(57)【要約】【課題】耐亀裂性、耐衝撃性、耐剥離性に優れた不定形耐火物を提供する。【解決手段】高強度、高緻密のアルミナ・マグネシア質不定形耐火性骨材に木片を０．５〜６．０体積％配合し、通常の不定形耐火物と同様の方法により製造する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
不定形耐火材料を主体とし、これに木片をランダムに配合・添加したことを特徴とする不定形耐火物。
【請求項２】
木片の添加量は０．５体積％以上、６体積％以下であることを特徴とする請求項１記載の不定形耐火物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融金属容器、溶融金属処理装置、焼却炉、とりわけ耐亀裂性、耐衝撃性、耐剥離性が要求され、溶融金属容器の内張り、蓋、ランスパイプ等に使用されるのに適した不定形耐火物に関する。
【背景技術】
【０００２】
不定形耐火物の中でも、溶融金属容器の内張り材として用いられる流し込み材については、高耐食性、高強度等の品質性能を求められることが多く、これらの特性を付与するために緻密な施工体を指向する傾向があるが、不定形耐火物は目地のない一体施工体であるため、熱膨張によって生ずる亀裂や剥離損傷に対しては、耐火レンガによる施工体と比較して不利な面があり、とくに施工体が緻密である程、熱間使用中の内部応力が分散されず、局部的な応力集中により大きな亀裂や剥離が生じ易い傾向がある。
【０００３】
不定形耐火物の耐用性を向上させるには、耐食性や強度ばかりでなく、耐亀裂性や耐剥離性についても留意する必要があり、耐亀裂性、耐剥離性を向上させる対策として従来は、金属ファイバーを配合添加することが行われている。その例が下記特許文献１及び２に開示されている。
【０００４】
また下記特許文献３には、可燃性の板状の紙、木材、樹脂等をスペーサとして一定の配置パターンで埋め込み、耐火物を流し込みやプレス等の方法で耐火物ブロックを成形し、乾燥又は予熱段階でスペーサを焼失させてスリットを形成し、熱膨張がスリットのつぶれによって緩和されるようにしたものが開示されている。
【特許文献１】特開平８−２６８７６７号
【特許文献２】特開平１１−１５７９４８号
【特許文献３】特開２００１−１４１３７２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
金属ファイバーを添加することにより曲げ強度、引張り強度、破壊エネルギー等の機械的特性が大きく改善され、これにより不定形耐火物の耐亀裂性、耐剥離性が向上するものと考えられているが、実機においては、金属ファイバーが添加されていても不定形耐火物に亀裂や剥離による損傷が認められる。この理由としては、金属ファイバー添加による効果が不定形耐火物の熱間使用中において発生する内部応力に対して強度的な抵抗値を向上させることにあり、内部応力そのものを吸収・分散させる効果が少ないため、と考えられる。内部応力を吸収分散させるためには応力緩衝機能材の体積％が多い程有利であるが、不定形耐火物に従来使用されている金属ファイバーは、その断面積が０．１〜０．５ｍｍ２、長さが２０〜３５ｍｍ程度、添加量は１〜１０重量％程度で、この程度の添加量では体積％が０．２〜２．０体積％程度にしかならず、不定形耐火物の熱間使用中において発する、内部応力を緩和させるための応力緩衝機能材としては不十分である。
【０００６】
金属ファイバーの添加量を上記重量％以上にした場合、金属ファイバーが絡み合うファイバーボールが発生して作業性が著しく低下したり、不定形耐火物が溶融スラグや溶融金属等と接触したとき、耐食性が低下する、といった問題が生ずる。
【０００７】
金属ファイバーに断面積が０．５ｍｍ２以上、長さが３５ｍｍ以上のものを使用すると、同一重量％添加量での金属ファイバー本数を減らすことができ、上述する添加量以上の金属ファイバーを添加することができるが、金属ファイバーの断面積や長さなど、サイズが大きくなると、金属ファイバー自体の熱膨張や収縮により周辺の不定形耐火物が破壊されるようになり、逆に機械的特性が低下する問題を生ずる。
【０００８】
スリットを形成した耐火物ブロックに関しては、スリットを形成するためにスペーサを一定の配置パターンで埋め込む必要があるが、スペーサを一定の配置パターンで埋め込むのは、手間がかかり、コスト増をもたらす。そして何よりもスペーサを一定の配置パターンで埋め込むのは、耐火物ブロックでは可能であっても、不定形耐火物では困難である。
【０００９】
本発明は、不定形耐火物に関する上記の問題を解消することを目的としてなされたもので、耐亀裂性、耐衝撃性、耐剥離性に優れた不定形耐火物が簡易に得られるようにしたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の不定形耐火物は、不定形耐火材料を主体とし、これに木片をランダムに配合・添加したことを特徴とする。
【００１１】
本発明において用いられる不定形耐火材料としては、この種不定形耐火材料として従来用いられてきたものが用いられ、特に制限はない。敢えて例示すれば、アルミナ、シリカ、マグネシア、ボーキサイト、ムライト、シリマナイト、アンダリューサイト、カイヤナイト、バン土頁岩、シャモット、ロー石、珪石、スピネル、ジルコニア、ジルコン、炭化珪素、粘土、炭素等のうち、１種又は２種以上が用いられ、これ以外にアルミナセメント等の結合材、分散材、凝集材、爆裂防止剤、増粘剤、金属ファイバー等が適宜添加される。
【００１２】
木片についても木の種類に特に制限はない。
木片の添加量は、０．５体積％以上、６．０体積％以下（重量で０．１ｗｔ％以上、１．２ｗｔ％以下）、好ましくは、１．０体積％以上、３．０体積％以下の範囲である。
【００１３】
木片のサイズは、断面積が３ｍｍ２以上８０ｍｍ２以下、好ましくは２０ｍｍ２以上５０ｍｍ２以下であり、長さは５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下、好ましくは１００ｍｍ以上１５０ｍｍ以下で、断面形状は円形、四角形、その他いかなる形状であってもよい。
【００１４】
木片を配合添加した不定形耐火物の製造は、通常の不定形耐火物と同様の工程を経て行われ、特別な方法や装置を要しない。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の不定形耐火物によると、配合添加した木片が熱間使用中に焼失して内部に空隙が形成され、これにより内部応力が吸収、分散されて耐亀裂性、耐衝撃性、耐剥離性が向上し、耐用性が向上すること、木片はランダムに配合されるだけであるから、製造が容易であること等の効果を奏する。
【実施例】
【００１６】
実施例１
高強度、高緻密タイプのアルミナ・マグネシア質不定形耐火性骨材に２φ×６０ｍｍの市販の木製つまようじを０．５体積％配合し、４０×４０×１６０ｍｍの角柱状の試料１を作成し、該試料１の線変化率をＪＩＳ  Ｒ２５５４に規定するキャスタブル耐火物の線変化率試験方法、曲げ強さ及び圧縮強さをＪＩＳ  Ｒ２５５３に規定するキャスタブル耐火物の強さ試験方法、見掛け気孔率及びかさ比重をＪＩＳ  Ｒ２２０５に規定する耐火れんがの見掛け気孔率、吸水率及び比重の測定方法に準じてそれぞれ求めた。結果を以下の表１に示す。なお、表１に示す数値はＪＩＳ  Ｚ８４０１に規定する数値の丸め方に基づいて四捨五入して表示したものである。次に、試料１と同じ材料を用いて６００×６００×６００ｍｍの立方体をなす試料２を作成し、この試料２の耐スポーリング性テストを次のようにして行った。すなわち試料２を１５００℃に保持した電気炉に３０分間入れては取り出して３０分間室温にて空冷する作業を繰返し、試料２が崩壊するまでの回数を求めた。結果を以下の表１に示す。
【００１７】
実施例２
つまようじの配合量を１体積％とする以外は実施例１と同じ試料１及び２を作成し、実施例１と同様にして線変化率、曲げ強さ、圧縮強さ、見掛気孔率、かさ比重及び試料崩壊までの回数を求めた。結果を以下の表１に示す。
【００１８】
実施例３
つまようじの配合量を２体積％とする以外は実施例１と同じ試料１及び２を作成し、実施例１と同様にして線変化率、曲げ強さ、圧縮強さ、見掛気孔率、かさ比重及び試料崩壊までの回数を求めた。結果を以下の表１に示す。
【００１９】
実施例４
つまようじの配合量を３体積％とする以外は実施例１と同じ試料１及び２を作成し、実施例１と同様にして線変化率、曲げ強さ、圧縮強さ、見掛気孔率、かさ比重及び試料崩壊までの回数を求めた。結果を以下の表１に示す。
【００２０】
実施例５
つまようじの配合量を４体積％とする以外は実施例１と同じ試料１及び２を作成し、実施例１と同様にして線変化率、曲げ強さ、圧縮強さ、見掛気孔率、かさ比重及び試料崩壊までの回数を求めた。結果を以下の表１に示す。
【００２１】
実施例６
つまようじの配合量を５体積％とする以外は実施例１と同じ試料１及び２を作成し、実施例１と同様にして線変化率、曲げ強さ、圧縮強さ、見掛気孔率、かさ比重及び試料崩壊までの回数を求めた。結果を以下の表１に示す。
【００２２】
実施例７
つまようじの配合量を６体積％とする以外は実施例１と同じ試料１及び２を作成し、実施例１と同様にして線変化率、曲げ強さ、圧縮強さ、見掛気孔率、かさ比重及び試料崩壊までの回数を求めた。結果を以下の表１に示す。
【００２３】
比較例１
つまようじの配合量を０とする以外は実施例１と同じ試料１及び２を作成し、実施例１と同様にして線変化率、曲げ強さ、圧縮強さ、見掛気孔率、かさ比重及び試料崩壊までの回数を求めた。結果を以下の表１に示す。
【００２４】
【表１】
2006225195.tif 000002
【００２５】
実施例１〜７に示されるように、木片添加及び増量により耐スポーリング性が向上する傾向が見られる。これは添加した木片が焼失することで内部に空隙が生成され、これにより内部応力が吸収・分散されるためである。
【００２６】
なお、木片増量に伴い、不定形耐火物中の木片若しくは木片焼失後の空隙が増加することから、強度低下、気孔率上昇及びかさ比重低下の傾向が見られるが、木片若しくは空隙周辺の耐火材の組織自体の状態は特に問題がない。
【００２７】
実施例８
実施例１と同じアルミナ・マグネシア質不定形耐火性骨材に金属ファイバーを１．５重量％配合すると共に、４×５×１００ｍｍの市販の木製わりばしを２体積％配合し、図１及び図２に示すように長円が１２００ｍｍ、短円が６００ｍｍ、長さ１７０ｍｍの試料３（４００ｋｇ）を作成した。そして該試料３を図１に示すサイズの取鍋１（内容量９２ｔ）の湯当りブロック２として取鍋中央に設置し、溶鋼の平均出鋼温度１７１０℃で、実機テストを行った。このときの耐用回数は表２に示されるように５０チャージであった。
【００２８】
実施例９
わりばしの配合量を４体積％とする以外は実施例８と同じ試料を作成し、実施例８と同様にして耐用回数を求めた。結果を表２に示す。
【００２９】
実施例１０
わりばしの配合量を６体積％とする以外に実施例８と同じ試料を作成し、実施例８と同様にして耐用回数を求めた。結果を表２に示す。
【００３０】
比較例２
わりばしの配合量を０とする以外に実施例８と同じ試料を作成し、実施例８と同様にして耐用回数を求めた。結果を表２に示す。
【００３１】
【表２】
2006225195.tif 000003
【００３２】
実施例８〜１０及び比較例２の実機テストの結果、耐用回数、損傷形態に差異が認められた。
すなわち実施例８〜１０では比較例２に比べ、２〜４割程度の耐用性向上が認められた。
【００３３】
また比較例２では、稼動中の状況観察において、湯当りブロック中央付近の剥離損傷が顕著で、中心線に沿うような大きな亀裂の発生も認められたが、実施例８〜１０では、稼動中の観察からは湯当りブロック中央部の損傷及び比較例２において見られた大きな亀裂の発生は認められず、亀裂は外周部に向かって分散されていた。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明の不定形耐火物は、例えば溶融金属容器の内張りやその蓋、ランスパイプ等の溶融金属処理装置、焼却炉の耐火材として用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】実施例８〜１０及び比較例２の実機テストで使用した取鍋の平面図
【図２】同断面図
【符号の説明】
【００３６】
１・取鍋  
２・湯当りブロック
【図１】
2006225195.tif 000004
【図２】
2006225195.tif 000005