ強さ；ＪＩＳ−Ｒ２５５３に準じ、常温
下および熱間（ａｔ１５００℃）で測定した。線変化率；ＪＩＳ−Ｒ２５５４に準じて測定した。真空脱ガス装置の使用条件による回転侵食試験；真空脱
ガス装置の槽内の溶鋼にはスラグが殆ど存在しないた
め、鋼片のみを溶剤として使用し、１６００℃×３時間
後、溶損寸法と浸透寸法を測定した。

【００３３】溶鋼取鍋の内張りの使用条件による回転侵
食試験；鋼片と溶鋼取鍋スラグとを重量比１：１で組み
合わせたものを溶剤とし、他は前記と同様の試験条件に
した。実機試験；２５０ｔのＲＨ式真空脱ガス装置の真空槽に
内張りし、溶鋼が直接接触する下部槽の耐ハクリ性およ
び耐用性を測定した。なお、試験結果において空欄は、
試験しなかったことを示す。

【００３４】

【表１】

【００３５】

【表２Ａ】

【００３６】

【表２Ｂ】

【００３７】

【表２Ｃ】

【００３８】

【表３Ａ】

【００３９】

【表３Ｂ】

【００４０】本発明実施例は、いずれも曲げ強さに優
れ、線変化率が小さい。しかも、真空脱ガス装置の使用
条件による回転侵食試験においては、耐溶損性・耐スラ
グ浸潤性にきわめて良好な結果が得られた。また、実機
試験においてハクリもなく、優れた耐用性を示した。

【００４１】なお、この効果は真空脱ガス装置の使用条
件において顕著に見られる。同じ配合組成であっても、
溶鋼取鍋の使用条件による回転侵食試験では、耐溶損
性、耐スラグ浸潤性ともに十分な効果が得られていな
い。

【００４２】アルミナセメントの粒径が大きい比較例１
〜４は、曲げ強さが小さく、真空脱ガス装置の使用条件
による回転侵食試験においては、耐溶損性・耐スラグ浸
潤性に劣る。耐火骨材がアルミナのみよりなる比較例５
は、真空脱ガス装置、溶鋼取鍋のいずれの使用条件にお
いても、回転侵食試験による耐溶損性、耐スラグ浸潤性
に劣る。スピネルの配合割合が多い比較例６は、真空脱
ガス装置の使用条件による回転侵食試験での耐溶損性、
耐スラグ浸潤性に劣る。マグネシアとスピネルの合量が
多い比較例７，８は、線変化率が大きく、曲げ強さが小
さいことから、実機試験において耐ハクリ性に劣る。ア
ルミナセメントの量が多い比較例９は、熱間での曲げ強
さが小さく、耐溶損性、耐スラグ浸潤性に劣る。

【００４３】

【発明の効果】本発明のキャスタブル耐火物は、真空脱
ガス装置の特殊かつ厳しい使用条件下において優れた耐
用性を示すことにより、真空脱ガス装置内張りの不定形
耐火物化を可能にする。

【図面の簡単な説明】

【図１】真空脱ガス装置の使用条件を想定した回転侵食
試験法による、溶損・スラグ浸潤性とアルミナセメント
の粒度との関係を示すグラフ。

【図２】溶鋼取鍋の使用条件を想定した回転侵食試験法
による、溶損・スラグ浸潤性とアルミナセメントの粒度
との関係を示すグラフ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者矢野光春大分県大分市大字西ノ洲１番地新日本製鐵株式会社大分製鐵所内 (72)発明者細川清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 (72)発明者藤井哲郎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)発明者森重一生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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アルミナ５０〜９５重量％、ＭｇＯ・Ａ
ｌ₂Ｏ₃系スピネルおよび／またはマグネシア５〜５０重
量％を含む配合物１００重量％に、粒径が２０μｍ未満
で平均１〜９μｍのアルミナセメントを外掛け０．５〜
１０重量％を配合した真空脱ガス装置内張り用キャスタ
ブル耐火物。
【請求項２】アルミナ５０〜９５重量％、ＭｇＯ・Ａ
ｌ₂Ｏ₃系スピネルおよび／またはマグネシア５〜５０重
量％を含む配合物１００重量％に、粒径が２０μｍ未満
で平均１〜９μｍのアルミナセメントを外掛け０．５〜
１０重量％と粒径が１００μｍ以下で２０μｍ以上を１
０重量％以上含むアルミナセメントを外掛け３重量％以
下配合し、前記アルミナセメントの合量を０．５〜１０
重量％とした真空脱ガス装置内張り用キャスタブル耐火
物。