JPS6016875A - 熱間施工用不定形耐火材 - 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】 本発明は溶融金属容器、あるいは溶融金属処理装置の熱
間施工用不定形耐火材に関するもので、更に詳しく述べ
るならば、転炉や精ａ＠等における熱間吹付材、熱聞流
し込み材、あるいは脱ガス装置の圧入材等、熱間で施工
を行う不定形材において、作業性、耐用性のすぐれた材
料の提供を目的に開発したものである。

従来、これら熱間施工用不定形耐火材は、施工装置、施
工部位によりその施工法が決定され、施工法により材料
を選定していたが、各々施工条件に制限があり、その耐
用も満足するものではながつた・ すなわち、転炉の吹付材においては、その施工体の物性
は低いものであり、その耐用は満足すべきものでないば
かりでなく、近年の連鋳比率の増加に伴い高温における
施工を余儀なくされており、施工時の付着率の低下、更
には施工体の剥離現象も多く見られるようになっている
。

また、転炉の装入壁、あるいは出鋼壁の補修用に最近そ
の使用量が増加している熱聞流し込み材は、１０００℃
以上の高温で施工を行なえば、良好な沸騰を伴って、物
性のすぐれた施工体となり、吹付材と比較して良好な耐
用を示す。しかし、その施工温度が１０００℃以下にな
ると熱聞流し込み材では施工体としての強度が発現せず
、補修材として使用できないという大きな欠点を持って
いる。

更に、最近の転炉の操業の主流となっている上・下吹き
吹錬においては、炉底の損傷が大きな問題となっている
。この炉底の補修に熱聞流し込み材の使用が検討されて
いるが、従来の熱聞流し込み材においては熱間における
流動性が低いという欠点を持つので、炉底の補修には使
用できない。

すなわち、炉底補修を目的にした熱聞流し込み材の施工
法としては、水分１５〜２５％で混練したスラリー状の
熱間流し込み材をスクラップシュート等を利用して傾動
した転炉に投入し、直ちに炉を直立させて炉底の目的部
位に流し込むという方法が考えられているが、従来の熱
聞流し込み材は熱間における流動性が考慮されていない
ので、炉を直立させたときに要補修部位には投入した材
料が満足に流れこまず、十分な施工ができないという大
きな欠点を持っている。

一方、脱ガス装置の補修用としての圧入材は。

現在上としてアルミナを主成分としたものが多用されて
いるが、これらは脱ガス装置の温度が低下したのちに施
工を行なう事を前提として開発されているので、施工温
度が高くなるにつれて物性の悪いものとなり耐食性が大
巾に低下するのが現状である。しかし、このように冷却
期間を長く取ることは、脱ガス装置の操業に不利である
ばかりでなく、施工後に乾燥、昇熱の工程を必要とし、
省エネルギーの観点からも、また、他部位に築炉されて
いる煉瓦に与える影響から見ても好ましくない。更に、
ＲＨ脱ガス装置等の浸漬管内筒面あるいは槽底に施工す
る場合には、母材との接着強度はそれほど強固でなくて
も問題ないが、構造的に母材との接着力だけで施工した
材料を保持する必要のある場合には、従来の圧入材では
接着強度が低く、施工体を接着力のみでは保持できない
。

最近、転炉のトラニオン部あるいは溶鋼鍋のスラグライ
ンに金枠をセリトン、不定形耐火材の圧入もしくは流し
込み施工を行なうことが考えられている。この方法によ
り得られた施工体は、現在行なわれている吹付材よりも
物性が良好でその耐用性も向上すると考えられるが、従
来の圧入材もしくは熱聞流し込み材では母材との接着が
十分でなく、このような目的には使用することができな
かったのである。

本発明は上記のような諸事情を考慮し、熱間施工用不定
形耐火材の接着性、流動性について鋭意研究の結果なさ
れたものであり、熱間吹付材、熱間流し込み材、圧入材
等熱間で施工を行なう不定形耐火材において、作業性、
耐用性にすぐれた材料を提供するものである。

すなわち、施工法に応じて粒度構成を施した耐火材に対
して、リン酸又はリン酸塩類、ラクタム類等、更に施工
法によっては硬化剤を加えることにより熱間施工用不定
形耐火材としてすぐれた作業性と耐用性を発現すること
を見いだし、本発明をなすに至ったのである。

不定形耐火材用バインダーとしてのリン酸又はリン酸塩
類については、これまで各種リン酸又はリン酸塩類の使
用が報告されているが、本発明はリン酸又はリン酸塩類
にラクタム類等を組み合わせて使用することにより単な
るバインダーとしての作用の他に低水分域での材料の十
分な流動性を保持させることに特徴を有する。

熱間施工用不定形耐火材にラクタム類等を使用した時の
その作用機構の詳細は明らかではないガリン酸又はリン
酸塩類と併用することにより以下のような作用を発現す
るものと推定される。加熱水溶液中でのラクタム類等は
開環し、併用しているリン酸又はリン酸塩類と反応し、
キレート化合物を生成し、リン酸又はリン酸塩類に低温
での反応性を付与し、更に耐火材−水分散系において特
殊な凝集現象を発現させ、熱間での流動性と沸騰現象を
低水分域まで持続させている。

すなわち、水溶液中で開環したラクタム類等とリン酸又
はリン酸塩類より生成したキレート化合物により、特殊
な凝集状態となった材料は低水分域まで熱間施工用不定
形耐火材として必要な泥漿粘性を保持し、以下に示すよ
うな作用効果を発現するものと考えられる。

（１）一般に、熱間吹付材においては母材との濡れ性が
良好なほど接着強度は向上する。それ故、施工温度が高
くなるにつれて母材との接着性は悪くなり、施工に必要
な水分も多くなるといわれている。本発明よりなる吹付
材は、ラクタム類等を併用することにより、先に述べた
ように低水分域まで吹付材の接着に必要な泥漿状態を保
持しており。

高温においても安定した接着性を示し、また、得られる
施工体の物性もすぐれており、従って耐用性にすぐれて
いる。また、従来の吹付材で良好な接着性の得られてい
る比較的低温域で本発明の材料を使用した場合には、従
来の材料を使用した場合に比べ低水分での施工が可能と
なり、その結果、よりすぐれた物性を示す施工体が得ら
れ、耐用が一段と向上する。

（２）熱間流し込み材においても、ラクタム類等とリン
酸又はリン酸塩類の併用により低水分域まで泥漿状態を
保持することができ、熱聞流し込み材の施工に重要な働
きをする適切な沸騰現象が長時間保持され、熱間でのす
ぐれた流動性を発現し、その結果強固な接着性と低気孔
率の施工体となる。

更に、従来の熱聞流し込み材では１０００℃以下ではリ
ン酸又はリン酸塩類が十分なバインダー効果を発現しな
いので施工体として必要な強度が得られなかったが、ラ
クタム類等とキレート化合物を生成したリン酸又はリン
酸塩類は反応性に富む状態にあり、１０００℃以下で施
工してもバインダーとしての働きを十分に示し、強固な
施工体を形成する。もちろん、本発明の材料は１０００
℃以上での施工では従来の熱聞流し込み材と変わらぬ接
着、耐用を示し、広い温度範囲にわたって使用可能であ
る。

（３）圧入材においては、従来の低温での施工を目的と
したものでなく熱間において施工を行ない、その充填に
沸騰現象を応用するものであり、その作用効果は熱聞流
し込み椙と同様である。

以上のようなずぐれた作業性を有する本発明に使用され
る耐火材としては、アルミナ質、ロー石質、ドロマイト
質、マグクロ質、マグネシア質等既知の各種耐火材があ
るが、その目的からして高い耐火度とすぐれた耐食性を
持っている各種マグネシアクリンカ−、ドロマイトクリ
ンカ−等の塩基性耐火材かあるいは塩基性材料とアルミ
ナ質等の中性材料との併用が好ましい。

本発明に使用し得るリン酸又はリン酸塩類としては、各
種のリン酸、リン酸塩、縮合型リン酸塩があり、このう
ちより１種あるいは２種以上を選択して使用することが
可能であり、特に限定する必要はない。しかし、１種の
み選択して使用する場合、あるいは２種以上を組み合わ
せる場合には、その１種として、トリポリリン酸、ヘキ
サメタリン酸、テトラポリリン酸等縮合型リン酸又はこ
れらリン酸のアルカリ金属塩を使用するのが好ましい。

その使用量としては耐火材１００重量部に対して０．５
〜１０重量部であり、　好ましくは１．５〜８重量部で
ある。使用するリン酸類が０．５重量部より少ない場合
には得られる施工体の強度が十分に発現しない。また、
１０重量部より多いと施工体の耐火度が低下し、耐火物
としての耐食性が劣るばかりではなく、銅の品質の面か
らも好ましくない。

次に本発明でいうラクタム類とは、そのまま、あるいは
開環してリン酸又はリン酸塩類とキレートを形成するこ
とのできるもので、β−プロピオラクタム、γ−ブチロ
ラクタム、δ−バレロラクタム、ε−カプロラクタム等
のラクタム類、ラクタム類と互変異性のあるラクチム類
、β−プロピオラクトン、γ−ブチロラクトン、テトロ
ン酸等のラクトン類、無水フタル酸、無水マレイン酸等
の酸無水物類、スクシンイミド、フタル酸イミド等のイ
ミド類の他、ジオキサン類、ラクチド類、環状フレイド
類等のへテロ環化合物が使用でき、このうちより１種あ
るいは２種以上を選択して使用する。その使用量は耐火
材１００重量部に対して０．２へ・６重量部であり、好
ましくは０．５〜４重凰部である。　ラクタム類等の使
用量が０．２重量部より少ないと耐火材−水分散系の泥
漿保持能が低下し、物性、接着性の悪い施工体となり、
好ましくない。

また、ラクタム類等は有機物質であり、施工後は消失し
て気孔を生成するので６重量部以上の添加は好ましくな
い。また、ラクタム類等とリン酸又はリン酸塩類の使用
比率は重量比でリン酸又はリン酸塩類１に対しラクタム
類等０．０５〜２であることが望ましい。

本発明よりなる熱間施工用不定形耐火材を吹付材として
使用する場合には、適性な硬化特性を有することが必要
であるが、その目的のためにはケイ酸ソーダ、ケイ酸カ
リウム、消石灰、アルミン酸カルシウム、水酸化マグネ
シウム等の既知の硬他剤を併用することが可能である。

その使用量は、リン酸又はリン酸塩との硬化反応の速度
により決定されるが、耐火材１００重量部に対して０．
５〜５重量部が好ましい。　この硬化剤の添加量が０．
５重量部未満では硬化速度が遅く、吹付材としての硬化
特性が発揮されず、５重量部より多いど硬化が速すぎ、
ノズル孔で硬化が起ったりする。

本発明の材料を用いる施工法としては、吹付法、圧入法
、流し込み法、振動鋳込み法など既知の方法が適用可能
で、用いる耐火材原料の粒度構成を各施工法に合わせる
のみで、従来の材料に変えて本発明の材料が使用できる
。すなわち、吹付法では粒径１〜３Ｗ１１のもの２０〜
５０重景％、重量０．１２５−ｌ２５−１ｎ〜４０重量
％、０．１２５画以下３０〜４５重量％であり、圧入法
では粒径１〜３ＩＩＩ１１ノもノｌ０−３０重量％、０
．１２５〜１画３０〜５０重景％、重量１２５ｍｎ以下
３５〜６０重景％の範囲が好ましく、流し込み法や振動
鋳込み法では１〜１０ｍｍの粒径のもの４０〜６０重量
％、０．１２５〜１　ｗｎ　１５−３５重量％、０．１
２５ｍｎ以下２５〜４５重景％の粒度範囲とすることが
望ましい。

以上述べたように、本発明はラクタム類とリン酸類等を
併用することにより比較的低温域から高温域までの広い
温度範囲にわたり安定した接着性と優れた物性による高
耐用を示す吹付け、圧入、流し込み等各種の施工法に適
用可能な熱間施工用不定形材料を提供するものである。

以下に実施例を示し、本発明よりなる熱間施工用不定形
耐火材の詳細を具体的に説明する。

実施例１〜６ 転炉用ドロマイトれんがを内張すした内容積１１００　
Ｘ　１１００　Ｘ　１３００　（Ｈ）　ｍｍ　（７）ガ
ス炉を１３００’Ｃニ昇温し、第１表に示した組成のマ
グネシアクリンカ−及びドロマイトクリンカ−を用いて
第２表に示すような配合組成の吹付材を吹付けし、得ら
れた施工体の付着率と物性の測定結果を第２表に示した
。

比較例１〜３ ラクタム類等を用いない以外は実施例１〜６と同様にし
た第２表に示す配合の吹付材の結果を同様に第２表に示
した。

第２表の結果から明らかなように、本発明の材料を用い
た吹付材は、施工温度１３ｏＯ℃という高温においても
従来の吹付材（比較例）に比較して非常に高い付着率を
示し、また物性においても低い気孔率と高い圧縮強さを
示しており、本発明の材料を吹付材に用いるとすぐれた
施工体となることを示している。

実施例７　比較例４ 本発明の材料を用いた吹付椙の実炉試験を平均出鋼温度
１６８５℃のＡ製鉄所９０を転炉において実施例３〜５
の材料で行なった。吹付時の炉壁温度は１３００〜１３
５０℃であった。結果を第３表に示した。

第３表 ×　目視による この実施例７に見られるように、本発明の材料を用いた
熱間吹付材は、平均出鋼温度１６８５℃という高温操業
の炉においても、従来の吹付材では得られない優れた付
着性を示し、またその耐用においても従来の吹付材の２
．５倍の耐用を示した。

実施例８〜１２、比較例５〜６ マグネシアクリンカ−の１〜５回粒径のもの５０重量％
、０．１２５〜１圃のもの２０重重量及び０．１２５ｎ
ｏ以下のもの３０重量％に第４表に示すリン酸塩類、　
ラクタム類等を加えた本発明の材料より成る熱間流し込
み材に水を加えてスラリー状にした後、６００℃に保持
した電気炉内にセットした底面にマグクロれんがを使用
した型枠中に流し込み沸賊硬化させた。冷却後との施工
体の底面マグクロ九んがとの接着強度を剪断法により測
定した。更に得られた施工体の物性も測定した。

比較例としてラクタム類等を使用しない以外は実施例と
同様の方法で試験を行なった。

結果をまとめて第４表に示す。

実施例１３、比較例７ 第４表に示した本発明の材料を用いた熱聞流し込み材と
しての実炉試験を平均出鋼温度１６８５℃のＡ製鉄所９
０を転炉において実施した。施工開始時の炉壁温度はほ
ぼ１３５０℃、施工終了時は約ｉｔｏ。

℃であった。

結果を第５表に示す。

第５表 ×　目視による 実施例１４〜１５．比較例８〜９ 本発明より成る熱聞流し込み材の熱間での流動性を確認
するため、　Ａ製鉄所９０を転炉において炉底補修材と
して使用した。

マグネシアクリンカ−の粒径１〜Ｓｍｎ５０重量％、０
．１２５〜１ｍｍ２０重量％及び０．１２５ｒｍ以下３
０重景％の材料に第６表に示したリン酸塩類及びラクタ
ム類（比較例はラクタム類等を添加しない）を加え、水
でスラリー状にした熱聞流し込み材をスクラップシュー
トを利用して傾動した転炉に投入し、次いで炉を直立さ
せ、目的とする炉底に流し込む方法で施工した。

結果を第６表に示す。

第６表 ※焼付終了後炉を傾動し、炉底中央部まで流動している
量を施工量に対して目視でめた。

ラクタム類等を添加したことを特徴とする本発明の材料
を使用した熱聞流し込み材は、ラクタム類を含まない従
来の熱聞流し込み相と比較して、第４表に示されるよう
に、　１０００℃以下の低温で施工しでも充分な接；ｎ
強度及び耐用が得られることがわかり、１０００℃以上
の高温の実炉での耐用−一第５表に示されるよう□に従
来品に比して３倍以上の耐用か得らＡｃでいる。更に本
発明の材料は流し込み材として使用した際に流動性が良
いので、実施例１４へ・１５にみられるように施工量の
１工ぼ全量が炉底の凹部まで流動した後沸庇硬化してｊ
３す、その耐食性も格段に優れていた。

これに対して従来の熱聞流し込み材では流動性が悪いの
で、施工量の５０〜６０％しか炉底まで流動Ｕ゛ず、し
かも粗分離を生じ、従ってその耐用も低いものであった
。

実施例１６〜１７ 本発明よりなる熱間施工用不定形耐火材を圧入材として
ＲＨ脱ガス装置の浸漬管内筒部の補修材として使用した
結果を第７表に示す。

第７表 使用した耐火材はマグネシアクリンカ−で粒径１−３ｍ
ｍ　３０重重量、０．１２５−１ｎｎ　２０重量％、０
．１２５圃以下５０重量％である。　ＲＨ脱ガス装置の
平均処理温度は、１６４０℃、１．ｃｈ当りの処理時間
は約４５分間である。なお、従来、このＲＨ脱ガス装置
の補修にはアルミナ質の圧入材が使用されており、温度
２００〜３００℃で施工され、約４０ｃｈの耐用を示し
ていたが、操業条件の変更により施工温度が８００〜１
０００℃になり、その耐用も約２３ｃｈと大＋１ｊに低
下していたのが、本発明耐火材を用いることにより耐用
は３６〜３９ｃｈとなり一挙に１．５〜２倍の耐用が得
られることとなったのである。

以上 出願人　（６６５）新日本製鐵株式会社同　九州耐火煉
瓦株式会社 代理人　弁理士　森　廣三部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １耐火材原料１００重景部に対して、　リン酸又はリン
   酸塩類０．５〜１０重景部重量ラクタム類等０．２〜６
   重基部を添加してなることを特徴とする熱間施工用不定
   形耐火材。