JPH0529631B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ 本発明は、高炉用樋、取鍋、タンデツシユなど
の内張り材として好適な流し込み施工用耐火物に
関する。 ［従来の技術］ 流し込み施工は、スタンプ施工などに比べて設
備費が安いこと、高度な施工技術を必要としない
など、その簡便さのために、各種重炉の内張りに
幅広く使用されている。 この流し込み施工用の耐火物（以下、流し込み
材と称す）として例えば特公昭59−33549号公報
には、耐火性骨材に対し耐火粘土、解こう剤、凝
こう剤および金属アルミニウム粉を添加したもの
が提案されており、実際の使用においてもこの材
質が主流となつている。 また、特公昭60−9983号公報には、耐火性骨材
に対してアルミナセメント、PH４以下の酸性分散
剤、活性な分散剤および耐火性微粉末からなる材
質が提案されている。 ［従来の問題点］ しかし、特公昭59−33549号公報に見られる材
質は、耐火粘土を通常３〜12重量％添加すること
で施工時の流動性を付与しているが、内張り後、
長期使用においては強度低下が著しい。本発明者
らがその原因について究明したところ、耐火粘土
の収縮で耐火物組織の内部に微キレツが多数発生
していることがわかつた。しかも、耐火粘土は耐
火度が比較的低いこと、スラグとの反応で低融点
物質を生成しやすいことの欠点がある。これらか
ら耐火粘土を多量に添加する従来材質は、使用条
件によつては局部溶損により、それを内張りした
溶融金属容器の湯漏れ事故などのトラブルが懸念
される。 一方、特公昭60−9983号公報の材質は、PH４以
下の酸性分散剤の添加によつて耐火性微粉末およ
びアルミナセメントの分散が持続し、施工時の可
使時間が長くなり、ち密な施工体が得られる。し
かしその反面、ち密なために乾燥時において水分
蒸発がスムーズでなく、いわゆる乾燥爆裂が生じ
やすい。乾燥温度を下げれば爆裂は防止できるも
のの、その分、乾燥時間が長くなり、ひいては補
修対象炉の稼働率を低下させることになる。 本発明は、上記従来材質の欠点を解決した流し
込み材を提供することを目的としている。 ［問題点を解決するための手段］ 本発明者らは、耐火粘土を添加しなくとも施工
時に流動性に富み、得られた施工体はち密で、し
かも乾燥爆裂の問題がない材質を求めて研究を重
ねてきた。 その結果、PH値が５以下の酸性分散剤の存在
下、金属アルミニウム粉および／または金属アル
ミニウム合金粉を添加すると良好な結果が得られ
ることを見い出し、本発明を完成するに至つたも
のである。すなわち、重量割合で、耐火性骨材
100重量％に対して、粒径10μｍ以下の粒子が70
重量％以上占める耐火性微粉外掛１〜20部、金属
アルミニウム粉および／または金属アルミニウム
合金粉外掛0.01〜４重量％、１％水溶液で測定の
PH値が５以下の酸性分散剤外掛0.01〜0.8重量％、
アルミナセメント外掛0.3〜15重量％よりなる流
し込み施工用耐火物である。 ［作用］ 本発明で使用する耐火性骨材および添加剤は耐
火物材料として既に公知である。しかし、流し込
み材として本発明の組成は新規なものであること
に加え、この組成によつて従来公知の技術からは
予期できない効果が得られた。 本発明の流し込み材は、粒径10μｍ以下の粒子
が70重量％以上占める耐火性微粉と、PH５以下の
酸性分散剤との使用により、施工時には良好な流
動性と適度な可使時間を示し、ち密な施工体を得
ることができる。耐火粘土は添加しないか、また
は添加割合を低減させることで、耐火粘土を添加
したことによる微キレツの発生や耐食性低下を防
止することができる。 金属アルミニウム粉は、施工水分と反応して反
応熱と同時にH₂ガスを発生する。反応熱は水分
蒸発を促進して施工体の硬化作用をもつ。H₂ガ
スの発生は水蒸気の逃路となる脱気孔を形成し、
乾燥爆裂を防止する。 金属アルミニウム粉がもつ以上の効果は、耐火
粘土を添加した材質において公知である。しか
し、耐火粘土を添加しないかまたはその添加量を
低減した材質では、施工時に十分な流動性を示さ
ないために、金属アルミニウム粉の反応で発生し
たH₂ガスが内部にこもり、施工体が脹れる現象
が見られる。また、脱気孔の形成も少ない。これ
に対し本発明は、PH５以下の酸性分散剤の使用
で、耐火粘土に頼らなくとも十分な流動性が得ら
れる結果、金属アルミニウム粉は施工体のい脹れ
などを生じさせることなく脱気孔を形成する。 耐火性骨材として使用できる具体的な材質は従
来の流し込み材と変りなく、特に限定するもので
はない。例えば、粗粒、中粒、微粒には、電融ア
ルミナ、焼結アルミナ、仮焼アルミナ、アンダル
サイト、ボーキサイト、シリマナイト、ムライ
ト、シヤモツト、ろう石、珪石、ジルコン、クロ
ム鉱、マグネシアーアルミナ・スピネル、マグネ
シア、炭化珪素、窒素珪素、黒鉛、無定形炭素な
どから選ばれる一種または二種以上が使用でき
る。この場合の最大粒径を例えば３〜30mmとす
る。 粒径10μｍ以下の粒子が70重量％以上占める耐
火性微粉は、例えばアルミナ、含水無定形シリ
カ、無水無定形シリカ、ジルコン、炭化珪素、酸
化クロム、酸化チタン、活性炭などから選ばれる
一種または二種である。この耐火微粉は、施工時
には分散剤で分散された後、アルミナセメントか
ら溶出するCa⁺⁺，Al⁺⁺⁺イオンなどの作用で凝集
し、施工体をち密で高強度の組織にする効果をも
つ。耐火性微粉添加量が前記の耐火性骨材100重
量％に対して外掛１重量％未満では添加の効果が
なく、外掛20重量％を超えるとち密性が過度とな
つて耐火ボーリング性を低下させる。さらに好ま
しい範囲は外掛３〜15重量％である。 金属アルミニウム粉は、施工水分との反応で反
応熱とH₂ガスを発生させ、反応熱による水分蒸
発と共に、H₂ガスによる脱気孔形成の効果があ
る。本発明では金属アルミニウム粉だけでなく、
金属アルミニウム合金粉でも同様の効果が得られ
る。金属アルミニウム合金粉としては、Al−
Mg，Al−Si−，Al−Mn，Al−Cn，Al−Mg−
Si、などすべてにおいて効果が確認されたが、経
済面から中でも比較的安価なAl−Mg，Al−Siが
好ましい。 金属アルミニウム粉および／または金属アルミ
ニウム合金粉の耐火性骨材100重量％に対する外
掛割合は、0.01重量％未満では添加の効果がな
く、４重量％を超えると低融点物質である金属粉
を多量に添加することになるから耐食性が低下す
る。さらに好ましくは0.05〜１重量％である。粒
度は、十分な反応性を得るために、粒径は例えば
0.3mm以下のものを使用する。 流し込み材用としての分散剤は、種々のものが
知られているが、本発明では特にPH値が５以下の
酸性分散剤を使用する。PH値が５を超えるもので
は施工時の流動性を低下させ、金属アルミニウム
粉および／または金属アルミニウム合金粉から発
生するH₂ガスが施工体にこもり、脹れの現象を
生じさせる。なお、ここでいうPH値は、１％水溶
液で測定した場合の値をいう。 PH値が５以下の分散剤としては、例えばポリア
クリル酸（PH２）、酸性ポリリン酸塩（PH４〜
５）、ウルトラポリリン酸塩（PH１〜２）から選
ばれる一種または二種以上である。耐火性骨材
100重量％に対する外掛割合は、0.01重量％未満
では流動性付与の効果がなく、0.8重量％を超え
ると硬化時間が長くなり過ぎて施工作業性が悪く
なる。さらに好ましくは0.03〜0.3重量％である。 アルミナセメントは、JIS規格の第１種または
第２種の相当品、あるいはCaO量が少ない、スー
パークラスのものが好適である。耐火性骨材100
重量％に対して外掛0.3重量％未満では結合剤と
しての効果がない。15重量％を超えると硬化が早
すぎて可使時間が十分でないことに加え、低融点
物質の生成が多くなつて熱間強度、耐スラグ性を
低下する。好ましくは１〜10重量％である。 本発明は以上の配合物以外にも、従来の流し込
み材の添加物として公知の、例えばSi，Fe，Fe
−Siなどの金属粉、セラミツクフアイバー，有機
質フアイバー，金属フアイバーなどのフアイバー
類、金属アルミニウム粉に対するホウ酸アンモニ
ウムなどの反応抑制剤を適宜添加してもよい。 ［実施例］ 第１表、第２表は、本発明実施例とその比較例
である。表中に示す各種試験の試験方法は、つぎ
のとおりである。 なお、養生時間は各列とも24時間に統一した。 可使時間：流動性を持続する時間であり、短いと
施工時の充填性が低下する。長すぎると硬化
がいつまでも完了せず施工能率が悪い。好ま
しいのは、一般に20〜120分である。 硬化時間：加水混練後、完全に硬化するまでの時
間である。この硬化が終了すると、その後の
脱型、加熱乾燥などを行うことができる。 脹れテスト：φ50×150mmの円柱形状に流し込み
成形した試験片を養生し、その養生中に0.5
mm以上脹れたものを×印、0.5mm未満の脹れ
については○印とした。 乾燥爆裂テスト：□60×60mmの立方体形状に流し
込成形したものを養生後、温度500℃の電気
炉に投入した。その際、水蒸気圧で組織破壊
したものを×印、そうでないものを○印とし
た。 焼成後粉化率：□40×40mmの立方体形状に流し込
み成形し、養生後、110℃×24時間、加熱乾
燥して得られた試験片をサヤに入れ、コーク
スブリーズでその隙間を充填し、この状態で
電気炉で1100℃×２時間の焼成を行う。つぎ
に、この焼成と、焼成後の冷却のサイクルを
１回，10回，20回行つた後、試験片を乳ばち
に入れ、210mmの高さから5.4Kgの重錘を落下
させ、これを10回くり返し、２mm以下に粉化
した量を粉化させる前の試験片全体の重量に
対する百分率で表した。 この焼成後の粉化率は、流し込み材の長期
使用における強度劣化評価方法として求めた
ものである。数値が小さいほど粉化率が少な
く、したがつて長期使用しても強度劣化が小
さい。 耐スポーリング性：120×60×50mmの形状に流し
込み成形したものを養生後、110℃×24時間
の加熱乾燥し、試験片とした。 1200℃の電気炉に片面を挿入し、30分間加
熱後、これを取り出して空冷し、300℃まで
冷却した時点で再度前記の電気炉に30分間挿
入するという操作を10回くり返した後のキレ
ツ発生状況を観察した。 ○……キレツほとんどなし。 △……キレツが認められるが多くはない。 ×……キレツ多い。 耐食性：回転ドラム式侵食テストで溶損指数を求
めた。 長さ方向に直角の断面が上辺65mm×下辺
130mm×高さ50mmの台形で、長さが120mmの台
形柱形状に流し込み成形したものを養生後、
110℃×24時間の加熱乾燥し、試験片とした。 試験片をドラム中に張り合せ、酸素−プロ
パンによる熱源で1570℃×１時間を６回くり
返した。第１表に示した各例については、侵
食剤として高炉スラグを使用した。一方第２
表に示した各例には侵食剤として鋼を使用し
た。 指数は、第１表，第２表においてそれぞれ
比較例１，比較例９の溶損寸法を100とした
ときのもので、数値が小さいほど耐食性に優
れる。 圧縮強さ：40×40×160mmの形状に流し込み施工
したものを養生後、110℃×24時間で加熱乾
燥し、試験片とした。

【表】

【表】 に対する外掛割合である。

【表】

【表】 ％に対する外掛割合である。
＊(2) 実施例9〜12の耐食性は測定しなかつた。
比較例１および比較例９は、耐火粘土を添加し
た従来最も一般的に使用されている材質である。
流動性を付与する耐火粘土の割合が多いことが原
因で乾燥収縮に伴う微キレツの発生や、低融点物
質のため焼成後粉化率、耐食性および圧縮強さに
劣る。 比較例２および比較例10はPHが５を超える分散
剤の使用で可使時間が十分でなく、しかも脹れが
見られた。 比較例８および比較例11は、PH５以下の酸性分
散剤の使用で耐火粘土を添加しなくとも流動性に
富み、可使時間も良好であつたが、金属アルミニ
ウム粉または金属アルミニウム合金粉を添加して
いないので、脱気孔の形成がなく、乾燥爆裂を生
じた。 その他の、本発明の範囲以外の比較例も、表に
示す試験結果のとおり流し込み材として不適当な
ものであつた。 これに対し本発明の実施例は、いずれも良好な
結果が得られ、表には示していないが、実際に炉
に内張りしての試験においても問題なく使用する
ことができた。 ［効果］ 本発明によれば、流し込み材の従来材質では不
可欠であつた耐火粘土の添加を必ずしも必要とし
ないから、耐火粘土がもつ微キレツ発生、耐食性
低下などの問題を回避できる。耐火性微粉を使用
した材質はち密性に優れる反面、可使時間が短い
こと、加熱乾燥に爆裂しやすいなどの欠点がある
が、これに金属アルミニウム粉および／または金
属アルミニウム合金粉とPH５以下酸性分散剤の併
用添加によつて実施例の結果が示すように適度な
可使時間を示すと共に、脹れ、爆裂などが全くな
いという、流し込み材として極めて有用な効果を
得ることができた。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 重量割合で、耐火性骨材100重量％に対して、
   粒径10μｍ以下の粒子が70重量％以上占める耐火
   性微粉外掛１〜20重量％、金属アルミニウム粉お
   よび／または金属アルミニウム合金粉外掛0.01〜
   ４重量％、１％水溶液で測定のPH値５以下の酸性
   分散剤外掛0.01〜0.8重量％、アルミナセメント
   外掛0.3〜15重量％よりなる流し込み施工用耐火
   物。