JPH11130551A - 熱間補修用吹き付け材 - Google Patents

熱間補修用吹き付け材

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JPH11130551A
JPH11130551A JP9300417A JP30041797A JPH11130551A JP H11130551 A JPH11130551 A JP H11130551A JP 9300417 A JP9300417 A JP 9300417A JP 30041797 A JP30041797 A JP 30041797A JP H11130551 A JPH11130551 A JP H11130551A
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JP
Japan
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sic
hot repair
cao
hot
spray material
Prior art date
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Pending
Application number
JP9300417A
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English (en)
Inventor
Yoshiyuki Suzuki
義之 鈴木
Yoshikuni Obayashi
芳邦 大林
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MINTEC JAPAN KK
Original Assignee
MINTEC JAPAN KK
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 MgO,CaOを主成分とする熱間補修材に
SiCを添加配合すると、膨張性を発現し、この膨張性
がSiC粒の表面を酸化しSiO2のガラス層を形成
し、低融点物の生成を過剰に招き、その結果、耐蝕性へ
の効果が不十分となる。更にまた膨張性の発現はSiC
を積極的に酸化させてしまうため、該SiCがSiO2
と炭酸ガスとに分解し、ここで発生した炭酸ガスは空気
中へ抜けてしまい、SiO2は液層として骨材中に固溶
し、その結果、酸化層部分は空隙の多い状態となりもろ
くなってしまい、結果的に耐蝕性への効果が一層不十分
となる。 【解決手段】 耐火性骨材の化学組成としてMgOを1
とした熱間補修用吹き付け材であって、重量比でCaO
を0.01〜0.8、SiCを0.3以下の範囲で含有
し、上記の組み合わせからなる耐火性骨材100重量部
に対し、外掛けで平均粒径が10μm以下のシリカの超
微粉を0.5〜5wt%を含有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、転炉、取鍋等の各
種精錬炉や溶融金属容器の内張り耐火物の熱間補修吹き
付け材料に関する。
【0002】
【従来の技術】現在、各種精錬炉や溶融金属容器の内張
り耐火物の熱間補修方法として、最も一般的には、吹き
付けによる熱間補修が行われている。この熱間吹き付け
補修において使用される代表的な材料としては、マグネ
シア質、マグネシア・ドロマイト質、マグネシア・カー
ボン質等がある。
【0003】一般的に、これらのマグネシア質及びマグ
ネシア・ドロマイト質は、塩基性スラグに対する耐蝕性
に優れているという長所があるが、その反面、熱的安定
性及び耐熱スポール性に劣り、また、スラグの浸透が大
きく構造スポールを起こしやすいという短所を持ってい
る。
【0004】この短所を改善するために開発されたもの
がマグネシア・カーボン質である。このマグネシア・カ
ーボン質は、スラグの浸透に対して勝れた抑制効果を提
供するとともに、構造スポールを制限するという特徴を
有している。しかしながら、一方において、このマグネ
シア・カーボン質は、熱硬化性樹脂等により硬化がすこ
ぶる緩やかであるため、熱間補修の際に被補修面へ対す
る初期付着性が劣るという欠点を持っている。
【0005】このような初期付着性に関する欠点を解決
するための手段として開発されたものに、特公平6−4
7503号に開示された耐火物がある。この耐火物はM
gO、CaO、SiC及び結合剤からなる熱間補修用の
不定形耐火物について開示している。これによると、M
gO、CaOを主成分とする熱間補修材にSiCを添加
配合することで、膨張性を付与し、熱間での線収縮によ
る剥離を防止するとともに、SiCによりスラグの浸透
を抑制するものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな膨張性の発現はSiC粒の表面が酸化されSiO2
のガラス層を形成する。このことは同時に低融点物の生
成を過剰に招いてしまい、その結果、耐蝕性への効果が
不十分となるという課題がある。更にまた膨張性の発現
はSiCを積極的に酸化させてしまうため、該SiCが
SiO2と炭酸ガスとに分解し、ここで発生した炭酸ガ
スは空気中へ抜けてしまい、SiO2は液層として骨材
中に固溶していく。その結果、酸化層部分は空隙の多い
状態となりもろくなってしまい、結果的に耐蝕性への効
果が一層不十分となるという課題がある。
【0007】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために、本件発明においては、耐火性骨材の化学組成
としてMgOを1とした場合、その重量比でCaOを
0.01〜0.8、SiCを0.3以下の範囲で含有
し、上記の組み合わせからなる耐火性骨材100重量部
に対し、外掛けで平均粒径が10μm以下のシリカの超
微粉を0.5〜5wt%を含有している熱間補修用吹き
付け材を提供する。
【0008】
【発明の実施の形態】本件発明の塩基性熱間吹き付け補
修材は、原則的には、マグネシアクリンカー、ドロマイ
トクリンカー等を主骨材として使用し、これに珪酸塩、
燐酸塩、セメント等を結合剤として混合したものを水と
混練して形成し、この補修材を高温の被補修面へ吹き付
けるのである。
【0009】塩基性スラグに対して耐蝕性に優れるた
め、多くの吹き付け補修材と同様に、本件発明の補修材
においても、MgO及びCaOが添加されている。しか
しながら、MgO・CaO質の補修材はスラグの浸透が
大きく、そのため構造スポールを起こしやすいという欠
点を有していることは前述の通りである。更にこれを防
止するためにスラグに濡れにくいSiCを添加すること
でスラグの浸透を抑制することが可能となることも知ら
れている。しかし、このSiCは高温下で酸化されやす
く容易にSiO2となってしまう。そしてこの酸化され
たSiO2はガラス化し低融点となるため熱間での強度
の低下を招いてしまうことも知られているところであ
る。
【0010】そこで本件発明においては、MgO・Ca
O系の熱間補修材へ対するSiCの添加による該熱間補
修材の強度の低下を防止するための新規な方法を提供し
ているのである。
【0011】即ち、本件発明の発明者は、MgO・Ca
O・SiC系吹き付け補修材に平均粒径10μm以下の
シリカの超微粉をO.5〜5wt%の範囲で添加するこ
とにより、シリカの超微粉がSiC粒表面に予めSiO
皮膜を生成し、これによりSiCの酸化速度を遅らせ
ることが可能であること、更にまた金属シリコン等の金
属粉末をO.O1〜5wt%の範囲で添加することによ
り、これらの金属粉末はSiCよりも酸化されやすいた
め金属粉末が選択的に酸化されることによってもSiC
の酸化を遅らせることが可能であること、の知見を得た
のである。
【0012】このため本件発明の補修材においては、シ
リカの超微粉がSiC粒表面に予めSiO皮膜を生成
することによりSiCの酸化速度を遅らせるために、平
均粒径10μm以下のシリカの超微粉をO.5〜5wt
%の範囲で添加する。
【0013】更にまたこのため本件発明の補修材におい
ては、SiCの酸化を遅らせるために金属シリコン等の
金属粉末をO.O1〜5wt%の範囲で添加する。
【0014】しかしながら、SiCの酸化を完全に抑制
することは不可能であり、徐々にではあるがSiCの酸
化は進んでしまう。そこで酸化されて発生したSiO
による低融点化を防止するために、結合剤に珪酸塩バイ
ンダーを0.5〜10wt%の範囲で選択する。これに
よりSiCの酸化により発生したSiOは結合剤であ
る珪酸塩バインダー中のSiOやシリカの超微粉のS
iO、及び金属シリコンが酸化されて発生したSiO
とともに、主骨材中のCaOとの反応が高温下で極め
て円滑に進行し、3CaO・SiO等の高融点鉱物を
形成し、こうして熱間での強度の低下を抑制することが
出来るということが判明した。
【0015】本件発明中のMgO成分の量は、本来Mg
Oの持つ塩基性スラグへの高耐蝕性の効果を発揮させる
ために骨材全体の50重量部以上の量を持つことが望ま
しいものである。この原料素材の供給源としては天然M
gOクリンカー、海水MgOクリンカー、電融MgO等
が使用出来る。
【0016】またCaOの量は結合剤中のSiO、シ
リカの超微粉、及びSiCと金属シリコンの酸化により
発生したSiOを取り込むに十分な量があることが望
ましい。従ってSiC及び金属シリコンが完全に酸化さ
れたとして発生するSiO、結合剤中のSiOとシ
リカの超微粉のSiOの合計SiO量に対して重量
比で2倍以上のCaO量となることが望ましい。その供
給源としては天然ドロマイトクリンカー、合成ドロマイ
トクリンカー、電融CaOクリンカー、炭酸カルシウ
ム、水酸化カルシウム等が利用出来る。
【0017】一般に、SiCは、MgO成分を1とした
場合の重量比で0.3を越えるとその酸化により発生す
るSiOの量が多くなり過ぎるため、耐蝕性の低下を
招くことが発明者の実験で判明している。また、その粒
度はあまり細かすぎると比表面積の増大により酸化が促
進され、また粗すぎるとスラグの浸透抑制効果が少なく
なるため1mm程度の粒径を持つものの使用が望まし
い。
【0018】シリカの超微粉は平均粒径10μm以下の
ものが皮膜の形成に効果的であり、また熱間吹き付け時
の初期付着の向上も期待出来る。その量は耐火性骨材1
00重量部に対し0.5%未満では皮膜生成に不十分で
あり、また初期付着への効果も少ない。また5%を越え
る量を添加しても皮膜の生成には関与せず吹き付け時の
粉塵発生等の悪影響がある。このシリカ超微粉は溶融シ
リカ、ホワイトカーボン、シリカフラワー、シリカヒュ
ーム等から選ばれる1種又は2種以上の混合物の状態で
使用出来る。
【0019】珪酸塩バインダーは、珪酸ナトリウム、珪
酸カリウム、メタ珪酸ナトリウム等の既知の珪酸塩バイ
ンダーが使用出来、その量は初期付着の際、吹き付け材
に十分な硬化特性を持たせることが出来る量として決定
され、その量は0.5〜10wt%である。
【0020】その他、本件発明の熱間吹き付け補修材に
は珪酸塩バインダーの硬化剤として各種無機酸、有機
酸、硫酸塩等を1種以上添加することが出来る。
【0021】更に、既知の有機ファイバーや無機ファイ
バー、各種粘土等を本件発明の効果を損なわない程度、
少量添加することも可能である。
【0022】
【実施例】図表1には本件発明の実施例とその比較例と
を示す。
【0023】この表において、侵食指数は、C/S=
3.5の実炉スラグを用いて1650゜×3hrs.の
回転式スラグ侵食試験を行ったものである。スラグによ
り溶損された体積とスラグの浸透により構造変化が見ら
れる部分の体積を全体の体積と比較したものであり、比
較例1の侵食指数を100とし、他の材料を指数化して
示したものである。従って数値は少ないものほど良い。
また、構造スポールの有無は、上記スラグ侵食試験の結
果、スラグ侵食により構造に変化が見られた層とそれ以
外の層との界面で亀裂が発生したどうかを示している。
更に、熱間曲げ強さは、各試料の1400゜Cでの強度
を示している。
【0024】
【表1】 ここで、天然MgOクリンカーAは、4mm〜1mmの
粒を、天然MgOクリンカーBは、1mm〜の粒を、海
水MgOクリンカーCは、4mm〜1mmの粒を、海水
MgOクリンカーDは、1mm〜の粒を、天然ドロマイ
トクリンカーEは、3mm〜1mmの粒を、天然ドロマ
イトクリンカーFは、1mm〜の粒を、合成ドロマイト
クリンカーGは、3mm〜1mmの粒を、合成ドロマイ
トクリンカーHは、1mm〜の粒を、炭化珪素Iは、1
mm〜の粒、純度90%を、示している。
【0025】表の試験結果より、本件発明実施例は侵食
指数の示す通り、いずれも耐蝕性に優れていることが判
明した。また、本件発明による実施例ではどの試料につ
いても構造スポールは起こっていない。これに対して、
比較例1ではSiCを添加していないため、スラグの浸
透が大きく、耐蝕性に劣り、その結果、構造スポールを
招いていることが判明している。また逆にSiCの添加
量が多い比較例2ではSiCの酸化により発生するSi
が多くなり過ぎるため低融点かつ粗な構造の層とな
り熱間での強度の低下と耐蝕性の低下を招いていること
が判明している。更に、結合材に燐酸塩バインダーを使
用し、SiCの酸化抑制のためのシリカフラワーと金属
シリコンを添加していない比較例3ではSiCの酸化が
急速に進んでしまい、其の際発生するSiOとCaO
による高融点鉱物の生成があまり進まず、強度の低下が
大きく、そのため耐蝕性に劣ることが判明している。
【0026】
【発明の効果】本件発明による熱間補修用吹き付け材を
使用することにより、熱間での良好な初期付着性を確保
し、更にSiCのもつスラグに濡れにくい性質を充分に
発揮させ、スラグの浸透を抑制することで構造スポール
の発生を防止する。上記により高付着、高耐蝕性の熱間
吹き付け補修材を提供することが出来る。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 耐火性骨材の化学組成としてMgOを1
    とした場合、その重量比でCaOを0.01〜0.8、
    SiCを0.3以下の範囲で含有し、上記の組み合わせ
    からなる耐火性骨材100重量部に対し、外掛けで平均
    粒径が10μm以下のシリカの超微粉を0.5〜5wt
    %を含有していることを特徴とする熱間補修用吹き付け
    材。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の熱間補修用吹き付け材
    において、更に珪酸塩バインダーを0.5〜10wt%
    だけ含有していることを特徴とする請求項1に記載の熱
    間補修用吹き付け材。
  3. 【請求項3】 請求項2に記載の熱間補修用吹き付け材
    において、更に金属粉を0.01〜5wt%だけ含有し
    ていることを特徴とする請求項2に記載の熱間補修用吹
    き付け材。
  4. 【請求項4】 CaOが、天然ドロマイトクリンカー、
    合成ドロマイトクリンカー、電融CaOクリンカー、炭
    酸カルシウム、水酸化カルシウムの群から選択されてい
    ることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1に記載の
    熱間補修用吹き付け材。
  5. 【請求項5】 シリカの超微粉が、溶融シリカ、ホワイ
    トカーボン、シリカフラワー、シリカヒュームの群から
    選ばれる1種又は2種以上の混合物であることを特徴と
    する請求項1〜4のいずれか1に記載の熱間補修用吹き
    付け材。
  6. 【請求項6】 珪酸塩バインダーが、珪酸ナトリウム、
    珪酸カリウム、メタ珪酸ナトリウムの群から選択されて
    いることを特徴とする請求項2〜5のいずれか1に記載
    の熱間補修用吹き付け材。
  7. 【請求項7】 珪酸塩バインダーの硬化剤として各種無
    機酸、有機酸、硫酸塩等を1種以上添加していることを
    特徴とする請求項2〜6のいずれか1に記載の熱間補修
    用吹き付け材。
  8. 【請求項8】 有機ファイバー、無機ファイバー、各種
    粘土の成分を少量添加していることを特徴とする請求項
    1〜7のいずれか1に記載の熱間補修用吹き付け材。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010536705A (ja) * 2007-08-17 2010-12-02 スペシャルティ ミネラルズ (ミシガン) インコーポレーテツド 炭酸カルシウムの添加によってカルシウムを混入させた耐熱性物質
US8747546B2 (en) 2007-08-17 2014-06-10 Specialty Minerals (Michigan) Inc. Calcium enriched refractory material by the addition of calcium carbonate
WO2022100562A1 (zh) * 2020-11-10 2022-05-19 山东鲁阳节能材料股份有限公司 乙烯裂解炉的纤维炉衬表面的施工方法

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