JPS5823351B2 - 不定形耐火物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、主に転炉の熱間吹付補修材および高炉出銑樋
の振動成形用樋材として使用される、とくに耐食性に優
れたカーボンボンドの不定形耐火物を提供することを目
的とするものである。

従来から、スラグあるいは溶銑、溶鋼などが耐火物の組
織中に浸入するのを防止するには、炭素が有効なことが
知られており、その一例としてタールを含浸した転炉用
レンガあるいは造塊用のノズル・ストッパーなどがあっ
たが、近年、その特性を転炉の熱間吹付補修材（以下、
吹付材という）および高炉出銑樋の振動成形用樋材（以
下樋材という）などに活かした発明が多く見られる。

すなわち、その代表的なものとしては （１）特開昭４８−１７５０６号公報所載の粒度調整さ
れた耐火骨材に、中粒（１〜０．０７ｍｇ）の硬ピツチ
などを１０〜３０重量楚配合した、振動鋳込成形する高
炉出銑樋用耐火物、 （２）特開昭５２−１２７４１３号公報所載の耐火物粒
体の表面に高融点ピッチをまぶしたものに、同質のピッ
チを０．３〜２．０．ｍｒｔｔφに造粒したものを数条
以内添加混合して、常用の乾式吹付機で吹付ける転炉等
の炉壁熱間補修方法の改良、（３）特公昭４２−２７０
４９号公報に所載の本質上非酸性耐火性粒子と２−１２
％の少なくとも２００下（約９３．３°Ｃ）以上の軟化
点を有しかつ事実上全量が４メツシユ篩を通過し、実質
的量が１００メツシユ篩上に保持される粒径を有する固
体ピッチ粒子と、０．０５〜４％の可塑剤と０．５％の
水可溶性冷時硬化性結合成分（Ｃｏｌｄｓｅｔｔｉｎｇ
ｂｏｒｉｄｉｎｇ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ）とからな
る耐火組成物（吹付材、スタンプ材）などがある。

しかしながら、前記の耐火物は単に粉砕した中粒の硬ピ
ツチを、ミキサーなどで混線配合したものであって、混
線中に粒が摩耗して粒度構成が変化し、予期したほど耐
食性が向上しない場合があり、（２）の補修方法は耐火
粉粒体にピッチをまぶす煩雑な製造工程が必要であるう
えに、均等にまぶすことが困難なため、炉壁付着時の成
分が不均一とな（バ耐食性が充分発揮できない。

又、前記（３）の耐火組成物は、固体ピッチが比較的微
小なため、極めて短時間の内に炉熱によって溶解するの
で、炉壁に付着した吹付材が焼結前に、その融解したピ
ッチと一緒に流出してしまうなどの欠点が考えられる。

本発明者らはこのような状況に鑑み種々研究した結果、
耐火物微粉と炭素質物質とからなる造粒物が、スラグな
らびに溶銑の浸入を防止して不定形耐火物、とくに吹付
材および樋材などの耐用性を著しく向上できる点に着目
して、本発明を完成させたのである。

本発明の構成について以下更に具体的に詳述する。

本発明の不定形耐火物は、たとえば周知のマグネシアク
リンカ−などを粉砕した粒度１〜０．０７朋の耐火物微
粉にフェノール樹脂などの炭素質物質および有機糊料を
所望の割合に添加、混練し、それを周知の顆粒造粒機で
造粒し、所望の粒度に篩分けした造粒物あるいは、溶融
した瀝青物質と耐火物微粉とを混練して滴下した造粒物
を配合し、必要に応じて、これに周知のマグネシアクリ
ンカ−などの骨材およびマトリックス部を形成するため
に周知の微粉、さらには、バインダーなどを添加、配合
したものであって、前述の吹付材ならびに樋材はもちろ
ん、高炉出銑口閉塞材（ボタ材）あるいはつち打ち施工
用のスタンプ材またはラミング材など、極めて広い適用
範囲を有するものである。

まず、本発明の不定形耐火物の主要構成要素である造粒
物を構成する耐火物微粉としてはその他に、従来の吹付
材などに配合されている、ドロマイト質、マグ・ドロ質
あるいはハイアルミナ質などの微粉が任意に使用できる
が、その代替品として使用後のマグネシア質あるいはド
ロマイト質などの転炉レンガを回収し、常法によって粉
砕、篩分けしたもの（利付微粉という）を配合すれば、
資源の有効利用が計れるとともに、製造コストを低減で
きる。

とくに、タール含浸レンガの利付微粉を添加すれば、そ
の気孔内部に残留しているクールが、吹付、加熱時にマ
トリックス部中にしみ出して、あらかじめ配合されてい
る造粒物からしみ出た炭素質物質とともに、強固なカー
ボンボンドの組織を形成するので、耐食性を一層向上す
ることができる。

なお、その耐火物微粉は、一般には、１〜０．０７ｍｍ
程度の粒度のものが広く用いられるが、その理由は、粒
径が１ｍｍ以上では、後述するごとく、加熱によって造
粒物中の炭素質物質が、マトリックス部に溶融、浸透し
たあとの微小な球状体の内部が、あまりに多孔質になり
すぎて耐食性が低下するし、０．０７ｍｍ未満では、炭
素質物質との混練が、不均一になりやすく、均質な造粒
物が得られないからである。

さらに、本発明でいう炭素質物質とは、高温に加熱され
ると、炭化あるいはコークス化する物質、主として有機
化合物のことであって、具体的には粉末状の熱硬化性樹
脂（たとえば、フェノール樹脂、フラン樹脂、エポキシ
樹脂、メラミン樹脂）および瀝青物質（各種ピッチ、コ
ールクール）ならびに硬化剤を添加した粉末状の熱可塑
性樹脂（たとえば、ポリブテン樹脂、ビニールポリマー
）ならびにその他の樹脂（たとえば、クマロン樹脂アク
クチツクポリプロピレン、ポリエステルなど）が、単独
あるいは任意に組合せて使用できるが、一般には、残留
炭素含有量が比較的高い、エポキシ樹脂（炭化率１０．
１重量％）、メラミン樹脂（１０，２重量％）、フラン
樹脂（４９，１重量％）、フェノール樹脂（５２，１重
量％）、コールタールピッチ（５２，５重量％）などが
賞月される。

上記の炭素質物質は、一般には粒径０．２ｍｍ以下程度
の微粉として使用され、周知の有機糊料、たとえば水溶
液状のカルボキシメチルセルローズ（ＣＭＣ）などとい
っしょに、前述の耐火物微粉に添加し、常法によって均
等に混線後、周知の造粒装置、たとえば皿型造粒機によ
って、粒径５〜０．７闘に硬く造粒される。

その粒度および耐火物微粉との配合割合は用途に応じて
適宜変更して実施されるが、吹付材の場合３〜０．７關
が適渦である。

３闘以上では炉壁に付着してから溶融するまでに時間が
かかり、コークス化がおくれまた気孔が多くなるので初
期の耐食性が十分量ない。

また、０．７ｍｍ未満では吹付ノズルから炉内へ放出さ
れたとたんに着火、燃焼するなどのトラブルが発生しや
すい。

そしてその配合割合は、耐火物微粉６０重量部に対して
、炭素質物質４０重量部程度が耐食性の点で良好である
３これに対して、樋材およびボタ材に添加する造粒物の
粒径は５〜０．７ｍｍが適当である。

それは、５ｍｍ以上になると、内部の炭素質物質が溶融
したあとの球状体が大きすぎて十分な耐食性が得られな
いし、０．７ｍｍ未満では、炉壁に付着したときの充填
密度が低くなり、またコークス化に必要な十分なカーボ
ン量が得られないからである。

そして、炭素質物質の耐火物微粉に対する配合割合は、
出銑樋の場合は４５重量部、ボタ材の場合は３０重量部
程度が耐食性および価格面よりみて最も好ましい。

なお、その造粒物は単にそれだけでも、転炉の熱間吹付
補修材として使用されうるが、普通は、全量に対する配
合割合を５〜４０重量係とし、用途に合せてその他に周
知の耐火骨材およびマトリックス用の微粉ならびに周知
のバインダーを適量添加して使用した方が、その特性を
より一層有効に活かすことができる。

上記の耐火骨材（以下、単に骨材という）としては、従
来の吹付材、樋材およびボタ材などに配合されている、
マグネシアクリンカ−、マグ・ドロクリンカーあるいは
電融アルミナ、コークスなどを１０ｍｖｔ以下程度に粉
砕したものをそれぞれの用途に応じて一種または二種以
上組合せて使用できる。

また、吹付材あるいは樋材として、吹付けあるいは振動
成形されたときに、前記の造粒物と骨材との間のマトリ
ックス部を形成するために配合される１朋程度以下の微
粉も同様に、前記のごとき不定形耐化物に配合されてい
るマグネシア、炭化珪素あるいは窒化珪素などの中から
、任意に撰んで使用できる。

もちろん、その骨材および微粉としては、前述の造粒物
に使用された耐火物微粉と同様の理由によって、いずれ
も利材品が全量代替使用できることはいうまでもない。

したがって、本発明品に対する造粒物の配合割合は、前
述の通り５〜４０重量楚重量当であるがとくに、吹付材
の場合には、はねかえりロスをできるだけ少なくし、補
修個所に付着した直後できるだけ短時間で強固なカーボ
ンボンドの焼結層を形成するように、５〜３０重量楚が
のぞましく、樋材の場合は、スラグおよび溶銑に対する
耐食性の点から、１０〜４０重量楚が、またボタ材の場
合は、とくに出銑口の口径拡大速度（ｍｍ１分）を一定
におさえ、出銑作業を安定化するうえで１５〜３５重量
楚が好ましい。

さらに、バインダーとしては粉末珪酸ソーグーのほかに
、リン酸１ナトリウムあるいはリン酸１アンモニウムな
どのリン酸塩を含量で外掛３〜８重量重量別添加さらに
必要に応じては硬化促進材として、粉末状の消石灰を同
じく外掛で３〜５重量係添加すると付着率が一層向上す
る。

次に、本発明に係る吹付材を転炉などにおいて実際に１
０００〜１２００℃の炉壁（タール含浸不焼成マグ・ド
ロレンガ）に吹付けた場合の作用について説明する。

すなわち、周知の乾式吹付機によって、水といっしょに
炉壁に吹付けられた吹付材は、短時間のうちに、まず珪
酸ソーダなどのバインダーが加熱されて初期の硬化をは
じめ、次に、炉熱によって溶解した造粒物中の炭素質物
質が、炉壁に付着したマ） ＩＪツクス部中に均等に侵
透し、骨材の表面を完全に覆ってしまう。

さらに時間（数分）が経過しより高温に加熱されると、
その炭素質物質がコークス化し高強度のカーボンボンド
の組織が形成され、炉壁との接着力（結合力）が高まる
ので吹付材が剥落しないうえに、焼結した吹付材自体の
体質安定性も向上するので一層耐食性が増加する。

従来のピッチ粒を添加した吹付材では、そのピッチ粒が
溶解してマ） ＩＪツクス部に侵透したあとが小さい球
状の空胴となって残り、焼結したときの組織が多孔質と
なるので、一般には耐用性が５〜６チヤ一ジ程度であっ
た。

これに対して本発明に係る吹付材には、耐火物微粉と炭
素質物質とからなる造粒物が配合されているので吹付材
が炉壁に付着し、溶解した炭素質物質が全て粒の外にし
み出し、マ） ｌ）ツクス部に浸透してもあとには、均
等に混練されていた耐火物微粉が内部に残留した小球状
の組織が形成され、前記のような空胴は全く発生しない
ので、コークス化したマ） ＩＪツクス部とあいまって
、スラグなどに対して強い耐食性を示すのである。

また、本発明品を、いわゆるドライスタンプ材（微粉な
どに付着した極く微量の水分以外に、とくに、水分ある
いは液体状のバインダーなどが添加されていないもの）
として、高炉出銑樋に振動機を具備した内枠で押圧、振
動成形した場合には通過する溶銑によって加熱される内
側部に上記のような内部に耐火物微粉が残留した小球状
の組織が層状に形成されるが、それが溶損されても順次
使用面（加熱面）の背部に同様の組織が形成されるので
、常にスラグなどに対して強い耐食性を発揮し出銑樋の
耐食性が著しく向上するのである。

なお、従来から転炉用レンガなどに実施されていた含浸
技術によって、あらかじめ不定形耐火物に炭素質物質を
含浸させることは不可能であったが、本発明品はあらか
じめ耐火物微粉と炭素質物質とからなる造粒物を配合す
ることによって、すべての不定形耐化物に、含浸技術に
よって得られると同じ効果を発揮せしめることができる
ようになった。

以上詳記したごとく、本発明の不定形耐火物は耐火物微
粉と炭素質物質との造粒物を適宜、単独であるいは周知
の骨材などに配合してなるものであってその耐食性を従
来の非カーボン系の吹付材の約１．５倍に延ばすことが
できるうえに、使用後レンガ屑の活用によって、省資源
ならびにコストダウンも可能な点その効果は誠に犬であ
る。

なお、本発明の説明を主として吹付材、樋材およびボタ
材にもとづいて行ったが、本発明は何らこれによって限
定されるものではなく、すべての不定形耐火物に適用で
きるものである。

次に実施例を示す。

実施例 Ｉ Ａ製鉄所において、不焼成タール含浸マグ・ドＯＶンガ
で内張すされた２５０１転炉のトラニオン部に次のよう
な組成の吹付材を、周知の乾式吹付補修装置を用い約２
０重量受の水を添加して、熱間吹付けした。

付着率は８５％以上で良好であり、目視観察によって耐
用性を確認したところ、１０チヤージの耐用性が確認さ
れた。

前記吹付材の組成は： 周知のマグネシアクリンカ−を粉砕した骨材（３，３６
〜１ ｍｍ ） ・・・・・・・・・４
０重量楚フェノール樹脂粉末４０重量部と使用後のマグ
・ドロレンガの利付微粉（１〜０．３ｍｍ）６０重量部
に、微量の水溶液状の有機糊料（ＣＭＣ）を添加して、
周知の顆粒造粒機で成形した造粒物（３〜０、７ ｍｒ
ｎ ） ・・・・・・・・・・・・・
・・２０重量楚マトリックス部としてマグネシア微粉（
０，３ｍｍ以下） ・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・４００重量％らにバイン
ダーとして、クルトラポリリン酸ナトリウム、ヘキサメ
クリン酸ナトリウムならびにリン酸１ナトリウムなどを
合量で外掛で８重量係、硬化促進剤として消石灰を外掛
で３重量係、それぞれ添加し周知の手段によって均等に
混練したものである。

実施例 ２ Ｂ製鉄所において、上広がりの大型出銑樋の外枠内に次
のごとき組成の樋材（付着水分０．５重量％のドライス
タンプ材）を、周知の回転型式振動機を具備した内枠を
使用して振動施工し、若干乾燥後、通銑したところ、耐
用性（通銑量）は１３万ｔで従来の約１．４倍に延命し
た。

前記樋材の組成は： 周知の電融アルミナおよび焼結アルミナを粉砕した骨材
（８〜１ｍｒｎを１５重量％２．４〜０．３ｍｇを１５
重量％） ・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・３０重量楚フラン樹脂粉末４５重量部と電融ア
ルミナ微粉（１〜０．３ｍｍ）５５重量部および微量の
アラビアゴムとの混合物を周知の皿型造粒機で成形した
造粒物（５〜０．７ｍｍ） ・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・３０重量係マ） ＩＪラック部
用として、炭化珪素および窒化珪素等の微粉（１−０，
３關）を合量で ・・・・・・・・・・・・４００重量 ％らに少量の粉末状ピッチを添加し、周知の手段によっ
て均等に混練したものである。

実施例 ３ Ｃ製鉄所において、内容積４０００ｍ３の大型高炉の出
銑口に、次のごとき組成のボタ材を周知の圧入機で充填
して使用したところ、開口作業が容易なうえに出銑時間
は１時間２０分で従来と全く変らず、長期間安定した出
銑作業を行なうことができた。

前記ボタ材の組成は： 周知の電融アルミナおよびコークス、電極屑などを粉砕
した骨材（２，４〜ＬＯｒｎｒｎを５重量％、１．０〜
０．３７ｎ７１Ｌを１５重量％） ・・・・・・・
・・２０重量楚フェノール樹脂粉末３０重量部とムライ
ト微粉（１〜０．５ｍｍ） ７０重量部および微量のＣ
ＭＣとの混合物を、周知の皿型造粒機で成形した造粒物
（５〜０．７ ｍｒｎ ） ・・・・・・・
・・・・・・・・２０重量楚マトリックス部用として、
いずれも０．３ｍｍ以下のカーボン及び炭化珪素の微粉
を合量で ・・・・・・・・・・・・６０重量係 バインダーとして、タールを外掛で２２重重量部加し、
周知の混線装置で均等に混練したものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 耐火物微粉と炭素質物質とを混合成形してなる造粒
   物を耐火物骨材及び／又は耐火物微粉に配合したことを
   特徴とする不定形耐火物。 ２ 耐火物微粉がマグネシアクリンカ−、ドロマイト、
   マグネシア・ドロマイト、ハイアルミナ耐火物及びこれ
   ら耐火物の使用済回収材である特許請求の範囲第１項記
   載の不定形耐火物。 ３ 炭素質物質が高温加熱により炭化或はコークス化す
   る物質である特許請求の範囲第１項記載の不定形耐火物
   。 ４ 炭素質物質が有機化合物である特許請求の範囲第１
   項記載の不定形耐火物。 ５ 炭素質物質が熱硬化性樹脂、瀝青物質、硬化剤を添
   加した熱可塑性樹脂及びその他の樹脂の１種あるいは２
   種以上からなる特許請求の範囲第１項記載の不定形耐火
   物。 ６ 炭素質物質がエポキシ樹脂、メラミン樹脂、フラン
   樹脂、フェノール樹脂、コールタールピッチである特許
   請求の範囲第１項記載の不定形耐火物。