JP2000007450A - 塊状耐火材料を使用した不定形耐火物及びその施工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐火材料塊を多量に添加した不定形耐火材
料において、施工体中に鬆の発生をなくし、耐食性，熱
スポーリングに対する抵抗性、及び耐スラグ浸潤性を高
レベルでバランスさせ向上させること。 【解決手段】不定形耐火材料（Ａ）とその６０重量％以
上が粒径２０ｍｍ以上である耐火材料塊（Ｂ）が混在
し、且つ、その全量中の耐火材料塊（Ｂ）の割合が３０
〜７０体積％である不定形耐火物である。また、耐火材
料塊（Ｂ）の熱膨張係数が不定形耐火材料（Ａ）の０．
８〜１．２倍とし、耐火材料塊（Ｂ）の見掛け気孔率が
１０％以下とし、さらに、炭素成分を１〜７重量％含有
する不定形耐火材料（Ａ）と炭素成分を５〜３０重量％
含有する耐火材料塊（Ｂ）とすることができる。その施
工に際しては、被施工体に対し、不定形耐火材料（Ａ）
投入後、耐火材料塊（Ｂ）を投入埋没させる作業を繰り
返す方法を採用できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶融金属容器、溶
融金属処理装置、セメントキルン、焼却炉等の内張に使
用する不定形耐火物とその施工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、不定形耐火物の施工方法とし
て、不定形耐火物への混練水や混練用有機溶剤を少なく
することによって気孔率を下げて緻密で耐食性に優れた
施工体を得ること、あるいは、コスト低減と廃材活用の
ため使用後の耐火物屑塊を用いることを含めて、粗大
粒、即ち塊状の耐火材料を添加することで、耐熱スポー
リング性を向上させ亀裂の進展を防止することが行われ
ている。

【０００３】この不定形耐火物と塊状の耐火材料との併
用については、例えば、特公昭６１−１２１９４号公報
には、容器と内張り施工枠の間隙部に予め投入した耐火
材料塊の空隙に耐火材料と水分からなる流動性を有する
不定形耐火混合物を充填すること、また、耐火材料塊と
流動性を有する不定形耐火物を予め混練しておいて、こ
れをその間隙部に流し込む施工方法が開示されている。

【０００４】しかしながら、前者の予め投入された耐火
材料塊の空隙部に不定形耐火混合物を充填する方法で
は、耐火材料塊の充填量が多すぎると耐火材料塊の空隙
部に不定形耐火混合物を完全に充填することが困難にな
り、施工体の中に鬆が発生する。この鬆の発生を防ぐに
は、不定形耐火混合物の流動性を大きくする必要があ
り、そのためには、混練時に加える水あるいは有機溶剤
の量を多く必要とし、結果として施工体の気孔率が大き
くなるので耐食性が劣る原因となる。

【０００５】また、後者の容器と内張り施工枠の間隙部
に耐火材料塊と不定形耐火混合物との混練物を充填する
場合には、耐火材料塊の配合量を多くすると、流し込み
施工時に粗大粒がブリッジングを起こすため、これも、
施工体中に鬆が発生する原因となる。

【０００６】また、特開平６−２１９８５３号公報に
は、施工体の耐スポール性の向上のため粗大粒として消
化防止処理をしたＭｇＯ−Ｃれんがの廃材を添加したマ
グネシア質キャスタブルが開示されている。しかしなが
ら、このマグネシア質キャスタブルも耐火材料塊の添加
量を多くすると、流し込み施工時に粗大粒がブリッジン
グを起こすため施工体中に髭が発生する原因となる。

【０００７】さらに、特開平８−２５９３４０号公報に
は、構造スポーリングに対する抵抗性を向上し、スラグ
浸潤を防止するものとして、微粉の炭素質原料を２〜２
０重量％添加した水系のＭｇＯ−Ｃ質キャスタブルが開
示されている。この場合には、粗大粒の使用はなくブリ
ッジング現象はないが、炭素質原料は水に濡れにくいの
で、施工時に必要な流動性を得るためには、添加水分を
多くしなければならず、そうすると気孔率が大きくなっ
て耐食性が大幅に低下することになる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明における解決課
題は、耐火材料塊を多量に添加した不定形耐火材料の施
工に際して、鬆の発生をなくすことであり、これによっ
て施工体の耐食性と，熱スポーリングに対する抵抗性を
向上し、さらには耐スラグ浸潤性を高レベルでバランス
させて耐用性の向上を図ることである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】耐火材料の塊は、不定形
耐火材料そのものよりも耐食性に優れており、本発明
は、この耐火材料の塊を不定形耐火材料中に多量に分散
させたことによって、従来と比較して耐食性が改善され
た施工体を得ることができる不定形耐火物を提供でき
た。

【００１０】耐火材料塊（Ｂ）は、溶融スラグに対する
溶損速度が不定形耐火材料（Ａ）の０．７倍以下となる
ように配合することが好ましい。この溶融スラグに対す
る溶損速度とは、例えば、ＡＳＴＭ（Ｃ８７４−７７）
の「耐火材料の回転スラグ試験方法」に準じた方法で、
不定形耐火物が実際に接触するスラグ若しくは、組成が
スラグに近いスラグを用い、不定形耐火物が実際に使用
される温度で測定した溶損速度のことを意味する。

【００１１】すなわち、本発明の不定形耐火物は、不定
形耐火材料（Ａ）とその６０重量％以上が粒径２０ｍｍ
以上である耐火材料塊（Ｂ）が混在し、且つ、その全量
中の耐火材料塊（Ｂ）の割合が３０〜７０体積％である
ことを特徴とする。

【００１２】使用する耐火材料塊（Ｂ）の特性として
は、熱膨張係数が不定形耐火材料（Ａ）の０．８〜１．
２倍であり、見掛け気孔率が１０％以下であるのがよ
い。

【００１３】さらに、本発明は、不定形耐火材料（Ａ）
が炭素成分を１〜７重量％含有し、耐火材料塊（Ｂ）が
炭素成分を５〜３０重量％含有することで、耐食性、熱
スポーリングに対する抵抗性、耐スラグ湿潤性のある耐
火物が得られる。

【００１４】本発明に使用する不定形耐火材料（Ａ）
は、一般的な耐火原料の骨材と微粉、結合剤、流動性助
材、それに分散剤等を配合したものである。

【００１５】不定形耐火材料（Ａ）を構成する骨材及び
微粉としては、溶融金属容器、溶融金属処理容器、セメ
ントキルン、焼却炉等の耐火材料として適当ないづれの
耐火材料であってもよい。例えば、電融又は焼結アルミ
ナ、仮焼アルミナ、ボーキサイト、電融又は合成ムライ
ト、シリマナイト、アンダーリューサイト、カイヤナイ
ト、バン土頁岩、シャモット、ロー石、粘土、珪石、溶
融シリカ、電融又は焼結マグネシア、電融又は焼結スピ
ネル、電融又は焼結ジルコニア、ジルコン、クロム鉱、
電融又は焼結マグネシア−ライム、電融ジルコニア−ム
ライト、電融アルミナ−ジルコニア、チタニア、炭化珪
素、窒化珪素、天然又は人造黒鉛、石油コークス、ピッ
チ・コークス、無煙炭、カーボンブラック、ピッチ等の
無定形炭素等が挙げられ、これらの１種または２種以上
を使用することができる。

【００１６】本発明で言う微粉とは、粒径が０．２ｍｍ
以下であり、実質的にその内の５０重量％以上が７４μ
ｍ以下である前記の耐火材料を意味する。

【００１７】また、不定形耐火材料（Ａ）が炭素成分を
含有するキャスタブル組成物の場合は、炭素の酸化防止
や強度向上の目的で、アルミニウム，アルミニウム−シ
リコン合金，アルミニウム−マグネシウム合金，シリコ
ン，マグネシウム等の金属粉の他、炭化珪素，炭化硼素
等の炭化物，硼化ジルコニウム等の硼化物，硼珪酸ガラ
ス等のガラス成分を使用することができる。

【００１８】結合剤としては、不定形耐火材料（Ａ）を
水で混練する水系材料の場合は、アルミナセメント等の
セメント、マグネシア−シリカ系の水硬組成物、水硬性
遷移アルミナ、珪酸アルカリ、リン酸塩、粘土、コロイ
ド粒子等の１種又は２種以上を使用することができる。

【００１９】また、不定形耐火材料（Ａ）が非水系材料
の場合は、結合剤として、フェノール系やフラン系の樹
脂を使用することができ、それらの樹脂と相溶性のある
有機溶剤を一緒に使用する。

【００２０】流動性助材としては、仮焼アルミナ、珪酸
質微粒子、チタニア、カーボンブラック等の粒径１０μ
ｍ以下の超微粉や超微粒子の１種又は２種以上を使用す
ることができる。ここで、珪酸質微粒子とは、シリコン
あるいはフェロシリコン製造時に副産物的に発生する蒸
発（揮発）シリカと呼ばれるものやホワイトカーボン、
無水又は含水無定形珪酸、シラス及びシリカゾル等を意
味する。

【００２１】分散剤としては、不定形耐火材料に一般的
に使用されるいずれのものも使用することができる。例
えば、縮合燐酸、ポリアクリル酸、スルホン酸、フミン
酸、アルキルスルホン酸、芳香族スルホン酸等、あるい
は、それらの塩類の１種又は２種以上を使用する。

【００２２】その他の添加剤として、硬化遅延剤や硬化
促進剤等の可使・硬化時間調整剤、耐爆裂性を改善する
ための有機繊維やアルミナ系金属粉、可塑性を調整する
ための高分子有機材料等、不定形耐火材料に通常使用さ
れている副原料も、必要に応じて添加することができ
る。

【００２３】次に、耐火材料塊（Ｂ）は、耐火原料の
塊、あるいは、定形耐火れんが及びその廃材の塊、不定
形耐火物及びその廃材の塊の内１種又は２種以上を使用
する。耐火材料塊（Ｂ）の材質としては、溶融金属容
器，溶融金属処理容器、セメントキルン、焼却炉等の耐
火材料として適当ないづれのものであってもよく、例え
ば、電融又は焼結アルミナ、仮焼アルミナ、ボーキサイ
ト、電融又は合成ムライト、シリマナイト、アンダーリ
ューサイト、カイヤナイト、バン土頁岩、シャモット、
ロー石、粘土、珪石、溶融シリカ、電融又は焼結マグネ
シア、電融又は焼結スピネル、電融又は焼結ジルコニ
ア、ジルコン、クロム鉱、電融又は焼結マグネシア−ラ
イム、電融ジルコニア−ムライト、電融アルミナ−ジル
コニア、チタニア、炭化珪素、窒化珪素、人造黒鉛等を
使用することができる。

【００２４】本発明において耐火材料塊（Ｂ）の使用量
は、不定形耐火材料（Ａ）と耐火材料塊（Ｂ）を合わせ
た全不定形耐火物中で３０〜７０体積％、好ましくは４
０〜６０体積％とすることが望ましい。耐火材料塊
（Ｂ）の割合が３０体積％より少ないと、不定形耐火材
料（Ａ）中に耐火材料塊（Ｂ）を均一分散させることが
困難であり、不定形耐火材料（Ａ）だけの層と耐火材料
塊（Ｂ）の分散した層とに分離する場合が生じる。耐火
材料塊（Ｂ）の割合が７０体積％を超えると施工体に髭
ができ健全な施工体が得られなくなる。

【００２５】なお、耐火材料塊（Ｂ）の体積％とは、不
定形耐火材料（Ａ）と耐火材料塊（Ｂ）を合わせた不定
形耐火物のカサ容積に対する耐火材料塊（Ｂ）のカサ容
積の百分率のことを意味する。

【００２６】耐火材料塊（Ｂ）の大きさは耐火材料塊全
体の６０重量％以上が２０ｍｍの篩を不通過の大きさ、
更に好ましくは塊全体の８０重量％以上が２０ｍｍの篩
を不通過であり１００ｍｍ以内の大きさであることが望
ましい。この条件を満たさない塊が多い場合は、施工体
中に髭が形成され健全な施工体が得られない。

【００２７】耐火材料塊（Ｂ）の熱膨張係数は、室温か
ら１２００℃の範囲の平均値が、不定形耐火材料（Ａ）
の熱膨張係数の平均値に対して０．８〜１．２倍の範囲
となるようにすることで、加熱冷却による不定形耐火物
への大きな亀裂の発生を防止することができる。特に、
粒径の大きな耐火材料塊を多量に添加する場合、この熱
膨張係数の差が大きくなると亀裂が発生し易くなる。し
たがって、不定形耐火材料（Ａ）と耐火材料塊（Ｂ）の
熱膨張係数の差を規定することで、加熱冷却が繰り返さ
れる不定形耐火物の耐用を向上することができる。１２
００℃以上の温度においても耐火材料塊（Ｂ）の熱膨張
係数が不定形耐火材料（Ａ）の０．８〜１．２倍の範囲
であることが望ましいが、この温度域では、耐火材料が
クリープを生じるようになるので、熱膨張係数差が規定
の範囲より多少大きくても良い。なお、耐火材料塊の添
加量が少ない場合は、意図的に熱膨張係数差を大きくす
ることによって微細な亀裂を発生させ、熱スポーリング
に対する抵抗性を高めることができるが、本発明のよう
に耐火材料塊（Ｂ）を多量に添加する場合は、微細亀裂
が連結して大きな亀裂となるため、逆に熱スポーリング
に対する抵抗性が著しく低下する原因となる。

【００２８】使用する耐火材料塊（Ｂ）の見掛け気孔率
を１０％以下、好ましくは５％以下とすることで、施工
時に不定形耐火材料（Ａ）中の水あるいは有機溶剤が耐
火材料塊（Ｂ）に吸収されることで生じる不定形耐火材
料（Ａ）の流動性の低下を防ぎ、施工性が改善でき、耐
食性を改善することができる。

【００２９】すなわち、不定形耐火材料（Ａ）中に多量
の耐火材料塊（Ｂ）を配合して施工する場合、一般的に
は、不定形耐火材料（Ａ）だけで施工するよりも不定形
耐火材料（Ａ）の流動性を大きくしなければならない。
通常、不定形耐火材料（Ａ）の流動性を大きくするため
には、水系の材料では水を、非水系の材料では有機溶剤
の添加量を多くすることになり、結果として気孔率が大
きくなり耐食性は低下する。特に、耐火材料塊（Ｂ）の
見掛け気孔率が大きい場合は、施工時に耐火材料塊
（Ｂ）は不定形耐火材料（Ａ）中の水あるいは有機溶剤
を部分的に吸収して不定形耐火材料（Ａ）の流動性が低
下するので、流動性確保のため不定形耐火材料（Ａ）に
水あるいは有機溶剤を必要以上に多く添加することにな
り、不定形耐火物の耐食性が低下する。つまり、耐火材
料塊（Ｂ）を多量に添加して不定形耐火物全体の耐食性
を向上させようとしても、耐火材料塊（Ｂ）の気孔率が
大きい場合は耐食性を向上させる効果は半減する。

【００３０】また、耐火材料塊（Ｂ）の見掛け気孔率を
小さくすることで、耐火材料塊（Ｂ）自体の耐食性も大
きくなり、本発明の不定形耐火物の耐食性改善につなが
る。耐火材料塊（Ｂ）として見掛け気孔率が大きい定形
耐火れんが及びその廃材の塊、不定形耐火物及びその廃
材の塊を使用する場合、事前に表面コーティング処理や
含浸処理を施すことにより見掛け気孔率が１０％以下に
なるようにすればよい。この場合、耐火材料塊（Ｂ）の
耐食性が低下しないように表面コーティング処理材や含
浸処理材を選定することが望ましい。また、不定形耐火
材料（Ａ）が水系の材料であり、耐火材料塊（Ｂ）が消
化性の材料の場合も、耐火材料塊（Ｂ）の耐消化性を高
めるため表面コーティング処理材や含浸処理材を選定す
ることが望ましい。さらに、不定形耐火材料（Ａ）混練
時に添加する水あるいは有機溶剤を耐火材料塊（Ｂ）の
気孔内に事前に浸透させることで、施工時に不定形耐火
材料（Ａ）中の水あるいは有機溶剤が耐火材料塊（Ｂ）
に部分的に吸収されることを防止することができる。し
かし、見掛け気孔率が小さい耐火材料塊（Ｂ）を使用し
た方が施工時の作業が簡便で短時間なものとなる。

【００３１】本発明において、耐食性を大幅に向上させ
た不定形耐火物を得るために、不定形耐火材料（Ａ）が
炭素成分を１〜７重量％含有する場合、耐火材料塊
（Ｂ）は炭素成分が５〜３０重量％含有されるものを使
用すると良い。この炭素成分の含有量は、非酸化雰囲気
中で炭化した場合の値である。

【００３２】不定形耐火材料（Ａ）の炭素成分の含有量
が１重量％未満ではスラグ浸潤の防止が十分ではなく、
７重量％より多いと混練水あるいは混練用有機溶剤の増
加により気孔率が大きくなり、耐食性の改善の程度は小
さいものとなる。

【００３３】耐火材料塊（Ｂ）の炭素成分の含有量が５
重量％未満では不定形耐火物の熱スポーリングに対する
抵抗性が低下する。これは前述したように、耐火材料塊
（Ｂ）は見掛け気孔率が１０％以下の緻密なものを使用
することが好ましいので、耐火材料塊（Ｂ）の炭素成分
含有量が５重量％未満では、耐火材料塊（Ｂ）の部分の
熱スポーリングに対する抵抗性が小さくなり不定形耐火
物全体に影響するからである。耐火材料塊（Ｂ）の炭素
成分が３０重量％より多い場合、耐火材料塊（Ｂ）の部
分の耐食性が小さくなり、不定形耐火物全体として耐食
性の改善が小さいものとなる。

【００３４】耐火材料塊（Ｂ）として新たに製造する場
合は、耐火原料の骨材と微粉、フェノール系やフラン系
等の樹脂による結合剤、添加剤及び必要に応じて炭素成
分と、その他に有機溶剤を添加して混練後、プレス成形
することが簡単であり、大きな形状のブロックに成形し
た後粉砕したものを使用しても良い。その他の方法での
形状付与によっても何ら問題はない。

【００３５】本発明の不定形耐火物は、型枠内あるいは
施工体間隙に不定形耐火材料（Ａ）を投入し、次に耐火
材料塊（Ｂ）を投入する作業を繰り返し行うことによっ
て好適に施工される。更に詳しく説明すると、先ず不定
形耐火材料（Ａ）を５０〜２００ｍｍの高さまで投入
後、耐火材料塊（Ｂ）を所定の体積％となるように投入
して埋め込んでゆく作業を繰り返すのである。不定形耐
火材料（Ａ）の投入位置が高くなりすぎると、後から投
入する耐火材料塊（Ｂ）が埋め込まれない部分を形成す
ることがあるので、不定形耐火材料（Ａ）の投入高さは
２００ｍｍ以内、さらに好ましくは１００ｍｍ以内にす
ることが望ましい。また、不定形耐火材料（Ａ）あるい
は耐火材料塊（Ｂ）を投入する際に振動を加えると充填
性が向上する。とくに、耐火材料塊（Ｂ）に振動を加え
ながら機械的に押し込むことが有効であるが、不定形耐
火材料（Ａ）中に耐火材料塊（Ｂ）を完全に埋め込んで
しまう必要はない。つまり、耐火材料塊（Ｂ）が埋め込
まれていない部分の高さが１００ｍｍ以内の程度であれ
ば、次に投入する不定形耐火材料（Ａ）で耐火材料塊
（Ｂ）の空隙を充填することができるからである。この
施工形態は耐火材料塊（Ｂ）の充填性が良好であり、ま
た、振動を加えながら耐火材料塊（Ｂ）を機械的に押し
込むことも容易にできる。

【００３６】なお、不定形耐火材料（Ａ）の投入後、耐
火材料塊（Ｂ）を投入する作業の繰り返しの一形態とし
て、断続的に投入する場合のみでなく、不定形耐火材料
（Ａ）投入より遅れて耐火材料塊（Ｂ）を投入した後、
不定形耐火材料（Ａ）を投入して耐火材料塊（Ｂ）を埋
没し、さらに、耐火材料塊（Ｂ）を投入する継続作業も
同様に含まれる。

【００３７】本発明の施工方法は、樋や鍋等の現地施工
なみならず、プレキャストブロック等の製造にも適用で
きる。

【００３８】

【発明の実施の形態】以下、表１から表６に示す本発明
の実施例と比較例によって、発明の実施の形態を具体的
に説明する。

【００３９】表１は、使用した不定形耐火材料（Ａ）の
原料構成を示し、表２は、使用した耐火材料塊（Ｂ）の
種類とその見掛け気孔率を示す。

【００４０】

【表１】

【表２】 表１および表２において、Ｂ−３のアルミナ質れんが
塊、Ｂ−４のジルコン質れんが破砕塊のそれぞれは見掛
け気孔率を小さくするために、また、Ｂ−５のマグ・ク
ロ質れんが破砕塊とＢ−９の焼結マグネシア質塊は見掛
け気孔率を小さくすると共に耐消化性を高めるために、
シリコーンレジンを含浸コーティング処理したものであ
る。

【００４１】表３は、表１と表２に示す不定形耐火材料
（Ａ）と耐火材料塊（Ｂ）との配合例と施工時の特性を
髭の発生状態と分散性によって示す。

【００４２】

【表３】 表３において耐火材料塊（Ｂ）は２０〜１００ｍｍに破
砕、整粒したものを使用した。同表に示す実施例１〜９
及び比較例３，４は、内寸が３００（Ｗ）×３００
（Ｄ）×５００（Ｈ）ｍｍの金型を使用し、以下の要領
で製造した。

【００４３】１）先ず不定形耐火材料（Ａ）を高さ７０
ｍｍ程度流し込む。

【００４４】２）先に投入した不定形耐火材料（Ａ）に
対して所定の割合になる耐火材料塊（Ｂ）を投入する。

【００４５】３）上から耐火材料塊（Ｂ）を不定形耐火
材料（Ａ）の中に押し込む。

【００４６】４）金型の高さ５００ｍｍに達するまで、
１）〜３）の操作を繰り返す。

【００４７】１）〜４）の操作中は金型に振動を加え
た。

【００４８】比較例１の不定形耐火物は、不定形耐火材
料（Ａ）の混練時にミキサーに耐火材料塊（Ｂ）を投入
して同時に混練した後、同形状の金型に振動を加えなが
ら流し込んだものである。

【００４９】また、比較例２は、同形状の金型を使用
し、以下の方法で製造した。

【００５０】１）先ず耐火材料塊（Ｂ）を高さ１５０ｍ
ｍ程度投入する。

【００５１】２）次に不定形耐火材料（Ａ）を投入し
て、先に投入した耐火材料塊（Ｂ）の空隙を充填する。

【００５２】３）金型の高さ５００ｍｍに達するまで、
１）〜２）の操作を繰り返す。

【００５３】なお、１）〜３）の操作中は金型に振動を
加えた。

【００５４】それぞれ得られた不定形耐火物の施工試料
を切断した断面の鬆を観察した。

【００５５】鬆は、ほとんど髭が認められなかったもの
には「◎」印、僅かに鬆が認められるが実用上問題がな
いと判断されるものには「〇」印、鬆が多く実用に適さ
ないと判断されるものには「×」印とした。

【００５６】分散性は、耐火材料塊（Ｂ）が均一に分散
していたものには「◎」印、僅かに分散の偏りが認めら
れるが実用上問題がないと判断されるものには「〇」
印、耐火材料塊（Ｂ）の分散が不均一であり実用に適さ
ないと判断されるものには「×」印とした。

【００５７】また、表３に示す施工時に添加した耐火材
料塊（Ｂ）の体積％は、以下の表４と表６の場合も含め
て、下記の式によって計算した値を示す。

【００５８】 耐火材料塊（Ｂ）の体積％＝１００×（Ｗ／ＢＤ）／Ｖ この式において、それぞれの記号は以下の事項を意味す
る。

【００５９】 Ｗ ：使用した耐火材料塊（Ｂ）の総質量（ｇ） ＢＤ：耐火材料塊（Ｂ）のカサ密度（ｇ／ｃｍ³） Ｖ ：金型の内容積（ｃｍ³） この不定形耐火物の施工試料は、成形後２０℃で２４時
間養生後に脱枠し、１１０℃で２４時間乾燥して得たも
のである。

【００６０】実施例１〜９の場合、耐火材料塊を多量に
添加しても鬆の発生がなく、耐火材料塊が均一に分散し
た、良好な不定形耐火物を得ることができた。

【００６１】これに対して、比較例１の場合は、耐火材
料塊（Ｂ）の使用量は本発明の実施例と同じ程度である
が、施工体中に鬆ができ、健全な不定形耐火物を得るこ
とができなかった。比較例２の場合は、耐火材料塊
（Ｂ）の使用量は本発明の実施例と同じ程度であるが、
施工体中に髭ができ、健全な不定形耐火物を得ることが
できなかった。比較例３は、耐火材料塊（Ｂ）の使用量
が本発明の実施例より少ない例であり、施工体は不定形
耐火材料（Ａ）だけの層と耐火材料塊（Ｂ）が分散した
層に分離していた。比較例４は、耐火材料塊（Ｂ）が本
発明の実施例より多い例であり、施工体中に鬆ができ、
健全な不定形耐火物を得ることができなかった。

【００６２】表４は、同じく他の配合例と施工時の特性
を髭の発生状態と分散性、それに、耐食性と耐スポーリ
ング性によって示す。

【００６３】表４に示す例は、表３に示す場合と同様
に、表１と表２に示す不定形耐火材料（Ａ）と耐火材料
塊（Ｂ）とによる配合例で、金型も同形状であり、表３
の実施例と同じ施工方法により製造した施工試料であ
る。

【００６４】

【表４】 表中の添加水分量（重量％）は不定形耐火材料（Ａ）の
混練時外掛け添加の量を示し、粒径の範囲（ｍｍ）は耐
火材料塊（Ｂ）の篩目での整粒範囲を示し、２０ｍｍ以
下の割合（重量％）とは耐火材料塊（Ｂ）で２０ｍｍの
篩目を通過したものの割合を示す。

【００６５】熱膨張係数の比は、以下の式によって計算
した値を示す。

【００６６】「熱膨張係数の比」＝α（Ｂ）／α（Ａ） α（Ｂ）：耐火材料塊（Ｂ）の室温〜１２００℃の平均
熱膨張係数 α（Ａ）：１１０℃乾燥後の不定形耐火材料（Ａ）の室
温〜１２００℃の平均熱膨張係数 鬆、分散性の評価は、表３の場合と同様である。

【００６７】耐食性は、不定形耐火物中で不定形耐火材
料（Ａ）だけの部分と、実施例及び比較例に該当する部
分を切り出したサンプルを使用して、Ｃ／Ｓ＝２．５の
スラグを用いて１６５０℃で、ＡＳＴＭ（Ｃ８７４−７
７）の「耐火材料の回転スラグ試験方法」に準じた方法
で侵食試験を行い、実施例あるいは比較例の不定形耐火
物の侵食速度が不定形耐火材料（Ａ）だけの部分の不定
形耐火物の侵食速度の６０％以下と耐食性が非常に良好
であったものは「◎」印、６０より大きく８０％以下と
良好であったものには「〇」印、８０％より大きく耐食
性の改善効果が小さいと判断されたものには「×」印で
示した。

【００６８】熱スポーリングは、不定形耐火物から２３
０×１１４×６５ｍｍのサンプルを切り出し、２３０×
１１４ｍｍの面が加熱面となるようにし、加熱面を１４
００℃に保持した炉で３０分間加熱→３０分間空冷の処
理を５回繰り返すパネルスポーリング試験を行い、亀裂
が全く発生しなかったものには「◎」印、非常に小さい
亀裂が僅かに発生したが実用上問題ないと判断されたも
の「〇」印、亀裂が大きく実用に適さないと判断された
ものには「×」印で示した。

【００６９】実施例１０〜２７は、本発明が規定する不
定形耐火物及び施工方法であり、耐火材料塊（Ｂ）を多
量に添加しても施工体中に髭の発生がない不定形耐火物
を得ることができ、耐食性を大きく改善することができ
た。

【００７０】比較例５〜１０で、比較例５は２０ｍｍ以
下の耐火材料塊（Ｂ）の割合が本発明の規定より多いた
め施工体中に髭ができ健全な不定形耐火物が得られなか
った。比較例６は、耐火材料塊（Ｂ）を本発明の規定量
より少なくしたところ、施工体が不定形耐火材料（Ａ）
だけの層と耐火材料塊（Ｂ）が分散した層に分離してい
た。比較例７は、耐火材料塊（Ｂ）の添加量が本発明の
規定より多いため施工体中に髭ができ、健全な不定形耐
火物が得られなかった。比較例８，９は不定形耐火材料
（Ａ）と耐火材料塊（Ｂ）の熱膨張係数の差が本発明の
規定より大きいため熱スポーリングに対する抵抗性が小
さくなり耐食性も悪かった。比較例１０は、耐火材料塊
（Ｂ）の気孔率が規定値より大きい例で、施工時に耐火
材料塊（Ｂ）が不定形耐火材料（Ａ）中の水分を部分的
に吸収するので、施工時の不定形耐火材料（Ａ）の流動
性を確保するためには混練水分が必要以上に多くなり、
結果として耐食性が低下した。

【００７１】表５は、使用した不定形耐火材料（Ａ）と
耐火材料塊（Ｂ）が共に炭素を含有するときのそれぞれ
の原料構成及び炭素量と見掛け気孔率を示す。

【００７２】

【表５】 同表において、不定形耐火材料（Ａ）の炭素量は、不定
形耐火材料（Ａ）だけを混練し、金枠に流し込んで得た
成形体を窒素雰囲気中１０００℃で１時間炭化処理した
後に測定したフリー炭素量を示す。見掛け気孔率は、得
られた成形体試料をコークス中１５００℃で３時間焼成
後に測定した値である。

【００７３】表中Ａ−９〜Ａ−１０が本発明に規定する
量の炭素を含むもの、Ａ−１２は炭素量が規定より少な
く、Ａ−１３は規定量を超える炭素を含む不定形耐火材
料である。

【００７４】耐火材料塊（Ｂ）の見掛け気孔率は、耐火
材料塊（Ｂ）の配合を混練後、プレス成形し、２００℃
で乾燥後に測定した値を示し、炭素量は前記と同様の成
形体を窒素雰囲気中１０００℃で１時間炭化熱処理した
後に測定したフリー炭素量である。なお、耐火材料塊
（Ｂ）において、Ｂ−１２〜Ｂ−１６が本発明に規定す
る量の炭素を含むもの、Ｂ−１７は炭素量が規定より少
なく、Ｂ−１８は規定量を超える炭素を含むものであ
る。

【００７５】表６は、表５に示す不定形耐火材料（Ａ）
との耐火材料塊（Ｂ）を使用した配合例とその特性を示
す。

【００７６】

【表６】 表６に示す実施例と比較例２３〜２８の不定形耐火物
は、前記表３に示す実施例の場合と同様にして施工試料
を作成した。また、比較例２１、２２は前記表３の比較
例１と同じ方法で施工試料を作成した。

【００７７】同表に示す諸特性は、次のような評価によ
る。

【００７８】耐食性は、前記の方法で得られた不定形耐
火物から切り出したサンプルを使用して、１６５０℃で
Ｃ／Ｓ＝２．５のスラグを用い、ＡＳＴＭ（Ｃ８７４−
７７）の「耐火材料の回転スラグ試験方法」に準拠した
方法で侵食試験を行い、その侵食速度が比較例１の侵食
速度の６０％以下と耐食性が非常に良好であった物には
「◎」印、６０％より大きく８０％以下と耐食性が良好
であったものには、「○」印、８０％より大きく耐食性
の改善効果が小さいと判断されたものには「×」印で示
した。

【００７９】スラグ浸潤は、前記回転スラグ試験を実施
したサンプルで、スラグ浸潤が１ｍｍ以下と非常に少な
かったものには「◎」印、１ｍｍより大きいが３ｍｍ以
下と少なかったものに「〇」印、３ｍｍより大きかった
ものには「×」印で示した。熱スポーリングは、不定形
耐火物から２３０×１１４×６５ｍｍのサンプルを切り
出し、２３０×１１４ｍｍの面が加熱面となるように
し、加熱面を１４００℃に保持した炉で３０分間加熱→
３０分間空冷の処理を５回繰り返すパネルスポーリング
試験前後での弾性率を比較し、試験後の弾性率が試験前
の７０％と熱スポーリングに対する抵抗性が非常に良好
であったものには「◎」印、７０％より小さいが５０％
以上と良好なものに「○」印、５０％より小さく、熱ス
ポーリングに対する抵抗性に劣ると判断されたものには
「×」印で示した。

【００８０】実施例２８〜３８は、耐食性、耐スラグ浸
潤性および熱スポーリングに対する抵抗性が非常に良好
な炭素含有不定形耐火物を得ることができた。

【００８１】比較例２１，２２は従来の施工方法による
ものであり、比較例２１は耐火材料塊（Ｂ）の添加量が
少なく実施例に比較すると耐食性が劣った。比較例２２
は、耐火材料塊（Ｂ）の添加量が規定範囲内であるが、
従来の施工法では施工体中に多数の髭が発生した。不定
形耐火材料（Ａ）中の炭素量が規定より少ない比較例２
３は、実施例に比較してスラグ浸潤が大きく、炭素量が
規定より多い比較例２４は耐食性に問題があった。耐火
材料塊（Ｂ）中に炭素量が少ない比較例２５は熱スポー
リングに対する抵抗性が小さく、炭素量が多い比較例２
６は耐食性が悪かった。耐火材料塊（Ｂ）の添加量が少
ない比較例２７は耐火材料塊（Ｂ）の分散性、耐食性、
熱スポーリングに対する抵抗性に劣り、添加量が規定を
超える比較例２８は施工体中に髭ができ、健全な不定形
耐火物を得ることができなかった。

【００８２】

【発明の効果】本発明によって、以下の効果を奏する。

【００８３】１） 不定形耐火物の耐食性を大きく改善
でき、また、熱スポーリングに対する抵抗性，耐スラグ
浸潤性を改善できる。

【００８４】２） 耐火材料塊を多量に添加しても、施
工体中に髭の発生がない不定形耐火物の施工体を得るこ
とができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G033 AA14 4K051 AA00 AA06 AA09 AB01 AB03 AB05 LC01

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 不定形耐火材料（Ａ）とその６０重量％
   以上が粒径２０ｍｍ以上である耐火材料塊（Ｂ）が混在
   し、且つ、その全量中の耐火材料塊（Ｂ）の割合が３０
   〜７０体積％である不定形耐火物。
2. 【請求項２】 耐火材料塊（Ｂ）が、不定形耐火材料
   （Ａ）の０．８〜１．２倍の熱膨張係数を有する請求項
   １に記載の不定形耐火物。
3. 【請求項３】 耐火材料塊（Ｂ）が、１０％以下の見掛
   け気孔率を有する請求項１または請求項２に記載の不定
   形耐火物。
4. 【請求項４】 不定形耐火材料（Ａ）と耐火材料塊
   （Ｂ）が、炭素成分をそれぞれ１〜７重量％と５〜３０
   重量％含有する請求項１から請求項３の何れかに記載の
   不定形耐火物。
5. 【請求項５】 被施工体に対し、不定形耐火材料（Ａ）
   の投入に次いで、その６０重量％以上が粒径２０ｍｍ以
   上である耐火材料塊（Ｂ）を投入し不定形耐火材料
   （Ａ）中に埋没させる作業の繰り返しによる塊状耐火材
   料を使用した不定形耐火物の施工方法。