JPS6054982A - 耐火セメント - Google Patents

耐火セメント

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JPS6054982A
JPS6054982A JP59159488A JP15948884A JPS6054982A JP S6054982 A JPS6054982 A JP S6054982A JP 59159488 A JP59159488 A JP 59159488A JP 15948884 A JP15948884 A JP 15948884A JP S6054982 A JPS6054982 A JP S6054982A
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refractory
alumina
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セシル　モア　ジヨンズ
マルコルム　エドワード　ワツシユバーン
ルイス　ジエイコブ　トロステル，ジユニア
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Norton Co
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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】
産業上の利用分野 本発明は炉用乾式充填ラミングセメントに係シ、これは
所定の場所に振動その他でラミングし、て現場で焼成さ
れるべき溶鉱炉の壁、トラフその他に用いるのに特に適
している。 従来の技術 本発明者らが本願の優先権主張日に知る最も関連性のあ
る刊行物の代表的なものは下記のものである。 米　国　特　許 第２，５５９，３４３ｊ３　Ｃａｔｏｎ　１９５１年７
月３日第３，１９３，３９９号　Ｗａｓｈｂｕｒｎ　１
．９６５年７月６日第３，６３９，１０１号　Ｗａｓｈ
ｂｕｒｎ　１９８２年２月１日第３，６７９，４４４号
　Ｗａｓｈｂｕｒｎ　１９７２年７月２５日第３，８４
６，１４４号　Ｐａｒｓｏｎｓ他　１９７４年１１月５
日第３，９６０．５８１号　Ｃｕｔｌｅｒ　１９７６年
６月１日第４，０６０，４２４号　Ｈｏｆｍａｎｎ　１
９７７年１１月２９日第４，０９３，４７０号　Ｃｈｓ
ｒｒｙ　１９７８年６月６日第４，３３１，７７１号　
Ｗａｓｈｂｕｒｎ　１９８２年５月２５日上記のＣａｔ
ｏｎ　、　Ｐａｒｓｏｎｓ他、　Ｃｈｅｒｒｙの特許は
全て耐火セメント等として有用ないろいろの組成物を示
している。Ｃａｒｔｏｎは酸化カルシウムのような鉱化
剤を少量用いて結着用ムライトの成長を促進するアルミ
ナおよびシリカの耐火物を記載している。Ｐａｒｓｏｎ
他の特許は耐酸化性結着剤を有する本質的にグラファイ
ト−アルミナからなるガン打ち可能なセメントにおいて
、珪素を用いて現場での組成物の焼成によシ結着成分の
１つを生成する組み合せを記載している。珪素は、アル
ミン酸カルシウムと珪酸カルシウムを含む耐火混合物と
共に焼成すると、ゴーキサイト−グラファイト含有組成
物（ボーキサイトは酸化鉄成分を含むことができる）を
結着する。 Ｃｈｅｒｒｙは気化またはヒエ−ムシリカ結着剤で結着
したアルぽす耐大物を示す。この特許では、シリカ含有
分を酸性スラリーで調製し、それから耐火成分と混合し
て、シリカの少なくとも１部分の水への溶解を促進して
、その結着特性を高めようとする。この工程の後、混合
物を成形し、ラミングまたはガン打ちし、焼成する。 Ｗａｓｈｌ）ｏｒｎの特許およびＣｕｔｌｅｒの特許は
本明細誓で開示するラミングセメントに用いる窒化珪素
、酸窒化珪素反応生成物の化学のいろいろな側面につい
て開示している点で本発明と一般的か関係がある。Ｃｕ
ｔＬｅｒの教示は更に詳しく述べるとアルミナ含有耐火
イ」判の窒化珪素結着剤に係る。 Ｈｏｆｍａｎの特許は本発明のづ）野の範囲内のラミン
グセメントを示しておシ、従って、本願でも参照して含
める。この唱許は大きいパーセントのアルミナ、炭化珪
素等を含む耐火粒子と共に、ホウ珪酸ガラス、酸化珪素
および酸化ホウ素の低温硬化結着剤を有する、そうした
セメントの原料パッチを記載している。低温結着剤は号
だいくらかのアルミナ、シリカ、酸化カリウノ１、酸化
カルシウム、ホウ酸、酸化亜鉛、五酸化リン、酸化ジル
コニウム、酸化チタンおよび（または）無機フッ素化合
物も含むことができる。低温結着剤は３５０〜８００℃
の範囲内で硬化１〜て而・１人粒子をモノリス構造に保
持１．て、耐火粒子が焼結；７かつ他の高温セラミック
結着剤が生成する高温までその一体性を保持する。 本発明はＨｏｆｍａｎタイプのセメントの改良であり、
ヒユームシリカ、酸イビ鉄、珪素粉末、および炭酸カル
シウムの混合物を含む新規な低温硬化結着剤を提供する
。低温結着剤を窒素中または窒素含有還元雰囲気中で焼
成すると、結着剤中の珪素が窒化珪素および（または）
酸窒化珪素に変化し、それが得られるセメントの塊全体
に分布して、この組成物を内張すしたランナーやトラフ
を流れる溶解した鉄やスラグの攻撃から材料を惺護する
。 この結着材は初期焼結の際およびセメントの使用時にそ
の場所で窒化物を生成するために用いるのに特に適して
いる。酸化鉄は珪素の窒化の触媒であシ、ヒユームシリ
カと酸化カルシウムは酸窒化珪素生成の触媒作用がある
。加えて、これらの酸化物はホウ酸と結び付いて低温結
着剤を生成し、それがシリカで窒化反応の触媒作用をす
る。 発明の開示 本発明は原料パッチ組成物を焼成して得られる耐火材料
にアシ、溶鉱炉の鉄およびスラグのランナーの壁および
主トラフの内張り（ライナー）に用いるのに特に適して
いる。炭化珪素、ムライト、藍晶石等と共に溶融アルミ
ナおよび仮焼アルミナを含む広範囲の耐火粒子または凝
集体材料を結着剤成分と混合
【７、炉の壁、トラフ、ブ
ロックまたはダム、およびランナーの現場で原料パッチ
を焼成して焼結セラミック生成物を生じるように設計す
る。ラミングその他で施工し７た原料パッチ成分が窒素
中まだは窒素を含む還元雰囲気中（実際の使用において
普通に見られる）で焼成されて生成する反応生成物はそ
の強度と共に溶解した鉄およびスラグによる浸蝕に対す
る特別の抵抗性のゆえにこの目的に特に適合１〜ている
。 このセメントの原料パッチ組成物に用いる必須の結着剤
成分はヒユームシリカ（ｆｕｍｅｄ　ｓｊ目Ｃａ）、酸
化鉄、珪素粉末、炭酸カルシウム（あるいは他のＣａＯ
源）を含み、また任意に選択したセメントの補助焼結温
度を低下するために適合した焼結助剤を含み、セメント
の約２〜２０チをなす。この結着剤組成物を窒素中また
は窒素質還元雰囲気中で焼成すると珪素の窒化物または
酸窒化物が得られ、それが結着剤混合物の他の成分と共
に予想外に強くかつ不活性の結着組成物、即ち、優れた
高温強度および耐浸触性を有する反応セメントを与える
。生成する窒化物の量および種類はセメントがさらされ
る雰囲気の温度と組成に依存する。 セメント組成物の生成“分である耐火粒子に関して言え
ば、それはアルミナ、炭化珪素、ムライトおよび藍晶石
の混合物であることができる。アルミナは溶融アルミナ
でも仮焼アルミナでもよいが、混合物全体が米国標準篩
系列の６メツシユを通過し、２０メッシ：Ｌまたはそれ
以下の微細に圧壊した暗色溶融アルミナであることが好
ましい。９０メツシユかそれよシ微細な寸法範囲の炭化
珪素と共に３２５メツシユの範囲の粒径を有するバイヤ
ーアルミナおよび３００メツシユの篩を通過する粗藍晶
石（ｒｏｗ　ｋｙａｎｉｔｅ　）が好ましい凝集体混合
物を成すが、ムライトその他の不活性耐火粒子も用いる
ことができる。セメント生成物のこれらの凝集体耐火成
分は、焼成反応結着剤混合物と結着した場合に、埠結し
て溶解鉄およびスラグ流を容れるのによく適合した比較
的不透過性材料と成る所望の密充填を達成するとして知
られている粒径のものを選択する。 結着剤混合物は粒径０．０１〜７４μｍの範囲内にある
粒子からなり、よシ大きな判の耐火粒子全体と均一に混
合されるように設Ｈ１する。結着剤混合物はフェノール
ホルムアルデヒド樹脂のような低温硬化重合体およびホ
ウ酸、フルオロホウ酸カリウムのような結着助剤を含む
ことができる。結着剤は、面ｊ火粒子の間の空隙を実宵
的に満たすととによって最大限の所望結着作用と高密度
反応体を得るのに充分ｉ：ｒ、ｔで、耐火粒子と混合す
る。原料バッチは結着剤組成物と耐火粒子との入念な混
合物であり、焼成されると焼結して、同じ目的のために
従来知られているセメントと較べるとよυ優れた高温強
度と溶解した鉄およびスラグによる浸蝕に対する改良さ
れた抵抗とを鳴する焼結体を与える。 本発明の好ましいセメントの耐火粒子または凝集体は米
国標準篩系列の６〜２０メツシーかそれよシ微細な寸法
範囲内に圧壊したツートン社ＡＬＵＮｒ）ＵＭ　（商品
名）のような暗色溶融アルミナと共に９０メツシユかそ
れよシ微細な寸法範囲内ニジた炭化珪素、３２５メツシ
ユのバイヤーアルミナ、および２００メツシユの篩を通
る粗藍晶石の入念な混合物を含む。本体成分（耐火粒子
）は全原料バッチの重量の約８０％から約９８９６の範
囲内で存在することができる。原料バッチの残部は低温
結着剤混合物である。セメントの組成は特にことわらな
い限り重量％で表わす。 結着剤混合物は全パッチの０，５〜４．０％の範囲内の
ヒユームシリカ（またはその他の微細シリカ）、０．２
〜２％の範囲内の酸化鉄源、０．１〜１．０％の範囲内
のＣａＯ源、および２チまでの量存在するホウ酸などの
任意の焼結助剤を含む。最も好ましい結着剤組成はヒユ
ームシリカ２．５％、酸化鉄１．２５チ、珪素５．６３
％、炭酸カルシウム０．６２％、ホウ酸約１チである。 実施例 例１ ヒｘ−ム５ｈｏ２１．０　１．０ 酸化鉄Ｆｓ２０５０．５　０Ｂ 珪素粉末　２．２５　２２５ 炭酸カルシウム　０．２５　０．２５ ホウ酸　−１，００ 本体１・ｊ大成分 暗色溶融アルミナ　６／１６　７１ツシユ　２２　２１
暗色溶融ア／Ｉべす　１　：（／１６　メッカ、　２１
　２１暗色溶融アルミｌ−，２０Ｆ　メツシュ　２９　
２９炭化珪累　９０１？　メッカ、１４　１４バイヤー
アルミナ　３２５Ｆ　メツシュ　５５粗　藍　晶　石　
２００Ｆ　メツシュ　５５上記の結着剤および耐火粒子
の入念な混合物を充填して窒素質還元雰囲気中１１００
℃で焼成して、低温結着剤成分を先ず反応させ、次いで
Ｓ　ｉ　５Ｎ４成分を含む結着剤を生成した。Ｘ線分析
では２チの結着剤と推定された。２つの焼成品の試料を
ツートン社の市販セメントと比較し、１３７０℃に於け
る高温破壊係数が市販セメントでは８０〜２５０ｐｓ１
であるのに対して３３０〜７６０ｐｓｉであるととを見
い出した。更に、上記の焼成セメント組成物を次のよう
な仕方で溶解した鉄および石灰／シリカスラグによる浸
蝕に対する抵抗性について市販材料と比較して評価した
。 内径１７．７８ｃｍ（フインチ）、深さ３０．４８ｃ１
ｎ（１２インチ）の小型誘導炉を上記の組成物で作った
耐火物で内張シした。炉の約１２．７ｃｒｎ（１５イン
チ）の深さを鋳鉄で満たし、鉄を１６００℃に加熱した
。溶解した鉄にＣａｂ／８１０□比が約１の石灰−シリ
カスラグ０．２３ｋｇ（０，５ポンド）を添加した。炉
の運転を５時間続け、平時開缶に古いスラグを除去して
等量の新しいスラグで置き換えた。５時間の運転後炉を
完全に空にし、放冷した。 炉の内張如を除去し、耐火壁（鉄とスラグの両方が加熱
試験中に接触していた壁の部分）の厚さの摩滅または浸
蝕を測定した。 この試験から、例１のセメントの浸蝕は、溶鉱炉からタ
ップｉ〜だ流体１０　（１（ｌ　）ン癌りの摩滅の龍で
表わして、焼結助剤が存在しない場合には溶解スラグに
さらされたところが２．７〜２．９　ｍｍ、溶解鉄で０
．１〜０．２朋、そしてホウ酸が存在する場合には溶解
スラグで２．０〜２．４　ｍｍ、溶解スラグで０．０５
朋であった。比較すると、標準の市販品はスラグと鉄に
ついてそれぞれ２．１〜３．６朋および０．２〜０．６
朋の浸蝕を示した。これらのデータは本発明のセメント
が市販品と較べて実質的に非常に優れている仁とを明白
に示している。 例１と同じ仕方で、本発明のセメントの別の例を調製し
、耐浸触性につい−Ｃ試験した。いろいろな量の結着剤
（ホウ酸１チの存在および不存在）についてその変化が
スラグ浸蝕速度および（ｔたは）高温強度に辱える影響
について評価した。 例２〜７は例１のホウ酸１％含有および不含有セメント
と同じ組成のセメントからなっていた。 焼成１〜だライナーの試験試料についているいろの試験
温度で３点支持曲げ試験を行ない、次の結果を得た。 ２　２００　９００　９００ ３　３００’　４００　４００ ４　５００　５０　２５０ ５　８００　４、００　’　４００ ６　１１００　８００　３５０ ７　１４００　４００　２５０ ホウ酸１％の存在は４００〜７００℃の温度範囲で高温
破壊係数を改良する。これはホウ酸１％がこの温度範囲
でよりよい結着をもたらすからである。 例８〜】４は例１のホウ酸含有セメントと同じ基本組成
（結着剤および粒子の両方に関して）であるが、耐火粒
子または凝集体の量に関して結着剤の量を２〜１４重量
優に変えたものであった。 いろいろな七メンＨ１成物を上記のように焼成し、スラ
グ浸蝕抵抗および高温破壊係数（１３７０℃において３
点支持法で測定した）について評価した。結果は次の通
りであった。 例　結着剤　スラグ摩　破壊係数８＊ ８　２　４．１　１３０ ９　４　３．４　１６０ １０　６　３．２　１９０ １１　８　２．９　３５０ １２　１０　２．８　４２０ １３　１２　２．６　４２０ １４　１４　２．５　４２０ ＊炉からタップした鉄１０００トンｄ’９の摩滅朋０ ＊＊１３７０℃で測定。 スラグおよび鉄浸蝕特性は１３７０℃で測定した高温強
度と同様に結着剤８〜１０チの範囲内で最適値に達した
。 以上の記載は本発明者が本願の優先権主張日に知る最良
の形態に基づくものであるが、限定的なものではない。 本発明の製品は原料パッチであって、溶鉱炉ならびにそ
の壁に関係するトラフ、ランナー等を含む溶解した鉄ま
たはスラグを入れる炉に用い、焼成されてよシ成功裡の
耐火物を生成するものである。最適の反応生成物は改良
された強度を有し、本発明者が知るなどの類似製品よシ
も耐浸触性に優れている。 特許出願人 ツートン　カンノやニー 特許出願代理人 弁理士　青　木　朗 弁理士西舘和之 弁理士古賀性成 弁理士　山　口　昭　之 弁理士西山雅也

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、主要部分と１７て耐火粒子を含有する現場焼成用耐
    火セメントであって、該耐火粒子用結着剤が微細シリカ
    、酸化鉄源、珪素源および酸化カルシウム源の混合物を
    含んで成ることを特徴とする耐火セメント。 ２　前記耐火粒子が合計量８０〜９８ｔＩ６のアルミナ
    、炭化珪素、ムライトおよび藍晶石の混合物であり、前
    記結着剤が２〜２０％存在する特許請求の範囲第１項記
    載の耐火セメント。 ３、前記結着剤がホウ酸成分を更に含む特許請求の範囲
    第１項記載の耐火セメント。 ４、耐火粒子９０チおよび前記結着剤混合物１０チから
    なる特許請求の範囲第１項記載の耐火セメント。 ５、前記結着剤が少量部分としてホウ酸、フルオロホウ
    酸カリウム、有機重合体およびそれらの混合物からなる
    群から選んだ材料を更に含む特許請求の範囲第１項記載
    の耐火セメント。 ６、耐火粒子９０％、前記結着剤混合物９チ、々らびに
    、ホウ酸、フルオロホウ酸、有機重合体およびそれらの
    混合物からなる群から選んだ成分１チからなる特許請求
    の範囲第１項記載の耐火セメント。 ７、前記耐火粒子がアルミナ７７％、炭化珪素１４％、
    藍晶石５チを含む特許請求の範囲第１項記載の耐火セメ
    ント。 ８、前記耐火粒子が６メツシユを通シ１６メツシユ上に
    残る寸法の溶融アルミナ粒子２２％、１２メツシユを通
    シ１６メツシユ上に残る寸法の溶融アルミナ２１チ、お
    よび２ｏメツシユかそれよシ微細な寸法の溶融アルミナ
    ２９チ、ならびに９゜メツシュかそれよシ微細な寸法の
    炭化珪素１４％、３２５メツシユかそれよシ微細なバイ
    ヤーアルミナ５チ、および２００メツシユがそれより微
    ＭＪカ粗藍晶石（ｒａｗ　ｋｙａｎｉｔｅ）５％を含む
    特許請求の範囲第７項記載の耐火セメント。 ９　前記面（火セメントが溶融アルミナ７２チ、炭化珪
    素１４％、バイヤーアルミナ５％、粗藍晶石５チ、ヒユ
    ームシリカ１チ、酸化鉄０５チ、珪素粉末２．２５％、
    および炭酸カルシウム０．２５％を含む特許請求の範囲
    第１項記載の耐火セメント。 １０　前記酢］火セメントが溶融アルミナ７１％、炭化
    珪素１４チ、バイヤーアルミナ２％、粗藍晶石２チ、ヒ
    ユームシリカ２．５％、酸化鉄１．２５チ、珪素粉末５
    ．６２％、炭酸カルシウム０．６３％、ならびに、ホウ
    酸、フルオロホウ酸カルシウム、有機重合体およびこれ
    らの混合物からなる群から選んだ材料１％を含む特許請
    求の範囲第５項記載の耐火セメント。 １１　主要部分としての、アルミリ・、炭化珪素、ムラ
    イトおよび藍晶石の粒子と、少陵部分としての、微細シ
    リカ、酸化鉄源、珪素粉末および酸化カルシウム源を含
    む結着剤成分の混合物を焼成［２て得られる反応生成物
    からなる結着剤とを含んで成る、炉等のライニングとし
    て現場生成された耐火セメント。 １２、焼成前の前記粒子が暗色溶融アルミナ、炭化珪素
    、バイヤーアルミナおよび粗藍晶石を含み、前記結着剤
    が焼成前にヒユームシリカ、酸化鉄、珪素粉末、および
    炭酸カルシウムの混合物である特許請求の範囲第１１項
    記載の耐火セメント。 １３、前記結着剤が反応した結着剤中に窒化珪素および
    （または）酸窒化珪素成分を含む特許請求の範囲第１１
    項記載の耐火セメント。 １４、前記反応結着剤が少なくとも２％のＳｉＮ４お、
    ・よび（または）酸窒化珪素を焼成結着剤全体に分散し
    て含む特許請求の範囲第１１項記載の耐火セメント。 １５、前記結着剤がホウ酸、フルオロホウ酸カリウム、
    有機重合体およびこれらの混合物からガる群から選んだ
    初期焼結温度低下成分を含む特許請求の範囲第１１項記
    載の耐火セメント。 １６、少なくとも３００〜５００　ｐａｌの１３７０℃
    における高温破壊係数を有する特許請求の範囲第１１項
    記載の耐火セメント。 １７、少なくとも３００〜５００　ｐｓｉの１３７０℃
    における高温破壊係数を有する特許請求の範囲第１５項
    記載の耐火セメント。
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