不定形耐火材料制造技术

本发明专利技术提供即使在苛刻条件下也保持耐久性的长寿命的耐火材料。本发明专利技术的不定形耐火材料，含有：作为辅助原料的２质量％～１０质量％的碳化硅和３质量％～１０质量％的耐火泥的至少任一方、粘合材料、和其余量的选自刚玉、莫来石、铝土矿、耐火泥、叶蜡石、二氧化硅之中的一种以上的主原料的混合物，在以热态暴露于含有碱性成分的气体气氛中的环境下使用。在高温（７５０℃以上）并且含有碱性成分的气体气氛中，碳化硅和／或耐火泥在耐火材料的表层以１ｍｍ以下的厚度玻璃化，从而防止含有碱性成分的气体侵入耐火材料的内部。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及例如内衬于在炉内气体中含有碱性成分的窑炉等、在以热态暴露于含有碱性成分的气体气氛中的环境下使用的不定形耐火材料。
技术介绍
将炼铁粉尘、淤渣(sludge)还原、去除锌等杂质而得到的还原铁正被再次用于高炉的原料等。图10是表示还原炼铁粉尘、淤渣所使用的回转炉床式还原炉100的图。 该回转炉床炉100具备中空的圆环形的炉200、在炉内绕周的圆环形的炉床300、设置在炉200的侧壁的规定数量的燃烧器400。炉200在铁制的外壁210的内侧内衬有氧化铝-二氧化硅质的耐火材料220，能耐受达到1000℃～1300℃的炉内高温。 另外，作为耐火材料的组成，在特开平06-206764号公报中已有公开。 当将固结成颗粒(pellet)状的炼铁粉尘、淤渣供给炉床时，颗粒500与炉床300一起在炉内转动。在炉内转动时通过来自燃烧器400的加热升温，颗粒500中含有的锌等杂质被去除。并且，去除了杂质的颗粒500被回收。 这样回收的颗粒500被再利用。 在此，在炼铁粉尘、淤渣中，以氧化物、碳酸盐或氯化物等形态含有钠(Na)和钾(K)等的碱性成分，因此当在炉内将颗粒500加热升温时，碱性成分保持氧化物、碳酸盐或氯化物等形态、或者钠(Na)和钾(K)等分解挥发，从而在炉内的气体中含有碱性成分。这样一来，挥发的碱性成分侵入耐火材料中，与耐火材料中的氧化铝和二氧化硅发生反应。当碱性成分与耐火材料中的氧化铝和二氧化硅发生反应时，作为反应生成物，可生成钾霞石(K2O·Al2O3·2SiO2)、露西特(ル一サイト)(K2O·Al2O3·4SiO2)等，产生大的体积膨胀。这样，在耐火材料220中部分地发生体积膨胀的结果，发生耐火材料220剥落、耐火材料220的寿命缩短的问题。 在此，例如在特开平06-206764号公报中，作为针对高温碱性气氛的耐火材料，曾经公开了下述成分比例的耐火材料Al2O3为92质量％～98质量％，CaO为2质量％～8质量％。 根据这样的构成，作为6Al2O3·CaO的晶界结合部被覆成为骨料的Al2O3，能够抑制由含有碱性成分的气体气氛导致的对Al2O3进行的反应侵蚀。 然而，若将颗粒500加热升温，则水分从颗粒500挥发。于是，当为特开平06-206764号公报所公开的成分比例时，所含有的CaO与水分发生反应，体积膨胀，发生耐火材料引起潮解(slaking)，耐火材料不能保持结构的问题。因此，作为将炼铁淤渣还原的炉的耐火材料，希望是具有高耐久性能的耐火材料。 本专利技术的目的在于，提供在高温的含有碱性成分的气体气氛等的苛刻条件下保持耐久性且长寿命的耐火材料。
技术实现思路
本专利技术的不定形耐火材料，其特征在于，含有作为辅助原料的2质量％～10质量％的碳化硅和3质量％～10质量％的耐火泥的至少任一方、粘合材料、和其余量的选自刚玉、莫来石、铝土矿(bauxite)、耐火泥(耐火粘土；chamotte)、叶蜡石、二氧化硅之中的一种以上的主原料的混合物，在以热态暴露于含有碱性成分的气体气氛中的环境下使用。 在将这样的构成的耐火材料内衬于例如炉内的状态下将炉内加热升温。于是，在内衬于炉内的耐火材料的表层部分露出的作为辅助原料的碳化硅和/或耐火泥与炉内气体中含有的碱性成分在热态下发生反应，一旦熔融之后就被玻璃化。 如果耐火材料的表层这样到玻璃化，就能够防止炉内的气体侵入耐火材料的内部。 例如，在炉内的气体含有碱性成分的场合，如果炉内的气体侵入耐火材料中，则碱性成分与刚玉和莫来石等发生反应，产生体积膨胀。由于这样的与碱性成分反应引起的体积膨胀，耐火材料剥落，耐火材料的寿命变得非常短。 对于这一点，在本专利技术中，作为辅助原料含有的碳化硅和/或耐火泥熔融，在表面形成玻璃化层，防止气体的侵入，因此能够防止由反应生成物引起的耐火材料的膨胀，使耐火材料的耐久性能提高，并延长寿命。 在此，将碳化硅确定为2质量％～10质量％是由于当碳化硅不足2质量％时，玻璃化层的膜不完全，不能隔断气体的侵入，当碳化硅超过10质量％时，碳化硅被氧化而产生的反应生成物的体积膨胀增大，耐火材料剥落的缘故。 另外，将耐火泥确定为3质量％～10质量％是由于当耐火泥不足3质量％时，玻璃化层的膜不完全，不能隔断气体的侵入，当耐火泥超过10质量％时，耐火材料整体的熔点过降低，不能作为耐火材料发挥功能的缘故。 再者，所谓粘合材料，是指在常温下不使粉末相互结合、并保持不定形状态，当升温到规定的温度以上时使粉末结合的材料。作为粘合材料，作为例子可以列举出，例如在高铝水泥中加入超微粉氧化铝和/或超微粉二氧化硅而成的粘合材料、进一步加入粘土而成的粘合材料。 另外，粘合材料的含量，优选为了确保强度而确定为5质量％以上、为了维持耐蚀性而确定为22质量％以下。 主原料，为了维持耐火材料的强度优选为58质量％～93质量％。 本专利技术的耐火材料的在热态下的使用温度，优选为750℃以上1400℃以下。 如果不为750℃以上，则碳化硅和/或耐火泥难以熔融生成玻璃被膜。 但是，不用说的是，如果预先将耐火材料升温到750℃以上达规定时间，使耐火材料的表层形成玻璃化层时，则能够在耐火材料的耐火温度1400℃以下使用。 再者，当超过1400℃时，玻璃被膜容易熔融，因此并不优选。 另外，作为辅助原料的碳化硅和/或耐火泥，与炉内气体中含有的碱性成分在热态下发生反应，一旦熔融之后就被玻璃化时，为了形成充分厚度的玻璃化层，作为碱性成分的浓度优选为0.1体积％以上。 例如，使用炼铁粉尘、淤渣作为被加热体的场合，作为碱性成分的钠(Na)、钾(K)以氧化物、碳酸盐或者氯化物的形态含有，因此通过进行加热、或使其部分分解、还原，作为气氛中所含有的碱性成分，可以认为是作为氧化物的形态的K2O、Na2O、作为金属蒸气的K、Na、碳酸盐、氯化物等。其中，尤其是作为氧化物的形态的K2O、Na2O、作为金属蒸气的K、Na，使耐火材料体积膨胀的影响很大。 因此，在气体成分中含有0.1体积％以上的K2O、Na2O、K、Na的场合，本专利技术的耐火材料特别地发挥效力，因此优选。另一方面，作为气体中的碱性成分浓度的上限，考虑到后处理设备的腐蚀和粉尘堆积问题，优选为10体积％以下。 再者，由于直接测定气体中的碱性成分浓度较困难，因此实际上，由被加热体中的碱性成分浓度、被加热体的量、作为对象的炉内容积等通过计算而求出是现实的。 另外，虽然按照上述那样发生碱性成分的气体，但作为气氛气体中的其它成分，在氧化气氛中加热的场合，可以例举出O2、CO2、H2O、N2等；在还原气氛中加热的场合，可以例举出CO、H2等。 在本专利技术中，上述粘合材料优选为10质量％以下的高铝水泥、和、7质量％以下的超微粉氧化铝和/或5质量％以下的超微粉二氧化硅。 对于这样的构成，如果将作为粘合材料的高铝水泥确定为10质量％以下，则高铝水泥的体积膨胀并不那么地产生影响，能够起到作为耐火材料的功能。另外，高铝水泥的含量的下限值没有特别规定，但从确保强度的观点出发，优选为3质量％以上。 另外，超微粉氧化铝超过7质量％时，与气体中的碱性成分的反应所导致的体积膨胀的影响很大，因此优选为7质量％以下。另一方面，将超微粉二氧化硅确定为5质量％以下也是同样的原因。超微本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种不定形耐火材料，其特征在于，含有：作为辅助原料的２质量％～１０质量％的碳化硅和３质量％～１０质量％的耐火泥的至少任一方、粘合材料、和其余量的选自刚玉、莫来石、铝土矿、耐火泥、叶蜡石、二氧化硅之中的一种以上的主原料的混合物，在以热态暴露于含有碱性成分的气体气氛中的环境下使用。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊藤智，中村伦，松井泰次郎，新田法生，
申请(专利权)人：新日本制铁株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]