JPH1072269A - 高温用高アルミナ質断熱耐火物 - Google Patents
高温用高アルミナ質断熱耐火物Info
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- JPH1072269A JPH1072269A JP24863596A JP24863596A JPH1072269A JP H1072269 A JPH1072269 A JP H1072269A JP 24863596 A JP24863596 A JP 24863596A JP 24863596 A JP24863596 A JP 24863596A JP H1072269 A JPH1072269 A JP H1072269A
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
- C04B38/08—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by adding porous substances
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Organic Chemistry (AREA)
- Porous Artificial Stone Or Porous Ceramic Products (AREA)
Abstract
温域でも使用可能な高アルミナ質の断熱耐火物の提供。 【解決手段】 高純度中空アルミナが35〜60重量%
配合され、該中空アルミナの外径3.360mm以上の
粒子が2.0〜7.0重量%含有される原料粉末を用
い、所定成形状にて焼成され焼成後の嵩比重が1.35
〜1.60で、且つ、アルミナ含有比率が97重量%以
上であることを特徴とする高温用高アルミナ質断熱耐火
物。原料粉末中の粒度1.0mm〜0.5mmの粒子が
12.0重量%以下であることが好ましく、また、原料
粉末が中空アルミナと高純度焼結アルミナとからなるこ
とが好ましい。
Description
質断熱耐火物に関し、詳しくは成形性が良好であり高温
特性に優れる高温用高アルミナ質断熱耐火物に関する。
れている。特に、炉内温度が1650℃を超えるような
高温になる焼成炉や保持炉では、炉材としてアルミナ
(Al2O3 )純度約97%以上の耐熱性に優れる高ア
ルミナ質の緻密な耐火物が使用されている。この高アル
ミナ質の緻密な耐火物は、熱伝導率が高い反面、断熱材
としては放散熱量が大きくエネルギーロスが多くなるば
かりか、炉外壁面温度を所定以下に低下させるために
は、炉壁を厚くせざるを得なかった。また、断熱性の高
い耐火物として、従来から熱伝導性を低下するために気
孔率を高めた多孔質体が用いられている。多孔質耐火物
を得るためには、原料として各種粉粒体系断熱材の粒状
多孔質体が用いられている。特に、高温用の断熱耐火物
としては、一般に、耐熱性に優れる中空アルミナ球、即
ちアルミナバブルが使用されている。
空アルミナ球を使用した断熱耐火物は、成形時の可塑性
を向上させるために、通常、結合材として粘土質鉱物を
使用している。このため断熱耐火物の荷重軟化点が降下
し、高温域の炉材等に適用した場合には不都合が生じる
おそれがあり好ましくなかった。また、使用場所で適宜
混練等を行い施工する断熱性キャスタブルにも、従来、
中空アルミナ球を使用しているが、この場合も、施工後
の硬化強度を発現させるため、一般に、気硬性セメント
が混合使用される。このため、セメント中に含まれるC
a等のアルカリ成分が含有されることになり、上記の粘
土質鉱物を含有した断熱耐火物と同様に1650℃以上
の高温度域への適用は好ましくない。
熱耐火物や断熱キャスタブルの現状を鑑み、特に、16
50℃以上の高温となる炉材等の高温域でも好適に使用
可能な高温用耐火物を得るべく鋭意検討した。その結
果、荷重軟化点の低下を抑制し、且つ、耐火物の熱伝導
率を低減させるために、粘土鉱物を添加することなく、
所定の有機質系結合材を用い、且つ、中空アルミナ球の
中空部分が比較的大きなものを所定範囲で含有させるこ
とにより、高温域での安定性に優れる耐火物が得られる
ことを見出し、本発明に到った。
中空アルミナが35〜60重量%配合され、該中空アル
ミナの外径3.360mm以上の粒子が2.0〜7.0
重量%含有される原料粉末を用い、所定成形状にて焼成
され、焼成後の嵩比重が1.35〜1.60で、且つ、
アルミナ含有比率が97重量%以上であることを特徴と
する高温用高アルミナ質断熱耐火物が提供される。本発
明の高温用高アルミナ質耐火物において、原料粉末中の
粒度1.0mm〜0.5mm以下の粒子が12.0重量
%以下であることが好ましい。また、高純度中空アルミ
ナがアルミナ純度99%以上であることが好ましく、更
に、原料粉末が中空アルミナと高純度焼結アルミナとか
らなることが好ましい。
中に配合される中空アルミナ球のうち、例えば、中空直
径が3.0mmを超えるような中空部分の大きい粗粒子
を所定範囲の比率で配合させることから、焼成して得ら
れる耐火物中に所定の気孔率を有することになり熱伝導
率が低減させることができ、優れた断熱効果を有する。
そのため、本発明の耐火物を高温域となる炉壁材に用い
ても従来のアルミナ断熱耐火物のように表面が高温とな
ることがない。また、本発明の耐火物はアルミナ含有比
率を高くすることから荷重軟化点の降下を抑制でき、上
記断熱効果と共に高温域の炉材等の高温用断熱耐火物と
して好適である。
本発明の断熱耐火物は、少なくともアルミナ純度97%
以上、好ましくは99%以上の高純度中空アルミナが3
5〜60重量%配合された原料粉末を焼成して得ること
ができる。この中空アルミナの配合量が35重量%未満
の場合は、焼成後の耐火物内に十分な気孔が生成しない
ため熱伝導率低下の効果が充分でない。一方、60重量
%を超えて配合されると、著しく可塑性を悪化させるた
め、成形時に十分な保形性が得られず、また、焼成後の
耐火物において十分な強度が得られないため実用的でな
い。更に、中空アルミナのアルミナ純度が97%未満で
あると、得られる耐火物の荷重軟化点が降下し、高温域
用として使用できない。本発明において、原料粉末に配
合される高純度中空アルミナは、高純度中空溶融アルミ
ナ球であって、粉粒系断熱材として従来公知のいわゆる
アルミナバブルを用いることができる。アルミナバブル
は、通常、最大粒径が約5mmであり、かさ比重は0.
6〜0.8である。アルミナバブルの中空部の大きさや
外周壁肉厚は、一般に、粒子径や組成により異なり、市
販品を適宜選択して所望の粒度分布に調整して用いるこ
とができる。
記高純度中空アルミナのうち、外径3.36mm以上の
粒子を、原料粉末中に2.0〜7.0重量%含有させ
る。従って、上記高純度溶融中空アルミナ球の3.3〜
20.0重量%が、外径3.36mm以上の粗粒子とな
るように粒度分布を調整する。中空アルミナ球の中空部
の直径の外径に対する比率は、一般に、平均で90%程
度である。従って、外径が3.36mm以上の中空粒子
であれば、最も外径の厚い場合でも中空部直径は外径の
85%以上となり、外径3.36mm以上の中空アルミ
ナ球は、ほぼ3mm以上の中空径を有する。このため外
径3.36mm以上のアルミナ中空粒子の原料粉末での
配合比率が2重量%未満であると、得られる耐火物中の
気孔率が低く十分な断熱効果が得られない。これに対し
て7重量%を超える場合には、粗大な中空アルミナ粒子
同士が接触する頻度が高くなることから、成形時の可塑
性と成形体素地の保形性が得られないばかりか、焼成後
に十分な強度が得られず好ましくない。上記のように本
発明の中空アルミナは、外径3.36mm以上の粗粒子
を所定量含有すると同時に、外径が3.36mm未満の
粒子とを含有するものであり、粒度3〜5mm以上の粗
粒子群と3mm未満の小粒子群との2種が組合され混合
物として用いられることが好ましい。
純度中空アルミナが所定量配合されると共に、その残余
としてアルミナ粉末が配合される。この場合、用いられ
るアルミナ粉末は、通常、純度97%以上、好ましくは
99%以上の焼結アルミナや電融アルミナ等の高純度ア
ルミナ粉末である。この原料粉末の中空アルミナ粒子と
他のアルミナ粉末との配合比率は、その原料粉末を焼成
して得られる耐火物のアルミナ含有率が97重量%以上
となるように、それぞれの純度と配合比率を適宜選択す
ることができる。原料粉末を焼成して得られる耐火物の
アルミナ含有率が97重量%未満であると荷重軟化点が
低下するため、例えば高温炉や不純物の混入が問題とな
る光輝焼鈍炉等の1650℃以上の高温を保持したり、
不純物汚染に厳しい領域用断熱耐火物として用いること
ができない。
成分が配合された全量において、粒度0.5〜1.0m
m(500〜1000μm)の範囲の微細粒子が約12
重量%以下となるように粒度調整することが好ましい。
上記粒度の微細粒子が12重量%を超えて原料粉末中に
含まれる場合は、十分な断熱効果が得られないためであ
る。例えば、本発明において上記したように中空アルミ
ナは、粒度3〜5mm粒子と粒度3mm未満の粒子との
組合せであるが、そのうち外径が1mm未満のような微
細粒子は、外径に対する中空径の比率が小さくなるた
め、断熱効果が非常に低くなり中空粒子としての断熱効
果が発現されず好ましくない。また、原料粉末を形成す
る中空アルミナ以外の焼結アルミナ粉末等において、1
mm未満の微細粒子が多量に含まれる場合は、緻密化さ
れマトリックス部における気孔生成率が低く、所望の断
熱効果が得られないおそれがあるためである。従って、
本発明は、全原料粉末中で上記粒度範囲の微細粒子の含
有量を低く抑えることにより、焼成して得られる耐火物
のマトリックス部での気孔の生成比率が多くなるように
して十分な断熱効果を得るものである。
は、上記の原料粉末を、必要に応じて水等の溶媒やアラ
ビア糊やメチルセルロース等の結合材を適宜添加して混
合混練し均一なスラリー状、ペースト状の混合物や混練
物として適用箇所に充填等により直接施工して加熱焼成
して断熱耐火物を形成することができ、または、適宜、
所定形状に成形し焼成して断熱耐火物を形成することが
できる。成形は、特に制限されず、スリップキャスト
法、プレス法等の従来公知の各種方法を使用して行うこ
とができる。本発明において、得られる耐火物の嵩比重
は1.35〜1.60である。嵩比重が1.35未満で
あると耐火物として十分な強度が得られない。一方、
1.60を超える場合には十分な断熱特性が得られない
ためである。上記範囲の嵩比重の耐火物を得るために
は、前記したように原料粉末を所定に調製すると共に、
焼成温度、焼成時間及び焼成雰囲気を適宜選択する。通
常、空気雰囲気下、約1550℃以上の温度で約3〜4
8時間保持して焼成することにより上記原料粉末を焼結
して、所望の高温用高アルミナ質断熱耐火物を得ること
ができる。
明する。但し、本発明は下記実施例により制限されるも
のでない。 実施例1〜2及び比較例1〜6 (原料粉末及び混練物の調製)原料粉末に用いた各成分
の特性をそれぞれ表1に示した。中空アルミナ球は、粒
度3mm未満と粒度3〜5mmの2種粒度を表1に示し
た比率で混合して用いた。また、アルミナ粒子は焼結ア
ルミナ粒子であり、同様に粒度の異なる2種を用いた。
比較例で添加した粘土は木節粘土を用いた。なお、粒度
はいずれも外径粒度である。表1中、Fはメッシュで表
示した微細粒子で、325Fは約44μm以下の粒度、
14Fは約1410μm以下の粒度を表示し、T.Fは
チューブミルで粉砕して超微細にした超微粒子を表示す
る。表1に示した各成分を表2に示したそれぞれの配合
率で混合して合計で100重量部として得られた原料粉
末に、結合材として外率で2重量%のアラビア糊と1重
量%のメチルセルロースを添加し、更に、7重量%の水
分を加えて撹拌混合機で20分間混合して混練物を得
た。
た各混練物を一軸式オイルプレスを用いて最大圧力30
0kg/cm2 の圧力にて加圧面積230×114(m
m)の形状の金型にて加圧成形して板状の成形体を得
た。得られた成形体を温度120℃で乾燥して恒量とし
た後、空気雰囲気下、1600℃で約5時間保持して焼
成し、原料粉末が焼結された耐火物を得た。
に切断し、片半分で一般的物理特性である気孔率と嵩比
重を測定し、更に、350℃における熱伝導率(kca
l/m・hr・℃)、荷重軟化点(℃)及び真比重を測
定し、残り半分で圧縮強度を測定した。その結果を表3
に示した。なお、比較例2、3及び4は、表中記載した
ような不都合が生じて所定に成形できず、耐火物を得ら
れないため各種の測定ができなかった。
に、中空アルミナの配合量が所定範囲外の比較例3(少
ない)及び4(多い)では成形できず、耐火物とするこ
とができないことが分かる。また、中空アルミナ球の3
360μm以上(粒度5〜3mm)の粒子が所定範囲外
で少ない比較例1では、気孔率が上らず熱伝導率が低減
せず、また、嵩比重が大きく所望の断熱効果が得られな
い。一方、3360μm以上の粒子の多い比較例2では
成形体が得られないことが分かる。従来の断熱耐火物と
同様に粘土を添加した比較例5では、荷重軟化点が16
20℃に降下し少なくとも1650℃以上の高温域には
使用できないことが分かる。また、1.0mm〜0.5
mmの範囲の粒子が12重量%を超えて含有する比較例
6では、比較例1と同様に気孔率が比較的低く、熱伝導
率が高く嵩比重が大きくなり所望の断熱効果が得られな
い。これらに比較例に対し、本発明の実施例で得られる
耐火物は均一で荷重軟化点も1700℃以上であり、気
孔率が向上し熱伝導率が1.15kcal/m・hr・
℃以下であり、高温用耐火物として好適であることが分
かる。
は、所定粒度の中空アルミナ球を所定に配合し、且つ、
従来の断熱耐火材に用いられた粘土を添加することなく
高純度アルミナ粉末で原料粉末を調製することから、均
一な成形体を形成でき、その成形体を焼成して良好な耐
火物が得られ、気孔率が比較的高く熱伝導率が低減され
る上、荷重軟化点の降下もなく高温使用の耐久性に優れ
る。
Claims (4)
- 【請求項1】 高純度中空アルミナが35〜60重量%
配合され、該中空アルミナの外径3.360mm以上の
粒子が2.0〜7.0重量%含有される原料粉末を用
い、所定成形状にて焼成され焼成後の嵩比重が1.35
〜1.60で、且つ、アルミナ含有比率が97重量%以
上であることを特徴とする高温用高アルミナ質断熱耐火
物。 - 【請求項2】 前記原料粉末中の粒度1.0mm〜0.
5mm以下の粒子が12.0重量%以下である請求項1
記載の高温用高アルミナ質断熱耐火物。 - 【請求項3】 前記高純度中空アルミナが、アルミナ純
度99%以上である請求項1または2記載の高温用高ア
ルミナ質断熱耐火物。 - 【請求項4】 前記原料粉末が、前記中空アルミナと高
純度焼結アルミナとからなる請求項1、2または3記載
の高温用高アルミナ質断熱耐火物。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24863596A JPH1072269A (ja) | 1996-08-30 | 1996-08-30 | 高温用高アルミナ質断熱耐火物 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24863596A JPH1072269A (ja) | 1996-08-30 | 1996-08-30 | 高温用高アルミナ質断熱耐火物 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1072269A true JPH1072269A (ja) | 1998-03-17 |
Family
ID=17181051
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24863596A Pending JPH1072269A (ja) | 1996-08-30 | 1996-08-30 | 高温用高アルミナ質断熱耐火物 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1072269A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012020895A (ja) * | 2010-07-13 | 2012-02-02 | Mitsui Mining & Smelting Co Ltd | 断熱耐火物及びその製造方法 |
KR20230027814A (ko) * | 2021-08-20 | 2023-02-28 | 김수영 | 포켓 인슐레이터 및 이를 포함하는 단열체 |
-
1996
- 1996-08-30 JP JP24863596A patent/JPH1072269A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012020895A (ja) * | 2010-07-13 | 2012-02-02 | Mitsui Mining & Smelting Co Ltd | 断熱耐火物及びその製造方法 |
KR20230027814A (ko) * | 2021-08-20 | 2023-02-28 | 김수영 | 포켓 인슐레이터 및 이를 포함하는 단열체 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20060117 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060418 |
|
A521 | Written amendment |
Effective date: 20060608 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20060630 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20070711 |
|
A072 | Dismissal of procedure |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A072 Effective date: 20071106 |