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公開番号2025054577
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-08
出願番号2023163694
出願日2023-09-26
発明の名称不焼成塩基性れんがの製造方法
出願人黒崎播磨株式会社
代理人弁理士法人英和特許事務所
主分類C04B 35/043 20060101AFI20250331BHJP(セメント;コンクリート;人造石;セラミックス;耐火物)
要約【課題】低融点物の生成による耐食性低下がなく、溶鋼中へのバインダー成分の溶解やマグネシアの消化等の懸念もなく、400～1000℃での強度低下を抑制したバインダーを使用した不焼成塩基性れんがの製造方法を提供する。
【解決手段】粒径75μm未満のマグネシアを0.2質量%以上30質量%以下及び粒径75μm未満のシリカを0.3質量%以上2.5質量%以下含有し、残部に粒径75μm以上のマグネシアを含有すると共にスピネル、アルミナ及びチタニアのうち少なくとも一種を含有する耐火原料配合物に、水を添加して混練し、プレス成形後、60℃以上1000℃以下の温度で熱処理を行う。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
粒径７５μｍ未満のマグネシアを０．２質量％以上３０質量％以下及び粒径７５μｍ未満のシリカを０．３質量％以上２．５質量％以下含有し、残部に粒径７５μｍ以上のマグネシアを含有すると共にスピネル、アルミナ及びチタニアのうち少なくとも一種を含有する耐火原料配合物に、水を添加して混練し、プレス成形後、６０℃以上１０００℃以下の温度で熱処理を行う、不焼成塩基性れんがの製造方法。
続きを表示（約 550 文字）【請求項２】
粒径７５μｍ未満のマグネシアとして軽焼マグネシア、粒径７５μｍ未満のシリカとしてシリカフラワーを使用する、請求項１に記載の不焼成塩基性れんがの製造方法。
【請求項３】
耐火原料配合物の残部に含有する粒径７５μｍ以上のマグネシアの含有率が、耐火原料配合物１００質量％中に占める割合において５０質量％以上９０質量％以下である、請求項１又は請求項２に記載の不焼成塩基性れんがの製造方法。
【請求項４】
耐火原料配合物の残部に少なくともスピネルを含有し、スピネルの含有率が耐火原料配合物１００質量％中に占める割合において５質量％以上４０質量％以下である、請求項３に記載の不焼成塩基性れんがの製造方法。
【請求項５】
耐火原料配合物の残部に少なくともアルミナを含有し、アルミナの含有率が耐火原料配合物１００質量％中に占める割合において１質量％以上１５質量％以下である、請求項３に記載の不焼成塩基性れんがの製造方法。
【請求項６】
耐火原料配合物の残部に少なくともチタニアを含有し、チタニアの含有率が耐火原料配合物１００質量％中に占める割合において１質量％以上１５質量％以下である、請求項３に記載の不焼成塩基性れんがの製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄鋼分野等における溶融金属容器あるいはセメントロータリーキルンの内張材等として使用される不焼成塩基性れんがの製造方法に関する。
続きを表示（約 3,000 文字）【背景技術】
【０００２】
溶融金属容器やセメントロータリーキルンの内張用耐火物としては、高い耐食性を有するマグネシア－クロムれんがが使用されることが多い。ところがこのマグネシア－クロムれんがは、Ｃｒ
２
Ｏ
３
成分を含有することから、使用後れんがに有害な六価クロムを含有する可能性があるため、環境衛生上問題があった。そこで、成分にＣｒ
２
Ｏ
３
を含有しないれんが、例えば、マグネシア－アルミナ質れんが、マグネシア－スピネル質れんが、あるいはマグネシア－チタニア－アルミナ質れんがなど、いわゆるクロムフリー塩基性れんがも使用されている。しかしながら、一般的なクロムフリー塩基性れんがは、１５００℃以上の高温で焼成されるためＣＯ
２
排出やコスト増などのデメリットもある。そこで、この問題を解決するために不焼成塩基性れんがの製造方法も検討されている。
【０００３】
例えば、特許文献１にはマグネシア－アルミナ質の不焼成塩基性れんがの製造方法が、特許文献２にはマグネシア－チタニア－アルミナ質の不焼成塩基れんがの製造方法が、それぞれ開示されている。そしてこれらの製造方法においては、バインダーとしてリン酸塩、ケイ酸塩、アルミナセメント等の無機系のバインダーが、熱間でセラミック結合が生じやすく強固な組織が得られると記載されている。
【０００４】
しかしながら、バインダーとしてリン酸塩を使用する際にはマグネシアとの急激な反応を生じないようにするためにリン酸ナトリウムをはじめとしたアルカリ金属リン酸塩として使用する必要があり、それらはマグネシアと低融点物を形成するために耐食性が低下して十分な耐用が得られない。また、溶鋼中へのリン成分の溶出も懸念されるため、リン酸塩の使用は好ましくない。ケイ酸塩として使用する場合も、ケイ酸ナトリウムなどのアルカリ金属ケイ酸塩は低融点物を生成しやすく耐食性が低下する。また、アルカリ性のバインダーであるためにマグネシアへの水酸基供給量が多くなり、水酸化マグネシウムを形成してれんがの消化が起こりやすくなることで長期間の保管や使用で亀裂が発生する恐れもある。これらの悪影響を最小限にするために、アルカリ金属リン酸塩やアルカリ金属ケイ酸塩の使用量を抑制することも考えられ、例えば特許文献１及び特許文献２の製造方法においてはリン酸塩が０．３重量部使用されているが、十分な強度が得られない問題がある。シリカゾル等のアルカリを含まないケイ酸塩バインダーも存在するが、れんがにした場合の強度が不十分のため実用化はしていない。アルミナセメントを使用すると、スラグ中のＣａＯ成分と反応して低融点物を生成するため、耐食性が低下して十分な耐用が得られない。
【０００５】
特許文献３では、マグネシア－スピネル質の不焼成塩基性れんがのバインダーとして塩化マグネシウム水溶液を使用することが開示されている。しかしながらこの場合には４００～１０００℃の温度域でバインダー成分が分解するため、強度低下や組織脆化が起こりやすいという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開平８－１４３３５６号公報
特開平８－３１０８７５号公報
特許第４３２８０５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、低融点物の生成による耐食性低下がなく、溶鋼中へのバインダー成分の溶解やマグネシアの消化等の懸念もなく、４００～１０００℃での強度低下を抑制したバインダーを使用した不焼成塩基性れんがの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の要旨は次の通りである。
１．
粒径７５μｍ未満のマグネシアを０．２質量％以上３０質量％以下及び粒径７５μｍ未満のシリカを０．３質量％以上２．５質量％以下含有し、残部に粒径７５μｍ以上のマグネシアを含有すると共にスピネル、アルミナ及びチタニアのうち少なくとも一種を含有する耐火原料配合物に、水を添加して混練し、プレス成形後、６０℃以上１０００℃以下の温度で熱処理を行う、不焼成塩基性れんがの製造方法。
２．
粒径７５μｍ未満のマグネシアとして軽焼マグネシア、粒径７５μｍ未満のシリカとしてシリカフラワーを使用する、１に記載の不焼成塩基性れんがの製造方法。
３．
耐火原料配合物の残部に含有する粒径７５μｍ以上のマグネシアの含有率が、耐火原料配合物１００質量％中に占める割合において５０質量％以上９０質量％以下である、１又は２に記載の不焼成塩基性れんがの製造方法。
４．
耐火原料配合物の残部に少なくともスピネルを含有し、スピネルの含有率が耐火原料配合物１００質量％中に占める割合において５質量％以上４０質量％以下である、３に記載の不焼成塩基性れんがの製造方法。
５．
耐火原料配合物の残部に少なくともアルミナを含有し、アルミナの含有率が耐火原料配合物１００質量％中に占める割合において１質量％以上１５質量％以下である、３に記載の不焼成塩基性れんがの製造方法。
６．
耐火原料配合物の残部に少なくともチタニアを含有し、チタニアの含有率が耐火原料配合物１００質量％中に占める割合において１質量％以上１５質量％以下である、３に記載の不焼成塩基性れんがの製造方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の製造方法では、バインダーとしてケイ酸マグネシウム水和物が形成されるため、低融点物の生成による耐食性低下がなく、溶鋼中へのバインダー成分の溶解やマグネシアの消化等の懸念もなく、４００～１０００℃での強度低下が小さい不焼成塩基性れんがが得られる。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明者らは、マグネシア微粉及びシリカ微粉を含有する耐火原料配合物に、水を添加して混練し、プレス成形後、６０℃以上１０００℃以下の温度で熱処理することで、十分な強度と耐食性を有する不焼成塩基性れんがが得られることを知見した。
そのメカニズムは以下の通りと考えられる。すなわち、マグネシア微粉及びシリカ微粉は、水の存在下でゲル状のケイ酸マグネシウム水和物を形成するため、６０℃以上の熱処理でもれんが中の水分が減少することで、れんがのマトリクス部でバインダーとして機能する。その後れんがの温度が上昇してケイ酸マグネシウム水和物が脱水しても非晶質のケイ酸マグネシウムボンドを形成するため強度を維持し、更に熱を受けると非晶質のケイ酸マグネシウムがフォルステライトとなるため使用温度まで強度の低下を抑制することができる。そして、このケイ酸マグネシウムのボンドは特に６００～１０００℃の熱間強度が高いことが特徴で、溶融金属容器やセメントロータリーキルンの内張材として使用した場合には、れんが組織の脆弱化に起因する稼働面の剥離を抑制する効果が大きい。
（【００１１】以降は省略されています）

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