JPS5811387B2 - キヤスタブル耐火物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、キャスタブル耐火物に関するものである。

従来キャスタブル耐火物はその粒度が調整されたものに
水硬性を有するアルミナセメントが通常１０〜１７％添
加され、水と混練されて目的の場所に施工されると、３
０〜６０分間位で硬化が始まり、約６時間経過後には充
分硬化し、略２４時間後に最終強度が生起する耐火物で
ある。

したがってキャスタブル耐火物は、施工が簡便であるば
かりでなく、耐火煉瓦に近い性能が保有されるため、広
く使用されている。

しかしながら、キャスタブル耐火物は施工後便用温度ま
で上昇する間に９００℃附近でアルミナセメント水和物
であるＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・１０Ｈ２Ｏの針状結晶が粒
状結晶に変化して強度が低下するばかりでなく、比較的
高温において水和物の脱水反応が生起するため、急速加
熱の際には爆裂現象が起り易く、施工後最終使用温度に
至るまでの間の乾燥加熱を極めて慎重に行わなければな
らないという欠点がある。

さらにまた施工後のキャスタブル耐火物中にはアルミナ
セメント中に含まれるＣａＯの混入が避けられないため
、このＣａＯにより耐火度の低下は避げられないという
欠点がある。

前記欠点を除去するため、本発明者は特願昭５３−１３
０２３７号記載の発明を先に提案した。

その発明は「塩基性耐火物、中性耐火物、酸性耐火物の
何れか１種または塩基性耐火物と中性耐火物あるいは中
性耐火物と酸性耐火物からなる粉粒体にその重量の０．
２〜０．１％の珪弗化ソーダを添加混合した混合物１０
０重量部に珪酸ソーダ濃度１０〜２５％及び正燐酸濃度
０．１〜１．５％の水溶液６〜５０重量部を添加混合し
て施工することを特徴とするキャスタブル耐火物犠工方
法」を要旨とするものであり、耐火物粉粒体と小量の珪
弗化ソーダの混合物に添加される珪酸ソーダと正燐酸と
の混合水溶液を別途予め調整準備する必要があった。

しかしながらこの水溶液は時間の経過と共にＳｉＯ２ゲ
ルの凝集沈積が起り、長時間経過後の水溶液を前記混合
物に添加混合して施工すると結合ボンド機能が少なくて
施工後加熱乾燥時に剥落するという欠点があった。

前記欠点を除去するため、さらに本発明者は特願昭５４
−２２８２５号記載の発明を提案した。

その発明は塩基性耐火物、中性耐火物、酸性耐火物の何
れか１種、または塩基性耐火物と中性耐火物、あるいは
中性耐火物と酸性耐火物からなる粉粒体１００重量部と
珪弗化ソーダ０．２〜１．２重量部と三塩基酸、二塩基
酸、−塩基酸、前記それぞれの酸の塩であって水可溶性
の塩のなかから選ばれる何れか１種または２種以上０．
０２〜１．５重量部を含有するキャスタブル耐火物ある
いは前記耐火物にさらにその耐火物中の耐火物粉粒体１
００重量部に対し粉末珪酸ソーダ１〜１０重量部を含有
するキャスタブ四討大物に関するものであった。

該発明の耐火物の施工はその第１発明の耐火物に対して
は水ガラスのみの水溶液を、また第２発明の耐火物に対
しては単に水を添加混合するだけであるので、本発明者
が先に特許出願した特願昭５３−１３０２３７号記載の
発明の施工方法における如く、予め所定量の珪酸ソーダ
および正燐酸の経時変化し易い水溶液を準備する必要は
一切ない点において極めて簡易に施工することができた
。

しかしながら該発明において中性耐火物、酸性耐火物の
何れか少なくとも１種からなる粉粒体を含むキャスタブ
ル耐火物は、塩基性耐火物あるいは塩基性耐火物と中性
耐火物とからなる粉粒体を含むキャスタブル耐火物より
も施工成形された結果圧縮強度が低いという欠点があっ
た。

本発明は、前記特願昭５４−２２８２５号記載の発明の
うち中性耐火物、酸性耐火物の何れか少なくとも１種か
らなる粉粒体を含むキャスタブル耐火物を改良して強度
の高いキャスタブル耐火物を提供することを目的とする
ものであり、中性耐火物、酸性耐火物の何れか少なくと
も１種からなる粉粒体１００重量部と；珪弗化ソーダ０
．２〜１．０重量部と；燐酸、燐酸塩、炭酸塩のなかか
ら選ばれる何れか少なくとも１種０．０５〜１．０重量
部と；アルカリ土類金属酸化物、アルカリ土類金属珪酸
塩、アルカリ土類金属アルミン酸塩の何れか少なくとも
１種０．０１〜２．０重量部と：あるいはさらに粉末珪
酸ソーダ１〜１０重量部とよりなるキャスタブル耐火物
を提供することによって前記目的を達成することができ
る。

次に本発明の詳細な説明する。

本発明は、キャスタブル耐火物に関するものである。

キャスタブル耐火物で造られる例えば不焼成レンガは電
気炉用塩基性レンガ、取鍋用ジルコン質レンガ等に相当
に使用されている。

特に最近燃料費の高騰により、優良な不焼成レンガが望
まれている。

塩基性レンガは配合された粒子に２〜４％の２５〜３０
°ボーメの苦汁あるいは硫酸マグネシウムで混練し、成
形して製造される。

またタールあるいは樹脂で混練して、１５０〜２５０℃
の温度で仮焼して製造される場合もある。

ジルコン質不焼成レンガは２〜３号水ガラス（濃度４０
〜５０％）またはりゲニンスルホン酸溶液を２〜４％配
合原料に加えて混練し成形乾燥して製造される。

本発明の第１発明のキャスタブル耐火物は、前記ジルコ
ン質不焼成レンガを製造する場合と同様に水ガラス溶液
と混合した後、あるいは本発明の第２発明のキャスタブ
ル耐火物は水と混合した後、加圧成形、鋳込み成形して
成形体とされ、この成形体は成形後一定時間で自硬性に
より硬化し強固な不焼成レンガとなる。

この場合混合あるいは添加される水ガラスは小量でよく
、また成形後硬化した成形体は以後の乾燥工程における
取扱いにも充分耐える強度を有するので有利である。

次に本発明のキャスタブル耐火物が水ガラスによって硬
化する機構一ついて説明する。

本発明のキャスタブル耐火物中に配合されている珪弗化
ソーダは添加あるいは混合された水ガラス水溶液と反応
して、下記（１）式によりシリカゲルを生成し、これが
硬化バインダーとなる。

Ｎａ２ＳｉＦ６＋３（Ｎａ２Ｏ・ｎ５ｉＯ２）＝６Ｎａ
Ｆ＋Ｎａ２ＳｉＯ３＋３ｎＳｉＯ２＋３Ｈ２Ｏ・・・・
・・・・・（１）上記（１）式の反応により生成するシ
リカゲルは耐火物中に含まれるアルカリ土類金属酸化物
、アルカリ土類金属珪酸塩、アルカリ土類金属アルミン
酸塩の何れか少なくとも１種と化合してアルカリ土類金
属珪酸塩となって成形体の強度を上昇させる。

この場合本発明の耐火物中に含有される燐酸、燐酸塩、
炭酸塩の何れか少なくとも１種の作用は下記の如くであ
る。

従来水ガラスのゲル化は強塩基（ｐＨ１１）を中和して
促進されるように考えられていたが、必ずしも中相の必
要はなく、Ｎａイオンを解離し易い電離陰イオンを存在
させることにより（１）式の反応を効果的に促進出来る
ことを知見した。

また水ガラスを珪弗化ソーダのみでＳｉＯ２ゲルを発生
させて基材たる粉粒体を硬化させるよりも、複合した酸
根を用いた方がゲルの発生も早く、かつ硬化物の強度も
犬であることが実証された。

これはゲルの発生が一様でなく種々の大きさのゲルの発
生により強固に粉粒体を結合せしめ得ることによるので
はないかと推考される。

したがって、本発明の耐火物の加圧成形、鋳込み成形、
乾燥後の圧縮強度は、燐酸、燐酸塩あるいは炭酸塩を含
まないものより約５０％強度が増加し、また前記酸ある
いは酸塩を含むが前記アルカリ土類金属塩を含まないも
のよりさらに約５０％強度が上昇することが判った。

次に本発明において成分組成を限定する理由を説明する
。

珪素化ソーダは０．２重量部より少ないと強度が低く、
一方１６０重量部より多くてもそれ以上には強度が高く
ならず無駄であるので、珪弗化ソーダは０．２〜１．０
重量部の範囲内にする必要があり、特に成形後の成形体
の嵩比重３．２．３．１．９５゜１のものについては珪
弗化ソーダの含有量はそれぞれ０．３．０．４．０．５
．１重量部のとき最高の圧縮強度を得ることができる。

燐酸、燐酸塩、炭酸塩の何れか少なくとも１種が０．０
５重量部より少ないと珪酸ソーダと反応して生ずるゲル
化の生成量が極めて少ないため硬化時間が長くなり過ぎ
て実用上不便であり、一方１．０重量部より多いと硬化
時間が短か過ぎて施工上不便であるから上記酸あるいは
酸塩は０．０５〜１．０重量部の範囲内にする必要があ
る。

本発明の耐火物において、アルカリ土類金属酸化物、ア
ルカリ土類金属珪酸塩、アルカリ土類金属アルミン酸塩
の何れか少なくとも１種が０．０１重量部より少ないと
圧縮強度が上昇せず、一方２．０重量部より多いと、か
えって耐火度が低下するので、前記化合物は０．０１〜
２．０重量部の範囲内にする必要がある。

本発明の第２発明の耐火物において、粉末珪酸ソーダが
１重量部より少ないと施工後結合ボンドとなるｎＳｉＯ
２の生産量が少なくなり硬化が弱く、一方１０重量部よ
り多いと流動性が少なくなって施工に不便であるので、
粉末珪酸ソーダは１〜１０重量部の範囲内にする必要が
ある。

本発明において、アルカリ土類金属の前記化合物として
ポルトランドセメントと、また燐酸、燐酸塩、炭酸塩の
何れか１種として重曹 （ＮａＨＣＯ３）とを用いた耐火物の加圧成形、乾燥後
の収縮率に及ぼすポルトランドセメントと重曹との関係
を図について次に説明する。

重曹は０．１〜０．２重量部の範囲内で含有されると収
縮が少なくなり、かつ水と混練後硬化するまでの時間を
延長することができるので、施工にはその面で有利であ
るが、一方多過ぎると硬化時間が長くなり過ぎて不便で
ある。

ポルトランドセメントは加圧成形体の強度を増すが、多
過ぎると硬化時間が短過ぎて不便となる。

本発明の耐火物中の中性耐火物としては高アルミナ質、
クロム質、ジルコン質あるいは炭化珪素質耐火材を、酸
性耐火物としては珪石質、蝋石質あるいはシャモツト質
耐火材を有利に使用することができる。

本発明の耐火物の粉粒体は使用目的により粒度調整する
ことができ、また粒度調整された粉粒体は中実のもの、
中空のものあるいは多孔性のものの何れか１種または２
種以上を使用することができる。

次に本発明を実施例について説明する。

実施例 １ 第 １ 表 材 料 材料１００重量 ジルコングロッグ ５−１ｍ／ｍ ４０ 重量部ジ
ルコンサンド ２０ 〃ジルコ
ンフラワー ３５ 〃珪弗化ソー
ダ ０．３５ 〃重曹
０．１０〜０．１５ポルトランドセメント
０．１〜０．２第１表に示す材料１００重量
部に対し２０％の３号水ガラスを含む水ガラス液２〜４
重量部を加え混練し２００ｋｇ／ｃｍ２の圧力で加圧成
形し、大型ウェルブリックを成型し、乾燥して製品とし
た。

気孔率 カサ比 圧縮強さ 曲げ強さく１８
＞３．１ ＞２００ｋｇ／ｃｄ ＞８０ｋｇ／ｃｒ
Ａ焼成による収縮も小さく、昇温に従って強度も増加し
、気孔率は下り焼成耐火物と全く同等に使用出来た。

第 ２ 表 ロー石 ５〜１ミリ ４５ 重量部〃
１ミリ〜０．２ミリ ３５ 〃〃 ０．２
ミリ未満 ２０ 〃珪弗化ソーダ
０．５ 〃ポルトランドセメント
０．３ 〃重曹 ０．１５ 〃 第２表に示す材料１′００重量部に対し２０％の３号水
ガラスを含む水ガラス液３〜５重量部を加え混練し、加
圧成型し定盤湯道レンガを成形し乾燥して製品とした。

急加熱の湯道で剥離も少なく、溶損も少なく、インクル
ージヨンの混入も少ない不焼レンガであった。

実施例 ２ ０−石 ３〜１ｍｍ ３５ 重量部〃
１ｍｍ以下 ３５ 〃〃 ０．１５ｍ
ｍ以下 ２５ 〃木節粘土
５ 〃珪弗化ソーダ
０．３７重炭酸ソーダ ０．１
〃マグネシア微粉 ０．３ 〃上記材
料に２号水ガラス溶液を１０重量部加えて混練し鋳込み
成形した。

１１０℃で２４時間乾燥後の品質は以下の通りである。

気孔率 カサ比重 圧縮強さ 曲げ強さく２４％
＞２．０２ ＞１８０ｋｇ／ｃ４ ＞４２ｋｇＡｄ本
製品を取鍋側壁に使用したところ、剥離も見られず、な
めらかな溶損で８０チヤージの使用が可能であった。

一方、従来品のシャモツト質レンガは６０〜７０チヤー
ジの耐用であった。

実施例 ３ シャモット ３〜１ｍｍ ３５ 重量部〃 １
ｍｍ以下 ３５ 〃〃 ０．１５ｍｍ
以下 ２０ 〃シリカ微粉
３ 〃木節粘土 ２ 〃
珪弗化ソーダ ０．２〃重炭酸ソー
ダ ０．１〃上記材料に３号水ガラ
ス溶液を１０重量部加えて混練し鋳込み成形した。

１１０℃で２４時間乾燥後の品質は以下の通りである。

気孔率 カサ比重 圧縮強さ 曲げ強さく２３％ ＞
２．０８ ＞ １９５ｋｇ／ｃ４ ＞ ４５ｋｇＡ
ｙｙｆ本製品を焼却炉煙道に使用したが、１年間経過後
も極端な異常は見られなかった。

一方、従来のアルミナセメントキャスタブルは１年後で
は部分的な剥離が見られ、マトリックス部の損傷も大き
かった。

実施例 ４ ０−石 ３〜１ｍｍ ３２ 重量部ジルコ
ンサンド ４０ 〃ジルコンフラワ
ー ２０ 〃本節粘土
３ 重量部ジルコン超微粉
５ 〃珪弗化ソーダ ０
．４ 〃ピロリン酸ソーダ ０．１
〃アルミナセメント １．０ 〃上記
材料に２号水ガラス溶液を１０重量部加えて混練し鋳込
み成形した。

１１０℃で２４時間乾燥後の品質を以下に示す。

気孔率 カサ比重 圧縮強さ 曲げ強さく２１％
＞２．８０ ＞２６０ｋｇ／ｃｍ２＞６５ｋｇ／ｃｍ２
本製品を取鍋側壁に使用した。

１５０チヤ一ジ使用後局部溶損が見られたが、剥離はな
くなめらかな溶損であった。

一方、従来品のロー石レンガは１２０〜１３０チヤージ
の耐用であった。

実施例 ５ ０−石 ３〜１ｍｍ ３５ 重量部〃
１ｍｍ以下 ３５ 〃〃 ０．１
５ｍｍ以下 ２５ 〃木節粘土
５ 〃珪弗化ソーダ
０．３〃重炭酸ソーダ
０．１〃マグネシア微粉 ０．３〃
粉末珪酸ソーダ（２号）５．０〃 上記材料に水１６重量部を加えて混練し鋳込み成形した
、１１０℃で２４時間乾燥後の品質を以下に示す。

気孔率 カサ比重 圧縮強さ 曲げ強さく２５％
＞２．００ ＞１８０ｋｇ／ｃｍ２＞４０ｋｇ／ｃ
ｍ２本製品を取鍋側壁に使用したが８０チヤージ使用後
も剥離は見られずなめらかな溶損であった。

一方、従来のシャモツト質レンガは６０〜７０チヤージ
の耐用であった。

実施例 ６ シャモット ３〜１ｍｍ ３５ 重量部〃
１ｍｍ以下 ３５ 〃〃 ０
．１５ｍｍ以下 ２５ 〃シリカ微粉
３ 〃木節粘土
２ 〃珪弗化ソーダ ０．２
〃重炭酸ソーダ ０．１ 〃粉末
珪酸ソーダ（３号）５．０〃 上記材料に水１６重量部を加えて混練し鋳込み成形した
。

１１０℃で２４時間乾燥後の品質を以下に示す。

気孔率 カサ比重 圧縮強さ 曲げ強さく２４％
＞ ２．０５ ＞ １９０ｋｇ／ｃｍ２ ＞ ４５ｋ
ｇ／ｃｍ２本製品を焼却炉煙道に１年間使用したが大き
な損傷は見られなかった。

一方、従来品のアルミナセメントキャスタブルは１年間
使用すると部分的な剥離、損傷が見られた。

実施例 ７ ０−石 ３〜１ｍｍ ３２ 重量部ジルコ
ンサンド ４０ 〃ジルコンフラワ
ー ２０ 〃本節粘土
３ 〃ジルコン超微粉
５ 〃珪弗化ソーダ ０．４
〃ピロリン酸ソーダ ０．１ 〃アル
ミナセメント １．０ 〃粉末珪酸ソー
ダ（２号） ５．０ 〃上記材料に水１６重量
部を加えて混練し鋳込み成形した。

１１０℃で２４時間乾燥後の品質を以下に示す。

気孔率カサ比重圧縮強さ曲げ強さ く２１％＞２．７８＞２６０ｋｇ／ｃｍ２＞６０ｋｇ／
ｃｍ２本製品を取鍋側壁に使用した。

１５０チヤージ使用後に局部溶損が見られたが、剥離は
なくなめらかな溶損であった。

一方、従来品のロー石レンガは１２０〜１３０チヤージ
の耐用であった。

以上本発明のキャスタブル耐火物は従来のアルミナセメ
ントを含有するキャスタブル耐火物と異なり９００℃附
近での強度低下がなく、また本発明者が特願昭５４−２
２８２５号で提案した耐火物中中性耐火物、酸性耐火物
の何れか少なくとも１種の粉粒体を含む耐火物よりも圧
縮強度が高く、極めて有利で実用的耐火物である。

【図面の簡単な説明】

図はポルトランドセメント及び重曹と加圧成形体の乾燥
後の収縮率との関係を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 中性耐火物、酸性耐火物の何れか少なくとも１種か
   らなる粉粒体１００重量部と；珪弗化ソーダ０．２〜１
   ．０重量部と、燐酸、燐酸塩、炭酸塩のなかから選ばれ
   る何れか少なくとも１種０．０５〜１．０重量部と；ア
   ルカリ土類金属酸化物、アルカリ土類金属珪酸塩、アル
   カリ土類金属アルミン酸塩の何れか少なくとも１種０．
   ０１〜２．０重量部とを含有するキャスタブル耐火物。 ２ 中性耐火物、酸性耐火物の何れか少なくとも１種か
   らなる粉粒体１００重量部と、珪弗化ソーダＯ７２〜１
   ．０重量部と；燐酸、燐酸塩、炭酸塩のなかから選ばれ
   る何れか少なくとも１種０．０５〜１．０重量部と；ア
   ルカリ土類金属酸化物、アルカリ土類金属珪酸塩、アル
   カリ土類金属アルミン酸塩の何れか少なくとも１種０．
   ０１〜２．０重量部と；粉末珪酸ソーダ１〜１０重量部
   とを含有するキャスタブル耐火物。