JPH02221164A

JPH02221164A - 炭化珪素含有キャスタブル耐火物

Info

Publication number: JPH02221164A
Application number: JP1039285A
Authority: JP
Inventors: Naoki Tsutsui; 直樹筒井; Takeo Hanai; 花井　健夫; Masahiro Soma; 相馬　雅弘; Hisatoshi Yasuda; 安田　尚俊; Kazuyuki Sugiyama; 杉山　一行; Hirobumi Ninomiya; 博文二宮
Original assignee: Harima Ceramic Co Ltd; Nippon Steel Corp
Current assignee: Harima Ceramic Co Ltd; Nippon Steel Corp
Priority date: 1989-02-21
Filing date: 1989-02-21
Publication date: 1990-09-04

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は改良されたキャスタブル耐火物に関するもので
ある。

（従来の技術）従来の典型的なキャスタブル耐火物は、結合剤としてア
ルミナセメントが１０〜３０重量％程度使用されていた
。このアルミナセメントの添加量の増加にともない混線
水量も多くなり、組織がポーラス化し、強度の発現が十
分得られなかった。特に熱間強度が不足し、使用が制限
され、雰囲気炉向が一般的であった。

これに対し、近年アルミナセメントの使用量を少なくシ
、そのかわりに非常に細かい耐火微粉末を結合成分とし
て加えることで、緻密かつ熱間強度の優れたキャスタブ
ル耐火物が開発されている。

一方、キャスタブル耐火物において、耐火成分として炭
化珪素を添加することにより耐火物に耐熱衝撃性や耐化
学反応性を向上させることが知られている。しかし炭化
珪素（ＳｉＣ）が酸化され、Ｓｉｎ、になって体積膨張
を起し、亀裂の原因となるなど施工体に悪影響を及ぼす
問題を有していた。

これに対して、この種のキャスタブルに金属シリコンま
たはＦｅ−５ｉ　（フェロシリコン）、金属アルミニウ
ム、金属マグネシウム、Ｍｇ−Ａｌ及びＡｌ−５ｊ等の
金属粉末を添加することによって、これらメタルが炭化
珪素より早期に酸化し、炭化珪素の酸化を抑制すること
ができることも知られている。

しかしながら、アルミナセメントを使用するキャスタブ
ル耐火物ではアルミナセメントは強いアルカリ性の結合
材であって、水と反応してＯＨ−を示し、これが例えば
ＳｉとＳｉ　＋　２０Ｈ−＋　Ｈ，Ｏ→５ｉｎ３”　−
＋２Ｈ２の如く反応する。又Ａ１等の金属粉末はＭ”＋
発生する。

そのため、施工した耐火物の養生、硬化中に、割れや膨
れの原因となる。このため、施工体は十分な焼結性や強
度が得られず、また添加した金属が炭化珪素の酸化防止
の効果を十分に発揮せず、更には発生する水素によりガ
ス爆発の危険性があった・（発明が解決しようとする課題）このような問題を解決するために金属粉末を樹脂等で被
覆すことにより、水との反応を抑制する試みが特公昭５
８−４９５１１号公報、特公昭６３−２８８７４号公報
、特開昭６１−１４１６７６号公報に示されている。

しかしながら、いかなる被覆を施した金属粉末といえど
もキャスタブルとしてミキサー内で加水混練されるとき
に、被覆が破壊され流し込み後の養生、硬化中にＨ２ガ
スの発生が認められていた。

（課題を解決するための手段）本発明はこのような点に鑑み、Ｈ２ガスの発生がなく緻
密質で耐食性に優れ冷間や熱間強度も大きくかつ耐熱衝
撃性にも優れたキャスタブル耐火物の特質を十分に生か
すことについて種々研究した結果、本発明者らは鉄がア
ルカリ性状下では安定であることに着目し、特にアルミ
ナセメントを結合材とするキャスタブル耐火物には窒化
珪素鉄及び／又は鉄粉が安定であることを見出し、本発
明を完成させたものである。

すなわち本発明は炭化珪素５〜９０重量％と、アルミナ
セメント０．５〜１０重量％、残部耐火原料からなる配
合１００重量％に対し、窒化珪素鉄及び／又は鉄粉をＦ
ｅ換算で０．５〜５重量％添加することを特徴とする炭
化珪素含有キャスタブル耐火物である。

（作　用）本発明に使用する耐火骨材は、後述する必須各成分以外
の残部を本質的にしめるものでキャスタブルの用途、目
的に応じて種々のものが使用できる。具体的には主とし
てアルミナ、ボーキサイト、ジルコン、シャモット、シ
リカ、ＭｇＯ−Ａｌ□０．スピネル、マグネシア、粘土
、黒鉛、樹脂状炭素などが適当である。

また、本発明で使用する炭化珪素は骨材の一部として例
えば粗粒として配合してもよいし結合部の一部例えば微
粉として配合もよいしあるいは両者にまたがって配合し
てもよい。その炭化珪素の添加量は５〜９０重量％であ
って、５重量％未満では耐火物の耐熱衝撃性や耐化学反
応性が不十分となって本来の目的を達成できなくなり、
９０重量％を超えると耐食性及び緻密性が得られなくな
る。

アルミナセメントとしてはカルシウムアルミネートを主
結晶成分とする通常のもので、その添加量は０．５〜１
０重量％である。０．５重量％未満ではキャスタブル耐
火物の硬化時間に悪影響をおよぼし。

必要な物性が得られない。逆に１０重量％を超えると添
加水分の増加のため緻密性が失われ外来成分であるＣａ
Ｏが増加し、物性や耐食性に悪影響を及ぼすからである
。

窒化珪素鉄はＳｉ、　Ｎ４＋　Ｆｅの化学式で示される
ごとく、遊離の鉄（Ｆｅ）を含有している。成分の一例
を示せばＳｉ、Ｎ４：　８２％、Ｆｅ　：　１８％であ
る。この鉄は、窒化珪素中に均一に分散して存在してい
る。

この窒化珪素鉄は特開昭５２−９５７１２号公報でも示
されるように従来より耐火物の耐食性向上のために用い
れている。

しかし遊離の鉄が線上製造のための配合物に添加する水
、糖蜜、サンエキス等液状バインダーと反応し、発熱す
るため練土が乾燥し、使用時に所定の練土性状が保持で
きず、施工性、ないしは充填密度の著しい低下の主原因
になっていた。

本発明ではアルミナセメントを結合剤に使用することに
より、アルカリ性となり遊離の鉄を安定させる。炭化珪
素の酸化防止に窒化珪素鉄が有効であるのは１０００℃
以上から酸化による５ｉｎ２（α−Ｃｒｉｓｔｂａｌｊ
、ｔｏ）の生成と鉄が酸化してＦｅ、　Ｏ，になること
によるものと思われる。窒化珪素鉄の粒度は、微粉で使
用することが硬化等反応促進上好ましく例えば４４μｍ
以下が３０％以上のものが良い。添加量はＦｅ換算で０
．１〜５重量％であり、０．１重量％未満では炭化珪素
の酸化防止効果がなく、５重量％を超えると生成酸化物
が耐火物の物性や耐食性に悪影響を及ぼすことや耐火性
、高温強度の劣化や残存膨張が増大する。

鉄粉は純度として９０％以上、好ましくは９５％以上も
のを用いるのが好ましい。製造方法は還元法、噴霧法お
よび電解法等問わないが、価格的には例えば溶接棒用鉄
粉などが好ましい。又、ミルスケール等、酸化鉄が主体
ものでもＦｅが存在すれば本発明でいう鉄粉の効果が得
られる。粒度は窒化珪素鉄と同様に微粉で用いるのが好
ましい。例えば４４μｍ以下が３０％以上ものが良い。

その添加量は窒化珪素鉄と同様にＦｅ換算で０．１〜５
重量％であり、０．１重量％未満では炭化珪素の酸化防
止効果がなく、５重量％を超えると低融点物質のため耐
食性が低下する。窒化珪素鉄及び／又は鉄粉はＦｅが炭
化珪素より早く酸化されてＦｅ□０．化し、そのＦｅ、
Ｏ，が炭化珪素の表面を均一に被覆すると共に、耐火物
中の気孔を埋め酸素の侵入を防ぎ炭化珪素の酸化をより
抑制するためと思われる。なお窒化珪素鉄と鉄粉は併用
してもその効果に大差がない。

また本発明の特徴をそこなわない範囲で組織の緻密化を
目的として例えば５μ謬以下の耐火性の超微粉を添加し
てもよい。この場合、具体的には骨材の選択などにもよ
るが１通常シリカ、クロミア、チタニア、ジルコニア、
アルミナなどの金属酸化物又はこれらを主成分とするも
のの１種以上が使用できる。

さらには金属ファイバー、セラミックファイバー等の使
用も可能である。以上の諸成分を配合し。

さらにこの配合体の標準混線水量を低下させ、低水分鋳
込を可能とするために流動性を損なうことなく減水効果
をもたらす周知のりゲニンスルホン酸塩等の界面活性剤
及びこれも周知のポリアクリル酸ソーダ、リン酸ソーダ
系等の分散剤を適量添加することにより使用時の特性を
向上させることができる。

（実験例）第１表に示す割合の配合物を３０ｋｇバッチで秤量し、
モルタルミキサーで粉末混合及び加水混線を十分に行い
それぞれのキャスタブル耐火物を得た。

該耐火物４を第１図に示すように温水１が一定温度に保
たれる容器２中に保持された三角フラスコ３内へ５００
ｇ入れて２４時間養生した。養生温度は３０℃の場合と
１００℃の二本準で行った。発生したＨ２ガス５は三角
フラスコ３から連結管６を経る水上置換法により容器２
′に５℃の水１′を入れその中に設けたメスシリンダー
７内に捕集し、捕集した。

ガス５′の発生量とそのＨ７濃度について分析を行った
ところ第２表の結果が得られた。すなわち＾１添加のｈ
５は、３０℃及び１００℃のいずれの場合もＩＱのメス
シリンダーがオーバーした。

１１１１１４のＳｉ添加のＮｃｉ　４は３０℃では殆ど
発ガスがなかったが１００℃では徐々にガスが発生し、
約５時間後にＩＱ以上となった。樹脂被膜のＳｉ添加の
Ｎα６は３０℃では発ガスが余り認められないが。

１００℃では発ガス速度は遅くなるものの８時間でＩＱ
以上のガス量となった。

これに対し、窒化珪素鉄添加のＮｃ　１、鉄粉添加のＮ
α２及び両者を併用添加したＮα３では３０°Ｃ及び１
００℃とも三角フラスコの空気が膨張したのみで発ガス
は殆ど認められなかった。

第１表　キャスタブル耐火物の配合割合（重量％）但し
く）内は炭化珪素、アルミナセメント、残部耐火原料か
らなる配合１００重量％に対する外掛％第２表ガスの発
生量と濃度（実施例）第３表に示す配合割合のキャスタブル耐火物をそれぞれ
得た。８３発生ガスは実験例と同様に測定した６耐酸化
性については、キャスタブル耐火物を４０ｍ１　Ｘ　４
０ｍｍ　Ｘ　１６０＋＋＋ｍに成形して得た供試体を電
気炉で１５００℃Ｘ　３ｈｒｓ酸化焼成後、炭化珪素成
分を分析し、初期の炭化珪素含有量に対し減少した数値
を％で示した６その結果従来例の尚１は（（２ガスの発
生がないが炭化珪素の酸化が大きい。呂２及びＮａ　３
は酸化防止効果は認められるが１（２ガスの発生が著し
い。

比較例では■８ガスの発生は少いものの尚１及び魔３は
酸化防止が不充分であり、Ｎａ２及びＮａ４は窒化珪素
鉄又は鉄粉の使用が過多となって低融物を生成し、過焼
結や熱間強度の低下を招いた。

本発明例では、勲１〜Ｎ１１６とも１００℃養生による
Ｈ２ガスの発生が殆ど見られず、かつ酸化防止効果が十
分確認できた。また圧縮強さ、曲げ強さ及び熱間曲げ強
さにおいても、本発明の範囲を逸脱した比較例ならびに
従来例に比して高強度のものが得られた。

（発明の効果）本発明のキャプスタプル耐火物は緻密質で耐蝕性のある
特質をそのまま具備し、冷熱間強度と耐熱衝撃性にも優
れ、かつ施工耐火物の割れ、膨張、爆裂のないキャスタ
ブル耐火物を可能にし、さらに６２等ガスの発生が少な
く、施工時の安全性を格段に高めその工業的価値は大き
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明におけるＨ２ガスの収集状況を説明す
る側面図である。 ■・・・温水　　　　　　　　　１′・・・水２．２′
・・・容器　　　　　　３・・・三角フラスコ４・・・
キャスタブル耐火物　　５，５′・・・Ｈ，カス６・・
・連結管　　　　　　　　７・・・メスシリンダー手続
補正書平成１年３月２−３日

Claims

【特許請求の範囲】

　炭化珪素５〜９０％重量％と、アルミナセメント０．
５〜１０重量％と、残部耐火原料からなる配合１００重
量％に対し窒化珪素鉄及び／又は鉄粉をＦｅ換算で０．
１〜５重量％添加することを特徴とする炭化珪素含有キ
ャスタブル耐火物。