(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
微粒状の塩基性耐火性成分と、バインダとを含む耐火性修繕バッチ材料であって、
前記バインダは、少なくとも1種の微粒状のハードビチューメン成分と、使用温度において発火することにより前記ハードビチューメン成分を溶解するための少なくとも1種の引火性金属粉と、使用温度において可燃性を有する少なくとも1種の可燃性鉱油とを含み、
前記微粒状の耐火性成分、前記微粒状のハードビチューメン成分、及び前記引火性金属粉は乾燥成分であり、前記乾燥成分の混合物に前記可燃性鉱油が添加され混合されていることを特徴とする耐火性修繕バッチ材料。
【請求項２】
前記耐火性成分は、酸化マグネシウム、ドロマイト、酸化アルミニウム、アルミン酸マグネシウム、酸化シリコン、酸化ジルコニウム、クロム酸化物から構成されるグループの１又は複数の物質である請求項１に記載の耐火性修繕バッチ材料。
【請求項３】
前記耐火性成分は、修繕されるライニング材料の粒径が互いに等しい請求項１又は２に記載の耐火性修繕バッチ材料。
【請求項４】
耐火性修繕バッチ材料は、噴霧可能な粘稠度、鋳造可能な粘稠度、流し込むことができる粘稠度、自由に流れることができる粘稠度、遠心分離機により分離可能とすることができる粘稠度のうち、いずれかの粘稠度を有する請求項１乃至３記載の耐火性修繕バッチ材料。
【請求項５】
使用温度において自己発火式で反応する請求項１乃至４のいずれかに記載の耐火性修繕バッチ材料。
【請求項６】
使用温度において発熱を伴って反応する請求項１乃至５のいずれかに記載の耐火性修繕バッチ材料。
【請求項７】
使用温度において炭素結合を形成する請求項１乃至６のいずれかに記載の耐火性修繕バッチ材料。
【請求項８】
使用温度においてセラミック焼結を形成する請求項１乃至７のいずれかに記載の耐火性修繕バッチ材料。
【請求項９】
前記引火性金属粉は、およそ５００℃で発火する請求項１乃至８のいずれかに記載の耐火性修繕バッチ材料。
【請求項１０】
前記可燃性鉱油は、使用温度において燃焼する油であり、前記可燃性鉱油は重油、フラックス油、または廃油であることを特徴とする請求項１乃至９の何れかに記載の耐火性修繕バッチ材料。
【請求項１１】
前記ハードビチューメンは、使用温度において炭素結合を形成して、溶けてコークスになる請求項１乃至１０のいずれかに記載の耐火性修繕バッチ材料。
【請求項１２】
前記引火性金属粉は、酸化して、前記耐火性成分の粒状物間及び前記耐火性成分の粒状物とライニング材料の間の焼結反応を引き起こす請求項１乃至１１のいずれかに記載の耐火性修繕バッチ材料。
【請求項１３】
前記引火性金属粉は、４５μｍ未満で、純度が９０重量％である請求項１乃至１２のいずれかに記載の耐火性修繕バッチ材料。
【請求項１４】
前記耐火性修繕バッチ材料は、黒鉛、片状黒鉛、またはカーボンブラックを６重量％までの量の少なくとも１種の炭素担体を含有する請求項１乃至１３の何れかに記載の耐火性修繕バッチ材料。
【請求項１５】
前記耐火性修繕バッチ材料は、（１）４５〜９０重量％の耐火性成分と、（２）１．５〜２５重量％の引火性金属粉と、（３）３．５〜２０重量％のハードビチューメンと、（４）５〜１０重量％の可燃性鉱油とからなる合成物を有している請求項１乃至１４の何れかに記載の耐火性修繕バッチ材料。
【請求項１６】
微粒状の塩基性耐火性成分と、バインダとを含む耐火性修繕バッチ材料であって、
前記バインダは、少なくとも1種の微粒状のハードビチューメン成分と、使用温度において発火することにより前記ハードビチューメン成分を溶解するための少なくとも1種の引火性金属粉と、使用温度において可燃性を有する少なくとも1種の可燃性鉱油とを含み、
前記微粒状の耐火性成分、前記微粒状のハードビチューメン成分、及び前記引火性金属粉は乾燥成分であり、
ミキサにより前記乾燥成分を混合して混合物を作り、次に、前記混合物に前記可燃性鉱油が添加され混合し耐火性物質を作ることを特徴とする耐火性修繕バッチ材料の製造方法。
【請求項１７】
前記可燃性鉱油を添加する前に、炭素担体もミキサにより混合されることを特徴とする請求項１６記載の耐火性修繕バッチ材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐火性ライニング、特に、冶金炉又は導管、例えば、転炉の損耗（摩耗）した領域を修繕するための耐火性修繕材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の修繕材料は、高温の炉又は高温の導管に導入されるので、高温修繕材料として知られている（例えば、本願出願人の先願である耐火性バッチについての特許文献１参照）。それらは、予め損耗した位置、すなわち、耐火性ライニングの完全な除去や交換をまだ必要としない剥落又は剥離を経験している耐火性ライニング内の位置として知られるものを修繕するために用いられる。そのように使用される場合、バッチの性質や構造によって、このような材料は、例えば、空気圧で噴霧され、鋳造され、注がれ、遠心分離機にかけて導入されている。噴霧することにより、修繕すべき位置への正確で制御された適用が可能になる。そのため、この噴霧が望ましい方法である。
【０００３】
特に、水で作られ、一般的に炭素を含まない塩基性のライニングを含む高温修繕材料を噴霧することが知られている。さらに、炭素を含んでもよく、無水物である塩基性の高温修繕材料も知られている。しかしながら、従来の方法では、これらの修繕材料を噴霧することができない。
【０００４】
高温修繕材料内の水分により、修繕位置において相当の熱衝撃が生じ、それにより、修繕の成功とは全く反対の影響を及ぼすクラック（ひび割れ）の形成に至ってしまう。また、このような方法では、修繕材料と修繕位置の間の比較的弱い結合力を達成することのみが可能であり、したがって、修繕位置における耐摩耗性が減らされてしまう。さらに、その水分は、水和作用により破壊され得る耐火性ライニングの基礎材料に破壊的な化学作用を及ぼしてしまう。
【０００５】
炭素含有の高温修繕材料は水含有の高温修繕材料の上述の欠点を有していないけれども、それらを現在の方法では噴霧することができない。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−３９７７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の１つの目的は、毒性がなく、作業時に健康や安全に関して問題がなく、また、流れるように動くか、ゆっくりと流れる形状になり得、それによって、噴霧され、鋳造され、注がれ、あるいは遠心分離機にかけられ得る無水の高温修繕材料を提供することである。この本発明の無水の高温修繕材料によって、非常に良好な接着と耐摩耗性が保証され、有害な熱衝撃を引き起こさないという効果が得られる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の一態様において、本発明の耐火性修繕バッチ材料は、微粒状の塩基性耐火性成分とバインダとを含む耐火性修繕バッチ材料であって、前記バインダ合成物は、少なくとも1種の微粒状のハードビチューメン成分と、使用温度において発火することにより前記ハードビチューメン成分を溶解するための少なくとも1種の引火性金属粉と、使用温度において可燃性を有する少なくとも1種の可燃性鉱物オイル（鉱油：mineral oil）とを含み、前記微粒状の耐火性成分、前記微粒状のハードビチューメン成分、及び前記発火性金属粉は乾燥成分であり、前記乾燥成分の混合物に前記可燃性鉱油が添加され混合されていることを特徴とする。
【０００９】
好ましくは、前記耐火性成分は、酸化マグネシウム、ドロマイト、酸化アルミニウム、アルミン酸マグネシウム、酸化シリコン、酸化ジルコニウム、クロム酸化物から構成されるグループの１又は複数の物質である。
【００１０】
また、前記耐火性成分は修繕されるライニング材料の粒径が互いに等しいことが好ましい。
【００１１】
本発明の耐火性修繕バッチ材料は、噴霧可能な粘稠度（consistency）、鋳造可能な粘稠度、流し込むことができる粘稠度、自由に流れることができる粘稠度、遠心分離機により分離可能とすることができる粘稠度のうち、いずれかの粘稠度を有することが好ましい。
【００１２】
ここで、本発明の耐火性修繕バッチ材料は、使用温度において自己発火式で反応してもよく、使用温度において発熱を伴って反応してもよい。また、本発明の耐火性修繕バッチ材料は、使用温度において炭素結合及び／又はセラミック焼結を形成してもよい。
【００１３】
好ましくは、前記引火性金属粉は、およそ５００℃で発火する。
【００１４】
また、前記可燃性鉱油は使用温度において燃焼する油であり、前記可燃性鉱油は重油、フラックス油、または廃油であることが好ましい。
【００１５】
さらに好ましくは、前記ハードビチューメンは、使用温度において、炭素結合を形成して、溶けてコークスになる。
【００１６】
また、前記引火性金属粉は、酸化して、前記耐火性成分の粒状物間及び前記耐火性成分の粒状物とライニング材料の間の焼結反応を引き起こしてもよく、前記引火性金属粉は、好ましくは、４５μｍ未満で、純度が９０重量％である。
【００１７】
本発明の耐火性修繕バッチ材料は、黒鉛、片状黒鉛、またはカーボンブラックを６重量％までの量である、少なくとも1種の炭素担体を含有することが好ましい。
【００１８】
また、本発明の耐火性修繕バッチ材料は、（１）４５〜９０重量％の耐火性成分と、（２）１．５〜２５重量％の引火性金属粉と、（３）３．５〜２０重量％のハードビチューメンと、（４）５〜１０重量％の可燃性鉱油とからなる合成物を有していることが好ましい。
【００１９】
本発明の耐火性修繕バッチ材料の製造方法は、ミキサにより耐火性成分、ハードビチューメン成分、及び引火性金属粉を含む乾燥成分を混合して混合物を作り、次にその混合物に可燃性鉱油が添加され混合し耐火性物質を作ることを特徴とする。
【００２０】
そして、前記可燃性鉱油を添加する前に、炭素担体をもミキサにより混合されることが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の耐火性修繕バッチ材料及び耐火性修繕バッチ材料の製造方法の一実施形態を詳細に説明する。
【００２２】
本発明の耐火性修繕バッチ材料は、微粒状の塩基性耐火性成分とバインダとを含むものであり、このバインダは、少なくとも1種の微粒状のハードビチューメン（hard bitumen）（bitumen／瀝青）成分と、少なくとも1種の引火性金属粉と、少なくとも1種の可燃性鉱物オイル（鉱油）とを含んでなる。
【００２３】
本発明の耐火性修繕バッチ材料では、高温修繕材料（耐火性修繕バッチ材料）は、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、ドロマイト（苦灰石）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、アルミン酸マグネシウム（スピネル：ＭｇＡｌ２Ｏ４）、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、クロム酸化物のようなそれ自体既知の耐火性材料の形状で、少なくとも1種の耐火性成分を含む。この耐火性材料は、修繕されるライニング材料に応じて選択され、炉又は導管のライニング材料と粒径が互いに等しいことが好ましい。
【００２４】
一般的に流れるように動く（自由に流れる）微粒状の耐火性成分は、多機能なバインダに埋め込まれる（組み込まれる）。このバインダは、少なくとも1種の微粒状のハードビチューメン成分と、使用温度において発火性を有する少なくとも1種の金属粉と、使用温度において可燃性を有する少なくとも1種の鉱油とを備えている。
【００２５】
このバインダは、制御可能な粘稠度の処理可能な高温修繕材料を製造することができる結合方法で耐火性成分の粒状物と結合する。この粘稠度は、材料を噴霧し、鋳造し、若しくは流し込むことができ、又は、自由に流れ、あるいは、遠心分離機により分離可能とすることができるように設定され得る。したがって、その材料は、この範囲において技術的に普遍的に適用可能である。
【００２６】
また、このバインダは、自己発火性であり、高温修繕位置に接触するまでに遅くとも発火する。さらに、バインダは、発熱を伴って反応する。適用中、バインダは、まず粘着性になり、気孔やくぼみに浸透することによって、修繕位置に非常に良好に付着（粘着）又は固定し、損耗（摩耗）した鉛直又は張り出し壁領域を平坦な絶壁に修繕することができる。
【００２７】
さらに、ハードビチューメンのコークス化の結果として、バインダは、それ自体既知の炭素結合メカニズムによって耐火性成分を結合する炭素地（carbon matrix）を形成する。同様にそれ自体既知の基質炭素（matrix carbon）で、所望の方法で適用された後、炉又は導管内の冶金材料に関して元の位置にある修繕材料の湿り可能性（水分の含有可能性）を減らす。
【００２８】
本発明では、バインダの金属粉は、およそ５００℃で発火すべきであり、ハードビチューメンが溶解して、高温状態において修繕材料に要求される流動性を作りだし、コークスになるように、エネルギー担体（キャリヤ）としての機能を果たし、特に、例えば、燃焼するフラックスオイルあるいは廃オイル（使用されたオイル）などの重油である鉱油をもたらす。それによって、本発明で切望される上述の特性を保証している。
【００２９】
好ましくは、４５μｍ未満であって９０重量％の純度で用いられる微細粒子状金属粉が酸化され、この金属酸化物は、セラミック焼結にもよって非常に良い粘着を作り出すように、修繕材料の耐火性粒状物間、及び、修繕材料とライニング材料の耐火性粒状物間の焼結反応を誘発する。
【００３０】
好ましくは、フラックスオイルである鉱油は、修繕材料が作られるときダスト（塵）を形成せず、修繕作業中非常に容易に処理され得るように、エネルギー担体としての、及びバインドダストへの機能を果たす。また、それは、特定の適用技術の機能として、修繕材料の所望の粘稠度を設定するために用いられる。
【００３１】
例えば、わずかに多いフラックスオイルは、自由に流れる材料よりも、噴霧される材料のために用いられている。
【００３２】
修繕材料の炭素結合を改良するために、好ましくは、例えば、片状黒鉛（flake graphite）などの黒鉛又はカーボンブラックのような少なくとも1種のさらなる炭素担体を追加してもよい。
【００３３】
したがって、本発明の修繕材料は、炭素結合及びセラミック焼結によって識別され、それによって、特に高い耐摩耗性を保証する。この修繕材料は、耐火性成分を選択することにより、ライニング材料に容易に調和され、粘稠度の選択のために普遍的に用いられ得る。また、このような修繕材料によって、炉又は導管に熱衝撃をもたらさない。本発明の修繕材料は、一般的な噴霧装置を用いて噴霧され得る。
【００３４】
本発明の高温修繕材料のために、以下のようなバッチを用いることが好ましい。すなわち、４５〜９０重量％、特に、６７〜８０重量％の酸化マグネシウム焼結物などの耐火性成分と、１．５〜２５重量％、特に、４〜１０重量％のシリコン粉などの金属粉と、３．５〜２０重量％、特に、１０〜１５重量％のハードビチューメン微粒と、５〜１０重量％、特に、６〜８重量％のフラックスオイルなどの鉱油とを含むバッチ。
【００３５】
本発明によれば、まず、耐火性成分、ハードビチューメン、金属粉、及び６重量％までの量で加えられ得るさらなる炭素担体成分のような高温修繕材料バッチの乾燥成分をミキサで混ぜ、その後、その混合物に鉱油を添加する。そして、その材料を袋で包装し、処理のために前もって引き渡すことができる。
【００３６】
例として、本発明を用いて、以下の成分を含む材料をミキサで混ぜた。すなわち、７０重量％の酸化マグネシウム焼結と、４重量％の片状黒鉛と、６重量％のシリコン粉と、１３重量％のハードビチューメン微粒と、７重量％のフラックスオイルとを含む材料である。
【００３７】
この修繕材料は、製鋼所の現場で、既存のロータ噴霧装置（スプレー装置）を用いて、転炉の転炉口に修繕されるべき予め損耗した位置に噴霧された。３０のバッチ変更の後でさえ、その修繕位置は、まだそのままであった。対照してみると、この製鋼所で以前用いられていた公知の修繕材料は、最大１５バッチまで耐えることができただけであった。
【００３８】
なお、本発明の耐火性修繕バッチ材料は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。