JPH03177365A

JPH03177365A - アルミニウム溶湯用不定形耐火物

Info

Publication number: JPH03177365A
Application number: JP1315915A
Authority: JP
Inventors: Kazuma Nishiuchi; 一磨西内
Original assignee: NIPPON REONA KK; NGK Insulators Ltd
Current assignee: NIPPON REONA KK; NGK Insulators Ltd
Priority date: 1989-12-05
Filing date: 1989-12-05
Publication date: 1991-08-01
Anticipated expiration: 2009-05-02
Also published as: JPH0633181B2

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、アルミニウム工業分野で使用する溶解炉、保
持炉等を製造するためのアルミニウム溶湯用不定形耐火
物に関する。

（従来の技術）アルミニウムやアルミニウム合金等を溶融したり保持す
る炉の内張炉材としては、一般に不定形耐火物が使用さ
れている。アルミニウムの融点がその他の金属に比べ比
較的低温（約６６０℃）であることから判断すると、こ
の種の不定形耐火物は耐熱性が相対的に低くてもよいこ
とから種々のものが適用可能である。

しかし、溶融アルミニウムの性質上、この不定形耐火物
は次のような制約を受けるため、現状で使用される不定
形耐火物は限られる。

すなわち、溶融アルミニウムは還元力が強く耐火物中に
含まれる種々の酸化物を還元して金属を遊離するため、
溶融アルミニウムの一部はアルミナに変わる。例えば、
耐火物中のＳ　ｉ　Ｏａは次式のように溶融アルミニウ
ムによって還元される。

４　Ａ　ｆ２．　＋　３　Ｓ　ｉ　０２　＝　３　Ｓ　
Ｌ　＋　２　Ａ　ｆ２　ｘ　Ｏ３このような溶融アルミ
ニウムと酸化物の反応は、炉の操業時、還元反応により
生成する金属成分が（＠湯に混入することや、反応生成
物の除却作業が困錐であることや、その還元反応の際に
耐火物が浸食される等の問題を引き起こす。

そこで従来より、前述した溶融アルミニウムの反応を抑
えるためにアルミニウム溶湯用の炉材として用いられる
不定形耐火物として、アルミナセメントに耐火原料の粒
径１ｕｍ以下の超微粉を加え、耐火物を低気孔率かつ気
孔径を小さくすることによって溶融アルミニウムに対す
る耐食［生を向上させた低セメントキャスタブルが知ら
れている（特公昭５９−３７４３１号公報）。

このような低セメントキャスタブルによると、施工時に
超微粉が耐火物中の微小に形成された気孔や毛管に入る
ため、施工後の乾燥品が低気孔率となりかつ気孔径も小
さくなる。また、施工の時に必要な添加水量が少量であ
るため、乾燥品の強度が非常に高くなること、耐摩耗性
が良いこと、高温強度、副クリープ性、耐火度等の熱間
特性が良好であること等の利点がある。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、従来の低セメントキャスタブルは、超微
粉を用いることにより施工のとき使用する水の添加量が
少量であるため、その混線物が高粘性となり、流動性お
よび硬化性が悪くなり、その結果として施工性が低下し
、また施工後の乾燥品が高強度を得る反面、スポーリン
グが起きやすくなるという問題があった。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたも
ので、乾燥品がアルミニウム溶湯用として、溶融アルミ
ニウムからの浸食を受けにくくするための低気孔率かつ
小さな気孔径を有し、従来の乾燥品の強度、耐摩耗性を
備え、高温強度、耐クリープ性、耐火度等の熱間特性を
損なうことなく、流動性、硬化性等の施工性を高め、充
分な耐スポーリング性を有したアルミニウム溶湯用不定
形耐火物を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段）そのために本発明のアルミニウム溶湯用不定形耐火物は
、骨材と中間粒と微粉とからなる耐火材料と、前記耐火
材料との合量中１〜５ｗｔ％配合されたアルミナセメン
トと、前記耐火材料と前記アルミナセメントとの合量中
１＝１５ｗｔ％配合され、シリカ、クロミア、チタニア
、ジルコニアおよびアルミナより選ばれた１種以上の超
微粉とからなる耐火組成物に、０．５〜５ｗｔ％の弗素
化合物と０．２５ｗｔ％以下の分数剤とを添加したこと
を特徴とする。

耐火材料は、骨材と中間粒と微粉とから構成され、原料
割合中の主要成分である。この材質はボーキサイト、高
純度アルミナ、ジルコン、クロミア等を使用するのが望
ましい。特に耐熱性、耐摩耗性および耐食性が要求され
る部位では、例えば電融アルミナや焼結アルミナ等を使
用するのが望ましい。

アルミナセメントは結合材として作用する。耐火材料と
の合量中１〜５ｗｔ％としたのは、結合材として充分に
作用するには１ｗｔ％以上が必要であり、５ｗｔ％以下
としたのは、これよりも多くなると施工時に混線のため
に必要な水の添加水量が増え、施工後の乾燥品の気孔率
を大きくするからである。また水分が多いと乾燥して強
度を発現するまでに要する時間も長くかかる。

超微粉は、主に粒径１μｍ以下の粉末であり、望ましく
は粒径０．０１ＬＬｍ程度の粉末を用いる。

この粉末が耐火物中の気孔や毛管を埋めることによって
、平均気孔径が約０．４５μｍに小さくなる。アルミナ
セメントと関連して結合成分として作用するため、施工
時に必要な水の添加量を少なくすることができる。耐火
材料とアルミナセメントとの合量中超微粉を１〜１５ｗ
ｔ％としたのは、１ｗｔ％未満であるとその効果が小さ
く、１５ｗｔ％を越えると型に流し込む時の流動性が悪
くなり、型への充填性が低下するためである。

弗素化合物は、具体的には、ＡＩ；！、Ｆｓ　、ＣａＦ
賞等を使用するのが望ましい。弗素化合物を添加する理
由は、前記耐火組成物へ添加したときの弗素化合物の分
散効果を向上させ、超微粉によって高粘性となり低下し
た施工性を回復させるためである。この弗素化合物の粒
径は７４μｍ以下とすると、前記添加効果が顕著である
。弗素化合物の添加量を前記耐火組成物の０．５〜５ｗ
ｔ％の範囲としたのは、０．５ｗｔ％未満では溶融アル
ミニウムに対する濡れ性が向上し耐食性が低下するため
で、５ｗｔ％を超えると乾燥品が高温で分離しやすくな
り施工性が低下するためである。

また、弗素化合物の添加時には、０．２５ｗｔ％以下の
分散剤を添加する。分散剤は、微細粒子の集合体を分散
させる作用を有し、アルカリ金属ポリリン酸塩、アルカ
リ金属炭酸塩、オキシカルボン酸塩等の界面活性剤を用
いるのが望ましい。

（実施例）以下、本発明の実施例について説明する。

炉床を製造する方法に本発明を適用した実施例について
説明する。

所定の超微粉を含む耐火材料とアルミナセメントの所定
量からなる耐火組成物に所定量の弗素化合物と分散剤を
加えた後、少量の水を加え均一になるように充分に混ぜ
あわせ、混線物を得た。そして、あらかじめ鋳込み成形
した前記混線物と同一組成のブロックを隙間を開けて並
べ、これらのブロック間の隙間に前記混線物を棒状バイ
ブレータにより流し込み、ブロックとともに温度、乾燥
時間などを所定の条件に設定して乾燥させた。

このようにブロックを用いた理由は、アルミニウム溶湯
用の溶解炉、保持炉等を製造する場合、ブロックを使用
すると、施工および解体作業の省力化、施工ムラの生じ
にくさ、強度の高い品質の安定した炉床が得られること
、溶湯の目地さしが起りにくいこと等の利点があるから
である。

次に、本発明による不定形耐火物について、各種試験を
行ない、施工性、耐食性、耐スポーリング性について評
価した。

試験に用いた不定形耐火物は、次のとおり作製した。前
記高純度アルミナを主体とした８８ｗｔ％耐火材料、シ
ルカとアルミナからなる８ｗｔ％超微粉、４ｗｔ％アル
ミナセメントからなる耐火組成物に、この耐火組成物に
対し１　ｗ　ｔ％弗素化合物とナトリウムポリリン酸塩
からなる分散剤を０．１ｗｔ％加えた後、３〜７　ｗ　
ｔ％の水を加え均一になるように充分に混ぜあわせ、混
線物を得た。

そして、配合割合を少しずつ変えて施工を行ったちの（
実施例１〜１０）と、弗素化合物または分散剤を少しず
つ変えて施工を行ったもの（比較例１〜５）の各配合割
合を第１表に示す。また、これらの乾燥品について施工
性、耐食性、耐スポーリング性を調べた結果を第２表に
示す。

（以下、余白、）第表第２表第１表において、実施例１〜７は弗素化合物としてＣａ
Ｆ、を使用し、実施例８〜１０は弗素化合物としてＡβ
Ｆ、を使用した。また、比較例１〜５の弗素化合物はす
べてＣａＦ、を使用した。

第２表において、０は特に良好であったもの、○は良好
であったもの、△はやや良好なもの、×は不良なものを
表わす。

試験の結果、弗素化合物が０．５ｗｔ％未満である比較
例１は、施工性、耐スポーリング性の点では大きな問題
がないが、耐食性が不良であった。

弗素化合物が５ｗｔ％を超える比較例２および比較例３
は施工性が不良であった。また、分散剤が本発明の範囲
外である比較例４および比較例５は、施工性が不良であ
った。

弗素化合物、分散剤ともに本発明の範囲内である実施例
１〜１０においては、弗素化合物がＣａＦ３を使用した
ときよりもＡＲＰ、を使用したときの方が施工性につい
て比較的良好な結果が得られ、特にＣａ　Ｆ　ａを使用
した実施例１および実施例２に関しては、施工性、耐食
性および耐スポーリング性ともに特に良好であるという
結果が得られた。

次に、本発明の実施例を用いて成形された耐火物（実施
例１１）と比較例の耐火物（比較例６）について、室温
曲げ強度、気孔率、平均気孔径、耐スポーリング性を比
較した。その試験結果を示す。各耐火物の配合原料は次
のとおりとした。

比較例６　：　８８ｗｔ％耐火材（６６ｗｔ％Ａ２２０
ｓ　、３２ｗｔ％５ｉＯｚ、２ｗｔ％Ｔ　ｉ　Ｏ＊）、
８ｗｔ％超微粉（７５ｗｔ％５ｉＯｚ、２５ｗｔ％）、
４ｗｔ％アルミナセメント、Ｏ，１ｔ七％分散剤（炭酸
ナトリウム）、実施例１１　：　８８ｗｔ％耐火材（６６ｗｔ％Ａ（２
ｔ　Ｏｓ　、３２ｗｔ％５ｉＯｓ、２ｗｔ％Ｔｉ０ｚ）
、８ｗｔ％超微粉（７５ｗｔ％Ｓｔｏｗ、２５ｗｔ％）
、４ｗｔ％アルミナセメント、２．Ｏｗｔ％弗素化合物
（ＣａＦａ　）、Ｏ，１ｗｔ％分散剤（炭酸ナトリウム
）とした。

拭払ｕＬ果比較例６：室温曲げ強度　　：　２００　ｋｇ／ｃｍ”（８００℃
焼成品）気孔率（８００℃焼成品）１２．０％平均気孔径（８００℃焼成品）；０・６μｍ耐スポーリング性：１５回実施例ＩＩ：室温曲げ強度　　：　１９０　ｋｇ／ａｍ”（８００℃
焼成品）気孔率（８００℃焼成品）：１３．０％平均気孔径（８００℃焼成品）：０．９μｍ耐スポーリング性：３０回なお、耐スポーリング性については、２０℃から１００
０℃ニ温度上昇し、１０００℃で３０分保持し、１５分
水冷し２０°Ｃにし、その後１５分空冷する操作を行な
い、焼成品がスポーリングをおこさずに前記操作を行な
えた回数により評価した。

前記試験結果より本発明の実施例１１によると、比較例
６に比べ、耐スポーリング性が特に優れていることが判
明した。

（発明の効果）以上説明したように、本発明のアルミニウム溶湯用不定
形耐火物によれば、従来の低セメントキャスタブルにＡ
ｎＦ３．ＣａＦｚ等の弗素化合物を分散剤とともに加え
ることにより、施工をするときに混線物の流動性かつ硬
化性が向上し、その結果、施工性を良好にすることがで
きる。

また本発明によれば、耐火組成物に弗素化合物を添加す
ることで、溶融アルミニウムに対する濡れ性を低下させ
、耐食性を向上させるとともに、従来の低セメントキャ
スタブルよりも低気孔率、小気孔径にならないため、耐
スポーリング性を向上させることができるという効果が
ある。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）骨材と中間粒と微粉とからなる耐火材料と、前記
耐火材料との合量中１〜５ｗｔ％配合されたアルミナセ
メントと、前記耐火材料と前記アルミナセメントとの合量中１〜１
５ｗｔ％配合され、シリカ、クロミア、チタニア、ジル
コニアおよびアルミナより選ばれた１種以上の超微粉と
、からなる耐火組成物に、０．５〜５ｗｔ％の弗素化合物
と０．２５ｗｔ％以下の分散剤とを添加したことを特徴
とするアルミニウム溶湯用不定形耐火物。