JPS5849514B2 - 耐スポ−リング性耐火物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は新規な構造を有する剛スポーリング性耐火物
に関する。

一般に耐火物は定形耐火物と不定形ｍｌ大物とに大きく
分類される。

定形耐火物とは、耐火物の骨材と粘土、カオリン、アル
ミナセメント、アルミナ等の結合材とを必要に応じて水
等の粘結剤を加えて混練后所要の形に成形し、この成形
物を焼成又は焼結してえられたもので、通常耐火レンガ
と称する。

又、不定形耐火物とは定形耐火物製造原料と同様の混合
物を装置、容器等の目地、内張等にスタンプ、塗付、吹
付、流し込み等の手段により使用するものであり、その
形は施工される物体にしたがって決定される耐火物のこ
とである。

これら耐火物に使用される骨材としては天然品（例えば
硅石、シャモット）の他にＡｌ２０３、ＭｇＯ，Ｃｒ２
０３、Ｃａｂ，Ｓｉｎ２等をふくむ物質を溶融し、固化
してブロックとし、該ブロックを粉砕、整粒した所謂溶
融骨材、或は前記物質粉末を造粒・焼結せしめた焼結骨
材等がある。

その他ＳｉＯ骨材も使用されている。

これら従来の骨材は粉状又は粒状であって長径と短径と
の比は１〜２程度であった。

これらの骨材を原料として製造された耐火物は熱スポー
リングにさらした場合、例えばその一部に亀裂を生じる
と、その亀裂が伝播拡大して耐火物の一部が崩壊し、遂
に脱落し易い。

これらの欠点を防ぐためには、例えばキャスタフルの場
合は金属ワイヤをいれる方法がある。

然し金属ワイヤは高温になると融解するので、高温で使
用される耐火物の場合、その性能に一定の限界がある。

又セラミック繊維を混合する方法があるが、高温に耐え
るものは高価であり、又耐火物中に均一に分散させるこ
とは困難である等の難点がある。

本発明は前記の公知の耐火物に比し、その製造も容易で
あり、又経済的に安価であり、且つ耐スポーリング性も
その用途に応じて適宜に高め得る耐火物の構造に関する
ものである。

即ち本発明の耐火物は径が１〜３０ｍｍ、長さ／径比が
３〜５０の耐熱性金属酸化物の気孔率１０％以下の焼結
骨材をその全量の１〜４０重量％均一に分散含有するも
のであり、これにより公知の耐火物に比し、その耐スポ
ーリング性が高く維持されているのである。

本発明の耐火物中に含まれる耐熱性金属酸化物の焼結骨
材の原料としては、アルミナ（Ａｌ２０３）、？ｇＯ，
ＭｇＯ−Ａｔ０３など一般式 （Ｍｇ ．Ｆｅ）Ｏ・（Ａｌ１Ｃｒ，Ｆｅ ）２０３で
表わされる各種のスピネルＭｇＯ−Ｃａｂ，Ｓｉ０２、
Ａｌ２０３−ＳｉＯ２などの耐熱性の金属酸化物の単独
、又は複合体が用いられる。

またボーキサイトのような鉱石でもよい。

焼結骨材は強度を大きくするため、気孔率は１０％以下
が望ましく、その形状は径が１〜３０鼎の範囲で、耐火
物の大きさによって広範囲に選択される。

耐火物の大きさが犬であってもそれに含有せしめる焼結
骨材はその径は最高３０１ｎ７ｒＬが限度であり、それ
より径が犬であると、焼結骨材自身に亀裂、及びスポー
リングの現象を生じることもある。

又径はあまり小であると、その曲げ強度が小となり、耐
火物中、又はキャスタブル中に混合する場合に折損する
可能性があり、少く共１間は必要である。

更に長さ／径比は亀裂の伝播を阻止するには少くとも３
以上が必要である。

亀裂の伝播の防止のためには長さ／径比は犬である程そ
の効果は増大するが、あまり犬であると成形物、キャス
タブルいずれの場合も耐火物中に均一に分散させること
、又成形すること、いずれの点に於ても難点を生じ実用
上５０がその上限である。

尚骨材の形は円柱、角柱、何れでもよい。

またこれらの骨材はある程度曲がったものでよい。

本発明に於で骨材の径は円の場合は勿論直径であるが、
角柱の場合はその径Ｄは次式で求めたものをさす。

上式に於でＳは角柱の断面積である。

本発明に於で前記の細長の焼結骨材のしめる量は全成形
物又はキャスタブルの１〜４０重量％に−限定される。

１重量％に達しないときはその効果は殆んど認められず
、又４０重量％をこすと戒形物、又はキャスタブル中に
空隙を生じて、耐火物の嵩比重及び強度が減少する。

更に又焼結骨材の占める割合が大きい場合には均一に分
散させることも困難であり、耐火物又はキャスタブル内
の強度分布にばらつきが生じる可能性も犬となる。

耐火物中の前記焼結骨材以外は一般の成形耐火物、キャ
スタブルの構成物質が用いられる。

次にその好適なものを例示する。

（１）ＣａＯ−ＭｇＯ、ＭｇＯ−Ｃｒ２０３、Ａｌ２０
３一ＭｇＯ等一般式（Ｍｇ，Ｆｅ）０ ・（ＡＩ，Ｃｒ
、Ｆｅ ）２０ ３で表わされる各種のスピネル、Ａｌ
２０３、ＳｉＯ２、ｚｒＯ２、Ｔｉ０２等の金属酸化物
の単体又は複合体の溶融粒状物又は焼結粒状物（溶融、
固化、粉砕したもの又は造粒したもの、及び粒状物を焼
結したもの）。

（２） ボーキサイト、クロム鉱石、スラグ等の複合
酸化物の溶融又は焼結粒。

（３）Ｓｉｎ，ＴｉＣ等の炭化物。

（４） Ｓ ｉ ３Ｎ４等の窒化物。

（５）天然骨材（シャモット、硅石、クロム鉱）。

これらは原料では粉、又は粒体でいづれも一般に５皿以
下の径のものが用いられる。

本発明の耐スポーリング性耐火物物は次の如くにして製
造される。

即ち前記の焼結骨材と前記の粉又は粒状の原料に結合剤
としてアルミナセメント、水ガラス、リン酸アルミ、リ
ン酸ソーダ、粘土、カオリン、ベントナイト、パルプ廃
液、苦汁、有機バインダー等を加え、更に水で混練する
。

これら混練における焼結骨材、粉又は粒状原料、及び、
結合剤の比率は次の範囲に保持することが必要である。

即ち、 結合材は全混練原料（水を除く）の５〜４０％戒形耐火
物は前記混線物を成形后、加熱焼成することにより製造
される。

又キャスタブルの場合は混練物の水を調整して、例えば
炉の内張等を目的にて枠組等の中に流しこみ可能、或は
装置、容器等の目地詰可能の流動性（粘度）を有するよ
うにする。

次に前記焼結骨材は公知の方法により、製造しうるが１
例を記載する。

即ち、骨材原料粉末に粘結剤として水、更には澱粉、Ｃ
ＭＣ等を加えて混練し、次に所要の形状に成形する。

この成形は、混線物を所定の径のノズルより押出したり
、他の方法、例えばコンパクテイングロールで成形し、
所定の長に切断する。

勿論、自然に所定の長さに折損せしめることも可能であ
る。

次にこのものを乾燥互、焼威して焼結体とする。

焼結温度は酸化物の種類により異る。

例えば、Ａｌ２０３は１５００〜１７００℃で焼結する
。

次に実施例を記載する。

実施例 １ 平均粒径約１μに粉砕したバイヤーアルミナに水を加え
て混練し、この混練物を直径２山の円形ノズルより押出
した。

これを１１０〜２ ０ ０ ’Ｃで乾燥后ロータリーキ
ルンで１７００゜Ｃで焼成し、直径］．． ５ ｕｒｎ
、長さ１５〜５０１ＬＮの円柱状の焼結骨材を得た。

この焼結骨材と溶融アルミナ粒（３％下）及びアルミナ
セメント（Ｃａ０１８％、Ａｌ２０３８０％、Ｎａ２
０ ０． ３％）を重量比１：７：２の割合で混合し、
更にその混合物に１５重量％の水を加え混練した。

混練物を４０ｍｍＸ４０關×１２０闘の直方体に成形し
、乾燥后１ ７００℃で１時間焼或し、耐火煉瓦を製造
した。

このものは直径１．５ｉｍ、長さ／径比が１０〜３３で
ある円柱状のアルミナ焼結骨材を耐火れんが（物）中に
約１０重量％均一に分散している耐火物である。

この耐火物中に於て焼成后も前記焼結骨材はその形状を
保持している事は肉眼により観察された。

このものの曲げ強度は１ ４ ８ ｋｇ／ｃｔｒｔ，比
重２．８０、熱スポーリング（１４００℃に保った炉内
より急に取り出し空冷することを３回繰返す方法）后の
曲強度は５５ゆ／ｃｒＡであった。

実施例 ２ 生成焼結骨材の直径を６皿、長さ１８〜５０ｍｍの円柱
状とせしめたこと以外はすべて実施例１と同様に処理し
て耐火煉瓦を製造した。

このものの曲げ強度は１ ５ ５ ｋ！９／ｃｒＡ，熱
スポーリング后の曲強度は５２ｋ９７ｃｎｔであった。

実施例 ３ 焼結骨材と溶融アルミナ粒及びアルミナ七メントの重量
比を２：６：２の割合で混合すること以外はすべて実施
例１と同様に処理して焼結骨材２０重量％均一に分散し
ている耐火煉瓦を製造した。

このものの曲げ強度は１ ７ ０ ｋ９／ｃ４、熱スポ
ーリング后の曲げ強度は７０ｋｇ／ｃｒＡであった。

実施例 ４ 生成焼結骨材の直径を１．５間、長さを７．５〜２２．
５ｍｍ，即ち長さ／径比を５〜１５とする以外はすべて
実施例１と同様に処理して耐火煉瓦を製造した。

このものの曲げ強度は１ ２ ０ｋｇ／ｃｒｒｔ、熱ス
ポーリング后の曲強度は４０ｋ９／ｃｒＡであった。

比較例 １ 実施例１において焼結骨材を用いず、溶融アルミナとア
ルミナセメントを重量比で８：２とする外すべて全く同
条件で処理して耐火煉瓦を製造した。

このものの曲げ強度は１ ０ ２ ｋｇ／ｃｒＡ，比重
２．７８、熱スポーリング后の曲強度は２９ｋｇ／ｃｒ
Ａであった。

実施例 ５ 平均粒径１μに粉砕したボーキサイトに水及び粘土を微
量加えて混練し、この混練物を直径２鬼の円形ノズルよ
り押出し、これを乾燥后ロータリーキルンで１５００℃
で３０分焼成し、長さ／径比１０〜３５の焼結骨材を得
た。

この焼結骨材と溶融ボーキサイト粒及びアルミナセメン
トとにより実施例と同様に成形し、乾燥后１ ４００℃
で焼成した。

このものの曲げ強度は２ ４ ０ ｋｇ／ｃ４，熱スポ
ーリング后の曲強度は８５ｋｇ／ｃｒｔｉであった。

比較例 ２ 実施例５において焼結骨材を用いず溶融ボーキサイトを
その分だけ増量した以外はすべて実施例５と同様に処理
して焼成体を得た。

このものの曲げ強度は１ ６ ０ ｋｇ／ｃｒＡ，熱ス
ポーリング后の曲強度は５２ｋｇ／ｃａであった。

実施例ｌ〜４と比較例１、実施例５と比較例２とより本
発明の耐火物はいずれも熱スポーリング后の曲強度が大
であることがあきらかである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 耐入物中に径が１〜３０ｍｍ、長さ／径が３〜５０
   の耐熱性金属酸化物の気孔率１０％以下の焼結材を重量
   で１〜４０％均一に分散されている耐スポーリング性耐
   火物。