JPH09278545A

JPH09278545A - 流し込み耐火物用組成物

Info

Publication number: JPH09278545A
Application number: JP8095670A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Noda; 和也野田; Satoshi Sakamoto; 敏坂本
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1996-04-17
Filing date: 1996-04-17
Publication date: 1997-10-28

Abstract

(57)【要約】【課題】自己流動性の坏土を施工して低気孔率の施工体
が得られ、かつ耐熱衝撃性が良好な流し込み耐火物を提
供する。【解決手段】耐火性骨材、耐火性粉末及び少量の分散剤
からなる組成物に、耐火性骨材の一部として粒径１．１
９ｍｍ以上の単斜晶ジルコニア質骨材を組成物中に０．
２〜４重量％配合し、該組成物１００重量部に対して８
重量部以下の水を加えて混練した坏土を施工し、施工体
の乾燥後の気孔率を１０％以下にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、施工体の気孔率が
小さく、耐熱衝撃性に優れた流し込み耐火物用組成物に
関する。

【０００２】アルミナセメントの含有量が少ない低セメ
ント系流し込み耐火物は、型枠内の施工空間に混練した
坏土を流し込み、次いで通常は坏土にバイブレータで振
動を加えることによって坏土の流動性を増して流し込み
施工している。流し込み施工された耐火物の実用特性
は、坏土が施工空間の隅々に行きわたり、かつ坏土中の
気泡が浮上して緻密な組織の耐火物を施工できるかどう
かによって影響される。

【０００３】バイブレータで坏土に振動を加えることが
難しい施工空間に流し込んでも、バイブレータの振動に
よって施工空間に坏土を流し込むことが困難である。ま
た、坏土にバイブレータで振動を加える施工作業は、作
業者にきつい労働を強いる。最近は、流し込み耐火物の
施工作業を軽減するため、振動を与えなくても流し込み
施工が可能な自己流動性の流し込み耐火物が開発され、
実用に供され始めている。

【０００４】坏土に含まれる水分量を少なくした、乾燥
後の施工体の気孔率が１０％以下である従来の流し込み
耐火物では、通常自己流動性を付与するため微粉末が多
く配合されており、微粉末が多く配合されていることに
よって加熱時に収縮して緻密化し、耐熱衝撃性が劣る耐
火物になるという問題がある。

【０００５】流し込み施工された緻密な耐火物施工体の
耐熱衝撃性を改善するため、特開平５−５１２６６号公
報には粒径１ｍｍ以下の未安定化ジルコニアの粒子を組
成物に配合しておく方法が提案されている。しかしこの
方法では、高価なジルコニア原料を５〜１０重量％と多
く配合する必要があり、ジルコニア原料の配合量が多い
分コスト高になり、用途が制限されるという問題があ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、坏土
が自己流動性を示すとともに、気孔率が小さく、安価で
耐熱衝撃性に優れた施工体が得られる流し込み耐火物用
組成物を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の流し込み耐火物
用組成物は、耐火性骨材、耐火性粉末及び少量の分散剤
からなる組成物であって、耐火性骨材の一部として粒径
１．１９ｍｍ以上の単斜晶ジルコニア質骨材を組成物中
に０．２〜４重量％含み、該組成物１００重量部に対し
て８重量部以下の水を加えて混練された坏土を流し込み
施工した施工体の乾燥後の気孔率が１０％以下であるこ
とを特徴とする。

【０００８】流し込み耐火物用組成物に配合される耐火
性骨材は、施工体に耐熱性と耐食性を付与する耐火物の
主成分である。耐火性骨材としては、高い充填密度が得
られる粒度分布を有するものが好ましく、前以て粗粒、
中粒、細粒に分級しておいた耐火性骨材を、高い充填密
度が得られるように再調合したものを使用するのが好ま
しい。耐火性骨材の充填密度を高くできれば、組成物に
水を加えて混練した坏土に自己流動性を付与するのに必
要とする水の量を少なくでき、その結果気孔率の小さい
施工体が得られ、耐食性等の耐火物特性に優れた流し込
み耐火物が得られる。このため、組成物に加える水の量
は、組成物１００重量部に対して６重量部以下とするの
が好ましい。

【０００９】耐火物の耐熱衝撃性は、一般に緻密である
ほど、また寸法が大きいほど小さくなる。流し込み施工
される耐火物の寸法は一般的に定形耐火物の寸法と比べ
て大きく、さらに気孔率が１０％以下の流し込み施工さ
れた耐火物の施工体では耐熱衝撃性が問題になることが
多い。耐火物に耐熱衝撃性を付与するには、組成物に配
合する耐火性粉末の量を少なくして、加える水の量を増
やす方法がある。しかしこの方法では、乾燥後の施工体
の気孔率が１０％より大きくなり、耐食性の劣る耐火物
になるので好ましくない。単斜晶のジルコニアを組成物
中に配合しておくと、単斜晶のジルコニアが１０００℃
付近で可逆的に正方晶のジルコニアに転移し、この転移
に伴ってジルコニア結晶は昇温時に体積収縮を、降温時
に体積膨張する。

【００１０】この体積変化を伴う結晶転移の結果、耐火
物の施工体中にはマイクロクラックが生成し、マイクロ
クラックの存在によって耐熱衝撃性が向上する。また、
単斜晶のジルコニア質骨材が耐火物中に配合されている
と、施工体の昇温時における緻密化が抑制され、寸法の
安定性が向上する。本発明者らは、単斜晶のジルコニア
質骨材の好ましい粒径と好ましい配合量は、相互に影響
があり、粗い骨材を配合する場合には少量でも効果があ
り、細かい骨材を配合する場合には多く必要であること
を発見した。単斜晶のジルコニア質骨材の配合量は、原
料費を安くするため少ない方が好ましいので、本発明の
流し込み耐火物用組成物では単斜晶ジルコニアの粗い骨
材を比較的少量配合する。

【００１１】すなわち、耐火性骨材として粒径が１．１
９ｍｍ以上の単結晶ジルコニア質骨材を組成物中に０．
２〜４重量％配合することで、気孔率が１０％以下の緻
密な施工体であっても良好な耐熱衝撃性を有するものと
なる。この骨材を４重量％を超えて配合しても、耐熱衝
撃性の向上効果は小さい。本発明において、単斜晶ジル
コニア質骨材というのは、単斜晶ジルコニアを７０重量
％以上含む骨材をいう。単斜晶ジルコニアの含有量が７
０重量％より少ないジルコニア質骨材を配合する場合
と、粒径が１．１９ｍｍ未満のジルコニア質骨材を配合
する場合には単斜晶ジルコニア質骨材の配合量を多くす
る必要があり好ましくない。粒径１．１９ｍｍ以上の単
結晶ジルコニア質骨材の好ましい配合量は、０．５〜
３．５重量％である。また、単斜晶ジルコニア質骨材の
粒径は、あまり大きいと耐熱衝撃性の向上効果が耐火物
全体に行きわたらないので６ｍｍ以下とするのが好まし
い。

【００１２】耐火性骨材としては、アルミナ、チタニ
ア、ボーキサイト、ダイアスポア、ムライト、礬土頁
岩、シャモット、パイロフィライト、シリマナイト、ア
ンダリューサイト、珪石、クロム鉄鉱、スピネル、マグ
ネシア、安定化ジルコニア、半安定化ジルコニア、ジル
コン、窒化珪素、窒化アルミニウム、炭化珪素、炭化ホ
ウ素、ホウ化ジルコニウム及びホウ化チタンから選ばれ
る一種以上を好ましく使用できる。

【００１３】耐火性粉末は、耐火性骨材の粒子間の隙間
を埋めて耐火性骨材の粒子を結合し、耐火物に強度を付
与する成分である。耐火性粉末には、アルミナセメン
ト、ヒュームドシリカ、バイヤーアルミナ、チタニア、
ムライト、シャモット、スピネル、マグネシア、ジルコ
ニア、ジルコン、クロミア、窒化珪素、窒化アルミニウ
ム、炭化珪素、ホウ化ジルコニウム及びホウ化チタンか
ら選ばれる一種以上を好ましく使用できる。

【００１４】分散剤としては、従来使用されているポリ
メタクリル酸塩類、ポリカルボン酸塩類、ポリアクリル
酸塩類、β−ナフタレンスルホン酸塩類、ピロリン酸ソ
ーダ、トリポリリン酸ソーダ、ヘキサメタリン酸ソーダ
又はテトラポリリン酸ソーダが好ましく使用できる。少
量の添加で良好な流動性を坏土に付与できることから、
これらの分散剤のうち、ピロリン酸ソーダ、トリポリリ
ン酸ソーダ又はヘキサメタリン酸ソーダを使用するのが
好ましい。分散剤の添加量は、あまり多く添加しても分
散効果がそれ以上増さないので、組成物１００重量部に
対して０．０２〜１．０重量部添加するのが好ましい。

【００１５】上記構成とされた本発明の組成物１００重
量部に対して８重量部以下の水を加えて混練した坏土
は、型枠内に流し込むと振動を与えなくても型枠内の隅
々に流入して型枠内の空間を充填し、同時に坏土の内部
にある気泡を表面に浮上させて排除する自己流動性を有
する。また、かなり少量の水を加えて混練することで自
己流動性を付与できるので、気孔率が１０％以下の流し
込み耐火物の施工体が容易に得られる。この気孔率は、
１１０℃以上で乾燥して水分を除いた施工体について水
浸法により測定する。

【００１６】坏土の流動性の程度は、本発明では以下の
方法で評価する。すなわち、約２０℃の室内において、
組成物１００重量部に対して８重量部以下の約２０℃の
水を加えて混練した直後の坏土を、水平な板面上に置い
た上部内径５０ｍｍ、下部内径１００ｍｍ、高さ１５０
ｍｍのコーン型（円錐台形状の上下が開口した型）に流
し込んで充たし、このコーンを上方に抜き取って振動を
与えないで６０秒間静置し、板面上に自己流動させたと
きの坏土の広がり直径を、互いに直交する２方向につい
てノギスで測定し、その平均値（ｍｍ）を流動性の指標
（以下、フロー値という）とする。振動を与えることな
く流し込み施工できる坏土のフロー値は１８０ｍｍ以上
である。

【００１７】坏土のフロー値は、坏土に混合する水の量
を多くすれば大きくなる。水の混合量が同じであれば、
フロー値の大きい方が施工性がよく、より好ましい坏土
のフロー値は２００ｍｍ以上である。また、混合する水
の量を少なくして施工体の気孔率を小さくする方が耐食
性などの耐火物特性は良好である。良好な自己流動性を
有する本発明による流し込み耐火物を施工すると、坏土
に振動を与える重労働を必要とせず、さらに圧送ポンプ
を用いて混練した坏土を施工現場に搬送する施工方法を
採用すれば、一層の省力化が可能である。

【００１８】組成物には、耐火性粉末の一部として、ア
ルミナセメントを配合するのが好ましい。アルミナセメ
ントを配合すると、アルミナセメントの硬化後、耐火物
の施工体に常温から耐火物が使用される高温の範囲で実
用的な結合強度を付与できる。実用的に好ましい結合強
度を付与するには、アルミナセメントの配合量を、耐火
物用組成物中１〜８重量％とするのが好ましい。

【００１９】また、組成物には、耐火性粉末の一部とし
て、ヒュームドシリカを配合するのが好ましい。ヒュー
ムドシリカを配合すると組成物に水を加えて混合したと
きの坏土の流動性を顕著に向上させることができる。あ
るいは、ヒュームドシリカを配合することによって組成
物に加える水の量を少なくしても坏土に良好な流動性を
付与することができ、これによって施工体の気孔率を小
さくすることができる。この目的で組成物中に配合する
ヒュームドシリカの量は３〜１０重量％とするのが好ま
しい。ヒュームドシリカの量が３重量％より少ないと、
流動性の向上効果が小さく、１０重量％超とすると、耐
火物使用時の加熱収縮が大きくなり、耐火物の耐食性が
低下する。

【００２０】また、組成物には、耐火性粉末の一部とし
て、バイヤーアルミナを配合するのが好ましい。バイヤ
ーアルミナを配合すると、坏土の流動性を向上させる効
果がある。有効な自己流動性向上効果を得るには、組成
物中にバイヤーアルミナを３〜９重量％配合するのが好
ましい。このバイヤーアルミナは、平均粒径が５μｍ以
下の細かいものが好ましい。

【００２１】また、耐火性粉末の一部として、Ａｌ₂ Ｏ
₃ を８５重量％以上含み粒径が４３μｍ以下のアルミナ
質粉末を組成物中に配合すると坏土の流動性を向上させ
られる効果がある。有効な自己流動性向上効果が得られ
るように、組成物中にアルミナ質粉末を１５〜３０重量
％配合するのが好ましい。アルミナ質粉末の配合量は２
０〜２５重量％とするのがさらに好ましい。

【００２２】

【実施例】以下、本発明を実施例によって具体的に説明
するが、本発明はこれらの実施例によって限定されな
い。

【００２３】単斜晶ジルコニア質骨材として、ＺｒＯ₂
を９８重量％含み粒径が１．１９〜４．７６ｍｍの粗粒
を使用した。また、比較のため、粒径が０．０７４〜
１．１９ｍｍの単斜晶ジルコニア質骨材の中粒及び粒径
が０．０７４ｍｍ以下の単斜晶ジルコニア粉末を使用し
た。耐火物組成物の主成分である耐火性骨材には、Ａｌ
₂ Ｏ₃ を４３重量％含むシャモット質骨材の粒径が５〜
８ｍｍの粗大粒、粒径が１．６８〜４ｍｍの粗粒、粒径
が１．６８ｍｍ以下の中粒、Ａｌ₂ Ｏ₃ を９８重量％含
む電融アルミナ質骨材の粒径が１〜５ｍｍの粗粒と粒径
が１ｍｍ以下の中粒、Ａｌ₂ Ｏ₃ を６０重量％含み、粒
径１〜５ｍｍの粗粒及び粒径１ｍｍ以下の中粒を使用し
た。

【００２４】耐火性粉末には、Ａｌ₂ Ｏ₃ を８８重量％
含み粒径が４３μｍ以下のボーキサイトの粉末、Ａｌ₂
Ｏ₃ を９９．６重量％含むバイヤーアルミナ（平均粒径
約４．３μｍ）、ＳｉＯ₂ を９３重量％含むヒュームド
シリカ（平均粒径約０．８μｍ）及びＡｌ₂ Ｏ₃ ７２．
５重量％とＣａＯ２６重量％とを含むアルミナセメント
（平均粒径約５．６μｍ）を使用した。また、分散剤に
はＰ₂ Ｏ₅ ５７．９重量％とＮａ₂ Ｏ４２．１重量％を
含むトリポリリン酸ソーダを使用した。

【００２５】これらの原料を調合して表１と表２に示す
組成物（特に記載がない調合量は重量％である）とし、
同じく表１と表２に記載した量の水を加えて混練し、坏
土とした。得られた坏土の流動性を測定するとともに、
この坏土を内寸が１００ｍｍ×２３０ｍｍ×６５ｍｍの
型枠に流し込んで施工体の試験片を得た。これらの操作
は、いずれも約２０℃の室内で、約２０℃の水を用いて
行った。表１と表２に示された例１〜１２のうち、例１
〜５は本発明の実施例であり、例６〜例１２は比較例で
ある。

【００２６】耐熱衝撃性試験は、上記試験片を１１０℃
において２４時間乾燥後、１０００℃で３時間加熱した
ものについて、ＤＩＮ−Ｅ５１０６７に規定された方法
に準拠して行った。すなわち、１４００℃に保持した電
気炉中に試験片の片側を挿入して加熱し、加熱後抜き出
して室温の水中に浸し急冷却する操作を繰り返し、試験
片の最初の重量の５重量％以上が欠落したときの水中急
冷の繰り返し回数を耐熱衝撃性の指標とする。なお、表
１と表２中の耐熱衝撃性の回数が＞３０と記載した試験
片は、３０回急冷却を繰り返しても欠落が５重量％以下
であったことを意味する。

【００２７】

【表１】

【００２８】

【表２】

【００２９】

【発明の効果】表１と表２に示された結果から、本発明
による流し込み耐火物では、その組成物中に、粒径１．
１９ｍｍ以上に単斜晶ジルコニア質骨材を０．２〜４重
量％配合してあることによって、気孔率が１０％以下の
緻密な施工体であっても良好な耐熱衝撃性を有している
ことが分かる。また、組成物１００重量部に対して８重
量部以下の水を加えれば良好な自己流動性を示す坏土が
得られ、施工すると気孔率が１０％以下の緻密で特性に
優れた耐火物の施工体となり、また、組成物中に配合さ
れる単斜晶ジルコニア質骨材の量が４重量％以下と少な
いので、従来のジルコニアが配合された耐熱衝撃性の耐
火物と比べて原料費が安い。また、使用時における加熱
収縮が微粉を多く配合した従来の自己流動性を有する流
し込み耐火物と比べて小さいので、使い易い自己流動性
の流し込み耐火物を提供できる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】耐火性骨材、耐火性粉末及び少量の分散剤
からなる組成物であって、耐火性骨材の一部として粒径
１．１９ｍｍ以上の単斜晶ジルコニア質骨材を組成物中
に０．２〜４重量％含み、該組成物１００重量部に対し
て８重量部以下の水を加えて混練された坏土を流し込み
施工した施工体の乾燥後の気孔率が１０％以下であるこ
とを特徴とする流し込み耐火物用組成物。
【請求項２】前記組成物１００重量部に対して８重量部
以下の水を加えて混練された直後の坏土を、水平な板面
上に置かれた上部直径５０ｍｍ、下部直径１００ｍｍ、
高さ１５０ｍｍのコーン型に流し込んで充たし、該コー
ン型を上方に抜き取って振動を与えないで６０秒間静置
したときの坏土の拡がり直径が１８０ｍｍ以上である請
求項１に記載の流し込み耐火物用組成物。
【請求項３】耐火性粉末として、組成物中にアルミナセ
メントを０．５〜８重量％含む請求項１又は２に記載の
流し込み耐火物用組成物。
【請求項４】耐火性粉末として、組成物中にバイヤーア
ルミナを３〜８重量％含む請求項１、２又は３に記載の
流し込み耐火物用組成物。
【請求項５】耐火性粉末として、Ａｌ₂ Ｏ₃ を８５重量
％以上含み粒径が４３μｍ以下のアルミナ質粉末を組成
物中に１５〜２５重量％含む請求項１、２、３又は４に
記載の流し込み耐火物用組成物。