図面 (/)

技術 流し込み不定形耐火物

出願人 東和耐火工業株式会社
発明者 平野広文谷中宏次吉崎悦朗
出願日 2017年4月3日 (2年11ヶ月経過) 出願番号 2017-073376
公開日 2018年11月15日 (1年4ヶ月経過) 公開番号 2018-177541
状態 拒絶査定
技術分野 酸化物セラミックスの組成1 セラミック製品3
主要キーワード クッラク コロイダル溶液 リン酸添加量 上室内 亀裂抑制 クラック幅 収縮亀裂 隙間ゲージ
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2018年11月15日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (0)

図面はありません

課題

アルミナセメント無添加の流し込不定形耐火物において、乳酸アルミニウムを用いて硬化させ、養生後の収縮亀裂抑制及び、1000℃焼成後強度の向上を行なう方法の提供。

解決手段

耐火材料100質量%に対し、乳酸アルミニウム0.1〜2.0質量%を外掛けで添加した配合に、養生亀裂抑制材として有機繊維を外掛けで0.05〜0.3質量%添加し、1000℃焼成後強度の向上のために、比表面積50〜150m2/gのアルミナ超微粉1.0〜10.0質量%を外掛けで添加する流し込み不定形耐火物の製造方法。

概要

背景

流し込不定形耐火物において硬化材は不可欠であり、従来は比較的耐火性の高いアルミナセメントが硬化材として使用されている。しかしながらアルミナセメントの使用は、アルミナセメント中のCaO成分耐火物中のAl2O3、SiO2成分と高温で反応し、CaO-Al2O3-SiO2系の低融点化合物を生成することにより、耐火物の寿命低下の要因となる。そのため、アルミナセメントを使用せず、乳酸アルミニウムを硬化材として使用した流し込み不定形耐火物が知られている。乳酸アルミニウムは添加した水と反応することによりゲル化し、結合材として機能する。

乳酸アルミニウムを硬化材として使用した耐火物の問題点として、養生後の収縮亀裂焼成後の強度低下が上げられる。乳酸アルミニウムを使用した場合、養生後のゲル化に伴う収縮により養生時の施工体に亀裂を生じさせる。その亀裂が大きいほど溶鋼スラグが耐火物中に浸透しやすくなり耐用低下に繋がる可能性がある。またゲル化した乳酸アルミニウムは300〜1000℃の間で脱水していくが、それに伴い耐火物組織の空隙が増加するため強度低下が生じる。特に脱水が完了し、焼結の進行が遅い1000℃焼成後の強度は最も低い値となる。このような焼成後の強度低下は機械的応力や耐火物自体の熱負荷による内部応力によって破壊に繋がる恐れがある。
以上の様な問題点により、乳酸アルミニウムを硬化材として使用した耐火物は広く実用化されるに至っていない。

特許文献1に記載された不定形耐火物は、養生時の亀裂の発生を少なくするために、平均粒径1.5μm以下のアルミナ超微粉を3〜15%と、乳酸アルミニウム、グリコール酸乳酸アルミニウムグリコール酸アルミニウムのうち1種または2種以上を合量で0.01〜2質量%と、ヨード吸着量20ヨードmg/g以上で且つ平均粒径1μm以下の軽焼マグネシア微粉を0.01〜3質量%含有することを特徴とする不定形耐火物である。

特許文献1によると、平均粒径1.5μm以下のアルミナ微粉を組み合わせることにより、施工体組織マトリックス部の充填性を高め、粒子間の余分な隙間をなくし、乳酸アルミニウムによる養生収縮を低減できるとしている。さらに、軽焼マグネシアを組み合わせることで、混練時に軽焼マグネシアから溶出したMgイオンにゲル化した乳酸アルミニウムが吸着し、急激なゲル化反応が抑制されることで養生時の収縮亀裂を防止しているとしている。

しかし、軽焼マグネシアからのMgイオンの溶出は耐火物施工場の気温に大きく左右され、気温が高い場合Mgイオンの溶出は多くなり、乳酸アルミニウムのゲル化はむしろ急激に生じる恐れがある。そのため、特許文献1で記載されている養生収縮の抑制方法だけでは、養生亀裂の抑制は不十分であり、場合によっては耐火物施工後の大きな養生亀裂の発生が生じる可能性がある。

熱間強度の向上については、特許文献は,リン酸塩を添加することで常温および熱間強度を向上できるとしているが、リン酸塩の添加は溶鋼やスラグとの反応によりビルドアップを生じやすく、操業効率の低下を招く。また耐火物へのリン酸添加量が多くなると、溶鋼中にP2O5が混入し鋼の品質が低下するおそれがある。

概要

アルミナセメント無添加の流し込み不定形耐火物において、乳酸アルミニウムを用いて硬化させ、養生後の収縮亀裂抑制及び、1000℃焼成後強度の向上を行なう方法の提供。耐火材料100質量%に対し、乳酸アルミニウム0.1〜2.0質量%を外掛けで添加した配合に、養生亀裂抑制材として有機繊維を外掛けで0.05〜0.3質量%添加し、1000℃焼成後強度の向上のために、比表面積50〜150m2/gのアルミナ超微粉1.0〜10.0質量%を外掛けで添加する流し込み不定形耐火物の製造方法。なし

目的

本発明は、養生収縮を低減し、焼成後の強度低下を低減させたアルミナセメント無添加の流し込み不定形耐火物を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

耐火材料100質量%に対し、乳酸アルミニウム0.1〜2.0質量%を外掛けで添加し、養生亀裂抑制材として有機繊維0.05〜0.3質量%を外掛けで添加し、1000℃焼成後強度の向上のためにBET法による比表面積が50〜150m2/gのアルミナ超微粉1.0〜10.0質量%を外掛けで添加した流し込不定形耐火物

技術分野

0001

本発明は、乳酸アルミニウムを用いて硬化させ、養生亀裂抑制のため有機繊維を添加し、1000℃焼成後強度向上のために比表面積50〜150m2/gのアルミナ超微粉を添加したアルミナセメント無添加の流し込不定形耐火物に関する。

背景技術

0002

流し込み不定形耐火物において硬化材は不可欠であり、従来は比較的耐火性の高いアルミナセメントが硬化材として使用されている。しかしながらアルミナセメントの使用は、アルミナセメント中のCaO成分耐火物中のAl2O3、SiO2成分と高温で反応し、CaO-Al2O3-SiO2系の低融点化合物を生成することにより、耐火物の寿命低下の要因となる。そのため、アルミナセメントを使用せず、乳酸アルミニウムを硬化材として使用した流し込み不定形耐火物が知られている。乳酸アルミニウムは添加した水と反応することによりゲル化し、結合材として機能する。

0003

乳酸アルミニウムを硬化材として使用した耐火物の問題点として、養生後の収縮亀裂、焼成後の強度低下が上げられる。乳酸アルミニウムを使用した場合、養生後のゲル化に伴う収縮により養生時の施工体に亀裂を生じさせる。その亀裂が大きいほど溶鋼スラグが耐火物中に浸透しやすくなり耐用低下に繋がる可能性がある。またゲル化した乳酸アルミニウムは300〜1000℃の間で脱水していくが、それに伴い耐火物組織の空隙が増加するため強度低下が生じる。特に脱水が完了し、焼結の進行が遅い1000℃焼成後の強度は最も低い値となる。このような焼成後の強度低下は機械的応力や耐火物自体の熱負荷による内部応力によって破壊に繋がる恐れがある。
以上の様な問題点により、乳酸アルミニウムを硬化材として使用した耐火物は広く実用化されるに至っていない。

0004

特許文献1に記載された不定形耐火物は、養生時の亀裂の発生を少なくするために、平均粒径1.5μm以下のアルミナ超微粉を3〜15%と、乳酸アルミニウム、グリコール酸乳酸アルミニウムグリコール酸アルミニウムのうち1種または2種以上を合量で0.01〜2質量%と、ヨード吸着量20ヨードmg/g以上で且つ平均粒径1μm以下の軽焼マグネシア微粉を0.01〜3質量%含有することを特徴とする不定形耐火物である。

0005

特許文献1によると、平均粒径1.5μm以下のアルミナ微粉を組み合わせることにより、施工体組織マトリックス部の充填性を高め、粒子間の余分な隙間をなくし、乳酸アルミニウムによる養生収縮を低減できるとしている。さらに、軽焼マグネシアを組み合わせることで、混練時に軽焼マグネシアから溶出したMgイオンにゲル化した乳酸アルミニウムが吸着し、急激なゲル化反応が抑制されることで養生時の収縮亀裂を防止しているとしている。

0006

しかし、軽焼マグネシアからのMgイオンの溶出は耐火物施工場の気温に大きく左右され、気温が高い場合Mgイオンの溶出は多くなり、乳酸アルミニウムのゲル化はむしろ急激に生じる恐れがある。そのため、特許文献1で記載されている養生収縮の抑制方法だけでは、養生亀裂の抑制は不十分であり、場合によっては耐火物施工後の大きな養生亀裂の発生が生じる可能性がある。

0007

熱間強度の向上については、特許文献は,リン酸塩を添加することで常温および熱間強度を向上できるとしているが、リン酸塩の添加は溶鋼やスラグとの反応によりビルドアップを生じやすく、操業効率の低下を招く。また耐火物へのリン酸添加量が多くなると、溶鋼中にP2O5が混入し鋼の品質が低下するおそれがある。

先行技術

0008

特開2003−252686号公報
特開2005−8496号公報

発明が解決しようとする課題

0009

本発明は、養生収縮を低減し、焼成後の強度低下を低減させたアルミナセメント無添加の流し込み不定形耐火物を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0010

本発明の流し込み不定形耐火物は、乳酸アルミニウム0.1〜2.0質量%を外掛けで添加した配合に、比表面積50〜150m2/gのアルミナ超微粉1.0〜5.0質量%を添加し、有機繊維を外掛けで0.05〜0.5質量%添加したことを特徴とするものである。

発明の効果

0011

本発明によれば、乳酸アルミニウムを硬化材として用いた場合に、有機繊維を適量添加することにより、養生収縮を低減し、養生後の施工体に亀裂が発生するのを低減したアルミナセメント無添加の流し込み不定形耐火物を得ることができる。焼成後の強度低下は、比表面積50〜150m2/gの非常に細かなアルミナ超微粉を使用することで、微粉同士の凝集効果、耐火物の緻密化、焼結の促進がなされ強度低下を防ぐことが出来る。

0012

本発明の耐火材料は、流し込み施工に適した粒度構成になるように粒度調整された耐火性骨材が用いられる。耐火性骨材の種類としては、例えば焼結アルミナ電融アルミナボーキサイトバン頁岩ムライトカイヤナイトアンダルサイトシャモットロー石珪石焼結スピネル電融スピネルクロム鉱酸化クロムジルコンジルコニア炭化珪素黒鉛ピッチ、等の1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。また、耐火性粘土仮焼アルミナシリカフラワーカーボンブラック等の超微粉を併用することもできる。

0013

乳酸アルミニウムとしては、市販のものを用いることができる。例えば、タキセラムAS-800(多木化学株式会社)、タキセラムM-160P(多木化学株式会社)などを用いることが出来る。添加量耐火組物に外掛けで0.1〜2.0質量%とする。添加量が0.1質量%未満では脱枠に必要な強度が十分に得られず、2.0質量%より多いと養生亀裂が大きくなり亀裂抑制が困難となる。

0014

アルミナ超微粉としては、BET法による比表面積が50〜150m2/gであり、添加量は1.0〜10.0質量%でなければならない。比表面積が150m2/gより大きい、もしくは添加量が10.0質量%以上だと微粉の分散が困難となり流動性が得られない。比表面積が50m2/gより小さい、もしくは添加量が1.0質量%以下だと1000℃焼成後の強度向上が十分に得られない。アルミナ超微粉の形態は、低温域での焼結性が高い易焼結性アルミナであることが好ましい。分散剤として、カルボン酸、カルボン酸のナトリウム塩ポリカルボン酸、リン酸塩などを使用してもよい。

0015

有機繊維としては、外掛けで0.05〜0.5質量%添加する。有機繊維として、ビニロンポリプロピレンポリエステルナイロン等を用いることができる。有機繊維は、添加量が0.05質量%未満だと、目的とする養生収縮を低減し、養生後の施工体に亀裂が発生するのを低減する効果が十分に得られない。添加量が0.5質量%を超えると、適切な流し込み作業性が得られなくなる。有機繊維の繊度および繊維長は、繊度1〜100dtex、繊維長2〜15mmのものが好ましい。

0016

本発明の耐火組成物には上記原料に加えて、作業性や物性を損なわない範囲でアルミナゾルなどのコロイダル溶液を使用しても構わない。

0017

表1に本発明の実施例及び比較例を示す。

0018

表1に示した本発明の実施例及び比較例の配合は、所定温度に保持した恒温室内にあらかじめ硬化剤と有機繊維をプレミックスした耐火材料を24時間以上室内保管各原材料が所定温度に達した後、室内に設置したミキサーにて所定添加水量にて混練し24時間養生した。
作業性については、恒温室中でJIS R-2521の規定に準じてタップフローを測定した。
クッラク幅の測定は、恒温室中で両端にアンカーの付いている長さ1000mm、幅50mm、深さ30mmの金枠に流し込み、24時間保持した後、クラックの幅を隙間ゲージにより測定した。
硬化後強度の測定は、恒温室中でJIS R-2553 に記載の型枠に流し込み、そのまま恒温室中で24時間保持した後、脱枠し、JIS R-2553の規定に準じて養生後圧縮強度を測定した。

0019

実施例1〜3は乳酸アルミニウムを0.1〜1.0質量%添加した配合である。乳酸アルミニウム添加量が0.1質量%以上であれば脱枠は可能であり、1MPa以上の圧縮強度を発現している。比較例1は乳酸アルミニウムを0.05質量%添加した配合である。乳酸アルミニウム添加量が0.05質量%では24hr養生後の圧縮強度が1MPa以下であり、脱枠に十分な強度を得ることが出来ない。

0020

実施例4〜7は収縮抑制のため有機繊維を0.05〜0.50質量%添加した配合である。24時間後養生後のクラック幅は0.5〜2.0mmとなっており、養生収縮の抑制効果が認められる。比較例2は有機繊維無添加、比較例3〜4は有機繊維をそれぞれ0.03、0.60質量%添加した配合である。比較例2、3の24時間養生後のクラック幅は3.0mmとなっており、養生収縮が大きい。比較例4は有機繊維の添加量が多く、キャスタブルの流動性が阻害されている。

実施例

0021

実施例8〜10はアルミナ超微粉を1.0〜10.0質量%添加した配合である。アルミナ超微粉の添加量が増えていくほど1000℃焼成後の曲げ強度が向上している。比較例5はアルミナ超微粉を0.5質量%添加した配合である。アルミナ超微粉の添加量が0.5質量%ではアルミナ超微粉による強度向上の効果が認められない。

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

該当するデータがありません

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

技術視点だけで見ていませんか?

この技術の活用可能性がある分野

分野別動向を把握したい方- 事業化視点で見る -

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

該当するデータがありません

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ