【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
本発明は、熱間強度および耐スポーリング性な
どにすぐれた不定形耐火物に関するものである。
不定形耐火物は、施工方法にもとづいてキヤス
タブル耐火物、ラミング材、吹付け材、コーテイ
ング材、圧入材などの種類がある。これらは定形
耐火物に比べ生産コストの低減、炉設計の自由度
が大きい、施工の機械化が可能、目地なし構造が
得られるなどの利点があるが、その反面、結合
剤・施工水分の量が多く、また充填密度が小さい
ために熱間強度および耐スポーリング性に劣る。
不定形耐火物に金属フアイバーを添加し、その
スサ的効果により上記従来の欠点を克服すること
が知られている。ここで使用される金属フアイバ
ーの材質は、耐熱性の観点から鋼またはステンレ
ス鋼が一般的である。しかしながら、特に超高温
部位あるいは溶銑・溶鋼に直接さらされる部位に
おいてはその使用条件の過酷さから、これらのフ
アイバーを添加していても十分な耐用性が得られ
ない。
そこで本発明者らは、フアイバーの材質面から
検討を重ねた結果、アルミニウムを含有するステ
ンレス鋼フアイバーを使用すると、不定形耐火物
の熱間強度および耐スポーリング性が格段にすぐ
れることを見い出し、本発明を完成させたもので
ある。
すなわち、本発明はアルミニウムを0.5〜5.0wt
％含有するステンレス鋼フアイバーを添加したこ
とを特徴とした不定形耐火物である。
本発明をさらに詳述する。
本発明はCr約12wt％以上のクロム鋼を主体と
し、これにニツケル、モリブデン、チタン、ニオ
ブなどが添加されたステンレス鋼に対し、これに
アルミニウムを添加してなるステンレス鋼フアイ
バーを使用する。而してこのアルミニウムは外掛
で0.5〜5.0wt％添加含有させたものである。アル
ミニウムは融点が低い金属であるにもかかわら
ず、これをステンレス鋼フアイバーに含有させる
ことで、不定形耐火物の熱間強度および耐スポー
リング性を向上させるのは、次の理由によるもの
と思われる。
使用時の高温で、まず融点の低いアルミニウ
ムが溶出し、これが酸化被膜となつて、酸化に
よるフアイバーの強度劣化を防止する。
酸化被膜の形成で、酸化に伴うフアイバーの
体積膨張が少ない。したがつて、フアイバーの
体積膨張による不定形耐火物のスポーリングが
少なくなる。
この場合の酸化被膜はアルミナであり、同じ
金属酸化物である耐火骨材とのなじみがよい。
このため、フアイバーのスサ的効果がいかんな
く発揮され、不定形耐火物の組織がより強固な
ものとなる。
本発明で使用するステンレス鋼フアイバーは、
アルミニウムが0.5wt％未満では上記の効果が得
られない。逆に5.0wt％を超えると耐熱性に劣る
ために、不定形耐火物の熱間強度が劣る。その形
状は、特に限定するものではなく、例えばストレ
ート形、波形、ねじれ形、両端がふくらんだドツ
クボーン形などである。直径は0.01〜0.3mm程度、
さらに好ましくは0.1〜2.0mmとする。断面形状は
円形、多角形、コ字形などいずれでもよい。長さ
は、直径に合せて２〜50mmの範囲内で調整するの
が好ましい。
不定形耐火物に対するフアイバーの添加量は、
従来と変らないので特に限定するものではない
が、35wt％以下、さらに好ましくは１〜10wt％
である。35wt％を超えると、フアイバーの分散
性が悪いなどの作業性低下を招く。
不定形耐火物は、耐火骨材および結合剤を主材
とし、その他、施工方法・用途に応じて分散剤、
酸化防止剤、焼結剤などを適宜添加する。耐火骨
材の例を示すと珪石、シリカ、ロー石、シヤモツ
ト、シリマナイト、カイヤナイト、アンダリユー
サイト、合成ムライト、アルミナ、ポーキサイ
ト、ばん土頁岩、炭水珪素、窒化珪素、ジルコ
ン、ジルコニア、マグネシア、スピネル、フオル
ステライト、クロム鉄鉱、炭素、粘土などから選
ばれる１種または２種以上である。その粘度は密
充填となるように粗粒、中粒、微粒に適宜調整す
る。この不定形耐火物がキヤスタブル耐火物の場
合は、施工時の流動性を向上させるために、5μ
以下の超微粒子が15wt％以下占めるようにする
のが好ましい。
結合剤としては、例えばアルミナセメント、マ
グネシア微粉、アルカリ金属リン醸塩、アルカリ
土類金属のリン酸塩、ホウ酸、ケイ酸塩、第１リ
ン酸アルミニウムなどから選ばれる１種または２
種以上である。この他にも、不定形耐火物の結合
剤として知られている種々のものが使用できる。
添加量は施工方法に合せて１〜10wt％の範囲で
変化させる。
以下、本発明実施例、従来例および実験例を示
す。
第１表は、各例で使用したステンレス鋼フアイ
バーの化学組成であり、Ａ、Ｂは従来使用してい
たもの、Ｄ〜Ｇは本発明実施例で使用するもの、
Ｃ、Ｈは本発明の範囲外のものである。
The present invention relates to a monolithic refractory having excellent hot strength and spalling resistance. There are various types of monolithic refractories based on the construction method, such as castable refractories, ramming materials, sprayed materials, coating materials, and press-in materials. Compared to shaped refractories, these have advantages such as lower production costs, greater flexibility in furnace design, mechanization of construction, and joint-free construction, but on the other hand, the amount of binder and construction moisture is low. In addition, due to the low packing density, hot strength and spalling resistance are poor. It is known that metal fibers are added to monolithic refractories to overcome the above-mentioned conventional drawbacks due to their sustenance effect. The material of the metal fiber used here is generally steel or stainless steel from the viewpoint of heat resistance. However, due to the harsh conditions of use, particularly in areas exposed to extremely high temperatures or areas directly exposed to hot metal or molten steel, sufficient durability cannot be obtained even with the addition of these fibers. As a result of repeated studies from the viewpoint of the material of the fiber, the present inventors discovered that the use of aluminum-containing stainless steel fiber significantly improves the hot strength and spalling resistance of monolithic refractories. , which completed the present invention. That is, the present invention uses aluminum from 0.5 to 5.0wt.
It is a monolithic refractory characterized by the addition of stainless steel fiber containing %. The invention will now be described in further detail. The present invention uses a stainless steel fiber which is mainly made of chromium steel with a Cr content of about 12 wt% or more, to which nickel, molybdenum, titanium, niobium, etc. are added, and aluminum is added to this stainless steel. This aluminum is added in an amount of 0.5 to 5.0 wt% on the outside. Although aluminum is a metal with a low melting point, the hot strength and spalling resistance of monolithic refractories can be improved by incorporating it into stainless steel fibers for the following reasons. It will be done. At high temperatures during use, aluminum, which has a low melting point, first dissolves, forming an oxide film that prevents the strength of the fiber from deteriorating due to oxidation. Due to the formation of an oxide film, the volume expansion of the fiber due to oxidation is small. Therefore, spalling of the monolithic refractory due to volumetric expansion of the fibers is reduced. The oxide film in this case is alumina, which is compatible with the refractory aggregate, which is the same metal oxide.
For this reason, the fiber's sustenance effect is fully exhibited, and the structure of the monolithic refractory becomes stronger. The stainless steel fiber used in the present invention is
If aluminum is less than 0.5wt%, the above effects cannot be obtained. On the other hand, if it exceeds 5.0wt%, the heat resistance will be poor and the hot strength of the monolithic refractory will be poor. The shape is not particularly limited, and may be, for example, a straight shape, a wave shape, a twisted shape, a dot bone shape with bulges at both ends, etc. The diameter is about 0.01~0.3mm,
More preferably, it is 0.1 to 2.0 mm. The cross-sectional shape may be circular, polygonal, U-shaped, etc. The length is preferably adjusted within a range of 2 to 50 mm depending on the diameter. The amount of fiber added to monolithic refractories is
There is no particular limitation as it is the same as before, but 35wt% or less, more preferably 1 to 10wt%
It is. If it exceeds 35wt%, workability will deteriorate, such as poor fiber dispersibility. Monolithic refractories are mainly made of refractory aggregate and binder, and may also contain dispersants, depending on the construction method and application.
Add antioxidants, sintering agents, etc. as appropriate. Examples of refractory aggregates include silica, silica, lowite, siyamoto, sillimanite, kyanite, andaryusite, synthetic mullite, alumina, pauxite, clay shale, silicon carbide, silicon nitride, zircon, zirconia, magnesia, One or more types selected from spinel, forsterite, chromite, carbon, clay, etc. The viscosity is appropriately adjusted to coarse, medium, or fine particles so as to provide dense packing. If this monolithic refractory is castable refractory, 5μ
It is preferable that the following ultrafine particles account for 15 wt% or less. Examples of the binder include one or two selected from alumina cement, magnesia fine powder, alkali metal phosphorous salts, alkaline earth metal phosphates, boric acid, silicates, monobasic aluminum phosphate, etc.
More than a species. In addition to these, various other binders known as binders for monolithic refractories can be used.
The amount added is varied in the range of 1 to 10 wt% depending on the construction method. Examples of the present invention, conventional examples, and experimental examples will be shown below. Table 1 shows the chemical composition of the stainless steel fibers used in each example, with A and B being those used conventionally, D to G being those used in the examples of the present invention,
C and H are outside the scope of the present invention.
【表】
第２表は、各例における不定形耐火物の材質
（ステンレス鋼フアイバーを除く）である。[Table] Table 2 shows the materials of the monolithic refractories (excluding stainless steel fiber) in each example.
【表】【table】
【表】
第３表および第４表は、ステンレス鋼フアイバ
ーを添加した不定形耐火物と、その誌験結果を示
す。[Table] Tables 3 and 4 show monolithic refractories containing stainless steel fibers and their experimental results.
【表】【table】
【表】【table】
【表】
第３表および第４表に示す不定形耐火物試験方
法は、次のとおりである。
(1) 残存線変化率；JIS−IR2554にもとづいて測
定。
(2) 冷間曲げ強さ；40×40×160mmの寸法に鋳込
み成形し、養生25℃×24時間、乾燥110℃〜24
時間後、1500℃×３時間焼成して試験片を得、
これをJIS−R2213に準じて測定。
(3) 熱間曲げ強さ；前記(2)と同様にして得た試験
片を酸化雰囲気中1400℃下で測定
(4) 耐スポーリング性；前記(2)と同様にして得た
試験片を1400℃の小型電気炉中に入れ、加熱←→
水冷をくり返し、剥離が発生するまでの回数を
測定、数値が大きいほど耐スポーリング性にす
ぐれている。
以上の結果からも明らかなように、アルミニウ
ムを含有するステンレス鋼フアイバーを添加した
本発明実施例は、いずれも熱間強度および耐スポ
ーリング性にすぐれている。なお、ここでは示し
ていないが、ステンレス鋼フアイバーの添加量、
耐火骨材および結合剤の種類などを変化させて
も、本発明の範囲内の不定形耐火物は同様の効果
が得られた。本発明実施例を、実際にRH式真空
脱ガス装置の浸漬管と、取鍋用ガス吹込みランス
に施工したところ、従来のステンレス鋼フアイバ
ーを添加した不定形耐火物に比べ、1.3〜1.5倍の
耐用寿命が得られた。
本発明による不定形耐火物の用途としては、例
えば製鉄関係として高炉、高炉用樋、熱風炉、コ
ークス炉、混銑炉、混銑車、転炉、電気炉、平
炉、取鍋、タンデツシユ、真空脱ガス炉、鋳造用
ノズル、ガス吹込用ランス、ガス吹込用プラグ、
均熱炉、加熱炉、あるいは非鉄金属炉、ガラス工
業炉、セメント工業炉、ボイラーなどがある。[Table] The test methods for monolithic refractories shown in Tables 3 and 4 are as follows. (1) Residual line change rate; measured based on JIS-IR2554. (2) Cold bending strength: Cast into a size of 40 x 40 x 160 mm, cured at 25℃ x 24 hours, dried at 110℃ ~ 24 hours.
After an hour, it was fired at 1500℃ for 3 hours to obtain a test piece.
This was measured according to JIS-R2213. (3) Hot bending strength: A test piece obtained in the same manner as in (2) above was measured at 1400°C in an oxidizing atmosphere. (4) Spalling resistance: A test piece obtained in the same manner as in (2) above. Place it in a small electric furnace at 1400℃ and heat it←→
Water cooling is repeated and the number of times until peeling occurs is measured. The higher the number, the better the spalling resistance. As is clear from the above results, all of the examples of the present invention in which aluminum-containing stainless steel fibers were added have excellent hot strength and spalling resistance. Although not shown here, the amount of stainless steel fiber added,
Even when the types of refractory aggregate and binder were changed, similar effects were obtained with the monolithic refractories within the scope of the present invention. When the embodiment of the present invention was actually installed on the immersion pipe of a RH type vacuum degasser and the gas injection lance for a ladle, it was found to be 1.3 to 1.5 times more expensive than conventional monolithic refractories with stainless steel fiber added. A service life of 100% was obtained. Examples of uses of the monolithic refractories according to the present invention include blast furnaces, blast furnace troughs, hot blast ovens, coke ovens, pig iron mixing ovens, pig iron mixing cars, converters, electric furnaces, open hearths, ladles, tundets, and vacuum degassing in relation to iron manufacturing, for example. Furnaces, casting nozzles, gas injection lances, gas injection plugs,
These include soaking furnaces, heating furnaces, nonferrous metal furnaces, glass industrial furnaces, cement industrial furnaces, and boilers.