JPS6131363A - 炭素含有流し込み材 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は溶銑樋５溶鋼取鍋、タンディツシュなどの溶融
金属容器等の内張りとして用いる流し込み耐火材の改良
に関するものである。

〔従来の技術〕

溶銑樋などに、用いられている炭素含有流し込み耐火材
に、金属シリコン粉末および／または金属アルミニウム
粉末を添加することによって、高強度、高耐食性の流し
込み耐火材が得られることは良く知られている。

これらの金属が有効に働く機構は明らかではないが、 ■使用中の高温にさらされ炭素と反応して炭化物を生成
する。

・≧）金属シリコン、アルミニウムが酢化してマトリン
クス部の酸化物と反応し、組織強化を図る。

・１）金属シリコン、アルミニウムが炭素より先に酸化
されるために酸化防止剤として働く。

などの理由により高強度、高耐食性を示すものと推定さ
れている。

しかし、セメントを含有した流し込み耐火材。

あるいは塩基性流し込み耐火材に、シリコンおよび／ま
たはアルミニウムを添加すると、施工中に発泡あるいは
膨れを生ずることがある。この発泡ある″いは膨れの大
きさは高温で施工するほど大きい。

発泡あるいは膨れが発生すると、流し込み耐火材の組織
劣化が起こり、シリコンおよび／またはアルミニウムを
添加しない場合よりも耐食性が低くなる。

特開昭５３−６６９１７ではゼラチンあるいは硼酸アン
モニウムなどを添加すればこの発泡を防止できるとして
いる。しかし、高温（２５℃以上）で施工した場合では
、少量ではあるが発泡があり、発泡、膨れの発生を完全
に防止することはできなかった。

また、特開昭５５−９５６８１にはアルミニラＬ・粉末
を予め樹脂で被覆させることにより、高炉出銑樋用の流
し込み耐火材の発泡を防止できるとしている。この場合
、シリコンね末は被覆なしで使用している。アルミニウ
ム粉末を被覆する被覆材の量はアルミニウム粉末１０量
部に対して樹脂１０〜２００重量部が好ましいとしてい
るが、これら多星の樹脂を含むことは添加したアルミニ
ウムの効果を損なう。

また特開昭５８−１９９７７０では練り土状の高炉樋用
補修材中のシリコンに４４機質八へンダでコーティング
することによって、保存期間を長くできるとしているが
、そのコーテイング量は（シリコン）／（有機質パイン
タ）−３／７であり、これもコーテイング材の量が多く
、シリコンの効果を十分に発揮できないという欠点があ
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明はかかる欠点をなくし、炭素含有流し込み耐火材
中にシリコンおよび／またはアルミニウムを有効に添加
する場合、シリコンおよび／またはアルミニウム粉末へ
のコーテイング材の付着を強力に行わせると共にコーテ
イング材の使用量を減少せしめることによって、発泡現
象を防止しつつ、高強度、高耐食性の流し込み耐火材を
得ることを目的とする。

〔問題点を解決するのための手段〕

以下木発明の詳細な説明する。

本発明は、有機質塗料で表面コーティングしたシリコン
および／またはアルミニウムを含む炭素含有流し込み耐
火物である。

本発明者らはシリコンおよび／またはアルミニウムの添
加による発泡現象の防止について検討を行い、発泡を防
止するためには、それらの金属と、混練のために添加し
た水分とが接触しないようにすることが必要であるとの
知見を得た。

すなわち、本発明者らの発泡現象についての種々の検討
の結果、以下の反応によって発泡が起こることが判明し
ている。

セメントを含有した流し込み耐火材、あるいは塩基性流
し込み材等のように、混練水中へセメントおよび／また
は塩基性骨材が溶出し、アルカリ性水溶液が生ずる流し
込み耐火材においては、アルカリ性水溶液中で、シリコ
ンおよび／またはアルミニウムは酸化され、水素ガスを
放出するのである。

μ上のことを反応式で示すと次の通りである。

Ｓ　　ｉ　　＋２０Ｈ−＋Ｈ２０ ＝Ｓ　ｉ０３２−＋２Ｈ２−（１） ＡＭ＋３０Ｈ−＋３Ｈ２０ →ＡＱ　　（ＯＨ）ｅ　”−＋％Ｈ２ ・・・・・・（２） となる、この水素ガスの発生により、発泡および／また
は施工体の膨れが発生する。

この反応を防止するためには、 （ａ）水溶液の水素イオン濃度（ｐＨ）の制御（ｂ）こ
れらの金属と水溶液との接触防止の対策が考えられる。

上記（ａ）は耐火材成分を変更させる必要があり、所要
の耐火材を製造する意味からは本末転倒となり、好まし
くない。本発明は基本的には上記（ｂ）の作用を利用す
るものである０発泡現象を防止するためには、これらの
金属と水溶液とが直接には接触しないことが必要である
。これを達成するためには表面を完全にコーティングし
たシリコンおよび／またはアルミニウムを用いればよい
。

コーテイング材による被覆が完全でない金属を用いた耐
火材では、水溶液と金属との反応が起こり、発泡の原因
となる。この場合、全くコーティングしない金属を混入
した耐火材と比べれば発泡膨れの程度を小さくすること
ができるが、完全に防止できるわけではない。

金属シリコンおよび／またはアルミニウムの表面はコー
テイング材によって完全に被覆されていることが望まし
く、そのためにはコーテイング材は、流し込み耐火材の
混練時の摩耗によって剥がれないだけの十分な強度と金
属に対する十分な付着強度とを有することが必要である
。

さらには、金属シリコンおよび／またはアルミニウムは
流し込み耐火材中に広く分散していることが望ましく、
コーティングされた粒および／または粉末が凝集するこ
とは好ましくない。そのためにも、コーティング層の厚
さはできるだけ薄い方が好ましい。またコーティング層
が厚すざると、前述のシリコンおよび／またはアルミニ
ウムの添加効果が阻害されることもあり、この点からも
コーティング層の厚さはできるだけ薄い方が望ましい。

金属シリコンおよび／またはアルミニウムが上述の要件
を満足するようなコーテイング材を種々検討した結果、
有ｍ＊塗料が有効なコーテイング材であることが分った
。ここでいう有機質塗料とは、材料の表面に塗布され固
化したときに、水に対し不溶性で連続した皮膜を作るも
のを言い、ラッカー、エナメルペイント、油ペイント、
油ワニス、揮発性ワニス、人造樹脂ワニス、人造樹脂エ
ナメル、合成樹脂塗料などがある。これらの有機質塗料
を金属シリコンおよび／またはアルミニウムのコーテイ
ング材として用いると、金属粉粒子との付着強度が大き
く、また、コーティング層の厚さが薄いコーティング層
を得ることが可能となる。

これらコーテイング材の添加量はシリコン粉末および／
またはアルミニウム粉末１０重量部に対し、０．５〜１
０重量部で被覆したものが好適である。さらに好ましく
は１〜５重量部である。コーテイング材の添加量が０．
５重量部未満では完全に被覆することができず、施工時
に発泡を起こし易い。〜方ｌＯ重量部を越えるとシリコ
ンおよび／またはアルミニウムの効果を阻害する。

これらのコーテイング材は、流し込み耐火材の昇温中に
炭化するため、少量の添加量ではシリコンおよび／また
はアルミニウムの効果を３Ｍ害しないが、多量に添加さ
れると厚い炭素の層が生成するためにシリコンおよび／
またはアルミニウムの効果を阻害するものであると推定
される。

流し込み耐火材への金属シリコンおよび／または金属ア
ルミニウムの添加量は０．５〜５重量％が望ましく、さ
らに好ましくは０．８〜２．５上置％である。０．５重
址％未満では添加効果が認められない、また５重量％を
越えて添加しても、効果がそれに比例しない。

前述の特開昭５５−９５６８１、同５８−１９９７７０
でのコーテイング材は、流し込み耐火材または不焼成耐
火材の有機質バインダーまたはセラミックスや耐火材成
形用の有機質／へイングーとし通常用いられるものであ
り、本発明におけるコーテイング材として適しなかった
ので、多量に使用せざるを得なかったものであると考え
られる。

またこれらの有機質塗料をそれら金属粉末にコーティン
グ処理する前またはコーティング処理中に、それらの金
属粉末の表面をビニルトリエトキシシラン、γ−アミノ
プロピルメチルジメトキシシランなどによって力・・ノ
ブリング材処理を行うと、金属粒子とコーテイング材と
の間の付着強度を上げることができ、いっそう効果が上
がる。

〔作用〕

ラッカー、エナメルペイント、油ペイン）１の有機質塗
料はシリコンまたはアルミニラムノ表面に薄く強固にコ
ーティングされるので、耐火材混練時１こおけるシリコ
ンまたはアルミニウムと水分との接触を阻止する。従っ
てシリコンまたはアルミニウムによる発泡現象を防止し
、これによって本発明の炭素含有流し込み耐火材は高強
度、高耐食性となる。

〔実施例〕

以下、実施例により具体的に説明する。

実施例（Ｉ） 炭素を含有する塩基性流し込み耐火材にシリコ、／ある
いはアルミニウム粉末を添加しこれらにコーテイング材
を施さない場合、各種のコーテイング材でコーティング
した場合について、耐火材の発泡の有無を調べた。結果
を第１表に示す。

いずれにおいても、塩基性流し込み材の耐火性骨材１０
０眠量部に対し、シリカゾル系バインダ７重量部とシリ
コン粉あるいはアルミニウム粉ｚＬｊｔ部とを含み、３
０″Ｃの温度でテストした。

本発明の実施例ではいずれの場合もシリコンまたはアル
ミニウムによる発泡を完全に防止することが可能であっ
た。

シリコンまたはアルミニウムにコーテイング材がない耐
火材では、激しく発泡が起こった。ワックス、フェノー
ル樹脂、ピッチをコーティングすると発泡を減少させる
ことができるが、完全に発泡を押えるためには、シリコ
ンまたはアルミニウムの１．５倍の重量のコーテイング
材が必要であった。

実施例（ＩＩ　） アルミナセメントをバインダとした塩基性流し込み耐火
材について、シリコンを添加した場合の気孔率、曲げ強
度、スラグ侵食テスト溶損指数の比較を行った。スラグ
侵食テスト溶損指数は、転炉スラグを用いた１６００℃
×２時間のスラグ回転侵食試験における溶損華を比較例
７をｌＯＯとして指数で表示したもので、数字が小さい
ほど耐食性に優れることを示す。

第２表に結果を示す。

シリコンを添加しなかった比較例７では、曲げ強度が弱
く、耐食性に劣る。表面コーティングをしていないシリ
コンを添加した比較例８では発泡が起こり、気孔率の上
昇、曲げ強度の低ド、耐食性の低下が見られる。またシ
リコン粉末に対し１、５　（ｉのラッカーで表面コーテ
ィングしたシリコン粉を含むもの（比較例８）では、シ
リコン添加の効果は余り顕著でない。それに対し、シリ
コン粉に対し０．２倍量のラッカーで表面コーティング
した実施例５では発泡もなく、高強度、高耐食性となり
、シリコンの添加効果が十分に現れている。

また第１図に、コーテイング材としてのラッカーＦ、％
、を変化させたときの溶損駿を示す。ラッカーとＳｌと
の比が重量比で０．０５より小さくなると、溶損指数は
大きくなる。またラッカーと３１との比がｌ、Ｏより大
きくなると溶損指数は大きくなる。最適値はラッカーと
８１との比が０．１〜０５の範囲であることがわかる、 実施例（ｍ） シリコンおよび／またはアルミニウムを含む各種の流し
込み耐火材について、シリコンまたはアルミニウム粉末
の表面をラッカーコーティングした場合としない場合（
実施例６〜１２）としない場合（比較例１Ｏ〜１３）の
発泡の有無、気孔率、曲げ強度、スラグ侵食テスト溶損
指数を比較し、ｐｆＳ３表に示す。

いずれの場合も、ラッカーにより表面処理した金属粉末
を用いることによって発泡による気孔率の増大が抑えら
れ、高強度で高耐食性材料を得ることができる。

なお第３表において、実施例８．９、比較例１２．１３
の耐食性が他に比べて劣るのは耐火骨材の影響によるも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、コーティングに用いたラッカーと金属シリコ
ン粉末の重量比に対する溶損指数の関係を４（すグラフ
である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　有機質塗料で表面コーティングしたシリコンおよび
   ／またはアルミニウムを含む炭素含有流し込み耐火物。