JPH10338577A

JPH10338577A - 流し込み施工用不定形耐火物およびこれを内張りした溶鋼容器

Info

Publication number: JPH10338577A
Application number: JP9158137A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Isobe; 利弘礒部; Atsuhiko Tono; 敦彦東野
Original assignee: Harima Ceramic Co Ltd
Current assignee: Harima Ceramic Co Ltd
Priority date: 1997-05-30
Filing date: 1997-05-30
Publication date: 1998-12-22

Abstract

(57)【要約】【課題】アルミナ−マグネシア質の流し込み材におい
て、その耐消化性の改善によって耐用性を向上させる。【解決手段】アルミナ７０〜９９重量％、マグネシア
１〜３０重量％を含む耐火骨材１００重量部に対してア
ルミナセメント４〜１５重量部、揮発シリカ０〜３重量
部および平均粒径１０〜７０μｍの金属アルミニウム
０．１〜２重量部を添加し、かつ前記マグネシアのうち
粒径７５μｍ以下のマグネシアが耐火骨材全体に占める
割合で１〜１５重量％である流し込み施工用不定形耐火
物である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流し込み施工用不定形
耐火物とこれを内張りした溶鋼容器に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】溶鋼取鍋、タンデッシュなどの溶鋼容器
の内張りに使用する流し込み施工用不定形耐火物（以
下、流し込み材）として、例えば特開平５−９７５２６
号公報あるいは特開平８−２９７５号公報に、アルミナ
−マグネシア質が提案されている。

【０００３】この材質はアルミナおよびマグネシアがも
つ耐食性と、アルミナとマグネシアとの反応により生成
されるＡｌ₂０₃・ＭｇＯ系スピネル（以下、単にスピネ
ルと称する）の耐スラグ浸透防止の効果が相まって、優
れた耐用性を有している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、近年の溶鋼容
器の使用条件は、溶鋼温度の上昇、滞湯時間の延長、ガ
ス吹き込み撹拌などによって、苛酷化の一途をたどり、
アルミナ−マグネシア質流し込み材といえども十分なも
のではない。そこで、従来よりさらに耐用性に優れた内
張り材質が強く求められている。

【０００５】アルミナ−マグネシア質の流し込み材にお
いて、マグネシアを微粒で配合するとアルミナとの反応
性の向上でスピネル生成が促進され、耐スラグ浸透性が
より効果的なものとなる。また、マグネシア自身は熱膨
張係数が大きいが、マグネシアを微粒で配合すると流し
込み材としての熱膨張には影響が少なく、耐スポーリン
グ性の面でも好ましい。

【０００６】しかし、マグネシアは施工水との反応で消
化〔ＭｇＯ＋Ｈ₂Ｏ→Ｍｇ(ＯＨ)₂〕し、この消化に伴う
体積膨張で流し込み材の施工体組織がぜい弱化する問題
がある。マグネシアを微粒で使用すると、その比表面積
が増大するために特に消化し易く、これが原因で結局は
十分な耐用性が得られない。

【０００７】そこで、揮発シリカの添加によって耐消化
性を向上させることが提案されている。揮発シリカは施
工水と反応してマグネシアの表面に耐消化性被膜を形成
する。しかし、シリカ成分は耐火物中のアルミナあるい
はカルシアと反応して低融点物質を生成する。このた
め、揮発シリカのみで十分な耐消化性を得ようとする
と、低融点物質の生成量が増し、耐食性の低下を招く。

【０００８】本発明はアルミナ−マグネシア質の流し込
み材における上記の問題を解決することを目的とする。

【０００９】

【解決するための手段】本発明は、アルミナ７０〜９９
重量％、マグネシア１〜３０重量％を含む耐火骨材１０
０重量部に対して、アルミナセメント４〜１５重量部、
揮発シリカ０〜３重量部および平均粒径１０〜７０μｍ
の金属アルミニウム０．１〜２重量部を添加し、かつ前
記マグネシアのうち粒径７５μｍ以下のマグネシアが耐
火骨材全体に占める割合で１〜１５重量％である流し込
み施工用不定形耐火物である。

【００１０】金属アルミニウムの添加で流し込み材の乾
燥性を向上させることは、例えば特公平５−２９６３１
号公報で公知である。金属アルミニウムは施工水と反応
し、水素ガスの発生で施工体の組織中に微細な脱気孔を
形成し、施工水から発生した水蒸気がこの脱気孔を通っ
て免散することで、加熱乾燥時に急激に昇温した際に見
られる乾燥爆裂を防止する。

【００１１】これに対し本発明における金属アルミニウ
ムの添加は、微粉のマグネシアを含むアルミナ−マグネ
シア質の流し込み材において、その耐用性を格段に向上
させたものである。その詳細な機構は不明であるが、次
ぎのとおりと考えられる。

【００１２】金属アルミニウムは施工水分との反応で水
素ガスと水酸化アルミニウムのゲルを生じ、この水酸化
アルミニウムがマグネシア粒子の表面を被覆し、消化を
防止する。本発明において使用する金属アルミニウム
は、その粒径が小さいことで施工体組織中での分散性が
高くなり、前記した水酸化アルミニウムによる被覆が確
実なものとなり、微粉のマグネシアに対しても十分な消
化防止の効果を持つ。

【００１３】また、前記したように金属アルミニウムの
分散性が高くなる結果、発生する水素ガスにより形成さ
れる空隙同士の距離が短くなり、脱気孔の連通によって
施工体内部の蒸気圧が低減され、消化防止をより効果的
なものにする。

【００１４】本発明において、金属アルミニウムの粒度
限定による耐用性の向上はきわめて顕著なものである
が、これはアルミナ−マグネシア質流し込み材における
特有のものである。消化の問題がない例えばアルミナ−
スピネル質流し込み材では見ることができない効果であ
る。また、アルミナ−マグネシア質流し込み材であって
も、粒径の大きいマグネシアを使用した場合はマグネシ
アの比表面積が小さいために消化の問題がない反面、微
粉のマグネシアを含まないことで耐スラグ浸透性および
耐スポーリング性に劣る。

【００１５】

【発明の実施の形態】アルミナは耐食性と容積安定性と
を兼ね備えた耐火原料である。本発明はこのアルミナの
割合が７０重量％未満では耐スポーリング性に劣り、９
９重量％を超えると耐スラグ浸透性に劣る。

【００１６】アルミナの種類は焼結品，電融品のいずれ
でも使用でき、Ａｌ₂Ｏ₃純度は９０重量％以上が好まし
い。ＴｉＯ₂を１〜８重量％程度含有したものでも使用
できる。また、ばん土けつ岩、シリマナイト、ムライト
などの低純度品を使用してもよいが、微粉部には高純度
品を使用するのが好ましい。

【００１７】アルミナの粒径は例えば１０ｍｍ未満と
し、好ましくは８ｍｍ以下である。緻密な施工体が得ら
れるように、その粒径は、後述するマグネシアの粒度も
考慮して粗粒、中粒、微粒に適宜調整する。微粒には仮
焼品を使用してもよい。

【００１８】マグネシアは、アルミナとの反応でスピネ
ルを生成し、このスピネルがスラグ中のＦｅＯ、ＭｎＯ
などの成分を固溶することで耐火物組織内へのスラグ浸
透を防止する。焼結品、電融品のいずれを使用してもよ
い。その割合は、１重量％未満では耐スラグ浸透性の効
果に劣り、３０重量％を超えると耐スポーリング性に劣
る。

【００１９】マグネシアの粒度は例えば１０ｍｍ未満、
好ましくは１ｍｍ以下とし、同時に耐火骨材全体に占め
る割合で７５μｍ以下が１〜１５重量％であることが必
要である。７５μｍ以下が１重量％未満では耐スラグ浸
透性の効果に劣り、１５重量％を超えるとスピネル生成
時の体積膨張が過多となって耐スポーリング性に劣る。
また、マグネシア全体の割合が３０重量％を超えるとマ
グネシア自身の熱膨張性によって耐スポーリング性が低
下する。

【００２０】７５μｍ以下の粒径の調整は、例えば篩い
の目開き７５μｍのＪＩＳ標準篩によって行なうことが
できる。マグネシアの７５μｍ以下の割合は、耐火骨材
全体に占める割合であり、例えば１ｍｍ以下に調整した
マグネシアにも一部に７５μｍ以下のものが含まれてい
れば、それらも加算しての割合である。また、７５μｍ
以下には当然のことながら、例えば４５μｍ以下なども
含まれる。

【００２１】本発明の効果を損なわない範囲であれば、
さらにスピネル、炭化珪素、クロム鉱、炭素などの耐火
骨材を組み合わせてもよい。スピネルは比較的多く配合
してもよいが、本発明におけるアルミナとマグネシアと
の反応によるスピネル生成を阻害しないために、耐火骨
材中に占める割合は２０重量％以下が好ましい。

【００２２】アルミナセメントは結合剤としての役割を
もつ。具体的種類は従来の流し込み材のものと特に変わ
りない。添加割合は、耐火骨材１００重量部に対して４
〜１５重量部とする。４重量部未満では十分な施工体強
度が得られないため、水素ガスの発生により養生中に亀
裂あるいはフクレを生じる。アルミナセメント量が１５
重量部を超えると耐食性が低下する。

【００２３】揮発シリカは、例えばシリコンまたは珪素
合金製造の際の副産物として得られる超微粒子である。
シリカフラワーまたはマイクロシリカなどの商品名で市
販されている。流し込み材の施工時における流動性付与
の効果を持つ。添加割合は、耐火骨材１００重量部に対
して０〜３重量部とする。耐火骨材の粒度調整で十分な
流動性が得られる場合は、添加の必要がない。添加する
場合でも、３重量部を超えると低融点物質を生成して耐
食性が低下させる。さらに好ましくは、２重量部以下で
ある。

【００２４】金属アルミニウムは平均粒径が１０μｍ未
満では反応性が高くなり過ぎて養生中に施工体に亀裂を
発生させ、７０μｍを越えると耐消化性の効果が不十分
のためか施工体強度に劣る。また、最大粒径は１５０μ
ｍ以下が好ましい。

【００２５】なお、本発明での金属アルミニウムの粒径
測定は、例えばレーザー回折法によって測定することが
できる。金属アルミニウムの添加量は、耐火骨材１００
重量部に対して０．１重量部未満では本発明の効果が得
られず、２重量部を超えると反応熱で養生中に水蒸気が
発生し、施工体の組織強度が低下する。

【００２６】金属アルミニウムと他の金属粉とを併用添
加してもよい。他の金属粉の例としては、金属シリコ
ン、アルミニウム合金などである。アルミニウム合金の
具体例としては、Ａｌ−Ｍｇ合金、Ａｌ−Ｓｉ合金など
である。この他の金属粉と併用添加する場合は、耐火物
の耐食性を低下させないために、金属アルミニウムを含
めた金属粉全体の割合は、耐火骨材１００重量部に対し
て３重量部以下とすることが好ましい。

【００２７】本発明では他にも、流し込み材の添加物と
して知られている解こう剤、耐火超粗大粒子、粘土、硬
化調整剤、塩基性乳酸アルミニウム、有機短繊維（例え
ばＰＶＡファイバー）、金属短繊維（例えばステンレス
鋼ファイバー）、ガラス粉、ピッチ粉、セラミックファ
イバー、発泡剤などを添加してもよい。

【００２８】特に解こう剤の添加は施工性の点で有効で
ある。具体例としては、例えばトリポリリン酸ソーダ、
ヘキサメタリン酸ソーダ、ウルトラポリリン酸ソーダ、
酸性ヘキサメタリン酸ソーダ、ホウ酸ソーダ、炭酸ソー
ダなどの無機塩、クエン酸ソーダ、酒石酸ソーダ、ポリ
アクリル酸ソーダ、スルホン酸ソーダなどがある。その
添加割合は、耐火骨材１００重量部に対して０．０１〜
０．５重量部が好ましい。

【００２９】耐火超粗大粒子は、耐火物組織内に発生し
た亀裂の発達を寸断することで耐スポーリング性の効果
があり、具体例としてはアルミナ質、スピネル質などで
ある。また、れんが屑、耐火物使用後品などでもよい。
粒径は１０〜５０ｍｍが好ましい。また、その割合は耐
火骨材１００重量部に対して４０重量部以下が好まし
く、さらに好ましくは５〜３０重量部である。４０重量
部を超えると、その粒度構成のバランスの悪さから施工
体の強度が低下し、耐食性の低下を招く。

【００３０】粘土の添加は施工性に有効である。しか
し、添加量が多くなると耐食性の低下を招くので、耐火
骨材１００重量部に対して５重量部以下が好ましい。

【００３１】施工は常法どおり、以上の配合組成１００
重量部に対して４〜８重量部程度の施工水を添加・混合
し、流し込み施工される。一般に耐火物中に棒状バイブ
レータを挿入する。例えば溶鋼容器に中子を使用して直
接流込み施工する他、予め流込み施工して得たブロック
を溶鋼容器に内張りしてもよい。

【００３２】

【実施例】図１のグラフは、表１に示す実施例１のアル
ミナ−マグネシア質流し込み材と比較例５のアルミナ−
スピネル質流し込み材のそれぞれについて、金属アルミ
ニウムの平均粒径のみを変化させ、金属アルミニウムの
平均粒径と施工体の曲げ強さ（１０００℃加熱後）との
関係を示したものである。

【００３３】このグラフのとおり、本発明で限定した範
囲内の平均粒径を有した金属アルミニウムの添加が、施
工体の組織強度の向上に効果があることは、アルミナ−
マグネシア質流し込み材特有の現象である。アルミナ−
スピネル質流し込み材は消化の問題がないために、金属
アルミニウムの粒径の変化は、施工体組織の強度に影響
が見られない。

【００３４】表２は本発明実施例とその比較例である。
各例は、耐火骨材１００重量部に対して、解こう剤とし
てポリアクリル酸ソーダを０．１重量部と、流し込み材
全体を１００重量部とした割合で施工水６重量部とを添
加し、混練後、型枠に流し込み施工した。そして、養生
後、１１０℃×２４時間乾燥したものを試験片とした。
試験方法は、以下のとおり。

【００３５】組織強度；実際の使用時における加熱乾燥
を想定し、養生後の試料を１０００℃×３時間加熱後の
曲げ強さを測定した。

【００３６】耐食性；重量比で鋼片：転炉スラグ（Ｆｅ
Ｏ含有量；２０重量％）＝１：１を侵食剤とし、１６５
０℃×４時間の回転侵食試験を行い、溶損寸法を測定し
た。耐スラグ浸透性；前記の条件で回転侵食試験を行った
後、スラグ浸透寸法を測定した。

【００３７】耐スポーリング性；１６５０℃×３０分加
熱後、空冷し、これを６回くり返し、亀裂発生の状況を
観察した。実機試験；７０トン溶鋼取鍋に中子を用いて流し込み施
工し、養生後、使用前に約１０００℃で加熱乾燥後、使
用し、溶損速度を（ｍｍ／チャージ）で測定した。

【００３８】

【表１】

【００３９】実施例１〜５はいずれも組織強度が大き
く、アルミナ−マグネシア質流し込み材がもつ耐スラグ
浸透性とも相まって、耐食性に優れている。また、この
効果は実機試験の耐用性において確認される。

【００４０】金属アルミニウムをまったく添加しない比
較例１と、金属アルミニウムの平均粒径が本発明の限定
範囲より大きい比較例２は、耐消化性に劣るために組織
強度が小さく、耐食性にも劣る。金属アルミニウムの平
均粒径が限定範囲より小さい比較例３は組織強度および
耐食性に劣る。

【００４１】マグネシアの割合が本発明の限定範囲より
多い比較例４は、耐スポーリング性に劣る。また、比較
例５はアルミナ−スピネル質であり、消化の問題がない
ために組織強度に優れるが、耐スラグ浸透性および耐食
性に劣る。

【００４２】実機試験は溶鋼取鍋の内張りにおいて行な
ったが、本発明の流し込み材はこれに限らず、溶鋼と接
するタンデッシュ、転炉、電気炉などの内張りにも使用
することができる。

【００４３】

【発明の効果】本発明のアルミナ−マグネシア質流し込
み材は、その消化の問題を解決したことで、アルミナ−
マグネシア質が本来有する耐スラグ浸透性および耐食性
の効果を遺憾なく発揮し、溶鋼容器などにおける近年の
苛酷化な使用条件にも十分な耐用性を示す。

【図面の簡単な説明】

【図１】アルミナ−マグネシア質流し込み材とアルミナ
−スピネル質流し込み材のそれぞれについて、金属アル
ミニウムの平均粒径と施工体の組織強度との関係を示し
たグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アルミナ７０〜９９重量％、マグネシア１
〜３０重量％を含む耐火骨材１００重量部に対して、ア
ルミナセメント４〜１５重量部、揮発シリカ０〜３重量
部および平均粒径１０〜７０μｍの金属アルミニウム
０．１〜２重量部を添加し、かつ前記マグネシアのうち
粒径７５μｍ以下のマグネシアが耐火骨材全体に占める
割合で１〜１５重量％である流し込み施工用不定形耐火
物。
【請求項２】請求項１記載の流し込み施工用不定形耐火
物を内張りした溶鋼容器。