JPS63151661A

JPS63151661A - 不焼成アルミナ・マグネシア質煉瓦

Info

Publication number: JPS63151661A
Application number: JP61296700A
Authority: JP
Inventors: 孝夫鈴木
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1986-12-15
Filing date: 1986-12-15
Publication date: 1988-06-24
Anticipated expiration: 2009-09-28
Also published as: JPH0676252B2

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、高炉の溶銑樋、混銑車、溶銑鍋、溶鋼取鍋等
冶金用容器の内張りに用いる不焼成アルミナ・マグネシ
ア質煉瓦に関する。

〔従来の技術〕　。

高炉の溶銑樋、混銑車、溶銑鍋、溶鋼取鍋等の製銑、製
鋼用冶金容器の内張り耐火物としてろう石質、ジルコン
質、高アルミナ質、アルミナ・炭化珪素・カーボン質、
マグネシア・カーボン質等の耐火物が使用されているが
、これらはそれぞれ若干の欠点を有している。

例えば、高アルミナ質耐火物はスラグによる浸食は少な
いが、その浸透が深く、使用中の加熱と冷却の繰返しに
よりスラグや溶銑、溶鋼等の成分の浸透層が剥離、剥落
するいわゆる構造スポーリングを起こし易いという欠点
を有する。

また、ろう石質耐火物は溶損による損傷が大きい。

ジルコン質耐火物は耐食性に比較内債れるものの、その
原料が日本国内で産出せず高価であり、かっては原料供
給不安による価格の暴騰を経験している。ジルコン質耐
火物は、使用温度付近に加熱し冷却処理した際の処理前
後の線変化率、いわゆる残存膨張率が小さく、その組成
、または粒度構成の如何によっては負の値、すなわち収
縮性を示す、そのために低温、高温の周期的な加熱冷却
を受けることにより、例えば溶鋼鍋においては目地開き
や目地溶損が大きく、いわゆる「かまぼこ状溶損」がみ
られるようになり、短寿命に終わることがある。

アルミナ・炭化珪素φカーボン系、マグネシア串カーボ
ン系のような炭素含有耐火物にあっては、カーボンの酸
化消失による煉瓦組織の多孔質化、脆弱化が避けられな
いために、酸素分圧の高い場所や雰囲気中では使用でき
ないという欠点を有する。

ところで前記ジルコン質耐火物のような収縮による目地
開き、目地溶損を防ぐために、ＭｇＯ＋Ａｉ２０Ｂ−＋
Ｍｇ０ｅ　ＡＪＬ２０３のいわゆるスピネル生成反応に
伴う体積膨張を利用する試みがなされているが、未だ満
足すべきものが得られていなかった。

例えば特開昭５１−１５１７０５には、マグネシアもし
くはドロマイトのいずれか一方、またはマグネシア・ド
ロマイト・アルミナ含有量４０％以上のシリカ−アルミ
ナ系物質のうち２種以上からなる骨材と、シリカ−アル
ミナ系物質よりシリカ含有量が５〜６０％になるように
調整された微粉材とを配合してなる耐火物が開示されて
いる。

この開示は微粉部分にシリカを含有するためにマトリッ
クス部分の耐火度が低く、融液生成量が多いためにその
使用範囲は著しく制約されるという欠点を有する。

すなわち１５５０℃以上の温度で使用される溶鋼取鍋や
、ソーダ灰、生石灰、ホタル石等が多量に用いられる溶
銑予備処理用の容器の耐火物としては耐用性に劣り、不
経済である。またこの発明は、骨材粒にドロマイトを用
いているが、煉瓦組織中にＣａＯが単独で存在するよう
な耐火物にあっては、ＣａＯの水和反応による煉瓦組織
の崩壊が起こるため、製造後使用までの保管、あるいは
使用中の温度や水分等の雰囲気条件の管理には細心の注
意が必要で、そのための経費も看過できない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は以上のような問題点を解消した製銑、および製
鋼用冶金容器の内張り耐火物煉瓦を提供することを目的
とするものであり、１４００〜１６５０℃の使用温度域
に加熱した後の残存膨張率が正の値すなわち膨張性を示
し、かつ耐食性、耐スポール性にもすぐれた煉瓦を提供
しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は不可避的な不純物を含むアルミナ系原料９７〜
８５重量部と不可避的な不純物を含む粒径０．　ｌ〜１
．Ｏｍ’ｍのマグネシア系原料３〜１５重量部との混合
物に、結合剤としてレジンあるいはレジン及びリン酸塩
を加えて、プレス成形したことを特徴とする不焼成アル
ミナφマグネシア質煉瓦である。

本発明の煉瓦は、フェノール樹脂に代表されるレジンボ
ンド（樹脂結合）、あるいはリン酸アルミニウム、ヘキ
サメタリン酸ソーダで代表されるリン酸塩ポンドのアル
ミナ・マグネシア質の不焼成煉瓦である。

〔作用〕

本発明の煉瓦はアルミナのもつすぐれた耐食性は損なう
ことなく、常温〜約１０００℃までの温度域ではレジン
ポンドまたはリン酸塩ポンドにより、それ以上の温度で
は焼結によるセラミックポンドの生成によりその強度を
維持するよう設計されたＡ１２０３・ＭｇＯ質不焼成煉
瓦である。

また使用時高温にさらされることにより、煉瓦組織は適
度に焼結してセラミックポンドを生成するとともに、ＭｇＯ＋ＡｆＬ２０ａ→ＭｇＯ＠Ａ見２０３（スピネル
）・・・（１）の反応により稼動面付近にスピネルが生成し、このとき
体積膨張が起こるため、目地開きによる浅鍋、目地溶損
によるかまぼこ状溶損等が防止される。

本発明の第１の要点は、不可避的な不純物を含むアルミ
ナ系原料９７〜８５重量部に対し１粒径１〜０．１ｍｍ
の不可避的な不純物を含むマグネシア系原料を３〜１５
重量部含有するシリカ含有量の少ないアルミナΦマグネ
シア質不焼成煉瓦でその結合はレジンボンドあるいはレ
ジン及びリン酸塩ポンドであることを特徴とする特本発明の煉瓦においては、アルミナ材料中に、特定粒度
のマグネシアが特定量存在することにより、使用中に焼
結して丈夫な耐火物壁面を形成するとともに、前記（１
）式のスピネル生成反応による残存膨張性を継続的に付
与することにより、使用時の熱サイクルに伴う膨張収縮
に対しても安定な壁面を維持することができる。

取鍋、混銑車等において安定な壁面を維持するに要する
煉瓦の残存膨張率は０．１〜１．０％であるといわれて
いるが、前記（１）式のスピネル生成反応による容積膨
張量は約８．９％であり、線膨張率に換算すると約２．
９％である。

すなわちアルミナ、マグネシア、スピネルの真比重はそ
れぞれ３．９８．３．６０．３．５５モル分子量はそれ
ぞれ１０２．４０．３．１４２．３であるので（１）式
の反応によりスピネルが生成すると、（１，０８９）　
　Ｉ／３　−１出１．０２９−１＝０．０２９により線膨張率は約２．９％となる。

これは理論計算上の値であり、実際の耐火物においては
、気孔や亀裂の存在により膨張応力は吸収緩和されるた
め、また不純物の存在によるスピネル生成量が減少する
ため、この値はもう少し小さくなる。

さらにマグネシアの粒径を１０〜０．１ｍｍとすること
により、微粉の場合よりも表面積が減少するため、スピ
ネル化反応が抑制され、残存膨張率を適度の値に維持す
ることができるようになる。

さて残存膨張収縮率は使用場所（ライニング容器）によ
り多少異なるが、前述の通り０．１〜１．０％の値が必
要である。残存膨張率が０．１％以下では先に述べたよ
うに目地開きや壁面の亀裂を生じ、かまぼこ状溶損や著
しい場合は目地からの漏鋼事故を引き起こす、また１、
０％以上では発生する圧縮応力を耐火物内で吸収しきれ
なくなり、壁面の剥離、剥落、あるいは圧壊を引き起こ
すことになり操業上重大な支障を招き、損害をもたらす
。

レジンポンドのアルミナ・マグネシア系煉瓦におけるマ
グネシアの粒度、添加量と残存膨張収縮率の関係を第１
図に示す。

第１図に示した煉瓦の基本配合は天然アルミナ粒（８６％Ａ交２０３） −′　　　　　　　４０重量％焼結アルミナ（９９，５％Ａ文２０３）４０〜６０重量
％焼結マグネシア（９８％Ｍｇ０）０〜２０重量％である、また試験法は、作製した煉瓦から２０ｍｍＸ２
０ｍｍＸ１２０ｍｍに試片を切り出し。

ＳｉＣ製の容器にコークスプリーズとともに詰め、１４
００℃で２時間加熱処理した際の試験前後の長さ方向の
変化率を百分率で表示したものである。マグネシア系原
料の粒度を０．１　ｍ　ｍより小さくするとスピネルの
生成が急激であるためマグネシア系原料３重量％の添加
で残存膨張率は＋１％以上になっており、また１〜０．
１　ｍ　ｍ粒ではマグネシア系原料３重量％で残存膨張
率が０．１％となり、マグネシア系原料約１８重量％で
残存膨張量が１％となることが明らかである。なお、ス
ピネルの生成量、生成速度はアルミナ系、マグネシア系
各原料の粒度の外にそれらの含有する不純物の量、原料
銘柄によっても多少影響を受けるため、マグネシア系原
料の添加量は３〜１５重量％が適当である。

結合剤はレジンあるいはレジンとリン酸塩の併用が好ま
しい、すなわち、レジン中には３０〜６０重量％のカー
ボンが含まれており、煉瓦組織中にカーボンが残存する
ことにより、スラブの浸透が妨げられ、またセラミック
スポンドの生成が抑制され、スピネルの生成速度も抑制
されるという効果がある。

またリン酸塩が存在することにより、脱炭による急激な
強度低下が防止できるとともに、稼働面に生成する高粘
性のリン酸塩ガラス（融液）がスラグの浸透を抑制し、
耐スラグ性を向上させる。

他方、過剰のリン酸塩の存在は耐火度や耐スポール性を
低下させるため好ましくない、そこでリン酸塩の添加量
としてＰ２Ｏ５に換算して１．０重量％以下、望ましく
は０．２〜０．５重量％とする。

本発明に用いられるアルミナ系原料としてはアルミナ量
６０重量％以上の天然コランダム、ボーキサイト、ばん
土頁岩、シリマナイト等の天然原料、焼結アルミナ、電
融アルミナ、合成ムライトまたは電融ムライト等の合成
原料等をあげることができ、これら原料は単独よりもむ
しろ二種以上を混合して用いられることが好ましい。

またマグネシア系原料としては、マグネシア量８０重量
％以上の天然あるいは合成のマグネシアクリンカ−や電
融マグネシアを用いることができるが、その粒度、およ
び添加量については先に詳しく述べたように適切に管理
する必要がある。

本発明に用いられるレジンとしては、フェノールレジン
、タール、ビー２チ、石油ピッチ、フラン樹脂の単独あ
るいは２種類以上の混合物があげられ、その使用量はア
ルミナとマグネシアの合計に対して通常１〜１０重量％
である。

本発明に使用されるリン酸塩としてはリン酸アルミニウ
ム、ヘキサメタリン酸ソーダ、ビロリン酸ソーダ、トリ
ボリン酸ソーダ等をあげることができる。

また使用場所や雰囲気に応じてシリコン、アルミニウム
等の金属類、Ｓ　ｉ　Ｃ，Ｒ４Ｃ，ＢＮ等の炭化物や窒
化物を適当量添加することが望ましい、これ等の添加物
は煉瓦稼働面に酸化皮膜を形成して、スラグや溶銑、溶
鋼の成分の煉瓦内への浸透を防ぎ、かつ脱炭による急激
な強度低下を防止して、この煉瓦の耐用性を著しく向上
させる効果がある。

〔実施例〕

以下本発明の有用性を実施例、比較例により明らかにす
る。

実施例１第１表に示す配合からなる実施例用原料Ｎｏ、１〜Ｎｏ
、３、比較例用原料Ｎｏ、１〜Ｎｏ、３にそれぞしｌｏ
　ｏ　ｉｋ　Ｊｉ　ｍにレゾール型フェノールレジン４
．０重量部を添加し、常温にて４０分間混練した後、２
００　）ン油圧プレスで並形煉瓦形状（１１４ｍｍＸ２
３０ｍｍＸ６５ｍｍ）に成形した。その後熱風循環式の
乾燥器に入れ、２４０℃で２４時間加熱処理した。

実施例および比較例の品質を第１表に示す。

粒径１〜０．１ｍｍのマグネシア系原料を３〜１５重量
％含有し、シリカ（Ｓ　ｉ　０２　）含有量が３．５重
量％以下である実施例Ｎｏ、１−Ｎｏ、３は耐食性に優
れ、かつ適度の残存膨張性を有することが明らかである
。

物性の試験方法は以下の通りである。

（１）　　見掛気孔率、かさ比重ＪＩＳ　　Ｒ２２０５−７４に準じて測定した。

（２）　残存膨張収縮率２０ｍｍＸ２０ｍｍＸ１２０ｍｍに切断加工した試験片
をコークスプリーズとともに炭化珪素製の箱型容器に入
れ、電気炉で１４００℃で２時間加熱処理した際の加熱
前後の長さ方向の寸法変化率を百分率で表示した。

（３）　荷重軟化点ＪＩＳ　　Ｒ２２０９−７７に準じて測定した。

（４）　耐食性（溶損指数）短辺６０ｍｍ、長辺９０ｍｍ、高さく厚さ）４０ｍｍの
台形状断面を有する長さ１１４ｍｍの試片８個を円筒状
に組み、該円筒を２４　ｒｐｍで回転しつつ、内部側を
酸素−プロパンバーナで加熱して１７００℃に保持する
０次に酸化鉄（Ｆ　ｅ２０３）６０部、石灰（Ｃａｂ）
２０部、はたる石２０部（ＣａＦ２）からなる合成スラ
グを４００ｇ投入する。１時間後に排滓した後、再び合
成スラグを４００ｇ投入する。上記操作を４回繰返した
後、冷却、解体し、各試片の中央部を縦方向（１１４ｍ
ｍの方向）に切断して、断面の面積を計測する。試験前
後の断面積の差を溶損量とし、データは後述の比較例Ｎ
ｏ、７の溶損量を１００とした指数で示した。

実施例２ばん土頁岩４０重量部、焼結アルミナ５５重量部、粒径
１〜０．１ｍｍのマグネシア５重量部からなる配合物を
基本とし、レジン単独またはレジンとリン酸塩を併用す
る実施例Ｎｏ、４〜Ｎ００９、およびリン酸塩を使用す
る比較例Ｎｏ、４〜Ｎｏ、６、ばん土頁岩、合成ムライ
ト、焼結アルミナ及び粘土を配合した焼成品である比較
例Ｎｏ、７の配合原料および製品物性を第２表に示す。

第２表に示す配合物を前記実施例と同様、並形煉瓦形状
に成形し、比較例Ｎｏ、７のみトンネル窯で１５００℃
焼成した。また実施例Ｎｏ、４〜Ｎｏ、９、比較例Ｎｏ
、４〜Ｎｏ、６は実施例Ｎｏ、ｌと同一方法で２４０℃
で２４時間加熱処理した。

第２表から実施例Ｎｏ、４〜Ｎ００９はシリカ（Ｓ　ｉ
　０２　）量３．５重量％以下で適度の残存膨張率を有
し、′耐食性、耐スポール性に優れることが明らかであ
る。

なお、気孔率、かさ比重、残存膨張率、荷重軟化点、耐
食性の試験方法は実施例１と同様であり、耐スポール性
の測定は次の通りである。

電気炉を用いて、並形煉瓦形状の１１４ｍｍＸ６５ｍｍ
の面を１４００℃で１５分間加熱した後３０分間空冷す
る操作を１サイクルとし・　１０サイクルまで実施した
。加熱面の面積の５％以上が剥離、剥落したときのサイ
クル数を求めて表示した。

実施例３実施例Ｎｏ、４およびＮｏ、７．比較例Ｎｏ、７を２５
０トン混銑車の天井部に張り合せ、比較した。損耗速度
は実施例Ｎｏ、４が０．３５ｍｍ／ヒート、実施例Ｎｏ
、７が０．３２ｍｍ／ヒートであり、比較例Ｎｏ、７は
０．４８ｍｍ／ヒートであった。

〔発明の効果〕

本発明の煉瓦を冶金容器の内張り耐火物に使用すること
により損耗速度が大幅に低減できるだけでなく、不焼成
煉瓦であるため製造時の焼成工程が不要となり、これに
より煉瓦の生産能率や製造歩留りが高く、製造原価の低
減を達成することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図はマグネシアの粒度、添加量と残存膨張、収ｌｉ
ｉ率の関係を示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

１　不可避的な不純物を含むアルミナ系原料９７〜８５
重量部と不可避的な不純物を含む粒径０．１〜１．０ｍ
ｍのマグネシア系原料３〜１５重量部との混合物に、結
合剤としてレジンあるいはレジン及びリン酸塩を加えて
、プレス成形してなることを特徴とする不焼成アルミナ
・マグネシア質煉瓦。