JPH07206531A - 不定形耐火物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 消化の抑制された不定形耐火物を提供するこ
とを目的とする。 【構成】 塩基性骨材を40重量％以上含有する骨材100
重量部に対して、アルミナセメント又は水硬化性アルミ
ナを1〜15重量部、オキシカルボン酸の多価金属塩の1種
又はそれ以上を0.05〜5重量部含有した耐食性、耐消化
性に優れた、強度の大なる不定形耐火物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は不定形耐火物、更に詳し
くは骨材として塩基性骨材を使用し、耐食性、耐消化
性、強度に優れた不定形耐火物に関する。

【０００２】

【従来の技術】不定形耐火物は施工が容易で任意の形状
に成形でき省力化ができる等、多くの利点を有するため
近年急速な伸びを示している。

【０００３】現在普及している不定形耐火物はキャスタ
ブル、吹付け材、ラミング材、スタンプ材、コーティン
グ材、スリンガー材等であり、これに使用される骨材
は、シリカ質、ジルコン質、アルミナ質、黒鉛、炭化珪
素等の中性、酸性骨材である。このような中酸性骨材に
比べて、マグネシア、ドロマイト等の塩基性骨材は耐食
性に優れているため、定形耐火物の分野では広く利用さ
れているが、不定形耐火物にこれを使用した場合、不定
形耐火物製造時に添加する水分により骨材の一部が消化
し、加熱、乾燥時に消化が更に促進し、体積膨張を起こ
し耐火物施工体に亀裂が発生して、施工体は脆弱となり
崩壊する危険を招く。

【０００４】そこでこのような塩基性骨材の水和、即ち
消化を抑制する方法としてこれまで多くの方法が提案さ
れ試みられてきた。例えばパラフィン、アスファルト、
ピッチ、油類、樹脂、オキシカルボン酸あるいはその
塩、ショ糖等を使用する方法、難溶性リン酸塩を使用す
る方法(特開昭61-291465号)、非晶質シリカ粉末を使用
する方法(特開昭58-99177号)、硼砂、硼酸を使用する方
法(特開昭57-129881号)、CaO及びAl₂O₃を特定量含有し
たマグネシア骨材を使用する方法(特開平5-70247号)等
である。

【０００５】しかしながら、これらの方法はそれぞれ一
長一短があり高価である、溶湯を汚染する、耐火物に低
融点物質が生成し、強度が低くなる、耐食性が低下す
る、容積安定性が悪くなる等の問題点を内包している。
このような問題点に加えて消化抑制効果が必ずしも充分
でないため、安価で溶湯の汚染等の心配がないが、水を
比較的多く必要とするアルミナセメントや水硬化性アル
ミナを硬化剤あるいは結合材として使用することは、特
殊な場合、例えば消化が進行する前に水分が蒸発する熱
間吹付け等の場合を除き、極めて困難であった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そこで本発明者らは塩基
性骨材の消化抑制について鋭意検討を重ねた結果、本発
明を完成したものであって、即ち本発明は塩基性骨材を
40重量％以上含有する骨材100重量部に対してアルミナ
セメント又は水硬化性アルミナを1〜15重量部、オキシ
カルボン酸の多価金属塩(但し、アルカリ土類金属塩を
除く。以下同じ)の１種又はそれ以上を0.05〜5重量部含
有してなる不定形耐火物に関する。

【０００７】従来、本発明に使用するオキシカルボン酸
の多価金属塩は結合剤あるいは爆裂防止剤として一部使
用され、また特定の粒度構成を有するマグネシア骨材と
塩基性乳酸アルミ、珪石等を使用し、熱間曲げ強度を向
上させる方法(特開昭63-60168号)等にも使用されている
が、アルミナセメントあるいは水硬化性アルミナとオキ
シカルボン酸の多価金属塩を併用して、消化を抑制し、
強度に優れた不定形耐火物を得ようという概念は開示さ
れていない。

【０００８】

【作用】さて、本発明について詳記すると本発明に使用
する塩基性骨材としては、電融マグネシア、海水マグネ
シア、天然マグネシア等のマグネシア骨材、スピネル骨
材、マグネシアクロム骨材、ドロマイト骨材、カルシア
骨材であり、これらに更に効果を高めるために、パラフ
ィン、油類等のコーティング等を行った原料であっても
良い。そして本発明の骨材中にはこれら塩基性骨材が40
重量％以上含まれていることが要件の一つである。即
ち、40重量％以下の場合、消化があまり大きな問題とな
らず、耐食性等も期待できないことによる。

【０００９】また、本発明に使用するオキシカルボン酸
の多価金属塩としては、グリコール酸、乳酸、ヒドロア
クリル酸、オキシ酪酸、グリセリン酸、リンゴ酸、酒石
酸、クエン酸等の脂肪族オキシカルボン酸のアルミニウ
ム塩、鉄塩、クロム塩、ジルコニウム塩、チタン塩等の
正塩及び塩基性塩が安価で一般的であるがこれらに限定
されるものではない。後述するごとく本発明のオキシカ
ルボン酸以外の多価金属塩例えばギ酸、シュウ酸、酢
酸、フマル酸等の多価金属塩では本発明の目的とする消
化効果は得られず、また本発明のオキシカルボン酸であ
ってもアルカリ金属塩、アルカリ土類金属の塩、例え
ば、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム
等の塩では同様に本発明の効果は得られない。

【００１０】これら本発明のオキシカルボン酸の多価金
属塩の使用量は塩基性骨材に対して0.05〜5重量部、好
ましくは1〜3重量部である。即ち0.05重量部以下では本
発明効果が充分発現せず、5重量部以上添加しても添加
量に見合う効果は得られず経済的でない。

【００１１】これらオキシカルボン酸の多価金属塩と同
時に使用するアルミナセメントあるいは水硬性アルミナ
についていえば、その使用量は塩基性骨材に対して1〜1
5重量部、更に好ましくは2〜10重量部である。この範囲
が施工体強度と消化抑制との関係に於いて最も望まし
く、1重量部以下では強度が低く、15重量部以上であっ
ても添加量に見合う強度が得られない。

【００１２】耐火物に於いては各種の結合剤、例えば水
ガラス、粘土、リン酸ナトリウム、リン酸アルミニウ
ム、セメント、アルミン酸ナトリウム、アルミナゾル、
シリカゾル、アミンシリケート、各種樹脂等が使用さ
れ、本発明に使用するアルミナセメントあるいは水硬性
アルミナもその一つであるが、本発明のオキシカルボン
酸の多価金属塩と共に使用する場合、消化抑制に極めて
有効に作用するということは当に驚くべきことである。
即ち、アルミナセメントあるいはγ-アルミナやσ-アル
ミナ等の水硬性アルミナを結合剤として使用する場合、
他の結合剤に比べて更に多くの水の使用は不可避である
が、そのような水の使用は局部的に著しく消化を促進
し、施工体が脆弱になると考えられるところ、後の実施
例で示すように本発明のオキシカルボン酸の多価金属塩
を同時に使用した場合、消化は抑制され施工体強度も向
上することである。

【００１３】本発明各材料の添加順序としては、塩基性
骨材とオキシカルボン酸の多価金属塩とを充分混合した
後、アルミナセメントあるいは水硬性セメントを添加混
合することが消化抑制効果を最も良く発現させる点で望
ましいが、オキシカルボン酸の多価金属塩とアルミナセ
メント等を混合した後、これを塩基性骨材に添加混合し
ても良く、塩基性骨材とアルミナセメント等を混合後に
オキシカルボン酸の多価金属塩を混合しても良い。添加
順序としては特段限定するものではない。また、不定形
耐火物は現場施工が多く、あらかじめ粉末状態で混合す
る場合が多いが、オキシカルボン酸の多価金属塩水溶液
として現場で混練することもできる。

【００１４】また、本発明不定形耐火物の製造にあたり
塩基性骨材と共に各種酸性骨材、中性骨材やカーボンを
使用することができる。

【００１５】また、作業時間の調整等の目的でモノエタ
ノールアミン、トリエタノールアミン、ジエタノールア
ミン、エチレンジアミン等のアルカノールアミンを添加
しても良い。加えて、結合剤としてクロム酸、リン酸ア
ルミニウム、硫酸アルミニウム、水ガラス、各種ゾル等
の使用は消化抑制を妨げるものではないが多量の使用は
好ましくない。

【００１６】本発明の効果を更に発揮させるためにポリ
リン酸ナトリウム、リグニンスルホン酸ソーダ等の分散
剤、アルミナフラワー、シリカフラワー、ジルコンフラ
ワー等の超微粉を加えることができることは勿論であ
る。

【００１７】本発明不定形耐火物は転炉、取鍋、タンデ
ィッシュ等の鉄鋼容器の成形、補修に使用してその効果
が最も良く発現される。

【００１８】

【実施例】以下に本発明の実施例を掲げ更に説明する。
尚、％は特に断らない限り重量％を示す。

【００１９】(実施例１・比較例１)骨材としてマグネシ
ア骨材(粒子径3mm以上25.7％、1〜3mm28.6％、0.088〜1
mm17.1％、0.088mm以下28.6％)100重量部と所定量の塩
基性乳酸アルミニウム粉末(乳酸/Al₂O₃のモル比3.0)を
良く混合し、更にハイアルミナセメント5重量部を加え
混合後、これに所定量の水を加えて混練し、2×2×8cm
の金型に流し込み振動成形した。これを20℃で24時間養
生後脱型し、成形体を得た。消化試験はこの成形体を15
2℃の飽和水蒸気下(5kgf/cm²)で5時間放置することによ
り行った。また強度測定は消化試験を行った成形体と消
化試験を行っていない成形体のそれぞれを110℃で24時
間熱処理し、室温まで冷却した後、万能強度試験機を用
いて乾燥曲げ強度を測定した。消化試験の結果は消化試
験評価基準で示した。それらの結果を表１に示す。

【表１】 ^*1印 ：単位は重量部^*2 及び^*3印：単位はkgf/cm² 消化試験評価基準 ０--亀裂などが全くない状態 １--亀裂が僅かにある状態 ２--亀裂がかなりある状態 ３--亀裂の大きいものがある状態 ４--崩壊

【００２０】塩基性乳酸アルミニウム粉末を添加しなか
った試料は、消化試験で崩壊したために強度測定はでき
なかった。上表から明らかなように塩基性乳酸アルミニ
ウム粉末の添加効果は明らかであり、しかも塩基性乳酸
アルミニウム粉末を添加した試料の消化試験後の強度は
消化試験をしなかった試料と比べて著しく大きくなると
いう予想し得ない効果をもたらす。

【００２１】（実施例２・比較例２）骨材としてドロマ
イト骨材(粒子径3mm以上36.5％、1〜3mm40.0％、0.088
〜1mm23.5％)70重量部、マグネシア骨材(粒子径0.088mm
以下)20重量部及びマグネシア超微粉骨材(粒子径1μm以
下)10重量部と表２の正塩の添加物を良く混合し、更に
ハイアルミナセメント5重量部とリグニンスルホン酸系
分散剤0.5部を加え混合後、これに水8重量部を加えて混
練し、2×2×8cmの金型に流し込み振動成形した。これ
を20℃で24時間養生後脱型し、成形体を得た。消化試験
はこの成形体を152℃の飽和水蒸気下(5kgf/cm²)で3時間
放置することにより行った。それらの結果を表２に示
す。

【表２】

【００２２】（実施例３・比較例３）骨材としてアルミ
ナ骨材(粒子径3mm以上58.0％、1〜3mm42.0％)とアルミ
ナ微粉(粒子径1mm以下)とスピネル微粉(粒子径1mm以下)
とを合計で100重量部、ハイアルミナセメント5重量部を
用い、塩基性骨材配合量を変化させたときの配合割合を
表３に示す。表３の骨材に乳酸アルミニウム正塩粉末と
水7重量部を加えて混練し、2×2×8cmの金型に流し込み
振動成形した。これを20℃で24時間養生後脱型し、成形
体を得た。消化試験はこの成形体を152℃の飽和水蒸気
下(5kgf/cm²)で5時間放置することにより行った。それ
らの結果を表３に示す。

【表３】

【００２３】（実施例４・比較例４）骨材としてマグネ
シア骨材(粒子径3mm以上25.7％、1〜3mm28.6％、0.088
〜1mm17.1％、0.088mm以下28.6％)100重量部と所定量の
グリコール酸チタン正塩と所定量の添加剤を加え混合
後、更に所定量の水を加えて混練し、2×2×8cmの金型
に流し込み振動成形した。これを20℃で24時間養生後脱
型し、成形体を得た。消化試験はこの成形体を152℃の
飽和水蒸気下(5kgf/cm²)で5時間放置することにより行
った。また強度測定は消化試験前の成形体を110℃で24
時間熱処理し、室温まで冷却した後万能強度試験機を用
いて乾燥曲げ強度を測定した。結果を表４に示した。

【表４】 ^*1印 単位は重量部

【００２４】

【発明の効果】骨材に塩基性骨材を使用した際に問題と
なる消化性をアルミナセメント等とオキシカルボン酸の
多価金属塩を使用することにより解決し、亀裂等の発生
の少ない強度の大きな不定形耐火物を提供するものであ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 塩基性骨材を40重量％以上含有する骨材
   100重量部に対して、アルミナセメント又は水硬化性ア
   ルミナを1〜15重量部、オキシカルボン酸の多価金属塩
   (但し、アルカリ土類金属塩を除く)の1種又はそれ以上
   を0.05〜5重量部含有してなる不定形耐火物。