JPH09142943A - 高耐用性溶湯容器用流し込み不定形耐火物 - Google Patents

高耐用性溶湯容器用流し込み不定形耐火物

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JPH09142943A
JPH09142943A JP7294589A JP29458995A JPH09142943A JP H09142943 A JPH09142943 A JP H09142943A JP 7294589 A JP7294589 A JP 7294589A JP 29458995 A JP29458995 A JP 29458995A JP H09142943 A JPH09142943 A JP H09142943A
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JP
Japan
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alumina
raw material
weight
magnesia
refractory material
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Pending
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JP7294589A
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English (en)
Inventor
Yusuke Urita
祐輔 瓜田
Minoru Kataoka
稔 片岡
Masanori Kobayashi
正則 小林
Yoshiharu Hishinuma
義治 菱沼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kurosaki Refractories Co Ltd
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Kurosaki Refractories Co Ltd
Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶鋼精錬の苛酷な操業条件においても、従来
の耐食性を低下させることなく、熱スポールに耐え得る
高耐用の不定形耐火物の提供。 【解決手段】 マグネシア質原料を10〜25重量%
と、アルミナ含有量が75%以上のアルミナセメントを
22〜50重量%と、非晶質超微粉シリカ原料を0.2
〜2.5重量%と、残部がアルミナ質原料からなり、且
つ、前記マグネシア質原料と前記アルミナセメント及び
アルミナ質原料中の75μm以下のα−アルミナとの重
量比が1:2.5〜1:2.9である粒径0.21mm
以下の配合物を、耐火材料中に30〜60重量%含有せ
しめた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、溶湯容器、とく
に、溶鋼精錬を行なうための真空脱ガス炉、転炉、取
鍋、混銑車等の溶湯容器の内張り材として好適に用いら
れる高耐用性流し込み不定形耐火物に関する。
【0002】
【従来の技術】かかる溶湯容器の内張り材として、従来
から、アルミナ・スピネル質の流し込み不定形耐火物が
幅広く用いられている。しかしながら、近年、高品質の
溶鋼精錬に伴う処理温度の上昇によって、容器内の温度
も高くなり、そのため、その内張り材として用いられた
流し込み不定形耐火物中に存在するセメント成分のCa
Oに液相を生じ、熱間強度と耐食性が低下して耐用が不
十分となってきた。
【0003】この流し込み不定形耐火物の耐食性の向上
のために、アルミナ質耐火物にマグネシアを加えたもの
が、種々提案されている。
【0004】例えば、特開平5−97526号公報にお
いては、アルミナ質耐火物に粒径0.1mm以下のマグ
ネシア系原料を3〜l0wt%配合することが開示され
ている。これは、マグネシア系原料が稼働面付近におい
て、熱負荷によってアルミナ系原料と反応して二次スピ
ネルが生成し、侵入したスラグのFeO、MnO成分を
効果的に固溶する。更に、低温側に侵入したCaOは、
マグネシア系原料と未反応の多量のアルミナ微粉によっ
て、CaO・6Al23(以下CA化合物と言う)を晶
出し、スラグは高粘性化されて、耐スラグ浸透性が得ら
れるというものである。
【0005】また、特公平5−238839号公報にお
いては、MgO純度97wt%以上で粒径0.15mm
以下のマグネシアを2〜10wt%、MgO純度90w
t%以上で粒径0.3mm以上のマグネシアを1〜3w
t%使用することで耐食性、耐スラグ浸透性、更には耐
スポーリング性の低下防止をはかることが開示されてい
る。
【0006】しかし、何れの場合も、受熱時における耐
火物のスピネル生成及びCA化合物による膨張特性につ
いて考慮されておらず、耐熱スポール性において問題が
ある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、溶鋼精錬の
苛酷な操業条件においても、耐食性は勿論、耐熱スポー
ル性にも優れた高耐用の不定形耐火物を提供する。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、微粉部が、A
23とMgOとCaOとの3成分を主成分とする場合
には、アルミナ質原料とマグネシア質原料とのスピネル
反応、および、アルミナ質原料とアルミナセメント中の
CaOとのCA化合物の生成が不定形耐火物の物性を大
きく支配するという知見のもとで完成した。
【0009】すなわち、受熱時の微粉部のアルミナ質原
料とマグネシア質原料の反応、及び、アルミナ質原料と
アルミナセメント中のCaOとの反応が、主に0.21
mm以下の粒度領域で優先的に進行することに着目し、
0.21mm以下の粒度領域の各原料を組み合わせるこ
とにより課題解決をはかった。
【0010】本発明の溶湯容器用流し込み不定形耐火物
は、マグネシア質原料を10〜25重量%と、アルミナ
含有量が75%以上のアルミナセメントを22〜50重
量%と、非晶質超微粉シリカ原料を0.2〜2.5重量
%と、残部がアルミナ質原料からなり、且つ、前記マグ
ネシア質原料と前記アルミナセメント及びアルミナ質原
料中の75μm以下のα−アルミナとの重量比が1:
2.5〜1:2.9である粒径0.21mm以下の配合
物を、耐火材料中に30〜60重量%含有せしめてなる
ことを特徴とする。
【0011】配合物中のα−アルミナはマグネシアとの
スピネル生成反応が形成しやすく、アルミナセメント中
のCA、CA2、C127(以下CaOはC、Al23
Aで表現する)等の鉱物もα−アルミナと反応してCA
6を生成することが知られている。CA6の生成反応はス
ピネル生成反応と同様に膨張反応であるが、生成したス
ピネルはスラグ中のFe酸化物等を固溶する能力がある
のに対し、生成したCA6にはその性質はない。針状結
晶であるCA6が急激に生成した場合には、不定形耐火
物の膨張が大きく成り過ぎ施工された構造体にとってせ
り割れ等の問題が生じる恐れがある。したがって、耐食
性を考慮した場合、CA6よりスピネルの方を効率よく
生成する方が好ましい。
【0012】スピネル反応が開始する温度は1000〜
1200°Cであり、CA6生成反応は1350〜14
50°Cであるが、スピネル反応がはかどらず未反応の
α−アルミナが多く残存することになれば問題となるC
6生成反応も進行するため、CA6生成反応が開始する
前に効率良くマグネシアとα−アルミナをスピネル反応
させるには、とくにα−アルミナの粒径が75μm以下
の場合が顕著である。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明は、耐火材料配合中に占め
る粒径0.21mm以下の特定配合物が30重量%より
少ないと、流し込み材としての特徴である流動性が著し
く低下し、そのため水分量の増加を招き組織がラフにな
り強度も低下する。60重量%より多い場合は流動性が
阻害されることはないが、微分量の増加による耐爆裂性
の低下、粗骨材が少なくなることによる耐スポール性の
低下及び絶対膨張量が増加する。
【0014】以下の記載は、粒径0.21mm以下の配
合物の割合を100重量%として説明する。
【0015】本発明に使用するマグネシア質原料として
は、MgO純度が90重量%以上のものが良く、電融、
焼結、及び海水マグネシア等を使用できる。
【0016】マグネシア質原料が10重量%より少ない
と75μm以下のα−アルミナと反応しても必要量のス
ピネル生成が得られず、膨張特性効果としての微小亀裂
発生による耐スポーリング性の効果は得られず耐食性が
低下する。また、25重量%より多いと耐食性は向上す
るが、スラグ浸潤を助長するので好ましくない。
【0017】アルミナセメントは、アルミナ含有量が7
5重量%以上のものを使用する。アルミナ含有量を75
重量%以上に限定した埋由は、アルミナ含有量の低下に
伴いSiO2、Fe23及びTiO2等の不純物が増大す
るため、耐火性の低下の問題がある。本発明に該当する
市販品として、電気化学工業社製「ハイアルミナセメン
トスーパー」や「ハイアルミナセメント#80」、ラフ
ァージュ社の「セカール80」及びアルコア社の「CA
25」や「CA26」等を使用できる。これらのアルミ
ナセメントは、結晶性鉱物としてCA、CA2、C127
の内の2ないし3種及びα−アルミナにより構成され、
α−アルミナの粒度は75μm以下で40〜65重量%
含有されている。なお、「ハイアルミナセメント#8
0」以外の該当品はその中に分散剤を含有している。こ
の使用量が22重量%より少ないと材料強度が低下し、
耐スポール性を劣化させ、55重量%より多いと耐火性
が低下し耐食性を損なうため好ましくない。なお、結晶
性鉱物としてのCA、CA2、C127はスピネル生成反
応に寄与しない。
【0018】非晶質超微粉シリカ原料としては純度90
重量%以上のSiO2が良く、一次粒子の粒径は0.1
〜10μmのもので、一般にシリカフラワーとして知ら
れる、集塵ダストの他にホワイトカーボン、含水無定形
シリカ、蒸発シリカ、シラス等が使用できる。この使用
量が0.2重量%より少なくなると配合混練時にマグネ
シア質原料から溶出するマグネシウムイオンのキレート
力が少なくなり、マグネシア質原料が消化し、施工体に
亀裂が生じたり破壊する原因となり、2.5重量%より
多いと熱間でのクリープが大きくなるので好ましくな
い。
【0019】残部のアルミナ質原料としては、67.8
〜23.5重量%の範囲で使用されることとなるが、純
度85%以上の焼結品、電融品、仮焼品の何れでも良
い。また、MgO含有量が8〜15重量%のα−アルミ
ナを含有しないスピネル微粉も0.21mm以下のアル
ミナ質原料の一つとして75μm以下の粒度で使用する
ことができる。これは、マグネシア質原料の使用量が1
0重量%近傍で比較的少ない場合、75μm以下のα−
アルミナの使用量も相対的に少なくしなければならなく
なるからである。一般的に75μm以下のα−アルミナ
は不定形耐火物の混練、施工時の流動性確保に非常に重
要な作用をしており、この使用量が不足すると流動性が
阻害される恐れがあり作業性を調整するためである。こ
のスピネル微粉のMgO含有量が8重量%より少ないと
一般的にα−アルミナを含有しているので使用目的に反
し、15重量%を越えると過剰になり過ぎ耐食性が低下
する。
【0020】本発明は、前述の通り0.21mm以下の
粒度においてアルミナ質原料とマグネシア質原料とが受
熱時の反応でスピネルを生成することを期待しており、
コモンスピネルのマグネシアとアルミナとの理論反応重
量比1:2.53に対し、マグネシア質原科とアルミナ
質原料及びアルミナセメントが含有する粒度75μm以
下のα−アルミナ合量での重量比を、1:2.5〜1:
2.9の範囲内に制限した。α−アルミナが2.9を越
えるとスピネル生成反応の段階で残存した未反応のα−
アルミナがアルミナセメント中のCaOと反応してCA
6の生成を進行させ、耐火物の膨張が大きくなるため好
ましくなく、2.5より小さい場合は、スピネル生成反
応に必要なα−アルミナが不足し、二次スピネルの生成
が減少し、熱間の稼働面近くにおいて、Fe酸化物等を
効果的に固溶できなくなり、耐食性が低下するため好ま
しくない。
【0021】本発明において使用する耐火材料で粒径
0.21mmを越える骨材としては、アルミナ原料に限
らず、ボーキサイト、バン土頁岩、ムライト、シャモッ
ト、ロー石、珪石、溶融シリカ、炭化珪素、窒化珪素、
シリコン、黒鉛、無定形炭素、ジルコン、ジルコニア、
電融或いは焼結品のスピネル、コランダム・スピネル等
の1種または2種以上組み合わせて使用でき特定されな
い。大粗粒についても従来の流し込み耐火物と同様にし
て使用できる。
【0022】また、本発明の不定形耐火物においては、
ポリアクリル酸等のアクリル酸類、へキサメタリン酸等
のリン酸類、乳酸などの分散剤や、作業性を調整するホ
ウ酸類、クエン酸類等の添加剤についても、耐食性及び
耐火性が低下しない範囲で添加できる。その他、メタル
ファイバー、無機繊維等も耐食性、作業性を考慮して必
要な範囲で添加できる。
【0023】
【実施例】表1に、マグネシア質原科とα−アルミナの
重量比が流動性、耐食性、線変化に及ぼす影響を調査し
た結果を、本発明の実施例及び比較例で示す。
【0024】各試験項目と測定法を以下に示す。
【0025】曲げ強さは配合物を混練後40×40×1
60mmの金枠に鋳込み、24時間後脱枠した成形体を
24時間乾燥後所定の物性を測定、線変化率はさらに1
500°Cで3時間焼成後の常温での物性を測定した結
果を示したものである。但し、表4における線変化率は
1500°Cで3時間焼成後の温度を保持した状態で2
kg/cm2の荷重をかけて測定した結果を示す。曲げ
強さはJIS−R2553に、線変化率はJIS−R2
554に準じたものである。
【0026】回転浸食試験は、CaO/SiO2(モル
比)が3.5、Total、Feが1.26のスラグを
浸食剤として使用し1650°C×8時間実施し、溶損
寸法及びスラグ浸潤寸法を測定した。
【0027】耐スポール性は1600°Cの溶鋼中に5
分間浸漬しその後大気中で30分間空冷し、これを10
回繰り返し剥落の有無を調査した。
【0028】オートクレーブはゲージ圧4atmを3時
間保持した後、更に110°Cで24時間乾燥後に曲げ
強さを測定した。
【0029】表1の実施例1〜5に示すように、マグネ
シア質原料とα−アルミナが1:2.5〜2.9の範囲
内であれば流動性、耐食性、及び線変化率は良好な結果
を示した。α−アルミナの重量比が2.5より小さい比
較例1の耐食性は劣化傾向を示し、2.9より大きい比
較例2は線変化率が大きくなるため好ましくない。
【0030】表2は、マグネシア質原料の使用量を変化
させた例である。
【0031】比較例3のマグネシア質原料の使用量では
耐食性向上の効果は認められないが、実施例1及び6、
7は耐食性の向上が認められ、過剰に使用した比較例4
では、耐食性は向上するもののスラグ湿潤が著しく劣化
した。
【0032】表3は、アルミナセメントの使用量を変化
させた例である。
【0033】実施例1及び8、9は、アルミナセメント
使用量が22〜50重量%の範囲内で、強度特性及び耐
スポール性は良好な結果を示したが、使用量が少ない比
較例5は材料強度及び耐スポール性の低下が確認され、
過剰使用である比較例6は、耐スポールは良好であるが
耐食性が劣化傾向を示した。
【0034】表4は、非晶質超微粉シリカの使用量を変
化させた例である。
【0035】実施例1及び10、11は耐消化性及び耐
クリープ性で良好な結果を示した。使用量の少ない比較
例7はクリープが小さく良好であるが、耐消化性が劣化
している。また、過剰使用の実施例8は耐消化性は良好
であるがクリープが大きくなり過ぎる。
【0036】表5は、本発明の0.21mm以下の配合
物と他の耐火材料との配合割合を示し、実施例12、1
3に対し、0.21mm以下の配合物が30重量%より
少ない比較例9の場合流動性が著しく低下し、60重量
%より多い比較例10の場合は、耐スポール性の劣化及
び線変化率が大となるため好ましくない。
【0037】
【表1】
【表2】
【表3】
【表4】
【表5】
【0038】
【発明の効果】本発明の溶湯容器用流し込み不定形耐火
物は、受熱時からの材料自体の膨張特性である微小亀裂
の発生を十分に生かし、耐食性を低下させることなく、
熱スポールに優れているため、溶鋼精錬の苛酷な操業条
件にあっても内張り耐火材として適用が可能であり、顕
著な耐用性向上の効果が得られる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 片岡 稔 福岡県北九州市八幡西区東浜町1番1号 黒崎窯業株式会社不定形事業部八幡不定形 工場内 (72)発明者 小林 正則 千葉県君津市君津1番地 新日本製鐵株式 会社君津製鐵所内 (72)発明者 菱沼 義治 千葉県君津市君津1番地 新日本製鐵株式 会社君津製鐵所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マグネシア質原料を10〜25重量%
    と、アルミナ含有量が75%以上のアルミナセメントを
    22〜50重量%と、非晶質超微粉シリカ原料を0.2
    〜2.5重量%と、残部がアルミナ質原料からなり、且
    つ、前記マグネシア質原料と前記アルミナセメント及び
    アルミナ質原料中の75μm以下のα−アルミナとの重
    量比が1:2.5〜1:2.9である粒径0.21mm
    以下の配合物を、 耐火材料配合中に30〜60重量%含有せしめてなるこ
    とを特徴とする溶湯容器用流し込み不定形耐火物。
JP7294589A 1995-11-13 1995-11-13 高耐用性溶湯容器用流し込み不定形耐火物 Pending JPH09142943A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007538219A (ja) * 2004-05-13 2007-12-27 エスゲーエル カーボン アクチエンゲゼルシャフト 炭素還元炉用ライナ
JP2014074203A (ja) * 2012-10-04 2014-04-24 Nippon Steel & Sumitomo Metal 真空脱ガス槽用天蓋
CN117964351A (zh) * 2024-04-02 2024-05-03 北京利尔高温材料股份有限公司 一种高炉湿法喷补料

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20020308