JPH10101441A

JPH10101441A - 流し込み耐火物用組成物及びそれを使用した炉壁の形成方法

Info

Publication number: JPH10101441A
Application number: JP8255037A
Authority: JP
Inventors: Otojiro Kida; 音次郎木田; Yasushi Ono; 泰史小野; Eri Suzuki; 枝里鈴木; Kazuya Noda; 和也野田
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1996-09-26
Filing date: 1996-09-26
Publication date: 1998-04-21

Abstract

(57)【要約】【課題】流し込み耐火物施工後の加熱乾燥時の爆裂現象
を防止した緻密な施工体が得られ、急速乾燥が可能な流
し込み耐火物及びそれを用いた急速な加熱乾燥方法の提
供。【解決手段】耐火性骨材、耐火性粉末、Ａｌ−Ｓｉ合金
の粉末、有機繊維及び分散剤を含む不定形組成物を水と
ともに所望箇所に施工後毎時５０〜４００℃で昇温して
加熱乾燥する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は各種窯炉の内張り
材、取鍋等の精錬容器の内張り材、精錬用ランス、樋の
内張り材等に使用される加熱乾燥時における爆裂現象を
防止した流し込み耐火物の組成物及びそれを使用した炉
壁の形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】不定形耐火物は、その施工に要する人手
が少なくて済み、任意の形状に施工でき、耐火物として
の性能が改善されて近年ますます多用されている。不定
形耐火物の１種である流し込み耐火物は、施工性が良
く、耐用を向上させる技術の向上と継ぎ足し補修の実施
等によってその原単位、原単価が顕著に低減されたた
め、現在、不定形耐火物の主流を占めている。

【０００３】流し込み耐火物は、最近の材料開発や施工
技術の発展によって種々の結合方法によるものが実用化
されており、各種の超微粉末、分散剤、凝集剤等を組合
せて緻密な組織を有する施工体が得られるようになっ
た。しかし、これら緻密な流し込み耐火物の施工体は、
施工時に混合する水分を乾燥によって除くために加熱さ
れ、その昇温時に水蒸気が施工体の内部に閉じ込めら
れ、その圧力によって施工体に亀裂が発生したり破壊し
たりする（以下、爆裂又は爆裂現象という）問題があ
る。このため、流し込み施工された緻密な耐火物の乾燥
は、長時間かけてゆっくり行われ、この分長い工期を要
している。

【０００４】この爆裂現象を防いで施工期間を短縮する
ため、流し込み耐火物中にアルミニウム粉末（以下、Ａ
ｌ粉末と記す）を添加し、アルミナセメントに含まれる
Ｃａ²⁺によるアルカリ性水溶液との反応でＨ₂ ガスを発
生させ、あらかじめ水蒸気を放出する通気孔を形成して
おく、爆裂防止技術が提案されている（特公昭６１−３
８１５４等）。

【０００５】しかし、Ａｌ粉末は活性が高くて反応の進
行が速すぎるため、有機物等でＡｌ粉末の粒子表面を被
覆して反応を抑制する方法が提案されている（特開昭５
８−１２０５７３等）。また、Ａｌ粉末を爆裂防止の目
的に用いる場合、発生するＨ₂ に引火性があり、密閉空
間における工事では爆発を起こしやすく、取扱いには充
分な注意を必要とする。さらに、特開昭５８−２１７４
７２では、不定形耐火物の強度向上のためにＡｌ−Ｓｉ
合金微粉を添加したものが提案されている。

【０００６】しかし、そこでのＡｌ−Ｓｉ合金粉末は、
施工された耐火物の結合部を強化し、高温における機械
的及び化学的損耗に対する抵抗性の向上を図るために使
用されているものであり、施工された不定形耐火物を加
熱、乾燥する際に発生する問題の解決については何の開
示もなされていない。

【０００７】最近は、Ａｌ粉末より安全な爆裂防止技術
として、有機又は無機の繊維を組成物に添加して通気孔
を形成する方法が提案されている（特開昭５９−１９０
２７６等）。また、特開昭６２−１００４８３には、Ａ
ｌ粉末の他に塩基性乳酸アルミニウムを添加し、耐火物
組織中に微細な亀裂を発生させて通気孔を形成する爆裂
防止方法が提案されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】Ａｌ粉末を添加する
と、発生するＨ₂ ガスの圧力で施工体が膨張して多孔質
になることがあるほか、Ｈ₂ ガスの圧力で耐火物の内部
組織に亀裂が発生し、Ａｌ粉末が添加された流し込み耐
火物用組成物はＡｌ粉末の活性が高いため、保存性に欠
ける。また、Ａｌ粉末が添加された流し込み耐火物で
は、その施工温度及び配合されるアルミナセメントの種
類による発熱反応が一定でないことによって影響を受
け、安定した品質を有する耐火物の施工体を得ることが
困難であった。

【０００９】これらの問題の解決方法として提案された
Ａｌ粉末の粒子表面を有機物で被覆する方法は、保存性
を向上させる効果はあるが、Ｈ₂ ガスを発生させるタイ
ミングの調整が難しく、Ｈ₂ ガスの気泡をキャスタブル
施工体内に均一に分散させにくく、部分的に粗大な気泡
が形成されて耐火物の耐用が低下する問題がある。

【００１０】また、発生したＨ₂ ガスによる引火爆発の
心配がない安全な方法として提案された有機物繊維を添
加する方法は、有機物繊維の坏土中における分散性が劣
り、さらに施工時に必要とされる水分が増加して耐火物
の耐用が損なわれるなどによってその添加量に制約があ
り、良好な耐火物施工体を得るのが難しいという欠点が
ある。

【００１１】また、塩基性乳酸アルミニウムを添加する
方法は、乾燥時の収縮が大きいために施工体に層状亀裂
が発生しやすく、耐火物の耐用を損なう問題がある。本
発明は、緻密な耐火物の施工体が得られ、急速な乾燥を
行っても爆裂することがなく、発生するＨ₂ ガスが引火
する危険性がない品質の安定した流し込み耐火物の提供
を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】まず本発明の流し込み耐
火物用組成物は、水と混練し流し込みによって所望箇所
に施工された後、急速に乾燥し、炉壁を形成することが
可能な不定形の耐火物用組成物であって、耐火性骨材、
耐火性粉末、所定量のアルミニウム−シリコン合金（以
下、Ａｌ−Ｓｉ合金）粉末、有機繊維及び分散剤を含む
ことを特徴とする組成物である。

【００１３】また本発明の炉壁の形成方法は、耐火性骨
材、耐火性粉末、所定量のＡｌ−Ｓｉ合金粉末、有機繊
維及び分散剤を含む耐火物用組成物に、所定量の水を混
合して得た不定形耐火物坏土を、所望の炉壁形成箇所に
流し込みによって施工し、ついで施工された耐火物表面
を毎時５０℃以上の昇温速度で加熱し、該加熱処理を少
なくとも耐火物の表面温度が５００℃以上になるまで行
うことにより、耐火物を加熱、乾燥することを特徴とす
る方法である。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細な説明及び望
ましい態様について説明する。本発明の、耐火性骨材、
耐火性粉末、Ａｌ−Ｓｉ合金粉末、有機繊維及び分散剤
を含む流し込み耐火物用組成物は、施工時に水分を加え
て混練後、流し込み施工法によって施工される。耐火性
骨材は耐火物の主要な構成成分であり、耐火性粉末は耐
火性骨材の間を埋め、耐火性骨材間を結合する結合部を
形成するための成分である。また、分散剤は、組成物に
水を加えて混練した坏土の流動性を高めるために添加さ
れる。

【００１５】従来の流し込み耐火物用組成物には、爆裂
を防止する目的でＡｌ粉末が含まれている。このＡｌ粉
末は、アルカリ性水溶液と反応しやすく、Ｈ₂ ガス発生
の量とタイミングを調整しにくいが、Ａｌ−Ｓｉ合金粉
末を使用したものは発生するＨ₂ ガスの量と発生のタイ
ミングの調整ができる。これはＡｌ−Ｓｉ合金に含まれ
るＳｉ成分がＡｌ成分の反応性を抑制してＨ₂ ガスの発
生を抑制するためである。これによってＨ₂ ガスの発生
が、Ａｌ粉末を添加した場合と比べてアルミナセメント
の種類や施工温度によって影響されにくくなり、Ｈ₂ ガ
スを発生する反応がゆるやかに起こり、水蒸気の放出に
好適な通気孔を確実に形成できる。

【００１６】形成された通気孔の存在によって、流し込
み耐火物の施工体は乾燥時に相当急速に昇温しても爆裂
することがない。さらに、Ｈ₂ ガスの発生による引火爆
発の危険性も、Ａｌ粉末を添加した耐火物のように急速
なＨ₂ ガスの発生が起きないことによって容易に防止で
きる。また、Ａｌ−Ｓｉ合金粉末はＡｌ粉末より空気中
の水分と反応しにくく、たとえば袋詰めされた流し込み
耐火物用組成物は保存安定性もよい。

【００１７】組成物に添加されるＡｌ−Ｓｉ合金粉末の
量は、組成物中の耐火性骨材と耐火性粉末の合量の１０
０重量部に対して０．０２重量部以上、好ましくは１重
量部以下とする。０．０２重量部より少ないと、Ｈ₂ ガ
スの発生が少なく、有機繊維を併用しても爆裂防止効果
を得にくい。１重量部より多いと、本発明の場合にはＨ
₂ ガスの発生量としては多くなり、有機繊維との併用に
おいては施工後の耐火物に膨れや亀裂が生じる傾向があ
り、気泡が多く発生して多孔質になると耐火物の強度が
低下する。より好ましいＡｌ−Ｓｉ合金粉末量は０．０
４〜０．５重量部である。

【００１８】本発明の流し込み耐火物用組成物に含まれ
るＡｌ−Ｓｉ合金粉末は、好ましくはＡｌを６０〜９５
重量％、Ｓｉを５〜４０重量％含むものである。Ａｌ−
Ｓｉ合金中のＳｉ成分が４０重量％より多いと、Ｈ₂ ガ
スの発生が遅く、発生量も少なくなるため爆裂防止効果
が小さくなる。また、Ｓｉ成分が５重量％より少ない
と、Ｈ₂ ガスの発生が活発になり、組成物に配合する成
分によっては耐火物の施工体に膨れや亀裂が起きる傾向
がある。より好ましいＡｌ−Ｓｉ合金粉末は、Ａｌを７
０〜９３重量％、Ｓｉを７〜３０重量％含むものであ
る。

【００１９】本発明の流し込み耐火物用組成物に含まれ
るＡｌ−Ｓｉ合金粉末は、好ましくは、Ａｌ成分とＳｉ
成分の合量が９０重量％以上であり、粒径０．０７４ｍ
ｍ以下の粒子を４０重量％以上含むものである。

【００２０】ＡｌとＳｉの合量が９０重量％以上である
ことにより、反応開始時間のバラツキを小さくできると
いう好ましい効果が得られる。Ａｌ−Ｓｉ合金中のＡｌ
とＳｉの合量は９５重量％以上がより好ましい。また、
Ａｌ−Ｓｉ合金粉末は、粒径０．０７４ｍｍ以下の粒子
を４０重量％以上含むことによって確実な爆裂防止効果
が得られる。粒径０．０７４ｍｍ以下の粒子が４０重量
％より少ないとＨ₂ の発生が少なく爆裂防止効果が小さ
くなる。より好ましいＡｌ−Ｓｉ合金粉末は、粒径０．
０７４ｍｍ以下の粒子を５０重量％以上含むものであ
る。

【００２１】なお、本発明で使用する合金粉末はＡｌ−
Ｓｉ合金粉末であるが、これに限定されず、他の合金粉
末や金属粉末を支障のない範囲において少量併用するこ
ともできる。

【００２２】Ａｌ−Ｓｉ合金粉末は、好ましくはＡｌ成
分とＳｉ成分が均一に分散した合金粉末である。このよ
うな合金粉末は、アトマイズ法や合金の溶融固化物を粉
砕する方法によって製造できる。

【００２３】有機繊維を添加する目的は、本発明者らが
先に急速乾燥可能な組成物として提案した耐火性骨材、
耐火性粉末、Ａｌ−Ｓｉ合金粉末及び分散剤が含まれて
いる耐火物用組成物に、所定量の水を混合して得た不定
形耐火物坏土を流し込みによって施工する場合、特に夏
場に施工性を良くするため水量を多くすると、坏土の分
離（耐火性骨材が沈降し、施工された耐火物が不均質化
する）が条件によっては起きやすくなることが分かった
ために分離防止材として添加するものである。また、有
機繊維の添加効果は爆裂防止にも有効であるものの、完
全なものではない。

【００２４】有機繊維としては、耐火性骨材、耐火性粉
末の合量１００重量部に対し、０．０２〜０．５重量％
が好ましい。０．０２重量％より少ないと分離防止効果
が少なく、０．５重量％より多いと施工性をよくするた
めの水量がさらに多く必要となり、かえって多孔質化す
るため好ましくない。より好ましい有機繊維量は０．０
３〜０．２重量部である。

【００２５】有機繊維としては、ポリエステル繊維、ビ
ニロン繊維、ポリプロピレン繊維などが好ましく、繊維
の長さは１〜５０ｍｍ以下、好ましくは５〜３０ｍｍで
ある。５０ｍｍを超えると、流動性が低下するためであ
る。繊維の太さは、数μｍ〜４００μｍ程度のものが使
用でき、より好ましいものは３〜１００μｍである。４
００μｍを超えると施工性、耐蝕性が低下する。

【００２６】耐火性骨材としては、アルミナ、ボーキサ
イト、ダイアスポア、ムライト、礬土頁岩、シャモッ
ト、ケイ石、パイロフィライト、シリマナイト、アンダ
リュサイト、スピネル、マグネシア、炭化ケイ素及び黒
鉛から選ばれる１種以上が好ましく使用できる。耐火性
粉末としては、アルミナセメント、耐火粘土、耐火性骨
材粉砕粉末、ヒュームドシリカ及び超微粉アルミナから
選ばれる１種以上が好ましく使用できる。

【００２７】耐火性粉末としては、良好な結合部を形成
できるように、平均粒径が３０μｍ未満の粉末を用いる
のが好ましい。また、耐火性粉末の一部として、アルミ
ナやヒュームドシリカの平均粒径が３μｍ以下、好まし
くは１μｍ以下の超微粉を用いるのが好ましい。アルミ
ナやヒュームドシリカの超微粉を用いると、組成物に混
合する水分量を減少できかつ混練された坏土に良好な流
動性を付与できる。

【００２８】また、耐火性粉末の一部にアルミナセメン
トを使用すると、アルミナセメントが流し込み用耐火物
の結合に与り、その施工体は常温から高温まで広い範囲
において実用性のある強度を付与できる。

【００２９】アルミナセメントの好ましい配合量は、耐
火性骨材と耐火性粉末の合量１００重量部に対し１〜１
０重量部である。アルミナセメントはＣａＯ／Ａｌ₂ Ｏ
₃ のモル比が１．３以下のものを使用することによって
混練した坏土に充分に長い可使用時間を確保できる。ま
た、耐火性粉末の一部に耐火粘土を使用すると、施工性
が良好な粘土結合の流し込み用耐火物が得られる。本発
明において、耐火性骨材と耐火性粉末の配合割合は通常
前者が７５〜９５重量％、後者が５〜２５重量％が好ま
しい。

【００３０】また、混練坏土に優れた流動性を付与する
ため、使用する耐火性骨材及び耐火性粉末の種類に合わ
せて選定した分散剤を組成物に配合するのが好ましい。
また、粉末状の分散剤を使用すれば、袋詰めする組成物
にあらかじめ分散剤を加えておくことが容易である。分
散剤としては、ポリリン酸塩類、ポリカルボン酸塩類、
ポリアクリル酸塩類及びβ−ナフタレンスルホン酸塩類
から選ばれる１種以上が好ましく使用できる。分散剤
は、組成物中の耐火性骨材と耐火性粉末の合量の１００
重量部に対して、０．０２〜１重量部配合するのが好ま
しい。

【００３１】アルミナセメントを配合した流し込み耐火
物は、施工温度やアルミナセメントの種類によって硬化
時間が一定でなく、１５℃以下の低温では硬化が遅く、
３０℃付近では硬化が遅くなるものや、３０℃を超える
と急速に硬化するものがある。硬化時間を周囲の温度条
件に左右されずに施工できるようにするため、硬化促進
剤や硬化遅延剤を添加して使用することが好ましい。

【００３２】硬化促進剤としては、生石灰、炭酸リチウ
ム、塩化カルシウムを好ましく使用できる。また、硬化
遅延剤としては、硝酸塩、リン酸塩、リグニンスルホン
酸塩、グルコン酸塩を好ましく使用できる。これらの添
加量は、耐火性骨材と耐火性粉末の合量の１００重量部
に対して０．０１〜１重量部の範囲で、施工温度やアル
ミナセメントの種類に合わせて調整するのが好ましい。

【００３３】組成物に混合する水分量には、組成物に含
まれる耐火性骨材と耐火性粉末の比重や気孔率によって
変化する。坏土に流動性を付与しうる水分量には下限が
あり、通常、耐火性骨材と耐火性粉末の合量の１００重
量部に対し、４重量部以上の水分量が必要である。ま
た、施工後の耐火物の気孔率を小さくして、良好な耐火
物としての物性を確保できるように、組成物に混合する
水分量は、耐火性骨材と耐火性粉末の合量の１００重量
部に対して１２重量部以下、さらには１０重量部以下と
するのが好ましい。組成物に混合する水分量が多いと耐
火性骨材が沈降する傾向を生じ、施工された耐火物が不
均質化しやすい。

【００３４】本発明において、このような流し込み耐火
物用組成物は、水と混練し流し込みによって所望箇所に
施工された後、急速に加熱、乾燥しても爆裂現象をおこ
すことのない炉壁を形成しうるものであり、そのような
目的に使用できる。

【００３５】即ち、本発明の流し込み耐火物用組成物
は、上記の配合割合に基づく組成物に、流動性を付与す
るための水を混合して炉壁形成箇所に流し込み施工（耐
火性粉末がアルミナセメントのみのもの又は粘土を添加
したものなどの自己流動性が充分でない組成物の場合は
振動を付与しながら施工）し、施工体の硬化後に不定形
耐火物の表面温度を毎時５０℃以上、好ましくは毎時４
００℃以下の昇温速度で最高１４００℃まで乾燥しても
爆裂現象をおこさない。

【００３６】昇温速度が毎時５０℃未満では従来の乾燥
方法に比べ優位性が乏しく、乾燥時間の特段の短縮には
ならず毎時４００℃超では、相当大型の乾燥手段が必要
であり、いくら早く昇温させても炉壁への畜熱が不充分
となり、完全脱水には時間がかかるので多くの場合実用
的ではない。さらに、毎時４００℃超になると不定形耐
火物の表面にスポーリング亀裂も入ってくる等の問題が
ある。

【００３７】昇温速度は、組成物の配合割合や形成され
る炉壁の形状、厚み、炉壁がさらされる操作条件等によ
って選択決定でき、多くの場合毎時１００℃以上でも充
分可能、場合によっては毎時３００℃以上でも可能であ
る。

【００３８】加熱最高温度は、炉によっては５００℃程
度まで加熱処理されていれば使用できる炉壁が形成され
るが、通常は１０００℃以上にまで加熱することで所望
の炉壁を形成する。このように短時間での急速昇温加
熱、乾燥が可能であるため、炉の速やかな再操業を可能
とする。

【００３９】本発明において、加熱乾燥する際の表面温
度とは、炉壁として施工された耐火物の表面から１〜２
ｍｍの位置に埋め込んだ測温計（通常は熱電対）の先端
位置を測定した温度である。

【００４０】なお、本発明において昇温速度は、不定形
耐火物の施工厚みによっても影響される。例えば施工厚
みが厚くなればなるほど内部までの乾燥には時間がかか
る。しかし、本発明の耐火物用組成物の施工厚みは、通
常１００〜１０００ｍｍ程度の範囲であるので、表面温
度を５００℃以上になるまで所定の昇温速度で加熱乾燥
すれば、昇温乾燥中に爆裂や亀裂を起すことなく炉壁を
形成できる。この際内部は未乾燥の部分があっても、実
際の炉の使用時の受熱によって徐々に乾燥されるので問
題はない。

【００４１】なお、本発明の耐火物用組成物は、一般的
には、炉への施工は、炉の背面から、パーマ耐火物、断
熱耐火物が順に施工されている内面に施工される。

【００４２】また、Ａｌ−Ｓｉ合金粉末は、最終的にＡ
ｌ₂ Ｏ₃ 、ＳｉＯ₂ に変化して耐火性のある成分になる
ので、耐火物としての特性に優れ、Ａｌ−Ｓｉ合金粉末
がＡｌ₂ Ｏ₃ とＳｉＯ₂ に変わると体積が増加するた
め、体積安定性に優れた流し込み耐火物が得られる。ま
た、本発明の流し込み耐火物用組成物による施工体で
は、Ａｌ−Ｓｉ合金粉末が酸化して生成するＡｌ₂ Ｏ
₃ 、ＳｉＯ₂ が結合強度に寄与するので、強度にも優れ
た耐火物が得られる。

【００４３】また、有機繊維は、これらの耐火物用組成
物に添加することによって、混練時の分散性にも優れ水
量を多くした場合においても坏土の分離が起こりにく
く、さらに水蒸気通気孔の形成にも効果が認められる。
有機繊維は、加熱乾燥によって完全に焼失し、耐蝕性を
低下させることもなく、燃焼時に有毒ガスの発生もな
い。

【００４４】

【実施例】以下、本発明を実施例によって具体的に説明
するが、本発明はこれらによって限定されない。

【００４５】耐火性骨材として、Ａｌ₂ Ｏ₃ 含有量８９
重量％、ＳｉＯ₂ 含有量７重量％及びＦｅ₂ Ｏ₃ 含有量
１．３重量％で、粒径が１．６８〜５ｍｍの粗粒、粒径
が０．１〜１．６８ｍｍの中粒及び粒径が０．０２〜
０．１ｍｍで平均粒径が０．０３ｍｍの細粒からなるボ
ーキサイト質骨材を使用した。

【００４６】耐火物の結合部を構成する耐火性粉末に
は、Ａｌ₂ Ｏ₃ とＣａＯの含有量がそれぞれ５５重量％
と３６重量％で、平均粒径が９μｍのアルミナセメン
ト、Ａｌ₂ Ｏ₃ の純度が９９．６重量％で平均粒径が
４．３μｍのバイヤーアルミナ及びＳｉＯ₂ の純度が９
３重量％で平均粒径が０．８μｍのヒュームドシリカを
用いた。分散剤にはＰ₂ Ｏ₅ とＮａ₂ Ｏの含有量がそれ
ぞれ６０．４重量％と３９．６重量％のテトラリン酸ナ
トリウム（Ｎａ₆ Ｐ₄ Ｏ₁₃）の粉末を用いた。

【００４７】Ａｌ−Ｓｉ合金粉末としては、Ａｌ成分８
０重量％でＳｉ成分２０重量％の合金粉末（ａ）とＡｌ
成分９０重量％でＳｉ成分１０重量％の合金粉末（ｂ）
を用いた。Ａｌ−Ｓｉ合金粉末（ａ）及び（ｂ）の平均
粒径はそれぞれ２８μｍと３０μｍであり、粒径０．０
７４ｍｍ以下の粒子をそれぞれ９２％と８９％含むもの
である。比較例に使用したＡｌ粉末は純度が９９％で平
均粒径が３０μｍのものである。有機繊維としては、太
さ１デニール、長さ１０ｍｍのポリエステル繊維を用い
た。

【００４８】耐火性骨材、耐火性粉末、有機繊維、分散
剤、Ａｌ−Ｓｉ合金粉末及びＡｌ粉末を秤取し、表に示
す調合（単位：重量部）を有する流し込み耐火物用組成
物を得た。次いで、組成物中の耐火性骨材と耐火性粉末
の合量の１００重量部に対し、表に示す量の水（重量
部）を加え、万能ミキサー中で３分間混練し流し込み耐
火物の坏土を得た。この坏土を内寸４０ｍｍ×４０ｍｍ
×１６０ｍｍの型枠及び内径１００ｍｍ×高さ１００ｍ
ｍの型枠に流し込み、流し込み耐火物の供試体（例１〜
１３、うち例１〜７は実施例、例８〜１３は比較例）を
得た。

【００４９】流し込み耐火物坏土の流動性は、自己流動
性を有する例１〜１３については、混練直後の各坏土を
上端内径５０ｍｍ、下端内径１００ｍｍ、高さ１５０ｍ
ｍで上下端が開口した円錐台形状のコーン型に流し込ん
でコーン型を充たし、コーン型を上方に抜き取って６０
秒間静置したときの坏土の広がり直径を２方向について
ノギスで測定し、その平均値を坏土フロー値とした。

【００５０】分離については、水量を増加し、４０ｍｍ
×４０ｍｍ×１６０ｍｍの供試体を流し込みによって鋳
込んだものの断面を観察し、骨材の分離の程度で分離の
有無を判断した。

【００５１】気孔率と嵩比重は、供試体を１１０℃で２
４時間乾燥後、ＪＩＳ−Ｒ２２０５に規定された方法に
準じて測定した。曲げ強度は、寸法が４０ｍｍ×４０ｍ
ｍ×１６０ｍｍの供試体について、室温で硬化させたも
の（表では曲げ強度Ａと表示）と、乾燥後供試体を１４
００℃で１時間焼成したもの（表では曲げ強度Ｂと表
示）について測定した。

【００５２】寸法変化率は、１４００℃で１時間焼成し
た供試体の寸法変化を測定し、焼成前の寸法を基準にし
て比率で示した。表に「膨れ」と記したのは、数％程度
の顕著な膨張が観察されたことを意味する。

【００５３】亀裂の有無は、硬化後脱型した供試体につ
いて外観を調べた結果である。耐爆裂性は、型枠から取
り出した直径１００ｍｍ×高さ１００ｍｍの供試体を１
２００℃に保持した電気炉中に投入し、爆裂の有無を調
べ評価した。これらの結果を表１、表２に示す。

【００５４】表３には、耐火性粉末にアルミナセメント
を多めに配合し、他の耐火性粉末を配合しない流し込み
用耐火物の試験結果を例１４〜２１として示した。この
流し込み用耐火物の坏土は自己流動性が充分でないの
で、そのフロー値は、ＪＩＳ−Ｒ５２０１に規定された
フローコーンを用い、混練直後の坏土を振動台に載せた
フローコーンに流し込んで満たした後、３Ｇの振動を与
え、１０秒後の坏土の広がり直径をノギスで２方向につ
いて測定し、その平均値をフロー値とした。その他の評
価方法は例１の場合と同様にした。

【００５５】さらに表４には、例２２〜２８として粘土
を配合した流し込み用耐火物の試験結果を示した。使用
した耐火性骨材、耐火性粉末及びその他の原料は例１〜
１３と同じものであり、評価方法は例１４〜２１と同様
である。なお、例１４〜２１にはＡｌ−Ｓｉ合金粉末
（ａ）は配合せず、例２２〜２８にはＡｌ−Ｓｉ合金粉
末（ｂ）は配合していない。表３、表４において例１４
〜１７と例２２〜２４は実施例であり、例１８〜２１及
び２５〜２８は比較例である。

【００５６】表の寸法変化率の欄に「膨れ」と記したの
は、数％程度の顕著な膨張が観察されたことを意味す
る。また、例２１と例２８の寸法変化率マイナスの表示
のあるものは、マイナスの寸法変化率（収縮）を示した
ことを意味する。

【００５７】表から分かるように、本発明のＡｌ−Ｓｉ
合金粉末及び有機繊維を含む流し込み耐火物用組成物を
用いると、施工された耐火物が緻密なものであっても水
蒸気を放出する通気孔が確保されており、Ａｌ粉末を含
む流し込み耐火物のようにＨ₂ ガスの発生によって膨れ
や亀裂が生じず、急速に昇温して乾燥させても爆裂する
ことがない。施工された流し込み耐火物の物性も、緻密
であるため良好である。

【００５８】これに対し、Ａｌ粉末を含む流し込み耐火
物は、Ａｌ粉末の含有量が多いと膨れや亀裂が発生し、
好ましいＡｌ粉末の含有量は坏土の混練温度によっても
変化する。また、施工性を良くするために水量を多くし
た場合にも、適度に有機繊維を添加することによって、
分離もなく、施工された流し込み耐火物の物性も緻密で
あるため良好である。

【００５９】［例２９］表１の例３の流し込み耐火物
を、ミニタンディッシュの１０００ｍｍ×１０００ｍｍ
の部分に施工した。この耐火物の厚さは２５０ｍｍで、
その背面にはこの他に断熱キャスタブルが１００ｍｍ厚
さまで施工されている。硬化後、オイルバーナを用い片
面加熱を行い、炉壁の表面温度を毎時２００℃の昇温速
度で１０００℃まで昇温し、乾燥した。ミニタンディッ
シュ炉内の温度分布は±２０℃程度であった。乾燥中に
は爆裂はなく、乾燥終了後炉壁表面にも亀裂はなく、厚
み方向を切断して断面観察をしたが亀裂は認められなか
った。

【００６０】［例３０］表１の例７の不定形耐火組成物
を例２９と同様にミニタンディシュに施工し乾燥試験を
行った。この場合、炉壁の表面温度を毎時３００℃の昇
温速度で昇温し、１４００℃まで乾燥した。乾燥中には
爆裂は起こらず、乾燥終了後炉壁表面及び内部切断面に
も亀裂は認められなかった。

【００６１】［例３１］表４の例２２の不定形耐火組成
物を例２９と同様にミニタンディッシュに振動を付与し
ながら施工し乾燥試験を行った。この場合、炉壁の表面
温度を毎時１００℃の昇温速度で１０００℃まで昇温し
乾燥した。同様に乾燥中に爆裂もなく、乾燥後も亀裂は
まったく認められなかった。

【００６２】［例３２］表２の例１３の不定形耐火組成
物を例２９と同様にミニタンディッシュに施工し乾燥試
験を行った。この場合、炉壁の表面温度を毎時２００℃
の昇温速度で１２００℃まで昇温乾燥したが、乾燥中爆
裂を起こし炉壁表面の一部が吹き飛び剥離した。乾燥終
了後には炉壁に多くの亀裂が入っているのが観察され
た。

【００６３】［例３３］表３の例１６の不定形耐火組成
物を例２９と同様にミニタンディッシュに振動を付与し
ながら施工し、炉壁表面温度を毎時５００℃の昇温速度
で１０００℃まで昇温乾燥した。昇温乾燥中には爆裂は
認められなかったが、乾燥終了後に炉壁の表面に無数の
スポーリングと思われる亀裂が認められた。

【００６４】以上の結果よりミニタンディッシュにおけ
る乾燥試験と組成物における亀裂、爆裂性の試験を比較
すると相関性が認められ、組成物においての評価は、急
速な昇温条件のもとでの炉壁の形成方法の評価にも適応
しうることがわかった。

【００６５】

【表１】

【００６６】

【表２】

【００６７】

【表３】

【００６８】

【表４】

【００６９】

【発明の効果】Ａｌ−Ｓｉ合金粉末及び有機繊維を所定
量含む本発明の流し込み耐火物用組成物は、Ａｌ−Ｓｉ
合金粉末の活性がＡｌ粉末より小さいので組成物の保存
性がよく、この組成物に水を混合した坏土では、水分量
が多くても分離現象を起こすことがない。また、Ａｌ−
Ｓｉ合金粉末がＡｌ粉末よりゆるやかにアルカリ性水溶
液と反応し、施工体に水蒸気が逃げる通路が確保される
ので、急速に昇温して乾燥しても爆裂しない。さらに、
緻密で高温特性の良好な耐火物炉壁が得られる。

【００７０】また本発明の炉壁の形成方法は、従来の長
時間にわたる乾燥時間が不要となり、直火による乾燥も
採用でき、工期が顕著に短縮できる。さらに、原単価を
低減でき、施工作業、環境の安全性等が向上し、その工
業上の価値は多大である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者野田和也兵庫県高砂市梅井５丁目６番１号旭硝子株式会社高砂工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】耐火性骨材、耐火性粉末、アルミニウム−
シリコン合金粉末、有機繊維及び分散剤を含む流し込み
可能な組成物であって、アルミニウム−シリコン合金粉
末及び有機繊維は、耐火性骨材と耐火性粉末の合量１０
０重量部に対し、それぞれ０．０２〜１重量部及び０．
０２〜０．５重量部であることを特徴とする流し込み耐
火物用組成物。
【請求項２】前記アルミニウム−シリコン合金粉末は、
耐火性骨材と耐火性粉末の合量１００重量部に対し、
０．０４〜０．５重量部含まれている請求項１の流し込
み耐火物用組成物。
【請求項３】前記アルミニウム−シリコン合金粉末は、
Ａｌを６０〜９５重量％、Ｓｉを５〜４０重量％含むも
のである請求項１又は２の流し込み耐火物用組成物。
【請求項４】前記アルミニウム−シリコン合金粉末は、
ＡｌとＳｉの含有量の合量が９０重量％以上であり、粒
径０．０７４ｍｍ以下の粒子を４０重量％以上含むもの
である請求項１、２又は３の流し込み耐火物用組成物。
【請求項５】前記有機繊維は、耐火性骨材と耐火性粉末
の合量１００重量部に対し、０．０３〜０．２重量部含
むものである請求項１、２、３又は４の流し込み耐火物
用組成物。
【請求項６】前記有機繊維は、長さ１〜５０ｍｍのポリ
エステル繊維及び／又はビニロン繊維である請求項１、
２、３、４又は５の流し込み耐火物用組成物。
【請求項７】前記耐火性粉末は、アルミナセメント又は
耐火粘土を含むものである請求項１、２、３、４、５又
は６の流し込み耐火物用組成物。
【請求項８】耐火性骨材、耐火性粉末、アルミニウム−
シリコン合金粉末、有機繊維及び分散剤を含み、アルミ
ニウム−シリコン合金粉末及び有機繊維が耐火性骨材と
耐火性粉末の合量１００重量部に対しそれぞれ０．０２
〜１及び０．０２〜０．５重量部含まれている耐火物用
組成物に、所定量の水を混合して得た不定形耐火物坏土
を、所望の炉壁形成箇所に流し込みによって施工し、つ
いで施工された耐火物表面を毎時５０℃以上の昇温速度
で加熱し、該加熱処理を少なくとも耐火物の表面温度が
５００℃以上になるまで行うことにより、耐火物を加
熱、乾燥することを特徴とする炉壁の形成方法。
【請求項９】前記昇温速度を毎時１００℃以上とする請
求項８の炉壁の形成方法。
【請求項１０】前記昇温速度を毎時４００℃以下とする
請求項８又は９の炉壁の形成方法。
【請求項１１】前記加熱処理を耐火物の表面温度が１０
００℃以上になるまで行う請求項８、９又は１０の炉壁
の形成方法。
【請求項１２】前記アルミニウム−シリコン合金粉末
は、Ａｌを６０〜９５重量％、Ｓｉを５〜４０重量％含
み、これらの合量が９０重量％以上であり、かつ粒径
０．０７４ｍｍ以下の粒子を４０重量％以上含むもので
ある請求項８、９、１０又は１１の炉壁の形成方法。
【請求項１３】前記耐火性粉末は、アルミナセメント又
は粘土を含むものである請求項８、９、１０、１１又は
１２の炉壁の形成方法。