JPS5978971A - マグネシア・アルミナ質耐火物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、マグネシア・アルミナ質耐火物に関し、さら
に詳しくはスラグの浸透を減少させ、構造スポーリング
の発生を軽減させたマグネシア・アルミナ賀溶鋼取鍋用
耐火物に関する。

マグネシア・アルミナ質耐火物はつぎのような優れた特
徴をもっている。

１）溶鋼および溶融スラグに対する耐食性に優れた耐火
物である。

２）また、この耐火物を不焼成または不定形耐火物とし
て使用すると、使用中に高温にさらされることによって
ｌ耐火物中に含まれるマグネシアとアルミナとが反応し
てマグネシウム・アルミニウム・スピネルを生成する。

スピネル生成反応は体積膨張を伴ない、この反応量を調
整することによって、耐火物に適度な残存膨張性を付与
することができるという利点も有している。

３）マグネシア骨材中にスピネルが分散して存在するの
でマグネシア・アルミナ質耐火物は耐熱スポーリング性
に優れる。この耐熱スポーリング性に優れるという性質
は、スピネルとマグネシアとの間の熱膨張量の差異によ
り、耐火物内部にマイクロクラックが形成され、そのク
ラックが熱応力を開放するためであると説明されている
。

しかし、以上の利点を有する反面、従来のマグネシア・
アルミナ質耐火物はスラグ浸透が起こり易く、そのため
に構造スポーリングが起き易いという欠点を有していた
。

本発明はマグネシア・アルミナｌ！！ＩＩｆｒＦＪ火物
の欠点であった耐火物へのスラグの浸透を減少させ、構
造スポーリングの発生を軽減させ、」−記利点を生かし
た、さらにすぐれた耐火物を提供することを目的とする
ものである。

本発明者らは、種々のマグネシア・アルミナ質耐火物の
スラグ浸透深さと気孔率との関係を調べた。その結果、
第１図に示すように、溶鋼取鍋スラグによる１６５０°
Ｃ１２時間のスラグ回転侵食試験後の試料のスラグ浸透
深さくスラグ浸透による試料表面からの変色層の深さ）
とマグネシア・アルミナ質耐火物を大気中で１５００°
Ｃ１２時間熱処理したあとの見掛気孔率との間に良い相
関があることを見出した。すなわち１５００°Ｃ１２時
間処理後の見掛気孔率が小さいほど、スラグ浸透深さは
小さ・〈な′る。この見掛気孔率を２０％以下とするこ
とによりスラグ浸透を効果的に減少させることが可能と
なる。好ましくは１８％以下である。

以北の知見に基づき、本発明者らは、１５００°Ｃ１２
時間熱処理後の見掛気孔率を小さくすることにより耐火
物中へのスラグの浸透を抑えることを試み、この見掛気
孔率を小さくするにはｌ）残存膨張量を小さく抑えるこ
と、 ２）成形時の見掛気孔率を小さくすること、によって達
成されることを明らかにし、本発明を完成した。

本発明は、マグネシア・アルミナ質耐火物において、ア
ルミナの粒度配合を、粒径１ｍｍ以上の粒（以下粗粒と
呼ぶ）を３〜１０％、粒径１ｍｍ未満４４ｇｍ以上の粒
（以下中粒と呼ぶ）を３％以下、粒径４４７１ｍ未満の
粒（以下微粉と呼ぶ）を５〜１５％とした耐火物であり
、それらの耐火物を大気中で１５００’ｏ、２時間熱処
理したあとの見掛気孔率が２０％以下となるように全体
粒度配合してなる耐火物である。

前述のように１５００°Ｃ１２時間の熱処理後の見掛気
孔率は残存Ｉｌｌ張量と成形後見掛気孔率と゛を適正に
調整することにより小さくすることができる。

まず残存膨張量について説明する。残存膨張量が大きい
と使用中の耐火物の気孔率は大きくなり、スラグ浸透を
抑えることができない。そのため、残存膨張を小さく抑
えることが望まれる。しかも、六本ほかの主張するよう
に残存膨張は長時間継続することが望ましい。〔耐火物
＝１Ｊ。

３８８−３８９　（１９８１））。

すなわち取鍋用耐火物は適度な残存膨張が長時間継続す
るということが要求される。しかして、本発明者らはマ
グネシア・アルミナ質耐火物の残存１彰張量ガスピネル
反応に支配され従ってアルミナの粒度に支配されること
に着目した。

マグネシアクリンカ−８０％にアルミナを２０％加え、
アルミナの粒度配合を変えた耐火物について、１５００
°Ｃ，２時間熱処理をくり返した後の残存膨張とアルミ
ナ粒度との関係を第２図に例示した。

第２図中、実施例１は本発明のアルミナ粒度配合の範囲
内のもの、比較例１〜７はアルミナの粒度配合が本発明
の範囲外であるものを示す。第２図にはアルミナ粒度％
を粗粒、中粒、細粒に分けて示しである。残部はマグネ
シアである。アルミナの粗粒部が多いほど残存膨張は大
きくなる傾向にある（第２図の傾斜が大となる）、残存
膨張は上述のようにスピネル生成反応に支配される。ス
ピネル生成反応はアルミナ粒子の表面から起こるので、
アルミナの粗粒を配合す゛ることで残存膨張を長時間継
続させることが可能となる。

アルミナの中粒を配合すると粗粒を配合したときよりも
初期の残存膨張量は大きくなる。Ｘ線回折分析の結果を
見ると、１５００°Ｃ１２時間の熱処理を数回くり返す
と、中粒のアルミナはほとんどすべて反応してスピネル
となってしまう。このため、中粒・を配合しても残存膨
張を長時′間継続することはできない。従って、中粒を
多ノ、１．に配合することは好ましいことではない。

アルミナ微粉の配合は、スピネル化反応による体ａ膨張
と同時に焼結による収縮をもたらすため、膨張におよぼ
す寄与はあまり大きくない。しかし、でトリックス部に
スピネルを形成することによって前述の耐熱スポーリン
グ性の向上を図ることができるため、適度に配合するこ
とが必要である。

次にスピネル化反応による体積１彰張と焼結による収縮
との関係を第３図に示す。第３図はアルミナの配合を変
えたときの、１３５０℃、２時間の熱処理後の膨張量と
、１５００°Ｃ１２時間の熱処理後の残存膨張量との関
係を例示したものである。

実施例２は１３５０℃とにおける残存膨張と１５００°
Ｃにおける残存膨張との差は０．４％と大きくない。比
較例１は微粉のアルミナだけを２０％含む場合であるが
、１５００　’Ｃ１２時間の残存膨張は小さいが、１３
５０°Ｃ１２時間の残存膨張は大きい。これは１５００
°Ｃで焼結による収縮が起こったものと考えられる。比
較例１のような残存膨張特性は耐火物として好ましくな
い。このことから、微粉アルミナの使用層はある範囲で
限定される。比較例８は中粒を多く含み１３５０°Ｃ９
１５００℃の残存１彰張量がいずれも大きい。第４図に
実施例２〜７として、異なるアルミナ粒度配合をしてマ
グネシア会アルミナ質耐大物の１５００°Ｃ１２時間く
り返し残存膨張量を例示する。アルミナの粒度％配合表
示は第２図、第３図と同様である。

以上の残存膨張測定の結果から、適正な残存１彰張を有
しスラグの浸透を減少させ構造スポーリングの発生を軽
減させたマグネシア・アルミナ質耐火物のアルミナの粒
度配合は以下のようにまとめられる。

粗粒は３〜１０％の範囲とする。３％未満の配合では十
分な残存膨張量が得られず、１０％を越える場合は残存
１彰張が大きくなりすぎる。好ましくは３〜７％である
。

中粒は３％以下の範囲が良い。３％を越えるＪｌ（を加
えると残存膨張量が大きくなりすぎる。好ましくは全く
含まないことである。

微粉は５〜１５％の範囲が良い。５％未満では十分な耐
熱スポーリング性が得られず、１５％を越えた場合１３
５０℃焼成後の残存膨張が大きくなり不都合である。好
ましくは５〜１２％である。

以上のようにアルミナを粒度配合することによって残存
膨張が継続し、かつ、残存膨張量のあまり大きくない、
構造スポーリングの起りにくい、好ましいマグネシア・
アルミナ質耐火物を得ることが可能となる。

次に本発明のマグネシア・アルミナ質耐火物の１５００
°Ｃ１２時間の熱処理後の見掛気孔率を支配する第２の
要因である成形後見掛気孔率について説明する。

成形後見掛気孔率は粒度配合によって下げられることが
一般に知られている。側材らはマグネシア質耐火物の８
．５ｍｍから４４ｇｍの粒子について粒度配合し、アン
トリアゼンの粒度配合によって気孔率を下げることがで
きるとしている。（窯業協会誌、８１，２６４〜２７０
．１９７３．など）。

アントリアゼンの粒度配合は、耐火物の最大粒径をＤと
し、粒径ｄ以下の粒子の体積％をｋとすると、 ｋ＝　１００　（ｄ／Ｄ）　　　　　　　（１）で示さ
れる。ただし、ｑは係数であり、ｑ　＝　０．３〜０．
５のとき最密充填となるとされている。

成形気孔率を下げるための各要因を、マグネシア争アル
ミナ質耐大物について゛検討した結果を第５図に示す。

供試材はマグネシアクリンカ−８０％にアルミナを２０
％配合し、アルミナは粗粒部に１０％、微粉部に１０％
加えたものである。

粒度分布は前述の（１）式に従い、粗粒および中粒部で
はν倍目のふるいでふるい分けしたものを配合し、微粉
部では粒度分布の異なる２種類のマグネシアと平均粒径
が１５７ｚｍ、３ｇｍ、０．５ｐ、ｍの３種類のアルミ
ナ粉とを組合せ、これらを合成して０．５＃１．ｍから
６　ｍ　ｍまでの粒径の粒子の粒度配合を行った。バイ
ンダーに塩化マグネシウム水溶液を用い、成形圧６００
ｋｇ／ｃｍ’で成形した。１５００℃、２時間熱処理後
の気孔率は、最大粒径を大きくシ、かつ、アントリアゼ
ンの係数ｑを０．３　または０．４とすることで最小と
なる。この１・１・ｊ方を猫足すると、見掛気イレオイ
を約１６％とすることができる。第５図のＡ曲線はアン
トリアゼンの係数ｑと見掛気孔率との関係、３曲線は最
大粒径りと見掛気孔率との関係を示す。

−力、最大粒１６ｍｍ、ｑ＝０．３ないし０．４とした
ものでも、４４７ｐｍ未満の粉末の粒度配合を行わない
ものについての１５００　’Ｃ１２時間熱処理後の気孔
率は第５図Ｃ曲線で示すように約２２〜２４％であった
。

以上のように４４μｍ未満の粒子についても粒度配合す
ることが必要である。こうすることによって気孔率を６
〜８％低減すること力筒ｊｆ能となる。

以上のように、アルミナの粒度配合により適度な残存膨
張性を付与し、かつ、マグネシアおよびアルミナを基本
的にはアントリアゼン配合により粒度配合して成形気孔
率を下げることによって、スラグ浸透が少なく、構造ス
ポーリングの起こりにくい優れたマグネシア・アルミナ
質溶鋼取鍋用実施例（Ｉ） アルミナの粒度配合を変えた実施例および比較例のスラ
グ回転侵食試験を行った。その条件および結果を第１表
に示す。

第１表中実施例９〜１１は、マグネシアクリンカ−およ
びアルミナを塩化マグネシウム水溶液をバインダーとし
て６００　ｋｇ／ｃｍ’の成形圧で成形したもの、実施
例１２〜１３はアルミナセメントをバインダーとして流
し込み成形したものである。

試験は取鍋スラグを用いた１６５０°Ｃ１２時間のスラ
グ回転侵食試験である。バーナにより１６５０℃に昇温
後、スラグを投入して１時間保持し、次いで排滓後ｇ　
ｏ　、ｏ　’ｃまで１５分で空冷する。というサイクル
を２回〈り返した。試験後に試料を中央で切断し、スラ
グの浸透深さを測定し、また、クラック発生の有無を観
察した。侵食量はいずれも少なかった。

第１表に示すように本発明の実施例では浸透深さは４．
８〜６．８ｍｍであり、クラックの発生もみられなかっ
た。

比較例として塩化マグネシウムをバインダーに用いたも
の（比較例９〜１１）およびアルミナセメントをバイン
ダーとしたもの（比較例１２）を同時に示した。比較例
はいずれスラグ浸透深さが８．５ｍｍより大きく、本発
明によなる耐火物へのスラグの浸透は少ないことがわか
る。

比較例９は特公昭５１−２３５０８に開示された配合に
なる耐火物である。開示の配合ではマグネシアクリンカ
−に２〜０．１２５　ｍ　ｍのアルミナを３〜７％、０
．１２５　ｍｍ以下のアルミナを５〜１２％と規定して
いるが本発明で規定した中粒（１ｍｍ未満４４ＪＬｍ以
上の粒）を多く含んでいるため、残存膨張が火きくなり
、スラグ浸透も大きかった。

実施例（ＩＩ　） 実施例（Ｉ）の実施例９に示す配合によって不焼成れん
がを作り、２６５を溶銅取鍋の側壁として使用した。取
鍋には保温蓋をかぶせ保温しながら使用した。従来品の
ジルコン質耐火物（Ｚｒ０２：６３％、５ｆＯ２：３５
％）の溶損速度はＱ、７ｍｍ／ヒートであったが、本発
明品は０．５ｍ＋ｎ／ｍｍトであった。使用中若干の構
造スポーリングが見られたが、優れた耐用性を示した。

【図面の簡単な説明】

第１図は溶鋼取鍋スラグによる１６５０°Ｃ１２時間の
スラグ回転侵食試験後の試料のスラグ浸透深さと、耐火
物を１５００°Ｃ１２時間焼成した後の気孔率との関係
を示すグラフ、第２図はアルミナの粒度配合を変化させ
たときの１５００°Ｃ１２時間の熱処理をくり返した後
の残存膨張との関係を示すグラフ、第３図は１３５０°
Ｃ１２時間の熱処理後の残存膨張量を示すグラフ、第４
図は１５００°Ｃ１２時間のくり返し残存膨張を示すグ
ラフ、第５図は１５００℃、２時間焼成後の見掛気孔率
とアントリアゼンの係数、最大粒径との関係を示すグラ
フである。 Ａ　アントリアゼンの係数と見掛気孔率、Ｂ　最大粒径
と見掛気孔率 Ｃ４４ｇｍ未満の粒子の配合を行わないものと見掛気孔
率 特許出願人　　川崎製鉄株式会社 代理人　　弁理士　　小杉佳男 １５　　２０　　２５　　３０　　３５１５００’Ｃ２
Ｍ間炊成徨の気５Ｌ幸砒）第２図 加熱回牧（１５００°０２時間） 第３図 ７）［１熱凹Ｉｔ　１５００℃２詩間

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ　アルミナを、粒径１ｍｍ以上３〜１０％、粒径１ｍ
   ｍ未満４４ルｍ以上３％以下、粒径４４　ｇｍｍｍｍ未
   満５〜浸０ 徴とするマグネシア・アルミナ質耐火物。 ２　大気中で１５００℃、２時間の熱処理後の見掛気孔
   率が２０％以下となるように粒度配合した特許請求の範
   囲第１項記載のマグネシア・アルミナ質耐火物。