JPS641432B2 - - Google Patents

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JPS641432B2
JPS641432B2 JP57197899A JP19789982A JPS641432B2 JP S641432 B2 JPS641432 B2 JP S641432B2 JP 57197899 A JP57197899 A JP 57197899A JP 19789982 A JP19789982 A JP 19789982A JP S641432 B2 JPS641432 B2 JP S641432B2
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JP
Japan
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water
refractory
fibers
polypropylene fibers
furnace
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JP57197899A
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JPS58104072A (ja
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Goodon Rongu Uiriamu
Herugenroodaa Meraa Heren
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Babcock and Wilcox Co
Original Assignee
Babcock and Wilcox Co
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Publication date
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Publication of JPS58104072A publication Critical patent/JPS58104072A/ja
Publication of JPS641432B2 publication Critical patent/JPS641432B2/ja
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C04B38/06—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by burning-out added substances by burning natural expanding materials or by sublimating or melting out added substances
    • C04B38/063—Preparing or treating the raw materials individually or as batches
    • C04B38/0635—Compounding ingredients
    • C04B38/0645—Burnable, meltable, sublimable materials
    • C04B38/067—Macromolecular compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/66—Monolithic refractories or refractory mortars, including those whether or not containing clay
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D1/00—Casings; Linings; Walls; Roofs
    • F27D1/16—Making or repairing linings ; Increasing the durability of linings; Breaking away linings
    • F27D1/1636—Repairing linings by projecting or spraying refractory materials on the lining
    • F27D1/1642—Repairing linings by projecting or spraying refractory materials on the lining using a gunning apparatus
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00034—Physico-chemical characteristics of the mixtures
    • C04B2111/00146—Sprayable or pumpable mixtures
    • C04B2111/00155—Sprayable, i.e. concrete-like, materials able to be shaped by spraying instead of by casting, e.g. gunite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C04B2111/28—Fire resistance, i.e. materials resistant to accidental fires or high temperatures

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  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野 本発明は、キヤスタブル耐火物、プラスチツク
耐火物、ランマー打ち混合物（ラミング材）及び
モルタル等の水含有耐火物（water containing
refractories；WCR）において見出される破裂性
乃至爆発性スポーリングの傾向を減少或いは排除
する為周囲細〓を通しての毛管作用を奏しうる有
機繊維をそこに添加する技術に関係する。 従来技術 耐火材の破裂性スポーリングは、水含有耐火材
（以下WCRという）の初期加熱中にしばしば発生
し、その際WCRは割れ或いは完全な分解を起す。
破裂性スポーリングは耐火材中に捕捉された水蒸
気と関係する。WCRが破裂性スポーリングを起
す傾向は、耐火材の型式、WCR中で使用される
結合剤の種類、結合剤の量、水の量、加熱方式及
び作製中の周囲温度に依存する。破裂性スポーリ
ングを防止する為の一つの方法は、水及び水蒸気
が耐火材から逃出するに充分の時間を与えるよう
なゆつくりした昇温速度を使用することである。
これを達成する別の方法は、乾燥過程前耐火材内
部に水逃出の為の手段を提供するチヤネル即ち水
導通路を手作業により創り出すことによる。 WCRの初期加熱速度が減少されるなら、耐火
材が破裂スポーリングを起す傾向は確かに減少乃
至排除されうる。しかし、熱集約産業である斯界
はWCRを初期加熱する為の無駄時間の延長に由
る経済的負担の問題に直面しまたゆつくりした昇
温速度が受入れられない設備での操業上の制約の
問題に直面している。従つて、なるだけ急速に
WCRを乾燥する即ちWCRを高い昇温速度で乾燥
する急速焼成を実施することが有益である。 幾くかの耐火材には、針金を刺す等の手作業に
よつて創生するか或いは燃焼性のチヤネル形成要
素の添加により大きな予じめ作られた既製のチヤ
ネルが形成された。後者はチヤネル形成元素の焼
失に先立つてまたその後の時点で残されたチヤネ
ルを通して水分が逃出することを可能ならしめ
た。そのためには、大きな断面のチヤネルが
WCRから水を除去するには必要であることが見
出されていた。これらチヤネルは、WCR内で毛
管作用を創生するには大きすぎ（約100μ以上）、
従つて乾燥中耐火体の外への液体及び（或いは）
気体の流出は主にチヤネルを通しての排出作用に
依存するものであつた。 チヤネル形成用材料は、チヤネルを形成する材
料中に水を誘引吸収しそして集中排出せしめる為
に高度に吸水性であるべきと従来考えられてい
た。このような考えに立つて吸水性チヤネル形成
用材料即ち麦わら（wheat straw）を含入したス
ポーリング耐性耐火材が存在した。しかし、プラ
スチツク製飲用ストローのような非吸水性チヤネ
ル形成材料もまた使用された。これら材料は、耐
火材と混合される時、自身の内孔を通しての水の
逃出を可能ならしめる、大きな内部チヤネルを自
動的に提供した。表わらの場合、水は、その材料
自体を通しての浸透及び内孔両端の開口の一方か
らの流入によりチヤネル内に侵入しうる。プラス
チツク製ストローの場合、水はストローの一端開
口を通して侵入しそして他方の開口端を経て流出
する。乾燥段階中、麦わらやストローの内孔は毛
管作用をもたらすには大きすぎるから、水はチヤ
ネル内の圧力差に由る排出作用によつてチヤネル
を通して移動する。100℃（212〓）以上の温度に
おいては、チヤネル形成材料は燃えてしまい、耐
火材壁により形成される大きなチヤネル（ストロ
ーの焼失後残る空洞）を残す。その後、捕捉水蒸
気はそれらチヤネルを通してWCRから逃出する。
これら条件下で作製されたWCRは残念ながら、
大きなチヤネルの存在により強度における相当の
損失及び従来型式のWCRに比べて溶融金属乃至
スラグに対する耐性減少を呈する。こうしたチヤ
ネルの使用は米国特許第3982953号に記載される。 米国特許第2224459号は、軽量耐火材を生成す
る目的の為細断された紙を１〜50％添加すること
を開示している。乾燥は紙繊維全体を通して創出
される吸収作用により増進される。 米国特許第3591395号は、材料のクラツク割れ
に耐性を与えそして流込成型物に可撓性を付与す
る目的で水硬性材料にポリプロピレン繊維を添加
することを開示している。この材料は焼成処理を
受けない、即ち繊維は焼失しない。この水硬性材
料はもつぱら強度向上の為繊維の存在に頼つてい
るだけである。 発明の目的 本発明は、強度低下等の弊害なく、耐火体の破
裂性スポーリングを排除するに有効な手段を確立
することである。 発明の構成 破裂性スポーリングの問題は、本発明に従え
ば、耐火体中の水分除去の為の手段を創生する為
周囲細〓を通して毛管作用を奏しうる疎水性有機
繊維を使用することにより簡単で且つ効果的な態
様で始めて解決された。例えばポリプロピレン繊
維のような疎水性繊維は耐火体と混合されるに際
して容易にそして無秩序に分散する。繊維は自身
と耐火材との間に環状断面の細〓を形成する。 約15ミクロン直径の例えばポリプロピレン繊維
が好ましくは約0.64cm（１／４インチ）の長さに切 断される。但し約850：１までの長さ対直径比を
有する繊維も好適に使用しえた。この長さの繊維
は、それらが被覆作業過程に障害をもたらさずし
かもWCR中の含水孔と組合さつて相互連結ネツ
トワークを提供するから殊に適当であることが見
出された。従つて、WCR中奥深くに捕捉された
水分は１つの環状断面の細〓に沿つて毛管作用に
より移動し、やがて別の環状断面の細〓或いは孔
に通入する。これを繰返して、水分は最終的に耐
火体の表面に至る。 即ち、耐火体への疎水性有機繊維、例えばポリ
プロピレン繊維の添加は先行技術により教示され
るのとは異なつた態様で水分除去をもたらす。電
子顕微鏡による観察の結果、小さな環状断面の細
〓が各ポリプロピレン繊維のまわりに形成されて
いることがわかつた。これら環状断面の細〓は約
１ミクロンの細いものであることが確認された。
決定的な水分除去の為の手段を提供するのはこれ
ら細〓なのである。このような細い寸法の細〓に
おいて、水は、主に毛管作用即ち固体と接触する
液体の表面が液体分子相互のそして固体に対して
の相対吸引力により上昇若しくは下降する減少に
より、繊維に沿つて吸引される。従つて、これら
疎水性繊維を含有するWCRからの水の除去は主
に、２つの力即ち圧力差による拡散作用と毛管作
用とにより支配される。 昇温（急速焼成）の初期期間前及びその間、水
は、WCR中の孔とポリプロピレン繊維の周囲に
形成された環状断面の細〓を繋ぐネツトワークを
通して毛管作用及び拡散作用によりWCRから滲
出される。臨界温度及び圧力において、水は水蒸
気に気化する。その時点から、水蒸気は同じネツ
トワークを通して逃出していく。約149℃（300
〓）において、ポリプロピレン繊維は軟化し始め
る。温度が上昇するにつれ、繊維は、約166℃
（330〓）において溶融しそして288℃（550〓）に
おいて最終的に分解して後にチヤネルを残し、そ
こを通してWCR内の残存水が逃出していく。 従来のような大きなチヤネルが形成されないか
ら生成耐火体は物理的或いは機械的性質の低下を
示さない。これら結果は、これまでキヤスタブル
へのチヤネル形成用要素の添加即ちそこでのチヤ
ネルの創出は最終強度及び密度並びに他の物理的
性質の相当の減少を必然的に招いていたから、斯
用における有意義な改善ということができる。 耐火材の被覆作業は、理想的とは考えられない
条件下で行なわれることが少くない。周囲温度の
減少に伴い耐火材が破裂性スポーリングを起す傾
向は増加することが知られている。本発明の利用
によつて、たとえ施行が４〜５℃（40〓）で行な
われても好適な結果が得られることがわかつた。 実施例の説明 本発明の具体例について詳述する。試験は高純
度アルミン酸カルシウム（石灰塩）を使用して行
われた。これは、高純度アルミン酸カルシウムセ
メントが破裂性スポーリングの最悪状態を示すこ
とが良く知られているからである。 例 １ カオタブ（KAOTAB）95（バブコツクス ア
ンドウイルコツクス社のアルミン酸カルシウム混
合物の商品名）、ポリプロピレン繊維（15μ直径
×6.35mm（１／４インチ）長）及び水からなる耐火 材が混合された。この混合物を使用してブロツク
（22.9cm（9″）×22.9cm（9″）×22.9cm（9″））が
作
製された。各ブロツクにおけるポリプロピレン繊
維の量が変えられた（1.573重量％、0.633重量％
及び0.215重量％）。各試験において繊維を含まな
いKAOTABブロツクが対照試料として用意され
た。0.215重量％の繊維が加えられた場合には余
分の水が必要とされなかつたが、0.633及び1.573
重量％の繊維を含む混合物には共に流動性制御の
為余分の水を必要とした。 すべての試料は一晩養生された。表１は使用さ
れた焼成条件明細を示す。
【表】 871℃（1600〓）において炉は休止された。冷
却後、ブロツクは炉から取出された。結果が繊維
添加に由るもので炉内での位置に関係しないこと
を確認する為、続いての試験でブロツクの位置が
変更された。 すべての試験において、ポリプロピレン繊維を
含まないブロツクは破裂性スポーリングを起した
が他方ポリプロピレン繊維を含むブロツクは破裂
性スポーリングを示さなかつた。ポリプロピレン
繊維を含まないコンクリートブロツクでは871℃
（1600〓）においてひどい損傷が生じたので試験
はそこで打切つた。 例 ２ １つは高水準のアルミン酸カルシウム結着剤を
含有しそしてもう１つは高水準のアルミン酸カル
シウム結着剤＋0.2重量％ポリプロピレン繊維を
含有する、標準的な95％アルミナキヤスタブル製
の２枚のパネル（46cm（18″）×46cm（18″）×13cm
（5″））が、流込成型後炉扉内に置かれそして後プ
ラスチツクカバーの下で一晩養生された。パネル
は1232℃（2250〓）の温度まで556℃（1000
〓）／時間の割合で速やかに焼成された。繊維を
含まない標準キヤスタブルは982℃（1800〓）に
おいて激しく爆発し、他方ポリプロピレンを含む
ものは何ら損傷することなくこの急速焼成に耐え
た。 例 ３ 95％アルミナ、アルミン酸カルシウム含有キヤ
スタブルに0.05、0.10、及び0.20重量％のポリプ
ロピレン繊維を加えたサンプル（23cm×（9″）×11
cm（４１／２″）×６cm（２１／２″））が流込成型さ
れ た。対照サンプルとして、ポリプロピレン繊維を
加えないで流込成型されたサンプルも用意され
た。各サンプルは、実際の寒冷天候現場条件を模
擬する為ほぼ同温の冷たい水を使つて流込成型さ
れそして４℃（40〓）の温度で養生された。24時
間以上の養生後、低温サンプルは1371℃（2500
〓）に予熱された炉内に速やかに挿入された。炉
温に爆露後、対照サンプルはすべて破裂したが、
ポリプロピレン繊維を含有するサンプルはすべて
破裂しなかつた。 例 ４ 標準的な95％アルミナガン吹付用混合物と0.2
重量％ポリプロピレン繊維を加えた同じ混合物と
が、同一予備湿潤、周囲温度及び飽和時間におい
てガン吹付けされた。ポリプロピレン繊維を含む
ガン吹付け混合物の密度は、標準ガン吹付け混合
物密度が2.6ｇ/cm2（1611b/ft3）であつたのに比
べ、2.66ｇ/cm3（1661b/ft3）であつた。破断モジ
ユラスは77Kg/cm2（1100psi）から97Kg/cm2
（1380psi）まで増大した。はね返り材料の量はポ
リプロピレン繊維の添加により影響を受けること
がわかつた。標準混合物は33％はね返りを示した
が、ポリプロピレン繊維を有する混合物は26％し
かはね返りを示さなかつた。 例 ５ カオリス（KAOLITH）85PBおよび80AS（い
ずれもバブコツク アンド ウイルコツクス社の
商品名）として市販されている２つの型式のプラ
スチツク耐火材にポリプロピレン繊維を混ぜたも
の及び混ぜないものを試験した。
KAOLITH85PBは、85％アルミナ、燐酸塩結合
型プラスチツク耐火材でありそしてKAOLITH
80ASは80％アルミナ、空気固化型プラスチツク
耐火材である。エアーハンマーを使用して型内に
これらプラスチツク耐火材をつき固めることによ
りプラスチツク耐火材単味のものと0.2重量％ポ
リプロピレン繊維を加えたものを使用してブロツ
ク（23cm（9″）＋23cm（9″）×23cm（9″））および
れんが（6.4cm（２１／２″）×11.4cm（４１／２″）
＋23 cm（9″））が作製された。 最初の試験において、ポリプロピレン繊維を加
えたKAOLITH 85PBおよび80AS耐火材の各々
の１つのブロツクが炉扉として然るべく置かれ
た。炉は1371℃（2500〓）まで556℃（1000
〓）／時間の割合で昇温された。1371℃（2500
〓）において炉温は４時間保持されそして後167
℃（300〓）／時間の割合で冷却された。 第２の試験においては、繊維入りの両型式の耐
火材の各１ブロツクが炉扉内に置かれた。炉は
1371℃（2500〓）まで833℃（1500〓）／時間の
割合で昇温された。 1371℃（2500〓）において、炉温は４時間保持
されそして後167℃（300〓）／時間の割合で降温
された。 第２の試験において、４型式のれんがのすべて
が1371℃（2500〓）の温度に保持された炉内に挿
入された。れんがは炉内に１時間保持されそして
後取出された。 両方の試験において、KAOLITH 85PB耐火
材試片はプラスチツク耐火材に一般に見られる広
範なふくれを生じ、表面は容易に崩れた。しか
し、ポリプロピレン繊維を含有するものの方がふ
くれは軽度ですんだ。KAOLITH 80AS耐火材
試片は過度のクラツク発生を生じたが、ポリプロ
ピレン繊維を含有するものの方がクラツク発生は
軽度ですんだ。 例 ６ 誘導炉ライニングへの本急速焼成技術の適用性
を確認する為２つの試験が合金工場において実施
された。試験は、アライドミネラル社から
MINROZ72Wとして販売されているラミング混
合物とポリプロピレン繊維を使用して315Kg
（7001b）容量および1125Kg（25001b）容量誘導
炉において実施された。結果は、生のライニング
の予熱時間が著しく減縮しえただけでなくライニ
ング寿命も著しく増大しうることを示した。 各試験は、0.15重量％のポリプロピレン繊維
（15ミクロン×12.7mm（１／２インチ））をラミング 混合物に加えることによつた。この混合部は3.0
％水分を含有しそして標準的ラミング施行法に従
つて然るべく突固められた。 ライニングの施行に続いて、初期昇温の為の標
準的手順は、ガスバーナで生のライニングを予熱
し、続いて炉内に置かれたグラフアイトコア サ
スセプタを炉コイルで誘導加熱することを含ん
だ。標準的手順は実験ライニングに対して変更さ
れた。標準ライニング及びポリプロピレン繊維を
含入したライニングの施行及び予熱に要する時間
が表２に示されている。 標準ライニングの場合、予熱に続いて、炉には
金属スクラツプが装入されそして特定の注湯温度
まで加熱された。ライニングの摩損は炉を充填す
るに必要な金属量により決定された。ポリプロピ
レン繊維を有するライニングの場合、炉は装入後
1738℃（3160〓）まで加熱されそして後1649℃
（3000〓）まで冷却され（指定注湯温度に合うよ
う）そして注出された。注湯直後及び室温への冷
却に際してライニングは目視で検査された。ポリ
プロピレン繊維を加えたライニングにおいては摩
耗の異常な兆候はなんら認められなかつた。
【表】
【表】 標準ライ 本ライ 標準ライ 本ライ
作業 ニング ニング ニング ニング

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ (a) 水、850：１以下の長さ対直径比を有す
    る疎水性有機繊維及び少くとも一種の無機物質
    を混合して耐火材混合物を生成する段階と、 (b) 混合物を流込成型、スタンピング、ラミング
    或いはガン吹付けして前記有機繊維が全体を通
    して無秩序に分布されそして個々の有機繊維の
    まわりに環状断面の細〓が形成された耐火体を
    形成する段階と、 (c) 必要に応じ前記耐火体を養生する段階と、 (d) 急速焼成条件下で前記耐火体を焼成し、その
    場合焼成の初期期間中前記環状断面の細〓を通
    しての毛管作用及び拡散作用により水を抜出し
    そして前記有機繊維が分解した後は残留水を該
    繊維分解後に残されたチヤネルを通して逃出せ
    しめる段階と を包含する破裂性スポーリングを生じることなく
    水含有アルミン酸カルシウム結合型或は燐酸塩結
    合型耐火材から水を除去する方法。
JP57197899A 1981-12-14 1982-11-12 急速焼成耐火材 Granted JPS58104072A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/329,903 US4419454A (en) 1981-12-14 1981-12-14 Rapid-fire refractories
US329903 1981-12-14

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS58104072A JPS58104072A (ja) 1983-06-21
JPS641432B2 true JPS641432B2 (ja) 1989-01-11

Family

ID=23287516

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP57197899A Granted JPS58104072A (ja) 1981-12-14 1982-11-12 急速焼成耐火材

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US (1) US4419454A (ja)
JP (1) JPS58104072A (ja)
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AU (1) AU559729B2 (ja)
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BR (1) BR8204497A (ja)
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DE (1) DE3245647A1 (ja)
ES (2) ES8400375A1 (ja)
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IT (1) IT1149396B (ja)
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NL (1) NL8203198A (ja)
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