JPH03205376A - タンディッシュ用軽量耐火性組成物 - Google Patents

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】 （１）産業上の利用分野 本発明は、耐火性組戒物、殊に、高含有量の酸化マグネ
シウムを有する耐火性組成物に関する。更に、本発明は
、溶融金属の連続鋳造方法の実施に用いられるタンディ
ッシュの永久的なライニングを被覆する、摩耗性で使い
捨て可能な一体のライニングを形或するのに有益な耐火
性組成物に関する。更に、本発明は、ガンで吹き付ける
か、噴霧するか又はこて塗りするかのどれか１つの方法
によって塗布されることが可能な耐火性組成物に関する
。

（２）従来の技術 タンディシュは、鋼の連続鋳造のような連続鋳造方法に
用いられるものであって、溶融金属を中間で保持する大
きな容器である。事実上、タンディシュは、鉱石が実際
に溶融する炉から溶融金属を受け取り移送した取鍋から
大量の該溶融金属を受け取り鋳造鋳型に移送する一連の
プロセスにおいて中間の溜めの役目を果たしている。入
口及び出口のノズルのシステムは、タンディシュに流入
する溶融金属の量及び流出する該金属の量を調整する。

タンディシュ自身は、一般に、耐火性組成物からなるい
くつかの層にライニングされた鋼の容器である。通常耐
火性レンガからなる永久的なライニングは、容器を保護
する内側のライニングとして作用する。続いて、永久的
なライニングが、通常、耐火性組成物からなる摩耗性で
使い捨て可能なライニングで被覆される。ここで、該耐
火性組成物は、ガンによる吹付け、噴霧又はこて塗りに
よって永久的なライニングに塗布される。使い捨て可能
なライニングは、タンディシュ中の溶融金属と直接接し
て、永久的なライニングが溶融金属に暴露されることを
妨げて該永久的なライニングを保護する。

鋳造プロセスの間、溶融金属が少量タンディシュ−’／
− 中に残り、ライニングに付着して凝固する。使い捨て可
能なライニング自身は、分解若し《は剥離され、かつ／
又は、永久的なライニングを溶融金属に暴露させたまま
離脱するであろう。使い捨て可能なライニングに生ずる
このような種類の損傷は、耐火性材料の膨張を原因とし
て生ずる。かかる膨張は、ライニングが溶融金属と接し
てきたときのその上に生じた不均一な熱によって発生し
た熱力及び溶融金属との断続的な接触を原因として生じ
たものである。タンディシュ中の溶融金属は、取鍋から
定期的に補充を止められ、タンディシュが空になるまで
鋳型に溶融金属を満たされることによって、溶融金属の
溜めを空にすることができる。タンディシュの保守サー
ビスを不要としうるためになされる。「スカル」として
知られている、使い捨て可能なライニングに付着する凝
固した金填は、まずスクラッピングされ、除去できない
場合は、その後、彫られる。このように処理することは
、時には、作業の間に溶融金属によって生じた使い捨て
可能なライニングの表面の損傷に加え８ て、更に、該表面の損傷を生じさせることになる。

使い捨て可能なライニングは、その後、タンディシュが
サービス（施設）に戻される前に、損傷を受けた場所に
耐火性組成物を追加的にガンで吹き付けするか、噴霧す
るか又はこて塗りすることによって修理される。時折、
使い捨て可能なライニングの損傷がひどい場合がある。

かかる場合には、いくつかの仮の修理の後で、使い捨て
可能なライニング全体が下の永久的なライニングに至る
まで除去され、タンディッシュは、その永久的なライニ
ングの上に使い捨て可能なライニング用耐火性組成物を
ガンによって吹き付けるか、噴霧するか又はこて塗りす
るかによって該組成物で完全に再ライニングされるため
の作業時間が日常の作業サイクルの間に必要となるであ
ろう。

″（３）発明が解決しようとする問題点使い捨て可能な
ライニング材料は、軽量であるが強《、塗布後硬化の間
良好な急速加熱特性をもち、タンディシュを使用した作
業の間、亀裂及び剥離を生じさせずかつ熱及び構造的応
力に耐えうるものであるこが理想的である。材料は、膨
張するときに殆ど強度が減少しないものでなければなら
ない。更に、材料は、完全な再ライニングが望ましい場
合には、タンディシュから完全に除去されることが可能
であるものでなければならない。

使い捨て可能なライニング材料として、伝統的に、高い
含有量の酸化マグネシウム（Ｍｇ○）を有する耐火性材
料が使用されてきた。

しかしながら、被覆用マグネシア基耐火物自身は、単独
では、高い熱膨張性を有する。これは、「膨れ」として
知られる問題を引き起こす可能性がある。ここで、膨れ
とは、加熱の間に使い捨て可能なライニングが膨張した
ため、下の永久的なライニングから使い捨て可能なライ
ニングが分離することである。この問題は、耐火性組成
物に可塑剤又は結合剤を含有することによって従来克服
されていた。可塑剤を含有することにより、耐火性の材
料は、それが塗布される表面に対する密着性が増大した
ことが認められた。一方、結合剤を含有することにより
、組成物の側面の強度−１１一 （ｌａｔｅｒａｌ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ）特性を増大し、
かつそれに対して垂直に作用する力に耐えうる能力が増
大したことが認められた。

過剰に高い含水率を有する耐火性組成物は、塗布の後の
硬化及び乾燥の間、爆発的な剥離を起こし易い。これは
、層中の蒸気圧が増大し続いてその蒸気が逃げるときに
耐火物の層の一部が突然爆発的に破壊するか又は離れて
剥離する結果を伴う、耐火性組成物を乾燥し硬化するた
めに塗布したての該組成物を加熱する間に起こる該耐火
物中に残存している水分の気化によって生ずる。

爆発的な剥離の問題を解決するために、特定の配合剤と
耐火性の骨材の基材を混合することは以前から知られて
いる。これは、耐火性組成物に自然に生ずる多孔質の状
態より多孔質の状態を生じさせるために混合され、それ
によって、水蒸気が排気され、かつ、爆発的な割れを生
ずる原因となる耐火物中の圧力の増大を妨げることを可
能にした。この機能を完全に果たすために加えられる材
料は、ガラスウール及びアスベストのような鉱物繊維、
及び各種の球状コアの骨材を予め含有していた。

（４）問題点を解決するための手段及び作用我々は、タ
ンディシュ用の使い捨て可能なライニングの材料として
使用するのに適している耐火性材料の特性は、主要な威
分が酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化カルシ
ウム、酸化珪素又はこれらの併用物の耐火性の骨材であ
る組成物に、発泡したポリスチレンビーズであるスチロ
フォームビーズ又は好ましくはこれと一定量の紙の繊維
とが結合したものからなるようなボイド形威材料を一定
量加えることによって、改善されることを見いだした。

殊に、我々は、スチロフォームビーズ又は好ましくはこ
れと紙の繊維を併用することによって組成物中に生ずる
多孔性の孔の量及び種類が満足すべき基準に達している
ときに、最適の特性がタンディシュ及びその類似物用の
使い捨て可能なライニングを形成するのに使用される耐
火性組成物に付加されることを見いだした。タンディシ
ュ用の使い捨て可能なライニングに使用するのに最適な
耐火物組成物は、更に、主要な耐火性材料と結合して該
耐火性材料の強度を更に高める結合剤、永久的な耐火性
ライニングに塗布されるときに組成物の密着性を高める
可塑剤、密着安定剤、均質剤、湿潤剤及び一定の状態に
おいて選択的に少量の湿潤／発泡剤を含有する。

本発明によって製造された耐火性組成物は、優れた急速
加熱特性を有することが判明した。それらの耐火性組成
物は軽量でかつ低密度である。その材料は、ガンによる
吹き付け、噴霧又はこて塗りによって塗布され、そして
、適切な稠度で塗布されたとき、垂直表面に対して優れ
た密着性を示す。保護的なライニングとして、永久的な
ライニングの上のタンディシュに塗布されたとき、本発
明の材料は優れた断熱特性をもつことを証明する。

これは、永久的なライニングの寿命を延ばし、タンディ
シュの中に注入された溶融金属を原因として生ずる割れ
を減ずる。その上、本発明の耐火性材料は低密度である
ため、タンディッシュに塗布するために必要な量は、従
来入手可能てあったタンディッシュの使い捨て可能なラ
イニング材料を使用した場合に必要であった量より少な
くて済む。

更に、本発明の材料は、スカルを減少する優れた特性を
示す。これは、タンディシュを再利用するための定期補
修期間を短縮させる。本発明の材料は、高い耐久性をも
ち、かつ、該材料が塗布されるタンディシュの永久的な
ライニング表面に擦傷を殆ど生じさせない。

本発明によって、タンディシュの使い捨て可能な内側材
として使用できる耐火性組成物は、主要な威分として、
酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化カルシウム
、酸化珪素及びそれらの併用物からなる群から選択され
た酸化耐火性の骨材、約０．０１〜約２．０重量％のス
チロフォームビーズ、更に約５．０重量％以下の均質剤
であって紙の繊維の形態をもつものを含有し、更に、約
６．０重量％以下の結合剤を含有する。ここで、該結合
剤は、アルカリ金属珪酸塩、アルカリ金属りん酸塩及び
これらの混合物からなる群から選択されたものであって
、耐火性材料と併用される。なお、珪酸ナトリウム、り
ん酸二水素ナトリウム又はりん酸水素ナトリウムが好ま
しい。更に、約１０重量％以下の可塑剤を含有する。該
可塑剤は、ベントナイト又はボール粘土のような粘土で
あり、組成物が塗布される表面に対して密着性を高める
。

更に、約５重量％以下の密着安定剤を含有する。

該密着安定剤は、有機酸及びアルカリ金属硫酸塩のうち
の１種である。該有機酸は、脂肪族２−３−カルボン酸
が好ましく、更に、酒石酸、くえん酸、蓚酸及びリンゴ
酸並びにそれらの混合物からなる群から選択されたもの
であるのがより好ましい。アルカリ金属硫酸塩は、硫酸
ナトリウムであることが好ましい。更に、約１．０重量
％以下の湿潤剤を含有する。該湿潤剤は、ポリオキシエ
チレンアルキラートエーテルが好まし《、メチルセルロ
ース及びカルボキシメチルセルロースからなる群から選
択されたものがより好ましい。合わせて１００％になる
この組戒物の残部は、耐火性骨材の基材である。こで塗
り可能な組成物に関しては、珪酸ナトリウムのような発
泡／湿潤剤を更に少量添加することが望ましい。

本発明の範囲に含まれる種々の耐火性組成物の配合は全
て以下の表に示される。

表１ 衣匁　　　　　　　　　重量％ 耐火性材料　　　　　　　残量 スチロフォームビーズ　　０．０１　　〜　２．０均質
剤（紙の繊維）　　　０　　〜　５．０結合剤　　　　
　　　　　Ｏ　　〜　６．０可塑剤　　　　　　　　　
０　　〜１０．０安定剤　　　　　　　　　０　　〜　
５．０湿潤剤　　　　　　　　　０　　〜　１．０発泡
剤　　　　　　　　　０　　〜　０．５耐火性組成物に
剥離が生じないようにするため、タンディシュのような
容器への該組成物の塗布の後の乾燥及び硬化の段階の間
並びに現実の使用の間、耐火性組成物は適切な量及び種
類の全体的な多孔率又はボイド間隔を有さなけらばなら
ないことが判明している。不十分な量及び悪い種類のポ
イドを有する組成物であって塗布したでのものを乾燥及
び硬化すると、組成物が爆発的な剥離として知られる激
しい剥離状態を生じていた。この剥離は、新しくて硬化
いていない耐火物が比較的高い割合の含水率をもってい
たことを原因とする。

爆発的な剥離は、その材料を乾燥しかつ硬化させるため
に塗布したての耐火物が加熱されて、耐火物の層の内部
に存在する水分が蒸発し始めるときに生ずる。耐火物中
に存在する流路型のボイドとして知られる種類のボイド
が不十分である場合には、水蒸気を外の表面に逃がして
排気することができなく、代わりに、水蒸気の蒸気圧が
増大するため、耐火物の外層は幾つかの場所で膨れ出す
結果となる。流路型のポイドは連通する通路をなし、耐
火物の層の全体にわたって組成物の層の内側の深みから
その外側の面まで延びている。ついに、蒸気圧が増大し
て耐火物の機械的特性を越えるときに、その場所の材料
が耐火物の層の本体から強制的に分離する結果を生ずる
。これは、耐火物の厚さを減小させ、高温で使用された
場合に、耐火物のライニングされた容器の熱的挙動に影
響を及ぼす。従って、例えば、使い捨て可能な耐火性ラ
イニング材料が激しく剥離したタンディシュにおいては
、使い捨て可能なライニング材料は、溶融金属がタンデ
ィシュの中に注がれるときに、高温の熱応力による損傷
から永久的なライニングを保護する断熱効果を十分に果
たすことはできなく、それによって、永久的なライニン
グの寿命を縮め、容器の使用を非日常的に停止する時間
を必要とする。

耐火性組成物のライニングされた容器を定期的に高温作
業に供している間に更に剥離は生ずるであろう。又、耐
火性組成物がかなり低い含水率であったため、塗布した
ての耐火物の乾燥及び硬化の間生ずる爆発的な剥離より
剥離が一般に促進していないときであっても、やはり剥
離が作業上の問題を引き起こし、装置の機能寿命を縮め
る程度まで発生するであろう。

耐火性組成物に生ずる剥離の問題は、充填剤としてポリ
スチレンビーズから発泡されたスチロフォームビーズ及
び均質剤としての紙の繊維との併用の配合剤を使用する
ことによって、剥離が阻止される又は実質的に減少する
ことによって解決され、望ましい種類の追加的な多孔性
が耐火性組成物に付加されることが見いだされた。適性
なレベルの該配合剤が耐火性の骨材と混合されると、塗
布の後に該耐火物が乾燥され硬化されている間にスチロ
フォームビーズと紙の繊維が焼かれて除去され、望まし
い量の流路型のボイドが材料中に生ずる。

スチロフォームビーズの含有率が組成物全体の約０．０
１〜約２．　　０重量％である本発明の組成物によって
、効果的な耐火性組成物が作製されることが判明した。

最適なスチロフォームビーズのレベルは、こて塗り可能
な組成物に関しては約０２重量％であり、ガンで吹き付
け又は噴霧可能な組成物に関しては約０、５重量％であ
ることが判明した。これらの値は、下で詳述されたよう
に、最適な紙の繊維の含有量に対応している。スチロフ
ォームビードの含有量が０．５重量％である場合、スチ
ロフォームビーズの含有量は、材料の全体量の約１／３
を占める。

−１９− 粒度分布のみが異なる２種類のスチロフォームビーズは
、本発明の耐火性組成物中で非常によ《作用することが
判明した。両方の種類のスチロフォームビーズは、１．
３５　　ｌｂｓ／ｆｔ３の嵩密度、約４６０°Ｆの融点
及び約５４０″Ｆの気化温度を有する。ここで明らかに
されているように、種類＃１のビーズは粒度が約０．２
ｍｍから約３０ｍｍまでにわたる粗い粒度を有するのに
対し、種類＃２のビーズは粒度が約０．　　６から約１
，２ｍｍまでにわたる微小な粒度を有する。

スチロフォームビーズを単独で使用した場合であっても
望ましい量及び種類のボイドを形成することができるが
、好適なボイドの間隔を得るために必要とされる重量の
スチロフォームビーズを使用するとかなりの重量になる
ため、耐火性組成物の機械的強度特性の望ましくない劣
化を招くことになる。

耐火性組成物の機械的特性に悪い影響を及ぼさない程度
のより少ない量で、スチロフォームビーズ単独を使用す
ると、最適なボイド間隔が一部分しか生じなく、また、
スチロフォームビーズ単独使用の結果生じたボイドは、
通常、望ましい流路型より効果の劣る離散型の種類から
なるものである。スチロフォームビーズは、燃かれて除
去され、耐火物中に個々の連通されていない中空型のポ
イドを生ずる。離散しているボイドは、そのボイドを占
めていた充填剤が焼かれて除去されたため、分離して存
在している。これとは対照的に、本発明においては、ス
チロフォームビーズ充填材及び紙の繊維の充填剤であり
かつ均質剤でもあるものが焼かれて除去されることによ
って生じた多くの好適な流路型のボイドが、耐火性骨材
の基材中で自然に生ずるポイドと共にお互いに連結し、
耐火物の層の中に長く延びる連通型の流路を実際に形成
する。耐火性組成物が乾燥され硬化されるべく加熱され
ていた時に、これらの流路を通り抜けて気化した水分が
耐火性組成物から外に逃げる。水蒸気は流路の出口の末
端となる耐火物の層の外表面に安全に排気される。それ
によって、爆発的な剥離の発生を阻止する。

スチロフォームビーズを含有する耐火性組成物に紙の繊
維を更に加えることは、それらの組成物の全体のレベル
において、耐火物中に最適な量及び種類のボイドの間隔
を形或することを可能にする。ここで、紙の繊維の配合
剤は、耐火物の機械的特性に悪影響を及ぼさない重量％
であると測定される。

粗いものから細かいものまで広い範囲の性質をもつ紙の
繊維が、本発明の耐火物の組成物に含まれる１種として
利用することができる。スチロフォームビーズ及び紙の
繊維のそれぞれの配合剤の重量％の範囲内において、そ
れぞれの配合剤の量は、特定量の流路型のボイドを有し
かつ特定の種類の用途に適用するために望ましい物理的
特性をもつ耐火性組成物を生じさせるために変えられる
。スチロフォームビードがある特定量の含有量を占める
場合においては、同じ量の流路を形或するために、より
長い長さをもつ粗い紙の繊維に代えて、短い長さをもつ
微細な級の紙の繊維がより多い含有量を占めることが必
要である。

９１− ここで使用されている紙の繊維に関して、細かい紙の繊
維は約０．３ｍｍの平均長さをもつ約０．１〜約０．５
ｍｍの長さの紙の繊維に関するものであり、粗い紙の繊
維は約１．２５ｍｍの平均長さをもつ約１．０〜約１．
５ｍｍの長さの紙の繊維に関するものである。

本発明の耐火性組成物においては、粗い紙の繊維を使用
するこが好ましい。

紙の繊維の含有量は全体の配合中約５．０重量％以下で
ある本発明によって優れた効果をもつ耐火性組成物を作
製できることが判明した。粗い紙の繊維を使用した場合
、最適な紙の繊維の含有量は、こて塗り可能な組底物に
関しては約０．８重量％であり、ガンで吹き付け又は噴
霧可能な組成物に関しては約１，０重量％であることが
判明した。これらの値は、上で言及したスチロフォーム
ビーズが最適な含有量のレベルにおける場合のものであ
る。併用することにより、これらは、望ましい量及び種
類のボイド間隔をもつ耐火性組成物を製造するのに必要
なスチロフォームビーズ及び紙の繊維のそれぞれの最適
なレベルを表す。

耐火性組成物中に存在する望ましい流路型のポイドを製
造する機構は、塗布の後加熱されそして硬化されるとき
に、スチロフォームビーズ及び紙の繊維が完全燃焼する
ことによるものである。耐火性組成物中のスチロフォー
ムビーズ及び紙の繊維の合計の含有量は、スチロフォー
ム及び／又は紙の繊維が耐火性基礎材料（酸化マグネシ
ウム、酸化アルミニウム、酸化カルシウム、酸化珪素等
）中でお互いに又は自然に生じたボイドとほぼ隣接して
いる程度の量である場合に、スチロフォームビーズ及び
紙の繊維が焼かれて除去されたときに連通する流路型の
ボイドが該耐火物中に作製される。紙の繊維は、最初に
燃焼温度に達し、焼かれて除去される。温度が更に上昇
したときに、スチロフォームビーズが融解し始め、最後
に気化し始める。燃焼した紙の繊維及び気化したスチロ
フォームビーズから生じたガスは、耐火性組成物から、
部流路型のポイドを通り抜けて、該ガスが消散する組成
物の外側の層に逃散する。

本発明によって製造された耐火性組成物は、ガンによる
吹き付け、噴霧及びこて塗りの広く一般に使用されてい
る３種類の通常の手段によって塗布することが可能であ
る。

ガンで吹き付け及びは噴霧の両方可能な耐火物は、金属
の流れを調整するトリがーを有するノズルからなる「ガ
ン」型の装置を用いて塗布される。

塗布に用いるガンで吹き付け可能な方法と噴霧可能な方
法との唯一の違いは、表面を塗布するために、乾燥した
耐火性の混合物が水と混合され、ホースを通ってガンに
供給されることである。

ガンで吹き付け可能な耐火性組成物においては、全ての
配合剤からなるドライブレンドがエアジェットによって
ホースを通ってガンまで噴射される。

乾燥した混合物がガンのノズルを出るとき、それが水と
混合され、含浸され湿った混合物がガンのノズルから空
気の背圧によって押し出される。

噴霧可能な耐火性組成物においては、ドライブレンドは
最初に水と混合され、ホースを通って湿った状態でガン
までポンプ輸送される。湿ったブレンドがガンを出たと
き、高圧のエアジェットで混合され、ガンのノズルの出
口から圧力で押し出される。

こて塗り可能な耐火物は、こて又は単純な工具を用いて
表面に手動で塗布される。

３種類の塗布に供する耐火性組戒物の主な違いは、それ
らの密着特性に影響を及ぼす塗布時における稠度である
。ガンで吹き付け可能な及び噴霧可能な組成物は、塗布
時にあまりにも多い量の水を含有してはならない。多い
量の水を含有すると、適正に付着しないで流れ易くなる
からである。噴霧可能な組成物はあまり粘性にすること
はできない。粘性にすると、その組成物がホース及びガ
ンのノズルを閉塞させるからである。同様に、こて塗り
可能な組成物はあまりにも多い量の水を含有してはなら
ない。多い量の水を含有すると、塗布された表面に適正
に付着されずに流れてしまうからである。こて塗り可能
な組成物があまりにも粘性であると、混合する容器及び
塗布用のこてを含む全てのものに対して粘性となり、簡
単に塗布することかできない。

ガンで吹き付け可能な及び噴霧可能な組成物の稠度は、
ガンで吹き付け可能な組成物の場合それがガンで表面上
を吹き付けされているときに、ドライブレンドに加える
水の量を規制することによって容易に調整され、噴霧可
能な組成物の場合湿った組成物がホースを通ってノズル
に至るまでの流れ特性を監視することによって容易に調
整される。

こて塗り可能な組成物は、ガンで吹き付け可能な組成物
及び噴霧可能な組成物に対して用いられるような連続的
な混合及び塗布工程によるよりむしろ通常バッチ処理を
基本として作製される。こて塗り可能な組成物の稠度は
、混合物に湿潤／発泡剤を少量添加することによってよ
り良く調整されうろことが判明した。これは、あまりに
も大量の水がドライブレンドのバッチに加えられて該バ
ッチがあまりにも軟らかくなる可能性を阻止する。

更に、水がバッチに殆ど加えられない場合、湿潤剤を加
えることによって、混合物が滑らかにかつ容易に塗布さ
れ、種々のものに粘着することを阻止される。珪酸ナト
リウムは、好適な湿潤／発泡剤として作用することが判
明した。

ポリオキシエチレンアルキラートエーテル湿潤剤に加え
て、珪酸ナトリウムのような発泡／湿潤剤をこて塗り可
能な組成物に添加することは、本発明の全ての組成物に
おいてなされている。珪酸ナトリウムは発泡剤として作
用するが、こて塗り可能な組成物中では主に湿潤剤とし
て作用し、該組成物がより可塑性となり最少の含水率で
より容易に塗布しうるようにさせる。

発泡剤として、珪酸ナ１・リウムが組成物に混合される
と、該組成物の中に付加的な一定量のポイドを生じさせ
る。しかしながら、発泡剤によって生じたポイドは不安
定でありかつ単純に混合物を撹拌することによって再分
布されて生ずる。

従って、このようなボイドは、スチロフォームビーズ及
び紙の繊維が焼かれて除去されることによって組成物中
に生じた流路のポイドのような、最終的な組成物中の全
ポイド率に影響を与えることはできない。望ましい流路
型のボイドを結果的に生じさせるスチロフォームビーズ
及び紙の繊維は、それらが燃焼して除去されるまで組成
物中に存在する。発泡剤の作用により発生した空気のバ
ブルによって生じたポイドとは対照的に、ビーズ及び紙
から生じた最終的なボイド間隔は、その作製中の混合段
階において組成物を単純に撹拌することには影響されな
い。

異なる塗布の方法に適している、本発明による種々の異
なった耐火性の組成物は、それぞれ異なる密度を有する
。従って、本発明によって作製されたガンで吹き付け及
び噴霧可能な組成物は、最終的に９５〜１１０ｌｂｓ／
ｆｔ３の範囲の乾燥嵩密度で塗布した。一方、本発明に
よって作製されたこて塗り可能な組成物は最終的に８０
〜９５ｉｂｓ／ｆｔ３の範囲の乾燥嵩密度で塗布された
。

異なる種類の組成物が塗布時に最適に密着されるために
必要な種々の異なる稠度及び結果として生ずる最終的な
嵩密度は、塗布方法の種類に応じて、それらの混合時に
組成物を調整すること及び塗布時に水分量を調整するこ
とによって調節される。

本発明の範囲に含まれる全体の範囲内における特定の組
成物の組威が、それぞれの種類の塗布方法に好適である
ことを見いだした。従って、ガンによる吹き付け及び噴
霧可能な組戒物については、紙の繊維（粗い繊維）の好
適なレベルの含有量は、約１．　　０重量％でありかつ
スチロフォームビーズ（＃２型）の好適なレベルの含有
量は約０．　　５重量％であることが判明した。同様に
、こて塗り可能な組成物については、紙の繊維の好適な
レベルの含有量は０．８重量％でありかつスチロフォー
ムビーズの好適な１ノベルの含有量は０．２重量％であ
る。

すべての塗布方法が利用できる本発明の耐火性組成物は
、剥離を伴わない急速加熱性及び低い熱伝導性を含む優
れた熱的特性並びに高温における高い熱衝撃強さを有す
ることを証明している。

本発明の低い熱伝導率を有する耐火性組成物は、自身が
断熱体として作用することを可能とする。

例えば、タンディッシュの使い捨て可能な耐火性ライニ
ングを形成するために使用された場合、本３１ー 発明の組成物を使用することによって、タンディッシュ
の中に注がれた溶融金属からタンディッシュの永久的な
ライニングへの熱移動を、スチロフォームビーズ及び紙
の繊維を含有していない耐火性組成物を使用した場合に
生ずる熱移動と比べて少なくすることを可能とする。本
発明の耐火性組成物を使用して製造された使い捨て可能
なライニングは断熱特性を有するため、タンディッシュ
の永久的なライニングを保護し、その使用寿命を延ばす
。

（５）実施例 本発明の耐火性組成物、それらの配合及びそれらの使用
法は、更に以下の実施例から理解しうるであろう。なお
、本発明の範囲は該実施例の範囲には制限されない。

特許請求の範囲内における追加的に記載されている実施
例の組成物及び使用法はいわゆる当業者には自明であろ
う。本発明の耐火性組成物は以下の材料を使用して作製
された。

耐火物一天然の酸化マグネシウム（ＭｇＯ）一３２ 均質剤一紙の繊維、粗い繊維の平均長さは約１．２５ｍ
ｍ．，細かい繊維の平均長さは約０．　　３ｍｍ スチロフォームビーズー＃１型はポリスチレンビーズを
発泡したものであって１．２〜３．　　０ｍｍの粒度を
もつもの、＃２型はポリスチレンビーズを発泡したもの
であって０．２〜１．２ｍｍの粒度をもつもの ■　実施例１ 試料の作製一鋳造、乾燥及び燃焼 まず、戊分はすべて望ましい含有量（２０〜２５％）の
水と混合され、遊星櫂形ミキサー型の電気ミキサーで１
〜５分かけて完全に混合された。

該混合物は、その後、鋼の金型に流し込まれ、９”×２
“×２”の規格のバーが作製された。流し込まれて作製
されたバーは、その後、２４時間空気に暴露され、次に
２２０〜２３０°Ｆで３時間乾燥され、最後に２０００
°Ｆで５時間又は２５００°Ｆで３時間燃焼された。

■　実施例２ 以下の威分を含有し、種々の量及び種類のスチロフォー
ムビーズ及び紙の繊維を含有するガンによる吹き付けが
可能な又は噴霧可能方法によって作製された。

表２ 威分　　　　　　　　　重量％ 酸化マグネシウム　　　　　残量 ／二酸化珪素 珪酸ナトリウム　　　　　　３．５ ベントナイト　　　　　　　　２．　　０酒石酸　　　
　　　　　　　１．２ 硫酸ナトリウム　　　　　　１．０ メチルセルロース　　　　　Ｏ、０１ 紙の繊維　　　　　　　　　０．１〜５．０スチロフォ
ームビーズ　　　０．０１〜２０■　実施例３ 粗い紙の繊維を１．０重量％、＃２型のスチロフォーム
ビーズをＯ、５重量％含有し、残りの威分は実施例２に
記載されているものと同じであるガンによる吹き付け又
は噴霧可能な耐火性の組成物が実施例１に記載されてい
る方法で作製された。

■　実施例４ 以下の成分を有しかつ種々の量及び種類のスチロフォー
ムビーズ及び紙の繊維を含有するこて塗り可能な耐火性
の組成物が実施例１に記載されている方法で作製された
。

表３ 或分　　　　　　　　　重量％ 酸化マグネシウム／　　　　残量 二酸化珪素／酸化アルミニウム ボール粘土　　　　　　　　３． 珪酸ナ１・リウム　　　　　　Ｏ． リグノスルホン酸カルシウム りん酸水素ナトリウム　　　０． 酒石酸　　　　　　　　　　Ｏ． 硫酸ナトリウム　　　　　　Ｏ． ボール粘土３．セルロース 珪酸ナトリウム　　０． 紙の繊維　　　　　　　　　Ｏ， スチロフォームビーズ　　　Ｏ． Ｏ ５ ０．５ ３ ２ ２ ０．　０５ ００１〜０．２ １〜５．　　０ ０１〜２．０ ■　実施例５ 粗い紙の繊維を０．　　８重量％、＃２型のスチロフォ
ームビーズを０．　　２重量％含有し、更に珪酸ナトリ
ウムを０．０１重量％含有し、残量の威分は実施例４の
ものと同じであるこて塗り可能な耐火性の組成物が実施
例１に記載されている方法に従って作製された。

■　実施例６ 種々の組み合わせでスチロフォームビーズを含有する材
料が本発明の耐火性組成物との比較のための作製された
。

表４は、種々の量のビーズを添加することによって改善
された耐火性組成物の特性を表す。示されている値は、
３〜４個の流し込まれて作製されたバーで示された測定
値の平均値である。

ビーズの含有量を増大させると、乾燥又は燃焼の後に耐
火性組成物の密度にかなり影響を与えた。

表４は、＃１型のスチロフォームビーズの含有量が０か
ら０．７重量％まで増大されたときに、２２０°Ｆで乾
燥した後に耐火性組成物が１２８から８５ｌｂｓ／ｆｔ
’に減少したことを示す。

同様な結果が＃２型のスチロフォームビーズを添３５− 加した場合にも得られた。耐火性組成物の密度は、該材
料を２０００°Ｆで燃焼させることによって更に低下し
た。例えば、０．　　５重量％の＃１型ビーズを含有し
た場合には、２２０°Ｆにおいて９５１ｂＳ／ｆｔ”で
あったものが、２０００°Ｆでは９０ｌｂｓ／ｆｔ”に
低下した。２０００°Ｆで５時間燃焼した後に得られた
線寸法の伸びによって、これが証明された。スチロフォ
ームビーズの含有量を増大すると、若干発泡量が増えた
（＃１型のスチロフォームビーズを０．５重量％含有す
ると＋０．４％であったのに対し、スチロフォームビー
ズを含有しないと＋０．１％であった）。

線寸法の伸びは、燃焼の間の組成物中のガスの膨張によ
るものである。スチロフォームビーズは２２０°Ｆで乾
燥した後縮み、５９０°Ｆ以上の温度まで加熱された後
、漸次消失した。スチロフォームビーズの気化によって
生じたガスは、耐火性組成物の熱膨張の程度を増大させ
た。

２２０°Ｆで乾燥した後に生じた密度に対するビーズの
大きさの影響は殆どなかった。＃２型の−３６＝ ビーズを含有する耐火性組成物の試料においては、流し
込まれて作製されたバーは、２５００°Ｆまで３時間か
けて加熱された。燃焼（２５００’　Ｆ／３時間）の後
の密度は、２２０°Ｆで乾燥した後より若干低かった。

表５は、２５００°Ｆで３時間燃焼した後に、すべての
試料に線寸法の縮みが認められたことを示している。燃
焼温度が２０００°Ｆから２５００°Ｆに上がったとき
に、ガスの膨張から生じた線の寸法の伸びが濃縮化機構
によって生じた収縮に追い越された。

スチロフォームビーズの密度は、耐火性組成物の残りの
戊分より非常に密度が小さいため、ビーズ含有量の増大
は、混合の間に疑離の程度が促進された。疑離の問題は
、より細かいビーズを用いる代わりにより粗いビーズを
用いた場合に、より深刻となる。粗いビーズより細かい
ビーズを使用した方が、混合の間遅い流動特性を示すこ
とが認められた。ビーズの粒度が細かくなると、孔の分
布の均質性が向上し、耐火性組成物の物理的強度が増大
した。すなわち、耐火性組成物により細かい粒度分布を
もつスチロフォームビーズを添加する方がより有効であ
る。

表６は、改善されていない及び＃２型のスチロフォーム
ビーズを添加することによって改善された両方の種類の
耐火性組成物の機械的特性を比較したものである。更に
、表６は、紙の繊維の添加によって改善された場合の特
性も示している。＃２型のスチロフォームビーズは、よ
り細かい粒度の級のものがより望ましいという先の測定
結果に基づいて利用された。

測定された機械的特性は、冷間破壊係数（ＣＭＯＲ）及
び冷間破裂強さ（ＣＣＳ）である。測定は、３時間２５
００°Ｆで燃焼した後行われた。

表６の値は、３〜６個の流し込まれて作製されたバーに
対して測定された値の平均値である。

ビーズの含有量が増大したとき、ＣＭＯＲ及びＯＣＲの
両方の値も低下した。ＣＭＯＲは、３８７ｐｓｉ（０％
ビーズ）から２２０ｐｓｉ　　（０５％ビーズ）に低下
した。耐火性組成物が、２５−３９一 ００°Ｆで３時間燃焼した場合、ビーズは完全に焼かれ
て除去され、同じような大きさの球状のボイドが形或さ
れた。ビーズの含有量が増大したとき、材料がより多孔
性となり、ＣＭＯＲ及びＣＣＲの値が低下した。

表４ ０．２ ０，３５ ０，５０ ０．７０ １２７ ＋０．１ ＋０．２ ＋０．２ ＋０．４ ＋０．４ −０．７ ０．１０ ０．２０ ０．２ ０．３５ ０．５０ ０．７０ ０．２０ ０．１０ −１．１ −１，２ −１．０ ０，８ −１．２ −１．２ Ａ＝２２０°Ｆで２４時間乾燥した後に測定された特性 Ｂ＝２０００° た特性 Ｃ＝２５００° た特性 Ｆで５時間燃焼した後に測定され Ｆで３時間燃焼した後に測定され 表 ５ ０．２ ０．３５ ０．５０ ＋０．２ ＋０．２ ＋０．４ ＋０．４ ＋０．１ １０９　　　−　　−１、３ ９４−−１、０ ８７　　　−　　−０．９ 表 ６ 慢竺 １０　　　　　　２６０　　３８７　　４５１８　　７
７７０．２０　　　　　１．０　　　　　２０７　　３
０４　　３１５９　　５４４０．３５　　　　　　１．
０　　　　　　１７６　　２５４　　２８６７　　４９
３０．５０　　　　　　１．０　　　　　　１４５　　
２２０　　２０７８　　３６００．７０　　　　　　１
．０　　　　　　１３２　　２０１　　１７０６　　２
９６０、５０　　　　　　１．２５　　　　　１３０　
　１９６　　１９３２　　３４００．７０　　　　　　
１．２５　　　　　　９４　　１４８　　１５１７　　
３６３スチロフォームビーズを含有しない一般的な天然
酸化マグネシウムを含有する耐火性組成物に０．５重量
％を追加すると（合計１．５重量％にすると）２２０°
Ｆで１２８から１１８ｌｂｓ／ｆ＋．３材料の密度が低
下した。＃１型又は＃２型のスチロフォームビーズを種
々の量含有する本発明の耐火性組成物に紙の繊維を添加
すると、更に製品の密度が低下した。この実施例に用い
られる本発明の耐火性組成物は全て天然の酸化マグネシ
ウムを基材とするものであった。

スチロフォームビーズを含有する場合と含有しない場合
における組成物中の紙の繊維の含有量の変化が密度に与
える影響は、表５に示されている。

紙の繊維を１．５重量％、＃１型のスチロフォームビー
ズを０．５重量％含有した場合に、組成物の密度は、９
２　ｌｂｓ／ｆ　ｔ３であった。スチロフォームビーズ
を含有しない組成物中の紙の繊維を含有量を１．５から
２．０重量％まで増加させると、２２０°Ｆで乾燥した
後、密度はそれほど低下しなかった（１．５重量％の紙
の繊維を含有したとき１１８　ｌｂｓ／ｆ　ｔ３で、２
．０重量％の紙の繊維を含有したとき１１６ｌｂｓ／ｆ
ｔ３であった。）。

結論として、紙の繊維の添加が耐火性組成物の密度の低
下の原因となるが、その影響は、スチロフォームビーズ
の添加によって生じた効果ほど明確ではない。

２５００°Ｆで３時間燃焼９した後、紙の繊維全てが焼
かれて除去されボイドが生じた。ボイドは、スチロフォ
ームビーズによって生じた球状の孔と比べると不規則な
形状をしていた。しかしながら、紙の繊維の含有量を増
加すると、組成物のＣＭＯＲ及びＣＣＳの値が低下した
。

耐火性組成物のガンによる吹き付け性は良好であった。

例えば、＃２型のスチロフォームビーズを０．　　５重
量％含有しかつ紙の繊維を０．５重量％含有し、乾燥し
た後に９　２　１　ｂ　ｓ　／　ｆ↑３の密度を有する
耐火性組成物は良好なガンによる吹き付け性を示した。

しかしながら、紙の繊維の含有量が増大すると、セメン
トミキサーからホッパーまでの移送及びホッパーからガ
ン装置への移送中における流れ特性は劣化した。全紙の
繊維の含有量を１．２５重量％以下にするのが最も好ま
しい。

■　実施例７ ガンで吹き付け可能な耐火性組成物の実施比較スチロフ
ォームビーズを含有しない通常の耐火性組成物と実施例
６で用いた０．３５、０．５及び０．７重量％のスチロ
フォームビーズを含有しかつ１．２５〜１．５重量％の
紙の繊維を有する−４３− 本発明の耐火性組成物が予め加熱された（５５０°Ｆ）
実験用タンディッシュ上にガンに吹き付けることによっ
て試験された。タンディッシュは、その後、急速に１８
００°Ｆまで加熱された。スチロフォームビーズ及び紙
の繊維を含有している試料に対しては、どれもスポーリ
ング、ポッピング又はピーリングの発生が認められなか
った。大勝的に、紙の繊維を含有するがスチロフォーム
ビーズを含有しない耐火性組成物の材料には剥離が生じ
たのが認められた。＃２型のスチロフォームビーズを０
．７重量％まで含有する耐火性組成物のガンによる吹き
付け性は良好で、該組成物は、良好に密着し、はね返ら
なかったことを証明した。

＃２型のより細かいビーズを含有する耐火性組成物のガ
ンによる吹き付け性は、一般に＃１型のより細かいビー
ズを含有する耐火性組成物のものより良好であった。

鋼及びスラグの浸透に対するスチロフォームビーズを含
有しない通常の耐火物の戊分と本発明のスチロフォーム
ビーズを０．　　５及び０．７重量％４４ 含有する耐火性組戒物の両方の耐性が調べられた。

高温における鋼及びスラグの浸透の測定は、静的スラグ
カップ試験によって行われた。耐火性組成物は、まず、
中央でプラスチックカップを備えた長さ９”×幅４“の
鋼の金型に流し込まれた。

流し込まれたレンガの全深さは約３″であった。

中央のプラスチックのカップは、その後空気に暴露され
た後に除去され、直径３”深さ１１／２”の空洞が形威
された。中央の空洞は、その後、鋼の座金５０〜７５ｇ
及び塩基性のスラグ（Ｃａｂ／Ｓｉ０２）５０〜７５ｇ
で満たされた。ｌノンガは、その後、３０００°Ｆで０
．５時間燃焼された。

試料は、その後、冷却され、２等分されて浸透距離が測
定された。

スラグと鋼の浸透の深さは、スチロフォームビーズを含
有する材料と含有しない材料に関して、ほぼ同じであっ
た。しかしながら、ビーズの含有量が０．　　５重量％
より多くなったときは、浸透の深さは若干増大した。

実際のタンディッシュにおいては、溶融金属によって生
じた熱は、タンディッシュのコーティング及びライニン
グを通り抜けてタンディッシュの外側に移動する。従っ
て、タンディッシュの内側から外側へ下向きの温度勾配
を形或する。溶融スラグ又は鋼は、スラグ又は鋼の固相
線より低い温度に相当する温度の深さで凝固すると考え
られる。

凝固したスラグ又は鋼は、その後、それ以上の浸透に対
するバリャーとして作用する。

更に、耐火性組成物へスチロフォームビーズ及び紙の繊
維を特定の量添加することによって、耐火性組成物のス
カルが減少したことが認められた。

これは、鋼及びスラグの浸透試験の実施結果に関連して
、ビーズ及び紙の繊維を含有しない試料と比べて、ビー
ズ及び紙の繊維を含有する組成物の濃度がより低いため
と考えられる。

（外４名） ４７

Claims (26)

【特許請求の範囲】
1. １．酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化カルシ
   ウム、二酸化珪素及びそれらの併用物からなる群から選
   択された耐火性の骨材の材料と、約０．０１〜約２．０
   重量％のスチロフォームビーズ、 ０〜約５．０重量％の紙の繊維、 ０〜約６．０重量％の結合剤、 ０〜約１０．０重量％の可塑剤、 ０〜約５．０重量％の密着安定剤、 ０〜約１．０重量％の湿潤剤、及び、 ０〜約０．５重量％の発泡剤 からなる耐火性組成物であり、前記骨材は上記組成物を
   合計１００重量％とする量である上記組成物。
2. ２．スチロフォームビーズが約０．６〜約３ｍｍの粒度
   を有する、請求項１記載の耐火性組成物。
3. ３．スチロフォームビーズが、約１．２〜約３．０ｍｍ
   の粒度をもつ１型及び約０．６〜約１．２ｍｍの粒度を
   もつ２型からなる群から選択されたものである、請求項
   ２記載の耐火性組成物。
4. ４．スチロフォームビーズが約１．３５ｌｂｓ／ｆｔ＾
   ３の嵩密度、約４６０°Ｆの融点及び約５４０°Ｆの気
   化温度を有する、請求項２記載の耐火性組成物。
5. ５．スチロフォームビーズは発泡したポリスチレンビー
   ズである、請求項４記載の耐火性組成物。
6. ６．紙の繊維が約０．１〜１．５ｍｍの繊維長さを有す
   る、請求項１記載の耐火性組成物。
7. ７．紙の繊維は、約０．１〜約０．５ｍｍの繊維長さを
   有する細かい型の紙の繊維及び約１．０〜約１．５ｍｍ
   の繊維長さを有する粗い型の紙の繊維からなる群から選
   択されたものである、請求項６記載の耐火性組成物。
8. ８．結合剤は、アルカリ金属珪酸塩、アルカリ金属りん
   酸塩及びそれらの併用物からなる群から選択されたもの
   である、請求項１記載の耐火性組成物。
9. ９．結合剤は、珪酸ナトリウム、りん酸水素ナトリウム
   及びりん酸二水素ナトリウムからなる群から選択された
   ものである、請求項８記載の耐火性組成物。
10. １０．可塑剤は粘土である、請求項１記載の耐火性組成
    物。
11. １１．粘土は、ベントナイト、ボール粘土及びそれらの
    混合物からなる群から選択されたものである、請求項１
    ０記載の耐火性組成物。
12. １２．密着安定剤は、有機酸及びアルカリ金属硫酸塩か
    ら選択された少なくとも１種である、請求項１記載の耐
    火性組成物。
13. １３．有機酸は、脂肪族２−又は３−カルボン酸である
    、請求項１２記載の耐火性組成物。
14. １４．有機酸は、酒石酸、くえん酸、蓚酸及びリンゴ酸
    並びにそれらの併用物からなる群から選択された、請求
    項１３記載の耐火性組成物。
15. １５．アルカリ金属硫酸塩は硫酸ナトリウムである、請
    求項１２記載の耐火性組成物。
16. １６．湿潤剤は、ポリオキシエチレンアルキラートエー
    テルである、請求項１記載の耐火性組成物。
17. １７．湿潤剤は、メチルセルロース、カルボキシメチル
    セルロース及びそれらの混合物からなる群から選択され
    た、請求項１６記載の耐火性組成物。
18. １８．発泡剤は、ラウリル硫酸ナトリウムである、請求
    項１記載の耐火性組成物。
19. １９．ガンによる吹き付け、噴霧又はこて塗りからなる
    群から選択された手段によって塗布が可能である、請求
    項１記載の耐火性組成物。
20. ２０．ガンによる吹き付け又は噴霧可能な耐火性組成物
    であって、 成分　重量％ 酸化マグネシウム　残量 ／二酸化珪素 スチロフォームビーズ　０．０１〜２．０ 紙の繊維　０．０１〜５．０ 珪酸ナトリウム　３．５ ベントナイト　２．０ 酒石酸　１．２ 硫酸ナトリウム　１．０ メチルセルロース　０．０１ の配合からなる耐火性組成物。
21. ２１．約０．６〜約１．２ｍｍの粒度を有するスチロフ
    ォームビーズが０．５重量％存在し、約１．０〜１．５
    ｍｍの繊維長さを有する紙の繊維が１．０重量％存在す
    る、請求項２０記載のガンによる吹き付け又は噴霧可能
    な耐火性組成物。
22. ２２．こて塗り可能な耐火性組成物であって、底分　重
    量％ 酸化マグネシウム　残量／二酸化珪素／酸化アルミニウ
    ム スチロフォームビーズ　０．０１〜２．０ 紙の繊維　０．１〜５．０ ボール粘土　３．０ 珪酸ナトリウム　０．５ リグノスルホン酸　０．５ カルシウム りん酸水素ナトリウム　０．３ 酒石酸　０．２ 硫酸ナトリウム　０．２ カルボキシメチル　０．０５ セルロース ラウリル硫酸ナトリウム　０．００１〜０．２の配合か
    らなる耐火性組成物。
23. ２３．約０．６〜約１．２ｍｍの粒度を有するスチロフ
    ォームビーズが０．２重量％存在し、約１．０〜約１．
    ５ｍｍの繊維長さをを有する紙の繊維が約０．８重量％
    存在し、かつ、ラウリル硫酸ナトリウムの含有量が０．
    ０１重量％である、請求項２２記載のこて塗り可能な耐
    火性組成物。
24. ２４．請求項１記載の組成物から製造されたタンディッ
    シュ又はその類似物の使い捨て可能な一体の耐火性ライ
    ニング。
25. ２５．請求項２０記載の組成物から製造されたタンディ
    ッシュ又はその類似物の使い捨て可能な一体のライニン
    グ。
26. ２６．請求項２２記載の塑性物から製造されたタンディ
    ッシュ又はその類似物の使い捨て可能な一体のライニン
    グ。