JPS5938178B2 - 化学結合マグネシア−クロム耐火物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、鋼、セメント、銅等の製造用の炉および容器
の構築に有用な化学結合クロム−マグネシア耐火物に関
する。

これらの記載にある関係を有するかも知れない化学結合
レンガおよび直接結合レンガに関連があることが知られ
ている米国特許の中で、化学結合レンガを開示している
代表的特許として。

第３４７５１８８号（発明者ウッドハウス他）−第３４
７９１９．４号（デービス他）および第３６１５７７６
号（ファリントン他）明細書が挙げられる。

直接結合レンガを開示している米国特許は、第３７１５
２２３号（ライト）、第３８２９５４１号（ファリント
ン他）、第３８５２０８０号（デービス他）および第３
８６４１３６号（ファリントン他）明細書である。

ライトによる米国特許第３７１５２２３号明細書の記載
は興味がある。

この特許には、焼成または直接結合レンガが特許請求さ
れている。

しかしながら、成分および比率のあるものは本文に記載
のものに近い。

たとえば、この特許には、マグネシア対クロム比８０
： ２０および４０：６０が開示されており、クロム鉱
の粉末度は、６９チが５メツシユ篩（タイラー）を通過
する１つの例が示されている。

また、この特許には、１．５対２，５の石灰−シリカ比
が示されており、また、この特許ではバッチのシリカ含
量は０．３〜２であることが必要とされる。

最後に、この特許には、それ自体２０４部である混線液
（Ｔｅｍｐｅｒｉｎｇ ｌ １ｑｕｉｄ ）の１０係は
硝酸カルシウムであることが必要であり。

および（または）硝酸カルシウム（ＣａＯとして計算）
はバッチの全５ｉ０２含量の１．５〜２．５ テするこ
とが必要であることが指摘されている。

上記ライトの米国特許には焼成または直接結合レンガが
特許請求されているけれども、この特許の発明の概要に
は、未焼成成形品で効果を認めることが出来、また教示
されている方法は「改良された」化学結合耐火物を製造
するために使用出来ることが指摘されている。

しかしながら、この特許には、その記載の焼成工程は省
くべきかまたは省くことが出来ることが示唆されておら
ず、また恐ら（は得ることが出来る化学結合耐火物は直
接結合または焼成レンガの代りに使用出来るほど「改良
」されることは示唆されていない。

本発明に教示されている発明は、たとえば製鋼用の平炉
の構造体として操作温度が１５４０〜１７０５℃の範囲
であり得る厳しい高温用途で使用出来る化学結合レンガ
にある。

そのようなレンガは実際の炉の初期の焼成中「未焼成」
化学結合レンガを強化するために炉内で初期の使用中少
なくともそのまま存在する金属元素を含むことも出来る
。

上記ライトの米国特許には、そのような厳しい高温条件
で使用出来る化学結合レンガの製造および組成について
何も教示もまた示唆もされておらず、また内部金属元素
を包含する化学結合レンガも教示されていない。

本発明によれば、１５４０〜１７０５℃（２８００〜３
１００下）の高い操作温度に遭遇し得る製鋼炉の構築に
未焼成状態で使用するのに特に適した化学結合マグネシ
ア−クロム耐火物が提供され、そのような耐火物は９０
／１０〜３０／７０の重量比の耐火Ｖツガ製造用寸法級
のマグネシアおよびクロム鉱粒子と化学結合剤とを含有
し、該クロム鉱粒子のスヘては２４〜＋２００（タイラ
ー）メツシュ篩の寸法であり、上記耐火物は全耐火物混
合液の酸化物分析に基いて０．５〜２，５重量％のシリ
カ含量を有し、上記耐火物は石灰（Ｃａｂ）を石灰／シ
リカ比（ＣａＯ／５ｉ０２）０．２〜２．５の範囲で含
有しているものであって、上記シリカ１量と上記石灰／
シリカ比の間で。

（２）上記シリカ含量が１．４〜２．５ ％であるとき
、上記石灰／シリカ比は０．２〜１．０であり、上記化
学結合剤はカルシウムを含まず。

（Ｂ） 上記シリカ含量が０．５〜１．３チのとき１
石灰／シリカ比は０．２〜２゜５であり、かつ、この場
合 （１）上記石灰／シリカ比が０．２〜１，０のとき。

上記結合剤はカルシウムを含まず。

（２）上記石灰／シリカ比が１．８〜２．５のとき。

上記結合剤はカルシウムを含む ような関係をさらに示し、上記耐火物は未焼成状態で改
良された強度、スラブ抵抗および長時間の容積安定性、
製鋼炉の構築のような高温用途を有することを特徴とす
るものである。

本発明はさらに、１５４０〜１７０５℃（２８００〜３
１００’Ｐ）の高い操作温度に遭遇し得る製鋼炉の構築
に未焼成状態で使用するのに特に適した化学結合マグネ
シア−クロム耐火成形品の製造方法を提供するものであ
り、上記方法は、９０／１０〜３０／７００重量比の耐
火レンガ製造寸法縁マグネシウムおよびクロム鉱粒子の
バッチを用意する工程、この際クロム鉱のすべては２４
メツシユ篩を通過しかつ２００メツシユ篩（タイラー）
上に残り、上記バッチは石灰およびシリカを包含し。

シリカ含量は全バッチの酸化物分析基準で０．５〜２．
５重量％であり、そして石灰／シリカ比は０．２〜２．
５であり二上記バッチを成形品の形成を可能にするのに
十分な液体で混練する工程、この際上記液体はその中に
溶解されたまたは懸濁された化学結合剤を有する工程を
有し、上記シリカ含量と上記石灰／シリカ比の間で。

（２）上記シリカ含量が１．４〜２．５チであるとき。

上記石灰／シリカ比は０．２〜１．０であり、上記化学
結合剤はカルシウムを含まず。

ＣＢ＞ 上記シリカ含量が０．５〜１．３％のとき１
石灰／シリカ比は０．２〜２．５であり、かつ、この場
合（１） 上記石灰／シリカ比が０．２〜１．０のとき
。

゛ 上記結合剤はカルシウムを含まず。

（２）上記石灰／シリカ比が１．８〜２．５のとき。

上記結合剤はカルシウムをＳむ ように調節する工程：混練したバッチから成形品を成形
する工程；そして成形品を乾燥して未焼成状態で改良さ
れた長期間の容積安定性、製鋼炉の構築のような高温用
途を有する耐火成形品を得る工程を包含することを特徴
とするものである。

格別の高温強度特性および、現在使用されている焼成ま
たは直接結合生成物とは全（対照的に長期間の著しい容
積安定性、高温用途を有する化学結合クロム−マグネシ
ア耐火物は、耐火成分は９０／１０〜３０〜７００重量
比の整粒された類別マグネシアおよびクロム鉱粒子を含
有しかつ−０，２〜２．５の石灰／シリカ比が系の全シ
リカ含量（全混合物の酸化物分析基準で０．５〜２．５
重量％）に左右される混合物により達成される。

クロム鉱粒子のすべては、微細、すなわち２４メツシユ
篩を通過しかつ２００メツシユ篩（タイラー）上に残る
寸法であることが必要である。

本文に指摘される配合を有する本発明の新規なレンガに
より達成される最も重要で有利な特性の１つは、炉で使
用中の容積安定性である。

これは石灰／シリカ比が１．５〜２．５のよ５ＶＣより
高い範囲である配合を有するレンガで特に明らかである
。

このレンガは現在使用されている焼成レンガと全く対照
的に長時間の永久的容積安定性、高温用途を有すること
が観察された。

公知の従来技術の化学結合レンガは、使用中永久的膨張
を受ける。

たとえば、基本的には長方形の平炉では、端壁は膨張し
やすく、その結果ゆがみ（ｂｕｃｋｌ ｉｎｇ ）を招
く。

しかしながら、本発明のレンガは格別安定であり、長期
使用後でさえ膨張しない。

事実、ある実験炉用途では１本発明のレンガはわずかの
収縮を有することが見い出された。

この非常に独特の特性のために１本発明の改良レンガの
用途は、炉用途たとえば平炉、電気炉および恐らくはア
ルゴン−酸素精練装置においてさえ大きな突破口になる
と思われる。

特に、１００部基準で下記のものからなる混合物は、前
述した格別の高温強度特性を有しかつ長時間で望まれる
著しい容積安定性、高温用途を有する化学結合タロムー
マグネシア耐火物をもたらすことが見出された＝５０−
７０部の９５％Ｍｇ０ペリクン−ス（ｐｅｒｉｃｌａｓ
ｅ ）、 ３０−４５部のトランスバール（Ｔ ｒａｎ
ｓｖａ ａ １ ）り０ム鉱、１〜４０部の硝酸カルシ
ウム溶液、０．３部の煙霧シリカ（ｆｕｍｅｄ ５ｉｌ
ｉｃａ ）添加剤および１．２５部のりグツスルホネー
ト。

この例で硝酸カルシウムが存在することが注目される。

しかしながら、硝酸カルシウムの存在は好ましいけれど
も、本発明の効果を達成するためにそれは必要ではない
。

トランスバールクロム鉱ノ典型的化学は、ＳｉＯ□１．
００％、Ｃｒ２Ｏ３４５，０％、ＣａＯ最太０．１％。

Ｍｇ０１０．０ ％、Ｆｅ２０３２９．０％およびＡ１
２０３１５％である。

マグネシアまたはべりりＶ−スの典型的化学は１Ｍｇ０
９６％、 Ｃａ０ ３．５％および５ｉ０２約１係であ
ることが出来る。

したがって、より一般的には１本発明の化学結合クロム
−マグネシア耐火物は、３０〜９０部の寸法類別ペリク
レースおよび７０〜１０部のクロム鉱の寸法類別粒子の
バッチを調製し、この際クロム鉱粒子のすべては２４メ
ツシユ篩を通過しかつ２００メツシユ篩上に残り：粒子
を、バッチを効果的成形のために混練するに十分な量の
液体と混合し：上記混合物を成形して成形品とし；そし
て約１２０”Ｃ（２５０’Ｆ）で乾燥することを包含す
る方法により得られる。

混線液体は水であることが出来る。混線液体は耐火成形
品を成形する前に、溶解化学結合剤たとえばＭｇＣｌ２
および（または）ＭｇＳＯ４を含有することが出来る。

このような結合剤は。固体結晶形で添加することが出来
る。

混練液体はりグツスルホネートを含有することが出来る
。

そのようなリクソスルホネート結合剤は０．５〜１．５
係の量であることが出来かつ固体形で添加することが出
来る。

また、前述したよ５に、混線液体は硝酸カルシウムを含
有することが出来、混線液体が水である場合、硝酸カル
シウムは固体粒子形で添加することが出来る。

本発明のより広い形態の記載のシリカ含量は。

全混合物の酸化物分析基準で０．５〜２．５重量上の範
囲であることが必要である。

再び１本発明のより広い形態に関して１石灰／シリカ比
は０．２〜２．５である。

シリカ含量が０．５〜１．３チの範囲である時１石灰／
シリカ比は１．８〜２．５の範囲（この場合Ｃａ （Ｎ
Ｏａ） ２ を使用することが好ましい）かｆたは０
．２〜１．０の範囲（この場合Ｃａ （ＮＯ３） ２の
使用は回避される）であることが出来る。

シリカ含量が１．４〜２．５％である場合１石灰／シリ
カ比はまた０、 ２〜１．０であり、ここでもＣａ（Ｎ
Ｏ３）２の存在は回避される。

本発明の実施ｖｃおいて珪酸二石灰結合が達成される場
合（従来使用された化学結合耐火物では見出されな（・
）、非常に低い温度（８００℃−１４７２下）で２Ｃａ
Ｏ−８ｉＯ□の生成は、添加成分、特に煙霧シリカおよ
びある場合には硝酸カルシウム溶液の非常に高い化学的
活性により説明されると考えられる。

このような場合、活性ＣａＯの他の形態を、珪酸二石灰
生成に対する適当な化学が維持される限り使用すること
が出来る。

理論に束縛されることな（１本発明のレンガにおいてク
ロム鉱粒子とマグネシアマトリックス間で使用中に到達
する温度により直接結合が形成されるという事実は、本
発明を従来技術の化学結合マグネサイト−クロムレンガ
と区別する。

これは本発明のレンガで使用される小さなりロム鉱粒子
から生じる増大された表面接触に基づ（ものであり得る
。

非常に小さいクロム粒子はマグネサイト粒子とより良く
完全に結合することが出来ると思われる。

「未焼成」化学結合レンガには粒子間に空孔が常に存在
することが知られている。

本発明の一部を構成する発見は、これらの空孔は使用中
レンガの熱表面で除去出来るということである。

これは、明らかにクロム鉱粒子とペリクレースマトリッ
クス間の直接結合生成の結果である。

本発明において、金属元素は使用される場合成形品を実
際の作業で使用する際に酸化される。

しかしながら１本発明の成形品はその調製の工程として
焼成されるという事実にかんがみて、そのような金属元
素は、成形品を成形する際現場に置くことが出来、その
結果より強力な強化最終成形品。

すなわち実際の炉で直ちに使用に供し得る成形品が得ら
れる。

したがって、前述からおよび本発明をより広い向で考え
ると、本発明は、耐火レンガ９０／１０〜３０／７００
重量比の製造寸法級マグネシアおよびクロム鉱粒子を含
有し、クロム鉱粒子のすべては一２４〜＋２００メツシ
ュ篩の寸法である化学結合耐火成形品およびその製造方
法にある。

成形品のシリカ含量は、全混合物の酸化物分析基準で０
．５〜２．５重量％の８１０２であることが必要である
。

ＣａＯ／５ｉ０２比は０．２〜２．５の範囲である。

硝酸カルシウムは特にＳ ｉ０２［株］量カ低く （０
，５〜１．３％）かつＣａＯ／５ｉ０２比が高イ（１，
８〜２．５）配合で使用することが出来る。

本発明の化学結合耐火成形品の製造方法は、３０〜９０
部の寸法類別ペリクＶ−スおよび７０〜１０部の寸法類
別クロム鉱粒子のバッチであって、クロム鉱粒子のすべ
ては２４メツシユ篩を通過しかつ２００メツシユ篩に残
るようなものであるバッチな調製する工程；粒子を、効
果的成形を行５ためバッチを混練するのに十分な量の液
体と混合する工程；上記混合物を成形して所望の成形品
とする工程；および成形品を約１２０℃（２５０’Ｆ）
の温度で乾燥する工程を包含する。

混練液は成形品を成形する前に溶解化学結合剤たとえば
ＭｇＣｌ２゜Ｍｇ５Ｏ，、リグノスルホネートおよび（
または）硝酸カルシウムを含有することが出来る。

強化金属元素が使用される本発明の実施態様では、°そ
のような元素は耐火混合物を所望の形状に成形中現場に
置（ことが出来る。

硝酸カルシウムを使用する場合、硝酸カルシウム溶液は
少なくとも２０％のＣａ（ＮＯ３）２を含有することが
必要である。

しかしながら、活性℃ａＯの他の形態、たとえばＣａ（
ＯＨ） ２．ＣａＣＯ３等を。

２ＣａＯ−８ｉＯ３生成の適当な化学が維持される限り
使用することが出来る。

本方法で使用される低い温度（８００℃−−１４７２下
）での２ＣａＯ−一５ｉ０２の生成は、煙霧シリカおよ
びＣａ （ＮＯａ ） ２溶液および比較的微細なりロ
ム鉱粒子の非常に高い化学反応性により説明することが
出来る。

前記配合および方法から得られる化学結合マクネジアー
クロム耐火物は、格別の高温強度特性を有しかつ耐火成
形品を２８００〜３１００’Ｆ″（１５４０〜１７０５
℃）程度の厳しい高温環境で使用するのに適当であるよ
うな著しい容積安定性を呈する。

本発明の成形品（工、焼成工程を必要とせず、約１２０
℃（２５０’Ｆ）の温度で乾燥した後直ちに使用に供さ
れる。

したがって、そのような成形品は、従来「未焼成」状態
と呼ばれる状態で使用に供される。

これらの成形品のあるものは、配合された強化金属元素
を有することが出来る。

例 物質： 標準９６Ｍｇ０（１’８＋１６メツシユ ３５．０
ボールミル微細物（２） ２５，０
洗浄トランスバールクロム ４０．０−２４
＋２００メツシユ リグノスルホネート、添加 １．２５煙霧シ
リカ、添加 ０．３硝酸カルシウ
ム、添加（３１１，４ バッチ重量、ボンド １３０混合時間、
乾式 ２分湿式
１０分 水分、チ １．６圧力、
ｐｓｉ（二重プＶス） １２０００オフプＶス： かさ密度、 ｇ ／Ｃｆ１Ｌ３３．３＜ 乾燥後 かさ密度１ｇ／ｃｒＩＬ３３．３− 〃 曲げ強さ、 ｐｓｉ −１１７４ＸＩ １／４Ｘ６〃
（４） ３００Ｆ後室温 １３７０１０００Ｆ
５３０１２００Ｆ
４７０１４００Ｆ
４１０１７００Ｆ
３７０２０００Ｆ
６７０２２００Ｆ １３４
０＋２４００Ｆ １３５０十２６０
０Ｆ ５４５２７００Ｆ
２２０開放気孔率、チーケ
ロシン ３００Ｆ後室温 ６．８１０００
Ｆ １４・０１２００Ｆ
１４．０１４００Ｆ
１４．２１７００Ｆ
１４．８２０００Ｆ
１４．８２２００Ｆ
１６．４２４００Ｆ
１６．３２６００Ｆ
１６．５２７００Ｆ １
６．３（１） ３．５ ： Ｉ Ｃ／５ （２）６２φ−３２５メツシユ （３）水溶液（１，４５ｓｐ−Ｇｒ−）として添加（４
）連続Ｈ，Ｍ、０．Ｒ，−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ９０／１０〜３０／７０の重量比の耐火Ｖンガ製造
   寸法級マグネシアおよびクロム鉱粒子と。 化学結合剤とを含有し、１５４０〜１７０５℃（２８０
   ０〜３１００下）の高い操作温度に遭遇し得る製鋼炉の
   構築に未焼成状態で使用するのに特に適した化学結合マ
   グネシア−クロム耐火物において、クロム鉱粒子のすべ
   ては２４〜＋２００（タイラー）メツシュ篩の寸法であ
   り：全耐火混合物の酸化物分析基準で０．５〜２．５重
   量％のシリカ含量を有し、そして０．２〜２．５の石灰
   ／シリカ比（Ｃａｏ／Ｓ ｉ ０２ ）で石灰（Ｃａｂ
   ）を含有し；上記シリカ含量と上記石灰／シリカ比の間
   で。 （２）上記シリカ含量が１．４〜２．５係であるとき。 上記石灰／シリカ比は０．２〜１．０であり、上記化学
   結合剤はカルシウムを含まず、 β）上記シリカ含量が０．５〜１．３係のとき１石灰／
   シリカ比は０．２〜２．５であり、かつ、この場合 （１）上記石灰／シリカ比が０．２〜１．０のとき。 上記結合剤はカルシウムを含まず。 （２）上記石灰／シリカ比が１．８〜２．５のとき。 上記結合剤はカルシウムを含む ような関係を示し、上記耐火物は未焼成状態で改良され
   た強度、スラグ抵抗および長時間の容積安定性、製鋼炉
   の構築のような高温用途を有することを特徴とする化学
   結合マグネシアータロム耐火物。 ２ 強化金属元素を混入して含む、上記第１項に記載の
   耐火物。 ３ 上記マグネシアが５０〜７０部の寸法類別ペリクレ
   ースを包含し、上記クロム鉱粒子が３０〜４５部のトラ
   ンスバールクロム鉱の寸法別粒子を包含する。 上記第１項に記載の耐火物。４ ９０／１０〜３０／７
   ００重量比の耐火ノンガ製造用寸法類別マグネシアおよ
   びクロム鉱粒子を含有しかつ１５４０〜１７０５℃（２
   ８００〜３１００’Ｆ″）の高い操作温度に遭遇し得る
   製鋼炉の構築で未焼成状態で使用するのＶＣ特に適した
   化学結合マグネシアータロム耐火成形品を製造する方ｆ
   ｂｖｃおいて、クロム鉱のすべては２４メツシユ篩を通
   過しかつメツシュ篩（タイラー）上ＶＣ残るバッチを調
   整する工程、この際上記バッチは石灰およびシリカを包
   含しシリカ含量は全バッチの酸化物分析基準で０．５〜
   ２．５重量上であり、石灰／シリカ比は０．２〜２．５
   であり：バツチを成形品の成形を可能とするのに十分な
   液体と混練する工程。 この際上記液体は化学結合剤を溶解または懸濁して有す
   る工程を包含し。 人 上記シリカ含量が１．４〜２．５チであるとき、上
   記石灰／シリカ比は０．２〜１．０であり、上記化学結
   合剤はカルシウムを含まず。 ０３） 上記シリカつ量が０．５〜１．３係のとき１
   石灰／シリカ比は０．２〜２．５であり、かつ、この場
   合 （１）上記石灰／シリカ比が０．２〜１．０のとき。 上記結合剤はカルシウムを含まず、また。 （２）上記石灰／シリカ比が１．８〜２．５のとき。 上記結合剤はカルシウムを含む ような関係を示すようＶＣ，シリカ含量、石灰／シリカ
   比および化学結合剤をさらに調節する工程：混練したバ
   ッチから成形品を形成する工程；および成形品を乾燥し
   、それによって未焼成状態で長時間の改良された容積安
   定性、製鋼炉の構築のような高温用途を有する耐火成形
   品を得る工程を色名することを特徴とする化学結合マグ
   ネシア−クロム耐火成形品の製造方法。 ５ 液体が水であり、そして化学結合剤が固体形テ添加
   すれｆ、ニー０．５〜１．５％の量のりグツ−スルホネ
   ートである。 上記第４項に記載の方法。６ バッチのＣａＯ／ＳｉＯ
   ２比が１．８〜２．０の範囲に保持され、そして化学結
   合剤がｃａ（ＮＯ３）２およびリグノ−スルホネートか
   らなる群より選ばれる。 上記第４項に記載の方法。