JPH0769745A

JPH0769745A - アルミナスピネル系流し込み耐火物用組成物

Info

Publication number: JPH0769745A
Application number: JP6033651A
Authority: JP
Inventors: Ryozo Ikuta; 良三生田; Tsugio Yukinawa; 次夫行縄
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1993-06-25
Filing date: 1994-03-03
Publication date: 1995-03-14

Abstract

(57)【要約】【目的】比較的少量の水を混合したときにフリーフロー
性を示すアルミナスピネル系流し込み耐火物の坏土とな
る組成物を提供する。【構成】アルミナ質骨材、スピネル質骨材およびアルミ
ナセメントを含む粒径７４μｍ以下の粉末から主として
なる組成物に対し、粒径５μｍ以下のアルミナ微粉末を
２〜１５重量％とブレーン値が４５００ｃｍ² ／ｇ以上
のアルミナセメントを２〜１５重量％含有せしめる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、その施工を容易とする
優れた流動性を備え、耐火物施工体の嵩比重が大きいア
ルミナスピネル系流し込み耐火物用組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】定形耐火物と比べたとき、不定形耐火物
の一種である流し込み耐火物はその施工に要する人手を
顕著に少なくできることから、流し込み耐火物の使用が
増えつつある。また、塩基性スラグを用いる製錬に使用
される大型の取鍋の内張り用耐火物には、塩基性スラグ
に対して耐食性がよいアルミナスピネル系の流し込み耐
火物が好んで使用されている。

【０００３】また、流し込み耐火物を取鍋に施工するに
は、流し込まれた耐火物が施工されるべき空間に完全に
充填されるように、中子に取り付けたバイブレータによ
り中子を介して、あるいは棒状のバイブレータにより流
し込まれた耐火物に振動を加える施工方法が採用されて
いる。

【０００４】しかし、流し込まれた耐火物の施工時の振
動の加え方や添加水量に不均質な部分がある場合、施工
された耐火物中に密度の小さい部分が生じたり、大きい
気泡が耐火物中に残留したり、２０〜３０ｍｍ以下の狭
い幅の空間が充填されないで空洞のまま残ることなどの
欠点がある。この場合、耐火物の耐食性に部分差があ
り、部分的に侵食が進んで取鍋の耐用が短くなり、取鍋
の鉄皮が溶けて危険な湯漏れが起きる原因となることも
ある。

【０００５】また、施工時に重量のあるバイブレータを
現場に運んで取り付ける重作業が必要であり、バイブレ
ータを運転すれば、作業環境を悪化させる騒音が出るこ
とも避けられない。一般に、流し込み耐火物に加える水
を多くすれば流し込み耐火物の流動性はよくなるが、施
工された耐火物の密度が低くなる他、骨材がセグリゲー
ション（偏在化）して不均質化しやすいので、加える水
の量を少なくして流動性を良くする工夫を必要とする。

【０００６】流し込み耐火物の流動性を改善するととも
に、充填密度を高くする方法については、今までに多く
の提案がなされており、ヒュームドシリカを加えたり、
粒子の表面を親水性に改質して分散性を向上させたり、
配合する分散剤の種類を選定することがその代表的な例
である。

【０００７】また、特開平４−２６０６７３には骨材粒
子の吸水性を小さくすることによって圧送が可能な流し
込み耐火物が提案され、特開平３−２０８８５１には、
建築用のコンクリートにおいて、球状化されたセメント
を配合した流し込み施工が容易な優れた流動性、すなわ
ちセルフレベリング性（フリーフロー性と同じ）のある
コンクリートが提案されている。

【０００８】現在、アルミナスピネル系流し込み耐火物
では、フリーフロー性を示すほど流動性の優れたものは
知られていない。充填密度と均質性を犠牲にすることな
くフリーフロー性のある流し込み耐火物を提供できれ
ば、バイブレータの使用を省略でき、さらにはポンピン
グ圧送による流し込み耐火物の施工の機械化と省力化が
さらに進展すると期待される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は取鍋などの内
張りに使用されるアルミナスピネル系流し込み耐火物に
ついて、フリーフロー性のある、施工性の優れた流し込
み耐火物を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題を達
成すべくなされたものであり、本発明のアルミナスピネ
ル系流し込み耐火物用組成物は、アルミナ質骨材、スピ
ネル質骨材および粒径７４μｍ以下のアルミナセメント
を含む粉末から主としてなる組成物であって、粒径７４
μｍ以下の粉末の一部分が粒径５μｍ以下のアルミナ微
粉末とされ、組成物中に粒径５μｍ以下のアルミナ微粉
末を２〜１５重量％とアルミナセメントを２〜１５重量
％含み、外掛けで６重量％の水と混合したとき、ＪＩＳ
−Ｒ５２０１規格のセメントフローコーンを使用して無
振動で３０秒間放置した後のフロー値が１６０ｍｍ以上
であることを特徴とする。

【００１１】本発明のアルミナスピネル系流し込み耐火
物用組成物では、粒径７４μｍ以下（２００メッシュの
篩を通過する粒径）の耐火物の結合部を形成する粉末中
に２〜１５重量％のアルミナセメントの他に粒径５μｍ
以下の粒径のアルミナ微粉末が組成物に対して２〜１５
重量％含まれていることで水と混合された坏土の流動性
を顕著に向上させている。アルミナ微粉末の粒径は、配
合量のわりに流動性を向上させる効果が大きいことか
ら、好ましくは粒径２μｍ以下とする。

【００１２】良好な流動性は、粒径が５μｍ以下のアル
ミナ微粉末を組成物中に２重量％以上含んでいることに
よって得られ、１５重量％を超えて含まれていても流動
性の向上効果は小さく、あまり多く含まれていると塩基
性スラグに対する耐食性が低下する傾向を示すことにな
る。また、流し込み施工される耐火物の物性を最適化す
る観点から、粒径５μｍ以下のアルミナ微粉末の含有量
は２〜１０重量％とするのが好ましい。アルミナセメン
トの含有量は、２重量％未満では発現する結合強度が小
さくなり、１５重量％を超えると耐食性が低下する傾向
を示すので好ましくない。

【００１３】流し込み耐火物の坏土がフリーフロー性を
示すには、ＪＩＳ規格のセメントフローコーンを使用し
て無振動で３０秒間放置後のフロー値が１６０ｍｍ以上
あればよく、６重量％の水は流し込み耐火物に加えられ
る水の量としては少ない方であるので、流し込まれたと
きに骨材粒子のセグリゲーションはほとんど起きず、密
度のムラが少なく嵩比重の比較的大きい耐火物を施工で
きるので、施工された耐火物の耐用が良好である。

【００１４】また、フリーフロー性を示す流し込み耐火
物の坏土は、施工に際して耐火物の坏土を所要箇所に流
し込みさえすれば、バイブレータを使用しなくても耐火
物の坏土が自然に流れ込んで施工空間が充填され、流動
性が良好なので坏土内部の気泡が自然に浮上して坏土の
上面から排出され、狭い空間も残らず充填される。

【００１５】したがって、取鍋その他へ耐火物を施工す
る手間を顕著に少なくでき、ポンピング圧送を行う施工
機械を使用すればさらなる省力化も可能となる。また、
本発明の流し込み耐火物の坏土をバイブレータを使用し
て流し込み施工する場合には、混合する水の量をさらに
少なくすると嵩比重がより大きい耐火物を施工でき、耐
火物の耐用がさらに優れたものとなる。

【００１６】アルミナ質骨材には、バン土頁岩などの鉱
物を砕いたもの、焼成したボーキサイトを砕いたもの、
合成アルミナクリンカー、電融アルミナクリンカーなど
が使用でき、スピネル質骨材には、合成スピネルクリン
カー、電融スピネルクリンカーなどが使用できる。取鍋
に内張り施工する場合、組成物中のアルミナ質原料の配
合量を６５〜８２重量％、スピネル質原料を１５〜２５
重量％とすることによって適度の熱伝導性と良好な耐食
性を確保できる。

【００１７】組成物に配合されているアルミナセメント
は、流動性が大きい耐火物の坏土が得られ、強度の大き
い耐火物が施工できることから細かいものであるのが好
ましく、ブレーン値で表すと４５００ｃｍ² ／ｇ以上、
さらには６０００ｍ² ／ｇ以上であるものを配合するの
が好ましい。また、耐火物の耐食性を確保でき、流し込
まれた耐火物の坏土の流動性が良好であることから、ア
ルミナセメント中のＡｌ₂ Ｏ₃ の含有量は７３重量％以
上であるものとするのが好ましい。

【００１８】本発明の好ましいアルミナスピネル系流し
込み耐火物用組成物では、アルミナセメントを２〜５重
量％と分散剤を含み、かつ粒径７４μｍ以下の粉末中
に、ヒュームドシリカまたは粘土微粉末の形でＳｉＯ₂
成分を１〜１０重量％含んでおり、これによって外掛け
で６重量％の水を混合した坏土において、顕著に良好な
流動性が確保される。

【００１９】ヒュームドシリカや粘土微粉末は、ＳｉＯ
₂ 成分に換算して１重量％以上含まれていれば優れた流
動性が付与され、１０重量％を超えて含まれていても流
動性の向上効果はほとんどなく、１０重量％を超えて含
まれていると耐火物の融点と耐食性が低下する。この粘
土微粉末は、その粒子の８０重量％以上が１μｍ以下で
あるものを配合するのが好ましい。

【００２０】アルミナセメントの含有量が５重量％以下
と少ない組成物では良好な流動性を確保するために分散
剤が配合される。組成物に配合する分散剤としては、ア
ルミナセメントと相性が良い各種の界面活性剤あるいは
解膠剤を使用できるが、特にはヘキサメタリン酸ソーダ
系の解膠剤を０．０２〜０．１５重量％配合するのが好
ましい。ヘキサメタリン酸ソーダ系の分散剤は０．０２
重量％以上加えれば良好な流動性が得られ、あまり多く
加えてもその効果が変わらないので０．１５重量％以下
とされ、分散剤は組成物中に０．０２〜０．１５重量％
含まれているのが好ましい。

【００２１】本発明の他の好ましいアルミナスピネル系
流し込み耐火物用組成物では、アルミナセメントを７〜
１５重量％配合しているが、低融点成分であるヒューム
ドシリカや粘土を配合しない。この場合、流動性は若干
小さいが１６０ｍｍ以上のフロー値が確保でき、外掛け
で６重量％の水を混合した坏土を流し込み施工された耐
火物の耐食性は良好である。

【００２２】本発明のアルミナスピネル系流し込み耐火
物用組成物に６重量％以下の水を混合した坏土を取鍋に
流し込み施工すれば、施工作業が容易で、顕著な省力化
が可能であり、耐用の優れた耐火物となる。

【００２３】

【実施例】以下本発明のアルミナスピネル系流し込み耐
火物用組成物を実施例によって具体的に説明するが、こ
れらの実施例は本発明の一例であって、本発明はこれら
の実施例によってなんら限定されるものではない。

【００２４】骨材原料として、電融アルミナクリンカー
（粗粒３〜１０ｍｍ、中粒３ｍｍ以下、数値は粒径で、
以下いずれも同じ）、焼成アルミナクリンカー（中粒
０．５９ｍｍ以下、小粒０．３ｍｍ以下）および合成ス
ピネルクリンカー（中粒１ｍｍ以下）を使用した。ま
た、結合部を形成する粒径７４μｍ以下の粉末として、
焼成アルミナ粉末（４３μｍ以下）、合成スピネル粉末
（７４μｍ以下）、アルミナ微粉末（平均粒径約１．５
μｍ）、ヒュームドシリカ（平均粒径約０．８μｍ）お
よび粘土微粉末（平均粒径約２μｍ）を使用した。

【００２５】アルミナセメントとして電気化学工業社製
のブレーン値が６０００〜１００００のアルミナセメン
トＡ（Ａｌ₂ Ｏ₃ の含有量が８０重量％のもの）と、ブ
レーン値が約５０００のアルミナセメントＢ（Ａｌ₂ Ｏ
₃ の含有量が７５重量％のもの）とを選び、分散剤とし
て無水ピロリン酸ソーダ（Ａ）およびヘキサメタリン酸
ソーダ（Ｂ）を使用し、表１と表２に示すアルミナスピ
ネル系流し込み耐火物用組成物を調合して試験に供し
た。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【表２】

【００２８】坏土の流動性は、調合した流し込み耐火物
用組成物を万能ミキサーに入れ、外掛けで５．５〜６重
量％の水を加えて混合した坏土を、ＪＩＳ−Ｒ５２０１
規格のセメントフローコーンに流し込み、フローコーン
を抜き取って振動を加えない状態で３０秒後に流し込み
耐火物の広がり径（直交する２方向の広がり径の測定値
の平均値）を測定してフロー値とし、これらの結果を表
３にまとめて示した。ここで、フロー値が１００ｍｍと
いうのは、流し込まれた耐火物の坏土が全く流れないこ
とを意味する。

【００２９】次に、各坏土を内寸法が４０ｍｍ×４０ｍ
ｍ×１６０ｍｍの型に流し込んで、４０ｍｍ×４０ｍｍ
×１６０ｍｍの試験片を得た（但し、比較例である例４
の組成物の坏土については振動を加えて流し込んだ）。
作成した試験片を型からはずし、１１０℃で２４時間乾
燥後、嵩比重および見掛け気孔率を測定し、また別に、
４０ｍｍ×４０ｍｍ×４０ｍｍの試験片を作成して圧縮
強度を測定し、これらの結果を表３に併せて示した。

【００３０】耐食性試験は回転式侵食試験炉を使用して
行い、各試験毎に６個の試験片の間にスタンプ材を詰め
て組み合わせた両側に穴のある縁付きの６角柱状ルツボ
を作成し、侵食剤としてＣａＯ５４．８重量％、Ａｌ
₂ Ｏ₃ ２８．５重量％、ＳｉＯ₂ ８．６重量％、ＭｇＯ
７．１重量％、Ｆｅ₂ Ｏ₃ １重量％の組成を有する塩
基性スラグ０．６ｋｇと同じ重量のＳＳ４１の鋼片をこ
のルツボ中に入れ、ルツボを横に寝かせた状態で３０ｒ
ｐｍで回転させつつ、一方の穴の側からアセチレンバー
ナの炎を吹き込んでルツボ内を１６５０℃に加熱しなが
ら６時間保持した。その後、内部のスラグと溶けた鉄を
流し出してルツボを空にし、そのまま放冷した。

【００３１】冷却後に６角柱状ルツボを解体し、各試験
片の切断面を調べて最大侵食深さを測定し、例４の試験
片の侵食深さＣ₄ を標準（１００）としてＣ₄ ／Ｃ_n
×１００により試作した各耐火物試験片の耐食性指数を
求め、これらの結果を表３に併せて示した。

【００３２】

【表３】

【００３３】これらの例のうち、例１〜３と例６〜８は
本発明の実施例であり、例４、５および９は比較例であ
る。これらの試験結果から、本発明のアルミナスピネル
系流し込み耐火物用組成物は、水を混合した坏土の流動
性が良好であり、組成物に外掛けで６重量％の水を混合
した坏土がフリーフロー性を示し、かつ施工された耐火
物は例４の従来の振動を加えて流し込まれたアルミナス
ピネル系流し込み耐火物と比べて優るとも劣らない耐食
性を備えていることが分かる。

【００３４】また、例５〜９はシリカフラワーや粘土微
粉末が配合された低セメント系の流し込み耐火物であ
り、アルミナセメントを７重量％以上含むアルミナスピ
ネル系流し込み耐火物と比べて優れた流動性を示した。

【００３５】

【発明の効果】本発明のアルミナスピネル系流し込み耐
火物用組成物に外掛けで６重量％の水を加えて混合した
流し込み耐火物の坏土がフリーフロー性を備えているこ
とから、取鍋の内張り施工に使用した場合、施工時に振
動を加える必要がないので、中子にバイブレータを取り
付ける作業や、棒状のバイブレータを作業員が操作して
流し込まれた耐火物に振動を加える作業を省略でき、バ
イブレータによる騒音がなくなった。

【００３６】また、流し込まれた耐火物の流動性が良好
でフリーフロー性を示し、流し込まれた耐火物の坏土の
表面の平坦性が良く、施工された耐火物中の嵩比重のム
ラが小さく、取鍋の修理に際して従来充填が容易でなか
った２０〜３０ｍｍという狭い施工空間の補修部分にも
容易に流れ込んで速やかに充填されるようになり、耐食
性も従来の振動を加えて施工されるアルミナスピネル系
流し込み耐火物と比べて遜色がない。

【００３７】さらに、ポンピング圧送により混合した流
し込み耐火物を施工箇所に流し込むなどの機械化を行え
ば、作業環境がさらに改善されるとともに、省力化と施
工期間の短縮が同時に達成できるので、本発明によるア
ルミナスピネル系流し込み耐火物用組成物の産業上の利
用効果は多大である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アルミナ質骨材、スピネル質骨材および粒
径７４μｍ以下のアルミナセメントを含む粉末から主と
してなる組成物であって、粒径７４μｍ以下の粉末の一
部分が粒径５μｍ以下のアルミナ微粉末とされ、組成物
中に粒径５μｍ以下のアルミナ微粉末を２〜１５重量％
とアルミナセメントを２〜１５重量％含み、外掛けで６
重量％の水と混合したとき、ＪＩＳ−Ｒ５２０１規格の
セメントフローコーンを使用して無振動で３０秒間放置
した後のフロー値が１６０ｍｍ以上であることを特徴と
するアルミナスピネル系流し込み耐火物用組成物。
【請求項２】組成物中にアルミナ質原料を６５〜８２重
量％、スピネル質原料を１５〜２５重量％含む請求項１
に記載のアルミナスピネル系流し込み耐火物用組成物。
【請求項３】粒径５μｍ以下のアルミナ微粉末を２〜１
０重量％含む請求項１または２に記載のアルミナスピネ
ル系流し込み耐火物用組成物。
【請求項４】アルミナセメント中のＡｌ₂ Ｏ₃ 成分の含
有量が７３重量％以上であり、アルミナセメントのブレ
ーン値が４５００ｃｍ² ／ｇ以上である請求項１〜３の
いずれか１つに記載のアルミナスピネル系流し込み耐火
物用組成物。
【請求項５】組成物中にアルミナセメントを２〜５重量
％と分散剤を含み、かつ７４μｍ以下の粉末中にヒュー
ムドシリカおよび／または粘土微粉末がＳｉＯ₂ 成分に
換算して１〜１０重量％含まれている請求項１〜４のい
ずれか１つに記載のアルミナスピネル系流し込み耐火物
用組成物。
【請求項６】分散剤としてヘキサメタリン酸ソーダ系の
解膠剤を０．０２〜０．１５重量％含む請求項５に記載
のアルミナスピネル系流し込み耐火物用組成物。
【請求項７】組成物中にアルミナセメントを７〜１５重
量％含み、かつヒュームドシリカおよび粘土微粉のいず
れも含まない請求項１〜４のいずれか１つに記載のアル
ミナスピネル系流し込み耐火物用組成物。
【請求項８】外掛けで６重量％以下の水を混合した請求
項１〜７のいずれか１つに記載されたアルミナスピネル
系流し込み耐火物用組成物の坏土を流し込み施工された
ことを特徴とする取鍋。