(57)【要約】【課題】  耐火物を破砕して製造した粗骨材の配合量を多くしてプレキャストブロックの組成を均一にし、プレキャストブロックの強度と耐溶損性を高めることができる粗骨材を用いたプレキャストブロックを提供する。【解決手段】  上下方向に設けられた複数の充填層１９ａ〜１９ｄからなるプレキャストブロック２０であって、各充填層１９ａ〜１９ｄは、耐火物を破砕した粗骨材１４を充填した粗骨材層と、粗骨材層の間隙を埋め不定型耐火物を主体とする流し込み材１５とからなって、しかも、各充填層１９ａ〜１９ｄの厚みは、耐火物を破砕した最大粒の粗骨材１４ａの厚みと実質的に一致している。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下方向に設けられた複数の充填層からなるプレキャストブロックであって、前記各充填層は、耐火物を破砕した粗骨材を充填した粗骨材層と、該粗骨材層の間隙を埋め不定型耐火物を主体とする流し込み材とからなって、しかも、前記各充填層の厚みは、前記耐火物を破砕した最大粒の粗骨材の厚みと実質的に一致していることを特徴とする粗骨材を用いたプレキャストブロック。
【請求項２】
請求項１記載の粗骨材を用いたプレキャストブロックにおいて、前記耐火物は、使用済の耐火物であって、しかも、これを破砕した前記粗骨材は、磁選処理が行われて磁着分が除去されていることを特徴とする粗骨材を用いたプレキャストブロック。
【請求項３】
請求項１及び２のいずれか１項に記載の粗骨材を用いたプレキャストブロックにおいて、前記粗骨材の粒径は５〜６０ｍｍを主体にすることを特徴とする粗骨材を用いたプレキャストブロック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐火物を破砕した粗骨材を多量に充填して強度や耐溶損性を高めたプレキャストブロックに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、製鉄所においては、転炉や電気炉等の精錬炉、取鍋、樋等の搬送設備やタンディッシュ、ノズル等の付帯設備に、耐火煉瓦や不定形耐火物の流し込み材からなる耐火物が内張りされている。これ等の耐火物は、溶鋼やスラグ等によって損耗するため、残存する耐火物の厚みが薄くなった時点で新しい耐火物に張り替えられる。この耐火物の張り替えによって発生する耐火物の屑は、その殆どが埋め立て等に廃棄処分されている。
しかし、埋め立て場所の制限や廃棄するための回収作業や搬送作業等に高い費用を要するので、環境及び処理コストの面で問題がある。
一方、タンディッシュの堰や取鍋の底部等は、不定形耐火物を予め大型に成形したプレキャストブロックが使用され、このプレキャストブロックを主体にした築造が試みられている。
【０００３】
このプレキャストブロックの適用する範囲を拡大することで、プレキャストブロックの高耐溶性化（高品質化）、耐火物の屑再利用、廃棄処理する耐火物の削減、廃棄処理コストの低減等を行うことが望まれている。
この対策として、特許文献１に記載のアルミナ質原料を主成分とするスピネル質微粉からなる流し込み用のプレキャストブロックに５〜６０ｍｍのアルミナ質煉瓦屑、スピネル質煉瓦屑等（使用済の耐火物屑）を、粗骨材として３０重量％以下配合する方法が行われており、これにより、使用済の耐火物屑の再利用を行い、廃棄耐火物の削減、廃棄処理コストの低減等を図ることができる。
【０００４】
【特許文献１】特開平２−６３７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された方法では、微粉中に粗骨材を均一に混合してから型枠に流し込む必要があり、しかも、５〜６０ｍｍの粗骨材の配合を３０重量％超にすると、粗骨材と粗骨材の隙間を埋める不定形耐火物の充填が難しくなり、プレキャストブロックの内部の粗骨材に偏りが発生し、粗骨材が偏る部位では、粗骨材どうしを結合するために、流し込む不定形耐火物の量が不足する。
その結果、プレキャストブロックの強度が局部的に低下し、同時に耐溶損性等も損なわれる。
更に、粗骨材とその隙間を充填する不定形耐火物とを混合することにより、粗骨材と不定形耐火物中の微粒子及び微粉とが分離する現象が顕著になり、各部分が均一な組成を有するプレキャストブロックを得ることができず、耐溶損性、強度等の特性が低下してしまい、粗骨材本来の耐溶損性、強度等の向上等が発現できないという問題がある。
【０００６】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、耐火物を破砕して製造した粗骨材の配合量を多くしてプレキャストブロックの組成を均一にし、プレキャストブロックの強度と耐溶損性を高めることができる粗骨材を用いたプレキャストブロック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】
【０００７】
前記目的に沿う本発明の粗骨材を用いたプレキャストブロックは、上下方向に設けられた複数の充填層からなるプレキャストブロックであって、前記各充填層は、耐火物を破砕した粗骨材を充填した粗骨材層と、該粗骨材層の間隙を埋め不定型耐火物を主体とする流し込み材とからなって、しかも、前記各充填層の厚みは、前記耐火物を破砕した最大粒の粗骨材の厚みと実質的に一致している。
これにより、型枠の上下方向に、粗骨材層と流し込み材からなる複数の充填層を形成しているので、粗骨材の流動が無く、粗骨材の局部的な偏りを無くすことができる。更に、粗骨材を主体に充填して粗骨材の使用量を増加し、しかも、粗骨材をプレキャストブロックの上下方向に連続させることができ、強度及び耐溶損性を向上することができる。
【０００８】
ここで、耐火物は、使用済の耐火物であって、しかも、これを破砕した前記粗骨材は、磁選処理が行われて磁着分が除去されているのが好ましい。
これにより、使用済の耐火物を破砕して磁選を行ってスラグ浸潤層や地金付着等の無い安価な粗骨材を用い、しかも、熱履歴を受けて安定した組成の粗骨材を使用するので、プレキャストブロックの強度及び耐溶損性を向上することができる。
【０００９】
更に、粗骨材の粒径は５〜６０ｍｍを主体にすることが好ましい。
これにより、粗骨材の大きさを所定の範囲にしているので、例えば、磁選の選別効率が高くなり、スラグの浸潤の無い良品質の粗骨材を用いることができ、しかも、プレキャストブロック内の粗骨材の分布を均一にでき、プレキャストブロックの強度及び耐溶損性を向上することができる。
粗骨材の大きさが５ｍｍ未満になると、粗骨材中のスラグ成分等が増加し、粗骨材と流し込み材の微粉とが反応して低融点物を形成して耐溶損性が損なわれる。一方、粗骨材の大きさが６０ｍｍを超えると、プレキャストブロック内の積層の厚みが不均一なり、部分的に強度の低い部位が形成されたり、強度の低い部位が溶損され、プレキャストブロックの寿命が低下する。
【００１０】
また、本発明の粗骨材を用いたプレキャストブロックの製造方法は、耐火物を破砕した粗骨材を、該粗骨材の最大粒径に実質的に厚みが等しくなるように型枠に充填して粗骨材層を形成する工程と、不定形耐火物からなる流し込み材を前記粗骨材の最大粒径の厚みまで注入して充填層を形成する工程を有し、これらの工程を繰り返して連続した複数の充填層を形成する。
この方法により、型枠内に予め装入した粗骨材に、スラリー状の流し込み材を粗骨材が埋まるまで注入して、粗骨材と流し込み材からなる充填層を多層に積層するため、プレキャストブロック内の極端な粗骨材の偏りを生じることなく粗骨材の配合量を多くでき、耐火物の屑の再利用を高めることができる。そして、各充填層毎に不定形耐火物を流し込むことができるので、プレキャストブロック内にスラリーの未注入部が形成されるのを防止して緻密化を可能にする。
しかも、高強度で緻密な組成を有する粗骨材を充填しているので、実炉に使用した際、スラグや溶鋼等に対する耐浸食性、耐溶損性を発現でき、プレキャストブロックの寿命を向上することができる。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１〜３記載の粗骨材を用いたプレキャストブロックにおいては、上下方向に設けられた複数の充填層からなるプレキャストブロックであって、各充填層は、耐火物を破砕した粗骨材を充填した粗骨材層と、粗骨材層の間隙を埋める不定型耐火物を主体とする流し込み材からなって、しかも、各充填層の厚みは、耐火物を破砕した最大粒の粗骨材の厚みと実質的に一致しているので、耐火物の屑から製造された粗骨材の配合量を多くし、プレキャストブロックの強度と耐溶損性を高めることができる。
【００１２】
特に、請求項２記載の粗骨材を用いたプレキャストブロックにおいては、耐火物は、使用済の耐火物であって、しかも、これを破砕した粗骨材は、磁選処理が行われて磁着分が除去されているので、廃棄する耐火物の屑を減少することができ、熱履歴を受けて安定した粗骨材を再利用するので、プレキャストブロックの強度と耐溶損性をより高めることができる。
【００１３】
そして、請求項３記載の粗骨材を用いたプレキャストブロックにおいては、粗骨材の粒径は５〜６０ｍｍにするので、プレキャストブロック内の粗骨材の充填割合が均一になり、プレキャストブロックの強度及び耐溶損性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１は本発明の一実施の形態に係る粗骨材を用いたプレキャストブロックの製造方法に適用されるプレキャストブロックの製造装置の全体図、図２は本発明の一実施の形態に係る粗骨材を用いたプレキャストブロックの断面図である。
【００１５】
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係るプレキャストブロックの製造方法に適用されるプレキャストブロックの製造装置１０は、定盤１１と、この定盤１１の上面側に、平面視して矩形状となるように板材１２を立設した型枠１３を有している。
更に、型枠１３の上方には、不定形耐火物を主体とする流し込み材の一例であるスラリー１５を貯蔵するホッパ１６が配置されており、このホッパ１６の下端は、開閉によってスラリー１５の排出を操作する開閉弁１７と、スラリー１５を型枠１３内の粗骨材１４の隙間及び粗骨材１４の上面を覆うように流し込むシュート１８が備えられている。
【００１６】
次に、図１、図２を参照して本発明の一実施の形態に係る粗骨材を用いたプレキャストブロックの製造方法について説明する。
転炉や電気炉等の精錬炉、あるいは取鍋やタンディッシュ等の搬送、貯湯付帯設備等に内張りされ、張り替えによって発生する使用された後の耐火物屑をジョウクラッシャ等の一般に用いられている破砕機で５〜６０ｍｍに破砕し、この破砕した耐火物屑を磁選して磁着分を除去して非磁性物を選別し、更に、この耐火物屑中の非磁性物からスラグや酸化鉄等の浸潤層の存在するものを除去して粗骨材１４を製造する。
この粗骨材１４を、その厚みが最大粒の粗骨材１４ａと実質的に等しくなるように、人手によって型枠１３内に充填し、粗骨材１４の第１粗骨材層を形成する。
【００１７】
ホッパ１６内に投入されるスラリー１５は、例えば、焼結アルミナ粒８３重量％と電融スピネル粒７重量％を主成分にし、硬化剤の一例であるアルミナセメント８重量％を含み、残部が結合剤の一例である塩基性乳酸アルミニウムと分散剤であるアルキルベンゼンスルホン酸塩からなるものを配合した耐火原料に、更に、フロー値が２５０ｍｍ以上になるように、７〜１５重量％の水を添加したものであり、ホッパ１６の開閉弁１７を開き、シュート１８から型枠１３内の粗骨材１４の間隙に注入する。
型枠１３には、図示しない加振装置を介して３Ｇ程度の振動が付与されており、粗骨材１４（１４ａ）と粗骨材１４の間、及び粗骨材１４の空隙にスラリー１５が十分に注入される。
【００１８】
スラリー１５が最大粒径の粗骨材１４ａを覆うように流し込まれて、スラリー１５の充填が完了して、第１の充填層１９ａが形成された後、再度、粗骨材１４を５〜６０ｍｍになるように充填し、粗骨材１４をその厚みが最大粒の粗骨材１４ａと実質的に等しくなるように、人手によって型枠１３内に充填し、粗骨材１４の第２の粗骨材層を形成し、この第２の粗骨材層の最大粒径の粗骨材１４ａを覆うように、スラリー１５を注入して第２の充填層１９ｂを形成する。
この粗骨材層の形成とスラリー１５の注入は、交互に行われ、連続した複数の充填層（ここでは、第１〜第４の充填層１９ａ〜１９ｄ）を形成する。
そして、上下方向に複数設けた充填層１９ａ〜１９ｄにより、所定の厚みのプレキャストブロック２０が製造される。
その結果、製造過程での粗骨材１４の偏りを小さくでき、粗骨材１４を多く使用することが可能になる。更に、粗骨材１４を多くすることによって生じる粗骨材１４の偏りを最小にすることができ、しかも、スラリー１５の未注入部を無くし、粗骨材１４どうしの結合を強化したプレキャストブロック２０にできる。
【００１９】
次に、このようにして製造されたプレキャストブロック２０について説明する。このプレキャストブロック２０は、粗骨材１４の充填と流し込み材のスラリー１５の注入を交互に行い、しかも、最大粒径の粗骨材１４ａを覆うようにスラリー１５を注入することにより、粗骨材１４を連続した充填層１９ａ〜１９ｄに形成しているので、プレキャストブロック２０内に添加する粗骨材１４の量を多く添加することができる。
更に、プレキャストブロック２０の全体に均一に分散した粗骨材１４の空隙にスラリー１５を確実に注入することができるので、粗骨材１４の極端な偏りを防止し、プレキャストブロック２０の上下方向に粗骨材１４の分布を均一にすることができる。
【００２０】
また、プレキャストブロック２０の稼働表面において、高強度で、緻密な粗骨材１４の占める割合が高いため、スラグの浸潤に対して抑制効果が大きく、しかも、強度が高く、溶鋼やスラグ等のアタックによる耐磨耗、耐溶損を発現できる。しかも、使用済の耐火物からなる粗骨材１４の場合は、繰り返し熱負荷を受けてより緻密にした粗骨材１４を用いることができるので、強度をより高め、溶鋼やスラグ等のアタックによる耐溶損性、亀裂の進展防止等を安定して向上することができる。
更に、流し込み材のスラリー１５を介して粗骨材１４を強固に結合しているので、プレキャストブロック２０の冷間における強度も向上させることができる。
【００２１】
粗骨材１４として用いる使用済の耐火物としては、アルミナ質、アルミナ・スピネル質耐火物屑の他に、樋等に用いるアルミナ・炭化珪素（ＳｉＣ）・炭素質耐火物、タンディッシュ等の高アルミナ質耐火物、脱ガス精錬炉等のマグネシア質、アルミナ・マグネシア質等の一般に使用する耐火物を用いることができ、更に、これ等の使用済の耐火物の他に、前記した耐火物の新しいものを破砕して粗骨材１４として使用することもできる。
また、粗骨材１４の隙間等に充填する流し込み用スラリー１５としては、焼結アルミナと電融スピネルを主成分にしたものの他に、電融アルミナ、焼結ムライト、炭化珪素、焼結マグネシア等を用い、更に、分散剤としては、クエン酸ソーダ、蓚酸ソーダ、タンニン酸塩、硫酸エステル等を用い、硬化剤に燐酸類、珪酸ソーダ、セメント、シリカゾル等を用いることができる。
このようにして製造されたプレキャストブロック２０は、粗骨材１４の充填とスラリー１５の注入を繰り返し行った後、十分な養生を行ってから脱枠し、乾燥炉で十分な乾燥を行ってから実炉に内張りされる。
【実施例】
【００２２】
次に、本発明に係る粗骨材を用いたプレキャストブロックの実施例について説明する。
粗骨材としては、溶鋼鍋用の内張りに使用された後のアルミナ・スピネル質の耐火物屑を破砕し、更に、磁選して得られた粒径が５〜６０ｍｍのものを用い、幅１．０ｍ、長さ１．５ｍ、高さ０．４ｍの内寸を有する型枠を定盤上に組み、この型枠に粗骨材を厚みが６０ｍｍになるように充填して粗骨材層を形成し、型枠を振動させながら、焼結アルミナ粒を８３重量％、電融スピネルを７重量％、アルミナセメントを８重量％と、残部が乳酸アルミニウム及び分散剤であるアルキルベンゼンスルホン酸塩からなる耐火物原料に、外分で水を添加して生成した流し込みスラリーを粗骨材の上方から下方に向かって、前記した粗骨材の最大粒径６０ｍｍの表面を覆うように注入して充填層を形成し、この粗骨材の充填と流し込みスラリーの注入を６回繰り返し、６層の充填層からなる厚みが３６０ｍｍのプレキャストブロックを製造した。
このプレキャストブロックを乾燥した後にプレキャストブロックを切断して断面を観察した結果、粗骨材の配合量が増量できており、粗骨材が連続し、しかも、均一に分散していた。更に、冷間の強度が高く、このプレキャストブロックを実炉に内張りして使用した結果、亀裂が無く、耐磨耗性、耐溶損性が良好であった。
【００２３】
これに対し、５０重量％の粗骨材と残部をスラリーにし、これ等を混合してから型枠に流し込んでプレキャストブロックを製造した。
このプレキャストブロックを乾燥した後に、プレキャストブロックを切断して粗骨材の分布を調査したところ、スラリーの未注入部が多く見られた。
更に、このプレキャストブロックを実炉に適用したが、粗骨材の脱落や未注入部に起因する損耗が発生し、耐溶損性も悪い結果になった。
【００２４】
以上、本発明の一実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
例えば、使用済の耐火物の屑を粗骨材に用いる破砕手段の他に、使用済の耐火物に形成されたスラグの浸潤層や地金付着部を有する不良部とこの不良部を含まない良質部の境界をケレン（切削）して分離し、回収した良質部を使用することができる。更に、スラリーの注入を行う際に、型枠の加振の他に、定盤を加振したり、型枠と定盤を同時に加振することができる。
また、型枠に粗骨材を充填する際に、予め１０〜５０ｍｍの厚みになるように、スラリーを流し込んでおき、この後に粗骨材を充填することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施の形態に係る粗骨材を用いたプレキャストブロックの製造方法に適用されるプレキャストブロックの製造装置の全体図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る粗骨材を用いたプレキャストブロックの断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１０：プレキャストブロックの製造装置、１１：定盤、１２：板材、１３：型枠、１４：粗骨材、１４ａ：最大粒径の粗骨材、１５：スラリー（流し込み材）、１６：ホッパ、１７：開閉弁、１８：シュート、１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｃｄ：充填層、２０：プレキャストブロック
【図１】
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【図２】
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