JP4487158B2

JP4487158B2 - 不定形耐火物組成物

Info

Publication number: JP4487158B2
Application number: JP35730699A
Authority: JP
Inventors: 健一鮫島; 正人秋葉
Original assignee: DIC Corp
Current assignee: DIC Corp
Priority date: 1999-12-16
Filing date: 1999-12-16
Publication date: 2010-06-23
Anticipated expiration: 2019-12-16
Also published as: JP2001172088A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は鉄鋼産業に使用される不定形耐火物組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から高炉、転炉、電気炉、取り鍋、タンディッシュあるいはそれらに付随する壁、樋等の一体成形、部分成形、補修や接着を行うに当たっては、鋳込み、圧入の作業が通常行われている。それらの作業の中で骨材に対して流動性を調整するには、液状バインダーの増減により、実態に合った作業性を確保することが行われている。その際に骨材と共に配合される液状バインダーの添加量が多いほど、流動性を高める手法とされている。
【０００３】
しかし液状バインダーの添加量を増量することは、骨材密度を低下せしめ、気孔率の増大、強度の低下、ひいては耐用性を低下させることに繋がり、流動性と骨材密度との調整が問題になっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、耐火物の耐久性を向上させる目的で、バインダー樹脂の量を減らすと流動性が失われると事象に着眼し、流動性を向上させ、骨材密度が高めて、耐用性を向上させた不定形耐火物組成物を得ることを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記実状に鑑みて鋭意検討したところ、特定の添加剤を加えると流動性を確実に向上させ得ることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００６】
すなわち［Ｉ］本発明は、マグネシアと、土状黒鉛、鱗状黒鉛、人造の石油ピッチ及び石炭ピッチからなる群から選択される炭素質と、レゾール型フェノール樹脂と、フッ素系界面活性剤を含んでなり、前記マグネシアと前記炭素質との混合物１００重量部に対する前記レゾール型フェノール樹脂の配合量が８〜２５重量部となる割合であって、かつ、フッ素系界面活性剤の含有量が、前記レゾール型フェノール樹脂１００重量部に対して０．５〜５．０重量部となる割合である不定形耐火物組成物を提供するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明で用いる耐火性骨材は、通常耐火物に用いられる骨材であるマグネシアと、土状黒鉛、鱗状黒鉛、人造の石油ピッチ及び石炭ピッチからなる群から選択される炭素質との混合物が挙げられる。また、本発明で用いる樹脂バインダーは、レゾール型フェノール樹脂を水、アルコール類等で溶解させたものが高残炭率を有する点で好ましい。
【０００８】
本発明に使用できるレゾール型フェノール樹脂としては、一般的にはフェノール類とアルデヒド類とをアルカリ触媒の存在下で反応させて得られる分子中にメチロール基を有する熱硬化性フェノール樹脂である。この際用いられるアルカリ触媒としては、例えばアルカリ金属、アルカリ土類金属の酸化物や水酸化物、有機系ではアミン類、アンモニア等が挙げられる。
【０００９】
レゾール型フェノール樹脂は、水溶液の形態が好ましく、この場合溶解性を補助するためや水の揮発性をコントロールするため若干の有機溶剤を含有してもかまわない。また適当な界面活性剤等の分散剤の使用により水中に分散させたエマルション、ディパージョンの形態であっても良い。
【００１０】
本発明の樹脂バインダーの量は特に制限されないが、本発明の耐火性骨材１００重量部に対して、８〜２５重量部配合することが好ましい。樹脂量が８重量部に満たないと系全体を流動させるに足りず、２５重量部を越えると、高熱を受けて焼成された状態では気孔率が高くなり過ぎて、耐用性が劣るものとなる。
【００１１】
本発明のフッ素系界面活性剤は、特に限定されず、分子中にフッ素原子を含む化合物からなるフッ素系界面活性剤であれば、いかなる化合物でも使用することができるが、例えばパーフルオロアルキル基にＥＯ付加した化合物、フッ素付加アクリルオリゴマーに親水基ＥＯ付加した化合物からなるフッ素系界面活性剤などが挙げられる。
【００１２】
また本発明のフッ素系界面活性剤の使用量は、特に制限されないが、樹脂液に対して０．５重量％未満の添加量では期待するほどの効果が得られない。また５．０重量％を越えると、流動性の向上には有効であるが、添加した量に見合うだけの耐用性を得られるには限度がある。
【００１３】
耐火性骨材配合物にバインダーとしてフェノール樹脂水溶液を用いて、鋳込み、圧入させて後、予め添加された酸やアルカリ又は単に熱で硬化させて成型物を得るが、この時に要求されるのが、樹脂液量を低減して最終的にはこの耐火物の耐用性を向上せしめることである。本発明は、耐火性骨材と黒鉛や炭素系との配合物と樹脂バインダーとの混練物に、フッ素系界面活性剤を配合混練して、流動性を付与するものである。
【００１４】
流動性は、配合された耐火物のタップフロー試験で流動度を評価することができる。
【００１５】
また気孔率の測定は、焼成した試験片で、低減できた樹脂量の差で現れるはずの見掛け気孔率を測定することにより行うことができる。耐用性は、焼成した試験片のカサ比重を測定することによりみることができる。
【００１６】
本発明の不定形耐火物組成物は、高炉、転炉、電気炉、取り鍋、タンディッシュへの補修と鋳込みによる成形に使用できる。
【００１７】
【実施例】
次に実施例を挙げて説明する。以下、断りのないかぎり部、％は重量による表示である。
【００１８】
実施例１
最大粒径３mmから微粉末までを含むＭｇＯ８０部と、土状黒鉛２０部とを混合した流動試験用骨材をまず配合した（Ａ）。次にフェノライトＵＧ−９５３７（Ｂ：水溶性フェノール樹脂大日本インキ化学工業製）を１２部から１８部まで１部刻みで添加して、遊星ミキサーで１０分間混練した。これらの混練物にメガファックＦ１７１（Ｃ：フッ素系界面活性剤大日本インキ化学工業製）を添加し、同じ遊星ミキサーで３分間混練し、本発明の組成物を作成した。
【００１９】
比較例１
フッ素系界面活性剤Ｃを含まない以外は実施例１と同様の操作を行い組成物を作成した。
【００２０】
次にこれらの組成物について、流動性試験、気孔率試験及びカサ比重試験を実施した。
＜流動性の試験及び評価＞
上記組成物をＪＩＳ−Ｒ−５２０１に準じたモルタルのタップフロー試験コーンに取り出して、同試験法に則り毎秒１回のタッピングを１５回繰り返し、流れた直後の直径ｍｍを測定してフロー値とした。
【００２１】
骨材Ａ１００部に樹脂液Ｂの１２部、１３部、１４部、１５部、１６部のそれぞれの量を添加した混練物に、樹脂液Ｂに対してフッ素系界面活性剤Ｃを１．０％、１．５％、２．０％、３．０％、４．０％を添加した組成物を作成し、更に骨材Ａに樹脂液Ｂの１７部を添加した混練物にはフッ素系界面活性剤Ｃを１．０％を添加した組成物を作成し、骨材に対する樹脂液添加量を横軸に取り、それぞれのフロー値を縦に取り、図１を作成した。
【００２２】
１５０ｍｍの流動値で実施する場合を基準に見てみると、タップフロー試験による流動値で、界面活性剤Ｃを無添加の時は１５．８部のＢ液が必要である。これにＣ剤を１％添加することによりＢ液１４．５部となり、流動性が同じであれば１．３部を減量できたことになる。更にＣ剤を２％添加時は、Ｂ液は１３．４部で流動性を有する。同じくＣ剤が４％添加時には、Ｂ液量１２．８部で作業の出来る流動性配合物が得られた。つまり樹脂配合量を減量した分だけ骨材密度が高まっていることを容易に推察できた。
＜気孔率の試験及び評価＞
上記組成物を高さ２．５ｃｍ、直径２．５ｃｍの塩ビ型のＪＩＳ−Ｒ−５２０１の試験機上に置き、タップを１５回行って成形した試験片をそのまま８０℃で２時間乾燥した。次いで塩ビ型から取り外して、１５０℃で完全硬化させた。これをコークス中に埋め込んだ状態で、室温から８００℃に約３時間かけて昇温し、１時間保持、室温まで自然放冷させた。ＪＩＳ−Ｒ−２２０５の耐火物試験法にて見掛け気孔率を測定した。
【００２３】
その結果、樹脂液Ｂを１６部添加でフッ素系界面活性剤Ｃを添加しない硬化物を焼成した物では、気孔率が２２％であったものが、樹脂液Ｂを１３部添加でフッ素系界面活性剤Ｃを４％添加の物で同様に処理した物では１７％に低下していた。これは気孔が減少していて、樹脂液Ｂ量の低減がそのまま気孔率を低下させる良好な方向を示した。
【００２４】
これらの気孔率の差はこの気孔に溶鋼が浸透し、耐火物を浸蝕するのを約２割以上も防止し、そのカサ比重の向上は実際場面での耐用性が確実に向上し得ることを示唆したものである。
＜カサ比重の試験及び評価＞
上記の気孔率試験で得られた成形試験片の縦と直径の寸法から計算した所、樹脂液Ｂを１６部添加でフッ素系界面活性剤Ｃを添加しない時の硬化物を焼成した物では、そのカサ比重は２．１１であった。これに対して樹脂液Ｂを１３部添加でＣを４％添加の物での同様処理物はカサ比重は２．３５であった。その密度が１０％も高められた結果、耐用性が向上することを確実に示していた。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の不定形耐火物組成物は、フッ素系界面活性剤を添加することにより流動性を向上させ、骨材密度が高めて、耐用性を向上させたものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】タップフロー試験における樹脂添加量・界面活性剤添加量による流動値を表した図
【符号の説明】
１；樹脂液に対しフッ素系界面活性剤を４．０％添加したもの
２；〃〃３．０％添加したもの
３；〃〃２．０％添加したもの
４；〃〃１．５％添加したもの
５；〃〃１．０％添加したもの
６；〃〃添加しないもの

Claims

マグネシアと、土状黒鉛、鱗状黒鉛、人造の石油ピッチ及び石炭ピッチからなる群から選択される炭素質と、レゾール型フェノール樹脂と、フッ素系界面活性剤を含んでなり、前記マグネシアと前記炭素質との混合物１００重量部に対する前記レゾール型フェノール樹脂の配合量が８〜２５重量部となる割合であって、かつ、フッ素系界面活性剤の含有量が、前記レゾール型フェノール樹脂１００重量部に対して０．５〜５．０重量部となる割合である不定形耐火物組成物。