JPH10316476A - 断熱キャスタブル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐熱性及び耐食性の両特性に優れた断熱キャ
スタブルを得ること。 【解決手段】 耐火性骨材を４５〜９０重量％、ヒュー
ムドシリカを５〜２５重量％、結合材としてのアルミナ
セメント、水硬性アルミナのいずれか一方またはそれら
の混合物を５〜４５重量％混合してなるキャスタブル耐
火物に、吸水性ポリマーを添加することにより生成され
る。特に、吸水性ポリマーの添加により施工体の乾燥後
において、施工体内部に細かい気孔を均一に分布させる
ことができ、これが断熱性の向上に寄与することができ
る。したがって従来において、多層構造で形成されてい
た工業炉の壁構成を、本発明の断熱キャスタブルのみを
用いて構成することも可能となり、築炉時間を短縮する
ことができ、大幅なコスト低減を図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば鋼片加熱
炉、均熱炉等に代表される工業炉の壁、スキッド並びに
ダクトの内張り材やタンディッシュ、取鍋等の溶鋼容器
蓋等に使用される断熱キャスタブルに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】鋼片加熱炉または均熱炉等の工業炉の壁
やスキッド等のライニングは、一般にプラスチック耐火
物やキャスタブル耐火物による内張り材と、断熱キャス
タブル、断熱れんが、ファイバーボードなどによる裏張
り材とによる二層構造とされている。一方、タンディッ
シュや溶鋼容器蓋は使用条件の問題から、ライニングは
そのほとんどが耐火キャスタブルの一層構造とされてお
り、たとえ二層構造とするにしても断熱材の厚みに制限
を受け、これに伴いタンディッシュや溶鋼容器蓋におい
ては、優れた断熱特性を得ることは困難である。また、
前記した工業炉や溶鋼容器に用いるライニング耐火物
は、ランニングコストについて十分に配慮する必要があ
る。このランニングコストについて考える場合、ライニ
ング耐火物の断熱性、耐熱性については勿論のこと、長
期にわたり安定した耐食性を発揮する必要がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現状に
おいて用いられている軽量キャスタブルにおいては、断
熱性を得るために耐熱性に劣る例えばパーライトやシリ
カバルーン等の軽量骨材を用い、また機械的強度を上げ
るために結合材としてアルミナセメントを多量に添加し
ている。このような組成により生成されるキャスタブル
においては、前記した骨材とアルミナセメントとが反応
し、この反応によりキャスタブルの耐熱性をより著しく
低下させてしまうという技術的課題を有していた。した
がって、現状において使用されている軽量キャスタブル
については、耐熱性と耐食性の面から内張り材として長
期間にわたり安定して使用することが困難であった。

【０００４】本発明は、前記した従来のものの問題点を
解決するために成されたものであり、高断熱性を有し、
かつ工業炉等の内張りとして長期間にわたり使用可能と
なるように耐熱性、耐食性に優れた断熱キャスタブルを
提供することを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記した課題を解決する
ために成された本発明に係る断熱キャスタブルは、耐火
性骨材を４５〜９０重量％、ヒュームドシリカを５〜２
５重量％、結合材としてのアルミナセメント、水硬性ア
ルミナのいずれか一方またはそれらの混合物を５〜４５
重量％混合してなるキャスタブル耐火物に、吸水性ポリ
マーを添加することにより生成される。この場合、前記
耐火性骨材としてアルミナ、ムライト、シャモット、マ
グネシアのうちの１つ、若しくは２つ以上を混合して使
用される。また、前記吸水性ポリマーとして、望ましく
はアクリル系の粉末状吸水性ポリマーが用いられる。そ
して、前記アクリル系の粉末状吸水性ポリマーは、好ま
しくは外率にて０．１〜３重量％添加される。

【０００６】以上のようにして生成される本発明に係る
断熱キャスタブルは、高断熱性を有するのみならず、十
分な耐熱性、耐食性も備えており、工業炉等の内張り材
として使用する場合において、長期間安定した状態を維
持することができる。また、従来の断熱キャスタブルで
は使用が困難であった溶鋼容器のカバーへの採用も可能
となる。さらに、多層構造で形成されていた工業炉等の
ライニングを、本発明のキャスタブルを用いることによ
り一層構造で十分な断熱効果を得ることができようにな
る。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る断熱キャスタ
ブルについて、実施の形態に基づいて説明する。本発明
にかかる断熱キャスタブルは、アルミナ、ムライト、シ
ャモット、マグネシア等に代表される耐火性骨材の１
つ、若しくは２つ以上を混合して用いられる。そして前
記耐火性骨材を４５〜９０重量％、フェロシリコン製造
時に副産物として発生するヒュームドシリカを５〜２５
重量％、また結合材としてアルミナセメントおよび水硬
性アルミナを単独又は併用して５〜４５重量％混合して
なるキャスタブル耐火物に、アクリル系の粉末状吸水性
ポリマーを外率にて０．１〜３重量％添加することによ
り生成される。なお、本発明にかかる断熱キャスタブル
においては、耐火性骨材として従来広く用いられている
パーライトやシリカバルーン等の軽量骨材を使用する必
要がない。したがって、これらの軽量骨材に対し結合材
として添加されるアルミナセメントが反応して、キャス
タブルの耐熱性を低下させるという不都合を回避するこ
とができる。そして本発明のキャスタブルにおいては、
アクリル系ポリマーの添加のみで、断熱性を付与させる
ことができる。

【０００８】本発明にかかる断熱キャスタブルに用いら
れる耐火性骨材は、前記したようにアルミナ、ムライ
ト、シャモット並びにマグネシアを単独若しくは混合し
て使用されるが、これらの粒径については特に制限はな
く、一般のキャスタブルに使用される粒径と同様であれ
ば使用が可能である。この耐火性骨材の量は、粗粒、中
粒、微粒を合わせ、上述したように４５〜９０重量％で
あることが好ましい。

【０００９】また、本発明にかかる断熱キャスタブルに
用いられるヒュームドシリカは、キャスタブルの作業性
と中間温度域（４００〜９００℃）での強度を向上させ
るために混合されるものである。このヒュームドシリカ
の混合量は、上述したように５〜２５重量％とされる。
この理由は、ヒュームドシリカの混合量が５重量％未満
であると、良好な流動特性が得られないと共に、中間温
度域における強度向上の効果も不十分となる。一方、ヒ
ュームドシリカの混合量が２５重量％を越えると、流動
性並びに中間温度域での強度特性については満足し得る
ものの、耐熱性について不満足な結果となる。

【００１０】さらに本発明にかかる断熱キャスタブルに
は、結合材としてアルミナセメントと水硬性アルミナが
使用される。このアルミナセメントと水硬性アルミナ
は、そのいずれか一方または混合して用いられる。特
に、低温度で用いられるキャスタブルについては、アル
ミナセメントがベースとして用いることが好ましく、ま
た高温度で用いられるキャスタブルについては、水硬性
アルミナをベースとして用いることが好ましい。そし
て、この結合材の混合量は、上述したように５〜４５重
量％であることが好ましい。この理由は、結合材の混合
量が５重量％未満である場合には、強度特性が著しく低
下する結果となる。一方、結合材の混合量が４５重量％
を越える場合には、アルミナセメントをベースとした場
合には耐熱性に影響を与え、水硬性アルミナをベースと
した場合には製品コストの上昇を招く結果となる。

【００１１】さらにまた、本発明にかかる断熱キャスタ
ブルにおいては、断熱性を付与する目的でアクリル系の
吸水ポリマーが添加される。このアクリル系の吸水ポリ
マーは粉末状のものが使用され、その添加量は外率で
０．１〜３重量％の範囲とされる。この吸水性ポリマー
は、水と接触すると短時間に自重の約５００倍程度の水
を吸収することにより膨潤し、ゲル状となる。そして、
一旦吸収した水は多少の圧力をかけても殆ど放すことが
ないという特性を有しており、一般的に吸水性向上剤、
農業、園芸用の保水剤として使用されている。

【００１２】したがって、この吸水性ポリマーをキャス
タブルに添加することにより、結合材の水和反応と相俟
って施工体中にゲル化物を含有する形で硬化し、強制乾
燥により水が飛散した後は、施工体内部に細かい気孔が
均一に分布する結果となる。この施工体内部に均一に分
布する細かい気孔が断熱性の向上に寄与することにな
る。また、このアクリル系の吸収性ポリマーにおいて
は、電解質物質を含む溶液に対する吸収性は、電解質の
種類や濃度により影響を受ける。すなわち、中性域で
は、前記のように自重の約５００倍と最大の吸水性を示
すが、酸性やアルカリ性の雰囲気においては吸水性が低
下する。このため、結合材として何を用いるかによって
ポリマーの添加量を詳細に検討する必要がある。

【００１３】例えば、アルミナセメントをベースとした
結合材を用いる場合には、吸水性ポリマーの添加量は必
然的に多くなり、水硬性アルミナをベースとした結合材
を用いる場合には、吸水性ポリマーの添加量は少なくな
る。以上のことを考慮すると、吸水性ポリマーの添加量
は、結合材の種類や目標特性により多少は異なるが、
０．１〜３重量％の範囲が最適添加量となる。前記吸水
性ポリマーの添加量が０．１重量％未満であると、断熱
材料としての特性に欠ける結果となり、一方、吸水性ポ
リマーの添加量が３重量％を越える場合には、十分な施
工強度が得られないと共に、硬化特性に影響を与えてし
まう結果となる。

【００１４】

【実施例】

（実施例１）アルミナ２０重量％、ムライト５５重量％
からなる耐火性骨材と、ヒュームドシリカ５重量％と、
アルミナセメント２０重量％からなる結合材とを混合し
て混合粉体とした。得られた混合粉体に、外率にてアク
リル系の粉末状吸水性ポリマーを１重量％添加して、モ
ルタルミキサーにて１０分間混合して断熱キャスタブル
を得た。得られた断熱キャスタブルに、自己流動が可能
となるまで（フロー値＞２００ｍｍ、フロー値とは無振
動にて１分間放置した際の混練物の広がり径）、水を添
加（この場合３０重量％添加）して４０×４０×１６０
ｍｍの試験片を作成した。そして、その硬化性と、得ら
れた試験片を乾燥させた後、そのかさ比重、曲げ強さ、
圧縮強さ、及び３５０℃における熱伝導率を測定した。
この検証によって得られた結果を表１中に実施例１とし
て示す。

【００１５】（実施例２〜実施例７）表１中にそれぞれ
実施例２〜実施例７で示したように、耐火性骨材の種類
及び混合量、ヒュームドシリカの混合量、結合材の種類
及び混合量、吸水性ポリマーの添加量並びに水の添加量
をそれぞれ変化させて実施例１と同様の条件で試験片を
作成した。そして、その硬化性と、得られた試験片のか
さ比重、曲げ強さ、圧縮強さ、及び３５０℃における熱
伝導率をそれぞれ測定した。この検証によって得られた
結果を表１中に示す。

【００１６】（比較例１）比較例１として、アルミナ２
０重量％、ムライト６０重量％からなる耐火性骨材と、
アルミナセメント２０重量％からなる結合材とをモルタ
ルミキサーにて１０分間混合した後、水を１０重量％添
加して試験片を作成した。そして、実施例１と同様に、
その硬化性と、得られた試験片のかさ比重、曲げ強さ、
圧縮強さ、及び３５０℃における熱伝導率をそれぞれ測
定した。この結果を表２に比較例１として示すが、この
例においては乾燥後のかさ比重が２．８５であり、また
熱伝導率が１．０５という結果となり、断熱キャスタブ
ルとしての商品価値は低いものとなることが判明した。

【００１７】（比較例２）比較例２として、シャモット
５０重量％、ムライト３０重量％からなる耐火性骨材
と、ヒュームドシリカ１０重量％と、アルミナセメント
１０重量％からなる結合材と混合した後、外率にてアク
リル系吸水性ポリマーを４重量％加え、モルタルミキサ
ーにて１０分間混合して混合粉体を得た。更に、この混
合粉体に水を７５重量％添加して混練し、外形寸法が４
０×４０×１６０ｍｍとなるように鋳込んだが２４時間
以上経過しても硬化する気配が見られず、試験片を得る
までに至らなかった。

【００１８】（比較例３）比較例３として、シャモット
５０重量％、ムライト１５重量％からなる耐火性骨材
と、１０重量％のヒュームドシリカと、アルミナセメン
ト１０重量％と水硬性アルミナ１５重量％からなる結合
材とを混合した後、外率にてアクリル系吸水性ポリマー
を０．０２重量％加え、モルタルミキサーにて１０分間
混合して混合粉体を得た。更に、この混合粉体に水を１
５重量％添加して試験片を作成した。そして実施例１と
同様に、その硬化性と、得られた試験片のかさ比重、曲
げ強さ、圧縮強さ、及び３５０℃における熱伝導率をそ
れぞれ測定した。この結果を表２に比較例３として示す
が、この例においても乾燥後のかさ比重が２．２であ
り、また熱伝導率が０．６５という結果となり、断熱キ
ャスタブルとしての商品価値は低いものとなることが判
明した。

【００１９】（比較例４）比較例４として、アルミナ２
０重量％、ムライト１０重量％からなる耐火性骨材と、
２０重量％のヒュームドシリカと、アルミナセメント５
０重量％からなる結合材とを混合した後、外率にてアク
リル系吸水性ポリマーを１重量％加え、モルタルミキサ
ーにて１０分間混合して混合粉体を得た。更に、この混
合粉体に水を３５重量％添加して試験片を作成した。そ
して実施例１と同様に、その硬化性と、得られた試験片
のかさ比重、曲げ強さ、圧縮強さ、及び３５０℃におけ
る熱伝導率をそれぞれ測定した。この結果を表２に比較
例４として示すが、この例においても乾燥後のかさ比重
が２．１０であり、また熱伝導率が１．２５という結果
となり、断熱キャスタブルとしての商品価値は低いもの
となることが判明した。

【００２０】（比較例５）比較例５として、シャモット
６７重量％、ムライト３０重量％からなる耐火性骨材
と、１．５重量％のヒュームドシリカと、アルミナセメ
ント１．５重量％からなる結合材とを混合した後、外率
にてアクリル系吸水性ポリマーを０．５重量％加え、モ
ルタルミキサーにて１０分間混合して混合粉体を得た。
更に、この混合粉体に水を２０重量％添加して試験片を
作成した。そして実施例１と同様に、その硬化性と、得
られた試験片のかさ比重、曲げ強さ、圧縮強さ、及び３
５０℃における熱伝導率をそれぞれ測定した。この結果
を表２に比較例５として示すが、この例においても乾燥
後のかさ比重が２．０５であり、断熱キャスタブルとし
ての商品価値は低いものとなることが判明した。

【００２１】（比較例６）比較例６として、シャモット
３５重量％、ムライト１０重量％からなる耐火性骨材
と、３５重量％のヒュームドシリカと、水硬性アルミナ
２０重量％からなる結合材とを混合した後、外率にてア
クリル系吸水性ポリマーを０．５重量％加え、モルタル
ミキサーにて１０分間混合して混合粉体を得た。更に、
この混合粉体に水を４５重量％添加して試験片を作成し
た。そして実施例１と同様に、その硬化性と、得られた
試験片のかさ比重、曲げ強さ、圧縮強さ、及び３５０℃
における熱伝導率をそれぞれ測定した。この結果を表２
に比較例６として示すが、この例においては、乾燥後の
かさ比重が１．１０であり、また熱伝導率が０．２５と
いう結果であったが、乾燥後の施工体に収縮による亀裂
が発生した。

【００２２】

【表１】

【００２３】

【表２】

【００２４】尚、断熱キャスタブルとして、表１、２に
示された乾燥後かさ比重は１．０〜１．２が最適値であ
り、また熱伝導率は０．２〜０．４W/(m・K) が最適値で
ある。また、表２中の硬化性における良は、温度条件に
かかわらず施工後２４時間以内に硬化する場合を示し、
不良は温度条件にかかわらず施工後２４時間を越えて硬
化する場合を示している。また未硬化は施工後硬化しな
い場合を示している。

【００２５】

【発明の効果】以上の説明及び検証結果で明らかなとお
り、本発明に係る断熱キャスタブルは、アルミナ、ムラ
イト、シャモット等に代表される耐火性骨材にヒューム
ドシリカを混合し、また結合材としてアルミナセメン
ト、水硬性アルミナを用いてなるキャスタブル耐火物に
対し、さらに吸水性ポリマーを添加するようにした点に
特徴を有するものである。この吸水性ポリマーの添加に
より施工体の乾燥後において、施工体内部に細かい気孔
を均一に分布させることができ、これが断熱性の向上に
寄与することができる。したがって、耐熱性及び耐食性
の両特性に優れた断熱キャスタブルを得ることができ、
従来の断熱キャスタブルでは使用が困難であった例えば
溶鋼容器のカバーへの断熱キャスタブルの採用も可能と
なる。さらに、従来において多層構造で形成されていた
工業炉の壁構成を、本発明の断熱キャスタブルのみを用
いて形成することも可能となり、したがって築炉時間を
短縮することができ、大幅なコスト低減を図ることがで
きる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 耐火性骨材を４５〜９０重量％、ヒュー
   ムドシリカを５〜２５重量％、結合材としてのアルミナ
   セメント、水硬性アルミナのいずれか一方またはそれら
   の混合物を５〜４５重量％混合してなるキャスタブル耐
   火物に、吸水性ポリマーを添加することにより生成した
   ことを特徴とする断熱キャスタブル。
2. 【請求項２】 耐火性骨材としてアルミナ、ムライト、
   シャモット、マグネシアのうちの１つ、若しくは２つ以
   上を混合して使用することを特徴とする請求項１に記載
   の断熱キャスタブル。
3. 【請求項３】 吸水性ポリマーとして、アクリル系の粉
   末状吸水性ポリマーを用いることを特徴とする請求項１
   又は請求項２に記載の断熱キャスタブル。
4. 【請求項４】 アクリル系の粉末状吸水性ポリマーを外
   率にて０．１〜３重量％添加したことを特徴とする請求
   項３に記載の断熱キャスタブル。