JPS6060986A - 取鍋内張り用スピネル質不定形耐火物 - Google Patents

取鍋内張り用スピネル質不定形耐火物

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JPS6060986A
JPS6060986A JP58166196A JP16619683A JPS6060986A JP S6060986 A JPS6060986 A JP S6060986A JP 58166196 A JP58166196 A JP 58166196A JP 16619683 A JP16619683 A JP 16619683A JP S6060986 A JPS6060986 A JP S6060986A
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福義 磯村
倫 中村
川瀬 義明
正徳 木下
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Krosaki Harima Corp
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Kurosaki Refractories Co Ltd
Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、取鍋内張り流し込み施工用耐火物に関する。
〔技術的背景〕
従来から、取鍋内張り用不定形耐火物として珪石質、ロ
ー石質、シャモット質、ロー石−ジルコン質、珪石−ジ
ルコン質、高アルミナ質、ジルコン質等が主に使用され
て来た。しかし、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取鍋で精錬されるように
なり、アルゴン攪拌、合金添加、真空処理等から溶鋼温
度の上昇さらに沸湯時間の延長等取鍋内での処理条件は
増々苛酷になって来ている。この為、従来の様な材質で
はこの苛酷な条件に対応できず、取鍋内張り寿命が著し
く低下している。この条件に適用可能な材質の開発が要
求されるようになり塩基性材質が検討されているが、上
記の条件の下での取鍋操業では、温度変動が激しく熱衝
撃による亀裂及びスポーリングが激しい為、不定形耐火
物で施工された内張りは現在まで実用化されずに試験的
に試みられたのみで終っている。
不定形内張りのための流し込み耐火材料に要求される特
性としては、配合物へ水を添加した際に適度な流動性が
得られ、硬化、脱枠といった作業性が良好であることの
みでなく、又施工後材材の水分脱気のための乾燥、昇温
に際して、消化、収縮等による亀裂が発生せず、耐爆裂
性が良好なことも重要な条件となる。さらに、この様に
流し込み施工後、乾燥昇温された不定形内張り材が使用
中の急激な温度変動に対し、熱スポーリング抵抗性、耐
亀裂性に優れた材料であることも又重要な要件である。
マグネシアクリンカ−〇熱スポーリング抵抗性とスラグ
浸潤に起因する構造スポーリング抑制機能から見て、ス
ピネル系利質が一般の耐火物骨相として優れていること
は周知の事実である。しかし不定形耐火物への適用につ
いては、 ■ 低温から高温までの全温度範囲にわたって優れた強
度特性が得られない、 ■ 作業性賦与のために添加される結合剤により耐亀裂
、耐爆裂性、耐スポーリング、容積安定性に劣る、 などの欠点があり、このため取鍋内張り祠として適用で
きないという問題があった。
〔発明の目的〕
本発明は、良好な作業性を有し、かつ、耐侵食性、熱衝
撃抵抗性、亀裂抵抗性に優れた取鍋内張り用スピネル質
不定形耐火物を提供するものである。
〔発明の構成〕
本発明の第一の特徴は、骨材がマグネシアクリンカ一二
アルミナタリンカ一の重量比が7:3〜8:2からなる
混合物を60〜80重量部とスピネルクリンカ−20〜
40重量部とからなることにある。
取鍋操業では加熱、冷却が繰り返され、材料自体が収縮
する傾向を示した場合亀裂発生が顕著となり、この箇所
からの地金侵入および内張りの剥離に結びつく。取鍋内
張り材として耐亀裂、耐剥離性の優れた材料を得るため
には、材料自体膨張性にすることが絶対条件である。
マグネシアクリンカ−とアルミナクリンカーの混合によ
って、昇温中での相互反応から二次スピネルを生成し、
これにより膨張性が賦与されることから亀裂抑制を期待
できるが、他方、二次スピネル生成時に異常膨張をひき
起して見掛は気孔率の増大をもたらしスラグの浸透を助
長することにもなる。この為に、膨張量を必要最小限度
にとどめ、見掛は気孔率の増大を極力抑制する必要があ
る。
図は、マグネシアクリンカ−とアルミナクリンカーの混
合物の重量比に対する残存膨張率(a)と見掛は気孔率
(b)との関係を示すもので、その混合物を1500℃
に焼成した後の測定値を示す。
比較の為に第1表に示すセミジルコン質(珪石−ジルコ
ン系)耐火物の残存膨張率(第1回目)と見掛は気孔率
(第1回目焼成i&)を、それぞれ八とBとして表示し
ている。
また、第1表は、同じくマグネシアクリンカ−とアルミ
ナクリンカーの混合物を1500°Cに繰り返し加熱し
た後の膨張率を比較例とともに示すものである。
本発明における骨材の膨張率と見掛り気孔率の目標は、
セミジルコン質以下の値となるようにその混合比を選定
した。この結果、マグネシアクリンカ−とアルミナクリ
ンカーの混合物にお&Jるマグネシアクリンカー:アル
ミナクリンカーのfl[比が7:3〜8:2の範囲にあ
る場合に、図に示す如く膨張性と見掛は気孔率が優れて
おり、且つ第1表に示すように繰り返し加熱冷却を加え
ても膨張性を示すことが判る。
以上が、骨材のマグネシアクリンカ−とアルミナクリン
カーの混合物の重量比を上記組成範囲内で用いる理由で
あるが、又スピネルクリンカ−はマグネシアクリンカ−
よりも耐スポーリング性、構造スポーリング抑制に大き
な効果が得られることは勿論であるが、さらに熱間と冷
間との膨張差がマグネシアクリンカ−より非常に少ない
という特長がある。これは不定形耐火物施工の際の添加
水が、マグネシアクリンカ−の場合は、その一部が水和
される為であり、スピネルクリンカ−の場合は、水和の
程度がマグネシアクリンカ−に比、較し非常に少ないこ
とによる中間強度劣化が小さいことに起因するものであ
る。
また取鍋操業では、加熱、冷却の繰り返しからマグネシ
アクリンカ−とアルミナクリンカー混合比のみの規定で
は加熱、冷却の膨張差が大きく、亀裂防止は避けがたい
場合がある。
実際、塩凸性材質を取鍋に適応する際、取鍋を極力冷却
させないため、鍋蓋を取り付けることが一般的に行なわ
れる。しかし、取鍋内へ転炉から溶鋼が注入される際の
衝撃から、取鍋敷部の損耗が側壁に比較して大きく、取
鍋寿命の延長を図るためには、途中敷部の耐火物交換が
余(nなくされる。この為一旦ば取鍋を冷却する必要が
生ずる。
この際には、塩基性材料特有な熱間と冷間での膨張量差
による大亀裂の発生が見られることがある。
本発明はスピネルクリンカ−のもつ特異性を利用し、こ
の亀裂発生を極力抑制したことも特長の一つである。
第2表の1および2は、それぞれ骨材にスピネルクリン
カ−を添加混合した場合の効果を示す。
第2表の1は、マグネシクリンヵー:アルミナタリン力
−の混合重量比が7:3のスピネルクリンカ−の添加量
と、1500℃焼成時での膨張率、及び冷却時の残存膨
張率との関係を示す。第2表の2は、マグネシクリンカ
ー:アルミナタリン力−の混合重量比が8:2の場合を
示す。
この表から明らかなように、マグネシアクリンカ−とア
ルミナタリン力−の混合物におけるマグネシアクリンカ
一二アルミナタリン力一の重量比が7:3〜.8:2の
範囲にある場合に、スピネルクリンカ−を20〜40重
量部組み合わせることで、熱間と冷間との膨張量等が小
さくなり、冷却後も膨張性を有しており効果的であるこ
とが判る。20重量部未満では、スピネルクリンカ−の
効果が得られず、又40重量部を超えると、冷却時、収
縮傾向を示し、亀裂防止の点から効果が得られない。
ここで使用するタリンカーの種類として、マグネシアク
リンカ−ばMgO純度が高くかつCab/5i02比が
低く、望ましくはCaO/ SiO2< 2の海水マグ
ネシアクリンカ−のように不純物が極力少ないものがよ
い。CaO/ SiO2比の高いタリンカーを使用した
場合には、CaOとアルミナクリンカーとの反応で低融
物のカルシウムアルミネートを生成する為に望ましくな
い。
又、アルミナクリンカーもAQ203純度が高く不純物
の極力少ないもの1例えば、焼結アルミナが良い。特に
天然産のマグネシア、アルミナ原料等は、フランクス分
が多く、本発明のスピネル質不定形耐火物の耐熱性、耐
スポーリング性1g;ハ膨張特性を劣化させる。一方、
天然産の場合は、含有された不純物による軟化効果によ
って耐火物の膨張あるいは収縮を吸収できる利点がある
さらにスピネルクリンカ−は、MgO/ AQ203の
組成比として、 0.4以下のものがよい。 0.4を
超えるものは、MgOの特性が強く現れ、スピネルクリ
ンカ−として添加した効果である熱間と冷間との膨張差
及び強度特性が低下する為である。又、スピネルクリン
カ−も不純物の少ない焼結スピネルクリンカ−が良好で
ある。
次に結合剤であるが、取鍋内張り用スビネルダ′r耐大
物への適用可能なものとして、次のものか挙げられる。
■ コロイダルシリカ又は気化性シリカ、ケル状シリカ
等の無定形シリカ、 ■ アルミナセメント、ポルトランドセメント等の水硬
性セメント、 ■ 珪酸アルカリ、リン酸アルカリ等のアルカリ金属、
土類金属の珪酸塩、リン酸塩、硼酸塩、■ 樹脂、ピソ
ヂ系の炭素結合剤、 ■ 正すン酸、リン酸アルミ、 等である。結合剤自体の耐火性、使用雰囲気、さらに不
定形耐火物施工性の点から上記の■、■。
■、■等が良好である。しかし、スピネル系耐火物の場
合、アルカリ金属、アルカリ土類金属等の4大は耐火性
の点から、又、リン酸等の混入は、精錬される鋼に悪影
響を及ぼすことが考えられ、極力添加量を抑えるべきで
ある。しかし本発明の取鍋内張り用材料は、その特性上
、二次スピネルによる膨張性を賦与しており、高温焼成
後の強度の低下を防止出来る結合剤の組み合わせが良く
、以上の点を考応するとシリカ系を選定するのがよい。
過去、シリカ系結合剤のスピネル質材料への適用は容積
安定性劣化と、例えばコーディエライト等の低融物の生
成の問題からほとんど検討されていない。これは従来、
アルカリ金属、アルカリ土類金属等を含有した系でのシ
リカ結合剤の適用について考えていた為であり、本発明
のスピネル質耐火物へは、特にCaO、Na2.0 +
、 K20等を極力抑制した系でのシリカ結合剤の適用
を行なった。
気化性シリカは特に不純物の少ないもので、Si02分
が90重量%以上の超微粉シリカが好適である。
また、強度賦与剤として、有機系アミンシリケートを用
いることができる。各々の添加目的として気化性シリカ
はスピネル質耐火物の作業性、特に適度な流動性を賦与
する為であり、さらにアミンシリケートは硬化促進及び
高温焼成後の結合と充填度による組織と強度改善の為で
ある。
ここでマグネシアクリンカー:アルミリ・クリンカーの
重量比が7:3〜8:2の範囲にあるマグネシアクリン
カ−とアルミナタリンヵーの混合物を60〜80重量部
とスピネルクリンカ−20〜40重量部との混合耐火材
100重量部に対し、気化性シリカとアミンシリケート
を添加した場合の作業性に及ぼす効果を第3表と第4表
に示す。
第3表は耐火旧材1oo重慣部に対し気化性シリカ0.
5重量部以上添加した場合に、良好なi%、 air性
を示すが、品温硬化性については気温と水温との変化を
受けやすいことを示している。
また、第4表は耐火骨材100重量部に対し0.5重量
部以上の気化性シリカとともにアミンシリケートを併用
することによって流動性、硬化性等、作業性に特に好ま
しい効果が得られることを示す。
その添加量は1〜4重量部が良好であることを示す。1
重量部未満ではその効果がなく、4重量部を超えると気
温、水温上昇に伴ない硬化が急激となり好ましくない。
第5表は、それぞれ結合剤について品質面からの検討を
行なった結果を示す。
同表から、養生乾燥後の収縮率、1500℃焼成後の残
存膨張率及び強度の関係から見て、アミンシリケートが
4mN部を超えると養生、乾燥、焼成後の収縮率が大き
く、気化性シリカの0.5〜3重量部とアミンシリケー
トの1〜4重量部との組み合わせ範囲が組織、強度、膨
張性の関係から良好であった。気化性シリカが3重量部
を超えるものとアミンシリケートが4重量部を超えるも
のの使用は養生収縮、焼成後の収縮から効果が得られな
い。
次に、水不溶性リン酸アルミの添加については、スピネ
ル系もしくは、他の塩基性不定形耐火物で施工された取
鍋内張りが処理中のスラグ等により、稼動表面部から1
0IIl111 程度のダスティング現象を起こし崩壊
する現象を見ることがあり、これを防止する為のもので
ある。
ダスティングとは、スラグ中のCaO成分と耐火物中(
7)Si02との反応によル2 CaO−3i02 (
7)生成もしくは、スラグ中の2 CaO−5iO2成
分自体が不定形耐火物中に侵入し、冷却時α−2CaO
・5io2−”r 2CaO−3i02への転移により
容積増大を起こし、組織崩壊する現象である。この転移
を抑制もしくは容積変化の極めて少ないα−2CaO−
5i02−”(X ’ −2CaO−5i02 ヘ移行
させる添加剤としてP205.B203 、V205等
が有効であることば報告されている。
本発明の場合、スピネル質耐火物が持つ作業性。
膨張性、耐熱性等の特性を考広し微量の添加が効果が得
られるものが良く、有効な効果を得られるものとして水
不溶性物質の中でも特に、水不溶性リン酸アルミが有効
であるという知見に基づくものである。
そして、スピネル質耐火物の特性上、アルカリ金属、ア
ルカリ土類金属のリン酸塩、硼酸塩等は著しく耐熱性を
劣化させ、又V2O5等は経済的に利益をもたらすこと
はない。この点、リン酸アルミであれば、耐熱性劣化も
少なく、特にこの水不溶性物質は作業性劣化を来たすこ
とがない。このリン酸アルミにおいて、最も有効なもの
としてメタリン酸アルミ、第三リン酸アルミ等を挙げる
ことができる。
第6表は第三リン酸アルミの添加量による効果を示す。
同表から明らかなように、その添加量は0.5〜2重量
部で効果を示す。0.5重量部未満ではその効果が得ら
れず、2重量部を超えると鋼への汚染を生じ、また本発
明の目的である膨張性賦与効果がなく、焼成後に収縮傾
向を示す様になる。
〔実施例〕
以下、本発明に係るスピネル質不定形耐火物を取鍋で使
用した場合の効果を実施例として示す。
粒度調整された海水マグネシアクリンカ−55重量部と
焼結アルミナクリンカー22重量部からなる混合物と、
スピネルクリンカ−23重量部からなる耐火骨材100
重量部に対し、気化性シリカ 2.0電量部とアミミシ
リケート2重量部と第三リン酸アルt 0.8重量部と
を外掛添加した配合物に水を外掛6重量部添加し取鍋に
施工した。
作業性は極めて良好であって、フリーフロー値230、
効果脱型時間は3時間であった。次に施工体を40時間
で800°Cまで昇温し冷却したが爆裂もなく亀裂も軽
微であった。cc−旧1比率70%の壕業条件の鍋に使
用した結果、使用中の亀裂等の発生及びダスティングも
軽微で、73回のチャージ回数のライフを示した。
これに対して、適音使用されている、セミジルコン質で
は80回のライフを示すが、本発明のスピネル質では、
セミジルコン質では処理出来ない特種鋼を処理しており
、セミジルコン質と同等の鋼種内容で換算すると、 1
00回以上のライフとなる。
第1表 ■ 第2表の1 マグネシアクリンカー:アルミナクリンカー=7:3の
場合第2表の2 第3表 ※硬化性は脱型可能な時間をもって判定した。
第5表 丞7貨5け 第6表 ※ 高炉スラグ/CaC03=70/30 回転侵食法
 1650℃×30分×10サイクル
【図面の簡単な説明】
図面は、マグネシアクリンカ−とアルミナタリンカーの
混合物の重量比に対する残存膨張率(a)と見掛は気孔
率(b)との関係を示す。 特許出願人 新日本製鐵株式會社 黒崎窯業株式会社 代理人 小児 益(ほか2名) MgO/41203罠

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 マグネシアクリンカー:アルミナタリンカーのf
    f1Lt比が7=3〜8:2からなる混合物を60〜8
    0重景部と重量ネルクリンカ−20〜40重量部とから
    なる骨材を有することを特徴とする取鍋内張り用スピネ
    ル質不定形耐火物。 2、 マグネシアクリンカー:アルミナタリンカーの重
    量比が7:3〜8:2からなる混合物を60〜80重量
    部とスピネルクリンカ−20〜40重量部とからなる骨
    材100重量部に対し、気化性シリカ 0.5〜3重量
    部を添加してなることを特徴とする取鍋内張り用スピネ
    ル質不定形耐火物。 3、 マグネシアクリンカm:アルミナクリンカーの重
    量比が7:3〜8:2からなる混合物を60〜80重量
    部とスピネルクリンカ−20〜40重量部とからなる骨
    材100重量部に対し、気化性シリカ0.5〜3重量部
    と、アミンシリケートを1〜4重量部とを添加してなる
    ことを特徴とする取鍋内張り用スピネル質不定形耐火物
    。 4、 マグネシアクリンカー:アルミナタリンカーの重
    量比が7:3〜8:2からなる混合物を60〜80重量
    部とスピネルクリンカ−20〜40重量部とからなる骨
    材100重量部に対し、気化性シリカ0.5〜3重量部
    と、アミンシリケートを1〜4重量部と、さらに水不溶
    性リン酸アルミを0.5〜2重量部添加してなることを
    特徴とする取鍋内張り用スピネル質不定形耐火物。
JP58166196A 1983-09-08 1983-09-08 取鍋内張り用スピネル質不定形耐火物 Granted JPS6060986A (ja)

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JPH0435437B2 JPH0435437B2 (ja) 1992-06-11

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0323275A (ja) * 1989-06-17 1991-01-31 Kurosaki Refract Co Ltd 流し込み用不定形耐火物
US5104833A (en) * 1990-12-24 1992-04-14 Harima Ceramic Co. Ltd. Refractory for casting a basic substance

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0323275A (ja) * 1989-06-17 1991-01-31 Kurosaki Refract Co Ltd 流し込み用不定形耐火物
US5104833A (en) * 1990-12-24 1992-04-14 Harima Ceramic Co. Ltd. Refractory for casting a basic substance

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