不定形耐火物用粘结剂、不定形耐火物以及不定形耐火物的施工方法技术

一种不定形耐火物用粘结剂，其含有在α-SrAl2O4或β-SrAl2O4中固溶有Ca成分的固溶体，该固溶体的微晶直径在所述α-SrAl2O4固溶的情况下为40nm～75nm，在所述β-SrAl2O4固溶的情况下为35nm～70nm。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及窑炉的炉衬或修补用途中使用的不定形耐火物用粘结剂、不定形耐火物以及不定形耐火物的施工方法。 本申请以2010年4月28日在日本申请的特愿2010-104559号为基础主张优先权，在这里援用其内容。 
技术介绍
作为以钢铁工艺为代表的各种高温工艺的窑炉的炉衬耐火物的粘结剂，使用过磷酸钠、硅酸钠、呋喃树脂、酚树脂、沥青、乳酸铝、铝酸钠、硅溶胶、氧化铝溶胶、聚乙烯醇、甲基纤维素、羧甲基纤维素、硅酸乙酯、矾土水泥(也称为高铝水泥)、水硬性氧化铝等数量很多的无机化合物和有机化合物。 近年来，在耐火物领域中，基于施工性的改善和修补的容易性等，不定形化不断发展，以往一直使用定形砖的与铁水或高温炉渣接触的部位也已经广泛使用不定形耐火物。 在不定形耐火物的制造中，不进行定形耐火物的制造中所见的高压的加压。因此，填充性、形状保持性以及用于体现强度的原料和粘结剂的特性的重要性特别高。其中，矾土水泥(主要构成化合物：CaO·Al2O3、CaO·2Al2O3、12CaO·7Al2O3)作为高炉出铁沟、钢水包、RH等脱气/二次精炼设备、中间包、加热炉/热处理炉等耐火材料的粘合剂而被用于广泛的用途中。 另外，还研究了含有CaO-Al2O3以外的成分的氧化铝系的粘合剂的使用。 例如，在专利文献1和2中，公开了一种以钡或锶和氧化铝为主体的耐火性矾土水泥制造用原料混合物。具体地讲，其通过对碳酸盐和氯化物的混合物适当地进行热处理来获得水泥制造用的原料混合物。 在非专利文献1中，公开了一种在CaO-SrO-Al2O3系的水泥中添加市售的高纯度试剂并进行混合和烧成而制作的物质，其显示出可通过添加水而硬化的性质。 另外，在下述专利3中，公开了一种使用了具有CaO-SrO-Al2O3组成的水泥制造用原料混合物的不定形耐火物用粘结剂，其显示出：与CaO-Al2O3组成的粘结剂相比，高温下的耐炉渣性得到提高。 现有技术文献 专利文献 专利文献1：日本特开昭52-148524号公报 专利文献2：日本特开昭58-26079号公报 专利文献3：日本特开2008-290934号公报 非专利文献 非专利文献1：伊藤，水野，河野，鈴木：窯業協会誌，89，10，572-577，1981 非专利文献2：Prodjosantoso，A.K.and B.J.Kennedy，Journal of Solid State Chemistry，2002，Vol.168，No.1，pp.229-236 
技术实现思路
本专利技术要解决的问题 但是，在要求钢品质提高时，一方面操作的温度等条件变得严格，而另一方面以往的粘结剂在高温下的耐腐蚀性等正在变得不充分。一般使用的以矾土水泥为代表的粘结剂与构成不定形耐火材料的耐火骨料成分相比，更容易形成铁水或炉渣中的氧化铁和低熔物，耐火物的损耗或浸润从粘结剂的部分开始进行，存在着不能充分发挥耐火骨料成分所具有的本来的耐用性的问题。 附带地说，在专利文献1中，提供了一种以钡或锶和氧化铝为主体的耐火性矾土水泥制造用原料混合物，并研究了利用该混合物而得到的熟料粘结剂的强度等，但是，制造后的3天和7天不能充分表现出压缩强度，28天后才终于表现出最大的强度。 但是，通常的不定形耐火物大多是在一天后进行干燥和升温，并暴露于使用环境中，必须在24小时以内表现出最大的强度。因此，28天后才终于表现出最大强度的粘结剂不适合用作不定形耐火物用途。 另外，在专利文献1中，超过1000℃的高温下的特性完全未公开，而且，有关对高温的铁水或炉渣的耐腐蚀性，并不清楚，对于适用于高温下的耐腐 蚀性优良的不定形耐火物的手段，没有任何记载。 另外，在专利文献2中，提供了一种以铝酸锶为粘结剂的绝热性可铸调合物，得到了具有高温下的强度的绝热材，但是，由于是内衬在窑炉的背面的绝热用途，所以有关作为窑炉的耐磨炉衬(wear lining)所必须的特性即对高温下的铁水或炉渣的耐腐蚀性，并不清楚。另外，当使用铝酸锶作为粘结剂时，混炼过程中由于锶离子容易溶出，由此容易发生凝聚，显然对以铝酸锶为粘结剂的绝热性浇铸料的施工有可能并不容易。 另外，在非专利文献1中，试制了CaO-SrO-Al2O3系的水泥，并指出在0.3～0.4mol的Sr置换量时硬化体强度变得极大。但是，完全没有公开超过1000℃的高温下的特性，对于适用于高温下的耐腐蚀性优良的不定形耐火物的手段，也仍然没有任何公开。 由于以上的制约，实际上工业化的不定形耐火物用粘结剂目前的现状还是使用以CaO·Al2O3为主体、并含有α-Al2O3、或CaO·2Al2O3、12CaO·7Al2O3以及各种添加剂的矾土水泥。 另外，在非专利文献2中指出，CaAl2O4-SrAl2O4固溶体的晶体结构因Ca或Sr的固溶量的不同而变化。在Introduction中记载有：CaAl2O4是钢铁业的耐火浇铸料中使用的高矾土水泥的主要成分。但是，有关将CaAl2O4-SrAl2O4固溶体用于不定形耐火物的粘结剂时的、不定形耐火物的强度以及耐腐蚀性等性能，完全没有记载或启示。 附带地说，目前，作为不定形耐火物用粘结剂中使用的矾土水泥，可以列举出例如电气化学工业公司制的商品名为“High Alumina Cement ES”、“High Alumina Cement VS-2”、“High Alumina Cement Super 90”、“High Alumina Cement Super G”、“High Alumina Cement Super 2”、“High Alumina Cement Super”等、Kerneos公司制的商品名为“セカ一ル71”、“セカ一ル80”等，它们均是以CaO·Al2O3为主体、并配合了α-Al2O3或CaO·2Al2O3、12CaO·7Al2O3以及根据特性添加的少量添加剂的矾土水泥。 因此，应对操作的温度等条件变得严格的情况，迫切希望开发对高温下的铁水或炉渣的耐腐蚀性更优良的不定形耐火物用粘结剂。 对此，在专利文献3中，作为对炉渣或铁水的耐腐蚀性比以往的矾土水泥更加优良的粘结剂，公开了CaxSr1-xAl2O4。但是，为了使其广泛用作具有 各种厚度和形状等的窑炉的不定形耐火物的粘结剂，还要求硬化强度的进一步提高。 本专利技术的目的是提供一种相对于以往的矾土水泥等粘结剂，对炉渣或铁水的耐腐蚀性优良、并且硬化强度的早期表现以及其稳定性也优良的不定形耐火物用粘结剂、使用了该粘结剂的不定形耐火物以及该不定形耐火物的施工方法。 解决问题的手段 本专利技术者从提高不定形耐火物的耐火度的观点出发，着眼于用金属元素置换不定形耐火物用粘结剂中的Ca，新发现了：通过使SrO固溶于以往的矾土水泥的成分即CaO·Al2O3中，(换言之，通过制成在SrAl2O4中固溶有Ca成分的固溶体)，可以使组成高熔点化，对炉渣或铁水的耐腐蚀性优良，施工性以及高温下的稳定性也能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.04.28 JP 2010-1045591.一种不定形耐火物用粘结剂，其特征在于，其含有在α-SrAl2O4或
β-SrAl2O4中固溶有Ca成分的固溶体，所述固溶体的微晶直径在所述α-
SrAl2O4固溶的情况下为40nm～75nm，在所述β-SrAl2O4固溶的情况下为
35nm～70nm。
2.根据权利要求1所述的不定形耐火物用粘结剂，其特征在于，其含有
10质量％～60质量％的在所述α-SrAl2O4或所述β-SrAl2O4中固溶有Ca
成分的固溶体，并且配合有40质量％～90质量％的Al2O3。
3.根据权利要求1所述的不定形耐火物用粘结剂，其特征在于，其进一
步作为混合物含有在CaAl2O4中固溶有Sr成分的固溶体，所述固溶体的微晶
直径为25nm～60nm。
4.根据权利要求3所述的不定形耐火物用粘结剂，其特征在于，其含有
10质量％～60质量％的、在所述α-SrAl2O4或所述β-SrAl2O4中固溶有
Ca成分的固溶体和在所述CaAl2O4中固溶有Sr成分的固溶体这两者固溶体，
并且配合有40质量％～90质量％的Al2O3。
5.根据权利要求1所述的不定形耐火物用粘结剂，其特征在于，其作为
混合物含有在所述α-SrAl2O4中固溶有Ca成分的固溶体和在所述β-
SrAl2O4中固溶有Ca成分的固溶体这两者。
6.根据权利要求5所述的不定形耐火物用粘结剂，其特征在于，其含有
总计为10质量％～60质量％的、在所述α-SrAl2O4中固溶有Ca成分的固
溶体和在所述β-SrAl2O4中固溶有Ca成分的固溶体，并且配合有40质量
％～90质量％的Al2O3。
7.根据权利要求5所述的不定形耐火物用粘结剂，其特征在于，其进一
步作为混合物含有在所述CaAl2O4中固溶有Sr成分的固溶体。
8.根据权利要求7所述的不定形耐火物用粘结剂，其特征在于，其含
有总计为10质量％～60质量％的、在所述α-SrAl2O4中固溶有Ca成分的
固...

【专利技术属性】
技术研发人员：斋藤吉俊，小山厚德，
申请(专利权)人：新日铁住金株式会社，电气化学工业株式会社，
类型：
国别省市：