(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒度が１ｍｍ以下の使用後高炉樋スラグライン材を１０質量％以上５０質量％以下で含有し、分散剤としてカルボキシル基含有ポリエーテル系分散剤を外掛けで０．１質量％以上０．３質量％以下含有し、ポリオキシエチレンオレイルセチルエーテルを外掛けで０．０１質量％以上０．５質量％以下含有することを特徴とするキャスタブル耐火物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、使用後高炉樋スラグライン材を使用したキャスタブル耐火物に関する。
【背景技術】
【０００２】
製鉄所において使用された各種耐火物は、使用後に解体されて再利用または廃棄されている。近年、埋め立て地の減少などの問題もあり、使用後耐火物の再利用の需要が高まっている。使用後耐火物を、耐火物が設置された設備や部位別、または、耐火物の材質別に選別することができれば、再び耐火物原料として再利用できる可能性がある。特許文献１には、使用後のアルミナ、ロー石、炭化珪素、カーボン質耐火物を粉砕し、不焼成れんがの原料とする技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５３６６５６０号公報
【特許文献２】特許第４８５６７７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、炭化珪素−カーボンを含有する高炉樋耐火物は、耐火物の使用量が多い割にそのほとんどが廃棄処分されている。その理由の一つは、高炉樋耐火物は、短時間で現地施工を行う必要があり、キャスタブル耐火物を流し込み施工されているからであると考えられる。使用済みの高炉樋耐火物は、アルミナ、炭化珪素、カーボンその他の組成物が混合しているが、これを粉砕して再使用しようとすると、バージン原料を用いた場合と比べて、混水量が多くなる傾向がある。キャスタブル耐火物において混水量が増えると、施工後の耐火物の気孔率が高くなり、耐食性が悪化するという問題が発生する。
【０００５】
このため、高炉樋耐火物のうち、スラグライン部に使用されるスラグライン材は、耐火物原料としては高価な炭化珪素を５０質量％以上含んでいるが、ほとんど再利用されていない。スラグライン材に比べて高炉樋耐火物の内のメタルライン材は、炭化珪素の含有量が少ないので、使用されたスラグライン材をメタルライン材へ再利用できれば、非常に有用な技術になる。
【０００６】
高炉樋耐火物は、アルミナ、スピネルなどの酸化物、炭化物、ピッチ、カーボンブラックの他、金属、アルミナセメント、分散剤などで構成されている。このうち、分散剤は特許文献２によれば、ヘキサメタリン酸ナトリウム、βナフタレンスルホン酸塩ホルマリン縮合物が用いられている。また、最近では、高炉樋耐火物のメタルライン材用にカルボキシル基含有ポリエーテル系分散剤も使用されている。
【０００７】
これらの従来から用いられている分散剤を使用した場合、使用後高炉樋スラグライン材の粒度が１ｍｍ以下になるように粉砕してキャスタブル耐火物の原料の一部として使用すると、バージン原料を用いた場合と比較して、分散剤の使用量を増加させないと流動性が悪化して混練不良が発生する。これは、高炉樋耐火物におけるピッチおよびカーボンブラックといった疎水性の材料に含まれるＯやＨが、高温の高炉スラグによって加熱されることによって分離・消失し、これら材料の疎水性がさらに高められたことによると考えられる。
【０００８】
また、混練不良を避けるために分散剤の量を増やすと、施工後の硬化時間が長くなり、高炉樋として使用できるまでの時間が長くなる、という問題もある。さらに、流動性を高める目的で混水量を増やすと、施工後のメタルライン材の気孔率が上昇し耐食性が低下する、という問題もある。本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、使用後高炉樋スラグライン材を含むキャスタブル耐火物であって、バージン原料を用いた場合と比較して混水量を増やすことなく施工できるキャスタブル耐火物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような課題を解決するための本発明の特徴は、以下の通りである。
（１）粒度が１ｍｍ以下の使用後高炉樋スラグライン材を１０質量％以上５０質量％以下で含有し、分散剤としてカルボキシル基含有ポリエーテル系分散剤を外掛けで０．１質量％以上０．３質量％以下含有し、ポリオキシエチレンオレイルセチルエーテルを外掛けで０．０１質量％以上０．５質量％以下含有することを特徴とするキャスタブル耐火物。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の使用後の高炉樋スラグライン材を原料として含むキャスタブル耐火物は、混水量を増やすことなく高炉樋耐火物のメタルライン材として施工できる。これにより、施工後のメタルライン材の気孔率が高くなることを抑制でき、耐食性の低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】高炉樋耐火物の断面図を示す。
【図２】高炉樋耐火物の斜視図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明者らは、使用後の高炉樋スラグライン材を、高炉樋メタルライン材のキャスタブル耐火物として使用する場合に、使用後高炉樋スラグライン材の粒度を１ｍｍ以下とした上で、１０質量％以上５０質量％以下で含有させ、分散剤としてカルボキシル基含有ポリエーテル系分散剤を外掛けで０．１質量％以上０．３質量％以下含有させ、ポリオキシエチレンオレイルセチルエーテルを外掛けで０．０１質量％以上０．５質量％以下含有させる。これにより、混水量を増やすことなく高炉樋耐火物のメタルライン材として施工できることを見出して本発明を完成させた。以下に本発明の実施形態を通じて本発明を説明する。
【００１３】
図１は、高炉樋耐火物１０の断面図を示す。また、図２は、高炉樋耐火物１０の斜視図を示す。高炉樋耐火物１０は、メタルライン材１２と、スラグライン材１４とから構成される。高炉から出銑された溶銑１６および高炉スラグ１８は、高炉樋耐火物１０を通って溶銑搬送容器（不図示）へ移送される。
【００１４】
高炉樋耐火物１０において、メタルライン材１２は、図１および図２に示すように、溶銑１６と高炉スラグ１８との界面が接するように高炉樋耐火物１０の下側に設けられる。また、スラグライン材１４は、高炉スラグ１８と空気との界面が接するように、高炉樋耐火物１０の上側に設けられる。メタルライン材１２およびスラグライン材１４は、キャスタブル耐火物を流し込み施工されることで形成される。
【００１５】
高炉樋耐火物１０は、予め定められた回数使用された後に解体される。解体された使用後の高炉樋耐火物１０は、回収された後、破砕される。破砕された使用後の高炉樋耐火物１０は、比重差を利用して、メタルライン材と、スラグライン材とに分離される。メタルライン材とスラグライン材との分離は、例えば、メタルライン材の比重とスラグライン材の比重の中間の比重の砂を用いて行なわれる。
【００１６】
本実施形態に係るキャスタブル耐火物は、粒度が１ｍｍ以下になるように粉砕され、炭化珪素を５０質量％以上含有する使用後のスラグライン材を原料として用いる。なお、粒度が１ｍｍ以下とは、目開き１ｍｍの篩いでふるい、篩下に篩分けされる粒度である。また、使用度のスラグライン材の粒度を１ｍｍより大きくすると、炭化珪素の粒径が大きくなり、炭化珪素の酸化防止剤としての性能が低下するので好ましくない。
【００１７】
また、本実施形態に係るキャスタブル耐火物は、粒度を１ｍｍ以下にした使用後のスラグライン材を１０質量％以上５０質量％以下で含有する。使用後のスラグライン材の含有量を１０質量％未満にすると、炭化珪素の添加量が少なくなり、酸化防止効果が低下するので好ましくない。また、使用後のスラグライン材の含有量を５０質量％より多くすると、炭化珪素の添加量が多くなりすぎて、溶銑に対する耐食性が低下するので好ましくない。
【００１８】
高炉樋耐火物１０におけるスラグライン材１４に含まれるピッチやカーボンブラックは、高炉スラグ１８によって加熱され、疎水性の高い炭素になる。使用後のスラグライン材を粉砕すると、強度の低い炭素を含む部分から破砕されるので、炭化珪素の表面が炭素で覆われた構造になる。このため、使用後のスラグライン材は、水との濡れ性が低下し、流動性が悪化して混練不良が発生しやすくなる。混練不良を避けるために分散剤の量を増やすと、施工後の硬化時間が長くなり、施工性が悪化する。また、流動性を高める目的で混水量を増やすと、施工後のメタルライン材の気孔率が上昇し耐食性が低下する。なお、混水量とは、耐火物の原料を混練する際に添加する水量である。
【００１９】
このため、本実施形態におけるキャスタブル耐火物は、分散剤としてポリオキシエチレンオレイルセチルエーテルを外掛けで０．０１質量％以上０．５質量％以下含有させている。これにより、混練不良、施工性の悪化および耐食性の低下の問題を解決できる。なお、ポリオキシエチレンオレイルセチルエーテルの含有量を０．０１質量％より少なくすると、十分な流動性が得られないので好ましくない。また、ポリオキシエチレンオレイルセチルエーテルの含有量を０．５質量％より多くすると、ポリオキシエチレンオレイルセチルエーテルが有する発泡性により、施工後のメタルライン材の気孔率が上昇し耐食性が低下するので好ましくない。ポリオキシエチレンオレイルセチルエーテルとしては、例えば、第一工業製薬株式会社製のノイゲン（登録商標）を用いることができる。
【００２０】
本実施形態に係るキャスタブル耐火物は、分散剤として、さらに、カルボキシル基含有ポリエーテル系分散剤を外掛けで０．１質量％以上０．３質量％以下含有させている。なお、カルボキシル基含有ポリエーテル系分散剤の含有量を０．１質量％より少なくすると、アルミナ微粉、アルミナセメントの濡れ性の改善が不十分になるので好ましくない。また、カルボキシル基含有ポリエーテル系分散剤の含有量を０．３質量％より多くすると施工後の硬化時間が長くなるので好ましくない。カルボキシル基含有ポリエーテル系分散剤としては、例えば、花王株式会社製のタイトロック（登録商標）または花王株式会社製のマイティ（登録商標）を用いることができる。なお、本実施形態において、外掛けとは、ポリオキシエチレンオレイルセチルエーテルおよびカルボキシル基含有ポリエーテル系分散剤を除く、他の原料の質量の合計を１００とした含有割合である。
【００２１】
このように、本実施形態に係るキャスタブル耐火物は、粒度が１ｍｍ以下の使用後高炉樋スラグライン材を１０質量％以上５０質量％以下で含有し、分散剤としてカルボキシル基含有ポリエーテル系分散剤を外掛けで０．１質量％以上０．３質量％以下含有し、ポリオキシエチレンオレイルセチルエーテルを外掛けで０．０１質量％以上０．５質量％以下含有する。このように構成されたキャスタブル耐火物は、バージン原料を用いた場合と比較して、混水量を増やすことなく高炉樋耐火物のメタルライン材として施工できる。これにより、施工後のメタルライン材の気孔率が高くなることを抑制でき、耐食性の低下を抑制できる。
【実施例】
【００２２】
次に本発明の実施例について説明する。表１は、発明例１〜５のキャスタブル耐火物の成分と、混水量と、見掛け気孔率と、溶損指数とを示す。表２は、参考例１と、比較例１〜４のキャスタブル耐火物の成分と、混水率と、見掛け気孔率と、溶損指数とを示す。なお、本実施例で用いた使用後スラグライン材は、Ａｌ２Ｏ３を３２．０質量％、ＳｉＣを５２．０質量％、Ｃを２．７質量％、ＳｉＯ２を７．０質量％、ＭｇＯを１．０質量％で含むものである。
【００２３】
【表１】
0006384511.tif 000002
【００２４】
【表２】
0006384511.tif 000003
【００２５】
表１に示した発明例１〜５は、使用後のスラグライン材を１０〜５０質量％で含有するキャスタブル耐火物である。分散剤としては、一般的に使用されるカルボキシル基含有ポリエーテル系分散剤であるタイトロック（登録商標）のほかに、ポリオキシエチレンオレイルセチルエーテルであるノイゲン（登録商標）を含有する。
【００２６】
発明例１は、使用後のスラグライン材を２０．０質量％含有し、分散剤としてノイゲン（登録商標）を外掛けで０．０１質量％、タイトロック（登録商標）を外掛けで０．２０質量％含有するキャスタブル耐火物である。
【００２７】
発明例２は、使用後のスラグライン材を２０．０質量％含有し、分散剤としてノイゲン（登録商標）を外掛けで０．２０質量％、タイトロック（登録商標）を外掛けで０．２０質量％含有するキャスタブル耐火物である。
【００２８】
発明例３は、使用後のスラグライン材を２０．０質量％含有し、分散剤としてノイゲン（登録商標）を外掛けで０．５０質量％、タイトロック（登録商標）を外掛けで０．２０質量％含有するキャスタブル耐火物である。
【００２９】
発明例４は、使用後のスラグライン材を１０．０質量％含有し、分散剤としてノイゲン（登録商標）を外掛けで０．２０質量％、タイトロック（登録商標）を外掛けで０．２０質量％含有するキャスタブル耐火物である。
【００３０】
発明例５は、使用後のスラグライン材を５０．０質量％含有し、分散剤としてノイゲン（登録商標）を外掛けで０．２０質量％、タイトロック（登録商標）を外掛けで０．２０質量％含有するキャスタブル耐火物である。
【００３１】
発明例６は、使用後のスラグライン材を２０．０質量％含有し、分散剤としてノイゲン（登録商標）を外掛けで０．２０質量％、タイトロック（登録商標）を外掛けで０．１０質量％含有するキャスタブル耐火物である。
【００３２】
発明例７は、使用後のスラグライン材を４０．０質量％含有し、分散剤としてノイゲン（登録商標）を外掛けで０．２０質量％、タイトロック（登録商標）を外掛けで０．３０質量％含有するキャスタブル耐火物である。
【００３３】
参考例１は、使用後スラグライン材を含有せずに、粒度が０．０７５ｍｍ以下の炭化珪素を１０．０質量％で含有し、分散剤としてタイトロック（登録商標）を外掛けで０．２０質量％含有するキャスタブル耐火物である。
【００３４】
比較例１は、使用後スラグライン材を２０．０質量％含有し、分散剤としてノイゲン（登録商標）を外掛けで０．００４質量％、タイトロック（登録商標）を外掛けで０．２０質量％含有するキャスタブル耐火物である。
【００３５】
比較例２は、使用後スラグライン材を２０．０質量％含有し、分散剤としてノイゲン（登録商標）を外掛けで０．６０質量％、タイトロック（登録商標）を外掛けで０．２０質量％含有するキャスタブル耐火物である。
【００３６】
比較例３は、使用後スラグライン材を２０．０質量％含有し、分散剤としてタイトロック（登録商標）のみを外掛けで０．５０質量％含有し、ノイゲン（登録商標）を含有しないキャスタブル耐火物である。
【００３７】
比較例４は、使用後スラグライン材を２０．０質量％含有し、分散剤としてポリアクリル酸ナトリウムとナフタレンスルホン酸ナトリウムホルマリン縮合物を含有するキャスタブル耐火物である。
【００３８】
比較例５は、使用後スラグライン材を２０．０質量％含有し、分散剤としてノイゲン（登録商標）のみを外掛けで０．２０質量％含有し、タイトロック（登録商標）を含有しないキャスタブル耐火物である。
【００３９】
本発明例１〜７、参考例１、比較例１〜５のいずれも、２．５ｋｇとなるように原料を秤量し、水を添加して万能混合機で３分間混練した。その後、（５３／７８）×３５×１６０ｍｍの台形柱および４０×４０×１６０ｍｍの直方体の型枠に鋳込んで卓上バイブレータにて２０秒間加振した。その後、１日放置したのち脱枠し、１１０℃×２４時間乾燥した。
【００４０】
４０×４０×１６０ｍｍのサンプルは、水を用いたアルキメデス法を用いて見かけ気孔率を測定した。（５３／７８）×３５×１６０ｍｍのサンプルは、耐食性の評価として、コークスブリーズ中にて１４００℃×３時間の還元焼成を行った後、８本一組にして高周波誘導炉内に設置した。その中に銑鉄６．８ｋｇを溶解して１６００℃×３時間保持した。１６００℃に到達したら高炉スラグを２００ｇ投入し、１時間毎にスラグを入れ替えた。そして、試験前後の寸法変化が最も大きかった部位を測定し、バージン原料を用いた参考例１の試験前後の寸法変化を１００とし、発明例および比較例の寸法変化を規格化した溶損指数で耐食性を評価した。
【００４１】
本発明例１〜７は、いずれもバージン原料を用いた参考例１と同程度の混水量で材料を流し込み施工できた。また、施工後のキャスタブル耐火物の見かけ気孔率および溶損指数は、いずれも参考例１と同等以上に小さかった。
【００４２】
一方、比較例１は、混水量を８．０質量％としたが混練不良が発生し、材料を流し込み施工することができなかった。また、比較例２は、参考例１と同程度の混水量で材料を流し込み施工できた。しかしながら、分散剤の発泡が多く、施工後のキャスタブル耐火物の見かけ気孔率は上昇し、その溶損指数も大きくなった。
【００４３】
また、比較例３は、参考例１と同等の混水量で材料を流し込み施工できたが、施工して硬化するまでの時間が長く、当該キャスタブル耐火物の施工性は参考例１よりも悪化した。さらに、比較例４および比較例５のいずれも、比較例１と同様に混水量を８．０質量％としたが混練不良が発生し、材料を流し込み施工することができなかった。
【００４４】
このように、粒度が１ｍｍ以下の使用後高炉樋スラグライン材を１０質量％以上５０質量％以下で含有し、分散剤としてカルボキシル基含有ポリエーテル系分散剤を外掛けで０．１質量％以上０．３質量％以下含有し、ポリオキシエチレンオレイルセチルエーテルを外掛けで０．０１質量％以上０．５質量％以下含有するキャスタブル耐火物は、混水量を増やすことなく高炉樋耐火物のメタルライン材として流し込み施工できる。そして、流し込みによって施工されたメタルライン材の硬化時間が長くなることを抑制できるとともに、施工後のキャスタブル耐火物の気孔率が高くなることを抑制でき、これにより耐食性の低下を抑制できることが確認された。
【符号の説明】
【００４５】
１０    高炉樋耐火物
１２    メタルライン材
１４    スラグライン材
１６    溶銑
１８    高炉スラグ
【図１】
0006384511.tif 000004
【図２】
0006384511.tif 000005