JPH06317383A - 断熱用耐火材料 - Google Patents

断熱用耐火材料

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JPH06317383A
JPH06317383A JP33107493A JP33107493A JPH06317383A JP H06317383 A JPH06317383 A JP H06317383A JP 33107493 A JP33107493 A JP 33107493A JP 33107493 A JP33107493 A JP 33107493A JP H06317383 A JPH06317383 A JP H06317383A
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秀明 川辺
Shozo Hagiwara
捷三 萩原
Koji Kuga
浩司 久我
Setsunori Hamaguchi
節則 浜口
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 環境衛生上の問題を有する断熱繊維を含有せ
ず、また有機繊維も吹き付け施工時の付着性を向上させ
る範囲しか含有せず、しかも所定の断熱効果を発揮でき
る断熱用耐火材料を提供する。 【構成】 ４００〜１５００℃の熱で発泡する発泡原料
２〜５０重量％と耐火粉末５０〜９８重量％、及び４０
０〜１５００℃の範囲で軟化溶融するガラス粉末を０．
１〜１００重量％とからなる混合物に、吹き付け作業時
には、付着性向上のため、有機繊維を外掛けで０．０１
〜５重量％添加し、更に液体バインダーを外掛で２０〜
２５０重量％配合した断熱用耐火材料。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、熱放散を抑制するため
に工業窯炉内張りの耐火物表面あるいは鋳造用耐火物表
面等に使用される断熱用耐火材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、鋼の製造に使用される鋳造用耐
火物には、１５００℃近い溶鋼が注入されるため、耐熱
衝撃性に優れた黒鉛含有耐火組成物が使用されている。
この耐火組成物は黒鉛を含有するために熱伝導率が高
く、このため外表面からの熱放散が大きくなる。また、
黒鉛含有耐火組成物は、急激な熱変化に伴う亀裂の発生
を防止するために、予め加熱して使用されるが、加熱終
了後から鋳造開始までに急激に温度が降下し、充分な亀
裂発生防止効果を発揮することができない。
【０００３】この対策として、例えば実開昭５５−４３
６１６号公報、実開昭６０−３４３５４号公報に開示さ
れたようにＡｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系やＡｌ2 Ｏ3 −Ｓｉ
Ｏ2−ＣａＯ系のセラミック質断熱繊維を、耐火物表面
に貼り付けることが行われている。しかしながら、含有
される繊維は、耐熱性および断熱性には優れるものの、
熱によるバインダーの消失から人体に有害な数ミクロン
単位の繊維が大気中へ浮遊するという問題がある。
【０００４】このセラミック質断熱繊維の代替技術とし
て、一般の断熱組織を得る手段として、加熱により消失
する有機繊維を添加した不定形耐火物や、また、蛭石や
膨張頁岩等の中空組織を持つ耐火原料をスラリー内に添
加した不定形耐火物が挙げられる。しかしながら、有機
繊維単独で優れた断熱効果を得るためには、多量の添加
が必要であり、これに伴い耐火物の大幅な強度低下を招
き構造体としては好ましくない。また、後者の中空組織
の耐火原料は、比重がスラリーよりも軽いため、スラリ
ー混練物の中で浮上して均一な中空組織が得られず、優
れた断熱性を得ることができない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決すべき課
題は、環境衛生上の問題を有するセラミック質断熱繊維
を含有せず、また、有機繊維も吹付け施工時の付着性を
向上させる範囲しか含有せず、しかも所定の断熱効果を
発揮できる断熱用耐火材料を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、優れた断熱効
果を発揮する発泡原料を、予め発泡させることなく工業
窯炉内張りの耐火物表面あるいは鋳造用耐火物表面等に
塗布し、その後に、溶鋼の熱等を利用して発泡させるこ
とによって、上記問題点の無い優れた断熱効果を発揮す
ることができるという基本的な考えに基づいて完成した
ものである。
【０００７】すなわち、本発明は、４００〜１５００℃
の熱で発泡する発泡原料２〜５０重量％と耐火粉末５０
〜９８重量％とからなる混合物に、液体バインダーを外
掛で２０〜２５０重量％配合した断熱用耐火材料であ
る。
【０００８】また、さらに、４００〜１５００℃の範囲
で軟化溶融するガラス粉末を、外掛けで０．１〜１００
重量％添加したり、吹き付け施工時の付着性を向上させ
るために、糸、パルプ綿、ビニロン繊維等の加熱により
消失する有機繊維を、外掛けで０．０１〜５重量％添加
することもできる。
【０００９】発泡原料は、自然状態では未発泡でスラリ
ーよりも同程度かまたは重く、溶鋼等の熱によって発泡
膨張し、内部に多数の気孔を形成するものであることが
必要で、例えば、シラス，蛭石，黒曜石，真珠岩，松脂
岩，膨張頁岩，フライアッシュなどを使用することがで
きる。特に少量添加で数多くの気泡を得るという観点か
らは、黒曜石や真珠岩が望ましい。また、発泡原料の添
加量は、２〜５０重量％が必要であり、添加量が２重量
％未満では発泡量が少なく、充分な断熱効果を奏するこ
とができず、また５０重量％を超えると、発泡過多によ
り耐火断熱材料としての強度を確保することができな
い。
【００１０】ガラス粉末は加熱して発泡する原料から生
じるガスを塗膜内に保持するために使用されるもので、
耐火粉末が溶融状態となれば必ずしも必要でないが、配
合することによって、特に４００〜１５００℃の加熱条
件下で発泡原料から生じるガスの廻りを溶融ガラス膜で
覆い、塗膜外にガスが抜け出ることを防止している。こ
のガラス粉末は４００〜１５００℃で発泡原料より生じ
るガスを有効に塗膜内に保持するため４００〜１５００
℃の範囲で軟化溶融する必要がある。またガラス粉末
は、配合量が多過ぎると溶融した塗膜の粘性が低下し、
塗膜の流下現象により連続した断熱層が形成されないた
め、その上限は１００重量％とする。
【００１１】耐火粉末としては、ろう石、けい石、シャ
モット、ムライト、アルミナ、溶融シリカ、ジルコニア
等を用いることができ、その配合量は５０〜９８重量％
とする。耐火粉末の配合量が５０重量％未満であると、
塗膜の耐火度が低下し、高温条件下で溶融した塗膜の粘
性低下から流下現象が生じ、また、９８重量％を超える
と相対的に発泡原料の配合量が少なくなり、充分な断熱
効果を得ることができない。
【００１２】加熱により焼失する有機繊維は、吹付け作
業時の付着性の向上のために使用されるもので、流し込
み作業や刷毛塗り作業では必ずしも必要でない。この有
機繊維は、配合量が多すぎると加熱消失した際の強度低
下が著しく、また、付着率の向上も大幅に改善されない
ことから、その上限は５重量％とする。
【００１３】これら発泡原料、ガラス粉末及び耐火粉末
を、好ましくは全体の粒度が３ｍｍ以下となるように粒
度調整し、液状のバインダで混練する。ここで、液状の
バインダとは、水、有機溶剤、有機のり剤、シリカゾ
ル、アルミナゾル、ジルコニアゾルなどの液状体、およ
び粉末状バインダーを、水、有機溶剤等で溶解させたも
のをいう。この液状バインダを用い、発泡原料、ガラス
粉末及び耐火粉末を、炉壁や黒鉛含有耐火物表面に、吹
き付け、流し込みあるいは刷毛塗りによって塗布可能な
粘稠度に調整するために、その配合量は２０〜２５０重
量％とする。本発明においては、これらいずれの液状バ
インダーも使用可能であるが、高温条件下で塗膜強度を
維持する点からは、特にシリカゾル，アルミナゾル，ジ
ルコニアゾルが望ましい。
【００１４】混練はミキサによって、常法で行う。
【００１５】これらの混練物を流し込み、吹き付け、刷
毛塗りによって、溶鋼等の熱で膨張して断熱性に優れた
気孔を形成する断熱層を、耐火物全面に形成することが
できる。
【００１６】
【作用】本発明の断熱用耐火材料に含有された発泡原料
は、耐火物表面への塗布前においては未発泡状態で、耐
火粉末及び液体バインダーとでスラリー状とした場合、
発泡原料と耐火粉末とが分離することなく均一に配合さ
れる。さらに、この配合物は、耐火物表面に塗布後、溶
鋼等の熱によって発泡し、断熱に有効な気孔を全面に形
成する。また、ガラス粉末を添加することによって、発
泡原料から生じるガスを有効に塗膜内に保持することが
可能となる。
【００１７】
【実施例】発泡原料として平均粒径２００μｍの真珠
岩、ガラス粉末として軟化点８００℃の硼珪酸ガラス、
耐火粉末として平均粒径１００μｍのろう石、さらに液
状バインダとして、シリカゾルを使用した。これら真珠
岩、硼珪酸ガラス及びろう石の所定量を秤量後混合し、
さらに、この混合物にシリカゾルを刷毛塗り施工を考慮
した軟度まで外掛けで添加して混練しスラリー状とし
た。このスラリーを、黒鉛含有耐火物の表面に刷毛塗り
し、約３ｍｍの断熱層を形成した。これをガラス炉に入
れて６００℃／ｈｒの昇温速度で加熱し、１１００℃で
２時間維持した後、自然冷却して炉内より取り出し、反
射顕微鏡で中空組織の形成状況を観察した。
【００１８】
【表１】 表１に示す通り、発泡原料として添加している真珠岩が
本発明より少ない試料１の場合、発泡原料の不足によ
り、中空な組織を持つ溶融ガラス被膜は得られない。ま
た、発泡原料として添加している真珠岩が本発明より多
い試料２の場合、発泡原料の過多により溶融ガラス被膜
の破壊が生じる。このことから、発泡原料の添加量は２
〜５０重量％が望ましく必然的に耐火粉末として添加し
ているろう石は５０〜９８重量％となる。また、４００
〜１５００℃の範囲で溶融するガラス成分として添加し
ているホウ珪酸ガラスが本発明より多い試料３では、溶
融ガラスの粘性低下によるガラス流下や凝集により、連
続した状態の中空な組織を持つ溶融ガラス被膜は得られ
ない。
【００１９】一方、本発明の実施例である試料４，５，
６，７はいずれも中空な組織を全面に均一に持つ連続し
た溶融ガラス被膜の形成が確認された。
【００２０】表１の結果をもとに、ガス炉を用いて本発
明の断熱効果を確認するためのテストを行った。
【００２１】図１は測定状況を示す縦断面図で、図中１
は加熱ボックス、２はアルミナ−黒鉛ノズル、３は熱電
対、４はバーナを示し、表１に示す試料６の断熱用耐火
材料を用い、アルミナ−黒鉛ノズル２の外表面に刷毛塗
りによって５ｍｍ厚の断熱層５を形成した。これを１１
００℃に加熱した後、大気中に放置した際の温度降下を
調査した。比較例として従来のセラミックファイバを用
いたもの、及び断熱材を用いないものを同様に調査し
た。なお、測定位置は、セラミックスファイバーまたは
発泡断熱材を設けたものでは、セラミックスファイバー
または発泡断熱材とノズル境界面を測定した。
【００２２】表２にその結果を示す。
【００２３】
【表２】 表２に示すように、１１００℃に加熱したものの温度低
下を示したものであるが本発明の発泡断熱材は、現行の
セラミックファイバーに相当する断熱材を有することが
判る。
【００２４】なお、溶融軟化ガラス内に気泡を形成する
原料として、上記した真珠岩の他に前述した如く蛭石
（バーミキュライト）、フライアッシュ、シラス等加熱
により気孔を発生する各種の有機物、無機物が使用さ
れ、耐火粉末としてけい石、ジャモットムライト、アル
ミナ、溶融シリカ、ジルコニア等が使用されるが、これ
らの原料を組み合わせて試料８，９，１０，１１を作成
しガス炉での断熱効果を確認した結果、表３に示すよう
に、試料６と同等の断熱性を有することが確認された。
【００２５】
【表３】 また、本発明の発泡断熱材は、溶鋼等の熱によって全面
に中空組織を有する溶融ガラス被膜を形成するため、断
熱繊維に比べてエアーの遮断効果にも優れ、黒鉛含有耐
火物の加熱時の酸化も抑制できる。なお、加熱炉の側壁
に本発明の発泡断熱材を単独で施工した場合も、炉外へ
の放散熱が減少し良好な断熱効果が得られた。
【００２６】表４は有機繊維としてビニロン繊維を添加
した場合の、有機繊維の添加量と吹き付け作業時の付着
率の関係を示す。ここで、付着率とは（被射体表面に付
着した発泡断熱材の重量）÷（吹付施工した発泡断熱材
の総量）×１００を言う。
【００２７】
【表４】 表４に示すように、有機繊維は配合量が増える程材料の
曲げ強度が減少し、一方、有機繊維の添加量が５重量％
を越えても、付着率の向上は見られなかった。また、他
の糸やパルプにおいても同じ傾向が見られた。
【００２８】この結果より、付着率を向上させるために
含有される有機繊維は、上限を発泡原料、耐火粉末、液
体バインダー、及びガラス粉末に対し、外掛けで５重量
％とするのが望ましい。
【００２９】
【発明の効果】本発明によって以下の効果を奏すること
ができる。
【００３０】（１）環境衛生上の問題を有するセラミッ
ク質断熱繊維を含有せず、また、有機繊維も吹付け施工
時の付着性を向上させる範囲しか含有せず、しかも断熱
性に優れた断熱用耐火材料を得ることができた。
【００３１】（２）独立した気泡を持つ溶融被膜ガラス
を持つ断熱用耐火材料であるため、エアーの遮断効果に
優れ、黒鉛含有耐火物の酸化防止効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の効果を確認するための試験装置の縦断
面図である。
【符号の説明】
１ 加熱ボックス ２ アルミナ−黒鉛ノズル ３ 熱電対 ４ バーナ ５ 断熱層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浜口 節則 福岡県北九州市八幡西区東浜町１番１号 黒崎窯業株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ４００〜１５００℃の熱で発泡する発泡
    原料２〜５０重量％と耐火粉末５０〜９８重量％とから
    なる混合物に、液体バインダーを外掛で２０〜２５０重
    量％配合した断熱用耐火材料。
  2. 【請求項２】 請求項１の記載において、さらに、４０
    ０〜１５００℃の範囲で軟化溶融するガラス粉末を、外
    掛けで０．１〜１００重量％添加してなる断熱用耐火材
    料。
  3. 【請求項３】 請求項１または２の記載において、さら
    に、加熱により消失する有機繊維を、外掛けで０．０１
    〜５重量％添加してなる断熱用耐火材料。
JP33107493A 1993-03-10 1993-12-27 断熱用耐火材料 Pending JPH06317383A (ja)

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US08/325,293 US5482904A (en) 1993-03-10 1993-03-03 Heat-insulating refractory material
JP33107493A JPH06317383A (ja) 1993-03-10 1993-12-27 断熱用耐火材料
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JP4956093 1993-03-10
JP5-49560 1993-03-10
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WO2022185893A1 (ja) * 2021-03-01 2022-09-09 明智セラミックス株式会社 耐火物用断熱材

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