JPH01230483A - 乾式施工用不定形耐火物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は水分を全く添加しない乾式施工用不定形耐火物
に関するものである。特に熱間乾式施工に賞月される不
定形耐火物に関するものである。

〔従来の技術〕

水等溶液で混練使用する流し込み材やライニング材に比
べ、施工が簡便で、水分の脱水乾燥工程が不必要で、昇
温に長時間かける必要の無い利点を有する乾式施工用不
定形耐火物は公知である。

例えば、特公昭５７−８０６６号公報及び特開昭５８−
２６０８０号公報は、結合剤として各々粉末ピッチと固
体粒状フェノール樹脂を利用し、加熱によりカーボン結
合を生成させるものである。これらは非酸化雰囲気下で
の使用にては良好な性能を発揮するが、通常の酸化性雰
囲気下ではカーボンが酸化消失して強度劣化が著しく使
用に耐え得ない。又、悪臭、黒煙の発生があり作業環境
」二好ましくない。

特開昭５４−７０３１３号公報は結合剤としてフェノー
ル樹脂利用の場合の強度低下防止に無機低融点粉末（フ
リット、リン酸塩、珪酸塩、硼酸、硼砂）を利用するも
のである。しかし、低融点粉末の添加は焼結、即ち冷間
強度向上には有効であるが、耐火骨材の耐熱性を低下さ
せ、高温に於ける熱間強度、耐蝕性等に対しては悪影響
を与える。

特開昭６１−４４７７１号公報も熱硬化性粉末フェノー
ル樹脂を利用する乾式施工用耐火物の改良に関わるもの
で、約１００°Ｃの養生で硬化したフェノール樹脂は３
００〜４００℃で熱分解し、強度低下を示す。

この防止の目的で粉末硼酸及び粉末珪酸ソーダを添加し
、中間温度（６００°Ｃ〜１０００℃）の強度発現の為
、硬ピンチ及びＭｇＯ粉を添加し、更に高温（１０００
°Ｃ〜１４００°Ｃ）の強度発現剤としてＳｉ粉末を添
加併用するというものである。ここでも焼結剤による冷
間強度の向上を目的としており、耐熱性や熱間強度には
考えが及んでいないし、フェノール樹脂や硬ピンチ使用
により作業環境上の問題を残している。

特開昭５５−７７６９２号公報はムライト粉、Ａｌ粉及
び炭素粉を添加した高アルミナ質ラミング材で、銅合金
熔融に用いられる。施工後１４５０°Ｃ以上に焼成して
、ライニング材表面にΔ１□０３とＳｉＣを生成させる
。これは、低融点金属の溶解にライニング材を予め１４
５０°Ｃ以上という高温に熱処理するという不経済な工
程を必要としている。

特開昭５６−３２３８１号公報は塩基性骨材に結晶水を
有する酸性リン酸塩、硫酸マグネシウム、塩化マグネシ
ウム、硼酸、硼砂、フリットを添加して、３００°Ｃ〜
６００’Ｃに加熱して強度発現させるものであるが、リ
ン酸塩、硼酸、硼砂、フリットは耐火骨材の耐熱性を低
下させ、硫酸マグネシウム、塩化マグネシウムはＳＯ□
ガス、Ｃ１２ガスを発生し、環境上問題となる。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上述べた従来技術より見て、乾式施工用不定形耐火物
に求められている課題としては、比較的低温度域にて焼
結を開始し、骨材の耐熱性低下が少なく、高温に於ける
熱間強度が充分存在することであると判明する。又、作
業環境的には悪臭や有害ガスの発生しないことが好まし
い。本発明はこれらの課題を解決しようとするものであ
る。

〔課題を解決する為の手段〕

本発明者は種々研究の結果、結合剤として無機焼結剤と
低融点金属粉末とを添加併用することにより、低温に於
ける焼結性に於いて、無機焼結剤単独使用に比べ優れ、
しかも耐火骨材の耐熱性低下を少なく出来、高温に於け
る熱間強度の大幅な向上が図れることを見出し、本発明
をなすに至った。

本発明の構成は粒度調整した耐火骨材、無機焼結剤及び
低融点金属粉末より基本的に成るもので、その特徴は無
機焼結剤と低融点金属粉末とを併用するところにある。

以下、更に詳しく述べる。

耐火骨材としては酸性、中性、塩基性或いは天然、人工
の公知の材料を使用目的により単独、又は二種以上組み
合わせて使用する。粒度構成は公知の乾式施工用耐火物
と何ら変わるところは無い。

無機結合剤としては当業者公知のリン酸塩、珪酸塩、硼
酸、硼砂、フリ・ノドが使用出来る。リン酸塩、珪酸塩
、硼酸、硼砂は通常吸着水、水和水、結晶水を有してお
り、緩やかな昇温で使用する場合は問題無いが、急加熱
すると脱水が瞬時に起こり、発泡したり、弾けたりして
施工体を多孔化する。その点フリットはその心配が無く
、急加熱や熱間施工時の無機焼結剤として最適である。

フリットとは、珪酸塩、硼酸塩、リン酸塩等の一種、又
は二種以上の混合物を熔融し、急冷粉砕して得られるガ
ラス粉末で、通常軟化温度は３００℃〜１０００℃の範
囲にある。琺瑯、七宝、陶磁器の釉薬或いは電子部品の
シール材等に利用されている。無機焼結剤の使用量は耐
火骨材１００部（重量部の意、以下同じ）に対して３〜
３０部、好ましくは５〜２０部が良い。３部以下では焼
結効果が出す、３０部以上では耐火骨材の耐熱性低下が
著しくなる。

粒度は平均５〜１０００μｍが良い。焼結効果の面から
は微細な程良いが、微細過ぎると乾式施工時の充填性が
悪化する。

低融点金属粉末としては融点１０００℃以下のもので、
例えばＡｌ（ｍｐ　６６０°ｃ）、　Ｃａ（ｍｐ　８５
０℃）、　Ｍｇ（ｍｐ６５０°Ｃ）が良い。又、合金に
すると共融現象を生じ、更に低融化する。例えばＡｌ−
Ｍｇ（共融点４３５°Ｃ）、Ａｌ−Ｃａ（共融点５４５
℃）、Ａｌ−Ｓｉ（共融点５７５°Ｃ）、　Ｍｇ−Ｃａ
（共融点４５０°Ｃ）。むろん三成分、四成分合金でも
良いが、高価となる。いずれにせよ、金属は低融点で、
酸化物となると高融点となる金属（合金を含む、以下同
じ）粉末である。使用耐火骨材、又用途等に応して適当
な金属を選定して単独、又は二種以上組み合わせて使用
する。

使用添加量は耐火骨材１００部に対して１〜３０部、好
ましくは３〜１０部が良く、１部以下では効果が無く、
金属粉末は高価故使用量は３０部以下と考えるのが経済
的である。純度は９０％以上、好ましくは９５％以上で
、粒度は平均５〜１０００μｍ程度のものが使用出来る
。

本発明の乾式施工用不定形耐火物は用途、目的、施工法
等に応じて骨材材質、無機焼結剤、及び低融点金属粉末
を適宜選定する。

例えば塩基性骨材：Ａｌ、Ｍｇ、Ｃａ、Ａｌ−Ｍｇ、Ａ
ｌ−Ｃａ、Ｍｇ−ＣａＡ１２０３質骨材：Ａｌ、Ｍｇ、
Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｓｉ珪石質骨材：Ａｌ−Ｓｉ、Δｌ
−ＳｉｆＣａ熱間施工では無機焼結剤としてフリットを
使用する。

又、高融点金属粉末、例えばＣｒ、　Ｚｒ、　Ｔｉ、　
Ｓｉ等を添加併用しても良い。

本発明の用途としては、炉底（床）の補修、型枠を利用
しての側壁の補修、或いは誘導炉等のラミング材として
使用出来る。冷間施工では加熱焼結、熱間施工では炉熱
による焼結も可能である。

〔作用〕

無機焼結剤であるリン酸塩、珪酸塩、硼酸塩は低融点物
質であるが、いずれもガラスを生成するもので、その粘
性は高い。フリットは一定の融点を持たず、軟化流動す
るもので、粘性はやはり高い。それ故、乾式施工体中を
移動し、耐火骨材粒子間を充填して焼結効果を充分に発
揮するには難点を有す。これに対し、低融点金属の粘性
は低く、施工体中の移動はスムーズであるが、低粘性故
熱間強度の面で充分で無い。

無機焼結剤と低融点金属粉末とを併用することにより、
お互いの欠点を補って、焼結効果高く、熱間強度の低下
も生じないものと推定される。

しかも低融点金属の酸化物の融点はＡｌｚＯ＋　（２０
１５’Ｃ）　、　ＣａＯ（２５７２℃）　、　ＭｇＯ（
２８００℃）と高い。即ち、低温で焼結効果を示した低
融点金属粉末は、高温で徐々に酸化して高融点酸化物へ
と変化する。この高融点となった酸化物は低融点である
無機焼結剤の耐熱性を向上し、耐火骨材の耐熱性低下を
抑え、高温に於ける熱間強度の著しい低下を防止する効
果を示す。

又、高融点金属も高温では酸化され、その時結合効果を
示す。そして、例えばＣ？、　Ｚｒは叶２ｏ３゜ＺｒＯ
□となり耐蝕性向上効果を示し、ＳｉはＳｉ０２となり
、ＡｌｚＯ，＋と結合してムライトを生成し、体積安定
性効果を示す。

〔実施例〕

耐火骨材としてＡｌ２Ｏ３６０％級の高アルミナ質シャ
モット、無機焼結剤として３号粉末珪酸ソーダ（粒度平
均５０μｍ）、硼砂（粒度平均４０μｍ）、フリソト（
硼珪酸塩系平均粒径６０μｍ、軟化温度５７０’Ｃ）及
び低融点金属粉末としてＡｌ（純度９９．７％平均粒径
５０μｍ）を用いて第１表に示す組成の乾式施工用不定
形耐火物を作成した。この不定形耐火物を所定型枠に自
重、自然流動で充填し、電気炉中で２０℃／分で昇温し
、焼結させ強度を測定した。又、充填後直ちに１０００
℃に保持した電気炉中に挿入し、急加熱テストを実施し
、焼結体の外観を観察し、急激な脱水による影響を調べ
た。結果を同じく第１表に示す。

次に使用例として、回転式加熱炉炉床の補修について述
べる。

炉床は投入する鋼材で損傷し、波板状の凹凸が生じる。

この凹部を充填補修する。その方法は巾約５０鰭、深さ
約５ｃｍの凹部に補修材料を熱間（約９００℃）で投入
し、手早（鏝でならし炉熱で焼付ける。

約５時間（炉床の１回転）焼付後に鋼材を投入し、操業
に移る。（尚、操業温度は約１３００″Ｃ）第１表実施
例４の材料を用いて補修を行ったところ、３０日後も損
傷無く操業が行えた。同じく比〜第１表〜 尚、実柵列、比州列の粒径は最大６１．７４１璽以下２
１％。

自重、自然流動充填を行っている為、強度の測定値は低
い。（振動充填を行うと著しく上昇する。） 較例２の材料を用いたところ、補修施工部は鋼材の重み
で変形し、しかも補修材の鋼材への付着が見られ、補修
効果は認められなかった。

従来は耐火骨材にアルミナセメントを配合したものや、
焼結鉱にコークス粉を混合したものを使用していたが、
これらの耐用性は無に等しい状態であった。耐火骨材に
アルミナセメントを配合したものは通常キャスタブル耐
火物と称され、本来水で混練して使用するものである。

本来の使用法による補修を行うには、炉温を常温にまで
冷却し、施工後、昇温工程が必要で補修に長時間を要し
、又、エネルギーロスも多大である。

実施例では高アルミナ質シャモット骨材を用い、使用例
では回転式加熱炉炉床の補修の例を示したが、もちろん
これに限定されるものでは無く、例えば、　コークス炉
　：　珪石、　熔融ンリカ、　コージライト、　シャモ
ットＳｉ−Ａｌ、　　Ｃａ−Ｓｉ 取　鍋：ジルコン Ａｌ、　（Ｃｒ、Ｚｒ、Ｓｉ） 転炉：　ＭｇＯ，Ｃａｂ、　ＭｇＭｇＯ−Ｃ−ＳｉＣ（
１ ２）、Ｃａ、Ａｌ、Ｍｇ−Ｃａ ＲＨ：ＭｇＯ，Ｚｒ０ｚ＋　　ＳｉＣ Ｍｇ、　　Ｃａ、　　Ａｌ、　　Ｓｉ−八ｌ＋　　（Ｃ
ｒ、Ｚｒ）等用途、目的により耐火骨材、金属粉末を自
由に選定使用する。熱間補修の時は無機焼結剤としてフ
リットが良い。

又、発塵防止の目的で極少量（１％以下、不定形耐火物
の充填性が悪化しない程度）鉱物油、動植物油を添加し
ても良い。

更に又、悪臭、有害ガス発生承知の上で１００°Ｃ程度
での強度を必要とするなら粉末フェノール樹脂等の熱硬
化性樹脂粉末の添加も可能である。

熱間投入施工に於ける発塵防止には、可燃性袋や耐熱性
シュータ−を利用すると良い。

〔発明の効果〕

以上の如（、本発明の乾式施工用不定形耐火物は、フェ
ノール樹脂やピンチ粉末、或いは塩化物や硫酸塩を使用
しないので、黒煙や有害ガスの発生が無く、作業環境上
好ましい。無機焼結剤に低融点金属粉末（酸化物は高融
点）を併用することにより、焼結性を促進し、しかも耐
火骨材の耐熱性低下、即ち、高温に於ける熱間強度の低
下を抑制し、高温下に於ける実用性の向上著しい。又、
無機焼結剤として水分を含有しないフリットを利用する
ことにより、熱間施工が効果的に行え、補修時間の短縮
、エネルギーロスの減少に多大の効果を示す。

特許出願人　　　　　　日本特殊炉材株式会社代表者　
溝　口　稔

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）粒度調整した耐火骨材、無機焼結剤及び低融点金
   属粉末より基本的に成る乾式施工用不定形耐火物。
2. （２）耐火骨材が高アルミナ質、無機結合剤がフリット
   で、低融点金属粉末がＡｌ，Ｍｇ，Ａｌ−Ｓｉの一種又
   は二種以上である第１項記載の不定形耐火物。
3. （３）耐火骨材が珪石、シャモット質、無機焼結剤がフ
   リットで、低融点金属粉末がＡｌ，Ａｌ−Ｓｉの一種又
   は二種である第１項記載の不定形耐火物。
4. （４）耐火骨材が塩基性或いは塩基性−Ｃ質、無機焼結
   剤がフリットで、低融点金属粉末がＡｌ，Ｍｇ，Ｍｇ−
   Ｃａ，Ａｌ−Ｍｇ，Ａｌ−Ｃａの一種又は二種以上であ
   る第１項記載の不定形耐火物。
5. （５）耐火骨材がジルコン、ジルコニア、ＳｉＣ、無機
   焼結剤がフリットで、低融点金属粉末がＡｌ，Ｓｉ−Ａ
   ｌの一種又は二種である第１項記載の不定形耐火物。
6. （６）Ｓｉ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｔｉ等高融点金属粉末を一種
   又は二種以上添加した第１〜５項記載の不定形耐火物。