JPH0570248A

JPH0570248A - 高炉出銑樋用不定形耐火物

Info

Publication number: JPH0570248A
Application number: JP3098230A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Sugiyama; 一行杉山; Takashi Suzuki; 孝鈴木; Hirobumi Ninomiya; 博文二宮
Original assignee: Harima Ceramic Co Ltd
Current assignee: Harima Ceramic Co Ltd
Priority date: 1991-04-02
Filing date: 1991-04-02
Publication date: 1993-03-23

Abstract

(57)【要約】【目的】加熱−冷却が反復されても亀裂の発生を抑制
し耐久性に優れる高炉出銑樋用不定形耐火物を提供す
る。【構成】アルミナ系耐火材、炭化珪素、炭素系耐火材
並びに珪石を主たる配合組成とする高炉出銑樋用不定形
耐火物であって、これらの主たる配合組成の合量を100
wt％として珪石；1 〜10wt％が含有されるとともに、前
記主たる配合組成の合量100 wt％に対して外掛けでスチ
ールファイバー；0.5 〜５wt％、結合剤並びに分散剤が
含有される。なお、前記珪石は粒径が１mm以下であるこ
とが好ましい。【効果】加熱−冷却を繰り返しても珪石の主成分であ
るSiO₂に起因する残存膨張性が認められ、亀裂の発生が
なく、従来の高炉出銑樋用不定形耐火物に比べて耐久性
が飛躍的に向上した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はアルミナ系耐火材、炭化
珪素、炭素系耐火材並びに珪石、を主たる配合組成とす
る高炉出銑樋用不定形耐火物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、高炉出銑樋の内張り材として使用
される一般的な不定形耐火物の主たる配合組成はアルミ
ナ−炭化珪素−炭素系であり、特開昭58-2271 号公報に
開示されている耐火物組成はその一例である。

【０００３】高炉出銑樋は高温の溶銑やスラグに曝さ
れ、しかも加熱と冷却とが繰り返されるために、この間
の熱衝撃により内張り材に亀裂が生じて局部損傷を招
き、不定形耐火物の寿命は十分なものではない。そこ
で、このような不定形耐火物の亀裂防止策の一例とし
て、耐火物技術協会発行「耐火物」15〜20頁に記載され
ているように、前述のような不定形耐火物組成にスチー
ルファイバーを添加することが行われている。スチール
ファイバーは加熱により酸化されると体積が膨張し、こ
の体積膨張は不定形耐火物が冷却されても若干残存す
る。この残存膨張性が不定形耐火物の亀裂の発生を防止
する。また、スチールファイバーの混入はスサ的効果を
もたらし亀裂の拡大を防止する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、スチールファ
イバーの酸化反応の反応速度は非常に速いものであり、
スチールファイバーが最初に熱に遭遇した段階で酸化反
応が終結するために、一旦冷却されて再度加熱されても
さらにスチールファイバーの酸化による残存膨張は生じ
ない。したがって、２回目以降の加熱−冷却の際には亀
裂発生防止の効果はなく、僅かに耐火物の耐久性を向上
させるのみである。高炉の大型化により高炉出銑樋用不
定形耐火物の使用条件がますます厳しくなる状況下で
は、前述のような従来の高炉出銑樋用不定形耐火物は耐
久性において問題がある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】したがって、本発明は前
述の問題点を解決するために、アルミナ系耐火材、炭化
珪素、炭素系耐火材並びに珪石を主たる配合組成とする
高炉出銑樋用不定形耐火物であって、これらの主たる配
合組成の合量を100 wt％として珪石；1 〜10wt％が含有
されるとともに、前記主たる配合組成の合量100 wt％に
対して外掛けでスチールファイバー；0.5 〜５wt％、結
合剤並びに分散剤が含有されることを特徴とする高炉出
銑樋用不定形耐火物を提供するものである。また、前記
珪石は粒径が１mm以下であることが好ましい。

【０００６】本発明に使用されるアルミナ系耐火材とし
ては電融アルミナ、焼結アルミナ、仮焼アルミナ等の高
純度のものが好ましいが、Al₂O₃を40wt％以上含有する
ものであればボーキサイト、ばん土頁岩、シリマイト、
カイアナイト、アンダルサイト、ムライト等も使用でき
る。このようなアルミナ系耐火材は前述したような主た
る配合組成の合量100 wt％の内で10wt％未満では高炉ス
ラグに対する耐食性に欠け、80wt％を超えるとアルミナ
系耐火材中の不純物による低融物も増大し耐食性が低下
する。

【０００７】また、炭化珪素はスラグに対して濡れ難く
耐火物の耐食性を向上させるとともに、炭素の酸化を防
止して耐火物組織の脆弱化を防ぐ。このような性質を有
する炭化珪素は前述したような主たる配合組成の合量10
0 wt％の内で５wt％未満では炭素の酸化を抑制するに十
分でなく、55wt％を超えると必然的に他の耐火材の配合
割合が減少し耐火物本来の性能が阻害される。

【０００８】前述のような、耐火物組成の中で大きな配
合割合を占めるアルミナ系耐火材および炭化珪素は、施
工体組織において密に分布されるように粗粒、中粒、微
粒のものを適宜組み合わせて用いることが好ましい。

【０００９】本発明に使用する炭素系耐火材としては固
定炭素量として純度の高いものであれば、コークス、土
状黒鉛、鱗状黒鉛、ピッチコークス、ピッチ、カーボン
ブラック等が使用でき、これらの内から１種または２種
以上を組み合わせて使用することも好ましい。このよう
な炭素系耐火材は前述したような主たる配合組成の合量
100 wt％の内で１wt％未満であれば耐食性向上の効果が
なく、10wt％を超えると炭素が酸化されやすくなり、耐
火物組織の弾性率が低下して脆くなりかえって耐食性の
低下を招く。

【００１０】また、珪石は前述したような主たる配合組
成の合量100 wt％の内で１wt％未満では珪石のもつ残存
膨張性による亀裂防止効果がなく、10wt％を超えると珪
石中のSiO₂に起因する低融点物質の生成量が過多となり
耐食性が低下する。珪石の粒度は特に限定されるもので
はないが、粒径が１mm以下が好ましく残存膨張性が顕著
に現れる。また、使用される珪石の粒径によっては珪砂
を用いてもよい。

【００１１】スチールファイバーは主たる配合組成の合
量 100wt％に対して外掛けで0.5 wt％未満では酸化によ
る残存膨張性およびスサ的効果にもとづく亀裂の発生、
拡大を防止する効果がなく、５wt％を超えても配合量を
増やしただけの効果が期待できない。また、スチールフ
ァイバーの長さは５mm未満ではスサ的効果がなく、50mm
を超えると耐火物組織中でスチールファイバーが絡み合
って均一に分散させることが困難となる。

【００１２】結合剤としては、例えばアルミナセメント
を用いることができ、前述したような主たる配合組成の
合量 100wt％に対して外掛けで0.5 〜７wt％の範囲内で
添加することができ、好ましくは１〜５wt％の範囲であ
る。分散剤は施工時に耐火材料混合物に流動性を付与す
るものであり、例えば縮合リン酸ソーダ、スルフォン酸
ソーダ、ポリアクリル酸ソーダ等を用いることができ、
前述したような主たる配合組成の合量 100wt％に対して
外掛けで0.005 〜0.5 wt％の範囲で添加することが好ま
しい。

【００１３】また、前述の耐火材料および添加剤の他に
高炉出銑樋用不定形耐火物の添加物として公知のセラミ
ックファイバー、金属粉末、無定形シリカ、粘土等を適
宜量添加してもよい。

【００１４】

【作用】珪石は主成分がシリカであり、常温においては
通常の石英の状態で存在する。このシリカは加熱される
とトリジマイト、クリストバライトと変態するにつれて
膨張する。石英は870 ℃以下、トリジマイトは870 〜14
70℃の間で、クリストバライトは1470〜1723℃の間でそ
れぞれに非常に安定である。しかも、これらのガラス状
の不規則構造または結晶構造はそれぞれSi原子およびＯ
原子の配列に大きな差があるために、これら相互間の相
転移は容易ではなく非常に長い時間を要する。そのため
に、一度、変態したトリジマイト、クリストバライトで
さえも常温において準安定相として、実質的には安定相
として存在する。このように、石英、トリジマイト、ク
リストバライト間の変態に伴う膨張転移は遅鈍性である
ために、スチールファイバーでは１回限りであった高熱
による残存膨張性が、耐火物組成に珪石を加えることに
より熱の消長に拘らず反復性のある残存膨張性が得られ
る。したがって、耐火物が繰り返し高熱に曝されても亀
裂の発生が防止されて、耐久性に優れたものとなる。こ
のような残存膨張性は珪石の粒径が１mm以下であるとき
に特に顕著に現れる。

【００１５】なお、本発明の高炉出銑樋用不定形耐火物
はアルミナ−炭化珪素−炭素系耐火物がもつ優れた耐食
性を合わせ持つことは言うまでもない。

【００１６】

【実施例】次に、本発明の高炉出銑樋用不定形耐火物の
具体的な実施例を説明する。

【００１７】本発明に使用するアルミナ系耐火材として
は電融アルミナおよび仮焼アルミナを使用し、電融アル
ミナは粒径10mm以下と5 mm以下との２種に調整し、仮焼
アルミナは10μｍ以下のものと併用し、炭化珪素は粒径
５mm以下のものと75μｍのものを併用した。また、珪石
は粒径５mm以下のものと粒径１mm以下のものを併用し、
炭素系耐火材として鱗状黒鉛を使用した。また、スチー
ルファイバーは直径0.5 mm、長さ25mmのステンレス鋼フ
ァイバーを使用し、さらに前述の耐火材料の他に粒径10
μｍ以下の無定形シリカを使用した。

【００１８】本発明の高炉出銑樋用不定形耐火物( 以
下、本発明品と称する) の作製に当たり、表１に示され
る配合割合で各原料を配合し、結合剤としてアルミナセ
メントを外掛けで2 wt％、分散剤としてヘキサメタリン
酸ソーダを外掛けで0.1 wt％を添加し、さらに施工水分
として主たる配合成分の合量100 wt％に対して外掛けで
６wt％内外の水を添加して混練し、混練したスラリーを
加振力２Ｇを15秒間加えて振動テーブル状で流し込み施
工し、養生後、110 ℃で24時間加熱乾燥させ試験片とし
た。また、比較例として従来品を始めとして配合割合が
本発明から逸脱する高炉出銑樋用不定形耐火物( 以下、
比較品と称する) を本発明品と同様の方法で作製し、同
じく表１にそれらの配合割合を示した。なお、表１中
（）内は骨材の合量100 wt％に対する外掛けの配合割
合を表している。

【００１９】これらの高炉出銑樋用不定形耐火物につい
て、次に記述する方法によって試験片について流動性、
残存膨張性、耐食性を試験し、また実機を用いて亀裂発
生状況を試験した。

【００２０】〔流動性〕JIS R2521 によりフロー試験を
行い、タップフロー値を求めた。タップフロー値は大き
いほど流動性に優れる。

【００２１】〔残存膨張性〕前記試験片を1500℃で３時
間加熱後、常温まで空冷した。この加熱−空冷のサイク
ルを５回繰り返し、１回目、２回目、３回目および５回
目の空冷後に試験片の寸法を測定し、加熱前の寸法に対
する膨張率を求めた。なお、表１中マイナス値は試験片
が加熱および冷却により収縮したことを示している。

【００２２】〔耐食性〕前記試験片を断面台形の柱状に
切り出してドラム内に内張りし、ドラムを回転させなが
らドラムの軸方向に酸素−プロパン炎を吹き込み1500℃
に加熱した。ドラムを加熱しながら侵食剤として高炉銑
鉄を投入し１時間侵食を行わせた後、侵食剤を排出し強
制空冷を20分間行った。この操作を侵食剤を取り替えて
６回繰り返した後、内張りしていた試験片を切断し溶損
量を測定した。

【００２３】さらに、前述のような試験片による性能試
験に加えて次のように実機を用いて亀裂発生状況の試験
を行った。〔亀裂発生状況〕前述の試験片による各試験に用いたと
同じ配合組成の耐火物を高炉出銑樋の内張り材として流
し込み施工した。この高炉出銑樋に45,000t の溶銑を２
回通した後、内張り材の亀裂発生状況を調べて目視によ
って相対的に評価した。なし: 亀裂が認められなかった微 : 微細な亀裂が認められた中 : 中亀裂が認められた大 : 大亀裂が認められたなお、表１中「−」は施工時に流動性が不十分で施工で
きなかったために、各試験を行なうことができなかっ
た。

【００２４】また、本発明品No.5および比較品No.8の試
験片について３回の加熱−冷却間における熱膨張率を測
定し、その結果を図１（本発明品No.5) および図２( 比
較品No.8）に示す。図１および図２において実線は加熱
時の熱膨張率を示し、点線は冷却時の熱膨張率を示す。

【００２５】表１から明らかなように本発明品No.1〜N
o.7は加熱冷却を繰り返しても残存膨張性が認められ、
したがって亀裂発生状況においても亀裂発生もなかっ
た。比較品No.8〜No.11 のうち、珪石を含有しないNo.8
は残存膨張性が全く認められず、珪石を含有するが本発
明の範囲を逸脱するNo.9およびNo.10 は残存膨張性が僅
かに認められるものの、本発明品に較べて十分ではな
く、または耐食性が不十分である。また、本発名品の内
で珪石の配合割合は同じでも粒度の異なるものを使用し
たNo.1とNo.5を比較すると、粒度の小さい珪石を使用し
たNo.5の方が残存膨張効果が顕著であることがわかる。
また、珪石を含有させたことによってもアルミナ−炭化
珪素−炭素系耐火物本来の耐食性が大きく損なわれてい
ないことがわかる。

【００２６】また、図１および図２から明らかなよう
に、本発明品No.1は３回の加熱−冷却においてもなお残
存膨張性が認められたが、珪石が含有されない比較品N
o.8は残存膨張性が認められなかった。

【００２７】

【発明の効果】本発明の高炉出銑樋用不定形耐火物はア
ルミナ−炭化珪素−炭素系耐火物がもつ優れた耐食性を
合わせ持つとともに、加熱−冷却を繰り返しても亀裂の
発生がなく、従来の高炉出銑樋用不定形耐火物に較べて
耐久性が飛躍的に向上した。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の高炉出銑樋用不定形耐火物の加熱−冷
却間の熱膨張率の変化を示グラフ図である。

【図２】従来の高炉出銑樋用不定形耐火物の加熱−冷却
間の熱膨張率の変化を示グラフ図である。

【表１】

【手続補正書】

【提出日】平成４年１０月７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の高炉出銑樋用不定形耐火物の加熱−冷
却間の熱膨張率の変化を示すグラフ図である。

【図２】従来の高炉出銑樋用不定形耐火物の加熱−冷却
間の熱膨張率の変化を示すグラフ図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アルミナ系耐火材、炭化珪素、炭素系耐
火材並びに珪石を主たる配合組成とする高炉出銑樋用不
定形耐火物であって、これらの主たる配合組成の合量を100 wt％として珪石；
1 〜10wt％が含有されるとともに、前記主たる配合組成
の合量100 wt％に対して外掛けでスチールファイバー；
0.5 〜５wt％、結合剤並びに分散剤が含有されることを
特徴とする高炉出銑樋用不定形耐火物。
【請求項２】前記珪石は粒径が１mm以下であることを特
徴とする請求項１に記載の高炉出銑樋用不定形耐火物。