(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒径１０ｍｍ〜５０ｍｍの棒状を除く耐火質粗骨材の表面が、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリウレタン樹脂、アルキッド樹脂、エポキシ樹脂、ウレア樹脂、メラミン樹脂、メタクリル樹脂、フッ素樹脂、シリコン樹脂、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルブラチール、ポリ酢酸ビニル、ポリブテン、シリコンオイル、シリコンゴム、デキストリンのいずれかの高分子化合物で被覆されていることを特徴とするコーティングを施した耐火物用粗骨材。
【請求項２】
前記高分子化合物が、フェノール樹脂であることを特徴とする請求項１に記載のコーティングを施した耐火物用粗骨材。
【請求項３】
耐火質粗骨材がロー石質、シャモット質に代表されるアルミナ−シリカ質、アルミナ質、スピネル質、ムライト質、マグネシア質、ジルコン質、ジルコニア質、炭化珪素質、アルミナ−マグネシア質、アルミナ−スピネル質、アルミナ−マグネシア−スピネル質、アルミナ−ジルコニア質、ムライト−ジルコニア質、マグネシア−ライム質、マグネシア−ジルコン質、マグネシア−スピネル質、マグネシア−クロミア質、マグネシア−カーボン質、アルミナ−炭化珪素質、アルミナ−炭化珪素−カーボン質、ロー石−炭化珪素質、ロー石−炭化珪素−カーボン質のいずれかであることを特徴とする請求項１又は２に記載のコーティングを施した耐火物用粗骨材。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の耐火物用粗骨材を含有することを特徴とするキャスタブル耐火物、プレキャストブロック、焼成れんが又は不焼成耐火れんが。
【請求項５】
請求項４に記載したキャスタブル耐火物、プレキャストブロック、焼成れんが、不焼成耐火れんがの１種又は２種以上を内張に使用した金属精錬用溶融金属容器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属精錬に用いられる溶融金属容器等の特に湯当たり部や羽口などの成形品や内張形成に用いられるキャスタブル耐火物、プレキャストブロック、耐火れんが又は不焼成れんが、及びそれらに添加する耐火物用粗骨材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属精錬に用いられる溶融金属容器等の内張には、使用時の熱衝撃が大きく、発生する熱応力に耐えられずにき裂が発生、進展して剥離によって損耗してしまう部位が多い。そのため、き裂の進展を防止するために粒径10mm以上の粗骨材を耐火物に含有させることが広く行われている。
【０００３】
一方で、使用済みの耐火物を粉砕、分級し、粗骨材としてキャスタブル耐火物に添加することが広く行われている。このような粗骨材は気孔率が高く、混練時に水分を吸収しやすいため、混練水分量の増大や偏在を招く。特開平8-217553号公報においては、使用済みの耐火物を粉砕、分級して得た粗骨材に高分子化合物またはピッチでコーティングを施して、水分の吸収を抑制する技術が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これまでの粗骨材添加ではき裂の進展を抑制することは可能であっても、熱応力を緩和するわけではないため、き裂の発生を抑制しているわけではない。
【０００５】
また、特開平8-217553号公報に開示された発明は、使用済み耐火物の有効利用を第一の目的としており、き裂発生の抑制という点では効果が小さい。
【０００６】
本発明は、耐火物の弾性率を低減し、熱応力を緩和した耐火物用粗骨材、それを用いたキャスタブル耐火物、プレキャストブロック、焼成れんが、不焼成耐火れんが、並びにそれらを用いた金属精錬用溶融金属容器を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決すべく研究を進め、本発明を得た。すなわち、本発明の要旨とするところは、（１）粒径１０ｍｍ〜５０ｍｍの棒状を除く耐火質粗骨材の表面が、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリウレタン樹脂、アルキッド樹脂、エポキシ樹脂、ウレア樹脂、メラミン樹脂、メタクリル樹脂、フッ素樹脂、シリコン樹脂、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルブラチール、ポリ酢酸ビニル、ポリブテン、シリコンオイル、シリコンゴム、デキストリンのいずれかの高分子化合物で被覆されていることを特徴とするコーティングを施した耐火物用粗骨材、
（２）前記高分子化合物が、フェノール樹脂であることを特徴とするコーティングを施した耐火物用粗骨材。
（３）耐火質粗骨材がロー石質、シャモット質に代表されるアルミナ−シリカ質、アルミナ質、スピネル質、ムライト質、マグネシア質、ジルコン質、ジルコニア質、炭化珪素質、アルミナ−マグネシア質、アルミナ−スピネル質、アルミナ−マグネシア−スピネル質、アルミナ−ジルコニア質、ムライト−ジルコニア質、マグネシア−ライム質、マグネシア−ジルコン質、マグネシア−スピネル質、マグネシア−クロミア質、マグネシア−カーボン質、アルミナ−炭化珪素質、アルミナ−炭化珪素−カーボン質、ロー石−炭化珪素質、ロー石−炭化珪素−カーボン質のいずれかであることを特徴とする前記（１）又は（２）に記載のコーティングを施した耐火物用粗骨材、
（４）前記（１）〜（３）のいずれか１項に記載した耐火物用粗骨材を含有することを特徴とするキャスタブル耐火物、プレキャストブロック、焼成れんが又は不焼成耐火れんが、
（５）前記（４）記載のキャスタブル耐火物、プレキャストブロック、焼成れんが又は不焼成耐火れんがの１種又は２種以上を内張に使用した金属精錬用溶融金属容器、にある。
【０００８】
【発明の実施の形態】
耐火物用粗骨材の表面が高分子化合物で被覆されていると、耐火物のスポーリングによる剥離損傷は低弾性化、あるいは高温変形能を付与することによって抑制できると考えられる。本発明は耐火物中に空隙を導入することによって、組織的に低弾性化を施す技術である。そのしくみは、耐火物中に分散された耐火質粗骨材の表面に被覆された高分子化合物またはピッチが、高温で分解、消失またはその容積が極めて減少することによって、耐火質粗骨材表面とマトリックス部の間に空隙を生じさせるものである。
【０００９】
前記（１）に係る本発明で使用される耐火質粗骨材としては、粒径を10mm〜50mm、望ましくは10mm〜30mmに造粒、分級したものである。粒径が10mmより小さいと、き裂進展を抑制する効果が小さく、また、50mmを超えると耐火物中で偏在してしまうため、組織が粗雑になり耐スポーリング性が低下してしまう。
【００１０】
また、耐火質粗骨材の見掛け気孔率は25％を超えると被覆樹脂が気孔に浸潤してしまううえに、表面性状が粗いため、均一な被覆が難しいので1〜25％、望ましくは1〜15％、更に望ましくは1〜10％とする。
【００１１】
耐火物用粗骨材は、ロー石質、シャモット質に代表されるアルミナ−シリカ質、アルミナ質、スピネル質、ムライト質、マグネシア質、ジルコン質、ジルコニア質、炭化珪素質などが使用出来る。また、使用済み耐火物の粉砕品、例えば、アルミナ−マグネシア質、アルミナ−スピネル質、アルミナ−マグネシア−スピネル質、アルミナ−ジルコニア質、ムライト−ジルコニア質、マグネシア−ライム質、マグネシア−ジルコン質、マグネシア−スピネル質、マグネシア−クロミア質、マグネシア−カーボン質、アルミナ−炭化珪素質、アルミナ−炭化珪素−カーボン質、ロー石−炭化珪素質、ロー石−炭化珪素−カーボン質なども使用出来る。
【００１２】
高分子化合物は、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリウレタン樹脂、アルキッド樹脂、エポキシ樹脂、ウレア樹脂、メラミン樹脂、メタクリル樹脂、フッ素樹脂、シリコン樹脂、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルブラチール、ポリ酢酸ビニル、ポリブテン、シリコンオイル、シリコンゴム、デキストリンのいずれでも使用出来る。
【００１４】
耐火質粗骨材の表面に高分子化合物を被覆する場合は、適当な溶媒を用いた被覆樹脂溶液か、被覆樹脂を所定温度に加熱して液状にしたものを前記耐火質粗骨材表面に塗布し、空気中または還元雰囲気中で乾燥させることが望ましい。
【００１５】
本発明の耐火物用粗骨材をキャスタブル耐火物として使用する場合、耐火物用粗骨材の含有量は10〜50質量％、望ましくは20〜40％とする。
また、本発明の耐火物用粗骨材をプレキャストブロックとして使用する場合、耐火物用粗骨材の含有量は10〜50質量％、望ましくは20〜40％とする。
【００１６】
また、本発明の耐火物用粗骨材を焼成れんが又は不焼成れんがとして使用する場合、耐火物用粗骨材の含有量は10〜50質量％、望ましくは20〜40％とする。
【００１７】
【実施例】
（実施例１）
表1は一般的な溶鋼取鍋用のアルミナ−マグネシア質キャスタブルに見掛け気孔率8.9％および22.1％のアルミナ質粗骨材をフェノール樹脂で表面被覆して添加した試料(寸法230×114×65mm)の乾燥後品および1200℃×3h焼成品の弾性率を測定した結果である。粗骨材の粒径は分級で使用したJIS準拠のふるいの目開きで示した。
【００１８】
各実施例の弾性率は、0.2MHzの超音波パルスの横波伝播速度Ｖt［m/sec］と嵩密度ρ［kg/m3］から次式によって求められる動的剛性率Ｇp［Pa］のことを言うものとする。
【００１９】
【数１】
0004542281.tif 000002
【００２０】
粗骨材の見掛け気孔率はＪＩＳの規格に準じて測定した。
【００２１】
本発明例Aは比較例Cに対し、乾燥後、1200℃焼成後の弾性率が共に半分以下の値にまで低減されており、焼成によるコーティングの消失による弾性率低減効果に加えて、コーティングそのものによる弾性率の低減効果も得られている。比較例Cの乾燥後弾性率は他に比べて非常に高く、低気孔率の大粗粒はそのまま添加すると、弾性率が高くなってしまうことが分かる。一方、本発明例Bは比較例Dに対し、乾燥後、1200℃焼成後の弾性率が共に低減されており、この場合も焼成によるコーティングの消失による弾性率低減効果に加えて、コーティングそのものによる弾性率の低減効果が得られた。しかし、本発明例Bは本発明例Aに比べて弾性率の低減効果が小さく、低気孔率の粗骨材を用いるとコーティングの効果がより高いことが分かる。また、比較例Dは乾燥後よりも1200℃焼成後の方が弾性率が高くなっており、高気孔率で表面性状が粗い粗骨材はマトリックスとの結合が強固になりやすいことを示している。
【００２２】
【表１】
0004542281.tif 000003
【００２３】
（実施例２）
表2は代表的なキャスタブル耐火物、不焼成耐火れんが、焼成れんがそれぞれに対して、見掛け気孔率10％以下の耐火質粗骨材にフェノール樹脂で表面被覆して添加した試料(寸法230×114×65mm)の乾燥後品および1200℃×3h焼成品の弾性率を測定した結果である。ただし、不焼成れんがの焼成は不活性雰囲気中で行った。また、焼成れんがについては製造工程で1400℃の焼成を行うため、納入状態での弾性率のみである。本発明例A、F、Gはいずれも焼成によって弾性率を低減させることが出来た。本発明例Gは比較例Kに対し、乾燥後、1200℃焼成後の弾性率が共に低減されており、焼成によるコーティングの消失による弾性率低減効果に加えて、コーティングそのものによる弾性率の低減効果が得られた。また、本発明例Hは比較例Lに対して、弾性率が低く、粗骨材のコーティングの効果が認められる。
【００２４】
【表２】
0004542281.tif 000004
【００２５】
（実施例３）
表3は一般的な溶鋼取鍋用のアルミナ−マグネシア質キャスタブルに見掛け気孔率8.9％のアルミナ質粗骨材を各種コーティング材で表面被覆して添加した試料(寸法230×114×65mm)の乾燥後品および1200℃×3h焼成品の弾性率を測定した結果である。本発明例A、M、N、Pのいずれについても乾燥後に対して、1200℃焼成後の弾性率が低下しており、コーティングの効果が認められる。また、比較例Dに対し、いずれの発明品も乾燥後、1200℃焼成後の弾性率が共に低減されており、焼成によるコーティングの消失による弾性率低減効果に加えて、コーティングそのものによる弾性率の低減効果が得られた。
【００２６】
【表３】
0004542281.tif 000005
【００２７】
【発明の効果】
本発明によって、耐スポーリング性に優れた耐火物が得られ、金属精錬窯炉の寿命を延長することができ、金属製品の安定的な製造とその製造コスト引き下げに貢献できる。