[发明专利]含碳耐火物的背面氧化抑制方法、衬里结构体和含碳耐火物

说明书

技术领域

本发明涉及熔融炉、加热炉等设备中使用的含碳耐火物的背面氧化(rear face oxidation)抑制方法和衬里结构体。

背景技术

在熔融炉、加热炉等内部温度达到400℃以上的高温的设备中，设备的内壁由冷却板或耐火物构成。重视散热抑制的设备的内壁使用耐火物。

对于熔融炉、加热炉等的内壁的衬里结构体((refractory)lining structure)，例如在钢水锅中成为耐火物的与钢水接触的受热面的工作面(working face(of refractory))上设置有工作耐火物。工作耐火物的与工作面相反的一侧的面被称为背面。在工作耐火物的背面侧设置有永久衬耐火物，进而在永久衬耐火物的与上述工作耐火物相反的一侧设置有铁皮(outer steel shell)。

在温度变化大而担心因热冲击引起的破损的情况、担心因反应性的气体、熔融物引起的侵蚀的情况、以及在还原性气氛的用途中使用耐火物的情况下，一般采用在耐火物中配合1质量％以上的石墨或炭黑等碳、或者碳化硅、沥青、酚醛树脂等碳化合物而提高耐火物的耐用性的对策。在本说明书中，将这些含有碳或碳化合物的耐火物统称为含碳耐火物。通过在耐火物中配合碳和/或碳化合物，能够利用碳或碳化合物所具有的高导热率、高的与熔融氧化物的接触角、高填充性以及对耐火成分的粘合效果来提高耐火物的耐用性。

使用含碳耐火物时，背面被氧化，在含碳耐火物的背面侧形成氧化层。以下，将背面的氧化称为背面氧化，将在背面侧形成的氧化层称为背面氧化层。在耐火物的工作面侧，因与熔渣的接触而使工作面的损耗发展。此时，对于含有碳或碳化合物的耐火物而言，在背面侧，碳或碳化合物发生氧化直至内部而消失，因此，在氧化层中，空隙率与碳减少量相应地增加。磨损发展，耐火物的工作面到达背面侧的氧化层，结果，有时耐火物的损耗急剧发展而成为故障。

对此，在专利文献1中，改变含碳耐火物的工作面侧和背面侧的抗氧化剂的配比，即，在衬里的厚度方向上改变耐火物的组成来应对。另外，在专利文献2中提出了如下方法：在铁皮与耐火物之间设置由金属板构成的耐火物保护片来防止含碳耐火物的背面氧化。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平03-242369号公报

专利文献2：日本特开2001-317880号公报

发明内容

发明所要解决的问题

但是，专利文献1中的在衬里的厚度方向上改变含碳耐火物的组成的方法在工业上并不容易。另外，随着使用时间的增加，在耐火物衬里的厚度方向上损耗发展。为了避免假设在低温下使用而进行组成设计后的部位成为工作面，必须在残留厚度比在衬里的厚度方向上不改变组成的通常的耐火物的情况更厚的状态下结束使用。即，假设在低温下使用的部位不能耐受高温，因此必须对耐火物进行修补。因此，在专利文献1中，存在耐火物制造时的成本以及使用时的成本增加的问题。

另外，在专利文献2中的在含碳耐火物的背面侧设置由金属板或固着有挠性片的金属板构成的耐火物保护片的方法中，存在如下问题：耐火物背面与耐火物保护片之间的间隙即使稍微残留时，外部气体也会容易侵入、或者用于填埋间隙的挠性片的性能不充分，出于该理由，不能得到令人满意的背面氧化的抑制效果。

本发明是针对这样的问题而完成的，其目的在于提供可以得到充分的背面氧化的抑制效果的含碳耐火物的背面氧化抑制方法和衬里结构体。

用于解决问题的方法

为了实现上述目的，本发明具有如下所述的特征。

[1]一种含碳耐火物的背面氧化抑制方法，其中，使含有碱金属氧化物和SiO₂的硅酸的碱金属盐水溶液附着于含碳耐火物中工作面的相反侧的面即背面，然后使其固化而形成附着层，所述含碳耐火物在400℃以上的高温下使用且含有1质量％以上的碳或碳化合物，所述硅酸的碱金属盐水溶液中，SiO₂相对于碱金属氧化物R₂O(R为碱金属元素)的摩尔比为2.3以上。

[2]如[1]所述的含碳耐火物的背面氧化抑制方法，其中，上述硅酸的碱金属盐水溶液的粘度为10mPa·s以下。

[3]如[1]或[2]所述的含碳耐火物的背面氧化抑制方法，其中，在上述硅酸的碱金属盐水溶液的附着完成后经过30分钟以上之后，将附着上述硅酸的碱金属盐水溶液并使其固化后的耐火物施工到设备中。