JP3782141B2 - 高温溶融物等のために用いる器具・装置の内張用耐火物材料およびその乾燥方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、各種金属、ガラス、セメント、スラグ、産業廃棄物等を溶解または処理するための高炉、キュポラ、アルミおよびその他の非鉄金属の溶解・保持炉、各種均熱炉・加熱炉、溝型または坩堝型等の電気誘導加熱炉、各種焼却炉、セメントキルン、ガラス溶解炉等の炉本体を初め、それらに付随した樋、取鍋、蓋、煙道、ダクト、ボイラー等の高温で用いる器具・装置（以下、単に器具・装置という）において、前記の各種の高温溶融物に接したり、高温雰囲気にさらされる部位に張り付けて用いる内張り用耐火物材料およびその乾燥方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内張り用耐火物材料は、セラミックスを主とする原料粉体をセメントやリン酸化合物、珪酸化合物等結合剤を用いて水等の液体で混練したもの、または、混練したものを一定の大きさの立方体に成形したものを、器具・装置の高温溶融物に接したり、高温雰囲気にさらされる部位に張り付けた後、乾燥のため加熱して材料中の水やガスを取り除いている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
内張りした材料を乾燥のため加熱する場合に、温度を急激に上げると材料が爆裂して作業者に危害を与えたり、材料が剥離したり亀裂が生じて使用できない問題があり、温度が低過ぎると、水分やガスが残り、使用段階で爆裂して作業者に危害を与え、耐火物が剥離したり亀裂が生じて器具・装置が使用できなくなる。
【０００４】
そこで、内張り材料の各所に熱電対を取り付けて温度変化を確認する方法があるが、熱電対を取り付ける場所が安全な取付け易い場所に制限されて、必ずしも材料内部の温度変化を充分に確認できないのと、熱電対が消耗品として使用されコストがかかる。
【０００５】
従って、多くの場合には作業者の勘に頼っており、その場合、熟練者の養成に年月がかかるのと、熟練者といえども、内張りの形状、厚み、大きさ等差による温度および時間の管理が非常に難しい。
【０００６】
この発明は、加熱により内張りした耐火物材料の色変化により内部温度の変化を外部から確認して乾燥させる方法およびそれに用いる内張り用耐火物材料を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
セラミックを主とする原料粉体に有機，無機顔料，着色合成樹脂等の着色剤を加え、セメントやリン酸化合物、珪酸化合物等の結合剤を用いて水等の液体で混練して黄、赤、緑、青等任意の色に着色した耐火物材料を作る。
その耐火物材料をそのままか、または一定の形に成形したものを器具・装置の高温溶融物に接したり、高温雰囲気にさらされる部位に通常の施工方法で内張りし加熱する。加熱により耐火物材料中の顔料や着色合成樹脂等着色材料が温度変化の段階に応じて色変化する。
【０００８】
この色変化は、耐火物材料の表面の変化のみしか目で確認できないので、耐火物材料の材料構成、および厚みに応じて、表面温度と内部温度の関係および温度と表面色相の関係のデーターを予め実験により得ておき、加熱による表面の色変化を見て、各段階の加熱温度の上昇のタイミングおよび加熱時間を調整し、表面の色を見て、内部まで水分およびガスが蒸発発散する温度に達するまで充分加熱する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
セラミックを主とする原料粉体に有機，無機顔料，着色合成樹脂等の着色剤を加え、セメントやリン酸化合物，珪酸化合物等の結合剤を用いて水等の液体で混練して黄、赤、緑、青等の任意の色に着色さた耐火物材料を形成する。
この耐火物材料をそのままか、または一定の形に成形したものを器具・装置の溶融金属等高温溶融物に接したり、高温雰囲気にさらされる部位の大きさや形状に応じて、ランマーで叩く，バイブレーター等で振動させて流し込む，手で押しつける，コテで塗り付ける等の通常の施工方法で内張りする。
【００１０】
加熱された耐火物材料は、温度が上昇するにつれて顔料や着色合成樹脂等着色剤が変色し最後に白色状となる。
【００１１】
この変色の途中変色の色調は、顔料や着色合成樹脂等の着色剤の種類によって異なる。例えば次のとおりである。
▲１▼耐火物材料
＜原材料構成＞
・セラミック粉体＝ムライト６４ W/0，アルミナ２７ W/0，シリカ３ W/0，粘土６ W/0
・リン酸アルミ水溶液＝上記粉体１００に対し，１４ W/0
・有機顔料＝ブリリアント・フアスト・スカーレット（Brilliant Fast Sca rlet），上記粉体１００に対して、０．０８ W/0
＜変色の色調＞
常温 １１０℃ ３００℃ ４００℃ ６００℃
赤色 やや薄い赤色 黒色 やや薄い黒色 白色
▲２▼耐火物材料
＜原材料構成＞
・セラミック粉体＝アルミナ９２ W/0，粘土８ W/0
・リン酸アルミ水溶液＝上記粉体１００に対し、１６ W/0
・有機顔料＝ベンジジンエロー（Benzidine Yellow）、上記粉体１００に対し、０．０９ W/0
＜変色の色調＞
常温 １１０℃ ３００℃ ４００℃ ６００℃
黄色 やや薄い黄色 黒灰色 やや薄い黒灰色 白色
▲３▼耐火物材料
＜原材料構成＞
・セラミック粉体＝アルミナ３２ W/0，ムライト３２ W/0，炭化珪素３０ W/0，粘土６ W/0
・リン酸アルミ水溶液＝上記粉体１００に対し、１５ W/0
・有機顔料＝フタロシアニンブル（Phthalocianine Blue ），ベンジジンエロー（Benzidine Yellow）を各々上記粉体１００に対し、０．０４ W/0
＜変色の色調＞
常温 １１０℃ ３００℃ ４００℃ ６００℃
緑色 やや薄い緑色 黒色 やや薄い黒色 灰白色
▲４▼耐火物材料
＜原材料構成＞
・上記耐火物材料▲１▼において、リン酸アルミ水溶液の代わりに水＝１０ W/0
＜変色の色調＞
常温 １１０℃ ３００℃ ４００℃ ６００℃
赤色 やや薄い赤色 灰色 やや薄い灰色 白色
▲５▼耐火物材料
＜原材料構成＞
・セラミック粉体＝シャモット７５ W/0，炭化珪素２０ W/0，粘土２ W/0，シリカ３ W/0
・アルミナセメント＝上記粉体１００に対し、８ W/0および水＝上記粉体１００に対し、９ W/0
・有機顔料＝フタロシアニンブル（Phthalocianine Blu），上記粉体１００に対し、０．０９ W/0
＜変色の色調＞
常温 １１０℃ ３００℃ ４００℃ ６００℃
青色 やや薄い青色 黒灰色 やや薄い黒灰色 灰白色
【００１２】
耐火物材料を加熱すると表面から内部へ温度が伝わるが、耐火物材料の厚みにより内部温度に差がある。
そこで、図１に示すように、厚さ２０cmの耐火物材料の表面と内部の３ヶ所と裏面に熱電対（ No.１〜 No.５）を取付け、図２に示すように、耐火物材料▲１▼の上下面および左右側面をレンガ２で覆い、バーナー３で耐火物材料▲１▼を加熱した。
耐火物材料▲１▼の熱電対取付箇所の温度変化は表１に示すとおりである。
【００１３】
【表１】
【００１４】
有機顔料としてブリリアント・フアスト・スカーレットを用いた上記耐火物材料▲１▼の場合の加熱実験の結果を図３に示す。これにより判るように、バーナー３での加熱面の反対側の面、すなわち No.５の面が、耐火物材料▲１▼内の水分やガスが充分に蒸発発散する温度、約１２０℃に達するためには表面を７４０℃位に加熱すればよいことが判る。
なお、図３において各色調の境界を明確に記載しているが、実際は各色調の変化は順次移行しているものである。
【００１５】
上記の結果から、上記耐火物材料▲１▼は、加熱表面の色が青色から約１１０℃でやや青色が薄くなってからだんだん黒みを帯び３００℃付近で黒色が濃くなり４００℃位から黒色が薄くなって来て６００℃位で白色になり、表面が約７４０℃に達して５０分位すると、反対面の温度が約１１０〜１２０℃に達し、これにより反対面附近も水分やガスが無くなるのに充分な温度に達したことが判る。
【００１６】
上記データーにより、表面の色変化を目視することにより内部および裏面側の温度変化を知ることができ、表面の色変化に加熱温度の上昇を調整する。
【００１７】
上記の場合表面温度が約７４０度になるまで急激に温度上昇させると、耐火物材料▲１▼が爆裂するので、これを防止するために、上記の色変化を経て順次穏やかに温度上昇するように時間をかけて、好ましくは８時間乃至８時間３０分かけて加熱する。
耐火物材料の色相は、上記例示した耐火物材料▲１▼〜▲５▼の場合から容易に判るように用いる有機，無機顔料、着色合成樹脂等着色剤の種類，量によって種々の色相に調整できるものである。
【００１８】
【発明の効果】
この発明に係る顔料、着色合成樹脂等の着色剤を混合して黄、赤、緑、青等の任意の色に着色した耐火物材料をそのまま、または成型したもので器具・装置の高温溶融物に接したり、高温雰囲気にさらされる部位を覆い、加熱して表面の色調変化を目視しつつ色調変化に応じて温度時間を調整すれば、耐火物材料内の水分やガスが充分に蒸発発散させて乾燥することができ、熱電対による温度測定を必要とせず、熟練経験を必要としない。
この発明によれば、耐火物材料の色合いは、用いる有機、無機顔料、着色合成樹脂等の着色剤の種類、組合せ、量によって、任意の色に調整できるから、例えば、耐火物材料の用途・目的等に応じた耐火物材料の色分けによる区別に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】耐火物材料の温度変化のデーターを得るための熱電対取付位置の説明図。
【図２】耐火物材料の加熱方法説明図である。
【図３】耐火物材料の加熱による色調変化の説明図である。
【符号の説明】
１ 耐火物材料
２ レンガ
３ バーナー
【産業上の利用分野】
この発明は、各種金属、ガラス、セメント、スラグ、産業廃棄物等を溶解または処理するための高炉、キュポラ、アルミおよびその他の非鉄金属の溶解・保持炉、各種均熱炉・加熱炉、溝型または坩堝型等の電気誘導加熱炉、各種焼却炉、セメントキルン、ガラス溶解炉等の炉本体を初め、それらに付随した樋、取鍋、蓋、煙道、ダクト、ボイラー等の高温で用いる器具・装置（以下、単に器具・装置という）において、前記の各種の高温溶融物に接したり、高温雰囲気にさらされる部位に張り付けて用いる内張り用耐火物材料およびその乾燥方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内張り用耐火物材料は、セラミックスを主とする原料粉体をセメントやリン酸化合物、珪酸化合物等結合剤を用いて水等の液体で混練したもの、または、混練したものを一定の大きさの立方体に成形したものを、器具・装置の高温溶融物に接したり、高温雰囲気にさらされる部位に張り付けた後、乾燥のため加熱して材料中の水やガスを取り除いている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
内張りした材料を乾燥のため加熱する場合に、温度を急激に上げると材料が爆裂して作業者に危害を与えたり、材料が剥離したり亀裂が生じて使用できない問題があり、温度が低過ぎると、水分やガスが残り、使用段階で爆裂して作業者に危害を与え、耐火物が剥離したり亀裂が生じて器具・装置が使用できなくなる。
【０００４】
そこで、内張り材料の各所に熱電対を取り付けて温度変化を確認する方法があるが、熱電対を取り付ける場所が安全な取付け易い場所に制限されて、必ずしも材料内部の温度変化を充分に確認できないのと、熱電対が消耗品として使用されコストがかかる。
【０００５】
従って、多くの場合には作業者の勘に頼っており、その場合、熟練者の養成に年月がかかるのと、熟練者といえども、内張りの形状、厚み、大きさ等差による温度および時間の管理が非常に難しい。
【０００６】
この発明は、加熱により内張りした耐火物材料の色変化により内部温度の変化を外部から確認して乾燥させる方法およびそれに用いる内張り用耐火物材料を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
セラミックを主とする原料粉体に有機，無機顔料，着色合成樹脂等の着色剤を加え、セメントやリン酸化合物、珪酸化合物等の結合剤を用いて水等の液体で混練して黄、赤、緑、青等任意の色に着色した耐火物材料を作る。
その耐火物材料をそのままか、または一定の形に成形したものを器具・装置の高温溶融物に接したり、高温雰囲気にさらされる部位に通常の施工方法で内張りし加熱する。加熱により耐火物材料中の顔料や着色合成樹脂等着色材料が温度変化の段階に応じて色変化する。
【０００８】
この色変化は、耐火物材料の表面の変化のみしか目で確認できないので、耐火物材料の材料構成、および厚みに応じて、表面温度と内部温度の関係および温度と表面色相の関係のデーターを予め実験により得ておき、加熱による表面の色変化を見て、各段階の加熱温度の上昇のタイミングおよび加熱時間を調整し、表面の色を見て、内部まで水分およびガスが蒸発発散する温度に達するまで充分加熱する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
セラミックを主とする原料粉体に有機，無機顔料，着色合成樹脂等の着色剤を加え、セメントやリン酸化合物，珪酸化合物等の結合剤を用いて水等の液体で混練して黄、赤、緑、青等の任意の色に着色さた耐火物材料を形成する。
この耐火物材料をそのままか、または一定の形に成形したものを器具・装置の溶融金属等高温溶融物に接したり、高温雰囲気にさらされる部位の大きさや形状に応じて、ランマーで叩く，バイブレーター等で振動させて流し込む，手で押しつける，コテで塗り付ける等の通常の施工方法で内張りする。
【００１０】
加熱された耐火物材料は、温度が上昇するにつれて顔料や着色合成樹脂等着色剤が変色し最後に白色状となる。
【００１１】
この変色の途中変色の色調は、顔料や着色合成樹脂等の着色剤の種類によって異なる。例えば次のとおりである。
▲１▼耐火物材料
＜原材料構成＞
・セラミック粉体＝ムライト６４ W/0，アルミナ２７ W/0，シリカ３ W/0，粘土６ W/0
・リン酸アルミ水溶液＝上記粉体１００に対し，１４ W/0
・有機顔料＝ブリリアント・フアスト・スカーレット（Brilliant Fast Sca rlet），上記粉体１００に対して、０．０８ W/0
＜変色の色調＞
常温 １１０℃ ３００℃ ４００℃ ６００℃
赤色 やや薄い赤色 黒色 やや薄い黒色 白色
▲２▼耐火物材料
＜原材料構成＞
・セラミック粉体＝アルミナ９２ W/0，粘土８ W/0
・リン酸アルミ水溶液＝上記粉体１００に対し、１６ W/0
・有機顔料＝ベンジジンエロー（Benzidine Yellow）、上記粉体１００に対し、０．０９ W/0
＜変色の色調＞
常温 １１０℃ ３００℃ ４００℃ ６００℃
黄色 やや薄い黄色 黒灰色 やや薄い黒灰色 白色
▲３▼耐火物材料
＜原材料構成＞
・セラミック粉体＝アルミナ３２ W/0，ムライト３２ W/0，炭化珪素３０ W/0，粘土６ W/0
・リン酸アルミ水溶液＝上記粉体１００に対し、１５ W/0
・有機顔料＝フタロシアニンブル（Phthalocianine Blue ），ベンジジンエロー（Benzidine Yellow）を各々上記粉体１００に対し、０．０４ W/0
＜変色の色調＞
常温 １１０℃ ３００℃ ４００℃ ６００℃
緑色 やや薄い緑色 黒色 やや薄い黒色 灰白色
▲４▼耐火物材料
＜原材料構成＞
・上記耐火物材料▲１▼において、リン酸アルミ水溶液の代わりに水＝１０ W/0
＜変色の色調＞
常温 １１０℃ ３００℃ ４００℃ ６００℃
赤色 やや薄い赤色 灰色 やや薄い灰色 白色
▲５▼耐火物材料
＜原材料構成＞
・セラミック粉体＝シャモット７５ W/0，炭化珪素２０ W/0，粘土２ W/0，シリカ３ W/0
・アルミナセメント＝上記粉体１００に対し、８ W/0および水＝上記粉体１００に対し、９ W/0
・有機顔料＝フタロシアニンブル（Phthalocianine Blu），上記粉体１００に対し、０．０９ W/0
＜変色の色調＞
常温 １１０℃ ３００℃ ４００℃ ６００℃
青色 やや薄い青色 黒灰色 やや薄い黒灰色 灰白色
【００１２】
耐火物材料を加熱すると表面から内部へ温度が伝わるが、耐火物材料の厚みにより内部温度に差がある。
そこで、図１に示すように、厚さ２０cmの耐火物材料の表面と内部の３ヶ所と裏面に熱電対（ No.１〜 No.５）を取付け、図２に示すように、耐火物材料▲１▼の上下面および左右側面をレンガ２で覆い、バーナー３で耐火物材料▲１▼を加熱した。
耐火物材料▲１▼の熱電対取付箇所の温度変化は表１に示すとおりである。
【００１３】
【表１】
有機顔料としてブリリアント・フアスト・スカーレットを用いた上記耐火物材料▲１▼の場合の加熱実験の結果を図３に示す。これにより判るように、バーナー３での加熱面の反対側の面、すなわち No.５の面が、耐火物材料▲１▼内の水分やガスが充分に蒸発発散する温度、約１２０℃に達するためには表面を７４０℃位に加熱すればよいことが判る。
なお、図３において各色調の境界を明確に記載しているが、実際は各色調の変化は順次移行しているものである。
【００１５】
上記の結果から、上記耐火物材料▲１▼は、加熱表面の色が青色から約１１０℃でやや青色が薄くなってからだんだん黒みを帯び３００℃付近で黒色が濃くなり４００℃位から黒色が薄くなって来て６００℃位で白色になり、表面が約７４０℃に達して５０分位すると、反対面の温度が約１１０〜１２０℃に達し、これにより反対面附近も水分やガスが無くなるのに充分な温度に達したことが判る。
【００１６】
上記データーにより、表面の色変化を目視することにより内部および裏面側の温度変化を知ることができ、表面の色変化に加熱温度の上昇を調整する。
【００１７】
上記の場合表面温度が約７４０度になるまで急激に温度上昇させると、耐火物材料▲１▼が爆裂するので、これを防止するために、上記の色変化を経て順次穏やかに温度上昇するように時間をかけて、好ましくは８時間乃至８時間３０分かけて加熱する。
耐火物材料の色相は、上記例示した耐火物材料▲１▼〜▲５▼の場合から容易に判るように用いる有機，無機顔料、着色合成樹脂等着色剤の種類，量によって種々の色相に調整できるものである。
【００１８】
【発明の効果】
この発明に係る顔料、着色合成樹脂等の着色剤を混合して黄、赤、緑、青等の任意の色に着色した耐火物材料をそのまま、または成型したもので器具・装置の高温溶融物に接したり、高温雰囲気にさらされる部位を覆い、加熱して表面の色調変化を目視しつつ色調変化に応じて温度時間を調整すれば、耐火物材料内の水分やガスが充分に蒸発発散させて乾燥することができ、熱電対による温度測定を必要とせず、熟練経験を必要としない。
この発明によれば、耐火物材料の色合いは、用いる有機、無機顔料、着色合成樹脂等の着色剤の種類、組合せ、量によって、任意の色に調整できるから、例えば、耐火物材料の用途・目的等に応じた耐火物材料の色分けによる区別に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】耐火物材料の温度変化のデーターを得るための熱電対取付位置の説明図。
【図２】耐火物材料の加熱方法説明図である。
【図３】耐火物材料の加熱による色調変化の説明図である。
【符号の説明】
１ 耐火物材料
２ レンガ
３ バーナー
Claims (1)
- セラミックを主とする原料粉体に有機、無機顔料、着色合成樹脂のいずれかの着色剤を加え、セメントやリン酸化合物、珪酸化合物のいずれかの結合剤を用いて水で練ってなる着色不定形耐火物材料または該不定形耐火物材料を型に入れて任意の形に成形してなる着色定形耐火物材料で器具・装置の高温溶融物に接したり、高温雰囲気にさらされる部位を覆い、前記定形または不定形耐火物材料を加熱し、加熱温度の上昇により変化する前記定形または不定形耐火物材料の色調を目視確認し、その色調に応じて加熱温度および加熱時間を調整し、前記定形または不定形耐火物材料中の水分およびガスを蒸発発散させることを特徴とする高温溶融物や高温雰囲気のために高温で用いる器具・装置の内張り用耐火物材料の乾燥方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP30360495A JP3782141B2 (ja) | 1995-10-28 | 1995-10-28 | 高温溶融物等のために用いる器具・装置の内張用耐火物材料およびその乾燥方法 |
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|---|---|
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| JP3782141B2 true JP3782141B2 (ja) | 2006-06-07 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP30360495A Expired - Fee Related JP3782141B2 (ja) | 1995-10-28 | 1995-10-28 | 高温溶融物等のために用いる器具・装置の内張用耐火物材料およびその乾燥方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5747400A (ja) |
| JP (1) | JP3782141B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
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|---|---|---|---|---|
| US20100081556A1 (en) * | 2005-05-23 | 2010-04-01 | Vann Heng | Oxide-based ceramic matrix composites |
| KR100890863B1 (ko) * | 2007-11-02 | 2009-03-27 | 아주산업 주식회사 | 온도감응 색상변화 콘크리트 조성물 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4342597A (en) * | 1981-03-06 | 1982-08-03 | Weston Research Corporation | Coating compositions for liners of molten metal troughs and ladles |
| US4319925A (en) * | 1981-03-06 | 1982-03-16 | Weston Research Corporation | Coating compositions for metal casting molds |
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1995
- 1995-10-28 JP JP30360495A patent/JP3782141B2/ja not_active Expired - Fee Related
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1996
- 1996-07-16 US US08/683,783 patent/US5747400A/en not_active Expired - Fee Related
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| US5747400A (en) | 1998-05-05 |
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