(57)【要約】      （修正有）【課題】流し込み施工できると共に鏝塗り施工できる耐火物原単価の低い高炉樋用不定形耐火物の提供。【解決手段】アルミナ原料又はＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３系スピネル原料のうち１種又は２種を３０〜９４質量％、炭化珪素原料を５〜６９質量％及びアルミナセメントを１．０〜１０．０質量％含有してなる主要原料から構成される高炉樋用不定形耐火物であって、有機繊維を外掛けで０．０５〜０．８質量％、粘土を外掛けで０．１〜２．０質量％、金属シリコンを外掛けで１．０〜８．０質量％を含有する、流し込み材としての流動性を有し、鏝塗り可能な特性を有する、高炉樋用不定形耐火物。【選択図】図１
2016150854.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミナ原料またはＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３系スピネル原料のうち１種または２種を３０〜９４質量％、炭化珪素原料を５〜６９質量％およびアルミナセメントを１．０〜１０．０質量％含有してなる主要原料から構成される高炉樋用不定形耐火物であって、有機繊維を外掛けで０．０５〜０．８質量％、粘土を外掛けで０．１〜２．０質量％、金属シリコンを外掛けで１．０〜８．０質量％を含有することを特徴とする高炉樋用不定形耐火物。
【請求項２】
高炉樋が滓樋または溶銑樋である、請求項１記載の高炉樋用不定形耐火物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉樋用不定形耐火物に関し、特に、施工に際して施工枠が不要で、鏝塗り施工が可能な高炉樋用不定形耐火物に関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉樋は、高炉の出銑口から排出される溶銑やスラグを次工程に運ぶための経路である。緩やかに傾斜のついた樋内に溶銑とスラグを溜め込み、下流へ移動する間にその比重差により溶銑とスラグを分離させる役割を持つ主樋と、主樋から枝分かれしている滓樋、溶銑樋から構成されている。滓樋は、主樋で分離されたスラグを水砕設備やドライピット、滓鍋等に運ぶ経路であり、溶銑樋は同じく主樋で分離された溶銑を溶銑鍋や混銑車へと運ぶ経路である。
【０００３】
高炉樋の内張りには不定形耐火物が使用されており、一定期間使用された樋は損傷状況に応じて耐火物が解体され、新たな耐火物を流し込み施工して再び使用される。使用期間や損傷形態は異なるが、滓樋や溶銑樋でも同様の補修方法が行われる。また、滓樋や溶銑樋では流し込み施工だけでなく、スタンプ材で補修する方法も行われており、局所的にはパッチング材で補修する方法も行われている。
【０００４】
高炉樋のうち主樋は、大気とスラグとの界面（スラグライン）、およびスラグと溶銑との界面（メタルライン）が局部的に損耗されるため、それぞれの損耗機構に対応した材質を選定し、スラグライン材、メタルライン材として採用している。スラグライン材として、例えば、特許文献１には、ＳｉＣ含有量が７０ｗｔ％以上でかつ気孔率１０％以下、充填嵩比重が粗粒で１．２５以上、中粒で１．６０以上の炭化珪素骨材を使用し、炭化珪素７０〜９５ｗｔ％、カーボン質原料１〜７ｗｔ％、アルミナ微粉３〜２０ｗｔ％、シリカ超微粉０．５〜５ｗｔ％、適宜炭化ほう素０．８〜５ｗｔ％を含有する組成物に分散剤、結合剤を添加することを特徴とする高炉出銑樋用流し込み耐火材；ＳｉまたはＡｌ−Ｓｉ合金の微粉を１〜８ｗｔ％含有することを特徴とする前記高炉出銑樋用流し込み耐火材が開示されている。また、メタルライン材として、例えば、特許文献２には、重量割合で、炭化珪素５〜２５％、炭素１〜５％、平均粒径５μｍ以下のアルミナ超微粉５〜１５％、アルミナセメント０．５〜７％、残部がＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３系スピネルを主材とした配合物よりなる高炉樋用流し込み材が開示されている。
【０００５】
また、滓樋や溶銑樋の材質としては、一般的に、アルミナ−炭化珪素質やアルミナ−炭化珪素−炭素質の耐火物が使用されており、施工方法によって種々の粒度構成やバインダー等添加剤が使用されている。ここで、図３に示すように、滓樋や溶銑樋の損耗形態は樋底部（敷き部）(５)を中心とした溶損や磨耗であり、直接スラグや溶銑に接触しない天端部(７)や壁部(６)はほとんど損傷されない。従って、損傷状況に応じて、上述のような流し込み耐火材による補修だけでなく、スタンプ材やパッチング材での補修も定常的に行われている。
【０００６】
更に、不定形耐火物に有機繊維を使用する流し込み耐火材として、例えば、特許文献３には、耐火性骨材、耐火性粉末、アルミニウム−シリコン合金粉末、有機繊維及び分散剤を含む流し込み可能な組成物であって、アルミニウム−シリコン合金粉末及び有機繊維は、耐火性骨材と耐火性粉末の合量１００重量部に対し、それぞれ０．０２〜１重量部及び０．０２〜０．５重量部であることを特徴とする流し込み耐火物用組成物が開示されている。また、特許文献４には、不定形耐火物中の粒径１０ｍｍ未満の不定形原料１００重量％に対し、０．０５〜０．５重量％外掛け添加する有機繊維の長さがＡ〜Ｂ（Ａは粒径１０ｍｍ未満の不定形原料の最大粒径からの積算重量が５０％の粒径、Ｂは粒径１０ｍｍ未満の不定形原料の最大粒径に３ｍｍを加算した長さ）であり、かつ該繊維の直径が１００μｍ以下である特定長さの繊維を含有するポンプ圧送用不定形耐火物が開示されている。これらの有機繊維含有流し込み耐火材は、爆裂防止剤、水と骨材との分離防止の役割、あるいはポンプ圧送する際の粗粒と微粉のセグリゲーションを抑制する効果があることが知られている。
【０００７】
また、特許文献５には、アルミナセメント、アルミナセメント１００質量部に対して、２０〜３３０質量部のアルミナセメントクリンカ、そして０．１〜５．０質量部のホルマイト系粘土鉱物を含む耐酸性セメント組成物が開示されている。粘土鉱物は、不定形耐火物の鏝塗り材にも一般的に使用されており、耐火モルタルの鏝塗り作業性の改良するための手法として検討されている。
【０００８】
更に、特許文献６には、平均粒子径が１．０μｍ以下の超微粉の炭化珪素を１〜１０重量％含有してその残部が耐火性原料であることを特徴とする高炉樋用不定形耐火物；平均粒子径が１．０μｍ以下の超微粉の炭化珪素を１〜１０重量％、１０μｍ以下の炭化珪素の合量が３〜１２重量％で残部が耐火性原料とした高炉樋用不定形耐火物；残部の耐火性原料として、易焼結アルミナ６〜１４重量％、スピネル２０〜５０重量％、炭化珪素４０〜８５重量％、カーボン原料１〜４重量％、シリカヒューム４重量％未満、金属シリコン０．５〜３．０重量％、アルミナセメント０．５〜３．０重量％、その他に分散剤、硬化調整剤とした高炉樋用不定形耐火物が開示されている。高炉樋用不定形耐火物に金属シリコンを配合することにより、金属シリコンは、焼結助剤としての役割を担い、熱間での強度を増大させるのに有効であり、また、酸化防止剤としての役割を持っていることが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平３−１６４４７９号公報
【特許文献２】特開平５−３３９０６５号公報
【特許文献３】特開平１０−１０１４４１号公報
【特許文献４】特開平１０−２８７４７５号公報
【特許文献５】特開２００７−７０１５３号公報
【特許文献６】特開２００３−１３７６６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述のような高炉樋用不定形耐火物を用い、高炉樋を流し込み施工する場合には、事前に樋内に中子枠を枠掛け固定する必要がある。そのため、使用期間を終えた高炉樋が新たな耐火物を施工する場合には、現存する耐火物の解体、枠掛け、流し込み施工、施工後材料硬化後に脱枠という工程が必要となり、使用期間を終えた高炉樋に新たな耐火物を施工して再び使用するまでの工期が長くなるという問題点がある。更に、滓樋や溶銑樋に流し込み施工する場合には、中子枠を枠掛けする必要性から、ほとんど損傷されていない天端部や壁部も余分に解体しなければならず、耐火物原単位が悪化する問題点があった。
【００１１】
更に、従来のスタンプ材やパッチング材による補修では、工期短縮が可能であり、余分な解体も不要であるが、ランマー打ち施工による作業負荷が大きく、また、流し込み材に比べて耐用性が劣る。よって、流し込み材に比べて長期的には補修頻度が増大し、補修コスト増大につながっていた。
【００１２】
上述のように、これまで高炉樋用不定形耐火物を高耐用化するための検討は数多く行われており、耐火物原単位低減に寄与してきた。しかしながら、原単位の低減は十分とは言えず更なる改善が求められている。
従って、本発明の目的は、流し込み施工できると共に鏝塗り施工できる耐火物原単位の低い高炉樋用不定形耐火物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者らは、高炉樋用不定形耐火物の中でも、特に、滓樋や溶銑樋用耐火物の原単位の低減を目的に検討を行った：
上述のように、滓樋や溶銑樋の流し込み施工時には、中子枠を枠掛けするために健全な耐火物をも解体しなければならないことに着目し、余分な材料を解体することなく流し込み施工できる材料の開発を目指した。一般的に流し込み材は、施工現場で水混練し、棒状バイブレーター等で加振して所定の形状に流し込むことができるように設計された材料であり、加振しなくてもある程度自己流動性も持っている。このため、滓樋や溶銑樋等の局所的な壁際の損傷箇所に中子枠を枠掛けすることなく補修しようとした場合、鏝塗り材のように塗り上げると、耐火材が流れてしまう。
そこで、流し込み材の自己流動性を抑制し、鏝塗り材のように流れ難い特性であれば、健全な材料を余分に解体して中子枠を枠掛けすることなく流し込み施工と壁際への鏝塗り材のような塗り上げ補修が可能となり、大幅な耐火物原単位の低減が可能になるのではないかと考え、流し込み材の流動性に着目し、流動性に影響を与える添加剤として知られている有機繊維、粘土の活用を検討した。しかしながら、流し込み材としての流動性を有しつつ、鏝塗り可能な特性を得ることができなかった。
【００１４】
そのため、樋用流し込み材に一般的に使用されているいくつかの添加剤について、それらの組み合わせによる練り土性状の変化について検討を行ったところ、有機繊維、粘土と共に金属シリコンを添加した結果、流し込み材としての流動性を有しつつ、鏝塗り可能な特性を得ることができることを見出した。上述のように、金属シリコンは、カーボンを含有する樋用流し込み材などに添加すると高温で炭素と反応して炭化珪素となり、強度発現する。しかし、流し込み材に水を添加して混練した際の挙動について、金属シリコンの影響について言及している例はない。その原因は定かではないが以下のように推定される。
すなわち、流し込み材ではアルミナセメントを結合材として使用している。流し込み材に水を添加し混練すると、アルミナセメントからＣａ２＋イオンなどが溶出し、混練水は強アルカリ性となる。強アルカリ性水溶液には、金属シリコンが溶解してオルト珪酸イオン（ＳｉＯ４４−）が溶出し、更にそれが鎖状に連結して珪酸イオン（ＳｉＯ３２−）ｎが形成される。鎖状の珪酸イオンの生成によって、流し込み材の自己流動性を抑制し、鏝塗り施工の作業性もあわせ持った材料となるものと考えられる。
本発明者らは、かかる知見に基づき本発明を完成するに至った。
【００１５】
即ち、本発明は、アルミナ原料またはＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３系スピネル原料のうち１種または２種を３０〜９４質量％、炭化珪素原料を５〜６９質量％およびアルミナセメントを１．０〜１０．０質量％含有してなる主要原料から構成される高炉樋用流し込み材であって、有機繊維を外掛けで０．０５〜０．８質量％、粘土を外掛けで０．１〜２．０質量％、金属シリコンを外掛けで１．０〜８．０質量％を含有することを特徴とする高炉樋用不定形耐火物である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の高炉樋用不定形耐火物は、鏝塗り施工も可能な耐火材であり、従来の流し込み材と同等の耐用性を維持しつつ、大幅な樋の耐火物原単位低減が可能となるという効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施例において、持ち上げ性指数を測定するために用いた装置の模式図
【図２】実施例においる保形性指数の測定工程を示す概略図
【図３】滓樋や溶銑樋の損耗形態を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の高炉樋用不定形耐火物の主要原料は、アルミナ原料またはＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３系スピネル原料のうち１種または２種、炭化珪素原料、アルミナセメントより構成される。また、主要原料として、マグネシア原料や炭素質原料（例えば、カーボンブラック等）を含んでも良い。また、分散剤、硬化時間調整剤、爆裂防止剤、酸化防止剤等のような各種添加剤を使用することができる。
【００１９】
ここで、アルミナ原料としては、例えば、電融アルミナ、焼結アルミナ、仮焼アルミナ等を使用することができ、複数種のアルミナ原料を併用することもできる。アルミナ原料の純度は、耐食性の観点から８５質量％以上であり、好ましくは９０質量％以上である。また、粒度は、施工性の観点からは最大粒径１０ｍｍ以下、好ましくは８ｍｍ以下である。最大粒径が１０ｍｍより大きいと、鏝塗り施工性が劣るために好ましくない。
【００２０】
次に、ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３系スピネル原料としては、ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３系電融スピネル、ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３系焼結スピネル原料を使用することができる。なお、ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３系スピネル原料の組成は、理論組成のものに限らず、アルミナ値の多いアルミナリッチスピネル、マグネシア値の多いマグネシアリッチスピネルをも使用することができる。ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３系スピネル原料の純度は、耐食性の観点からＡｌ２Ｏ３とＭｇＯの合計量が９５質量％以上であり、好ましくは９８質量％以上である。また、粒度は、施工性の観点からは最大粒径１０ｍｍ以下、好ましくは８ｍｍ以下である。最大粒径が１０ｍｍより大きいと、鏝塗り施工性が劣るために好ましくない。
【００２１】
アルミナ原料またはＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３系スピネル原料のうち１種または２種の配合量は、３０〜９４質量％、好ましくは５０〜９０質量％の範囲内である。ここで、該配合量が３０質量％未満であると、溶銑に対する耐食性が低下するため好ましくない。また、該配合量が９４質量％を超えると、スラグに対する耐食性の低下と耐スポーリング性が劣るため好ましくない。
【００２２】
次に、炭化珪素原料の配合量は、５〜６９質量％、好ましくは１０〜５０質量％の範囲内である。該配合量が５質量％未満であると、耐スラグ性に劣るために好ましくない。また、該配合量が６９質量％を超えると、耐溶銑性に劣ったり、滓樋に適用する場合には、酸化の影響を受けて耐食性が低下することがあるため好ましくない。なお、炭化珪素原料の純度は、耐食性の観点から８５質量％以上、好ましくは９０質量％以上である。また、炭化珪素原料の粒径は、施工性の観点から最大粒径１０ｍｍ以下、好ましくは８ｍｍ以下である。最大粒径が１０ｍｍより大きいと、鏝塗り施工性が劣るため好ましくない。
【００２３】
また、アルミナセメントは、特に限定されるものではないが、例えば、ＣａＯ含有量が１０〜３０質量％、好ましくは１５〜２８質量％のアルミナセメントを利用できる。アルミナセメントの配合量は１．０〜１０質量％、好ましくは１．５〜５．０質量％の範囲内である。該配合量が１．０質量％未満であると、強度不足および金属シリコンとの反応性が低下して鏝塗り施工性が劣るため好ましくない。また、該配合量が１０質量％より多いと、耐食性が低下することがあり、また、金属シリコンとの反応性が増して流動性が著しく低下するため好ましくない。
【００２４】
更に、本発明の高炉樋用不定形耐火物の主要原料として、耐スラグ性を向上させる目的や、過焼結を抑制して亀裂・剥離の発生を防ぐ目的で、黒鉛、カーボンブラック、ピッチ等の炭素質原料を使用することも可能である。また、これらの炭素質原料を組み合わせて使用することも可能である。炭素質原料を使用する場合、その配合量は合計で１０質量％まで、好ましくは８質量％までの範囲内である。該配合量が１０質量％を超えると、高炉樋用不定形耐火物としての流動性が著しく低下するため好ましくない。なお、炭素質原料の純度は、耐食性の観点から９０質量％以上、好ましくは９５質量％以上である。また、炭素質原料の粒径は、施工性の観点から最大粒径１０ｍｍ以下、好ましくは８ｍｍ以下である。最大粒径が１０ｍｍより大きいと、鏝塗り施工性が劣るため好ましくない。
【００２５】
また、本発明の高炉樋用不定形耐火物の主要原料として、耐溶銑性を向上させる目的でマグネシア質原料を使用することも可能である。マグネシア質原料としては、電融マグネシア、焼結マグネシア等を使用することができる。マグネシア質原料を使用する場合は、その配合量は、１０質量％まで、好ましくは８質量％までの範囲内である。該配合量が１０質量％を超えると、アルミナ成分との反応により熱間での膨張が大きくなりすぎ、亀裂を発生する恐れがあるため好ましくない。また、マグネシア質原料の粒径は、施工性の観点から最大粒径１０ｍｍ以下、好ましくは８ｍｍ以下である。最大粒径が１０ｍｍより大きいと、鏝塗り施工性が劣るため好ましくない。
【００２６】
更に、本発明の高炉樋用不定形耐火物の主要原料には、分散剤、硬化時間調整剤、爆裂防止剤および酸化防止剤からなる群から選択される１種または２種以上の添加剤を配合することもできる。
分散剤としては、例えば、アルカリ金属燐酸塩、アルカリ金属カルボン酸塩、アルカリ金属フミン酸塩、ナフタリンスルホン酸ホルマリン縮合物塩、ポリカルボン酸ナトリウム等の不定形耐火物に一般的に使用される物質や、これらと同等の効果が得られる物質を使用することができる。また、複数種の分散剤を併用しても良い。
次に、硬化時間調整剤としては、例えば、消石灰、塩化カルシウム、アルミン酸ソーダ、炭酸リチウム等の硬化促進剤、ホウ酸、シュウ酸、クエン酸、グルコン酸、炭酸ソーダ、砂糖等の硬化遅延剤を使用することができる。また、これらを併用しても良い。
また、爆裂防止剤としては、例えば、金属アルミニウム、乳酸アルミ等を使用することができ、これらを併用しても良い。
更に、酸化防止剤としては、例えば、炭化ホウ素等を使用することができる。
【００２７】
上述のような基本構成を有する本発明の高炉樋用不定形耐火物の施工性及び鏝塗り材としての施工性の観点から、上記アルミナ原料、ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３系スピネル原料、炭化珪素原料、アルミナセメント並びに適宜成分である炭素質原料およびマグネシア質原料の合計量を１００質量部とした場合に、粒径１ｍｍ以上の粒子が３５〜６５質量％、好ましくは４０〜６５質量％、粒径０．１ｍｍ以上１ｍｍ未満の粒子が１５〜４５質量％、好ましくは２０〜４０質量％、粒径０．１ｍｍ未満の粒子が２０〜５０質量％、好ましくは２５〜４５質量％の粒度構成とすることが好ましい。ここで、粒径０．１ｍｍ以上１ｍｍ未満の粒子が１５質量％より少ないと、鏝塗り施工性が低下し、また、４５質量％を超えると、流し込み材としての流動性が低下するために好ましくない。
【００２８】
本発明の高炉樋用不定形耐火物は、上述のようにアルミナ原料、ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３系スピネル原料と、炭化珪素原料、アルミナセメントを主体とするものであるが、これらに加えて、有機繊維、粘土、金属シリコンを組み合わせて使用することで、高炉樋用不定形耐火物に、流し込み材としての流動性と、鏝塗り特性とを両立させることが可能となる。
【００２９】
本発明の高炉樋用不定形耐火物において、有機繊維としては、例えば、ビニロン繊維、ポリエチレン繊維、ポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維等を使用することができる。有機繊維の配合量は、アルミナ原料、ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３系スピネル原料、炭化珪素原料、アルミナセメント並びに適宜成分である炭素質原料およびマグネシア質原料の合計量に対して外掛けで０．０５〜０．８質量％、好ましくは０．１〜０．５質量％の範囲内である。該配合量が、０．０５質量％未満であると、鏝塗り施工に必要な保形性を得ることができないために好ましくない。また、該配合量が０．８質量％を超えると、流し込みに必要な流動性を得るための水添加量が多くなりすぎ、また、混練物の粘りが強くなり鏝塗り施工時に材料を持ち上げる抵抗が大きくなりすぎるため好ましくない。
【００３０】
なお、有機繊維を不定形耐火物に使用すると、水と骨材との分離を抑制することが知られている。また、有機繊維を使用することにより練り土性状が変化するため流し込み材としての自己流動性が抑制され、鏝塗り施工するための作業性が向上する。しかしながら、有機繊維の使用量が多くなると、流し込み材としての流動性が大幅に低下するため、有機繊維のみでは鏝塗り施工性と流動性の両方の特性を得ることができなかった。
【００３１】
次に、本発明の高炉樋用不定形耐火物において、粘土としては、例えば、木節粘土、蛙目粘土、ボールクレー等を使用することができる。粘土の配合量は、アルミナ原料、ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３系スピネル原料、炭化珪素原料、アルミナセメント並びに適宜成分である炭素質原料およびマグネシア質原料の合計量に対して外掛けで０．１〜２．０質量％、好ましくは０．５〜１．０質量％の範囲内である。該配合量が、０．１質量％未満であると、鏝塗り施工に必要な保形性を得ることができないために好ましくない。また、該配合量が、２．０質量％を超えると、耐食性が低下するため好ましくない。
【００３２】
なお、粘土は、混練水中で粒子が帯電してコロイドを形成し、この特性が練り土性状に影響を与えていると考えられている。粘土は、不定形耐火物の鏝塗り材に使用されているが、粘土のみでは鏝塗り施工性と流動性の両方の特性を得ることができない。また、粘土配合量が多くなると耐食性が低下する。
【００３３】
また、本発明の高炉樋用不定形耐火物においては、金属シリコンを有機繊維、粘土と組み合わせて使用する。これにより、高炉樋用不定形耐火物の特性として、鏝塗り施工性と流動性の両方の特性をあわせ持つこれまでにない不定形耐火物となる。金属シリコンの配合量は、アルミナ原料、ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３系スピネル原料、炭化珪素原料、アルミナセメント並びに適宜成分である炭素質原料およびマグネシア質原料の合計量に対して外掛けで１．０〜８．０質量％、好ましくは１．５〜６．０質量％の範囲内である。該配合量が、１．０質量％未満であると、鏝塗り施工に必要な保形性を得ることができず、鏝塗り施工の作業性と流し込み施工に必要な流動性の両方の特性を得ることができないために好ましくない。また、該配合量が、８．０質量％を超えると、流し込み作業に必要な流動性が低下し、セメントとの反応性が増して鏝塗り施工時に材料を持ち上げる抵抗が増すため好ましくない。すなわち、鏝塗り施工の作業性と流し込み施工の作業性の両方の特性を得ることができない。また、熱間強度が大きすぎるため耐スポーリング性が劣る。なお、金属シリコンの粒径は、１００μｍ以下、好ましくは７５μｍ以下である。金属シリコンの粒径が１００μｍよりも大きい場合には、金属シリコンの反応性が低下するため、鏝塗り施工に必要な保形性を得ることができなくなることがある。なお、金属シリコンの粒径の下限は特に限定されるものではない。
【００３４】
金属シリコン添加による流動特性変化の原因は定かではないが以下のように推定される。金属シリコンは水と反応して水素を発生し、珪酸イオン［（ＳｉＯ３）２−］を形成する。この珪酸イオンは容易に酸素イオン（Ｏ２−）を共有して鎖状のポリ珪酸イオンを形成するか、若しくは水ガラスを形成するため、練り土性状が変化するものと考えられる。
【００３５】
本発明の高炉樋用不定形耐火物は、以上の原料から構成されるものであるが、原料等の混合方法は特に限定されず、例えば、ナウターミキサー、オムニミキサー等、その他同等の混合能力を有するミキサーを使用することができる。また、混練方法についても特に限定されず、例えば、ボルテックスミキサー、モルタルミキサー等、その他同等の混合能力を有するミキサーを使用することができる。
【実施例】
【００３６】
以下、実施例により本発明の高炉樋用不定形耐火物を更に説明する。
以下の表１及び２に、本発明品の高炉樋用不定形耐火物の配合割合並びに諸特性を、表３に比較品の配合割合並びに諸特性を記載する。
【００３７】
【表１】
2016150854.tif 000003
【００３８】
【表２】
2016150854.tif 000004
【００３９】
【表３】
2016150854.tif 000005
【００４０】
表中、
電融アルミナとしては、純度９０質量％、最大粒径８ｍｍのものを用いた；
ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３系電融スピネルとしては、理論組成で、純度(Ａｌ２Ｏ３とＭｇＯの合計量)９８質量％、最大粒径８ｍｍのものを用いた；
炭化珪素は、純度９０質量％、最大粒径８ｍｍのものを用いた；
添加剤：分散剤であるアルカリ金属燐酸塩０．１質量％、爆裂防止剤である金属アルミニウム０．４質量％、酸化防止剤である炭化ホウ素０．５質量％（アルミナ原料、ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３系スピネル原料炭化珪素原料およびアルミナセメントの合計量に対する外掛け割合）；
有機繊維としては、ビニロン繊維を用いた；
粘土としては、木節粘土を用いた；
金属シリコンは、粒径７５μｍ以下のものを用いた；
水添加量は、原料配合物をＪＩＳ  Ｒ２５２１に準じた試験方法により、タップフロー値が１３０〜１５０の範囲内となるように調整したものであり、混練はミキサーにより実施したものである。
【００４１】
鏝塗り施工性の評価は、（１）鏝による材料の持ち上げ易さ（持ち上げ性指数）、（２）材料のダレ難さ（保形性指数）の２つの基準を規定して総合的に鏝塗り性を評価したものである：。
「持ち上げ性指数」は、図１に示す装置を用いて測定した。装置は、バネ秤（１）、バット（２）、試料皿（φ８０ｍｍ×９ｍｍ）（３）、バネ秤（１）と試料皿（３）を繋げる糸（φ１ｍｍ）(４)からなる。バット（２）の底部にバネ秤（１）に直結した試料皿（３）をセットし、そこへ供試材料を乗せて振動テーブルで５秒間振動を掛けて材料厚みを３５ｍｍにした後、バネ秤（１）を引いたときに試料皿（３）の供試材料が持ち上がったときの最大の荷重（Ｎ）を測定して材料の持ち上げ性を評価した。すなわち、荷重（Ｎ）が小さいほど鏝塗り施工時に材料を持ち上げ易いことを示している。表中の持ち上げ性は、本発明品１の供試材料の荷重を１００としたときの指数で表しており、数値が小さいほど持ち上げ性が良いことを示す；
「保形性指数」は、図２に示すコーン形状の型枠を用いて供試材料を静置し、３０秒後の形状の変化を自己流動性の指標と見なして、自己流動し難い性質を保形性として評価した。すなわち、３０秒静置後の底辺の直径をＲ（ｍｍ）とした場合、形状変化（Ｒ／１００）が小さいほど鏝塗り施工時にダレ難く保形性が良いことを示している。表中の保形性指数は、本発明品１の供試材料の形状変化（Ｒ／１００）を１００としたときの指数で表しており、数値が小さいほど保形性が良いことを示す；
耐食性の評価は、回転ドラム法によるスラグ侵食試験により耐スラグ性の評価(スラグ溶損指数)と、高周波誘導炉内張り法による溶銑侵食試験により耐溶銑性(溶銑溶損指数)にて行ったものである：
「スラグ侵食試験」は、表１ないし表３に記載の本発明品、比較品の各材料を流し込み成形した供試体に対し、回転ドラム法により実施したものである。侵食剤として高炉スラグ（ＣａＯ／ＳｉＯ２質量比約１．２）を１時間あたり１．２ｋｇ使用し、１６００℃で４時間行った。高炉スラグは１時間ごとに排出し、新しい高炉スラグと交換した。加熱方法はアーク加熱による。試験終了後に供試体の溶損深さを測定し、本発明品１の溶損深さを１００としてスラグ溶損指数として表示したものである。スラグ溶損指数は、数値が小さいほど溶損量が少なく耐スラグ性に優れることを示している；
「溶銑侵食試験」は、表１ないし表３に記載の本発明品、比較品の各材料を流し込み成形した供試体に対し、高周波誘導炉内張り法により実施したものである。侵食剤として銑鉄１３ｋｇを使用し、１６００℃で４時間行った。試験終了後に供試体の溶損深さを測定し、本発明品１の溶損深さを１００として溶銑溶損指数として表示したものである。溶銑溶損指数は、数値が小さいほど溶損量が少なく耐溶銑性に優れることを示している。
【００４２】
表中の評価欄はそれぞれ下記の通りである：
「流し込み施工性（流動性）」は、タップフロー値が１３０〜１５０になるように水添加量を調整しているため、すべての評価を「○」とした；
「鏝塗り施工性（持ち上げ性）」は、本発明品１を基準として、持ち上げ性指数が１３０以下の場合に「◎」、１３１以上１９９以下の場合に「○」、２００以上の場合に「×」とした；
「鏝塗り施工性（保形性）」は、同じく本発明品１を基準として、保形性指数が１１０以下の場合に「◎」、１１１以上１１９以下の場合に「○」、１２０以上の場合に「×」とした；
「耐食性(耐スラグ性)」および「耐食性(耐溶銑性)」は、同じく本発明品１を基準として、耐食性指数が７０以下の場合に「◎」、７１以上１１９以下の場合に「○」、１２０以上１２９以下の場合に「△」、１３０以上の場合に「×」とした。耐食性は、「△」以上の評価のものについて基準を満たしていると判断した。総合評価基準は、ひとつでも「×」があるものについては「不可」とし、「◎」と「○」のみで「◎」が２個以上あるものについては「良」、その他は「可」として評価した。
【００４３】
表１ないし表３に記載する結果から、本発明品１ないし２３では、流し込み材としての流動性と鏝塗り材としての鏝塗り施工性を両立し、かつ、耐食性も必要基準を満たしていることが判る。
本発明品１ないし４では、有機繊維の配合量を変化させ、本発明品５ないし７では、粘土の配合量を変化させ、本発明品８ないし１０では、金属シリコンの配合量を変化させたものであるが、いずれも流し込み施工性と鏝塗り施工性の両立が可能であり耐食性も必要基準を満たしていた。
本発明品１１ないし１３では、アルミナセメントの配合量を変化させたものであるが、流し込み施工性と鏝塗り施工性の両立が可能であり耐食性も必要基準を満たしていた。
本発明品１４ないし１７では、アルミナと炭化珪素の配合割合を変化させたものであるが、流し込み施工性、鏝塗り施工性、および、耐食性の必要基準を満たしていた。
本発明品１８では、電融アルミナの代わりにＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３系電融スピネルを使用し、本発明品１９および２０では、電融アルミナとＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３系電融スピネルを併用した配合であるが、いずれも流し込み施工性、鏝塗り施工性、および、耐食性の必要基準を満たしていた。
本発明品２１〜２３では、電融アルミナ、ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３系電融スピネル、炭化珪素の粒度構成を本発明の範囲内で変化させたが、いずれも流し込み施工性、鏝塗り施工性、および、耐食性の必要基準を満たしていた。
【００４４】
比較品１では、有機繊維を添加していないため鏝塗り施工に必要な保形性に劣るものであった。比較品２では、有機繊維の配合量が多過ぎるため、保形性は良好であるものの、持ち上げ性が悪化していた。また、流動性を得るための水添加量が増大したことにより耐食性も低下していた。比較品３では、粘土を添加していないため保形性に劣るものであった。比較品４では、鏝塗り施工に必要な保形性と持ち上げ性は良好であるものの、粘土の配合量が多過ぎるため耐食性が低下していた。比較例5では、金属シリコンの添加量が少ないため保形性に劣り、耐食性も低下している。比較品６では、金属シリコンの配合量が多過ぎるため、持ち上げ抵抗が増えて鏝塗り施工性が劣り、また、水添加量が増えるため耐食性も低下していた。比較品７では、アルミナセメントの配合量が少な過ぎるため、金属シリコンとの反応性が低下し保形性を確保することができなかった。比較品８では、鏝塗り施工性は良好であるものの、アルミナセメントの配合量が多過ぎるため水添加量が増加し、耐食性が低下していた。比較品９および１１では、炭化珪素の配合量が少な過ぎるため耐スラグ性に劣り、比較品１０では、電融アルミナの配合量が少な過ぎるいため耐溶銑性に劣っていた。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明の高炉樋用不定形耐火物は、流し込み施工可能なことは勿論のこと、鏝塗り施工も可能であり、従来の高炉樋用流し込み材と比較して、樋の耐火物原単位の大幅な低減を実現することができ、高炉樋用不定形耐火物として滓樋、溶銑樋、傾注樋、主樋に好適に使用することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１  バネ秤、２  バット、３  試料皿、４  糸、５  樋底部、６  壁部、７  天端部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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