JPS60141666A - 高強度軽量耐火断熱ブロツク及びその製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、新Ｍな高強度軽量耐火断熱ブロック及びその
製造法に関する。

主に断熱強化による省エネルギーの目的で加熱炉等に使
用される耐火断熱材は、その組織内に気孔や空気層を作
ることにより空気の断熱性を利用して、熱伝導度の低下
を図るものであり、一般に耐火断熱れんが、セラミック
ファイバー製断熱材、軽量キャスタブル耐火物等が使用
されている。これらの内、耐火断熱れんかには、強度が
充分でない、最高使用温度が通常１６００℃程度と低い
等の欠点がある。また、セラミックファイバーをブラン
ケット状、フェルト状、ブロック状等に加工した断熱材
には、軽量で断熱性が大きい反面、使用されるファイバ
ーが非晶質であるので、使用時間の経過や温度の上昇と
共に結晶が析出して粗大化するため柔軟性を失って粉化
したり、収縮して高温での長期間の使用に耐えないとい
う大きな欠点がある。又、溶銑等のスプラッシュ、鋼塊
よりのスケール、鉱物性ダスト等が表面に付着して劣化
したり、炉内のガス流れが速い場合には、表面のファイ
バーが吹き飛ばされて損耗したりするという欠点もある
。

また、軽量キャスタブル耐火物には、静置骨材及び石灰
分（Ｃａｂ）を含むために高温での長期間の使用に耐え
ない、施工が煩雑である、水分を多量に使用するために
施工後の乾燥に多大の時間と熱源を必要どする等の欠点
がある。

本発明者は、上記諸欠点のない耐火断熱材、即ち軽量で
、最高使用温度が高く、充分な強度を有し、しかも使用
中の劣化が少なく、長期間安定な耐火断熱材として、特
定の棒状又は（及び）紐状の成形体が、不規則に又は（
及び）規則的に配列されて焼結し一体化した焼結体であ
る新炭ブロックを開発し、別途出願中である。本発明者
は、その優男に研究を続けた結果、上記において、焼成
前の成形体を被覆材で被覆しておくことにより、焼成後
に成形体自体の強度が向上すると共に成形体相互の結合
強度も向上するので、得られるブロックの強度が更に高
くなり、又使用中の劣化も更に少なくなることを見出し
、本発明を完成するに至った。

即ち本発明は、耐火原料及びバインダーを含有してなり
、その断面の径が０．３〜５ｍ＋Ｉｌの棒状又は（及び
）紐状の成形体であって、その表面が被覆材で被覆され
たものが、不規則に又は（及び）規則的に配列されて貌
結し一体化している高強度軽量耐火断熱ブロック、並び
に 耐火原料及びバインダーを含有してなり、その断面の径
が０．３〜５ｍｍの棒状又は（及び）紐状の成形体素地
又はこれを乾燥若しくは仮焼したものの表面を被覆材で
被覆したもの又はこれを乾燥若しくは仮焼したものを成
形枠内に不規則に又は（及び）規則的に配列して充填し
、次いで焼成して一体化することを特徴とする高強度軽
量耐火断熱ブロックの製造法に係る。

本発明の高強度軽量耐火断熱ブロックは、上記特定の棒
状又は（及び）紐状の成形体であって、その表面が被覆
材で被覆されたもの（以下被覆された棒状又は紐状成形
体という）が不規則に又は（及び）規則的に配列されて
焼結し一体化しているものであり、構造上非常に多くの
空隙を有しているので軽量で且つ断熱性に富んでおり、
しがも高い強度を有する。

ここで、被覆された棒状又は（及び）紐状の成形体が不
規則に又は（及び）規則的に配列されて焼結しとは、例
えば（１）一定の又は様々の形状（長さ、断面の形状及
び径等のこと）の被覆された棒状成形体が不規則にから
み合って焼結していても良いし、（２）一定の形状の被
覆された棒状成形体が不規則にからみ合った層と、それ
とは形状の異なる一定の形状の被覆された棒状成形体が
不規則にからみ合った１又は複数の層とが、交互に又は
被覆された棒状成形体の形状（例えば長さ）の順に連続
して若しくは不連続に重なり合って焼結していても良い
し、（３）一定の又は様々の形状の被覆された棒状成形
体を一定方向に配列した層とそれとは異なる方向（例え
ば直角方向）に配列した層とが交互に重なり合って焼結
していでも良いし、（４）−４の又は様々の形状の被覆
された棒状成形体と一定の又は様々な形状の被覆された
紐状成形体とが不規則にからみあって焼結していても良
いし、（５）一定の又は様々な形状の被覆された紐状成
形体が不規則に又は規則的に折り畳まれて焼結していて
も良いし、（６）一定の又は様々な形状の被覆された紐
状成形体が不規則に又は規則的に折り冒まれた層と一定
の又は様々の形状の被覆された棒状の成形体が不規則に
からみ合った又は規則的に配列された層とが交互に重な
り合って焼結していても良いことを示す。

本発明の高強度軽量耐火断熱ブロックは、例えば以下の
如くして製造される。

まず、耐火原料、バインダー、水等を混練し、押し出し
成形ｉ等を用いて、棒状又は紐状に押し出して成形する
。棒状成形体は、紐状成形体素地又はこれを乾燥若しく
は仮焼したものを適宜切断して得ても良いし、通常の成
形体から棒状に切り出して得ても良い。棒状成形体又は
紐状成形体の断面は、円形、楕円形、正方形、矩形、多
角形等任意の形状であって良く、又中実でも中空でも良
いが、その径は０．３〜５ｍｍ程度とするのが良い。

尚、本発明という径とは、断面が円形の揚台は勿諭直径
であるが、円形以外の場合の径りは次式です）。径がＱ
、３ｍｍより小さいものは製造が困難で、焼成後のブロ
ックの組織が密となって断熱効果が低下する傾向があり
、又５１１を越えるものは焼成後のブロックの組織が疎
となって強度が低下する傾向があるので好ましくない。

また、棒状成形体又は紐状成形体は、直線状又は湾曲状
のいずれでも良いし、ねじれていても良い。棒状と紐状
とは、本来連続的な概念であるので、いずれでも良い本
発明においては、棒状成形体の長さは一切限定されない
が、取り扱いの便宜上から、長さは通常３〜３００ＩＩ
Ｉ！程度とすることが多い。

上記で用いる耐火原料としては、特に限定されず、酸性
、中性及び塩基性のいずれのものでも良く、例えばアル
ミナ、ムライト、パン土頁岩、ジルコン、ジルコニア、
スピネル、マグネシア、粘土、ドロマイト、シリカ、シ
ャモット、クロム、ライム等を挙げることができ、これ
らの１種又は２種以上を組合わせて、必要とする使用条
件（例えば最高使用温度、必要とする強度、炉壁等の被
熱物との反応性等）に適したものを選んで使用する。耐
火原料として炭素、炭化珪素、窒化物等を併用しても良
い。これらの耐火原料は常法に従って適宜粒度調整して
使用する。また、バインダーとしては、特に限定されず
、例えばメチルセルロース、ポリビニルアルコール、デ
キストリン、リグニンスルホン酸ソーダ、ピッチ、ター
ル、レジン等の有機系のもの、ケイ酸ソーダ、ケイ酸カ
リウム、リン酸アルミニウム、リン酸マグネシウム等の
無機系のものを挙げることができ、これらの少なくとも
１種を用いる。

上記耐火原料及びバインダーを、必要に応じて水等を加
えて、常法に従って混練した後、上述した様に棒状又は
紐状に成形する。

次に、得られた棒状成形体又は（及び）１ｍ状成形体を
、素地のままで又はこれを乾燥若しくは仮焼した後、そ
の表面を被覆材で被覆する。

本発明における被覆材どしては、金属粉末、無機材料及
び有機材料の少なくとも１種を、その性状に応じて、粉
末又は溶液若しくは懸濁液の状態として用いる。上記に
おいて、金属としては例えばＡＱ、、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｃｒ
、Ｃｕ、Ｔｉ等を、無機材料としては前記各種耐火原料
に加えて例えばミクロシリカ、アルミナゾル、シリカゾ
ル、アルミナセメント、苦汁、ケイ酸ソーダ、ケイ酸カ
リウム等のケイ酸塩、リン酸アルミニウム、リン酸マグ
ネシウム、ビロリン酸ナトリウム、ヘキサメタリン酸ナ
トリウム等のリン酸塩等を、有機材料としては例えばピ
ッチ、タール、リグニンスルホン酸ソーダ、フェノール
レジン等をそれぞれ例示できる。

被覆材を粉末状で用いる場合の粒度は、特に限定されず
、適宜決定すれば良い。また、被覆材を溶液又は懸濁液
とするときに用いる溶媒としては、例えば水、アルコー
ル類、石油ニー　チル、酢酸ブチル、トルエン、グリセ
リン、トリへロメタン、グライコール等を挙げることが
でき、これらの１種又は２種以上を混合して用いる。溶
液又は懸濁液の濃度は、溶質又は懸濁成分の性質及び被
覆方法等に応じて、適宜決定すれば良い。

被覆材を棒状又は紐状の成形体に被覆する方法としては
、特に限定されないが、例えば次の様にしてりなう。即
ち、棒状又は紐状の成形体素地を被覆する場合には、通
常、粉末状の被覆材を適宜付着させて被覆するか又は溶
液状若しくは懸濁液状の被覆材を浸漬、スプレー等によ
り被覆すれば良い。また、棒状又は紐状の成形体を乾燥
若しくは仮焼したものを被覆する場合には、通常溶液状
若しくは懸濁液状の被覆材を浸漬、スプレー等により被
覆すれば良い。

上記において、溶液状又は懸濁液状の被覆材を用いた場
合には、被覆後、通常適宜乾燥若しくは仮焼を行なう。

又、素地に粉末状被覆材を被覆した場合は、そのままで
も良いし、適宜乾燥若しくは仮焼しても良い。また、被
覆は、１回でも良いが、必要に応じて複数回行なっても
良い。また、被覆量は、特に限定されず、被覆材の種類
、ブロックの必要強度等に応じて、適宜決定すれば良い
。

次いで、上述の如くして被覆された棒状又は（及び）紐
状の成形体を耐火物製等の成形枠内に充填して、通常１
０００〜２０００℃程度好ましくは１３５０〜１９００
℃の温度で焼成して一体化する。

被覆された棒状成形体又は（及び）紐状成形体を成形枠
に充填する際には、不規則に又は（及び）規則的に配列
して充填する。この際、必要に応じて、振動を与えても
良いし、充填した後に適度の圧力で押し付けても良い。

また、焼成は、成形枠に充填したままで行なっても良い
し、成形枠から取り出して行なっても良い。焼成温度は
、使用する原料の組成及び焼成後にブロックとして必要
とされる強度等の諸性質を考慮し、且つ断熱ブロックと
して使用中に品質の変化や組織の収縮等のない安定なも
のとするため、上記範囲内で、使用温度とほぼ同等又は
それ以上の温度を選択する。焼成時間も、同様に適宜決
定すれば良い。また、上記で使用する成形枠は、任意の
形状のものが使用できるので、例えば直方体く板状を含
む）、立方体は勿論のこと、角柱形、円柱形、円筒形、
球形等、又はこれらを組み合わせた不規則な形状のブロ
ックを、使用目的に応じて、いずれも製造することがで
きる。

本発明の高強度軽石耐火断熱ブロックは、使用する耐火
原料、被覆材の種類、被覆された棒状成形体又は（及び
）紐状成形体の長さ、断面の形状及び径、配列の仕方、
焼成温度等を種々選択して組み合わせることにより、製
品の強度、空隙のω（かさ比重）、密度、最高使用温度
等を、使用目的に応じて、適宜調整することができる。

本発明の高強度軽量耐火断熱ブロックは、従来知られて
いない新規な構造のものであり、軽量で且つ高い強度を
有し、最高使用温度を高くすることができ、施工が容易
でしかも使用中の劣化が少なく長期間安定である。従っ
て、本発明の高強度軽量耐火断熱ブロックは、例えばタ
ンディツシュカバー、取鍋等の各種溶湯容器カバー、各
種樋カバー、加熱炉、均熱炉、電気炉等の耐火断熱材と
して好適に使用できる。

以下、実施例を挙げて、本発明を更に具体的に説明する
。

実施例１ アルミナ７１重量％及びシリカ２９重間％を含有するシ
ャモット９７重量部とカオリン粘土３型爵部からなる粒
度調整された耐火原料を液体バインダー（メチルセルロ
ース１５重量％水溶液）３０重量部で混練した後、押出
し成形機により、断面が直径２ｕ＋の円形で長さが１０
〜１２０ｍｍの棒状成形体素地を得た。これを粒度１ｏ
μｍのミクロシリカ粉末が入った容器に入れ、ミクロシ
リカ粉末で表面が被覆された棒状成形体を得た。これを
焼成台車上に組んだ成形枠（高アルミナ質れんがを組合
わせた４００’ｘ４００ｘｌ　５０　（［１１１１１）
のもの）に充填してトンネルキルンで最高温度１６００
℃で６時間焼成したところ、個々の被覆された棒状成形
体が不規則にからみあって焼結し一体化したブロックを
得た。このブロックの物性値を第１表に示した。第１表
により、本発明の高強度軽量耐火断熱ブロックは、軽量
で且つ高い強度を有することが判る。尚、比較のため、
市販品例（Ａ社：アルミナ−シリカ系超軽」耐火断熱れ
んが）を第１表に併記した。

実施例２ 実施例１において、ミクロシリカ粉末で表面被覆した棒
状成形体に代えて苦汁６０％水溶液に浸漬後、１１０℃
で２０時間乾燥して表面被覆した棒状成形体を用いた以
外は、実施例１と同様にしてブロックを得た。このブロ
ックの物性値を第１表に示した。第１表により、これも
軽恒且つ高強度であることが判る。

第　１　表

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■　耐火原料及びバインダーを含有してなり、その断面
   の径が０．３〜５Ｉの棒状又は（及び）紐状の成形体で
   あって、その表面が被覆材で被覆されたものが、不規則
   に又は（及び）規則的に配列されて焼結し一体化してい
   る高強度軽量耐火断熱ブロック。 ■　耐火原料及びバインダーを含有してなり、その断面
   の径が０．３〜５ｍｌｌ１の棒状又は（及び）紐状の成
   形体素地又はこれを乾燥若しくは仮焼したものの表面を
   被覆材で被覆したもの又はこれを乾燥若しくは仮焼した
   ものを成形枠内に不規則に又は（及び）規則的に配列し
   て充填し、次いで焼成して一体化することを特徴とする
   高強度軽量耐火断熱ブロックの製造法。