JPH0912375A - 溶融金属容器の内張り不定形耐火物 - Google Patents

溶融金属容器の内張り不定形耐火物

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JPH0912375A
JPH0912375A JP7179674A JP17967495A JPH0912375A JP H0912375 A JPH0912375 A JP H0912375A JP 7179674 A JP7179674 A JP 7179674A JP 17967495 A JP17967495 A JP 17967495A JP H0912375 A JPH0912375 A JP H0912375A
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JP
Japan
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amorphous
magnesia
refractory
alumina
slag
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JP7179674A
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Takeshi Matsui
剛 松井
Seiji Aso
誠二 麻生
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/06Aluminous cements
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00482Coating or impregnation materials
    • C04B2111/00551Refractory coatings, e.g. for tamping
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、耐用性に優れる溶融金属容器の内
張り不定形耐火物を提供する。 【構成】 粒度が500μm以下のマグネシア質原料を
3〜15wt%、残部がアルミナ質原料からなる混合物
100wt%において、粒度が5μm以下の水酸化アル
ミニウムを3〜15wt%、非晶質シリカを0.5〜3
wt%およびアルミナセメントを1〜10wt%配合し
たことを特徴とする溶融金属容器の内張り不定形耐火
物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、耐用性に優れる溶融金
属容器の内張り不定形耐火物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】築炉の省力化を図るために、溶鋼の精錬
容器の内張り耐火物として定形耐火物に代えて不定形耐
火物が使用され始めている。溶鋼の精錬容器の内張り不
定形耐火物としては、容積安定性に優れるアルミナ質原
料を主体としたものが使用されている。この例として、
特開平1−87577号公報記載の、アルミナ−スピネ
ル質不定形耐火物を使用することの提言がなされてい
る。さらに、直近では高級鋼種溶製に付随する溶鋼温度
上昇、滞留時間延長等の処理条件の苛酷化に対応するた
めに、前記アルミナ−スピネル質不定形耐火物に代替し
て、特開平5−185202号公報で記載の、アルミナ
−マグネシア質不定形耐火物の使用が提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】特開平5−18520
2号公報で提案の不定形耐火物は、マグネシア質原料を
含有しており、不定形耐火物施工体乾燥中の消化現象
(マグネシア質原料と水との反応で付随する体積膨張が
原因で施工体中に亀裂が発生する現象)を抑制するため
に消化防止材と称される非晶質シリカが添加されてい
る。
【0004】この非晶質シリカ粒子は、不定形耐火物混
練時に水と接触すると負に帯電し、一方マグネシア粒子
は正に帯電するという粒子表面の結合状態を反映した相
反する帯電挙動を示す。そのため、電気的な吸引力によ
りマグネシア粒子表面上に均一に非晶質シリカ粒子が吸
着し、マグネシア粒子と水との直接的な接触を回避する
ことによりマグネシア質原料に起因する消化現象を抑制
することが可能となる。しかしながら、非晶質シリカ
は、1400℃以上の温度では軟化溶融するという特徴
を有する。そのため、使用中の不定形耐火物施工体にお
いて添加された非晶質シリカは、溶鋼やスラグと接触し
ている稼働面側の組織では、軟化溶融し液相化している
が、溶融金属処理容器の鉄皮側の組織では、非晶質シリ
カは依然として固相状態であるというように異なる状態
で存在することになる。
【0005】その結果、溶融金属の処理終了後不定形耐
火物施工体が冷却される状況では、非晶質シリカが液相
状態で存在する稼働面側の組織の収縮率の方が、非晶質
シリカが固相状態で存在する鉄皮側の組織の収縮率より
も大きくなり、同一施工体内で収縮率に著しい差が生じ
ることになる。このような同一施工体内での著しい収縮
率差が原因で、アルミナ−マグネシア質不定形耐火物は
使用中に稼働面に平行な亀裂が発生し、剥離損耗が生じ
低寿命となる。
【0006】そこで、本発明では、使用中に不定形耐火
物施工体において著しい収縮率の差が生じなく、剥離損
耗の少ない耐用性に優れた不定形耐火物を提供すること
を課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされたもので、粒度が500μm以下の
マグネシア質原料を3〜15wt%、残部がアルミナ質
原料からなる混合物100wt%において、粒度が5μ
m以下の水酸化アルミニウムを3〜15wt%、非晶質
シリカを0.5〜3wt%およびアルミナセメントを1
〜10wt%配合した溶融金属容器の内張り不定形耐火
物である。
【0008】本発明に使用するマグネシア質原料として
は、焼結マグネシア、電融マグネシア、天然マグネシア
のいずれでも良く、アルミナ質原料としては、焼結アル
ミナ、電融アルミナのいずれでも使用できる。
【0009】
【作用】水酸化アルミニウムは、使用中のアルミナ−マ
グネシア質不定形耐火物施工体における著しい収縮率の
差を消滅させ、剥離損耗の抑制を図るため添加するもの
である。水酸化アルミニウムが、使用中の不定形耐火物
施工体内における著しい収縮率の差を削減させる機構を
以下に述べる。
【0010】使用中のアルミナ−マグネシア質不定形耐
火物施工体において、稼働面側と鉄皮側の組織には、収
縮率に著しい差をもたらす原因となる液相状態の非晶質
シリカが存在する。この液相化した非晶質シリカと、水
酸化アルミニウムの熱分解生成物である非常に活性なア
ルミナとが、次式に示す反応を生じ固相状態のムライト
を生成することになる。その結果、収縮率に著しい差を
もたらす原因となる液相状態の非晶質シリカが消失する
ので、同一施工体内での前記著しい収縮率差を削減さ
せ、剥離損耗の抑制を図ることが可能となる。
【0011】 Al23 +MgO+SiO2 → MgO・Al23 +SiO2(liq.) Al(OH)3 → Al23 2SiO2(liq.) +3Al23 → 3Al23 ・2SiO2(Sol.) このような水酸化アルミニウムのアルミナ−マグネシア
質不定形耐火物の剥離損耗抑制作用を発現させるために
は、水酸化アルミニウムの添加量としては、3〜15w
t%の範囲に維持する必要がある。水酸化アルミニウム
の添加量が3wt%未満では、液相化した非晶質シリカ
と反応する水酸化アルミニウムの量が不十分なために、
未反応の液相状態の非晶質シリカが残存し、剥離損耗の
抑制に劣るからである。水酸化アルミニウムの添加量が
15wt%超では、粒度構成において微粉の粒度が増大
し最密充填構造が崩れるために、スラグに対する耐食性
やスラグ浸透抑制能等の不定形耐火物の耐用性が急激に
低下するからである。
【0012】上記水酸化アルミニウムの粒度は、使用中
のアルミナ−マグネシア質不定形耐火物施工体における
著しい収縮率の差を削減させるには、5μm以下にする
必要がある。水酸化アルミニウムの粒度が、5μm超で
は使用中に液相化した非晶質シリカとの反応性に劣るた
めに、固相状態のムライトを生成することはなく非晶質
シリカが液相状態で存在することにより、剥離損耗の抑
制に劣るからである。
【0013】本発明において使用されるマグネシア質原
料は、アルミナ質原料主体の不定形耐火物のスラグに対
する耐食性やスラグ浸透抑制能の向上を図るためであ
り、その粒度を、500μm以下にする必要がある。マ
グネシア質原料の粒度が500μm超であると、アルミ
ナとの反応性が急激に低下し、残存したマグネシア自体
のスラグに対する易漏れ性による著しいスラグ浸潤のた
めに使用中に構造スポーリングによる剥離損耗が発生
し、耐用性が急激に低下するからである。
【0014】また、上記マグネシア質原料の含有量は3
〜15wt%の範囲に維持する必要がある。その含有量
が3wt%未満ではスラグに対する耐食性に劣り、その
含有量が15wt%超ではスラグ浸潤が著しくスラグ浸
透抑制能に劣るため、不定形耐火物の耐用性が急激に低
下するからである。
【0015】非晶質シリカは、不定形耐火物に含有され
るマグネシア質原料の乾燥中の消火現象の防止を図るも
のであり、その粒度としては0.5μm以下が望まし
い。しかし、その添加量が0.5wt%未満では乾燥中
のマグネシア質原料の消火防止能に劣り、その添加量が
3wt%超では不定形耐火物組織内に生成する液相量が
増加するため、スラグ浸潤が大きくなりスラグ浸透抑制
能に劣るため、不定形耐火物の耐用性が急激に低下する
からである。
【0016】アルミナセメントは、施工体として必要な
強度付与を図るものである。しかしその添加量1wt%
未満では施工体として必要な強度が発現されず、その添
加量が10wt%を越えるとアルミナセメント中に含有
されるCaO成分に起因する低融点物質の生成量が増加
し、耐火物組織内に生成する液相量が増加するため、ス
ラグ浸潤が大きくなりスラグ浸透抑制能に劣るため、不
定形耐火物の耐用性が急激に低下するからである。
【0017】
【実施例】以下に本発明の実施例を示す。表1に本発明
実施例、比較例および従来品の試験結果を併せて示す。
各例は、適量の施工水分添加し、型枠内に振動鋳込み成
形し、200℃×24時間で乾燥後荷重軟化評価試験、
耐食性評価試験およびスラグ浸透抑制能評価試験を行っ
た。また、従来品は、特開平5−185202号公報で
提案のアルミナ−マグネシア質不定形耐火物である。な
お、表1中の○印は、使用したマグネシア質原料、水酸
化アルミニウムの粒度を示す。
【0018】
【表1】
【0019】アルミナ−マグネシア質不定形耐火物の使
用中の剥離損耗は、使用中に1400℃以上の温度とな
る組織において存在する液相状態の非晶質シリカが原因
で発生する。それ故に、不定形耐火物組織中での非晶質
シリカの存在状態が分かれば剥離損耗の発生有無の予測
が可能となる。高温下で耐火物組織中で非晶質シリカが
液相状態で存在しておれば、クリープ特性に顕著な変化
が現れるので、アルミナ−マグネシア質不定形耐火物の
使用中の耐剥離性は、耐クリープ性を調査することで評
価可能である。
【0020】クリープ特性評価試験は、ASTM C1
6−68に準じて行った。荷重軟化による変形率は、1
400℃まで昇温し1400℃で1時間保持した時の保
持期間中の変形量を測定することにより算出した。耐ク
リープ性は、各サンプルの荷重軟化による変形率を算出
し、従来品1のそれを100として指数表示した。荷重
軟化による耐クリープ性は、指数が小さいものほど優れ
ている。
【0021】耐食性評価試験およびスラグ浸透抑制能評
価試験は、回転侵食法により行ったサンプル形状は、断
面が上辺50mm、底辺115mm、高さ65mmの台
形であり、長さ150mmである。この形状のサンプル
を同心円上に6枚張り合わせることにより試験に供し
た。試験は、雰囲気温度が1600℃に到達後、スラグ
を投入し、30分経過後排滓するという操作を5回繰り
返すことにより行った。スラグは、溶鋼鍋スラグを使用
した。耐食性は、各サンプルの最大溶損部位の厚みを測
定し、従来品1のそれを100として指数表示した。耐
食性は、指数が小さいものほど優れている。スラグ浸透
抑制能は、各サンプルの最大浸潤部位の厚みを測定し、
従来品1のそれを100として指数表示した。スラグ浸
透抑制能は指数が小さいものほど優れている。
【0022】実施例1〜5は、従来品のアルミナ−マグ
ネシア質不定形耐火物と比較して同等の耐食性およびス
ラグ浸透抑制能を有しているとともに、優れた耐クリー
プ性を示した。一方、比較例1はマグネシア質原料の含
有量が3wt%未満であるため、耐食性およびスラグ浸
透抑制能に劣っていた。比較例2はマグネシア質原料の
含有量が15wt%超であるため、スラグ浸透抑制能に
劣っていた。比較例3は水酸化アルミニウムの添加量が
3wt%未満であるため、耐クリープ性に劣っていた。
比較例4は水酸化アルミニウムの添加量が15wt%超
であるため、耐食性およびスラグ浸透抑制能に劣ってい
た。
【0023】比較例5は水酸化アルミニウムの粒度が5
μm超であるため、耐クリープ性に劣っていた。比較例
6はマグネシア質原料の粒度が500μm超であるた
め、スラグ浸透抑制能に劣っていた。比較例7は非晶質
シリカの添加量が0.5wt%未満あるため、マグネシ
ア質原料の消火現象を防止することができず、試験用サ
ンプルに亀裂が発生したために特性を評価することがで
きなかった。比較例8は非晶質シリカの添加量が3wt
%超であるため、耐クリープ性およびスラグ浸透抑制能
に劣っていた。比較例9はアルミナセメントの添加量が
1wt%未満あるため、緻密な組織を発現することがで
きなく耐クリープ性およびスラグ浸透抑制能に劣ってい
た。比較例10はアルミナセメントの添加量が10wt
%超であるため、耐食性およびスラグ浸透抑制能に劣っ
ていた。
【0024】
【発明の効果】本発明は、従来のアルミナ−マグネシア
質不定形耐火物と比較して、同等の耐食性やスラグ浸透
抑制能を有するとともに、優れた耐クリープ性を示すこ
とから、真空脱ガス設備やその他の二次精錬容器の内張
り耐火物に使用することにより、内張り耐火物の張替
え、補修作業を大幅に低減できると共に耐火物コストの
削減が可能となる等の優れた効果を奏するものである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 粒度が500μm以下のマグネシア質原
    料を3〜15wt%、残部がアルミナ質原料からなる混
    合物100wt%において、粒度が5μm以下の水酸化
    アルミニウムを3〜15wt%、非晶質シリカを0.5
    〜3wt%およびアルミナセメントを1〜10wt%配
    合したことを特徴とする溶融金属容器の内張り不定形耐
    火物。
JP7179674A 1995-06-23 1995-06-23 溶融金属容器の内張り不定形耐火物 Withdrawn JPH0912375A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100473111B1 (ko) * 1997-05-30 2005-07-05 하리마 세라믹 가부시키가이샤 캐스팅시공용부정형내화물및이것을라이닝한용강용기
JP2019123632A (ja) * 2018-01-15 2019-07-25 日本製鉄株式会社 アルミナ−マグネシア質キャスタブル耐火物、及びその製造方法
JP2020059613A (ja) * 2018-10-04 2020-04-16 日本製鉄株式会社 アルミナ‐マグネシア質キャスタブル耐火物の耐剥離性の評価方法

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KR100473111B1 (ko) * 1997-05-30 2005-07-05 하리마 세라믹 가부시키가이샤 캐스팅시공용부정형내화물및이것을라이닝한용강용기
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Legal Events

Date Code Title Description
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Effective date: 20020903