JPS5924899B2 - 成形熱絶縁性物品 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、冶金用鋳型のｍ融金属接触うイニング形成用
熱絶縁性組成物に関し、特に例えば鋳型のホットトップ
（インゴット鋳型の頭部）及び鋳物用鋳型のライザー（
ｒｉｓｅｒ）のライニングに用いる予備成型耐火性薄板
、厚板或は套管に関する。

インゴット鋳型のホットトップ又は鋳物用鋳型のライザ
ーの熱絶縁性耐火物ライニングを与える目的は、中の高
融金属からの熱損失の速度を低下し、この容融金属の固
化時間を、鋳紬の主たる部分内のｍ融金属が固化するの
にかかる時間よりも伸ばすことである。

それにより爵融金属は、ホットトップ又はライザー中に
たくわえられ、それらは、高融金属が固化する時の収縮
によりインゴット又は鋳物中に空腔が形成されるのを防
止する傾向がある。

この目的を達成するため、ライニングは単に熱絶縁体と
して働いてもよい。

即ちホットトップ又はライザーからの熱の消失を最小に
する障壁として働いてもよく、そのようなライニングは
一般に粒状耐火性材料、又はそれら材料の混合物を結合
剤の助けをかりて崩れない必要な形に成形したものから
なる。

そのような耐火性ライニングの熱伝導度は、その密度を
低下することによって低下してもよく、これを行う一つ
の方法はライニングに耐火性繊維物質を配合することで
あり、之によってライニングの機械的密度番不当に損な
うことなく密度を低下させることができる。

例えば英国特許第１，２８３，６９２号には、粒状のア
ルミニウム、マグネシウム、シリコン又はジルコニウム
、及びアルミノ珪酸塩、珪素又はシリカの繊維状耐火物
、及び有機結合剤とコロイド シリカゾルからなる結合
剤とから構成された耐火性熱絶縁性組成物が記載されて
いる。

ホットトップ又はライザーからの熱損失を減少する別の
方法は、酸化され易い無機材料（以後「燃料」と呼ぶ）
と、ライニングの温度がそれと接触する宕融金属によっ
て上昇した時に発熱反応を起させる酸化剤とを含む発熱
性ライニングを用いる方法である。

粉末アルミニウムは特に適当な燃料であるが、マグネシ
ウム、フェロシリコン、珪素及びカルシウムの粉末もこ
の目的用に提案されている。

発熱反応はそのようなライニングの湿度をその厚さ全体
に亘って上昇させ、溶融金属と接触しているライニング
の面より遠い所のライニングの面を、その溶融金属と接
触している面の温度と等しい又はそれに近接した温度に
維持する。

このような状態の下ではライニングを通る温度差は無視
できる程で、ライニングはいわゆる等温障壁に近くなり
、それを通る熱損失は無視できるようになる。

発熱反応が終った時、与えられた厚さのライニングを通
る熱損失は、燃焼した発熱物質を含むライニングが如何
なる熱絶縁特性を有するかという事に大きく依存してい
る。

現在では、発熱性ライニングの配合で考慮される主たる
基準は、発熱反応の時間及び強さで、発熱反応が終った
後の絶縁特性についてはほとんど注意が払われていない
。

従って発熱性ライニングは、一般にち密な物体で、純粋
に熱絶縁性の観点からは他の良好な熱絶縁性（即ち非発
熱性）ライニングより劣っている。

熱絶縁性ライニングにわたる温度差が大きい程、換言す
れば溶融金属と接触する表面から遠いライニングの面の
温度が低い程、与えられる熱絶縁度が高くなると考えら
れている。

しかし、成る条件下ではこの逆が正しい事、即ちライニ
ングにわたる温度差が低い程、熱絶縁効果が大きい事が
わかり、この事が本発明の基礎となっている。

本発明によれば、冶金用鋳型のための高融金属接触ライ
ニングを形成するための熱絶縁性組成物は、赤外及び紫
外線に対する透過性が低い粒状及び（又は）繊維状耐火
性材料、燃料と酸化剤との発熱性混合物及び結合剤から
なり、然も０．７９７ｍ゛より低い密度を有する。

ライニング中の発熱性成分は、その厚さ全体に亘ってラ
イニングの温度を上昇させ、ライニングの溶融金属と接
触している面から遠い所の而の湿度が溶融金属と接触し
ている面の温度に近づき、ライニングにわたる温度差は
殆んどなくなる。

しかしその発熱的性質の他に、本発明によるライニング
は良好な熱絶縁体となっており、之は組成中に赤外及び
紫外線に対する透過性の低い耐火性物質を配合すること
によって達成される。

熱絶縁体の熱伝導度は、就中赤外線及び紫外線が透過し
、周囲の物質による吸収され易さに依存する。

赤外及び紫外線に不透明な物質の熱伝導度は、湿度によ
っては少ししか変らないから発熱反応によりライニング
１度が増大しても、熱伝導度はほんのわずかしか増大し
ない。

溶融金属の温度を出来るたけ長くかつ高く維持させるこ
とが重要である。

温度の低下とその時間との関係が熱損失速度である。

熱損失速度はライニングの厚さ、溶融金属と接触してい
る面とその反対面との温度差、ならびに材料の熱伝導性
により左右される。

本発明では、この熱損失速度は従来技術と比較して実質
的に低下する。

之は、シリカの如き赤外及び紫外線に対する透過性の大
きな材料で得られる情況とは相反するものである。

シリカの場合には、熱伝導度は実質的に温度上昇と共に
増大し、ライニングにわたる温度差を低下する利点は熱
伝導度が増大することによってかなり相殺されている。

発熱反応は、ライニングにわたる温度勾配がコンスタン
トになるのに要する時間を短くする点で一層の利点を有
する。

本発明によるライニングの熱絶縁性は、その密度が低い
ことによって一層大きくなっており、密度は、通常０．
２５〜０．５Ｊ９／ｉの範囲外になることはなく、好ま
しくは０．２８〜０．３５，９／Ｃ１１１の範囲内にあ
り、最も好ましくは０，３２〜０．３４ｇ／ｃｒｊの範
囲内にある。

必要な低密度は、全て又は一部繊維状の耐火材料又は本
来低密度の粒状耐火性材料を組成物へ添加することによ
って得られる。

適当な粒状耐火性材料には、アルミナ、マグネシア、ク
ロマイト、チタニア、及びジルコニア又はそれら材料の
二種以上の混合物が含まれる。

好ましい繊維状耐火性材料は、アルミノシリケート繊維
であるが、他の適当な材料はジルコン、珪酸カルシウム
及びアルミナ繊維又はそれらの混合物である。

本発明の利点は、それが繊維状耐火性材料としてアスベ
ストを用いたくない時のライニングの製造に適している
という事である。

好ましい結合剤は、フェノール樹脂（例えばフェノール
ホルムアルデヒド樹脂）、尿素系樹脂（例えば尿素ホ
ルムアルデヒド樹脂）、フラン樹脂、或は澱粉の如き有
機結合剤と無機結合剤とを一緒にしたものからなる。

無機結合剤はコロイド状シリカゾルが奸才しいが、オル
ト燐酸−アルミニウム又はコロイド状アルミナの如き成
る他の適当な無機結合剤でもよい。

好ましい燃料はアルミニウム粉末で、好ましくは重量で
少なくも９９％が１００Ｂ、 Ｓ、Ｓ、メツシュ篩を通
過し、少なくとも７５％が２７０ Ｂ。

Ｓ、Ｓ、メツシュ篩を通過せず、４００Ｂ、Ｓ、Ｓ。

篩を通過する粉末は実質的に存在しないような粒径分布
を有するアルミニウム粉末である。

アルミニウム粉末が発火する速度及びその感度、即ち発
火が行われる速度は粉末の微細度に依存し、一般に粉末
が粗くなる程、組成物へ添加する必要のある割合は増大
することはよく知られている。

使用される他の適当な燃料は、フェロシリコン、珪素、
マグネシウム又はジルコニウム、又はそれら材料の二種
以上の混合物である。

適当な酸化剤は、好ましくは水不后性で、それには硫酸
バリウム、酸化鉄、二酸化マンガン、硝酸バリウム又は
２等材料の二種以上の混合物が含まれる。

ライニング組成物は、好ましくは発熱反応用触媒として
働く弗化物を含み、適当な弗化物には氷晶石、蛍石、珪
弗化ナトリウム、又はそれら物質の二種以上の混合物が
含まれる。

本発明による熱絶縁性組成物は、好ましくは次の組成（
重量％）を有する。

耐火性材料 ２０〜８０％（粒状及び／
又は繊維状） 燃料 １０〜４０％ 酸化剤 ０．２〜２０％弗化物
０．１〜２０％コロイド状シリカゾル
Ｏ〜２０％有機結合剤 ０〜
１０％（コロイドシリカゾルと有機結合とは合計して２
〜３０％の範囲の割合とする） 本発明による熱絶縁性ライニングの好ましい更に別の例
は、次の組成（重量％）を有する。

耐火性材料 ５０−６７．５％（粒状
及び／又は繊維状） 燃料 １２．５−３０％ 酸化剤 ２− ４％弗化物
０− ２％コロイド状シリカゾル
２−１５％有機結合剤
５−８．５％本発明によるライニングは、特に鉄及び鋼
の鋳造の処理に含まれる高温度により、それら材料のラ
イザー、スリーブとして用いるのに適している。

本発明によりライニングを形成する好ましい方法は、組
成物の水性スラリーを形成し、そのスラリーを必要な形
をした多孔性成形器上で脱水し、そのようにして形成し
た成形物を炉で乾燥する。

硫酸アルミニウム又は塩化第二鉄の如き分散剤をスラリ
ーの形成を補助するため添加してもよい。

次の実施例は本発明の具体例である。

実施例 １ アルミノシリカ繊維 ４１．２％か焼マ
グネシア（、−１００＋４００ Ｂ、 Ｓ、Ｓ、メツシュ） １１９％アル
ミニウム粉末（−３６＋４００ Ｂ、Ｓ、 Ｓ、メツシュ） ２２２％硝酸
バリウム（−６０＋２００ Ｂ、Ｓ、 Ｓ、メツシュ）４．１％ コロイドシリカ（固形Ｔｈ３０％） １５．５％澱
粉（予めゲル化した部分的に陽 イオン性のもの）３．０％ フェノール、ホルムアルデヒド２ 工程樹脂（１５０〜１８０℃で硬化） ２１％実施例
２ アルミノシリカ繊維 ４３０％アルミナ（
−１００Ｂ、Ｓ、Ｓ。

メツシュ）７．１％ チタニア（−１００Ｂ、Ｓ、 Ｓ。

メツシュ）７．１％ アルミニウム（−２００＋４００ Ｂ、 Ｓ、 Ｓ、メツシュ） ２１４％硝
酸バリウム（−６０＋２００ Ｂ、Ｓ、Ｓ、メツシュ） ２０％コロイ
ドシリカ（３０％固形物） １２．２％澱粉
４．６％ 樹脂 ２．６％ 実施例 ３ アルミノシリカ繊維 ４６．６％アルミナ
（−１００Ｂ、 Ｓ、Ｓ。

メツシュ）７．７％ マグネシア（−２００Ｂ、Ｓ、 Ｓ。

メツシュ）７．７％ クロマイト（−２００Ｂ、 Ｓ、Ｓ。

メツシュ）６．８％ アルミニウム（−３００Ｂ、Ｓ、Ｓ。

メツシュ） １２８％硫酸バリウ
ム（−１００Ｂ、Ｓ、Ｓ。

メツシュ）２．６％ コロイドシリカ（固形ｅ１４０％） １０．２％澱粉
３．６％ 樹脂 ２．０％ 実施例 ４ アルミノシリカ繊維 ５０．７％アルミナ
（−１００Ｂ、 Ｓ、Ｓ。

メツシュ）５．６％ アルミニウム（−３６＋２００ Ｂ、Ｓ、 Ｓ、 ｌ ツｙユ） ３０．
９％硫酸バリウム（−１００Ｂ、 Ｓ、 Ｓ。

メツシュ）４．５％ コロイドシリカ（固形物４０ ％ ） ２．２ ％
澱粉 ３．９％ フェノール、ホルムアルデヒド２ 工程樹脂（１５０〜１８０℃で硬化）２．２％上記４つ
の実施例の組成物を用いて、前記スラリー法により予備
成形物を作った。

それらは約０．３５ｇ／ｆｆｌの密度をもっていた。

実施例 ５ 粉砕軽量耐火煉瓦（最低７０％が アルミナで、最大嵩密度が１５ １ｂ／ｆｔ３、−６０＋２００Ｂ、Ｓ、Ｓ、メ’、：／
シュ） ４０．０％マグネシア（−１００＋２００ Ｂ、 Ｓ、Ｓ、メツシュ） １０．０％
アルミニウム（−３６＋２００ Ｂ、Ｓ、 Ｓ、メツシュ） ３０．０％
硫酸バリウム（−１００Ｂ、Ｓ、Ｓ。

メツシュ）２．５％ 酸化鉄（−２００Ｂ、 Ｓ、 Ｓメツシュ）５．０％珪
弗化ナトリウム（−１００ Ｂ、 Ｓ、Ｓ、メツシュ）２．０％ 澱粉（予めゲル化）５．０％ フェノール・ホルムアルデヒド樹 脂（１５０−１８０℃で硬化）３．５％ 珪藻上（Ｃｅｌａｔｏｍ ＭＳ９５ ） ２．
０％この実施例では、必要な低密度は低密度粒状耐火物
を用い、繊維状耐火物は添加せずに得られていることに
注意すべきである。

この組成物を用いて、それら成分と１５〜２０％の水を
混合し流動性混合物を形成し、それより予備成形物を作
った。

この混合物を適当な中子箱へ吹き込み（又は別法として
手でつき固め）、次いで取り出して１８０−１９０℃の
温度で乾燥した。

予備成形物は０．４５ｇ／ｃｒｉｔの密度をもっていた
。

以上、本発明の詳細な説明したが、天下に本発明の実施
態様を示す。

（１）耐火性繊維状材料が、アルミノシリカ、ジルコン
、珪酸カルシウム及びアルミナの繊維が選ばれた特許請
求の範囲に記載の成形熱絶縁性物品。

（２）粒状耐火性材料が、アルミナ、マグネシア、クロ
マイト、チタニア及びジルコニアから選ばれた特許請求
の範囲の成形熱絶縁性物品。

（３）燃料が、アルミニウム、フェロシリコン、珪素、
マグネシウム及びジルコニウムの粉末から選ばれた特許
請求の範囲および前記各項のいずれかに記載の成形熱絶
縁性物品。

（４）酸化剤が、硫酸バリウム、酸化鉄、二酸化マンガ
ン及び硝酸バリウムから選ばれた、特許請求の範囲およ
び前記各項のいずれかに記載の成形熱絶縁性物品。

（５）結合剤が有機結合剤と無機結合剤とからなる特許
請求の範囲および前記各項のいずれかに記載の成形熱絶
縁性物品。

（６）有機結合剤がフェノール樹脂、尿素樹脂、フラン
樹脂及び澱粉から選ばれ、無機結合剤がコロイドシリカ
ゾル、コロイドアルミナ及びオルト燐酸−アルミニウム
から選ばれる前記第（５）項に記載の成形熱絶縁性物品
。

（力 発熱性混合物のための弗化物触媒を特徴する特許
請求の範囲および前記各項のいずれかに記載の成形熱絶
縁性組成物。

（８）弗化物触媒が氷晶石、蛍石及び珪弗化ナトリウム
から選ばれた、前記第（力項に記載の成形熱絶縁性組成
物。

（９）重量で次の組成をもつ特許請求の範囲および前記
各項のうすれかに記載の成形熱絶縁性物品：耐火性材料
２０〜８０％ 燃料 １０〜４０％ 酸化剤 ０．２〜２０％ 弗化物触媒 ０．１〜２０％ コロイドシリカゾル Ｏ〜２０％ 有機結合剤 ０〜１０％ 有機結合剤とコロイドシリカゾルは合計２〜３０％の範
囲の割合。

（１０） 重量で次の組成を有する前記第（９）項に
記載の成形熱絶縁性物品： 耐火性材料 ５０〜６７．５％燃料 １
２．５〜３０％ 酸化剤 ２〜 ４％ コロイドシリカゾル ２〜１５％ 有機結合剤 ５〜８．５％ ０υ 密度が０．２５〜０．５５９ ／Ｃ１１Ｌの範囲
にある、特許請求の範囲および前記各項のいずれかに記
載の成形熱絶縁性物品。

０２）密度が０．２８〜０．３５，９／ｉの範囲にある
、前記第０υ項に記載の成形熱絶縁性物品。

（１３）密度が０．３２〜０．３４９ ／ｃｒＡの範囲
にある、前記第０２）項に記載の成形熱絶縁性物品。

０４）実施例１〜５のいずれかに記載の組成をもつ冶金
用鋳型の高融金属接触ライニング形成用成形熱絶縁性物
品。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 冶金用鋳型のための廐融金属に接触するライニング
   を形成する熱絶縁性組成物であって、その厚みにわたっ
   て、赤外および紫外線照射に対する透過性が低い粒状お
   よび／又は繊維状耐火性材料混合物、燃料と酸化剤との
   発熱性混合物、および結合剤からなり、０．２５から０
   ．７９ ／ｃｒｔｔの密度を有することを特徴とする、
   上記組成物。