JPH1045479A - 流し込み耐火物用組成物 - Google Patents

流し込み耐火物用組成物

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JPH1045479A
JPH1045479A JP19935996A JP19935996A JPH1045479A JP H1045479 A JPH1045479 A JP H1045479A JP 19935996 A JP19935996 A JP 19935996A JP 19935996 A JP19935996 A JP 19935996A JP H1045479 A JPH1045479 A JP H1045479A
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JP
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refractory
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compsn
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JP19935996A
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Kazuya Noda
和也 野田
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Asahi Glass Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/06Aluminous cements
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/66Monolithic refractories or refractory mortars, including those whether or not containing clay
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Abstract

(57)【要約】 【課題】良好な自己流動性を有し、打ち継ぎ施工しても
分離層を生じず、耐熱衝撃性が良好な組成物を提供す
る。 【解決手段】耐火性粉末として、アルミナセメント、バ
イヤーアルミナ、ヒュームドシリカを含み、リン酸ソー
ダ及びβ−ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合
物ナトリウムを添加し、水を加えた杯土の特定のフロー
値を165mm以上とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自己流動性を有す
るとともに、杯土の流し込み施工に際して杯土表層に分
離層を生じない、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】
【従来の技術】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、施工箇所に混練杯土を流し
込み、次いでバイブレータで杯土に振動を加えて杯土の
流動性を高めて流し込み施工している。流し込み耐火物
の実用特性は、杯土が施工箇所の隅々に行きわたり、か
つ杯土中の気泡が浮上して緻密な組織の耐火物を充填が
できるかどうかによって左右される。
【0003】バイブレータで杯土に振動を加えることが
難しい複雑な形状を有する施工箇所に流し込み耐火物を
流し込むことは困難である。また、杯土に振動を加える
施工作業はそれ自体相当な労力を必要とする。最近は、
流し込み耐火物の施工作業を省力化するため、振動を与
えなくても施工可能な自己流動性を有する流し込み耐火
物が開発され、実用に供され始めている。
【0004】しかし、自己流動性を有する従来の流し込
み用耐火物には、流動性を高めるために微粉が多量に配
合されていて加熱収縮が大きく、耐熱衝撃性が小さいと
いう問題がある。この問題を解消する対策として、微粉
の配合量を減らして耐熱衝撃性を向上させることが考え
られる。しかし、微粉の配合量が少ないと流動性が低下
するだけでなく、耐火物の流し込み施工時に微粉を多く
含む杯土が施工体の表層に移動して分離層を生じる。分
離層を生じると、耐火物が不均一化して耐火物の特性が
劣化する他、耐火物杯土を打ち継ぎ施工すると、分離層
が打ち継いだ境界にできてこの分離層の箇所で耐火物に
亀裂が入るという問題がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、良好
な自己流動性を確保するとともに、微粉の配合量を少な
くしても分離層を生じず、耐熱衝撃性が良好で加熱収縮
が小さい流し込み用耐火物を提供することにある。
【0006】
【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、耐火性骨材を77〜95重量%と、耐火性
粉末として、アルミナセメント0.5〜5重量%、アル
ミナ微粉2〜5重量%、ヒュームドシリカ微粉3〜8重
量%を含み、リン酸ソーダ0.02〜0.5重量%と、
ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物ナトリウ
ム0.02〜0.5重量%とからなる組成物であって、
該組成物中に含まれる粒径10μm以下の微粉の含有量
が8〜23重量%であり、該組成物100重量部に対し
て8重量部の水を加えて混練した直後の杯土を、水平な
板面上に置いた上部内径50mm、底部内径100m
m、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加えないで60秒間
静置したときの杯土の拡がり直径が165mm以上であ
ることを特徴とする。
【0007】本発明において、耐火性骨材は、流し込み
耐火物に耐熱性や耐食性を付与する耐火物の主要な成分
である。耐火性骨材としては、粒径30μm超のものを
使用し、高い充填密度が得られる粒度分布を有するもの
がよく、予め粗粒、中粒及び細粒に分級した耐火性骨材
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、耐火性粉末と杯土に自己流動性を付与するのに必
要な混合水の量を少なくでき、耐火物特性にも優れた高
い嵩比重を有する流し込み耐火物が得られる。
【0008】耐火性骨材の配合量は、組成物中において
軽量基準で、77〜95重量%である。
【0009】耐火性骨材としては、アルミナ、ボーキサ
イト、ムライト、バン土頁岩、シャモット、シリマナイ
ト、アンダリューサイト、珪石、クロム鉱石、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、炭化硼素、硼化
ジルコニウム及び硼化チタンから選ばれる1種以上が好
ましく使用できる。
【0010】なかでも、本発明の効果が良好であり、耐
火度が高く、コストパフォーマンスに優れ、広範な用途
があることから、アルミナ、ボーキサイト、ムライト、
バン土頁岩、シリマナイト及びアンダリューサイトから
選ばれる1種以上のAl23 を主成分、好ましくはA
23 成分を60重量%以上含む耐火性骨材を使用す
るのが好ましい。
【0011】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間を結合し、耐火物に結合強度を付
与する成分である。本発明の組成物中の耐火性粉末がア
ルミナセメントを含むものであるので、流し込み施工さ
れた耐火物は、硬化後常温から耐火物が使用される高温
までの間で実用性のある強度を保持する。実用的で良好
な施工体強度が得られるように、アルミナセメントは組
成物中に0.5〜5重量%、特には1〜4重量%含むも
のとするのが好ましい。
【0012】しかし、耐火性粉末の配合量が多いとその
乾燥時と使用時に耐火物が収縮して亀裂が入りやすく、
耐熱衝撃性が小さくなるので、組成物中の粒径10μm
以下の微粉の含有量を23重量%以下としている。組成
物中の10μm以下の微粉の含有量は好ましくは20重
量%以下である。また、組成物中の粒径10μm以下の
微粉は耐火物に結合強度を付与するため8重量%以上必
要である。
【0013】耐火性粉末には、上述したアルミナセメン
トの他にヒュームドシリカ、バイヤーアルミナなどのア
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、硼化ジルコニウム及
び硼化チタンから選ばれる1種以上の粉末が好ましく使
用できる。
【0014】これらの耐火性粉末のうち、ヒュームドシ
リカは一般的に平均粒径が1μm程度であり、その配合
は杯土の流動性を向上させる効果がある。このため、ヒ
ュームドシリカを組成物中に好ましくは3重量%以上配
合する。しかし、あまり多くヒュームドシリカを配合す
ると耐火物の耐火度が低下して耐食性が損なわれ、施工
体の加熱収縮が大きくなるのでヒュームドシリカの配合
量は8重量%以下とするのが好ましい。
【0015】また、耐火性粉末の一部としてバイヤーア
ルミナなどのアルミナ微粉を配合すると、良好な自己流
動性が安定して得られる。バイヤーアルミナは、バイヤ
ー法により得られるもので、一般的には平均粒径5μm
程度の微粉であり、自己流動性を有する経済的にも有利
なアルミナ微粉である。バイヤーアルミナは組成物中に
2〜5重量%配合するのが好ましい。
【0016】また、組成物中のアルミナ微粉、アルミナ
セメント及びヒュームドシリカを合わせた含有量は、良
好な自己流動性が安定して得られるように、13重量%
以下とするのが好ましい。
【0017】各種リン酸ソーダとしては、少量の添加で
良好な流動性を有する杯土が得られることから、ヘキサ
メタリン酸ソーダ、テトラポリリン酸ソーダ、トリポリ
リン酸ソーダ、ウルトラポリリン酸ソーダ、ピロリン酸
ソーダ、無水ピロリン酸ソーダから選ばれる1種以上を
使用するのが好ましい。これらはあまり多く配合しても
分散効果はそれ以上向上しないので、組成物100重量
%に対して、0.02〜0.5重量%配合するのが好ま
しい。
【0018】ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮
合物ナトリウムは、下記化1に示す一般構造式からなる
ものである。
【0019】
【化1】
【0020】ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮
合物ナトリウムは、これを配合しないと流し込み施工し
た耐火物施工体の表層に分離層が生じ、多く配合しても
分離抑制効果はそれ以上向上しないので、組成物中0.
02〜0.5重量%配合するのが好ましい。
【0021】なお、上記一般式において、本発明で望ま
しいものは、β−ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒ
ド縮合物ナトリウムであり、nは通常10以上の高分子
量のものが適当である。
【0022】上記の構成を有する本発明の組成物100
重量%に対して8重量部の水を加えて混練した杯土は、
型枠内に流し込むと振動を与えなくても型枠の隅々まで
流入して型枠内を充填し、杯土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。杯土の流動性
の評価は、本発明では次の方法によって評価する。
【0023】すなわち、組成物に8重量%の水を加えて
混練した直後の杯土を、水平な板面上に置いた上部内径
50mm、底部内径100mm、高さ150mmのコー
ン型(円錐台形状の上下を打ち抜いた型)に流し込んで
みたし、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、板面上に自己流動させたときの杯土
の拡がり直径を、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(以下フロー値と呼ぶ)を流動性
の指標とする。振動を与えることなく施工できる自己流
動性流し込み耐火物の杯土のフロー値は165mm以
上、好ましくは180mm以上である。
【0024】杯土のフロー値は、杯土に混合されている
水の量が多いとより大きくなる。水の混合量が同じであ
れば、流動性が大きい方が施工性がよく、本発明組成物
において特に好ましい杯土のフロー値は200mm以上
である。フロー値の測定は室温約20℃の室内におい
て、室温とほぼ同じ温度の水を使用して行い、混練後3
分以内に終わらせる。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の杯土を流し込み施工するとき
は、杯土に振動を与える重労働を伴う作業を全く必要と
せず、ポンプを用いて混練した杯土を施工現場へ搬送す
る施工方法を採用すれば、さらなる省力化が可能であ
る。
【0025】本発明の組成物に水を加えて混練した杯土
では、前述のナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮
合物ナトリウムを含むことによって組成物中に含まれる
粒径10μm以下の微粉の量が23重量%以下と少ない
にもかかわらず、流し込み施工する際に施工体の表層に
分離層を生じず、施工体は均質である。分離層は流し込
まれた杯土の表層に杯土中の細かい粒子からなるため、
その部分の乾燥時と使用時における収縮率が大きく、分
離層が生じた杯土の上に継ぎ足し施工すると、境界にあ
る分離層の部分で亀裂が発生するほか、分離層の部分の
耐食性が小さいため耐火物全体としての耐食性が損なわ
れる。
【0026】本発明の流し込み耐火物では、組成物中に
含まれる粒径10μm以下の微粉の量が23重量%以下
と少ないため、耐熱衝撃性が良好で、施工された耐火物
の乾燥時と使用時における寸法収縮が小さく、亀裂が発
生しにくい。また、混合する水の量が少ないので、施工
体が緻密になって耐食性などの耐火物特性に優れてい
る。
【0027】
【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、本発明は以下の実施例によってなんら限定される
ものではない。
【0028】流し込み耐火物の主要成分である耐火性骨
材には、Al23 を43重量%含むシャモット質骨材
の粗大粒(粒径8〜5mm)、粗粒(粒径4〜1.68
mm)及び中粒(粒径1.68mm以下)、Al23
を88重量%含むボーキサイト質骨材の細粒(粒径0.
043mm以下、粒径10μm以下の粒子を30重量%
含む)、Al23 を60重量%含むバン土頁岩質骨材
の粗粒(粒径5〜1mm)及び中粒(粒径1mm以
下)、Al23 を98重量%含む電融アルミナ質骨材
の粗粒(粒径5〜1mm)及び中粒(粒径1mm以下)
を使用した。
【0029】耐火性粉末には、Al23 を99.6重
量%含むバイヤーアルミナ粉末(平均粒子径4.3μ
m、粒径10μm以下の粒子を95重量%含む)、Si
2 を93重量%含むヒュームドシリカ(平均粒径0.
8μm、粒径10μm以下の粒子を95重量%含む)及
びAl23 72.5重量%とCaO 26重量%とを
含むアルミナセメント(平均粒径5.6μm、粒径10
μm以下の粒子を60重量%含む)を使用した。
【0030】リン酸ソーダには、P25 57.9重
量%とNa2 O 42.1重量%とを含むトリポリリン
酸ナトリウムを使用した。
【0031】ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮
合物ナトリウムとしては、β−ナフタレンスルホン酸ホ
ルムアルデヒド縮合物を使用した。
【0032】これらの原料を表1に示した調合割合(記
載のない調合量はいずれも重量%)で調合した例1〜8
組成物(例1、6、7は実施例、例2〜5、8は比較
例)を調製し、同じく表1に記載した量の水を組成物に
混合して杯土とし、前述の方法によって、気温約20℃
の室内で(使用した水の温度も気温とほぼ同じ)杯土の
流動性を評価した。
【0033】また、流し込み耐火物施工後の分離層の有
無については、混練直後の杯土を内径100mm、高さ
200mmの型に流し込んで充たし、24時間静置後耐
火物を型から取り出してその表層の分離層の厚さを測定
した。なお、表1に示した粒径10μm以下の微粉の量
は、骨材の細粒中にも10μm以下の粒子が含まれてい
るため、各調合原料中に含まれる10μm以下の微粉の
量から計算で求めた。
【0034】耐熱衝撃性の評価は、各組成物の杯土を型
に流し込み、24時間後に型から外して110℃で24
時間乾燥後1000℃で3時間加熱して得られた寸法が
100mm×230mm×65mmの試験片で実施し
た。すなわち、試験片の片側を1400℃に加熱後水中
急冷するDIN−E51067の方法に準拠して評価し
た。試験結果は、試験片の最初の重量の5重量%が欠落
したときの水中急冷した回数で示した。例1〜7の試験
片ではいずれも30回超の耐熱衝撃性を示したのに対
し、10μm以下の微粉を多く含む従来の流し込み耐火
物の例8では5回であった。表1の結果から、微粉の配
合量が少なく、β−ナフタレンスルホン酸ホルムアルデ
ヒド縮合物ナトリウムを含まない例3、4では、杯土の
表層に分離層を生じ、微粉の配合量が多い例8では分離
層を生じないが、耐熱衝撃性に劣ることがわかる。
【0035】
【表1】
【0036】
【発明の効果】本発明の流し込み耐火物用組成物は、良
好な自己流動性を有するとともに、打ち継ぎ施工しても
分離層を生じず、耐熱衝撃性も良好で加熱収縮も小さい
ものであり、その実用上の価値は多大である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】耐火性骨材を77〜95重量%と、耐火性
    粉末として、アルミナセメント0.5〜5重量%、アル
    ミナ微粉2〜5重量%、ヒュームドシリカ微粉3〜8重
    量%を含み、リン酸ソーダ0.02〜0.5重量%と、
    ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物ナトリウ
    ム0.02〜0.5重量%とからなる組成物であって、
    該組成物中に含まれる粒径10μm以下の微粉の含有量
    が8〜23重量%であり、該組成物100重量部に対し
    て8重量部の水を加えて混練した直後の杯土を、水平な
    板面上に置いた上部内径50mm、底部内径100m
    m、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加えないで60秒間
    静置したときの杯土の拡がり直径が165mm以上であ
    ることを特徴とする流し込み耐火物用組成物。
JP19935996A 1996-07-29 1996-07-29 流し込み耐火物用組成物 Pending JPH1045479A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007145706A (ja) * 2005-11-07 2007-06-14 Nippon Steel Corp 不定形耐火物の混練方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007145706A (ja) * 2005-11-07 2007-06-14 Nippon Steel Corp 不定形耐火物の混練方法
JP4746518B2 (ja) * 2005-11-07 2011-08-10 新日本製鐵株式会社 不定形耐火物の混練方法

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