JPH02225380A

JPH02225380A - 水硬性不定形耐火物

Info

Publication number: JPH02225380A
Application number: JP1043902A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Kanda; 神田　美津夫; Takenori Yoshitomi; 丈記吉富
Original assignee: Kurosaki Refractories Co Ltd
Current assignee: Krosaki Harima Corp
Priority date: 1989-02-23
Filing date: 1989-02-23
Publication date: 1990-09-07

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、加熱昇温時に爆裂しにくい耐火ライニングを
形成することができる水硬性不定形耐火物に関する。

〔従来の技術〕

従来から、流し込み用不定形耐火物としては、アルミナ
セメント、燐酸アルミニウム、珪酸塩等を結合材とした
水硬性キャスタブルが一般的である。

最近では、それらの物性を改良したクレーボンドキャス
タブルあるいは低セメントキャスタブルと総称されるも
の、すなわち粘土や耐火超微粉末の分散、凝集特性を活
用した緻密質の流し込み用キャスタブルが開発され、各
種の溶融金属内張り容器や窯炉内張り等、広範囲に用い
られている。

しかしながら、これらのキャスタブルはいずれも一つの
共通の欠点がある。それは水を媒体として用いることが
前提であるがゆえの大きな欠点、すなわち、加熱乾燥時
において発生する水蒸気圧による爆裂を生じ易いことで
ある。

この加熱乾燥時における爆裂を解決するためにこれまで
にもいくつかの改良方法が提案されている。

たとえば、アルミニウム粉末を添加し、それの水和発熱
と水素ガスの発生による耐爆裂性の改善く特開昭５：ｌ
−６６９１７号公報、特開昭５４−１０４０７２号公報
）、また、有機質の短繊維を添加して可燃物であるとい
う点を生かして通気孔を作成することによる耐爆裂性の
改＠（特開昭５４−１１８４１２号公報。

特開昭５８−１０４０７２号公報、特開昭５９ｉ９０２
７６号公報１　特開昭６２−２１７６７号公報等）方法
である。

しかしながら、これらの技術においても改善すベき欠点
が種々ある。

すなわち、アルミニウム粉末を添加するものにおいては
、水和発熱の反応開始速度の調節が困難なばかりでなく
、引火性の強い水素ガスの発生を伴うため、爆発事故の
危険があることである。

また、有機質短磯維を使用する場合には、均質な分布が
困難となり、ややもすると不定形耐火物の混練時におい
て、混練水量が増加しやすいことがある。また、有機繊
維が燃えた跡は気孔となり多孔質となるため、発明の本
来の目的、すなわち耐爆裂性のよい緻密な不定形耐火物
を得ることができない。

更に最近では、これらの手法とは全く異なる方法での耐
爆裂性の改善例として、本質的に耐火骨材、超微粉末１
分散剤及び硬化剤よりなる組成物に、更に塩基性乳酸ア
ルミニウムを併用することを特徴とする不定形耐火物（
特開昭６２−１００４８３号公報）も開示された。しか
し、この場合も、それ自身が指摘しているように、養生
後の品質への影響が大きく、塩基性乳酸アルミニウムと
結合材との組合せ方、あるいは添加量によっては著しい
養生強度の劣化を生じたり、養生収縮によって亀裂を生
じたりする。

さらには、水硬性不定形耐火物にメタルファイバーを添
加することも、種々開示されている。

例えば、特開昭１．５−１５９５２号公報には、耐火性
骨材と耐火性セメントからなる耐火キャスタブルに径が
ｌＯμｍ〜３市、長さ５〜１００ｍｍの耐熱性のメタル
ファイバーを０．０１〜３０重量％添加したものが記載
されている。

また、特開昭６０−１１２ｆｌｉ７７号公報には、メタ
ルファイバーとしてアルミニウムを０．５〜５重量％含
有するステンレス鋼ファイバーを添加した不定形耐火物
が開示されている。

ところが、これらはいずれも、強度や耐スポーリング性
の改善を目的としたものであり、そのため添加されるメ
タルファイバーは、耐火骨材粒子間をつなぐように比較
的長く、また強度補強の点からファイバー自体の引張り
強度が必要なためにある程度の太さを必要としている。

確かに、強度補強等の点では、このようなことが必要不
可欠の条件である。

ところが、耐爆裂性に関して見れば、全く逆行している
ことが数多くの実験から確認されている。

この理由について、明確ではないが、長く太いメタルフ
ァイバーの場合、強度補強については優れたものがある
が、ファイバーの添加により材料の熱伝ｇ率が上昇し、
加熱時の水蒸気の発生が加速されるためと思われる。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明において解決しようとする課題は、従来の不定形
耐火物が有する加熱乾燥時における耐爆裂性を改善手段
としての、特定太さと長さ、それに配合債を特定するこ
とによって、爆発の危険や混練水量の増加もなく、耐爆
裂性のよい緻密な不定形耐火物を得ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、水硬性不定形耐火物に添加するメタルファイ
バーの太さ（直径）と長さを、それぞれ５〜２００　μ
ｍ、１．−７正に特定し、しかも、その含有量を０．１
〜５重量％とすることによって、上記課題が達成される
という知見に基づいて完成したものである。

メタルファイバーの含有量について、０４１重量％未満
では目的とした耐爆裂性の改善効果が得られず、５重量
％を越えると流し込み時の混練水量の増加がある等、作
業性の劣化を生じる。

また、過剰な添加は耐爆裂性をも低下させ、その上、耐
爆裂性の改善効果は、添加したメタルファイバーの直径
や長さに制限があることと深い関係があることを見出し
た。

従来使用されてきたメタルファイバーは、耐火骨材粒子
間をつなぐように比較的長く、また強度補強の点からフ
ァイバー自体の引張り強度が必要なために、ある程度の
太さを必要としている。

確かに、強度補強等の点では、このようなことが必要不
可欠の条件であり、そうでなければ改善効果は全く得ら
れない。この理由について、明確ではないが、長く太い
メタルファイバーの場合、強度補強については優れたも
のがあるが、ファイバーの添加により材ｑの熱伝導率が
上昇し、加熱時の水蒸気の発生が加速されるためと思わ
れる。

ところが、耐爆裂性の改善のためには、ファイバーの添
加によって熱伝導率が高くなることは好ましくなく、フ
ァイバー同士が材料内で連結して熱の流れを促進しない
ように、分断されて存在すべきである。そのためには、
ファイバーの直径は細くなければならず、また長すぎて
はならない。

このような知見のもとに、直径（太さ）５〜２００μｍ
、長さ１〜７圓の最適範囲を特定した。

また、添加量が過剰になると、ファイバー同士の連結を
生じてしまうために、添加量は５重量％以下に制限され
る。

すなわち、このような本発明の方法では強度補強のメタ
ルファイバーの添加と全く異なるものである。

メタルファイバーは材質的に少しでも熱の流れを促進し
ない点で、熱伝導率の低い黄銅、ステンレス、鋳鉄等が
好ましいが、特に制限はなく、あらゆるメタルが可能で
ある。また、その効果は母材となる耐火物の材質や結合
様式が異なっても同様に発揮され、材質や結合材に制限
を与えるものではない。

本発明における水硬性不定形耐火物とは、主材となる耐
火材料が、アルミナ、シリカ、ムライト。

マグネジ乙　ジルコン、シルコニ乙　スピネル等よりな
る耐火性骨材と耐火性微粉とからなり、結合材としては
、アルミナセメント、燐酸アルミニウム、珪酸塩等であ
り、すでに周知のものである。

また、最近のクレーボンドキャスタブルあるいは低セメ
ントキャスタブルもこれに含まれる。すなわち、水が媒
体として使用さ、れる水硬性キャスタブルに適用できる
。水を媒体としていれば、材質や結合様式の違いによら
ず適用できる点も本発明の大きな特長である。

〔作用〕

このような細くかつ短いメタルファイバーの添加によっ
て、耐爆裂性が改善されることが数多くの実験によって
確認できたものの、その理由は明確ではない。ただし、
加熱中にメタルファイバーと耐火材料との間にミクロ的
な隙間を生じ、それが水蒸気を逃す通路として、効果的
に作用していることが推定される。

〔実施例〕以下に、本発明を適用した実施例を挙げて説明する。

材料としてジルコン質低セメントキャスタブルとスピネ
ル質の一般キヤスタプルの場合の実施例を示す。

まず、ジルコン質低セメントキャスタブルの配合割合及
びファイバー添加の試験結果を第１表第２表に示す。

第　　１　　表実施例１〜４の場合、ファイバー無添加の比較例１と比
べて混練水量、見掛は気孔率１曲げ強度共にベースの品
質を維持したままで爆裂温度は上昇してあり、耐爆裂性
向上効果が認められる。また、実施例３は、添加ファイ
バーの材質が何であれ、特許請求の範囲内のサイズと添
加量であればその効果は充分に発揮されることを示して
いる。

比較例２には添加量が特許請求の範囲を越えた場合の結
果を示している。添加量が増加しすぎると耐爆裂性は逆
に低下する。この原因については不明であるが、ファイ
バーの絡み合いによる熱伝導率の増大が影響していると
考えられる。

この現象は、特許請求の範囲外の従来ファイバーを添加
した比較例３を見ても判る。すなわち、従来ファイバー
は直径も太く、長さも長いため、キャスタブルの中でよ
く絡み合い強度は向上しているが、耐爆裂性は逆に比較
例１０ベースよりも低下している。

本発明の重要な点は、耐爆裂性向上には従来のファイバ
ーより細く、短いメタルファイバーが有効であり、その
添加量により著しく効果が変化するため、その最適添加
量を見出したことにある。

比較例４．５には有機ビニロン繊維の添加効果を示す。

比較例４に示す少量の有機繊維の添加では耐爆裂性向上
効果が認められない。また、比較例５に示すように有機
繊維の添加量を増すと、耐爆裂性の向上は認められるが
、添加水量の増加により見掛は気孔率が増大し、強度が
低下するため緻密な組織を維持したままで耐爆裂性を向
上させる目的に沿っていない。

次にジルコン買低セメントキャスタブルとは材質、結合
様式共に異なるスブネル質一般キヤスタプルの配合と本
発明を適用した実施例及び比較例を第３表、第４表に示
す。

第　　３　　表第表〔発明の効果〕本発明は、材質や結合様式の違いによらず、水硬性不定
形耐火物に広範囲に適用でき、耐爆裂性のよい緻密な不
定形耐火物を得ることができる。

スピネル質一般キヤスタプルに本発明を適用した実施例
１〜３はベースの比較例１と比べて爆裂温度が著しく上
昇し、耐爆裂性が向上していることが判る。このように
、本発明はキャスタブルの材質や結合様式の違いにかか
わらず適用が可能であり、キャスタブル本来の緻密性を
維持したままで耐爆裂性を向上させる手段として有効で
ある。

Claims

【特許請求の範囲】

１．耐火材料中に直径５〜２００μｍ、長さ１〜７ｍｍ
のメタルファイバーを０．１〜５重量％含有せしめてな
り、加熱乾燥時における耐爆裂性を改善した水硬性不定
形耐火物。