JP6625841B2 - 断熱性を強化したキャスタブル耐火物の製造方法 - Google Patents

Description

耐火骨材と水硬性セメント（アルミナセメントなど）を混合した耐火物製品であるキャスタブル耐火物として、断熱性を強化させるようにした、キャスタブル耐火物の製造方法に関する。

耐火性の大きい軽量骨材にアルミナセメント等を配合したキャスタブル耐火物、所謂耐火コンクリートは、各種の工業用炉、ごみ等の焼却炉の炉壁形成用として、その他、各種の耐熱性部材、溶融金属用の容器内張り材または外張り材として、更には、建造物の外装又は内装材等として、各種の分野で使用されている。

そして、従来のキャスタブル耐火物としては、その断熱性を強化するために、耐火骨材の一部として、例えばパーライト、パーミキュライト、アルミナ中空粒などの軽量耐火骨材に置き換えるようにしたものがある（例えば特許文献１参照。）。

更に、軽量耐火骨材を添加した断熱性キャスタブル耐火物に対して、ガス内包球状中空粒を添加するように構成したものがある（例えば特許文献１参照。）。

特開昭５６−０５０１７１号公報 特開平１１−２６８９６３号公報

上記した軽量耐火骨材を用いるようにしたものの場合、軽量耐火骨材の添加は、キャスタブル耐火物の施工時の流動性が悪くなり、また、軽量耐火性骨材は比重が小さいため、他の耐火骨材との比重分離を生じやすく、均一組織の施工体を得るのが難しかった。

また、ガス内包球状中空粒を添加するようにしたものにあっては、これが極めて軽量なものであるため、取扱時の飛散防止などの作業的困難性、並びに、これを平均化した状態での添加の困難性が生じることを余儀なくされた。すなわち、キャスタブル耐火物全体に均一的なるガス内包球状中空粒子の分布が成されなかった場合、耐熱性の部分的ムラの発生、換言すると、規格通りの耐熱性が具えていない不具合部分の発生、と言うような問題発生が予測される。

本発明は、このような従来の問題を解決した、新規の耐熱性を強化したキャスタブル耐火の製造方法の提供を図ったものである。

本発明は請求項１に記載のように、キャスタブル材料内にビーズ状燃焼物を混在させると共に、これを燃焼させることに依って、全体を、内部に独立気泡状の空洞が形成された発泡構造として成る断熱性を強化したキャスタブル耐火物の製造方法であって、キャスタブル材料に対して、ビーズ状燃焼物を振り掛け投入し、これに水を加えながら混練し、然る後、取鍋とフオーマ―による成形処理を成し、常温下での放置に基づき成形物の硬化及びビーズ状燃焼物の位置的安定化を待ってフオーマを抜くと共に、取鍋に入った状態で、ビーズ状燃焼物の発火点より低い温度による第１次乾燥処理を施すことにより、所定時間経過後の固化に基づく成形物内におけるビーズ状燃焼物の位置的安定化の強化を図り、当該安定化が完了した時点で、ビーズ状燃焼物の発火点より高い温度での乾燥処理を施すことに依り、当該ビーズ状燃焼物の発火燃焼を完了させ、当該発火燃焼部分に独立気泡状の空洞を形成するようにした断熱性を強化したキャスタブル耐火物の製造方法に係る。

削除

本発明は請求項１に記載のような構成、すなわち、全体を、内部に独立気泡状の空洞が形成された発泡構造とするように構成したから、当該発泡構造は熱伝導を妨げることと成り、良好なる断熱効果が発揮されることとなる。 そして、当該発泡構造はキャスタブルの材料内にビーズ状燃焼物を混在させると共に、これを燃焼させることに依って形成するように構成したから、従来のようにガス内包球状中空粒を添加するように構成したものにいて生じた、ガス内包球状中空粒が極めて軽量なものであるため、取扱時の飛散防止などの作業的困難性、並びに、これを平均化した状態での添加の困難性と言うような問題、並びに、キャスタブル耐火物全体に均一的なるガス内包球状中空粒子の分布が成されなかった場合に生じる、耐熱性の部分的ムラの発生、換言すると、規格通りの耐熱性が具えていない不具合部分の発生、と言うような従来の問題は、本発明においては、その回避化が図られる。

本発明は請求項１に記載のような構成の採用に基づき、「断熱性を強化したキャスタブル耐火物」の製造が可能化される。そして、ビーズ状燃焼物の発火点より低い温度による第１次乾燥処理を施すことにより、成形物内におけるビーズ状燃焼物の位置的安定化を図り、所定時間経過後の固化に基づく当該安定化が完了した時点で、ビーズ状燃焼物の発火点より高い温度での乾燥処理を施し、当該ビーズ状燃焼物の燃焼を図るようにしたら、独立気泡状の空洞の形成が極めて安定かつ均一的な形態で形成される。

なお、本発明に依る作用効果とする断熱性が強化された事実に関しては、図２乃至図５に示す試験結果の図表に示した通りである。同各図面は、本発明方法で施工した多孔質キャスタブル（ＭＰＲ ＣＡＳＴ）の保温テストに関するものである。すなわち、本発明を実施した多孔質キャスタブルの取鍋と、従来のキャスタブルを施工した取鍋２基の温度変化の差を比較し、本発明に依るものの保温性を立証する。

図２乃至図４は、試料として、本発明に係る多孔質キャスタブルを施工した取鍋と、従来のキャスタブルを施工した取鍋に溶湯を入れ、３分経過ごとに溶湯の温度を測定した結果である。なお、キャスタブルは同一のものを使用した。

図５は試料として、アルミナ８０パーセントのキャスタブル（プレキャストブロック）を用い、Ａは従来のキャスタブルのもの、Ｂは本発明に係るキャスタブルのものに関してその保温性を比較した。

図２に示すテスト１は、取鍋の鉄皮にレンガを張らず、直接キャスタブルを流し込んだ取鍋２基の比較した結果であり、従来キャスタブルの３分間の平均温度ドロップは５６．３℃、本発明実施品は４２．０℃で１４．３℃の差があり、９分間経過後の２基の温度変化差は４３℃だった。

図３に示すテスト２は、断熱レンガを張ってからキャスタブルを流し込んだ２基の比較で、従来キャスタブルの３分間の平均温度ドロップは２７．２℃、本発明のものとは
５．６℃の差があり、１５分間経過後は２基の温度変化の差は２８℃であった。

図４に示すテスト３は、テスト２と同じように断熱レンガを使用したものであり、従来キャスタブルの３分間の平均温度ドロップは２８．８℃、本発明のものは２６．２℃で、２．６℃の差があり、１５分間経過後は２基の温度変化の差は１３℃となった。

図２に示すテスト１の取鍋は耐熱煉瓦を使用していないため熱を遮るものがなく、単純に従来キャスタブルと本発明実施品との比較となるため、９分間経過で２基の温度変化の差が４３℃と比較的大きな差が生じたものと推定される。

図３に示すテスト２と、図４に示すテスト３で使用した取鍋は、断熱レンガを張った後にキャスタブルを流し込んだもので、断熱レンガに熱が完全に伝わり温まる前だと考えられる６分間経過まで差が顕著に出ていたが、９分間経過以降は断熱レンガ自体が完全に温められ、保温効果により放熱が抑えられ、図２に示すテスト１ほどの温度差に至らなかった。しかし、６分間経過までの温度差及び１５分間経過での温度変化の差が、図３に示すテスト２では２８℃、図４に示すテスト３では１３℃という結果が得られ、本発明実施品の保温性が証明された。

図５に示す試験においては、熱伝導測定値は従来のキャスタブルの値が１．４６Ｗ／ｍ・℃で、本発明実施品は０．９Ｗ／ｍ・℃の値を示し、熱伝導率の値が小さくなっていることが確認される。

以上の結果より、本発明に係るキャスタブル耐火物は断熱性があり温度ドロップ抑制効果に優れていることが確認される。

本発明に係るキャスタブル耐火物の要部を拡大して表したものであり、（イ）はビーズ状燃焼物Ｍの混在状態を表し、（ロ）は独立気泡状の空洞Ｎが形成された状態を表したものである。 テスト１の試験結果を表した図表である。 テスト２の試験結果を表した図表である。 テスト３の試験結果を表した図表である。 プレキャストブロックによる試験方法及び試験結果を表した図表である。

図１は本発明に係るキャスタブル耐火物の要部を拡大して表したものである。すなわち、本発明は同図（イ）に示すように、ビーズ状燃焼物Ｍを混在させると共にこれを燃焼させることに依って同図（ロ）に示すように、内部に独立気泡状の空洞Ｎが形成された発泡構造とするように構成したキャスタブル耐火物に係るものである。

そして、本発明に係る製造方法は、キャスタブル材料に対して、ビーズ状燃焼物を振り掛け投入し、これに水を加えながら混練し、然る後、取鍋とフオーマ―による成形処理を成し、常温下での放置に基づき成形物の硬化及びビーズ状燃焼物の位置的安定化を待ってフオーマを抜くと共に、取鍋に入った状態で、ビーズ状燃焼物の発火点より低い温度による第１次乾燥処理を施すことにより、所定時間経過後の固化に基づく成形物内におけるビーズ状燃焼物の位置的安定化の強化を図り、当該安定化が完了した時点で、ビーズ状燃焼物の発火点より高い温度での乾燥処理を施すことに依り、当該ビーズ状燃焼物の発火燃焼を完了させ、当該発火燃焼部分に単独気泡状の空洞を形成することにより断熱性を強化したことを特徴とする。

本発明において、使用するキャスタブル材料としては、耐火性の大きい骨材にアルミナセメント等を配合したもの、すなわち、一般的に用いられているキャスタブル材料であればよく、これ自体は公知材料に属するものである。

また、取鍋とフオーマを用いたのは、成形及び乾燥処理の容易性からであり、これは他の型締め手段に基づき形成するようにしても良い。

以下、本発明に係る方法の具体的実施例について説明する。
先ず、キャスタブル材料を別途用意したミキサーに入れて混錬する（通常２０秒程度）。次いで、ビーズ状燃焼物を全体に振り掛け乍ら、更に混錬を続けた後に（通常１２０秒程度）、水を加えながら全体的な混錬を継続する（通常７分程度）。なお、キャスタブル材料とビーズ状燃焼物の配合割合は、通常、キャスタブル材料１００キログラムに対してビーズ状燃焼物８４グラム程度を標準とする。

使用するビーズ状燃焼物としては炭素系のものが挙げられるが、これに対する限定性は無い。但し、後述する乾燥処理関係上、比較的低温で燃焼するものが好ましい。なお、その大きさは０．５ｍｍ〜１ｍｍ程度のものとする。

上記のような混錬処理が完了した後、取鍋内に投入すると共に、フオーマで型締めすることにより、成形処理を行う。この時、離型の容易化を図るために、フオーマに油紙を巻くか、グリスを塗っておくことが好ましい。そして、フオーマにバイブレータを取り付けておくことにより、これの始動に基づき壁面に対する材料の密着性等を促し、空気含有に基づく空隙発生等を防止することが好ましい。同時に当該バイブレータの使用は前記したビーズ状燃焼物の均一的混在処理の促進が図られる。

なお、バイブレータの回転数は１．０００から２．０００R．P．M程度とし、その作動時間は、１バッチ２０〜３０秒、トータルで３００秒以内に終えることが好ましい。なお、バイブレータの回転数を４．０００R．P．M程度まで上げた場合、ビーズ状燃焼物が浮上してしまい、均一混在を阻害してしまうこととなる。

以上の作業が完了した後、取鍋を２５℃〜３５℃程度の常温下の環境状態に置き、１５時間以上放置する。そして、その硬化を確認した後、フオーマを抜く。この状態においてビーズ状燃焼物の均一的混在状態での安定化が図られる。なお、この状態で１５℃／Ｈｒ以上にならないように注意し乍ら２００℃まで昇温して保持する。（保持時間は厚さ２５ｍｍ／Ｈｒ程度）

上記の保持処理に基づき、すなわち、取鍋に入った状態で、ビーズ状燃焼物の発火点より低い温度による第１次乾燥処理を弱火のバーナーに依り施す。これに依り、成形物内におけるビーズ状燃焼物の位置的固定化のより一層の促進が図られる（乾燥の促進に基づく。）。

所定時間経過後の固化に基づく上記したビーズ状燃焼物の位置的固定化が完了した時点で、バーナーの強火に依り、ビーズ状燃焼物の発火点より高い温度での乾燥処理を施す。これに依り、当該ビーズ状燃焼物の発火燃焼を完了させ、当該発火燃焼部分に独立気泡状の空洞を形成する。このような乾燥処理の完了は、取鍋の穴から蒸気が出なくなったことにより確認される。

上記のようなバーナーに依る乾燥処理終了後、断熱ボードを取鍋の上面と側面に置き、放熱の急速化を避けるようにすることが好ましい。完全冷却を待って取鍋から取り出すことにより、本発明に係る耐熱性を強化したキャスタブル耐火物の製造は完了する。

Ｍ ビーズ状燃焼物
Ｎ 独立気泡状の空洞

Claims (1)

1. キャスタブル材料内にビーズ状燃焼物を混在させると共に、これを燃焼させることに依って、全体を、内部に独立気泡状の空洞が形成された発泡構造として成る断熱性を強化したキャスタブル耐火物の製造方法であって、キャスタブル材料に対して、ビーズ状燃焼物をキャスタブル材料に対して、ビーズ状燃焼物を振り掛け投入し、これに水を加えながら混練し、然る後、取鍋とフオーマ―による成形処理を成し、常温下での放置に基づき成形物の硬化及びビーズ状燃焼物の位置的安定化を待ってフオーマを抜くと共に、取鍋に入った状態で、ビーズ状燃焼物の発火点より低い温度による第１次乾燥処理を施すことにより、所定時間経過後の固化に基づく成形物内におけるビーズ状燃焼物の位置的安定化の強化を図り、当該安定化が完了した時点で、ビーズ状燃焼物の発火点より高い温度での乾燥処理を施すことに依り、当該ビーズ状燃焼物の発火燃焼を完了させ、当該発火燃焼部分に独立気泡状の空洞を形成するようにした断熱性を強化したキャスタブル耐火物の製造方法。

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