JPS5913674A - 低融点金属溶融用遮熱材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、比較的低融点金属の溶融や低溶融点合金の溶
融の際に必要な低融点金属溶融用遮熱材料に関するもの
である。

従来から、遮熱材料は溶融炉の床、側壁、天井等に使用
されている。そればかりでなく、遮熱材料はメタルライ
ン感知用の浮子（フロ−ト）、メタル取出口（タップホ
ールあるいはドレインホール）、更にはメタル移送用樋
、レドル等にも使用される。

以下低融点金属としてアルミニウム溶融を例にして従来
の遮熱材料につい−（説明りる。

まず、アルミニウムの製３６方法に′ついて説明する。

粉砕したボーキサイト鉱をオートクレープで苛性ソーダ
と水蒸気を吹ぎ込みながら処理する。こうして得られた
水酸化アルミニウムを約１２００℃で仮焼してアルミナ
（ニ三酸化アルミニウム、Ａｌ２０３）にする。次にこ
のアルミナに氷晶石あるいは弗化アルミニウムを混ぜて
電解槽で溶融電解する。すると電解槽炉底の陰極部分に
溶融アルミニウムたまる。この溶融アルミニウムを真空
取鍋で取る。

こうしてアルミニウムが製造される。

製造された溶融アルミニウムは必要に応じて成分調整さ
れる。溶融アルミニウムの成分調整は、反射炉型式の炉
で行われる。熱源としては重油やガスが用いられる。反
射炉にはいくつかのタイプがあるが、ある１つのタイプ
の炉だけが用いられるものではない。また、炉として銅
転炉に似た回転式炉がか用いられることもある。さらに
、水素等の含有ガスを除くために真空式脱ガス炉が用い
られることもある。

このような溶融アルミニウムあるいは溶融アルミニウム
合金を入れでおく炉の内張りには、通富アルミナ成分が
８０〜８５％（重量％）程度の高アルミナ質焼成耐火物
が使用される。そして、炉のタップホールやドレインホ
ールには炭火リイ素（ＳｉＣ）質耐火物が使用されるこ
ともある。

成分調整されにノフルミニウムあるいはアルミニウム合
金の溶融金属を、更に品質改善する場合がある。また、
鋳造のために溶融金属の温度調節を行う場合がある。こ
のような場合にはいわゆる保持炉が設置けられる。保持
炉には反射炉型式の炉が使用される。従って、このどき
も高アルミナ質焼成耐火物が使用される。また、他の金
属の溶融のときと同じように、保持炉として誘導電気炉
が使用されることもある。この場合は、高アルミナ質の
ラミング材の使用が一般的である。

保持炉に貯溜中の溶融アルミニウムの温度を保つために
、蓋として球状あるいは半球状の成形体を溶融アルミニ
ウムに浮かせておくこともある。球状あるいは半球状の
成形体どしては、例えば珪酸カルシウム質や無機繊維入
り珪酸カルシウム質のものが使用される。

さて、以上掲げたようなアルミナ−シリノコ質の焼成耐
火物は多数の気孔を有している。

溶融アルミニウムは低粘性であるため、容易に焼成耐火
物の気孔に侵入してしまう。高アルミナ質耐大物の耐火
度は、溶融アルミニウムに対して全く問題はない。しか
し、気孔に侵入した溶融アルミニウムは大変活性化して
いる。このため、アルミニウムとシリカ分が置換して溶
融アルミニウム中にシリコン成分が溶出してしまう。特
にフリーのシリカ（遊離のＳｉＯ２）が最も激しくアル
ミニウムと置換する。このため、耐火物原料中にできる
だけフリーのシリカが存在しないようにしたり、あるい
は耐火物を高温焼成して組織的に安定なムライト（３Ａ
ｌ２Ｏ３・２Ｓｉ０２）結晶の生成を計る等の工夫が行
われている。高温焼成を行っている耐火物に例えば東芝
セラミックス（株）社製ＡＬＺＩＴ−Ｕ、ＡＬＺＩＴ−
Ｒ、ＡＬＺＩＴ−Ｓ（いずれも高アルミナ質しン力の商
標）があり、相当な効果を有している。。

しかし原料の中にツリーのシリカを皆無にすることは不
可能である。それに、どのようにしても耐大物の気孔率
は２０％稈度ある。

その上、たとえツリーのシリカを皆無にすることができ
たとしでも、ムライトは溶融アルミニウム、に対して（
濡れが全くないというわけではない。このため、ムライ
トと溶融アルミニウムとの間の反応は避けられないのが
実情である。

溶融金属に漏れ難い従来の遮熱材料としてボロンナイト
ライド（以下ＢＮと略す）成型体が一般に知られている
。ＢＮ成型体は液面感知用フロート、タップアウトホー
ル、覚伴用プロペラ等に使用されている。しかし、ＢＮ
成型体は極めて高価であるため、ＢＮ成型体を溶融炉用
耐大物として使用した場合、大変経費がかかる。少なく
ともＢＮ成型体を溶融炉用耐大物として広範囲に使用し
た実績はない。

一方、従来から１３　Ｎ粉を若干の有機バインダーとと
もに加圧容器に封じたスプレーが市販されている。また
、ＢＮ粉を６機あるいは無機のバインダーに混合して浸
漬や刷毛塗り可能にしたコーテイング材等も従来から市
販されている。

しかし、ＢＮは本質的に難焼結物質であるから、ＢＮ粉
のスプレーを対象物にスプレーしてもＢＮ粉は有機バイ
ンダーを介して対象物に付着しているにすぎない。この
ため、有機バインダーの分解濃度以上になるとＢＮ粉は
何ら保持されるべき手段がない。従って、例えば金属溶
融槽のメタルコンタクト部の耐火物にＢＮ粉をスプレー
した場合には、ＢＮ粉は容易に流れ出してしまう。

更に無機バインターによるＢＮ粉のコーティング材の場
合も、無機バインダーが強固に焼結りるまでの間に、比
較的容易にＢＮ粉が流れ出しくしまう。たとえバインダ
ーが対象物との間で短時間に強固に焼結したとしても、
ＢＮ粉のコーティング層と対象物の熱膨張率の違いから
コ−ティング層に亀裂が生じ、やがて剥離してしまうの
が一般的である。

ＢＮ粉には、このような事情があるため、従来から長時
間にわたる遮熱材料としてはさして効果が認められてい
なかった。

また、ＢＮ材以外に溶融アルミニウムに濡れ難い遮熱材
料としてアルミノ・シリケート繊維（一般にはＡｌ２Ｏ
３／ＳｉＯ２＝５０／５０程度である。）が従来から知
られている。アルミノ・シリケード繊維に有機あるいは
無機のバインダーを混ぜて現場でラミング施工する遮熱
材料等も開発されている。このような材料として東芝モ
ノフラックス（株）社製ＬＤＳモルダブル−Ｔ（パルク
ファイバーと無機質及び少量の有機結合材を湿式混合し
た不定形ライニング材の商標）がある。前述の保持炉か
らディストリビュータ−を経Ｃ成型ｔ−ルドに至る間の
樋（トラフ）は、ぞのような遮熱材料で構成されている
。

しかし、アルミノ・シリケート繊維は、通常はガラス質
であるが、約９００℃以上に加熱されると、徐々にムラ
イト化してしまう。

そして、さらに加熱されるとクリストバライト（ＳｉＯ
２）が晶出してくることが知られている。このため、ア
ルミノ・シリケート繊維を使用した遮熱材料でも、溶融
アルミニウムとの反応は避けられない。

本発明は、上記の実情に鑑みてなされたもので、溶融金
属に濡れＩく長寿命の低融点金属溶融用遮熱材料を提供
することを目的とする。

本発明の低融点金属溶融用遮熱材料は、アルミノ・シリ
ケート繊維を１つの主要成分とする材料の中にＢＮ粉を
均一に分散させたものである。

アルミノ・シリケート繊維は、他の耐火物に比較して、
高比重、比熱、熱伝導率の省エネルギー３要素が１桁以
上秀れている。また、ＢＮ粉は、前に述べたように、溶
融金属に対しで濡れ難い。参考のために、アルミノ・シ
リケート繊維と他の各種耐火物の省エネルギー３要素の
比較を第１表（後掲）に示す。

本発明の遮熱材料は、アルミノ・シリケート繊紺とＢＮ
粉のそれぞれの特徴を兼ね備えたものである。しかし、
アルミノ・シリケート繊維、ＢＮ粉それぞれをコーティ
ングしたり、スプレーして塗布しただけでは使用上限界
かある。

本発明の遮熱材料は次のようにして製造するとよい。

まず、アルミノ・シリケート繊維を主な構成要素とりる
材料を水等に分散させてスラリーを作る。そして、この
スラリーの中に所定量のＢＮ粉を分散させて真空成型す
る。このようにするとアルミノ・シリケート繊維の隙間
にＢＮ粉が均一に取込まれた本発明の遮熱材料が製造さ
れる。真空成型とはスラリーをモールドに吸引脱水して
成型するものである。

ＢＮ粉の残存量の調節は泥奨の性状等によって任意に行
うことができる。

ＢＮ粉の配合量は全重用に対して５％（外割りでの百分
率、以下同様）以下であることが好ましい。外割りとは
、例えば全重量が１０５ｇであるとき５ｇが外割りで５
％となる。

ＢＮ粉の配合量が５％より少ないと効果があまりない。

また、ＢＮ粉の配合量が多りきると、本発明の遮熱材料
の粘性が高くなりりぎたり、あるいは本発明の遮熱材料
を塗布したのち、過剰のＢＮ粉が表面に浮き上がってき
たりする。このためＢＮ粉の配合量は、全重量に対して
２０％以下であることが好ましい。

以下、実施例を掲げて本発明をより具体的に説明する。

実施例一 アルミノ・シリケート繊維　２４．７５部コロイダルシ
リカ　　　　　　７４．５０部高分子凝集剤　　　　　
　　　０．７５部を混合した材料にＢＮ粉を、第２表（
後掲）に承りでれそれの割合で添加して撹拌した。

こうして粘稠質の本発明の遮熱材料を調整した。ＢＮ粉
は、純度９０％以上で粒麿が３２５番より細かいもので
あった。

アルミノ・シリケート繊維は東芝モノフラックス（株）
社製Ｆｉｂｅｒｆｒａｘ　（アルミノ・シリケート繊維
のの商標）を使用した。

コロイダルシリカは触媒化学工業（株）社製ＳＩ−４０
（＝コロイダルシリ力の商標）を使用した。

高分子凝集剤はＦＮ−１０（高分子凝集剤の商標）を使
用した。

金枠に本発明の遮熱材料をスタンプしてアセチレンバー
ナー等で３０分間程度乾燥させた。この金枠にノアルミ
ニウムを入れて９００℃で溶融した。

金枠使用後、本発明の遮熱材料の状況を調べた。その結
果を第２表に示す。

実施例２ 粘稠質の本発明の遮熱材料で直径約５ｃｍの球体を成型
した。アルミノ・シリグート繊維、コロイダルシリ力及
び高分子凝・集剤の割合は実施例１と同じである。ＢＮ
粉の配合量は第３表（後掲）に示すように色々と変えた
。

この球体を２００℃で３０分間乾燥してアルミニウム保
持炉のメタルラインに投入しく蓋とじた。そして、９０
０℃で６０時間経過後の球体の状況を調べた。その結束
を第３表に示す。比較のために試験番号６と試験番号７
についても同様に行った。。

試験番号６はＢＮ粉の添加されていない球体（つまり、
試験番号１のもの）表面にＢＮ粉をまぶして乾燥したも
のである。乾燥は２００℃で３０分間で行った。

試験番号７は従来から蓋として使用されている球状ケイ
酸カルシウムボートである。

実施例３ シャモット質焼成レンガのライニング上に粘稠質の本発
明の遮熱材料を約３０ｍｍスタンプし、アセチレンバー
ナーで３０分間乾燥した。シャモット質焼成レンガの耐
火度はＳＫ−３２番であった。このシャモット質焼成レ
ンガの炉のなかにアルミニウムを入れて９００℃で１５
０時間溶融した。そして、使用後の遮熱材料の状況を調
べた。その結果を第４表（後掲）に示す。比較のために
試験番号３及び４についても同様に行った。

試験番号３はＳＫ−３２番のシャモット質焼成レンガを
ライニングに使用したものである。遮熱材料はスタンプ
されていない。

試験番号４はＳＫ−４０番以上のムライト質高温焼成耐
火物をライニングとして使用したものである、遮熱材料
はスタンプされていない。ムライト質高温焼成耐火物と
しては東芝セラミックス（株）社製ＡＬＺＩＴ（高アル
ミナ賀レンガの商標）を使用した。

実施例４ ＢＮ粉末を第５表（後掲）に示η化率で、東芝モノフラ
ックス〈株）社製のいわゆるコ−ティングセメントに混
ぜて本発明の遮熱材料を製造した。コーティングセメン
トは、アルミノ・シリケート繊維を繊維直径のほぼ３倍
以上の長さに粉砕して、無機バインターと増粘剤を混ぜ
たものである。

このようにして製造した本発明の遮熱材料を金属製溶融
金属測温管に３ｍｍ程度の厚さで塗布し、２００℃で３
０分間乾燥した。

この遮熱材料の塗布された金属製溶融金属測温管を９０
０℃のアルミニウム溶融体の中に浸漬して、本発明の遮
熱材料の状況を調べた。その結果を第５表に示す。

第２〜第５表から明らかなように、本発明の低融点金属
溶融用遮熱材料は、溶融金属に対して大変濡れ難い。そ
の結果、本発明の低融点金属溶解用遮熱材料は剥離等を
起こさず大変寿命が長い。本発明の低融点金属溶融用遮
熱材料を使用すれば経費の節約になる。しかも、本発明
の遮熱材料は容易に製造することとができる。

特許出願人東芝セラミックス株式会社 （ほか１名） 手続補正用（自発） 昭和５７年９月２２日 特許庁長官　若杉和夫　殿 １、事件の表示 特願昭５７−１１８４８１シづ ２、発明の名称 低融点金属溶融用遮熱材料 ３、補正を覆る者 事ｆ１との関係　特許出願人 住所　東京都新宿区西新宿１−２６−２名称　東芝セラ
ミックス株式会社 （ほか１名） ４、代理人 住所　東京都港区西新橋２−３９−８ 鈴丸ビル 自発補正 ６、補正書の対象 明細書の全欄 ７、補正のの内容 別紙のとおり明細用全文を補正します。

明細書 １、発明の名称 低融点金属溶融用遮熱材料 特許請求の範囲 金属を溶融する際に使用りる遮熱材料において、アルミ
ノ・シリケート繊雛を１つの主要成分とし、全重量に対
しく外割りで５％以上のボロンナイトライト粉を均一に
配合したことを特徴とする低融点金属溶融用遮熱材別。

３、発明の詳細な説明 本発明は、比較的低融点金属の溶融や低溶融点合金の溶
融の際に必要な低融点金属溶融用遮熱材利に関するもの
である。

従来から、遮熱材料は溶融炉の床、側壁、天井等に使用
されている。そればかりでなく、遮熱材料はメタルライ
ン感知用の浮子（フロ−ト）、メタル取出口（タップホ
ールあるいはドレインホール）、更にはメタル移送用樋
、レードル等にも使用される。

以下低融点金属としてアルミニウム溶融を例にして従来
の遮熱材料について説明する。

まず、アルミニウムの製造方法について説明する。

粉砕したボーキサイト鉱をオートクレープで苛性ソーダ
と水熱気を吹き込みながら処理りる。こうして得られた
水酸化アルミニウムを約１２００℃で仮焼してアルミナ
（二三酸化アルミニウム、ＡｌＯ３）にする。次にこの
アルミナに氷晶石あるいは弗化アルミニウムを混ぜて電
解槽で溶融電解する。すると電解槽炉底の陰極部分に溶
融アルミニウムがたまる。この溶融アルミニウム真空取
鋼で取る。こうしてアルミニウムが製造される。

製造された溶融アルミニウムは必要に応じて成分調整さ
れる。溶融アルミニウムの成分調製は、反射炉型式の炉
で行われる。熱源としては重油やガスが用いられる。反
射炉にはいくつかのタイプがあるが、ある１つのタイプ
の炉だけが用いられるものではない。また、炉どしく銅
転炉に似た回転式炉が用いられることもある。さらに、
水素等の含有ガスを除くために真空式脱ガス炉が用いら
れることもある。

このような溶融アルミニウムあるいは溶融アルミニウム
合金を入れておく炉の内張りには、通常アルミナ成分が
８０〜８５％（重量％）程度の高アルミノ質焼成耐火物
が使用される。そして、炉のタップホールやドレインホ
ールには炭火ケイ素（ＳｉＣ）質耐火物が使用されるこ
ともある。

成分調整されたアルミニウムあるいはアルミニウム合金
の溶融金属を、更に品質改善する場合がある。また、鋳
造のために溶融金属の温度調節を行う場合がある。この
ような場合にはいわゆる保持炉が設けられる。保持炉に
は反射炉型式の炉が使用される。従って、このときも高
アルミナ質焼成耐火物が使用される。また、他の金属の
溶融のときと同じように、保持炉として誘導電気炉が使
用されることもある。この場合は、高アルミナ質のラミ
ンク材の使用が一般的である。

保持炉に貯溜中の溶融アルミニウムの温度を保つために
、蓋として球状あるいは半球状の成形体を溶融アルミニ
ウムに浮かせておくこともある。球状あるいは半球状の
成形体としては、例えば珪酸カルシウム酸や無機繊維入
り珪酸カルシウム貿のものが使用される。

さて、以上掲げたようなアルミナ−シリカ費の焼成耐火
物は多数の気孔を有している。

溶解アルミニラムは低粘性であるため、容易に焼成耐火
物の気孔に侵入してしまう。高アルミノ質耐火物の耐火
度は、溶融アルミニウムに対して全く問題はない。しか
し、気孔に侵入した溶融アルミニウムは大変活性化して
いる。このため、アルミニウムとシリカ分が置換して溶
解アルミニウム中にシリコン成分が溶出してしまう。特
にフリーのシリカ（遊離のＳｉＯ２）が最も激しくアル
ミニウムと置換する。このため、耐火物原料中にできる
だけフリーのシリカが存在しないようにしたり、あるい
は耐火物を高温焼成しく組織的に安定なムライト（３Ａ
ｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）結晶の生成を計る等の工夫が行
われている。

高温焼成を行っている耐火物に例えば東芝セラミックス
（株）社製ＡＬＺＩＴ−Ｕ、ＡＬＺＩＴ−Ｒ、ＡＬＺＩ
Ｔ−Ｓ（いずれも高アルミナ質レンガの商標）があり、
相当な効果を有している。

しかし原料の中にフリーのシリカを皆無に覆ることは不
可能である。それに、どのようにしても耐火物の気孔率
は２０％程度ある。

その上、たとえフリーのシリカを皆無にすることができ
たとしても、ムライトは溶融アルミニウムに対して濡れ
が全くないというわけではない。このため、ムライトと
溶融アルミニウムとの間の反応は避けられないのが実情
である。

溶融金属に濡れ難い従来の遮熱材料としてボロンナイト
ライド（以下ＢＮと略す）成型体が一般に知られている
。ＢＮ成型体は液面感知用フロート、タップアウトホー
ル、撹拌用ゾロベラ等に使用されている。しかし、ＢＮ
成型体は極めて高価であるため、ＢＮ成型体を溶解炉用
耐火物として使用した場合、大変経費がかかる。少なく
ともＢＮ成型体を溶融炉用耐火物として広範囲に使用し
た実績はない。

一方、従来からＢＮ粉を若干の有機バインダーとともに
加圧容器に封じたスプレーが市販されている。また、Ｂ
Ｎ粉を有機あるいは無機のバインダーに混合して浸油や
刷毛塗り可能にしたコーティング材等も従来から市販さ
れている。

しかし、ＢＮは本質的に難焼結物質であるから、ＢＮ粉
のスプレーを対象物にスプレーしてもＢＮ粉は有機バイ
ンターを介しく対象物に付着しているにすぎない。この
ため、有機バインターの分解温度以上になるとＢＮ粉は
何ら保持されるべき手段がない。従って、例えば金属溶
解槽のメタルコンタクト部の耐火物にＢＮ粉をスプレー
した場合には、ＢＮ粉は容易に流れ出してしまう。

更に、無機バインダーによるＢＮ粉のコーティング材の
場合も、無機バインダーが強固に焼結でるまでの間に、
比較的容易にＢＮ粉が流れ出してしまう。たとえバイン
ダーが対象物との間で短時間に強固に焼結したどしても
、ＢＮ粉のコーティング層と対象物の熱膨張率の違いか
らコーディング層に亀裂が生じ、やがて剥離してしまう
のが一般的である。

ＢＮ粉には、このような事情があるため、従来から長時
間にわたる遮熱材料としてさして効果が認められていな
かった。

また、ＢＮ以外に溶融アルミニウムに濡れ難い遮熱材料
としてアルミノ・シリケート繊維（一般にはＡｌ２Ｏ３
／ＳｉＯ２＝５０／５Ｏ程度である。）が従来から知ら
れている。

アルミノ・シリゲート繊維に有機あるいは無機のバイン
ダーを混ぜて現場でラミング施工する遮熱材料等も開発
されている。このような材料として東芝モノフラックス
（株）社製ＬＤＳモルダブル−Ｔ（パルクファイバーと
無機質及び少量の有機結合材を湿式混合した不定形ライ
ニング材の商標）がある。前述の保持炉からディストリ
ビューターを経て成型モールドに至る間の通（トラフ）
は、そのような遮熱材で構成されている。

しかし、アルミノ・シリケート繊維は、通常はガラス質
であるが、約９００℃以上に加熱されると、徐々にムラ
イト化してしまう。

そして、さらに加熱されるとクリストバライト（ＳｉＯ
２）が晶出してくることが知られている。このため、ア
ルミノ・シリケート繊維を使用した遮熱材料でも、溶解
アルミニウムとの反応は避けられない。

本発明は、上記の実情に鑑みてなされたもので、溶融金
属に濡れ邦く長寿命の低融点金属溶融用ｊ席熱材判を提
供づることを目的とする。

本発明のの低融点金属溶融用遮熱材利は、アルミノ・シ
リケート繊維を１つの主要成分とする材料の中にＢＮ粉
を均一に分散させたものである。

アルミノ・シリケード繊維は、他の耐火物に比較して、
嵩比重、比熱、熱伝導率の省エネルギー３要素が１桁以
上秀れている。また、ＢＮ粉は前に述べたように、溶融
金属に対して濡れ難い。参考のために、アルミノ・シリ
フート繊維と他の各種耐火物の省エネルギー３要素の比
較を第１表（後掲）に示す。

本発明の遮熱材料は、アルミノ・シリタート繊維どＢＮ
粉のイれぞれの特徴を兼ね備えたものである。しかし、
アルミノ・シリケート繊維とＢＮ粉それぞれをコーティ
ングしたり、スプレーして塗布しただけでは使用上限界
がある。

本発明の遮熱材料は例えば次のようにして製造すること
ができる。

まず、アルミノ・シリケート繊紺を主な構成要素と覆る
材料を水等に分散させてスラリーを作る。そして、この
スラリーの中に所定量のＢＮ粉を分散させて成型する（
成型はスラリーをモールドに吸引脱水して成型する真空
成型によって行ってもよい）。このようにするとアルミ
ノ・シリグート繊維の隙間にＢＮ粉が均一に取込まれた
本発明の遮熱材料が製造される。

ＢＮ粉の残存量の調節は泥奨の性状等によって任意に行
うことができる。

ＢＮ粉の配合量は全重量に対して５％（外割りでの百分
率、以下同様）以上であることが好ましい。外割とは、
例えば全重量が１０５ｇであるどき５ｇが外割りで５％
となる。

ＢＮ粉の配合量が５％より少ないど効果があまりない。

また、ＢＮ粉の配合量が多すぎると、真空成型にＢＮ粉
の均一な剛着が損なわれたり、あるいは本発明の遮熱材
料を塗布したのち、過剰のＢＮ粉が表面に浮き上ってき
たりする。このためＢＮ粉の配合量は、全重量にたいし
て２０％以下であることが好ましい。

以下、実施例を掲げて本発明をより具体的に説明する。

実施例１ アルミノ・シリケート繊維２４．７５部コロダルシリカ
リ力　　　　　７４．５０部高分子凝集剤　　　　　　
　　０．７５部を混合した材料にＢＮ粉を、第２表（後
掲）に示すそれぞれの割合で添加して撹拌した。

こうして粘稠質の本発明の遮熱材料を調整した。ＢＮ粉
は、純度９０部以上で粒度が３２５メツシユより細かい
ものであった。

アルミノ・シリケート繊維は東芝モノフラックス（株）
社製Ｆｉｂｅｒｆｒａｘ（アルミノ・シリケート繊維の
商標）を使用した。

コロイダルシリカは触媒化学工業（株）社製ＳＩ−４０
（コロイダルシリカの商標）を使用した。

高分子凝集剤はＦＮ−１０（高分子凝集剤の商標）を使
用した。

金枠に本発明の遮熱材料をスタンプしてアセチレンバー
ナー等で３０分間程度乾燥させた。この金枠にアルミニ
ウムを入れて９００℃で溶解した。

金枠使用後、本発明の遮熱材利の状況を調べた。その結
末を第２表に示す。

実施例２ 粘着質の本発明の遮熱材料ぐ自径約５ｃｍの球体４成型
した。アルミノ・シリケート繊維、コロイダルシリ力及
び高分子凝集剤の割合は実施例１と同じである。ＢＮ粉
の配合量は第３表（後掲）に示すように色々と変えた。

この球体を２００℃で３０分間乾燥してアルミニウム保
持炉のメタルラインに投入して蓋とした。そして、９０
０℃で６０時間経過後の球体の状況を調べた。その結果
を第３表に示す。比較のために試験番号６と試験番号７
についても同様に行った。

試験番号６はＢＮ粉の添加されていない球体（つまり、
試験番号１もの）表面にＢＮ粉をまぶして乾燥したもの
である。乾燥は２００℃で３０分間で行った。

試験番号７は従来から蓋として使用されている球状ケイ
酸カルシウムボールである。

実施例３ シャモット質焼成レンガのライニング上に粘稠質の本発
明の遮熱材料を約３０ｍｍスタンプし、アレチレンバー
ナーで３０分間乾燥した。シャモット質焼成レンガの耐
火度はＳＫ−３２番であった。このシャモット質焼成レ
ンガの炉のなかにアルミニウムを入れて９００℃で１５
０時間溶融した。そして、使用後の遮熱材料の状況を調
べた。その結果を第４表（後掲）に示す。比較のために
試験番号３及び４についても同様に行った。

試験番号３はＳＫ−３２番のシセモット質焼成レンガを
ライニングに使用したらのである。遮熱材料はスタンプ
されていない。

試験番号４はＳＫ−４０番量以上のムライト質高温焼成
耐火物をライニングとして使用したものである。遮熱材
料はスタンプされていない。ムライト質高温焼成耐火物
としては東芝ビラミックス（株）社製ＡＬＺＩＴ（高ア
ルミノ質レンカの商標）を使用した。

実施例４ ＢＮ粉末を第５表（後掲）に示す比率で、東芝モノフラ
ックス（株）社製のいわゆるコーティングセメントに混
ぜて本発明の遮熱材料を製造した。コーティングセメン
トは、アルミノ・シリケート繊組を繊維直径のほぼ３倍
以上の長さに粉砕して、無機バインダーと増粘剤をまぜ
たものである。

このようにして製造した本発明の遮熱材料を金属製溶融
金属測温管に３ｍｍ程度の厚さで塗布し、２００℃で３
０分間乾燥した。

この遮熱材料の塗布された金属製溶融金属測温管を９０
０℃のアルミニウム溶融体の中に侵漬して、本発明の遮
熱材料の状況を調べた。その結果を第５表に示す。

第２〜第５表から明らかなように、本発明の低融点金属
溶融用遮熱材料は、溶融金属に対して大変濡れ難い。そ
の結果、本発明の低融点金属溶融用遮熱材料は剥離等を
起こさず大変寿命が長い。本発明の低融点金属溶融用遮
熱材料を使用すれば経費の節約になる。しかも、本発明
の遮熱材料は容易に製造することができる。

特許出願人　東芝セラミックス株式会社（ほか１名） 代理人　弁理士　田辺徹 手続補正書（自発） 昭和５７年１０月２１日 特許庁長官　若杉和夫　殿 １．事件の表示 特願昭５７ー１１８４８１号 ２、考案の名称 低融点金属溶解用遮熱材料 ３．補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所　東京都新宿区西新宿１−２６−２名称　東芝セラ
ミックス株式会社 （他１名） ４．代理人 住所　東京都港区西新橋２−３９−８ 鈴丸ヒル 氏名　弁理士（７４５３）田辺徹 ５、補正命令の日付 なし ）、補正の対象 明細書 ７．補正の内容 別紙のとおり （「発明の詳細な説明」の欄以外は内容に変更なし） 明　　細　　書 １発明の名称 低融点金属溶解用遮熱材料 特許請求の範囲 金属を溶融する際に使用する遮熱材に いて、アルミノ・シリケート繊維を１つの主要成分とし
、全重量に対して外割りで５％以上のボロンナイトライ
ド粉を均一に配合したことを特徴とする低融点金属溶融
用遮熱材料。

発明の詳細な説明 本発明は、、比較的低融点金属の溶融や低溶融点合金の
溶融の際に必要な低融点金属溶融用遮熱材料に関するも
のである。

従来から、遮熱材料は溶融炉の床、側壁、天井等に使用
されている。そればかりでなく、遮熱材料はメタルライ
ン感知用の浮子（フロート）、メタル取出口（タップホ
ールあるいはドレインホール）、更にはメタル移送用桶
レードル等にも使用される。

以下低融点金属としくアルミニウム溶融を例にして従来
の遮熱材￥３１に′つい（ｈ；１明づる。

まず、アルミニウムの製造方法について説明する。

粉砕したボーキサイト鉱をオートクレープで苛性ソーダ
と水蒸気を吹き込みながら処理する。こうして得られた
水酸化アルミニウムを約１２００℃で仮焼してアルミナ
（二三酸化アルミニウム、Ａｌ２Ｏ３）にする。次にこ
のアルミナに氷晶石あるいは弗化アルミニウムを混ぜて
電解槽で溶融電解する。すると電解槽炉底の陰極部分に
溶融アルミニウムがたまる。この溶融アルミニニウムを
真空取鋼で取る。こうしてアルミニウムが製造される。

製造された溶融アルミニウムは必要に応じて成分調整さ
れる。溶融アルミニウムの成分調整は、反射炉型式の炉
で行われる。熱源としては重油やガスが用いられる。反
射炉にはいくつかのタイプがあるが、ある１つのタイプ
の炉だけが用いられるものではない。また、炉として銅
転炉に似た回転式炉が用いられることもある。さらに、
水素等の含有ガスを除くために真空式脱ガス炉が用いら
れることもある。

このような溶融アルミニウムあるいは溶融アルミニウム
合金を入れておく炉の内張りには、通常アルミナ成分が
８０〜８５％（重量％）程度の高アルミナ質焼成耐火物
が使用される。そして、炉のタップホールやドレインホ
ールには炭火ケイ素（ＳｉＣ）Ｍ耐火物が使用されるこ
ともある。

成分調整されたアルミニウムあるいはアルミニウム合金
の溶融金属、更に品質改善する場合がある。また、鋳造
のために溶融金属の温度調節を行う場合がある。このよ
うな場合にはいわゆる保持炉が設りられる。保持炉には
反射炉型式の炉が使用される。従って、このときも高ア
ルミナ質焼成耐火物が使用される。また、他の金属の溶
融のときと同じように、保持炉として誘脣電気炉が使用
されることしある。この場合は、高アルミナ賀のラミン
グ材の使用が一般的である。

保持炉に貯溜中の溶融フルミニラムの調度を保つために
、蓋として球状あるいは半球状の成形体を溶融アルミニ
ウムに浮かせておくこともある。球状あるいは半球状の
成形体どしては、例えば珪酸カルシウム賀や無１幾繊維
入り珪酸カルシウム質のｔ）のが使用される。

さて、以上掲げたようなアルミナ−シリカ質の焼成耐火
物は多数の気孔を有している。

溶融アルミニウムは低粘性であるため、容易に焼成耐火
物の気孔に侵入してしてしまう。高アルミナ賀耐大物の
耐火度は、溶融アルミニウムに対して全く問題はない。

しかし、気孔に侵入した溶融アルミニウムは大変活性化
している。このため、アルミニウムとシリカ分が置換し
て溶融アルミニウム中にシリコン成分が溶出してしまう
。特にフリーのシリカ（遊離のＳｉＯ２）が最も激しく
アルミニウムと置換する。このため、耐火物原料中にで
きるだけフリーのシリカが存在しないようにしたリ、あ
るいは耐火物を高温焼成して組織的に安定なムライト（
３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）結晶の生成を計る等の工夫
が行われている。

高温焼成を行っている耐火物に例えば東芝セラミックス
（株）社製ＡＬＺＩＴ−Ｕ、ＡＬＺＩＴ−Ｒ，ＡＬＺＩ
Ｔ−Ｓ（いずれも高アルミナ質レンガの商標）があり、
相当な効果を有している。

しかし原料の中にフリーのシリカを皆無にする事は不可
能である。それに、どのようにしても耐火物の気孔率は
２０％程度ある。

その上、たとえフリーのシリカを皆無にすることができ
たとしても、ムライトは溶融アルミニウムに対して濡れ
が全くないというわけではない。このため、ムライトと
溶融フルミニウムとの間の反応は避けられないのが実情
である。

溶融金属に漏れ難い従来の遮断熱材料としてボロンナイ
トライド（以下ＢＮと略す）成型体が一般に知られてい
る。ＢＮ成型体は液面感知用フロート、タップアウトホ
ール、挌拌用プロペラ等に使用されている。しかし、Ｂ
Ｎ成型体は極めて高価であるため、ＢＮ成型体を溶融炉
用耐大物としく使用した場合、大変経費がかかる。少な
くともＢＮ成型体を溶融炉用耐大物として広範囲に使用
した実績はない。

一方、従来からＢＮ粉を若干の有機バインダーとともに
加圧容器に封じたスプレーか市販されている。また、Ｂ
Ｎ粉を有機あるいは無機のバインダーに混合して侵漬や
刷毛塗り可能にしたコーティング材等も従来がら市販さ
れている。

しかし、ＢＮは本質的に難焼結物質であるから、ＢＮ粉
のスプレーを対象物にスプレーしてもＢＮ粉は有機バイ
ンダーを介して対象物に付着しているにすぎない。この
ため、有機バインダーの分析温度以上になるとＢＮ粉は
何ら保持されるべき手段がない。従って、例えば金属溶
融槽のメタルコンタクト部の耐火物にＢＮ粉をスプレー
した場合には、ＢＮ粉は容易に流れ出してしまう。

更に、無機バインダーによるＢＮ粉のコーティング材の
場合も、無機バインダーが強固に焼結するまでの間に、
比較的容易にＢＮ粉か流れ出してしまう、またとえバイ
ンダーが対象物との間で短時間に強固に焼結したとして
も、ＢＮ粉のコーティング層と対象物の熱膨張率の違い
からコーティング層に亀裂が生じ、やがて剥離してしま
うのが一般的である。

ＢＮ粉には、このような事情があるため、従来から長時
間にわたる遮熱材料としてはさして効果が認められてい
なかった。

また、ＢＮ以外に溶融アルミニウムに濡れ難い遮熱材料
としてアルミノ・シリケート繊維（一般にはＡＬ２Ｏ３
／ＳｉＯ２＝５０／５０程度である。）が従来から知ら
れている。

アルミノ・シリツケート繊維に有機あるいは無機のバイ
ンダーを混ぜて現場でラミング施工する遮熱材料等も開
発されている。このような材料として東芝モノフラック
ス（株）社製ＬＤＳモルタブル−Ｔ（パルククフィバ−
と無機質及び少量の有機結合を湿式混合した不定形ライ
ニング材の商標）がある。前述の保持炉からディストリ
ビューターを経て成型モールドに至る間の樋（トラフ）
は、そのような遮熱材料で構成されている。

しかし、アルミノ・シリケート繊維は、通常はガラス質
であるが、約９００℃以上に加熱されると、徐々にムラ
イト化してしまう。

そして、さらに加熱されるとクリストバライト（ＳｉＯ
２）が晶出してくることが知られている。このため、ア
ルミノ・シリケート繊維を使用した遮熱材料でも、溶融
アルミニウムとの反応は避けられない。

本発明は、上記の実情に鑑みてなされたもので、溶融金
属に濡れ難く長寿命の低融点金属溶融用遮熱材料を提供
づることを目的どづる。

本発明の低融点金屈溶融用遮熱材料は、アルミノ・シリ
ケート繊維を１つの主要成分とする材料の中にＢＮ粉を
均一に分散させたものである。

アルミノ・シリケート繊維は、他の耐火物に比較して、
高比重、比熱、熱伝導率の省エネルギー３要素が１桁以
上秀れている。またＢＮ粉は前に述べたように、溶融金
属に対して濡れ難い。参考のために、アルミノ・シリケ
ート繊維と他の各種耐火物の省エネルギー３要素の比較
を第１表に示す。

本発明の遮熱材料は、アルミノ・シリケート繊維とＢＮ
粉のそれぞれの特徴を兼ね備えたものである。しかし、
アルミノ・シリケート繊維、ＢＮ粉それぞれをコーティ
ングしたり、スプレーして塗布しただけでは使用上限界
がある。

本発明の遮熱材料は例えば次ぎのようにして製造するこ
とができる。

まず、アルミノ・シリケート繊維を主な構成要素とする
材料を水等に分散させてスラリーを作る。そして、この
スラリーの中に所定量のＢＮ粉を分散さて成型りる（成
型はスラリーをモールドに吸引脱水して成型する真空成
型によって行ってもよい）。このようにするとアルミノ
・シリケート繊維の隙間にＢＮ粉が均一に取込まれた本
発明の遮熱材料か製造される。

ＢＮ粉の残存量の調節は泥奨の性状等によって任意に行
うことがでさる。。

ＢＮ粉の配合量は全重量に対して５％（外割りでの百分
率、以下同様）以上であることが好ましい。外割りとは
、例えば全重量が１０５ｇであるとき５ｇが外割りで５
％となる。

ＢＮ粉の配合用が５％より少ないと効果があまりない。

また、ＢＮ粉の配合用が多すぎると、真空成型時にＢＮ
粉の均一な付着が損なわれたり、あるいは本発明の遮熱
材料を塗布したのち、過剰のＢＮ粉が表面に浮き上って
きたりする。このためＢＮ粉の配合量は、全重量に対し
て２０％以下であることが好ましい。

以下、実施例を掲げて本発明をより、具体的に説明する
。

実施例１ アルミノ・シリケート繊維　２４．７５部コロイダルシ
リカ　　　　　７４．５０部高分子凝集剤　　　　　　
　　０．７５部を混合した材料にＢＮ粉を、第２表（後
掲）に示すそれぞれの割合で添加して撹拌した。

こうして粘稠貿の本発明の遮熱材料を調整した。ＢＮ粉
は、純度９０％以上で粒度が３２５メッシュより細かい
ものであった。

アルミノ・シリケート繊維は東芝モノフラッツクス（株
）社製Ｆｉｂｅｒｒｒａｘ（アルミノ・シリケート繊維
の商標）を使用した。

コロダルシリカは触媒化学工業（株）社製Ｓｌ−４０（
コリイダルシリカの商標）を使用した。

高分子凝集剤はＦＮ−１０（高分子凝集剤の商標）を使
用した。

金枠に本発明の遮熱材料をスタンプしくてアセチレンバ
ーナー等で３０分間稈葭乾燥させた。この金枠にアルミ
ニウムを入れて９００℃で溶融した。

金枠使用後、本発明の遮熱材料の状況を調べた。その結
果を第２表に示す。

実施例２ 粘稠質の本発明の遮熱材料で直径約５０ｃｍの球体を成
型した。アルミノ・シリケート繊維、コロイダルシリカ
及び高分子凝集剤の割合は実施例１と同じである。ＢＮ
粉の配合量は第３表（後掲）に示すように色々と変えた
。

この球体を２００℃で３０分間乾燥してアルミニウム保
持炉のメタルラインに投入しく蓋とした。そして、９０
０℃で６０時間経過後の球体の状況を調べた。イの結果
を第３表に示す。比較のために試験番号６と試験番号７
についても同様に行った。

試験番号６はＢＮ粉の添加されくいない球体（つまり、
試験番号１のもの）表面にＢＮ粉をまぶして乾燥したも
のである。乾燥は２００℃で３０分間で行なった。

試験番号７は従来から蓋として使用されている球状ケイ
酸カルシウムボールである。

実施例３ シャレット質焼成レンガのライニング上に粘稠の本発明
の遮熱材料を約３０ｍｍスタンプし、アセチレンバーで
３０分間乾燥した。シャモット質焼成レンガの耐火麿は
ＳＫ３２番であった。このシャモット質焼成レンガの炉
の中にアルミニウムを入れて９００℃で１５０時間溶融
した。そして、使用後の遮熱材料の状況を調べた。その
結果を第４表（後掲）に示す。比較のために試験番号３
及び４についても同様に行った。

試験番号３はＳＫ−３２番のシャモット質焼成レンガを
ライニングに使用したちのである。遮熱材料はスタンプ
されていない。

試験番号４はＳＫ−４０番以上のムライト質高温焼成耐
火物をライニングとして使用したものである。遮熱材料
はスタンプされていない。ムライト質高温焼成耐火物と
しては東芝セラミックス（株）社製ＡＬＺＩＴ（高アル
ミナ質レンガの商標）を使用した。

実施例４ ＢＮ粉末を第５表（後掲）に示す比率で、東芝モノフラ
ックス（株）社製のいわゆるコーティングセメントに混
ぜて本発明の遮熱材料を製造した。コーティングセメン
トは、アルミノ・シリケート繊維を繊維直径のほぼ３倍
以上の長さに粉砕して、無機バインダーと増粘剤を混ぜ
たものである。

このようにして製造した本発明の遮熱材料を金属製溶融
金属測温管に３ｍｍ程度の厚さで塗布し、２００℃で３
０分間乾燥した。

この遮熱材料の塗布された金属製溶融金属測渇管を９０
０℃のアルミニウム溶融体の中に浸漬して、本発明の遮
熱材料の状況を調べた。その結果を第５表に示す。

第２〜第５表から明らかなように、本発明の低融点金属
溶融用遮熱材料は、溶融金属に対して大変濡れ難い。そ
の結果、本発明の低融点金属溶融用遮断材料は剥離等を
起こさず大変寿命が長い。本発明の低融点金属溶融用遮
熱材料を使用すれば経費の節約にある。しかも、本発明
の遮熱材料は容易に製造することができる。

特許出願人　東芝セラミックス株式会社（ほか１名） 代理人　弁理士　田辺徹

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 金属を溶融りる際に使用する遮熱材料において、フルミ
   ノ・シリケート繊維を１つの主要成分とし、全重量に対
   して外割りで５％以上のボロンづイｌ〜ライド粉を均一
   に配合したことを特徴とりる低融点金属溶融用遮熱材料
   。