JPH02199070A - 流し込み施工用耐火物 - 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、高炉用樋、取鍋、タンプッシュなどの内張り
材として好適な流し込み施工用耐火物に関する。

〔従来の技術］ 流し込み施工は、スタンプ施工などに比べて設備費が安
いこと、高度な施工技術を必要としないなど、その簡便
さのために、各種１炉の内張りに幅広く使用されている
。

この流し込み施工用の耐火物（以下、流し込み材と称す
）として例えば特公昭５９−３３５４９号公報には、耐
火性骨材に対し耐火粘土、解こう剤、凝こう剤および金
属アルミニウム粉を添加したものが提案されており、実
際の使用においてもこの材質が主流となフている。

また、特公昭８０−９９８３号公報には、耐火性骨材に
対してアルミナセメント、ｐＨ４以下の酸性分散剤、活
性な分散剤および耐火性微粉末からなる材質が提案され
ている。

［従来の問題点］ しかし、特公昭５９−３３５４９号公報に見られる材質
は、耐火粘土を通常３〜１２重量％添加することで施工
時の流動性を付与しているが、内張り後、長期使用にお
いては強度低下が著しい。

本発明者らがその原因について究明したところ、耐火粘
土の収縮で耐火物組織の内部に徴キレツが多数発生して
いることがわかった。しかも、耐火粘土は耐火度が比較
的低いこと、スラグとの反応で低融点物質を生成しやす
いことの欠点がある。これらから耐火粘土を多量に添加
する従来材質は、使用条件によっては局部溶損により、
それを内張すした溶融金属容器の渇漏れ事故などのトラ
ブルが懸念される。

一方、特公昭６０−９９８３号公報の材質は、ｐＨ４以
下の酸性分散剤の添加によって耐火性微粉末およびアル
ミナセメントの分散が持続し、施工時の可使時間が長く
なり、ち密な施工体が得られる。しかしその反面、ち密
なために乾燥時において水分蒸発がスムーズでなく、い
わゆる乾燥爆裂が生じやすい、乾燥温度を下げれば爆裂
は防止できるものの、その分、乾燥時間が長くなり、ひ
いては補修対象炉のＦｊ勅率を低下させることになる。

本発明は、上記従来材質の欠点を解決した流し込み材を
提供することを目的としている。

［問題点を解決するための手段］ 本発明者らは、耐火粘土を添加しなくとも施工時に流動
性に富み、得られた施工体はち密で、しかも乾燥爆裂の
問題がない材質を求めて研究を重ねてきた。

その結果、ｐＨ値が５以下の酸性分散剤の存在下、金属
アルミニウム粉および／または金属アルミニウム合金粉
を添加すると良好な結果が得られることを見い出し、本
発明を完成するに至ったものである。すなわち、重量割
合で、耐火性骨材１００重量％に対して、粒径１０μｍ
以下の粒子が７０重量％以上占める耐火性微粉外掛１〜
２０部、金属アルミニウム粉および／または金属アルミ
ニウム合金粉外掛０．０１〜４ＩｒＬ量％、１％水溶液
で測定のｐＨ値が５以下の酸性分散剤外掛０．Ｏ２Ｎ２
．８重量％、アルミナセメント外掛０．３〜１５瓜量％
よりなる流し込み施工用耐火物である。

用］ 本発明で使用する耐火性骨材および添加剤は耐火物材料
として既に公知である。しかし、流し込み材として本発
明の組成は新規なものであることに加え、この組成によ
って従来公知の技術からは予期できない効果が得られた
。

本発明の流し込み材は、粒径１０μ■以下の粒子が７０
重量％以上占める耐火性微粉と、ｐ）Ｉ５以下の酸性分
散剤との使用により、施工時には良好な流動性と適度な
可使時間を示し、ち密な施工体を得ることができる。耐
火粘土は添加しないか、または添加割合を低減させるこ
とで、耐火粘土を添加したことによる微キレッの発生や
耐食性低下を防止することができる。

金属アルミニウム粉は、施工水分と反応して反応熱と同
時にＨ２ガスを発生する０反応熱は水分蒸発を促進して
施工体の硬化作用をもつ。

Ｈ２ガスの発生は水蒸気の進路となる脱気孔を形成し、
乾燥爆裂を防止する。

金属アルミニウム粉がもつ以上の効果は、耐［作 火粘土を添加した材質において公知である。しかし、耐
火粘土を添加しないかまたはその添加量を低減した材質
では、施工時に十分な流動性を示さないために、金属ア
ルミニウム粉の反応で発生したＨ２ガスが内部にこもり
、施工体が脹れる現象が見られる。また、脱気孔の形成
も少ない。これに対し本発明は、ｐ）１５以下の酸性分
散剤の使用で、耐火粘土に頼らなくとも十分な流動性が
得られる結果、金属アルミニウム粉は施工体の脹れなど
を生じさせることなく脱気孔を形成する。

耐火性骨材として使用できる具体的な材質は従来の流し
込み材と変りなく、特に限定するものではない０例えば
、粗粒、中粒、微粒には、電融アルミナ、焼結アルミナ
、仮焼アルミナ、アンダルサイト、ボーキサイト、シリ
マナイト、ムライト、シャモット、ろう石、珪石、ジル
コン、クロム鉱、マグネシア−アルミナ・スピネル、マ
グネシア、炭化珪素、窒化珪素、黒鉛、無定形炭素など
から選ばれる一種または二種以上が使用できる。この場
合の最大粒径を例えば３〜３０ａＩＩ１１とする。

粒径１０μｍ以下の粒子が７０重量％以上占める耐火性
微粉は、例えばアルミナ、含水無定形シリカ、無水無定
形シリカ、ジルコン、炭化珪素、酸化クロム、酸化チタ
ン、活性炭などから選ばれる一種または二種である。こ
の耐火微粉は、施工時には分散剤で分散された後、アル
ミナセメントから溶出するＣａ−，へビ′″０イオンな
どの作用で凝集し、施工体をち密で高強度の組織にする
効果をもつ、耐火性微粉添加量が前記の耐火性骨材１０
０重量％に対して外掛１重量％未満では添加の効果がな
く、外掛２０重量％を超えるとち密性が過度となって耐
火ポーリング性を低下させる。さらに好ましい範囲は外
掛３〜１５重量％である。

金属アルミニウム粉は、施工水分との反応で反応熱とＨ
２ガスを発生させ、反応熱による水分蒸発と共に、Ｈ，
ガスによる脱気孔形成の効果がある０本発明では金属ア
ルミニウム粉だけでなく、金属アルミニウム合金粉でも
同様の効果が得られる。金属アルミニウム合金粉として
は、八１−Ｍｇ　、八ｆｆ１−５１．＾ｌ−Ｍｎ　、＾
１−Ｃｎ、Ａ９．−Ｍｇ−５１．などすべてにおいて効
果が確認されたが、経済面から中でも比較的安価なＡｆ
ｉ−Ｍｇ、Ａ１−５ｉが好ましい。

金属アルミニウム粉および／または金属アルミニウム合
金粉の耐火性骨材１００重量％に対する外掛割合は、０
．０１重量％未満では添加の効果がなく、４重量％を超
えると低融点物質である金属粉を多量に添加することに
なるから耐食性が低下する。さらに好ましくは０．０５
〜１重量％である０粒度は、十分な反応性を得るために
、粒径は例えば０．３ｍｍ以下のものを使用する。

流し込み材用としての分散剤は、種々のものが知られて
いるが、本発明では特にｐＨ値が５以下の酸性分散剤を
使用する。ｐＨ値が５を超えるものでは施工時の流動性
を低下させ、金属アルミニウム粉および／または金属ア
ルミニウム合金粉から発生するＨ、ガスが施工体にこも
り、脹れの現象を生じさせる。なお、ここでいうｐＨ値
は、１％水溶液で測定した場合の値をいう。

ｐＨ値が５以下の分散剤としては、例えばポリアクリル
酸（ｐ）１２）、酸性ポリリン酸塩（ｐ）Ｉ　４〜５）
　　ウルトラポリリン酸塩（ｐＨ１〜２）から選ばれる
一種または二種以上である。耐火骨材１００重量％に対
する外掛割合は、０６０１重量％未満では流動性付与の
効果がなく、０．８ｉ量％を超えると硬化時間が長くな
り過ぎて施工作業性が悪くなる。さらに好ましくは０．
０３〜０，３重量％である。

アルミナセメントは、ＪＩＳ規格の第１種または第２　
ｆｌの相当品、あるいはＣａＯ量が少ない、スーパーク
ラスのものが好適である。耐火性骨材１００重量％に対
して外掛０．３重量％未満では結合剤としての効果がな
い、１５重量％を超えると硬化が早すぎて可使時間が十
分でないことに加え、低融点物質の生成が多くなって熱
間強度、耐スラグ性を低下する。好ましくは１〜１０重
量％である。

本発明は以上の配合物以外にも、従来の流し込み材の添
加物として公知の、例えばＳＩ、Ｆｅ。

Ｆｅ−５ｉなどの金属粉、セラミックファイバー有機質
ファイバー、金属ファイバーなどのファイバー類、金属
アルミニウム粉に対するホウ酸アンモニウムなどの反応
抑制剤を適量添加してもよい。

［実　施　例］ 第１表、第２表は、本発明実施例とその比較例である。

表中に示す各種試験の試験方法は、つぎのとおりである
。

なお、養生時間は各側とも２４時間に統一した。

可使時間：　流動性を持続する時間であり、短いと施工
時の充填性が低下する。長 すぎると硬化がいつまでも完了せず 施工能率が悪い、好ましいのは、 般に２０〜１２０分である。

加水混練後、完全に硬化するまで 硬化時間： の時間である。この硬化が終了する と、その後の脱型、加熱乾燥などを 行うことができる。

脹れテスト：　φ５０Ｘ　１５０ｍｇ＋の円柱形状に流
し込み成形した試験片を養生し、その 養生中に０．５ｍｍ＋以上脹れたものをｘ印、０．５ｍ
ｍ未溝０脹れについてはＯ印とした。

乾燥爆裂テスト＝　０８０Ｘ　８０ｍ１１１の立方体形
状に流し造成形したものを養生後、温度 ５００℃の電気炉に投入した。その 際、水蒸気圧で組織破壊したものを ｘ印、そうでないものをＯ印とし た。

焼成後粉化率：　口４０Ｘ　４０ａ＋ｍの立方体形状に
流し込み成形し、養生後、１１０℃×２４時間、加熱乾
燥して得られた試験片 をサヤに入れ、コークスプリーズで その隙間を充填し、この状態で電気 炉で１１００℃×２時間の焼成を行う。

つぎに、この焼成と、焼成後の冷却 のサイクルを１回、１０回、２０回 行った後、試験片を乳ばちに入れ、 ２１０ｍｍの高さから５．４ｋｇの重錘を落下させ、こ
れを１０回くり返し、２ １以下に粉化した量を粉化させる前 の試験片全体の重量に対する百分率 で表した。

この焼成後の粉化率は、流し込み 材の長期使用における強度劣化評価 方法として求めたものである。数値 が小さいほど粉化率が少なく、シた がって長期使用しても強度劣化が小 さい。

耐スポーリング性：　　１２０　Ｘ　６０ｘ　５０ｍｍ
の形状に流し込み成形したものを養生後、 １１０℃×２４時間の加熱乾燥し、試験片とした。

１２００℃の電気炉に片面を挿入し、 ３０分間加熱後、これを取り出して空 冷し、３００℃まで冷却した時点で再 度前記の電気炉に３０分間挿入すると いう操作を１０回くり返した後のキ レツ発生状況を観察した。

○・・・キレッはとんどなし。

Δ・・・キレッが認められるが多くは ない。

×・・・キレッ多い。

耐　食　性：　回転ドラム式侵食テストで溶損指数を求
めた。

長さ方向に直角の断面が上辺６５国■ ×下辺１３０＋ａｍ　ｘ高さ５ｈｍの台形で、長さが１
２０ａｖの台形柱形状に流し込み成形したものを養生後
、１１０ｔＸ ２４時間の加熱乾燥し、試験片とし た。

試験片をドラム中に張り合せ、酸 素−ブロバンによる熱源で１５７０ｔ　Ｘ１時間を６回
くり返した。第１表に 示した各側については、侵食剤とし て高炉スラグを使用した。一方第２ 表に示した各側には侵食剤として鋼 を使用した。

指数は、第１表、第２表において それぞれ比較例１．比較例９の溶損 寸法を１００としたときのもので、数 値が小さいほど耐食性に優れる。

圧縮強さ：　　４０Ｘ　４ＱＸ　１６０＋＋＋ａ＋の形
状に流し込み施工したものを養生後、１１０℃×２４時
間で加熱乾燥し、試験片とした。

比較例１および比較例９は、耐火粘土を添加した従来量
も一般的に使用されている材質である。流動性を付与す
る耐火粘土の割合が多いことが原因で乾燥収縮に伴う徴
キレツの発生や、低融点物質のため焼成後粉化率、耐食
性および圧縮強さに劣る。

比較例２および比較例１０はｐＨが５を超える分散剤の
使用で可使時間が十分でなく、しかも脹れが見られた。

比較例８および比較例１１は、ｐＨ５以下の酸性分散剤
の使用で耐火粘土を添加しなくとも流動性。に富み、可
使時間も良好であったが、金属アルミニウム粉または金
属アルミニウム合金粉を添加していないので、脱気孔の
形成がなく、乾燥爆裂を生じた。

その他の、本発明の範囲以外の比較例も、表に示す試験
結果のとおり流し込み材として不適当なものであった。

これに対し本発明の実施例は、いずれも良好な結果が得
られ、表には示していないが、実際に炉に内張すしての
試験においても問題なく使用することができた。

【効　　　果］ 本発明によれば、流し込み材の従来材質では不可欠であ
った耐火粘土の添加を必ずしも必要としないから、耐火
粘土がもつ徴キレツ発生、耐食性低下などの問題を回避
できる。耐火性微粉を使用した材質はち密性に優れる反
面、可使時間が短いこと、加熱乾燥に爆裂しやすいなど
の欠点があるが、これに金属アルミニウム粉および／ま
たは金属アルミニウム合金粉とｐＨ５以下酸性分散剤の
併用添加によって実施例の結果が示すように適度な可使
時間を示すと共に、脹れ、爆裂などが全くないという、
流し込み材として極めて有用な効果を得ることができた
。

他４名

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　重量割合で、耐火性骨材１００重量％に対して、粒
   径１０μｍ以下の粒子が７０重量％以上占める耐火性微
   粉外掛１〜２０重量％、金属アルミニウム粉および／ま
   たは金属アルミニウム合金粉外掛０．０１〜４重量％、
   １％水溶液で測定のｐＨ値５以下の酸性分散剤外掛０．
   ０１〜０．８重量％、アルミナセメント外掛０．３〜１
   ５重量％よりなる流し込み施工用耐火物。