(57)【要約】【課題】 脱ガス用浸漬管に吹付け補修される不定形耐火物において、使用済み耐火物を利用したものでありながら、リバウンド及び吹付け施工後の付着性を未使用の耐火物を用いたものと同等とする。【解決手段】本発明の不定形耐火物２は、表面にノロ１２が付着した状態の溶鋼処理の脱ガス用浸漬管１に吹付け補修されるものであって、不定形耐火物２を構成する全ての原料に対して、使用済みの耐火物を粉砕したリサイクル材及び使用されたことのない耐火物のバージン材を所望の配合量だけ含み、さらに、リサイクル材に対する、アルミナ−マグネシア質キャスタブル屑、マグネシアれんが屑の配合量及び粒径、さらにはアルミナ−マグネシア質キャスタブル屑に対する変質層の配合量を規定したものである。【選択図】図１
2017150042.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶鋼処理の脱ガス用浸漬管であって表面にノロが付着した状態の前記脱ガス用浸漬管に吹付け補修される不定形耐火物であって、
前記不定形耐火物には、
使用済みの耐火物を粉砕したリサイクル材が、前記不定形耐火物を構成する全ての原料に対して25wt％以上、且つ、35wt％以下となるように配合されると共に、
使用されたことのない耐火物のバージン材が、前記不定形耐火物を構成する全ての原料に対して65wt％以上、且つ、75wt％以下となるように配合されており、
前記リサイクル材には、
アルミナ−マグネシア質キャスタブル屑が、前記不定形耐火物を構成する全ての原料に対して10wt％以上、且つ、20wt％以下となるように配合されると共に、
マグネシアれんが屑が、前記不定形耐火物を構成する全ての原料に対して5wt％以上、且つ、15wt％以下配合されており、
前記アルミナ−マグネシア質キャスタブル屑には、変質層が前記不定形耐火物を構成する全ての原料の0.5wt％以上、且つ、8wt％以下となるものが用いられており、
前記不定形耐火物中のアルミナ−マグネシア質キャスタブル屑には粒径が3.0mm以下に粉砕されたものが用いられ、また前記マグネシアれんが屑には粒径が0.4mm以上であって2.0mm以下に粉砕されたものが用いられ、
前記不定形耐火物に含まれるアルミナの成分量（Al2O3）を、アルミナ及びマグネシアを合わせた成分量（Al2O3+MgO）で除した成分比が、0.80以上、且つ、0.85以下とされていることを特徴とする脱ガス用浸漬管に吹付け補修される不定形耐火物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脱ガス処理装置の浸漬管れんがの吹付補修材に利用する不定形耐火物であり、使用済みアルミナ−マグネシア質キャスタブル屑、及び使用済みマグネシアれんが屑を利用した不定形耐火物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、製鋼工程の２次精錬では、転炉から出鋼した溶鋼を鋳造するまでの間に、溶鋼を減圧した容器の中に入れることによって、溶鋼中に含まれる水素などのガス成分を除去する真空脱ガス装置が設けられている。例えば、この真空脱ガス装置の中でも、代表的なＲＨ式の真空脱ガス設備は、溶鋼を貯留する槽が上下に別れて２つ設けられており、下部槽に貯留された溶鋼の一部を、内部が低圧に保持された上部槽に送りつつ連続して溶鋼の脱ガスを可能としている。
【０００３】
つまり、ＲＨ式の真空脱ガス設備では、上下２槽のうち、上部槽が真空脱ガス装置となっている。そして、この真空脱ガス装置（上部槽）の下方に下部槽が配置され、その下方に向かって伸びる還流管の下端に浸漬管が取り付けられており、この浸漬管を取鍋内の溶鋼に浸漬させて、浸漬管を通じて上部槽の溶鋼を下部槽に環流させる構成となっている。
この浸漬管は、下部槽の溶鋼に接触しても耐えられるように、芯金とその周囲を被覆するように施工された外周れんが、内周れんが、下端キャスタブル耐火物などの耐火物から形成されている。ただ、耐熱性に優れるとはいえ、浸漬管に用いられるこれらの耐火物は、使用に伴って溶損したり、芯金の熱膨張に伴って発生する亀裂により損傷したりする。それゆえ、この耐火物に対しては、溶損や損傷を抑制して浸漬管の寿命を延ばすために、さまざまな手段が講じられている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、回収した使用済み耐火物から付着地金及びスラグを除去し、付着地金及びスラグが除去された使用済み耐火物を粒度１ｍｍ以上の粗粒として配合する使用済み耐火物のリサイクル方法が記載されている。この特許文献１の技術は、多孔質の使用後耐火物原料を効果的に利用することと、耐スポーリング性と耐食性を兼ね備えた不定形耐火物を得ることを目的とするものである。
【０００５】
また、特許文献２には、耐火物に再利用する場合に、スラグや酸化鉄が浸潤した部分を、溶鋼に接触しない部分の耐火物の原料として用いる耐火物のリサイクル方法が記載されている。具体的には、特許文献２の技術は、製鉄所で発生する使用済み耐火物を回収して組成別に分別し、分別された使用済み耐火物の一部を製鉄所内の原材料と混合して製造するものとなっている。このようにして製造（混合）された耐火物は製鉄所内で使用される。具体的には、組成別に分別された使用済み耐火物のうち、他の一部は製鉄所内でそのまま製鉄精錬用副原料として使用され、さらに残余は土木材料として製鉄所内外に払いだすことで、使用済み耐火物の全量が再利用されている。
【０００６】
さらに、特許文献３には、混銑車の受銑口に施工される不定形耐火物の技術が開示されている。この不定形耐火物は、亀裂の発生を抑制できるように、剥離や脱落が抑制できる使用済みのMgO-Cれんが屑及び使用済みアルミナマグネシア質の不定形耐火物屑を利用したものとなっており、CaOやSiO2といったスラグ由来の成分を、耐火物の原料、特に微粒には用いないようにすることにより、急激な温度変化に伴う不定形耐火物の割れを防止可能なものとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２０４３１６号公報
【特許文献２】特開２００５−５８８３５号公報
【特許文献３】特開２０１５−９８４１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上述した特許文献１の使用済み耐火物のリサイクル方法のように、回収した使用済み耐火物からスラグを除去すると、得られた不定形耐火物の耐食性は向上する。しかし、この不定形耐火物を吹付け補修材として浸漬管に吹付ける際には、不定形耐火物が半溶融状態とならず、浸漬管を保護するスラグの付着量がかえって減少してしまい、浸漬管を十分に保護することができなくなるという問題が生じる。
【０００９】
また、特許文献２の技術は、溶鋼と接しない部位については、スラグや酸化鉄が浸潤した耐火物であっても再利用できるとしているが、本来最も保護が必要な溶鋼と接する部位については言及しておらず、使用済み耐火物のリサイクル方法としては限定的で不十分なものとなっている。
さらに、混銑車の受銑口に施工することを目的とする特許文献３の技術は、15mm以上30mm以下の粗大粒のれんが屑を入れることを特徴としたものである。このような粗大粒のれんが屑を配合すれば、吹き付け施工が不可能になる可能性がある。また、特許文献３の吹付け補修材の原料中にはスラグ由来の成分が含まれないため、吹付け補修材を半溶融状態にすることも困難となり、補修材を吹き付けた浸漬管にスラグを付着させ難くなる。
【００１０】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、各種耐火物原料を適正に配合することで、使用済み耐火物を利用したものでありながら、リバウンドロス及び吹付け施工後の付着性が未使用（バージン材）の耐火物を用いたものと同等となる脱ガス用浸漬管に吹付け補修される不定形耐火物を提供することを目的とする。
言い換えれば、本発明の脱ガス用浸漬管に吹付け補修される不定形耐火物は、溶鋼鍋、又は脱ガス装置で使用されたアルミナマグネシア質キャスタブル屑と、転炉のパーマれんがとして利用されたマグネシアれんが屑を利用することで、廃耐火物のリサイクルを目的とすると共に、脱ガス処理装置の浸漬管れんがの吹付補修材に使用する際に、リバウンドロスがバージン材と同等であり、かつ吹付施工後の剥離若しくは脱落を抑制するとともに、ノロの付着を促進して、脱ガス処理装置の浸漬管れんがを保護することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明の脱ガス用浸漬管に吹付け補修される不定形耐火物は以下の技術的手段を講じている。
即ち、本発明の脱ガス用浸漬管に吹付け補修される不定形耐火物は、溶鋼処理の脱ガス用浸漬管であって表面にノロが付着した状態の前記脱ガス用浸漬管に吹付け補修される不定形耐火物であって、前記不定形耐火物には、使用済みの耐火物を粉砕したリサイクル材が、前記不定形耐火物を構成する全ての原料に対して25wt％以上、且つ、35wt％以下となるように配合されると共に、使用されたことのない耐火物のバージン材が、前記不定形耐火物を構成する全ての原料に対して65wt％以上、且つ、75wt％以下となるように配合されており、前記リサイクル材には、アルミナ−マグネシア質キャスタブル屑が、前記不定形耐火物を構成する全ての原料に対して10wt％以上、且つ、20wt％以下となるように配合されると共に、マグネシアれんが屑が、前記不定形耐火物を構成する全ての原料に対して5wt％以上、且つ、15wt％以下配合されており、前記アルミナ−マグネシア質キャスタブル屑には、変質層が前記不定形耐火物を構成する全ての原料の0.5wt％以上、且つ、8wt％以下となるものが用いられており、前記不定形耐火物中のアルミナ−マグネシア質キャスタブル屑には粒径が3.0mm以下に粉砕されたものが用いられ、また前記マグネシアれんが屑には粒径が0.4mm以上であって2.0mm以下に粉砕されたものが用いられ、前記不定形耐火物に含まれるアルミナの成分量（Al2O3）を、アルミナ及びマグネシアを合わせた成分量（Al2O3+MgO）で除した成分比が、0.80以上、且つ、0.85以下とされていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の脱ガス用浸漬管に吹付け補修される不定形耐火物によれば、各種耐火物原料を適正に配合することで、使用済み耐火物を利用したものでありながら、リバウンド及び吹付け施工後の付着性が未使用の耐火物を用いたものと同等となる吹き付け補修用の不定形耐火物を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の不定形耐火物が吹き付けられる浸漬管を取り付ける前の真空脱ガス装置を模式的に示した図である。
【図２】本発明の不定形耐火物が吹き付けられる浸漬管を取り付けた後の真空脱ガス装置を模式的に示した図である。
【図３】図２のＡを拡大して示した浸漬管の拡大断面図である。
【図４】溶鋼に浸漬した後の浸漬管の断面図である。
【図５】れんがの加圧整形方向と割れやすさとの関係を示した図である。
【図６】変質層を有するれんがの断面構造を示した図である。
【図７Ａ】上下方向に沿って切断した場合の浸漬管の断面構造を示す図である。
【図７Ｂ】水平方向に沿って切断した場合の浸漬管の断面構造図を示す図である。
【図８】浸漬管が取り付けられた真空脱ガス装置の模式図である。
【図９】本発明の不定形耐火物を補修材として吹き付ける手順を示した図である。
【図１０】浸漬管に吹き付けられた不定形耐火物と、吹き付け用のノズルとの位置関係を示した図である。
【図１１】本発明の不定形耐火物を補修材として吹き付ける手順を示した図である。
【図１２】吹き付けられた不定形耐火物の剥離及び脱落を模式的に示した図である。
【図１３】浸漬管に吹き付けられた不定形耐火物が剥離及び脱落した状態を示した図である。
【図１４Ａ】真空脱ガス装置を正面から見た図である。
【図１４Ｂ】図１４ＡのＢ−Ｂ線断面図である。
【図１５Ａ】真空脱ガス装置を側面から見た図である。
【図１５Ｂ】図１５ＡのＣ−Ｃ線断面図である。
【図１６】浸漬管に吹き付けられた保護層及びれんがの残厚の計測手順を示した図である。
【図１７】浸漬管のれんが残厚の測定箇所を周方向で示した図である。
【図１８】保護層厚みに対するれんが残厚の関係を、実施例及び比較例についてまとめた図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［第１実施形態］
以下、本発明の脱ガス用浸漬管１に吹付け補修される不定形耐火物２の実施形態を、図面に基づき詳しく説明する。
本発明の脱ガス用浸漬管１に吹付け補修される不定形耐火物２（以降、単に不定形耐火物２という）は、使用済みアルミナ−マグネシア質キャスタブル屑、及び使用済みマグネシアれんが屑を利用したものであり、脱ガス処理装置３の浸漬管れんがの吹付補修材１３として利用されている。このように溶鋼鍋または脱ガス処理装置３で使用されたアルミナマグネシア質キャスタブル屑と、転炉のパーマれんがとして利用されたマグネシアれんが屑を再利用することで、使用済み耐火物（廃耐火物）のリサイクルが可能となり、脱ガス処理装置３の浸漬管れんがへの吹付補修の際に、リバウンドロスを未使用品（耐火物として使用されていない新品の耐火物、バージン材ともいう、以下同じ）と同等に抑えることが可能となる。また、上述した本発明の不定形耐火物２を用いれば、吹付施工後の剥離若しくは脱落を抑制することができ、ノロ１２の付着を促進して、脱ガス処理装置３の浸漬管れんがを保護することも可能となる。
【００１５】
具体的には、本発明の不定形耐火物２は、溶鋼処理の脱ガス用浸漬管１であって表面にノロ１２が付着した状態の脱ガス用浸漬管１（以降、単に、脱ガス用浸漬管１乃至は浸漬管と呼ぶこともある）に吹付け補修されるものであって、以下の特徴（１）〜特徴（８）を兼ね備えたものとなっている。
特徴（１）  「本発明の不定形耐火物２においては、使用済みの耐火物を粉砕したリサイクル材が、不定形耐火物２を構成する全ての原料に対して25wt％以上、且つ、35wt％以下となるように配合されている」
特徴（２）  「本発明の不定形耐火物２においては、使用されたことのない耐火物のバージン材が、不定形耐火物２を構成する全ての原料に対して65wt％以上、且つ、75wt％以下となるように配合されている」
特徴（３）  「リサイクル材には、アルミナ−マグネシア質キャスタブル屑が、不定形耐火物２を構成する全ての原料に対して10wt％以上、且つ、20wt％以下となるように配合されている」
特徴（４）  「リサイクル材には、マグネシアれんが屑が、不定形耐火物２を構成する全ての原料に対して5wt％以上、且つ、15wt％以下配合されている」
特徴（５）  「アルミナ−マグネシア質キャスタブル屑には、変質層が不定形耐火物２を構成する全ての原料の0.5wt％以上、且つ、8wt％以下となるものが用いられている」
特徴（６）  「不定形耐火物２中のアルミナ−マグネシア質キャスタブル屑には粒径が3.0mm以下に粉砕されたものが用いられている」
特徴（７）  「マグネシアれんが屑には粒径が0.4mm以上であって2.0mm以下に粉砕されたものが用いられている」
特徴（８）  「不定形耐火物２に含まれるアルミナの成分量（Al2O3）を、アルミナ及びマグネシアを合わせた成分量（Al2O3+MgO）で除した成分比が、0.80以上、且つ、0.85以下とされている」
次に、本発明の脱ガス用浸漬管１に吹付け補修される不定形耐火物２の構成について詳しく説明する。
【００１６】
まず、本発明の不定形耐火物２が補修材１３として吹き付けられる浸漬管１が設けられた脱ガス処理装置３について説明する。
図１は、本実施形態の脱ガス処理装置３を模式的に示したものである。
本実施形態の脱ガス処理装置３は、製鋼工程の２次精錬を行うＲＨ式の２次精錬設備において、転炉から出鋼した溶鋼を鋳造するまでの間に、減圧環境下で溶鋼中に含まれる水素などのガス成分を除去する構成となっている。図１に示すように、脱ガス処理装置は、上下に分かれて設けられた上部槽５と下部槽とを有している。上部槽５及び下部槽には溶鋼が貯溜可能とされており、また上部槽５の内部は溶鋼の脱ガスが可能なように減圧可能とされている。さらに、上部槽５の下側には下部槽が配置され、その下方に向かって伸びる還流管７が形成されていて、還流管７を介して上部槽５で脱ガスされた溶鋼を下部槽に還流可能とされている。
【００１７】
ところで、図２に示すように、上述した還流管７の先端（下端）には、耐火物で被覆された浸漬管１が取り付け可能とされている。この浸漬管１は、脱ガス処理の際に繰り返し取鍋内の溶鋼へ浸漬される部分であり、劣化した場合に取り替え可能なように還流管７の下端に着脱自在とされている。
図３は、図２の「Ａ」の部分、つまり浸漬管１の断面構造を拡大して示した図である。
【００１８】
図３に示すように、浸漬管１は、金属製の芯金８と、この芯金８の周囲（表面）を被覆するように施工された３種類の耐火物から形成されている。これら３種類の耐火物は、芯金８の外周側を被覆する外周れんが９と、芯金８の内周側を被覆する内周れんが１０と、芯金８の下端側を被覆する下端キャスタブル１１との３つである。芯金８の表面を覆うこれらの耐火物も、使用に伴って溶損したり、芯金８の熱膨張に伴って亀裂の発生により損傷したりする。それゆえ、この損傷を抑制して浸漬管１の寿命を延ばすために、脱ガス処理中に吹付け材が定期的に吹付補修される。
【００１９】
具体的には、図４に示すように、取鍋内の溶鋼に浸漬された浸漬管１の表面には、取鍋内の溶鋼の表面を覆うノロ１２が付着している。このノロ１２は、鋼を精錬する過程で発生する酸化物を主体とする滓であり、スラグと呼ばれることもある。上述した真空脱ガス設備の下部槽の場合であれば、ノロ１２の主な成分は、Ｃａ：２５％〜４０％、ＳｉＯ２：５〜２０％、Ａl２Ｏ３：３５〜５０％である。
【００２０】
上述した成分を備えるノロ１２は耐火物自体に比べれば溶鋼に対する腐食性は弱いものの、ノロ１２により表面が被覆された耐火物は、被覆されていない耐火物に比べて耐食性が良くなる。そのため、新しい浸漬管１を最初に取鍋内の溶鋼に浸漬させたときに付着したノロ１２で、浸漬管１の表面を被覆し続けることができれば、浸漬管１の耐食性を高い状態に維持することができる。
【００２１】
しかし、実際には、浸漬管１の耐火物に対するノロ１２の付着は弱く、繰り返し浸漬管１を溶鋼中に浸漬させるとノロ１２が徐々に薄くなってしまい、耐火物が直接溶鋼に接触しやすくなって耐火物の脱落や剥離が起こりやすくなる。
そこで、本発明の脱ガス処理装置３では、ノロ１２のさらに表面に上述した補修材１３を吹き付け補修し、補修材１３の層とノロ１２の層との２層で形成された保護層１４で耐火物を保護するようにしている。言い換えれば、本発明の不定形耐火物２に設けられる保護層１４は、浸漬管１表面に吹き付けられた補修材１３と、上述したノロ１２とで形成されている。つまり、上述した補修材１３は、そのままでは耐火物の表面から剥がれやすいノロ１２を、耐火物の表面に留める接着剤のような役割を有しているということもできる。
【００２２】
なお、補修材１３またはノロ１２の何れかが欠けても保護層１４とは言わない。
また、保護層１４のうち、補修材１３の層の厚みが薄かったり補修材１３の層が形成されていない場合には、ノロ１２が耐火物の表面から溶け落ちやすくなるために、ノロ１２が溶け落ちてなくなると浸漬管１の耐火物が溶損されやすくなる。一方、保護層１４のうち、付着したノロ１２の厚みが薄いと、ノロ１２による耐火物の保護が不十分となり、耐火物の表面が高温になったり、直接高温の溶鋼が耐火物に接触したりすることになるため、耐火物（特に、外周れんが９の耐火物）が溶損されやすくなる。
【００２３】
さらに、本発明の不定形耐火物２（吹き付け用の補修材１３として使用する不定形耐火物２）は、上述した保護層１４を設けた上で、上述した特徴（１）〜特徴（８）を満足する必要がある。
「特徴（１）」
特徴（１）は、「不定形耐火物２には、使用済みの耐火物を粉砕したリサイクル材が、不定形耐火物２を構成する全ての原料に対して25wt％以上、且つ、35wt％以下となるように配合されている」というものである。
【００２４】
上述したリサイクル材は、一度別の用途で使用した耐火物、言い換えれば使用済みの耐火物を、更に耐火物の原料として使用するために再利用したものであり、粉砕されて粒状に形成されている。このリサイクル材は、先の使用で加熱されて膨張が既に行われていることから、全く使用されていない新品の耐火物に比べて内部に多くの空隙が形成されている。
【００２５】
使用済みの耐火物を粉砕したリサイクル材を、不定形耐火物２を構成する全ての原料に対して35wt％より多く配合すれば、耐火物中の気孔（空隙）が多くなるため、吹付施工に必要とする水量が不足し、脱ガス用浸漬管１やノロ１２に対する不定形耐火物２の付着性が低下する。また、リサイクル材を全ての原料に対して25wt％未満とすれば、処理後の冷却時に亀裂が入りやすくなり、この亀裂を起点として付着したノロ１２や吹付け補修材１３の重さで吹付け補修材１３が剥離若しくは脱落しやすくなる。
「特徴（２）」
特徴（２）は、「使用されたことのない耐火物のバージン材が、不定形耐火物２を構成する全ての原料に対して65wt％以上、且つ、75wt％以下となるように配合されている」というものである。
【００２６】
上述したバージン材は、アルミナ微粉や結合材（アルミナセメント）から構成されているものである。バージン材の成分は、主として、不定形耐火物２を構成する全ての原料に対してAl2O3が49%以上であって且つ67%以下、SiO2が9%以下、CaOが6%以下から成っている。
「特徴（３）」
特徴（３）は、「リサイクル材には、アルミナ−マグネシア質キャスタブル屑が、不定形耐火物２を構成する全ての原料に対して10wt％以上、且つ、20wt％以下となるように配合されている」というものである。
【００２７】
上述した吹き付け用の補修材１３に配合されるアルミナ−マグネシア質キャスタブル屑は、溶鋼鍋や脱ガス処理容器などの内張り用キャスタブルとして使用されたものである。
不定形耐火物２を構成する全ての原料に対するアルミナ−マグネシア質キャスタブル屑の割合が10wt％未満の場合は、補修材１３が半溶融状態となりにくくなり、補修材１３が浸漬管の耐火物の表面、特に外周れんが９の表面に付着し難くなり、上述した保護層１４が十分に形成されにくくなる。
【００２８】
また、不定形耐火物２を構成する全ての原料に対するアルミナ−マグネシア質キャスタブル屑の割合が20wt％を超える場合は、アルミナ−マグネシア質キャスタブル屑中の空隙が多くなるため吹付施工により多くの水分が必要となり、当初から配合されている水量が不足するため、吹き付け用の補修材１３の付着性も低下する。その結果、保護層１４が形成されにくくなって、耐火物（特に、外周れんが９）の残厚が薄くなりやすくなる。
「特徴（４）」
特徴（４）は、「リサイクル材には、マグネシアれんが屑が、不定形耐火物２を構成する全ての原料に対して5wt％以上、且つ、15wt％以下配合されている」というものである。
【００２９】
上述した吹き付け用の補修材１３に配合されるマグネシアれんが屑は、転炉や脱りん炉などのパーマれんが（炉内側のれんがと■皮の間に施工され、溶鋼と非接触な部分に使用されるれんが）として使用されたものである。このマグネシアれんが屑の成分は、この不定形耐火物２を構成する全ての原料に対して、MgOが5％以上、且つ、14％以下含まれており、MgOの他に不純成分として、Al2O3、SiO2、CaO、Fe2O3が合計で不定形耐火物２を構成する全ての原料に対して1％以下含まれている。
【００３０】
上述したマグネシアれんが屑には、通常はパーマれんがとして使用されたものが用いられるため、不純物が補修材１３に侵入することが殆どない。しかし、マグネシアれんが屑は不定形耐火物２の膨張特性に影響を及ぼし、不純物が含まれている場合は吹付材がさらに膨張しやすくなるため、不定形耐火物２の剥離や脱落に繋がる可能性が大きくなる。そのため、このマグネシアれんが屑には、不純物が含まれないものを用い、不純物の混入を極力避けるのが良い。
【００３１】
また、吹き付け施工後の補修材１３の剥離若しくは脱落を考えた場合には、マグネシアれんが屑の配合割合も重要である。すなわち、マグネシアれんが屑は、アルミナ原料との間にスピネル化反応（耐火物の原料として配合したマグネシア粉とアルミナ粉の反応）を起こして、MgO・Al2O3を形成するものであり、スピネル化反応の際に体積が膨張する。それゆえ、マグネシアれんが屑の配合割合を変化させれば、スピネル化反応の状態（反応量）をコントロールし易くなり、吹き付け施工後における補修材１３の剥離及び脱落を抑制しやすくなる。
【００３２】
例えば、不定形耐火物２を構成する全ての原料に対して、マグネシアれんが屑の配合割合が１５wt％を超えると、スピネル化反応による膨張が大きくなって、不定形耐火物２の剥離や脱落が起きやすくなるため、マグネシアれんが屑の配合割合は１５wt％以下にする必要がある。
さらに、図５に示すように、マグネシアれんがは製造時の加圧成型によって、れんがの原料が加圧成型方向に対して直行する方向（図５中のＡの方向）に沿って配向しやすくなる。そのため、使用済みのマグネシアれんがは配向方向に沿って割れやすくなるため、粉砕した使用済みのマグネシアれんが屑には針状のものが多くなる傾向にある。このような針状のマグネシアれんが屑が多く含まれた不定形耐火物２は、浸漬管１への付着性が良くない場合が多い。そのため、不定形耐火物２を構成する全ての原料に対してマグネシアれんが屑の配合割合が15wt％を超えると、吹付け補修材１３の浸漬管１への付着性が低下する原因となる。
【００３３】
一方、不定形耐火物２を構成する全ての原料に対して、マグネシアれんが屑の配合割合が５wt％未満となると、スピネル化反応による膨張が小さくなり、冷却時に吹付け補修材１３表面に収縮亀裂が発生しやすくなり、付着したノロ１２の重みに耐えられず吹付け補修材１３が浸漬管１から剥離若しくは脱落しやすくなる。
「特徴（５）」
特徴（５）は、「アルミナ−マグネシア質キャスタブル屑には、変質層が不定形耐火物２を構成する全ての原料の0.5wt％以上、且つ、8wt％以下となるものが用いられている」というものである。
【００３４】
上述した変質層は、アルミナ−マグネシア質キャスタブル耐火物の表面における、溶鋼と接触する面（稼動面、溶鋼接触面）に形成される層であり、5mmから30mm程度の厚さで茶褐色から灰色に形成されている。この変質層には、不定形耐火物２を構成する全ての原料に対して、Al2O3が8％以上、且つ16％以下含まれ、またMgOが0.5％以上、且つ、2％以下含まれている。また、Al2O3及びMgOの他の成分としては、CaO、Fe2O3、SiO2が全体の１％以上、且つ、5％以下含まれている。
【００３５】
アルミナ−マグネシア質キャスタブル耐火物の表面に形成された変質層を吹き付け用の補修材１３の原料として配合し、浸漬管１の外周に吹付け施工した場合、補修材１３中に配合された変質層が溶鋼の熱を受けて半溶融状態となるため、ノロ１２に吹き付け用の補修材１３が付着し易くなり、浸漬管１の外周れんが９の表面に確実に保護層１４を形成することが可能となる。
【００３６】
但し、不定形耐火物２を構成する全ての原料に対してアルミナ−マグネシア質キャスタブル屑の配合割合が２０wt％を超える場合、つまり上述した変質層の配合割合が８wt％を超えると、補修材１３が溶鋼の熱を受けて溶融してしまい、浸漬管１の外周れんが９の表面に付着したノロ１２に補修材１３を付着することが不可能となる。一方、不定形耐火物２を構成する全ての原料に対してアルミナ−マグネシア質キャスタブル屑の配合割合が１０wt％未満となる場合、つまり変質層の割合が０．５wt％未満となると、吹き付け用の補修材１３が半溶融状態となりにくくなり、浸漬管１の外周れんが９の表面に保護層１４を形成することが困難となる。
【００３７】
なお、上述した変質層はバージン材の原料から復元することは困難であるため、不定形耐火物２の原料の段階から配合しておくことが必要である。
「特徴６及び特徴７」
特徴６は、「不定形耐火物２中のアルミナ−マグネシア質キャスタブル屑には粒径が3.0mm以下に粉砕されたものが用いられている」というものであり、特徴７は、「マグネシアれんが屑には粒径が0.4mm以上であって2.0mm以下に粉砕されたものが用いられている」というものである。
【００３８】
上述したアルミナ−マグネシア質キャスタブル屑の粒径やマグネシアれんが屑の粒径は、JIS  Z8801に規定された篩いを用いて計測されるものである。また、アルミナ−マグネシア質キャスタブル耐火物やパーマれんがなどを粉砕する手段や手順については、特に限定はない。例えば、規定粒度に粉砕可能な粉砕機であればどの粉砕機を用いても良い。
上述した吹き付け用の補修材１３に含まれるアルミナ−マグネシア質キャスタブル屑（0.4mm以上の粒度のもの）の粒径が3.0mmを超えると、補修材１３の付着性が著しく低下するため、アルミナ−マグネシア質キャスタブル屑の粒度は3.0mm以下にされるのが良い。
【００３９】
なお、図６に示すアルミナ−マグネシア質キャスタブル屑の粉砕粒は丸くなる傾向があるが、図５に示すマグネシアれんが屑の粉砕粒は針状となる傾向がある。そのために、マグネシアれんが屑は2.0ｍｍを超えると付着性が著しく低下する。
また、マグネシアれんが屑の粒径が0.4ｍｍを下回ると、アルミナ原料との反応が起きやすくなりスピネル化反応が促進され易くなって、熱を受けたときの膨張が大きくなり、剥離若しくは脱落を誘発する原因となる。このことから、マグネシアれんが屑の粒径は0.4ｍｍ以上であって、且つ、2.0ｍｍ以下にすることが好ましい。
「特徴８」
特徴８は、「不定形耐火物２に含まれるアルミナの成分量（Al2O3）を、アルミナ及びマグネシアを合わせた成分量（Al2O3+MgO）で除した成分比が、0.80以上、且つ、0.85以下とされている」というものである。
【００４０】
すなわち、不定形耐火物２に含まれるアルミナの成分量（Al2O3）とアルミナ及びマグネシアを合わせた成分量（Al2O3＋MgO）の比が0.80未満では、吹き付け用の補修材１３が熱で膨張して、ノロ１２からの補修材１３の剥離若しくは脱落が起きやすくなる。また、不定形耐火物２に含まれるアルミナの成分量（Al2O3）とアルミナ及びマグネシアを合わせた成分量（Al2O3＋MgO）の比が0.85を超えると、冷却時に収縮亀裂が発生し、ノロ１２からの補修材１３の剥離若しくは脱落が発生しやすくなる。
【実施例】
【００４１】
次に、実施例及び比較例を用いて、本発明の不定形耐火物２の作用効果をさらに詳しく説明する。
実施例及び比較例は、バージン材及びリサイクル材の配合比率、アルミナ−マグネシア質キャスタブル屑及びマグネシアれんが屑の配合割合、アルミナ−マグネシア質キャスタブル屑に対する変質層の配合割合、アルミナ−マグネシア質キャスタブル屑及びマグネシアれんが屑の粒径、さらには不定形耐火物２に含まれるアルミナの成分量（Al2O3）とアルミナ及びマグネシアを合わせた成分量（Al2O3＋MgO）の比を変更した補修材１３を調製し、調製された補修材１３を耐火物に吹き付けて、「施工後の不定形耐火物の剥離若しくは脱落」、「リバウンドロス」をラボテストを行って評価すると共に、「施工後の不定形耐火物の剥離若しくは脱落」、「保護層の厚み」、「れんが残厚」を実機テストを行って評価したものである。
【００４２】
なお、評価に用いた浸漬管１は、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、円筒状の芯金８とその芯金８の内周及び外周に芯金８を保護するようにそれぞれ耐火性の内周れんが１０及び外周れんが９を施工したものであり、それらの下部には不定形耐火物２で施工された下端キャスタブル１１が形成されたものである。
また、図８に示すように、上述した浸漬管１は、溶鋼の脱ガス処理装置３の上部槽５（還流管７）の下側に取り付けられている。
【００４３】
さらに、調製された補修材１３には、一般に吹付け材に水をどこで添加するかによって、「半乾式」、「湿式」、「乾式」などがあるが、本明細書の実施例及び比較例では、「乾式」の吹付け材を用いた。この「乾式」の吹付け材とは、吹付け材が入れられたタンクからホースを通ってノズル部１５まで、エアーで吹付け材を圧送し、ノズル部１５で必要水量の全てを添加させて、エアー圧により施工面に吹付け施工する工法のことをいう。
【００４４】
なお、「乾式」の吹き付け補修材１３には、粒径１mm以上且つ３mm以下の骨材を45wt％、粒径0.2mm以下の微粉を55wt％の粒度分布を備えたものを用いた。また、この粒度測定はJIS Z8801に規定される方法で行った。
さらに、上述した「ラボテスト」は、図９に示すように、８００℃に加熱した吹付けパネルから１ｍ離れた場所に吹き付け用のノズル（ノズル部１５）を設置し、この吹付けパネルに対して吹付け補修材１３を15kg、吹付厚みが均一になるように吹付けたものである。このときの補修材１３に添加される水の量は、７％である。
【００４５】
一方、上述した「実機テスト」は、図１０に示すように、浸漬管１の表面温度が700−900℃の状態のときに、浸漬管１より０．５〜１．５ｍ離れた位置から、吹付け補修材１３を浸漬管１の外表面（外周れんが９及び外周れんが９の下部に施工された不定形耐火物２の表面）に吹付けたものである。浸漬管１への吹き付けは、新しい浸漬管（芯金、内周れんが、外周れんが、下端キャスタブルを新しく施工した）の使用開始以降、５チャージ目から１７５チャージ目まで５チャージ毎に行い、１８０チャージの処理後に浸漬管１を交換した。１回のチャージ当たりの吹き付け用の補修材１３の吹付量（平均吹付量）は200kg/回で、浸漬管１交換までの吹き付け用の補修材１３の吹付量は総量で7000kgである。また、実機テストで吹き付け用の補修材１３に添加した水の量は、７％である。
【００４６】
また、図１１に示すように、ラボテストにおける「リバウンドロス」の評価は、吹付パネル１６に付着せず跳ね返り、下にこぼれ落ちた吹き付け用の補修材１３の量と、吹き付け途中、若しくは吹き付け直後に吹付パネル１６から剥離若しくは脱落した吹き付け用の補修材１３の量の合計を計量し、吹き付けテスト（ラボテスト）に供した補修材１３の量（15kg）に対する合計計量値の比をリバウンドロスとした。このリバウンドロスが多くなると、１チャージ当たりでの浸漬管れんがへの吹き付け厚みが薄くなり、れんがの保護効果が薄くなって浸漬管れんがの残厚が薄くなる。このリバウンドロスの判定では、全ての原料がバージン材で構成される補修材１３を用いたときのリバウンドロスの値、すなわち３０％を閾値とし、３０％を超える場合を「×」、３０％以下の場合を「○」とした。
【００４７】
「施工後の不定形耐火物の剥離若しくは脱落」の評価は、ラボテストの場合は、図１２に示すように、吹付パネル１６に対する吹き付け作業中、若しくは吹き付け直後に、吹付け補修材１３が耐火物の表層から剥離したり、脱落したりする現象を目視で確認したものである。
また、実機テストの場合における「施工後の不定形耐火物の剥離若しくは脱落」の評価は、図１３に示すように、浸漬管１に吹き付け直後、吹き付け用の補修材１３が浸漬管１の外周れんが９の表面からめくれ落ちたり、外周れんが９の表面から塊となって落ちたりする現象を目視で確認する。更に、浸漬管１への吹付施工を実施して溶鋼処理を行った後に、浸漬管１に付着したノロ１２の重みで吹き付け用の補修材１３が浸漬管１から取れる事象が観察された場合にも、剥離若しくは脱落と判定した。
【００４８】
上述した「施工後の不定形耐火物の剥離若しくは脱落」の評価によって「剥離」または「脱落」と判定されるものが多くなると、浸漬管１の外周れんが９に吹き付けた補修材１３が無くなり、浸漬管１の外周れんに溶鋼が直接接触することになり、外周れんが９が溶損し、使用後のれんが残厚が薄くなって浸漬管１の寿命が短くなる。
「保護層の厚み」の評価は、１８０チャージ使用した浸漬管１を脱ガス処理装置３（真空脱ガス処理装置）から取り外し、取り外された浸漬管１に残った保護層１４の厚みを測定するものである。保護層１４の測定位置については、浸漬管１の外周れんが９に付着した保護層１４のうち、図１４Ａ及び図１４Ｂ中に黒塗りの三角（▲を９０°回転させたもの）で示される場所について行った。なお、これらの場所に付着した保護層１４は、処理の都合上、付着物除去機で除去するため、周方向の同じ場所を測定することはできない。そこで、図１５Ａ及び図１５Ｂ中に黒塗りの三角（▲を９０°回転させたもの）で示される場所についても、同様に保護層１４の厚みを計測した。さらに、詳細な測定場所は、図１６に示すように、浸漬管１のフランジ部の上端から300mmの位置（Ｅ１）と400mmの位置（Ｅ２）で、かつ、図１７に示すように、黒塗りの三角の位置を基準に±１５°ずつ周方向に移動した場所の各３箇所の合計１２箇所について行った。保護層１４の測定は、浸漬管１から取り除いた保護層１４の厚みを測定し、その平均値を評価値とした。なお、保護層１４の厚みの判定は、全ての原料がバージン材から構成される補修材１３を吹付けた場合の保護層１４の厚み（30mm）を基準として行った。
【００４９】
「れんが残厚」の評価は、保護層１４を浸漬管１の外周れんが９から取り除いた後に、保護層１４厚みを測定した同位置において、浸漬管１の外周れんが９の測定部位にマーキングを施し、れんがを解体後、れんがの厚みを測定したものである。れんが残厚の測定場所は、図１６及び図１７に示す「保護層１４厚み」と同じ箇所について行ったものである。
【００５０】
れんが残厚の判定は、全ての原料がバージン材から構成される吹付け補修材１３を吹付けた場合のれんが残厚（66mm）を基準として、れんが残厚の判定を行った。
以下の表１及び表２に、ラボテストにおける「施工後の不定形耐火物の剥離若しくは脱落」及び「リバウンドロス」の結果、さらには実機テストにおける「施工後の不定形耐火物の剥離若しくは脱落」、「保護層の厚み」、「れんが残厚」の結果を示す。
【００５１】
【表１】
2017150042.tif 000003
【００５２】
【表２】
2017150042.tif 000004
【００５３】
なお、表１の実施例及び表２の比較例に用いられる「アルミナ−マグネシア質キャスタブル屑（未変質層）」、「アルミナ−マグネシア質キャスタブル屑（変質層）」、「マグネシアれんが屑」、「バージン原料」の組成は、表３のようなものとなっている。
【００５４】
【表３】
2017150042.tif 000005
【００５５】
上述した表１及び表２を見ると、上述した条件（１）〜条件（８）を全て満たすものについては、ラボテストにおける「施工後の不定形耐火物の剥離若しくは脱落」及び「リバウンドロス」の結果、さらには実機テストにおける「施工後の不定形耐火物の剥離若しくは脱落」、「保護層の厚み」、「れんが残厚」の結果がいずれも「○」の判定結果となっている。
【００５６】
また、図１８に、「保護層の厚み」と、「れんが残厚（浸漬管外周れんがのれんが残厚）」との関係をプロットした図を示す。この図１８からも明らかなように、本発明の条件を満足する実施例は、比較例に比して「保護層の厚み」も「れんが残厚」も両方とも大きくなっており、比較例より良好な耐久性を備えていることがわかる。
以上のことから、本発明の脱ガス用浸漬管１に吹付け補修される不定形耐火物２を用いることで、各種耐火物原料を適正に配合することで、使用済み耐火物を利用したものでありながら、リバウンド及び吹付け施工後の付着性が未使用の耐火物を用いたものと同等となる吹き付け補修用の不定形耐火物２を提供することができる。
【００５７】
なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。
【符号の説明】
【００５８】
１  脱ガス用浸漬管
２  不定形耐火物
３  脱ガス処理装置
５  上部槽
７  還流管
８  芯金
９  外周れんが
１０  内周れんが
１１  下端キャスタブル
１２  ノロ
１３  補修材
１４  保護層
１５  ノズル部
１６  吹付パネル
【図１】
2017150042.tif 000006
【図２】
2017150042.tif 000007
【図３】
2017150042.tif 000008
【図４】
2017150042.tif 000009
【図５】
2017150042.tif 000010
【図６】
2017150042.tif 000011
【図７Ａ】
2017150042.tif 000012
【図７Ｂ】
2017150042.tif 000013
【図８】
2017150042.tif 000014
【図９】
2017150042.tif 000015
【図１０】
2017150042.tif 000016
【図１１】
2017150042.tif 000017
【図１２】
2017150042.tif 000018
【図１３】
2017150042.tif 000019
【図１４Ａ】
2017150042.tif 000020
【図１４Ｂ】
2017150042.tif 000021
【図１５Ａ】
2017150042.tif 000022
【図１５Ｂ】
2017150042.tif 000023
【図１６】
2017150042.tif 000024
【図１７】
2017150042.tif 000025
【図１８】
2017150042.tif 000026