JPH0687668A

JPH0687668A - キャスタブル耐火物

Info

Publication number: JPH0687668A
Application number: JP3349921A
Authority: JP
Inventors: Noboru Nakamura; 登中村; Hideo Uemoto; 英雄上本; Keisuke Yamazaki; 圭介山崎; Keisuke Sumitomo; 慶助住友; Masaki Tange; 昌樹丹下; Hiroshi Kiguchi; 弘城口; Koichi Ura; 宏一浦; Kiyoe Hirayama; 清衛平山
Original assignee: WAKI TAIKA KOGYO KK; Sumitomo Metal Industries Ltd; Toshiba Ceramics Co Ltd
Current assignee: WAKI TAIKA KOGYO KK; Coorstek KK; Nippon Steel Corp
Priority date: 1991-12-10
Filing date: 1991-12-10
Publication date: 1994-03-29

Abstract

(57)【要約】【構成】スピネル原料１０〜４０重量％、アルミナ・
ジルコニア系原料１〜１０重量％を含み、残部がアルミ
ナ及びアルミナセメントよりなり、スピネル原料のうち
の０．０５〜２mmの粒度範囲は電融スピネルを使用し、
かつ電融スピネルの添加量は全体の５〜２５重量％とす
るキャスタブル耐火物。【効果】スラグの電融スピネル粒子の結晶粒界への侵
入が認められないので、耐スラグ浸潤性が高められると
共に、ジルコニアはスラグ中に溶け込んでスラグ組成が
変化して粘性が急激に上がって耐火物へのスラグ浸潤が
抑制される一方、アルミナ・ジルコニア系原料の周辺の
マトリックス中に微小クラックを発生させて熱衝撃を緩
和し、耐熱衝撃性を高め、もって耐用寿命を一層向上す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、製鋼用取鍋の内張り等
に使用されるキャスタブル耐火物に関する。

【０００２】

【従来の技術】製鋼用取鍋内張り耐火材料としては、一
般にろう石れんが、高アルミナ質耐火材料、ジルコン系
耐火材料等が使用されている。

【０００３】しかし、近年、耐用寿命の向上等の要請に
より、アルミナ・スピネル質キャスタブル耐火物が使用
されるようになっている（特開昭６４−８３５７５号公
報参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のアルミナ・スピネル質キャスタブル耐火物では、次
のような問題があるため、製鋼用取鍋の内張り耐火材料
等として使用した際、安定した耐用寿命が得られない。

【０００５】（１）焼結スピネルを用いているため、ス
ラグによる浸潤が大きい。これは、スピネルは、耐スラ
グ性に関して、非常に優れた材質であるものの、焼結ス
ピネル粒子においては、結晶自体はスラグと反応しない
が、結晶粒界中にスラグ成分が侵入し易いからである。

【０００６】耐火材料の稼動面近傍において、焼結スピ
ネル粒子は、スラグ中で細かく分散された状態となり、
溶鋼流によりスラグと共に流出される。このため、マト
リックス部へのスラグの浸潤が大きくなり、構造的スポ
ーリングの要因となる。

【０００７】（２）熱衝撃による亀裂、剥離が生じる。

【０００８】そこで、本発明は、耐スラグ浸潤性及び耐
熱衝撃性を高めて、耐用寿命を一層向上し得るキャスタ
ブル耐火物の提供を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明のキャスタブル耐火物は、スピネル原料１０
〜４０重量％、アルミナ・ジルコニア系原料１〜１０重
量％を含み、残部がアルミナ及び結合剤よりなり、スピ
ネル原料のうちの０．０５〜２mmの粒度範囲は電融スピ
ネルを使用し、かつ電融スピネルの添加量は全体の５〜
２５重量％とするものである。

【００１０】アルミナ・ジルコニア系原料は、アルミナ
５０〜７０重量％、ジルコニア３０〜５０重量％よりな
る電融品で、０．１２５〜１．５mmの粒度範囲を有する
ことが好ましい。

【００１１】ここで、スピネル原料とは、アルミン酸マ
グネシウム（ＭｇＯ・Ａｌ₂Ｏ₃）の粒子をいい、又、
電融スピネルとは、アルミナ７０〜８０重量％、マグネ
シア２０〜３０重量％よりなる電融品をいう。

【００１２】

【作用】上記手段においては、電融スピネル粒子は、緻
密で、かつ結晶粒界が少なく、又、結晶粒界にシリカ
（ＳｉＯ₂）、カルシア（ＣａＯ）等の低融点鉱物が孤
立して存在するため、スラグの結晶粒界への侵入は認め
られない。

【００１３】一方、ジルコニア（ＺｒＯ₂）は、スラグ
と接触するとスラグ中に溶け込む。その結果、スラグ組
成が変化し、粘性が急激に上がる。又、スラグと接触し
ていないアルミナ・ジルコニア系原料の内部、あるいは
その周辺のマトリックス中に微小なクラックが発生す
る。

【００１４】スピネル原料は、添加量が４０重量％を超
えると、スラグとの反応相でアルミナが不足し、カルシ
アが過剰な状態となり、低融点鉱物が生成され易く、構
造的スポーリングの要因となる。一方、添加量が１０重
量％未満となると、スラグ浸潤抑制効果が少ない。

【００１５】アルミナ・ジルコニア系原料は、添加量が
１０重量％を超えると、溶損が大きくなる。一方、添加
量が１重量％未満となると、熱衝撃緩和の効果が小さ
い。

【００１６】電融スピネルは、２mmより大きい粒子で
は、スラグとの接触面積が小さい等の理由により、電融
スピネルを使用する必要はなく、０．０５mmより小さい
微粉では、焼結品と電融品による差異が認められない。
又、電融スピネルは、添加量が全体の２５重量％を超え
ると、過焼結を起こしやすく、亀裂、剥離の要因とな
り、添加量が全体の５重量％未満となると、スラグに対
する浸潤抑制効果が小さくなる。

【００１７】アルミナ・ジルコニアの共晶点は４０重量
％付近であり、この前後の組成において、アルミナ・ジ
ルコニア系原料の内部に発生する微小クラックが、細く
かつ最も多い。そのため、アルミナ５０〜７０重量％、
ジルコニア３０〜５０重量％の組成が、熱衝撃緩和のた
めに最も適している。

【００１８】又、アルミナ・ジルコニア系原料は、１．
５mmを超える粒子では、原料周辺に大きな亀裂が発生す
る。そして、アルミナ・ジルコニア系原料が選択的に侵
食を受け、局部溶損する。一方、０．１２５mm未満の粒
子では、熱衝撃性向上の効果が小さい。

【００１９】結合剤としては、アルミナセメントが用い
られる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。

【００２１】電融スピネルの添加粒度を０．０５〜２mm
とすると共に、アルミナ・ジルコニア系原料の添加粒度
を０．５〜１．５mm、組成をアルミナ６０重量％、ジル
コニア４０重量％とし、かつこれらと焼結スピネル、ア
ルミナ及びアルミナセメントをそれぞれ表１に示すよう
な割合で混合し、５〜６重量％の水を添加して図１に示
すように端面が扇面形をなす曲板状に鋳込み、１１０℃
の温度で２４時間乾燥して各種のテストピース１を得
た。

【００２２】テストピース１を図２、図３に示すように
誘導炉２内にセットし、侵食試験を行った。

【００２３】侵食剤３としては、ＳＳ４１、６０kg、製
鋼炉スラグ５００ｇを使用し、１６００〜１６２０℃の
温度で３時間保持し、冷却後、溶損量及び浸潤厚につい
て比較した。

【００２４】又、上記材質で４０×４０×１６０mmの柱
状のテストピースを作製し、１４００℃の温度で５回の
繰り返し加熱試験を行い動弾性率を測定した。誘導炉を
用いた侵食試験後の浸潤厚さ及びスポーリング抵抗指数
は、それぞれ表１に示すようになった。

【００２５】ここで、スポーリング抵抗指数とは、加熱
前の動弾性率を１００としたときの５回の繰り返し加熱
試験後の動弾性率の割合をいう。

【００２６】

【表１】

【００２７】表１からスピネル原料を１０〜４０重量
％、アルミナ・ジルコニア系原料１〜１０重量％、残部
をアルミナ及びアルミナセメントとし、かつスピネル原
料のうちの０．０５〜２mmの粒度範囲を電融スピネルと
すると共に、電融スピネルの添加量を全体の５〜２５重
量％とすることによって、浸潤厚さを７〜１２mmとして
耐スラグ浸潤性を高めることができる一方、スポーリン
グ抵抗指数を４０〜５８％として耐熱衝撃性を高めるこ
とができ、溶損が大きくならないことがわかる。

【００２８】又、電融スピネルの添加粒度を０．０５〜
２mm、添加量を１５重量％、焼結スピネルの添加量を１
０重量％とすると共に、アルミナ・ジルコニア系原料の
添加量を５重量％、組成をアルミナ６０重量％、ジルコ
ニア４０重量％としてその添加粒度を表２に示すように
変え、かつアルミナ及びアルミナセメントの添加量を７
０重量％として混合し、前述したようにして実施例７及
び比較例６，７のテストピースを得た。

【００２９】各テストピースの誘導炉を用いた侵食試験
後の浸潤層の厚さ及び繰り返し加熱試験後のスポーリン
グ抵抗指数は、それぞれ実施例４の結果を併記する表２
に示すようになった。

【００３０】

【表２】

【００３１】表２からアルミナ・ジルコニア系原料は、
アルミナ５０〜７０重量％、ジルコニア３０〜５０重量
％よりなる電融品で、０．１２５〜１．５mmの粒度範囲
とすると、溶損が大きくならないことがわかる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明のキャスタブ
ル耐火物によれば、電融スピネル粒子は、緻密で、かつ
結晶粒界が少なく、又結晶粒界にシリカやカルシア等の
低融点鉱物が独立して存在するため、スラグの結晶粒界
への侵入が認められないので、スピネル結晶粒子の崩壊
が認められず、その始めの形状を保持し、スラグによる
浸潤を抑制することができる。

【００３３】又、ジルコニアは、スラグと接触するとス
ラグ中に溶け込む。その結果、スラグ組成が変化し、粘
性が急激に上がるので、耐火物へのスラグ浸潤が抑制さ
れる。その上、アルミナ・ジルコニア系原料の内部、あ
るいはその周辺のマトリックス中に微小なクラックが発
生するので、これらの微小クラックが熱衝撃を緩和する
ことができる。このため、大きな亀裂、剥離の発生を防
止することができ、ひいては耐用寿命を一層向上するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のキャスタブル耐火物を用い
て鋳込んだ端面が扇面形をなす曲板状のテストピースの
斜視図である。

【図２】図１のテストピースの侵食試験に使用した誘導
炉の断面図である。

【図３】図１のテストピースの侵食試験に使用した誘導
炉の平面図である。

【符号の説明】

１テストピース２誘導炉３侵食剤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者上本英雄愛知県刈谷市小垣江町南藤１番地東芝セラミックス株式会社刈谷製造所内 (72)発明者山崎圭介愛知県刈谷市小垣江町南藤１番地東芝セラミックス株式会社刈谷製造所内 (72)発明者住友慶助福岡県北九州市小倉北区浅野３丁目２番１号和気耐火工業株式会社内 (72)発明者丹下昌樹福岡県北九州市小倉北区浅野３丁目２番１号和気耐火工業株式会社内 (72)発明者城口弘茨城県鹿島郡鹿島町大字光３番地住友金属工業株式会社鹿島製鉄所内 (72)発明者浦宏一茨城県鹿島郡鹿島町大字光３番地住友金属工業株式会社鹿島製鉄所内 (72)発明者平山清衛茨城県鹿島郡鹿島町大字光３番地住友金属工業株式会社鹿島製鉄所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スピネル原料１０〜４０重量％、アルミ
ナ・ジルコニア系原料１〜１０重量％を含み、残部がア
ルミナ及び結合剤よりなり、スピネル原料のうちの０．
０５〜２mmの粒度範囲は電融スピネルを使用し、かつ電
融スピネルの添加量は全体の５〜２５重量％とすること
を特徴とするキャスタブル耐火物。
【請求項２】請求項１記載のキャスタブル耐火物にお
いて、アルミナ・ジルコニア系原料は、アルミナ５０〜
７０重量％、ジルコニア３０〜５０重量％よりなる電融
品で、０．１２５〜１．５mmの粒度範囲を有することを
特徴とするキャスタブル耐火物。