JP2019214502A - キャスタブル耐火物の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】緻密な施工体を作成可能であり施工性および耐用性に優れたキャスタブル耐火物を製造可能なキャスタブル耐火物の製造方法を提供する。【解決手段】シリカ原料を除く耐火性原料、シリカゾル及びアルミナセメントを含むキャスタブル耐火物の製造方法であって、平均粒子径が５０ｎｍ以上であるシリカを含有するアルカリ性のシリカゾル水溶液に、分散剤を溶解させる工程と、更に前記シリカゾル水溶液に最大粒子径が５μｍ以下の耐火性原料を分散させてスラリーを得る工程と、前記スラリーと、アルミナセメントと、分散剤と、最小粒子径が５μｍ超の耐火性原料とを混合して得られた混合物を混練する工程と、を有することを特徴とするキャスタブル耐火物の製造方法。【選択図】なし

Description

本発明は、キャスタブル耐火物の製造方法、特に、製鐵用窯炉設備の内張り炉材に用いられるキャスタブル耐火物の製造方法に関する。

キャスタブル耐火物は、築炉現場においてはミキサーを用いて水と混練し、得られた混練物を築炉箇所に振動を付与させながら流し込み施工するだけで、製鐵用窯炉設備の内張り炉材を築炉することができる。それ故、築炉作業の効率化、並びに、省力化を図る上でキャスタブル耐火物は非常に重要な耐火物として位置付けられている。

キャスタブル耐火物を用いた製鐵用窯炉設備の内張り炉材の築炉作業では、緻密な施工体を作製することが不可欠である。そのために、キャスタブル耐火物には最大粒子径が５μｍ以下の微細な耐火性原料が使用されている。その作用は、混練過程中に最大粒子径が５μｍ以下の耐火性原料が、個々の粒子として単独に存在するまでばらばらに分散し、キャスタブル耐火物を構成する骨材粒子の間隙を充填することで、緻密な施工体の作製に寄与することだと言われている。

しかしながら、最大粒子径が５μｍ以下の微細な耐火性原料は、大きな比表面積を有することに起因して付着力、表面エネルギーが大きいために、混練過程中には容易に最大粒子径が５μｍ以下の耐火性原料同士が合体して凝集する結果、個々の粒子として単独に存在するまでばらばらに分散することができず、緻密な施工体を作製できない課題があった。

このような課題を解決すべく、いくつかの提案がなされている。例えば、特許文献１では、キャスタブル耐火物において混練過程中で分散し難い平均粒径１０μｍ以下の耐火性原料だけを取り出し、事前に前記耐火性原料と分散剤および水を混合して混合水溶液を調製した上で、この混合水溶液を用いて、平均粒径１０μｍ以下の耐火性原料を含まないキャスタブル耐火物を混練し、その後流し込み成形を行うことを特徴とするキャスタブル耐火物の施工方法が開示されている。

特許文献２では、平均粒径１０μｍ以下の耐火性原料を含むキャスタブル耐火物と分散剤とを混練して不定形耐火混練物を製造する方法において、平均粒径１０μｍ以下の耐火性原料の少なくとも一部と分散剤とを水に加え、乳化分散機を用い、耐火性原料の含有量を規定した混合水溶液を得た上で、その混合水溶液とキャスタブル耐火物の残部とを混練することを特徴とするキャスタブル耐火物の混練物の製造方法が開示されている。

特許文献３では、鍋用不定形耐火物の製造方法において、所定量非晶質シリカ微粒子を用いる鍋用不定形耐火物が提案されている。そして、特許文献３においては、前記耐火物の構成原料の中で最小の粒径である非晶質シリカ微粒子を、乾式の粉体の形態ではなく、シリカゾルの形態で使用してもよい旨が開示されている。

特開平８−２３９２７６号公報 特開２０１２−８２１１７号公報 特開平５−１８５２０２号公報

しかしながら、特許文献１、２に記載の方法を用いても、緻密な施工体が作製できない課題が解決しないでいた。本発明者は、この原因を鋭意検討した結果、乳化分散機を用い平均粒径１０μｍ以下の耐火性原料の少なくとも一部と分散剤と水とから混合水溶液を調整した場合でも、耐火性原料の中で最も粒子径の小さいシリカが分散せず、凝集していることを突き止めた。すなわち、従来技術では、キャスタブル耐火物の混練物の製造過程において最も粒子径の小さい、最大粒子径が１μｍ未満のシリカが分散せず、凝集しているために、緻密な施工体が作製できないことが明らかとなった。緻密な施工体が作成できない場合、耐食性が低下したり、施工体の強度が低下したりして、耐用性が劣るものとなってしまう。

また、特許文献３では、ミキサーでの混練中にシリカゾルが、鍋用不定形耐火物の構成原料であるマグネシアと急速にゲル化反応を起こし、硬化するために、得られた混練物を築炉箇所に振動を付与させながら流し込み施工できない課題があった。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、緻密な施工体を作成可能であり施工性および耐用性に優れたキャスタブル耐火物を製造可能な、新規かつ改良されたキャスタブル耐火物の製造方法を提供することにある。

本発明者は、鋭意調査した結果、アルカリ性を示し、かつ、平均粒子径が５０ｎｍ以上であるシリカゾルは、マグネシアやアルミナセメントなどの様に水と接触するとアルカリ性を示す耐火性原料と共存しても凝結しない現象を示すことを突き止めた。

以上のことから、本発明者は、アルカリ性を示し、かつ、平均粒子径が５０ｎｍ以上であるシリカゾルを使用し、分散剤を溶解させた前記シリカゾル水溶液に、最大粒子径が５μｍ以下の耐火性原料を分散させたスラリーを調製した上で、前記スラリーをアルミナセメント、並びに分散剤を含有する最小粒子径が５μｍ超の耐火性原料の混合物に加えて混練することにより、課題が解決すると考え、本発明を成すに至った。

本発明の要旨とするところは、以下の通りである。
（１） シリカ原料を除く耐火性原料、シリカゾル及びアルミナセメントを含むキャスタブル耐火物の製造方法であって、
平均粒子径が５０ｎｍ以上であるシリカを含有するアルカリ性のシリカゾル水溶液に、分散剤を溶解させる工程と、
更に前記シリカゾル水溶液に最大粒子径が５μｍ以下の耐火性原料を分散させてスラリーを得る工程と、
前記スラリーと、アルミナセメントと、分散剤と、最小粒子径が５μｍ超の耐火性原料とを混合して得られた混合物を混練する工程と、を有することを特徴とするキャスタブル耐火物の製造方法。
（２） 前記スラリーにおいて、前記最大粒子径が５μｍ以下の耐火性原料、及び前記シリカゾル水溶液由来の前記シリカの合計質量含有率が、３０質量％以上７０質量％以下であることを特徴とする（１）に記載のキャスタブル耐火物の製造方法。
（３） 前記シリカゾル水溶液は、２５℃におけるｐＨが８．０以上１３．０以下である、（１）または（２）に記載のキャスタブル耐火物の製造方法。
（４） 前記シリカゾル水溶液中の前記シリカの平均粒子径は、５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である、（１）〜（３）のいずれか一項に記載のキャスタブル耐火物の製造方法。

本発明により、キャスタブル耐火物を用い緻密な施工体を作製することができ、製鐵用窯炉設備の寿命を延長させることができる結果、生産性が向上する。また、上述した本発明に係る方法は、流し込み施工が可能であり、施工性に優れている。

以下に、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。本実施形態に係るキャスタブル耐火物の製造方法は、シリカ原料を除く耐火性原料、シリカゾル及びアルミナセメントを含むキャスタブル耐火物の製造方法であって、
平均粒子径が５０ｎｍ以上であるシリカを含有するアルカリ性のシリカゾル水溶液に、分散剤を溶解させる工程（第１の工程）と、
更にシリカゾル水溶液に最大粒子径が５μｍ以下の耐火性原料を分散させてスラリーを得る工程（第２の工程）と、
スラリーと、アルミナセメントと、分散剤と、最小粒子径が５μｍ超の耐火性原料とを混合して得られた混合物を混練する工程（第３の工程）と、を有する。以下、工程ごとに詳細に説明する。

（第１の工程）
まず、第１の工程においては、平均粒子径が５０ｎｍ以上であるシリカを含有するアルカリ性のシリカゾル水溶液に、分散剤を溶解させる。

このように、本実施形態においては、シリカ原料として、シリカゾル水溶液を使用する。シリカゾルを使用する理由は次の通りである。化学合成で製造されるシリカゾル水溶液は、乾式混合では凝集する最大粒子径が１μｍ未満の非晶質シリカ粒子が、水溶液中で安定に分散した状態で存在しているからである。

このようなシリカゾル水溶液中におけるシリカ（粒子）の平均粒子径は、例えば５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下、好ましくは５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。シリカの平均粒子径が上述した範囲内にあることにより、キャスタブル耐火物の構造を十分に緻密にすることができ、耐用性を向上させることができる。なお、本明細書において、「粒子径」とは、レーザー回折・散乱法により測定される粒子径をいい、「平均粒子径」とは、レーザー回折・散乱法により測定される体積基準平均粒子径（Ｄ５０、メジアン径）をいう。
シリカゾル水溶液中のシリカの含有量は、例えば、２０〜４０質量％のものが使用できる。

また、本実施形態において、シリカゾル水溶液は、アルカリ性を呈する。マグネシアやアルミナセメント等の耐火物原料は水と接触するとアルカリ性を呈する。従来、このような耐火物原料とシリカゾルとを混合すると急速なゲル化が観測されていた。しかしながら、本実施形態において、シリカゾル水溶液は、予めアルカリ性を呈していることにより、マグネシアやアルミナセメント等の耐火性原料と混合した場合であっても大幅な液性の変化がなく、スラリー中におけるシリカの凝集、凝結が防止されている。この結果、耐火性原料と混合した場合であっても、シリカは均一に分散することができ、緻密なキャスタブル耐火物を製造することが可能となる。また、シリカは混合物中において均一に分散していることから、混合物の流動性も適度なものとなり施工性に優れたものとなる。

シリカゾル水溶液のｐＨは、アルカリ性を呈する範囲内であればよく、例えば２５℃において８．０以上１３．０以下、好ましくは８．０以上１１．０以下である。シリカゾル水溶液のｐＨが上述した範囲内の場合、シリカゾル水溶液と耐火性原料とを混合した場合であってもシリカが混合物中でより確実に均一に分散することができる。

本工程においては、上述したようなシリカゾル水溶液に分散剤を溶解させる。シリカゾル水溶液に分散剤を溶解させるのは、シリカゾルと最大粒子径が５μｍ以下の耐火性原料を混合させた時に、最大粒子径が５μｍ以下の耐火性原料を分散させるためである。シリカゾル水溶液に分散剤と最大粒子径が５μｍ以下の耐火性原料を同時に加えて混合する場合には、分散剤がシリカゾル水溶液に溶解し、溶解した分散剤が前記耐火性原料の表面に吸着し、前記耐火性原料を分散させるという作用を発揮する前に、最大粒子径が５μｍ以下の耐火性原料同士が衝突し、凝集するからである。

分散剤には、後述する耐火性原料を分散可能であれば特に限定されず、例えばアルカリ金属リン酸塩、ポリカルボン酸塩、ポリアクリル酸塩、アルキルスルホン酸塩、芳香族スルホン酸塩などを使用することができ、これらの１種又は２種以上を用いることができる。分散剤の濃度は、シリカゾル水溶液１００質量％に対し０．１〜０．６質量％の範囲であることが好ましい。尚、分散剤は粉末状、液体状いずれのものも使用できる。

（第２の工程）
本工程においては、分散剤を溶解させたシリカゾル水溶液に最大粒子径が５μｍ以下の耐火性原料を分散させてスラリーを得る。キャスタブル耐火物に含まれる最大粒子径が５μｍ以下の耐火性原料を事前に分散剤が溶解したシリカゾル水溶液に分散させる理由は以下の通りである。最大粒子径が５μｍ以下の耐火性原料は、比表面積が大きいことに起因して付着力が強力であるため、最初からアルミナセメントと、分散剤と、最大粒子径が５μｍ以下をも含む耐火性原料の全部とに水を加えて混練する方法では、最大粒子径が５μｍ以下の耐火性原料同士が凝集したままであるからである。したがい、アルミナセメント等との混合に先立ち、本工程において最大粒子径が５μｍ以下の耐火性原料の分散を行う。

ここで、最大粒子径が５μｍ以下の耐火性原料は、シリカ（シリカ原料）を含まない。これにより、新たに追加したシリカが凝集してキャスタブル耐火物の構造の緻密性が失われることが防止される。一方で、本実施形態においては、耐火性原料におけるシリカ成分の代替として上述したシリカゾル由来のシリカを用いている。

最大粒子径が５μｍ以下のシリカ以外の耐火性原料としては、一般に耐火物原料として使用されるものを用いることができる。その種類としては、例えば、アルミナ、マグネシア、チタニア、ジルコニア、イットリア、スピネル、ジルコン、ムライト、コーディエライト、ＳｉＣ、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＡｌＮ、Ｂ_４Ｃ、ＢＮ、ＺｒＢ_２、カーボンからなるものを例示することができる。

また、得られるスラリーにおいて、最大粒子径が５μｍ以下の耐火性原料、及び前記シリカゾル水溶液由来のシリカの合計質量含有率（固形分）が、３０質量％以上７０質量％以下であることが好ましい。分散剤を溶解させたシリカゾル水溶液に最大粒子径が５μｍ以下のシリカ以外の耐火性原料を分散させたスラリーにおいて、最大粒子径が５μｍ以下のシリカ以外の耐火性原料の質量とシリカゾル中のシリカ成分換算質量の質量含有率を３０質量％以上７０質量％以下とする理由は、緻密な組織を有する施工体が作製できるからである。スラリー中の質量含有率が３０質量％未満では、耐火物原料の組成によっては、キャスタブル耐火物を構成する骨材粒子の間隙を充填する最大粒子径が５μｍ以下の耐火性原料の量が少ないために、緻密な組織を有する施工体が作製できない場合がある。スラリー中の質量含有率が７０質量％超では、耐火物原料の組成によっては、スラリー中に存在する最大粒子径が５μｍ以下の耐火性原料の量が多過ぎるため、耐火性原料１個１個が隣接する距離が近くなり過ぎる結果、ファンデルワールス引力の作用で凝集してしまうため、緻密な組織を有する施工体が作製できない場合がある。
上記最大粒子径が５μｍ以下の耐火性原料、及び前記シリカゾル水溶液由来のシリカの合計質量含有率は、好ましくは４０質量％以上７０質量％以下である。

分散剤を溶解させたシリカゾル水溶液に最大粒子径が５μｍ以下のシリカ以外の耐火性原料を分散させる際には、人力による撹拌のほか、撹拌子を回転させる回転型撹拌装置、容器が回転あるいは振動・搖動する装置、気泡で撹拌する装置などを用いるようにしても良く、また、ノズルから吐出させた前記のシリカゾル水溶液を衝突させて、その衝突エネルギーで撹拌できるような装置を用いても良い。

（第３の工程）
次に、本工程では、スラリーとアルミナセメントと、分散剤と、最小粒子径が５μｍ超の耐火性原料とを混合して得られた混合物を混練する。これにより、キャスタブル耐火物を製造することができる。

緻密な組織を有する施工体を作製するには、最小粒子径が５μｍ超の耐火原料に外掛けで添加する上記スラリーの量（スラリー全体の量）としては、７〜２０質量％が望ましい。

本工程において、アルミナセメントとしては、例えば、ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３を含有するアルミナセメントが使用できる。
アルミナセメントの配合割合は、最小粒子径が５μｍ超の耐火性原料１００質量％に対し、２〜６質量％の範囲であることが好ましい。アルミナセメントの配合割合が２質量％未満では、配合割合が少ないため、強度に劣る場合があり、６質量％超では耐食性に劣る場合がある。

本工程において用いられる分散剤は、特に限定されず、アルカリ金属リン酸塩、ポリカルボン酸塩、ポリアクリル酸塩、アルキルスルホン酸塩、芳香族スルホン酸塩などを使用することができ、これらの１種又は２種以上を用いることができる。また、本工程において用いられる分散剤は、第１の工程において用いた分散剤と同一であってもよいし、異なっていてもよい。分散剤の濃度は、最小粒子径が５μｍ超の耐火性原料１００質量％に対し０．１〜０．６質量％の範囲であることが好ましい。尚、分散剤は粉末状、液体状いずれのものも使用できる。

また、最小粒子径が５μｍ超の耐火性原料としては、一般に耐火物原料として使用されるものを用いることができる。その種類としては、例えば、アルミナ、マグネシア、スピネル、ジルコン、ムライト、コーディエライト、シャモット、ＳｉＣ、Ｂ_４Ｃからなるものを例示することができる。なお、最小粒子径が５μｍ超の耐火性原料においても、凝集を避けるために、シリカ（シリカ原料）を含まない。

最小粒子径が５μｍ超の耐火性原料の最大粒子径は、一般的なキャスタブル耐火物に用いられるものと同等でよいが、好ましくは３０ｍｍ以下とする。最大粒径が３０ｍｍ超であると、最大粒子径が５μｍ以下のシリカ以外の耐火性原料を事前に分散させたシリカゾル水溶液を用いても施工体の組織の緻密性が低下する場合があるからである。

またスラリーに対し、上述した以外の材料を添加、混合してもよい。このような材料としては、例えば爆裂防止剤が挙げられる。爆裂防止剤としては、一般に使用されるものでよい。例えばビニロンファイバー、乳酸アルミニウム、発泡剤である金属アルミニウム、アゾジカルボンアミド等を挙げることができる。
爆裂防止剤の配合割合も一般的な処方でよい。例えば、最小粒子径が５μｍ超の耐火性原料１００質量％に対して、外掛けで０．０１〜０．０３質量％の範囲が望ましい。

分散剤を溶解させたアルカリ性のシリカゾル水溶液に最大粒子径が５μｍ以下のシリカ以外の耐火性原料を分散させたスラリーを、アルミナセメント、並びに分散剤を含有する最小粒子径が５μｍ超の耐火性原料に加えて混練する際に使用するミキサーとしてはボルテックスミキサー、ターボミキサー、二軸ミキサー、並びに、高速ミキサーのいずれでも使用できる。

以上のようにして得られるキャスタブル耐火物は、シリカゾルを採用し、またシリカが均一に分散していることから、緻密な組織構造を形成することが可能である。したがって、得られるキャスタブル耐火物により製造される施工体は、その物理的強度に優れている。さらに、得られるキャスタブル耐火物により製造される施工体は緻密な組織構造を有することから、耐食性にも優れている。したがって、キャスタブル耐火物により製造される施工体は、耐用性に優れる。

また、キャスタブル耐火物は、各材料の均一な分散に起因して、適度な流動性を有し、施工性にも優れている。

以上の製造方法により得られるキャスタブル耐火物は、耐火物としての用途であれば任意の用途に利用することができる。特に、以上の製造方法により得られるキャスタブル耐火物は、緻密な施工体が要求される製鐵用窯炉設備の内張り炉材に好適である。

以下、実施例及び比較例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例及び比較例に限定されない。

＜１．キャスタブル耐火物の製造＞
（比較例１〜５）
比較例１〜４に係るキャスタブル耐火物としては、製鐵用窯炉設備の内張り炉材として使用される代表的な耐火物を選定した。比較例１と比較例２は高炉大樋の内張り炉材、比較例３は溶鋼鍋の内張り炉材、比較例４はタンディッシュの内張り炉材である。尚、比較例５は比較例３に示すキャスタブル耐火物につき、特開平８−２３９２７６号公報で開示されている方法を用いて製造した例である。

比較例１〜４は、最大粒子径が３０ｍｍ以下の耐火性原料１００質量％に対し、外掛けでアルミナセメントと分散剤を配合したキャスタブル耐火物に、水を添加しボルテックスミキサーを用いて混練して製造した例である。

シリカゾルの粒子径の測定は、レーザー回折式粒子径分布測定装置（島津製作所社製、ＳＡＬＤ−３１００）を使用した。粒子径は、体積基準で算出した。

（実施例１〜４）
実施例１は比較例１の、実施例２は比較例２の、実施例３は比較例３の、実施例４は比較例４の原料配合を基に本発明に係るキャスタブル耐火物の製造方法を適用した例である。実施例１〜４において、分散剤を溶解したシリカゾルと最大粒子径が５μｍ以下のシリカ以外の耐火性原料の混合はボールミルを用いて行った。ボールミル装置に分散剤を溶解したシリカゾルと最大粒子径が５μｍ以下のシリカ以外の耐火性原料を装填し、３時間混合することによりスラリーを調製した。得られたスラリーについて、表１に示す耐火性原料と、分散剤とを混合、混練し、混練物としてのキャスタブル耐火物を得た。尚、シリカゾルには日産化学社製の製品名スノーテックスの中でＮａ^＋安定型アルカリ性ゾル（ｐＨ：１０．０）を使用した。

（実施例５）
各材料の配合割合を、表１に示すように変更した以外は、実施例４と同様にしてキャスタブル耐火物を製造した。
（実施例６）
各材料の配合割合を、表１に示すように変更した以外は、実施例１と同様にしてキャスタブル耐火物を製造した。

（比較例６）
シリカゾルとして日産化学社製の製品名スノーテックスの中でＮａ^＋安定型アルカリ性ゾル（粒子径：１０〜１５ｎｍ、ｐＨ：１０）を使用した以外は、実施例２と同様にしてキャスタブル耐火物を製造した。
（比較例７）
シリカゾルとして日産化学社製の製品名スノーテックスの中の酸性ゾル（粒子径：５０〜８０ｎｍ、ｐＨ：４．０）を使用した以外は、実施例３と同様にしてキャスタブル耐火物を製造した。

＜２．評価＞
混練物の評価は、フリーフローとタップフローの測定、１１０℃、２４時間の乾燥後の見掛気孔率と曲げ強度の測定、並びに、耐食性の測定により行った。

混練物のフリーフローとタップフローの測定は、ＪＩＳ−Ｒ ２５２１に規定されるフロー試験の要領に従い行った。キャスタブル耐火物の混練過程において最大粒子径が５μｍ以下の耐火性原料が十分に分散すると、得られた混練物のフリーフローとタップフローの測定値が向上するために、混練物の分散性の評価として採用した。

１１０℃、２４時間の乾燥後の見掛気孔率と曲げ強度の測定は以下の要領で行った。混練物を６５ｍｍ×６５ｍｍ×２３０ｍｍ形状の枠に振動を付与させながら流し込み成形した。その後、室温で２４ｈ養生してから脱枠し、１１０℃で２４時間乾燥させて試料を作製した。見掛気孔率はＪＩＳ−Ｒ ２２０５：１９９２に準拠して測定した。また、曲げ強度は、ＪＩＳ−Ｒ ２２１３：１９９５に準拠して、断面６５ｍｍ×６５ｍｍ、長さ２３０ｍｍの試料を用いて、スパン１００ｍｍで測定を行った。

耐食性は、侵食材として高炉スラグを用いた回転侵食炉法により評価した。耐食性の評価試料は、混練物を所定寸法の金枠に振動を付与させながら流し込み、室温で２４時間養生した後に、１１０℃で２４時間乾燥させ、大気中で１０００℃×６時間焼成することにより作製した。回転侵食炉法は、回転侵食炉内に、前記評価試料を内張りし、評価試料の表面温度が１６００℃に到達した時点で、炉内にスラグを投入し３０分経過後に溶融したスラグを排出し、新たにスラグを投入するという操作を４回繰り返すことにより試験を行った。試験後に試料を切断し、切断面における最大侵食深さを測定することにより耐食性を評価した。耐食性は比較例１、比較例２、比較例３、及び比較例４の試料の最大侵食深さを各々１００％の長さとして実施例１、実施例２、実施例３、及び実施例４と相対評価した。また、実施例５については比較例４の試料の最大侵食深さを、実施例６については比較例１の試料の最大侵食深さを、比較例５については比較例３の試料の最大侵食深さを、比較例６については比較例２の試料の最大侵食深さを、比較例７については比較例３の試料の最大侵食深さを、各々１００％として耐食性を相対評価した。数値が小さいほど、耐食性に優れることを意味する。

表１、表２に、各実施例および各比較例におけるキャスタブル耐火物の原料配合と得られたキャスタブル耐火物の評価結果を示す。

実施例１〜４は、混練過程において最大粒子径が５μｍ以下の耐火性原料は凝集することなく分散した結果、比較例１〜４の各々の測定値と比較すると、フリーフローとタップフローの測定値が向上し、１１０℃、２４時間の乾燥後の見掛気孔率は低下し、緻密な施工体が作製できていることが分かる。その効果として、１１０℃、２４時間の乾燥後の曲げ強度、並びに、耐食性が向上していることが確認できている。

実施例５は、スラリー中の質量含有率が３０質量％未満であるために、緻密性が低下し、実施例４と比較すると、１１０℃、２４時間の乾燥後の見掛気孔率は増大していることが分かる。そのため、１１０℃、２４時間の乾燥後の曲げ強度の低下と、耐食性の低下が若干認められる。

実施例６は、スラリー中の質量含有率が７０質量％超であるために、最大粒子径が５μｍ以下の耐火性原料が凝集し、実施例１と比較すると、フリーフローとタップフローの測定値の低下と、１１０℃、２４時間の乾燥後の見掛気孔率の増大が生じ、緻密性が低下した。そのため、１１０℃、２４時間の乾燥後の曲げ強度の低下と、耐食性の低下が若干認められる。
尚、実施例５、６は実用上問題ない特性であった。

比較例５は、最大粒子径が５μｍ以下の耐火性原料と分散剤を水に加えて混合することによりスラリーを調製しているため、最も粒子径の小さいシリカが分散せず凝集した結果、実施例３と比較すると、フリーフローとタップフローの測定値の低下と、１１０℃、２４時間の乾燥後の見掛気孔率の増大が生じ、緻密な施工体が作製できていないことが分かる。そのため、１１０℃、２４時間の乾燥後の曲げ強度の低下と、耐食性の低下が認められる。

比較例６は、使用したシリカゾルがアルカリ性であるもシリカの平均粒子径が５０ｎｍ未満であるために、混練過程中にシリカゾルが凝結したために、実施例２と比較しフリーフローとタップフローの測定値の低下と、１１０℃、２４時間の乾燥後の見掛気孔率の増大が生じ、緻密な施工体が作製できていないことが分かる。そのため、１１０℃、２４時間の乾燥後の曲げ強度の低下と、耐食性の低下が認められる。

比較例７は、シリカゾルが酸性であるため、混練過程中でシリカゾルが凝結したために、実施例３と比較すると、フリーフローとタップフローの測定値の低下と、１１０℃、２４時間の乾燥後の見掛気孔率の増大が生じ、緻密な施工体が作製できていないことが分かる。そのため、１１０℃、２４時間の乾燥後の曲げ強度の低下と、耐食性の低下が認められる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明によれば、キャスタブル耐火物の混練過程における最大粒子径が５μｍ以下の耐火性原料の凝集を解消できることで、緻密な組織を有し、耐用性に極めて優れた施工体、例えば製鐵用窯炉設備の内張り炉材を製造することができる結果、施工体、例えば製鐵用窯炉設備の寿命を大幅に延長させることができる。

Claims (4)

1. シリカ原料を除く耐火性原料、シリカゾル及びアルミナセメントを含むキャスタブル耐火物の製造方法であって、
   平均粒子径が５０ｎｍ以上であるシリカを含有するアルカリ性のシリカゾル水溶液に、分散剤を溶解させる工程と、
   更に前記シリカゾル水溶液に最大粒子径が５μｍ以下の耐火性原料を分散させてスラリーを得る工程と、
   前記スラリーと、アルミナセメントと、分散剤と、最小粒子径が５μｍ超の耐火性原料とを混合して得られた混合物を混練する工程と、を有することを特徴とするキャスタブル耐火物の製造方法。
2. 前記スラリーにおいて、前記最大粒子径が５μｍ以下の耐火性原料、及び前記シリカゾル水溶液由来の前記シリカの合計質量含有率が、３０質量％以上７０質量％以下であることを特徴とする請求項１に記載のキャスタブル耐火物の製造方法。
3. 前記シリカゾル水溶液は、２５℃におけるｐＨが８．０以上１３．０以下である、請求項１または２に記載のキャスタブル耐火物の製造方法。
4. 前記シリカゾル水溶液中の前記シリカの平均粒子径は、５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のキャスタブル耐火物の製造方法。