JPH09268077A - 耐構造スポーリング性に優れた不定形耐火物 - Google Patents
耐構造スポーリング性に優れた不定形耐火物Info
- Publication number
- JPH09268077A JPH09268077A JP8077732A JP7773296A JPH09268077A JP H09268077 A JPH09268077 A JP H09268077A JP 8077732 A JP8077732 A JP 8077732A JP 7773296 A JP7773296 A JP 7773296A JP H09268077 A JPH09268077 A JP H09268077A
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- elastic modulus
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Abstract
(57)【要約】
【課題】不定形耐火物を実機使用する場合の耐スポーリ
ング性の評価指標を提案し、耐スポーリング性に優れた
不定形耐火物を提供する。 【解決手段】アルミナ系、アルミナ・スピネル系、アル
ミナ・マグネシア系、マグネシア系のいずれかの耐火原
料と硬化剤とを主たる材料とし、これと水とを混練、施
工した不定形耐火物において、室温における弾性率の温
度依存性が１５００ｋｇ／ｃｍ2+・℃以下とする。
ング性の評価指標を提案し、耐スポーリング性に優れた
不定形耐火物を提供する。 【解決手段】アルミナ系、アルミナ・スピネル系、アル
ミナ・マグネシア系、マグネシア系のいずれかの耐火原
料と硬化剤とを主たる材料とし、これと水とを混練、施
工した不定形耐火物において、室温における弾性率の温
度依存性が１５００ｋｇ／ｃｍ2+・℃以下とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は耐構造スポーリング
性に優れた不定形耐火物に関する。
性に優れた不定形耐火物に関する。
【０００２】
【従来の技術】取鍋等の溶鋼保持容器の内張り耐火物に
不定形耐火物を使用する比率が増えている。これら不定
形耐火物を使用するに際しては、溶鋼あるいはスラグに
よる溶損、侵食、スラグ浸透等の問題があり、これらに
注目しなければならない。また、これらの他に構造スポ
ーリングの問題解決も重要課題である。スポーリングと
は耐火物層に溶鋼との接触面（稼働面）と平行な方向に
亀裂が生じる現象であり、溶鋼ないしスラグの浸透によ
り生じる場合と、それとは無関係に発生する場合があ
る。後者は耐火物内部の物性値の勾配に起因すると考え
られる。
不定形耐火物を使用する比率が増えている。これら不定
形耐火物を使用するに際しては、溶鋼あるいはスラグに
よる溶損、侵食、スラグ浸透等の問題があり、これらに
注目しなければならない。また、これらの他に構造スポ
ーリングの問題解決も重要課題である。スポーリングと
は耐火物層に溶鋼との接触面（稼働面）と平行な方向に
亀裂が生じる現象であり、溶鋼ないしスラグの浸透によ
り生じる場合と、それとは無関係に発生する場合があ
る。後者は耐火物内部の物性値の勾配に起因すると考え
られる。
【０００３】従来、耐スポーリング性を評価する指標と
して用いられていたのは、曲げ強度／弾性率、曲げ強度
／（弾性率×熱膨張率）が一般的である。さらに、特開
昭６０−７０１１７号公報では、れんが試験片を一定の
熱変化の後、その試験前後の弾性率の減少の割合によっ
て各材質の耐スポーリング特性を見ており、この弾性率
の減少が少なければ少ないほど、耐熱スポーリング性に
優れると判断されている。しかし、使用前後の弾性率変
化で評価できるのは使用初期に急激な熱変化を受ける場
合であって、使用中の耐スポーリング性については評価
することができない。従って、実機におけるスポーリン
グ発生の目安としては使用できないのが現状であった。
して用いられていたのは、曲げ強度／弾性率、曲げ強度
／（弾性率×熱膨張率）が一般的である。さらに、特開
昭６０−７０１１７号公報では、れんが試験片を一定の
熱変化の後、その試験前後の弾性率の減少の割合によっ
て各材質の耐スポーリング特性を見ており、この弾性率
の減少が少なければ少ないほど、耐熱スポーリング性に
優れると判断されている。しかし、使用前後の弾性率変
化で評価できるのは使用初期に急激な熱変化を受ける場
合であって、使用中の耐スポーリング性については評価
することができない。従って、実機におけるスポーリン
グ発生の目安としては使用できないのが現状であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は不定形耐火物
を実機に使用する場合の耐スポーリング性の新規な評価
指標を提案し、耐スポーリング性に優れた不定形耐火物
を提供することを目的とするものである。
を実機に使用する場合の耐スポーリング性の新規な評価
指標を提案し、耐スポーリング性に優れた不定形耐火物
を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】構造スポーリングが起こ
る原因を調べるため、２００×２００×１００ｍｍのブ
ロックを片面加熱した場合に生じる稼働面に垂直な方向
の引張応力（稼働面に平行な亀裂を生じる）を計算した
結果を図３、４に示した。図３、４から分かるように、
大きな引張応力が発生するのは、稼働面から背面にかけ
て弾性率が急激に変化している試料であり、発生箇所も
弾性率が急激に変化している箇所である。このように弾
性率の物性勾配が急激になるのは不定形耐火物、特にア
ルミナ・マグネシア系のように鉱物相変化を伴う不定形
耐火物の特徴である。不定形耐火物は、焼成せずに使用
されるため、使用中に緻密化や鉱物相変化が生じて、稼
働面から背面までの温度勾配に応じた物性勾配が出来、
構造スポーリングが生じやすいためである。そこで、弾
性率の温度依存性を制御することにより、耐構造スボー
リング性を向上させることができる。
る原因を調べるため、２００×２００×１００ｍｍのブ
ロックを片面加熱した場合に生じる稼働面に垂直な方向
の引張応力（稼働面に平行な亀裂を生じる）を計算した
結果を図３、４に示した。図３、４から分かるように、
大きな引張応力が発生するのは、稼働面から背面にかけ
て弾性率が急激に変化している試料であり、発生箇所も
弾性率が急激に変化している箇所である。このように弾
性率の物性勾配が急激になるのは不定形耐火物、特にア
ルミナ・マグネシア系のように鉱物相変化を伴う不定形
耐火物の特徴である。不定形耐火物は、焼成せずに使用
されるため、使用中に緻密化や鉱物相変化が生じて、稼
働面から背面までの温度勾配に応じた物性勾配が出来、
構造スポーリングが生じやすいためである。そこで、弾
性率の温度依存性を制御することにより、耐構造スボー
リング性を向上させることができる。
【０００６】図３、４の曲線Ａと曲線Ｃは弾性率の最大
値、最小値はほぼ等しいものの、温度依存性が異なるも
のであるが、曲線Ａの方が発生応力が大きく、弾性率の
絶対値が耐スポーリング性を決定する因子ではないこと
が分かる。また、曲線Ｂと曲線Ｃは弾性率の温度依存性
は等しいが、弾性率の絶対値が異なる場合である。曲線
Ｃの方が発生応力が大きい。したがって、同じ弾性率の
温度依存性を持つものならば、従来報告されているよう
に、弾性率の絶対値も小さい方が耐スポーリング性に優
れることが分かる。更に、曲線Ｄは、稼働面の弾性率は
曲線Ａ、曲線Ｃと等しいが、背面の弾性率が大きく、温
度依存性がない場合である。曲線Ｄに発生する引張応力
は曲線Ａに発生する引張応力よりも小さく、弾性率の絶
対値が大きくても、弾性率の温度依存性がなければ、ス
ポーリングは生じにくいことが分かる。
値、最小値はほぼ等しいものの、温度依存性が異なるも
のであるが、曲線Ａの方が発生応力が大きく、弾性率の
絶対値が耐スポーリング性を決定する因子ではないこと
が分かる。また、曲線Ｂと曲線Ｃは弾性率の温度依存性
は等しいが、弾性率の絶対値が異なる場合である。曲線
Ｃの方が発生応力が大きい。したがって、同じ弾性率の
温度依存性を持つものならば、従来報告されているよう
に、弾性率の絶対値も小さい方が耐スポーリング性に優
れることが分かる。更に、曲線Ｄは、稼働面の弾性率は
曲線Ａ、曲線Ｃと等しいが、背面の弾性率が大きく、温
度依存性がない場合である。曲線Ｄに発生する引張応力
は曲線Ａに発生する引張応力よりも小さく、弾性率の絶
対値が大きくても、弾性率の温度依存性がなければ、ス
ポーリングは生じにくいことが分かる。
【０００７】本発明は、耐火原料と硬化剤とを主たる材
料とし、これと水とを混練、施工してなる不定形耐火物
において、室温における弾性率の温度依存性が１５００
ｋｇ／ｃｍ2 ・℃以下であることを特徴とする耐構造ス
ポーリング性に優れた不定形耐火物である。本発明にお
いて、室温における弾性率とは、不定形耐火物を８００
〜１６００℃で焼成し、室温まで冷却した時の動弾性率
をいう。また、室温における弾性率の温度依存性とは、
任意の２水準の焼成温度により焼成した不定形耐火物の
室温における弾性率の差を焼成温度の差で除したものを
いう。弾性率は焼成温度により異なるが、本発明におい
て定義した室温における弾性率の温度依存性は、不定形
耐火物の原料及び施工に応じて、ある範囲内にあるもの
である。
料とし、これと水とを混練、施工してなる不定形耐火物
において、室温における弾性率の温度依存性が１５００
ｋｇ／ｃｍ2 ・℃以下であることを特徴とする耐構造ス
ポーリング性に優れた不定形耐火物である。本発明にお
いて、室温における弾性率とは、不定形耐火物を８００
〜１６００℃で焼成し、室温まで冷却した時の動弾性率
をいう。また、室温における弾性率の温度依存性とは、
任意の２水準の焼成温度により焼成した不定形耐火物の
室温における弾性率の差を焼成温度の差で除したものを
いう。弾性率は焼成温度により異なるが、本発明におい
て定義した室温における弾性率の温度依存性は、不定形
耐火物の原料及び施工に応じて、ある範囲内にあるもの
である。
【０００８】本発明の不定形耐火物は通常用いられるい
ずれの種類のものであってもかまわないが、溶鋼ないし
スラグと接触することから、高温で耐食性が優れ、スラ
グ浸透の小さなアルミナおよび／またはマグネシアを主
成分とするアルミナ系、アルミナ・スピネル系、アルミ
ナ・マグネシア系、マグネシア系からなる群から選ばれ
たいずれかであると好適である。
ずれの種類のものであってもかまわないが、溶鋼ないし
スラグと接触することから、高温で耐食性が優れ、スラ
グ浸透の小さなアルミナおよび／またはマグネシアを主
成分とするアルミナ系、アルミナ・スピネル系、アルミ
ナ・マグネシア系、マグネシア系からなる群から選ばれ
たいずれかであると好適である。
【０００９】弾性率がある温度で急激に変化するのは溶
鋼の熱による焼結が進み、耐火物が緻密化するためと考
えられる。したがって、焼結が過度に進行するのを防止
するため、例えばアルミナセメント５ｗｔ％以上、シリ
カフラワー１ｗｔ％未満及びそれ以外の微粉で粒径１０
μｍ以下の微粉量を１５ｗｔ％以下にすることが好まし
い。ただし焼結が過度に進行するのを防止する効果は、
シリカ量、アルミナセメント量、それ以外の粒径１０μ
ｍ以下の微粉量の組合わせにより決まるものであり、必
ずしも前述の範囲内にする必要はない。またアルミナ・
マグネシア系キャスタブルのように焼成過程で鉱物相変
化による体積膨張を起すものでは前述の範囲にした方が
好ましいが、それ以外では特にこの範囲でなくてもよ
い。さらに、乾燥体の気孔率が１０〜１６％であること
が好ましい。加工後の耐火物中に含まれる気孔が１０％
未満だと緻密化が進行しすぎて弾性率の温度依存性が１
５００ｋｇ／ｃｍ2+・℃を超えてスポーリングが発生し
易くなる。ただし、気孔が１６％を超えると耐食性が悪
化すると共に、スラグ浸透が大きくなり好ましくない。
したがって、施工後の耐火物中の気孔率は１０〜１６％
であることが好ましい。
鋼の熱による焼結が進み、耐火物が緻密化するためと考
えられる。したがって、焼結が過度に進行するのを防止
するため、例えばアルミナセメント５ｗｔ％以上、シリ
カフラワー１ｗｔ％未満及びそれ以外の微粉で粒径１０
μｍ以下の微粉量を１５ｗｔ％以下にすることが好まし
い。ただし焼結が過度に進行するのを防止する効果は、
シリカ量、アルミナセメント量、それ以外の粒径１０μ
ｍ以下の微粉量の組合わせにより決まるものであり、必
ずしも前述の範囲内にする必要はない。またアルミナ・
マグネシア系キャスタブルのように焼成過程で鉱物相変
化による体積膨張を起すものでは前述の範囲にした方が
好ましいが、それ以外では特にこの範囲でなくてもよ
い。さらに、乾燥体の気孔率が１０〜１６％であること
が好ましい。加工後の耐火物中に含まれる気孔が１０％
未満だと緻密化が進行しすぎて弾性率の温度依存性が１
５００ｋｇ／ｃｍ2+・℃を超えてスポーリングが発生し
易くなる。ただし、気孔が１６％を超えると耐食性が悪
化すると共に、スラグ浸透が大きくなり好ましくない。
したがって、施工後の耐火物中の気孔率は１０〜１６％
であることが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】表１に示す耐火原料、硬化剤を配
合し、水を添加して混練した後、長さ１２０ｍｍ×幅３
０ｍｍ×厚み３０ｍｍの型枠に流し込み成形し、試験体
を作製した。これら試験体の乾燥後の気孔率を測定し
た。また、８００〜１６００℃で３時間焼成し、室温ま
で冷却した後の弾性率を測定し、その結果を図２に示し
た。この結果より得られた弾性率が急激に変化する際の
弾性率の温度依存性と乾燥体の気孔率を表１に併せて示
した。
合し、水を添加して混練した後、長さ１２０ｍｍ×幅３
０ｍｍ×厚み３０ｍｍの型枠に流し込み成形し、試験体
を作製した。これら試験体の乾燥後の気孔率を測定し
た。また、８００〜１６００℃で３時間焼成し、室温ま
で冷却した後の弾性率を測定し、その結果を図２に示し
た。この結果より得られた弾性率が急激に変化する際の
弾性率の温度依存性と乾燥体の気孔率を表１に併せて示
した。
【００１１】このような特性を有する長さ２００ｍｍ×
幅２００ｍｍ×厚み１００ｍｍの試験体ブロックを上記
試験体と同時に作成し、１６００℃で片面加熱する実験
を行い、スポーリング発生の有無を調べた。結果を図１
に示す。弾性率の温度依存性が１５００ｋｇ／ｃｍ2 ・
℃以下である実施例１〜３ではスボーリングが発生しな
かった。アルミナセメント量が少ない比較例１、シリカ
フラワーを多く含む比較例２、粒径１０μｍ以下の微粉
量が多い比較例３では、焼結が過度に進行して緻密化し
すぎて弾性率の温度依存性が１５００ｋｇ／ｃｍ 2 ・℃
を超え、スポーリングが発生した。比較例４はシリカフ
ラワー量、アルミナセメント量、粒径１０μｍ以下の微
粉量は適当であるが、乾燥体の気孔率が１０％未満であ
るため、比較例１〜３と同様に緻密化しすぎとなり、弾
性率の温度依存性が１５００ｋｇ／ｃｍ2 ・℃を超え、
スポーリングが発生した。
幅２００ｍｍ×厚み１００ｍｍの試験体ブロックを上記
試験体と同時に作成し、１６００℃で片面加熱する実験
を行い、スポーリング発生の有無を調べた。結果を図１
に示す。弾性率の温度依存性が１５００ｋｇ／ｃｍ2 ・
℃以下である実施例１〜３ではスボーリングが発生しな
かった。アルミナセメント量が少ない比較例１、シリカ
フラワーを多く含む比較例２、粒径１０μｍ以下の微粉
量が多い比較例３では、焼結が過度に進行して緻密化し
すぎて弾性率の温度依存性が１５００ｋｇ／ｃｍ 2 ・℃
を超え、スポーリングが発生した。比較例４はシリカフ
ラワー量、アルミナセメント量、粒径１０μｍ以下の微
粉量は適当であるが、乾燥体の気孔率が１０％未満であ
るため、比較例１〜３と同様に緻密化しすぎとなり、弾
性率の温度依存性が１５００ｋｇ／ｃｍ2 ・℃を超え、
スポーリングが発生した。
【００１２】表１に示した不定形耐火物の弾性率特性
は、図２に示した通りである。このような弾性率特性を
持つ不定形耐火物のブロックを片面加熱する実験を行っ
た時の、亀裂発生位置を稼働面からの距離として図１に
示す。弾性率がどの焼成温度域で急激に増加するかによ
って亀裂発生位置は変化するものの、弾性率の温度依存
性が１５００ｋｇ／ｃｍ2 ・℃以下であれば、スポーリ
ングは生じない。
は、図２に示した通りである。このような弾性率特性を
持つ不定形耐火物のブロックを片面加熱する実験を行っ
た時の、亀裂発生位置を稼働面からの距離として図１に
示す。弾性率がどの焼成温度域で急激に増加するかによ
って亀裂発生位置は変化するものの、弾性率の温度依存
性が１５００ｋｇ／ｃｍ2 ・℃以下であれば、スポーリ
ングは生じない。
【００１３】
【表１】
【００１４】
【発明の効果】本発明によれば、使用中の不定形耐火物
の実機における耐スポーリング性について明確に評価す
ることができることとなった。従って、耐スポーリング
性に優れた不定形耐火物を実地に構築することが容易に
可能となった。
の実機における耐スポーリング性について明確に評価す
ることができることとなった。従って、耐スポーリング
性に優れた不定形耐火物を実地に構築することが容易に
可能となった。
【図１】弾性率の温度依存性と亀裂発生位置との関係を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図２】焼成温度と弾性率特性との関係を示すグラフで
ある。
ある。
【図３】稼働面からの距離と弾性率との関係を示すグラ
フである。
フである。
【図４】稼働面からの距離と引張応力との関係を示すグ
ラフである。
ラフである。
Claims (4)
- 【請求項１】 耐火原料と硬化剤とを主たる材料とし、
これと水とを混練、施工してなる不定形耐火物におい
て、室温における弾性率の温度依存性が１５００ｋｇ／
ｃｍ2 ・℃以下であることを特徴とする耐構造スポーリ
ング性に優れた不定形耐火物。 - 【請求項２】 前記耐火原料がアルミナ系、アルミナ・
スピネル系、アルミナ・マグネシア系、マグネシア系か
らなる群から選ばれたいずれかであることを特徴とする
請求項１記載の耐構造スポーリング性に優れた不定形耐
火物。 - 【請求項３】 前記耐火原料中に含まれる粒径１０μｍ
以下の耐火粉末量が１５ｗｔ％以下であることを特徴と
する請求項１または２記載の耐構造スポーリング性に優
れた不定形耐火物。 - 【請求項４】 さらに、乾燥体の気孔率が１０〜１６％
であることを特徴とする請求項１、２又は３記載の耐構
造スポーリング性に優れた不定形耐火物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8077732A JPH09268077A (ja) | 1996-03-29 | 1996-03-29 | 耐構造スポーリング性に優れた不定形耐火物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8077732A JPH09268077A (ja) | 1996-03-29 | 1996-03-29 | 耐構造スポーリング性に優れた不定形耐火物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09268077A true JPH09268077A (ja) | 1997-10-14 |
Family
ID=13642087
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8077732A Pending JPH09268077A (ja) | 1996-03-29 | 1996-03-29 | 耐構造スポーリング性に優れた不定形耐火物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09268077A (ja) |
-
1996
- 1996-03-29 JP JP8077732A patent/JPH09268077A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060110 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060613 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20061017 |