JPS6054911B2 - 熱間圧入用不定形耐火物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は熱間圧入用不定形耐火物に関し、詳しくは冶金
、鋳造および製鋼用炉等の工業炉の圧入補修装置に使用
する熱間圧入用不定形耐火物に関する。

上記圧入補修装置は特開昭５５−１０４４Ｄ号公報に開
示され、添付図面に示しように先端注出口１から圧入用
材料を押し出しながら耐火物注出パイプ２を出し入れし
て、有孔型枠３の形状て造形施工する。

この作業は管状内壁がまだかなりの熱（５００〜１２０
０℃）を保有している間に行われるのて、施工される圧
人材は炉内の熱により直ちに硬化し、本装置の先端パイ
プを引き抜いても垂れ落ちることなく、造形されたまま
の形状を保持できる性質のものでなければならない。従
つて、本装置に供する材料は熱による硬化性が良好で、
しかも本装置に適した形状に加工できる作業性、すなわ
ち適当な粘性を有していなければならない。この他にも
一般耐火物としての特性、すなちスラグ、溶鋼の侵入に
対する抵抗性が大きく高耐食性であり、かつ高強度で耐
摩耗性に優れていること等が重要である。

一方、この圧入補修装置を用いて従来施工法に用いられ
る補修材すなわちピッチ、タールあるいは熱可塑性樹脂
を結合剤とした焼付け補修材を塗り付けたり、あるいは
炉内熱により流動性を付与させて流し込んだ後、焼付か
せる方法や、有機、無機系バインダーによる吹付け法、
流し込み法等による施工が実施されているが、かかる材
料によつてＤＨの吸い上げ管、ＵＨの還流管、転炉出鋼
口の内壁部を補修するに当たつて有孔型枠を介して圧入
する材料としての条件の全てを同時に満足していなくて
はならない。

例えば塗り付けの場合流動性は余り考える必要はなく、
硬化性のみを考慮すればよく、又流し込みの場合は流動
性を考慮するのみである。

これに対して、本発明における耐火物は、作業性付与の
ため液状物を混入することにより、粘性、硬化時間、焼
付時間、作業性等の要因を十分に調節したものである。

更に、本発明における耐火材としては、高温塩基度スラ
グ（ｃ／ｓ″−２〜５）に対して耐食性に優れ、塩基性
骨材及び／又はスラグ、溶鋼に対して濡れにくい炭素質
材料を使用し、結合剤としては、高強度、高耐食性を有
し、かつ硬化特性も良好な熱硬化性樹脂、あるいは硬化
剤を添加することにより、熱硬化性となる樹脂の１種あ
るいは２種以上の１〜３喧量部によりなり、熱間で有孔
型枠を介して圧入、造形されたとき、そのままの形状を
維持できる耐質を有する熱間圧入不定形耐火物である。
本発明による熱間圧入用不定形耐火物の骨材としては、
ＤＨ，Ｒ種転炉で発生する高塩基度スラグに対して耐食
性の優れた所要の粒度構成を有するマグネシア、ドロマ
イト、マグクロ等の塩基性材料の１種あるいは２種以上
及び／又は溶融スラグ、溶鋼に対して濡れ難い鱗状黒鉛
、土状黒鉛、人造黒鉛、コークスその他の炭素質材料の
１種あるいは２種以上を組み合わせて使用し、塩基性耐
火材とし炭素質材料の割合は７０：３０から９７：３の
割合が好ましい。本発明における結合剤としては熱硬化
性樹脂又は硬化剤の添加により熱硬化性となる樹脂の１
種あるいは２種以上を組み合わせて使用する。

上記樹脂は施工後炉内の保有熱により直ちに軟化→硬化
一揮発一分解一炭素化する。これらの樹脂は最終的には
炭素化することにより強固なりーボンボンドを形成し、
優れた耐食性と高強度を発揮する。熱硬化性樹脂又は硬
化剤の添加により熱硬化性となる樹脂としては、例えば
フェノール樹脂、エリア樹脂、メラミン樹脂、グアナミ
ン樹脂、アリニン樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエス
テル樹脂、アリル樹脂、キシレン樹脂、シリコーン樹脂
、フラン樹脂あるいはこれらの変性樹脂組成物がある。

しかしながら、本発明に用いる上記樹脂としては固定炭
素が多く、高強度、早強性及び耐食性に優れているレゾ
ール型フェノール樹脂、ノボラック型フェノール樹脂、
フラン樹脂及びこれらの変性樹脂組成物か好ましい。

レゾール型フェノール樹脂はほとんど液状で供給されて
いるが、中には固形粉末のものもあり、熱硬化性である
。

ノボラック型フェノール樹脂は通常固形状又は粉末状で
あり、熱可塑性である。従つて、この種の樹脂を不溶不
融の三次元構造にするためには硬化剤を必要とする。硬
化剤としては、バラホルムアルデヒド、ジオキサン、ト
リオキサン、ヘキサメチレンテトラミン等が知られてい
るが、作業環境上および取り扱い上の問題が少ないヘキ
サメチレンテトラミンが好ましい。ノボラック型樹脂に
対するヘキサメチレンテトラミンの添加量は５〜２唾量
％が適当である。５重量％未満では硬化後の性状が悪く
、強度が十分に発現しない。

また後述の実施例１に示すように熱間での良好な硬化特
性を得るためには５重量％以上添加が必要であり、７重
量％以上が好ましい。２鍾量％以上添加しても期待する
程硬化速度は上昇せず、むしろ組繊強度の劣化が見られ
る。

一方、フラン樹脂は通常液状の熱硬化性であり、加熱す
るだけて硬化反応が進んで固化するが、無機または有機
の酸を硬化剤として添加すれば常温でも硬化する性質を
持つている。

硬化したフラン樹脂は耐薬品性（耐アルカリ、耐酸）、
耐摩耗性を示し、耐熱性のフェノール樹脂より優れてい
る。

これらの樹脂の添加量は、通常耐火性骨材１００重量部
に対して１〜３唾量部である。

添加量が１重量部以下では十分な強度が得られず、また
３唾量部以上を添加しても良いが、期待される程の強度
は得られず、むしろ炭素化による組織冷化が大きく（フ
ェノール樹脂は通常炭素化する過程て約４０〜６０％消
失する）、かつ、樹脂の使用量に比例して原料費も高う
なる等のデメリツトの方が増大するので好ましくない。

また本発明耐火物はほとんど純粋なりーボンボンドであ
り、酸化に対して抵抗性が小さいという欠点があるので
、熱間強度、耐食性の低下等の不利益を伴う場合もある
ので、止むを得ない場合は酸化に対する抵抗性を補うた
めに低融点物質、例えばアルカリ金属ホウ酸塩、アルカ
リ金属ケイ酸塩、フリット、カレント、ペンナイト、セ
リサイト、転炉スラッジ、高炉スラッジ、転炉スラグ、
高炉スラグ等のように６００〜１４００℃で溶融して耐
火物の表面を覆い酸化を防止する物質、あるいは例えば
ＳｉＣ，Ｓｉ，Ｆｅ−Ｓｉ３Ｎ４等のケイ素化合物のよ
うに酸化されることにより、その表面に酸化被膜を形成
し、カーホンの酸化を防止する物質、あるいは例えばり
ん酸ナトリウム等のアルカリ金属りん酸塩のように一般
にカーボン系耐火物の酸化防止に用いられている物質の
１種あるいは２種以上を外割で０．５〜２唾量部添加し
て耐酸化物性を向上させることができる。この場合、０
．５重量部以下では添加の効果は得られず、２鍾量部以
上では熱間強度、耐食性を著しく低下せしめるように働
くので好ましくない。本発明の耐火物は、熱間において
有孔型枠を介して圧入するものであるから、結合剤であ
る熱硬化性樹脂又は硬化剤の添加により熱硬化性となる
樹脂の種類や耐火物が硬すぎて、高温において可塑性な
いしは粘性に乏しいとか、反対に柔らか過ぎないように
有孔型枠を用いる施工法に適した作業性を持つた耐火物
とすることが重要である。

従つて、本発明に用いる上記樹脂は、耐火物に混入され
たときに、上記作業性が付与された液状の状態で混入さ
れていることが必要となる。そのためには、結合剤の樹
脂が粉末状の場合には耐火物中に作業性付与剤、即ち液
状物が混入されていることを必要とし、例えば液状の上
記樹脂として、あるいは粉末状の上記樹脂の場合は、後
述のような樹脂と相溶性のある物質や樹脂の溶剤として
、あるいは上記作業性付与剤の２種以上として混入する
ものである。

なお、上記樹脂が、液状である場合はそれ自体が作業性
付与剤となるものである。

従つて、液状の上記樹脂のみを混入してもよい。なお、
耐火物剤の使用量、種類によつて、液状の上記樹脂であ
つても上述の作業性付与剤を加える場合もあり得る。

また、液状熱硬化性樹脂と他の作業性付与剤との併用や
、液状と粉末状の熱硬化性樹脂を併用してもよい。

この作業性付与剤は、粉末樹脂をとかして耐火材中に混
入してもよく、また、耐火材中に樹脂と作業性付与剤を
同時に、又は別々に混入してもよい〜 これら作業性付与剤の粘性は温度によりかなり変動する
ので、その添加量もかなり変動することになる。

また、骨材に炭素質骨材を多く使用したり、あるいは骨
材の微粉量が増加すると上述の作業性付与剤の添加量も
増加する。また、液状熱硬化性樹脂を使つた場合と粉末
熱硬化性樹脂を使用した場合でも当然異なつてくるが、
液状熱硬化性樹脂と作業性付与剤を合わせた（粉末熱硬
化性樹脂のみ使用のときは作業性付与剤の量）添加量は
８〜３踵量部の範囲が作業性付与上好適である。作業性
付与剤としては使用した樹脂と相溶性のある物質で、一
般に例えばフェノール樹脂、フラン樹脂及びこれらの変
性組成物の溶剤としては、水またはメチルアルコール、
エチルアルコール、フルフリルアルコールのような１価
アルコール、またはエチレングリコール、プロピレング
リコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコ
ールのような多価アルコール類、ジメチルケトン、メチ
ルエチルケトンのようなケトン類、エチルセルソルブア
セテート、ブチルセルソルブアセテートのようなエステ
ル類が知られているが、本発明に使用する樹脂の溶剤と
しては、エチレングリコール、プロピレングリコール、
ジエチレングリコール、ポリエチレングリコールのよう
な多価アルコール類またはグリセリン類の１種または２
種以上が好ましい。なぜならば、これらのアレコール類
またはグリセリン以外は、特有な臭気、または低い引火
点等で作業性、環境上、取扱い上問題等があるからであ
り、従つて本発明に使用する作業性付与剤も上述の多価
アルコール類またはグリセリン類の１種または２種以上
が好ましいということになる。また、本発明の耐火物と
して使用される石炭、石油系ピッチ等の石炭、石油分溜
物や、上記に酸化防止剤の一種として述べたケイ素化合
物、例えばＳｉＣ，Ｓｉ，Ｆｅ−Ｓｊ，Ｓｊ３Ｎ４等の
ケイ素化合物は施工体の強度付与剤として使用すること
ができるが、これらの強度付与剤としての石炭、石油系
ピノツチは０．５〜１唾量部添加して使用する。

０．５部以下では効果が見られず、１娼以上添加しても
それほど強度は向上せず、むしろ発煙量の増大や炭素化
に伴う気孔の増大等の不利益が増加するので好ましくな
い。

門 また、特にケイ素化合物は１鍾量部以上添加すると
施工体の熱間特性、耐食性を低下せしめるので好ましく
ない。

実施例１ 第１表に粉状の硬化剤の添加により熱硬化性とノなる樹
脂を配合した圧人造形耐火物の例と、その特性を示す。

ノボラック型フェノール樹脂に対するヘキサメタチレン
テトラミンの添加量は、組繊度から見て５〜２鍾量部が
適切であることが明らかである。これらの配合を圧入補
修装置を用いて熱間施工（８００〜１０００補Ｃ）した
ところ、１−１，１−２は硬化速度が遅いために落下し
て造形不可能であつた。１−３は耐火物注出バイブ引抜
き速度を遅くすると造形可能となつた。

１−４〜１−６は良好であつた。

実施例２ 熱硬化性樹脂として液状のものを使用して、熱間で有孔
型枠を介して圧入したとき造形されたままの形状を維持
できる性質を持たせた例てある。

添加樹脂量を３０％にまで増加すると組織劣化を招いて
いることがわかる。これらの材料を圧入補ノ修装置にて
熱間施工（８００℃）したところ、いずれの配合も造形
性は良好で、垂れることはなかつた。実施例３ 所定割合の材料を混練、成型し、１１０℃で２４時間乾
燥したものを８００℃×頷還元焼成し、炭化させてサン
プルとした。

炭素化したサンプルの重量測定後、酸化雰囲気の電気炉
にて所定温度、所定時間処理し重量減少を求めた。結果
は第３表の通りであり、酸化防止剤を添加することによ
り、かなり酸化は防止されることがわかる。実施例４ 第４表に示したように強度付与材を添加すると、特に熱
間での強度が向上することがわかる。

しかし１―以上添加すると組織が劣化し、強度もそれ程
向上しない。第５表に熱硬化性樹脂あるいは硬化剤の添
ノより熱硬化性となる樹脂の１種あるいは２種ｊを組合
せて使用したときの例を示した。

これいずれも圧入補修装置を用いて熱間施工（−℃）し
たところ、作業性、造形性ともに良好゛つた。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明の不定形耐火物を使用する炉の圧入補修
装置の概略図てある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 塩基性及び炭素質の耐火材１００重量部に熱硬化性
   樹脂あるいは熱可塑性樹脂に硬化剤を添加すれば熱硬化
   性となる樹脂の１種あるいは２種以上を１〜３０重量部
   液状の状態で配合してなり、熱間で有孔型枠を介して圧
   入し、造形されたとき、そのままの形状を維持できる性
   質を有する熱間圧入用不定形耐火物。