JPS59169971A - 耐火組成物 - Google Patents

耐火組成物

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JPS59169971A JP59044172A JP4417284A JPS59169971A JP S59169971 A JPS59169971 A JP S59169971A JP 59044172 A JP59044172 A JP 59044172A JP 4417284 A JP4417284 A JP 4417284A JP S59169971 A JPS59169971 A JP S59169971A
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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】 位に使用される耐火組成物に係わる。
溶融アルミニウム合金と直接接触される耐火物、たとえ
ばアルミニウム融解炉、再溶解炉、トリベ、トラフなど
で使用される耐火物は、各種の合金成分によりおよび溶
融物の表面上に形成されるドロスにより、崩壊作用、浸
透および付着を受ける。
歴史的には、これらの部位に使用されていた耐火物、主
として焼成レンガ．ｒ６よびリン酸塩結合キャスタブル
耐火物は、操作温度が．比較的低（かつ使用される合金
の作用が比較的緩やかであるため、かなりの時間、溶融
合金に耐えうるものであする。
これら耐火物中に使用されていた耐火粒および結合剤は
、一般に、他の工業分野での使用を目的と１〜だ耐火材
料を基材とするもので、これら耐火材料は本質的にはア
ルミニウム融解条件および溶融保持条件下での反応に抵
抗性を持つものではない。
アルミニウム工業における操作は、処理社の増加が求め
られ、より作用の強い合金が求められるようになるにつ
れて変化しており、その結果、古い耐火物では許容され
な（なっている。溶融アルミニウム合金の作用に対する
耐火物の抵抗性を添加剤の使用により改善しようとする
試みがしばしば行なわれてきた。たとえば、米国特許第
２，９９７，４０２号には、酸化ホウ素１５な（＼し８
０％、酸化カルシウム５ないし５０４オ６よび酸化アル
ミニウム２ないし６０％を含有するガラス質フリットの
生成およびこのフリットを骨材と混合し、圧縮成型しか
つ焼成することによる焼成レンガの製造が開示されてい
る。また、米国特ｉ’を第３，４７１．．３０６号には
、上記方法と同様の成分子ｆｆｊ、囲を利用するが、反
応性成分によりその場で保護ガラス質フリットを生成す
るようにした上記方法の改良が記載されている。
これらの発明はいずれもガラス物質によって結合された
レンガの製造を開示すろものである。しかし、耐火物中
に連続したガラス相が存在するたｄ）耐火度が低減され
、熱衝撃抵抗が低下する。
米国特許第４，０８８，５０２号および第４，１５８，
５６８号は、アルミン酸カルシウムセノントにより結合
されたソリ力およびアルミナを基材とする耐火物（（ア
ルミニウム合金の作用に対する抵抗性を（”ｊ”−；す
るために１．添加剤として、ポウケイ酸亜鉛を便用づ−
ることを開示している。さらに１．米国特、７′（第４
．２４６，０３５号１／ｃは、高純度モルタルに抵抗性
を与えるため、ホウ酸とともに上記添加剤を使用づ−る
ことか開示されていえ。ホウケイ酸皿鉛フリットの使用
は有効ではあるが、これを使用した１耐火物のコストは
本発明の添加剤を使用する場合よりもかなり高いもので
あり、耐火度は低（・。
また、米国特二′「第４，１２６，４７４号には、溶融
アルミニウムの作用に対する抵抗性を各種の耐火物に付
与するために添加剤としてＢ　；］　Ｓ　Ｏ４を使用す
ることが開示されてい７）。この添加剤の使用に伴なう
欠点は、多くのバリウム塩が右前性であるため、鵡Ｆ′
、毒性の１３ａｓｏ４が分解して可溶性のバリウム化合
物が生成されるような条件を生じないように庄；・さ；
しなければフ、「らないととである（これらのバリウム
化合物が生成された場合には、使用後、耐火物の廃棄処
理が危険なものとなる）。
本発明の目的は、溶融アルミニウム合金により湿潤され
ず、かつ溶融アルミニウム合金の作用を受けない耐火材
旧な提供することにある。該耐火月十−１は、耐火粒ま
たは旧材、主としてコランダムＩＳよひホウ酸アルミニ
ウムを含有する添加剤および耐火物工業で公知の物質か
ら選ばれる面ｊ火結合剤またはセメントの混合物でなる
。添加剤は結晶であり、耐火物の結合を生ぜず、したが
って連続ガラス相が存在する場合に見られる欠点を持た
な（ゝ０ 現在のより作用の強いアルミニウム合金および操作条刊
に適応できる耐火材料の開発の中で、本質的に不活性な
物質が見出された。この物質（以後、「アルミニウム・
ホウ素スラグ」と称する）はフェロボロン生成の副生物
である。
フェロホロンはホウ素および銖の合金てｋ）す、ホウ素
しヘルおよび熱硬化・１１１：を高める目的で鎖への添
加剤として使用される。フェロホロンは、高温度におけ
るアルミニウム金属による酸化鉄、Ｉ′Ｓよび酸化ホウ
素のアルミノ熱還元；Ｃよって生成されろ。還元の進行
につれて、溶蓄鉄およびホウ入（ま合わさり、反応容器
の底に落下す７）。冷却後、固化した塊状物は、フェロ
ボロンでなる下方）４１：分を含有する。塊状物の上方
部分は、本質的＋７ｃは酸化アルミニウム、これと反応
したホウ素および’ｌ　ｉｒｌした方法に応する残留ス
ラグ変７↓剤の残（査でなる。
塊状物の上方部分、すなわちアルミニウム・ホウ素スラ
グは不用の物質てあり、一般には廃棄されている。
不発明の目的は、この廃棄物質が１制火物質添加剤とし
て使用される際に、アルミニウム合金０・τより湿潤さ
れないという特性を何カできる予期し得なかった効果を
利用することにある。予じめ調製したものがない場合に
も、合成的にこのスラグ物質を生成できる。この合成ア
ルミニウム・ホウ素スラグも本発明の範囲に訝まれる。
このような合成スラグを使用］する場合には、一定量の
ホウ酸アルミニウム（９Ａｅ２０３・２Ｂ２０３）が７
ｉｆｌ性成分として存在していなければならない。
本発明において使用される代表的なアルミニウム・ホウ
素スラグは、Ｘ線回折によれば、主としてボウ酸ナトリ
ウム（９Ａｅ２０３・２Ｂ。０３）およびコランダム（
Ａｇ２Ｏ３）でなり、フン化ツノルシウム（ＣａＦ２）
、ホウ酸カルシウムアルミニウム（Ｃａ、Ｊ！　２Ｂ２
０３　）の如き少量の鉱物および極微量のアルミン酸カ
ルシウム類を含有するものである。ｌ舌性相はホウ酸ア
ルミニウムであり、他の相は各種の濃度で含まｔｔろか
、全（含有゛されていなくても、溶融アルミニウム合金
の作バ１から耐火物を保護するスラグの能力に影響がな
いものと理勲される。この点については後述する。ホウ
酸アルミニウムが結晶バ杉（ＯＡｅ２０ソ２Ｉ３□Ｏ１
）であることが重要であり、この結晶性物質はＡ（１’
２０３およびＢ２Ｏ３の可能な組合せの中で最も多い耐
火物で゛ある。それ故１、Ｉ３□ｏ３の含量は、Ａｇ２
Ｏ３の金部−に対して過Ｐｌ］のＩ３□ｏ３　が存在し
て池の形状のホウ酸アルミニウム（・で変化しないよう
に１ｉｉｌｌ限される。さらに、ホウ１〕クアルミニウ
ムは、非結晶性であるイノＬ米法に対して、結晶性であ
るため、アルミニウムと接庁：する（ｊ１火物の使用１
ｌｌｌｉ度に：ｔ、、８；いて、１耐火度を低下さぜた
り、〃１衝撃抵抗性を低下させるガラス相が存在しない
。
グラスの代表的な化学組成（重量％）（ｉ以下のとオ６
っである。
”２０３　　　　　　　　　８５．５ ８２０３６、Ｏ ８菫０□　　　　　　　　　０．９ Ｃａ０　　　　　　　　　　　　　　　　　　　３．１
Ｍｇ０　　　　　　　　　　　Ｏ，６ に２０　　　　　　　　　０．４ Ｎａ　２０　　　　　　　　　１　、　ｌＦｅ２０３０
＋９ ＣａＦ”２　　　　　　　　　１−５ スラグの組成範囲は変えられうる。ただし・ホウ素の量
（１３２０３として表示）は約４％以上に維持されねば
ならない。鉄（Ｆｅ２０３として表示）は不純物として
存在するが、約４％までの範囲で変えられる（若干問題
あり）。一方、５７ン化物（ＣａＦとして表示）も不純
物であるが、できるだけ低レベルに維持されるべきで、
硬化の際の結合重１」に対するマイナスの影響のだ＆）
２％を越えてはならない。
アルノ）　’）　：ｔ６よびアルカリ土類金属（Ｃａ　
　ｓ　へ４ｇ＋１、Ｎａ＋−およびＩ（＋）は不用でか
つ望ましくない成分であり、耐火度に対する添加剤の影
響をマイナスのものとするため、できるだけ低レベルに
維持されなければならない。合成されたボロングラスも
使用用能であり、このようなボロンスラグはホウ酸アル
ミニウムを１００係まて゛の量で含有できろ。
スラグのサイズは広い制限範囲で変化でき、たとえば約
６ないし約３２０メソシユが有効である。なお、ここで
はＴｙｌｃｒ表示で示す。より満足できる範囲ば１０な
いし１００メツシユであり、最も好適には約３０ないし
７０メツシユである。
一般に使用される各種の耐火混合物の組成に一定量のア
ルミニウム・ホウ素スラグを加えることにより、溶融ア
ルミニウム合金に対する抵抗性をこれら混合物Ｋ　＋Ｊ
与することがてきる″。以下（（、キャスクプル混合物
オ６よびモールダブルへ音物（グラスチックおよびラミ
ング）混合物（で係わる実施例について述へるか、これ
らはＬｉ１なる具体例に丁きない。
本発明によるキャスタブル耐火混合物は、その場で成形
され、硬化される際に適する袋詰めギャスタフル材料と
して、または予じめ成形し、硬化したレンガとして販売
される。キャスタブル耐火混合物の配合にあたっては、
製品か所望如応じて軽量または高密度のものとなるよう
なｌ剣火刊利か使用できる。このキャスタブル面］火混
合物の、ｙＢｌ、成（重量係）は次のとオ６りで゛ある
。
配合割合範囲　　好適値 耐火骨材　　　　　　４５−８５６５ アルミン酸カルシウムセメント　　　　１０−４０２５
アルミニウム・ホウ素スラグ　　　２−２０１０または
ホウ酸アルミニウム　　　　　１−１２’５本発明によ
り使用される耐火材は、クロム鉱、ボーキサイト、板状
アルミナ、シリカ、スピネル、マグネシア−クロム、ム
ライトおよび他のアルミノ−シリケートエキスパンド粘
土およびエキスバンドシエールの如き広い範囲から選ば
れる。実際１、使用される結合剤系に応じた骨材であれ
ばいかなるものでもよい。また、マトリックスを形成す
る高価で、反応性の劣る骨材と配合された安価で、反応
性に富む骨材の如き骨材配合物も使用できる。
さらに、混合物中には繊維状物質が配合されていてもよ
い。骨材のサイズは本発明ではあまり重要ではなく、一
般に、キャスタブル混合物の調製について当分野で知ら
れているサイズである。骨材のサイズは、特定の物理的
性質、たとえば高強度またはスポーリング抵抗性を得た
い場合には、変化され得る。代表的な骨材サイズは次の
とおりである。
サイズ範囲　　　　　　　　割合（重量％）−３＋８　
　メツシュ　　　　　　　２６−８−４−２０　　メツ
シュ　　　　　　　３７−２０＋ｌＯＯメソシユ　　　
　　　　２５−１００　　　　メツシュ　　　　　　　
１３収下の３つの実施例は、キャスタブル混合物のアル
ミニウム合金抵抗性に対するアルミニウム・ホウ素スラ
グの影響を説明するものである。
実施例１ ３メツシユ以下に属するか焼ボーキサイト６５重量類を
、アルミン酸ツノルシウムセメント２５％およびアルミ
ニウム・ホウ累スラグ１０係と混合した。この混合物に
水７％を加え、得られた混合物から、中央に深さ３．１
　ｃｍ　（１％“）の（はみを持つ２２．５　ｃｍ　Ｘ
　１１．３　ｃｍ　Ｘ　６．３　ｃｍ　（９“×４％“
×２イ）の異形レンガを調製した。Ｐ１様にして、これ
と打ｉ似しているが、アルミニウム・ホウ素スラグヲ訝
まない混合物から、第２のカップを成形した。これらの
サンプルを９３０°Ｇ　（１７００°Ｆ）で５時間焼成
し、それらの（ぼみに７０７５合金（Ａｌｕｍｉｎｕｍ
ＡＳ　ＳＯＣｉａ　ｔ　ｉｏｎ社の標準合金）を入れ、
８２０℃（］、５００’Ｆ）に７２時間維持することに
より金属抵抗性についでテストした。時間経過後、これ
らカップを分割し、肉眼で検査した。アルミニウム・ホ
ウ素スラグを含有するサンプルて゛ば、アルミニウム合
金による反応または浸透は全（生じておらず、その表面
からアルミニウム金属をきＪｔいに剥−３−ことができ
た。アルミニウム・ホウ素スラグを含まないサンプルで
は、深さ２．５Ｃ１ｎ（１インチ）まで反応を生じてお
り、固化したアルミニウムおよびドロスを、耐火物を１
易つけることなく、その表面から除去する、ことはでき
なかった。
実施例２ ０．６優り、下（％″以下に属する板状アルミナ粒６０
　亜惜％、アルミン酸カルシウムセメント２５％および
アルミニウム・ホウ素スラグ１５％ヲ配合して混合物を
調製した。前記と同（′＞１に、アルミニウム・ホウ素
スラグを含まない第２のサンプルを調製した。これら２
つのサンプルを実施例１とｔＵｔに処理し、テスｌ−し
た。アルミニウム・ホウ素スラグを含有しないサンプル
では、深さ約０．２ｃｒｆＬ（１／１６”）まて゛浸透
されており、面十火１勿をイ易つけることな（表面から
アルミニウム金属を除去することはできなかった。アル
ミニウム・ホウ素スラグをき有するサンプルでは変化が
みられず、傷つけることな（表面からアルミニウム金属
を剥すことかできた。
実施例３ ４へイ以下（Ｃ属するクロム鉱７０重量係（（、アルミ
ン酸カルシウムセメント２０％およびアルミニウム・ホ
ウ素スラグ１０％を配合した。実施例１に従ってこの混
合物からカップ状サンプルを調製し、テスｌ−した。同
時に、スラグ添加剤を含まない第２ザンプルについても
同じように成形し、テストした。結果は、上述の実ｚ６
例の場合と同じであり、スラグを含むサンプルでは金属
を容易に剥すことがてき、アルミニウム・ホウ素スラグ
な含有しないサンプルでは、金属はしっかりと付着して
いた。
プラスチックおよびラミング混合物の如きモールダブル
耐火物も、その配合中にアルミニウム・ホウ素スラグを
添〃ロスることにより、アルミニウム合金に対する抵抗
性が改善される。モールダブル耐火物は、プラスチック
混合物の場合にはスラグとして湿潤前の形状で販売され
、ラミング混合物の場合には顆粒状で販売されろ。モー
ルダブル耐火物は、湿気のある耐火物をランマーで変形
または固めることにより、一体性の炉ライニングに成形
され、ついでその場で乾燥および焼成される。
グラスチック混合物およびラミング混合物は、プラスチ
ック混合物にはより多量の液が添加されている点で相互
に異なる。本発明による添加剤を使用するモールダブル
耐火物についての一般的な組成（重量％）は次のとおり
である。
配合割合範囲　最適値 骨　　　材　　　　　　　　　　　　３０−７０　　　
　５’５マトリツクス微粉　　　　　　　２０＝４０　
　　３０粘　　　土　　　　　　　　　　　　　２−２
０８結合剤　　　　　３−８５ アルミニウム匂スウ素スラグ　　　　５−２０１２渭拐
とマトリックス微粉との合訓量は混合物の５０ないし９
０％であり、粘土は可塑剤であるとともに結合剤として
も機能する。次の実施例は、本発明の添加剤を使用する
上記モールダブル耐火物の１例に係わる。
実施例４ ６メツンユμ下に属するか焼ボーキザイ）５０重量裂に
、アルミナ微粉２０％、プラスチック粘土５％、リン酸
アルミニウム結合剤５％およびアルミニウム・ホウ素ス
ラグ１２％を配合した。プラスチックコンシステンシー
を得る六めに水約６チを添加した。次に、アルミニウム
・ホウ素スラグを添加していない同様のプラスチック混
合物を調製した。これら２つの混合物を圧縮してカップ
状に成形し、１１０’Ｃ（２’３０″Ｆ）で乾燥し、９
３０　ｏＣ（１７００°Ｆ）で焼成し、実施例１に記載
の如く溶融アルミニウム合金に対する抵抗性をテストし
た。
ただし、テスト時間を１４４時間とした。時間経過後、
カップを分割し、肉眼で検査した。アルミニウム・ホウ
素スラグを含まないサンプルでは、底の深さ約ｏ　、　
２　ｃｍ　（’／１６“）まで反応を生じており、厚さ
］、、３ＣＴＬ（〆′）の側壁は完全にアルミ−ラム合
金と反応していた。これに対し、アルミニウム・ホウ素
スラグを含有するサンプルでは、アルミニウム合金とは
目視できる反応は生じていなかった。
本発明によるキャスタブル混合物の場合と同様に、使用
する結合剤系に適合しうろことを条件として、他の骨材
を使用できる。プラスチック混合物について使用てきる
結合剤としては、粘土、リン酸フルミニウム、リン酸二
隘よび各種のケイ酸塩オｄよびアルツノリソリケード結
合剤がある。
前述の如く、ホウ酸アルミニウムを１００％まての片ｔ
で含有する合成アルミニウム・ホウ素スラグも使用でき
る。以下の２つの実施例は、このような合成した物質を
ω房１１シて生成した耐火物に係わる。
実施例５ 微細な水利アルミナ８０重量係に、乾燥状態で、ホウ酸
２０重量％を配合し、得られた混合物を乾燥下で圧縮し
てペレットとした。このペレットを１１００℃（２０２
０°Ｆ）で１０時間焼成し、冷却し、−７０メツシユに
粉砕した。得られた粉末をＸ線回折したところ、はぼ全
量ホウ酸アルミニウム（９Ａｅ２ｏ３・２１３□０３）
でなることを示した。実施例１と同様にして、ただし、
副生物スラグの代り（・て上ト 記合成スシグ１０Ｍ量係を使用してボーキサイＸを暴利
とするキャスタブル混合物を調製し、テストシた。テス
トしたサンプルは同様に非湿潤性であり、副生物スラグ
をき有するカップと同様に浸透および反応が見られなか
った。
実施例６ 上記実施例５と同様に、合成アルミニウム・ホウ素スラ
グを調製した。ついで、実施例２と同様にして、ただし
副生物アルミニウム・ホウ素スラグ１０％の代りに、本
質的にホウ酸アルミニウム１００％でなる合成アルミニ
ウム・ホウ素スラグ１０係を添加し７てプラスチック耐
人物を調製した。粘土、アルミナ微粉、リン酸アルミニ
ウム結合剤および合成アルミニウム・ホウ素スラグのマ
トリックスとともにボーキサイト粉で゛なる耐火性プラ
スチックをテストカップに成形し、硬化し１．９３０°
Ｃ（１７００下）で５時間焼成し、実施例２の如く、７
０７５アルミニウム合金に対する抵抗性を１４４時間テ
ストしｆこ。
時間経過後、肉眼で検査したところ、合成アルミニウム
・ホウ素スラグ（］、００％ホウ酸アルミニウム）ｉｏ
係を含有するこのザ／プルは副生物スラグ】０％を含有
する実施例２のザンプルと実質的に同一であることを示
した。すなわち、このテストザンブルもアルミニウム合
金による反応または浸透か全く見られなかった。これは
、実施例２に記載されている如く組成を同一にして添加
剤を添加していない場合に見られる高度の浸透および反
応と対照的である。
す、上の実施例から明らかな如く、面１火組成にアルミ
ニウム・ホウ素スラグを添加することは、ダングルに、
上記テスト条件下での８刹１アルミニウム合金による反
応に対する抵抗性を付馬できる効果を生ずる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、溶融アルミニウム合金の作用に対する抵抗性を有す
    、る耐火組成物において、該組成物は、（ａｌ耐火粒４
    ５ないし９０重量％、（ｂｌ耐火結合剤３ないし４０重
    量％および（Ｃ１本質的に結晶性９Ａ６ρ３・２Ｂ２０
    ３を含有する添加剤を包含し、該組成゛物中における９
    Ａａ２０３・２Ｂ２ｏ、の含量が１ないし１２重量％で
    ある耐火組成物。 ２、前記耐火粒が、クロム鉱、ボーキサイト、板状アル
    ミナ、シリカ、スピネル、マグネシア−クロム、ムライ
    ト、およびエキスバンド粘土およびシエールでなる群か
    ら選ばれるものである特許請求の範囲第１項記載の耐火
    組成物。 ３、前記添加剤がアルミニウム・ホウ素スラグな含有す
    るものである特許請求の範囲第１項記載の耐火組成物。 ４、前記アルミニウム・ホウ素スラグが合成、されたも
    のである特許請求の範囲第３項記載の耐火組成物。 アルミニウムでなるものである特許請求の範囲第３項記
    載の耐火組成物。
JP59044172A 1983-03-10 1984-03-09 耐火組成物 Granted JPS59169971A (ja)

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