(57)【要約】【課題】タンディッシュ内張り用不定形耐火物において、亀裂発生を抑制するとともに、座屈やせり出しの発生も抑制する。【解決手段】耐火原料の合量１００質量％中にアンダルサイト質原料を４０質量％以上８０質量％以下含有し、かつ、前記アンダルサイト質原料の合量１００質量％中に、粒径７５μｍ以下のアンダルサイト質原料を２質量％以上５０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。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐火原料の合量１００質量％中にアンダルサイト質原料を４０質量％以上８０質量％以下含有し、かつ、前記アンダルサイト質原料の合量１００質量％中に、粒径７５μｍ以下のアンダルサイト質原料を２質量％以上５０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。
【請求項２】
耐火原料の合量１００質量％中にアンダルサイト質原料を５０質量％以上７０質量％以下含有し、かつ、前記アンダルサイト質原料の合量１００質量％中に、粒径７５μｍ以下のアンダルサイト質原料を１０質量％以上３０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。
【請求項３】
前記耐火原料中にシリカ超微粉及びアルミナセメントを含有し、
前記耐火原料中のシリカ超微粉及びアルミナセメントの合計含有量に対する前記耐火原料中の粒径７５μｍ以下のアンダルサイト質原料の含有量の比（粒径７５μｍ以下のアンダルサイト質原料の含有量／シリカ超微粉及びアルミナセメントの合計含有量）が０．２以上である、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。
【請求項４】
前記耐火原料の合量１００質量％中の、α−石英を鉱物に含む粒径１ｍｍ超の膨張性骨材の含有量が２質量％未満（０を含む。）である、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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
タンディッシュ内張り用耐火物として不定形耐火物を用いる技術が知られているが、かかる不定形耐火物においては、残存膨張性がないと焼結収縮による亀裂が生じてしまう問題がある。そこで、不定形耐火物に残存膨張性を付与するための技術として、耐火原料としてろう石や珪石を使用することが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
ところが、タンディッシュ内張り用不定形耐火物の使用時における温度域は約６００℃〜約１５００℃と広範囲である（稼働面側約１５００℃、背面側約６００℃）。このため、急激な熱膨張特性を有するろう石や珪石を多量に使用すると、稼働面側と背面側との膨張差が大きくなり、この膨張差によってタンディッシュ内張り用不定形耐火物の内部に亀裂が生じてしまう。また、急激な膨張によりタンディッシュ内張り用不定形耐火物の組織破壊が生じ、強度低下による座屈やせり出しが生じてしまう問題もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２−１４１４４５号公報
【特許文献２】特開平４−１６００６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が課題しようとする課題は、タンディッシュ内張り用不定形耐火物において、亀裂発生を抑制するとともに、座屈やせり出しの発生も抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、前記課題を解決するため、急激な膨張がなく緩やかに膨張する特性が必要であるとの考えからアンダルサイトに着目した。すなわち、図１に示すようにアンダルサイトはろう石及び珪石に比べ緩やかに膨張する。そこで、本発明者らはアンダルサイトに着目し、前記課題を解決する観点からその使用量（含有量）、粒度構成等について詳細に検討した結果、本発明に想到するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明の一観点によれば次のタンディッシュ内張り用不定形耐火物が提供される。
耐火原料の合量１００質量％中にアンダルサイト質原料を４０質量％以上８０質量％以下含有し、かつ、前記アンダルサイト質原料の合量１００質量％中に、粒径７５μｍ以下のアンダルサイト質原料を２質量％以上５０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。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、アンダルサイト質原料の含有量及び粒度構成を特定の範囲としたことで、所定の残存膨張性を示しつつも急激な膨張が抑えられるから、亀裂発生が抑制されるとともに座屈やせり出しの発生も抑制される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】アンダルサイト、ろう石及び珪石の熱膨張特性を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明のタンディッシュ内張り用不定形耐火物（以下、単に「不定形耐火物」ともいう。）は、耐火原料の合量１００質量％中にアンダルサイト質原料を４０質量％以上８０質量％以下含有する。アンダルサイト質原料の含有量が４０質量％未満では、所定の残存膨張性が得られず、受熱後の耐火原料の焼結収縮による亀裂が発生しやすくなる。一方、アンダルサイト質原料の含有量が８０質量％超では、残存膨張性が大きくなりすぎて座屈やせり出しが生じてしまう。アンダルサイト質原料の好ましい含有量は耐火原料の合量１００質量％中で５０質量％以上７０質量％以下である。
【００１１】
ここで、本発明においてアンダルサイト質原料とは、その原料のＸ線回折において、ピーク強度が３番目までに高いもののうちにアンダルサイト（回折面が１１０面（その近傍を含む。））を含み、かつ原料中のＡｌ２Ｏ３の含有量が５０質量％以上７５質量％以下、ＳｉＯ２の含有量が２０質量％以上４５質量％以下の範囲内にあるものをいい、アンダルサイトを含有する天然鉱物（シリマナイト族鉱物）等から得られるもののほか、アンダルサイトを含有する耐火物（使用後品）を破砕して得られるものも含むものである。
【００１２】
また、本発明においてアンダルサイト質原料の粒度構成としては、アンダルサイト質原料の合量１００質量％中に、粒径７５μｍ以下のアンダルサイト質原料を２質量％以上５０質量％以下含有する。粒径７５μｍ以下のアンダルサイト質原料の含有量が２質量％未満では、微粉部（マトリクス部）の残存膨張性が小さくなり、焼結収縮による亀裂が発生しやすくなる。一方、粒径７５μｍ以下のアンダルサイト質原料が５０質量％超では、微粉部（マトリクス部）の膨張が大きくなりすぎて組織の破壊が大きくなり強度が低下する。アンダルサイト質原料の好ましい粒度構成としては、アンダルサイト質原料の合量１００質量％中に、粒径７５μｍ以下のアンダルサイト質原料を１０質量％以上３０質量％以下含有する。
【００１３】
本発明の不定形耐火物は、流動性及び強度を高める点からシリカ超微粉を含むのが好ましい。
【００１４】
また、本発明の不定形耐火物は、結合材として、アルミナセメント、水硬性遷移アルミナ、ポルトランドセメント、マグネシアセメント、ケイ酸塩、リン酸塩等の、不定形耐火物の結合材として一般的に使用されているものが使用可能である。また、結合材の一部又は全部は、粒径７５μｍ以下のマグネシア微粉とシリカ超微粉との組み合わせにより凝集性の結合部を形成するものとしてもよい。前記例示した結合材のうち、早期強度が大きく、耐食性に優れる点からアルミナセメントを用いるのが好ましい。
【００１５】
本発明において、アルミナセメント及びシリカ超微粉を含む場合、これらは焼結収縮を促進する。このため、焼結収縮による亀裂発生をさらに抑制する点から、シリカ超微粉及びアルミナセメントの合計含有量に対する粒径７５μｍ以下のアンダルサイト質原料の含有量の比（粒径７５μｍ以下のアンダルサイト質原料の含有量／シリカ超微粉及びアルミナセメントの合計含有量）は０．２以上であることが好ましい。
【００１６】
本発明の不定形耐火物は耐火原料として、前述のアンダルサイト質原料、シリカ超微粉及びアルミナセメントのほかに、粘土原料、ムライトなどのアルミナ−シリカ質原料、アルミナ原料、炭化珪素原料、炭素原料等を含有することができる。
【００１７】
また、本発明の不定形耐火物は耐火原料として、ろう石や珪石などの、α−石英を鉱物に含む粒径１ｍｍ超の膨張性骨材を含有することもできるが、前述の膨張差による亀裂発生や組織破壊などの問題が顕著に生じないようにするため、その含有量は耐火原料の合量１００質量％中で２質量％未満であることが好ましく、１．５質量％以下であることがより好ましく、０質量％である（α−石英を鉱物に含む粒径１ｍｍ超の膨張性骨材を含有しない）ことが最も好ましい。また、α−石英を鉱物に含む粒径１ｍｍ以下の膨張性原料も微量であれば含有してもよく、その含有量は耐火原料の合量１００質量％中で３質量％以下が好ましい。
【００１８】
本発明の不定形耐火物は、耐火原料以外に、分散剤、硬化調整剤等の、不定形耐火物に一般的に使用されている各種添加剤を含有することができる。また、本発明の不定形耐火物は、不定形耐火物に一般的に使用されている大粗粒（粒径１０ｍｍ超）を含有することもできる。なお、本発明の不定形耐火物において大粗粒は耐火原料に含まれないものとする。すなわち、本発明の不定形耐火物において大粗粒は耐火原料１００質量％に対して外掛けで添加するものとする。さらに、不定形耐火物には、金属粉、金属繊維、有機繊維等の副原料を添加することがあるが、本発明の不定形耐火物においてこれらの副原料も耐火原料に含まれないものとし、耐火原料１００質量％に対して外掛けで添加するものとする。
【実施例】
【００１９】
表１に本発明の実施例及び比較例の原料配合と評価結果を示している。実施例及び比較例における評価項目と評価方法は以下のとおりである。なお、表１中、「その他耐火原料」とはムライト（粒径１０ｍｍ以下）及びアルミナ原料（粒径１ｍｍ以下）である。また、表１中、「その他原料」とは分散剤、硬化調整剤等の添加剤及び有機繊維等の副原料であり、その配合量は耐火原料１００質量％に対する外掛けの質量％で示している。
【００２０】
＜残存線変化率＞
残存線変化率はＪＩＳ−Ｒ２５５４に準拠して、それぞれ１０００℃と１５００℃において測定した。なお、本発明者らの調査の結果、タンディッシュ内張り用不定形耐火物において亀裂が多く発生する箇所の温度は約１０００℃であることがわかった。また、稼働面付近の温度は約１５００℃である。このため、残存線変化率は１０００℃と１５００℃で測定した。１０００℃では焼結収縮による亀裂を想定し、１５００℃では座屈やせり出しを想定して基準を設定した。具体的には、以下の基準により、◎（優）、○（良）、△（可）、×（不良）の４段階で評価した。
１０００℃の残存線変化率
◎（優）：−０．０５以上、〇（良）：−０．１以上−０．０５未満、△（可）：−０．２以上−０．１未満、×（不可）：−０．２未満（単位％）
１５００℃の残存線変化率
◎（優）：０以上１未満、〇（良）：１以上１．５未満、△（可）：１．５以上２未満、×（不可）：２以上（単位％）
【００２１】
＜強度＞
強度は冷間圧縮強さにより評価した。具体的には１０００℃で３時間焼成後の圧縮強さで評価した。圧縮強さの測定はＪＩＳ−Ｒ２５５３に準拠して行った。評価は、以下の基準により、◎（優）、○（良）、△（可）、×（不良）の４段階で評価した。
◎（優）：４０以上、○（良）：３５以上４０未満、△（可）：３０以上３５未満、×（不可）：３０未満（単位ＭＰａ）
【００２２】
＜耐熱衝撃性＞
耐熱衝撃性は試験片を１０００℃で３時間焼成した後、１５００℃の電気炉にて３０分強制加熱及び強制空冷を繰り返し、大亀裂が発生したときの繰り返し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ＪＩＳ−Ｂ７５２４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。
評価は、以下の基準により、◎（優）、○（良）、△（可）、×（不良）の４段階で評価した。この評価では、大亀裂が発生したときの繰り返し回数が高い方が耐熱衝撃性に優れることを示す。
◎（優）：１６回以上、○（良）：１３回以上１５回以下、△（可）：１０回以上１２回以下、×（不可）：９回以下
【００２３】
＜総合評価＞
総合評価は、前記いずれかの評価において、◎が３個以上の場合を◎（優）、◎が２個及び〇が２個の場合を〇（良）、いずれかに×がある場合を×（不良）として評価した。
【００２４】
【表１】
2019098363.tif 000002
【００２５】
表１に示しているように本発明の範囲内にある実施例１〜１１は、総合評価が◎（優）又は〇（良）であり良好な評価結果が得られた。
【００２６】
比較例１はアンダルサイト質原料の含有量が少ない例である。１０００℃の残存線変化率が−０．２％未満であり、所定の残存膨張性が得られないと判断された。
比較例２はアンダルサイト質原料の含有量が多い例である。１５００℃の残存線変化率が２％以上であり、残存膨張性が大きくなりすぎて座屈やせり出しが生じる可能性が高いと判断された。
【００２７】
比較例３はアンダルサイト質原料の粒度構成として粒径７５μｍ以下のアンダルサイト質原料を含有しない例である。微粉部（マトリクス部）の残存膨張性が小さくなり、焼結収縮による亀裂が発生しやすくなる結果、耐熱衝撃性が低下した。
比較例４はアンダルサイト質原料の粒度構成として粒径７５μｍ以下のアンダルサイト質原料の含有量が多い例である。微粉部（マトリクス部）の膨張が大きくなりすぎて組織の破壊が大きくなる結果、強度が低下した。
【図１】
2019098363.tif 000003