JP7070304B2 - Alumina-Magnesian castable refractory evaluation method for peeling resistance - Google Patents
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Description
本発明は、溶融金属処理容器の内張り炉材に用いられるアルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物の耐剥離性の試験方法を用いたキャスタブル耐火物の評価方法に関する。 The present invention relates to a method for evaluating a castable refractory using a method for testing the peel resistance of an alumina-magnesia castable refractory used for a lining furnace material of a molten metal processing container.
アルミナ、マグネシア等及び有機物等の成分を含むアルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物用の原料粉末が市販されている。この原料粉末に水を加えて混錬して、混練物を型枠に流し込んで所定のブロック形状に成形した後、乾燥する。前記乾燥後の成形体を目視観察して、ひびや割れ等の不良が無ければ、前記乾燥後の成形体は、溶鋼取鍋の内張用の煉瓦等の耐火材として、溶鋼取鍋等の溶融金属処理容器(以下、単に「溶鋼取鍋」という。)内に内張される。 Raw material powders for alumina-magnesia castable refractories containing components such as alumina, magnesia and organic substances are commercially available. Water is added to this raw material powder and kneaded, and the kneaded product is poured into a mold to form a predetermined block shape and then dried. If there are no defects such as cracks or cracks by visually observing the dried molded body, the dried molded body can be used as a refractory material for bricks or the like for lining the molten steel ladle. It is lined in a molten metal processing container (hereinafter, simply referred to as "molten steel ladle").
溶鋼取鍋内に配置されたアルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物は、使用中に発生する亀裂が原因で剥離損耗を生じる課題があった。使用中に発生するアルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物の亀裂の主な原因は、耐火物の構成原料であるアルミナとマグネシアとのスピネル生成反応に伴う体積膨張により引き起こされる座屈と考えられていた。 The alumina-magnesian castable refractory placed in the molten steel ladle has a problem of causing peeling wear due to cracks generated during use. The main cause of the cracks in the alumina-magnesian castable refractory during use was thought to be buckling caused by the volume expansion associated with the spinel-forming reaction between alumina, which is the constituent raw material of the refractory, and magnesia.
アルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物の使用中の座屈を防止するためには、次の2点の方法が検討されてきた。1点目は、座屈の原因となるアルミナとマグネシアとのスピネル生成反応に伴う体積膨張により発生する応力を緩和するために、アルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物に荷重軟化性を付与する方法である。2点目は、アルミナとマグネシアとのスピネル生成反応に伴う体積膨張を制御し、その体積膨張により発生する応力を低減する方法である。 The following two methods have been studied to prevent buckling during use of alumina-magnesian castable refractories. The first is a method of imparting load softening to an alumina-magnesia castable refractory in order to alleviate the stress generated by the volume expansion associated with the spinel-forming reaction between alumina and magnesia, which causes buckling. .. The second point is a method of controlling the volume expansion accompanying the spinel formation reaction between alumina and magnesia and reducing the stress generated by the volume expansion.
特許文献1と特許文献2では、アルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物の構成原料であるアルミナとマグネシアとのスピネル生成反応に伴う体積膨張が大きくなる1400℃以上の高温下において適度な荷重軟化性を付与させたアルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物が開示されている。
特許文献3では、アルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物の使用中の体積膨張の試験方法として大気中1500℃で3時間焼成後のアルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物の残存線変化率を採用することにより、使用中のアルミナとマグネシアとのスピネル生成反応に伴う体積膨張を制御したアルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物が開示されている。
In
In Patent Document 3, as a test method of volume expansion during use of an alumina-magnesia castable refractory, the residual linear change rate of the alumina-magnesia castable refractory after firing at 1500 ° C. in the air for 3 hours is adopted. Disclosed are alumina-magnesia castable refractories in which the volume expansion associated with the spinel-forming reaction between alumina and magnesia in use is controlled.
しかし、耐火物を主成分とする乾燥後の前記成形体(以下、「耐火物を主成分とする乾燥後の成形体」を単に「耐火材」という。)は、溶鋼取鍋に内張されると、互いに固定しあう状態となる。そのため、特許文献1、2、3に記載のアルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物を用いても、使用中にキャスタブル耐火物に発生する亀裂を起点とした剥離損耗が解消しない問題が生じていた。
However, the dried molded body containing a refractory as a main component (hereinafter, "a dried molded body containing a refractory as a main component" is simply referred to as a "refractory material") is lined in a molten steel ladle. Then, they are fixed to each other. Therefore, even if the alumina-magnesian castable refractory described in
しかしながら、従来技術には、アルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物が互いに固定されるように溶鋼取鍋内に内張された使用環境下で、液相により引き起こされる軟化収縮が原因で生じる亀裂によって前記耐火物に剥離損耗が生じるか否かの耐剥離性を評価する方法がなかった。 However, in the prior art, the refractory is said to be due to cracks caused by the softening shrinkage caused by the liquid phase in a usage environment lined in a molten steel ladle so that the alumina-magnesian castable refractories are fixed to each other. There was no way to evaluate the peeling resistance of an object for peeling wear.
本発明は、アルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物が溶鋼取鍋内に固定配置された場合に、使用中に生成した液相により引き起こされる軟化収縮が原因で生じる亀裂により剥離損耗が生じるか否かの耐剥離性を予め評価する方法を提供することを目的とする。 The present invention determines whether or not peeling wear occurs due to cracks caused by softening shrinkage caused by the liquid phase generated during use when an alumina-magnesia castable refractory is fixedly placed in a molten steel ladle. It is an object of the present invention to provide a method for evaluating peel resistance in advance.
本発明者は、溶鋼取鍋に用いられるアルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物の損耗機構を調べた。その結果、剥離損耗の原因となる使用中に耐火物に生じる亀裂は、耐火物の構成原料であるアルミナとマグネシアとのスピネル生成反応に伴う体積膨張により引き起こされる座屈が原因で発生するものでは無く、使用中に耐火物に生成する液相により引き起こされる軟化収縮が原因で発生することを見出した。 The present inventor investigated the wear mechanism of an alumina-magnesia castable refractory used in a molten steel ladle. As a result, the cracks that occur in the refractory during use, which causes peeling wear, are not caused by buckling caused by volume expansion due to the spinel formation reaction between alumina and magnesia, which are the constituent raw materials of the refractory. It was found that it is caused by the softening shrinkage caused by the liquid phase formed in the refractory during use.
また、耐火物内部の温度分布において1400℃以上の温度となる領域では、耐火物原料が反応し、マグネシアとアルミナの一部との反応から生成するスピネル以外に、アルミナセメントとアルミナの一部との反応から生成するCaO・6Al2O3、及びシリカと他の酸化物との反応から液相が生成する。 Further, in the region where the temperature is 1400 ° C. or higher in the temperature distribution inside the refractory, the refractory raw material reacts with a part of alumina cement and alumina in addition to the spinel generated from the reaction of magnesia and a part of alumina. A liquid phase is formed from the reaction of CaO · 6Al 2O 3 produced from the reaction of No. 1 and silica with other oxides.
スピネルとCaO・6Al2O3の生成には、各々、約8%と約3%の体積膨張を伴う。耐火物が液相になると、当該液相の体積は固相に比べて大きくなる。しかし、毛細管現象により、耐火物の気孔内に前記液相が吸収されて緻密化し、固体部分による熱応力が液相によって緩和される。 The formation of spinel and CaO · 6Al 2O 3 is accompanied by volume expansion of about 8% and about 3%, respectively. When the refractory becomes a liquid phase, the volume of the liquid phase becomes larger than that of the solid phase. However, due to the capillary phenomenon, the liquid phase is absorbed and densified in the pores of the fireproof material, and the thermal stress due to the solid portion is relaxed by the liquid phase.
このように、耐火物の収縮量は、耐火物内部に生成する液相の量と、耐火物の気孔率の二つの因子により支配される。 Thus, the amount of shrinkage of the refractory is governed by two factors: the amount of liquid phase formed inside the refractory and the porosity of the refractory.
耐火物内部に生成する液相は、耐火物を構成する無機化合物の物性に主に依存する。しかし、気孔率は、現場で原料と水とを混練して得られた耐火物を製造又は施工した際に混練に使用された水の量と前記原料中に含有される有機物等の成分と、製造時又は施工時の温度等の環境に主に依存する。 The liquid phase formed inside the refractory mainly depends on the physical properties of the inorganic compounds constituting the refractory. However, the porosity is determined by the amount of water used for kneading when the refractory material obtained by kneading the raw material and water on site is manufactured or constructed, and the components such as organic substances contained in the raw material. It mainly depends on the environment such as the temperature at the time of manufacturing or construction.
目的とする耐火物を製造するために、耐火物の混錬物に一定の範囲内で流動性を持たせて施工し易くするために最適な水の量を設定して施工する。しかし、水の量が少ない方が、気孔率が少なくなるので耐用性が良い。最近は、添加される水の量が4.0~6.0%である原料を用いて製造又は施工され、見掛気孔率が13.0~16.0になる溶鋼取鍋用の耐火材原料が市販されている。 In order to produce the desired refractory, the optimum amount of water is set to make the refractory smelting fluid more fluid within a certain range and easier to construct. However, the smaller the amount of water, the smaller the porosity and the better the durability. Recently, a refractory material for molten steel ladle that is manufactured or constructed using a raw material in which the amount of water added is 4.0 to 6.0% and has an apparent porosity of 13.0 to 16.0. Raw materials are commercially available.
しかし、最適とされる水の量で耐火物原料を混錬したにも関わらず、実際に溶鋼取鍋に使用するには、耐剥離性が低すぎる場合がある。 However, even though the refractory raw material is kneaded with the optimum amount of water, the peel resistance may be too low for actual use in a molten steel ladle.
これは、最適とされる製造条件又は施工条件の範囲内で製造又は施工された耐火物には、気孔率の高いものと低いものがあることに起因する。気孔率は材料に含有される添加される水分に影響されるが、添加される水の量が同じであっても、増粘材等に含有される有機物の成分と、材料の特性によって、気孔率が異なる場合がある。 This is due to the fact that some refractories manufactured or constructed within the optimum manufacturing conditions or construction conditions have high porosity and some have low porosity. Porosity is affected by the water content added to the material, but even if the amount of water added is the same, porosity depends on the organic components contained in the thickener and the characteristics of the material. Rates may vary.
見掛気孔率が13.0~16.0%程度の場合、液相が気孔中に吸収されるために、生成する液相の量によっては収縮する傾向を示す。前記液相量が適正量以上の場合に剥離が発生するが、生成する液相量が適切なものは、耐剥離性が良いと言える。これは、加熱によって膨張する無機化合物が生成しても、前記液相によって、そのような膨張の影響が緩和又は吸収されるので、耐剥離性が向上する。 When the apparent porosity is about 13.0 to 16.0%, the liquid phase is absorbed into the pores, so that the liquid phase tends to shrink depending on the amount of the liquid phase produced. Peeling occurs when the amount of the liquid phase is more than an appropriate amount, but it can be said that the one having an appropriate amount of the liquid phase to be generated has good peeling resistance. This is because even if an inorganic compound that expands due to heating is generated, the influence of such expansion is alleviated or absorbed by the liquid phase, so that the peel resistance is improved.
また、高温下で生成した液相が冷却されると、冷却時に体積膨張を伴う固相を析出する。つまり、冷却時に体積膨張する量は、生成する液相量に比例する。従って、液相からの固相の析出が完了する1200℃における冷却過程と昇温過程での熱膨張率差は、高温下で生成する液相量と相関がみられることになる。また、一般的に、膨張収縮を繰り返す時の寸法変動差が小さい程、剥離し難くなる。 Further, when the liquid phase generated at a high temperature is cooled, a solid phase accompanied by volume expansion is precipitated at the time of cooling. That is, the amount of volume expansion during cooling is proportional to the amount of liquid phase produced. Therefore, the difference in the coefficient of thermal expansion between the cooling process and the temperature raising process at 1200 ° C. at 1200 ° C. at which the precipitation of the solid phase from the liquid phase is completed is correlated with the amount of the liquid phase generated at high temperature. Further, in general, the smaller the difference in dimensional fluctuation when repeated expansion and contraction, the more difficult it is to peel off.
そこで、本発明者等は、膨張収縮を繰り返す時の寸法変動差に着目して、1200℃における冷却過程と昇温過程での熱膨張率差と耐剥離性との関係を調べた。その結果、前記熱膨張率差(%)が0.1%以下の場合、耐剥離性の優劣の判断基準になると考えた。尚、「線熱膨張率」は、「線膨張係数」とも呼ばれる。 Therefore, the present inventors have focused on the difference in dimensional fluctuations when expansion and contraction are repeated, and investigated the relationship between the difference in the coefficient of thermal expansion and the peeling resistance in the cooling process and the temperature raising process at 1200 ° C. As a result, when the difference in the coefficient of thermal expansion (%) was 0.1% or less, it was considered to be a criterion for judging the superiority or inferiority of the peel resistance. The "coefficient of linear thermal expansion" is also called the "coefficient of linear expansion".
本発明者等が実機を用いて更に鋭意検討した結果、アルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物の実際の使用時の耐剥離性は、1200℃における冷却過程と昇温過程での熱膨張率差から推定される耐剥離性と異なる場合があることを見出した。すなわち、本発明者等は、使用中のアルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物において、1600℃の溶鋼と接する耐火物表面から、その背面にかけて温度分布は定常状態となっており、液相が生成する温度1400℃超の温度の状態にある耐火物の線膨張率の変化が、耐剥離性と相関し、耐剥離性を線熱膨張率の変化から把握できることを知見した。 As a result of further diligent studies by the present inventors using an actual machine, the peeling resistance of the alumina-magnesia castable refractory during actual use is estimated from the difference in the coefficient of thermal expansion between the cooling process and the heating process at 1200 ° C. It has been found that it may differ from the peel resistance to be applied. That is, the present inventors have stated that in the alumina-magnesian castable refractory in use, the temperature distribution is in a steady state from the surface of the refractory in contact with the molten steel at 1600 ° C. to the back surface thereof, and the temperature at which the liquid phase is generated. It was found that the change in the coefficient of linear expansion of the refractory at a temperature of over 1400 ° C. correlates with the peel resistance, and the peel resistance can be grasped from the change in the coefficient of linear thermal expansion.
本発明は上記知見に基づくものであり、本発明の要旨とするところは、以下の通りである。
(1)1400℃以上の温度で3時間以上焼成後の残存線変化率が0%以上であるアルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物の耐剥離性の評価方法であって、
1400±10℃で3時間以上焼成後の前記キャスタブル耐火物について、1400±10℃における線熱膨張率(%)を測定する工程と、
1500±10℃で3時間以上焼成後の前記キャスタブル耐火物について、1500±10℃における線熱膨張率(%)を測定する工程と、
1600±10℃で3時間以上焼成後の前記キャスタブル耐火物について、1600±10℃における線熱膨張率(%)を測定する工程と、
1500±10℃における前記線熱膨張率(%)が、1400±10℃における前記線熱膨張率(%)以上か否か判定する工程と、
1400±10℃における前記線熱膨張率(%)から、1600±10℃における前記線熱膨張率(%)を差し引いた値に基づいて、評価対象のアルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物の耐剥離性を判断する工程とを含むことを特徴とする、アルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物の耐剥離性の評価方法。
(2)1500±10℃における前記線熱膨張率が、1400±10℃における前記線熱膨張率(%)以上であって、且つ前記差し引いた値が0.2%以下の場合に、評価対象のアルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物の耐剥離性が高いと判断することを特徴とする、(1)に記載のアルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物の耐剥離性の評価方法。
The present invention is based on the above findings, and the gist of the present invention is as follows.
(1) A method for evaluating the peeling resistance of an alumina-magnesia castable refractory having a residual line change rate of 0% or more after firing at a temperature of 1400 ° C. or higher for 3 hours or longer.
A step of measuring the linear thermal expansion coefficient (%) at 1400 ± 10 ° C. for the castable refractory after firing at 1400 ± 10 ° C. for 3 hours or more.
A step of measuring the linear thermal expansion coefficient (%) at 1500 ± 10 ° C. for the castable refractory after firing at 1500 ± 10 ° C. for 3 hours or more.
A step of measuring the linear thermal expansion coefficient (%) at 1600 ± 10 ° C. for the castable refractory after firing at 1600 ± 10 ° C. for 3 hours or more.
A step of determining whether or not the coefficient of linear thermal expansion (%) at 1500 ± 10 ° C. is equal to or higher than the coefficient of linear thermal expansion (%) at 1400 ± 10 ° C.
Peeling resistance of the alumina-magnesian castable refractory to be evaluated based on the value obtained by subtracting the coefficient of linear thermal expansion (%) at 1600 ± 10 ° C. from the coefficient of linear thermal expansion (%) at 1400 ± 10 ° C. A method for evaluating the peeling resistance of an alumina-magnesia castable refractory, which comprises a step of determining.
(2) Evaluation target when the coefficient of linear thermal expansion at 1500 ± 10 ° C. is equal to or greater than the coefficient of linear thermal expansion (%) at 1400 ± 10 ° C. and the subtracted value is 0.2% or less. The method for evaluating the peeling resistance of an alumina-magnesia castable refractory according to (1), which is characterized by determining that the peeling resistance of the alumina-magnesia castable refractory is high.
製造した耐火物を何ら確認せずに溶鋼取鍋に用いることができない。何故なら、その耐火物は、耐剥離性が乏しい場合がある。本発明の判定方法は、溶鋼取鍋内への配置前に、製造した耐火物の一部を用いて当該製造された耐火物の耐剥離性を判定することができる。本発明により、アルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物の耐剥離性を評価することができ、実際に利用された場合に耐用性に極めて優れるアルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物を得ることができる。 It cannot be used in a molten steel ladle without confirming the manufactured refractory. This is because the refractory may have poor peel resistance. In the determination method of the present invention, it is possible to determine the peeling resistance of the manufactured refractory using a part of the manufactured refractory before placing it in the molten steel ladle. INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, the peeling resistance of an alumina-magnesia castable refractory can be evaluated, and an alumina-magnesia castable refractory having extremely excellent durability when actually used can be obtained.
本発明の評価対象とするアルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物は、主に溶鋼取鍋に使用されることから、以下溶鋼取鍋に使用した場合を例として述べる。他の容器に用いた場合も同様に適用できる。 Since the alumina-magnesia castable refractory to be evaluated in the present invention is mainly used for a molten steel ladle, the case where it is used for a molten steel ladle will be described below as an example. The same applies when used in other containers.
[溶鋼取鍋に固定されたアルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物の化学反応]
溶鋼取鍋は、転炉から出鋼された溶鋼を連続鋳造機まで搬送する溶融金属処理容器である。そのため、溶鋼取鍋に用いられるアルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物は、溶鋼が滞留している期間は加熱され、鋳造完了後から転炉での受鋼開始直前までの溶鋼が溶鋼取鍋内に存在しない期間は冷却されることになる。すなわち、アルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物は、加熱と冷却が繰り返される環境下で使用されている。
[Chemical reaction of alumina-magnesia castable refractory fixed in a molten steel ladle]
The molten steel ladle is a molten metal processing container that transports molten steel discharged from a converter to a continuous casting machine. Therefore, the alumina-magnesian castable refractory used in the molten steel ladle is heated during the period when the molten steel stays, and the molten steel from the completion of casting to just before the start of steel receiving in the converter exists in the molten steel ladle. It will be cooled during the non-period. That is, the alumina-magnesia castable refractory is used in an environment where heating and cooling are repeated.
そのような環境下で使用されているアルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物において、亀裂が原因となる剥離損傷は、1600℃の溶鋼と接する耐火物表面から、その背面にかけての耐火物内部の温度分布が定常状態となった後に発生している。その際の、亀裂が発生している位置は、使用中の耐火物内部の定常伝熱計算によれば、約1400℃に到達している位置であることが分かった。 In the alumina-magnesian castable refractory used in such an environment, the peeling damage caused by the crack is the temperature distribution inside the refractory from the surface of the refractory in contact with the molten steel at 1600 ° C to the back surface. It occurs after the steady state is reached. At that time, the position where the crack was generated was found to be the position where the temperature reached about 1400 ° C. according to the steady heat transfer calculation inside the refractory in use.
ところで、アルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物は、アルミナ、マグネシア、シリカ、及びCaO・Al2O3を主結晶相とするアルミナセメント等の耐火物原料から構成されている。そして耐火物内部の温度が1400℃以上となる領域においては、これらの耐火物原料は、次の化学反応(1)式の化学反応を起こすと考えられる。
アルミナ+マグネシア+シリカ+CaO・Al2O3
→ アルミナ+スピネル+CaO・6Al2O3+液相・・・(化学反応1)
By the way, the alumina-magnesia castable refractory is composed of alumina, magnesia, silica , and a refractory raw material such as alumina cement having CaO / Al2O3 as a main crystal phase. In the region where the temperature inside the refractory is 1400 ° C. or higher, it is considered that these refractory raw materials cause the following chemical reaction (1).
Alumina + magnesia + silica + CaO ・ Al 2 O 3
→ Alumina + Spinel + CaO ・ 6Al 2 O 3 + Liquid phase ・ ・ ・ (Chemical reaction 1)
つまり、1400℃以上の温度においては、使用中に耐火物原料が反応し、マグネシアとアルミナの一部との反応から生成するスピネル以外に、アルミナセメントとアルミナの一部との反応から生成するCaO・6Al2O3、及びシリカと他の酸化物との反応から液相が生成する。化学反応(1)式の化学反応において生成するスピネル、CaO・6Al2O3、および、液相の各々の量は、アルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物に含有される耐火物原料の含有量に依存する。 That is, at a temperature of 1400 ° C. or higher, the refractory raw material reacts during use, and CaO produced from the reaction between alumina cement and a part of alumina, in addition to the spinel produced from the reaction between magnesia and a part of alumina. A liquid phase is formed from the reaction of 6Al 2 O 3 and silica with other oxides. Chemical reaction The amount of each of the spinel, CaO · 6Al 2 O 3 and the liquid phase produced in the chemical reaction of the formula (1) depends on the content of the refractory raw material contained in the alumina-magnesia castable refractory. do.
化学反応(1)式を基に、使用中の溶鋼取鍋のアルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物の組織の変化を推察してみる。アルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物において1400℃以上の温度で、ある一定量以上の液相が生成すると、液相の毛細管力により、耐火物組織は軟化収縮を示すことになる。すなわち、使用中に耐火物内部の1400℃以上となる領域から溶鋼と接する耐火物表面にかけて、生成する液相の量が増大することから、耐火物組織は、生成する液相の量に応じて収縮する結果、耐火物表面において耐火物組織の収縮量は最大となる。 Based on the chemical reaction equation (1), we infer the change in the structure of the alumina-magnesia castable refractory of the molten steel ladle in use. When a certain amount or more of a liquid phase is generated in an alumina-magnesian castable refractory at a temperature of 1400 ° C. or higher, the refractory structure exhibits softening shrinkage due to the capillary force of the liquid phase. That is, since the amount of the liquid phase formed increases from the region inside the refractory whose temperature becomes 1400 ° C. or higher during use to the surface of the refractory in contact with the molten steel, the refractory structure is determined according to the amount of the liquid phase generated. As a result of shrinkage, the amount of shrinkage of the refractory structure on the surface of the refractory is maximized.
次に、鋳造が完了した後の溶鋼が取鍋内に存在しない期間、つまり、前記耐火物が冷却されている期間では、次の化学反応(2)式の反応が進行する。
アルミナ+スピネル+CaO・6Al2O3+液相
→アルミナ+スピネル+CaO・6Al2O3+CaO-MgO-SiO2-Al2O3系化合物・・・(化学反応2)
Next, during the period in which the molten steel does not exist in the ladle after the casting is completed, that is, in the period in which the refractory is cooled, the reaction of the following chemical reaction (2) proceeds.
Alumina + spinel + CaO · 6Al 2 O 3 + liquid phase → Alumina + spinel + CaO · 6Al 2 O 3 + CaO-MgO-SiO 2 -Al 2 O 3 system compound ... (Chemical reaction 2)
冷却過程では、液相からCaO・6Al2O3とCaO-MgO-SiO2-Al2O3系化合物等の固相が析出する。一般的には、加熱された耐火物は冷却過程中には体積収縮を示すが、アルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物においては、化学反応(2)式の反応により、冷却過程中に生成した液相から体積膨張を伴うCaO・6Al2O3成分が析出するために、体積膨張を引き起こすことになる。そして、液相からのCaO・6Al2O3成分の析出が完了する1200℃近辺で、耐火物の体積膨張は最大となる。 In the cooling process, solid phases such as CaO · 6Al 2 O 3 and CaO-MgO-SiO 2 -Al 2 O 3 system compounds are deposited from the liquid phase. Generally, a heated refractory exhibits volume shrinkage during the cooling process, but in an alumina-magnesia castable refractory, the liquid phase produced during the cooling process by the reaction of the chemical reaction (2). Since the CaO · 6Al2O3 component accompanied by volume expansion is deposited from the above , volume expansion is caused. Then , the volume expansion of the refractory becomes maximum at around 1200 ° C. when the precipitation of the CaO ・6Al2O3 component from the liquid phase is completed.
化学反応(2)式を基に、溶鋼が取鍋内に存在しない期間、つまり、アルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物が冷却されている期間の耐火物表面の組織の変化を推察してみる。冷却中には耐火物表面の温度は、約1200℃にまで低下する。冷却過程では、耐火物に生成していた液相から体積膨張を伴うCaO・6Al2O3成分が析出し、液相からのCaO・6Al2O3成分の析出は、耐火物表面の温度が1200℃近辺に冷却されるまで生じるために、耐火物の表面組織は体積膨張することになる。 Based on the chemical reaction equation (2), we infer the change in the structure of the refractory surface during the period when the molten steel is not present in the ladle, that is, during the period when the alumina-magnesia castable refractory is cooled. During cooling, the temperature of the refractory surface drops to about 1200 ° C. In the cooling process, the CaO ・ 6Al 2 O 3 component with volume expansion is deposited from the liquid phase generated in the refractory, and the precipitation of the CaO ・ 6Al 2 O 3 component from the liquid phase is due to the temperature of the surface of the refractory. The surface structure of the refractory expands in volume because it occurs until it is cooled to around 1200 ° C.
以上のことから、アルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物の表面組織は、溶鋼取鍋に溶鋼が滞留する使用中には体積収縮を、溶鋼が溶鋼取鍋内に存在しない冷却中には体積膨張を繰り返すことになる。このような、耐火物表面における耐火物組織の体積収縮と体積膨張との繰り返しは、耐火物内部において歪を蓄積させる結果、剥離損耗の原因となる亀裂を発生させることになる。 From the above, the surface structure of the alumina-magnesian castable refractory repeats volume shrinkage during use when molten steel stays in the molten steel ladle and volume expansion during cooling when molten steel does not exist in the molten steel ladle. It will be. Repeated volume contraction and volume expansion of the refractory structure on the surface of the refractory accumulates strain inside the refractory, resulting in cracks that cause peeling wear.
これより、アルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物の1600℃までの加熱過程における体積収縮量と1200℃までの冷却過程における体積膨張量との差分を小さくすることにより、耐火物内部に蓄積される歪を最小とすることができ、剥離損耗の原因となる亀裂の発生を事前に予想できるとも考えられる。 As a result, the strain accumulated inside the refractory is reduced by reducing the difference between the volume shrinkage of the alumina-magnesian castable refractory in the heating process up to 1600 ° C and the volume expansion in the cooling process up to 1200 ° C. It can be minimized, and it is considered that the occurrence of cracks that cause peeling wear can be predicted in advance.
しかし、1400℃以上に加熱する際、アルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物の線熱膨張率が温度上昇と共に増加する場合、アルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物の加熱過程における体積膨張及び冷却過程における体積収縮との差分から耐剥離性を評価する前記方法は、実際に実機で使用されるアルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物の耐剥離性を判断できない場合があった。 However, when the coefficient of linear thermal expansion of the alumina-magnesia castable refractory increases with increasing temperature when heated to 1400 ° C. or higher, the volume expansion in the heating process and the volume shrinkage in the cooling process of the alumina-magnesia castable refractory In the above method for evaluating the peeling resistance from the difference between the above, it may not be possible to determine the peeling resistance of the alumina-magnesia castable refractory actually used in the actual machine.
本発明者は、使用中のアルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物につき、耐火物内部の定常状態にある温度分布において、液相生成の開始温度1400℃以上にある耐火物の線熱膨張率の変化と剥離損耗の有無の相関関係を詳細に調べた結果、1400℃以上である耐火物の線熱膨張率が、温度上昇と共に減少しない場合においても、剥離損耗が生じる現象が存在することを知見した。 The present inventor describes the change in the coefficient of linear thermal expansion of the alumina-magnesian refractory refractory in use when the starting temperature of liquid phase formation is 1400 ° C or higher in the steady temperature distribution inside the refractory. As a result of investigating the correlation between the presence and absence of peeling wear in detail, it was found that there is a phenomenon that peeling wear occurs even when the coefficient of linear thermal expansion of the refractory at 1400 ° C. or higher does not decrease with increasing temperature.
[本発明の作用機序]
アルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物において、1400℃以上の温度での線熱膨張率が、温度上昇と共に減少しないのは、前記化学反応(1)式において生成する液相の量が、温度上昇と共に増大しないからである。
[Mechanism of action of the present invention]
In the alumina-magnesian castable refractory, the coefficient of linear thermal expansion at a temperature of 1400 ° C. or higher does not decrease with increasing temperature, because the amount of the liquid phase generated in the above chemical reaction (1) increases with increasing temperature. Because it doesn't.
すなわち、1400℃以上の温度で、前記化学反応(1)式にて液相の生成量が体積膨張を伴うスピネルやCaO・6Al2O3の生成量よりも多い場合は、耐火物の線熱膨張率は図1に示すように変化する。これとは反対に、1400℃以上の温度で、前記化学反応(1)式にて体積膨張を伴うスピネルやCaO・6Al2O3の生成量が液相の生成量よりも多い場合は、耐火物の線熱膨張率は図2に示すように変化する。また、1500℃超の温度で液相の生成量が、スピネルやCaO・6Al2O3の生成量よりも多い場合は、耐火物の線熱膨張率は図3から図5に示すように変化し、1500℃においてのみ、液相の生成量が、スピネルやCaO・6Al2O3の生成量よりも多くなる場合には図6に示すように変化する。 That is, at a temperature of 1400 ° C. or higher, when the amount of liquid phase formed in the above chemical reaction (1) is larger than the amount of spinel or CaO · 6Al2O3 with volume expansion, the linear heat of the fireproof material. The coefficient of expansion varies as shown in FIG. On the contrary, at a temperature of 1400 ° C. or higher, if the amount of spinel or CaO ・6Al2O3 produced by volume expansion in the above chemical reaction (1) is larger than the amount of liquid phase produced, it is refractory. The coefficient of linear thermal expansion of an object changes as shown in FIG. Further, when the amount of liquid phase formed is larger than the amount of spinel or CaO · 6Al 2 O 3 formed at a temperature exceeding 1500 ° C., the coefficient of linear thermal expansion of the refractory changes as shown in FIGS. 3 to 5. However, only at 1500 ° C., when the amount of liquid phase formed is larger than the amount of spinel or CaO · 6Al2O3 formed, the amount changes as shown in FIG.
アルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物において、1400℃以下の温度では、前記化学反応(1)式の反応において液相は生成しない。つまり、アルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物は、1400℃以下の温度では耐火物原料自体の熱膨張や、スピネル、及びCaO・6Al2O3の生成に伴う体積膨張により熱膨張を示すことになる。 In an alumina-magnesian castable refractory, at a temperature of 1400 ° C. or lower, a liquid phase is not formed in the reaction of the chemical reaction (1). That is, the alumina-magnesia castable refractory exhibits thermal expansion at a temperature of 1400 ° C. or lower due to the thermal expansion of the refractory raw material itself and the volume expansion accompanying the formation of spinel and CaO · 6Al 2 O 3 .
1400℃以上の温度での前記耐火物の線熱膨張率が、温度上昇と共に同一の値を取るか、増大する場合には、使用中に耐火物内部の1400℃以上となる領域から溶鋼と接する耐火物表面にかけての耐火物組織は変化しないか、乃至は膨張することになる。すなわち、使用中に耐火物内部の1400℃以上となる領域の耐火物組織は収縮することはないため、歪が生じないために、剥離の原因となる亀裂は発生しないことになり、耐剥離性に優れると判断される。 If the coefficient of linear thermal expansion of the refractory at a temperature of 1400 ° C or higher takes the same value or increases as the temperature rises, it comes into contact with the molten steel from the region inside the refractory that reaches 1400 ° C or higher during use. The refractory structure on the surface of the refractory does not change or expands. That is, since the refractory structure in the region of 1400 ° C or higher inside the refractory does not shrink during use, distortion does not occur, so that cracks that cause peeling do not occur, and the refractory resistance It is judged to be excellent.
図3及び図4のような場合、アルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物において、1500℃での線熱膨張率の値が、1400℃での線熱膨張率の値と同等か、それ以上の値を示し、かつ、1600℃での線熱膨張率が、1400℃での線熱膨張率よりも小さい場合には、使用中に耐火物内部の1400℃以上となる領域から1600℃の溶鋼と接する耐火物表面にかけての耐火物組織を見ると、亀裂の発生をもたらす歪が生じる可能性がある。 In the case of FIGS. 3 and 4, in the alumina-magnesian castable refractory, the value of the coefficient of linear thermal expansion at 1500 ° C is equal to or higher than the value of the coefficient of linear thermal expansion at 1400 ° C. In addition, when the coefficient of linear thermal expansion at 1600 ° C is smaller than the coefficient of linear thermal expansion at 1400 ° C, the refractory is in contact with the molten steel at 1600 ° C from the region inside the refractory that is 1400 ° C or higher during use. Looking at the refractory structure over the surface of the object, distortions that result in the formation of cracks can occur.
但し、1400℃での線熱膨張率の値から、1600℃での線熱膨張率の値を差し引いた差分値(%)が小さい程、使用中に耐火物内部の1400℃以上となる領域の耐火物組織に歪は生じ難い。特に、図5のように前記差分値(%)が0.2%以下となる場合には、使用中に耐火物内部の1400℃以上となる領域の耐火物組織に歪は生じないために、剥離の原因となる亀裂は発生しないことになり、耐剥離性に優れると判断される。 However, the smaller the difference value (%) obtained by subtracting the value of the coefficient of linear thermal expansion at 1600 ° C from the value of the coefficient of linear thermal expansion at 1400 ° C, the more the region becomes 1400 ° C or higher inside the refractory during use. Distortion is unlikely to occur in the refractory structure. In particular, when the difference value (%) is 0.2% or less as shown in FIG. 5, the refractory structure in the region where the temperature is 1400 ° C. or higher inside the refractory is not distorted during use. Cracks that cause peeling will not occur, and it is judged that the peeling resistance is excellent.
図6のような場合、アルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物において、1500℃での線熱膨張率の値が、1400℃での線熱膨張率の値よりも小さく、かつ、1600℃での線熱膨張率が、1500℃での線熱膨張率よりも大きい場合には、使用中に耐火物内部の1400℃以上となる領域から1600℃の溶鋼と接する耐火物表面にかけての耐火物組織全体において、亀裂の発生をもたらす歪が生じるため、耐剥離性に劣ると判断される。 In the case as shown in FIG. 6, in the alumina-magnesian castable refractory, the value of the coefficient of linear thermal expansion at 1500 ° C. is smaller than the value of the coefficient of linear thermal expansion at 1400 ° C. When the coefficient of expansion is larger than the coefficient of linear thermal expansion at 1500 ° C, the entire refractory structure from the region inside the refractory that becomes 1400 ° C or higher during use to the surface of the refractory in contact with the molten steel at 1600 ° C. It is judged that the peel resistance is inferior because the strain that causes the generation of cracks occurs.
このように、評価対象のアルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物において、1500℃焼成後の1500℃での線熱膨張率の値が、1400℃焼成後の1400℃での線熱膨張率の値と同等か、それ以上の値を示すか否かの判定と、1400℃における前記線熱膨張率(%)と、1600℃における前記線熱膨張率(%)との差に基づいて、前記評価対象の耐火物を実機に適用した場合の耐剥離性を評価することができる。 As described above, in the alumina-magnesian castable refractory to be evaluated, the value of the coefficient of linear thermal expansion at 1500 ° C. after firing at 1500 ° C. is equivalent to the value of the coefficient of linear thermal expansion at 1400 ° C. after firing at 1400 ° C. The evaluation target is based on the determination of whether or not the value is higher than that and the difference between the coefficient of linear thermal expansion (%) at 1400 ° C. and the coefficient of linear thermal expansion (%) at 1600 ° C. It is possible to evaluate the peeling resistance when a refractory material is applied to an actual machine.
また、1400℃での線熱膨張率の値から、1600℃での線熱膨張率の値を差し引いた差分値(%)が所定の以下の場合、特に、1400℃焼成後の1400℃での線熱膨張率の値から、1600℃焼成後の1600℃での線熱膨張率の値を差し引いた値が0.2%以下となる場合に、前記キャスタブル耐火物は耐剥離性に優れると判断することが好ましい。 Further, when the difference value (%) obtained by subtracting the value of the coefficient of linear thermal expansion at 1600 ° C from the value of the coefficient of linear thermal expansion at 1400 ° C is a predetermined value or less, especially at 1400 ° C after firing at 1400 ° C. When the value obtained by subtracting the value of the coefficient of linear thermal expansion at 1600 ° C after firing at 1600 ° C from the value of the coefficient of linear thermal expansion is 0.2% or less, it is judged that the castable refractory has excellent peeling resistance. It is preferable to do so.
一般にアルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物は、熱履歴を受けた後に適度な残存膨張のあることが好ましい。残存収縮する耐火物、すなわち、残存線変化率が0%未満のものは、加熱され冷却された後の寸法が元の加熱前の寸法より小さくなる。このような残存線変化率が0%未満の耐火物は、使用中に亀裂が発生することが明白であり、そもそも耐剥離性に劣ることが多いので、実機の製造に利用することができない。 Generally, alumina-magnesia castable refractories preferably have a moderate residual expansion after undergoing thermal history. A refractory that shrinks residually, that is, a refractory material having a residual line change rate of less than 0%, has a smaller dimension after being heated and cooled than the original dimension before heating. Such a refractory material having a residual line change rate of less than 0% is clearly cracked during use and is often inferior in peeling resistance in the first place, and therefore cannot be used in the manufacture of an actual machine.
一方で、アルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物は、1400℃以上の温度では前記化学反応(1)式の反応において液相を生成する可能性がある。生成した液相は、冷却時に固化する際の体積収縮により耐火物を収縮させる可能性がある。また、アルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物は、使用中に溶鋼と接することで耐火物表面では最高1600℃まで加熱されうる。また、1400℃以上の温度での焼成時間は、3時間以上であれば、前記化学反応(1)式の反応が化学平衡状態に到達するのに十分な時間である。 On the other hand, the alumina-magnesia castable refractory may form a liquid phase in the reaction of the chemical reaction (1) at a temperature of 1400 ° C. or higher. The generated liquid phase may shrink the refractory due to volume shrinkage during solidification during cooling. Further, the alumina-magnesia castable refractory can be heated up to 1600 ° C. on the surface of the refractory by coming into contact with molten steel during use. Further, if the firing time at a temperature of 1400 ° C. or higher is 3 hours or longer, it is a sufficient time for the reaction of the chemical reaction (1) to reach a chemical equilibrium state.
そこで本発明は、1400℃以上の温度で3時間以上焼成した後の残存線変化率が0%以上であるアルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物に適用するものである。 Therefore, the present invention is applied to an alumina-magnesia castable refractory having a residual line change rate of 0% or more after firing at a temperature of 1400 ° C. or higher for 3 hours or longer.
残存線変化率の試験方法としては、JIS-R2554「キャスタブル耐火物の線変化率試験方法」を用いるのが好ましい。 As a test method for the residual line change rate, it is preferable to use JIS-R2554 “Line change rate test method for castable refractories”.
また、本発明において、線熱膨張率の試験方法として、JIS-R2207「耐火物の熱膨張の試験方法」に準拠した試験片と試験条件を用いるのが好ましい。より好ましくは、液相の膨張収縮に影響の少ないJIS-R2207-1「非接触法」を用いる。 Further, in the present invention, as a method for testing the coefficient of linear thermal expansion, it is preferable to use a test piece and test conditions based on JIS-R2207 “Test method for thermal expansion of refractory material”. More preferably, JIS-R2207-1 "non-contact method", which has little effect on the expansion and contraction of the liquid phase, is used.
尚、図1~図6には、1400℃、1500℃及び1600℃の線熱膨張率のみが示されている。しかし、1400±10℃の温度範囲で測定された線熱膨張率であれば、線熱膨張率の差が絶対値で0.01%未満になるので、前記温度範囲内で測定された線熱膨張率を「1400℃の線熱膨張率」として本発明の評価方法に用いても良い。同様に、本発明の評価方法において、1500±10℃において測定された線熱膨張率(%)を「1500℃の線熱膨張率」とし、1600±10℃において測定された線熱膨張率(%)を「1600℃の線熱膨張率」として用いても良い。 It should be noted that FIGS. 1 to 6 show only the linear thermal expansion rates at 1400 ° C, 1500 ° C and 1600 ° C. However, if the coefficient of linear thermal expansion is measured in the temperature range of 1400 ± 10 ° C., the difference in the coefficient of linear thermal expansion is less than 0.01% in absolute value. The expansion coefficient may be used as the "linear thermal expansion coefficient of 1400 ° C." in the evaluation method of the present invention. Similarly, in the evaluation method of the present invention, the coefficient of linear thermal expansion (%) measured at 1500 ± 10 ° C. is defined as “the coefficient of linear thermal expansion at 1500 ° C.”, and the coefficient of linear thermal expansion measured at 1600 ± 10 ° C. ( %) May be used as the "linear thermal expansion coefficient of 1600 ° C.".
[溶鋼取鍋に固定された耐火物の線熱膨張率の温度変化と耐剥離性]
アルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物が互いに固定されるように溶鋼取鍋内に内張された使用環境下で、前記アルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物の線熱膨張率が実際にどのような温度変化をするのか、また、実機適用時の耐剥離性について具体的に説明する。
[Temperature change in coefficient of linear thermal expansion and peel resistance of refractories fixed to molten steel ladle]
What is the actual temperature change of the linear thermal expansion coefficient of the alumina-magnesia castable refractory under the usage environment lined in the molten steel ladle so that the alumina-magnesia castable refractory is fixed to each other? In addition, the peel resistance when applied to the actual machine will be specifically explained.
尚、互いに固定されるように溶鋼取鍋内に内張された使用環境下における線熱膨張率の温度変化を観察するため、表1に示すNo.1~No.6の組成のアルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物が用いられた。 In order to observe the temperature change of the linear thermal expansion coefficient under the usage environment lined in the molten steel ladle so as to be fixed to each other, the alumina-magnesia having the composition of No. 1 to No. 6 shown in Table 1 is observed. Quality Castable refractory was used.
また、線熱膨張率の試験方法として、JIS-R2207「耐火物の熱膨張の試験方法」に準拠した試験片と試験条件を用いた。 Further, as a test method for the coefficient of linear thermal expansion, a test piece and test conditions based on JIS-R2207 "Test method for thermal expansion of refractory material" were used.
加熱過程における体積収縮量と冷却過程における体積膨張量との差分から耐剥離性を判断する評価方法(表1の「比較対象の評価方法」)との比較を行うため、1400℃で3時間焼成後の耐火物の線熱膨張曲線における1200℃の線熱膨張率の差分値を以下のように測定した。すなわち、1400℃で3時間焼成後、室温まで冷却した後、室温から1600℃までの昇温過程、及び、1600℃から室温までの冷却過程の線熱膨張率を連続的に測定し、冷却過程と昇温過程における1200℃での線熱膨張率の差(%)を差分値(%)とした。前記比較対象の評価方法は、液相からの固相の析出が完了する1200℃における冷却過程と昇温過程での熱膨張率差に着目した前記評価方法であって、前記差分値が±0.1%以内であれば、耐剥離性が良好であると判断される。 In order to make a comparison with the evaluation method for determining the peel resistance from the difference between the volume shrinkage amount in the heating process and the volume expansion amount in the cooling process (“evaluation method for comparison” in Table 1), firing at 1400 ° C. for 3 hours. The difference value of the coefficient of linear thermal expansion at 1200 ° C. in the linear thermal expansion curve of the subsequent fireproof material was measured as follows. That is, after firing at 1400 ° C. for 3 hours and cooling to room temperature, the linear thermal expansion coefficient of the temperature raising process from room temperature to 1600 ° C. and the cooling process from 1600 ° C. to room temperature is continuously measured, and the cooling process is performed. The difference (%) in the coefficient of linear thermal expansion at 1200 ° C. in the process of raising the temperature was defined as the difference value (%). The evaluation method of the comparison target is the evaluation method focusing on the difference in the coefficient of thermal expansion between the cooling process and the heating process at 1200 ° C. at 1200 ° C. at which the precipitation of the solid phase from the liquid phase is completed, and the difference value is ± 0. If it is within 1%, it is judged that the peel resistance is good.
図1にアルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物1の1400℃、1500℃、及び1600℃での線熱膨張率を示す。1400℃以上の温度では、線熱膨張率は温度上昇と共に減少している。前記比較対象の評価方法では耐剥離性に優れる(表1:符号“○”)と判断された。 FIG. 1 shows the linear thermal expansion rates of the alumina-magnesian castable refractory 1 at 1400 ° C, 1500 ° C, and 1600 ° C. At temperatures above 1400 ° C, the coefficient of linear thermal expansion decreases with increasing temperature. It was judged that the evaluation method of the comparison target was excellent in peeling resistance (Table 1: code “◯”).
尚、図1~図6において、1400℃の線熱膨張率は、1400±10℃で3時間焼成したアルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物(以下、特に断りが無い限り、単に「1400℃で焼成した耐火物」という。)につき、室温から1400℃までの昇温過程で測定される線熱膨張率である(以下、特に断りが無い限り、このような線熱膨張率を単に「1400℃での線熱膨張率」という)。同様に、1500℃の線熱膨張率は、1500±10℃で3時間焼成したアルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物(以下、特に断りが無い限り、単に「1500℃で焼成した耐火物」という。)の、室温から1500℃までの昇温過程で測定される線熱膨張率である(以下、特に断りが無い限り、このような線熱膨張率を単に「1500℃での線熱膨張率」という)。1600℃の線熱膨張率は、1600±10℃で3時間焼成したアルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物(以下、特に断りが無い限り、このような線熱膨張率を単に「1600℃で焼成した耐火物」という。)の、室温から1600℃までの昇温過程で測定される線熱膨張率である(以下、特に断りが無い限り、単に「1600℃での線熱膨張率」という)。 In FIGS. 1 to 6, the coefficient of linear thermal expansion at 1400 ° C. is an alumina-magnesia castable refractory fired at 1400 ± 10 ° C. for 3 hours (hereinafter, unless otherwise specified, it is simply fired at 1400 ° C. The coefficient of linear thermal expansion measured in the process of raising the temperature from room temperature to 1400 ° C. (hereinafter referred to as “refractory”) is simply “the coefficient of linear thermal expansion at 1400 ° C.” unless otherwise specified. Linear thermal expansion rate "). Similarly, the coefficient of linear thermal expansion at 1500 ° C. is an alumina-magnesia castable refractory fired at 1500 ± 10 ° C. for 3 hours (hereinafter, simply referred to as “fireproof material fired at 1500 ° C.” unless otherwise specified). The coefficient of linear thermal expansion measured in the process of raising the temperature from room temperature to 1500 ° C. (hereinafter, unless otherwise specified, such a coefficient of linear thermal expansion is simply referred to as "the coefficient of linear thermal expansion at 1500 ° C." ). The coefficient of linear thermal expansion at 1600 ° C is an alumina-magnesian castable refractory fired at 1600 ± 10 ° C for 3 hours (hereinafter, unless otherwise specified, such a coefficient of linear thermal expansion is simply “fire resistance fired at 1600 ° C”. It is the coefficient of linear thermal expansion measured in the process of raising the temperature from room temperature to 1600 ° C. (hereinafter, simply referred to as "the coefficient of linear thermal expansion at 1600 ° C." unless otherwise specified).
1400℃で焼成した前記耐火物を対象に、1200℃~1600℃までの昇温過程の線熱膨張率と室温までの冷却過程の線熱膨張率を連続的に測定したところ、1200℃での冷却過程での線熱膨張率と昇温過程での線熱膨張率との差分値(%)が0.05%であった。そのため、前記比較対象の評価方法では耐剥離性に優れると判断され、実際に溶鋼取鍋に使用しても軟化収縮が原因で生じる亀裂により剥離損耗がなく、耐剥離性に優れていた(表1:符号“○”)。 The coefficient of linear thermal expansion in the process of raising the temperature from 1200 ° C to 1600 ° C and the coefficient of linear thermal expansion in the process of cooling to room temperature were continuously measured for the fire-resistant material fired at 1400 ° C. The difference value (%) between the coefficient of linear thermal expansion in the cooling process and the coefficient of linear thermal expansion in the process of raising the temperature was 0.05%. Therefore, it was judged that the evaluation method of the comparison target was excellent in peeling resistance, and even when it was actually used in a molten steel ladle, there was no peeling wear due to cracks caused by softening shrinkage, and it was excellent in peeling resistance (Table). 1: Sign "○").
図2に前記比較対象の評価方法で耐剥離性に劣る(表1:符号“×”)と判断されたアルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物2の1400℃、1500℃、及び1600℃での線熱膨張率を示す。図2の1400℃以上の温度での線熱膨張率を見ると、線熱膨張率は温度上昇と共に増大する。 FIG. 2 shows the linear heat of the alumina-magnesian castable refractory 2 judged to be inferior in peel resistance by the evaluation method of the comparison target at 1400 ° C, 1500 ° C, and 1600 ° C. Shows the expansion rate. Looking at the coefficient of linear thermal expansion at a temperature of 1400 ° C. or higher in FIG. 2, the coefficient of linear thermal expansion increases with increasing temperature.
1400℃で焼成した前記耐火物を対象に、1200℃~1600℃までの昇温過程の線熱膨張率と室温までの冷却過程の線熱膨張率を連続的に測定したところ、冷却過程での1200℃の線熱膨張率と昇温過程での1200℃の線熱膨張率との差分値(%)が0.5%であった。そのため、前記比較対象の評価方法では耐剥離性に劣ると判断される。しかし、1400℃での線熱膨張率の値と1600℃での線熱膨張率の差分値(%)が-0.15%であり、この差分値は0.2%以下になるので、本発明の方法によれば耐剥離性に優れると判定される。実際に溶鋼取鍋に使用したところ、軟化収縮が原因で生じる亀裂により剥離損耗がなく、耐剥離性に優れていた。 The coefficient of linear thermal expansion in the heating process from 1200 ° C to 1600 ° C and the coefficient of linear thermal expansion in the cooling process to room temperature were continuously measured for the fire-resistant material fired at 1400 ° C. The difference value (%) between the coefficient of linear thermal expansion at 1200 ° C. and the coefficient of linear thermal expansion at 1200 ° C. in the heating process was 0.5%. Therefore, it is judged that the evaluation method of the comparison target is inferior in peel resistance. However, the difference value (%) between the value of the coefficient of linear thermal expansion at 1400 ° C and the value of the coefficient of linear thermal expansion at 1600 ° C is -0.15%, and this difference value is 0.2% or less. According to the method of the present invention, it is determined that the peel resistance is excellent. When it was actually used in a molten steel ladle, there was no peeling wear due to cracks caused by softening and shrinkage, and it was excellent in peeling resistance.
図3に前記比較対象の評価方法で耐剥離性に優れると判断されたアルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物3の1400℃、1500℃、及び1600℃での線熱膨張率を示す。尚、図3の1400℃、1500℃、及び1600℃での線熱膨張率は、図1のアルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物と同様の条件にて測定された。図3の1400℃以上の温度での線熱膨張率を見ると、1500℃での線熱膨張率は1400℃でのそれよりも高く、1600℃での線熱膨張率は1500℃でのそれよりも低くなっており、1400℃以上にある耐火物の線膨張率が、温度上昇と共に減少しない。 FIG. 3 shows the linear thermal expansion rates of the alumina-magnesia castable refractory 3 judged to be excellent in peeling resistance by the evaluation method of the comparison target at 1400 ° C, 1500 ° C, and 1600 ° C. The coefficient of linear thermal expansion at 1400 ° C., 1500 ° C., and 1600 ° C. in FIG. 3 was measured under the same conditions as the alumina-magnesia castable refractory in FIG. Looking at the coefficient of linear thermal expansion at a temperature of 1400 ° C or higher in FIG. 3, the coefficient of linear thermal expansion at 1500 ° C is higher than that at 1400 ° C, and the coefficient of linear thermal expansion at 1600 ° C is that at 1500 ° C. The coefficient of linear expansion of fire-resistant materials above 1400 ° C does not decrease with increasing temperature.
1400℃で焼成した前記耐火物を対象に、1200℃~1600℃までの昇温過程の線熱膨張率と室温までの冷却過程の線熱膨張率を連続的に測定したところ、冷却過程での1200℃の線熱膨張率と昇温過程での1200℃の線熱膨張率との差分値が0.01%であった。そのため、前記比較対象の評価方法では耐剥離性に優れると判断される。しかし、1400℃での線熱膨張率と1600℃での線熱膨張率の差分値(%)が0.2%超であるために、本発明の方法によれば耐剥離性に劣ると判定される。実際に溶鋼取鍋に使用した場合に軟化収縮が原因で亀裂による剥離損耗が発生し、耐剥離性に劣っていた。 The coefficient of linear thermal expansion in the heating process from 1200 ° C to 1600 ° C and the coefficient of linear thermal expansion in the cooling process to room temperature were continuously measured for the fire-resistant material fired at 1400 ° C. The difference between the coefficient of linear thermal expansion at 1200 ° C. and the coefficient of linear thermal expansion at 1200 ° C. in the heating process was 0.01%. Therefore, it is judged that the evaluation method of the comparison target is excellent in peeling resistance. However, since the difference value (%) between the linear thermal expansion coefficient at 1400 ° C. and the linear thermal expansion coefficient at 1600 ° C. is more than 0.2%, it is determined that the peel resistance is inferior according to the method of the present invention. Will be done. When actually used in a molten steel ladle, peeling wear due to cracks occurred due to softening shrinkage, and the peeling resistance was inferior.
図4に前記比較対象の評価方法で耐剥離性に優れると判断されたアルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物4の1400℃、1500℃、及び1600℃での線熱膨張率を示す。尚、図4の1400℃、1500℃、及び1600℃での線熱膨張率は、図1のアルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物と同様の条件にて測定された。図4の1400℃以上の温度での線熱膨張率を見ると、1500℃での線熱膨張率は1400℃でのそれと同等で、1600℃での線熱膨張率は1500℃でのそれよりも低くなっており、1400℃以上にある耐火物の線膨張率が、温度上昇と共に減少しない。 FIG. 4 shows the linear thermal expansion rates of the alumina-magnesia castable refractory 4 judged to be excellent in peeling resistance by the evaluation method of the comparison target at 1400 ° C, 1500 ° C, and 1600 ° C. The coefficient of linear thermal expansion at 1400 ° C., 1500 ° C., and 1600 ° C. in FIG. 4 was measured under the same conditions as the alumina-magnesia castable refractory in FIG. Looking at the coefficient of linear thermal expansion at a temperature of 1400 ° C or higher in FIG. 4, the coefficient of linear thermal expansion at 1500 ° C is equivalent to that at 1400 ° C, and the coefficient of linear thermal expansion at 1600 ° C is higher than that at 1500 ° C. The coefficient of linear expansion of fire-resistant materials above 1400 ° C does not decrease as the temperature rises.
1400℃で焼成した前記耐火物を対象に、1200℃~1600℃までの昇温過程の線熱膨張率と室温までの冷却過程の線熱膨張率を連続的に測定したところ、冷却過程での1200℃の線熱膨張率と昇温過程での1200℃の線熱膨張率との差分値(%)が0.03%であった。そのため、前記比較対象の評価方法では耐剥離性に優れると判断される。しかし、1400℃での線熱膨張率の値と1600℃での線熱膨張率の値の差分値(%)が0.21%であるために、本発明の方法によれば耐剥離性に劣ると判定される。実際に溶鋼取鍋に使用した場合に軟化収縮が原因で亀裂による剥離損耗が発生し、耐剥離性に劣っていた。 The coefficient of linear thermal expansion in the heating process from 1200 ° C to 1600 ° C and the coefficient of linear thermal expansion in the cooling process to room temperature were continuously measured for the fire-resistant material fired at 1400 ° C. The difference value (%) between the coefficient of linear thermal expansion at 1200 ° C. and the coefficient of linear thermal expansion at 1200 ° C. in the heating process was 0.03%. Therefore, it is judged that the evaluation method of the comparison target is excellent in peeling resistance. However, since the difference value (%) between the value of the coefficient of linear thermal expansion at 1400 ° C. and the value of the coefficient of linear thermal expansion at 1600 ° C. is 0.21%, the peel resistance is improved according to the method of the present invention. It is judged to be inferior. When actually used in a molten steel ladle, peeling wear due to cracks occurred due to softening shrinkage, and the peeling resistance was inferior.
図5に前記比較対象の評価方法で耐剥離性に劣ると判断されたアルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物5の1400℃、1500℃、及び1600℃での線熱膨張率を示す。尚、図5の1400℃、1500℃、及び1600℃での線熱膨張率は、図1のアルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物と同様の条件にて測定された。図5の1400℃以上の温度での線熱膨張率を見ると、1500℃での線熱膨張率は1400℃でのそれよりも高く、1600℃での線熱膨張率は1500℃でのそれよりも低くなっており、1400℃以上にある耐火物の線膨張率が、温度上昇と共に減少しない。 FIG. 5 shows the linear thermal expansion rates of the alumina-magnesia castable refractory 5 judged to be inferior in peeling resistance by the evaluation method of the comparison target at 1400 ° C, 1500 ° C, and 1600 ° C. The coefficient of linear thermal expansion at 1400 ° C., 1500 ° C., and 1600 ° C. in FIG. 5 was measured under the same conditions as the alumina-magnesia castable refractory in FIG. Looking at the coefficient of linear thermal expansion at a temperature of 1400 ° C or higher in FIG. 5, the coefficient of linear thermal expansion at 1500 ° C is higher than that at 1400 ° C, and the coefficient of linear thermal expansion at 1600 ° C is that at 1500 ° C. The coefficient of linear expansion of fire-resistant materials above 1400 ° C does not decrease with increasing temperature.
1400℃で焼成した前記耐火物を対象に、1200℃~1600℃までの昇温過程の線熱膨張率と室温までの冷却過程の線熱膨張率を連続的に測定したところ、前記冷却過程での1200℃の線熱膨張率と昇温過程での1200℃の線熱膨張率との差分値(%)が0.2%であった。そのため、前記比較対象の評価方法では耐剥離性に劣ると判断される。しかし、1400℃での線熱膨張率の値と1600℃での線熱膨張率の値の差分値(%)が0.2%であった。これは本発明の方法によれば耐剥離性に優れると判定される。実際に溶鋼取鍋に使用したところ、軟化収縮が原因で生じる亀裂により剥離損耗がなく、耐剥離性に優れていた。 The coefficient of linear thermal expansion in the process of raising the temperature from 1200 ° C to 1600 ° C and the coefficient of linear thermal expansion in the process of cooling to room temperature were continuously measured for the fire-resistant material fired at 1400 ° C. The difference value (%) between the linear thermal expansion coefficient of 1200 ° C. and the linear thermal expansion coefficient of 1200 ° C. in the heating process was 0.2%. Therefore, it is judged that the evaluation method of the comparison target is inferior in peel resistance. However, the difference value (%) between the value of the coefficient of linear thermal expansion at 1400 ° C. and the value of the coefficient of linear thermal expansion at 1600 ° C. was 0.2%. This is determined to be excellent in peel resistance according to the method of the present invention. When it was actually used in a molten steel ladle, there was no peeling wear due to cracks caused by softening and shrinkage, and it was excellent in peeling resistance.
図6に前記比較対象の評価方法で耐剥離性に優れると判断されたアルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物6の1400℃、1500℃、及び1600℃での線熱膨張率を示す。尚、図6の1400℃、1500℃、及び1600℃での線熱膨張率は、図1のアルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物と同様の条件にて測定された。図6の1400℃以上の温度での線熱膨張率を見ると、1500℃での線熱膨張率は1400℃でのそれよりも低く、1600℃での線熱膨張率は1500℃でのそれよりも高くなっており、1400℃以上にある耐火物の線膨張率が、温度上昇と共に減少しない。 FIG. 6 shows the linear thermal expansion rates of the alumina-magnesia castable refractory 6 judged to be excellent in peeling resistance by the evaluation method of the comparison target at 1400 ° C, 1500 ° C, and 1600 ° C. The coefficient of linear thermal expansion at 1400 ° C., 1500 ° C., and 1600 ° C. in FIG. 6 was measured under the same conditions as the alumina-magnesia castable refractory in FIG. Looking at the coefficient of linear thermal expansion at a temperature of 1400 ° C or higher in FIG. 6, the coefficient of linear thermal expansion at 1500 ° C is lower than that at 1400 ° C, and the coefficient of linear thermal expansion at 1600 ° C is that at 1500 ° C. The coefficient of linear expansion of fire-resistant materials above 1400 ° C does not decrease with increasing temperature.
1400℃で焼成した前記耐火物を対象に、1200℃~1600℃までの昇温過程の線熱膨張率と室温までの冷却過程の線熱膨張率を連続的に測定したところ、1200℃での前記冷却過程における線熱膨張率と前記昇温過程における線熱膨張率との差分値(%)が0.03%であった。従って前記比較対象の評価方法では耐剥離性に優れると判断される。 The coefficient of linear thermal expansion in the process of raising the temperature from 1200 ° C to 1600 ° C and the coefficient of linear thermal expansion in the process of cooling to room temperature were continuously measured for the fire-resistant material fired at 1400 ° C. The difference value (%) between the linear thermal expansion coefficient in the cooling process and the linear thermal expansion coefficient in the heating process was 0.03%. Therefore, it is judged that the evaluation method of the comparison target is excellent in peeling resistance.
図6に示されるように、測定対象のアルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物6は、1400℃での線熱膨張率の値と1600℃での線熱膨張率の値の差分値(%)が-0.55%であり、0.2%以下である。しかしながら、1500℃での線熱膨張率が1400℃での線熱膨張率よりも低いために、これは本発明の対象外とする。実際に溶鋼取鍋に使用したところ、軟化収縮が原因で亀裂による剥離損耗が発生し、耐剥離性に劣っていた。 As shown in FIG. 6, in the alumina-magnesian castable refractory 6 to be measured, the difference value (%) between the value of the coefficient of linear thermal expansion at 1400 ° C and the value of the coefficient of linear thermal expansion at 1600 ° C is-. It is 0.55% and 0.2% or less. However, this is out of the scope of the present invention because the coefficient of linear thermal expansion at 1500 ° C. is lower than the coefficient of linear thermal expansion at 1400 ° C. When it was actually used in a molten steel ladle, peeling wear due to cracks occurred due to softening shrinkage, and the peeling resistance was inferior.
以上のことから、アルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物において、1400℃以上の温度での線熱膨張率が、温度上昇と共に減少しないと、前記比較対象の評価方法では、前記耐火物の耐剥離性を判断できない場合が存在することが明らかとなった。
[本発明に係る評価方法の評価対象]
本発明に係る評価方法の評価対象は、例えば、以下の組成の材料を原料として用いることによって作製することができる。但し、本発明に係る評価方法の評価対象は、アルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物であって、1400℃以上の温度で3時間以上焼成後の残存線変化率が0%以上であれば、その組成は以下の例に限定されない。
From the above, if the coefficient of linear thermal expansion at a temperature of 1400 ° C. or higher does not decrease with increasing temperature in the alumina-magnesian castable refractory, the evaluation method of the comparative object determines the peeling resistance of the refractory. It became clear that there were cases where it could not be determined.
[Evaluation target of the evaluation method according to the present invention]
The evaluation target of the evaluation method according to the present invention can be produced, for example, by using a material having the following composition as a raw material. However, the evaluation target of the evaluation method according to the present invention is an alumina-magnesia castable refractory, and if the residual line change rate after firing at a temperature of 1400 ° C. or higher for 3 hours or longer is 0% or higher, the composition thereof. Is not limited to the following examples.
本発明に係る評価方法の評価対象とされるアルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物に用いられるアルミナ質原料としては、焼結アルミナ、電融アルミナ、重焼アルミナ、仮焼アルミナ、ボーキサイト、電融ボーキサイト、ばん土頁岩などが使用できる。アルミナの粒度としては最大粒径が10mm未満の一般的なものを使用することができる。アルミナの配合割合は、アルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物全量中、質量%で78%~93.5%の範囲が望ましい。 Alumina raw materials used in the alumina-magnesia castable refractory to be evaluated by the evaluation method according to the present invention include sintered alumina, fused alumina, heavy-fired alumina, calcined alumina, bauxite, and fused bauxite. Bauxite rocks can be used. As the particle size of alumina, a general one having a maximum particle size of less than 10 mm can be used. The blending ratio of alumina is preferably in the range of 78% to 93.5% by mass in the total amount of the alumina-magnesia castable refractory.
本発明に係る評価方法の評価対象とされるアルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物に用いられるマグネシア質原料としては、焼結マグネシアまたは電融マグネシアが使用できる。マグネシアの粒度としては最大粒径が1mm未満の一般的なものを使用することができる。マグネシアの配合割合は、アルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物全量中、質量%で3%~10%の範囲が望ましい。 Sintered magnesia or fused magnesia can be used as the magnesia raw material used for the alumina-magnesia castable refractory to be evaluated by the evaluation method according to the present invention. As the particle size of magnesia, a general one having a maximum particle size of less than 1 mm can be used. The mixing ratio of magnesia is preferably in the range of 3% to 10% by mass in the total amount of alumina-magnesia castable refractory.
本発明に係る評価方法の評価対象とされるアルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物に用いられるシリカ質原料としては、シリコンおよびシリコン合金の製造時に副生するシリカフラワーやシリカヒュームのようなシリカや、気相法で製造したエアロゾル状のシリカ、及び、湿式法で合成した非晶質含水シリカ、及び、それを乾燥させたものが使用できる。シリカの粒径は1μm以下のものが望ましい。シリカの配合割合は、アルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物全量中、質量%で0.5%~2%の範囲が望ましい。 As the siliceous raw material used for the alumina-magnesia castable refractory to be evaluated by the evaluation method according to the present invention, silica such as silica flower or silica fume produced as a by-product during the production of silicon or a silicon alloy, or ki Aerosol-like silica produced by the phase method, amorphous hydrous silica synthesized by the wet method, and dried thereof can be used. The particle size of silica is preferably 1 μm or less. The blending ratio of silica is preferably in the range of 0.5% to 2% by mass in the total amount of the alumina-magnesia castable refractory.
本発明に係る評価方法の評価対象とされるアルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物に用いられるアルミナセメントとしては、CaO・Al2O3を含有するアルミナセメントが使用できる。CaO・Al2O3以外にアルミナやスピネルを含むアルミナセメントを使用してもよい。アルミナセメントの配合割合は、アルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物全量中、質量%で3%~10%の範囲が望ましい。 As the alumina cement used for the alumina-magnesia castable refractory to be evaluated by the evaluation method according to the present invention , alumina cement containing CaO / Al2O3 can be used. Alumina cement containing alumina or spinel may be used in addition to CaO / Al 2 O 3 . The blending ratio of alumina cement is preferably in the range of 3% to 10% by mass in the total amount of the alumina-magnesia castable refractory.
本発明に係る評価方法の評価対象とされるアルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物に用いられる分散剤としては、一般に使用されものでよい。例えば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、ポリカルボン酸ソーダ、スルホン酸ソーダ、ナフ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、クエン酸ソーダなどが使用できる。分散剤の配合割合も一般的な処方でよい。例えばアルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物100質量%に対して、前記分散剤を0.03%~0.1%の範囲で添加することが望ましい。 As the dispersant used for the alumina-magnesia castable refractory to be evaluated by the evaluation method according to the present invention, it may be generally used. For example, tripolyphosphate sodium, hexametaphosphate sodium, acid hexamethaphosphate sodium, polyacrylic acid sodium, polycarboxylic acid sodium, sulfonic acid sodium, naphthalene sulfonic acid sodium, lignin sulfonic acid sodium, ultrapolyphosphate sodium, carbonated soda, borate soda, Sodium citrate can be used. The compounding ratio of the dispersant may be a general formulation. For example, it is desirable to add the dispersant in the range of 0.03% to 0.1% with respect to 100% by mass of the alumina-magnesia castable refractory.
本発明に係る評価方法の評価対象とされるアルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物に用いられる爆裂防止剤としては、一般に使用されものでよい。例えばビニロンファイバー、乳酸アルミニウム、発泡剤である金属アルミニウム、アゾジカルボンアミド等を挙げることができる。爆裂防止剤の配合割合も一般的な処方でよい。例えば、アルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物100質量%に対して、前記爆裂防止剤を0.01~0.03%の範囲で添加することが望ましい。 As the explosion inhibitor used in the alumina-magnesia castable refractory to be evaluated by the evaluation method according to the present invention, it may be generally used. For example, vinylon fiber, aluminum lactate, metallic aluminum as a foaming agent, azodicarbonamide and the like can be mentioned. The compounding ratio of the anti-explosion agent may be a general prescription. For example, it is desirable to add the anti-explosion agent in the range of 0.01 to 0.03% with respect to 100% by mass of the alumina-magnesia castable refractory.
本発明に係る評価方法を実施するために供するアルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物の試験片の作製は、実機で施工する条件とできる限り同等とすることが好ましい。しかし、作製された試験片が1400℃以上の温度で3時間以上焼成後の残存線変化率が0%以上であれば、試験片の作製方法は特に限定されない。 It is preferable that the test piece of the alumina-magnesia castable refractory used for carrying out the evaluation method according to the present invention is made as equivalent as possible to the conditions to be applied in the actual machine. However, as long as the produced test piece has a residual line change rate of 0% or more after firing at a temperature of 1400 ° C. or higher for 3 hours or longer, the method for producing the test piece is not particularly limited.
例えば、前記組成を満たす耐火物原料100質量%に対し、4~6質量%の水を添加し、ミキサーで混練し型枠に流し込むことによって作製しても良い。作製の際には充填性を向上させるため、混練物を流し込んだ型枠に振動を付与しても良い。 For example, it may be produced by adding 4 to 6% by mass of water to 100% by mass of a refractory raw material satisfying the above composition, kneading it with a mixer, and pouring it into a mold. In order to improve the filling property at the time of production, vibration may be applied to the mold into which the kneaded material is poured.
そこで本発明を実施するために供するアルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物の試験片の作製は、実機で施工する条件とできる限り同等とすることが好ましい。しかし、従来用いられている方法を適用することでも十分である。 Therefore, it is preferable to prepare the test piece of the alumina-magnesia castable refractory used for carrying out the present invention as much as possible under the conditions to be applied in the actual machine. However, it is sufficient to apply the conventionally used method.
以下に本発明の実施例を示す。 Examples of the present invention are shown below.
表2に、アルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物の原料配合と評価結果を示す。表2の配合で作製したキャスタブル耐火物に、分散剤としてポリアクリル酸ソーダ、又は、ポリカルボン酸ソーダを耐火物の質量に対して0.03質量%~0.1質量%の範囲で添加し、爆裂防止剤としてビニロンファイバーを耐火物の質量に対して0.01質量%添加した。更に水道水を耐火物の質量に対して4~6質量%の範囲で添加して、二軸ミキサーを用いて3分間混練し、混練物を所定寸法の金枠に振動を付与させながら流し込んだ。そして、大気中室温で前記混練物が前記金型に流し込まれた状態のまま24時間静置した後に、前記混練物を前記金型から取り出して110℃で24時間乾燥させることにより評価試料を作製した。 Table 2 shows the raw material composition and evaluation results of the alumina-magnesia castable refractory. Add sodium polyacrylic acid or sodium polycarboxylic acid as a dispersant to the castable refractory prepared according to the formulation shown in Table 2 in the range of 0.03% by mass to 0.1% by mass with respect to the mass of the refractory. , 0.01% by mass of vinylon fiber was added as an anti-explosion agent to the mass of the refractory. Further, tap water was added in the range of 4 to 6% by mass with respect to the mass of the refractory, kneaded for 3 minutes using a twin-screw mixer, and the kneaded material was poured into a metal frame having a predetermined size while applying vibration. .. Then, after allowing the kneaded product to stand for 24 hours while being poured into the mold at room temperature in the air, the kneaded product is taken out from the mold and dried at 110 ° C. for 24 hours to prepare an evaluation sample. bottom.
1400℃、1500℃、及び1600℃の各温度で3時間焼成した耐火物の残存線変化率の測定はJIS-R2554のキャスタブル耐火物の線変化率試験方法を用いた。1400℃、1500℃、及び1600℃の各温度で3時間焼成した耐火物の線熱膨張率の測定は、JIS-R2207の耐火物の熱膨張の試験方法を用いた。 The linear change rate test method for the castable refractory of JIS-R2554 was used to measure the residual line change rate of the refractory fired at each temperature of 1400 ° C., 1500 ° C. and 1600 ° C. for 3 hours. The coefficient of linear thermal expansion of the refractory fired at each temperature of 1400 ° C., 1500 ° C. and 1600 ° C. for 3 hours was measured by using the test method of thermal expansion of the refractory material of JIS-R2207.
1400℃で3時間焼成後の耐火物の線熱膨張曲線における1200℃の線熱膨張率の差分値(%)は、1400℃で3時間焼成後、室温まで冷却した後、室温から1600℃までの昇温過程、及び、1600℃から室温までの冷却過程の線熱膨張率を連続的に測定し、冷却過程と昇温過程における1200℃での線熱膨張率から算出した。前述した加熱過程における体積収縮量と冷却過程における体積膨張量との差分から耐剥離性を判断する評価方法(以下、単に「比較対象の評価方法」という。)によれば、前記冷却過程と昇温過程における1200℃での線熱膨張率の差分値が±0.1%以内であれば、耐剥離性は良好と判断される。 The difference value (%) of the coefficient of linear thermal expansion at 1200 ° C. in the linear thermal expansion curve of the refractory after firing at 1400 ° C. for 3 hours is from room temperature to 1600 ° C. after firing at 1400 ° C. for 3 hours and then cooling to room temperature. The coefficient of linear thermal expansion in the heating process and the cooling process from 1600 ° C. to room temperature was continuously measured, and calculated from the coefficient of linear thermal expansion at 1200 ° C. in the cooling process and the heating process. According to the evaluation method for determining the peeling resistance from the difference between the volume shrinkage amount in the heating process and the volume expansion amount in the cooling process (hereinafter, simply referred to as "evaluation method for comparison"), the cooling process and the rise. If the difference value of the coefficient of linear thermal expansion at 1200 ° C. in the warming process is within ± 0.1%, it is judged that the peeling resistance is good.
一方で実機使用時の損耗速度は、表2の各例の配合割合からなるアルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物に、分散剤としてポリアクリル酸ソーダ、又は、ポリカルボン酸ソーダを耐火物の質量に対して0.06質量%~0.1質量%の範囲で添加し、爆裂防止剤としてビニロンファイバー0.01質量%添加した。更に水を耐火物の質量に対して4~6質量%の範囲で添加して、二軸ミキサーを用いて3分間混練し、混練物を容量300tの溶鋼取鍋の側壁部に施工し、この溶鋼取鍋を70回(ch)使用した後に当該耐火物の厚みを測定し、元の厚みから差し引いた値を使用回数で除することにより平均損耗速度(mm/ch)として算出した。同時に使用中の亀裂による剥離損耗の状況を目視観察した。この結果を表2に示す。 On the other hand, the wear rate when using the actual machine is as follows: Alumina-magnesia castable refractory consisting of the compounding ratios of each example in Table 2, polyacrylic acid sodium or polycarboxylic acid sodium as a dispersant with respect to the mass of the refractory. It was added in the range of 0.06% by mass to 0.1% by mass, and 0.01% by mass of vinylon fiber was added as an explosion inhibitor. Further, water was added in the range of 4 to 6% by mass with respect to the mass of the refractory, kneaded for 3 minutes using a twin-screw mixer, and the kneaded material was applied to the side wall of the molten steel ladle having a capacity of 300 tons. After using the molten steel ladle 70 times (ch), the thickness of the refractory was measured, and the value subtracted from the original thickness was divided by the number of times of use to calculate the average wear rate (mm / ch). At the same time, the state of peeling wear due to cracks during use was visually observed. The results are shown in Table 2.
試験例1~4のキャスタブル耐火物は、1400℃で3時間焼成後の耐火物の線熱膨張曲線における1200℃の線熱膨張率の差分値は0.1%超であり、前記比較対象の評価方法では耐剥離性に劣ると判断される。しかし、1500℃での線熱膨張率の値が、1400℃での線熱膨張率の値と同等か、それ以上の値を示し、かつ、1400℃での線熱膨張率の値から1600℃での線熱膨張率の値を差し引いた値が±0.2%以内であるために、本発明に係る評価方法により、試験例1~4のキャスタブル耐火物は、耐剥離性に優れると判定した。 In the castable refractories of Test Examples 1 to 4, the difference value of the coefficient of linear thermal expansion at 1200 ° C. in the linear thermal expansion curve of the refractory after firing at 1400 ° C. for 3 hours is more than 0.1%, which is the subject of the comparison. It is judged that the evaluation method is inferior in peel resistance. However, the value of the coefficient of linear thermal expansion at 1500 ° C. is equal to or higher than the value of the coefficient of linear thermal expansion at 1400 ° C., and the value of the coefficient of linear thermal expansion at 1400 ° C. is 1600 ° C. Since the value obtained by subtracting the value of the coefficient of linear thermal expansion in 1 is within ± 0.2%, it is determined by the evaluation method according to the present invention that the castable refractories of Test Examples 1 to 4 have excellent peeling resistance. bottom.
試験例1~4のキャスタブル耐火物を実機で使用しても剥離損耗が発生しておらず、損耗速度も比較的小さかったことから、本発明は1400℃以上にある耐火物の線熱膨張率が、温度上昇と共に減少しない耐火物の耐剥離性を正確に評価することができている。 Even when the castable refractories of Test Examples 1 to 4 were used in an actual machine, peeling wear did not occur and the wear rate was relatively low. Therefore, the present invention has a linear thermal expansion coefficient of the refractory at 1400 ° C. or higher. However, it is possible to accurately evaluate the peeling resistance of refractories that do not decrease with increasing temperature.
試験例5と6のキャスタブル耐火物は、1400℃で3時間焼成後の耐火物の線熱膨張曲線における1200℃の線熱膨張率の差分値が0.1%以下であるので、前記比較対象の評価方法では耐剥離性に優れると判断される。 The castable refractories of Test Examples 5 and 6 have a difference value of the coefficient of linear thermal expansion at 1200 ° C. in the linear thermal expansion curve of the refractory after firing at 1400 ° C. for 3 hours, which is 0.1% or less. It is judged that the evaluation method of is excellent in peeling resistance.
試験例5と6のキャスタブル耐火物は、1500℃での線熱膨張率の値が、1400℃での線熱膨張率の値と同等か、それ以上の値を示す。しかし、1400℃での線熱膨張率の値と1600℃での線熱膨張率の値の差がいずれも0.2%超であるために、本発明に係る評価方法では、試験例5と6のキャスタブル耐火物は、耐剥離性に劣ると判定される。実際に、実機で使用すると剥離損耗が発生していることから、本発明は1400℃以上にある耐火物の線熱膨張率が、温度上昇と共に減少しない耐火物の耐剥離性を正確に評価できることが分かる。 The castable refractories of Test Examples 5 and 6 show a value of the coefficient of linear thermal expansion at 1500 ° C. equal to or higher than the value of the coefficient of linear thermal expansion at 1400 ° C. However, since the difference between the value of the coefficient of linear thermal expansion at 1400 ° C. and the value of the coefficient of linear thermal expansion at 1600 ° C. is more than 0.2%, the evaluation method according to the present invention is different from Test Example 5. The castable refractory of 6 is determined to be inferior in peel resistance. In fact, since peeling wear occurs when used in an actual machine, the present invention can accurately evaluate the peeling resistance of a refractory whose linear thermal expansion coefficient at 1400 ° C or higher does not decrease with increasing temperature. I understand.
本発明によれば、実機を施工する前に、使用する予定のアルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物を用いて、当該アルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物の耐剥離性を正確に評価することができる。そのため、本発明に係る評価方法を利用することによって、各種のキャスタブル耐火物の耐剥離性を比較検討することができ、耐用性に極めて優れたアルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物及び当該キャスタブル耐火物を用いた実機を製造することができる。 According to the present invention, it is possible to accurately evaluate the peeling resistance of the alumina-magnesia castable refractory using the alumina-magnesia castable refractory to be used before constructing the actual machine. Therefore, by using the evaluation method according to the present invention, it is possible to compare and examine the peeling resistance of various castable refractories, and the alumina-magnesia castable refractory and the castable refractory having extremely excellent durability can be obtained. The actual machine used can be manufactured.
Claims (2)
1400±10℃で3時間以上焼成後の前記キャスタブル耐火物について、1400±10℃における線熱膨張率(%)を測定する工程と、
1500±10℃で3時間以上焼成後の前記キャスタブル耐火物について、1500±10℃における線熱膨張率(%)を測定する工程と、
1600±10℃で3時間以上焼成後の前記キャスタブル耐火物について、1600±10℃における線熱膨張率(%)を測定する工程と、
1500±10℃における前記線熱膨張率(%)が、1400±10℃における前記線熱膨張率(%)以上か否か判定する工程と、
1400±10℃における前記線熱膨張率(%)から、1600±10℃における前記線熱膨張率(%)を差し引いた値に基づいて、評価対象のアルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物の耐剥離性を判断する工程とを含むことを特徴とする、アルミナ-マグネシア質キャスタブル耐火物の耐剥離性の評価方法。 A method for evaluating the peeling resistance of an alumina-magnesia castable refractory having a residual line change rate of 0% or more after firing at a temperature of 1400 ° C. or higher for 3 hours or longer.
A step of measuring the linear thermal expansion coefficient (%) at 1400 ± 10 ° C. for the castable refractory after firing at 1400 ± 10 ° C. for 3 hours or more.
A step of measuring the linear thermal expansion coefficient (%) at 1500 ± 10 ° C. for the castable refractory after firing at 1500 ± 10 ° C. for 3 hours or more.
A step of measuring the linear thermal expansion coefficient (%) at 1600 ± 10 ° C. for the castable refractory after firing at 1600 ± 10 ° C. for 3 hours or more.
A step of determining whether or not the coefficient of linear thermal expansion (%) at 1500 ± 10 ° C. is equal to or higher than the coefficient of linear thermal expansion (%) at 1400 ± 10 ° C.
Peeling resistance of the alumina-magnesian castable refractory to be evaluated based on the value obtained by subtracting the coefficient of linear thermal expansion (%) at 1600 ± 10 ° C. from the coefficient of linear thermal expansion (%) at 1400 ± 10 ° C. A method for evaluating the peeling resistance of an alumina-magnesia castable refractory, which comprises a step of determining.
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