JPH07504642A - 吹付可能な耐火物組成物 - 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】 吹付可能な耐火物組成物 技徂分野 この発明は、好ましくは、水と混合して、タンディツシュの永久ライニング上に 吹付けてその上に除去可能ライニングを形成させる実質的にアルカリを含まない 耐火物組成物に関する 発皿Ｑ３景 タンディツシュおよびとりべは金属および金属合金を処理する際に用いられる中 間の収納容器である．これらの容器は耐熱性のある耐火物の永久ライニング材料 を含んでいる．耐火物の永久ライニングと形成させるのに５０ないし７０％Ａ１ □０，れんがのような材料に用いられることが多い。ライナー材料は耐熱性があ るけれども、溶融金属との接触および溶融金属処理中の加熱および冷却のおびた だしいサイクルは永久ライナーを劣化させ、そのひん繁な交換を必要とする。

したがって、乾式振盪可能、ごて塗り可能、ガン吹付可能または吹付可能な耐火 材料から成る除去可能ライナーをタンディツシュまたは他の溶融金属処理容器の 永久ライナー上に形成させる。

除去可能ライナーは永久ライナーを保護し、同時に溶融金属の温度を保持する熱 的または化学的バリヤーとして働く。タンディツシュまたはとりべは数多のサイ クルに用いられた後、除去可能ライナーを取り替える．除去可能ライナーは永久 ライナーと比べて熱膨張係数が異なっているので、「スルヵ脱１１（ｄｅｓｋｕ ｌｌｉｎｇ）　Ｊすなわち、除去可能ライナーの除去は容易に行えるはずである ．しかし、今まで、このような除去可能ライナーを形成させるのに用いられたよ うに耐火物組成物は、たとえばＮａ．ＯおよびＫｚＯのようなアルカリ酸化物を 含んでいることが多かった．タンディツシュまたはとりべの熱浸透は、除去可能 ライニングと永久ライニングとの界面に起る反応を生じさせることができる．こ の界面において、酸化物は永久ライナーと反応して両ライナーの融合を生じさせ るであろう．したがって除去可能ライナーのスカル脱離が困難になり、除去可能 ライナーに融合する永久ライナーの一部はこの操作中に取り除かれるがもしれな い。さらに、永久ライナーの汚染は除去可能ライナーに隣接する層の熱膨張係数 を高める．この層と残りの永久ライナーとの間の膨張差が永久ライナーの層剥離 をもたらし、さらに早期破壊を生じることがある。

塩基性耐火材料が除去可能ライニング材料として通常用いられている。「塩基性 」という用語は、組成の？Ｊ１９Ｉｌ性ではなくて該材料の化学的挙動を指すも のである。塩基性耐火材料にはマグネシア、ドロ７、オリビン、カルシアまたは これらの混合物がある。

前記通常の耐火物組成物は、耐火物凝集体のほかに、種々の結合剤、密度低下材 および可塑剤をも含むことができる。さらに、ごて塗り、ガン吹付、または吹付 による適用を容易にするために通常、水が組成物に添加される。

吹付可能な耐火材料は通常的２０ないし３０重量パーセントの水を含有し、ホー ス中にポンプ輸送され、スプレーガンで圧縮空気と混合されて、吹付は可能とな る。吹付可能なライナーは、押湯、とりべ、タンディツシュ、トラフおよびパイ プのような容器を鋳造する際に用いるのに好適である。

これまでのところ、吹付可能は耐火材料は、脱落、すなわち、新たに適用した耐 火材料が適用しようとする表面に固着状態を保たせるのに必要な付着力を欠く状 態のために困ることがある。

したがって、満足すべき断熱性、永久ライナーからの除去しやすさをもたらし、 かつ、湿潤材料の著しい脱落なしに均一な層をもたらす除去可能ライナーとして 用いるための吹付可能な耐火材料を提供することは極めて有利と思われる。前記 利点を得ながら、さらに、約１００ボンド／立方フイート（’ｐ、ｃ、ｆ　Ｊ　 ）未満の密度を生じ、さらに閉塞せずに最高的３０−４０分のスプレーガン滞留 時間を可能にする吹付可能な材料を提供することはさらに有利であろう、さらに 、該材料がもしもアルカリ酸化物を実質的に含まないとしたら、永久ライニング の早期劣化は低減できるであろう。

分質の盟約 この発明によれば、満足すべき耐薬品性および耐熱性を有し、カリ冷却後除去の 容易な除去可能耐火物ライニングとして適用できる実質的にアルカリ酸化物を含 まない耐火材料が提供される。

とくに、この発明は低密度で、約０．１重量パーセント未満のアルカリ酸化物を 含有する実質的にアルカリ酸化物を含まない耐火物組成物を提供する。さらに、 該組成物は吹付けによって適用したとき脱落に耐え、その上、同時にスプレー装 置を閉塞させずに最高的３０ないし４０分の滞留時間を与える０組成物の乾燥密 度は１００　ｐ、ｃ、ｆ、未満で、典型的には約８０ないし９５　ｐ、ｃ、ｆ、 である、また、組成物全体のアルカリ含有成分は、組成物全体のわずか約０．１ ％である。したがって、この発明の耐火物組成物から形成される除去可能ライニ ングは鋳造容器内の永久ライニングの耐用年数を増すのに役立つ。

前記利点は、剛化剤、固化遅延剤、一つ以上の密度低下材、可塑剤、低温結合剤 および耐火物凝集体を含有する耐火物組成物で得られる。また、開化剤および固 化遅延剤は、組成物の吹付適用中に、最高性能を得るために、所定の重量比で添 加することができる。

主因Ω紅組ｌ説明 以下の説明中で、とくに断らなければ、パーセンテージまたは％の指示はすべて 重量パーセントを指すものとする。

この発明は、主成分として、マグネシア、ドロ７、オリビン、カルシア、アルミ ナ、シリカおよびこれらの混合物のような種々の耐火物凝集体の中のいずれか一 つを含有する耐火物組成物に関する。鋳造容器またはタンディツシュの除去可能 ライニングとして好ましい耐火物凝集体は塩基性耐火物であろうし、もっとも好 ましくはマグネシアまたは他のＭｇＯ源を基材とするものであろう。

マグネシア凝集体は少なくとも約５０ないし９５％のＭｇＯを含有しなければな らない。したがって、硬焼マグネシア、海水マグネシア、ペリクレース等のよう な水に不溶の微粒状耐火物粒子をもたらす任意のＭｇＯ源を選ぶことができる。

アルカリ酸化物を含まない組成物を配合する場合に、耐火物凝集体の残りの比率 は顕著な量のアルカリ酸化物成分を含有してはならない。

耐火物凝集体は、組成物全体の約８３％以上、好ましくは約９０％を上回る量を 構成する。ＷＥ集体としてマグネシアを用いる場合には、望ましければ一部をオ リビンで置き替えることができる。このように、耐火物凝集体によって与えられ る全組成物中のＭｇＯ含量は約３８ないし９９％にわたることができるが、オリ ビンは最大４５％の量で使用することができる。

可塑剤は適用すべき表面に組成物を付着させる能力を高めるために加えられる。

可塑剤は約０．１ないし約５％の量で用いられる。可塑剤は、ベントナイト、カ オリンクレーおよびボールクレーから選ばれるクレーであるのが好ましい、しか し、可塑剤としてベントナイトを選ぶのがとくに好ましい。

組成物の密度を制御するために、少なくとも一つの密度低下剤を約０．１ないし 約６％の量で添加する。無機および有機の繊維、発泡性無機および有ｉ物質、ま たは他の軽量充填剤を含む任意のさまざまの密度低下剤を使用することができる 。

紙繊維（粗または細）、セラミックまたはガラス繊維、ロックウール、発泡クレ ーおよびポリスチレンビーズか添加可能な代表的成分である。

密度低下剤がセルロース繊維および発泡ポリスチレンビーズの混合物であるのが 好都合である。有機繊維は粗い紙繊維、細かい紙繊維または両者の混合物である のが好ましい、これらの繊維は概して約０．１ないし約１．５閣の繊維長を有す ると思われる。該繊維の使用によって、この発明の耐火物組成物は約１００ボン ド／立方フイート未満の乾燥密度を有することができる。

紙繊維とともに、微細パーライト、発泡ポリスチレンビーズ、発泡耐火れんがお よびこれらの混合物を、組成物の密度をさらに低下させるために添加する。平均 粒径が約０．５ないし約２Ｍ、かさ密度が約１ないし２１ｂ／ｆｔ’　、融点が 約４００ないし５００Ｆ、および蒸発温度が約５００ないし６００″Ｆ′の発泡 ポリスチレンビーズを選ぶのがもっとも好ましい、米国特許第５，０７３，５２ ５号で、該ビーズについてのさらに詳細を知ることができ、その内容は参考資料 として、とくに本明細書に収録しである。該ビーズは紙繊維とともに、乾燥密度 が最小約８０ポンド／立方フートはどの耐火物組成物をもたらす。

組成物は、また約０．１ないし約２％の剛化剤および約０．１ないし約２％の固 化遅延剤を含有する。開化剤は水と混合するときに、組成物に初期ゲル化性を与 えるために添加する。吹付適用に対しては、ポンプ輸送可能な粘度とするために 、典型的には約２０ないし３０％の範囲の水量を添加する。剛化剤はアルカリ土 金属リン酸塩、リン酸アルミニウム、カプセル入りリン酸、リン酸アンモニウム または有機ホスフェート化合物のようなアルカリを含まないホスフェート化合物 が好ましい、これらの化合物中では、リン酸−カルシウムがもっとも有利である 。

剛化剤は、また、組成物に高温強度をも付与する。

固化遅延剤は開化剤のゲル化性を調節して、組成物に実質上の滞留時間を与える ために添加する。固化遅延剤は約０．１ないし約２％の量で添加し、好ましくは 有機酸である。任意の二塩基性または三塩基性カルボン酸を使用することができ 、クエン酸、酒石酸、シュウ酸、またはリンゴ酸が代表的なものである。これら の中で、粉末状のクエン酸がもっとも好都合であることが認められている。

これらの薬剤は、耐火物組成物き粘度を調節し、さらにスプレー装置内をポンプ 輸送するために前記の範囲内でさらに調整することができる０組成物通用中の最 適性能は剛化剤対固化遅延剤の重量比を制御することによって得られる。約３： 工ないし１：３の比が適当であり、約７．５：１ないし１：１．５が好ましい、 もっとも好都合な比率は約１：１である。このレベルでは、両側が共に働いて、 吹付直後ないし乾燥直前の間の耐火材料の脱落を防ぐ。

固化遅延剤は、耐火物組成物が、スプレー装置内の流動を効果的に阻止すると思 われる高過ぎる粘度に早期に到達しないようにする。固化遅延剤は、耐火材料に 、スプレー装置内で閉塞を生じないで最大的３０ないし４０分のスプレー装置内 滞留時間を与えるだけの量で使用するのが好ましい、したがって、組成物は、３ ０−４０分の作業停止後もスプレーヘッドまたはそれに接続するホースを清浄に する必要なく吹付を再び続けることができる０組成物に所望の滞留時間および脱 落抵抗性を与えるには粉末状クエン酸とリン酸−カルシウムの１：１の重量比が もっとも好ましい。

この発明の耐火物組成物は、さらに約０．１ないし２％の二次結合剤を含むこと ができる。この結合剤の添加は耐火物の強度に寄与し、さらに、また組成物への 空気同伴を高めて、その密度をさらに低下させることが認められている。この結 合剤は、たとえばりグツスルホン酸カルシウムのようなアルカリ土金属リグノス ルホネートであるのが好ましい。

実−一施一一例 下記の非限定例はこの発明の好ましいＢ樺をさらに説明するものである。

丈施例−１ 諸成分をトライブレンドして、均一なバッチとして、該バッチに２５％の水を加 え、バッチ中に水を実質的に均一に分布させるように配合物を混合して下記供試 配合物を調製した０表１でわかるように、種々の量の剛化剤および固化遅延剤を 使用して、組成物のゲル化性に及ぼすそれらの効果を評価した。

試験結果を次の表２に示す。

０．８５パーセントのリン酸−カルシウムおよび０．８５パーセントのクエン酸 を有する試料Ｃは脱落抵抗性および滞留時間を向上させると思われる好ましい剛 化時間を示した。

実施例−１ 発泡ポリスチレンビーズ（”２型）および粗い紙繊維を含む超軽量凝集体を耐火 物組成物に包含させることによって９０ｐ、ｃ、ｆ、未満の密度を得ることがで きることを見出した。

下記表３に、含水量が表中に示す通りである以外は前記実施例１に述べたように 調製した５種類の供試配合物を列挙する０組成物の乾燥密度のみならず乾燥組成 物中のビーズの分散性に及ぼす効果を評価するために種々の量の発泡ポリスチレ ンビーズを使用した。

上記のように、試料Ｆ、Ｈおよび１は十分に９ｏρ、ｃ、ｆ、を下回る乾燥密度 を示す、試料Ｉは乾燥密度の基準（９０ｐ、ｃ、ｆ、未満）に適合し、さらに、 また水と混合する前の乾燥粉末中のピースの良好な分散性を示した。

実施例一旦 実施例２の試料■の配合物を多数のスプレー適用屋外試験に使用した。ｍ酸物は いくつかの場所で除去可能タンディソンユライナーとして試験した０組成物はス プレー適用の要求性能、すなわち、スプレー量、滞留時間、脱落抵抗性等に適合 した。得られたライニングもまた、乾燥、予熱、溶融金属およびスラグ抵抗性、 耐久性ならびに序列要求の領域における要求性能にも適合した。ライニングのス カル脱離可能性（ｄｅｓｋｕｌ　１ａｂｉｌｉ　ｔｙ）はすべての場所で良好で あり、通常のアルカリ酸化吻合を耐火物組成物を使用するライニングよりもすぐ れていることが認められた。

ここに開示した発明は前記目的をかなえるように十分考慮されているけれども、 当業者によって数多の修正および態様が案出可能なことは理解されよう。別添ク レームが、この発明の真の精神および範囲内に入るようなすべての修正および態 様を含むことを意図している。

国際調査報告 Ｗ、、１１＠＋、Ａｅ＠ｋｌｌ１ｍＮ＃　：’ＣＴ／ＬＩＳ　９：１１０１８６ ２ＭｈＪｌ１０ｌ８６２　ＭＮＮＥＸ　ＭｈＪＮＥＸＥフロントページの続き （８１）指定国　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。

ＤＫ、ＥＳ、ＦＲ，ＧＢ、ＧＲ，ＩＥ、ＩＴ、ＬＵ、ＭＣ，ＮＬ、ＰＴ、ＳＥ） 、０Ａ（ＢＦ、ＢＪ、ＣＦ、ＣＧ、ＣＩ、ＣＭ、ＧＡ、ＧＮ、ＭＬ、ＭＲ，ＳＮ 、ＴＤ。

ＴＧ）、　ＡＴ、　ＡＵ、　ＢＢ、　ＢＧ、　ＢＲ，ＣＡ、　ＣＨ。

ＣＺ、ＤＥ、ＤＫ、ＥＳ、ＦＩ、ＧＢ、ＨＵ、ＪＰ、ＫＰ、ＫＲ，ＬＫ、ＬＵ、 ＭＧ、ＭＮ、ＭＷ、ＮＬ、Ｎ。

、ＮＺ、ＰＬ、ＲＯ，ＲＵ、ＳＤ、ＳＥ、ＳＫ、ＵＡ

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. １．耐火物凝集体； 水と混合するときに祖成物の固化時間を延長させるのに必要なだけの量が添加さ れる固化遅延剤とともに、組成物に剛性を与えるのに必要なだけの量のアルカリ を含まないホスフェート化合物； 組成物の密度を低下させるのに必要なだけの量の少なくとも一つの密度低下剤； および 水と混合後、組成物が垂直面に付着する能力を強めるのに必要なだけの量の可塑 剤を含むことを特徴とする除去可能ライニングとして使用するための耐火物組成 物。
2. ２．アルカリを含まないホスフェート化合物を含む約０．１ないし約２重量パー セントの剛化剤； 約０．１ないし約２重量パーセントの固化遅延剤；約０．１ないし約６重量パー セントの密度低下剤；約０．１ないし約５重量パーセントの可塑剤；および少な くとも約８５重量パーセントの耐火物凝集体を含むことを特徴とする除去可能ラ イニングとして使用するための耐火物組成物。
3. ３．約０・１ないし２重量パーセントの、アルカリを含まないホスフェート化合 物の剛化剤； 約０．１ないし約２重量パーセントの固化遅延剤；約０．１ないし約５量量パー セントの第１密度低下剤；約０．１ないし約１重量パーセントの第２密度低下剤 ；約０．１ないし約５重量パーセントの可塑剤；約０．１ないし約２重量パーセ ントの低温結合剤；および少なくとも約８３重量パーセントの耐火物凝集体を含 むことを特徴とする除去可能ライニングとして使用するための耐火物組成物。
4. ４．剛化剤および固化遅延剤が約３：１ないし１：３の重量比で存在することを 特徴とする前記請求項のいずれか１つの項に記載の組成物。
5. ５．前記凝集体が少なくとも約８５％ＭｇＯを有するマグネシア源であり、かつ 組成物が約０．１重量パーセント未満のアルカリ酸化物を含有することを特徴と する請求項４記載の組成物。
6. ６．剛化剤が、アルカリ土金属リン酸塩、リン酸アルミニウム、カプセル入りリ ン酸、リン酸アンモニウムまたは有機ホスフェート化合物であり、かつ固化遅延 剤が有機酸または有機酸混合物であることを特徴とする前記請求項のいずれか１ つの項に記載の組成物。
7. ７．固化遅延剤がクエン酸、酒石酸、シュウ酸もしくはリンゴ酸またはこれらの 混合物であることを特徴とする前記請求項中いずれか１つの項に記載の組成物。
8. ８．密度低下剤が、無機繊維、有機繊維、発泡無機物質、発泡有機物質またはこ れらの混合物であることを特徴とする前記請求項中いずれか１つの項に記載の組 成物。
9. ９．密度低下剤が、セルロース繊維、発泡クレー、スチロフォームビーズまたは これらの混合物であることを特徴とする請求項８記載の組成物。
10. １０．可塑剤がベントナイトクレー、カオリンクレーまたはボールクレーである ことを特徴とする前記請求項中いずれか１つの項に記載の組成物。
11. １１．前記凝集体がマグネシア、アルミナ、カルシア、シリカまたはこれらの混 合物であることを特徴とする前記請求項中いずれか１つの項に記載の組成物。
12. １２．剛化剤がリン酸−カルシウムであり、かつ固化遅延剤が粉末状クエン酸で あることを特徴とする請求項３記載の組成物。
13. １３．剛化剤および固化遅延剤が約１．５：１ないし約１：１．５の重量比で存 在することを特徴とする請求項３記載の組成物。
14. １４．第１密度低下剤が有機繊維であり、かつ第２密度低下剤が発泡無機物質ま たは発泡有機物質であることを特徴とする請求項３記載の組成物。
15. １５．低温結合剤がデンプン、セリアルまたは天然もしくは合成樹脂であること を特徴とする請求項３記載の組成物。
16. １６．約０．１ないし２重量パーセントのリン酸−カルシウムの剛化剤；約０． １ないし約２重量パーセントの粉末状クエン酸の固化遅延剤；約０．１ないし約 ５重量パーセントの紙繊維；約０．１ないし約１重量パーセントのスチロフォー ムビーズ；約０．１ないし約５重量パーセントのクレー；約０．１ないし約２重 量パーセントのリグノスルホン酸カルシウム；および少なくとも約８５％Ｍ８Ｏ を有するマグネシア源および少なくとも約１ないし約５重量パーセントのオリビ ンおよび約０．１重量パーセント未溝のアルカリ酸化物の、少なくとも約８３重 量パーセントの耐火物凝集体を含み、さらに剛化剤および固化遅延剤が約１：１ の重量比で存在することを特徴とする除去可能ライニングとして使用するための 耐火物組成物。
17. １７．溶融金属を保持する手段； 前記保持手段内部に配設され、溶融金属の影響がないように保持手段を守る比較 的永久性耐火物ライニング；および 前記永久耐火物ライニングの少なくとも一部の上に配設され、請求項１，２また は１６の中のいずれか１つの項に記載の組成物を含む除去可能耐火物ライニング を含むことを特徴とする溶融金属の処理容器。
18. １８．請求項１ないし１６の中のいずれか１つの項に記載の組成物を生成させ； 該組成物を十分な量の水と混合して、吹付可能な混合物をつくり；さらに該混合 物を溶融金属保持容器内面に吹付けて、除去可能ライニングを形成させることを 特徴とする除去可能耐火物ライニングの施行方法。
19. １９．水と混合したときに、組成物の剛性を高め、固化時間を遅延すなわち延長 させ；組成物の密度を低下させ、さらに水と混合した後、組成物が垂直面に付着 する能力を高めることにより耐火物凝集体を含む耐火物組成物の性質を改善して 、耐火物組成物をつくり； 該組成物を十分な量の水と混合して、吹付可能な混合物とし；さらに該混合物を 溶融金属保持容器の内面に吹付けて、除去可能ライニングを形成させることを特 徴とする除去可能耐火物ライニングの施行方法。