JP2011016698A - 炭化珪素及び炭化チタン含有不定形耐火物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】耐火組成物100質量%に対して、耐火性微粉として炭化珪素微粉を2〜35質量%及び炭化チタン微粉を2〜25質量%含有し、かつ炭化珪素微粉と炭化チタン微粉との合量が10質量%以上である不定形耐火物を用いる。
【選択図】なし
Description
SiC+2CO→SiO2+3C
この反応は徐々に進行し、例えば長期間使用後の樋材を分析すると、炭化珪素含有量は初期添加量の4/5〜2/3ほどに減少する場合があり、しかも低融点のSiO2の生成を伴うため、使用初期に比べて耐火物の耐食性が著しく低下する。
本発明に使用する耐火性骨材は、アルミナ、スピネル、ムライト、ジルコニア等の電融品又は焼結品から選ばれた少なくとも1種であり、必要に応じて2種以上の耐火性骨材を併用する。
本発明に使用する必須の耐火性微粉は、炭化珪素微粉及び炭化チタン微粉である。
炭化珪素微粉はSiC含有量が90質量%以上のものが好ましい。高耐食性という観点から、炭化珪素微粉中のSiC含有量は94質量%以上で、金属鉄含有量は0.5質量%以下であるのがより好ましい。特に金属鉄は炭化珪素の酸化を助長するため、できるだけ少ない方が良い。また、炭化珪素微粉の粒度は、0.3 mm程度以下のものが好ましい。
その他の耐火性微粉としては、アルミナ、スピネル、ムライト、マグネシア、チタニア、ジルコニア等の電融品又は焼結品、シリカフューム、粘土、ジルコン、窒化珪素、炭素類等を1種又は2種以上併用して使用することができる。なお炭素類微粉としては黒鉛粉、カーボンブラック、ピッチ類等が使用できる。
流し込み耐火物の硬化材には一般にアルミナセメントが用いられる。使用するアルミナセメントは、通常不定形耐火物に用いるものであれば特に限定されないが、中でもJISの1種、2種及び3種のクラスが適している。アルミナセメントの配合量は、流し込み不定形耐火物全体を100質量%として、0.5〜8質量%とするのが好ましく、1〜6質量%とするのがより好ましい。アルミナセメントの配合量が0.5質量%以上であれば充分な強度の耐火物が得られ、また8質量%以下であれば耐食性が優れる耐火物が得られる。ただし、湿式吹付け施工に用いられる流し込み耐火物では、アルミナセメントを使用せず、急結剤のみで硬化させてもよい。
(a)分散剤
流し込み耐火物においては、分散剤の添加が有効である。分散剤は、耐火性微粉に作用して減水効果をもたらす。分散剤としては、ヘキサメタリン酸ソーダ、トリポリリン酸ソーダ等の縮合リン酸塩、β−ナフタレンスルホン酸塩ホルマリン縮合物、メラミンスルホン酸塩ホルマリン縮合物、アミノスルホン酸及びその塩、リグニンスルホン酸及びその塩、ポリアクリル酸及びその塩、ポリカルボン酸及びその塩、オキシカルボン酸及びその塩等が好ましく、これらを1種又は2種以上配合して使用することができる。分散剤の添加量は、耐火組成物を100質量%として、0.01〜1質量%(外割)であるのが好ましい。分散剤の添加量が0.01〜1質量%(外割)であれば耐火性微粉に対する充分な分散効果が得られる。
本発明の不定形耐火物に配合できるその他の添加物としては、硼酸、リン酸、オキシカルボン酸、炭酸アルカリ塩等の硬化時間調整剤、無機又は金属等の繊維、金属アルミニウム、オキシカルボン酸塩、有機繊維等の爆裂防止材等が挙げられる。さらに金属シリコン等の微粉状焼結助剤、炭化ホウ素等の酸化防止剤も使用できる。
炭化珪素の場合は、SiC+2CO→SiO2+3C
炭化チタンの場合は、TiC+2CO→TiO2+3C
で示されるが、この反応が右へ進む(酸化反応が起こる)のは炭化珪素の場合が1518℃以下、炭化チタンの場合が1288℃以下である。(JANAF熱化学表の標準生成自由エネルギーデータから求めた)
(1)流し込み材の調製
粒径0.3 mm以下の炭化珪素微粉、粒径0.074 mm以下の炭化珪素微粉、メジアン径1μmの炭化珪素微粉、メジアン径1μmの炭化チタン微粉、耐火性骨材、粒径0.074 mm以下のアルミナ微粉、メジアン径1μmのアルミナ微粉、カーボンブラック、アルミナセメント及び分散剤を準備し、表1(a)〜表1(c)に示す処方で配合し、流し込み樋材を調製した。なお、メジアン径は株式会社セイシン企業製レーザー回折・散乱式粒度分布測定装置を用いて測定した体積基準値である。
4 cm×4 cm×16 cmの試験片を作製し、各試験片を大気中で室温から1450℃まで5℃/分で昇温した後3時間保持し、そのまま常温まで冷却した。焼成後の試片について酸化劣化の状態を観察し、亀裂がなかったものを○、亀裂があったものを△、割れや崩壊があったものを×として評価した。
誘導炉の炉壁に各試験片をセットした後、炉内で銑鉄を溶融し、その上に高炉スラグを浮かべて侵食試験を行った。侵食試験温度及び時間は1550〜1600℃×12時間である。侵食試験の前後の各試験片の寸法を測定し、試験前後の寸法差を時間当りの侵食量に換算した。
Claims (1)
- 耐火組成物100質量%に対して、耐火性微粉として炭化珪素微粉を2〜35質量%及び炭化チタン微粉を2〜25質量%含有し、かつ炭化珪素微粉と炭化チタン微粉との合量が10質量%以上であることを特徴とする不定形耐火物。
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