JPS63319279A - 内張り用耐火骨材とそれを含む耐火物コ−ティング材 - 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、冶金用容器の内張り用耐火骨材と、それを含
有してなる内張り用耐火物コーテング材に関するもので
ある。

特に、本発明は連続鋳造用タンディツシュの内張り耐火
物コーテング材として吹付け、コテ塗りのいづれにも使
用できるマグネシアクリンカ−を用いた内張り用耐火物
コーテング材と、その主成分となる耐火骨材に関するも
のである。

従来技術 冶金用容器、例えば転炉、電気炉等の製鋼炉の内壁は溶
鋼或いはスラグによる侵蝕、損耗を受けるので、耐火物
で内張りを行う必要がある。

鋼の連続鋳造におけるタンディツシュの場合には、一般
に耐火レンガ又はキャスタブルで裏張りし、さらにこの
レンガ等の表面に保護材を施工してから鋳造を行う。こ
の保護材としてはボード状耐火物を用いる方法が知られ
ているが、この方法ではボード状耐火物をタンディツシ
ュの内部形状に合致するようにあらかじめ成形してレン
ガ層の上にセットする必要がある。さらに、レンガ表面
に不定形耐火物をコテ塗りするか或いは吹付は施工する
方法も採用されている。いづれの場合でも、保護層は鋳
造完了後、地金を取りだしてから、崩壊され除去される
。

後者の方法、すなわちコーテング法に用いる保護材とし
ては一般に、マグネシア主体の耐火骨材が用いられてい
る。この骨材に各種の結合剤又は添加剤を配合すること
により耐蝕性、断熱性、接着性、耐爆裂性、作業性、経
済性等の優れた材料を提供しようとする試みがなされて
きた。例えばリン酸塩、ケイ酸塩、無機質あるいは有機
質ファイバーを配合することが提案されている。

しかし、これらの添加によって接着性は改良されるが、
これらの添加は鋼の品質の劣化や耐蝕性の低下の原因と
なる。すなわち、添加剤を用ｌＪ）ることにより幾つか
の良好な特性を有する保護材料を得ることは可能である
が、逆に他の好ましくない性質が現れることがしばしば
ある。従って、内張り保護材としては、骨材自身が上記
の特性を有し、なるべく結合剤／添加剤の作用によらず
、一定の要求される特性を呈することが望ましい。従来
の骨材は、この点で必ずしも満足できるものはなかった
。

発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、上記のような従来のタンディツシュ内
張り用保護層の主成分となる骨材の結合剤／添加剤への
依存性を克服して、耐蝕性、断熱性、作業性、経済性に
優れ、しかもコテ塗り、吹付は両方法に兼用できる内張
り用骨材を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、上記骨材を含有して成る炉
、冶金容器、特にタンディツシュの内張り用耐火物コー
テイング材を提供することにある。

問題点を解決するための手段 本発明は、マグネシアクリンカ−よりなる冶金用容器の
内張り用耐火骨材において、上記マグネシアクリンカ−
が気孔率４０〜７０％の多孔質粒体のマグネシアクリン
カーであることを特徴としている。

本発明による上記耐火骨材は公知のマグネシアクリンカ
−の製造方法によって製造することができる。−例とし
て、水酸化マグネシウムのスラリーに気泡剤と気泡安定
剤を添加し、混練した後、通常の方法で脱水乾燥そして
焼成することにより得られる。出発原料となる水酸化マ
グネシウムのスラリーには海水マグネシアクリンカ−を
製造するだめのスラリーが一般に使われる。気泡剤とし
は周知の界面活性剤（特にカチオン界面活性剤、例えば
脂肪族アミン塩、脂肪族４級アンモニウム塩）が用いら
れ、気泡安定剤にはりゲニンスルホン酸塩、メチルセル
ロース、カルボキシメチルセルロース等を用いることが
できる。骨材特性をより向上させるために、必要ならば
原料スラリーに１種又は２種以上のタリンカー構成成分
を添加することもできる。例えばＣａＯの含量を増すと
骨材がスラグを吸収しやすくなる。さらに、上記本発明
のマグネシアクリンカ−は上記の海水マグネシアクリン
カ−の製造方法以外に、他のマグネシアクリンカ−１例
えば天然マグネサイト、電融マグネシアクリンカ−の製
造方法を用いて製造することもできる。

これらの成分を添加せずに、海水マグネシアクリンカ−
用のスラリーから出発した場合には、上記のような方法
でつくられる本発明の気孔率４０〜７０％の多孔質粒体
のマグネシアクリンカ−の化学組成は、当然従来の海水
マグネシアクリンカ−とほぼ同じである。しかしながら
、その気孔率は甚だしく異なる。即ち、常法で製造した
海水マグネシアクリンカ−の気孔率は一般に約２〜３％
程度であるのに対して本発明の多孔質粒体のマグネシア
クリンカ−の気孔率は４０〜７０％となる。

本発明の最大の特徴は、上記のようにマグネシアクリン
カ−材料を多孔質状の粒体に造粒したタリン力−を内張
り用骨材として使用することにある。

骨材をこのように多孔質状にわざわざ造粒することによ
って得られる効果は、以下で詳細に説明するように実験
的に確認されている。

本発明に於いて、マグネシアクリンカ−の気孔率を約４
０〜７０％に限定する理由は４０％以下では骨材のスラ
グ吸収能が劣り、すなわち通常の骨材の性質に近くなり
本発明の効果が達成されないためであり、また約７０％
以上になるとタリン力−の強度が低下するという問題が
でてくるからである。

特に、上記気孔率は約６０〜６５％の範囲で最大の効果
を得ることができる。

本発明による気孔率が約４０〜７０％のマグネシアクリ
ンカ−の骨材の粒度は粗粒（５〜ＩＩＩ１ｍ）、中粒（
１〜０．２５ｍｍ）　、微粉（０，２５＋ｎｍ以下）を
適当な組合せによって使用することができる。特に、粒
径を３ｍｍ以下にして、粗粒が抜は落ちて鋼中に粗粒が
混入し、非金属介在物となることを防止するのが好まし
い。

本発明はさらに上記の特定気孔率を有するマグネシアク
リンカ−の骨材を用いた内張り用耐火物コーテング材を
提供する。

すなわち、本発明はマグネシアクリンカ−よりなる耐火
骨材１００重量部に対して１〜１０重量部の結合剤を含
む内張り用耐火物コーテング材において、上記マグネシ
アクリンカ−耐人骨材が気孔率が４０〜７０％の多孔質
粒体のマグネシアクリンカ−からなる耐火骨材１０〜６
０重量部と気孔率が４０％未満のマグネシアクリンカ−
からなる耐火骨材４０〜９０重量部とによって構成され
ていることを特徴としている。

一般に、上記マグネシアクリンカ−よりなる耐火骨材に
たいする上記結合剤の添加割合は前者１００重量部に対
して後者が１〜１０重量部となるように選択される。こ
の比率は使用する結合剤の種類によって適宜選択される
。結合剤としてはリン酸塩、ホウ酸塩、珪酸塩類、ファ
イバー、粘度等が挙げられる。特に、珪酸アルカリ（珪
酸ソーダ、珪酸カリウム、珪酸リチウム等）、有機質フ
ァイバー、本節粘度が好適である。珪酸アルカリを用い
る場合、珪酸アルカリの硬化剤を併用することができる
。この硬化剤としては珪弗化ソーダ、ポートランドセメ
ント、アルミナセメント、マグネスラグ、リン酸塩等の
一種又は二種以上の組合せが用いられる。結合剤の添加
量が１重量部より少ないと十分な結合効果が得られず、
又１０重量部より多いと低融成分が増え好ましくない。

本発明の特徴は上記マグネシアクリンカ−耐人骨材が気
孔率が４０〜７０％の多孔質粒体のマグネシアクリンカ
−からなる耐火骨材１０〜６０重量部と気孔率が４０％
未満のマグネシアクリンカ−からなる耐火骨材４０〜９
０重量部とによって構成されている点にある。

本発明による気孔率が４０〜７０％の多孔質粒体のマグ
ネシアクリンカ−骨材を内張り用耐火物コーテング材と
して応用するときには、この骨材を第二の骨材、すなわ
ち気孔率が４０％未満のマグネシアクリンカ−からなる
耐火骨材に添加、混合して用いるのが好ましい。この第
二の骨材として使　　　　　　用するマグネシアクリン
カ−は通常の海水マグネシアクリンカ−が好ましいが、
他のマグネシアクリンカ−例えば、天然マグネサイト、
電融マグネシアクリンカ−或いはこれらの一種又は二種
以上の組合せでもよい。これらのマグネシアクリンカ−
の気孔率は４０％未満であり、通常は１０％未満、特に
は１〜３％程度である。この第二の骨材の粒度も粗粒（
５〜１ｆ［ｌＩＩ＋）、中粒（１〜０．２５ｎ＋ｎ＋）
　、微粉（０，２５＋ｎｍ以下）の中から適当に組合せ
て使用することができる。好適には、粒径３Ｉｌ＋＋ｎ
以下にすれば、粗粒の抜は落ちて鋼中に粗粒が混入して
非金属介在物となることを妨げる。

本発明による気孔率が４０〜７０％の多孔質粒体のマグ
ネシアクリンカ−骨材の使用量をマグネシアクリンカ−
よりなる耐火骨材全体１００重量部に対して約１０〜６
０重量部とするのは、１０重量部以下ではスラグに対す
る耐蝕効果が充分得られず、６０重量部以上ではスラグ
吸収が過多になり溶損が大きくなるからであり、ともに
本発明の効果が達成出来ないためである。

本発明による内張り用耐火物コーテング材は上記マグネ
シアクリンカ−よりなる耐火骨材全体１００重量部に対
して適当な結合材を添加、混合して調製することができ
、コテ塗り材或いは吹付は材として冶金容器の内壁に施
工することができる。

本発明の内張り用耐火物コーテング材は、実質的に同一
の組成でコテ塗り、吹付けのいづれの方法にも使えるが
、必要に応じて適量溢水して施工する。勿論、補修すべ
き冶金用容器内壁の損傷状態、生成するスラグの組成、
施工方法に合わせて本発明の技術範囲内で、骨材の粒度
、混合比を調整し結合剤の種類、量を選定することは当
業者が適宜行いうろことである。

（作用） 本発明による上記内張り用耐火物コーテング材は従来の
マグネシアクリンカ−よりなる耐火物コーテング材の常
識と全く逆の発想に基づいている。

すなわち、従来の骨材を用いたコーテング材で炉、例え
ばタンディツシュの内張りの保護を行うと、骨材粒子部
は高密度（気孔率が小）であるから、溶融スラグ或いは
溶鋼はく結合剤等が介在する）低密度のマトリックス部
に専ら浸透し、低融点物質を形成する。するとマ）　Ｉ
Ｊックス部の低融点化がおこり、それに伴い骨材粒子部
もスラグ或いは溶鋼に侵蝕され粒子が損失してゆく。つ
いには鋼が裏張りレンガ面にまで到達する。

一方、本発明の骨材を用いたコーテング材では、骨材粒
子部が低密度（気孔率が大）であるので溶融スラグ或い
は溶鋼は先ず粒子内部に取り込まれる。そして骨材と共
に二次的耐火物（高融点物質）を生成する。このため、
マトリックス部の侵蝕が抑止され、骨材そのものの変質
が多少生じるものの、この二次的耐火物層が保護層とし
て働きスラグ・鋼のそれ以上の侵入を防ぐ。

すなわち、従来、当業者は骨材が多孔質であると溶損し
やすいと信じていたので、骨材をより高純度しかも緻密
にし、結合剤の種類又は量を選定して耐蝕性を改善しよ
うとしてきた。本発明者らの発明は正に当業者のこのよ
うな認識を覆すものである。

以下、実施例を用いて本発明を更に詳しく説明するが、
本発明は当然この特殊実施例にのみ限定されるものでは
ない。

実施例１　（骨材の製造） 水酸化マグネシウムを含む海水スラリーにカチオン界面
活性剤よりなる気泡剤及び気泡安定剤を各々約０４重量
部添加し約１０分程度混練した。このスラリーを２０ｋ
ｇ／ａｎｔの圧力で含水率が約２０％になるまで脱水乾
燥した。得られたケーキをロータリーキルン中で１７０
０℃前後で１時間焼成したところ、以下の物性及び化学
組成（％）を有する多孔質マグネシアクリンカ−を得た
。

化学組成 物性 気孔率：５９〜６３％ 嵩比重：　１．４４〜１．４９　（ｇ／ｃ＋＋ｔ）次に
、上記スラリーのみを常法に従って脱水乾燥し、焼成し
て第二の海水マグネシアクリンカ−骨材を製造した。こ
の第二の骨材の化学組成は上記のものとほぼ同じである
が物性は以下のように大きく異なっていた。

気孔率：１，８〜２．２％ 嵩比重：　３．２７〜３．３０　（ｇ／ｃば）なお、気
孔率、嵩比重の測定は耐火物手帳、１９８１年度版、２
５３−２５４頁の記載に従った。

実施例２〜７（コーテイング材の製造）実施例１の方法
で調製した多孔質マグネシアクリンカ−骨材（以下、本
発明骨材という）と、上記の常法に従って作ったマグネ
シアクリンカ−骨材（以下、常法骨材という）とを用い
、下記の第１表に示す配合比で配合し、さらに第１表に
示す公知の珪酸アルカリ系結合剤を加えて各耐火コーテ
ィング組成物を製造した。

これら各々の組成物について嵩比重及び熱伝導率（常温
で熱線法）を測定した。又、耐蝕性に関してスラグ試験
も行った。

なお、比較のために本発明骨材を使用しないものく常法
骨材すなわち海水マグネシアクリンカ−のみを用いた耐
火コーティング組成物）を比較例とし、上記と同じ測定
、試験を行った。

スラグ試験の条件は次の通りである： 様式：装置−回転式スラグ侵食試験炉；温度−１６００
℃ニ スラグ−クンディツシュスラグ　（ＭｇＯ１０，３、Ｃ
ａＯ４３，７，５ｉＣｈ　１４．９、Ａ１２０３２２．
７、Ｆｅ２Ｃ１＋　１．８、ＭｎＯＯ，０５）　； 時間−５時間 スラグ試験結果は減寸率指数及びスラグ浸透指数で表し
た。ここで減寸率指数とはスラグによって削られる耐火
物層の厚さを比較例を１００として換算したものである
。またスラグ浸透指数とはスラグ浸透の深さを比較例を
１００として換算したものである。測定結果、試験結果
を第１表に示す。

ａ 第１表 ｂ 第１表の結果に見られるように、本発明の耐火物コーテ
イング材は比較例のものとと比べて、熱伝導率が小さく
　（断熱性に優れ）、スラグに対する耐蝕性が大幅に改
善されている。実施例４．５が特に良好な結果を与えて
ふり、第１表の結果はさらに、本発明に於いて本発明骨
材すなわち多孔質マグネシアクリンカ−の配合比を１０
〜６０重量部に限定する根拠となる。

実施例８〜９ 実施例２〜７と同様に、第２表に示す配合比でコテ塗り
、吹付は材を製造し、これら耐火物コーテイング材の特
性値（熱伝導率、熱間曲げ強さ）を測定した。測定結果
も第２表に併せて示しである。なお、熱間曲げ強さは１
０００．１２００．１４００℃で１時間保持した後の測
定値である。

実炉試験 本発明による耐火物コーテイング材を実際にタンディツ
シュに内張りし実炉試験を行った。この試験結果を第３
表に示す。なお、比較例として、常法骨材すなわち天然
マグネサイトクリンカーのみを骨材とし第２表の結合剤
を配合した耐火物コーテイング材を使用した場合の結果
も第３表に併せて示しである。

第３表 第３表で、施工量はタンディツシュ当たり必要な耐火物
コーテイング材の量、解体時間は鋳造後に内張り層を解
体するのに要する時間をタンディツシュ当たり表現した
ものである。

この第３表の結果は、本発明の耐火物コーテイング材は
従来のものに比べて施工量が少なくて済み、解体時間が
大幅に短縮され、作業性も向上することを示している。

スラグ侵入度試験 前記の実炉試験を繰り返し、今度はタンディツシュが冷
却後、耐火物内張り層の試験片をスラグライン部と溶鋼
部で切り出し、肉眼にてスラグの侵入度（侵入深さ）を
観察した。それぞれの試験試料を写真撮影したものを第
１〜８図に示す。

第２．４．６および８図は本発明による内張り層の各切
断面であり、第１．３．５および７図は従来法による内
張り層の各切断面である。また、第１図から第４図は吹
付は法により作った内張り層の各切断面で、第１図と第
２図はスラグライン部の切断面写真、第３図と第４図は
溶鋼部の切断面写真であり、第５図から第８図はコテ塗
りにより作った内張り層の各切断面で、第５図と第６図
はスラグライン部の切断面写真、第７図と第８図は溶鋼
部の切断面写真である。

これらの写真から明瞭にわかるように、本発明の耐火物
コーテイング材（コテ塗り材、吹付は材）からなる内張
り層においてはスラグ、鋼の侵入が層の表面或いは中間
あたりで止まり、層の形状及び構造がよく保持されてい
るのがわかる。

一方、従来材の耐火物コーテイング材ではスラグ、鋼の
侵入が背面にまで達して層目体が変形、変質している。

すなわち本発明の耐火物コーテイング材の耐蝕性の優秀
さが実炉に於いて証明された。

（発明の効果） 本発明の内張り用耐火物は、炉あるいは冶金容器、特に
クディッシュに使用すると従来耐火材と比較して、次の
如く優れた特長を有している：１）耐蝕性に優れ、保護
材としての寿命が長く連続使用が可能である。

２）スラグ・鋼による溶損が少なく、骨材の溶出も少な
いので溶鋼の品質が高純度に保たれる。

３）保護材が嵩低く、軽量であるため施工量が少なくて
済み、経済性が高い。

４〉骨材の密度が低くなお且つスラグの侵入がないため
、低密度が持続し、保護材として断熱効果が良好である
。

５）崩壊性が犬で、使用後解体し易く、裏張りレンガ面
から簡単に除去できる。

これらの効果、長所はクンディツシュ内張りの補修のみ
ならずその他の冶金用容器内壁の補修に際しても望まれ
るものであり、依って本発明の内張り用骨材、耐火物コ
ーテイング材および得られた耐火物の使用範囲はタンデ
ィツシュに限らず、転炉、高炉、電気炉等にも当然適用
可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、吹付は法を用いて作った従来の耐火物コーテ
イング材を用いた内張り層のスラグライン部の切断面の
写真、 第２図は、吹付は法を用いて作った本発明による耐火物
コーテイング材を用いた内張り層のスラグライン部の切
断面の写真、 ン　２ 第３図は、吹付は法を用いて作った従来の耐火物コーテ
イング材を用いた内張り層の溶鋼部の切断面の写真、 第４図は、吹付は法を用いて作った本発明による耐火物
コーテイング材を用いた内張り層の溶鋼部の切断面の写
真、 第５図は、コテ塗り法を用いて作った従来の耐火物コー
テイング材を用いた内張り層のスラグライン部の切断面
の写真、 第６図は、コテ塗り法を用いて作った本発明による耐火
物コーテイング材を用いた内張り層のスラグライン部の
切断面の写真、 第７図は、コテ塗り法を用いて作った従来の耐火物コー
テイング材を用いた内張り層の溶鋼部の切断面の写真、 第８図は、コテ塗り法を用いて作った本発明による耐火
物コーテイング材を用いた内張り層の溶鋼部の切断面の
写真。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）マグネシアクリンカーよりなる冶金用容器の内張
   り用耐火骨材において、上記マグネシアクリンカーが気
   孔率４０〜７０％の多孔質粒体のマグネシアクリンカー
   であることを特徴とする内張り用耐火骨材。
2. （２）上記内張りがタンディッシュの内張りであること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の内張り用耐火
   骨材。
3. （３）マグネシアクリンカーよりなる耐火骨材１００重
   量部に対して１〜１０重量部の結合剤を含む内張り用耐
   火物コーテング材において、上記マグネシアクリンカー
   よりなる耐火骨材が気孔率が４０〜７０％の多孔質粒体
   のマグネシアクリンカーからなる耐火骨材１０〜６０重
   量部と気孔率が４０％未満のマグネシアクリンカーから
   なる耐火骨材４０〜９０重量部とによって構成されてい
   ることを特徴とする内張り用耐火物コーテング材。
4. （４）内張りがタンディッシュの内張りであることを特
   徴とする特許請求の範囲第３項記載の内張り用耐火物コ
   ーテング材。