(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも粒度が１〜５ｍｍの粗粒を有する骨材と、粒度が０．０７５ｍｍ未満のアルミナ微粉又はシリカ微粉とを含む不定形耐火原料に分散剤を添加し、電気伝導度が５０００μｓ／ｍ以下の水を添加して混練することを特徴とする不定形耐火物の混練方法。
【請求項２】
請求項１記載の不定形耐火物の混練方法において、前記不定形耐火原料に添加する水は、電解処理したアルカリイオン水であることを特徴とする不定形耐火物の混練方法。
【請求項３】
請求項１記載の不定形耐火物の混練方法において、前記不定形耐火原料に添加する水は、純水であることを特徴とする不定形耐火物の混練方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、不定形耐火原料に水を添加して混練する際、不定形耐火原料の流動性を高め、低水分の混練を行って不定形耐火物の品質を向上する不定形耐火物の混練方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、転炉や電気炉等の精錬炉、及び溶鉄の搬送や貯湯に用いる取鍋やタンディッシュ、樋等には、製造と施工が比較的容易であり、施工の機械化（自動化）も行い易いことから、不定形耐火物が用いられている。この不定形耐火物は、不定形耐火原料の種類や配合等の改善によって、耐用性を良好にすることができ、適用範囲も拡大されている。
不定形耐火原料は、施工体等に充填した時の充填密度が高くなるように考慮して粒径を調整した骨材と、各種類の粉末添加剤を予め乾燥状態で混合しておき、不定形耐火原料に分散剤を添加し、更に、水を添加して一定時間の混練が行なわれる。
そして、不定形耐火原料と水を混練することにより、不定形耐火原料中に含まれる微粒子の表面が帯電し、添加された分散剤が水に溶解してイオン化して、不定形耐火原料に含まれる微粉粒子の表面に吸着され、微粒子の帯電を活性にして凝集を抑制し、不定形耐火物の流動性（フロー値）を高めている。
しかし、添加する水によっては、不定形耐火物の流動性を高めることができないものもあり、多量の水を添加して混練を行って不定形耐火物の流動性が施工時等の充填の支障とならないようにしている。
不定形耐火物中の水の量が多くなると、充填後、不定形耐火物を乾燥した際、気孔率が増加したり、強度の低下、乾燥時の水蒸気薄離等が発生し、耐溶損、耐磨耗性が低下する。
この対策として、特開平８−２３９２７６号公報に記載されているように、予め分散剤を水に溶解させて、混合液を生成し、この混合液と不定形耐火原料を混練することにより、不定形耐火原料を速やかに分散させ、均一な組成の不定形耐火物を製造し、強度を高くした不定形耐火物の施工方法が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平８−２３９２７６号公報に記載された方法では、添加した水に、ＣａやＭｇ等の多価のイオンが含まれているため、不定形耐火原料に含まれる微粒子の表面電位が低下して凝集し易くなる。
しかも、微粒子の表面電位による凝集性を改善するには、分散剤と水の添加量を増す必要があり、不定形耐火物の製造コストが高くなる。
更に、分散剤や水の添加量の増加によって、不定形耐火物が強度が低下し、気孔率が高くなり、耐食性、耐磨耗性等も低下する。更に、不定形耐火物を内張りした精錬炉、及び溶鉄の搬送容器等の寿命が短くなり、耐火物の使用コストが高くなる等の問題が生じる。
【０００４】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、不定形耐火原料を混練する際に添加する水の量を少なくしても不定形耐火原料の流動性を良くすることができ、不定形耐火原料を均一に混合して気孔率を低くし、不定形耐火物の耐食性や耐磨耗性を高め、耐火物の使用コストを低減することができる不定形耐火物の混練方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う本発明の不定形耐火物の混練方法においては、少なくとも粒度が１〜５ｍｍの粗粒を有する骨材と、粒度が０．０７５ｍｍ未満のアルミナ微粉又はシリカ微粉とを含む不定形耐火原料に分散剤を添加し、電気伝導度が５０００μｓ／ｍ以下の水を添加して混練する。
この方法により、水に含まれるＣａやＭｇ等の多価のイオンが減少し、不定形耐火原料に含まれる微粒子の表面電位が中和されるのを防止し、微粒子の表面電位が低下するのを抑制することができ、微粒子の凝集を防止して、混練した後の不定形耐火原料のフロー値を高めることができる。
電気伝導度が５０００μｓ／ｍを超えると、微粒子の表面電位が水に含まれるＣａやＭｇ等の多価のイオンによって中和され、分散剤の働きが低下し、微粒子が凝集し易くなり、不定形耐火原料の混練時の均一性が阻害される。
この電気伝導度は、低い程大きな効果が得られるため、２０００μｓ／ｍ以下の水を用いるのが好ましく、５００μｓ／ｍ以下の水を使用するとより好ましい結果が得られる。
【０００６】
【０００７】
更に、本発明に係る不定形耐火物の混練方法において、前記不定形耐火原料に添加する水は、電解処理したアルカリイオン水を用いることもできる。
これにより、電解処理によりＣａやＭｇ等の多価のイオンを除去し、ＯＨ基を含む水にしているので、水の分子径が小さくなって微粒子の表面を濡れ易くでき、不定形耐火原料の流動性を良好にすることができる。
【０００８】
また、本発明に係る不定形耐火物の混練方法において、前記不定形耐火原料に添加する水は、純水を用いることもできる。
これにより、ＣａやＭｇ等の多価のイオンを除去した水を混練に用いるので、多価のイオンによる分散剤の分散性が阻害されるのを抑制し、不定形耐火原料の混練を良好に行うことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
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不定形耐火物の混練方法の混練時に添加する水分添加量とフロー値の関係を表すグラフ、図２は添加水分量と耐食性指数の関係を表すグラフ、図３は添加水の種類と乾燥時の水蒸気爆裂指数の関係を表すグラフ、図４は添加水の種類と溶損速度の関係を表すグラフである。
不定形耐火物は、骨材となる耐火原料に、アルミナ微粉、シリカ微粉等の微粒子、セメント、リン酸塩、珪酸塩等の硬化剤を予め混合した不定形耐火原料に、分散剤を加え、更に、水を加えて混練して製造される。
しかし、不定形耐火原料に、分散剤と水を加えて混練した場合、水に含まれるＣａやＭｇ等の多価のイオンが、混練して製造される不定形耐火物の流動性に大きく影響することが判った。
この流動性は、分散剤を予め水に混合した混合液を用いて混練した場合についても同じ傾向を示すことも判明した。
【００１０】
そこで、本発明の一実施の形態に係る不定形耐火物の混練方法として、図１に示すように、不定形耐火原料に添加する水として、濾過膜で硬度分であるＣａ、Ｍｇ等を除去して電気伝導度が、例えば一般に使用されている電気伝導度計で測定した値が５０００μｓ／ｍ以下である純水、電解処理によりＣａ、Ｍｇ等を除去して電気伝導度を５０００μｓ／ｍ以下としたアルカリイオン水を使用し、分散剤を配合した後、それぞれ硬化剤を配合した不定形耐火原料に添加し、３分間の混練を行って、それぞれのフロー値（流動性）を調査した。
その結果、従来の浄水（水道水）に、同時に分散剤を混合した後添加水として用いた場合と比較して、水の添加量が６．０〜６．５質量％の範囲では、極端なフロー値の差は無いが、添加する水の量が６．０質量％未満になると、従来の浄水を用いる場合では、急激にフロー値が低下し、不定形耐火物の充填性が損なわれ、作業性や施工体の品質に影響がでることがわかった。
一方、硬度分であるＣａ、Ｍｇ等を除去した純水、あるいは硬度分を含まないアルカリイオン水を用いる場合、５．５質量％の低水分量であっても混練した不定形耐火物のフロー値を２１０〜２００ｍｍと高い領域に維持でき、この傾向は、水の量が５．０質量％になっても変化が無く、不定形耐火物の充填性が良好であった。
従って、作業性が良く、施工体の気孔率を低減でき、耐磨耗性等を改善することができる。
特に、図２に示すように、水分量を６質量％とした場合の不定形耐火物の耐食生指数を１００とすると、水分量を５質量％とした場合の不定形耐火物は耐食性指数が８５〜９０に大幅に低減でき、耐食性が向上し、精錬炉や搬送用の取鍋、樋等の寿命を延長することができ、耐火物コストの低減を図ることができる。
【００１１】
不定形耐火原料中に含まれるアルミナ微粉、シリカ微粉等の微粒子は、微粒子の表面が帯電しており、微粒子と微粒子が反発し合い、不定形耐火原料の分散性を高めているが、Ｃａ、Ｍｇ等の多価のイオンを除去した電気伝導度が５０００μｓ／ｍ以下の純水を用いることにより、この帯電微粒子の表面電位が、Ｃａ、Ｍｇ等の多価のイオンによって中和されるのを抑制し、不定形耐火原料中の微粒子の分散性を高めることができる。
更に、水に混合させた際の分散剤は、前記した微粒子を帯電させ、微粒子の表面の帯電を活性にし、より分散性を高める作用を有している。
この分散剤の働きを正常に作用させるため、分散剤の帯電が、水に含まれるＣａ、Ｍｇ等の多価のイオンによって中和されるのを抑制することにより、不定形耐火原料中の微粒子の分散性をより高めることができるものと推考される。
更に、アルカリイオン水は、電解処理によりＣａやＭｇ等の多価のイオンが除去されているので、Ｃａ、Ｍｇ等の多価のイオンによって帯電微粒子の表面電位が中和するのを抑制し、微粒子の分散性を高めることができる。
しかも、ＯＨ基を含む水にしているため、水の分子径が小さくなって微粒子の表面を濡れ易くするため、不定形耐火原料中に含まれるアルミナ微粉、シリカ微粉等の微粒子の表面の帯電が良好になり、微粒子と微粒子の反発を活性化し、分散性をより高めることができる。
また、Ｃａ、Ｍｇ等の多価のイオンを除去した純水やアルカリイオン水に混合した分散剤は、前記した微粒子の帯電を促進させ、微粒子の表面が帯電を活発にして分散性をより高めることができるものと推考される。
【００１２】
不定形耐火原料として用いる骨材は、塩基性耐火原料、中性耐火原料、酸性耐火原料のいずれでも可能であり、例えば、アルミナ質、マグネシア質、スピネル質、カルシア質、チタニア、ジルコニア質、シリカ質、ろう石質、炭化珪素質、シャモット質、ドロマイト質等を用いることができ、これ等の組成の骨材の粒度は、均質な施工体を得るため、平均粒径が５ｍｍ以下のものを用い、更に、良好な充填密度が得られるように、１〜５ｍｍの粗粒と、０．０７５〜１ｍｍ未満の中粒と、０．０７５ｍｍ未満の微粒子を配合したものを用いるのが好ましい。
また、前記した骨材の他に、６〜１００ｍｍの粗大骨材を配合することもでき、この他に、繊維類、金属線等も配合することにより、亀裂や剥離等を防止する効果が発現できる。
更に、硬化剤は、アルミナセメントが最も好ましいが、これに限らず、例えば、ケイ酸ソーダ、シリカゾル、アルミナゾル、リン酸アルミニウム、乳酸アルミニウム等から選ばれる１種、又は２種以上を骨材に配合して使用することができる。
この硬化剤の他に、適当な使用可能時間を得るため、必要に応じて硬化調整剤を添加することができ、硬化調整剤としては、ホウ酸、シュウ酸、クエン酸、グルコン酸、ホウ酸アンモニウム、ウルトラポリリン酸ソーダ、炭酸リチウム等の１種、又は２種以上を骨材に配合して使用することができる。
【００１３】
不定形耐火原料に添加する分散剤としては、トリポリリン酸ソーダ、ヘキサメタリン酸ソーダ、酸性ヘキサメタリン酸ソーダ、ポリアクリル酸ソーダ、スルホン酸ソーダ、ナスタレンスルホン酸ソーダ、リグニンスルホン酸ソーダ、ウルトラポリリン酸ソーダ、炭酸ソーダ、ホウ酸ソーダ、クエン酸ソーダ、酒石酸塩等の１種、又は２種以上を添加することができる。
【００１４】
この不定形耐火原料に、硬化剤や硬化調整剤、予め分散剤を添加した純水、あるいは電解処理したアルカリイオン水を５〜５．５質量％を添加して混練して形成される不定形耐火物は、溶損部位を囲った枠にバイブレータで振動を付与しながら速やかに流し込みを行い、溶損部を補修したり、バイブレータで振動しながら所定の大きさの型枠に流し込みを行って不定形耐火物のブロックを製造し、このブロックを施工体に内張り施工する。
【００１５】
【実施例】
次に、本発明に係る不定形耐火物の混練方法の実施例について説明する。
アルミナ質が主成分で、微粒子を２０質量％を含む骨材に、硬化剤としてアルミナセメント２質量％を配合した不定形耐火原料に、分散剤を添加し、混練に用いる水の種類を変えて混練を行って不定形耐火物のブロックを製造した。
そして、このブロックを乾燥する際の、従来の水道水を用いた水蒸気爆裂の発生指数を１とした場合の水蒸気爆裂の発生指数を図３に、また、この不定形耐火物のブロックを溶鋼の搬送用取鍋に使用した時の溶損速度を調査した結果を図４に示す。
水蒸気爆裂の発生指数は、混練に純水を用いた場合、及び混練にアルカリイオン水を用いた場合では、いずれも添加する水の量を５．５質量％以下にしても、流し込み施工に支障の無いフロー値が得られ、１２０〜９００℃の温度での乾燥の際、水蒸気爆裂の発生が無く良好な結果が得られた。
これに対し、水道水を用いた従来法では、混練の際に、６質量％以上の水を添加することにより、施工に支障のないフロー値が得られたが、１２０〜９００℃の温度での乾燥の際に水蒸気爆裂が発生した。
更に、混練に純水を用いた場合、及び、混練にアルカリイオン水を用いた場合の溶損速度は、それぞれ０．３２ｍｍ／ｃｈ（チャージ）、０．３１ｍｍ／ｃｈ（チャージ）と良好であったが、水道水を用いた場合では、０．３７ｍｍ／ｃｈ（チャージ）と悪くなった。
【００１６】
以上、本発明の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、純水は、濾過膜で硬度分であるＣａ、Ｍｇ等を除去する他に、イオン交換処理、蒸留処理等を用いて製造することができる。
更に、アルカリイオン水は、電解槽を用いて電解処理することにより製造したものを使用することができる。
【００１７】
【発明の効果】
請求項１〜３記載の不定形耐火物の混練方法においては、不定形耐火原料に、電気伝導度が５０００μｓ／ｍ以下の水を添加して混練するので、不定形耐火原料を混練する際の添加する水の量を少なくして不定形耐火原料の流動性（フロー値）を高くして充填施工を容易にし、不定形耐火物を均一な組成にして気孔率を低くでき、不定形耐火物の耐食性や耐磨耗性を高め、耐火物の使用コストを低減することができる。
【００１８】
【００１９】
請求項２記載の不定形耐火物の混練方法においては、不定形耐火原料に添加する水は、電解処理したアルカリイオン水を用いるので、微粒子の表面を濡れ易くでき、不定形耐火物の流動性が良好になり、均一な組成にして気孔率をより低くでき、耐食性や耐磨耗性をより高めることができる。
【００２０】
請求項３記載の不定形耐火物の混練方法においては、不定形耐火原料に添加する水は、純水を用いるので、均一な組成にして気孔率をより低くでき、耐食性や耐磨耗性をより高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る不定形耐火物の混練方法の混練時の水分添加量とフロー値の関係を表すグラフである。
【図２】添加水分量と耐食性指数の関係を表すグラフである。
【図３】添加水の種類と乾燥時の水蒸気爆裂指数の関係を表すグラフである。
【図４】添加水の種類と溶損速度の関係を表すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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