JP3026640B2 - ジルコニア系材料添加塩基性流込材 - Google Patents
ジルコニア系材料添加塩基性流込材Info
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- JP3026640B2 JP3026640B2 JP3166486A JP16648691A JP3026640B2 JP 3026640 B2 JP3026640 B2 JP 3026640B2 JP 3166486 A JP3166486 A JP 3166486A JP 16648691 A JP16648691 A JP 16648691A JP 3026640 B2 JP3026640 B2 JP 3026640B2
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は転炉、取鍋、タンディ
ッシュなどの各種製鋼用容器の築炉に使用される塩基性
材料を使用した高耐用性流込材に関するものである。
ッシュなどの各種製鋼用容器の築炉に使用される塩基性
材料を使用した高耐用性流込材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】製鋼用容器に使用される耐火物を構成す
る素材としてはマグネシア、ドロマイトなどの塩基性素
材がこれら素材の持つ耐食性により賞用されている。一
方、築炉の面からは容器の一体施工をめざして流込材な
どによる不定形耐火物施工が試みられている。
る素材としてはマグネシア、ドロマイトなどの塩基性素
材がこれら素材の持つ耐食性により賞用されている。一
方、築炉の面からは容器の一体施工をめざして流込材な
どによる不定形耐火物施工が試みられている。
【０００３】この製鋼用容器のスラグ耐食性の飛躍的向
上と鋼の清浄化および施工の効率化を目的に行われた塩
基性素材の流込み施工は、施工面の欠点である強度が小
さいこと、充填性が悪いことなどがある上、塩基性素材
特有の熱膨張の大きいこと、スラグを吸収し易いことが
重なって、稼働面付近での亀裂の発生による剥離や地金
侵入などが避けられない。
上と鋼の清浄化および施工の効率化を目的に行われた塩
基性素材の流込み施工は、施工面の欠点である強度が小
さいこと、充填性が悪いことなどがある上、塩基性素材
特有の熱膨張の大きいこと、スラグを吸収し易いことが
重なって、稼働面付近での亀裂の発生による剥離や地金
侵入などが避けられない。
【０００４】このような塩基性不定形施工体の加熱冷却
に伴う剥離の防止手段として、特開昭５９−２６９７９
号公報に見られるように、塩基性素材に粗骨を混合する
方法が実用化されている。しかし、この方法では、加熱
乾燥時や稼働初期においては効果が発揮されるが、塩基
性素材は高耐火性でスラグとの反応性に乏しい特性のた
め、スラグが材料内部まで浸透し、その結果構造的スポ
−リングが発生する現象がみられた。
に伴う剥離の防止手段として、特開昭５９−２６９７９
号公報に見られるように、塩基性素材に粗骨を混合する
方法が実用化されている。しかし、この方法では、加熱
乾燥時や稼働初期においては効果が発揮されるが、塩基
性素材は高耐火性でスラグとの反応性に乏しい特性のた
め、スラグが材料内部まで浸透し、その結果構造的スポ
−リングが発生する現象がみられた。
【０００５】この解決策としてスラグ浸透抑制のため、
特開昭５９−２２７７７９号公報に開示された炭素材料
を添加する第１の方法や、特開昭６１−１４６７７０号
公報に開示されたクロム成分を添加する第２の方法など
が提案されている。
特開昭５９−２２７７７９号公報に開示された炭素材料
を添加する第１の方法や、特開昭６１−１４６７７０号
公報に開示されたクロム成分を添加する第２の方法など
が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のスラ
グ浸透抑制の方法のうち、炭素材料を添加する第１の方
法では、不定形施工が緻密な施工体が出来難いため炭素
材料の酸化が防止できない。また、クロム成分を添加す
る第２の方法では、施工体の容積安定性が確保できず、
いずれも満足した成果が得られていない。
グ浸透抑制の方法のうち、炭素材料を添加する第１の方
法では、不定形施工が緻密な施工体が出来難いため炭素
材料の酸化が防止できない。また、クロム成分を添加す
る第２の方法では、施工体の容積安定性が確保できず、
いずれも満足した成果が得られていない。
【０００７】この発明は、上記従来の課題を解消するた
めになされたもので、スラグ浸透を有利に抑制すること
ができ、しかも、熱間強度および耐スポーリング性の向
上を図ることができるジルコニア系材料添加塩基性流込
材を提供することを目的とする。
めになされたもので、スラグ浸透を有利に抑制すること
ができ、しかも、熱間強度および耐スポーリング性の向
上を図ることができるジルコニア系材料添加塩基性流込
材を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明者らは、塩基性
素材を用いた不定形耐火物について種々検討し、鋭意研
究の末、ジルコニア系耐火材料を添加することにより、
塩基性流込材のスラグ浸透抑制に加えて熱間強度および
耐スポ−リング性の向上した材料の開発に成功した。さ
らに引き続く研究により、ジルコニア系耐火材料に加え
てアルミナ材料を添加した場合はより効果的であること
を見出して、この発明を完成するに至ったものである。
素材を用いた不定形耐火物について種々検討し、鋭意研
究の末、ジルコニア系耐火材料を添加することにより、
塩基性流込材のスラグ浸透抑制に加えて熱間強度および
耐スポ−リング性の向上した材料の開発に成功した。さ
らに引き続く研究により、ジルコニア系耐火材料に加え
てアルミナ材料を添加した場合はより効果的であること
を見出して、この発明を完成するに至ったものである。
【０００９】即ち、この発明は、塩基性耐火材料 100重
量部に対してジルコニア系耐火材料３〜20重量部を含有
してなるジルコニア系材料添加塩基性流込材であり、ま
た、塩基性耐火材料 100重量部に対してジルコニア系耐
火材料３〜20重量部、アルミナ材料５〜20重量部含有し
てなるジルコニア系材料添加塩基性流込材である。
量部に対してジルコニア系耐火材料３〜20重量部を含有
してなるジルコニア系材料添加塩基性流込材であり、ま
た、塩基性耐火材料 100重量部に対してジルコニア系耐
火材料３〜20重量部、アルミナ材料５〜20重量部含有し
てなるジルコニア系材料添加塩基性流込材である。
【００１０】さらに、上記ジルコニア系耐火材料がジル
コニア、アルミナ・ジルコニア、マグネシア・ジルコニ
ア、カルシア・ジルコニアよりなる群より選ばれた１種
または２種以上であることが好ましい。
コニア、アルミナ・ジルコニア、マグネシア・ジルコニ
ア、カルシア・ジルコニアよりなる群より選ばれた１種
または２種以上であることが好ましい。
【００１１】この発明に使用する塩基性耐火材料は、各
種のマグネシアクリンカ−、ドロマイトクリンカ−、カ
ルシアクリンカ−、マグカルシアクリンカ−などを単独
または混合して用いる。また、これらの塩基性材料を主
体として、その他の酸化物耐火材料、非酸化物耐火材
料、炭素材料などを併用することも可能である。さら
に、各種材料の粒径10〜90mmの粗骨材を加えることも効
果がある。
種のマグネシアクリンカ−、ドロマイトクリンカ−、カ
ルシアクリンカ−、マグカルシアクリンカ−などを単独
または混合して用いる。また、これらの塩基性材料を主
体として、その他の酸化物耐火材料、非酸化物耐火材
料、炭素材料などを併用することも可能である。さら
に、各種材料の粒径10〜90mmの粗骨材を加えることも効
果がある。
【００１２】この発明の特徴は、上記塩基性耐火材料に
ジルコニア系耐火材料を添加することにある。ジルコニ
ア系耐火材料は、ＺｒＯ2 を主成分とするもので、ジル
コニア、バッデライト、アルミナ・ジルコニア、マグネ
シア・ジルコニア、カルシア・ジルコニアなどの１種あ
るいは２種以上である。ジルコニアは安定化、非安定
化、半安定化などいずれも使用できるが、後述する効果
より非安定化ジルコニアが好ましい。ジルコニア化合物
では上記のうち特にアルミナ・ジルコニアが適してい
る。しかし、ジルコンは解離によりＳｉＯ2 を生成する
ので、塩基性耐火材料を用いる関係上避けることが望ま
しい。ジルコニア化合物の場合のジルコニアと他成分の
割合は重量で95/5〜20/80 程度が好ましい。このジルコ
ニア系耐火材料の添加量は塩基性耐火材料 100重量部に
対して３〜20重量部とする。この添加量が20重量部を越
えると施工体の容積安定性が減少し、３重量部未満では
添加効果が発揮されず、いずれも好ましくない。ジルコ
ニア系材料は微粉部に使用することが望ましい。
ジルコニア系耐火材料を添加することにある。ジルコニ
ア系耐火材料は、ＺｒＯ2 を主成分とするもので、ジル
コニア、バッデライト、アルミナ・ジルコニア、マグネ
シア・ジルコニア、カルシア・ジルコニアなどの１種あ
るいは２種以上である。ジルコニアは安定化、非安定
化、半安定化などいずれも使用できるが、後述する効果
より非安定化ジルコニアが好ましい。ジルコニア化合物
では上記のうち特にアルミナ・ジルコニアが適してい
る。しかし、ジルコンは解離によりＳｉＯ2 を生成する
ので、塩基性耐火材料を用いる関係上避けることが望ま
しい。ジルコニア化合物の場合のジルコニアと他成分の
割合は重量で95/5〜20/80 程度が好ましい。このジルコ
ニア系耐火材料の添加量は塩基性耐火材料 100重量部に
対して３〜20重量部とする。この添加量が20重量部を越
えると施工体の容積安定性が減少し、３重量部未満では
添加効果が発揮されず、いずれも好ましくない。ジルコ
ニア系材料は微粉部に使用することが望ましい。
【００１３】さらに、この発明ではアルミナ材料を併用
するとさらに好結果が得られる。アルミナ材料として
は、電融アルミナ、焼結アルミナ、シリマナイト、ボ−
キサイト、アンダルサイトなどの１種または２種以上で
あり、スピネル質材料も使用可能である。なお、アルミ
ナ材料の添加は微粉部分とするのがより効果的である。
アルミナ材料の添加量は塩基性耐火材料 100重量部に対
して５〜20重量部とする。この添加量が20重量部を越え
ると耐食性および容積安定性が減少が低下し、５重量部
未満では添加効果が発揮されない。
するとさらに好結果が得られる。アルミナ材料として
は、電融アルミナ、焼結アルミナ、シリマナイト、ボ−
キサイト、アンダルサイトなどの１種または２種以上で
あり、スピネル質材料も使用可能である。なお、アルミ
ナ材料の添加は微粉部分とするのがより効果的である。
アルミナ材料の添加量は塩基性耐火材料 100重量部に対
して５〜20重量部とする。この添加量が20重量部を越え
ると耐食性および容積安定性が減少が低下し、５重量部
未満では添加効果が発揮されない。
【００１４】この発明の流込材は、耐火材料の他に結合
剤、分散剤、解膠剤、減水剤などを適宜加え、そして配
合、混練、施工、乾燥などは従来の流込材と全く同一に
行うことができる。施工は、結合剤としてアルミナセメ
ントやリン酸系のものを用いて水系で行うのが普通であ
るが、フェノ−ル樹脂系結合剤を用いて非水系で行うこ
ともできる。水系の場合において、セメント系では施工
体の膨張がやや大きいのでリン酸系のものがより適す
る。また、リン酸系結合剤の場合は、作業性と施工体の
強度を付与するためにシリカフラワ−を耐火材料の１〜
２重量部添加するとよい。
剤、分散剤、解膠剤、減水剤などを適宜加え、そして配
合、混練、施工、乾燥などは従来の流込材と全く同一に
行うことができる。施工は、結合剤としてアルミナセメ
ントやリン酸系のものを用いて水系で行うのが普通であ
るが、フェノ−ル樹脂系結合剤を用いて非水系で行うこ
ともできる。水系の場合において、セメント系では施工
体の膨張がやや大きいのでリン酸系のものがより適す
る。また、リン酸系結合剤の場合は、作業性と施工体の
強度を付与するためにシリカフラワ−を耐火材料の１〜
２重量部添加するとよい。
【００１５】
【作用】この発明によれば、塩基性耐火材料にジルコニ
ア系耐火材料を添加したから、添加されたジルコニアは
昇温過程で単斜晶型から正方晶型、さらには耐火材料中
のＭｇＯやＣａＯと反応して立方型へと変態し、その際
最終的には体積膨張するので、施工体の気孔を閉塞し気
孔径の減少、通気率の低下となり、スラグ浸透を防止す
ると共に施工体の熱間強度の向上にもつながる。この変
態したジルコニアは、耐火材料中のＭｇＯやＣａＯと反
応し安定化しているので、施工体が冷却される際にはも
はや逆方向の変態は起こさず容積安定性は保たれる。な
お、ジルコニアをマグネシアとともにクリンカ−中に共
存させる方法もあるが、クリンカ−の焼成中にジルコニ
アが安定化してしまうため変態による効果が期待できな
い。
ア系耐火材料を添加したから、添加されたジルコニアは
昇温過程で単斜晶型から正方晶型、さらには耐火材料中
のＭｇＯやＣａＯと反応して立方型へと変態し、その際
最終的には体積膨張するので、施工体の気孔を閉塞し気
孔径の減少、通気率の低下となり、スラグ浸透を防止す
ると共に施工体の熱間強度の向上にもつながる。この変
態したジルコニアは、耐火材料中のＭｇＯやＣａＯと反
応し安定化しているので、施工体が冷却される際にはも
はや逆方向の変態は起こさず容積安定性は保たれる。な
お、ジルコニアをマグネシアとともにクリンカ−中に共
存させる方法もあるが、クリンカ−の焼成中にジルコニ
アが安定化してしまうため変態による効果が期待できな
い。
【００１６】また、上記施工体が浸透したスラグと接触
すると、ジルコニア成分はスラグと反応して溶け込みス
ラグの融点を上昇させると同時に粘性も上がり、施工体
内へのスラグの浸透を抑制し、構造的スポ−リングを防
止する効果がある。さらに、ジルコニアが熱変態する際
に組織内にミクロクラックを発生させる結果、施工体に
生じた亀裂の進展を防止するので、施工体の熱的スポ−
リングが緩和される。ジルコニア系材料としてマグネシ
ア・ジルコニアやカルシア・ジルコニアを使用した場合
には、ジルコニアは安定化しているため前記のジルコニ
アの変態による効果はみられないが、ＣａＯ成分はスラ
グの粘性を上げ浸透を抑制する効果がある。
すると、ジルコニア成分はスラグと反応して溶け込みス
ラグの融点を上昇させると同時に粘性も上がり、施工体
内へのスラグの浸透を抑制し、構造的スポ−リングを防
止する効果がある。さらに、ジルコニアが熱変態する際
に組織内にミクロクラックを発生させる結果、施工体に
生じた亀裂の進展を防止するので、施工体の熱的スポ−
リングが緩和される。ジルコニア系材料としてマグネシ
ア・ジルコニアやカルシア・ジルコニアを使用した場合
には、ジルコニアは安定化しているため前記のジルコニ
アの変態による効果はみられないが、ＣａＯ成分はスラ
グの粘性を上げ浸透を抑制する効果がある。
【００１７】上記のジルコニアによるスラグ浸透防止の
効果をさらに高めるためにアルミナの添加が効果的であ
る。アルミナもスラグと反応して粘性を高めて浸透を防
止する作用があるためジルコニアと併用がより有効であ
る。また、アルミナはマグネシアと反応してスピネル化
する際に体積膨張を伴うので、気孔閉塞の作用もある。
従って、アルミナ・ジルコニアの使用が最も望ましい添
加材である。この場合にアルミナ・ジルコニア中のアル
ミナのみでは量的に不足する場合には別途アルミナを添
加してもよい。しかし、アルミナを過剰に添加するとス
ピネル化による体積膨張が大き過ぎ、施工体の容積安定
性が低下する。
効果をさらに高めるためにアルミナの添加が効果的であ
る。アルミナもスラグと反応して粘性を高めて浸透を防
止する作用があるためジルコニアと併用がより有効であ
る。また、アルミナはマグネシアと反応してスピネル化
する際に体積膨張を伴うので、気孔閉塞の作用もある。
従って、アルミナ・ジルコニアの使用が最も望ましい添
加材である。この場合にアルミナ・ジルコニア中のアル
ミナのみでは量的に不足する場合には別途アルミナを添
加してもよい。しかし、アルミナを過剰に添加するとス
ピネル化による体積膨張が大き過ぎ、施工体の容積安定
性が低下する。
【００１８】
【実施例】表１に示すような組成の材料に水分を添加し
施工した。施工体の熱処理後の物性および各種試験結果
も同じく表１に示す。ジルコニアは非安定化のもので、
アルミナ・ジルコニアおよびカルシア・ジルコニアはジ
ルコニア40重量％のものを使用した。なお、スラグ試験
は回転式スラグ侵食試験機を用い、1650〜1700℃で４時
間行った。用いたスラグの組成は重量％でＳｉＯ2 ：18
％、Ａｌ2 Ｏ3 ：10％、Ｆｅ2 Ｏ3 ：24％、ＣａＯ：36
％、ＭｇＯ：６％、ＭｎＯ：３％、ＣａＯ／ＳｉＯ2＝
2.0 のものである。耐スポ−リング性指数は1400℃と室
温間の急熱急冷を３回くりかえし、試験前後の圧縮強さ
の低下度を比較例１を100 とする指数で表した。実施例
および比較例とも何れも流動性や硬化性などの作業性は
良好であり問題なかった。
施工した。施工体の熱処理後の物性および各種試験結果
も同じく表１に示す。ジルコニアは非安定化のもので、
アルミナ・ジルコニアおよびカルシア・ジルコニアはジ
ルコニア40重量％のものを使用した。なお、スラグ試験
は回転式スラグ侵食試験機を用い、1650〜1700℃で４時
間行った。用いたスラグの組成は重量％でＳｉＯ2 ：18
％、Ａｌ2 Ｏ3 ：10％、Ｆｅ2 Ｏ3 ：24％、ＣａＯ：36
％、ＭｇＯ：６％、ＭｎＯ：３％、ＣａＯ／ＳｉＯ2＝
2.0 のものである。耐スポ−リング性指数は1400℃と室
温間の急熱急冷を３回くりかえし、試験前後の圧縮強さ
の低下度を比較例１を100 とする指数で表した。実施例
および比較例とも何れも流動性や硬化性などの作業性は
良好であり問題なかった。
【００１９】
【表１】
【００２０】表１によれば、塩基性素材にジルコニア系
材料を添加した実施例１、アルミナおよびジルコニアを
併用添加した実施例２〜５は、ジルコニア系材料を使用
しない比較例１，２に比較して、熱間強度向上、スラグ
浸透抑制、耐スポーリング性向上の何れの効果も顕著に
表われている。特に、実施例１，２および３において
は、ジルコニア系材料としてのアルミナ・ジルコニアの
効果が著しいことが判る。
材料を添加した実施例１、アルミナおよびジルコニアを
併用添加した実施例２〜５は、ジルコニア系材料を使用
しない比較例１，２に比較して、熱間強度向上、スラグ
浸透抑制、耐スポーリング性向上の何れの効果も顕著に
表われている。特に、実施例１，２および３において
は、ジルコニア系材料としてのアルミナ・ジルコニアの
効果が著しいことが判る。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、塩基性耐火材料に添加されたジルコニアは昇温過程
で単斜晶型から正方晶型、さらには立方型へと変態し、
その際最終的には体積膨張するので、施工体の気孔を閉
塞し気孔径の減少、通気率の低下となり、スラグ浸透を
防止すると共に、耐スポーリング性向上、施工体の熱間
強度の向上となる。また、ジルコニア系耐火材料に加え
てアルミナを添加することにより、スラグ浸透防止がよ
り効果的となる。
ば、塩基性耐火材料に添加されたジルコニアは昇温過程
で単斜晶型から正方晶型、さらには立方型へと変態し、
その際最終的には体積膨張するので、施工体の気孔を閉
塞し気孔径の減少、通気率の低下となり、スラグ浸透を
防止すると共に、耐スポーリング性向上、施工体の熱間
強度の向上となる。また、ジルコニア系耐火材料に加え
てアルミナを添加することにより、スラグ浸透防止がよ
り効果的となる。
フロントページの続き (72)発明者 仲井 正人 福岡県北九州市戸畑区飛幡町１番１号 新日本製鐵株式会社 八幡製鐵所内 (72)発明者 渡辺 明 岡山県岡山市四御神102番地の12 (72)発明者 高橋 宏邦 岡山県備前市伊部1799番地の１ (72)発明者 阿南 健二 岡山県邑久郡長船町福岡55番地の８ (56)参考文献 特開 平３−93674（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C04B 35/66
Claims (3)
- 【請求項１】 塩基性耐火材料１００重量部に対して、
ジルコニア系耐火材料（ジルコンを除く）３〜２０重量
部を含有してなることを特徴とするジルコニア系材料添
加塩基性流込材。 - 【請求項２】 塩基性耐火材料 100重量部に対して、ジ
ルコニア系耐火材料３〜20重量部、アルミナ材料５〜20
重量部含有してなることを特徴とするジルコニア系材料
添加塩基性流込材。 - 【請求項３】 ジルコニア系耐火材料が、ジルコニア、
アルミナ・ジルコニア、マグネシア・ジルコニア、カル
シア・ジルコニアよりなる群より選ばれた１種または２
種以上であることを特徴とする請求項１および請求項２
記載のジルコニア系材料添加塩基性流込材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3166486A JP3026640B2 (ja) | 1991-06-10 | 1991-06-10 | ジルコニア系材料添加塩基性流込材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3166486A JP3026640B2 (ja) | 1991-06-10 | 1991-06-10 | ジルコニア系材料添加塩基性流込材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04362069A JPH04362069A (ja) | 1992-12-15 |
| JP3026640B2 true JP3026640B2 (ja) | 2000-03-27 |
Family
ID=15832285
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3166486A Expired - Fee Related JP3026640B2 (ja) | 1991-06-10 | 1991-06-10 | ジルコニア系材料添加塩基性流込材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3026640B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4538779B2 (ja) * | 2003-03-03 | 2010-09-08 | 株式会社ヨータイ | マグネシア−アルミナ系クリンカーおよびそれを用いて得られる耐火物 |
| CN115636585A (zh) * | 2022-10-21 | 2023-01-24 | 江西和美陶瓷有限公司 | 一种锆基材料、化妆土釉料及制备方法与应用 |
-
1991
- 1991-06-10 JP JP3166486A patent/JP3026640B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04362069A (ja) | 1992-12-15 |
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