JPH101373A - 断熱不定形耐火物 - Google Patents

断熱不定形耐火物

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JPH101373A
JPH101373A JP8175578A JP17557896A JPH101373A JP H101373 A JPH101373 A JP H101373A JP 8175578 A JP8175578 A JP 8175578A JP 17557896 A JP17557896 A JP 17557896A JP H101373 A JPH101373 A JP H101373A
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JP
Japan
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alumina
refractory
heat
heat insulating
aggregate
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Application number
JP8175578A
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English (en)
Inventor
Tomoyuki Sugiyama
智之 椙山
Noboru Nakamura
登 中村
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Coorstek KK
Original Assignee
Toshiba Ceramics Co Ltd
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Publication date
Application filed by Toshiba Ceramics Co Ltd filed Critical Toshiba Ceramics Co Ltd
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Publication of JPH101373A publication Critical patent/JPH101373A/ja
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/14Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing calcium sulfate cements
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00482Coating or impregnation materials
    • C04B2111/00551Refractory coatings, e.g. for tamping

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  • Materials Engineering (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低温時における遷移アルミナの硬化遅延性を
解消し、高温度域での強度発現,断熱性,耐食性及び耐
熱性,並びに施工性を向上し得る断熱不定形耐火物を提
供する。 【解決手段】 アルミナ及び/又はムライト質の耐火性
骨材20〜40wt%と、遷移アルミナ40〜60wt%
と、焼石膏1〜5wt%と、シリカ超微粉3〜10wt%
と、セラミックファイバー1〜5wt%と、耐火性骨材,
遷移アルミナ,焼石膏,シリカ超微粉及びセラミックフ
ァイバー100wt%に対して0.05〜0.50wt%添
加した発泡剤とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、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,溶鋼
鋳込み時に使用されるダンディッシュのカバー,溶鋼取
鍋蓋等に用いられる断熱不定形耐火物に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の断熱不定形耐火物として
は、中空アルミナやパーライト等の断熱性骨材(耐火性
骨材)にアルミナセメントを結合剤として大量に添加し
たもの(「耐火物とその応用」耐火物技術協会 第32
7〜328頁参照)、又、セラミックファイバーを骨材
としてこれにアルミナセメントを結合剤として添加した
もの(特開昭59−174579号公報参照)、更に、
骨材としてのセラミックファイバーに水硬性を有する遷
移アルミナを結合剤として添加したもの(特開平7−6
9743号号公報参照)が知られている。上記断熱性骨
材とアルミナセメントの組み合わせによるものは、キャ
スタブル耐火物とほぼ同時期から開発されており、上記
3種のもののうち、最も中心的な断熱不定形耐火物であ
る。又、セラミックファイバーとアルミナセメントの組
み合わせによるものは、断熱性骨材を用いるもの程では
ないが、工業炉にセラミックファイバーが使用されるよ
うになった時点から開発されているもので、補修材の色
彩が狭い断熱不定形耐火物である。更に、セラミックフ
ァイバーと遷移アルミナの組み合わせによるものは、耐
熱性を考慮して開発された断熱不定形耐火物である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかして、従来の断熱
性骨材とアルミナセメントからなる断熱不定形耐火物で
は、熱伝導率(かさ比重)を下げるために骨材を軽量材
としているが、この軽量骨材は、製品(施工体)のラン
ク別に使用するものが異なり、高温用断熱不定形耐火物
には、中空アルミナが主に使用され、かつ低温用断熱不
定形耐火物には、パーライトや人工軽量骨材が一般的に
使用されている。しかしながら、上記骨材は、大部分が
多孔質であるので、他の原料と混合して流動化させるた
めに大量の混練水を必要とする一方、施工体強度を補う
ためにアルミナセメントの添加を増加させる必要があ
る。そのため、断熱性骨材とアルミナセメント中のカル
シア(CaO)とが施工体の使用中に反応して低融物を
生成し、製品の耐熱性を著しく低下させる不具合があ
る。したがって、1000℃以下の低温用はともかく、
高温用においては内張り材としての使用が困難であり、
ほとんどのケースで裏張り材として使用されているに過
ぎない。一方、1600℃以上の高温用の場合、中空ア
ルミナの他に電融アルミナや焼結アルミナ等の耐火性原
料が同時に添加されていることから、製品全体としての
アルミナ含有量が多くなり、断熱性低下の一因となって
いる。又、セラミックファイバーとアルミナセメントか
らなる断熱不定形耐火物では、セラミックファイバーが
耐アルカリ性に劣り、アルミナセメント中のカルシア
(CaO)と反応して著しく耐熱性を低下させるので、
製品の最高使用温度が1000〜1200℃となってい
る一方、セラミックファイバーが機械的強度特性に劣る
ので、製品の機械的強度特性が低下する不具合がある。
更に、セラミックファイバーと水硬性の遷移アルミナか
らなる断熱不定形耐火物では、遷移アルミナがアルミナ
純度99%以上と高く、アルミナセメントと異なってセ
ラミックファイバーと反応することもないから、耐熱性
に優れた製品が得られるものの、遷移アルミナの水硬性
が温度によって大きく異なり、特に低温時での硬化不良
を招くおそれがある。例えば、5℃程度の気温では、打
設後から脱型までに7日間程度の日数が必要となること
もある。ちなみに、現在、水硬性の遷移アルミナや不定
形耐火物の製造メーカーでは、上記温度依存性の課題を
解消すべく、硬化促進剤の添加による方法を開発中であ
るが、いずれも効果的に作用するものが得られていない
のが実情である。そこで、本発明は、低温時における遷
移アルミナの硬化遅延性を解消し、高温度域での強度発
現、断熱性、耐食性及び耐熱性、並びに施工性を向上し
得る断熱不定形耐火物を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の断熱不定形耐火物は、アルミナ及び/又は
ムライト質の耐火性骨材20〜40wt%と、遷移アルミ
ナ40〜60wt%と、焼石膏1〜5wt%と、シリカ超微
粉3〜10wt%と、セラミックファイバー1〜5wt%
と、耐火性骨材,遷移アルミナ,焼石膏,シリカ超微粉
及びセラミックファイバー100wt%に対して0.05
〜0.50wt%添加した発泡剤とからなることを特徴と
する。前記耐火性骨材は、最大粒径1.0mmであること
が好ましい。又、前記発泡剤は、ラウリル硫酸ナトリウ
ム又は粉末洗剤であることが好ましい。
【0005】耐火性骨材は、耐食性を高めると共に、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%のアルミナ質及び/
又はムライト質の原料が使用される。耐火性骨材の粒径
が、1.0mmを超えると、粒子の施工体底部への沈降現
象が認められ、均一な施工体が得られないばかりか、体
積収縮,耐食性及び熱伝導特性の低下に著しく悪影響を
及ぼす要因となり易い。耐火性骨材の添加量が、20wt
%未満であると、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。又、
40wt%を超えると、かさ比重が大きくなり、断熱性が
低下する。耐火性骨材の好ましい添加量は、35〜40
wt%である。
【0006】遷移アルミナは、後述する焼石膏と共に結
合剤として機能するものであり、ρ−アルミナ,χ−ア
ルミナ,η−アルミナ,γ−アルミナ,θ−アルミナ等
の水硬性のものが使用される。ρ−アルミナ等の水硬性
の遷移アルミナは、水の添加によりバイアーライトとベ
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。又、遷移アルミナに含まれる(Al2
3 )の量は、例えば99%程度と非常に多く、セラミ
ックファイバーに影響を与えるCaOをほとんど含ま
ず、酸化カリウム(K2 O)や酸化鉄(III)(Fe2
3 )などの不純物も非常に少ないのが特徴である。遷移
アルミナの添加量が、40wt%未満であると、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。又、60wt%を超えると、600〜1
000℃の中間温度域での強度低下が著しくなり、後述
する強度発現剤としてのシリカ超微粉を多量に添加する
必要が生じ、ひいては耐熱性に悪影響を与える結果とな
る。遷移アルミナの好ましい添加量は、40〜50wt%
である。
【0007】焼石膏(CaSO4 ・1/2H2 O)は、
上記遷移アルミナと併用され、結合剤として機能し、5
℃程度の低温時における硬化不良を防止し、かつ機械的
強度特性を向上するために添加される。焼石膏は、低温
ほど溶解度が大きく、微細な石膏の結晶を多量に生成す
るため、低温時における硬化不良を起こさず、又、低温
ほど機械的強度が大きくなるからである。焼石膏の添加
量が、1wt%未満であると、低温時での硬化不良の防止
効果がない。又、5wt%を超えると、1500℃程度の
高温度域での体積収縮率が大きくなり、施工体の容積安
定性に欠ける結果となり易く、かつ流動性が著しく低下
する結果となり易い。焼石膏の好ましい添加量は、2〜
4wt%である。なお、焼石膏は、陶磁器型材用として広
く使用されているものが一般的に使用されるが、状況に
応じていずれの型材に使用される焼石膏の使用も可能で
ある。
【0008】シリカ超微粉は、流動性の向上と加熱によ
る中間温度域での強度発現のために添加されるものであ
り、フェロシリコン(Fe−Si)製造に伴う副産物と
して生成するマイクロシリカが使用される。
【0009】すなわち、シリカ超微粉は、球形を有する
ことから流動性を著しく向上させ、複雑な形状や薄肉形
状の施工も容易とする。又、前述したように、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℃の中間温度域で極端な強度低下
を生じるが、かかる中間温度域での強度低下は、シリカ
超微粉の低温度での焼結性により解消されるものであ
る。シリカ超微粉の添加量が、3〜10wt%の範囲から
逸脱すると、十分な機械的強度が得られず、かつ体積収
縮率が大きくなる傾向がある。シリカ超微粉末の好まし
い添加量は、5〜10wt%である。
【0010】セラミックファイバーは、施工時の混練に
伴うスラリー状の断熱不定形耐火物中に、発泡剤によっ
て生成する気泡の遊離を防止し、施工体中に独立気孔を
均一に分散させて形成するために添加するものであり、
製品に求められる耐熱性の程度により変わるが、一般に
ムライト質成分からなるものが使用され、結晶質、非結
晶質のいずれであってもよい。すなわち、施工体を形成
するため、断熱不定形耐火物に混練水を添加して混練す
る時に、発泡剤によって生成した気泡を含むスラリー状
の断熱不定形耐火物は、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、施工体中に独立気孔を
均一に分散させて形成することができず、施工体は、耐
火性骨材を主とする下部層と、独立気孔が多量に存在す
る上部層の二層構造となり、軽量で強度特性等に優れた
ものとならない。しかし、セラミックファイバーを断熱
不定形耐火物中に均一に分散させることによ、スラリー
状の断熱不定形耐火物中の気泡の遊離が防止され、結
局、独立気孔が施工体中に均一に分布して形成されるも
のである。セラミックファイバーの添加量が、1wt%未
満であると、気泡分散の均一化を十分に図れない。又、
4wt%を超えると、スラリー状の断熱不定形耐火物の流
動性が著しく低下すると共に、強度特性も極端に低下す
る。セラミックファイバーの好ましい添加量は3〜5wt
%である。
【0011】発泡剤は、施工体中に球形の独立気孔を形
成させて断熱性を向上させるために添加されるものであ
り、ラウリル硫酸ナトリウムや粉末洗剤が使用される。
すなわち、発泡剤は、施工時の混練に伴うスラリー状の
断熱不定形耐火物中に、水硬性を有する遷移アルミナの
ゲル化作用により、直径50〜100μm程度の気泡を
発生させ、施工により施工体中に直径50〜100μm
の独立気孔を形成するものである。発泡剤の添加量が、
耐火性骨材,遷移アルミナ,焼石膏,シリカ超微粉及び
セラミックファイバー100wt%に対して0.05wt%
未満であると、気泡の発生量が少なくなり、十分な断熱
性を付与できない。又、0.50wt%を超えると、機械
的強度が低下してしまう。より好ましい発泡剤の添加量
は、0.1〜0.2wt%である。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る断熱不定形耐
火物の実施の形態について具体的な実施例と比較例を用
いて説明する。 実施例1〜7,比較例1〜7 耐火性骨材,遷移アルミナ,焼石膏,シリカ超微粉及び
セラミックファイバーを表1,表2に示す割合で配合
し、かつこれら100wt%に対して市販の粉末洗剤を各
表に示す割合で添加し、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
して断熱不定形耐火物を得た。次に、各断熱不定形耐火
物100wt%に対して混練水を表1,表2に示す割合で
添加して 分間撹拌し、スラリー状の断熱不定形耐火物
を得た後、それぞれのスラリー状の断熱不定形耐火物を
型枠(40×40×160mm)に流し込み、硬化後脱型
して乾燥(110℃)、加熱処理(1000℃,150
0℃)を施して各施工体のサンプルを得た。得られた各
スラリー状の断熱不定形耐火物の流動性(作業性)並び
に各施工体のサンプルの5℃の温度での硬化時間、11
0℃,1000℃,1500℃での線変化率,かさ比重
及び曲げ強度は、表1,表2に示すようになった。
【0013】
【表1】
【0014】
【表2】
【0015】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の断熱不定
形耐火物によれば、結合剤として焼石膏を遷移アルミナ
と併用添加することにより、遷移アルミナ単独使用の場
合の低温時における硬化遅延性を解消できると共に、シ
リカ超微粉を添加することにより、高温度域での強度発
現と施工性に優れたものとすることができ、かつセラミ
ックファイバーを添加することにより、気泡分布の均一
化によって断熱性を向上させることができる。従って、
施工体を高温度域での断熱性,耐熱性,耐食性及び機械
的強度に優れたものとすることができ、各種用途への使
用を可能とし得る。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルミナ及び/又はムライト質の耐火性
    骨材20〜40wt%と、遷移アルミナ40〜60wt%
    と、焼石膏1〜5wt%と、シリカ超微粉3〜10wt%
    と、セラミックファイバー1〜5wt%と、耐火性骨材,
    遷移アルミナ,焼石膏,シリカ超微粉及びセラミックフ
    ァイバー100wt%に対して0.05〜0.50wt%添
    加した発泡剤とからなることを特徴とした断熱不定形耐
    火物。
  2. 【請求項2】 前記耐火性骨材が、最大粒径1.0mmで
    あることを特徴とする請求項1記載の断熱不定形耐火
    物。
  3. 【請求項3】 前記発泡剤が、ラウリル硫酸ナトリウム
    又は粉末洗剤であることを特徴とする請求項1又は2記
    載の断熱不定形耐火物。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015157725A (ja) * 2014-02-24 2015-09-03 有明セラコ株式会社 繊維分散強化耐火物成形体
CN113307613A (zh) * 2021-03-24 2021-08-27 武汉钢铁有限公司 一种钢包盖浇注料及其制备方法

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