JPH0769743A

JPH0769743A - 断熱キャスタブル

Info

Publication number: JPH0769743A
Application number: JP5246453A
Authority: JP
Inventors: Kazuaki Matsuo; 和昭松尾; Shigeru Suzuki; 繁鈴木
Original assignee: Toshiba Ceramics Co Ltd
Current assignee: Coorstek KK
Priority date: 1993-09-07
Filing date: 1993-09-07
Publication date: 1995-03-14
Anticipated expiration: 2015-03-21
Also published as: JP3024723B2

Abstract

(57)【要約】【目的】従来の断熱キャスタブルの欠点である高温域
での耐熱性の低下とそれに伴う耐食性の低下、並びにセ
ラミックファイバーの欠点である施工の困難性を改善し
たセラミックファイバー含有断熱キャスタブルを提供す
る。【構成】アルミナ質および／またはムライト質耐火性
骨材を３５〜４５重量％、強度向上のための水硬性アル
ミナ（ρ−Ａｌ₂ Ｏ₃ ）を４０〜６０重量％、軽量化お
よび断熱性向上のための気泡を生成する発泡剤を０．０
５〜０．５０重量％、施工体中での気泡の均一化を図る
セラミックファイバーを１〜５重量％、およびマイクロ
シリカを３〜７重量％それぞれ配合した構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋼片圧延用熱処理炉の
ビームポストやスキッド部周辺のライニング材、溶鋼鋳
込み時に使用されるタンディッシュのカバー、溶鋼鍋蓋
等、一般の断熱キャスタブルやセラミックファイバーで
は対応が困難な個所への適用を可能にした断熱キャスタ
ブルに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、断熱キャスタブルは、耐火性骨
材と軽量シャモット、パーライト等の軽量骨材に結合材
としてのアルミナセメントを混合した構成となってお
り、使用現場で水を加え、混練した後に対象構造物へ流
し込み、こて塗り、または吹きつけ施工することにより
耐火性能を付与する耐火物である。また、工業窯炉等の
ライニング材として知られているセラミックファイバー
は、ブロック状またはフェルト状に成形され、接着バイ
ンダーやセラミックまたは金属製のアンカーピンで固定
して施工するようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の断熱キャス
タブルは、強度特性を得るために多量のアルミナセメン
トが添加されている。そのため高温域ではアルミナセメ
ントと耐火性骨材とが反応して低融点物質を生成して組
織が劣化する。その結果、高温域で耐熱性の低下と、そ
れに伴う溶損による耐食性の低下を生ずるおそれがあっ
た。したがって、従来の断熱キャスタブルは、雰囲気炉
や煙道ダクトの裏張り材等、あまり高温とならないもの
に用途が限定されていた。一方、セラミックファイバー
は、低熱伝導、低熱容量という特性を有し、省エネルギ
ー化を図るには好適の材料であるが、対象構造物への固
定作業が煩雑であり、施工性に欠けるという問題があっ
た。また、セラミックファイバーの飛散による周囲の環
境悪化等の問題も有していた。本発明はこのような従来
技術の課題を解決するためになされたもので、従来の断
熱キャスタブルの欠点である高温域での耐熱性の低下と
それに伴う耐食性の低下、並びにセラミックファイバー
の欠点である施工の困難性を改善したセラミックファイ
バー含有断熱キャスタブルの提供を目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、耐食性に優れ
るアルミナ質および／またはムライト質の耐火性骨材
と、発泡剤の使用による気泡の生成と、気泡の遊離防止
としてセラミックファイバーを活用することで、上記従
来の欠点を大幅に改良できることが明らかとなった。す
なわち、本発明の断熱キャスタブルは、アルミナ質およ
び／またはムライト質耐火性骨材、強度向上のための水
硬性アルミナ（ρ−Ａｌ₂ Ｏ₃ ）、軽量化および断熱性
向上のための気泡を生成する発泡剤、施工体中での気泡
の均一化を図るセラミックファイバー、およびマイクロ
シリカの各材料を混合して構成されている。

【０００５】アルミナおよびムライトの耐火性骨材は、
粒径１ｍｍ以下のものが使用され、その添加量は３５〜
４５重量％が好ましい。粒径１ｍｍ以上の原料を添加す
ると、粒子の施工体底部への沈降現象が認められ、均一
な組織が得られないばかりか、体積収縮や耐食性の低下
および熱伝導率特性にも著しく悪影響を及ぼす要因とな
りやすい。また、その添加量が３５重量％以下では、熱
による体積収縮率が大きくなり、施工体としての容積安
定性に欠ける結果となり易い。一方、添加量が４５重量
％を越えると嵩比重が大きくなり、断熱性が低下する。
なお耐火性骨材は、耐食性と容積安定性すなわち体積収
縮を減少させるために添加されるものであり、純度８０
〜９０％のアルミナとムライト質の原料を使用すること
が好ましい。

【０００６】また本発明では、強度発現のためにアルミ
ナ水和物の脱水転移時に生成される水硬性を有する遷移
アルミナを結合材として用いており、従来の断熱キャス
タブルのようなアルミナセメントは一切添加していな
い。アルミナセメントは、後述の発泡剤と組合わせた場
合に水和が完全に抑制されてしまい、脱型可能な状態に
まで一週間以上の期間が必要となり、また仮に脱型でき
てもセメント中のＣａＯがセラミックファイバーの融剤
となり、加熱により著しい体積収縮を伴うためである。
水硬性を有する遷移アルミナは、アルミナ水和物（バイ
ヤライト，ノルドストランダイト等；Al₂O₃・3H₂O）を２
５０℃にて加熱脱水して得られるρ−Ａｌ₂ Ｏ₃ が使用
される。ρ−Ａｌ₂ Ｏ₃ は、水の添加によりバイヤライ
トとベーマイトゲルを生成し、ゲル化により強度発現す
ることが知られている。ここで、アルミナ水和物中に含
まれるＡｌ₂ Ｏ₃ の量は、例えば９９％程度と非常に多
く、またＮａ₂ ＯやＦｅ₂ Ｏ₃ 等の不純物が非常に少な
いためにセラミックファイバーへ与える影響も小さく、
硬化時間もアルミナセメントと同程度の時間にて硬化す
るという特性を有している。水硬性を有する遷移アルミ
ナの添加量は、４０〜６０重量％の範囲内が好ましい。
４０重量％以下では機械的強度特性が著しく劣化し、脱
型に必要な強度すら得られなくなってしまう。また、６
０重量％以上とすると、６００〜１０００℃での中間部
温度域での強度低下が著しくなり、後述の強度発現材を
多量に添加する必要が生じひいては耐熱性に影響を与え
る結果となるためである。

【０００７】マイクロシリカは、Ｆｅ−Ｓｉ製造にとも
なう副産物として得られる。このマイクロシリカは、流
動性の向上と加熱による強度発現を目的として添加され
る。上述した水硬性を有する遷移アルミナは、水和によ
りアルミナ水和物とゲルを生成して強度発現するが、加
熱により脱水作用を生じ、６００〜１０００℃の中間温
度域近辺で極端な強度低下を生じる。そこで、マイクロ
シリカの低温度での焼結性に着目して、上記中間温度域
での強度低下を解消した。また、マイクロシリカは、球
形を有することから流動性が向上し、複雑な形状や薄肉
形状の施工も容易となる。しかし、マイクロシリカは副
産物として得られるものであるため不純物の含量が多
く、添加量には十分な検討が必要である。そこで本発明
者は、このマイクロシリカの添加量について検討を重ね
た結果、４〜１０重量％の範囲が最適であることを見い
だした。上記範囲を逸脱すると、マイクロシリカを添加
しても十分な機械的強度が得られず、また体積収縮率が
大きくなる傾向があった。

【０００８】発泡材としては、例えばラウリル硫酸ナト
リウムや市販の粉末洗剤が用いられる。すなわち、前述
の耐火性骨材粉末、水硬性を有する遷移アルミナ、およ
びマイクロシリカに上記発泡材を加えて混合し、施工に
際し所定量の水を添加するとともに混練して気泡を発生
させる。気泡は、水硬性を有する遷移アルミナのゲル化
作用により、施工体中に直径５０〜１００μｍ程度の単
独粒として分布し、断熱性を向上させる。ここで、発泡
剤の添加量は、０．０５〜０．５０重量％の範囲とし、
特に０．１〜０．２重量％程度が好ましい。添加量が
０．０５重量％より少ないと気泡の分布量が少なくな
り、十分な断熱性を付与できない。一方、添加量が０．
５０重量％を越えると機械的強度が低下してしまう。な
お、発泡剤の添加は、スラリーの流動性を向上させ、空
気連孔作用による著しい減水作用が生じる結果、機械的
強度が向上することも判明した。

【０００９】セラミックファイバーは、上記気泡の遊離
を防止して、施工体中に気泡を均一に分布させるために
添加している。すなわち、ラウリル硫酸ナトリウムや洗
剤等の発泡剤によって混練時に生成した気泡を含むスラ
リーは、そのままの状態で施工しても気泡が施工表面に
浮遊してしまい、施工体中に均一に分布させることがで
きない。その結果、施工体は耐火性骨材を主とする下部
層と、気泡が多量に存在する上部層の二層構造を形成し
てしまい、目的とする軽量で強度特性に優れた断熱キャ
スタブルが得られない。そこで本発明では、セラミック
ファイバーをキャスタブル全体へ均一に分散させること
により気泡の浮遊を防止し、施工体全体へ均一に気泡が
分布するように構成した。セラミックファイバーの添加
量は、１〜４重量％の範囲が好ましい。セラミックファ
イバーの添加量が４重量％を越えると、キャスタブルの
流動性が著しく低下するとともに、強度特性も極端に低
下する。また、添加量が１重量％未満では気泡分布の均
一化を十分に図れない。ここで、添加するセラミックフ
ァイバーは、製品の耐熱要求により変わるが、一般にム
ライト質成分からなるセラミックファイバーが用いられ
る。また、セラミックファイバーは、結晶質、非晶質の
いずれであってもよい。なお、セラミックファイバーは
バルク状を呈しているため、耐火性骨材と均一に混合す
るには、攪拌能力に優れる強力なミキサーを使用しなけ
ればならない。

【００１０】

【作用】上述した本発明の断熱キャスタブルは、アルミ
ナセメントに代え、水硬性アルミナとマイクロシリカを
添加することによって高温域での強度発現と施工性の向
上を図り、さらにセラミックファイバーの添加により気
泡分布の均一化を図って断熱性を向上させている。その
結果、高温域での耐熱性、耐食性、機械的強度の向上が
図られ、各種用途への使用が可能となった。しかも、施
工性に優れ断熱施工作業の容易化も図ることができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づき詳細に説明す
る。但し、本発明は下記実施例により制限されるもので
はない。実施例１結晶質セラミックファイバー４重量％、焼結ムライト
１．０〜２０重量％と焼結ムライト粉２１重量％、シリ
カ微粉５重量％、水硬性アルミナ５０重量％、および市
販の洗剤粉末０．２重量％を配合し、ミキサー（千代田
技研工業（株）製、オムニミキサー（商品名））により
５分間混合して断熱キャスタブルを得た。同断熱キャス
タブル１００重量％に水６０重量％を添加して攪拌し、
スラリーを得た。かかるスラリーは良好な流動性と硬化
特性を有し、１１０℃の温度で乾燥した後の強度特性
は、曲げ強度１０ｋｇｆ／ｃｍ² 、圧縮強度２５ｋｇｆ
／ｃｍ² であった。

【００１２】実施例２非晶質のセラミックファイバー４重量％、電融アルミナ
１．０〜２０重量％と電融アルミナ粉２０重量％、シリ
カ微粉６重量％、水硬性アルミナ５０重量％、ラウリル
硫酸ナトリウム０．２重量％を配合し、実施例１と同じ
条件で断熱キャスタブルを得た。同断熱キャスタブル１
００重量％に水６５重量％を添加して攪拌し、スラリー
を得た。かかるスラリーは良好な流動性と硬化特性を有
し、乾燥後の強度特性は、曲げ強度１２ｋｇｆ／ｃｍ
² 、圧縮強度３０ｋｇｆ／ｃｍ² であった。

【００１３】実施例３結晶質セラミックファイバー３重量％、電融アルミナ
１．０〜２０重量％、焼結ムライト粉２０重量％、シリ
カ微粉７重量％、水硬性アルミナ５０重量％、ラウリル
硫酸ナトリウム０．２重量％を配合し、実施例１と同じ
条件で断熱キャスタブルを得た。同断熱キャスタブル１
００重量％に水５８重量％を添加して攪拌し、スラリー
を得た。かかるスラリーは良好な流動性と硬化特性を有
し、１１０℃の温度で乾燥後の嵩比重は０．８８、強度
特性は曲げ強度１２ｋｇｆ／ｃｍ² 、圧縮強度３０ｋｇ
ｆ／ｃｍ² であった。

【００１４】実施例４非晶質セラミックファイバー２重量％、焼結ムライト
１．０〜２５重量％、焼結ムライト粉１４重量％、シリ
カ微粉４重量％、水硬性アルミナ５５重量％、ラウリル
硫酸ナトリウム０．２重量％を配合し、実施例１と同じ
条件で断熱キャスタブルを得た。同断熱キャスタブル１
００重量％に水６０重量％を添加して攪拌し、スラリー
を得た。かかるスラリーは良好な流動性と硬化特性を有
し、１１０℃の温度で乾燥後の成形体の嵩比重は０．８
６、強度特性は曲げ強度２０ｋｇｆ／ｃｍ² 、圧縮強度
４０ｋｇｆ／ｃｍ² であった。

【００１５】実施例５非晶質セラミックファイバー１重量％、焼結ムライト
１．０〜１５重量％、焼結ムライト粉２５重量％、シリ
カ微粉５重量％、水硬性アルミナ５４重量％、ラウリル
硫酸ナトリウム０．１重量％を配合し、実施例１と同じ
条件で断熱キャスタブルを得た。同断熱キャスタブル１
００重量％に水５８重量％を添加して攪拌し、スラリー
を得た。かかるスラリーは良好な流動性と硬化特性を有
し、１１０℃の温度で乾燥後の成形体の嵩比重は０．９
２、強度特性は、曲げ強度２５ｋｇｆ／ｃｍ² 、圧縮強
度４５ｋｇｆ／ｃｍ² であった。

【００１６】実施例６非晶質セラミックファイバー３重量％、焼結ムライト
１．０〜２０重量％、焼結ムライト粉１４重量％、シリ
カ微粉３重量％、水硬性アルミナ６０重量％、市販の粉
末洗剤０．３重量％を配合し、実施例１と同じ条件で断
熱キャスタブルを得た。同断熱キャスタブル１００重量
％に水６２重量％を添加して攪拌し、スラリーを得た。
かかるスラリーは良好な流動性と硬化特性を有し、１１
０℃の温度で乾燥後の成形体の嵩比重は０．８３、強度
特性は、曲げ強度８ｋｇｆ／ｃｍ² 、圧縮強度１８ｋｇ
ｆ／ｃｍ² であった。以上説明した実施例１〜６の結果
を表１に示す。

【００１７】比較例１結晶質セラミックファイバー１０重量％、焼結ムライト
１．０〜２０重量％と焼結ムライト粉２０重量％、シリ
カ微粉５重量％、水硬性アルミナ４５重量％、および市
販の洗剤粉末０．２重量％を配合し、ミキサー（千代田
技研工業（株）製、オムニミキサー（商品名））により
混合して断熱キャスタブルを得た。同断熱キャスタブル
１００重量％に水７５重量％を添加して攪拌し、スラリ
ーを得た。かかるスラリーは実施例１にみられたような
流動性がなく、１１０℃の温度で乾燥した後の成形体の
強度特性は、曲げ強度３ｋｇｆ／ｃｍ² 、圧縮強度８ｋ
ｇｆ／ｃｍ² と低く、満足できる特性を得ることはでき
なかった。

【００１８】比較例２結晶質セラミックファイバー４重量％、焼結ムライト
１．０〜２０．０重量％と焼結ムライト粉２１重量％、
シリカ微粉５重量％、水硬性アルミナ５０重量％を配合
し、ミキサー（千代田技研工業（株）製、オムニミキサ
ー（商品名））により混合して断熱キャスタブルを得
た。同断熱キャスタブルは流動性が悪く、充填可能なス
ラリーにするには８０重量％の水を添加しなければなら
なかった。

【００１９】比較例３非晶質のセラミックファイバー４重量％、電融アルミナ
１．０〜３０重量％、焼結ムライト粉２５重量％、シリ
カ微粉５重量％、水硬性アルミナ３６重量％、ラウリル
硫酸ナトリウム０．２重量％を配合し、ミキサー（千代
田技研工業（株）製、オムニミキサー（商品名））によ
り混合して断熱キャスタブルを得た。同断熱キャスタブ
ルは、水６０重量％の添加で良好な流動性を得られた
が、曲げ強度２ｋｇｆ／ｃｍ² 、圧縮強度８ｋｇｆ／ｃ
ｍ² と満足できる強度特性は得られなかった。

【００２０】比較例４結晶質セラミックファイバー３重量％、電融アルミナ
３．０〜２５重量％、焼結ムライト粉１０重量％、水硬
性アルミナ６２重量％、ラウリル硫酸ナトリウム０．２
重量％を配合し、ミキサー（千代田技研工業（株）製、
オムニミキサー（商品名））により混合して断熱キャス
タブルを得た。同断熱キャスタブルに６５重量％の水を
添加混練し、乾燥後に得られた成形体には、アルミナ原
料の沈降が見られ、それに伴う強度の低下が認められ
た。

【００２１】比較例５結晶質セラミックファイバー４重量％、焼結ムライト
１．０〜２０．０重量％と焼結ムライト粉２１重量％、
シリカ微粉５重量％、水硬性アルミナ５０重量％、およ
び市販の洗剤粉末１．０重量％を配合し、ミキサー（千
代田技研工業（株）製、オムニミキサー（商品名））に
より混合して断熱キャスタブルを得た。同断熱キャスタ
ブル１００重量％に水６２重量％を添加混練し、１１０
℃の温度で乾燥して成形体を得た。この成形体の脱型は
可能であったものの、強度特性はデータを得ることがで
きない程に著しく劣っていた。以上説明した比較例１〜
５の結果を表２に示す。

【００２２】

【表１】

【００２３】

【表２】

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の断熱キャ
スタブルによれば、高温域での耐熱性、耐食性、機械的
強度の向上が図られ、各種用途への使用が可能となっ
た。しかも、施工性に優れ断熱施工作業の容易化を実現
することができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アルミナ質耐火性骨材および／またはム
ライト質耐火性骨材と、水硬性を有する中間アルミナ
と、発泡材と、セラミックファイバーと、マイクロシリ
カとを含有してなる断熱キャスタブル。
【請求項２】３５〜４５重量％のアルミナ質耐火性骨
材および／またはムライト質耐火性骨材と、４０〜６０
重量％の水硬性を有する遷移アルミナと、０．０５〜
０．５０重量％の発泡材と、１〜５重量％のセラミック
ファイバーと、３〜７重量％のマイクロシリカとを含有
してなる断熱キャスタブル。