JPH0633179B2 - 流し込み用不定形耐火物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、流し込み用不定形耐火物、とくに取鍋内張
り，ＤＨ，ＲＨ用浸漬管，タンディッシュ用母材等の流
し込み施工に好適な耐火物に関する。

〔従来の技術〕

従来からかかる流し込み用不定形耐火物として、珪石
質，ロー石質，シャモット質，高アルミナ質，マグネシ
ア質，ロー石−ジルコン質等が使用されてきた。

近年、真空脱ガス法，連続鋳造，取鍋精錬技術の向上か
ら、高級鋼種が精錬されるようになり、溶鋼温度の上
昇、さらに滞湯時間の延長等により、処理条件はますま
す苛酷になってきており、従来の雑質のものでは耐食
性，耐スポーリング性及び容積安定性等の点で対応でき
なくなってきている。

このため、このような苛酷な処理条件に適用可能な耐火
物として、材質面からスピネルクリンカーを使用したス
ピネル質不定形耐火物が、特開昭６０−６０９８５号公
報，特開昭６４−８７５７７号公報等に開示されてい
る。

このスピネル質不定形耐火物はスピネルクリンカーの特
性、たとえば熱膨張係数が小さいことや、スラグ浸潤抵
抗性の大きいこと等を有効に利用して、耐食性，耐スポ
ーリング性及び容積安定性等に優れ、実炉使用時の亀
裂，剥離損耗を大幅に軽減することができる。

とくに特開昭６０−６０９８５号公報に記載のものは、
耐火材に付与すべき膨張性を、従来の塩基性材料に見ら
れるように、ＭｇＯ−Ａｌ_２Ｏ_３の反応により生じるス
ピネル膨張によるものではなく、微粉部分を構成する１
０〜３５重量％含有されるアルミナと３〜１０重量％含
有されるアルミナセメント中のＣａＯとの高温での反応
によるＣａＯ・６Ａｌ_２Ｏ_３の形成に伴う膨張を利用し
て耐火物としての膨張性を付与したことにある。

しかしながら、操業条件が苛酷な場合にはその溶損量は
極端に大きくなるという欠点がある。

また、特開昭６４−８７５７７号公報に記載のものは、
容積安定性を得るためにマグネシアを添加したものであ
るが、スラグの浸潤が大きく、耐スポーリング性に劣る
ことから剥離，地金差しが大きいという欠点があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように、上記各公報に記載の内張り耐火物は、従前
の不定形材料に比較して、耐食性，耐スポーリング性及
び容積安定性等の改善により高耐用性を得ることを可能
としたが、スラグ浸潤に伴う構造的なスポーリングを発
生しやすい欠点があり、稼働中期、末期に剥離損耗を生
じ、安定性の点から改善を望まれている。

本発明において解決すべき課題は、かかる従来の耐火材
料の欠点を解消することにあって、マグネシアクリンカ
ーとスピネルクリンカーを併用することによる耐食性向
上の効果を、耐スラグ浸潤性，耐スポーリング性を劣化
させることなく改善することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の流し込み用不定形耐火物は、高純度アルミナ原
料が少なくとも５７重量％と、スピネルクリンカーが１
０〜３０重量％と、粒径０．２１ｍｍ未満のマグネシア
クリンカーが１〜１０重量％と、非晶質シリカが０．２
〜３重量％とからなる混合物に、硬化剤として活性マグ
ネシア外掛け０．２〜５重量％を配合したものである。

また、上記発明において、高純度アルミナ原料の中の１
〜２０重量％を粒径０．２１ｍｍ以上のマグネシアクリ
ンカーと置き換えることも可能である。

本発明に使用する高純度アルミナ原料としては、具体的
にな焼結アルミナ，電融アルミナもしくは仮焼アルミナ
をさし、スピネルクリンカーとしては、焼結スピネル，
電融スピネル，マグネシアクリンカーとしては、焼結マ
グネシア，電融マグネシア等の不純物の少ないものが使
用できる。

本発明の配合組成において、アルミナ−スピネル−マグ
ネシアの使用比率は、材料の耐食性，耐スラグ浸潤性，
容積安定性から決定される。

〔作用〕

本発明において配合されるマグネシアは、アルミナとス
ピネル化反応による膨張性付与及び酸化鉄含有スラグに
対する耐食性向上，スラグ浸潤抑制機能を有する。しか
しながら、１重量％より少ない範囲では材料の膨張性を
付与するのに充分ではなく、また１０重量％より多い範
囲では膨張が過度となり、使用中の組織劣化をもたら
す。

１〜１０重量％配合されるマグネシアクリンカーの粒度
に関しては、耐食性，均一なスピネル化反応を起こさせ
るためには０．２１ｍｍ未満である必要がある。

スピネル原料の使用比率は、配合され非晶質シリカの量
による耐食性によって規制される。スピネルの使用量が
３０重量％を越える範囲では、逆にＭｇＯ−Ａｌ_２Ｏ_３
−ＳｉＯ_２系低融物生成量増大に起因する耐食性劣化の
傾向を示す。このことからスピネルの配合量は１０〜３
０重量％に規制されるが、粒度に関してはとくに規制は
ない。

また、非晶質シリカの添加は、硬化促進及び養生から乾
燥初期の強度発現を付与し、さらに材料の通気率を低レ
ベルに維持し、かつスラグの浸透の抑制効果を期待する
ことができる。

非晶質シリカ０．２重量％より少ない範囲では強度発現
に乏しく、また３重量％より多い範囲ではＭｇＯ−Ａｌ
_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２系低融物生成による過焼結傾向が増大
し耐スポーリング生に劣り好ましくない。また、非晶質
シリカの粒度としては、比表面積２０〜５００ｍ^２／ｇ
のものが好ましい。

本発明の高純度アルミナ原料は、上記のマグネシア，ス
ピネル，非晶質シリカの使用比率を規制することによっ
て決定され、少なくとも５７重量％の配合量となる。

さらに、本発明に用いる高純度アルミナ原料の一部を粒
径が０．２１ｍｍ以上のマグネシアクリンカーに置き換
えることによって耐食生の向上を計ることができる。し
かしながら、マグネシアクリンカーを２０重量％を越え
る範囲で使用すると膨張が大きくなり過ぎ、また耐スポ
ーリング生も劣化する欠点がある。そのため、その量は
１〜２０重量％の範囲に規定される。

本発明において配合される硬化剤は、活性マグネシアで
ある。従来のキャスタブル耐火物の硬化剤としてはアル
ミナセメントが一般的であったが、セメント中のＣａＯ
はＣａＯ−Ａｌ_２Ｏ_３−ＭｇＯ−ＳｉＯ_２系低融物を生
成することから耐食性の劣化をもたらし、また過焼結に
よる耐スポーリング性の低下を生じることから好ましく
ない。本発明による活性マグネシアとは水酸化マグネシ
ウムを初めとするマグネシウム化合物を１５００℃以下
の温度で焼成して得られるもので、比表面積１０〜２０
０ｍ^２／ｇの範囲が好適である。活性マグネシアは水共
存下で徐々に溶解し、非晶質シリカと反応することによ
ってキャスタブル耐火物に硬化性を付与することができ
る。アルミナセメントに比較して低融物の生成量が少な
く、キャスタブル耐火物の耐食性，耐スポーリング性を
向上させる効果が大きい。しかし、この添加量が０．２
重量％よりも少ない範囲では、施工後脱枠するまでの硬
化時間が長く、かつ強度発言に乏しく、また５重量％を
越える範囲ではＡｌ_２Ｏ_３−ＭｇＯのスピネル生成反応
による膨張性大により組織の劣化を誘発することから、
量的に制限されるものである。

また、耐火物の作業性付与のために縮合燐酸アルカリ，
ポリカルボン酸ナトリウム等の分散剤や材料特性に影響
を与えない範囲の少量の粘土、更に短時間乾燥に対する
耐爆裂性改善のために少量の金属を添加することも差し
支えない。

〔実施例〕

第１表は本発明による耐火物混合物における高純度アル
ミナ原料とマグネシアクリンカー微粉との混合割合を変
えたとき、及び高純度アルミナ原料の一部を０．２１ｍ
ｍ以上のマグネシアクリンカーに置換したときの骨材の
特性を示す。

粒度調整された焼結アルミナクリンカーと仮焼アルミナ
の混合物からなる高純度アルミナ原料に０．２１ｍｍ未
満の海水マグネシアクリンカー微粉を混合し成形したサ
ンプルを１５００℃×３時間加熱した後の残存膨張率及
び見掛け気孔率、または回転浸食法による浸食量とスラ
グ浸潤量との関係を示したものである。

同表から高純度アルミナ原料の浸食量とスラグ浸潤性は
０．２１ｍｍ未満のマグネシアクリンカーが略１〜１０
重量％の場合に良好な結果を示すことが判る。

第２表は第１表の結果を基に粒度調整された高純度アル
ミナ原料及び０．２１ｍｍ以上のマグネシアクリンカー
１５％と焼結スピネルクリンカー量比との関係につい
て、０．２１ｍｍ未満の海水マグネシアクリンカー微粉
を５重量％、非晶質シリカ１重量％及び硬化剤として比
表面積１２０ｍ^２／ｇの活性マグネシアを外掛け２重量
％添加し、所定の水を添加して２０℃で２４時間養生し
たサンプルを用い、回転浸食法により浸食量、スラグ浸
潤と関係を調査したものである。

第２表から、耐火材混合物中におけるスピネルクリンカ
ーの配合量は１０〜３０重量％の範囲内で良好な耐溶損
性を示すことが判る。

第３表は非晶質シリカ量と強度，耐溶損性の関係につい
て調査したものである。粒度調整された高純度アルミナ
原料６０重量％，０．２１ｍｍ以上のマグネシアクリン
カー１０％，スピネルクリンカー２５重量％，０．２１
ｍｍ未満の海水マグネシアクリンカー微粉５重量％と硬
化剤として比表面積１２０ｍ^２／ｇの活性マグネシアを
２重量％外掛け添加した混合物に対し、非晶質シリカを
外掛け添加したときの結果を示す。

所定の水を添加し、２０℃で２４時間養生し、硬化体サ
ンプルを得た。この硬化体サンプルの１１０℃乾燥後の
強度、１５００℃で３時間焼成後の圧縮強度及び回転浸
食法により浸食量とスラグ湿潤量との関係を調査した。

本発明の実施例であるテストＮｏ．２１〜２４は充分な
強度を有し、また高温焼成後の過焼結傾向もなく、かつ
浸食量，スラグ浸潤量及び亀裂に対しても良好な結果を
示す。

第４表は、粒度調整された高純度アルミナ原料７４重量
％，燃焼スピネルクリンカー２０重量％，海水マグネシ
アクリンカー５重量％，非晶質シリカ１重量％の混合物
に硬化剤として比表面積１２０ｍ^２／ｇの活性マグネシ
アを用い、その外掛け量と２０℃養生後の鋳込み体の硬
化時間及び１１０℃乾燥後の強度、１５００℃焼成後の
強度，線変化率，回転浸食テストによるスラグ浸食量，
スラグ湿潤量及びスポーリングによる亀裂程度との関係
を示す。

なお、鋳込み体は所定の水を添加した後に４０×４０×
１６０ｍｍの形状に鋳込み、２０℃で４８時間養生した
後、１１０℃で２４時間乾燥後、１５００℃で３時間焼
成後の品質を測定した。

同表から、本発明の実施例として示すテスト資料Ｎｏ．
２９，３０は比較例に比べ、作業性においても、耐溶損
性においても、これらの全てを総合して優れた特性を有
すことが判る。

〔発明の効果〕 本発明の流し込み不定形耐火物によって以下の効果を奏
することができる。

（１）マグネシア，スピネルクリンカーの併用に際し、
非晶質シリカー効果剤の使用を制約し、過焼結防止から
耐スポーリング性の向上ができた。

（２）従来のアルミナ骨材へのマグネシアの添加は耐食
性向上に有効であった反面、過度のスピネル生成膨張か
らの組織劣化とスラグ浸潤が厚いという問題はあった
が、本発明の耐火物は効果剤として活性マグネシアを用
い、マグネシアクリンカー粒子の配合量を特定すること
によって上記の弊害は受けにくい。

（３）上記（１），（２）によってマグネシア添加によ
る耐食性は大幅に向上する。

（４）施工に際して適度な効果強度を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古田 和浩 福岡県北九州市八幡西区東浜町１番１号 黒崎窯業株式会社内 (72)発明者 倉田 浩輔 福岡県北九州市八幡東区枝光１丁目１番１ 号 新日本製鐵株式會社八幡製鐵所内 (72)発明者 松井 泰次郎 福岡県北九州市八幡東区枝光１丁目１番１ 号 新日本製鐵株式會社八幡製鐵所内 (72)発明者 松尾 三郎 福岡県北九州市八幡東区枝光１丁目１番１ 号 新日本製鐵株式會社八幡製鐵所内 (72)発明者 榊 澄生 福岡県北九州市八幡東区枝光１丁目１番１ 号 新日本製鐵株式會社八幡製鐵所内 (56)参考文献 特開 昭60−60986（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−174578（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−85478（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−197371（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高純度アルミナ原料が少なくとも５７重量
   ％と、 スピネルクリンカーが１０〜３０重量％と、 粒径０．２１ｍｍ未満のマグネシアクリンカーが１〜１
   ０重量％と、 非晶質シリカが０．２〜３重量％とからなる混合物に、 硬化剤として活性マグネシアを外掛け０．２〜５重量％
   配合した流し込み用不定形耐火物。
2. 【請求項２】高純度アルミナ原料が少なくとも３７重量
   ％と、 スピネルクリンカーが１０〜３０重量％と、 粒径０．２１ｍｍ以上のマグネシアクリンカーが１〜２
   ０重量％と、 粒径０．２１ｍｍ未満のマグネシアクリンカーが１〜１
   ０重量％と、 非晶質シリカが０．２〜３重量％とからなる混合物に、 硬化剤として活性マグネシアを外掛け０．２〜５重量％
   配合した流し込み用不定形耐火物。