JPS5846474B2 - キャスタブル耐火材料混合物 - Google Patents

キャスタブル耐火材料混合物

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JPS5846474B2
JPS5846474B2 JP53002314A JP231478A JPS5846474B2 JP S5846474 B2 JPS5846474 B2 JP S5846474B2 JP 53002314 A JP53002314 A JP 53002314A JP 231478 A JP231478 A JP 231478A JP S5846474 B2 JPS5846474 B2 JP S5846474B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はキャスタブル耐火材料混合物に関する。
本発明は特に溶融アルミニウムに対してすぐれた耐食性
を有するキャスタブル耐火材料混合物に関する。
アルミニウムおよびアルミニウム合金の鋳造または精製
の如き金属の処理を行う場合には、一般に金属は炉内に
おいて溶融されかつ適当な耐火材料によって内張すされ
た樋を通して搬送され、溶融アルミニウムによる侵食を
阻止するようになっている。
溶融アルミニウムに対する耐食性の見地からアルミン酸
カルシウムは好適な耐火材料として知られている。
しかしながらアルミン酸カルシウムはその熱伝導率およ
び熱膨張率が共に犬である。
前述の欠点を阻止する他の材料を加えることによってア
ルミン酸カルシウムを修正することも知られている。
たとえばＫａｄｉｓｃｈ他の米国特許第２．８７４，０
７１号明細書にはアルミン酸カルシウムと融解シリカと
の混合物が記載されている。
この特許にはなお前記材料は、超耐火物粉末またはこの
ような粉末の混合物を含むプラスチック組成物の中に浸
漬し、または該組成物を噴霧しあるいは刷毛塗りする段
階を含む追加処理を施すことによってさらにその耐火性
を増し得ることが記載されている。
前記特許の特許権所有者はこのような超耐火性粉末は特
別に粉砕された安定融解ジルコニウムまたはアルミナに
よって形成し得ることを述べている。
前記特許権所有者はなお耐火硼化物、窒化物または炭化
物およびこれらとシリコン、モリブデンまたはクロムと
の混合物も被覆材として使用し得ることを述べている。
アルミン酸カルシウムおよびシリカ混合物を使用するこ
とは、シリカの熱伝導率が低いことと混合物の収縮性が
小なることとのために純粋のアルミン酸カルシウムより
は好適であるが、この混合物の利点は明らかにアルミン
酸カルシウムとシリカとの結合によるもので、この結合
が破れれば金属はシリカの侵食を受けるようになる。
酸化硼素（Ｂ２０３）をシリカ、酸化カルシウムおよび
酸化カルシウムと共に使用することにより、珪酸骨材の
金属侵食を阻止する耐火材料の得られることが知られて
いる。
しかしながら在来技術においては、酸化カルシウム、酸
化硼素および酸化アルミニウムの融解マトリックスすな
わちガラス状マトリックスを形成することによって酸化
硼素を混合していた。
たとえばＭｃ Ｄｏｎａｌｄ他の米国特許第２．９９７
．４０２号明細書には均質ガラス質製品および耐火物骨
材よりなる耐火物において、前記均質ガラス質製品が酸
化カルシウム、酸化硼素および酸化アルミニウムの融解
混合物であり、かつ耐火物骨材が主として粉砕された形
の酸化アルミニウムおよび二酸化珪素である耐火物が記
載されている。
前記特許にはなお、ガラスの中にマグネシウム、バリウ
ム、ベリリウム、ジルコン、亜鉛、バナジウム、珪素、
クロムおよびモリブデンの酸化物の如き追加金属酸化物
成分を１５重重量性で加え得ることが示唆されている。
Ｒｕｂｉｎ他の米国特許第３，４７１，３０６号明細書
においては、ＡＡ！ ２０ ｓ ｓ Ｂ２０ ｓおよび
ＣａＯを含むボンド形成成分かＡｌ２Ｏ３以外にＳ ｔ
０２を含む予備か焼された粒状シャモットと混合され
、硼アルミン酸カルシウムボンドを形成するようになっ
ている。
このような材料を使用することによって申し分のない混
合物を得ることができるが、酸化カルシウム、酸化硼素
および酸化アルミニウムよりなるガラス質のマトリック
スを形成することは容易ではない。
たとえば前記Ｍｃ Ｄｏｎａｌｄ他の特許明細書に記載
されている均質ガラス質製品を形成する場合には、フリ
ットの水溶性を最少限とし、酸化硼素および酸化カルシ
ウムが浸出しないように注意せねばならぬ。
一方Ｒｕｂｉｎ他の特許明細書に記載されているような
硼アルミン酸カルシウムの形成も容易ではない。
その理由は骨材が存在していることに起因してか焼がさ
らに複雑となるからである（たとえば均質安定混合物を
形成する場合にＭｃ Ｄｏｎａｌｄ他の特許明細書に記
載されているようなボンド形成成分を溶融することはで
きない）。
したがって本発明は耐火材料混合物において、酸化硼素
を含む材料か硼珪酸亜鉛ガラスフリット、すなわち耐火
物を形成する場合に普通使用される水溶系においてフリ
ットから浸出するアルカリおよびアルカリ土類の如き不
純物の含量の低い（０，５重最多以下）フリットの形で
使用される耐火材料混合物に関するものである。
本発明によれば水と混合され、溶融アルミニウムに対す
る耐食性のすぐれたキャスタブル耐火物を形成し得る粒
状耐火材料混合物において、実質的に９０乃至９４重量
最多耐火材料と６乃至１０重重量性硼珪酸亜鉛フリット
とよりなり、該フリットが実質的に酸化亜鉛、酸化硼素
、酸化シリコンおよびＯ乃至１００重最多酸化アルミニ
ウムを含み、前記フリット内の不純物が０．５重最多以
下であり、かつ前記耐火材料内の不純物が１重最多以下
であるような耐火材料が得られる。
本発明の１実施例によれば水と混合されて溶融アルミニ
ウムに対してすぐれた耐食性を有するキャスタブル耐火
物を形成するようになった粒状混合物は実質的に９．０
乃至９４重量饅の耐火材料と、６乃至１０重量幅の硼珪
酸亜鉛フリットとよりなり、該フリットは実質的に５０
乃至６０重重量上酸化亜鉛、２０乃至４０重量最多酸化
硼素、８乃至１２重量饅の酸化珪素およびＯ乃至１００
重最多酸化アルミニウムを本質的成分として含み、不純
物が０．５重最多以下であり、かつ前記耐火材料内の不
純物の全量が１重最多以下である。
本発明の好適な実施例においては前記耐火材料混合物は
実質的に２４乃至３０重量部のアルミン酸カルシウム、
６０乃至７０重量部の融解シリカおよび６乃至１０重量
部の硼珪酸亜鉛フリットよりなり、該フリットは実質的
に５０乃至６０重重量上酸化亜鉛、３０乃至３８重量幅
の酸化硼素および８乃至１２重重量上酸化珪素を含み、
前記フリット内の不純物は０．５重最多以下であり、か
つ前記耐火材料混合物内の不純物の全量は１重最多以下
である。
次に添付図面によって本発明の詳細な説明する。
本発明によれば耐食性を有するキャスタブル耐火材料混
合物は実質的に三つの成分、すなわちアルミン酸カルシ
ウム、融解シリカおよび硼珪酸亜鉛よりなり、含有不純
物の全量が１重最多を越えないようにされている。
本発明の好適な実施例においてはアルミン酸カルシウム
は７５乃至８３重量最多Ａｌ２Ｏ３と、１４乃至２３３
重最多ＣａＯとよりなり、他の酸化物よりなる不純物の
全量および強熱減量が３重量饅を越えないようにされて
いる。
このようなアルミン酸カルシウムの１例はアメリカアル
ミニウム会社からＣＡ−２５なる商品名で発売されてい
るアルミン酸カルシウムセメントである。
このアルミン酸カルシウムは約９０重最多が一３２５メ
ツシュ（米国標準ふるい）の範囲内にある粒子の形で使
用される。
本発明の混合物に使用されるアルミン酸カルシウムの量
は前記三つの成分の全重量の約２０乃至３４係、なるべ
くは２４乃至３４饅とすべきである。
融解シリカは約−４メツシユ（米国標準ふるい）の範囲
内にある粒子の形で使用される。
このシリカ粒子混合物は−１０乃至＋３２５メツシユの
粒子を少なくともほぼ５００重最多含み、かつ残量はこ
れより小さい粒子である。
なるべくは−１０乃至＋２０メツシユの粒子が約２０乃
至３０重量最多−２０乃至＋１００メツシユの粒子が約
１５乃至２５重量最多よび残量が一１００メツシュの粒
子となるようにすべきである。
使用される粒状融解シリカの全量は混合物の前記三つの
成分の全重量のほぼ６０乃至７０％とすることが望まし
い。
本発明に使用される硼珪酸塩ガラスフリットは実質的に
酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化硼素（Ｂ２０３）および二酸
化珪素（ＳｉＯ２）の融解混合物よりなっている。
このフリット内の酸化硼素の量は２０乃至４０重量最多
なるべくは３０乃至３８重量饅とすべきである。
前記フリット内の酸化亜鉛の量は５０乃至６００重重量
上べきである。
前記フリット内の酸化珪素の量は８乃至１２重重量上す
べきである。
酸化アルミニウムは任意の本質的成分として１００重重
量上添加することができる。
酸化アルカリ金属、酸化カルシウム等の如き他の不純物
の全量は０．５重最多以下とし、フリットの水溶塵が１
重最多以下、なるべくは０．４乃至０．６重最多以下と
なり、キャスタブル耐火物の有害なレオロジー的および
水硬特性が生じないようにすべきである。
技術的に周知の如く酸化物の混合物は融解して均質なガ
ラス混合物を形成するようになるまで十分に加熱し、こ
のガラス混合物は続いて急冷し、次にキャスタブル耐火
物が水によって硬化する時にその任意の成分を可溶化す
るような晶出（フリット）を阻止するようにすべきであ
る。
本発明によれば硼珪酸亜鉛カラスは少なくとも−１００
メツシュ、なるべくは−２００メツシユ（米国標準）程
度の粒子となるまで粉砕すべきである。
キャスタブル耐火材料混合物に含まれる硼珪酸塩フリッ
トの量は６乃至１００重量部すべきである。
図について説明すれば第２図、第３図および第４図を比
較することによって明らかな如く、第３図の場合のよう
に使用されたフリットが５％に過ぎない時は第２図に示
された混合物、すなわち硼珪酸塩ガラスを含まない混合
物との間に著しい差は認められない。
しかしながら第４図の場合のように大量の硼珪酸塩ガラ
スを使用した時には所要の耐食性が得られる。
第４図に示された混合物においては７係の硼珪酸塩が使
用されている。
第４図および第５図を比較した場合、硼珪酸亜鉛フリッ
トに対するシリカおよびアルミン酸カルシウムの比は同
じであるか、酸化硼素−二酸化シリコン−酸化亜鉛混合
物内に２０重重重風下の酸化硼素を含む異なる硼珪酸亜
鉛が使用されている。
次に示す表は本発明をさらに良く理解せんとする場合に
役立つ。
＊＊実施例 Ｉ 表１は本発明の効力を試験するために複数の組成を公式
化し、フリット内における硼酸塩の存在または欠除およ
び硼酸塩の量の如き調整可能の助変数を示したものであ
る。
何れの例においても表に示された量は乾燥混合物１００
部に対する重量部数を表わす。
前記成分はコツプの形に鋳造し、養生し、オーブン内で
１００度Ｃの温度で乾燥し、かつ８２０度Ｃまでの温度
でか焼した。
か焼抜、８２０度Ｃまで加熱した溶融アルミニウムを耐
火物コツプの中に注入し、この温度に７２時間維持した
。
合金の変化を測定するために溶融アルミニウムのサンプ
リングを行い、次に耐火物コツプから溶融アルミを排出
してこの耐火物を冷却した後、これを切断し、溶融金属
による耐火物の侵食状態を観察した。
表Ｉの・腐食試験結果・・なる項において侵食の激しさ
は・浸透ｎの列に示されており、これは浸透および次の
列に示される如きシリコン吸収量の関数である。
試料番号７′１６１，２，３，４および５の結果はそれ
ぞれ第２図乃至第５図に示されている。
表によって明らかな如く、３２．５％の８２０３を含む
少なくとも６重量部のフリットを使用する時は、溶融ア
ルミニウムによる侵食量は無視し得る程度で、融解シリ
カ粒子寸法の好適に分布によりすぐれた結果が得られる
。
異なる粒子寸法の分布およびセメント含有量の結果は表
■に示されている。
試料／１６８の好適な粒子寸法分布およびセメント含有
量によってか坑底縮度の低い、多孔度の小さなかつ強度
の大きな製品が得られる。
実施例 ■ 市販の融解シリカ耐火材料混合物Ａ、ＢおよびＣを使用
した本発明のキャスタブル耐火材料混合物と、実施例Ｉ
の試料／１６８との比較を行った。
この場合も実施例１において説明したと同様な腐食プロ
セスを加えた。
なお各耐火物の物理的性質を測定した。
市販混合物ＡはそれぞれＣａＦ２およびＨ２ＳＯ４を添
加することによってその耐食性は明確＊＊に改良された
が、これら耐火物のレオロジー的および水硬特性全体は
悪い影響を受けたことが分かる。
市販混合物Ｃの場合は、硼アルミン酸カルシウムの添加
によって耐食性は改良されるが、本発明の耐火材料混合
物および硼珪酸亜鉛フリットを使用した／Ｉ６８試料の
ような強い強度と低い多孔度の得られないことに注意す
べきである。
本発明は主として融解シリカを含むキャスタブル耐火物
の中に硼素の豊富な珪酸亜鉛を使用する場合に関するも
のであるが、熟練技術者の容易に理解し得る如く、本発
明の範囲を離れることなく他の耐火材料も使用すること
ができる。
このような代替耐火材料としてはモルタル、プラスチッ
クの他に炭化珪素、半板状アルミナ、融解アルミナムラ
イト、耐火ボーキサイト、耐火粘土、ジルコンおよび（
または）カヤナイト骨材を使用することができ、この場
合も本発明の方法によって溶融アルミニウム合金に対す
る耐食性を高めることができ、かつ特にアルミニウムの
溶融および炉の保熱に必要なその物理的および熱的特性
を高めることができる。
したがって前に述べた量の硼珪酸亜鉛をこれらの材料と
共に使用することも本発明の範囲内に含まれる。
したがって本発明によれば硼珪酸亜鉛フリットにおいて
、酸化硼素が不活性な形で供給され、かつ形威された耐
火物のマトリックスボンドが修正されてボンドと骨材と
の間の熱膨張に起因する不釣合を最少限に止めまたは消
除し得るようになった硼珪酸亜鉛フリットが得られる。
さらに詳述すれば本発明の好適な実施例はアルミン酸カ
ルシウムセメントおよび融解シリカ骨材よりなるキャス
タブル耐火物を使用し、硼珪酸亜鉛フリットが前記融解
シリカ骨材およびアルミン酸カルシウムと反応して所要
の結合マトリックスを形威し、耐火物の水硬性部分すな
わちキャスタブル混合物のレオロジーには影響をおよぼ
さず、かつ常態の処理および使用温度においては粘弾性
変形によって応力を逃がし得る結合マトリックスを形成
するように設計されている。
したがって本発明によれば改良水硬性融解シリカ耐火物
において、在来ではアスベストを含むある種の材料だけ
が使用された多くの特別の用途に対しても使用し得るよ
うな性質を有する耐火物が得られる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明を示す流れ図である。 第２図は腐食試験試料の断面の写真で、融解シリカおよ
びアルミン酸カルシウムよりなる耐火物を使用した場合
の金属侵食状態を示す。 第３図は融解シリカ、アルミン酸カルシウムおよび硼珪
酸亜鉛フリットよりなる腐食試験試料の断面の写真で、
この場合はフリット内の硼酸塩の量は本発明において必
要とされる量よりも少ない。 第４図は本発明の耐火物よりなる腐食試験試料の断面の
写真である。 第５図は金属侵食を示す腐食試験試料の断面の写真で、
この場合は融解シリカおよびアルミン酸カルシウムより
なる耐火物の含む硼珪酸亜鉛フリットは本発明において
必要とされる量よりも少ない。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 水と混合できしかもこの水の存在下で粒状耐火物を
    結合することのできる結合剤を含み、溶融アルミニウム
    に対してすぐれた耐食性を有するキャスタブル耐火物を
    形成することのできる粒状耐火材料混合物において、本
    質的に９０〜９４重量％の溶融アルミニウムに対する該
    耐食性を改良する添加剤としての耐火材料と、６〜１０
    重量係重硼珪酸亜鉛フリットとよりなり、該フリットが
    本質的に酸化亜鉛、酸化硼素および酸化珪素からなり、
    ガラス質マトリックスを形成し、前記フリット内の不純
    物が０．５重最多以下であり、かつ前記耐火材料内の不
    純物が１重最多を越えないようにされていることを特徴
    とする粒状耐火材料混合物。 ２ 前記第１項記載の粒状耐火材料混合物において、前
    記硼珪酸亜鉛フリットが５０〜６０重量％の酸化亜鉛、
    ２０〜４０重量％の酸化硼素および８〜１２重量幅の酸
    化シリコンを含んでいる粒状耐火材料混合物。 ３ 前記第１項記載の粒状耐火材料混合物において、前
    記硼珪酸亜鉛フリットが５０〜６０重量％の酸化亜鉛、
    ３０〜３８重量％の酸化硼素および８〜１２重量係重量
    化シリコンを含んでいる粒状耐火材料混合物。 ４ 前記第１項または第２項記載の粒状耐火材料混合物
    において、前記耐火材料が実質的にアルミン酸カルシウ
    ムおよび融解シリカよりなっている粒状耐火材料混合物
    。 ５ 前記第４項記載の粒状耐火材料混合物において、前
    記耐火材料が実質的に混合物全体の２０〜３４重量％の
    アルミン酸カルシウムと、６０〜７０重量％の融解シリ
    カとよりなっている粒状耐火材料混合物。 ６ 前記第４項記載の粒状耐火材料混合物において、前
    記耐火材料が実質的に混合物全体の２４〜３４重量％の
    アルミン酸カルシウムと、６０〜７０重量％の融解シリ
    カとよりなっている粒状耐火材料混合物。 ７ 前記第１項または第５項記載の粒状耐火材料混合物
    において、前記アルミン酸カルシウムが７５〜８３重量
    ％のＡｌ２Ｏ３と、１４〜２３重量％のＣａＯとよりな
    り、他の酸化物および強熱減量の全不純物含量が３重最
    多以下である粒状耐火材料混合物。 ８ 前記第１項〜第１項の何れか１項に記載されたる粒
    状耐火材料混合物において、前記硼珪酸亜鉛フリットの
    粒子寸法が一１００メツシュ以下である粒状耐火材料混
    合物。 ９ 前記第１項〜第８項の倒れかに記載されたる粒状耐
    火材料混合物において、アルミン酸カルシウムの約９０
    重最多が一３２５メツシュの粒子寸法を有する粒状耐火
    材料混合物。 １０ 前記第１項〜第９項記載の何れかに記載されたる
    粒状耐火材料混合物において融解シリカの粒子寸法が一
    ４メツシュである粒状耐火材料混合物。 １１ 前記第１項〜第１０項の何れか１項に記載され
    たる粒状耐火材料混合物において、前記硼珪酸亜鉛フリ
    ットが本質的成分として１０重重重風下の酸化アルミニ
    ウムを含んでいる粒状耐火材料混合物。
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