JPH07291748A

JPH07291748A - 不定形耐火物の施工方法

Info

Publication number: JPH07291748A
Application number: JP6101628A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Oshima; 明博大嶋; Kiyoto Kasai; 清人笠井; Tsuneo Kayama; 恒夫加山
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1994-04-15
Filing date: 1994-04-15
Publication date: 1995-11-07

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、溶融金属容器用内張り耐火物とし
て、耐用性に優れる不定形耐火物の施工方法を提供す
る。【構成】骨材として、化学成分割合で、ＭｇＯが３５
〜９５ｗｔ％、Ａｌ₂Ｏ₃が５〜６５ｗｔ％で、残部成分
が５ｗｔ％以下のＭｇＯ―Ａｌ₂Ｏ₃系スピネル質クリン
カー、あるいは、化学成分割合で、ＭｇＯが３０〜９５
ｗｔ％、ＣａＯが５〜７０ｗｔ％で、残部成分が５ｗｔ
％以下のＭｇＯ―ＣａＯ系クリンカーを含有する不定形
耐火物を流し込み、硬化後、減圧下で乾燥を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、耐用性に優れた内張り
不定形耐火物の施工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】溶鋼処理装置のひとつとして、ＲＨ式・
ＤＨ式などの真空脱ガス処理炉が知られている。

【０００３】従来、この真空脱ガス処理炉の内張りは、
主として焼成マグネシア―クロム質れんがが使用されて
いる。しかしながら、れんがであることから、製造時の
焼成工程によってコストが高くなること、築炉に特殊技
能と多くの工数が要求されること等の問題点がある。

【０００４】また、マグネシア―クロム質れんがは、ク
ロムを含有しているために、環境保全の面から使用後の
廃棄処理時に問題が生じる。

【０００５】そこで、真空脱ガス処理炉の内張りにおい
て、近年、脱クロムと不定形化が強く要求されている。

【０００６】しかし、真空脱ガス処理炉の内張りは、真
空条件下、１６００℃以上の高温下で、高塩基度・高Ｆ
ｅＯ成分含有スラグに常時接触し、しかも溶鋼流動によ
る物理的摩耗を受けるという極めて過酷な使用条件のた
めに、不定形耐火物はもちろんのこと、れんが材質であ
ってもマグネシア―クロム質れんが以外の材質では対応
できないのが現状である。

【０００７】例えば、マグネシア質れんがでは、スラグ
・溶鋼に対する耐食性は優れているが、熱膨張が大きい
ために亀裂剥離が進行しやすく、しかも耐スラグ浸透性
に劣るという欠点を有しているため、実際の使用は困難
である。

【０００８】また、マグネシア―カーボン質れんがを使
用することも検討されたが、原料組成や結合剤にカーボ
ン質材料が使用されるために、酸化による組織劣化で充
分な耐用性が得られない上、溶鋼へのカーボンピックア
ップ等も懸念される。

【０００９】その中にあって、作業が簡便な流し込み施
工が行え、熱膨張が小さく、しかもスラグ浸透が比較的
少ない塩基性不定形耐火物として、例えば特開昭６４―
８３５７５号公報で報告されているようなマグネシア―
スピネル質などのスピネル含有材質が提案されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このスピネル含有材料
は、不定形耐火物であることで築炉作業を必要とせず、
施工性の点では好ましい反面、スラグに対する耐食性に
おいては、中性系のスピネルクリンカーを使用すること
から、依然マグネシア―クロム質れんがと比べて充分な
ものではない。

【００１１】本発明は、施工、硬化後、減圧状態で乾燥
を行う流し込み材料の施工法に関して、マグネシア―ク
ロム質れんがに匹敵する耐用性を持つ流し込み耐火物を
得る方法を提供する。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、溶融金属用内
張り耐火物において、化学成分割合でＭｇＯが３５〜９
５ｗｔ％、Ａｌ₂Ｏ₃が５〜６５ｗｔ％で、残部成分が５
ｗｔ％以下のＭｇＯ―Ａｌ₂Ｏ₃系スピネル質クリンカー
を含有する不定形耐火物を流し込み、硬化後、減圧下で
乾燥を行うことを特徴とする不定形耐火物の施工方法で
ある。

【００１３】また本発明は、化学成分割合で、ＭｇＯが
３０〜９５ｗｔ％、ＣａＯが５〜７０ｗｔ％で、残部成
分が５ｗｔ％以下のＭｇＯ―ＣａＯ系クリンカーを含有
する不定形耐火物を流し込み、硬化後、減圧下で乾燥を
行うことを特徴とする不定形耐火物の施工方法である。

【００１４】

【作用】スピネルクリンカーにおいて、その理論組成は
ＭｇＯが２８ｗｔ％、Ａｌ₂Ｏ₃が７２ｗｔ％であるが、
ＭｇＯ組成がこれより多いＭｇＯ過剰スピネルクリンカ
ーは、スピネルが持つ容積安定性・耐スラグ浸透性、及
びＭｇＯが持つ耐食性が相まって、優れた耐用性を示
す。

【００１５】しかしながら、上記ＭｇＯ過剰スピネルク
リンカー中には、水分の存在により水和反応しやすいＭ
ｇＯの微細結晶が存在する。

【００１６】このＭｇＯの結晶径はスピネルの製造条件
によって異なるが、約１〜１０μｍ程度である。

【００１７】そこで、このＭｇＯ過剰スピネルクリンカ
ーを流し込み施工による不定形耐火物の骨材として使用
した場合、クリンカー中のＭｇＯ成分が、施工水の乾燥
時に水和するスレーキング（消化）現象が進行し、体積
膨張による亀裂の発生，組織の脆弱化等、施工体に悪影
響を及ぼす。

【００１８】ＭｇＯ―ＣａＯクリンカーは、容積安定性
・耐スラグ浸透性に優れ、ＭｇＯよりもさらに高塩基度
スラグに対する耐食性に優れるものの、ＭｇＯと、Ｍｇ
Ｏよりさらに水和し易いＣａＯ成分よりなるため、不定
形耐火物として使用した場合、乾燥中に容易にスレーキ
ング現象を生じる。

【００１９】ＭｇＯ等塩基性成分のスレーキングを防止
する方法として、特開昭５８―９９１７７号公報に非晶
質ＳｉＯ₂の添加、特開昭６１―２９１４６５号公報に
リン酸塩の添加等が報告されている。

【００２０】しかし、このような低融物源の添加は、耐
火物材料の熱間強度低下や過焼結層の生成につながり、
耐食性の低下やスポーリング現象による剥離を招くこと
が懸念される。

【００２１】そこで、不定形耐火物の新たなスレーキン
グ対策として、流し込み施工後に減圧状態で乾燥するこ
とが効果的であることを知り、本発明を導き出すに至っ
た。

【００２２】すなわち、ＭｇＯやＣａＯの水和反応速度
は温度に大きく依存し、低温ほどその反応速度が極端に
小さくなることを利用して、減圧下において低温乾燥を
実施することにより、スレーキングを極力抑えることが
可能となったのである。

【００２３】ここで、減圧下の乾燥とは、本発明者らが
先に出願した特願平０５―１０８８１９号で示される方
法によるものであり、流し込み施工の後、乾燥時に雰囲
気を減圧状態に保ち、水の沸点（常圧で１００℃）を下
げ、１００℃以下かつその雰囲気下の沸点以上の低温で
水を蒸発させることで、迅速乾燥と耐火物施工体のスレ
ーキング防止を共に実現することが可能である。尚ここ
で、沸点未満の温度にすると乾燥速度は極端に低下す
る。

【００２４】本発明における減圧乾燥の具体的方法は、
真空脱ガス炉、あるいは取鍋、転炉、混銑車等の溶融金
属用容器の内側に、中子を使用して流し込み施工し、容
器を密閉にした後、減圧状態でマイクロ波にて加熱昇温
する。

【００２５】このときの減圧度は、３０ｔｏｒｒ以上２
５０ｔｏｒｒ以下であることが望ましい。

【００２６】３０ｔｏｒｒ未満ではマイクロ波の放電現
象が顕著に生じ、２５０ｔｏｒｒを超えると低温での乾
燥が困難になる。

【００２７】乾燥時間は、施工体の材質、施工厚み、施
工体積、及び施工体背面の温度変化などに合わせて定め
る。

【００２８】この減圧下における低温乾燥により、Ｍｇ
ＯやＣａＯのスレーキングが抑制されるため、耐火物の
強度劣化や亀裂の発生を防止することができる。

【００２９】本発明で使用するスピネル質クリンカー
は、化学成分割合で、ＭｇＯが３５〜９５ｗｔ％、Ａｌ
₂Ｏ₃が５〜６５ｗｔ％で、残部成分が５ｗｔ％以下の焼
結品または電融品とする。

【００３０】このように、ＭｇＯ成分がスピネル理論組
成より多いことにより、スピネルが持つ容積安定性・耐
スラグ浸透性に加えて、ＭｇＯが持つ耐食性が発揮され
る。ＭｇＯが３５ｗｔ％より少なく、Ａｌ₂Ｏ₃が６５ｗ
ｔ％より多いと耐食性に劣る。

【００３１】ＭｇＯが９５ｗｔ％より多く、Ａｌ₂Ｏ₃が
５ｗｔ％より少ないとスピネル鉱物が少なくなり、容積
安定性に劣るようになる。また、残部成分が５ｗｔ％を
超えると耐食性の低下をもたらす。

【００３２】本発明で使用するＭｇＯ―ＣａＯクリンカ
ーは、化学成分割合で、ＭｇＯが３０〜９５ｗｔ％、Ｃ
ａＯが５〜７０ｗｔ％、残部成分が５ｗｔ％以下の焼成
品または電融品とする。

【００３３】ＭｇＯが３０ｗｔ％より少なく、ＣａＯが
７０ｗｔ％より多いと極めて水和性に富み、減圧乾燥を
もってしてもスレーキングの進行による組織劣化を防止
できない。

【００３４】ＭｇＯが９５ｗｔ％より多く、ＣａＯが５
ｗｔ％より少ないと容積安定性に劣るようになる。ま
た、残部成分が５ｗｔ％を超えると耐食性の低下をもた
らす。

【００３５】不定形耐火物中の耐火性骨材には、ＭｇＯ
過剰スピネルクリンカー、ＭｇＯ―ＣａＯクリンカーの
両クリンカー以外にも、例えばマグネシア、アルミナ、
ジルコン、ジルコニア、アルミナ―シリカ等の骨材を組
み合わせてもよい。

【００３６】また、ＭｇＯとＡｌ₂Ｏ₃の割合が、本発明
から外れるスピネルクリンカーを組み合わせ使用しても
よい。

【００３７】骨材全体の粒度構成は、例えば粒径が５ｍ
ｍから３ｍｍの範囲の粗粒、３ｍｍから１ｍｍの範囲の
中粒、１ｍｍ以下の微粒よりなり、ＭｇＯ過剰スピネル
クリンカーあるいはＭｇＯ―ＣａＯクリンカーを、これ
らの粒度域の一部、または全部に使用する。

【００３８】しかし、本発明の効果を充分に発揮させる
には、本発明で眼定した化学組成のＭｇＯ過剰スピネル
クリンカーあるいはＭｇＯ―ＣａＯクリンカーを、耐火
性骨材全体の３０ｗｔ％以上配合することが望ましい。

【００３９】配合された耐火性骨材に、分散剤、結合剤
等を添加することは従来の流し込み施工不定形耐火物と
同様である。

【００４０】分散剤としては、例えばトリポリリン酸ソ
ーダ、ヘキサメタリン酸ソーダ、ウルトラポリリン酸ソ
ーダ、酸性ヘキサメタリン酸ソーダ、ホウ酸ソーダ、炭
酸ソーダ等の無機塩類、クエン酸ソーダ、酒石酸ソー
ダ、ポリアクリル酸ソーダ、スルホン酸ソーダ等の有機
塩類等である。

【００４１】添加量は耐火性骨材１００ｗｔ％に対して
０．００１〜１ｗｔ％が好ましい。結合剤としては、例
えばアルミナセメント、軽焼マグネシア等水硬性を有す
るものを１〜１５ｗｔ％添加する。

【００４２】また、必要により、ファイバー類、金属
粉、硬化促進剤、硬化遅延剤、耐火性超微粉、シリカゾ
ル、アルミナゾル、仮焼アルミナ等を、本発明の効果を
損なわない範囲で添加してもよい。

【００４３】

【実施例】以下、本発明の実施例及びその比較例を示
す。

【００４４】表１は、各例で使用したクリンカーの化学
分析値と鉱物組成調査結果である。表中に記載したクリ
ンカーの内、本発明で限定した化学組成のクリンカーは
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆである。

【００４５】表２は、本発明による不定形耐火物施工体
の実施例、及び比較例、さらに従来の不定形耐火物の、
配合組成と乾燥後施工体の特性をまとめたものである。

【００４６】実機試験は、不定形耐火物重量に対して外
掛けで５〜７ｗｔ％の施工水分を添加し、充分な混練の
後、ＲＨ式真空脱ガス処理炉下部槽の内側に、中子を使
用して振動を付与しながら流し込み施工し、所定の乾燥
を施した施工体について行った。

【００４７】乾燥は、所定の減圧度に保持した雰囲気下
で、マイクロ波を照射することにより実施した。

【００４８】尚ここで、平均乾燥温度とは、乾燥終了時
における施工体表面と背面温度の平均値である。

【００４９】表面性状、かさ比重、気孔率、耐スポール
性、耐食性、耐スラグ浸透性については、乾燥後施工体
中から特定の形状でサンプリングした試料についての結
果である。

【００５０】また耐スレーキング性については、別途型
枠にて４０×４０×１６０ｍｍの形状で施工し、所定の
乾燥を施した試料について、乾燥前後における線変化率
を測定した。

【００５１】マグネシア―クロム質れんがについては、
１８００℃焼成品の試験結果を掲載している。

【００５２】各試験方法は次の通りである。

【００５３】表面性状；目視観察により、乾燥後施工体
表面の亀裂の有無を調査した。

【００５４】耐スレーキング性；流し込み直後から乾燥
後における線変化率を求めた。数値が大きいものは水和
による体積膨張が大きく、耐スレーキング性に劣る。

【００５５】気孔率；ＪＩＳ―Ｒ２２０５に準じる。

【００５６】耐スポール性；１５００℃で２０分間加熱
した後、大気中で空冷する作業を繰り返し、剥落するま
での回数を求めた。数値が大きいほど耐スポール性に優
れる。

【００５７】耐食性；重量比で鋼片：転炉スラグ＝６
０：４０の侵食剤を使用し、１６００℃×３時間の回転
侵食試験を行い、試験後の溶損寸法を測定した。

【００５８】耐スラグ浸透性；前記の回転侵食試験後、
スラグの浸透寸法を測定した。

【００５９】実機試験；実施例、比較例の一部をＲＨ下
部槽にて実使用し、耐用性を１ｃｈ当たりの平均損耗量
ｍｍ／ｃｈで求めた。数値が小さいほど耐用性に優れ
る。

【００６０】試験結果が示すように、本発明実施例１〜
７は、比較例８〜１２に比べて乾燥後の線変化率が小さ
く、耐スレーキング性に優れることを示しており、この
ことは乾燥後施工体の表面亀裂の有無にも現れている。

【００６１】これより、本発明実施例は、施工体の緻密
性（低気孔率）が保たれており、耐食性、耐スラグ浸透
性、耐スポール性に優れている。

【００６２】本発明実施例に示す施工体を実機にて評価
した結果、いずれの場合も現行のマグネシア―クロム質
れんが（例１３）と同等以上の耐用性を示した。

【００６３】比較例８は、本発明で限定した組成のＭｇ
Ｏ過剰スピネルクリンカーの配合量が少なく、ほぼ理論
組成の中性系スピネルクリンカーが多いため、耐食性に
劣る。

【００６４】比較例９，１０は、本発明で限定した組成
から外れるＭｇＯ過剰スピネルクリンカー、ＭｇＯ―Ｃ
ａＯクリンカーの配合量が多いため、耐スレーキング性
に劣る。

【００６５】比較例１１，１２は、乾燥時の減圧度が不
足しており、低温乾燥が充分に実施できなかったため、
耐スレーキング性に劣っている。

【００６６】

【表１】

【００６７】

【表２】

【００６８】

【発明の効果】以上、特定の化学組成を有する耐火性骨
材、ＭｇＯ過剰スピネルクリンカー、ＭｇＯ―ＣａＯク
リンカーを含有する不定形耐火物を流し込み施工し、硬
化後、減圧状態で低温乾燥することにより得られる本発
明施工体は、乾燥中のスレーキングが防止できることに
より、容積安定性及び耐スラグ浸透性と、クリンカーが
元来有する耐食性を兼ね備えている。

【００６９】その耐用性は、現行のマグネシア―クロム
質れんがと同等以上であり、例えば真空脱ガス処理炉の
内張り耐火物において、その不定形化と脱クロム化が可
能となる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ２７Ｄ 1/16 Ｒ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】化学成分割合で、ＭｇＯが３５〜９５ｗ
ｔ％、Ａｌ₂Ｏ₃が５〜６５ｗｔ％で、残部成分が５ｗｔ
％以下のＭｇＯ―Ａｌ₂Ｏ₃系スピネル質クリンカーを含
有する不定形耐火物を流し込み、硬化後、減圧下で乾燥
を行うことを特徴とする不定形耐火物の施工方法。
【請求項２】化学成分割合で、ＭｇＯが３０〜９５ｗ
ｔ％、ＣａＯが５〜７０ｗｔ％で、残部成分が５ｗｔ％
以下のＭｇＯ―ＣａＯ系クリンカーを含有する不定形耐
火物を流し込み、硬化後、減圧下で乾燥を行うことを特
徴とする不定形耐火物の施工方法。