JPH101372A

JPH101372A - 精練用不定形耐火物

Info

Publication number: JPH101372A
Application number: JP8156979A
Authority: JP
Inventors: Hisahiro Teranishi; 久広寺西; Isao Imai; 功今井; Kazuhiro Iwakawa; 和弘岩川
Original assignee: Toshiba Ceramics Co Ltd
Current assignee: Coorstek KK
Priority date: 1996-06-18
Filing date: 1996-06-18
Publication date: 1998-01-06
Anticipated expiration: 2016-06-18
Also published as: JP3297308B2

Abstract

(57)【要約】【課題】この発明は、可使用時間が長く施工が容易で、
しかも耐スラグ浸透性が高く、更に長期に亘って使用出
来る高耐用の不定形耐火物を得ようとするものである。【解決手段】アルミナ質原料を主成分とし、シリカフラ
ワーを０．５〜１．５重量％、マグネシア質原料を１〜
８重量％、アルミナセメントを３〜８重量％含む精練用
不定形耐火物である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、精練用不定形耐
火物に関し、特に施工が容易でスラグの浸透が少なく、
高耐用の精練用不定形耐火物に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より不定形耐火物は、タンディッシ
ュ、取鍋などの内張り用流し込み材、取鍋羽口、湯当た
り、ガス吹きノズルのガイドスリーブなどのプレキャス
トブロックとして広く使用されて、その施工性に優れて
いることが評価されている。また、その耐用性について
も、プレス成形された緻密な焼成及び不焼成レンガに近
付けるため、様々な材質が検討されている。特に、アル
ミナ質原料にスピネル質原料を添加したアルミナースピ
ネル質不定形耐火物は、優れた耐スラグ浸潤性と耐蝕性
を有するため広く普及している（耐火物，vol.42,No.7
，P378〜3871,1990 耐火物技術協会編) 。

【０００３】しかしながら、実際はこれらの製品でも、
現在の厳しい要請には十分に応えているとは言えず、さ
らに耐用性のある不定形耐火物が望まれ、スピネル質原
料に比べて更に高耐蝕性のあるマグネシア質原料の使用
が様々な形で検討されている。例えば、マグネシアとジ
ルコンとの混合物を焼成或いは溶融した原料からなる耐
スラグ浸潤性に優れたマグネシア含有不定形耐火物（日
本鉄鋼協会編、CAMP-ISIJ,VOL.5,P248〜250,1992）が提
案されている。また、アルミナ系原料とマグネシア系原
料、それにアルミナセメントからなる耐スラグ浸透性に
優れた取鍋内張り用不定形耐火物（特公平７ー１０６９
４６号）も提案されている。

【０００４】現在広く使用されているアルミナースピネ
ル質不定形耐火物は、高アルミナ質などの不定形耐火物
に比べて耐スラグ性の点で優れているが、しかし実機に
おいてはまだ十分満足できるレベルには至っていない。
また、マグネシアとジルコンとの混合物を焼成或いは溶
融した原料からなる耐スラグ浸潤性に優れたマグネシア
含有耐火物は、マグネシアが主原料となるため、耐蝕性
は非常に優れているが、マグネシア質原料は熱膨張がア
ルミナ原料に比べて大きいため、繰り返し使用時の組織
の緩みがアルミナースピネル質よりも大きくなるといっ
た問題がある。

【０００５】アルミナ系原料とマグネシア系原料、それ
にアルミナセメントからなる耐スラグ性浸透性に優れた
取鍋内張り用不定形耐火物は、アルミナースピネル質に
比べて耐スラグ浸潤性は優れているが、これもいまだ十
分とは言えずまたマグネシア質原料の影響により硬化が
促進され十分な可使用時間が確保出来ないといった問題
があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、可使用時
間が長くて施工が容易で、しかも耐スラグ浸透性が高
く、更に長期に亘って使用出来る高耐用の不定形耐火物
を得ようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、アルミナ質
原料を主成分とし、シリカフラワーを０．５〜１．５重
量％、マグネシア質原料を１〜８重量％、アルミナセメ
ントを３〜８重量％含む精練用不定形耐火物（請求項
１）、アルミナ質原料が焼結アルミナ又は電融アルミナ
のいずれかである請求項１記載の精練用不定形耐火物
（請求項２）、シリカフラワーがジルコニアを５〜２０
重量％含有し、かつ粒径５μｍ以下である請求項１に記
載の精練用不定形耐火物（請求項３）、シリカフラワー
がジルコニアを５〜２０重量％含有し、かつ粒径５μｍ
以下である請求項２に記載の精練用不定形耐火物（請求
項４）、マグネシア質原料が粒径０．５mm以下の焼結マ
グネシア又は電融マグネシアのいずれかである請求項１
ないし４のいずれかに記載の精練用不定形耐火物（請求
項５）、アルミナセメント中のＣａＯ成分が２５重量％
以下である請求項１ないし５のいずれかに記載の精練用
不定形耐火物（請求項６）、粒径０．５〜０．１mmのマ
グネシア質原料が６重量％以下で、かつ粒径０．１mm以
下のマグネシア質原料を１〜２重量％含有し、さらに全
マグネシア質原料が１〜８重量％である請求項１ないし
６のいずれかに記載の精練用不定形耐火物（請求項７）
及びアルミナセメントが含有鉱物として１２ＣａＯ・７
Ａｌ₂ Ｏ₃を含んでいないことを特徴とする請求項１な
いし７のいずれかに記載の精練用不定形耐火物（請求項
８）である。以下に、これらの発明をさらに説明する。

【０００８】本願発明は、主成分をアルミナ質原料と
し、他にシリカフラワーを０．５〜１．５重量％、マグ
ネシア質原料を１〜８重量％及びアルミナセメントを３
〜８重量％を必須成分とする原料からなる精練用不定形
耐火物である。主原料のアルミナ質原料は、合成原料で
ある焼結アルミナ、電融アルミナが好ましい。ボーキサ
イトのような天然原料では、組織のばバラツキが大きく
安定した耐用性が期待できない。

【０００９】ここに用いるシリカフラワーは、水系でマ
グネシア質原料を使用する場合は、マグネシアの水和抑
制剤として作用し、この発明では必要不可欠な成分であ
る。シリカフラワーによるマグネシアの水和反応抑制機
構は必ずしも明らかではないが、マグネシア質原料とシ
リカフラワーの選択的反応、即ちポゾラン反応により、
マグネシア質原料表面の水和反応を抑制しているものと
考えられる。シリカフラワーは０．５〜１．５重量％添
加する。これが０．５％未満では流動性が低下する。ま
た、シリカフラワーを１．５重量％を超えて添加すると
流動性及び水和抑制効果は向上するが、被熱後の収縮が
大きくなり亀裂が発生しやすい。

【００１０】シリカフラワーは、ジルコニアが５〜２０
重量％含有したものが望ましい。ジルコニアは侵入スラ
グを高粘性化し、耐スラグ浸潤性を大幅に向上させる。
シリカフラワーの中のジルコニア含有量が５重量％以下
ではスラグ浸潤抑制効果が十分でない。また、ジルコニ
ア含有量が２０重量％を超えるとシリカフラワーとして
の特性が半減し、流動性、水和抑制効果が低下する。ジ
ルコニア含有シリカフラワーには、ジルコンの脱珪処理
によるジルコニア製造時の副生成物を利用することもで
きる。

【００１１】含有ジルコニア成分は主としてジルコンで
あるが、これは非常に微細であるため、通常のジルコン
粉末を単体で加えるよりも少量で耐スラグ浸潤性を向上
させることができる。ジルコンの過剰添加はシリカ成分
を増加させ、被熱後収縮による亀裂を発生させるので単
体としての添加は好ましくない。シリカフラワーの粒径
は５μ以下が望ましい。粒径が５μｍを超えると流動性
及び水和抑制効果が十分に得られない。

【００１２】マグネシア質原料は１〜８重量％とする。
マグネシア質原料の使用は、使用時の被熱によりアルミ
ナ質原料と反応して二次スピネルを生成する。その際
に、体積膨脹を起こして気孔や粒界を埋めてスラグの浸
潤を抑制する。マグネシア質原料が１重量％未満ではア
ルミナ質原料との二次スピネル生成量が不足し、スラグ
の浸潤を抑制することができない。またこれが８重量％
を超えると二次スピネル生成量がが多くなりすぎ、施工
体に亀裂が生じスラグ浸潤を抑制できない。

【００１３】マグネシア質原料としては、粒径が０．５
mm以下の電融マグネシア又は焼結マグネシアが望まし
い。天然マグネシアなどは特性のバラツキが大きいため
好ましくない。マグネシア質原料の粒径が０．５mmを超
えると、アルミナ質原料との反応による二次スピネル生
成が進行しにくく、スラグ浸潤抑制が十分でない。ま
た、この場合は未反応マグネシアとして残存するため、
繰り返し使用による膨脹収縮で組織に空隙を生じやす
い。

【００１４】マグネシア質原料は、粒径は０．５〜０．
１mmのものが６重量％以下が好適である。マグネシア原
料は、粒径０．１mm未満が２重量％を超えると、乾燥時
の消化反応により施工体に亀裂が生じやすい。また、粒
径０．１mm未満のマグネシア原料が１重量％未満では反
応性の高い微粉が不足し、二次スピネル生成反応が遅く
なり、結果としてスラグ浸潤の抑制が困難になる。こう
したことで、マグネシアは粒径０．５〜０．１mmのもの
が６重量％以下で、かつ０．１mm以下のものを１〜２重
量％含有し、さらに全マグネシア質原料が１〜８重量％
とすることが好ましい。

【００１５】アルミナセメントは３〜８重量％とする。
これが３重量％未満であると施工体強度が不十分で高耐
用性が期待できない。アルミナセメントが８重量％を超
えた場合は強度の点では十分であるが、その場合はＣａ
Ｏ成分の増加により耐蝕性が低下する。また、ＣａＯ・
６Ａｌ₂ Ｏ₃ の針状結晶の生成量が増加し、焼成後の残
存膨脹が大きくなることにより、施工体に亀裂が発生し
やすくなる。アルミナセメントは、ＣａＯ成分が２５重
量％以下であることが望ましい。ＣａＯ成分が２５重量
％を超えると、マグネシア質原料による硬化促進作用が
加速され、セメントの硬化反応が著しく速くなり、可使
用時間が十分に取れなくなるとともにＣａＯ成分の増加
により耐蝕性も低下してくる。

【００１６】さらに、セメント中に含有鉱物として急硬
性である１２ＣａＯ・７Ａｌ₂ Ｏ₃（以下「Ｃ₁₂Ａ₇ 」
という。）を含まないアルミナセメントを使用すること
により、可使用時間を大幅に延長し４０℃でも２時間以
上の可使用時間のものも得られ安定した施工性を期待す
ることができる。以下に実施例を示してこの発明を更に
説明する。

【００１７】

【実施例】

（実施例１〜７）表１の実施例１〜７に示す各配合にて
原料を混合し、５０００ml容量の卓上ミキサーで清浄水
と混練後、４０×４０×１６０mmの形枠に流し込み２４
時間養生し、さらに２４時間１１０℃で乾燥して各テス
トピースを作成した。また、上記の混練により得られた
スラリ−を用いて各温度における可使用時間を測定し
た。

【００１８】上記で得られたテストピースは、乾燥後及
び１５００℃で３時間焼成した。このもののカサ密度、
見掛気孔率、曲げ強さ、線変化率を測定した。さらに、
誘導炉ディップ法による耐スラグ侵蝕テストを行った。
また、上記と同様な方法で、１２０×１２０×６０mmの
直方体に直径５０mm、深さ３０mmの穴をあけたルツボ形
状品を作成し、電気炉でスラグ浸潤テストを行った。ス
ラグ侵蝕テスト及びスラグ浸潤テストは次の通りとし
た。

【００１９】スラグ侵蝕テスト方法；誘導炉ディップ法侵蝕剤；合成スラグ（ＣａＯ／ＳｉＯ₂ ＝２）試験条件；１６５０℃で１時間スラグ侵蝕テスト方法；電気炉ルツボ法浸潤剤；合成スラグ（ＣａＯ／ＳｉＯ₂ ＝２）試験条件；１６５０℃で４時間実施例１〜７のテストピースの結果は表２に示す通りで
あった。

【００２０】

【表１】

【００２１】

【表２】

【００２２】表２に見られるように、実施例のものはい
ずれも曲げ強さが大きく、また線変化率も小さいうえ
に、スラグ侵蝕テスト及びスラグ浸潤テストでも優れた
結果を得ている。さらに可使用時間についても、２０℃
で３〜８時間、４０℃でも２〜５時間と長くて十分な施
工ができる時間となっている。

【００２３】（実施例８〜１４）表３の実施例８〜１４
に示す各配合にて原料を混合し、実施例１〜７と同様に
して各テストピースを作成した。また、上記の混練によ
り得られたスラリ−を用いて各温度における可使用時間
を測定した。

【００２４】上記で得られたテストピースは、実施例１
〜７と同様にして焼成した。このもののカサ密度、見掛
気孔率、曲げ強さ、線変化率を測定した。さらに、実施
例１〜７と同様にして耐スラグ侵蝕テスト及びスラグ浸
潤テスト行った。実施例８〜１４のテストピースの結果
は表４に示す通りであった。

【００２５】

【表３】

【００２６】

【表４】

【００２７】表４に見られるように、実施例のものはい
ずれも曲げ強さが大きく、また線変化率も小さいうえ
に、スラグ侵蝕テスト及びスラグ浸潤テストでも優れた
結果を得ている。さらに可使用時間についても、２０℃
で１．５〜７時間、４０℃でも０．５〜４時間と長くて
十分な施工ができる時間となっている。

【００２８】（比較例１〜６、その他の比較例）表５の
比較例１〜６に示す各配合にて原料を混合し、実施例１
〜７と同様にして各テストピースを作成した。また、上
記の混練により得られたスラリ−を用いて各温度におけ
る可使用時間を測定した。

【００２９】上記で得られたテストピースは、実施例１
〜７と同様にして焼成した。このもののカサ密度、見掛
気孔率、曲げ強さ、線変化率を測定した。さらに、実施
例１〜７と同様にして耐スラグ侵蝕テスト及びスラグ浸
潤テストを行った。このテストピースの試験結果は表６
に示す通りであった。

【００３０】その他の比較例として、表５に示す高アル
ミナ質、アルミナ質、アルミナ−スピネル質の不定形耐
火物についても同様にテストピースを作成し、また可使
用時間を調べその結果を表６に併せて示した。

【００３１】

【表５】

【００３２】

【表６】

【００３３】表５に見られるように、比較例の No.1 〜
No.6は良好な結果が得られていない。また、その他の比
較例の高アルミナ質、アルミナ質、アルミナ−スピネル
質の不定形耐火物は、シリカフラワーが添加されておら
ず、スラグ侵蝕テスト、スラグ浸潤テスト、可使用時間
ともに良好な結果が得られない。

【００３４】

【発明の効果】この発明によれば、以上のように耐スラ
グ性があって可使用時間が長く、しかも高耐用の不定形
耐火物が得られるので、これをタンディッシュ側壁用流
し込み材や取鍋羽口用プレキャストブロックに、或いは
ガス吹きノズルのガイドスリーブなどに使用すると、従
来の不定形耐火物に比べて格段に高耐用が得られるよう
になる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アルミナ質原料を主成分とし、シリカフ
ラワーを０．５〜１．５重量％、マグネシア質原料を１
〜８重量％、アルミナセメントを３〜８重量％含む精練
用不定形耐火物。
【請求項２】アルミナ質原料が焼結アルミナ又は電融
アルミナのいずれかである請求項１記載の精練用不定形
耐火物。
【請求項３】シリカフラワーがジルコニアを５〜２０
重量％含有し、かつ粒径５μｍ以下である請求項１に記
載の精練用不定形耐火物。
【請求項４】シリカフラワーがジルコニアを５〜２０
重量％含有し、かつ粒径５μｍ以下である請求項２に記
載の精練用不定形耐火物。
【請求項５】マグネシア質原料が粒径０．５mm以下の
焼結マグネシア又は電融マグネシアのいずれかである請
求項１ないし４のいずれかに記載の精練用不定形耐火
物。
【請求項６】アルミナセメント中のＣａＯ成分が２５
重量％以下である請求項１ないし５のいずれかに記載の
精練用不定形耐火物。
【請求項７】粒径０．５〜０．１mmのマグネシア質原
料が６重量％以下で、かつ粒径０．１mm以下のマグネシ
ア質原料を１〜２重量％含有し、さらに全マグネシア質
原料が１〜８重量％である請求項１ないし６のいずれか
に記載の精練用不定形耐火物。
【請求項８】アルミナセメントが含有鉱物として１２
ＣａＯ・７Ａｌ₂ Ｏ₃ を含んでいないことを特徴とする
請求項１ないし７のいずれかに記載の精練用不定形耐火
物。