JPH1054668A - 耐火炉構造、その形成方法および耐火ブロック - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】乾燥時間が短く、施工性、耐久性に優れた耐火
物と目地が一体強固な耐火炉構造を提供する。 【解決手段】アルミニウム合金粉末を含む充填用組成物
を目地部に施工し、２５℃／時間以上の急速加熱により
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、優れた施工性と耐
久性を兼ね備えた溶湯と接触する目的で使用される耐火
炉構造、その形成方法および耐火ブロックに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】近年、施工作業の省力化という観点から
各種の炉の築炉に不定形耐火物の使用が増大している。
特公昭５９−３７４３１では、アルミナセメントおよび
１ミクロン以下の粒径をもつ超微粉を必須成分とする低
水量の不定形耐火物組成物を調整し所定形状の型に入れ
て成形乾燥して得た高強度かつ緻密なプレキャスト成型
品を、間隔をおいて設置し、これらの大型ブロック間の
隙間に前記組成からなる不定形耐火物組成物で充填施工
して一体化して形成した炉床または炉壁の構造が開示さ
れている。特公昭５９−３７４３１の構造の炉は、アル
ミニウム溶解炉、保持炉などで好適に使用され長期に渡
り安定した耐用が可能であった反面、大型かつ緻密の耐
火ブロック間の隙間に充填する不定形耐火組成物（以
下、充填用不定形耐火組成物と記す）も緻密とする必要
があるが、一方では緻密であるため乾燥中に爆裂を起こ
しやすく、乾燥時間を極端に長くしなければならない等
の問題があった。

【０００３】従来の充填用不定形耐火組成物には、超微
粉末、分散剤、アルミナセメントを組み合わせて緻密な
組織を得ようとした流し込み剤では、その乾燥過程で水
蒸気の内部発生速度が大気中への水蒸気拡散移動速度を
上回ったときに、材料内部での水蒸気圧力が上昇し、そ
の圧力によって施行体に亀裂が発生したり破壊したりす
る（以下爆裂または、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】この爆裂現象を防止するために、流し込み
耐火物中にアルミニウム粉末（以下、Ａｌ粉末と記す）
を添加し、アルミナセメントから溶出されるアルカリ水
溶成分との反応で水素ガスを発生させ、予め水蒸気を放
出する通気孔を形成しておく爆裂の防止技術が特公昭６
１−３８１５４等で提案されているが、水素ガスの発生
の量とタイミングを調整しにくく、鋳込みから硬化にい
たる過程で材料の内部に亀裂を生じたり、材料が膨れて
ポーラスになる等の問題が生じ満足した性能を得るに至
っていない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
技術が有する前述の欠点を解決しようとするものであ
り、すなわち、乾燥時間が少なく、施工性、耐久性に優
れる大型耐火ブロックを使う施工性を生かした耐火炉構
造および、その形成方法および耐火ブロックを提供する
ものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題を解
決すべくなされたものであり、炉床、炉壁、炉天井等の
耐火炉構造の一部もしくは全体を、施工性の良い緻密な
耐火炉構造として急速に乾燥し炉体を形成することが可
能な耐火炉構造およびその形成方法を提供することにあ
る。

【０００７】すなわち、本発明の耐火炉構造は、所定形
状をもつ定形耐火物を間隔を置いて配置し、これらの定
形耐火物間の間隔に、耐火性骨材、耐火性粉末、アルミ
ニウム合金粉末、分散剤および水を含む不定形耐火組成
物を充填し、乾燥することにより、一体化形成したこと
を特徴とする耐火炉構造である。

【０００８】また、第２の本発明の耐火炉構造の形成方
法は、所定形状をもつ定形耐火物を間隔を置いて配置
し、これらの定形耐火物間の間隔に、耐火性骨材、耐火
性粉末、アルミニウム合金粉末、分散剤および水を含む
不定形耐火組成物を充填し、乾燥することにより、一体
化形成したことを特徴とする耐火炉構造からなる炉を、
２５℃／時間以上の昇温速度で加熱、乾燥する炉構造の
形成方法である。

【０００９】また、第３の本発明は、これらの炉構造を
形成するに適しているが他の炉構造にも適用しうる、所
定形状をもつ定形耐火物が、耐火性骨材、耐火性粉末、
アルミニウム合金粉末、分散剤および水を含む不定形耐
火組成物を所定形状をもつ型枠に充填し、乾燥すること
により形成したプレキャスト品であることを特徴とする
プレキャスト耐火ブロックである。

【００１０】本発明の耐火炉構造は、円筒形状、箱形形
状など種々可能であり、基本的には、炉床部、側壁部、
天井部の全部または一部を構成するものであってもよ
い。

【００１１】本発明は、緻密質でかつ大型の定形耐火物
（ブロック）を使用した施工性の良い炉構造の形成を生
かすべく、それらの間に充填されるべきいわば緻密質目
地をもたらしうる充填用不定形耐火物に大きな特徴を持
たせたものである。

【００１２】また、そのための充填用不定形耐火物は、
後述するように急速乾燥を可能とするとともに、従来一
般には振動施工でしか充分な間隙充填を達成しえなかっ
たのに対し、振動施工、セルフフロー施工もしくは吹付
施工が任意に実施可能である。特にセルフフロー施工を
可能としたことは、ポンプ圧送による施工の簡素化がは
かれポンプ圧送ができない振動施工用不定形耐火組成物
を用いざるをえない場合に比して本発明の目的をより容
易となすもので好ましい。

【００１３】また、この充填用不定形耐火物は、そのま
ま定形耐火物であるプレキャスト耐火ブロックとして使
えることも本発明の１つの特徴でもある。

【００１４】本発明で使用される緻密で急速な乾燥が可
能な充填用不定形耐火組成物は、耐火性骨材、耐火性粉
末、アルミニウム合金粉末、分散剤および水を含み、施
工された耐火物表面の雰囲気温度基準で、２５℃毎時間
の速度で急速に乾燥して炉体を形成することが可能であ
り、以下この充填用不定形耐火組成物（以下、充填用組
成物という）について詳しく説明する。

【００１５】耐火性骨材は充填用組成物の主要な構成成
分である。

【００１６】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、バン土頁岩、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、ジルコニア、ジル
コン、炭化珪素および黒鉛などから選ばれる１種以上が
好ましく使用できるがこれに限定されることなく公知の
金属酸化物、金属炭化物、金属窒化物、金属硼化物等を
使用することができる。

【００１７】耐火性粉末は、耐火性骨材の隔間を埋めて
骨材を緻密かつ強固に結合する結合部を形成するための
成分である。

【００１８】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３０ミクロンｍ以下、好まし
くは１ミクロンｍ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。

【００１９】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充填用耐火物の結
合に寄与し、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。

【００２０】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の１００重量部に対して１
〜１５重量部である。

【００２１】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。

【００２２】本発明の充填用不定形耐火物組成物には、
施工後急速に乾燥しても爆裂防止の目的でＡｌ合金粉末
が添加されている。Ａｌ合金粉末は、合金組成と粉末の
粒度を調整することによって発生するＨ₂ ガスの量と発
生のタイミングを調整できる。これは、Ａｌ合金に含ま
れるＳｉ成分やＭｇ成分がＡｌの反応性を抑制してＨ₂
ガスの発生を抑制するからである。

【００２３】Ａｌ合金粉末を使うとＨ₂ ガスの発生が、
Ａｌ粉末を添加した坏土の場合と比べて、坏土のｐＨ、
アルミナセメントの種類、坏土の温度等によって影響さ
れにくくなり、Ｈ₂ ガスの発生反応が緩やかに起こり、
耐火物中の水分の放出に好適な通気孔を確実に形成でき
る。

【００２４】充填用組成物に添加されるＡｌ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０．０１重量部以上３重量部以下が望
ましい、０．０１重量部より少ないと、Ｈ₂ ガスの発生
が少なく、満足な爆裂防止効果が得られない。３重量部
より多いとＨ₂ ガスの発生量が過剰になって施工後の耐
火物に膨れや亀裂が生じる傾向があり、気泡が多く発生
すると耐火物が多孔質化し、その耐食性や強度が低下す
る。Ａｌ合金粉末の組成物への添加量は、耐火性骨材と
耐火性粉末の合量１００重量部に対し０．０３〜２重量
部がより好ましい。

【００２５】Ａｌ合金粉末は、その合金組成によって反
応活性を調整できる。Ａｌ合金粉末は、Ａｌ合金粉末で
あればよいが、アルミニウム−シリコン（Ａｌ−Ｓｉ）
合金粉末およびアルミニウム−マグネシウム（Ａｌ−Ｍ
ｇ）合金粉末が好ましくなかでもＡｌ−Ｓｉ合金粉末が
最も実用的である。Ａｌ合金粉末のＡｌ合金は、主成分
であるＡｌの他に好ましくは合金成分としてＳｉまたは
Ｍｇを５〜４０重量％含み、さらに好ましくはＳｉまた
はＭｇを５〜２５重量％含むものである。

【００２６】Ａｌ合金中のＳｉまたはＭｇ成分が２５重
量％より多いと、Ｈ₂ ガスの発生が遅れ、発生量も少な
くなるため爆裂防止効果が小さくなり、４０重量％以上
となるとほとんどなくなる。また、Ｓｉ成分やＭｇ成分
が５重量％より少ないと、Ｈ₂ の発生が活発になり、耐
火物の施工体に膨れや亀裂が生じやすい。Ａｌ合金粉末
は、さらに好ましくはＡｌを８０〜９３重量％、Ｓｉま
たはＭｇを７〜２０重量％含むものである。

【００２７】Ａｌ合金粉末は、好ましくはＡｌ、Ｓｉお
よびＭｇを合量で９０重量％以上含み、粒径０．０７４
ｍｍ以下の粒子を４０重量％以上含む。Ａｌ合金中のＡ
ｌ、ＳｉおよびＭｇの含有量は合量で９０重量％以上、
さらには９５重量％以上であるのが好ましい。これによ
って、Ｈ₂ ガスが発生する反応開始時間の変動が小さく
なる。また、Ａｌ合金粉末が粒径０．０７４ｍｍ以下の
粒子を４０重量％以上含むことによってＨ₂ ガスを発生
する反応が適度の速さで起き、施工体の爆裂防止効果が
確実に得られる。

【００２８】Ａｌ合金粉末中の粒径０．０７４ｍｍ以下
の粒子の含有量が４０重量％より少ないと、Ｈ₂ ガスの
発生が少なくなり、Ａｌ合金粉末を多く加えないと爆裂
防止効果が不確実になる。より好ましいＡｌ合金粉末は
０．０７４ｍｍ以下の粒子を５０重量％以上含むもので
ある、Ａｌ合金粉末は、好ましくは合金成分が均一に分
散した合金からなる。このようなＡｌ合金粉末は、アル
マイズ法やＡｌ合金の溶融固化物を粉砕する方法によっ
て製造できる。

【００２９】なお、Ａｌ−Ｓｉ合金とＡｌ−Ｍｇ合金粉
末を併用することもできる。また、本発明の目的・効果
を損なわない程度において、Ａｌ−Ｓｉ合金粉末または
Ａｌ−Ｍｇ合金粉末に少量のＡｌ粉末等の金属粉末を使
用することは差し支えない。

【００３０】所要量のＡｌ合金粉末を含有してなる本発
明の充填用組成物は、タイミング浴発生するＨ₂ ガスに
よって耐火物施工体中に通気孔が形成され、施工体を相
当急速に昇温して乾燥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
末を添加した場合のように急速なＨ₂ ガスの発生が起き
ないことによっても容易に防止できる。また、Ａｌ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
えば袋詰めされた吹付け耐火物用組成物は保存性がよ
い。

【００３１】また、分散剤は混練した充填用組成物であ
る坏土の流動性を高めるために添加されるものである。
分散剤は、使用する耐火性骨材および耐火性粉末の種類
に合わせて選定した粉末状の分散剤を組成物に配合する
のが好ましい。粉末状の分散剤を使用すれば、袋詰めし
た組成物に予め分散剤を混合しておける。

【００３２】流動性を付与するために使用する分散剤と
しては、ポリリン酸塩類、ポリカルボン酸塩類、ポリア
クリル酸塩類および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。

【００３３】アルミナセメントを配合した充填用耐火物
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、３
０℃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
か遅延剤を添加して使用するのが好ましい。

【００３４】なお、本発明で充填用組成物を吹付けで施
工する場合には、坏土に急結剤を施工現場で注入し施工
するが、そのための急結剤としては、アルミン酸ナトリ
ウム、アルミン酸カリウム、アルミン酸カルシウム等の
アルミン酸塩、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、重炭酸
ナトリウム、重炭酸カリウム等の炭酸塩、硫酸ナトリウ
ム、硫酸カリウム、硫酸マグネシウム等の硫酸塩、Ｃａ
Ｏ・Ａｌ₂ Ｏ₃ 、１２ＣａＯ・７Ａｌ₂ Ｏ₃ 、ＣａＯ・
２Ａｌ₂ Ｏ₃ 、３ＣａＯ・Ａｌ₂ Ｏ₃ 、３ＣａＯ・３Ａ
ｌ₂ Ｏ₃ ・ＣａＦ₂ 、１１ＣａＯ・７Ａｌ₂ Ｏ₃ ・Ｃａ
Ｆ₂ 等のカルシウムアルミネート類、酸化カルシウム、
水酸化カルシウムおよびこれらの複合物または混合物か
ら選ばれる１種以上が使用できる。

【００３５】充填用組成物に混合する水分量は、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１０
０重量部に対して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、耐火物と
しての良好な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１５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。

【００３６】このような充填用組成物は、水と混練する
ことにより振動施工もしくはセルフフロー施工によって
耐火炉構造の目地材として定形耐火物間に充填され、炉
の一部もしくは全体を構成し、急速に加熱乾燥しても爆
裂現象を起こすことのない耐火炉構造を提供することが
できる。

【００３７】ここで、セルフフロー施工もしくは吹付施
工する場合の坏土は、自己流動性を有する必要がある。

【００３８】坏土の流動性は約２０℃の室温下でコーン
型を用いて評価する、すなわち、粉体組成物に約２０℃
の水を加えて混練した直後の充填用組成物である坏土
を、上端内径５０ｍｍ、下端内径１００ｍｍ、高さ１５
０ｍｍで上下端が開口した円錐台形状のコーン型に混練
直後の坏土を流し込んで満たし、コーン型を上方に抜き
取って６０秒間静置したときの広がり直径（２方向の広
がりをを測定した平均値、以下フロー値という）で表示
する。

【００３９】坏土はフロー値が１６５ｍｍ以上あれば自
己流動性を示し流し込みによるセルフフロー施工を実施
することができる。

【００４０】さらに吹付施工で目地を形成する場合に
は、充填用組成物に水を加えて混練した坏土が自己流動
性を有し、自己流動性を有する坏土を圧送ポンプと圧送
配管によって施工現場へ圧送し、圧送配管の下流部に設
けた圧縮空気注入口および急結剤注入口からそれぞれ圧
縮空気と急結剤を坏土中に注入し、注入した圧縮空気と
ともに急結剤が混入した坏土をノズル配管によってその
先端に接続した吹付ノズルに送り、吹付ノズルから坏土
を施行箇所である目地部に吹き付けて施行し耐火炉構造
を提供できる。

【００４１】吹付施工時の坏土は、圧送ポンプと圧送配
管で混練された坏土を施工現場へ容易かつ安定して送れ
ることが必要であり、圧送ポンプで圧送する坏土のフロ
ー値は１８０ｍｍ以上、さらには２００ｍｍ以上とする
ことが好ましい。フロー値が大きな坏土を使用すれば、
圧送ポンプの吸い込み抵抗と圧送配管内の流動抵抗を小
さくでき、圧送配管の直径を小さくできかつ坏土の長路
圧送実現できる。

【００４２】本発明においては、このように調整された
充填用組成物である坏土を、炉床、炉壁、炉天井などの
耐火炉構造の形成に適用するに当っては、予め所定形状
をもつ定形耐火物を間隔を置いて配置した。該定形耐火
物間を充填するように施工する。

【００４３】すなわち、間隔を置いて配置した定形耐火
物の間隙を、振動施工、セルフフロー施工もしくは吹付
施工可能な前記充填用組成物の少なくとも１種によって
施工した後、硬化後急速に乾燥し高強度で充分な耐久性
を有する炉構造を形成することができるのであり、これ
により更なる施工の省力化と短時間で安全な乾燥を実施
することができる。

【００４４】本発明の大きな特徴の１つは、このように
して施工した定形耐火物と充填用組成物からなる炉構造
を充填用組成物の硬化後、急速に加熱、乾燥できるとい
うことである。

【００４５】すなわち、加熱乾燥条件として、加熱温度
を２５℃／時間以上の昇温速度で急速乾燥できるという
ことである。

【００４６】なお、本発明で加熱温度とは、施工（充
填）された耐火組成物表面の雰囲気温度を基準としてい
る。

【００４７】昇温速度は、充填用組成物の配合割合や、
施工される間隙の寸法、深さ、炉の操業条件などによっ
て選択決定することができるが、２５℃／時間以上で昇
温乾燥できるということは、従来のこの種炉構造形成の
ための乾燥条件に比べ優越性があり、本発明においては
多くの場合、５０℃／時間以上でも可能である。

【００４８】また、昇温速度を２５０℃／時間以上とす
ることも可能であるが、これ以上となると関隙が大きな
場合などにおいては、急激な加熱により熱膨張応力が乾
燥された耐火物にかかり、亀裂を生じることがあるなど
のため、一般的には爆裂や亀裂を起すことのない２００
℃／時間以内にとどめることが望ましい。

【００４９】また、最高加熱温度は、炉の目的によって
は耐火物の表面温度で５００℃程度までなされていれば
使用できる炉構造が形成されるが、通常は８００℃以上
にまで加熱することで所望の炉構造を形成できる。

【００５０】ここで、本発明で予め配置しておく所定形
状の定形耐火物としては、公知のすべてのものが使用で
きる。

【００５１】しかしながら、前記したように、本発明は
この種定形耐火物としてプレス成形により製造される大
型の耐火煉瓦を使う炉構造の形成をより有利にするもの
であり、望ましい大きさとしては、炉内に面する表面積
（形状は通常３〜６角形の方形である）が５００ｃｍ²
以上の大型のものがそれであり、１５００ｃｍ² 以上の
ものを使用すれば施工性の改善はより顕著となる。

【００５２】また、本発明は前記した充填用組成物を用
いる目地部とともに、緻密質の一体化炉構造を形成でき
るものであるため、定形耐火物としても２．２以上の嵩
比重と１５％以下の見掛気孔率をもち、かつ冷間での圧
縮強度が５００ｋｇ／ｃｍ²以上の物理的性質をもつも
のを使用することが有効である。

【００５３】また、本発明は前記した充填用組成物を用
いる目地部を形成するものであるため、目地部としての
定形耐火物間の間隙を施工上有利なかなり大きくとって
も全体として緻密な耐久性のある炉構造を前記施工法で
可能とするものである。

【００５４】定形耐火物の間隔は、１００ｍｍ以上、場
合によっては２００ｍｍ以上とすることも可能である
が、一般的には５０ｍｍ以上の施工に適している。

【００５５】本発明における好ましい態様の１つとし
て、予め配置しておく定形耐火物を、前記したような充
填用組成物から得ることができるということがある。

【００５６】すなわち、前記した充填用組成物を所定形
状の型枠に前記した施工法で充填し硬化後前記したと同
様な急速な乾燥条件で加熱することで大型でかつ緻密質
の定形耐火物としてのプレキャスト耐火ブロックを容易
に得ることができるということがわかった。

【００５７】なお、前記充填用組成物をプレキャスト耐
火ブロックとして使用する場合におけるプレキャストブ
ロックを得るための乾燥条件としては、前記した昇温速
度より急速でも可能であるが一般には２５〜２００℃／
時間が適当である。

【００５８】また、このようなプレキャストブロックは
他の炉構造のための用途にも適用可能である。

【００５９】

【実施例】調整した充填用組成物およびそれを用いて所
定型枠に充填して加熱乾燥して得た定形耐火物としての
プレキャストブロックの物性等を表１にまとめて示し
た。例１、２、３は、耐火性骨材として、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、
ＳｉＯ₂ およびＦｅ₂ Ｏ₃の含有量がそれぞれ８９重量
％、７重量％および１．３重量％であって、粒径が１．
６８〜５ｍｍの粗粒、粒径が０．１〜１．６８ｍｍの中
粒および粒径が０．０２〜０．１ｍｍで平均粒径が０．
０２ｍｍの粗粒からなるボーキサイト質骨材を使用し
た。

【００６０】例４、５は、耐火性骨材として、Ａｌ₂ Ｏ
₃ 、ＳｉＯ₂ およびＦｅ₂ Ｏ₃ の含有量がそれぞれ４３
重量％、５３重量％および０．９重量％であって、粒径
が１．６８〜５ｍｍの粗粒、粒径が０．１〜１．６８ｍ
ｍの中粒および粒径が０．０２〜０．１ｍｍで平均粒径
が０．０３ｍｍの粗粒からなるシャモット質骨材を使用
した。

【００６１】耐火性粉末として、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お
よびＳｉＯ₂ の純度が９３重量％で平均粒径が０．８μ
ｍのヒュームドシリカを用いた。また分散剤としてＰ₂
Ｏ₅ とＮａ₂ Ｏの含有量がそれぞれ６０．４重量％と３
９．７重量％のテトラポリリン酸ナトリウムの粉末を用
いた。

【００６２】Ａｌ−Ｓｉ合金粉末としては、Ａｌ成分９
０重量％でＳｉ成分１０重量％の合金粉末を用いた。Ａ
ｌ−Ｓｉ合金粉末の平均粒径は３０μｍであり、粒径
０．０７４ｍｍ以下の粒子を８９重量％含むものであ
る。

【００６３】耐火性骨材、耐火性粉末、分散剤およびＡ
ｌ−Ｓｉ合金粉末（急結剤を除いて）を調合して、各組
成物に表１に示す量の水（耐火性骨材、耐火性粉末は内
掛け重量％、他はいずれも外掛け重量％）を加え、５０
０ｋｇ容量のボルテックスミキサー内で３分間混練して
坏土とした。各坏土の流動性は、混練した各坏土を上端
内径５０ｍｍ、下端内径１００ｍｍ、高さ１５０ｍｍで
上下端が開口した円錐台形状のコーン型に混練直後坏土
を流し込んで満たし、コーン型を上方に抜き取って６０
秒間静置したときの広がり直径を２方向について測定
し、その平均値をフロー値とした。

【００６４】例１は、振動施工可能な組成物であって、
自己流動性を有せずフロー値は非常に小さいため、概ね
２０℃の気温下で混練後の坏土を、内寸４０ｍｍ×４０
ｍｍ×８０ｍｍおよび５００ｍｍ×５００ｍｍ×２００
ｍｍの型枠に棒状バイブレータで振動をかけながら施工
した。

【００６５】例２は、セルフフロー施工可能な組成物で
あって、充分に自己流動するフローを示し、概ね２０℃
の気温下で混練後の坏土を、内寸４０ｍｍ×４０ｍｍ×
８０ｍｍおよび５００ｍｍ×５００ｍｍ×２００ｍｍの
型枠に振動等一切与えずに材料の自己流動性のみによっ
て流し込んだ。

【００６６】例３、４、５は、吹付施工可能な組成物で
あって、充分に自己流動するフローを示し、概ね２０℃
の気温下で混練後の坏土を、急結剤とともに内寸４０ｍ
ｍ×４０ｍｍ×８０ｍｍおよび５００ｍｍ×５００ｍｍ
×２００ｍｍの型枠に吹き付け施工した。

【００６７】急結剤は、粒径が８００μｍ以下で平均粒
径が約１５０μｍの粉末であって、アルミン酸ナトリウ
ムと炭酸ナトリウムを３：１の重量比で含むものを使用
した。

【００６８】以上の振動施工、セルフフロー施工、吹付
施工で得られた４０ｍｍ×４０ｍｍ×８０ｍｍおよび５
００ｍｍ×５００ｍｍ×２００ｍｍの施工体で以下の測
定を行った。

【００６９】４０ｍｍ×４０ｍｍ×８０ｍｍの施工体を
施工後２０℃の室内に２４時間放置した後１１０℃で２
４時間乾燥し、ＪＩＳ−Ｒ２２０５に規定された方法に
より見掛け気孔率、嵩比重、圧縮強度を測定した。

【００７０】５００ｍｍ×５００ｍｍ×２００ｍｍの施
工体は、２０℃の室内に２０時間放置した後、内寸約５
００ｍｍ×５００ｍｍ×５００ｍｍの炉内の側壁に炉外
部分を概ね２０℃の大気中に露出した状態で取付け、熱
風発生バーナーにより施工体近傍の内部雰囲気温度基準
で１００℃毎時間で８００℃までの片面加熱乾燥を行っ
た。さらに、冷却後の施工体を概ね５００ｍｍ×２５０
ｍｍ×２００ｍｍの大きさに２分割し、切断面および外
表面の外観を確認した。

【００７１】表１から分るように本発明による各々の充
填用組成物、すなわち、振動施工可能な組成物（例
１）、セルフフロー施工可能な組成物（例２）、吹付施
工可能な組成物（例３、４、５）は、いずれも物性、強
度ともにアルミニウム溶解炉、保持炉、銅溶解炉、製鋼
用取鍋、脱ガス炉、加熱炉など種々の用途に適用するに
充分な物性を示しており、さらに、１００℃毎時間とい
う非常に急速な乾燥昇温を行っても爆裂や組織内の亀裂
を生ずることなく安全に乾燥を実施することができるも
のであることが確認された。

【００７２】次に、表１の例２に示す調整した充填組成
物を、大きさ４５０ｍｍ×３５０ｍｍ×２３０ｍｍ（厚
み）の方形（表面積１５７５ｃｍ² ）であって周壁全周
に断面半径３８ｍｍの凹溝を設けたプレキャスト成型品
とし、予め５０℃／時間（雰囲気温度基準）で乾燥し
た。

【００７３】この、プレキャスト品を、炉床を構成する
基礎の上に通常のキャスタブルを５０〜８０ｍｍ厚で施
工した、その上に縦横方向とも個々の間隙が１００〜１
５０ｍｍあくように１０列×５列（全部で６０枚）配置
した。つぎに、これらの間隙に、表１の例３の充填組成
物を調整して圧送ポンプと圧送配管によって施工現場へ
圧送後、圧縮空気と急結剤と共に施行箇所である目地部
に吹き付けて施工した。

【００７４】また、炉壁部は炉体に軽量断熱キャスタブ
ルを１３０ｍｍ厚で施工し、その炉内側に表１の例４
を、炉天井部分は炉体に軽量断熱キャスタブルを１３０
ｍｍ厚で施工し、その炉内側に表１の例５をそれぞれ２
００ｍｍとなるように上記例３と同様の方法で圧縮空気
と急結剤と共に吹付施工した。

【００７５】上記組み合わせのの耐火炉構造を構成し、
充填組成物の硬化後、炉床表面近傍の雰囲気の昇温速度
１００℃／時間で１０００℃に至るまで加熱乾燥し耐火
炉構造を形成したが、乾燥時の亀裂や爆裂も見られず、
健全な施行体が得られた。

【００７６】

【表１】

【００７７】

【発明の効果】本発明の炉構造は、複数の定形耐火物間
隙に加熱により緻密かつ耐食性のある目地が定形耐火物
と強固に一体化して形成されているため、耐久性に優れ
た炉床、炉壁、炉天井を提供しうるばかりか、その形成
方法は急速な加熱乾燥を行っても爆裂、亀裂のない炉構
造を形成することができるので、大幅な工期短縮が可能
となりその工業的価値は多大である。

【００７８】また、プレキャストブロックとしても耐久
性のある大型のものを容易に得ることができる。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定形状をもつ定形耐火物を間隔を置いて
   配置し、これらの定形耐火物間の間隔に、耐火性骨材、
   耐火性粉末、アルミニウム合金粉末、分散剤および水を
   含む不定形耐火組成物を充填し、乾燥することにより、
   一体化形成したことを特徴とする耐火炉構造。
2. 【請求項２】前記アルミニウム合金粉末は、アルミニウ
   ム−シリコン合金粉末である請求項１記載の耐火炉構
   造。
3. 【請求項３】前記アルミニウム合金粉末は、耐火性骨
   材、耐火性粉末の合量１００重量部に対し、０．０１〜
   ３重量部である請求項２記載の耐火炉構造。
4. 【請求項４】前記定形耐火物は、炉内に面する表面積が
   ５００ｃｍ² 以上の大型、かつ嵩比重２．２以上、見掛
   気孔率１５％以上の緻密質ブロックからなる請求項１ま
   たは２記載の耐火炉構造。
5. 【請求項５】前記定形耐火物の間隔として、５０ｍｍ以
   上の間隔を有する請求項１、２、３または４いずれか１
   つに記載の耐火炉構造。
6. 【請求項６】前記請求項１〜５いずれか１つに記載の耐
   火炉構造の乾燥を２５℃／時間以上の昇温速度で行うこ
   とを特徴とする耐火炉構造の形成方法。
7. 【請求項７】前記昇温速度を５０℃／時間以上、２００
   ℃／時間以下とする請求項６記載の耐火炉構造の形成方
   法。
8. 【請求項８】前記昇温加熱を耐火炉の表面温度が少なく
   とも５００℃以上になるまで行う請求項６または７記載
   の耐火炉構造の形成方法。
9. 【請求項９】所定形状をもつ定形耐火物が、耐火性骨
   材、耐火性粉末、アルミニウム合金粉末、分散剤および
   水を含む不定形耐火組成物を所定形状をもつ型枠に充填
   し、乾燥することにより形成したプレキャスト品である
   ことを特徴とするプレキャスト耐火ブロック。