JPH09165239A - Alumina cement material, alumina cement containing the same, and monolithic refractory using the alumina cement - Google Patents

Alumina cement material, alumina cement containing the same, and monolithic refractory using the alumina cement

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JPH09165239A
JPH09165239A JP32893295A JP32893295A JPH09165239A JP H09165239 A JPH09165239 A JP H09165239A JP 32893295 A JP32893295 A JP 32893295A JP 32893295 A JP32893295 A JP 32893295A JP H09165239 A JPH09165239 A JP H09165239A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain alumina cement material securing unconventionally high fluidity and long pot life, and to obtain alumina cement and monolithic refractory with no problem in terms of curability and mechanical strength developability by using this material. SOLUTION: This alumina cement material has the following mineral composition: 20-80wt.% of CaO.Al2 O3 , 5-50wt.% of CaO.2Al2 O3 and 60-5wt.% of 2CaO.Al2 O3 .SiO2 . The second objective alumina cement contains this alumina cement material. The third objective monolithic refractory comprises the alumina cement and refractory aggregate.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はアルミナセメント物
質、それを含有してなるアルミナセメント、及びそれを
用いた不定形耐火物に関し、特に、従来品にない高流動
性や可使時間を確保するアルミナセメント物質、それを
含有してなるアルミナセメント、及びそれを用いた不定
形耐火物に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an alumina cement material, an alumina cement containing the same, and an amorphous refractory material using the same, and in particular, ensures high fluidity and pot life not available in conventional products. The present invention relates to an alumina cement substance, an alumina cement containing the same, and an amorphous refractory material using the same.

【0002】本発明のアルミナセメント物質、それを含
有してなるアルミナセメント、及びそれを用いた不定形
耐火物は、アルミナセメントが使用されている耐火物分
野、化学プラントのライニング、耐食材料、及び土木建
築分野等への利用が可能である。
The alumina cement material of the present invention, the alumina cement containing the same, and the amorphous refractory using the same are used in refractory fields where alumina cement is used, linings of chemical plants, corrosion resistant materials, and It can be used in the field of civil engineering and construction.

【0003】[0003]

【従来の技術とその課題】アルミナセメントとは、CaO・
Al2O3、CaO・2Al2O3、及び12CaO・7Al2O3等と示される水
硬性カルシウムアルミネートの鉱物組成が主体となるよ
うに各種原料を配合し、溶融及び/又は焼成して製造し
たクリンカーを単独粉砕した水硬性セメント、又はその
クリンカーにアルミナや各種添加剤を配合し粉砕した水
硬性セメントをいう(秋山桂一著、セメント・コンクリ
ートの化学、p234〜235、1984)。そして、各種原料から
SiO2が混入するため、アルミナセメントは、CaO-Al2O3-
SiO2三成分の状態図に示されるカルシウムアルミネート
を様々に配合することにより検討された(T.D.Robson;H
ith Alumina Cements and Concrete,p1〜45,1962、特開
昭49−32921号公報、特開昭52−111920号公報、及び特
開平4−77339号公報等)。
[Prior art and its problems] Alumina cement is CaO
Al 2 O 3, CaO · 2Al 2 O 3, and mineral composition of hydraulic calcium aluminate represented as 12CaO · 7Al 2 O 3 or the like is blended with various raw materials such that the main melting and / or calcined to It refers to a hydraulic cement obtained by pulverizing the produced clinker alone, or a hydraulic cement obtained by pulverizing the clinker with alumina and various additives (Keiichi Akiyama, Chemistry of Cement and Concrete, p234-235, 1984). And from various raw materials
Since SiO 2 is mixed in, alumina cement is CaO-Al 2 O 3-
It was investigated by mixing various calcium aluminates shown in the phase diagram of SiO 2 ternary component (TDRobson; H
ith Alumina Cements and Concrete, p1 to 45,1962, JP-A-49-32921, JP-A-52-111920, and JP-A-4-77339).

【0004】従来、アルミナセメントの流動性や可使時
間を確保するため、特定割合のCaO・Al2O3とCaO・2Al2O3
の鉱物組成と添加剤とを併用したアルミナセメントが提
案された(特開平2−175638号公報、特開平7−232941号
公報、及び特開平7−232956号公報等)。しかしながら、
このアルミナセメントは、一定時間内に硬化することが
要求されるにもかかわらず、鉱物組成としてCaO・Al2O3
とCaO・2Al2O3とを含有しているため、施工温度が低温の
場合、著しい硬化遅延を生じ、一定時間内に硬化しにく
いという課題があった。
Conventionally, in order to ensure the fluidity and pot life of alumina cement, CaO · Al 2 O 3 of a specific ratio and CaO · 2Al 2 O 3
Alumina cement in which the above mineral composition and additives are used in combination has been proposed (JP-A-2-175638, JP-A-7-232941 and JP-A-7-232956). However,
Although this alumina cement is required to harden within a certain time, it has a mineral composition of CaO · Al 2 O 3
And CaO.2Al 2 O 3 are contained, there is a problem that when the working temperature is low, a significant hardening delay occurs and it is difficult to harden within a fixed time.

【0005】さらに、アルミナセメントと特定粒度の骨
材とを使用した無振動(セルフレベリング)で施工可能な
不定形耐火物も提案された(特開平4−260673号公報、特
開平5−180689号公報、及び特開平7−237977号公報
等)。しかしながら、骨材の粒度構成や添加剤の併用で
は不定形耐火物の流動性を向上することができないとい
う課題があった。
Further, an irregular shaped refractory which can be applied by vibration-free (self-leveling) using alumina cement and an aggregate having a specific particle size has been proposed (JP-A-4-260673 and JP-A-5-180689). Japanese Patent Laid-Open No. 7-237977, etc.). However, there has been a problem that the fluidity of the amorphous refractory cannot be improved by the grain size constitution of the aggregate and the combined use of the additives.

【0006】これらの特許や文献に記載されているアル
ミナセメントは、強度発現性を得ようとすると可使時間
が確保できなかったり、高耐火性を得るために、Al2O3
含有率を上げると流動性が低下したり、強度発現性が不
足するなどの課題があり、従来の品質レベルを凌駕でき
るものではなかった。
Alumina cements described in these patents and documents cannot be secured a pot life when trying to obtain strength development, and Al 2 O 3 is used in order to obtain high fire resistance.
If the content is increased, there are problems such as a decrease in fluidity and a lack of strength development, and it was not possible to exceed the conventional quality level.

【0007】一方、アルミナセメントの主用途である耐
火物分野では、アルミナセメントを配合した不定形耐火
物の適用範囲が増加する傾向にあり、また、不定形耐火
物の施工方法も省力化されつつあり、例えば、1回の施
工量が10トンを越えるような場合に実施する多量混練り
やポンプ圧送による施工、セルフレベリング施工、及び
ノンバイブレーター施工等が普及してきた。そのため、
特に、高強度発現性や高緻密性を目的とし、アルミナセ
メント、シリカヒューム等の超微粉、及び分散剤を配合
した不定形耐火物では、その適用範囲が増えるにつれ、
可使時間不足の問題が深刻化してきた。
On the other hand, in the refractory field, which is the main application of alumina cement, there is a tendency for the range of application of amorphous refractories containing alumina cement to increase, and the method for constructing irregular refractories is being labor-saving. Therefore, for example, a large amount of kneading, a construction by pumping, a self-leveling construction, a non-vibrator construction and the like, which are carried out when the amount of construction per time exceeds 10 tons, have become popular. for that reason,
In particular, for the purpose of high strength development and high density, alumina cement, ultrafine powder such as silica fume, and amorphous refractory compounded with a dispersant, as its application range increases,
The problem of lack of pot life has become serious.

【0008】また、アルミナセメントと水とを混合する
と、アルミナセメントを構成する水硬性カルシウムアル
ミネートから、Ca2+、Al3+、Mg2+、Na+、K+、及びAl2O4
2-等のイオンが溶出する。この溶出したイオンと超微粉
とが凝集硬化する理論を適用して、不定形耐火物、特に
超微粉を配合した不定形耐火物では、その凝集や可使時
間の確保について各種の技術報告が報告された(耐火物,
33-59,p3〜7,1981、耐火物,33-393,p31〜34,1981、及び
耐火物,40-5,p270〜278,1988等)。
Further, when alumina cement and water are mixed, Ca 2+ , Al 3+ , Mg 2+ , Na + , K + , and Al 2 O 4 are converted from the hydraulic calcium aluminate constituting the alumina cement.
2- Ions etc. elute. Applying the theory of coagulation hardening of the eluted ions and ultrafine powder, various technical reports have been reported on the agglomeration and securing of the pot life of amorphous refractory, especially amorphous refractory containing ultrafine powder. (Refractory,
33-59, p3 to 7,1981, refractory, 33-393, p31 to 34,1981, and refractory, 40-5, p270 to 278, 1988).

【0009】アルミナセメントの水和は、注水後、液相
に溶出するイオンによって進行するため、コロイドの凝
集や分散をモデルとしたDLVO理論に基づき、不定形
耐火物では、溶出したイオン量に凝集速度が依存するこ
ととなり、高温施工雰囲気での流動性や可使時間の確保
が難しいという課題があった。ここでいうDLVO理論
とは、コロイドの安定性理論(Verwey,E.J.W.etc:Thero
ry of the Stability of Lyophobic Colloids,Elsevie
r.New york,1948)を基本とし、懸濁液のレオロジー的特
性が超微粉の分散と凝集に密な関係があることによると
いうものであり、粒子間に働くポテンシャルエネルギー
と電気二重層間との静電気的反発ポテンシャルの関係を
示したものである。この理論によれば、電解質の濃度を
上げれば上げるほど、また、イオン価の大きい電解質ほ
ど凝集は促進される。アルミナセメントから溶出するCa
2+やAl2O4 2-などの多価イオンが、不定形耐火物に凝集
特性を付与し、凝集が早くなることから流動性が低下し
たり、可使時間が短くなる傾向を示す。このため、従来
のアルミナセメントでは、多価イオンの制御が不充分で
流動性と可使時間とを確保できるものではないという課
題があった。
Since the hydration of alumina cement proceeds by the ions eluted in the liquid phase after water injection, based on the DLVO theory that models the agglomeration and dispersion of colloids, in the case of amorphous refractories, the agglomeration is based on the amount of eluted ions. There is a problem that it becomes difficult to secure the fluidity and the pot life in a high temperature construction atmosphere because the speed depends on it. The DLVO theory here is the theory of stability of colloids (Verwey, EJWetc: Thero
ry of the Stability of Lyophobic Colloids, Elsevie
r. New york, 1948), and the rheological properties of the suspension are closely related to the dispersion and aggregation of the ultrafine powder. It shows the relationship of the electrostatic repulsion potential of. According to this theory, the higher the concentration of the electrolyte, and the higher the ionic value of the electrolyte, the more the aggregation is promoted. Ca eluted from alumina cement
Polyvalent ions such as 2+ and Al 2 O 4 2- give the amorphous refractory a cohesive property, and the coagulation is accelerated, so that the fluidity is lowered and the pot life is shortened. Therefore, the conventional alumina cement has a problem that the control of polyvalent ions is insufficient and the fluidity and the pot life cannot be secured.

【0010】特に、施工の省力化を目的としたポンプ圧
送による施工、コンクリートミキサー車などによる施
工、及びノンバイブレーター施工等では、不定形耐火物
にした際の流動性が非常に重要であって、従来のアルミ
ナセメントでは、流動性や可使時間が確保できず、ミキ
サー内で固まったり、ホッパーから排出できないなどの
課題があった。
In particular, in the construction by pumping for the purpose of labor saving in construction, construction by a concrete mixer truck, etc., non-vibrator construction, etc., the fluidity of the amorphous refractory is very important, In the conventional alumina cement, there were problems such as not being able to secure fluidity and pot life, solidifying in the mixer, and being unable to discharge from the hopper.

【0011】さらに、近年、各種施工方法に適応した不
定形耐火物としての特性が要求されるようになり、従来
のアルミナセメントでは、流動性や可使時間が充分確保
できないという課題があった。
Further, in recent years, the property as an irregular shaped refractory adapted to various construction methods has been required, and there is a problem that conventional alumina cement cannot secure sufficient fluidity and pot life.

【0012】また、従来のアルミナセメントの鉱物組成
は、適度な流動性を確保し、強度発現性や硬化性付与の
面で、CaO・Al2O3を主体とするものに限定されていた。
特に、カルシウムアルミネートは、CaO/Al2O3モル比に
より特性が変化し、CaO/Al2O3モル比が大きくなると耐
火度が低下したり、急硬性を示したりし、CaO/Al2O3
ル比が小さくなると高耐火性や硬化遅延性を示すことが
一般に知られている。
Further, the mineral composition of conventional alumina cement has been limited to those mainly composed of CaO.Al 2 O 3 in terms of ensuring appropriate fluidity and imparting strength development and hardening properties.
In particular, the calcium aluminate, characteristics change by CaO / Al 2 O 3 molar ratio, or decrease refractoriness the CaO / Al 2 O 3 molar ratio increases, or show rapid hardening, CaO / Al 2 It is generally known that when the O 3 molar ratio is small, high fire resistance and curing retardation are exhibited.

【0013】さらに、原料不純物に由来するSiO2、Ti
O2、Fe2O3、及びMgO等の化学成分は、不定形耐火物に使
用した際、低融点化合物を生成し、耐火度や熱間強度を
低下するといった課題があった。
Further, SiO 2 and Ti derived from raw material impurities
Chemical components such as O 2 , Fe 2 O 3 and MgO have a problem that when they are used in an amorphous refractory, they form a low melting point compound, which lowers the fire resistance and hot strength.

【0014】一方、カルシウムアルミネートの硬化速度
を調整するため、12CaO・7Al2O3のような早硬性カルシウ
ムアルミネートを配合することが提案された(特開昭54
−13639号公報)。また、CaO・2Al2O3や3CaO・5Al2O3は、
高耐火性を有するものの硬化遅延性が大きいという課題
があり、流動性、硬化性、及び強度発現性をバランスさ
せたものとして、CaO・Al2O3、CaO・2Al2O3、及び12CaO・7
Al2O3を混在させたアルミナセメントが提案された(特開
平7−61844号公報等)。
On the other hand, in order to adjust the curing rate of calcium aluminate, it has been proposed to incorporate a fast-curing calcium aluminate such as 12CaO.7Al 2 O 3 (JP-A-54).
-13639 publication). In addition, CaO ・ 2Al 2 O 3 and 3CaO ・ 5Al 2 O 3 are
Although it has a high refractory property, it has a problem that the curing delay is large, and as a balance of fluidity, curability, and strength development, CaO ・ Al 2 O 3 , CaO ・ 2Al 2 O 3 , and 12CaO ・7
Alumina cement in which Al 2 O 3 is mixed has been proposed (JP-A-7-61844, etc.).

【0015】さらに、これら従来のアルミナセメントを
低セメントキャスタブルに使用した際、アルミナセメン
トからのCa2+、Al3+、Al2O4 2-、及びOH-等のイオンの溶
出量を低減し、可使時間の確保を目的としたものとし
て、粒度分布を変えたアルミナセメントや粒子形状が角
状又は鱗片状のアルミナセメントが提案された(特開昭5
8−36953号公報や特開昭61−7200号公報など)。しかし
ながら、アルミナセメントの粒度分布や粒子形状を変え
てもカルシウムアルミネートに起因する多価イオンの溶
出制御は不充分で、流動性と可使時間の確保が満足でき
るものではなかった。
Furthermore, when these conventional alumina cements are used in low cement castables, the elution amount of ions such as Ca 2+ , Al 3+ , Al 2 O 4 2− and OH from the alumina cement is reduced. For the purpose of ensuring the pot life, alumina cement having a changed particle size distribution and alumina cement having a horny or scaly particle shape have been proposed (JP-A-5
8-36953 and JP-A-61-2200). However, even if the particle size distribution or particle shape of the alumina cement is changed, the elution control of polyvalent ions due to calcium aluminate is insufficient, and the fluidity and the pot life cannot be secured sufficiently.

【0016】また、アルミナセメントに遅延性を付与す
るものとして、特定のガラス化率を有するCaO・Al2O3と2
CaO・Al2O3・SiO2とを主成分とする硬化遅延剤が提案され
た(特開昭61−248487号公報)。しかしながら、この硬化
遅延剤を使用しても、硬化時間と高耐火性とを充分確保
できるものではなく、可使時間を延長することも不充分
であるという課題があった。
Further, CaO.Al 2 O 3 and 2 having a specific vitrification rate are used to impart retardation to the alumina cement.
Retarder which mainly of CaO · Al 2 O 3 · SiO 2 has been proposed (JP 61-248487 JP). However, even if this curing retarder is used, the curing time and the high fire resistance cannot be sufficiently secured, and there is a problem that it is insufficient to extend the pot life.

【0017】アルミナセメントを耐火物分野に使用する
場合、SiO2を含有したものは耐火性が劣るため、通常、
SiO2は配合されず、アルミナセメント製造時に使用する
ボーキサイト等の原料中に存在するSiO2によりカルシウ
ムアルミネートの副産物として生成する2CaO・Al2O3・SiO
2の量の程度に留まっており、その2CaO・Al2O3・SiO2は、
水和活性が著しく低く、耐火度低下等を示すため、これ
まで積極的にアルミナセメントに活用されたものはなか
った。
When alumina cement is used in the field of refractories, those containing SiO 2 are inferior in fire resistance, so
SiO 2 is not incorporated, 2CaO · Al 2 O 3 · SiO produced by SiO 2 present in the raw material bauxite, etc., used during the alumina cement production as a by-product of calcium aluminate
It remains in the amount of 2 and its CaO ・ Al 2 O 3・ SiO 2 is
Since its hydration activity is extremely low and it shows a decrease in fire resistance, it has never been used as an alumina cement positively.

【0018】流動性や可使時間の確保を目的に添加剤を
併用した技術として、例えば、特定割合のCaO・Al
2O3、12CaO・7Al2O3、及び非晶質からなり、α-Al2O3
ヒドロオキシカルボン酸、及び無機炭酸塩を含有してな
るアルミナセメント組成物(特公昭45−129562号公報、
特開昭49−32921号公報、特開昭50−102617号公報、及
び特開昭55−121933号公報等)、 水溶性のポリアクリ
ル酸類及び/又はメタクリル酸−アクリル酸共重合体と
アルカリ金属炭酸塩とを含有してなるアルミナセメント
(特開昭55−75947号公報や特開昭55−75948号公報な
ど)、 特定のCaO/Al2O3モル比を持つ非晶質を含有す
るアルミナセメント、又はCaO・Al2O3、CaO・2Al2O3、3Ca
O・Al2O3、12CaO・7Al2O3、及び11CaO・7Al2O3・CaF2等のう
ちの一種以上の鉱物組成に対応する非晶質カルシウムア
ルミネートを主成分とするアルミナセメント(特開昭61
−132556号公報、特開昭61−77659号公報、及び特開平2
−175638号公報等)、 少なくとも80重量%以上のCaO・
Al2O3のクリンカーと特定比表面積のアルミナとを含有
してなるアルミナセメント、又はアルミナセメントクリ
ンカーにアルミナ質微粉を粉砕してなるアルミナセメン
ト(特開昭52−111920号公報や特公昭43−74896号公報な
ど)、 CaO・2Al2O3を主体にして12CaO・7Al2O3、微粉ア
ルミナ、及びスルホン酸系アニオン界面活性剤を配合し
てなるアルミナセメント(特開昭55−144456号公報や特
開昭55−121934号公報)、 特定割合のCaO・Al2O3とCaO
・2Al2O3を含有するクリンカーとα-Al2O3からなるアル
ミナセメント(USP 4162923)、 カルシウムアルミネー
ト、ポリアクリル酸類、ホウ酸類、及び炭酸塩又はカル
ボン酸類からなるセメント組成物(特開平6−157097号公
報)等が提案されたが低セメントキャスタブルに適用し
た場合、高温施工時等では可使時間が確保できず、流動
性が充分確保できないという課題があった。
As a technique in which additives are used in combination for the purpose of securing fluidity and pot life, for example, CaO.Al at a specific ratio is used.
2 O 3 , 12CaO.7Al 2 O 3 , and amorphous, α-Al 2 O 3 ,
Hydroxycarboxylic acid, and an alumina cement composition comprising an inorganic carbonate (Japanese Patent Publication No. 45-129562).
JP-A-49-32921, JP-A-50-102617, JP-A-55-121933, etc.), water-soluble polyacrylic acid and / or methacrylic acid-acrylic acid copolymer and alkali metal Alumina cement containing carbonate
(JP-like 55-75947 and JP 55-75948 discloses), alumina cement containing amorphous with specific CaO / Al 2 O 3 molar ratio, or CaO · Al 2 O 3, CaO ・ 2Al 2 O 3 , 3Ca
Alumina cement mainly composed of amorphous calcium aluminate corresponding to one or more mineral compositions of O ・ Al 2 O 3 , 12CaO ・ 7Al 2 O 3 , and 11CaO ・ 7Al 2 O 3・ CaF 2 ( JP 61
-132556, JP 61-77659, and JP 2
-175638), at least 80% by weight or more of CaO
Al 2 O 3 of clinker and alumina cement comprising the alumina for a particular specific surface area, or alumina cement clinker obtained by grinding an alumina fine powder of alumina cement (JP 52-111920 JP and Sho 43- such as 74896 JP), CaO · 2Al 2 O 3 to be mainly 12CaO · 7Al 2 O 3, fine alumina, and alumina cement (JP 55-144456 discloses that by blending a sulfonic acid anionic surfactant And JP-A-55-121934), a specific ratio of CaO ・ Al 2 O 3 and CaO.
・ Alumina cement composed of clinker containing 2Al 2 O 3 and α-Al 2 O 3 (USP 4162923), calcium aluminate, polyacrylic acid, boric acid, and cement composition composed of carbonate or carboxylic acid However, when applied to low-cement castables, there was a problem that the working time could not be secured at the time of high-temperature construction and the fluidity could not be sufficiently secured.

【0019】通常、市販のアルミナセメントは、いずれ
もCaO・Al2O3を主体にし、要求特性に応じて、12CaO・7Al
2O3、α-Al2O3、及び添加剤等を含有したものであっ
て、クリンカー製造時の副産物としてCaO・2Al2O3を若干
量含有したものである。
Usually, commercially available alumina cements are mainly composed of CaO.Al 2 O 3 and 12CaO.7Al depending on required characteristics.
It contains 2 O 3 , α-Al 2 O 3 , additives and the like, and contains a small amount of CaO · 2Al 2 O 3 as a by-product during the production of clinker.

【0020】ボーキサイト等の天然原料を使用したアル
ミナセメントには、2CaO・Al2O3・SiO 2が見られるもの
の、あくまでも不純物としての量であり、本発明のよう
に積極的に鉱物組成として配合調整したものはなかった
(耐火物,Vol.29,p368〜374,1977、耐火物,Vol.34,p634
〜640,1982)。また、高純度アルミナや水酸化アルミニ
ウムなどの合成原料を使用したアルミナセメントでは、
SiO2を含有すると耐火度が低下する課題があり、SiO2
積極的に除外されており、本発明のように各種鉱物組成
を組み合わせることでSiO2を含有する2CaO・Al2O3・SiO2
鉱物組成の特性を引き出すものはなかった。そして、こ
れらのアルミナセメントでは、耐火物分野、特に、製銑
設備や製鋼設備などの鉄鋼分野で要求される不定形耐火
物の特性レベルには、流動性、強度発現性、耐火性、及
び耐食性等の面で不充分であるという課題があった。
Al using natural raw materials such as bauxite
Mina cement contains 2CaO ・ AlTwoOThree・ SiO TwoCan be seen
However, it is just the amount as an impurity, and
There was no positive composition adjustment in the mineral composition.
(Refractory, Vol.29, p368-374,1977, Refractory, Vol.34, p634
~ 640,1982). In addition, high-purity alumina and aluminum hydroxide
With alumina cement that uses synthetic raw materials such as um,
SiOTwoWhen it contains SiO, there is a problem that the fire resistance decreases,TwoIs
Actively excluded, various mineral compositions as in the present invention
SiO by combiningTwo2CaO ・ Al containingTwoOThree・ SiOTwo
Nothing elicited the characteristics of mineral composition. And this
In these alumina cements, refractory fields, especially ironmaking
Irregular fire resistance required in steel fields such as equipment and steelmaking equipment
The property level of the product is fluidity, strength development, fire resistance, and
However, there was a problem that the corrosion resistance was insufficient.

【0021】一方、従来技術として、例えば、アルミナ
セメントに含有されるCaO・Al2O3、CaO・2Al2O3、及び12C
aO・7Al2O3等のカルシウムアルミネートに関する研究は
数多く見られ、中でもCaO・2Al2O3は硬化遅延傾向を示す
ことから、従来技術としてCaO・2Al2O3を含有させたもの
の研究が行われた(Cement and Concrete research;Vol.
20,p623〜635,1990、Trans.J.Br.Ceram.Soc.;81(2),p35
〜42,1982、及び耐火物 No.11,p18〜24,1982)。しかし
ながら、実際の不定形耐火物に使用すると流動性や可使
時間が充分確保できないという課題があった。
Meanwhile, as a prior art, for example, CaO · Al 2 O 3, CaO · 2Al 2 O 3 contained in the alumina cement, and 12C
Studies on calcium aluminate such aO · 7Al 2 O 3 is observed many, research although Among them CaO · 2Al 2 O 3 from the exhibit set retarding tendency to contain CaO · 2Al 2 O 3 as the prior art (Cement and Concrete research; Vol.
20, p623 ~ 635,1990, Trans.J.Br.Ceram.Soc.; 81 (2), p35
~ 42,1982, and refractories No.11, p18 ~ 24,1982). However, there was a problem that the fluidity and pot life could not be sufficiently secured when used for an actual amorphous refractory.

【0022】また、アルミナセメントの長期強度を改善
する目的で、2CaO・Al2O3・SiO2を含有した鉄鋼スラグ粉
末を混合する手法が提案された(特開昭53−12926号公報
や特開昭60−5055号公報など)。しかしながら、不定形
耐火物に使用した場合、流動性や可使時間が充分確保で
きないばかりか耐火度不足や高温下での強度が不足する
という課題があった。
In order to improve the long-term strength of alumina cement, a method of mixing steel slag powder containing 2CaO.Al 2 O 3 .SiO 2 has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 53-12926 and Japanese Patent Laid-Open No. 12926). (Kaisho 60-5055, etc.). However, when it is used for an irregular shaped refractory, there is a problem that not only the fluidity and the pot life cannot be sufficiently secured, but also the fire resistance is insufficient and the strength at high temperature is insufficient.

【0023】本発明者は、前記課題を解消すべく種々検
討を重ねた結果、特定の鉱物組成のアルミナセメント物
質やアルミナセメントを使用することによって前記課題
が解消でき、特に、不定形耐火物として要求される、流
動性、可使時間、硬化性、及び強度発現性等の諸特性を
満足させることができるという知見を得て本発明を完成
するに至った。
As a result of various studies to solve the above problems, the present inventor can solve the above problems by using an alumina cement substance or alumina cement having a specific mineral composition, and in particular, as an amorphous refractory material. The present invention has been completed based on the finding that various properties such as fluidity, pot life, curability, and strength development required can be satisfied.

【0024】[0024]

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、CaO・Al
2O3、CaO・2Al2O3、及び2CaO・Al2O3・SiO2の鉱物組成を含
有してなるアルミナセメント物質であり、該鉱物組成の
割合が、CaO・Al2O320〜80重量%、CaO・2Al2O35〜50重
量%、及び2CaO・Al2O3・SiO25〜60重量%であるアルミ
ナセメント物質であり、該アルミナセメント物質を含有
してなるアルミナセメントであり、該アルミナセメント
と耐火骨材とを含有してなる不定形耐火物である。
[Means for Solving the Problems] That is, the present invention is directed to CaO.Al.
2 O 3, CaO · 2Al 2 O 3, and a alumina cement material comprising the mineral composition of 2CaO · Al 2 O 3 · SiO 2, the proportion of the mineral composition, CaO · Al 2 O 3 20~ 80 wt%, CaO · 2Al 2 O 3 5~50 wt%, and an alumina cement material is 2CaO · Al 2 O 3 · SiO 2 5~60 wt%, alumina cement comprising the alumina cement material Which is an amorphous refractory containing the alumina cement and refractory aggregate.

【0025】以下、本発明を詳細に説明する。Hereinafter, the present invention will be described in detail.

【0026】本発明で使用するアルミナセメント物質と
は、CaOをC、Al2O3をA、SiO2をSとすると、鉱物組成と
して、CA、CA2、及びC2ASを含有してなるもので、さら
に、CA、CA2、及びC2ASを含有してなり、CAが20〜80重
量%、CA2が5〜50重量%、及びC2ASが5〜60重量%で
あるアルミナセメント物質であり、この特定の鉱物組成
の含有割合が重要である。即ち、従来技術では、アルミ
ナセメントの構成成分とすると著しい硬化遅延、強度発
現性の低下、及び耐火度の低下の原因となり好ましくな
かったC2ASを、特定割合のCAとCA2とを併用することに
よって、著しい硬化遅延や強度発現性の低下を生じるこ
となく、流動性が確保でき、可使時間が延長できるもの
である。
The alumina cement material used in the present invention contains CA, CA 2 and C 2 AS as a mineral composition, where CaO is C, Al 2 O 3 is A, and SiO 2 is S. Alumina containing CA, CA 2 and C 2 AS, wherein CA is 20 to 80% by weight, CA 2 is 5 to 50% by weight, and C 2 AS is 5 to 60% by weight. It is a cement material, and the content of this particular mineral composition is important. That is, in the prior art, when the constituent component of the alumina cement is a significant retardation of hardening, a decrease in strength development, and unfavorable C 2 AS causing a decrease in fire resistance, a specific ratio of CA and CA 2 is used in combination. As a result, the fluidity can be secured and the pot life can be extended without causing a significant delay in curing or a decrease in strength development.

【0027】アルミナセメント物質は、石灰石や生石灰
などのCaO原料、赤ボーキサイト等の天然原料をバイヤ
ープロセス等の精製法により精製して得られた高純度ア
ルミナ、ボーキサイト、及びアルミ残灰等のAl2O3
料、並びに、珪砂、溶融シリカ、白土、ロー石、及びシ
ャモット等のSiO2原料を、熱処理生成物中の鉱物組成が
所定の割合になるように配合し、電気炉、反射炉、縦型
炉、平炉、シャフトキルン、及びロータリーキルン等の
設備で、溶融及び/又は焼成して得られるクリンカーを
粉砕してなるものである。
The alumina cement material is a high-purity alumina obtained by refining a CaO raw material such as limestone or quick lime or a natural raw material such as red bauxite by a refining method such as the Bayer process, bauxite, and Al 2 such as aluminum residual ash. O 3 raw materials and SiO 2 raw materials such as silica sand, fused silica, clay, loess, and chamotte are blended so that the mineral composition in the heat-treated product will be a predetermined ratio, and the electric furnace, reverberatory furnace, vertical furnace The clinker obtained by melting and / or firing is pulverized in equipment such as a mold furnace, open hearth furnace, shaft kiln, and rotary kiln.

【0028】本発明では、焼成法で製造したクリンカー
に比べて、カルシウムアルミネートの鉱物組成割合を本
発明の目的内で製造しやすい溶融法でクリンカーを製造
することが好ましい。溶融法でアルミナセメント物質を
製造する場合、CaO原料、Al2O3原料、及びSiO2原料を所
定の割合で混合及び/又は混合粉砕し、電気炉、平炉、
又は反射炉等の溶融炉で、1,500℃以上の高温で溶融す
るのが好ましく、未反応原料が完全に無くなるまで溶融
することがより好ましい。原料配合物を溶融後、高圧空
気や水に接触させて冷却し、アルミナセメントのクリン
カーとすることが好ましい。これらクリンカーの粉砕・
混合は、クリンカー同士を混合後、粉砕しても良く、あ
るいは、各々粉砕したものを混合しても良く、特に、目
的の鉱物組成割合になるようにする手段は制限されるも
のではない。クリンカーの粉砕機としては、通常、粉塊
物の微粉砕に使用される、例えば、ローラーミル、ジェ
ットミル、チューブミル、ボールミル、及び振動ミル等
の粉砕機の使用が可能である。
In the present invention, it is preferable to produce the clinker by a melting method, which makes it easier to produce the mineral composition ratio of calcium aluminate within the purpose of the present invention, as compared with the clinker produced by the calcination method. When manufacturing an alumina cement material by the melting method, CaO raw material, Al 2 O 3 raw material, and SiO 2 raw material are mixed and / or mixed and pulverized at a predetermined ratio, and an electric furnace, open hearth furnace,
Alternatively, it is preferably melted at a high temperature of 1,500 ° C. or higher in a melting furnace such as a reverberatory furnace, and more preferably melted until the unreacted raw materials are completely consumed. After the raw material mixture is melted, it is preferably brought into contact with high-pressure air or water and cooled to be used as a clinker of alumina cement. Crush these clinker
As for the mixing, the clinker may be mixed and then crushed, or each crushed product may be mixed, and the means for obtaining the desired mineral composition ratio is not particularly limited. As the crusher for clinker, it is possible to use a crusher such as a roller mill, a jet mill, a tube mill, a ball mill, and a vibration mill, which is usually used for finely pulverizing powder lumps.

【0029】本発明の目的とする鉱物組成を得る方法と
しては、CA-CA2-C2AS鉱物組成を一時に合成する方法、C
A、CA2、及びC2ASの各鉱物組成を単独に合成し所定の割
合になるように配合する方法、並びに、CA-C2AS鉱物組
成、CA2-C2AS鉱物組成、CA、CA2、及びC2AS鉱物組成を
含有するクリンカーを合成し、所定の鉱物組成になるよ
うに混合する方法等がある。
As a method for obtaining the mineral composition aimed at by the present invention, a method of synthesizing CA-CA 2 -C 2 AS mineral composition at a time, C
A, CA 2 and C 2 AS mineral compositions are individually synthesized and compounded so as to have a predetermined ratio, and CA-C 2 AS mineral composition, CA 2 -C 2 AS mineral composition, CA, There is a method of synthesizing a clinker containing CA 2 and C 2 AS mineral compositions and mixing them so as to obtain a predetermined mineral composition.

【0030】本発明における鉱物組成の配合割合は、Cu
−Kα線を用いたX線回折分析によって分析可能であ
る。X線回折法による鉱物組成の定量方法として、回折
線の強度比測定法、内部標準法、Zevine法、及びX線回
折ピーク分離法等があり、本発明においては、いずれの
方法でも定量可能である。ここでいう回折線の強度比測
定法は、各鉱物組成の回折強度を相対的に現した値で示
すものであり、内部標準法とは、内部標準物質と試料と
を一定の割合で混合し、成分濃度と回折線強度比との間
には直線関係が得られることを利用して、濃度が既知の
標準試料で検量線を作成し分析する方法である。また、
Zevine法とは、試料の平均質量吸収係数と回折線強度比
とを測定し、n次の連立方程式を解くことにより各結晶
相を定量する方法であり、平均質量吸収係数は蛍光X線
分析法又は化学分析によって試料の成分を定量し、算出
することができる。この他、試料の結晶やガラス相から
測定するX線回折ピーク分離法でも定量可能である。本
発明においてはいずれの方法でも、鉱物組成やガラス化
率を定量することが可能であるが、測定が簡単で、精度
が良いZevine法又は回折線の強度比測定法が好ましい。
The blending ratio of the mineral composition in the present invention is Cu
It can be analyzed by X-ray diffraction analysis using -Kα ray. As a method for quantifying the mineral composition by the X-ray diffraction method, there are a diffraction line intensity ratio measuring method, an internal standard method, a Zevine method, an X-ray diffraction peak separation method, and the like, and in the present invention, any method can be quantified. is there. The diffraction line intensity ratio measurement method referred to here is a value that relatively expresses the diffraction intensity of each mineral composition.The internal standard method is a method in which an internal standard substance and a sample are mixed at a fixed ratio. This is a method of creating and analyzing a calibration curve using a standard sample of known concentration, utilizing the fact that a linear relationship is obtained between the component concentration and the diffraction line intensity ratio. Also,
The Zevine method is a method in which the average mass absorption coefficient of a sample and the diffraction line intensity ratio are measured, and each crystal phase is quantified by solving a simultaneous equation of order n. The average mass absorption coefficient is a fluorescent X-ray analysis method. Alternatively, the components of the sample can be quantified and calculated by chemical analysis. In addition to this, it is also possible to perform quantification by an X-ray diffraction peak separation method in which measurement is performed from the crystal or glass phase of the sample. In the present invention, the mineral composition and the vitrification rate can be quantified by any of the methods, but the Zevine method or the diffraction line intensity ratio measurement method, which are simple and accurate, are preferable.

【0031】アルミナセメント物質の鉱物組成割合は、
CA20〜80重量部、CA25〜50重量部、及びC2AS5〜60重
量部が好ましく、CA40〜60重量部、CA210〜30重量部、
及びC 2AS10〜30重量部がより好ましい。アルミナセメン
ト物質の鉱物組成比がこの範囲外であると、流動性、硬
化性、及び強度発現性が悪化する場合があり、C2ASの含
有量が多いと強度低下や硬化遅延が大きく、また、CA2
が少ないと水和後の水酸化アルミニウムの生成量が少な
く、不定形耐火物に使用した際、約800〜1,000℃の中間
温度域での強度が低下する場合がある。また、一定量の
CAを含有していないと強度が不充分であり、このため、
CA、CA2、及びC2ASの鉱物組成割合は重要である。
The mineral composition ratio of the alumina cement material is
CA 20-80 parts by weight, CATwo5 to 50 parts by weight, and CTwoAS 5-60 layers
The amount is preferably 40 to 60 parts by weight, CATwo10-30 parts by weight,
And C TwoAS 10 to 30 parts by weight is more preferable. Alumina cement
If the mineral composition ratio of the material is outside this range, fluidity and hardness
The chemical conversion and strength development may deteriorate, and CTwoAS included
If the content is large, the strength will decrease and the curing delay will be large.Two
When the amount is small, the amount of aluminum hydroxide produced after hydration is small
When used as an irregular refractory
The strength in the temperature range may decrease. Also, a certain amount
If CA is not contained, the strength is insufficient, and therefore,
CA, CATwo, And CTwoThe mineral composition ratio of AS is important.

【0032】本発明のアルミナセメント物質には、目的
とするCA、CA2、及びC2ASの他に、原料に起因するα-Al
2O3や原料中の不純物から生成するCaO・TiO2や4CaO・Al2O
3・Fe2O3などの不純物を含有しているものも使用可能で
あるが、アルミナセメント物質中の不純物は少ない方が
好ましく、その合計量は5重量%以下が好ましく、TiO2
0.5重量%以下、Fe2O30.5重量%以下、及びMgO0.5重量
%以下がより好ましい。これら不純物が多くなると耐火
度だけでなく、強度発現性、高温下での硬化体としての
体積安定性や耐スポーリング抵抗性などの特性が悪化す
るばかりでなく、スラグなどへの耐食性が低下する場合
がある。
The alumina cement material of the present invention includes, in addition to the intended CA, CA 2 and C 2 AS, α-Al derived from the raw material.
CaO ・ TiO 2 and 4CaO ・ Al 2 O generated from 2 O 3 and impurities in raw materials
3 · Fe 2 O 3 are possible impurities also use those containing such, preferably better impurity less of alumina cement substances, the total amount thereof is preferably 5 wt% or less, TiO 2
More preferably, it is 0.5 wt% or less, Fe 2 O 3 0.5 wt% or less, and MgO 0.5 wt% or less. If these impurities increase, not only the fire resistance but also the properties such as strength development, volume stability as a cured product at high temperature and spalling resistance will deteriorate, and corrosion resistance to slag etc. will decrease. There are cases.

【0033】本発明におけるアルミナセメント物質のガ
ラス化率は、溶融及び/又は焼成した高温のクリンカー
を冷却する速度により調整可能であり、特に限定される
ものではないが、アルミナセメント物質では、ガラス化
率が高いと可使時間が長く取れるので好ましい。ガラス
化率は、粉末X線回折法による鉱物組成の分析で測定が
可能であり、回折線の強度が弱いもの程ガラス化率が大
きい。本発明では、ガラス化率は20%以上が好ましく、
50%以上がより好ましい。このガラス化率は、粉末X線
回折法による回折線の消失により測定することが可能で
あり、ガラス化率(重量%)=100−(ピーク面積/全回折
線面積)×100の式によって算出できる。アルミナセメン
トは、一般に溶融や焼成によって製造したクリンカーを
水や空気に接触させて冷却する方法で製造されるが、冷
却時に急冷するとガラス化率は高くなり、また、クリン
カーの鉱物組成中のSiO2含有量が多くなるとガラス化率
は高くなる。
The vitrification rate of the alumina cement material in the present invention can be adjusted by the rate of cooling the melted and / or fired high temperature clinker and is not particularly limited. A high rate is preferable because a long pot life can be obtained. The vitrification rate can be measured by analyzing the mineral composition by a powder X-ray diffraction method, and the weaker the intensity of the diffraction line, the higher the vitrification rate. In the present invention, the vitrification rate is preferably 20% or more,
50% or more is more preferable. This vitrification rate can be measured by the disappearance of the diffraction line by the powder X-ray diffraction method, and is calculated by the formula of vitrification rate (wt%) = 100− (peak area / total diffraction line area) × 100. it can. Alumina cement is generally produced by a method in which a clinker produced by melting or firing is brought into contact with water or air to cool it, but if it is rapidly cooled during cooling, the vitrification rate becomes high, and the SiO 2 content in the mineral composition of the clinker is high. The higher the content, the higher the vitrification rate.

【0034】アルミナセメント物質やアルミナセメント
の粒度は、流動性、硬化性、及び強度発現性に影響する
ため、目的特性を得るためには重要な管理ポントであっ
て、粉砕したクリンカーの粒度は、例えば、JIS R 2521
に記載のブレーン比表面積の測定方法で測定でき、ブレ
ーン値2,000〜8,000cm2/gが好ましく、4,000〜7,000cm2
/gがより好ましい。2,000cm2/g未満ではアルミナセメン
ト物質やアルミナセメントとしての水和活性が低く、強
度発現性が低下したり、硬化不良が発生したりする場合
がある。また、8,000cm2/gを越えると水和活性が大きく
なりすぎ、注水後の可使時間が確保できない場合があ
る。また、平均粒子径は、20μ以下が流動性と高温での
可使時間に優れるため好ましく、1〜15μがより好まし
い。20μを越えると流動性が低下したり、硬化遅延する
場合がある。ここでいう平均粒子径とは、レーザー回折
法、レーザー散乱法、及び沈降天秤法等の一般的に使用
されている粒度分布測定機による粒度測定結果の値であ
って、50%平均径である。
Since the particle size of the alumina cement substance or the alumina cement affects the fluidity, the hardening property and the strength development property, it is an important control point for obtaining the target characteristics, and the particle size of the crushed clinker is For example, JIS R 2521
It can be measured by the method for measuring the Blaine specific surface area described in, the Blaine value is preferably 2,000 to 8,000 cm 2 / g, 4,000 to 7,000 cm 2
/ g is more preferable. If it is less than 2,000 cm 2 / g, the hydration activity as an alumina cement substance or an alumina cement is low, and the strength development property may be deteriorated or curing failure may occur. If it exceeds 8,000 cm 2 / g, the hydration activity will be too large and the pot life after water injection may not be secured. Further, the average particle diameter is preferably 20 μm or less because of excellent fluidity and pot life at high temperature, and more preferably 1 to 15 μm. If it exceeds 20μ, the fluidity may decrease or the curing may be delayed. The average particle size here is the value of the particle size measurement result by a commonly used particle size distribution measuring instrument such as laser diffraction method, laser scattering method, and sedimentation balance method, and is a 50% average diameter. .

【0035】本発明のアルミナセメント物質はそのまま
アルミナセメントとして使用することが可能であるが、
耐火性や耐食性を向上させる目的でα-Al2O3を配合する
ことも可能である。
Although the alumina cement material of the present invention can be used as it is as an alumina cement,
It is also possible to add α-Al 2 O 3 for the purpose of improving fire resistance and corrosion resistance.

【0036】α-Al2O3は、本発明のアルミナセメントを
不定形耐火物に使用した際、高耐火性、高温強度発現
性、及び体積安定性を付与する面から好ましいもので、
バイヤープロセス等によって高純度化処理された水酸化
アルミニウムをロータリーキルンで焼成して得られる精
製アルミナであって、Al2O3を90重量%以上含有する高
純度アルミナであり、一般には、高純度アルミナ、バイ
ヤーアルミナ、易焼結アルミナ、又は軽焼アルミナと呼
ばれるものである。
Α-Al 2 O 3 is preferable from the viewpoint of imparting high fire resistance, high temperature strength development and volume stability when the alumina cement of the present invention is used in an irregular shaped refractory.
Purified alumina obtained by calcining aluminum hydroxide that has been highly purified by the Bayer process in a rotary kiln, which is high-purity alumina containing 90% by weight or more of Al 2 O 3 , and is generally high-purity alumina. , Bayer alumina, easily-sintered alumina, or lightly burned alumina.

【0037】また、配合するα-Al2O3の種類によって、
アルミナセメントの特性が大きく変わるため、α-Al2O3
の選択は重要である。特に、本発明においては、組み合
わせるアルミナセメント物質との相互作用によって、初
めて従来品に無い特性を発揮できるものである。
Further, depending on the type of α-Al 2 O 3 compounded,
Α-Al 2 O 3 because the characteristics of alumina cement change greatly.
The choice of is important. In particular, in the present invention, it is possible to exhibit the characteristics which the conventional products do not have until the interaction with the alumina cement substance to be combined.

【0038】α-Al2O3の粒度は、粉砕前の一次粒子径が
平均粒子径(Dp50)で、30〜100μが好ましい。通常、こ
の一次粒子径は、バイヤープロセスにおける水酸化アル
ミニウムの析出速度に関連し、析出速度を遅くすると大
径のものが得られ、逆に早くすると小径のものが得られ
る。また、焼成度は、BET法による比表面積で0.2〜1
00m2/gが好ましい。焼成度は、比表面積が大きいものほ
ど軽焼タイプのアルミナであることを示し、高温下で使
用した際、焼結性に優れるが収縮が大きくなる欠点も有
する。比表面積が大きいとアルミナセメントにした際の
流動性が低下し、逆に小さいと流動性が向上する傾向を
示す。また、比表面積が大きいと不定形耐火物に配合し
た際、高温での焼結性は向上するものの、過焼結によ
り、耐スポーリング性が低下し、収縮も大きくなる傾向
を示す。比表面積が小さいアルミナを配合したものは、
逆の傾向を示す。このため、本発明に配合するアルミナ
の選択は、アルミナセメントの特性を大きく左右するた
め、慎重に行うべきであり、不定形耐火物に配合した際
の要求品質に応じて、適宜決定すべきものであるが、本
発明では、α-Al2O3の一次粒子径が30〜100μで、アル
ミナの焼成度が0.2〜100m2/gが好ましく、一次粒子径40
〜80μで、0.3〜10m2/gがより好ましく、流動性、硬化
性、強度発現性、収縮率、及び耐スポーリング性の面か
ら、一次粒子径が45〜65μで、焼成度が0.5〜2m2/gが
最も好ましい。
Regarding the particle size of α-Al 2 O 3 , the primary particle size before pulverization is an average particle size (Dp50), and preferably 30 to 100 μm. Usually, the primary particle size is related to the deposition rate of aluminum hydroxide in the Bayer process, and when the deposition rate is reduced, a large diameter is obtained, and when it is increased, a small diameter is obtained. The degree of calcination is 0.2 to 1 in terms of specific surface area by the BET method.
00m 2 / g is preferred. The degree of calcination indicates that the larger the specific surface area, the lighter the type of alumina, and when used at high temperatures, it has excellent sinterability, but also has the drawback of large shrinkage. If the specific surface area is large, the fluidity of the alumina cement decreases, and if it is small, the fluidity tends to improve. If the specific surface area is large, the sinterability at a high temperature is improved when blended with an amorphous refractory, but the oversintering tends to reduce the spalling resistance and increase the shrinkage. A mixture of alumina with a small specific surface area
It shows the opposite tendency. Therefore, the selection of alumina to be blended in the present invention greatly affects the characteristics of the alumina cement, and therefore should be carefully performed, and should be appropriately determined depending on the required quality when blended in the amorphous refractory. However, in the present invention, the primary particle size of α-Al 2 O 3 is 30 to 100μ, the firing degree of alumina is preferably 0.2 to 100 m 2 / g, the primary particle size 40
~ 80μ, more preferably 0.3 ~ 10m 2 / g, in terms of fluidity, curability, strength development, shrinkage, and spalling resistance, the primary particle diameter is 45 ~ 65μ, the degree of baking 0.5 ~. Most preferred is 2 m 2 / g.

【0039】また、α-Al2O3の純度は、通常のバイヤー
プロセスによって製造されたアルミナであれば、Al2O39
8重量%以上の純度の確保が可能である。本発明では、A
l2O3の純度は高いことにこしたことはないが、98重量%
以上あれば充分である。α-Al2O3では、Al2O3純度の他
に不純物としてのNa2O量が問題であって、Na2Oが多いと
アルミナセメントにした際、流動性が低下したり、耐火
性が低下したり、高温で収縮したりする場合がある。そ
のため、Na2O量は少ない方が好ましく、0.5重量%以下
が好ましく、0.35重量%以下がより好ましい。
Further, the purity of α-Al 2 O 3 is Al 2 O 3 9 if alumina produced by a usual Bayer process is used.
It is possible to secure a purity of 8% by weight or more. In the present invention, A
The purity of l 2 O 3 has never been higher, but 98% by weight
The above is enough. In α-Al 2 O 3, a Na 2 O content of the impurities is a problem in addition to the Al 2 O 3 purity, when the alumina cement Na 2 O is large, problems such as reduction of the fluidity, refractory May decrease or shrink at high temperature. Therefore, the amount of Na 2 O is preferably small, preferably 0.5% by weight or less, and more preferably 0.35% by weight or less.

【0040】本発明では、このα-Al2O3とアルミナセメ
ントのクリンカーとを配合し、粉砕機で混合粉砕する
か、α-Al2O3を単独でアルミナセメント相当の粒度まで
粉砕後、クリンカー粉砕物と混合することも可能であ
る。α-Al2O3を単独で粉砕する場合は、Dp50が1〜10μ
程度まで粉砕することが好ましい。本発明では、α-Al2
O3をクリンカーと混合粉砕した方がアルミナセメント粒
子との馴染みが良く、またアルミナセメント中に均一に
混合されるため、不定形耐火物に使用した際、硬化体組
織が均一になり、耐食性が向上する傾向がある。
In the present invention, this α-Al 2 O 3 and clinker of alumina cement are blended and mixed and pulverized by a pulverizer, or α-Al 2 O 3 alone is pulverized to a particle size corresponding to alumina cement, It is also possible to mix with crushed clinker. When pulverizing α-Al 2 O 3 alone, Dp50 is 1 to 10μ.
It is preferable to grind to a degree. In the present invention, α-Al 2
When O 3 is mixed with a clinker and pulverized, it is more compatible with the alumina cement particles, and because it is evenly mixed in the alumina cement, when used as an irregular shaped refractory, the structure of the hardened body becomes uniform and corrosion resistance is improved. Tends to improve.

【0041】α-Al2O3の使用量は、アルミナセメント物
質とα-Al2O3からなるアルミナセメント100重量部中、
0〜50重量部が好ましく、10〜40重量部がより好まし
い。α-Al2O3の使用量を増量すると、耐火性や高温での
焼成強度は増加するが、常温での養生強度や乾燥強度が
低下し、流動性も低下する傾向があり、配合するクリン
カーの成分組成との兼ね合いがあるが、α-Al2O3配合後
の化学成分比がCaO10〜30重量%、Al2O370〜90重量%、
及びSiO20.6〜10重量%の割合になるように配合するこ
とが好ましい。特に、本発明においては、CaO21〜28重
量%、Al2O370〜78重量%、及びSiO21〜4重量%の範
囲になるように配合したものが、流動性が良好で、高強
度発現性が得られる面からより好ましい。CaOやSiO2
多いと耐食性や耐火度が著しく低下する傾向がある。耐
火骨材としてマグネシア質骨材を配合した不定形耐火物
の場合、アルミナセメント中のα-Al2O3が多いと、高温
下でマグネシアと反応し、マグネシアスピネルを生成す
ることがあり、その過程で体積膨張する傾向を示すた
め、アルミナセメント中のα-Al2O3が80重量%を越える
ように多量に配合することは、目的とする不定形耐火物
で配合する耐火骨材の種類と添加量によっては好ましく
ない。
The amount of α-Al 2 O 3 used is 100 parts by weight of alumina cement composed of the alumina cement substance and α-Al 2 O 3 .
0 to 50 parts by weight is preferable, and 10 to 40 parts by weight is more preferable. When the amount of α-Al 2 O 3 used is increased, the fire resistance and the firing strength at high temperature increase, but the curing strength at room temperature and the dry strength tend to decrease, and the fluidity also tends to decrease. Although there is a balance with the component composition of, the chemical composition ratio after blending α-Al 2 O 3 is CaO 10 to 30% by weight, Al 2 O 3 70 to 90% by weight,
And SiO 2 is preferably added in an amount of 0.6 to 10% by weight. In particular, in the present invention, what is blended in the range of CaO 21 to 28% by weight, Al 2 O 3 70 to 78% by weight, and SiO 2 1 to 4% by weight has good fluidity and high strength. It is more preferable from the viewpoint of obtaining expressibility. When CaO or SiO 2 is large, the corrosion resistance and fire resistance tend to be significantly reduced. In the case of irregular shaped refractory containing magnesia aggregate as refractory aggregate, if α-Al 2 O 3 in alumina cement is large, it may react with magnesia at high temperature to form magnesia spinel. Since α-Al 2 O 3 in alumina cement exceeds 80% by weight, it is necessary to mix a large amount of α-Al 2 O 3 in alumina cement because it tends to expand in volume during the process. It is not preferable depending on the addition amount.

【0042】さらに、本発明では、アルミナセメントや
不定形耐火物の流動性の改善目的で、通常、不定形耐火
物に配合される、例えば、耐火物 33-59,p3-7,1981、耐
火物33-393,p31-34,1981、及び耐火物 40-5,p270-278,1
988等に記載されている、硬化遅延剤や硬化促進剤など
の添加剤や、流動化剤等を併用することが可能である。
Further, in the present invention, in order to improve the fluidity of the alumina cement or the amorphous refractory, it is usually blended with the irregular refractory, for example, refractory 33-59, p3-7, 1981, refractory. 33-393, p31-34,1981, and refractory 40-5, p270-278,1
It is possible to use additives such as a curing retarder and a curing accelerator described in 988 etc., a fluidizing agent and the like in combination.

【0043】硬化遅延剤としては、カルボン酸類、アル
カリ金属炭酸塩、ホウ酸類、ポリアクリル酸類、ポリメ
タクリル酸類、及びリン酸類が挙げられ、そのうち、カ
ルボン酸又はそのアルカリ塩の使用が好ましい。
Examples of the curing retarder include carboxylic acids, alkali metal carbonates, boric acids, polyacrylic acids, polymethacrylic acids, and phosphoric acids, of which carboxylic acids or alkali salts thereof are preferably used.

【0044】ここで、カルボン酸類とは、オキシカルボ
ン酸類であって、具体的には、クエン酸、グルコン酸、
酒石酸、コハク酸、乳酸、リンゴ酸、及びサリチル酸又
はそれらのナトリウム塩、カリウム塩、及びカルシウム
塩等のアルカリ塩等が挙げられる。これらのうち、クエ
ン酸又はそのアルカリ塩、中でもクエン酸ナトリウムや
クエン酸カリウムの使用が好ましい。カルボン酸類の純
度は特に限定されるものではないが、現在、工業的に精
製されているカルボン酸類の使用が可能であって、目的
とするカルボン酸類の純度が80重量%程度以上が好まし
い。中でも、不純物として硫酸塩が0.05重量%以下のク
エン酸又はその塩や、20℃における1重量%濃度の水溶
液のpHが7〜10のクエン酸又はその塩を使用すること
は、可使時間に優れるため好ましい。
Here, the carboxylic acids are oxycarboxylic acids, and specifically, citric acid, gluconic acid,
Examples thereof include tartaric acid, succinic acid, lactic acid, malic acid, and salicylic acid, or their alkali salts such as sodium salt, potassium salt, and calcium salt. Among these, use of citric acid or an alkali salt thereof, particularly sodium citrate or potassium citrate, is preferred. The purity of the carboxylic acids is not particularly limited, but currently industrially purified carboxylic acids can be used, and the purity of the target carboxylic acids is preferably about 80% by weight or more. Among them, citric acid containing 0.05% by weight or less of sulfate as an impurity or a salt thereof, or citric acid having a pH of 7 to 10 of a 1% by weight concentration aqueous solution at 20 ° C. or a salt thereof is It is preferable because it is excellent.

【0045】アルカリ金属炭酸塩としては、無機の炭酸
塩のいずれも使用可能であるが、炭酸ナトリウム、炭酸
カリウム、炭酸水素ナトリウム、及び炭酸水素カリウム
等のアルカリ金属炭酸塩の使用が好ましく、その含水塩
や無水塩のいずれの使用も可能である。これらのうち、
炭酸ナトリウムの使用が好ましく、JIS K 1201やJISK 8
625で規定される炭酸ナトリウムを使用することが可能
である。アルカリ金属炭酸塩の粒度は、アルミナセメン
トと混合した際、水に溶解しやすいように、細かいもの
程好ましく、100メッシュ以下、特に、200メッシュ以下
が好ましい。アルカリ金属炭酸塩の純度は特に限定され
るものではないが、現在、工業的に精製されているアル
カリ金属炭酸塩の使用が可能であって、目的とする炭酸
塩の純度が80重量%程度以上のものの使用が好ましい。
As the alkali metal carbonate, any of inorganic carbonates can be used, but it is preferable to use an alkali metal carbonate such as sodium carbonate, potassium carbonate, sodium hydrogen carbonate, potassium hydrogen carbonate, etc. Either salt or anhydrous salt can be used. Of these,
Use of sodium carbonate is preferred, JIS K 1201 and JIS K 8
It is possible to use sodium carbonate as defined by 625. The particle size of the alkali metal carbonate is preferably as fine as possible so as to be easily dissolved in water when mixed with alumina cement, and is preferably 100 mesh or less, particularly preferably 200 mesh or less. Although the purity of the alkali metal carbonate is not particularly limited, it is possible to use an industrially refined alkali metal carbonate, and the purity of the target carbonate is about 80% by weight or more. It is preferable to use

【0046】ホウ酸類とはホウ酸又はそのアルカリ塩を
いう。ホウ酸は、別名ボール酸、正ホウ酸、又はオルソ
ホウ酸と呼ばれ、H3BO4で示され、ピロホウ酸、テトラ
ホウ酸、及びメタホウ酸を含有するものである。ホウ酸
の製造方法は特に限定されるものではないが、通常、ホ
ウ酸の原鉱石に硫酸を加えて加熱分解し、ホウ酸を遊離
させて分離抽出後、精製する。ホウ酸のアルカリ塩とし
ては、ナトリウム塩、カリウム塩、及びカルシウム塩等
が挙げられ、そのうち、ナトリウム塩又はカリウム塩の
使用が好ましく、その含水化合物や無水化合物のいずれ
の使用も可能である。ホウ酸類の粒度は、アルミナセメ
ントに混合した際、水に溶解しやすいように小さければ
小さいほど好ましい。また、ホウ酸類の純度は特に限定
されるものではないが、現在、工業的に精製されている
ホウ酸の使用が可能であって、ホウ酸中のBO4分が80重
量%以上が好ましい。
The boric acid refers to boric acid or its alkali salt. Boric acid is also called boric acid, orthoboric acid, or orthoboric acid, is represented by H 3 BO 4 , and contains pyroboric acid, tetraboric acid, and metaboric acid. The method for producing boric acid is not particularly limited, but usually, sulfuric acid is added to the raw ore of boric acid for thermal decomposition, boric acid is liberated, separated and extracted, and then purified. Examples of the alkali salt of boric acid include a sodium salt, a potassium salt, and a calcium salt. Among them, the use of a sodium salt or a potassium salt is preferable, and any of a hydrated compound and an anhydrous compound thereof can be used. The particle size of boric acids is preferably as small as possible so as to be easily dissolved in water when mixed with alumina cement. Further, the purity of boric acids is not particularly limited, but currently industrially purified boric acid can be used, and the BO 4 content in boric acid is preferably 80% by weight or more.

【0047】ポリアクリル酸類としては、ポリアクリル
酸又はこれらの塩で、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリ
アクリル酸カリウム、及びポリアクリル酸アンモニウム
等が挙げられるが、これらの中で、性能、価格、入手し
易さ、及び取扱い易さ等からポリアクリル酸ナトリウム
の使用が最も好ましい。
Examples of polyacrylic acids include polyacrylic acid and salts thereof such as sodium polyacrylate, potassium polyacrylate, and ammonium polyacrylate. Among these, performance, price, and availability are available. It is most preferable to use sodium polyacrylate because it is easy and easy to handle.

【0048】ポリメタクリル酸類とは、ポリメタクリル
酸又はこれらの塩で、ポリメタクリル酸ナトリウム、ポ
リメタクリル酸カリウム、及びポリメタクリル酸アンモ
ニウム等が挙げられるが、これらの中で、性能、価格、
入手し易さ、及び取扱い易さ等からポリメタクリル酸ナ
トリウムの使用が最も好ましい。
The polymethacrylic acids are polymethacrylic acid or salts thereof, such as sodium polymethacrylate, potassium polymethacrylate, and ammonium polymethacrylate. Among these, performance, price,
It is most preferable to use sodium polymethacrylate because it is easily available and easy to handle.

【0049】リン酸類とは、ヘキサメタリン酸、トリポ
リリン酸、及びピロリン酸又はそのアルカリ塩等が挙げ
られる。
Examples of the phosphoric acids include hexametaphosphoric acid, tripolyphosphoric acid, pyrophosphoric acid and alkali salts thereof.

【0050】また、硬化促進剤としては、水酸化ナトリ
ウム、水酸化カリウム、及び水酸化カルシウム等の水酸
化物や、炭酸リチウム等のリチウム塩が挙げられ、その
うちリチウム塩の使用が硬化促進作用が強い面から好ま
しい。
Examples of the curing accelerator include hydroxides such as sodium hydroxide, potassium hydroxide and calcium hydroxide, and lithium salts such as lithium carbonate. Of these, use of the lithium salt has a curing promoting action. It is preferable from the standpoint of strength.

【0051】添加剤の使用量は、アルミナセメント100
重量部に対して、0.5〜2.5重量部が好ましく、1.0〜2.0
重量部がより好ましい。0.5重量部未満では作業性が低
下する場合があり、2.5重量部を越えると硬化が遅延し
たり、強度が低下する場合がある。
The amount of the additive used is 100% alumina cement.
0.5 to 2.5 parts by weight, preferably 1.0 to 2.0 parts by weight
Parts by weight are more preferred. If it is less than 0.5 part by weight, workability may be lowered, and if it exceeds 2.5 parts by weight, curing may be delayed or strength may be lowered.

【0052】流動化剤は、セメント分散性に優れる界面
活性剤を主成分とする混和剤であって、一般には、ナフ
タレンスルホン酸ホルマリン縮合物の塩(ナフタレン
系)、メラミン樹脂スルホン酸ホルマリン縮合物の塩(メ
ラミン系)、及びオレフィン/マレイン酸共重合物の塩
(カルボン酸系)等が使用可能である。具体的にはβ−ナ
フタレンスルホン酸高縮合物のナトリウム塩、クレオソ
ート油スルホン酸縮合物のナトリウム塩、β−ナフタレ
ンスルホン酸低縮合物のナトリウム塩、及びポリオキシ
エチレンノニルフェニルエーテル等が挙げられる。流動
化剤の使用量は特に限定されるものではないが、アルミ
ナセメントと耐火骨材からなる不定形耐火物100重量部
に対し、0.5〜5重量部が好ましい。
The fluidizing agent is an admixture containing a surfactant having excellent cement dispersibility as a main component, and is generally a salt of naphthalenesulfonic acid formalin condensate (naphthalene type), melamine resin sulfonic acid formalin condensate. Salt (melamine series) and olefin / maleic acid copolymer salt
(Carboxylic acid type) and the like can be used. Specific examples include sodium salt of β-naphthalene sulfonic acid high condensate, sodium salt of creosote oil sulfonic acid condensate, sodium salt of β-naphthalene sulfonic acid low condensate, and polyoxyethylene nonylphenyl ether. . Although the amount of the fluidizing agent used is not particularly limited, it is preferably 0.5 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the amorphous refractory made of alumina cement and refractory aggregate.

【0053】添加剤や流動化剤の配合方法は特に限定さ
れるものではなく、添加剤等を所定の割合になるように
配合し、あらかじめ粉砕したアルミナセメントと、V型
ブレンダー、コーンブレンダー、ナウタミキサー、パン
型ミキサー、及びオムニミキサー等の混合機を用いて均
一混合するか、あるいは、所定の割合でアルミナセメン
トと添加剤等を配合後、振動ミル、チューブミル、ボー
ルミル、及びローラーミル等の粉砕機で混合粉砕するこ
とが可能である。また、本発明では、添加剤等を100〜4
00℃の温度で加熱し、アルミナセメントと混合するか、
又は添加剤等とアルミナセメントとを一緒に混合したも
のを加熱する方法が可能である。加熱方法としては、粉
砕と同時に加熱する方法、輸送時に熱風で加熱する方
法、輸送機械を加熱する方法、及び貯蔵時に加熱する方
法等が可能である。
The method of mixing the additives and the fluidizing agent is not particularly limited, and the additives and the like are mixed in a predetermined ratio, and the alumina cement is crushed in advance, and a V-type blender, a corn blender, and a Nauta. Mixing uniformly using a mixer such as a mixer, a pan-type mixer, and an omni mixer, or after mixing alumina cement and additives in a predetermined ratio, a vibration mill, a tube mill, a ball mill, a roller mill, etc. It is possible to mix and pulverize with a pulverizer. In addition, in the present invention, additives such as 100 ~ 4
Heat at a temperature of 00 ° C and mix with alumina cement, or
Alternatively, a method of heating a mixture of additives and the like and alumina cement together is possible. As a heating method, a method of heating at the same time as crushing, a method of heating with hot air during transportation, a method of heating a transportation machine, a method of heating during storage, and the like are possible.

【0054】これらの添加剤は、ICP、ICPA、G
C−MS、NMR、HPLC、及びFT−IR等の機器
分析、キレート分析、及び放射化分析法等で種類と量比
とを特定化することが可能である。
These additives are ICP, ICPA, G
It is possible to specify the kind and the quantitative ratio by instrumental analysis such as C-MS, NMR, HPLC, and FT-IR, chelate analysis, and activation analysis.

【0055】本発明で使用する水は特に限定されるもの
ではなく、水道水、天然水、及び河川水等、一般のコン
クリート用として使用される水が使用できるが、Na+、K
+、Mg2+、Ca2+、及びCl-等の可溶性成分の少ない水の使
用が好ましい。水の使用量は目的とする不定形耐火物に
よって適宜決定され、特に限定されるものではないが、
その量が多いとブリージングしたり強度が低下する。そ
のため、流し込み施工する不定形耐火物では、通常、不
定形耐火物100重量部に対して、2〜20重量部が好まし
い。一般的には、JIS R 2553記載の方法で測定したフロ
ー値が130〜240mmになるように水を添加することが好ま
しい。
The water used in the present invention is not particularly limited, and water used for general concrete such as tap water, natural water, river water, etc. can be used, but Na + , K
It is preferable to use water having a low content of soluble components such as + , Mg 2+ , Ca 2+ , and Cl . The amount of water used is appropriately determined depending on the intended amorphous refractory and is not particularly limited,
If the amount is too large, breathing or strength is reduced. Therefore, in the case of the castable amorphous refractory, 2 to 20 parts by weight is usually preferable to 100 parts by weight of the irregular refractory. Generally, it is preferable to add water so that the flow value measured by the method described in JIS R 2553 is 130 to 240 mm.

【0056】本発明で使用する耐火骨材とは、耐火骨材
92〜99重量%とアルミナセメント1〜8重量%からなる
低セメントキャスタブルタイプに使用することが好まし
いもので、通常、不定形耐火物に使用されている耐火骨
材が使用可能である。具体的には、溶融マグネシア、焼
結マグネシア、天然マグネシア、及び軽焼マグネシア等
のマグネシア質、溶融マグネシアスピネルや焼結マグネ
シアスピネルなどのマグネシアスピネル質、溶融アルミ
ナ、焼結アルミナ、軽焼アルミナ、及び易焼結アルミナ
等のアルミナ質、オイルピッチ、タール、及び鱗状黒鉛
等のカーボン質、並びに、シリカヒューム、コロイダル
シリカ、軽焼アルミナ、及び易焼結アルミナ等の超微粉
等が挙げられ、その他、溶融シリカ、焼成ムライト、酸
化クロム、ボーキサイト、アンダルサイト、シリマナイ
ト、シャモット、ケイ石、ロー石、粘土、ジルコン、ジ
ルコニア、ドロマイト、パーライト、バーミキュライ
ト、煉瓦屑、陶器屑、窒化珪素、窒化ホウ素、炭化珪
素、及び窒化珪素鉄等の使用が可能である。特に、本発
明の不定形耐火物においては、耐食性、耐用性(耐久
性)、及び耐火性の面から、マグネシア質骨材、マグネ
シアスピネル質骨材、アルミナ質骨材、カーボン質骨
材、超微粉、並びに、シャモットや炭化珪素等の骨材の
中から選ばれた一種又は二種以上の耐火骨材を配合する
ことが好ましい。また、鉄鋼製造プロセスの溶鋼工程に
使用する場合は、スラグ浸透抑制の面から、マグネシア
質骨材とアルミナ質骨材の併用、又はマグネシアスピネ
ル質骨材とアルミナ質骨材の併用が好ましく、溶銑工程
に使用する場合には、電融アルミナや焼結アルミナなど
のアルミナ質骨材とカーボン質骨材、シリカヒューム等
の超微粉、及び添加剤等との併用が好ましい。
The refractory aggregate used in the present invention is a refractory aggregate.
It is preferably used for a low cement castable type consisting of 92 to 99% by weight and alumina cement 1 to 8% by weight, and a fireproof aggregate which is usually used for an irregular shaped refractory can be used. Specifically, magnesia such as molten magnesia, sintered magnesia, natural magnesia, and light burned magnesia, magnesia spinel material such as fused magnesia spinel and sintered magnesia spinel, fused alumina, sintered alumina, light burned alumina, and Alumina such as easy-sintering alumina, oil pitch, tar, and carbonaceous material such as scaly graphite, and silica fume, colloidal silica, light-burning alumina, and ultrafine powder such as easy-sintering alumina. Fused silica, calcined mullite, chromium oxide, bauxite, andalusite, sillimanite, chamotte, silica stone, loastone, clay, zircon, zirconia, dolomite, perlite, vermiculite, brick dust, pottery waste, silicon nitride, boron nitride, silicon carbide , And silicon iron nitride can be used. In particular, in the amorphous refractory of the present invention, corrosion resistance, durability (durability), and in terms of fire resistance, magnesia aggregate, magnesia spinel aggregate, alumina aggregate, carbonaceous aggregate, super It is preferable to mix fine powder and one or more kinds of refractory aggregates selected from aggregates such as chamotte and silicon carbide. Further, when used in the molten steel process of the steel manufacturing process, from the aspect of slag permeation suppression, it is preferable to use a magnesia aggregate and an alumina aggregate in combination, or a magnesia spinel aggregate and an alumina aggregate in combination. When used in a process, it is preferable to use an alumina-based aggregate such as fused alumina or sintered alumina and a carbon-based aggregate, ultrafine powder such as silica fume, and additives in combination.

【0057】ここで、マグネシア質骨材とは、海水法に
より海水から抽出された水酸化マグネシウム、炭酸マグ
ネシウム、天然マグネシアであるマグネサイト、又は天
然炭酸マグネシウムをロータリーキルン等で焼成して得
られる焼結マグネシアクリンカーを、また、その焼結マ
グネシアクリンカーを電気炉等で溶融して得られる電融
マグネシアクリンカーを、さらには、焼結マグネシアク
リンカーと電融マグネシアクリンカーの混合物等を所定
のサイズに粉砕し、篩い分けしたものであって、MgOの
純度が80重量%以上のものが不定形耐火物に使用した
際、耐食性に優れる面で好ましく、SiO2やTiO2などの不
純物が少ないものが好ましく、MgOの純度が95重量%以
上であり、CaOの含有率が2重量%以下、SiO2の含有率
が0.5重量%以下、及びB2O3の含有率が0.5重量%以下の
マグネシアが、耐食性に優れる面から好ましい。この
他、スピネルコーティングしたマグネシア、粒界にチタ
ン酸マグネシウムを含有させたマグネシア、マグネシア
粒子表面にカルシウムアルミネートを生成させたマグネ
シア、塩基性煉瓦に使用される、高純度、高嵩密度、及
び粗大結晶粒の特殊なマグネシアクリンカー、並びに、
耐熱スポーリング性を向上させたマグネシア・ジルコニ
アクリンカー等を粉砕した特殊なマグネシアも使用可能
である。マグネシアクリンカーにおけるMgO/Al2O3モル
比は、1/1〜0.1/1が好ましく、0.4/1〜0.2/1
が不定形耐火物に配合した際、耐用性に優れる面からよ
り好ましい。
Here, the magnesia aggregate is a sintered product obtained by calcining magnesium hydroxide, magnesium carbonate, magnesite which is natural magnesia, or natural magnesium carbonate extracted from seawater by the seawater method in a rotary kiln or the like. Magnesia clinker, also, the electro-melting magnesia clinker obtained by melting the sintered magnesia clinker in an electric furnace or the like, further, crushed a mixture of the sintered magnesia clinker and the electro-melting magnesia clinker into a predetermined size, It is sieved, and the purity of MgO is 80% by weight or more, when it is used for an irregular shaped refractory, it is preferable in terms of excellent corrosion resistance, and those with less impurities such as SiO 2 and TiO 2 are preferable. purity is 95 wt% or more, CaO content of from 2 wt% or less, the content of SiO 2 is 0.5 wt% or less, and B 2 O 3 Magnesia Yu rate of 0.5 wt% or less, preferably from the surface of excellent corrosion resistance. In addition to these, magnesia with spinel coating, magnesia containing magnesium titanate at grain boundaries, magnesia with calcium aluminate formed on the surface of magnesia particles, and high purity, high bulk density, and coarseness used for basic bricks Special magnesia clinker with crystal grains, and
It is also possible to use special magnesia obtained by crushing magnesia / zirconia clinker having improved heat-resistant spalling resistance. The MgO / Al 2 O 3 molar ratio in the magnesia clinker is preferably 1/1 to 0.1 / 1 and 0.4 / 1 to 0.2 / 1.
Is more preferable in terms of excellent durability when blended with an amorphous refractory.

【0058】マグネシアスピネル質骨材とは、水酸化マ
グネシウムや仮焼マグネシア等のMgO原料と、水酸化ア
ルミニウムや仮焼アルミナ等のAl2O3原料とを、所定の
割合になるように配合し、ロータリーキルン等の焼成装
置を用いて、約1,800〜1,900℃の温度で反応・焼成させ
たスピネルクリンカーを、また、電気炉などの溶融装置
にて溶融したマグネシアスピネルクリンカーを、さらに
は、これらの焼成したものと溶融したものを混合したク
リンカー等を所定のサイズに粉砕し、篩い分けしたもの
である。
The magnesia spinel aggregate is a mixture of MgO raw material such as magnesium hydroxide and calcined magnesia and Al 2 O 3 raw material such as aluminum hydroxide and calcined alumina in a predetermined ratio. , A rotary kiln or other firing device, spinel clinker reacted and fired at a temperature of about 1,800 to 1,900 ° C, and a magnesia spinel clinker melted in a melting device such as an electric furnace are further fired. A clinker or the like, which is a mixture of the dried product and the melted product, is crushed to a predetermined size and sieved.

【0059】アルミナ質骨材とは、水酸化アルミニウム
や仮焼アルミナなどのAl2O3原料を、電気炉等の溶融装
置やロータリーキルン等の焼成装置によって、溶融及び
/又は焼成したものを、所定のサイズに粉砕し、篩い分
けしたものであって、鉱物組成としては、α-Al2O3やβ
-Al2O3などと示される酸化アルミニウムであり、焼結ア
ルミナ、仮焼アルミナ、及び易焼結アルミナ等と呼ばれ
るものである。通常、Al2O3を90重量%以上含有するα-
Al2O3の使用が最も好ましい。また、アルミナとジルコ
ニアクリンカーとを溶融して得られる、耐熱スポーリン
グ性を向上させたアルミナ・ジルコニアクリンカー等の
使用も可能である。
The alumina-based aggregate is obtained by melting and / or firing an Al 2 O 3 raw material such as aluminum hydroxide or calcined alumina by a melting device such as an electric furnace or a firing device such as a rotary kiln. It was crushed to the size of sieving and sieved, and the mineral composition was α-Al 2 O 3 and β.
Aluminum oxide represented by -Al 2 O 3 and the like, which is called sintered alumina, calcined alumina, and easily sintered alumina. Α-containing 90% by weight or more of Al 2 O 3
Most preferred is the use of Al 2 O 3 . It is also possible to use alumina-zirconia clinker having improved heat resistance spalling property, which is obtained by melting alumina and zirconia clinker.

【0060】耐火骨材は、通常、5〜3mm、4〜1mm、
3〜1mm、1mm下、200メッシュ下、及び325メッシュ下
等の粒度のものを要求物性に応じて配合する。
The refractory aggregate is usually 5 to 3 mm, 4 to 1 mm,
A particle size of 3 to 1 mm, 1 mm, 200 mesh, 325 mesh, etc. is blended according to the required physical properties.

【0061】本発明において、耐火骨材として、さら
に、粒径が微小の粉体である超微粉を使用することが可
能である。
In the present invention, as the refractory aggregate, it is possible to use ultrafine powder having a fine particle size.

【0062】ここで、超微粉とは、粒径10μ以下の粒子
が80重量%以上の耐火性微粉末であって、平均粒子径が
1μ以下で、BET法による比表面積が10m2/g以上のも
のが、不定形耐火物に配合した際、流動性が確保でき、
高強度発現性を有するため好ましい。具体的には、シリ
カヒューム、コロイダルシリカ、易焼結アルミナ、非晶
質シリカ、ジルコン、炭化珪素、窒化珪素、酸化クロ
ム、及び酸化チタン等の無機微粉が使用可能であり、こ
のうち、シリカヒューム、コロイダルシリカ、及び易焼
結アルミナの使用が好ましい。特に、低セメントキャス
タブルに使用するシリカヒュームは、スラリーにした際
のpHが分散性を左右することから重要であって、弱酸
性から酸性のものが特に可使時間が確保できる面から好
ましい。
Here, the ultrafine powder is a refractory fine powder containing 80% by weight or more of particles having a particle size of 10 μ or less, an average particle size of 1 μ or less, and a specific surface area by the BET method of 10 m 2 / g or more. When mixed with amorphous refractory, the fluidity can be secured.
It is preferable because it has high strength developability. Specifically, silica fume, colloidal silica, easily sintered alumina, amorphous silica, zircon, silicon carbide, silicon nitride, chromium oxide, and inorganic fine powder such as titanium oxide can be used. It is preferable to use colloidal silica, and easily sintered alumina. In particular, silica fume used for low cement castable is important because the pH of the silica fume when it is made into a slurry influences the dispersibility, and weakly acidic to acidic silica fume is particularly preferable from the viewpoint that the pot life can be secured.

【0063】本発明の耐火骨材の使用量は、施工場所に
よって適宜決定すべきものであり、特に限定されるもの
ではないが、不定形耐火物100重量部中、50〜99重量部
が好ましく、耐食性の面から、85〜90重量部がより好ま
しい。耐火骨材としてシリカヒューム等の超微粉を低セ
メントキャスタブルに使用する場合は、アルミナセメン
ト2〜6重量部、耐火骨材94〜98重量部、及びシリカヒ
ューム5重量部以下とする配合が、著しく流動性と可使
時間を確保できる面から好ましい。
The amount of the refractory aggregate of the present invention to be used should be appropriately determined depending on the construction site and is not particularly limited, but is preferably 50 to 99 parts by weight in 100 parts by weight of the amorphous refractory, From the viewpoint of corrosion resistance, 85 to 90 parts by weight is more preferable. When ultrafine powder such as silica fume is used as a refractory aggregate in low cement castables, the composition of alumina cement 2 to 6 parts by weight, refractory aggregate 94 to 98 parts by weight, and silica fume 5 parts by weight or less is remarkably contained. It is preferable from the viewpoint of ensuring fluidity and pot life.

【0064】本発明の不定形耐火物の製造方法は特に限
定されるものではないが、通常の不定形耐火物の製造方
法に準じ、各構成原料を所定の割合になるように配合
し、V型ブレンダー、コーンブレンダー、ナウターミキ
サー、パン型ミキサー、及びオムニミキサー等の混合機
を用いて均一混合するか、あるいは、所定の割合で混練
り施工する際、混練り機に直接秤込むことも可能であ
る。
The method for producing the amorphous refractory material of the present invention is not particularly limited, but according to the ordinary method for producing the amorphous refractory material, the constituent raw materials are blended in predetermined proportions, and V Uniform blending using a blender such as a mold blender, a corn blender, a Nauter mixer, a pan mixer, and an omni mixer, or when kneading at a predetermined ratio, may be directly weighed in the kneading machine. It is possible.

【0065】さらに、本発明の不定形耐火物には、硬化
体を乾燥する際に生じやすい爆裂を防止する目的で、金
属アルミニウムやシリコン合金などの金属粉末、ビニル
繊維やポリプロピレンなどの有機繊維、窒素含有ガス生
成物、及びデキストリン等の爆裂防止剤を必要に応じて
配合することも可能である。爆裂防止剤の使用量は目的
とする耐爆裂性に応じて適宜決定すべきもので一義的に
決定することはできないが、一般的には、不定形耐火物
100重量部に対して、0.05〜5重量部配合することが可
能である。
Furthermore, the amorphous refractory material of the present invention contains metal powder such as metal aluminum or silicon alloy, organic fiber such as vinyl fiber or polypropylene, for the purpose of preventing explosion that tends to occur when the cured product is dried. A nitrogen-containing gas product and an explosion-proof agent such as dextrin may be added as required. The amount of anti-explosive agent used should be appropriately determined according to the intended explosion resistance, and cannot be uniquely determined, but generally, it is an irregular refractory
It is possible to add 0.05 to 5 parts by weight to 100 parts by weight.

【0066】[0066]

【実施例】以下、実施例に基づき本発明をさらに説明す
る。
The present invention will be further described below with reference to examples.

【0067】実施例1 CaO原料、Al2O3原料、及びSiO2原料を配合し、電気炉に
て溶融後、高圧冷却エアーにより溶融物を急冷して、所
定の鉱物組成のクリンカーを合成した。合成したクリン
カーを、ブレーン値が約4,800cm2/gになるようにバッチ
式ボールミルで粉砕し、粉砕時間によってブレーン値を
調整して本発明のアルミナセメントを製造した。このア
ルミナセメント3重量部、粒度4〜1mmの耐火骨材a79
重量部、粒度1mm下の耐火骨材b18重量部、超微粉であ
る耐火骨材c3重量部、添加剤A0.05重量部、及び添加
剤B0.03重量部を配合して不定形耐火物を製造した。製
造した不定形耐火物100重量部に対して、水7.2重量部を
加え、ミキサーで5分間混練り後、鉱物組成、流動性と
してフロー値、可使時間、硬化時間、常温強度として養
生強度や乾燥強度、及び高温強度として焼成強度をそれ
ぞれ測定した。測定は全て30℃恒温室内で行った。結果
を表1に併記する。
Example 1 A CaO raw material, an Al 2 O 3 raw material, and a SiO 2 raw material were blended, melted in an electric furnace, and then rapidly cooled with high-pressure cooling air to synthesize a clinker having a predetermined mineral composition. . The synthesized clinker was pulverized with a batch type ball mill so that the Blaine value was about 4,800 cm 2 / g, and the Blaine value was adjusted according to the pulverization time to produce the alumina cement of the present invention. 3 parts by weight of this alumina cement, refractory aggregate with a grain size of 4 to 1 mm a79
Parts by weight, 18 parts by weight of refractory aggregate with a grain size of 1 mm or less, 3 parts by weight of ultrafine refractory aggregate c, 0.05 part by weight of additive A, and 0.03 part by weight of additive B to form an amorphous refractory material. Manufactured. After adding 7.2 parts by weight of water to 100 parts by weight of the irregular-shaped refractory produced and kneading with a mixer for 5 minutes, mineral composition, flow value as fluidity, pot life, hardening time, curing strength as room temperature strength, etc. The firing strength was measured as the dry strength and the high temperature strength. All measurements were carried out in a constant temperature room at 30 ° C. The results are also shown in Table 1.

【0068】<使用材料> CaO原料 :市販生石灰 Al2O3原料 :バイヤー法により製造された高純度アルミ
ナ、市販品、Al2O3純度99重量%、平均粒子径70μ SiO2原料 :市販、溶融シリカ α-Al2O3 :市販品、純度99.9重量%、平均粒子径50μ 耐火骨材a:焼結アルミナ、市販品 耐火骨材b:微粉アルミナ、市販品 耐火骨材c:シリカヒューム、市販品 添加剤A :試薬、トリポリリン酸ナトリウム 添加剤B :ホウ酸、市販品 アルミナセメントα:市販品、主鉱物組成CA82重量%、
CA218重量%
<Materials used> CaO raw material: commercial quicklime Al 2 O 3 raw material: high-purity alumina produced by the Bayer method, commercial product, Al 2 O 3 purity 99% by weight, average particle diameter 70 μ SiO 2 raw material: commercial, Fused silica α-Al 2 O 3 : Commercial product, purity 99.9% by weight, average particle size 50μ Fire-resistant aggregate a: Sintered alumina, commercial product Fire-resistant aggregate b: Fine alumina, commercial product Fire-resistant aggregate c: Silica fume, Commercial product Additive A: Reagent, sodium tripolyphosphate Additive B: Boric acid, commercial product Alumina cement α: Commercial product, main mineral composition CA 82% by weight,
CA 2 18% by weight

【0069】<測定方法> 鉱物組成 :X線回折装置により、Zevine法により定量
した鉱物組成量 フロー値 :流動性の評価、30℃恒温室内に混練り物を
所定時間放置した後、15回タッピングして測定 可使時間 :30℃恒温室内に混練り物をナイロン袋に移
し取り、触指にて硬化するまでに要した時間 硬化時間 :温度記録計を用いて、30℃恒温室内に混練
り物を放置した際の注水から発熱温度が最大に到達する
までの時間 養生強度 :常温強度、4×4×16cmの型枠に混練り物
を入れ、30℃恒温室内で24時間養生後の圧縮強度 乾燥強度 :常温強度、24時間養生後、さらに、110℃
にて24時間乾燥後の圧縮強度 焼成強度 :高温強度、110℃で乾燥後、シリコニット
電気炉にいれ、1,000℃で2時間焼成した後、室温まで
放冷したものの圧縮強度
<Measurement method> Mineral composition: Mineral composition amount quantified by Zevine method by X-ray diffractometer Flow value: Evaluation of fluidity, Kneading mixture left in constant temperature room at 30 ° C. for predetermined time, and tapping 15 times Measured pot life: Time required to transfer the kneaded product to a nylon bag in a thermostatic chamber at 30 ° C and cure with a finger. Curing time: Leave the kneaded product in a thermostatic chamber at 30 ° C using a temperature recorder. Time from pouring water to the time when heat generation temperature reaches maximum Curing strength: Room temperature strength Compressed strength after curing for 24 hours in a thermostatic chamber at 30 ° C after putting the kneaded product in a 4 × 4 × 16 cm formwork Dry strength: Room temperature strength, after curing for 24 hours, further 110 ℃
Compressive strength after drying for 24 hours at calcination strength: high temperature strength, after drying at 110 ℃, put in a siliconit electric furnace, calcining at 1,000 ℃ for 2 hours, and then allowing to cool to room temperature

【0070】[0070]

【表1】 [Table 1]

【0071】表1に示すように、本発明の不定形耐火物
は、従来の市販アルミナセメントを配合したものに比べ
て、流動性が良好で、可使時間も長く、硬化時間や圧縮
強度とも問題のないものであった。
As shown in Table 1, the amorphous refractory material of the present invention has better fluidity, longer pot life, and less curing time and compressive strength than those prepared by blending conventional commercial alumina cement. There was no problem.

【0072】実施例2 5〜3mmの骨材(骨材)として耐火骨材d40重量%、3
〜1mmの骨材(骨材)として耐火骨材d45重量%、1mm
下の骨材(骨材)として耐火骨材d10重量%、及び200
メッシュ下の骨材(骨材)として耐火骨材e5重量%を
配合して耐火骨材とした。この耐火骨材と、CA60重量
%、CA220重量%、及びC2AS20重量%のアルミナセメン
トとを表2に示す割合に配合し、千代田技研工業社製オ
ムニミキサーで、20分間混合し、本発明の不定形耐火物
を製造した。この不定形耐火物100重量部に対して、10
重量部の水を添加してモタルミキサーにて、30℃恒温室
内で混練りしたこと以外は実施例1と同様に行った。結
果を表2に併記する。
Example 2 Refractory aggregate d40% by weight as aggregate (aggregate) of 5 to 3 mm, 3
Fire-resistant aggregate d45% by weight, 1 mm, as aggregate (aggregate) of 1 mm
Refractory aggregate d10% by weight and 200 as lower aggregate (aggregate)
As the aggregate (aggregate) under the mesh, 5% by weight of the refractory aggregate e was blended to obtain a refractory aggregate. This refractory aggregate was mixed with CA 60 wt%, CA 2 20 wt%, and C 2 AS 20 wt% alumina cement in the proportions shown in Table 2, and mixed for 20 minutes with an omni mixer manufactured by Chiyoda Giken Kogyo Co., Ltd. The amorphous refractory material of the present invention was manufactured. 10 parts by weight of 100 parts by weight of this amorphous refractory
The same procedure as in Example 1 was performed except that water was added in an amount of 1 part by weight and the mixture was kneaded with a mortar mixer in a thermostatic chamber at 30 ° C. The results are also shown in Table 2.

【0073】<使用材料> 耐火骨材d:電融アルミナ、市販品 耐火骨材e:仮焼アルミナ、市販品<Materials used> Refractory aggregate d: fused alumina, commercial product Fire resistant aggregate e: calcined alumina, commercial product

【0074】[0074]

【表2】 [Table 2]

【0075】表2に示すように、本発明の不定形耐火物
は、従来の市販アルミナセメントを配合したものに比べ
て、流動性が良好で、可使時間も長く、硬化時間や圧縮
強度とも問題のないものであった。
As shown in Table 2, the amorphous refractory material of the present invention has better flowability, longer working life, and longer curing time and compressive strength than those obtained by blending conventional commercial alumina cement. There was no problem.

【0076】実施例3 アルミナセメントを10重量部、耐火骨材を90重量部と
し、表3に示す種類の骨材、骨材、骨材、及び骨
材を使用したこと以外は実施例2と同様に行った。結
果を表3に併記する。
Example 3 As Example 2 except that the alumina cement was 10 parts by weight, the refractory aggregate was 90 parts by weight, and the types of aggregates, aggregates, aggregates and aggregates shown in Table 3 were used. I went the same way. The results are also shown in Table 3.

【0077】<使用材料> 耐火骨材f:焼結マグネシアスピネル、市販品 耐火骨材g:焼結マグネシア、市販品<Materials used> Fire-resistant aggregate f: Sintered magnesia spinel, commercially available product Fire-resistant aggregate g: Sintered magnesia, commercially available product

【0078】[0078]

【表3】 [Table 3]

【0079】実施例4 アルミナセメント10重量部と耐火骨材90重量部とからな
る不定形耐火物100重量部に対して、表4に示す種類の
添加剤0.05重量部を配合したこと以外は実施例2と同様
に行った。結果を表4に示す。
Example 4 100 parts by weight of an irregular shaped refractory material consisting of 10 parts by weight of alumina cement and 90 parts by weight of refractory aggregate, except that 0.05 parts by weight of the additive of the type shown in Table 4 was blended. The procedure was as in Example 2. Table 4 shows the results.

【0080】<使用材料> 添加剤C :ポリアクリル酸ナトリウム、市販品 添加剤D :クエン酸ナトリウム、市販品<Materials used> Additive C: sodium polyacrylate, commercially available product Additive D: sodium citrate, commercially available product

【0081】[0081]

【表4】 [Table 4]

【0082】実施例5 CA60重量%、CA220重量%、及びC2AS20重量%のアルミ
ナセメント物質を使用し、バッチ式ボールミルによる粉
砕時間を変えてブレーン値の異なるアルミナセメントを
試作した。試作したアルミナセメント10重量部と耐火骨
材90重量部とを配合したこと以外は実施例2と同様に行
った。結果を表5に併記する。
Example 5 Using 60% by weight of CA, 20% by weight of CA 2 and 20% by weight of C 2 AS, an alumina cement material having different Blaine values was prepared by changing the grinding time by a batch type ball mill. Example 2 was carried out in the same manner as in Example 2 except that 10 parts by weight of the trial-produced alumina cement and 90 parts by weight of the refractory aggregate were mixed. The results are also shown in Table 5.

【0083】[0083]

【表5】 [Table 5]

【0084】表5に示すように、本発明のアルミナセメ
ントは、ブレーン値が大きくなると可使時間と硬化時間
とが短くなる傾向を示すものの、圧縮強度は増加傾向に
あり、粉砕時のブレーン値をコントロールすることで、
可使時間等の特性を制御することが可能である。
As shown in Table 5, the alumina cement of the present invention shows a tendency that the pot life and the curing time become shorter as the Blaine value increases, but the compressive strength tends to increase, and the Blaine value at the time of crushing By controlling
It is possible to control characteristics such as pot life.

【0085】実施例6 鉱物組成がCA60重量%、CA220重量%、及びC2AS20重量
%となるように各種原料を配合して、電気炉にてクリン
カーを製造する際、高圧エアーの量を変化して溶融物の
ガラス化率を変え、ガラス化率の異なるアルミナセメン
ト物質を製造した。製造したアルミナセメント物質を、
バッチ式ボールミルにより粉砕し、ブレーン値を4,900c
m2/gに調整したこと以外は実施例1と同様に行った。結
果を表6に併記する。
Example 6 The amount of high-pressure air when producing clinker in an electric furnace by mixing various raw materials so that the mineral composition is CA 60% by weight, CA 2 20% by weight, and C 2 AS 20% by weight. By changing the vitrification rate of the melt to produce alumina cement materials with different vitrification rates. The manufactured alumina cement material,
Grinded with a batch-type ball mill to give a Blaine value of 4,900c.
The same procedure as in Example 1 was carried out except that the amount was adjusted to m 2 / g. The results are also shown in Table 6.

【0086】[0086]

【表6】 [Table 6]

【0087】表6に示すように、本発明のアルミナセメ
ントは、ガラス化率が大きくなると可使時間が長くな
り、硬化時間が短く傾向を示す。本発明においては、ア
ルミナセメントのガラス化率をコントロールすること
で、可使時間等の特性を制御することが可能である。
As shown in Table 6, the alumina cement of the present invention tends to have a longer pot life and a shorter curing time as the vitrification rate increases. In the present invention, it is possible to control the characteristics such as the pot life by controlling the vitrification rate of the alumina cement.

【0088】[0088]

【発明の効果】本発明のアルミナセメント物質、それを
含有してなるアルミナセメント、及びそれを用いた不定
形耐火物は、従来品にない高流動性と可使時間とを確保
できるものであり、硬化性と強度発現性とも問題のない
ものであった。本発明品を耐火物分野に使用した場合、
ポンプ施工や無振動施工などの省力化施工方法に対応が
可能であり、従来品に見られた施工途中での混練り物の
硬化トラブの発生が防止できる。また、化学プラントの
ライニング材料や流動性と可使時間を重要視するような
土木建築材料としても使用可能である。さらには、水硬
性セラミックス、触媒材料、及び耐食材料等へも広く適
応可能である。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The alumina cement substance of the present invention, the alumina cement containing the same, and the amorphous refractory material using the same can secure high fluidity and pot life which cannot be obtained by conventional products. There was no problem in curability and strength development. When the product of the present invention is used in the refractory field,
It can be applied to labor-saving construction methods such as pump construction and vibration-free construction, and can prevent the generation of hardening trabs of the kneaded product during construction, which was seen with conventional products. It can also be used as a lining material for chemical plants and as a civil engineering and building material that emphasizes fluidity and pot life. Further, it can be widely applied to hydraulic ceramics, catalyst materials, corrosion resistant materials and the like.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 CaO・Al2O3、CaO・2Al2O3、及び2CaO・Al2O
3・SiO2の鉱物組成を含有してなるアルミナセメント物
質。
1. A CaO · Al 2 O 3, CaO · 2Al 2 O 3, and 2CaO · Al 2 O
Alumina cement material containing a mineral composition of 3 · SiO 2 .
【請求項2】 鉱物組成の割合が、CaO・Al2O320〜80重
量%、CaO・2Al2O35〜50重量%、及び2CaO・Al2O3・SiO2
5〜60重量%であることを特徴とする請求項1記載のア
ルミナセメント物質。
Wherein the proportion of the mineral composition, CaO · Al 2 O 3 20~80 wt%, CaO · 2Al 2 O 3 5~50 wt%, and 2CaO · Al 2 O 3 · SiO 2
Alumina cement material according to claim 1, characterized in that it is from 5 to 60% by weight.
【請求項3】 請求項1又は2記載のアルミナセメント
物質を含有してなるアルミナセメント。
3. An alumina cement containing the alumina cement substance according to claim 1 or 2.
【請求項4】 請求項3記載のアルミナセメントと耐火
骨材とを含有してなる不定形耐火物。
4. An amorphous refractory material containing the alumina cement according to claim 3 and a refractory aggregate.
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