JPH1149577A

JPH1149577A - 不定形耐火物

Info

Publication number: JPH1149577A
Application number: JP9205925A
Authority: JP
Inventors: Noboru Nakamura; 登中村; Kazuaki Matsuo; 和昭松尾; Koji Saito; 幸治齋藤
Original assignee: Toshiba Ceramics Co Ltd
Current assignee: Coorstek KK
Priority date: 1997-07-31
Filing date: 1997-07-31
Publication date: 1999-02-23

Abstract

(57)【要約】【課題】実用上十分な強度を維持するとともに、高耐
熱性、高断熱性、易施工性、易解体性も具備するを不定
形耐火物の提供。【解決手段】粒径が 0.5〜 6.0mmのアルミナ中空粒15
〜70重量％と、粒径が1mm以下のマグネシア、スピネル
を主成分とする少なくともいずれか１種の第１の微粒の
耐火原料の 2〜30重量％と、粒径が1 mm以下のアルミ
ナ、ムライト、シリカ、ジルコニアの少なくとも１種を
主成分とする第２の微粒の耐火原料 8〜60重量％と、水
硬性アルミナ、アルミナ成分65重量％以上のアルミナセ
メントの少なくともいずれか１種 5〜45重量％と、空気
連行剤0.01〜 0.4重量％と、増粘剤0.01〜 0.5重量％と
の混合物から成ることを特徴とする不定形耐火物であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は不定形耐火物に係
り、さらに詳しくは工業窯炉などの耐火断熱ライニング
の形成および補修に使用される不定形耐火物に関する。

【０００２】

【従来の技術】工業窯炉などの耐火断熱ライニングが具
備すべき特性としては、高耐火性、高断熱性、易作業
性、適度の強度、熱履歴による容積安定性と亀裂剥離の
発生小、易解体性、築炉や解体時における良好な作業環
境の維持、解体品廃棄物の無公害などが挙げられる。そ
して、このような要請に対応して、たとえば、アルミナ
質、マグネシア質あるいは炭化珪素−珪酸などの耐火原
料60〜97重量部、炭素原料3〜30重量部、金属アルミニ
ウムおよび珪素の少なくとも１種 1〜 7重量部および炭
化硼素 0.3〜 5重量部を有機バインダとともに混練して
なる炭素含有不定形耐火物が開発されている（特開平1-
294582公報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の耐火
断熱不定形耐火物（キャスタブル）は、施工、解体、お
よび廃棄などは容易で、また、強度も比較的大きいとい
う利点がある反面、硬化材として多量のアルミナセメン
トを使用する必要がある。このため、高温炉内では、ア
ルミナセメント中の CaO成分と耐火断熱骨材との反応が
進み、低融点物の生成によって、耐火物層の融点低下お
よび収縮、亀裂発生、剥離などが生じ、耐火物層の損耗
を招来する。

【０００４】また、前記耐火物層のマトリックス部は本
来比較的緻密であるが、使用中における低融点物の生成
などによって、さらに緻密化が進行し、断熱性が低下す
るとともに、容積安定性および耐火性も低下するという
不具合がある。

【０００５】一方、近年、セラミックファイバーの高断
熱性に着目し、セラミックファイバーを工業窯炉の耐火
断熱ライニング材として形成使用したり、あるいはその
耐火断熱ライニングの補修などに使用することも行われ
ている。

【０００６】しかし、セラミックファイバーによる断熱
ライニングは、セラミックファイバーを固定するための
施工方法が比較的繁雑であるいう問題がある。加えて、
表面の耐摩耗性およびセラミックファイバーの耐劣化性
などの付与のために、施工体面に塗布材を塗布するが、
炉内の熱風などによって、剥がれや脱落などが発生する
恐れがあり、一部に剥がれや脱落などの現象が発生する
と連鎖的に進行することがある。そして、脱落したセラ
ミックファイバーは、炉内耐火材や炉内の異物と反応
し、炉壁、炉床などに固着し易く、加熱炉の場合などで
は、炉床のスケールと反応しスケールのビルドアップを
進行させる原因となることもある。

【０００７】なお、セラミックファイバーで断熱ライニ
ングを形成した炉は、修復する際、損傷部の解体時に劣
化したセラミックファイバーが飛散したりするため、解
体品の廃棄などに問題が発生する場合がある。

【０００８】そこで、本発明は、実用上十分な強度を維
持するとともに、高耐熱性、高断熱性、易施工性、易解
体性も具備するを不定形耐火物の提供することを目的と
する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、粒径
が 0.5〜 6.0mmのアルミナ中空粒15〜70重量％と、粒径
が1 mm以下のマグネシア、スピネルを主成分とする少な
くともいずれか１種の第１の微粒の耐火原料の 2〜30重
量％と、粒径が1 mm以下のアルミナ、ムライト、シリ
カ、ジルコニアの少なくとも１種を主成分とする第２の
微粒の耐火原料 8〜60重量％と、水硬性アルミナ、アル
ミナ成分65重量％以上のアルミナセメントの少なくとも
いずれか１種 5〜45重量％と、空気連行剤0.01〜 0.4重
量％と、増粘剤0.01〜 0.5重量％との混合物から成るこ
とを特徴とする不定形耐火物である。ここで、各原料
について、粒径の範囲をそれぞれ定めているが、その意
味は、相当する原料の全粒子が、その範囲内にそれぞれ
含まれていることである。

【００１０】本発明において、アルミナ中空粒は高耐火
性を有し、高い耐熱性および高い断熱性に寄与するもの
で、その粒径は 0.5〜 6.0mmの範囲で選ばれる。ここ
で、アルミナ中空粒の粒径が 6.0もmmを超えると、取扱
作業性および強度特性の低下が見られ、また、粒径が
0.5mm未満では、高い断熱性が得られない。さらに、こ
のアルミナ中空粒の組成比は、15〜70重量％の範囲で選
ばれる。

【００１１】すなわち、アルミナ中空粒の組成比が70重
量％を超えると取扱作業性が低下するとともに、均一な
組織の断熱耐火ライニングが得られず強度も低下する。
一方、アルミナ中空粒の組成比が15重量％未満では、強
度低下および加熱後の収縮が大きくなり、容積安定性が
損なわれるとともに、亀裂の発生、剥離発生などが招来
され易い。

【００１２】本発明において、第１の微粒の耐火原料
は、高い耐熱性および高い耐食性を有するもので、粒径
1mm以下（好ましくは0.25〜 1mm）のマグネシアおよび
スピネルを主成分とする耐火原料の少なくとも１種であ
り、その組成比は 2〜30重量％の範囲で選ばれる。な
お、0.25mm未満の粒径のものを含むと水和による消化現
象が発生し易くなる。また、第１の微粒の耐火原料の組
成比が、 2〜30重量％に選ばれるのは、この範囲を外れ
ると、結果的に、所要の高い耐熱性および高い耐食性を
付与できないからである。

【００１３】本発明において、高耐熱性を有する水硬性
アルミナ、アルミナ成分65重量％（好ましくは80重量
％）以上のアルミナセメントの少なくともいずれかの１
種は、耐火性の低下を抑制しながら硬化材として機能す
るものである。すなわち、従来の耐火断熱キャスタブル
（不定形耐火物）の硬化材に使用されているアルミナセ
メント量を極力減じて、耐火性の低下を押さえるもの
で、その組成比は 5〜45重量％（好ましくは10〜40重量
％）の範囲である。

【００１４】水硬性アルミナやアルミナセメント系の組
成比が 5重量％未満では、施工性（取扱作業性）の低下
とともに強度も低下し、また、が45重量％を超えると、
加熱後の収縮が大きくなり容積安定性が損なわれ易い。
なお、アルミナセメント系の場合、その組成比は 6〜10
重量％が望ましい。

【００１５】本発明において、空気連行剤は、たとえば
界面活性剤や洗剤など気泡を生成するもので、マトリッ
クス部に気泡を生成し、このマトリックス部の断熱性の
向上に寄与する。ここで、空気連行剤は１種もしくは２
種以上の混合系であってもよいが、その組成比は0.01〜
0.4重量％の範囲である。すなわち、空気連行剤の組成
比（添加量）が0.01重量％未満では、マトリックス部の
高断熱性化を果たすことができないし、また、 0.4重量
％を超えると、硬化特性およびび強度特性の低下が認め
られるからである。

【００１６】本発明において、増粘剤は、たとえばメチ
ルセルロース、アルギン酸ソーダなどであり、前記空気
連行剤によってマトリックス部に生成させた気泡を浮上
させることなく、均一な分布状態を保つためのものであ
る。そして、増粘剤は１種もしくは２種以上の混合系で
あってもよいが、その組成比は、0.01〜 0.5重量％（好
ましくは0.05〜 0.3重量％）に選ばれる。ここで、増粘
剤の組成比（添加量）が0.01重量％未満では、マトリッ
クス部に生成させた気泡を浮上させずに均一な分布状態
を保つことができず、また、 0.5重量％を超えると、硬
化特性およびび強度特性が損なわれる。

【００１７】本発明に係る不定形耐火物は、いろいろの
形状に成形後、乾燥あるいは焼成してブロックやボード
としても使用できるし、また、切断して任意の形状ブロ
ックやボードなども容易に製作できる。さらに、メチル
セルロース、アルギン酸ソーダなどの増粘剤の若干の増
量、粘土やべントナイトなどとの組み合わせにより、適
正なパッチング性、コテ塗り性を付与することによっ
て、パッチング材やコテ塗り材としても使用できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】表１に示す各配合組成比（重量
％）となるように、骨材（粒径 3〜 5mmの中空アルミナ
粒、粒径 0.5〜 3mmの中空アルミナ粒）、微粉（粒径 1
mm以下のマグネシア、粒径 1mm以下のスピネル）、硬化
材（水硬性アルミナ、アルミナ微粉、シリカ微粉、アル
ミナセメント）を混合し、さらに、外添加（重量％）で
添加剤（洗剤、アルギン酸ソーダ）を加えた混合系に、
所定量の水分を添加後、オムニミキサー（千代田技研工
業（株）製）にて 5分間混練した。その後に、40×40×
160mmの型枠に流し込み、24hrの養生、24hrの 110℃で
の乾燥を行って、比較例を含め８種の評価試験用サンプ
ルを作成した。

【００１９】

【表１】上記、各評価試験用サンプルについて、1500℃× 3hr加
熱後の残存膨脹率％、圧縮強さ、カサ比重をそれぞれ測
定した結果を表１に併せて示した。また、上記８種の不
定形耐火物を実機使用し、施工性（作業性）を評価した
結果も表１に示した。

【００２０】評価試験の結果から分かるように、実施例
のNo.1〜No.6の場合は、いずれも実機使用において、全
く問題ない強度が得られており、また、残存膨張収縮率
も小さく、すぐれた容積安定性および高い耐熱性が確認
された。一方、比較例のNo.1の場合は、強度は十分発現
しているが、残存膨脹収縮率が大きく容積安定性および
高い耐熱性が得られず、また、かさ比重が大きくて高い
断熱性が得られなかった。また、比較例のNo.2の場合
は、高い断熱性は得られるが、残存膨脹収縮率が大きく
て容積安定性が劣り、耐熱性も劣っていた。

【００２１】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のでなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、いろいろの
変形を採ることができる。たとえば、任意の形状に成形
後、乾燥あるいは焼成してブロックやボードとし、また
は、切断して任意の形状のブロックやボードを作成する
ことも可能である。さらに、増粘剤の若干の増量と粘土
やべントナイトとの組み合わせによって、適正なパッチ
ング性やコテ塗り性を付与することもできる。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、各種工業窯炉におい
て、耐久性にすぐれた高耐火性、高断熱性ライニングの
形成が容易に可能となる。すなわち、本発明に係る不定
形耐火物は、施工性が良好であるだけでなく、高温加熱
での残存膨張率が小さく、かつ圧縮強さも高いので、耐
久性の高い施工体を形成できることになる。しかも、施
工体は、軽量（カサ比重が低い）であるため、たとえば
ブロックやボートなど施工後の重量増加も抑制され、取
扱なども楽に行える。つまり、耐火断熱ライニングの、
より実用的、効果的な実施が容易に促進される。

【００２３】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粒径が 0.5〜 6.0mmのアルミナ中空粒15
〜70重量％と、粒径が1 mm以下のマグネシア、スピネル
を主成分とする少なくともいずれか１種の第１の微粒の
耐火原料の 2〜30重量％と、粒径が1 mm以下のアルミ
ナ、ムライト、シリカ、ジルコニアの少なくとも１種を
主成分とする第２の微粒の耐火原料 8〜60重量％と、水
硬性アルミナ、アルミナ成分65重量％以上のアルミナセ
メントの少なくともいずれか１種 5〜45重量％と、空気
連行剤0.01〜 0.4重量％と、増粘剤0.01〜 0.5重量％と
の混合物から成ることを特徴とする不定形耐火物。