JPH06305844A - ＭｇＯ−レジン系不定形耐火物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は各種溶融金属容器の築炉や補修に使
用される不定形耐火物に定形耐火物並の熱間強度と耐食
性を付与することを目的とする。 【構成】 ＭｇＯ系耐火材料の結合剤として液状樹脂を
用いる不定形耐火物において、耐火材料100 重量部に対
して金属粉または合金粉を８〜20重量部、炭化ホウ素お
よび／またはホウ化カルシウム0.5 〜５重量部を含有す
るＭｇＯ−レジン系不定形耐火物である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は各種溶融金属容器の築造
用および補修用に使用されるＭｇＯ−レジン系不定形耐
火物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、常温硬化性を有する不定形耐火物
においては、結合剤としてアルミナセメントやリン酸塩
などが使用されていた。しかし、アルミナセメントは中
間温度域において強度低下を示したり、昇温時に爆裂を
起こしやすいなどの欠点がみられる。また、リン酸塩系
の結合剤は耐火度や耐食性に難点があることと、特に製
鋼用に使用する場合には鋼の品質の関係から必ずしも好
ましいものではない。さらに、塩基性材料を使用する不
定形耐火物では塩基性材料特有の熱的スポーリングに弱
い欠点は、これらのいずれの結合剤でも克服できていな
い。

【０００３】熱的スポーリングに強い結合としてはカー
ボンボンドが知られている。このカーボンボンドを形成
する結合剤としては従来から使用されているタールやピ
ッチなどと、最近になってよく使用されているフェノー
ル樹脂などの樹脂系の結合剤がある。しかし、カーボン
ボンドは酸化に弱く、特に気孔率の大きい不定形耐火物
ではこの酸化の問題がネックとなっている。

【０００４】このようなカーボンボンドの酸化を抑制す
るために定形耐火物にならって、例えば特開昭62−2972
73号公報に見られるようにフェノール樹脂を使用する不
定形耐火物に金属粉を添加する方法が開示されている。
この方法は金属粉を５重量％以下添加して、耐酸化性と
同時に熱間強度の向上を図るものであるが、気孔率の低
い定形耐火物では耐酸化性を十分発揮してきたが、不定
形耐火物では気孔率が高いため、この程度の添加量では
耐酸化性が十分とは言えない。この金属粉の添加量をさ
らに増加すると、今度は耐スポーリング性と耐食性が低
下するので、添加量は５重量％以下に押さえられてい
た。

【０００５】また、特開昭62−297273号公報では炭素材
料を含有する定形耐火物において、金属粉と六ホウ化カ
ルシウムを併用する方法が開示されている。この場合も
金属粉の添加は５重量％以下であり、やはり気孔率が高
い不定形耐火物に適用しても耐酸化性は不十分な方法で
ある。先に本発明者らは、耐食性の低下の面で添加量が
制限されていた金属粉末を常識に反して多量に加えた不
定形耐火物を開発した（特願平4-337603号）。これは耐
火材料に金属粉または合金粉を８〜20重量部添加した樹
脂ボンド系不定形耐火物であって、耐酸化性、強度の面
で従来の不定形耐火物を越え定形耐火物に近い性能を発
揮するものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記特願平4-337603号
の金属粉を多量に添加する方法によって、従来の不定形
耐火物の範囲を凌ぐ性能をもたらしたが、転炉の装入壁
や取鍋の湯当り部のような部位に使用するには熱間強度
が定形耐火物に比較して劣り、さらに一層の熱間強度が
要求されるのである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは不定形耐火
物の熱間特性を改良する方法として、金属粉の多量添加
に加えて炭化ホウ素やホウ化カルシウムを使用すること
により、熱間強度を著しく向上させることに成功したも
のである。即ち、本発明はＭｇＯ系耐火材料の結合材と
して液状樹脂を用いる不定形耐火物において、耐火材料
100 重量部に対して金属粉または合金粉を８〜20重量
部、炭化ホウ素および／またはホウ化カルシウム0.5 〜
５重量部を含有するＭｇＯ−レジン系不定形耐火物であ
る。

【０００８】本発明に使用される耐火材料としては、Ｍ
ｇＯ系耐火材料で、電融マグネシアクリンカー、焼結マ
グネシアクリンカー、天然マグネシアクリンカーなどの
既知のマグネシア質耐火材料を単独で、あるいはこれら
材料と合成や天然のドロマイトクリンカー、マグカルシ
アクリンカー、マグネシア・アルミナスピネルなどと混
合して用いることもできる。これらの耐火材料はＭｇＯ
が50重量％以上であることがスラグ耐食性の上から好ま
しい。また、本発明においては高耐酸化性の特徴から炭
素質材料を併用することもできる。

【０００９】また、不定形耐火物において、特にキャス
タブルのような場合には、本発明の耐火材料、金属粉、
樹脂系結合剤よりなる組成物に対して粗骨材を添加する
と、使用中の亀裂の発生や伝播の防止に特に効果があ
る。この粗骨剤は粒径５mm以上のもので、クリンカー粗
砕物、造粒物、れんが屑などが使用でき、素材は使用す
る耐火材料に合わせて選択される。その使用量は耐火材
料100 重量部に対して、30〜200 重量部が適当である。

【００１０】本発明の結合剤は液状樹脂を使用する。結
合剤としての樹脂は特に炭素材料を併用する場合に優れ
た炭化率と結合強度を示すもので、しかも、タールやピ
ッチと異なり、常温硬化性あるいは熱硬化性などの硬化
性を任意にとることができるもので、最近では定形耐火
物だけでなく、不定形耐火物にも使用されている。樹脂
の種類としてはレゾール型フェノール樹脂などの熱硬化
性樹脂の他に、ヘキサミンのような硬化剤との併用で熱
硬化性となるノボラック型フェノール樹脂などの熱可塑
性樹脂の通常耐火物に使用されているものが任意に使用
できる。

【００１１】これらの樹脂を常温硬化性とするためには
硬化促進剤としてアルカリ化合物やアルカリ土類化合物
を添加することも可能である。使用される液状樹脂はウ
エッターを兼ねるもので、樹脂そのものが液状のもの
と、エチレングリコールのような適当な溶媒に固体の樹
脂を溶解させたものがある。また、この液状のものをさ
らに溶媒で希釈して使用することも可能である。

【００１２】本発明の特徴の一つは金属粉を多量に使用
することにある。金属粉としてはアルミニウム、シリコ
ン、マグネシウム、カルシウムなどの単独あるいは相互
の合金であり、具体的にはAl、Mg、Si、Al−Mg、Ca−S
i、Al−Si、Al−Si−Mg、Ca−Si−Mg、Ca−Si−Mg−Al
などである。その使用量は耐火材料100 重量部に対して
８〜20重量部、好ましくは10重量部以上である。その使
用量が８重量部未満では耐酸化性および強度の向上が不
十分であり、また、20重量部を越えると耐酸化性および
強度の向上がこれ以上望めないばかりか、応力緩和機能
が減少するため耐スポーリング性に問題が生ずるように
なる他、耐食性も低下するようになり、いずれも好まし
くない。

【００１３】本発明のもう一つの特徴は多量の金属粉と
共に炭化ホウ素とホウ化カルシウムを単独であるいは両
者の混合物を使用することにある。この使用量は耐火材
料の100 重量部に対して0.5 〜５重量部である。その使
用量が0.5 重量部以下では十分な熱間強度が得られず、
５重量部以上では耐食性が低下し好ましくない。本発明
の不定形耐火物はキャスタブル、スタンプ、プラスチッ
ク、モルタルの形態で従来通りの溶銑、溶鋼用各種容器
の築造だけでなく補修用にも使用することができる。本
発明の不定形耐火物の製造方法は従来の方法と同じであ
る。即ち、原料の耐火材料、金属粉、不定形耐火物の種
類に応じて慣用の分散剤、解膠剤などを適宜加え、液状
の樹脂系結合剤を添加して製造される。

【００１４】

【作用】耐火材料に添加された金属粉はれんが気孔中の
酸素と反応すると共に結合剤の炭素質の末端の不安定な
部分と結合することにより、これら炭素質の酸素との反
応を阻止する。また、黒鉛のような炭素質材料を使用し
た場合にはこの酸化防止にもなる。同時に金属粉として
アルミニウムを使用した場合は炭化物や酸化物になる際
の、さらにはマグネシアとスピネルを形成する際の体積
膨張により気孔をを閉塞し、施工体外部からの酸素やス
ラグの拡散侵入を断ち、施工体に耐酸化性、耐食性、強
度向上をもたらす。この金属粉の添加効果は、気孔率が
20％にも達する不定形耐火物では５重量部以下の添加で
は、酸素などの酸化性成分の自由な流入により発揮され
ず、金属粉を多量に使用することによって初めて可能と
なるのである。

【００１５】一方、炭化ホウ素やホウ化カルシウムは、
それ自身酸化されてホウ素の酸化物を生じ、マグネシア
と反応してガラスや３ＭｇＯ・Ｂ₂ Ｏ₃ を生じて耐火材
料間に新たな結合を生じて熱間強度を向上させると同時
に、応力緩和機能により多量金属添加の弊害を除去して
耐スポーリング性にも寄与する。この炭化ホウ素とホウ
化カルシウムはそれぞれ単独でも効果があるが、両者を
併用するとさらに効果的であり、耐食性も向上する。

【００１６】さらに、金属粉と炭化ホウ素やホウ化カル
シウムとの共存は上記のそれぞれの作用を強調する働き
がある。すなわち、ホウ素化合物の存在は金属粉の酸化
生成物のスピネル化を促進し、金属粉は耐火材料間の結
合生成を推進する。さらに、塩基性耐火材料のスラグ浸
透のしやすさも、金属粉が酸化物になる際の体積膨張
と、耐火材料間の新たな結合の生成による気孔径の減
少、さらにスラグへの金属粉と炭化ホウ素やホウ化カル
シウムから生成した酸化物の溶解によるスラグ粘性の増
大により、かなりの程度防止することが可能となるので
ある。

【００１７】

【実施例】表１に示すようなマグネシアクリンカーを母
材とした配合の不定形耐火物を施工した。その施工体を
1000℃で３時間熱処理した後の物性の測定値、1000℃で
３時間の酸化試験、および塩基度（Ｃ／Ｓ） 3.4のスラ
グによる回転浸食試験の結果を同じく表１に示す。な
お、実施例１〜３と比較例１はマグネシア系キャスタブ
ル、実施例５と比較例２はマグネシア・カーボン系キャ
スタブル、実施例４はマグネシア・カーボン系スタンプ
材、実施例６は実施例２にマグネシア系粗骨材を等量加
えたものである。実施例および比較例とも何れも流動性
や硬化性などの作業性は良好であり問題なかった。

【００１８】

【表１】

【００１９】表１に示すように、金属粉を多量に添加し
ただけで炭化ホウ素やホウ化カルシウムを添加していな
い試料（比較例１）に較べて、炭化ホウ素またはホウ化
カルシウムを添加した本発明（実施例１、２）はいずれ
も施工体の緻密化が促進されているため熱間強度が優れ
ていることがわかる。耐食性については、塩基性スラグ
による溶損量は金属粉と炭化ホウ素やホウ化カルシウム
との併合添加により改善され、金属粉に炭化ホウ素とホ
ウ化カルシウムを共に添加する（実施例３）と溶損量が
著しく低減している。

【００２０】以上の結果はマグネシア・カーボン系の材
料についても同様のことが言える（実施例４、５と比較
例２）。本発明の不定形耐火物を交換可能な転炉のボト
ムに使用したところ、従来の定形耐火物の損耗量 0.8〜
0.9 mm／ch、ボトム寿命2000chと同一レベルにすること
ができた。このため従来の定形耐火物積みによる作業工
数 320時間・人を不定形耐火物による本発明では50時間
・人に減ずることができた。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば不定形耐火物に金属粉と
炭化ホウ素やホウ化カルシウムとを併合添加してあるの
で、施工体の緻密化が向上し、熱間強度ならびに耐食性
を向上できる。その結果、不定形耐火物の寿命を定形耐
火物並に延長することが可能となり、その効果は多大で
ある。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２２Ｄ 41/02 Ｃ 7511−4Ｅ Ｆ２７Ｄ 1/00 Ｎ 7603−4Ｋ (72)発明者 高長 茂幸 岡山県備前市香登西433番地の２ (72)発明者 水田 泰稔 岡山県岡山市長岡67番地の53 (72)発明者 山下 一郎 岡山県備前市新圧1155番地の３

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＭｇＯ系耐火材料の結合剤として液状樹
   脂を用いる不定形耐火物において、耐火材料100 重量部
   に対して金属粉または合金粉を８〜20重量部、炭化ホウ
   素および／またはホウ化カルシウム0.5 〜５重量部を含
   有することを特徴とするＭｇＯ−レジン系不定形耐火
   物。