JPH0443871B2

JPH0443871B2 -

Info

Publication number: JPH0443871B2
Application number: JP30328889A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Nishihara; Kazumi Togawa; Mitsuteru Takemoto
Original assignee: Shinagawa Refractories Co Ltd
Current assignee: Shinagawa Refractories Co Ltd
Priority date: 1989-11-24
Filing date: 1989-11-24
Publication date: 1992-07-17
Also published as: JPH03164460A

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］本発明はセメント製造ロータリーキルンの仮焼
帯に使用するための焼成断熱耐火物に関する。［従来の技術］セメント製造ロータリーキルン仮焼帯用れんが
としては、従来SK33〜36の粘土、高アルミナ質
れんがが使用されてきたが、省エネルギーとシエ
ルの腐食対策等を目的として各種断熱れんがの使
用が急速に増加してきた。しかしながら、これらの断熱れんがは不焼成れ
んがを直接内張りしているため、最近のリフター
構造及び固体燃料の採用などの使用条件の苛酷化
に伴い、強度不足による摩耗あるいは使用中の焼
結、収縮による構造体としての弛み等の問題が提
起され、使用条件の制約と寿命の低下を招いてい
る。従来、耐火断熱れんがの製造方法としては、
可燃性材料の焼成時の焼失により、気孔を構成す
る焼失法、起泡剤添加による泡末泥漿法、多
量の気孔をもつ材料を添加して多気孔化する多泡
性材料法などを一般的に使用されている。このなかで、セメント製造ロータリーキルンの
内張り用断熱れんがの製造方法としては、上記
またはを単独で使用するか、組み合わせて使用
するのが一般的であり、従来、直接内張り用とし
ては、炭素を含有した生ボタを主原料とし、リン
酸塩を結合材とする消失法で製造した不焼成れん
がが最も多く使用されてきた。ここで、セメント製造ロータリーキルンの内張
り用断熱れんがには、下記のような特性が特に要
求される： (a) 低熱伝導性で断熱性に富むこと； (b) より高強度で耐摩耗性を有すること； (c) 高温域での収縮少なく、容積安定性に優れる
こと； (d) アルカリ等の外来侵入成分に対する抵抗性に
優れること； (e) 発生熱応力が低く、熱衝撃抵抗性に優れるこ
と、等が挙げられる。［発明が解決しようとする課題］しかし、最近のリフター構造の採用、固体燃料
再転換による高温化と、アルカリ反応の促進など
の操業条件の苛酷化に伴い、上述のような不焼成
れんがでは使用時にカーボンの脱炭に伴う収縮に
よる抜出し、強度不足による摩耗損傷、アルカリ
侵入による構造的スポーリングなどによる損傷が
大きいという欠点があつた。従つて、本発明の目的はセメント製造ロータリ
ーキルンの内張りれんがに望まれる上述の特性を
所持する断熱耐火物を提供することにある。［課題を解決するための手段］本発明者らは上述の問題点を解決するために鋭
意研究を行つた結果、低熱伝導性と高強度とは相
反する特性であるなど既存の製造技術の範囲では
全ての特性を具備することは困難であり、従つ
て、不焼成断熱れんがでは限界であるとの結論に
達し、セメント製造ロータリーキルンの内張りれ
んがとして焼成断熱れんがを適用することを見出
し、本発明を完成するに至つた。即ち、本発明は必須成分として特殊断熱シヤモ
ツト粒20〜70重量％、コーデイライト粗角２〜20
重量％及びセリサイト１〜10重量％を含有してな
るセメント製造ロータリーキルン用焼成断熱耐火
物に係る。［作用］本発明のセメント製造ロータリーキルン用焼成
断熱耐火物は、特殊断熱シヤモツト粒、コーデイ
ライト粗角、セリサイトを必須成分として含有し
てなる焼成耐火物であることに特徴を有する。本発明の焼成断熱耐火物に使用できる特殊断熱
シヤモツト粒の配合量は20〜70重量％である。こ
こで、本明細書に記載する「特殊断熱シヤモツト
粒」とは、通常の断熱シヤモツトより高強度で且
つより多孔質のもで、主鉱物組成がムライト及び
クリストバライトからなるものをいう、この特殊
断熱シヤモツト粒は通常有機物と耐火材を混合
し、焼成することにより前記有機物を焼失させる
ことにより多孔質化することにより得られるもの
である。この特殊断熱シヤモツト粒は従来の気孔径３〜
１mmをもつ中空球に近い形状をもつ断熱シヤモツ
ト粒とは異なり、気孔径が小さく（1000〜10μm
程度、好適には500〜100μm）、更に、気孔が分散
化しているため、強度が多く、気孔率も大きい。
更に、不純物が少なく、任意の粒度に粉砕できる
ため、本発明の焼成断熱耐火物に対して有効な断
熱粒である。前記特殊断熱シヤモツト粒の配合量が20重量％
未満であると、本発明の目的である断熱性の付与
ができず、熱伝導率が上昇するために望ましくな
く、また、70重量％を超えると、気孔率が上昇し
て断熱性は増加するものの、強度が低くなり、耐
摩耗性に劣り、断熱耐火物の損傷が大きくなるた
めに好ましくない。また、本発明の焼成断熱耐火
物において、熱伝導率と強度の両特性を好適な状
態に維持するためには、特殊断熱シヤモツト粒の
配合量を40〜50重量％とすることが好ましい。また、特殊断熱シヤモツト粒の使用可能な粒度
範囲は0.1〜5.7mm、好ましくは１〜４mmの範囲内
のものである。次に、本発明の焼成断熱耐火物に使用できるコ
ーデイライト粗角の配合量は３〜20重量％であ
る。この配合量が20重量％を超えると、耐熱性が
急激に劣り、使用中の収縮を招き、舌出し、抜け
落ち等の問題を招くために望ましくなく、また、
３重量％未満であると、コーデイライト粗角の添
加効果が少ないために好ましくない。コーデイライトは2MgO・2Al₂O₃・5SiO₂の理
論組成をもち、融点は1460℃と比較的低いもの
の、極めて低膨張率を有するところに特徴があ
る。従来より、この特性を使用したコーデイライ
トれんが使用されているが、これらのれんがはシ
ヤモツトれんがにMgO微粉を混入し、焼成時に
上記組成とすることにより造られたものであり、
焼成時のコーデイライト反応化に伴う異常膨張が
認められ、亀裂等の要因にもなつていた。本発明で使用する「コーデイライト粗角」とは
耐火材をコーデイライト組成に混合し、ロータリ
ーキルン等で焼成し、完全にコーデイライト化し
た粗角であり、上記のような問題はない。本発明において、コーデイライト粗角を使用す
る目的は、低膨張率で、しかも低弾性率であるた
め、耐スポーリング性を焼成断熱耐火物に付与す
るためと、上記の通り低融点であるため、稼働表
面に粘稠なガラス層を形成し、液相を造るため、
セメント製造中に多く発生するアルカリ等の外来
成分の侵入を抑制することができる。このコーデイライト粗角は、配合量を少なくし
てその効果を大きくするために、3.36〜1.0mmの
粒径をもつ粗粒を使用することが好ましい。微粉
を使用すると、焼結性が進み、収縮が大きくなる
ために好ましくない。また、本発明の焼成断熱耐火物の第３の必須成
分はセリサイトである。セリサイト系原料には長
石系、雲母系等の鉱物があるが、いずれも低融点
であり、焼結性に富み、耐火物の強度上昇に対し
て有効である。更に、セリサイトは耐火物使用中
の耐摩耗性の向上とアルカリ等の外来成分の侵入
抑制等のメリツトが認められている。セリサイトの配合はコーデイライト粗角と同様
に大量使用は融点の低下すなわち使用温度域の限
定等につながるため、極力少ない方が好ましく、
この配合量は１〜10重量％である。この配合量が
１重量％未満であると、添加効果がないために望
ましくなく、また、10重量％を超えると、焼成断
熱耐火物製造中に変形等を生ずる恐れがあるため
に好ましくない。配合量としては３重量％程度が
最も有効である。また、本発明の焼成断熱耐火物には、特殊断熱
シヤモツト粒、コーデイライト粗角並びにセリサ
イトの他に他の耐火原料を配合することができ
る。この耐火原料において、骨材としては0.3〜５
mm程度のものを使用することができる。この骨材
としては収縮が少なく、硬質で、緻密な例えばシ
ヤモツトまたは高アルミナ質原料等を使用するこ
とができ、更に具体的には例えばアンダリユサイ
トまたは硬質シヤモツト等を挙げることができ
る。この骨材の配合量は５〜70重量％の範囲内で
あり、30重量％程度が特に好ましい。また、微粉部を構成する成分としては、例えば
水ヒ粘土、ロー石等を挙げることができる。この
微粉部は焼成断熱耐火物を成形する際の粘性を高
め、可塑性を付与するために使用することができ
る。この粘土成分の配合量は５〜30重量％の範囲
内であり、10〜15重量％程度が特に好ましい。更に、微粉部には、仮焼アルミナ（純度99％の
Al₂O₃）、焼結アルミナ等を５〜10重量％使用す
ることができる。この目的は粘土中のSiO₂と上
記の活性Al₂O₃が反応し、ムライト化する際にマ
イルドな膨張があり、耐火物全体としての収縮を
抑制する効果を付与するためである。また、微粉
は約5μmと極めて微小な粒度をもつものであるた
めに、成形する際の可塑性を付与する点及び耐火
性の上昇等にも有効である。上述の原料配合をもつ原料配合物に、粘性助剤
を添加し、混練し、所定の形状に成形し、焼成す
ることにより本発明のセメント製造ロータリーキ
ルン用焼成断熱耐火物を得ることができる。前記粘性助剤としては例えばパルプ廃液、デン
プン系等の有機バインダーをそれぞれ１〜３重量
％程度の量で使用することができる。焼成工程は温度1000〜1450℃で行うことができ
る。また、焼成雰囲気は酸化雰囲気である。このようにして得られた焼成断熱耐火物は例え
ばセメント製造ロータリーキルンの仮焼帯等に好
適に使用することができる。［実施例］以下に実施例を挙げて本発明のセメント製造ロ
ータリーキルン用焼成断熱耐火物を更に説明す
る。実施例以下の第１表に記載する配合割合の原料を使用
することにより本発明の焼成断熱耐火物（本発明
品１及び２）及び比較品を作製した。本発明品１本発明品１は第１表に記載する成分を混練し、
得られた混練物を630トンオイルプレスにて0.7ト
ン／cm²の成形圧により300×200×100mmの形状に
成形し、得られた成形体を120℃で48時間乾燥後、
酸化雰囲気中1350℃の温度で焼成することにより
得た。得られた断熱耐火物の特性を第１表に併記
する。本発明品２本発明品２は第１表に記載する成分を混練し、
得られた混練物を630トンオイルプレスにて0.8ト
ン／cm²の成形圧により300×200×100mmの形状に
成形し、得られた成形体を120℃で48時間乾燥後、
酸化雰囲気中1400℃の温度で焼成することになり
得た。得られた断熱耐火物の特性を第１表に併記
する。比較品比較品は第１表に記載する成分を混練し、得ら
れた混練物を630トンオイルプレスにて0.8トン／
cm²の成形圧により300×200×100mmの形状に成形
し、得られた成形体を120℃で48時間乾燥するこ
とにより得た。得られた断熱耐火物の特性を第１
表に併記する。

【表】なお、本発明品に使用する特殊断熱シヤモツト
粒は超微粉（数ミクロン）に粒度調整した耐火粘
土に水を加えてスラリー状とし、有機物としてウ
ツドパルプを混合し、混練し、脱水後、ロータリ
ーキルンで1200〜1400℃で焼成することにより得
られたものである。また、上記の本発明品１及び２並びに比較品に
ついて熱間線膨張率を測定したところ、第１図に
記載する結果が得られた。次に、本発明品２をＡ社セメント製造ロータリ
ーキルンの仮焼帯の断熱れんがとして使用したと
ころ、約９カ月の使用期間後も稼働面は平滑な摩
耗を呈し、損傷厚も約20mmで損傷スピードは約
0.08mm／日であり、従来使用されていた不焼成断
熱れんがの損傷スピード約0.21mm／日に対して1/
２〜1/3と少ない。更に、表面亀裂、内部組織に亀
裂等がなく、極めて良好な結果が得られた。［発明の効果］本発明のセメント製造ロータリーキルン用焼成
断熱耐火物は下記の利点をもつ：焼成断熱耐火物であるため、昇温に伴う異常
膨張等がなく、リニアーで且つ再加熱収縮がな
いため高温度域での使用が可能であり、使用中
の抜落等の問題がない；低弾性率化、低膨張化により、発生熱応力を
大幅に低下させているため熱衝撃抵抗性に優れ
る；低熱発生応力と同時に機械的応力に耐え得る
保有強度を維持しているため、繰り返し、疲労
破壊などの機械的スポーリングに優れる；アルカリ塩などの外来侵入防止対策として、
稼働表面に特殊緻密層を生成させるための変質
層が少なく、極めてアルカリ抵抗性に優れる；焼成耐火物としては極めて低い熱伝導率を示
す；セメント製造ロータリーキルン仮焼帯用に使
用した場合、従来使用の不焼成断熱れんがより
２〜３倍の寿命が見込まれる。また、放散熱量
についても、損傷スピードが少ないことから、
不焼成断熱れんがより有利であり、１炉代とし
ての放散熱量を約1/2程度とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例で得られた本発明品１及び２並
びに比較品の熱間線膨張率の測定結果を示すグラ
フである。

Claims

【特許請求の範囲】

１必須成分として特殊断熱シヤモツト粒20〜70
重量％、コーデイライト粗角２〜20重量％及びセ
リサイト１〜10重量％を含有してなるセメント製
造ロータリーキルン用焼成断熱耐火物。