JP2019137561A - Monolithic refractory composition - Google Patents

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正人 川崎
Masato Kawasaki
正人 川崎
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Abstract

To provide a monolithic refractory composition that can be rapidly heated, is easily disassembled, and is useful for forming a monolithic refractory excellent in impact resistance.SOLUTION: One embodiment of this invention comprises a monolithic refractory composition containing aggregate, binder, alumina fine powder, organic fiber, and boron-based antioxidant. Another embodiment of this invention comprises a monolithic refractory composition containing aggregate, binder, alumina fine powder, colloidal silica, and boron-based antioxidant. As described above, a monolithic refractory composition having desired characteristics can be obtained by containing a predetermined combination of components such as organic fiber and boron-based antioxidant or colloidal silica and boron-based antioxidant.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、不定形耐火組成物に係り、特に、急速昇温に耐性を有し、易解体性および耐衝撃性の良好な耐火物の形成に好適な不定形耐火組成物に関する。   The present invention relates to an amorphous refractory composition, and more particularly, to an amorphous refractory composition suitable for forming a refractory having resistance to rapid temperature rise and having good dismantling and impact resistance.

不定形耐火物は、現地での施工によってその形をなす耐火物であるが、硬化発現のためにアルミナセントが配合されているのが一般的である。しかしながら、アルミナセントはセメントの中では耐熱性が高いものの、その他の耐火骨材に比べると耐熱性は低いものであった。また、アルミナセメントは、スラグやその他、炉内の処理物との反応性が高く、耐火物の耐食性を下げる原因ともなっていた。   The amorphous refractory is a refractory that is formed by on-site construction, but is generally mixed with alumina cent for hardening. However, although alumina cent has high heat resistance in cement, it has lower heat resistance than other refractory aggregates. In addition, alumina cement has high reactivity with slag and other processed materials in the furnace, and has been a cause of lowering the corrosion resistance of the refractory.

このような問題による影響を低減するために、アルミナセメントの含有量を減らし、少量のアルミナセメントを介して超微粉の凝集を促す低セメントタイプの不定形耐火物が知られている(例えば、特許文献1参照)。   In order to reduce the influence of such problems, low cement type amorphous refractories that reduce the content of alumina cement and promote agglomeration of ultrafine powder through a small amount of alumina cement are known (for example, patents) Reference 1).

また、アルミナセメントを全く用いない不定形耐火物も検討され、例えば、不定形耐火組成物中に硬化剤としてアルミナセメントを使用せずに、活性マグネシア(MgO)を配合した不定形耐火組成物が知られている(特許文献2〜4参照)。   In addition, an amorphous refractory that does not use any alumina cement has also been studied. For example, an amorphous refractory composition in which active magnesia (MgO) is blended without using alumina cement as a curing agent in an amorphous refractory composition. It is known (see Patent Documents 2 to 4).

さらに、熱間での安定性や耐食性が比較的高い骨材を用いつつ、かつ、アルミナセメントを用いることなく、安定性に優れた耐火物を形成することができる不定形耐火物用粉体組成物も知られている(例えば、特許文献5参照)。   Furthermore, the powder composition for amorphous refractories that can form refractories with excellent stability without using alumina cement, while using aggregates with relatively high stability and corrosion resistance A thing is also known (for example, refer patent document 5).

特開平11−199334号公報JP 11-199334 A 特公平6−33179号公報Japanese Examined Patent Publication No. 6-33179 特開平7−223874号公報JP-A-7-223874 特開平9−263457号公報JP-A-9-263457 特開2011−47563号公報JP 2011-47563 A

ところで、溶融炉(特にアルミニウムやアルミニウム合金の溶融に用いられる溶融炉)の内張り材として用いられる場合、さらに、急速昇温が可能で、易解体性を有し、耐衝撃性の良好な耐火物が求められているが、従来は、これら特性を全て満足する不定形耐火物は知られていない。   By the way, when it is used as a lining material for a melting furnace (especially a melting furnace used for melting aluminum or aluminum alloys), it can be rapidly heated, easily disassembled, and has good impact resistance. However, conventionally, there is no known amorphous refractory material that satisfies all of these characteristics.

そこで、本発明は、上記課題を解決して、急速昇温が可能で、易解体性を有し、耐衝撃性に優れた不定形耐火物を形成できる不定形耐火組成物の提供を目的とする。   Therefore, the present invention aims to solve the above-mentioned problems, and to provide an amorphous refractory composition that can form an amorphous refractory that can be rapidly heated, has easy disassembly, and has excellent impact resistance. To do.

本発明の不定形耐火組成物は、骨材と、結合剤と、アルミナ微粉と、有機繊維と、ホウ素系酸化防止剤と、を含むことを特徴とする。   The amorphous refractory composition of the present invention comprises an aggregate, a binder, fine alumina powder, organic fibers, and a boron-based antioxidant.

また、本発明の他の不定形耐火組成物は、骨材と、結合剤と、アルミナ微粉と、コロイダルシリカと、ホウ素系酸化防止剤と、を含むことを特徴とする。   Another amorphous refractory composition of the present invention is characterized by containing an aggregate, a binder, fine alumina powder, colloidal silica, and a boron-based antioxidant.

本発明の不定形耐火組成物によれば、急速昇温が可能で、易解体性を有し、耐衝撃性に優れた不定形耐火物を形成できる。これにより、乾燥時間短縮により溶融炉の立ち上げ時間を速くでき、アルミニウムやアルミニウム合金を溶融した場合における耐火物の黒色化を抑制でき、圧縮強度の良好な耐火物が得られる。   According to the amorphous refractory composition of the present invention, it is possible to form an amorphous refractory that can be rapidly heated, easily disassembled, and excellent in impact resistance. Thereby, the start-up time of the melting furnace can be increased by shortening the drying time, blackening of the refractory when aluminum or aluminum alloy is melted can be suppressed, and a refractory with good compressive strength can be obtained.

以下、本発明について、一実施形態を参照しながら詳細に説明する。
[第1の実施形態]
本実施形態の不定形耐火組成物は、上記のように、骨材と、結合剤と、アルミナ微粉と、有機繊維と、ホウ素系酸化防止剤と、を含むものである。
(骨材)
本実施形態で用いる骨材は、従来不定形耐火物の製造に用いられていた骨材であれば特に制限されずに用いることができ、例えば、アルミナ(Al)、ジルコニア(ZrO)、ジルコン(ZrO・SiO)等が挙げられる。耐火物の熱間安定性、耐食性を優れたものとすることから、アルミナを用いることが好ましい。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to an embodiment.
[First Embodiment]
As described above, the amorphous refractory composition of the present embodiment includes aggregate, binder, fine alumina powder, organic fiber, and boron-based antioxidant.
(aggregate)
Aggregate used in the present embodiment, if the aggregate which has been used in the manufacture of conventional monolithic refractories can be used without particular limitation, for example, alumina (Al 2 O 3), zirconia (ZrO 2 ), Zircon (ZrO 2 · SiO 2 ) and the like. Alumina is preferably used because the refractory has excellent hot stability and corrosion resistance.

ここで用いるアルミナとしては、シャモット(Al:40〜50質量%)、ムライト(Al:60質量%前後)、ボーキサイト(Al:80〜89質量%)、高純度アルミナ(Al:90質量%以上)等が挙げられる。骨材中にアルミナの含有量が高い方が、耐食性に関して良好となることから高純度アルミナを用いることが好ましい。 As alumina used here, chamotte (Al 2 O 3 : 40 to 50% by mass), mullite (Al 2 O 3 : around 60% by mass), bauxite (Al 2 O 3 : 80 to 89% by mass), high purity alumina (Al 2 O 3: 90 wt% or higher), and the like. It is preferable to use high-purity alumina because the higher the alumina content in the aggregate, the better the corrosion resistance.

また、もっとも好ましい骨材は、アルミナの含有量が90質量%以上の高純度アルミナであり、この高純度アルミナは、アルミナを電融又は焼結することにより製造することができる。その中でもアルミナの含有量が99質量%以上の高純度アルミナが耐火物としては最も好ましいものである。   The most preferred aggregate is high-purity alumina having an alumina content of 90% by mass or more. This high-purity alumina can be produced by electromelting or sintering alumina. Among them, high-purity alumina having an alumina content of 99% by mass or more is most preferable as a refractory.

この骨材は、その粒径が、45μm〜5mmであることが好ましく、5mmよりも大きいと坏土のまとまりが悪くなって塊が作れない場合があり、45μmよりも小さいと坏土の粘りが大きくなって、流れが悪くなり施工性が低下してしまう。   This aggregate preferably has a particle size of 45 μm to 5 mm. If the particle size is larger than 5 mm, the kneaded soil may not be well-organized and a lump may not be formed. When it becomes larger, the flow becomes worse and the workability is lowered.

また、上記範囲においても、大きさの異なる骨材を組み合わせて用いることが好ましい。例えば、3mm以上5mm未満、1mm以上3mm未満、45μm以上1mm未満、45μm未満のように大きさの異なるカテゴリーに分け、これらをそれぞれ適宜組み合わせて用いることができる。好ましい組み合わせとしては、全ての骨材を100質量%としたとき、3mm以上5mm未満の骨材を15〜30質量%、1mm以上3mm未満の骨材を15〜30質量%、45μm以上1mm未満の骨材を15〜30質量%、45μm未満の骨材を15〜30質量%の範囲とすることが坏土の充填の点で好ましい。なお、本明細書において、粒度は、JIS R 2552に準じて測定された値をいう。   Also in the above range, it is preferable to use aggregates having different sizes in combination. For example, it can be divided into categories having different sizes such as 3 mm or more and less than 5 mm, 1 mm or more and less than 3 mm, 45 μm or more and less than 1 mm, and less than 45 μm, and these can be used in appropriate combinations. As a preferable combination, when all aggregates are 100% by mass, aggregates of 3 mm or more and less than 5 mm are 15 to 30% by mass, aggregates of 1 mm or more and less than 3 mm are 15 to 30% by mass, 45 μm or more and less than 1 mm. In terms of filling clay, it is preferable to set the aggregate to 15 to 30% by mass and the aggregate of less than 45 μm to 15 to 30% by mass. In addition, in this specification, a particle size says the value measured according to JISR2552.

この骨材の配合割合は、不定形耐火組成物中に72〜97質量%、好ましくは75〜95質量%となるようにする。骨材の配合割合が72質量%未満であると、得られる耐火物の強度や耐食性が十分に得られず、逆に97質量%超であると、施工に必要な流動性が十分に得られない。   The mixing ratio of the aggregate is 72 to 97% by mass, preferably 75 to 95% by mass in the amorphous refractory composition. When the proportion of the aggregate is less than 72% by mass, the strength and corrosion resistance of the obtained refractory cannot be sufficiently obtained. Conversely, when it exceeds 97% by mass, sufficient fluidity necessary for construction is obtained. Absent.

(結合剤)
本実施形態で用いる結合剤は、低セメントとなる結合剤であれば公知の結合剤を用いることができ、これら成分の作用により骨材同士を結合させて緻密な構造を形成させるものである。ここで結合剤としては、例えば、ハイアルミナセメント、活性マグネシア、低反応性アルカリ土類金属酸化物及び水溶性の有機酸塩又は無機酸塩との組み合せ、等が挙げられる。
(Binder)
As the binder used in the present embodiment, a known binder can be used as long as the binder is a low cement, and aggregates are bonded to each other by the action of these components to form a dense structure. Examples of the binder include a combination of high alumina cement, active magnesia, low-reactivity alkaline earth metal oxide, and water-soluble organic acid salt or inorganic acid salt.

この結合剤は、その平均粒径が40μm未満の微粉であることが好ましく、5μm未満であることがより好ましい。結合剤の平均粒径が1μm以下であると養生時の圧縮強度の点で特に好ましい。また、本明細書において、平均粒径はレーザー回折式粒度分布測定法により算出されたものをいう。   This binder is preferably a fine powder having an average particle size of less than 40 μm, and more preferably less than 5 μm. The average particle size of the binder is particularly preferably 1 μm or less in terms of compressive strength during curing. Moreover, in this specification, an average particle diameter means what was computed by the laser diffraction type particle size distribution measuring method.

この結合剤の配合割合は、不定形耐火組成物中に1〜11質量%、好ましくは2〜10質量%となるようにする。結合剤の配合割合が1質量%未満であると、骨材同士の結合が不十分となり耐火物の強度や耐食性が十分に得られず、逆に11質量%超であると、組織が緻密になり過ぎて急速昇温時に爆裂等の破損が生じやすくなる。   The blending ratio of the binder is 1 to 11% by mass, preferably 2 to 10% by mass in the amorphous refractory composition. When the blending ratio of the binder is less than 1% by mass, the aggregates are not sufficiently bonded to each other, and the strength and corrosion resistance of the refractory cannot be sufficiently obtained. Conversely, when it exceeds 11% by mass, the structure is dense. It becomes too much and breakage such as explosion tends to occur at the time of rapid temperature rise.

(アルミナ微粉)
本実施形態で用いるアルミナ微粉は、従来、不定形耐火組成物に用いられているアルミナ微粉であればよく、それ自体の凝集力が強く、不定形耐火組成物を耐火物とする際に硬化を促進する作用を有するものである。このとき、アルミナ微粉は、その凝集により耐火物の硬化を促進する観点から、平均粒径が、10μm未満のものを用いることができ、5μm未満であることが好ましい。
(Alumina fine powder)
The alumina fine powder used in the present embodiment may be any alumina fine powder conventionally used in an amorphous refractory composition, and its own cohesive strength is strong. When the amorphous refractory composition is used as a refractory, it is hardened. It has a promoting action. At this time, the alumina fine powder having an average particle size of less than 10 μm can be used from the viewpoint of accelerating the hardening of the refractory due to aggregation thereof, and is preferably less than 5 μm.

これら成分に、さらにシリカ微粉を添加することもできる。このとき、シリカ微粉は、従来、不定形耐火組成物に用いられているシリカ微粉であればよく、アルミナ微粉とシリカ微粉を併用することにより、より粉体組成物の硬化を促進することができる。このシリカ微粉としては、その平均粒径が10μm未満であることが好ましく、1μm未満であることがより好ましい。   Silica fine powder can also be added to these components. At this time, silica fine powder should just be silica fine powder conventionally used for the amorphous refractory composition, and hardening of a powder composition can be accelerated | stimulated more by using together alumina fine powder and silica fine powder. . The silica fine powder preferably has an average particle size of less than 10 μm, and more preferably less than 1 μm.

このアルミナ微粉の配合割合は、不定形耐火組成物中に1〜11質量%、好ましくは2〜10質量%となるようにする。アルミナ微粉の配合割合が1質量%未満であると、骨材同士の結合が不十分となり耐火物の強度や耐食性が十分に得られず、逆に11質量%超であると、組織が緻密になり過ぎて急速昇温時に爆裂等の破損が生じやすくなる。   The mixing ratio of the alumina fine powder is 1 to 11% by mass, preferably 2 to 10% by mass in the amorphous refractory composition. If the blending ratio of the alumina fine powder is less than 1% by mass, the aggregates are not sufficiently bonded to each other, and the strength and corrosion resistance of the refractory cannot be sufficiently obtained. Conversely, if it exceeds 11% by mass, the structure is dense. It becomes too much and breakage such as explosion tends to occur at the time of rapid temperature rise.

さらに、シリカ微粉を配合する場合に、その配合量は、アルミナ微粉とシリカ微粉の配合量の和が上記アルミナ微粉の配合量の範囲であることが好ましい。   Further, when silica fine powder is blended, the blending amount of the fine alumina powder and the fine silica powder is preferably in the range of the fine alumina powder.

(有機繊維)
ここで用いられる有機繊維としては、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、ポリエステル繊維、ポリビニルアルコール繊維、セルロース繊維等を使用することができる。この有機繊維を含有させることで、不定形耐火組成物から得られる耐火物を急速昇温させたときに、耐火物内部の水分等を逃がし、爆裂等の破損を生じないようにできる。
(Organic fiber)
As the organic fiber used here, polypropylene fiber, polyethylene fiber, polyester fiber, polyvinyl alcohol fiber, cellulose fiber and the like can be used. By containing this organic fiber, when the refractory obtained from the amorphous refractory composition is rapidly heated, moisture and the like inside the refractory can escape and damage such as explosion can be prevented.

有機繊維としては、その繊維長が10μm〜20mm、繊維径が0.1〜20dtexのものが使用できる。ここで、繊維長は100μm〜10mmが好ましく、繊維径は、0.5〜15dtexが好ましい。   As the organic fiber, one having a fiber length of 10 μm to 20 mm and a fiber diameter of 0.1 to 20 dtex can be used. Here, the fiber length is preferably 100 μm to 10 mm, and the fiber diameter is preferably 0.5 to 15 dtex.

また、有機繊維として、繊維長の異なる2種類以上の有機繊維を併用することが好ましい。このように2種類以上の有機繊維を用いることで、爆裂を防止するとともに、耐火物の施工時において、不定形耐火組成物を水と混合し坏土としたとき、その流動性を良好なものとできる。このような作用を良好に発揮するために、有機繊維としては、繊維長3mm〜20mm、繊維径0.1〜20dtexの長繊維と、繊維長10μm〜3mm、繊維径0.1〜20dtexの短繊維と、を併用することが好ましい。   Moreover, it is preferable to use together 2 or more types of organic fiber from which fiber length differs as an organic fiber. By using two or more kinds of organic fibers in this way, explosion is prevented, and when refractory construction is performed, when the amorphous refractory composition is mixed with water to form clay, the fluidity is good. And can. In order to exhibit such an effect | action well, as an organic fiber, fiber length 3mm-20mm, fiber diameter 0.1-20dtex long fiber, fiber length 10micrometer-3mm, fiber diameter 0.1-20dtex short It is preferable to use a fiber together.

なお、有機繊維として、上記説明した長繊維と短繊維とを併用する場合には、有機繊維中における長繊維と短繊維との質量基準での配合比(長繊維/短繊維)を1/1〜1/5とするのが好ましい。   In addition, when using together the above-described long fiber and short fiber as the organic fiber, the blending ratio (long fiber / short fiber) on a mass basis of the long fiber and the short fiber in the organic fiber is 1/1. It is preferable to set to ~ 1/5.

この有機繊維の配合割合は、不定形耐火組成物中に0.005〜0.5質量%、好ましくは0.01〜0.4質量%となるようにする。有機繊維の配合割合が0.005質量%未満であると、急速昇温に対する耐性が十分に得られず、逆に0.5質量%超であると、施工に必要な流動性が十分に得られない。   The blending ratio of the organic fiber is 0.005 to 0.5 mass%, preferably 0.01 to 0.4 mass% in the amorphous refractory composition. If the blending ratio of the organic fiber is less than 0.005% by mass, sufficient resistance to rapid temperature rise cannot be obtained, and conversely if it exceeds 0.5% by mass, sufficient fluidity required for construction is obtained. I can't.

(ホウ素系酸化防止剤)
本実施形態に用いられるホウ素系酸化防止剤はホウ化ジルコニウム、炭化ホウ素、ホウ化カルシウム等が挙げられ、焼結助材としても作用する成分である。
これらのホウ素系酸化防止剤を含有させることで、不定形耐火物の焼結を促進させ、溶融炉の内張り材として用いた場合、例えば、その操業温度700〜1300℃において、強度を向上させることができる。また、良好な耐酸化性を発揮できる耐火物表面に液相酸化膜が形成され、良好な耐酸化性を発揮することもできる。そのため、黒色化を改善する作用を付与でき、アルミニウムやアルミニウム合金の溶融にも良好に用いることができる。
(Boron-based antioxidant)
Examples of the boron-based antioxidant used in the present embodiment include zirconium boride, boron carbide, calcium boride and the like, and are components that also act as a sintering aid.
By containing these boron-based antioxidants, the sintering of the amorphous refractory is promoted, and when used as a lining material of a melting furnace, for example, at an operating temperature of 700 to 1300 ° C., the strength is improved. Can do. Moreover, a liquid phase oxide film is formed on the surface of the refractory that can exhibit good oxidation resistance, and good oxidation resistance can also be exhibited. Therefore, the effect | action which improves blackening can be provided and it can use favorably also for the fusion | melting of aluminum or aluminum alloy.

このホウ素系酸化防止剤の配合割合は、不定形耐火組成物中に0.01〜10質量%、好ましくは0.05〜8質量%となるようにする。炭化ホウ素の配合割合が0.01質量%未満であると、酸化されて生成するホウ酸融液の量が少なくなり、耐火物表面や耐火物の開気孔の内表面に十分な厚みの酸化皮膜を形成することができずに、耐酸化性と耐食性に劣ってしまう。逆に10質量%超であると、酸化されて生成するホウ酸融液の量が多くなり過ぎるために、耐食性が劣ってしまう。   The mixing ratio of the boron-based antioxidant is 0.01 to 10% by mass, preferably 0.05 to 8% by mass in the amorphous refractory composition. When the boron carbide content is less than 0.01% by mass, the amount of the boric acid melt produced by oxidation decreases, and the oxide film has a sufficient thickness on the refractory surface and the inner surface of the open pores of the refractory. Cannot be formed, resulting in inferior oxidation resistance and corrosion resistance. On the other hand, if it exceeds 10% by mass, the amount of the boric acid melt produced by oxidation becomes too large, resulting in poor corrosion resistance.

さらに、上記の成分に加えて、本発明の効果を阻害しない範囲で、適宜、分散剤、消化抑制剤等の添加剤を使用することができる。   Furthermore, in addition to the above-described components, additives such as a dispersant and a digestion inhibitor can be used as appropriate as long as the effects of the present invention are not impaired.

ここで用いることができる分散剤としては、界面活性剤やAE剤等、消化抑制剤としては、乳酸アルミニウムやグリコール酸アルミ二ウム等を挙げることができる。   Examples of the dispersant that can be used here include surfactants and AE agents, and examples of the digestion inhibitor include aluminum lactate and aluminum glycolate.

また、上記分散剤、消化抑制剤を配合する場合に、それらの配合量はそれぞれ、上記骨材、結合剤、アルミナ微粉、有機繊維及びホウ素系酸化防止剤の配合量の合計を100質量%とし、それに対して外掛けで0.001〜10質量%、0.01〜8質量%含有するものが好ましい。   In addition, when the dispersant and digestion inhibitor are blended, the blending amount thereof is 100% by mass as the total blending amount of the aggregate, binder, alumina fine powder, organic fiber, and boron-based antioxidant, respectively. In contrast, those containing 0.001 to 10% by mass and 0.01 to 8% by mass on the outside are preferable.

上記の成分を、十分に均一に混合することで本実施形態の不定形耐火組成物を製造することができる。このようにして得られた粉体組成物は、耐火物を形成する現場で、水と混練して坏土とし、それを流し込み施工や吹付け施工することで、耐火物を所望の箇所、形状に製造することができる。   The amorphous refractory composition of the present embodiment can be produced by sufficiently uniformly mixing the above components. The powder composition thus obtained is kneaded with water to form a clay, and cast and sprayed to form the refractory at a desired location and shape. Can be manufactured.

[第2の実施形態]
本実施形態の不定形耐火組成物は、上記のように、骨材と、結合剤と、アルミナ微粉と、コロイダルシリカと、ホウ素系酸化防止剤と、を含むものである。
この第2の実施形態においては、有機繊維が必須成分として配合されておらず、コロイダルシリカを必須としている点が第1の実施形態とは異なる。それ以外の成分は、第1の実施形態と同一であるため、以下、相違点のみについて説明する。
[Second Embodiment]
As described above, the amorphous refractory composition of the present embodiment includes aggregate, binder, fine alumina powder, colloidal silica, and boron-based antioxidant.
The second embodiment is different from the first embodiment in that organic fiber is not blended as an essential component and colloidal silica is essential. Since the other components are the same as those in the first embodiment, only the differences will be described below.

(コロイダルシリカ)
本実施形態において用いられるコロイダルシリカは、ゾル上のシリカであり、シリカ固形分の濃度が10質量%以上50質量%以下のものが好ましく、シリカ固形分の濃度が20質量%以上50質量%以下のものがより好ましい。
(Colloidal silica)
The colloidal silica used in the present embodiment is silica on a sol, preferably having a silica solid content concentration of 10% by mass to 50% by mass, and a silica solid content concentration of 20% by mass to 50% by mass. Are more preferred.

このコロイダルシリカ由来のシリカ固形分の量は、不定形耐火組成物中に1〜11質量%が好ましく、2〜10質量%がより好ましい。   1-11 mass% is preferable in an amorphous refractory composition, and, as for the quantity of this silica solid content derived from colloidal silica, 2-10 mass% is more preferable.

また、コロイダルシリカは、硬化剤の添加によりゲル化することで硬化体を作り、不定形耐火物に十分な保形性及び強度を付与する。本実施形態において、コロイダルシリカの硬化剤は、塩基性炭酸マグネシウム(xMgCO・yMg(OH)・zHO)に挙げられるように、MgCOを含む炭酸マグネシウム質原料とする。 Moreover, colloidal silica makes a hardening body by gelatinizing by addition of a hardening | curing agent, and provides sufficient shape retention property and intensity | strength to an amorphous refractory. In this embodiment, the curing agent of colloidal silica, as mentioned in the basic magnesium carbonate (xMgCO 3 · yMg (OH) 2 · zH 2 O), and magnesium carbonate raw material containing MgCO 3.

硬化剤として炭酸マグネシウム質原料を用いる理由は以下の通りである。炭酸マグネシウム質原料を用いる場合、マグネシア微粉を用いる場合よりもマグネシウムイオンが不定形耐火物のマトリクス中にゆるやかに溶出するため、硬化はゆるやかに進むと考えられる。急激に硬化反応が進むと、硬化する部分と硬化しない部分との強度ギャップが生じ、強度ギャップにより収縮が生じると考えられる。このため、マグネシウムイオンが緩やかにマトリクス中に溶出することにより、硬化しない部分との強度ギャップが生じにくく、強度ギャップによる収縮も生じにくいと考えられる。よって、炭酸マグネシウム質原料を用いると、マグネシア微粉よりも養生収縮の低減効果があると考えられる。   The reason for using the magnesium carbonate raw material as the curing agent is as follows. In the case of using a magnesium carbonate raw material, it is considered that the curing proceeds more slowly because magnesium ions are eluted more slowly into the matrix of the amorphous refractory than in the case of using magnesia fine powder. When the curing reaction proceeds rapidly, a strength gap between the cured portion and the uncured portion is generated, and it is considered that shrinkage occurs due to the strength gap. For this reason, it is considered that magnesium ions are gradually eluted into the matrix, so that a strength gap with a portion that is not hardened hardly occurs, and shrinkage due to the strength gap hardly occurs. Therefore, it is considered that the use of a magnesium carbonate-based raw material has an effect of reducing curing shrinkage as compared with magnesia fine powder.

硬化剤としての炭酸マグネシウム質原料の添加量は、結合剤としてのコロイダルシリカのシリカ固形分の量との関係で規定するのが適当である。本実施形態では、コロイダルシリカ由来のシリカ固形分の質量に対する炭酸マグネシウム質原料の質量比(炭酸マグネシウム質原料/シリカ固形分)を、0.001以上4以下とした。この質量比が0.001未満の場合、硬化遅延が生じ、かつ養生強度を確保することができない。一方、この質量比が4より大きい場合、瞬結及び膨れの問題がある。好ましくは、0.005以上0.5未満とする。   The amount of the magnesium carbonate raw material added as the curing agent is suitably defined in relation to the amount of silica solids of colloidal silica as the binder. In this embodiment, the mass ratio of the magnesium carbonate raw material to the mass of the silica solid content derived from colloidal silica (magnesium carbonate raw material / silica solid content) was set to 0.001 or more and 4 or less. When this mass ratio is less than 0.001, curing delay occurs and the curing strength cannot be ensured. On the other hand, when this mass ratio is larger than 4, there are problems of instantaneous coupling and swelling. Preferably, it is 0.005 or more and less than 0.5.

本実施形態においては、このような構成とすることで急速昇温が可能で、易解体性を有し、耐衝撃性に優れた不定形耐火物の形成可能な耐火組成物が得られる。   In the present embodiment, a fire-resistant composition capable of forming an amorphous refractory having an easy-to-disassemble property and excellent impact resistance can be obtained by adopting such a configuration.

以上のように、第1及び第2の実施形態で説明した不定形耐火組成物は、いずれも急速昇温が可能で、易解体性を有し、耐衝撃性に優れた不定形耐火物の形成に有用であり、溶融炉の内張り材として施工される不定形耐火物として好適である。   As described above, the amorphous refractory composition described in the first and second embodiments can be rapidly heated, is easily disassembled, and is an amorphous refractory excellent in impact resistance. It is useful for forming and is suitable as an amorphous refractory material to be constructed as a lining material for a melting furnace.

なお、以上の実施形態で得られる不定形耐火組成物を用いて得られる不定形耐火物の特性としては、以下のような条件を満たすことが好ましい。   In addition, as a characteristic of the amorphous refractory obtained using the amorphous refractory composition obtained by the above embodiment, it is preferable to satisfy the following conditions.

急速昇温に耐えうる耐火物としては、昇温速度が60℃/時間以上、好ましくは150℃/時間以上、より好ましくは200℃/時間以上としたとき、爆裂の生じないものが好ましい。爆裂の発生の有無は、例えば、不定形耐火物サンプルに対して加熱したときの内部水蒸気圧力を測定することで評価でき、このとき内部水蒸気圧力が10kg/cm以下であればよい。 As the refractory material that can withstand rapid temperature rise, those that do not explode when the rate of temperature rise is 60 ° C./hour or more, preferably 150 ° C./hour or more, more preferably 200 ° C./hour or more are preferred. Whether or not explosion has occurred can be evaluated, for example, by measuring the internal water vapor pressure when the amorphous refractory sample is heated, and the internal water vapor pressure only needs to be 10 kg / cm 2 or less.

耐火物の易解体性(≒黒色化しにくさ)は、例えば、溶融アルミニウムを用いた侵食試験を行い、黒色化の広がりを評価して行うことができる。ここで侵食試験は、不定形耐火物のるつぼサンプルにアルミニウム合金を入れ、850℃で所定の時間空気焼成し、溶融アルミニウムを浸漬させて行うことができる。   The refractory can be easily disassembled (≈difficult to blacken) by, for example, performing an erosion test using molten aluminum and evaluating the spread of blackening. Here, the erosion test can be performed by placing an aluminum alloy in a crucible sample of an irregular refractory, firing at 850 ° C. for a predetermined time, and immersing molten aluminum.

耐火物の耐衝撃性は、例えば、1200℃での圧縮強度により評価できる。ここで圧縮強度は、不定形耐火物サンプルを、1200℃の加熱条件で、JIS R 2553に準じて測定することができ、150MPa以上であることが好ましく、170MPa以上であることが好ましい。   The impact resistance of the refractory can be evaluated by, for example, compressive strength at 1200 ° C. Here, the compressive strength can be measured for an amorphous refractory sample under heating conditions of 1200 ° C. according to JIS R 2553, preferably 150 MPa or more, and more preferably 170 MPa or more.

以上の特性を全て満たすことで、アルミニウムやアルミニウム合金の溶融炉の内張り材として用いられる不定形耐火物として好適である。   By satisfying all of the above characteristics, it is suitable as an amorphous refractory used as a lining material for a melting furnace of aluminum or aluminum alloy.

Claims (5)

骨材と、結合剤と、アルミナ微粉と、有機繊維と、ホウ素系酸化防止剤と、を含むことを特徴とする不定形耐火組成物。   An amorphous refractory composition comprising an aggregate, a binder, alumina fine powder, organic fibers, and a boron-based antioxidant. 前記有機繊維が、その繊維長が10μm〜20mm、繊維径が0.1〜20dtexである請求項1記載の不定形耐火組成物。   The amorphous refractory composition according to claim 1, wherein the organic fiber has a fiber length of 10 μm to 20 mm and a fiber diameter of 0.1 to 20 dtex. 骨材と、結合剤と、アルミナ微粉と、コロイダルシリカと、ホウ素系酸化防止剤と、を含むことを特徴とする不定形耐火組成物。   An amorphous refractory composition comprising an aggregate, a binder, alumina fine powder, colloidal silica, and a boron-based antioxidant. 前記コロイダルシリカは、シリカ固形分の濃度が10質量%以上50質量%以下である請求項3記載の不定形耐火組成物。   The amorphous refractory composition according to claim 3, wherein the colloidal silica has a silica solid content of 10% by mass to 50% by mass. 前記ホウ素系酸化防止剤が、平均粒子径0.1〜100μmの粒子である請求項1〜4のいずれか1項記載の不定形耐火組成物。   The amorphous refractory composition according to any one of claims 1 to 4, wherein the boron-based antioxidant is a particle having an average particle size of 0.1 to 100 µm.
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