(57)【要約】【課題】添加水量を低減しても、不定形耐火物の内部の温度上昇に伴って発生した水蒸気による爆裂を防止しつつ、耐火物の耐用性を向上し、乾燥時間を短縮することができる不定形耐火物の乾燥方法を提供する【解決手段】耐火物不定形流し込み材を流し込んで、所定の厚さの不定形耐火物を形成し、このように形成された不定形耐火物の厚さ方向に所定の深さの複数の穴部を形成し、加熱して、穴部を備えた不定形耐火物を乾燥する、不定形耐火物の乾燥方法。穴部の直径をα、穴部間の間隔（穴ピッチ）をβ、受鋼前の温度における耐火物不定形流し込み材の熱膨張率をγ、穴部の深さをｄ、形成される不定形耐火物の厚さをｔとするとき、穴部が下記条件を満たすように形成される：    β×γ≦α≦β×γ＋X  および      ｄ≧ｔ/２  但しX(ｍｍ)は、αで表される定数。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐火物不定形流し込み材を流し込んで、所定の厚さの不定形耐火物を形成し、このように形成された前記不定形耐火物の厚さ方向に所定の深さの複数の穴部を形成し、加熱して、前記穴部を備えた不定形耐火物を乾燥する、不定形耐火物の乾燥方法。
【請求項２】
前記穴部の直径をα、穴部間の間隔（穴ピッチ）をβ、受鋼前の温度における耐火物不定形流し込み材の熱膨張率をγ、穴部の深さをｄ、形成される不定形耐火物の厚さをｔとするとき、前記穴部が下記条件を満たすように形成される、請求項１に記載の不定形耐火物の乾燥方法：
β×γ≦α≦β×γ＋X  および  
ｄ≧ｔ/２
但しX(ｍｍ)は、αで表される定数。 
【請求項３】
前記Xがα/２である、請求項２に記載の不定形耐火物の乾燥方法。
【請求項４】
前記不定形耐火物の前記穴部を、可燃性物を挿入して形成する、請求項１から３の何れか１項に記載の不定形耐火物の乾燥方法。
【請求項５】
前記不定形耐火物の形成における添加水量が、前記耐火物不定形流し込み材の４mass％以下である、請求項１から４の何れか１項に記載の不定形耐火物の乾燥方法。
【請求項６】
前記不定形耐火物の形成において、前記耐火物不定形流し込み材に、有機繊維が更に添加されている、請求項１から５の何れか１項に記載の不定形耐火物の乾燥方法。
【請求項７】
前記耐火物不定形流し込み材がアルミナ・マグネシア系耐火物である、請求項１から６に記載の不定形耐火物の乾燥方法。
【請求項８】
前記不定形耐火物が取鍋敷部である、請求項１から７の何れか１項に記載の不定形耐火物の乾燥方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、不定形耐火物、例えば、取鍋敷部の乾燥方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、不定形耐火物は、硬化剤、分散材を配合した耐火原料に、６から８％の水を加えて混練し、型枠に流し込みを行ってから数時間以上の養生を行い、耐火原料が固まった後、上述した型枠を脱枠して製造される。この不定形耐火物は、通常、厚みが５０から６００mmで、混練時に加えた水が残存した状態であり、乾燥時に急激に加熱すると内部に残存する水が水蒸気となって耐火物の内部にこもるという状態が生じる。
【０００３】
内部にこもった水蒸気圧が一定の限度を超えて高くなると、不定形耐火物が爆裂したり、大きな亀裂等が発生して品質を損ない、または、全く使用に耐えない場合がある。従って、爆裂が生じないように、脱枠後に不定形耐火物の乾燥を１００℃以下の低温から開始し、徐々に乾燥温度を高めて、長時間を費やして乾燥を行っている。しかし、この緩やかな乾燥を行っても、不定形耐火物の厚みが１００から６００mm程になると、内部に残存する水の処理が難しく、不定形耐火物の乾燥時に水蒸気が発生し、一定の限度を超えた水蒸気圧による爆裂、亀裂等が発生し、品質のよい不定形耐火物を製造することが困難であった。
【０００４】
この対策として、特開平３−７５４８５号公報、特開２００１−１１５２０６号公報に、不定形耐火物にマイクロ波を照射して、内部に残存する水による爆裂や亀裂の発生を防止する方法が提案されている。しかし提案されたこれらの方法によっても、内部に残存する水の処理が難しく、照射したマイクロ波によって、不定形耐火物の内部の温度が上昇し、水が蒸発して発生した水蒸気が不定形耐火物の内部にこもり易くなる。その結果、温度の上昇に伴って、不定形耐火物の内部の水蒸気圧が高くなり、水蒸気圧が限界値を超えると、不定形耐火物が水蒸気圧に耐え切れずに爆裂が発生する。
【０００５】
更に、特開２００３−３１４９６８号公報に、乾燥炉内に装入した不定形耐火物にマイクロ波を照射して不定形耐火物を乾燥する際に、５０〜２００℃の温度の熱風を送風することが開示されている。この方法は、不定形耐火物の外部と内部の両側から加熱して、乾燥するものである。
【０００６】
上述したような不定形耐火物の他に、例えば、取鍋敷部のように所定の形状に耐火材を流し込んで形成する不定形耐火物においては、上述した方法と同様に、敷部の流し込み材中の、爆裂の原因となる自由水を耐火物外に放出するために、十分時間をかけてゆっくりと昇温して乾燥するか、または、有機繊維を添加して、耐火物の組織をポーラス状にして、水が逃げることができる細孔をでき易くするという方法がとられていた。
【０００７】
他方で、耐火物のコストの低減が常に要求されている。耐火物の耐用性を高めて寿命を延長する方策が求められている。その１つに、施工体の空隙部となる添加水量を減らして、過酷な条件下で使用される耐火物の耐用性を向上させる方法がある。
【特許文献１】特開２００３−３１４９６８号公報
【特許文献２】特開平３−７５４８５号公報
【特許文献３】特開２００１−１１５２０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特開平３−７５４８５号公報、特開２００１−１１５２０６号公報に開示された方法によっても、内部に残存する水の処理が難しく、照射したマイクロ波によって、不定形耐火物の内部の温度が上昇し、水が蒸発して発生した水蒸気が不定形耐火物の内部にこもり易くなる。その結果、温度の上昇に伴って、不定形耐火物の内部の水蒸気圧が高くなり、水蒸気圧が限界値を超えると、不定形耐火物が水蒸気圧に耐え切れずに爆裂が発生する。
【０００９】
更に、耐火物の耐用を向上させるためには、添加する水量は少ないほど良いが、耐用を向上させるために、添加水量を減らすと、施工体の空隙部となる添加水量が減って、水蒸気の抜け穴が少なくなり、内部に水蒸気がこもりやすくなり、水蒸気圧が高まって限界値を超えると、爆裂がより容易に発生するという問題点がある。
特開２００３−３１４９６８号公報に開示された方法によっても、耐用を向上させるために耐火物に添加する水量を減らす場合には、依然として爆裂の可能性が残り、十分に対応できないという問題点がある。
【００１０】
従って、この発明の目的は、従来の問題点を解決して、添加水量を低減しても、不定形耐火物の内部の温度上昇に伴って発生した水蒸気による爆裂を防止しつつ、耐火物の耐用性を向上し、乾燥時間を短縮することができる不定形耐火物の乾燥方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者は、上述した従来技術の問題点を解決すべく鋭意研究を重ねた。その結果、不定形耐火物、例えば、取鍋敷部の厚さ方向に所定の深さの穴部を所定の密度で形成すると、耐火物不定形流し込み材に添加する水の量を少なくしても、乾燥時に発生する蒸気が穴部を通って抜け、爆裂を防止し、乾燥に時間をかけなくても、効率的に乾燥することができることが判明した。即ち、耐火物の強度に影響を及ぼさない大きさの多数の穴を、乾燥時に発生する水蒸気の抜け穴として、予め形成しておけば、爆裂を起こすことなく、効果的に乾燥を行うことが可能であることが判明した。更に、添加する水量を少なくしても、上述した方法によると効果的に乾燥を行うことが出来ることが判明した。
【００１２】
この発明は、上述した研究結果に基づいてなされたものであって、この発明の不定形耐火物の乾燥方法の第１の態様は、耐火物不定形流し込み材を流し込んで、所定の厚さの不定形耐火物を形成し、このように形成された前記不定形耐火物の厚さ方向に所定の深さの複数の穴部を形成し、加熱して前記穴部を備えた不定形耐火物を乾燥する、不定形耐火物の乾燥方法である。
【００１３】
この発明の不定形耐火物の乾燥方法の第２の態様は、前記穴部の直径をα、穴部間の間隔（穴ピッチ）をβ、受鋼前の温度における耐火物不定形流し込み材の熱膨張率をγ、穴部の深さをｄ、形成される不定形耐火物の厚さをｔとするとき、前記穴部が下記条件を満たすように形成される、不定形耐火物の乾燥方法である：
β×γ≦α≦β×γ＋X  および  
ｄ≧ｔ/２
但しX(ｍｍ)は、αで表される定数。 
【００１４】
この発明の不定形耐火物の乾燥方法の第３の態様は、前記Xがα/２である、不定形耐火物の乾燥方法である。
【００１５】
この発明の不定形耐火物の乾燥方法の第４の態様は、前記不定形耐火物の前記穴部を、可燃性物を挿入して形成する、不定形耐火物の乾燥方法である。
【００１６】
この発明の不定形耐火物の乾燥方法の第５の態様は、前記不定形耐火物の形成における添加水量が、前記耐火物不定形流し込み材の４mass％以下である、不定形耐火物の乾燥方法である。
【００１７】
この発明の不定形耐火物の乾燥方法の第６の態様は、前記不定形耐火物の形成において、前記耐火物不定形流し込み材に、有機繊維が更に添加されている、不定形耐火物の乾燥方法である。
【００１８】
この発明の不定形耐火物の乾燥方法の第７の態様は、前記耐火物不定形流し込み材がアルミナ・マグネシア系耐火物である、不定形耐火物の乾燥方法である。
【００１９】
この発明の不定形耐火物の乾燥方法の第８の態様は、前記不定形耐火物が取鍋敷部である、不定形耐火物の乾燥方法の方法。
【発明の効果】
【００２０】
この発明によると、不定形耐火物の厚さ方向に所定の深さの穴部を所定の密度で形成するので、耐火物不定形流し込み材に添加する水の量を少なくしても、乾燥時に発生する蒸気が穴部を通って抜け、爆裂を防止し、乾燥に時間をかけなくても、効率的に乾燥することができる不定形耐火物の乾燥方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
この発明の不定形耐火物の乾燥方法の１つの態様は、耐火物不定形流し込み材を流し込んで、所定の厚さの不定形耐火物を形成し、このように形成された不定形耐火物の厚さ方向に所定の深さの複数の穴部を形成し、穴部を備えた不定形耐火物を乾燥する、不定形耐火物の乾燥方法である。即ち、予め細穴を多数形成して、耐火物の奥深い位置に存在する水が、乾燥時に耐火物外に容易に逃げることができるように水蒸気の抜け穴を事前に準備する、しかも、耐火物の耐用性をたかめるという乾燥方法である。このようにすることによって、耐火物の耐用性を高めながら、しかも爆裂を防止し、時間を短縮して効率的に乾燥することができる。
【００２２】
例えば、取鍋敷部は、高温出鋼、溶鋼滞留時間の延長、溶鋼攪拌などの厳しい操業条件下に使用されることが多く、耐火物の耐用性を向上させることが常に課題となり種々の方策が採用されている。
従来、耐火物原料に、６から８mass％の水を加えて混錬していたが、水の添加量が多いと耐火物の耐用性を劣化させてしまうという問題がある。従って、この発明においては、従来大幅に添加していた水の量を４mass％以下と少なくするのが望ましく、耐火物の耐用性の向上を図っている。即ち、従来の方法で、６mass％の水を添加するときの耐火物の気孔率は２０％であるのに対して、４mass％の水を添加するときの耐火物の気孔率は１４％と低下する。
従って、上述した通常の乾燥方法では、大幅に添加する水の量を少なくすると、気孔率が低下することによって、乾燥時に発生する水蒸気の逃げ道が塞がれて、耐火物中に水蒸気がこもり、水蒸気圧が一定の限界値を超えて高くなると、容易に爆裂が生じてしまう。このように、耐用性を高め且つ乾燥を容易にすることが求められている。
【００２３】
この発明の乾燥方法によると、耐火物不定形流し込み材を流し込んで、例えば、取鍋敷部を形成する場合、厚さ方向に所定の深さの複数の穴部を所定の穴ピッチで形成し、このように穴部を備えた耐火物を乾燥する。形成される穴部の大きさが過度に小さいときには、耐火物材料の熱膨張によって乾燥時に、形成された穴部が塞がってしまい、添加した水が耐火物中に取り残され、従来技術で説明したと同様に、耐火物の内部の温度上昇に伴って発生した水蒸気によって容易に爆裂が生じてしまう。一方、穴部の大きさが過度に大きいとき、取鍋に溶鋼・溶銑を入れると穴部に地金差しという現象が生じてしまい、取鍋の耐用性を損なう。
【００２４】
研究の結果、耐火物に所定の穴部を設ける際に、耐火物材料の乾燥時（〜９００℃）に材料の膨張によって、水蒸気の抜け穴が塞がれることなく、且つ、地金差しの生じない穴部を形成するためには、特定の条件を満たすことが必要である。即ち、受鋼前の温度における耐火物材料の熱膨張、穴の直径、穴ピッチ（穴部間の間隔）、穴の深さ、施工体の厚さの関係を適切に律することによって、材料の膨張によって、水蒸気の抜け穴が塞がれることなく、且つ、地金差しの生じない穴部を形成することができる。
【００２５】
図１は、この発明の不定形耐火物の乾燥方法を説明するための取鍋敷部の部分拡大図である。図１（a）は平面図であり、図１(b)は断面図である。図１(a)および図１(b)に示すように、所定の大きさ（直径、深さ）の穴部を所定の間隔で取鍋敷部の全面にわたり形成する。
【００２６】
図１（a）に示すように、穴の直径をα、穴ピッチをβとし、図１(b)に示すように、施工体の厚さをt、穴の深さをdとし、受鋼前の温度における耐火物の熱膨張率をγとするとき、
β×γ≦α≦β×γ＋X  および  
ｄ≧ｔ/２
但しX(ｍｍ)は、αで表される定数
の条件を満たすとき、耐火物不定形流し込み材に添加する水の量を少なくしても、地金差しを生じることなく、乾燥時に発生する蒸気が穴部を通って抜け、爆裂を防止し、乾燥に時間をかけなくても、効率的に、不定形耐火物を乾燥することができる。
【００２７】
X(ｍｍ)は、αで表される定数であり、α/２とすることが望ましい。従って、上述した式から穴の直径はβ×γ≦α≦２（β×γ）の範囲内で設定することができる。
【００２８】
穴部の開設によって耐火物の本来の用途に支障をきたすことがないように、概略の穴密度が設定される。それに従って、穴ピッチおよび穴の数が設定される。穴ピッチは通常約１００mmから３００mmの大きさに設定される。設定された穴ピッチに基づいて、穴の直径が設定される。
耐火物の乾燥時に材料が膨張しても水蒸気の逃げ道を確保できるように穴部を閉塞させない、しかも、穴が大きすぎて地金差しが生じないためには、穴の直径は、耐火物の熱膨張による穴ピッチの大きさの変動と密接に関連する。即ち、穴ピッチと受鋼前温度（概ね１０００℃の温度）における耐火物材料の熱膨張率とを乗じ、その値にXを加算した値よりも小さくなるように穴の直径を設定する。即ち、穴ピッチおよび耐火物材料の熱膨張率から算出された値に、所定の穴を確保するための穴の直径（α）で表される定数、いわゆる許容範囲を設定して、穴の直径を設定する。
【００２９】
穴の直径αがβ×γよりも小さいと、耐火物の熱膨張によって開設された穴部が閉塞し、耐火物中の水蒸気が効果的に逃げるための逃げ道が確保できない。一方、穴の直径αが２（β×γ）を超えると、耐火物の熱膨張によって穴の大きさが縮小しても依然として穴の直径が大きすぎて溶鋼が内部に侵入して所謂地金差しが生じてしまう。なお、穴の直径は、穴ピッチと密接に関連するので、通常、穴ピッチが約１００mmから３００mmのとき、Xの値として２mmが好ましい。
【００３０】
穴部の深さは、施工体の厚さの１/２以上であればよい。例えば、施工体の厚さの２/３程度としてもよい。穴部の深さが施工体の厚さの１/２未満の場合には、穴部が施工体の内部まで十分に達しないので、施工体下部の内部に位置する水蒸気が十分に抜けず、奥深い部分にこもってしまう可能性があり、温度が高くなり水蒸気圧が限界値を超えると爆裂の恐れが残る。
【００３１】
なお、この発明の不定形耐火物の乾燥方法において、耐火物不定形流し込み材がアルミナ・マグネシア系耐火物である。この材料を使用する施工体であれば、この発明の乾燥方法を適用することができる。例えば、湯あたりブロックにもこの発明の乾燥方法を適用することができる。
更に、この発明の乾燥方法においては、水蒸気の抜け道として穴部を設けているので、耐火物不定形流し込み材に、有機繊維を添加して水蒸気が抜け易くする必要はない。但し、上述した大きさの穴部を設ける条件下に、更に、有機繊維を添加してもよい。
【００３２】
図２は、この発明の不定形耐火物の乾燥方法を説明する図である。図２に示すように、例えば、取鍋敷部の厚ｔの施工体に、直径αの可燃性物例えば木材を、ピッチβで２/３ｔの深さに挿入し、加熱して乾燥させた。乾燥時の温度は約９００℃程度に達するので、可燃性物は燃焼して、所望の深さ、直径の穴部が、所望の穴ピッチで形成される。施工体の内部に含まれた水蒸気が効果的に逃され、爆裂が生じることはない。
【実施例】
【００３３】
耐火物不定形流し込み材としてアルミナ・マグネシア系耐火物を使用して、取鍋敷部用耐火物を製造した。即ち、硬化剤、分散材を配合した耐火原料に、４mass％の水を加えて混練し、型枠に流し込みを行い、図２に示すように、厚さ２３０mmの取鍋敷部用耐火物を成形し、直径４mmφの木材を２００mmピッチで、深さ１７０mmまで挿入した。なお、耐火物の熱膨張率は１０００℃の温度で１％である。この状態で数時間以上の養生を行い、耐火原料が固まった後、上述した型枠を脱枠して、１００℃から９００℃の温度に加熱して乾燥を行った。
【００３４】
その結果、挿入された木材が燃焼し、直径４mmφ、取鍋敷部の厚さの約２/３の深さの穴が、穴ピッチ２００mmで取鍋敷部用耐火物の全体にわたって形成されるので、耐火物中の奥深くに位置する水蒸気が、形成された穴部を逃げ道として、耐火物外に放出されて、爆裂を生じることなく乾燥が行われた。穴の大きさは、地金差しが生じない大きさであるので、耐火物の強度を劣化させることはない。
【００３５】
なお、挿入する木材の直径は、上述した条件を満たすように設定した。即ち、
β×γ≦α≦β×γ＋X  および  
ｄ≧ｔ/２
β：２００mm、γ：１％とすると、
β×γ＝２００×０．０１＝２であり、Xはα/２であるので、上式から穴の直径αの範囲は２から４であり、上限であるα＝４を穴の直径として設定した。
木材の挿入深さは、ｔ＝２３０ｍｍの１/２である１１５ｍｍ以上の１７０ｍｍとした。
【００３６】
この方法の取鍋敷部の乾燥方法によると、乾燥時に爆裂が起きないので、添加する水量の低減が可能になる。即ち、従来６から８mass％の水の添加量を４mass％まで低減することができ、それによって、取鍋敷部の損耗速度が低減し、耐用性が向上し、寿命が延長できる。それに伴って補修量が低減し、耐火物費用が削減できる。耐火物中に穴が形成されているので、耐火物中の水が耐火物外に逃げることが出来るので、従来爆裂が生じないように長時間かけて乾燥していたが、乾燥時間を大幅に短縮することができる。
【００３７】
例えば、実際に操業に使用して比較してみると、６mass％の水を添加する従来の取鍋敷部は、１チャージ当たり高さ方向において２ｍｍ損耗したのに対して、本発明の４mass％の水を添加する取鍋敷部は、１チャージ当たり高さ方向において１ｍｍ損耗した。しかも、本発明の乾燥方法によると短時間で乾燥が行われても爆裂は起きなかった。即ち、従来の取鍋敷部に対して本発明の乾燥方法によると実に損耗率が１/２になっており、耐用性が顕著に向上していることが明らかである。
【００３８】
従って、取鍋敷部の厚さを２３０ｍｍとすると、従来の取鍋敷部は、１００チャージの使用に耐えない（残りの厚さが３０ｍｍになってしまう）が、本発明の取鍋敷部は、１００チャージの使用が可能（残りの厚さが１３０ｍｍ）であり、乾燥が容易であるだけでなく、極めて耐用性が向上していることが明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
この発明によると、不定形耐火物の厚さ方向に所定の深さの穴部を所定の密度で形成するので、耐火物不定形流し込み材に添加する水の量を少なくしても、乾燥時に発生する蒸気が穴部を通って抜け、爆裂を防止し、乾燥に時間をかけなくても、効率的に乾燥することができる不定形耐火物の乾燥方法の方法を提供することができ、産業上利用価値が高い。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は、この発明の不定形耐火物の乾燥方法を説明するための取鍋敷部の部分拡大図である。図１（a）は平面図であり、図１(b)は断面図である。
【図２】図２は、この発明の不定形耐火物の乾燥方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００４１】
α：穴の直径
β：穴ピッチ
ｄ：穴の深さ
ｔ：耐火物の厚さ
【図１】
2005262736.tif 000003
【図２】
2005262736.tif 000004