JP6219751B2

JP6219751B2 - タンディッシュ内張り用不定形耐火物

Info

Publication number: JP6219751B2
Application number: JP2014040737A
Authority: JP
Inventors: 博喜内山
Original assignee: Krosaki Harima Corp
Current assignee: Krosaki Harima Corp
Priority date: 2014-03-03
Filing date: 2014-03-03
Publication date: 2017-10-25
Anticipated expiration: 2034-03-03
Also published as: JP2015166290A

Description

本発明は、タンディッシュ内張り用不定形耐火物に関する。

従来、タンディッシュ内張り用不定形耐火物としてアルミナ−マグネシア質の不定形耐火物が知られている。例えば、特許文献１に、「アルミナ８０〜９１重量％、マグネシア４〜１４重量％、ヒュームシリカ３〜７重量％、アルミナセメント２〜６重量％を含む配合組成を１００重量％とし、かつ重量比でヒュームシリカ／アルミナセメントが０．７５以上の組成を持つアルミナ−マグネシア質タンディシュ内張り用不定形耐火物。」（請求項１）が開示されており、これにより、アルミナ−マグネシア質の座屈破壊や亀裂拡大の防止が図られている。

ところで、通常、タンディッシュにおいては、溶鋼汚染防止と内張り用不定形耐火物の保護のために、内張り用不定形耐火物にコーティング材が被覆される。コーティング材は、損耗等によって残厚が少なくなると解体して新規に施工される。この解体作業は衝撃を伴うため、その解体時に亀裂剥離を生じてしまう。

しかし、特許文献１に開示されているような従来のアルミナ−マグネシア質では、前述の解体時の亀裂剥離に対しては耐用性が不十分であった。

特開平１１−１００２８０号公報

本発明が解決しようとする課題は、アルミナ−マグネシア質のタンディッシュ内張り用不定形耐火物において、解体時の亀裂剥離を抑制し、耐用性を向上させることにある。

前記課題の解決にあたり本発明者らは、タンディッシュ内張り用不定形耐火物の解体時の亀裂剥離を抑制するには、その高強度化が必要であり、更にタンディッシュ内張り用不定形耐火物としての耐用性を向上させるためには、従来レベルの耐スラグ浸潤性及び耐スポーリング性を維持しつつ高強度化を図るべきと考えた。そして、このためにはアルミナ−マグネシア質中の、粒径７５μｍ未満のマグネシア原料の含有量、及びシリカ超微粉／前記アルミナセメントの含有量比を制御することが重要であることを知見した。

すなわち、本発明の一観点によれば、アルミナ原料、マグネシア原料、シリカ超微粉及びアルミナセメントを含む不定形耐火物であって、前記アルミナ原料、マグネシア原料、シリカ超微粉及びアルミナセメントの合量１００質量％中に前記アルミナ原料を７０質量％以上９２質量％以下、前記マグネシア原料を０．５質量％以上１２質量％以下、前記アルミナセメントを３．５質量％以上１２質量％以下含有し、前記マグネシア原料は粒径７５μｍ未満の微粉マグネシア原料を含み、前記合量１００質量％中における前記シリカ超微粉／前記アルミナセメントの含有量比が０．４以上１．２以下であり、かつ、前記合量１００質量％中に前記微粉マグネシア原料を０．５質量％以上６．９質量％以下含有するタンディッシュ内張り用不定形耐火物が提供される。

本発明によれば、アルミナ−マグネシア質のタンディッシュ内張り用不定形耐火物において、解体時の亀裂剥離を抑制し、耐用性を向上させることができる。

本発明のタンディッシュ内張り用不定形耐火物は、アルミナ原料、マグネシア原料、シリカ超微粉及びアルミナセメントを含み、適量の施工水を添加して施工される。

アルミナ原料、マグネシア原料、シリカ超微粉及びアルミナセメントとしては、一般的な不定形耐火物用の原材料を使用できる。例えばアルミナ原料としては、電融あるいは焼結によって製造され粒度調整された原料と、仮焼アルミナと呼ばれているバイヤー法で製造された原料を使用する。電融あるいは焼結によって製造され粒度調整されたアルミナ原料は、Ａｌ_２Ｏ_３含有量が９０質量％以上、好ましくは９９質量％以上のものを使用する。マグネシア原料としては、電融あるいは焼結によって製造され粒度調整された原料を使用する。乾燥時にマグネシア原料が消化して体積膨張による亀裂が発生しないように、耐消化性が高いマグネシア原料を使用することが好ましい。シリカ超微粉としては、シリカヒューム、ヒュームドシリカ、マイクロシリカ、蒸発シリカ、あるいは、シリカダスト等と呼ばれる粒径が１μｍ以下の非晶質のＳｉＯ_２質原料を使用する。

本発明のタンディッシュ内張り用不定形耐火物はアルミナ−マグネシア質であり、アルミナ原料、マグネシア原料、シリカ超微粉及びアルミナセメントの合量１００質量％中にアルミナ原料を７０質量％以上９２質量％以下、マグネシア原料を０．５質量％以上１２質量％以下含有する。

本発明においてマグネシア原料としては、少なくとも一部に粒径７５μｍ以下の微粉マグネシア原料を含むものを使用する。この微粉マグネシア原料の前記合量中の含有量は、０．５質量％以上６．９質量％以下とする。微粉マグネシア原料の含有量が０．５質量％未満では十分な強度が得られず解体時の亀裂剥離を抑制できかねるし、耐スラグ浸潤性も低下する。一方、微粉マグネシア原料の含有量が６．９質量％を超えると、耐スラグ浸潤性は得られるものの実使用時に焼結が進行しすぎて耐スポーリング性が低下する。微粉マグネシア原料の含有量は２質量％以上４．９質量％以下であることが好ましい。

また、本発明において前記合量１００質量％中におけるシリカ超微粉／アルミナセメントの含有量比は０．４以上１．２以下とする。この含有量比が０．４未満では十分な強度が得られず解体時の亀裂剥離を抑制できなく、耐スラグ浸潤性も低下する。一方、前記含有量比が１．２を超えると、強度は向上し耐スラグ浸潤性も得られるものの実使用時に焼結が進行しすぎて耐スポーリング性が低下する。前記含有量比は０．７以上０．９以下であることが好ましい。

本発明において耐スポーリング性を向上させるには、粒径８ｍｍ以上の大粗粒を添加することが好ましい。大粗粒は亀裂の進展を抑制するからである。この大粗粒の添加量は、前記合量１００質量％に対して外掛けで５質量％以上３５質量％以下であることが好ましい。大粗粒の材質としては、電融アルミナ、焼結アルミナ等が挙げられる。

このほか、本発明のタンディッシュ内張り用不定形耐火物には、トリポリリン酸ソーダ、テトラポリリン酸ソーダ、ヘキサメタリン酸ソーダ、酸性ヘキサメタリン酸ソーダ、ウルトラポリリン酸ソーダ、ポリカルボン酸、スルホン酸等の分散剤、ホウ酸、ホウ酸アンモニウム、シュウ酸、炭酸ソーダ、炭酸リチウム等の硬化調整剤等を適宜添加できる。その他にも、通常の不定形耐火物で使用されている有機繊維、Ａｌ粉末、メタルファイバー等、減水剤、ＡＥ剤、消泡剤、流動性調整剤、マグネシアの消化防止剤、爆裂防止剤等を適宜添加することができる。

表１に示す配合物に所定量の水を加えて混練し、型枠内に流し込んで乾燥させることで、試験片を作製した。なお、アルミナ原料としては電融アルミナ、焼結アルミナ、仮焼アルミナ、マグネシア原料としては、電融マグネシア、焼結マグネシア、シリカ超微粉としてはシリカヒュームを使用した。また、分散剤としてはトリポリリン酸ソーダ、大粗粒としては電融アルミナを使用した。分散剤及び大粗粒は、アルミナ原料、マグネシア原料、シリカ超微粉及びアルミナセメントの合量１００質量％に対して外掛けで添加した。

得られた各例の試験片について、強度、耐スラグ浸潤性及び耐スポーリング性の評価を行った。

強度は冷間曲げ強さにより評価した。具体的には、試験片を１５００℃で３時間焼成後の曲げ強さと、１０００℃で３時間焼成後の曲げ強さとを測定した。曲げ強さの測定は、ＪＩＳＲ１６０１に準じて行った。なお、評価は、稼働面側の強度を重視し１５００℃焼成後の曲げ強さで判断した。

耐スラグ浸潤性は回転侵食浸潤量により評価した。具体的には、転炉スラグと鋼を１：１に混合した粉末を侵食剤として、１６００℃の回転侵食試験により試験片の浸潤量を測定し、実施例１の浸潤量を１００として指数化した。この指数値が小さいほど、耐スラグ浸潤性が優れていることを示す。

耐スポーリング性は、試験片を１２００℃で３時間焼成した後、１２００℃の電気炉にて３０分強制加熱及び強制空冷を繰り返し、大亀裂が発生した回数により評価した。大亀裂の判断については、試験片の亀裂の幅をＪＩＳＢ７５２４による隙間ゲージにより確認し、亀裂の幅が０．５ｍｍ以上の場合を大亀裂とした。

また、前記各評価において、以下の基準で◎、○、△、×の４段階評価を行った。◎、○、△、×の順で、評価結果が悪いことを示す。
・強度（１５００℃冷間曲げ強さ（ＭＰａ））
◎：４０以上、○：３９〜３５、△：３４〜３０、×：２９以下
・耐スラグ浸潤性（回転侵食浸潤量（指数値））
◎：１００以下、○：１０１〜１０５、△：１０６〜１０９、×：１１０以上
・耐スポーリング性（大亀裂発生回数）
◎：１６以上、○：１５〜１３、△：１２〜１０、×：９以下

総合評価は、前記いずれかの評価において、最も評価結果の悪いものに合わせた。例えば、いずれかの評価結果において、△が最も悪い場合、総合評価は△、×が最も悪い場合、総合評価は×とし、総合評価が△以上を合格とした。

実施例１〜１５はいずれも本発明の範囲内であり、総合評価は△以上で、高強度化が図れるとともに、耐スラグ浸潤性及び耐スポーリング性も良好であった。特に強度（冷間曲げ強さ）については、前記特許文献１の表１に記載の実施例では１０００℃で３時間焼成後の曲げ強さが最大でも２１ＭＰａであるのに対し、本発明の実施例では１０００℃で３時間焼成後の曲げ強さは最低でも２３ＭＰａ（１５００℃で３時間焼成後の曲げ強さは最低でも３３ＭＰａ）であり、強度向上が図られていることがわかる。本発明者らの実験では、冷間曲げ強さが高くなると、本発明が課題とする解体時の亀裂剥離を抑制できることが確認されており、本発明によれば、解体時の亀裂剥離を抑制できると言える。また、耐スラグ浸潤性及び耐スポーリング性については、少なくとも従来レベル以上であり、強度向上による耐用性の向上効果がいかんなく発揮される。

なかでも実施例１、２、７、１２は総合評価が◎であり、特に優れている。このことから、粒径７５μｍ未満の微粉マグネシア原料の含有量は２質量％以上４．９質量％以下、シリカ超微粉／アルミナセメントの含有量比は０．７以上０．９以下であることが好ましいと言える。

また、実施例１４と実施例１５とを対比すると、大粗粒を添加した実施例１４の方が耐スポーリング性に優れている。このことから、大粗粒の添加は耐スポーリング性の向上に有効であると言える。

一方、比較例１は、微粉マグネシア原料の含有量が多すぎる例である。焼結が進行しすぎて、耐スポーリング性が低下した。比較例２は、微粉マグネシア原料の含有量が多すぎるとともに、マグネシア原料全体の含有量も多すぎる例である。比較例１に比べ更に耐スポーリング性が低下した。

比較例３は、微粉マグネシア原料の含有量が少なすぎる例である。耐スラグ浸潤性が低下した。比較例４は、微粉マグネシア原料の含有量が少なすぎるとともに、マグネシア原料全体の含有量も少なすぎる例である。比較例３に比べ更に耐スラグ浸潤性が低下するとともに強度も低下した。

比較例５は、シリカ超微粉／アルミナセメントの含有量比が小さすぎる例である。耐スラグ浸潤性が低下し、十分な強度も得られなかった。

比較例６は、シリカ超微粉／アルミナセメントの含有量比が大きすぎる例である。焼結が進行しすぎて、耐スポーリング性が低下した。

最後に、実施例１と比較例４の不定形耐火物を、実際のタンディッシュ内張り用不定形耐火物として適用したところ、実施例１については解体時の亀裂剥離はほとんど見られず、耐用性の向上が確認された。一方、比較例４については解体時の亀裂剥離が顕著に見られた。

Claims

アルミナ原料、マグネシア原料、シリカ超微粉及びアルミナセメントを含む不定形耐火物であって、
前記アルミナ原料、マグネシア原料、シリカ超微粉及びアルミナセメントの合量１００質量％中に前記アルミナ原料を７０質量％以上９２質量％以下、前記マグネシア原料を０．５質量％以上１２質量％以下、前記アルミナセメントを３．５質量％以上１２質量％以下含有し、
前記マグネシア原料は粒径７５μｍ未満の微粉マグネシア原料を含み、
前記合量１００質量％中における前記シリカ超微粉／前記アルミナセメントの含有量比が０．４以上１．２以下であり、かつ、前記合量１００質量％中に前記微粉マグネシア原料を０．５質量％以上６．９質量％以下含有するタンディッシュ内張り用不定形耐火物。
前記合量１００質量％中に前記微粉マグネシア原料を２質量％以上４．９質量％以下含有する請求項１に記載のタンディッシュ内張り用不定形耐火物。
前記合量１００質量％中における前記シリカ超微粉／前記アルミナセメントの含有量比が０．７以上０．９以下である請求項１又は２に記載のタンディッシュ内張り用不定形耐火物。
前記合量１００質量％に対して、粒径８ｍｍ以上の大粗粒を外掛けで５質量％以上３５質量％以下添加した請求項１から３のいずれかに記載のタンディッシュ内張り用不定形耐火物。