JPH0633181B2

JPH0633181B2 - アルミニウム溶湯用不定形耐火物

Info

Publication number: JPH0633181B2
Application number: JP1315915A
Authority: JP
Inventors: 一磨西内
Original assignee: NIPPON GAISHI KK; NIPPON REONA KK
Current assignee: NIPPON GAISHI KK; NIPPON REONA KK
Priority date: 1989-12-05
Filing date: 1989-12-05
Publication date: 1994-05-02
Anticipated expiration: 2009-05-02
Also published as: JPH03177365A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、アルミニウム工業分野で使用する溶解炉、保
持炉等を製造するためのアルミニウム溶湯用不定形耐火
物に関する。

（従来の技術）アルミニウムやアルミニウム合金等を溶融したり保持す
る炉の内張炉材としては、一般に不定形耐火物が使用さ
れている。アルミニウムの融点がその他の金属に比べ比
較的低温（約６６０℃）であることから判断すると、こ
の種の不定形耐火物は耐熱性が相対的に低くてもよいこ
とから種々のものが適用可能である。

しかし、溶融アルミニウムの性質上、この不定形耐火物
は次のような制約を受けるため、現状で使用される不定
形耐火物は限られる。

すなわち、溶融アルミニウムは還元力が強く耐火物中に
含まれる種々の酸化物を還元して金属を避難するため、
溶融アルミニウムの一部はアルミナに変わる。例えば、
耐火物中のＳｉＯ_２は次式のように溶融アルミニウムに
よって還元される。

４Ａｌ＋３ＳｉＯ_２→３Ｓｉ＋２Ａｌ_２Ｏ_３このような溶融アルミニウムと酸化物の反応は、炉の操
業時、還元反応により生成する金属成分が溶湯に混入す
ることや、反応生成物の除去作業が困難であることや、
その還元反応の際に耐火物が浸食される等の問題を引き
起こす。

そこで従来より、前述した溶融アルミニウムの反応を抑
えるためにアルミニウム溶湯用の炉材として用いられる
不定形耐火物として、アルミナセメントに耐火原料の粒
径１μｍ以下の超微粉を加え、耐火物を低気孔率かつ気
孔率を小さくすることによって溶融アルミニウムに対す
る耐食性を向上させた低セメントキャスタブルが知られ
ている（特公昭５９−３７４３１号公報）。

このような低セメントキャスタブルによると、施工時に
超微粉が耐火物中の微小に形成された気孔や毛管に入る
ため、施工時の乾燥品が低気孔率となりかつ気孔径も小
さくなる。また、施工の時に必要な添加水量が少量であ
るため、乾燥品の強度が非常に高くなること、耐摩耗性
が良いこと、高温強度、耐クリープ性、耐火度等の熱間
特性が良好であること等の利点がある。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、従来の低セメントキャスタブルは、超微
粉を用いることにより施工のとき使用する水の添加量が
少量であるため、その混練物が高粘性となり、流動性お
よび硬化性が悪くなり、その結果として施工性が低下
し、また施工後の乾燥品が高強度を得る反面、スポーリ
ングが起きやすくなるという問題があった。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたも
ので、乾燥品がアルミニウム溶湯用として、溶融アルミ
ニウムからの浸食を受けにくくするための低気孔率かつ
小さな気孔率を有し、従来の乾燥品の強度、耐摩耗性を
備え、高温強度、耐クリープ性、耐火度等の熱間特性を
備なうことなく、流動性、硬化性等の施工性を高め、充
分な耐スポーリング性を有したアルミニウム溶湯用不定
形耐火物を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段）そのために本発明のアルミニウム溶湯用不定形耐火物
は、骨材と中間粒と微粉からなる耐火材料と、前記耐火
材料との合量中１〜５ｗｔ％配合されたアルミナセメン
トと、前記耐火材料と前記アルミナセメントとの合量中
１〜１５ｗｔ％配合され、シリカ、クロミア、チアニ
ア、ジルコニアおよびアルミナより選ばれた１種以上の
超微粉とからなる耐火組成物に、０．５〜５ｗｔ％の弗
素化合物と０．２５ｗｔ％以下の分散剤とを添加したこ
とを特徴とする。

耐火材料は、骨材と中間粒と微粉とから構成され、原料
割合中の主要成分である。この材質はボーキサイト、高
純度アルミナ、ジルコン、クロミア等を使用するの望ま
しい。特に耐熱性、耐摩耗性および耐食性が要求される
部位では、例えば電融アルミナや焼結アルミナ等を使用
するのが望ましい。

アルミナセメント焼結材として使用する。耐火材料との
合量中１〜５ｗｔ％としたのは、結合材として充分に作
用するには１ｗｔ％以上が必要であり、５ｗｔ％以下と
したのは、これよりも多くなると施工時に混練のために
必要な水の添加水量が増え、施工時の乾燥品の気孔率を
大きくするからである。また水分が多いと乾燥して強度
を発現するまでに要する時間も長くかかる。

超微粉は、主に粒径１μｍ以下の粉末であり、望ましく
は粒径０．０１μｍ程度の粉末を用いる。この粉末が耐
火物中の気孔や毛管を埋めることによって、平均気孔径
が約０．４５μｍに小さくなる。アルミナセメントと関
連して結合成分として作用するため、施工時に必要な水
の添加量を少なくすることができる。耐火材料とアルミ
ナセメントとの合量中超微粉を１〜１５ｗｔ％としたの
は、１ｗｔ％未満であるとその効果が小さく、１５ｗｔ
％を越えると型に流し込む時の流動性が悪くなり、型へ
の充填性が低下するためである。

弗素化合物は、具体的には、ＡｌＦ_３、ＣａＦ_２等を使
用するのが望ましい。弗素化合物を添加する理由は、前
記耐火組成物へ添加したときの弗素化合物の分散効果を
向上させ、超微粉によって高粘性となり低下した施工性
を回復させるためである。この弗素化合物の粒径は７４
μｍ以下とすると、前記添加効果が顕著である。弗素化
合物の添加量を前記耐火組成物の０．５〜５ｗｔ％の範
囲としたのは、０．５ｗｔ％未満では溶融アルミニウム
に対する濡れ性が向上し耐食性が低下するためで、５ｗ
ｔ％を越えると乾燥品が高温で分離しやすくなり施工性
を低下するためである。

また、弗素化合物の添加時には、０．２５ｗｔ％以下の
分散剤を添加する。分散剤は、微細粒子の集合体を分散
させる作用を有し、アルカリ金属ポリリン酸塩、アルカ
リ金属炭酸塩、オキシカルボン酸塩等の界面活性剤を用
いるのが望ましい。

（実施例）以下、本発明の実施例について説明する。

炉床を製造する方法に本発明に適用した実施例について
説明する。

所定の超微粉を含む耐火材料とアルミナセメントの所定
量からなる耐火組成物に所定量の弗素化合物と分散剤を
加えた後、少量の水を加え均一になるように充分に混ぜ
あわせ、混練物を得た。そして、あらかじめ鋳込み成形
した前記混練物と同一組成のブロックを隙間を開けて並
べ、これらのブロック間の隙間に前記混練物を棒状バイ
ブレータにより流し込み、ブロックとともに温度、乾燥
時間などを所定の条件に設定して乾燥させた。

このようにブロックを用いた理由は、アルミニウム溶湯
用の溶解炉、保持炉等を製造する場合、ブロックを使用
すると、施工および解体作業の省力化、施工ムラの生じ
にくさ、強度の高い品質の安定した炉床が得られるこ
と、溶湯の目地さしが起りにくいこと等の利点があるか
らである。

次に、本発明による不定形耐火物について、各種試験を
行ない、施工性、耐食性、耐スポーリング性について評
価した。

試験に用いた不定形耐火物は、次のとおり作製した。前
記高純度アルミナを主体とした８８ｗｔ％耐火材料、シ
リカとアルミナからなる８ｗｔ％超微粉、４ｗｔ％アル
ミナセメントからなる耐火組成物に、この耐火組成物に
対し１ｗｔ％弗素化合物とナトリウムポリリン酸塩から
なる分散剤を０．１ｗｔ％加えた後、３〜７ｗｔ％の水
を加え均一になるように充分に混ぜあわせ、混練物を得
た。

そして、配合割合を少しずつ変えて施工を行ったもの
（実施例１〜１０）と、弗素化合物または分散剤を少し
ずつ変えて施工を行ったもの（比較例１〜５）の各配合
割合を第１表に示す。また、これらの乾燥品について施
工性、耐食性、耐スポーリング性を調べた結果を第２表
に示す。

第１表において、実施例１〜７は弗素化合物としてＣａ
Ｆ_２を使用し、実施例８〜１０は弗素化合物としてＡｌ
Ｆ_３を使用した。また、比較例１〜５の弗素化合物はす
べてＣａＦ_２を使用した。

第２表において、◎は特に良好であったもの、○は良好
であったもの、△はやや良好なもの、×は不良なものを
表わす。

試験の結果、弗素化合物が０．５ｗｔ％未満である比較
例１は、施工性、耐スポーリング性の点では大きな問題
がないが、耐食性が不良であった。弗素化合物が５ｗｔ
％を超える比較例２および比較例３は施工性が不良であ
った。また、分散剤が本発明の範囲外である比較例４お
よび比較例５は、施工性が不良であった。

弗素化合物、分散剤ともに本発明の範囲内である実施例
１〜１０においては、弗素化合物がＣａＦ_２を使用した
ときよりもＡｌＦ_３を使用したときの方が施工性につい
て比較的良好な結果が得られ、特にＣａＦ_２を使用した
実施例１および実施例２に関しては、施工性、耐食性お
よび耐スポーリング性ともに良好であるという結果が得
られた。

次に、本発明の実施例を用いて成形された耐火物（実施
例１１）と比較例の耐火物（比較例６）について、室温
曲げ強度、気孔率、平均気孔径、耐スポーリング性を比
較した。その試験結果を示す。各耐火物の配合原料は次
のとおりとした。

比較例６：８８ｗｔ％耐火材（６６ｗｔ％Ａｌ_２Ｏ_３、
３２ｗｔ％ＳｉＯ_２、２ｗｔ％ＴｉＯ_２）、８ｗｔ％超
微粉（７５ｗｔ％ＳｉＯ_２、２５ｗｔ％）、４ｗｔ％ア
ルミナセメント、０．１ｗｔ％分散剤（炭酸ナトリウ
ム）、実施例１１：８８ｗｔ％耐火材（６６ｗｔ％Ａｌ
_２Ｏ_３、３２ｗｔ％ＳｉＯ_２、２ｗｔ％ＴｉＯ_２）、８
ｗｔ％超微粉（７５ｗｔ％ＳｉＯ_２、２５ｗｔ％）、４
ｗｔ％アルミナセメント、２．０ｗｔ％弗素化合物（Ｃ
ａＦ_２）、０．１ｗｔ％分散剤（炭酸ナトリウム）とした。

試験結果比較例６：室温曲げ強度（８００℃焼成品）：２００kg/cm^２気孔率（８００℃焼成品）：１２．０％平均気孔径（８００℃焼成品）：０．６μｍ耐スポーリング性：１５回実施例１１：室温曲げ強度（８００℃焼成品）：１９０kg/cm^２気孔率（８００℃焼成品）：１３．０％平均気孔径（８００℃焼成品）：０．９μｍ耐スポーリング性：３０回なお、耐スポーリング性については、２０℃から１００
０℃に温度上昇し、１０００℃で３０分保持し、１５分
水冷し２０℃にし、その後１５分空冷する操作を行な
い、焼成品がスポーリングをおこさずに前記操作を行な
えた回数により評価した。

前記試験結果より本発明の実施例１１によると、比較例
６に比べ、耐スポーリング性が特に優れていることが判
明した。

（発明の効果）以上説明したように、本発明のアルミニウム溶湯用不定
形耐火物によれば、従来の低セメントキャスタブルにＡ
ｌＦ_３、ＣａＦ_２等の弗素化合物を分散剤とともに加え
ることにより、施工をするときに混練物の流動性かつ硬
化性が向上し、その結果、施工性を良好にすることがで
きる。

また本発明によれば、耐火組成物に弗素化合物を添加す
ることで、溶融アルミニウムに対する濡れ性を低下さ
せ、耐食性を向上させるとともに、従来の低セメントキ
ャスタブルよりも低気孔率、小気孔径にならないため、
耐スポーリング性を向上させることができるという効果
がある。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】骨材と中間粒と微粉とからなる耐火材料
と、前記耐火材料との合量中１〜５ｗｔ％配合されたアルミ
ナセメントと、前記耐火材料と前記アルミナセメントとの合量中１〜１
５ｗｔ％配合され、シリカ、クロミア、チタニア、ジル
コニアおよびアルミナより選ばれた１種以上の超微粉
と、からなる耐火組成物であって、施工時に０．５〜５ｗｔ
％の弗素化合物と０．２５ｗｔ％以下の分散剤とを添加
したことを特徴とするアルミニウム溶湯用不定形耐火
物。