JPH1163850A - 溶融金属容器の不定形耐火物による流し込み施工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】鉄鋼分野等で用いられる取鍋、タンディッシュ
等の溶融金属容器の内張り耐火物は、不定形耐火物によ
る流し込み施工が一般に行われているが、従来法は、外
気温度の変化によって硬化促進剤もしくは硬化遅延剤の
添加調整がなければ、施工体の強度等にばらつきが発生
する欠点があったので、外気温度や原料温度に関係なく
満足できる流し込み施工体を得ることのできる施工方法
を提供する。 【解決手段】溶融金属容器の内張り耐火物を、アルミナ
セメントをバインダーとして含有する不定形耐火物に水
を加えて混錬した後、流し込みにより施工する方法にお
いて、流し込み施工終了後の施工体を３５℃以上７５℃
以下の温度域に１０時間以上保持して養生する方法をと
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は溶融金属容器の不定
形耐火物による流し込み施工方法に係り、特に鉄鋼分野
等で用いられる溶融金属を収容する取鍋、タンデッシュ
もしくは各種窯炉等の溶融金属容器の内張り耐火物を不
定形耐火物により流し込み施工する場合に、季節変動等
による外気温度変化の影響を解消し、安定した施工を行
うと共に耐久性を大幅に向上することができる溶融金属
容器の不定形耐火物による流し込み施工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄鋼業を代表とする各種金属精錬で用い
られる溶融金属を収容する取鍋、タンデッシュや各種窯
炉等の溶融金属容器は、内側を耐火物でライニングして
いる。このような溶融金属容器のライニング耐火物の築
炉作業は、重筋作業であるため、築炉作業の機械化や自
動化による重筋作業の低減および省力化が必要になって
いる。溶融金属容器の耐火物による築炉作業の機械化や
自動化には、定形れんがは不向きであるので不定形耐火
物による流し込み施工が有効な手段になっており、取鍋
やタンデッシュ等の溶融金属容器用耐火物としては不定
形耐火物を使用することが主流となっている。不定形耐
火物の使用材質としては、アルミナ質が一般的に使用さ
れており、施工方法としては機械化や自動化が比較的容
易な流し込み施工が主として用いられている。

【０００３】従来、溶融金属容器、たとえば取鍋の内張
り耐火物を、アルミナ質不定形耐火物の流し込みにより
施工する際、外気温度に基づく不定形流し込み耐火物の
温度に影響されて、その流動性、硬化性等の作業性に変
化が出ることがあった。このような場合には、施工温度
を予測して不定形流し込み耐火物を製造する時に、温度
に応じて硬化促進剤、硬化遅延剤等を別途添加して調整
するか、添加するバインダ、セメント等の変更を行って
調整するか、あるいは混錬時に調整剤を添加して調整す
るなどにより対応して外気温度による影響を最小限とし
ていた。したがって、従来は溶融金属容器に不定形流し
込み耐火物を施工するときの外気温度によってその都
度、アルミナ質不定形耐火物に添加する硬化調整剤やセ
メントバインダの種類及び量を変化させる必要があり、
煩雑となるばかりでなく安定した流し込み作業を阻害す
る原因となっていた。ところで、たとえば取鍋を不定形
流し込みにより施工する際に、取鍋内に配置した中子を
予熱したり、あるいは特開昭５３−４６４３６号公報に
開示されているように温水で混錬した不定形流し込み耐
火物を施工部に施工して強制乾燥する方法が知られてい
る。さらに最近では本発明者らが特開平９−６８３９１
号公報にて開示したが、この発明は施工体の硬化時間を
安定させる目的で不定形流し込み耐火物を外気温度に基
づいて予熱し２０℃〜４０℃の設定温度範囲に保持しつ
つ流し込んで養生する方法である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来、
アルミナ質不定形耐火物に混合する硬化促進剤や硬化遅
延剤等により硬化時間を調整する場合には、不定形流し
込み耐火物を施工する時に外気温度を予測し調整するこ
とが必要になる。しかるに予測温度と実際に流し込み施
工する時の外気温度が一致しない場合には、添加物の過
不足により不定形流し込み耐火物の硬化時間が短くなっ
たり、長くなったりすることにより、施工トラブルを起
こしやすくなる。特に不定形流し込み耐火物が早く硬化
しすぎると、取鍋と中子の間に流し込んだ不定形流し込
み耐火物が局部的に硬化してしまい均一な流し込み施工
が困難になる。また、取鍋内に配置した中子を予熱した
りあるいは温水で混錬した不定形耐火物を流し込み施工
するだけでは、施工部耐火物を適正温度に保持すること
ができず養生する過程で硬化時間が短くなったり、長く
なったりすることによるトラブルを確実に防止すること
は困難である。なるほど、特開平９−６８３９１の如
く、耐火物やバインダーを一定の温度に保ち、設定温度
範囲で施工することにより、硬化促進剤や硬化遅延剤な
どの添加物の施工条件が一定になり耐火物施工体の品質
管理が飛躍的に向上し、施工に伴う硬化トラブルは激減
したことは事実である。しかし、施工時の温度管理は、
その設備の大きさと場所、更に管理する温度範囲を維持
することは実際上不可能であり特別な設備を所有する一
部の施工現場しか実施しえない。

【０００５】また、これらの方法で得た耐火物施工体
は、施工体をトラブルなく構造体に仕上げることは目的
ではなく、金属溶融物を受け入れた時のその耐用性に優
れることが重要である。上記特開平９−６８３９１の耐
火物は、アルミナセメントを含有する水系バインダーシ
ステムを有するものに限定するが、その理由はこの耐火
物においてはアルミナセメントの硬化反応により鉱物組
成が変化し硬化過程の違いによりその特性が大きく変化
することが知られているからである。本発明の目的は、
従来技術の施工時のバインダーシステムに起因する施工
トラブルを防止するだけでなく、むしろ硬化過程に注目
し外気温度に左右されることなく寒暖に関わりなく年間
を通して不定形流し込み耐火物を適正温度範囲で設定時
間以上養生させ耐用性を飛躍的に向上させることができ
る施工方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、取鍋用ア
ルミナ質不定形耐火物を流し込み施工する場合に、外気
温度が低くなるに伴い養生後に焼成した施工耐火物の損
耗速度が大きくなることを見出した。特に流し込んで養
生する温度が低い時には、施工物耐火物の損耗速度が増
加し易いという問題があった。この原因は、添加するバ
インダーであるアルミナセメントの水和反応が温度によ
って異なっていることが影響しているものと予測され
た。本発明者らの研究によって、養生温度が低い場合に
は強度発現が遅く、養生温度が高い場合には強度発現が
速いことが判明した。また、養生時間が短い場合には強
度が低く、養生時間が長い場合には強度が高いことも明
らかになった。本発明者らは、これらの知見に基づい
て、種々実験を重ねた結果、低温の条件下においても、
最適な養生、乾燥ができる加熱養生条件を見出し、本発
明を完成するに至ったものであり、本発明の要旨とする
ところは、下記のとおりである。アルミナセメントをバ
インダーとして含有する不定形耐火物に水を加えて混錬
した後、流し込みにより施工するに際し、凍結や急結に
より流し込み途上で硬化することのないように、得られ
た施工体を３５℃以上７５度以下の温度で１０時間以上
養生させることを特徴とする溶融金属容器の不定形耐火
物による流し込み施工方法である。

【０００７】本発明の特徴は、施工時の条件にとらわれ
ることなく、すなわち外気温度や原料温度に関係なく流
し込み施工を完了させ、施工を完了した施工体の養生条
件を制御することにある。本発明者が施工時の温度より
も、養生条件とくに養生温度に着目したのは、本発明者
らが先に開示した特開平９−６８３９１に示したごとく
アルミナセメントの水和反応で次の３つの過程が考えら
れ、そのうち３５℃以上の水和反応に注目したからであ
る。 （１）＜２０℃ ＣＡ＋１０Ｈ→ＣＡＨ１０ （２）２０℃〜３５℃ ２ＣＡ＋９Ｈ→Ｃ２ＡＨ８＋
ＡＨ３ （３）＞３５℃ ３ＣＡ＋８Ｈ→Ｃ３ＡＨ８＋
ＡＨ３ ここにＣ：ＣａＯ、Ａ：Ａｌ₂Ｏ₃、Ｈ：Ｈ₂Ｏを示す。 これらの反応過程のうち特開平９−６８３９１では、３
５℃以上の温度ではアルミナセメントが異常に速く硬化
し流し込みによる均一な施工を困難としている。事実３
５℃以上の温度に予め保持した耐火物およびバインダー
では、異常に早く硬化が進み、均一な施工だけでなく流
し込み作業すら困難である。本発明では、施工時の設定
温度をむしろ３５℃以下、望ましくは２０℃以下に保ち
流し込みを施工した後、下記実験例の結果より明らかな
如く、その施工完了後の施工体を３５℃以上７５℃以下
で保持する養生を１０時間以上実施することを必要条件
とした。ただし、施工時の温度の設定範囲は必ずしも必
要条件ではなく、むしろ流し込み作業が支障なく行える
ことで十分足りうる。実操業においては、上記限定範囲
で特に３５℃以上６０℃以下の温度域で１２時間以上保
持して養生させることが望ましい。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明では、上記の如く溶融金属
容器の内張り耐火物を、流し込み施工後溶融金属容器内
の雰囲気温度を、３５℃〜７５℃の範囲で１０時間以上
養生することにより、外気温が低温であっても十分な強
度発現をすることができる。また、短時間で操業開始し
なければならない条件下にあっても本乾燥において爆裂
現象を発生しない流し込み不定形耐火物の施工を可能に
するものである。養生温度は下記実施例より明らかなと
おり、溶融金属容器内の内張り耐火物を、流し込み施工
後溶融金属容器内の雰囲気温度を、３５℃以上７５℃以
下に保持することが好ましい。その理由は３５℃未満で
は、養生後曲げ強さの発現が遅く、また７５℃を超える
と、図２より明らかなごとく、焼成後気孔率が著しく増
加するので好ましくない。保温熱源は炉本体のもつ地熱
を利用することが最も効率的であるが、必要なら灯油や
電気を熱源とする温風発生器などが使用できる。温度管
理ができれば、ガスバーナなど通常本乾燥に使用される
ものでも良い。

【０００９】

【実施例】表１に示す如く、本発明の実施例１、２、３
を比較例１、２、３、４とともに示して、その特徴とす
るところをさらに詳しく説明する。

【００１０】

【表１】

【００１１】実施例１〜３は本発明特許請求範囲第１項
記載の範囲内で養生温度を変化させた場合の１５００℃
焼成後の曲げ強さおよび気孔率、また乾燥時爆裂の有無
を示す。本発明範囲内では、爆裂がなく、気孔率も低く
良好な施工体が得られることが示されている。比較例１
〜４には、本発明特許請求範囲第１項記載の範囲外で養
生温度を変化させた場合の１５００℃焼成後の曲げ強さ
および気孔率、また乾燥時爆裂の有無を示す。本発明範
囲外では、爆裂が発生するかまたは気孔率が増大して良
好な施工体が得られないことが示されている。図１、図
２に、上記実施例および比較例の実施方法および結果を
示す。なお、この発明の流し込み不定形耐火物の施工方
法は、上記実施例に限定されるものではなく、発明の要
旨の範囲内において種々の応用、変形を加えることが可
能である。

【００１２】

【発明の効果】本発明の不定形耐火物の流し込み施工方
法を用いることにより、外気が低温であっても、短時間
で強度が発現し、爆裂現象の発生しない施工体を得るこ
とができる。このため、操業が逼迫している環境下にお
いても、安定して溶融金属容器の施工、補修サイクルを
維持することが可能であり、ひいては材料コストの低減
に寄与するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１、２、３（いずれも白マーク
にて示す）および比較例１、２、３、４（いずれも黒マ
ークにて示す）における養生時間および養生温度と曲げ
強さ（ＭＮ／ｍ²）の関係を示す線図である。

【図２】本発明の実施例１、２、３（いずれも白マーク
にて示す）および比較例１、２、３、４（いずれも黒マ
ークにて示す）における養生時間および養生温度と１５
００℃焼成後の見掛けの気孔率（％）との関係を示す線
図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉 田 雅 一 岡山県倉敷市水島川崎通一丁目（番地な し） 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者 桑 山 道 弘 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社千葉製鉄所内 (72)発明者 岡 本 剛 兵庫県赤穂市中広字東沖1576番地の２ 川 崎炉材株式会社内 (72)発明者 飯 田 敦 久 兵庫県赤穂市中広字東沖1576番地の２ 川 崎炉材株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶融金属容器の内張り耐火物を、アルミ
   ナセメントをバインダーとして含有する不定形耐火物に
   水を加えて混錬した後、流し込みにより施工する方法に
   おいて、前記流し込み施工終了後の施工体を３５℃以上
   ７５℃以下の温度域に１０時間以上保持して養生するこ
   とを特徴とする溶融金属容器の不定形耐火物による流し
   込み施工方法。
2. 【請求項２】 前記流し込み施工終了後の施工体を３５
   ℃以上６０℃以下の温度域に１２時間以上保持して養生
   することを特徴とする特許請求の範囲の第１項に記載の
   溶融金属容器の不定形耐火物による流し込み施工方法。