JPS5920630B2 - マグネシアクロム質焼成耐火煉瓦の製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はダイレクトボンドマグネシアクロム質煉瓦の改
良に係り、従来のダイレクトボンドマグクロ煉瓦に比し
て比較的低温度で焼成にも拘らず熱間強度が高く、マト
リックス部の組織が緻密で通気率が低く従って構造的ス
ポーリングの生起が少ないマグネシアクロム質耐火煉瓦
の製造法に関するものである。

マグネシアクロム質耐火物は融点が高く塩基性煉瓦中で
は耐スポール性も良く塩基性スラグ、あるいは塩基性装
入物による侵食に対する抵抗性に秀れているので製鋼炉
、非鉄金属の精錬炉、セメント焼成窯、石灰焼成窯の内
張材料として多量に使用されている。

とくに近年高純度のマグネシアクリンカ−とシリケート
の少ないクロム鉄鉱を組合せて高温焼成する事によって
直接結合を発達させて著しく熱間強度を高めたいわゆる
ダイレクトボンドマグネシアクロム煉瓦が開発され従来
のマグネシアクロム質煉瓦より秀れた使用成績を収めて
いる。

通常ダイレクトボンドマグネシアクロム質耐火煉瓦は次
のような工程で製造されている。

マグネシアクリンカ−としてはＭｇ０９８％以上含有す
る高純度のもの、クロム鉄鉱としては５ｉ０２６％以下
、Ｃｒ２０３３０％以上のものが使用される。

これらの原料を粉砕、粒度調節した後、水分と適当な結
合剤、例えば苦汁、硫酸マグネシウム等を加えて混練、
成形、乾燥、焼成して煉瓦とする。

マグネシアとクロム鉄鉱の混合比率は煉瓦の用途、使用
条件によって異なるが、一般にマグネシア８０〜６０％
、クロム鉄鉱２０〜４０％である。

焼成温度はマグネシア、クロム鉄鉱の比率あるいは煉瓦
の目標物性値によって異なるが１７５０〜１８５０°Ｃ
である。

ダイレクトボンドマグネシアクロム質煉瓦はその焼成過
程に於いてクロム鉄鉱中の酸化鉄アルミナ、酸化クロム
と云ったいわゆるＲ２Ｏ３成分がマグネジアゲリンカ−
中に浸透してペリクレーズの粒間あるいは粒子内にスピ
ネル族鉱物の固溶体を生成する。

尚厳密にはＣｒ、ＡＩ、ＦｅのイオンとＭｇのイオンが
相互に拡散してスピネルを生成すると考えられている。

このような反応の過程で微粒子のクロム鉄鉱は周囲のマ
グネシア粒子に吸収されてしまうため又マグネシアがＲ
２Ｏ３を吸収して焼結が進み微粒子が一体化して収縮す
るためマトリックスが多孔化する傾向がある。

又粗粒子のクロム鉄鉱の周囲には空隙が生じる。

これらの気孔、空隙には使用時にスラグ等の外来成分が
容易に侵入し煉瓦の損耗を促進する。

従来のマグネシアクロム質煉瓦の製造法では熱間強度、
耐食性を高めるため超高温焼成すると焼成中に煉瓦の変
形が生じ、寸法精度が悪くなる。

なおマグネシアクロム質焼成煉瓦の改良方法として水酸
化マグネシウム、又は軽焼マグネシア微粉にクロム鉄鉱
微粉を均一に混合し高温焼成する事によって焼結マグネ
シアクロム質クリンカーを得、これを粉砕、粒度、調節
、混練、成形した後、高温焼成して煉瓦を作る方法があ
る。

たしかにこの方法によって熱間強度、耐食性に秀れた煉
瓦が得られるが、煉瓦を高温に焼成する段階で粗粒がマ
トリックス化し易く微粉のみで構成した煉瓦と同様の一
体化した組織となるため耐スポール性に劣る欠点がある
。

又マグネシアとクロム鉱の混合物を電融したものを原料
とし、これを粉砕、粒度調節、混練、成形し、高温焼成
して煉瓦を作る方法がある。

この種の煉瓦はリボンデッドマグネシアクロム煉瓦と呼
ばれ、従来のダイレクトボンドマグネシアクロム煉瓦に
比して耐スラグ性、高熱間強度と云った点で秀れている
が、耐スポール性に劣る欠点がある。

本発明はこのようなりロム鉄鉱粗粒の周囲の空隙を少な
くし又マトリックスの多孔化を防ぐことによって従来の
ダイレクトボンドマグネシアクロム煉瓦より熱間強度を
大きくし、耐スラグ性を向上させることを目的とするも
のである。

更には比較的低温焼成で高熱間強度の煉瓦が得られるの
で焼成中の変形が少なく寸法精度が良い。

本発明に於いてはまずマグネシア粒の表面を７４μ以下
に粉砕されたクロム鉄鉱微粉で被覆し高温焼成すること
によってマグネシア中にクロム鉄鉱中のＲ２Ｏ３成分を
充分に拡散せしめたものを作る。

（以下予備拡散クリンカーと称す）なお上記の予備拡散
クリンカーの製造工程において、クロム鉄鉱の１部を酸
化クロムに置換えたクロム鉄鉱と酸化クロムの混合物を
使用することが可能である。

酸化クロムの添加は、クロム鉄鉱のみを添加した場合よ
りも高耐火性のピクロクロマイｌ−（ＭｇＯ。

ｃ ｒ ２０３）の量が増加し、さらに熱間強度を高め
耐食性を向上させることができる。

この予備拡散クリンカーにクロム鉄鉱を加え゛Ｃ混練、
成形、焼成する。

このような工程で煉瓦を製造する事によって、マグネシ
ア粒子中にＲ２Ｏ３が充分に拡散しているため、煉瓦の
焼成過程に於いてはクロム鉄鉱からマグネシアへのＲ２
Ｏ３成分の拡散量が少なくなるためマトリックスの一体
化による収縮、あるいは微粉のクロム鉄鉱のマグネシア
に吸収されることによる多孔化が少なくなり又クロム鉄
鉱粗粒の周囲の空隙も少なくなる。

このため従来のダイレクトボンドマグクロ煉瓦に比して
熱間強度が高く、スラグも浸透しにくいため、構造的ス
ポーリングを生起しにくＸ溶損速度も小さくなる。

本発明の原料として使用する予備拡散クリンカーは次の
ような方法で製造する。

（１）マグネシアクリンカ−を１〜５框ていどに整粒し
これに後述の有機質樹材を混合して該マグネシアクリン
カ−の表面を棚材で被覆しついで７４μ以下に微粉砕し
たクロム鉄鉱微粉を混合する事によってマグネシアクリ
ンカ−粗粒の表面にクロム鉄鉱微粉の被膜が形成される
。

つぎにこれを１８００℃以上の温度でロータリーキルン
で焼成する。

（２） （１）と同一粒度に整粒したマグネシアクリ
ンカ−の表面を棚材で被覆したのち、該マグネシアクリ
ンカ−の表面を７４μ以下のクロム鉄鉱微粉で被覆し、
これを煉瓦の成形機で成形して粗角を作りこれを単窯あ
るいはトンネル窯で１７５０℃以上で焼成する。

（３）水酸化マグネシウムを１０００〜１２００℃の温
度に焼成して軽焼マグネシアを得、これを造粒機で５ｍ
ｍていどの粒子に成形し有機質樹材を混合して該軽焼マ
グネシア粒子の表面を有機質樹材で被覆しついで７４μ
以下のクロム鉄鉱微粉を混合して該軽焼マグネシア粒子
の表面を被覆した後ロータリーキルンで１８００℃以上
の温度に焼成する。

予備拡散クリンカーの焼成温度は１７５０℃、煉瓦の焼
成温度は１７００℃という比較的低温焼成に比し、従来
の１８００°Ｃ以上に焼成されるダイレクトボンドマグ
ネシアクロム質煉瓦よりも秀れた物性を有する製品を得
る事ができるクロム鉄鉱微粉で被覆する際にマグネシア
クリンカ−又は軽焼マグネシア粒の大きさを５ｍｍ以下
とするのは、これにより粒径が大きいとＲ２Ｏ３の拡散
が不充分となるからである。

クロム鉄鉱の粒径を７４μ以下とするのはこれより大き
い粒子はマグネシアクリンカ−又は軽焼マグネシア粒子
の表面に付着しにくいからである。

クロム鉄鉱微粉の添加量をマグネシアクリンカ−又は軽
焼マグネシア１００重量部に対して５〜３０重量部とす
るのは５重量部以下ではマグネシア中に充分Ｒ２Ｏ３成
分が拡散せず従って−７トＩＪツクス組織の緻密な熱間
強度の強い煉瓦が得られない。

又３０重量部以上ではクロム鉄鉱の量が過多になりマグ
ネシアクリンカ−又は軽焼マグネシア粒子の表面から剥
離し易くなる。

使用するマグネシアクリンカ−又は軽焼マグネシアはＣ
ａＯ、Ｅｅ Ｏ、Ａ １２０３ 、８１０２ ｔ３ Ｂ２０３等の不純物の含量が２％以下、従ってＭｇ０９
８％以上のもの、又クロム鉄鉱は通常耐火物の原料とし
て使用されるものであってＣｒ２０３３０〜４５％、Ａ
Ｉ□０３１６〜２９％、Ｆｅ０９〜１８＊％、Ｆｅ２０
３３〜６％、Ｍｇｏ１２〜２０％てぃどのものであるが
８１０２については６％以下に限定する。

５ｉＯ７が６％を越えると煉瓦の熱間強度が急激に低下
し、耐食性を低下する。

有機質糊付としては骨材にぬれ易く、クロム鉄鉱微粉の
被覆が容易で乾燥後剥離し難いものがよく例えばリグニ
ンスルホン酸カルシウム、デキストリン、カルボキシメ
チルセルローズ、ポリビニルアルコール等を使用する。

上記のようにして製造した予備拡散クリンカーを粉砕、
粒度調節した後、別に粉砕、粒度調節したクロム鉄鉱を
５〜４０％配合してリグニンスルホン酸カルシウム、苦
汁硫酸マグネシウム等の結合剤を加えて混練、成形、乾
燥し、高温焼成工程を経て煉瓦を得る。

煉瓦の焼成温度は１７００℃以上で予備拡散クリンカー
の焼成温度より煉瓦の焼成温度を低くする事によって焼
成中の変形を少なくする事ができしかも従来のダイレフ
Ｉ・ボンドマグネシアクロム質煉瓦よりも高熱間強度を
得られるのが本発明の特徴である。

以下実施例について詳述する。

実施例 １ 表１に示すような化学成分のマグネシアクリンカ−及び
クロム鉄鉱を原料として使用した。

マグネシアクリンカ−を粉砕、篩分して１〜５ｍｍの粒
とする。

ついでこれにリグニンスルホン酸カルシウム（亜硫酸パ
ルプ廃液）を２％添加混合して表面を充分にぬらした後
マグネシアクリンカ−１００重量部に対して７４μ以下
に微粉砕したクロム鉄鉱微粉１０重量部を添加し混合す
るとマグネシアクリンカ−の表面がクロム鉄鉱微粉で被
覆される。

これをフリクションプレスで皿型形状に成形し、１２０
℃で２４時間乾燥した後、トンネル窯で１８００℃で１
０時間（延５日間）焼成して予備拡散クリンカーを得た
。

この予備拡散クリンカー及びクロム鉄鉱をそれぞれ粉砕
、篩分けて１〜４７ｎｍ１１１ｒＬ１ｒＬ以下、７４μ
以下の粉末とする。

これらの原料を表２に示す調合割合に混合し１２Ｂｅ’
の苦汁を２．５％加えて混練し１０００ ｋｇ／ｃｒ？
ｔの圧力で成形し、１２０°Ｃで２４時間乾燥後トンネ
ル窯で最高温度１７５０°Ｃで８時間（延５日間）焼成
した。

このように得られた煉瓦の品質を表２に示す。

表２から判るように本発明品は耐スポール性については
従来品と大差ないが１５００°Ｃに於ける熱間曲げ強さ
は従来品の２倍ていど向上しており、侵食試験では何れ
も従来品より秀れた結果を示している。

又本発明品は従来品に比して通気率が低くなっているが
これはマトリックスが緻密でクロム鉄鉱粗粒周囲の空隙
が少ないことによるものである。

実施例 ２ 表３に示す化学成分の水酸化マグネシウムを１１００℃
の温度に軽焼した後、造粒機で直径５關の粒に成形しカ
ルボキシメチルセルローズの２％溶液を１．５％添加混
合しついで７４μ以下に微粉砕した前記衣１に示す化学
成分のクロム鉄鉱を１５％添加して混合しロータリーキ
ルンで１８５０°Ｃに焼成して予備拡散クリンカーを得
る。

この予備拡散クリンカーおよびクロム鉄鉱をそれぞれ粉
砕、篩分けて１〜４ ｍｍ１１ ｍｍ以下、７４μ以下
の粒子とする。

ついで表４に示す調合割合１〜４．１ｍｍ以下、７４μ
以下の粒度のクロム鉄鉱を加え１０Ｂｅ’の硫酸マグネ
シウム水溶液を２．３％添加して混練し、１０００ｋｇ
／ｃ７？Ｌの圧力で成形し、１２０°Ｃで２４時間乾燥
した後１７５０℃で８時間（延５日間）＊焼成した煉瓦
の品質は前記衣４に示すとおりである。

本発明品Ｈは従来品１に比較して熱間曲げ強さが高く、
スラグに対する侵食が小さく、通気率も低い事が判る。

実施例 ３ 表１に示した化学成分のマグネシアクリンカ−を粉砕、
篩分して１〜５闘の粒とする。

ついでこれにポリビニルアルコールの１％水溶液を２％
添加混合して表面を十分にぬらした後マグネシアクリン
カ−１，００部に対して７４μ以下に微粉砕したクロム
鉄鉱と酸化クロムの混合物を添加し混合してマグネシア
クリンカ−の表面を被覆する。

この場合にクロム鉄鉱と酸化クロムの比率を９：１．７
：３．５：５、の三種とした。

次にこれをフリクションプレスで皿型形状に成形し１２
０℃で２４時間乾燥した後、トンネル窯で１８００℃で
１０時間（延５日間）焼成して予備拡散クリンカーを得
る。

この予備拡散クリンカー及びクロム鉄鉱をそれぞれ粉砕
、篩分けて、４〜１朋、１ｍｍ以下、７４μ以下の粉末
とする。

これらの粉末を表５に示す割合に調合し１０ Ｂｅ’の
硫酸マグネシウムを２．２％加えて混練し１−０００ｋ
ｇ／ｉの圧力で成形し、１２０’Ｃて２４時間乾燥後ト
ンネル窯で最高温度１７５０°Ｃで８時間（延５日間）
焼成した。

煉瓦の品質を表５に示す。従来品に比較して本発明品は
耐スポール性は変らないが回転侵食試験結果から判るよ
うに耐スラグ性が良く、熱間強度も強くなっている。

本発明の実施例１，２．３の煉瓦の実用試験結果は次の
通りである。

実施例１の本発明品Ｂ、Ｃ及び従来品Ｆをラインシュク
ール式真空脱ガス装置の側壁に使用したところ溶損速度
は従来品Ｆが０．９４ｍｍ／回であつたのに対してＢは
０．６３ ｔｎｖｔ／ｃｈ 、 Ｃは０．７１ｍｒｎ／
ｃ’ｈであった。

実施例２の本発明品Ｈ及び従来品■を６０を電気炉側壁
に使用したところ従来品■の溶損速度が３．５ｍｍ／回
に対して本発明品Ｈは２．９ ｍｍ１回であった。

実施例３の本発明品にと従来品Ｍを混銑炉の出銑口柱に
使用したところ従来品■の溶損速度が０．７５１ｍ／回
であるのに対して本発明品には０．６８ｍｍ／回であっ
た。

本発明は上述の通り従来のダイレクトボンドマグクロ煉
瓦に比し、比較的低温度で焼成するものであるから燃料
の節約ができ操業性に優れていると共に、低温焼成であ
るにもかかわらず熱間強度が高くマトリックス部の組織
が緻密で通気率が低く、かつ構造的スポーリングが少な
く耐久力を有する煉瓦を経済的に得られる等の効果があ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｉ Ｍｇ０９８％以上含有する５〜・１．ｍｙｎのマ
   グネシアクリンカ−または軽焼マグネシアの粒子表面を
   糊剤で濡した後、該マグネシアクリンカ−または軽焼マ
   グネシア１００重量部に対して、７４μ以下の粒径に粉
   砕したＳｉ０□６％以下のクロム鉄鉱もしくは前記クロ
   ム鉄鉱の１部を酸化クロム微粉に置換えたクロム鉄鉱と
   酸化クロムとの混合物を５〜３０重量部添加混練して該
   マグネシアクリンカ−または軽焼マグネシアの粒子表面
   を被覆し、１７５０℃以上の温度で焼成してクロム鉄鉱
   もしくはクロム鉄鉱と酸化クロムの混合物中の酸化鉄、
   アルミナ、酸化クロムをマグネシア中に充分拡散させた
   クリンカーを製造し、該クリンカーを粉砕、粒度調節し
   たもの９５〜６０％に対して粉砕、粒度調節したクロム
   鉄鉱を５〜４０％加え、更に結合剤と水を加えて混練、
   成形、乾燥し、１７００℃以上の温度に焼成することを
   特徴とするマグネシアクロム質焼成耐火煉瓦の製造法。