JPS6022679B2 - キヤスタブル用耐火調合物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、キャスタブル用耐火調合物特に新規な結合部
で特徴づけられた強度の大なる耐火成形体を形成しうる
キャスタブル用耐火調合物に関するものである。

キャスタブル耐火物は施工が容易なことや施工後比較的
短時間で使用可能になるなどのため各種窯炉用炉村とし
て広く使用されているばかりか、近年その使い方として
は、窯炉用ばかりでなく、かなり複雑な形状のものなど
特殊の耐火ラィニングにも有効に使用されてきている。

このキャスタブル用耐火調合物は、通常作業性その他の
理由によりアルミナセメントを１５〜４０％（重量％、
以下同じ）程度配合することが一般的である。これは、
アルミナセメント配合量が多いと硬化時間は短いが、耐
熱性、耐蝕性については問題が残り、逆にアルミナセメ
ント配合量が少なくすると、耐熱性、耐蝕性は改善され
るが、硬化時間が長く、強度も小さいものしか得られな
いことなどの理由からであり、従って従来は、一般に、
上記範囲内で要求される特性、作業性などを勘案しなが
らアルミナセメントの配合量は決定されていた。これに
対し、近年アルミナセメントの配合量を少なくし、少量
の水分量（従来では１５一３０％程度）則ち１５％以下
の水分量でも施工可能であって、かつ耐火性能に優れ、
高い密度と大きい強度を有するキャスタブル耐火物も開
発されてきている。

このような１例としては、結合材としてのアルミナセメ
ントを４〜６％の少量とし、これとともにもう一つの結
合成分として超微粉（１００Ａ〜０．１山）のシリカ（
Ｓｉ０２）又はクロミア（Ｃｒ２０３）を配合するとい
う方法が提案されている。

この耐火物は、少ないアルミナセメント量のため４〜６
％程度の少量の水量で施工が可能であること、大きい強
度のものが得られることなど幾つかの優れた特性を有し
ており、用途によっては大きな効果を発揮している。

しかしながら、一方では、このような耐火物も万能では
なく、これらの特長を充分発揮し得ないことがある。

即ち、このようなキャスタプル耐火物は、その欠点とし
て、特にシリカ徴粉を使う場合は、高温において反応生
成物としてＣａ○・山２０３・＄ｉ０２（アノルサィト
、融点１巡ｏｑｏ）をつくるため荷重軟化点が低下する
こと、Ｍｇ０などの塩基性骨村又はＳｉ○，Ｓｊ３Ｎ４
などの非酸化物骨材に対しては、Ｓｉ０２成分は好まし
くない成分とされているため、これらの材料に対しては
特長を発揮させることは出来ない。また、Ｃｒ２０３徴
粉を使う場合は、前記荷重軟化点に関しては向上するが
、原料が高価なこと、毒性等について十分に解明されて
いるとは言えないため、生産現場での廃物処理等で若干
の問題が残されている。本発明はこのような観点から種
々研究された結果として見し、出されたものであり、ア
ルミナセメントを少量にすることの利点をそのまま具備
し、耐火性「強度、荷重軟化点などにおいて優れた特性
をもち、かつ酸化物骨材に対してのみならずＳＩＣ，Ｓ
ｉ３Ｎ４などの非酸化物系の耐火材料の結合部改善に有
効なものである。

即ち、本発明は、アルミナセメントとともに易水分散性
に表面処理された超微粉のＴｊ０２粉末を活用すること
を特徴とするキャスタブル用耐火調合物を要旨とするも
のである。まず本発明によれば耐火性粒子としては、酸
化物に限らず非酸化物であってもよく、硬質で繊密なも
のなら特に制限されず好ましく使用できる。

一般には電気熔融又は高温で鱗結されたＡＩ２Ｑ、ボー
キサイト、ムライトＬジルコニア、ジルコン、シリカ、
炭化珪素、コージェラィト、アルミニウムチタネートな
ど天然に産出する鉱物或は精製された原料又は合成され
た原料料など１種以上を任意に選択使用できる。これら
の耐火性粒子は、粒度としては一般には２０ｍ／の未満
として使用するのが望ましく、通常の耐火キャスタブル
をつくる粒度配合と何ら変ることはなく使用できる。

つぎに本発明でアルミナセメントは、カルシウムアルミ
ネートを主成分とするァルミナ質セメントと称されるも
のならなんでもよく、すでに市販されているので充分で
あり、目的に応じて使い分けることができる。

つぎに、アルミナセメントともに本発明の主要成分とな
る易水分散性表面処理されたＴｉ０２粉末について説明
する。

本発明で使用するＴｉ０２粉末は、適当な表面処理によ
ってＴｉ０２粉末が、耐火調合物を媒体である水ととも
に混練施工するに際して水に分散し易い状態いいかえれ
ばそのような状態の活性化された表面を有するＴｉ０２
粉末となっているものであればよいのである。

このような表面処理をする方法としては、いろいろ考え
られるが、効果があって最も容易なことは、すでに本発
明に合った処理のされているＴｉ０２粉末が利用しうろ
ことを見し、出した。

即ち、種々の研究の結果として、効果のある表面処理に
なかで著しく効果の高い望ましい処理としては、Ｓｉ又
は山成分の含水酸化物による表面処理が見し、出された
が、このような処理をされたＴｉ０２粉末は、白色顔料
用として市販されているものにあることが分り、これを
そのまま利用できることが確かめられたからである。こ
の市販の顔料用Ｔｉ０２のなかには、媒体との親和性を
よくするための山又はＳｉの含水酸化物処理がなされて
いるものがあり、この表面処理剤についてその種類、童
比など種々調査の結果、そのほとんどにおいて、本発明
調合物を水と混練したとき好ましい分散性を示し、活性
のあるＴｊ０２粉末として挙動することが分った。

このような市販の顔料用Ｔｉ０２の利用が、本発明では
可能なのであるが「勿論、別に同じ目的で既知の方法又
は特別に表面処理されたＴｉ０２粉末を調整し、それを
使いこともできる。

例えば「易分散性をもたらす適当な処理剤でＴｉ０２粉
末を処理しておくことであり、望ましいＳｉ又は川の水
酸化物処理としては、Ｎ２０３．Ｓｉ０２などを水に分
散された液し、よる処理であり、Ａそ（ＯＨ）３液によ
り処理又は結晶系をもたない無定形珪酸水溶液による処
理であり、活性化微粉末をＴｉ０２表面にまぶす処理と
して例えば０．１仏以下の超微粉Ｓｉ０２（フェロシリ
コン生産の副産物として得られる煙霧状又はガラス状の
Ｓｊ０２がある）、を利用する方法などがある。

いずれにしても表面処理剤は目的に応じて選択すること
が好ましく例えばＳｉ０２質を極度にきらう場合はＮ処
理したものを使うなどである。

またこのような処理剤の使用量は使用目的によっても異
なるが、一般にＴｉ０２に対して１〜２０％程度（Ｓｉ
０２又はＡＩ２０３など酸化物に換算して）がよく、こ
の範囲なら効果があってかつ他に何らの悪い影響を与え
ることもない。尚、本発明において、Ｔｉ０２粉末の粒
度は、出来るだけ細かいものとして使用することが必要
で、具体的には３ム以下、望ましくは０．０１〜ｌｒ程
度のものを使用することである。

本発明のキャスタブル用調合物は、これらの原料を所定
の配合割合で調整したものであり、その割合は次の通り
である。

耐火性粒子 ６５〜９８％ 特に７８〜９６％ア
ルミナセメント １〜１５％ 特に ２〜１０％処理
されたＴｉ０２１〜２０％ 特に ２〜１２％ここで、
これらの範囲が必要又は好ましい理由を説明する。

まず、耐火性粒子については、以下に説明するアルミナ
セメントとＴｊ０２の使用量との関係で決まってくるも
のである。アルミナセメントは、少なすぎると、表面処
理されたＴｉ０２との反応が十分に行なわれず、硬化し
ないか、もしくは硬化時間が長くなり、強度も小さいも
のしか得られない−一などの点で好ましくなく、多すぎ
るとト混練に必要な水分が多くなる結果、組織がポーラ
スになり、また化学成分的にも耐熱性、耐食性が悪くな
る鏡向となり、特に本発明ではアルミナセメントが上述
の範囲で多くても勿論よいのであるが、少量でも効果を
得られるという点からすれば、さらに望ましいのは２〜
７％程度の配合量の場合といえる。

処理されたＴｉ０２については、少なすぎると、水量が
増大し好しし、流動特性が得られず、また十分な強度が
得られない。

一方多すぎても、耐火骨材の特性を損なうばかりでなく
、加熱、焼成、収縮が大きくなり、場合によって、クラ
ックの原因になる、などで好ましくない。本発明調合物
は、このような必須成分のほかに、各種の目的によって
加えられる添加成分、例えば分散又は硬化調整剤、粘性
調整剤などを含んでいてもよい。特に硬化調整剤につい
ては、外掛で０．０１〜０．２％程度加えておくことに
より、施工性の改善ができ、急給することもなく好まし
く、例えば、第１リン酸アルミニウム、トリポリリン酸
ソーダなどの既知の調整剤で充分目的が達成される。本
発明の耐火調合物は、このような配合原料について、所
定量の水を加えて施工するものであるが、望ましいこと
に、通常のキャスタブル耐火物の施工に必要とされる量
の水（１５−３０％）よりはるかに少ない比率の水を用
いて施工できる。

即ち、骨材である耐火性粒子の繊密度合によっても異な
るが、通常施工可能な水量は１０％以下で充分で多くの
場合３〜９％で充分である。また、本発明調合物は、施
工から雛型までの時間は通常８時間程度を必要とし、好
ましくは１母時間以上とするのがよいが、硬化後は通常
のキャスタブル耐火物と同等もしくはそれ以上の加熱速
度で使用することも可能なものである。

このように本発明は、どのような骨村であっても、優れ
た特質をもたらすキャスタブル用調合物を提供するもの
であってその工業的価値は多大である。

本発明をさらに実施例にて説明する。

尚、実施例において使用されたＴｉ０２粉末はいずれも
３ム以下のものである。

実施例 １ 亀融アルミナ 組粒（昭和電工製ＲＷ−９２）３５％中
粒（ 〃 ） ２０ 微粒（ 〃 ） ２０ タビュラーァルミナ ＃３２５（モラルコ社Ｔ−６０）
１６アルミナセメント （旭硝
子製ＡＣ−１号） ４酸化チタン（１） （石原産業
，ＣＲ−９山り−Ｓｉ処理） ５硬化調整剤
（トリポリリン酸ソーダ）０．１水（外掛）
４．５上記の如く調合した成分を、
まず水以外を万能鷹洋機にて約３分間混合後水を加えて
３分間櫨練し、直ちに４０×４０×１６仇松の型に流し
込んだ。

ついで、１錨時間後雛型し、１１０ｑｏで１晩乾燥した
。得られた成形品の物性を第１表に示す。実施例 ２ 合成・アルミニウムチタネート 組粒 ３５％中粒
１５微粒 １５ ＃３２５−２２ アルミナセメント（電気化学社ハイアルミナセメント）
４．２酸化チタン（０）（石原産業Ｒ７８
０−２）３．８タビユラーアルミナ ＃３２５（モラル
コＴ−６０） ５．０硬化調整剤（トリポリリン酸
ソーダ） ０．１水（外掛）
８．５これらの調合物を縄洋機にて混合、濠練後、真
空蝿梓脱泡機にて５分泡抜きを行ない、外径４００、内
径２００、長さ１．３ｍの塩ビ製型に振動を加えながら
流し込んだ。

１６時間後離型し「１１０ｑｏで乾燥後ガス炉で１５０
０００で５時間焼成した。

得られた成形品の物性を第２表に示す。尚、これは、低
膨脹材料としてのアルミニウムチタネートの特性を損う
ことなく成形体を得ることができ、溶融アルミニウム用
の耐火材として或は溶融アルミニウム側温用の熱電対保
護管用耐火材として極めて有効である。

このように骨材としての耐火性粒子としてアルミニウム
チタネートを選択すると、この成形は、一般には粘土又
は有機質のバインダーによって成形性を付与するのが普
通であるが、これらの場合アルミニウムチタネート原料
の成分が粘士によって変化してその特性を損ったりＳｉ
０２が溶融金属への濡れにくい性質を損ったりするに対
し、本発明調合では、ほとんど骨材粒子と同等の成分に
結合部を調整することが可能であるなど、アルミニウム
チタネートにとってはより好ましいものである。実施例
３ ＳＩＣ＃ ８〜１４（昭和電工製ＲデンシックＲＣ）
３０％＃１４〜４８（ 〃
）２０＃４８‐ （ 〃 ）１○ ＃１００− （ 〃 ）２５％ タピュラーアルミナ＃３００（昭和電工製）５アルミナ
セメント（アルコア社ＣＡ−２５）３酸化チタン（ｍ）
（石源産業 Ｒ−６７０）７硬化調整剤 （トリポリリ
ン酸ソーダ）０．０５水（外選）
５．７５上記調合物について濃拝機にて５分間混
合後水を加えて３分間混練後４０×４０×１６０肋の型
に振動を加えながら流し込み、１斑時間後機型した。

１１０℃１晩乾燥後１５００午ＯＮ２雰囲気中焼成した
。

得られた成形品の物性を第１表に示す。尚、この例は、
非酸化物系のキャスタブルとしても本発明が適用できる
ことを示し、これらの複雑かつ大型形状品の成形にも有
効であることが判った。

また、空気中又はＮ２ガス雰囲気中で焼成して得られる
高強度かつ繊密な競緒体は、磁品焼成用陣鉢材、鉄鋼用
スキッドレール、マツフルバツフル、各種溶解用ルツボ
などに好適な耐火材として使用できるものである。実施
例 ４ ジルコンサンド（オーストラリア産） ４５％ジルコン
フラワー（オーストラリア産＃３５０）４５アルミナセ
メント（電気化学社製ハイアルミナセメント） ３
酸化チタン（１）（石原産業ＣＲ−９０） ７硬化調整
剤 （トリポリリン酸ソーダ）
０．０５水（外掛）
３．８これらの調合物を実施例３と同様の方法で成
形し、１１０ｑｏで１晩乾燥した。

得られた成形品の物性を第１表に示す。

尚、この例による耐火物は、新しいジルコン煉瓦として
、ガラス槽窯のべービング、オリフィス、プランジャー
用、バーナーブロック用、なに特に有効なものとなる。

第１表実施例 ５ 実施例１において、アルミナセメント使用童を１１％と
変更した調合物からの物性を第２表に示す。

実施例 ６ 実施例１において、アルミナセメント使用量を１５％、
タピュラーアルミナ使用量を５％と変更した調合物から
の物性を第２表に示す。

比較例 １ 実施例１においてＴｉ０２のかわりに０．１仏以下の超
微粉Ｓｉ０２を５％配合した調合からの物性を第２表に
示す。

比較例 ２ 実施例１において、アルミナセメント使用量を０、タビ
ュラーアルミナ使用量を２０％とした調合物からの物性
を第２表に示す。

第２表 実施例７〜１５及び比較例３ 表面処理剤の種類と処理量による差異についての実施例
を第３表に示す。

尚、参考のため実施例１〜４に使用したＴｉ０２につい
ても示すがやや水量など異っている。第３表に示す結果
は、実施例１に従った調合物について行ったものであり
、データとして示していないが焼成後曲げ強度、荷重軟
化点についても、本発明に従ったものは、示されている
乾燥強度に比較されるように充分な特性を備えていた。
第３表 （注１）記号は、石原産業株式会社製Ｔｉ０２の商品記
号を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 重量％で、 耐火性粒子 ６５〜９８％ アルミナセメント １〜１５ ％ 易水分散性表面処理された ３μ以下のＴｉＯ＿２粉末 １〜２０％ からなるキヤスタブル用耐火物調合物。 ２ 重量％で、ＴｉＯ＿２粉末が２〜１２％、アルミナ
   セメントが２〜１０％、耐火性骨材が７８〜９６％であ
   る特許請求の範囲第１項記載のキヤスタブル用耐火調合
   物。 ３ 易水分散性表面処理されたＴｉＯ＿２粉末が、Ｓｉ
   又はＡｌ成分の少なくともいずれかを含む活性化処理さ
   れたＴｉＯ＿２粉末である特許請求の範囲第１項又は第
   ２項記載のキヤスタブル用耐火調合物。 ４ ＴｉＯ＿２粉末は、Ｓｉ又はＡｌの含水酸化物で表
   面処理されたものである特許請求の範囲第３項記載のキ
   ヤスタブル用耐火調合物。 ５ 表面処理材であるＳｉ又はＡｌ成分の使用量は、Ｓ
   ｉＯ＿２又はＡｌ＿２Ｏ＿３の酸化物に換算してＴｉＯ
   ＿２量に対して１〜２０重量％である特許請求の範囲第
   ３項又は第４項記載のキヤスタブル用耐火調合物。 ６ ＴｉＯ＿２粉末、アルミナセメント、耐火性粒子の
   ほかに、硬化調整剤を外掛けで０．０１〜０．２重量％
   配合してなる特許請求の範囲第１項乃至第５項いずれか
   記載のキヤスタブル用耐火調合物。