JP6678871B2 - Refractory fiber powder, refractory forming composition and refractory - Google Patents
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Description
本発明は、耐火繊維粉末、耐火物形成用組成物及び耐火物に関する。 The present invention relates to a refractory fiber powder, a composition for forming a refractory, and a refractory.
従来、例えば、炉殻を高温から守り、炉内部の熱を遮断する等のために、キャスタブル耐火物等の耐火物が使用されている。この種の耐火物は、一般に、水、アルミナ粉末等の耐火粉末、アルミナセメント、セラミックファイバー等の添加物を配合してなる耐火物形成用組成物を、成型、焼成して製造される。 Conventionally, refractories such as castable refractories have been used, for example, to protect the furnace shell from high temperatures and to shut off heat inside the furnace. This type of refractory is generally produced by molding and firing a refractory-forming composition comprising water, refractory powder such as alumina powder, and additives such as alumina cement and ceramic fiber.
先行する特許文献1には、水、アルミナ−石灰クリンカー、アルミナ微粉、アルミナセメントを配合してなる耐火物形成用組成物を、成型、焼成することによって得られたキャスタブル耐火物が開示されている。また、同文献には、耐火物形成用組成物中にセラミックファイバーをさらに配合できる点が記載されている。 Prior Patent Literature 1 discloses a castable refractory obtained by molding and firing a refractory-forming composition comprising water, alumina-lime clinker, alumina fine powder, and alumina cement. . In addition, the document describes that ceramic fibers can be further compounded in the composition for forming a refractory.
しかしながら、従来技術は、以下の点で問題がある。すなわち、アルミナ粉末を骨材に用いた耐火物形成用組成物は、粘性が増大しやすい。また、アルミナ粉末を骨材に用いた耐火物形成用組成物を成型、焼成してなる耐火物は、焼成時の線収縮率が大きく、体積安定性に欠ける。また、上記耐火物は、焼き締めによって必要な強度を確保することが可能であるものの、内部の空隙が少なくなるため、嵩密度が大きくなりやすい。 However, the prior art has problems in the following points. That is, the composition for forming a refractory using alumina powder as an aggregate tends to increase in viscosity. In addition, a refractory obtained by molding and firing a composition for forming a refractory using alumina powder as an aggregate has a large linear shrinkage during firing and lacks volume stability. Further, the refractory, although it is possible to ensure a required strength by shrink come clamping, since the hollow space is reduced, the bulk density tends to increase.
耐火物の嵩密度を低下させる方法としては、耐火物形成用組成物に所定の添加物を配合することが考えられる。例えば、上述したセラミックファイバーは、通常、数百μm程度の長繊維が互いに絡み合った綿状の形態を呈している。そのため、セラミックファイバーが添加された耐火物形成用組成物を成型、焼成してなる耐火物は、綿状のセラミックファイバーの間に形成された空隙が維持され、嵩密度を小さくすることができる。 As a method of reducing the bulk density of the refractory, it is conceivable to add a predetermined additive to the composition for forming a refractory. For example, the above-mentioned ceramic fiber usually has a cotton-like form in which long fibers of about several hundred μm are entangled with each other. Therefore, in the refractory obtained by molding and firing the refractory-forming composition to which the ceramic fibers are added, the voids formed between the cotton-like ceramic fibers are maintained, and the bulk density can be reduced.
ところが、セラミックファイバーの添加量が多量になると、耐火物形成用組成物の粘性が増大し、鋳込み成型ができなくなる。そのため、耐火物形成用組成物に添加できるセラミックファイバーは、通常、水100質量部に対して10〜25質量部程度に限定される。それ故、セラミックファイバーを骨材として多量に用い、低嵩密度で強度を確保可能な耐火物を得ることは困難である。 However, when the amount of the ceramic fiber added is large, the viscosity of the composition for forming a refractory increases, and casting cannot be performed. Therefore, the amount of ceramic fibers that can be added to the composition for forming a refractory is usually limited to about 10 to 25 parts by mass with respect to 100 parts by mass of water. Therefore, it is difficult to use a large amount of ceramic fiber as an aggregate to obtain a refractory having a low bulk density and sufficient strength.
本発明は、上記背景に鑑みてなされたものであり、セラミックファイバーを用いて、焼成時の線収縮率が小さく、低嵩密度で強度を確保可能な耐火物、鋳込み成型可能な流動性を有する耐火物形成用組成物、これらを得るのに適した耐火繊維粉末を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of the above background, and uses a ceramic fiber, has a small linear shrinkage rate at the time of firing, has a low bulk density, and has a refractory capable of securing strength, and has a fluidity that can be cast and molded. An object of the present invention is to provide a refractory forming composition and a refractory fiber powder suitable for obtaining the composition.
本発明の一態様は、キャスタブル耐火物用、耐火モルタル用、吹き付け耐火物用、または、こて塗り耐火物用の耐火繊維粉末であって、
化学組成にAl2O3およびSiO2を含むセラミックファイバー粉末より構成されており、
平均繊維径が4μm以上7μm以下、平均繊維長が10μm以上35μm以下である、耐火繊維粉末にある。
One embodiment of the present invention is a refractory fiber powder for castable refractories, refractory mortar, sprayed refractories, or troweled refractories,
It is composed of ceramic fiber powder containing Al 2 O 3 and SiO 2 in chemical composition,
The refractory fiber powder has an average fiber diameter of 4 μm or more and 7 μm or less and an average fiber length of 10 μm or more and 35 μm or less.
本発明の他の態様は、キャスタブル耐火物、耐火モルタル、吹き付け耐火物、または、こて塗り耐火物からなる耐火物の形成に用いられる耐火物形成用組成物であって、
水と、上記耐火繊維粉末と、アルミナセメントおよび/または水硬性アルミナと、を含む、耐火物形成用組成物にある。
Another embodiment of the present invention is a castable refractory, a refractory mortar, a sprayed refractory, or a refractory forming composition used for forming a refractory comprising a troweled refractory,
A refractory-forming composition comprising water, the refractory fiber powder, alumina cement and / or hydraulic alumina.
本発明のさらに他の態様は、上記耐火物形成用組成物を用いて形成されている耐火物にある。 Still another embodiment of the present invention resides in a refractory formed using the composition for forming a refractory.
上記耐火繊維粉末は、化学組成にAl2O3およびSiO2を含むセラミックファイバー粉末より構成されており、平均繊維径および平均繊維長が特定の範囲内にある。そのため、上記耐火繊維粉末は、耐火物形成用組成物を調製する際に骨材として水に多量に添加した場合であっても、数百μm程度の繊維長を有する綿状のセラミックファイバーを用いる場合に比較して、耐火物形成用組成物の粘性の増大を抑制することができる。それ故、上記耐火繊維粉末を含む上記耐火物形成用組成物は、鋳込み成型可能な流動性を有する。また、上記耐火物形成用組成物によれば、焼成時の線収縮率が小さく、低嵩密度で強度を確保可能な上記耐火物を得ることができる。これは、難焼結性の綿状のセラミックファイバーを粉末とし、上記耐火繊維粉末の平均繊維径および平均繊維長を特定の範囲内とすることにより、焼結反応が生じ難くなるとともに、成型後の乾燥時に形成されたセラミックファイバー粒子間の隙間が焼成後も維持されることによって低嵩密度化が図られ、また、セラミックファイバー粒子による架橋等によって耐火物の強度が向上するためであると推察される。 The refractory fiber powder is composed of ceramic fiber powder containing Al 2 O 3 and SiO 2 in a chemical composition, and has an average fiber diameter and an average fiber length within a specific range. Therefore, the refractory fiber powder uses a cotton-like ceramic fiber having a fiber length of about several hundred μm, even when a large amount is added to water as an aggregate when preparing the composition for forming a refractory. As compared with the case, the increase in the viscosity of the composition for forming a refractory can be suppressed. Therefore, the composition for forming a refractory containing the refractory fiber powder has a fluidity that allows casting. Further, according to the composition for forming a refractory, it is possible to obtain the refractory which has a small linear shrinkage ratio during firing, a low bulk density and a sufficient strength. This is because the sintering reaction hardly occurs and the average fiber diameter and the average fiber length of the refractory fiber powder are reduced to a specific range by making the hard-sintering flocculent ceramic fiber into powder. It is presumed that the gap between the ceramic fiber particles formed at the time of drying is maintained even after firing, so that the bulk density is reduced, and the strength of the refractory is improved due to crosslinking by the ceramic fiber particles. Is done.
よって、本発明によれば、セラミックファイバーを用いて、焼成時の線収縮率が小さく、低嵩密度で強度を確保可能な耐火物、鋳込み成型可能な流動性を有する耐火物形成用組成物、これらを得るのに適した耐火繊維粉末を提供することができる。 Therefore, according to the present invention, using a ceramic fiber, a small linear shrinkage rate during firing, a refractory capable of ensuring strength at a low bulk density, a refractory forming composition having a fluidity that can be cast, A refractory fiber powder suitable for obtaining these can be provided.
上記耐火繊維粉末は、化学組成にAl2O3およびSiO2を含むセラミックファイバー粉末より構成されている。なお、セラミックファイバーは、セラミックファイバー工業会で定義されるように、Al2O3とSiO2とを基本組成とする無機質の耐火性繊維である。セラミックファイバー粉末は、具体的には、セラミックファイバーが粉砕等されて粉末状にされた物であり、より具体的には、セラミックスファイバー粒子の集合体である。セラミックファイバー粉末は、化学組成において、SiO2よりもAl2O3を多く含んでいてもよいし、Al2O3よりもSiO2を多く含んでいてもよいし、SiO2とAl2O3とを等量含んでいてもよい。なお、化学組成中には、Al2O3およびSiO2以外の成分が含まれていてもよい。セラミックファイバー粉末としては、具体的には、結晶質系のアルミナファイバー粉末、非晶質系のリフラクトリーセラミックファイバー粉末、焼成されたリフラクトリーセラミックファイバー粉末などを例示することができる。なお、本明細書において、「アルミナファイバー粉末」の語は、広義の意味で用い、アルミナ繊維のみならず、ムライト繊維も含む意味で用いる。 The refractory fiber powder is composed of ceramic fiber powder containing Al 2 O 3 and SiO 2 in the chemical composition. The ceramic fiber is an inorganic refractory fiber having a basic composition of Al 2 O 3 and SiO 2 as defined by the Ceramic Fiber Industry Association. The ceramic fiber powder is, specifically, a powder obtained by pulverizing ceramic fibers or the like, and more specifically, an aggregate of ceramic fiber particles. In the chemical composition, the ceramic fiber powder may contain more Al 2 O 3 than SiO 2 , may contain more SiO 2 than Al 2 O 3 , or may contain SiO 2 and Al 2 O 3. May be included in equal amounts. In addition, components other than Al 2 O 3 and SiO 2 may be included in the chemical composition. Specific examples of the ceramic fiber powder include a crystalline alumina fiber powder, an amorphous refractory ceramic fiber powder, and a fired refractory ceramic fiber powder. In the present specification, the term “alumina fiber powder” is used in a broad sense, and includes not only alumina fibers but also mullite fibers.
上記耐火繊維粉末の平均繊維径は、走査型電子顕微鏡(SEM)により観察される耐火繊維粉末のSEM像において最表面に写るセラミックファイバー粒子のうち、端面が確認できるものをランダムに10個選択し、選択された各セラミックファイバー粒子の端面の直径を平均した値である。また、上記耐火繊維粉末の平均繊維長は、走査型電子顕微鏡により観察される耐火繊維粉末のSEM像において最表面に写るセラミックファイバー粒子のうち、両端が確認できるものをランダムに100個選択し、選択された各セラミックファイバー粒子の長さを平均した値である。 The average fiber diameter of the refractory fiber powder was determined by randomly selecting 10 ceramic fiber particles whose end faces could be confirmed from the outermost surface of the ceramic fiber particles in the SEM image of the refractory fiber powder observed by a scanning electron microscope (SEM). And the average of the diameters of the end faces of the selected ceramic fiber particles. In addition, the average fiber length of the refractory fiber powder, among the ceramic fiber particles that appear on the outermost surface in the SEM image of the refractory fiber powder observed by a scanning electron microscope, randomly select 100 of which both ends can be confirmed, This is a value obtained by averaging the lengths of the selected ceramic fiber particles.
上記耐火繊維粉末の平均繊維径は、原料となるセラミックファイバーの入手容易性、耐火物形成用組成物の流動性向上、成型体の嵩密度低減などの観点から、好ましくは6.5μm以下、より好ましくは6μm以下、さらに好ましくは5.5μm以下、さらにより好ましくは5μm以下とすることができる。なお、上記耐火繊維粉末の平均繊維径は、原料となるセラミックファイバーの入手容易性、耐火物の比強度向上などの観点から、好ましくは0.5μm以上、より好ましくは1μm以上、さらに好ましくは1.5μm以上、さらにより好ましくは2μm以上とすることができる。 The average fiber diameter of the refractory fiber powder is preferably 6.5 μm or less, from the viewpoints of availability of ceramic fibers as a raw material, improvement of fluidity of the composition for forming a refractory, reduction of bulk density of a molded article, and the like. It is preferably 6 μm or less, more preferably 5.5 μm or less, and even more preferably 5 μm or less. The average fiber diameter of the refractory fiber powder is preferably 0.5 μm or more, more preferably 1 μm or more, and still more preferably 1 μm or more, from the viewpoint of the availability of ceramic fibers as a raw material and the improvement of the specific strength of the refractory. 0.5 μm or more, and even more preferably 2 μm or more.
上記耐火繊維粉末の平均繊維長は、耐火物形成用組成物の流動性向上、硬化反応性の向上、耐火物の低嵩密度化などの観点から、好ましくは33μm以下、より好ましくは30μm以下、さらに好ましくは28μm以下、さらにより好ましくは25μm以下とすることができる。なお、上記耐火繊維粉末の平均繊維長は、セラミックファイバーの粉砕性、耐火繊維粉末の生産性などの観点から、好ましくは10μm以上、より好ましくは15μm以上、さらに好ましくは20μm以上とすることができる。 The average fiber length of the refractory fiber powder is preferably 33 μm or less, more preferably 30 μm or less, from the viewpoint of improving the fluidity of the composition for forming a refractory, improving the curing reactivity, and reducing the bulk density of the refractory. More preferably, it can be 28 μm or less, even more preferably 25 μm or less. The average fiber length of the refractory fiber powder is preferably 10 μm or more, more preferably 15 μm or more, and still more preferably 20 μm or more, from the viewpoint of the crushability of the ceramic fiber and the productivity of the refractory fiber powder. .
上記耐火繊維粉末は、具体的には、ロッド状(柱状)の形状を呈するセラミックファイバー粒子の集合体より構成することができる。この場合には、上述した作用効果を確実なものとすることができる。 Specifically, the refractory fiber powder can be composed of an aggregate of ceramic fiber particles having a rod-like (column-like) shape. In this case, the above-described operation and effect can be ensured.
上記耐火繊維粉末は、キャスタブル耐火物用とすることができる。この場合には、焼成時の線収縮率が小さく、低嵩密度で強度を確保可能なキャスタブル耐火物、流動性に優れたキャスタブル耐火物形成用組成物が得られる。 The refractory fiber powder can be used for castable refractories. In this case, a castable refractory having a low linear shrinkage ratio at the time of firing, a low bulk density and sufficient strength, and a castable refractory forming composition excellent in fluidity can be obtained.
上記耐火繊維粉末において、セラミックファイバー粉末は、アルミナファイバー粉末であるとよい。この場合には、耐火繊維粉末の平均繊維長が35μm寄りの比較的大きな値であっても、耐火物形成用組成物の粘性の増大を抑制しやすい。また、この場合には、耐火物の線収縮率を小さくしやすく、また、耐火物の比強度も大きくしやすい。 In the refractory fiber powder, the ceramic fiber powder is preferably an alumina fiber powder. In this case, even if the average fiber length of the refractory fiber powder is a relatively large value close to 35 μm, it is easy to suppress an increase in viscosity of the composition for forming a refractory. In this case, the linear shrinkage of the refractory can be easily reduced, and the specific strength of the refractory can be easily increased.
上記耐火繊維粉末は、具体的には、例えば、数百μm程度の繊維長を有する綿状のセラミックファイバーを、ボールミル等を用いて乾式あるいは湿式粉砕することなどによって製造することができる。 Specifically, the refractory fiber powder can be produced, for example, by dry or wet pulverizing a cotton-like ceramic fiber having a fiber length of about several hundred μm using a ball mill or the like.
上記耐火繊維粉末において、セラミックファイバー粉末は、綿状のセラミックファイバーの乾式粉砕物、湿式粉砕物のいずれであってもよい。セラミックファイバー粉末は、好ましくは、綿状のセラミックファイバーの乾式粉砕物であるとよい。この場合には、セラミックファイバー粉末が、綿状のセラミックファイバーの湿式粉砕物である場合に比べ、耐火物形成用組成物の粘性の増大を抑制しやすい。これは、セラミックファイバー粒子の表面におけるOH基が、乾式粉砕によって増加し難いためであると考えられる。 In the refractory fiber powder, the ceramic fiber powder may be any of a dry pulverized product and a wet pulverized product of flocculent ceramic fiber. The ceramic fiber powder is preferably a dry pulverized product of flocculent ceramic fibers. In this case, the increase in the viscosity of the composition for forming a refractory can be easily suppressed as compared with the case where the ceramic fiber powder is a wet pulverized product of a cotton-like ceramic fiber. This is considered to be because OH groups on the surface of the ceramic fiber particles hardly increase by dry pulverization.
上記耐火物形成用組成物において、上記耐火繊維粉末は骨材として機能し、耐火物としての基本的な特性を与える材料である。上記耐火物形成用組成物は、具体的には、例えば、流動性向上、硬化反応性の向上、耐火物の低嵩密度化などの観点から、水100質量部に対して、上記耐火繊維粉末を、好ましくは225〜450質量部、より好ましくは250〜430質量部、さらに好ましくは275〜420質量部、さらにより好ましくは、300〜410質量部含むことができる。 In the composition for forming a refractory, the refractory fiber powder is a material that functions as an aggregate and gives basic characteristics as a refractory. The composition for forming a refractory is, specifically, for example, from the viewpoint of improving fluidity, curing reactivity, and reducing the bulk density of the refractory, with respect to 100 parts by mass of water, the refractory fiber powder , Preferably 225 to 450 parts by mass, more preferably 250 to 430 parts by mass, further preferably 275 to 420 parts by mass, and still more preferably 300 to 410 parts by mass.
上記耐火物形成用組成物において、アルミナセメントおよび/または水硬性アルミナは、耐火物形成用組成物を硬化させる硬化材としての役割がある。上記耐火物形成用組成物は、具体的には、例えば、常温での硬化反応促進、焼成時の線収縮率の低減などの観点から、水100質量部に対して、アルミナセメントおよび/または水硬性アルミナを、好ましくは2〜30質量部、より好ましくは2.5〜25質量部、さらに好ましくは3〜20質量部、さらにより好ましくは4〜15質量部含むことができる。 In the composition for forming a refractory, the alumina cement and / or hydraulic alumina have a role as a curing agent for curing the composition for forming a refractory. The composition for forming a refractory is, for example, an alumina cement and / or water with respect to 100 parts by mass of water, from the viewpoint of, for example, accelerating the curing reaction at room temperature and reducing the linear shrinkage during firing. Hard alumina can be contained preferably in an amount of 2 to 30 parts by mass, more preferably 2.5 to 25 parts by mass, still more preferably 3 to 20 parts by mass, and still more preferably 4 to 15 parts by mass.
上記耐火物形成用組成物は、他にも、膨潤性を有する粘土鉱物を含むことができる。膨潤性を有する粘土鉱物は、骨材としての耐火繊維粉末を混ざりやすくし、上記耐火物形成用組成物の流動性向上に寄与することができる。膨潤性を有する粘土鉱物としては、具体的には、例えば、スメクタイト、カオリナイト、ハロイサイト、雲母、バーミキュライト、緑泥石、イモゴライト、アロフェン、セピオライト、バリギルスカイト、ギブサイトなどを例示することができる。これらは1種または2種以上含まれていてもよい。 The refractory-forming composition may further include a swellable clay mineral. The clay mineral having a swelling property makes it easy to mix the refractory fiber powder as an aggregate and can contribute to improving the fluidity of the composition for forming a refractory. Specific examples of the swellable clay mineral include, for example, smectite, kaolinite, halloysite, mica, vermiculite, chlorite, imogolite, allophane, sepiolite, bargilgilskite, gibbsite, and the like. One or more of these may be included.
上記耐火物形成用組成物は、具体的には、例えば、流動性、常温での硬化反応促進、焼成時の線収縮率の低減などの観点から、水100質量部に対して、膨潤性を有する粘土鉱物を、好ましくは4質量部以下、より好ましくは3.5質量部以下、さらに好ましくは3質量部以下、さらにより好ましくは2.5質量部以下含むことができる。なお、上記耐火物形成用組成物は、上記効果を得る観点から、水100質量部に対して、膨潤性を有する粘土鉱物を、好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは0.2質量部以上、さらに好ましくは0.3質量部以上、さらにより好ましくは0.4質量部以上含むことができる。 Specifically, the composition for forming a refractory has a swelling property with respect to 100 parts by mass of water, for example, from the viewpoint of fluidity, acceleration of a curing reaction at room temperature, reduction of a linear shrinkage rate during firing, and the like. The clay mineral may be contained preferably at most 4 parts by mass, more preferably at most 3.5 parts by mass, further preferably at most 3 parts by mass, even more preferably at most 2.5 parts by mass. In addition, the said composition for refractory formation WHEREIN: From a viewpoint of obtaining the said effect, the clay mineral which has swellability with respect to 100 mass parts of water, Preferably 0.1 mass parts or more, More preferably, 0.2 mass parts. Parts, more preferably 0.3 parts by mass or more, even more preferably 0.4 parts by mass or more.
上記耐火物形成用組成物は、他にも、無機コロイドを含むことができる。無機コロイドは、骨材としての耐火繊維粉末を混ざりやすくし、上記耐火物形成用組成物における硬化反応の補助剤などとして機能することができる。無機コロイドは、とりわけ、膨潤性を有する粘土鉱物と併用される場合に、耐火物形成用組成物の流動性を向上させやすく、また、耐火物の強度を向上させやすい。無機コロイドとしては、具体的には、コロイダルシリカ、コロイダルアルミナ、コロイダルジルコニアなどを例示することができる。これらは1種または2種以上含まれていてもよい。 The refractory-forming composition may further contain an inorganic colloid. The inorganic colloid makes it easy to mix the refractory fiber powder as an aggregate and can function as an auxiliary for a curing reaction in the refractory forming composition. In particular, when the inorganic colloid is used in combination with a swelling clay mineral, the inorganic colloid tends to improve the fluidity of the composition for forming a refractory, and also to improve the strength of the refractory. Specific examples of the inorganic colloid include colloidal silica, colloidal alumina, and colloidal zirconia. One or more of these may be included.
上記耐火物形成用組成物は、具体的には、例えば、流動性、常温での硬化反応促進、焼成時の線収縮率の低減、コストなどの観点から、水100質量部に対して、無機コロイドを、好ましくは60質量部以下、より好ましくは35質量部以下、さらに好ましくは30質量部以下、さらにより好ましくは25質量部以下含むことができる。なお、上記耐火物形成用組成物は、上記効果を得る観点から、水100質量部に対して、無機コロイドを、好ましくは3質量部以上、より好ましくは5質量部以上、さらに好ましくは8質量部以上、さらにより好ましくは10質量部以上含むことができる。 The refractory-forming composition is, for example, from the viewpoint of fluidity, acceleration of a curing reaction at ordinary temperature, reduction of linear shrinkage during firing, cost, etc. The colloid can preferably contain 60 parts by mass or less, more preferably 35 parts by mass or less, still more preferably 30 parts by mass or less, and still more preferably 25 parts by mass or less. In addition, the said composition for refractory formation WHEREIN: From a viewpoint of obtaining the said effect, 100 mass parts of water WHEREIN: An inorganic colloid is preferably 3 mass parts or more, more preferably 5 mass parts or more, further more preferably 8 mass parts. Parts, more preferably 10 parts by mass or more.
上記耐火物形成用組成物は、他にも、各種の添加物を1種または2種以上含むことができる。添加物としては、具体的には、例えば、中空アルミナ、耐火骨材、シャモット、セラミックファイバー、炭化ケイ素、ガラス粉、活性炭、炭化物、発泡剤などを例示することができる。 The composition for forming a refractory may further contain one or more kinds of various additives. Specific examples of the additive include hollow alumina, refractory aggregate, chamotte, ceramic fiber, silicon carbide, glass powder, activated carbon, carbide, and a foaming agent.
より具体的には、3〜5mm程度の中空アルミナは、耐火物の軽量化、体積安定性の向上、耐熱衝撃性の向上などに効果がある。これら効果を得るため、耐火物形成用組成物は、3〜5mm程度の中空アルミナを、水100質量部に対して300質量部以下含むことができる。1〜3mm程度の中空アルミナは、耐火物の体積安定性の向上、耐熱衝撃性の向上、熱伝導性の低減などに効果がある。これら効果を得るため、耐火物形成用組成物は、1〜3mm程度の中空アルミナを、水100質量部に対して300質量部以下含むことができる。3〜5mm程度の粗粒耐火骨材は、耐火物の体積安定性の向上、耐熱衝撃性の向上などに効果がある。これら効果を得るため、耐火物形成用組成物は、3〜5mm程度の粗粒耐火骨材を、水100質量部に対して300質量部以下含むことができる。1〜3mm程度の粗粒耐火骨材は、耐火物の体積安定性の向上、耐熱衝撃性の向上などに効果がある。これら効果を得るため、耐火物形成用組成物は、1〜3mm程度の粗粒耐火骨材を、水100質量部に対して300質量部以下含むことができる。0.1〜1mm程度の中粒耐火骨材は、1〜3mm程度の粗粒耐火骨材と同様に、耐火物の体積安定性の向上、耐熱衝撃性の向上などに効果がある。これら効果を得るため、耐火物形成用組成物は、中粒耐火骨材を、水100質量部に対して350質量部以下含むことができる。シャモットは、1〜3mm程度の粗粒耐火骨材と同様に、耐火物の体積安定性の向上、耐熱衝撃性の向上などに効果がある。これら効果を得るため、耐火物形成用組成物は、シャモットを、水100質量部に対して300質量部以下含むことができる。繊維長200〜1000μm程度のセラミックファイバーは、耐火物の体積安定性の向上、強度向上などに効果がある。これら効果を得るため、耐火物形成用組成物は、セラミックファイバーを、水100質量部に対して25質量部以下含むことができる。平均粒径d50が3〜40μm程度の炭化ケイ素は、耐火物の強度向上、耐磨耗性向上などに効果がある。これら効果を得るため、耐火物形成用組成物は、炭化ケイ素を、水100質量部に対して350質量部以下含むことができる。平均粒径d50が1〜40μm程度のガラス粉は、耐火物の強度向上などに効果がある。これら効果を得るため、耐火物形成用組成物は、ガラス粉を、水100質量部に対して250質量部以下含むことができる。0.5〜3mm程度の活性炭は、耐火物の軽量化、体積安定性の向上、耐熱衝撃性の向上などの効果がある。これら効果を得るため、耐火物形成用組成物は、0.5〜3mm程度の活性炭を、水100質量部に対して70質量部以下含むことができる。平均粒径d50が1〜50μm程度の活性炭は、耐火物の軽量化、熱伝導性の低減などの効果がある。なお、平均粒径が小さな活性炭を用いるほど、孔が小さくなり、熱伝導性を低減させやすくなる。これら効果を得るため、耐火物形成用組成物は、平均粒径d50が1〜50μm程度の活性炭を、水100質量部に対して120質量部以下含むことができる。発泡剤は、耐火物の軽量化、熱伝導性の低減などの効果がある。これら効果を得るため、耐火物形成用組成物は、発泡剤を、水100質量部に対して5質量部以下含むことができる。なお、本明細書にいう「平均粒径d50」は、レーザー回折/散乱式粒子径分布測定装置(堀場製作所社製、「LA−500」)にて測定される、体積基準の累積度数分布が50%を示すときの粒子径(直径)である。また、上述した中空アルミナ、粗粒耐火骨材、中粒耐火骨材、シャモット、活性炭(0.5〜3mm)の粒径は、ふるい分けによる値である。 More specifically, hollow alumina of about 3 to 5 mm is effective in reducing the weight of refractory, improving volume stability, improving thermal shock resistance, and the like. In order to obtain these effects, the composition for forming a refractory can contain 300 parts by mass or less of hollow alumina of about 3 to 5 mm based on 100 parts by mass of water. Hollow alumina of about 1 to 3 mm is effective for improving the volume stability of the refractory, improving the thermal shock resistance, reducing the thermal conductivity, and the like. In order to obtain these effects, the composition for forming a refractory can contain 300 parts by mass or less of hollow alumina of about 1 to 3 mm based on 100 parts by mass of water. Coarse-grained refractory aggregate having a size of about 3 to 5 mm is effective for improving the volume stability of the refractory, the thermal shock resistance, and the like. In order to obtain these effects, the composition for forming a refractory can contain a coarse refractory aggregate of about 3 to 5 mm in an amount of 300 parts by mass or less based on 100 parts by mass of water. Coarse-grained refractory aggregates of about 1 to 3 mm are effective in improving the volume stability of the refractory, improving the thermal shock resistance, and the like. In order to obtain these effects, the composition for forming a refractory material can contain a coarse-grained refractory aggregate of about 1 to 3 mm in an amount of 300 parts by mass or less based on 100 parts by mass of water. The medium-sized refractory aggregate of about 0.1 to 1 mm is effective for improving the volume stability of the refractory, the thermal shock resistance, and the like, like the coarse-grained refractory aggregate of about 1 to 3 mm. In order to obtain these effects, the refractory-forming composition can contain 350 parts by mass or less of medium-grained refractory aggregate with respect to 100 parts by mass of water. The chamotte is effective in improving the volume stability of the refractory, the thermal shock resistance, and the like, as in the case of the coarse-grained refractory aggregate of about 1 to 3 mm. In order to obtain these effects, the composition for forming a refractory material can contain 300 parts by mass or less of chamotte based on 100 parts by mass of water. Ceramic fibers having a fiber length of about 200 to 1000 μm are effective for improving the volume stability and the strength of the refractory. In order to obtain these effects, the composition for forming a refractory can contain ceramic fibers in an amount of 25 parts by mass or less based on 100 parts by mass of water. Silicon carbide having an average particle size d50 of about 3 to 40 μm is effective in improving the strength of the refractory, improving the wear resistance, and the like. In order to obtain these effects, the composition for forming a refractory can contain silicon carbide in an amount of 350 parts by mass or less based on 100 parts by mass of water. Glass powder having an average particle size d50 of about 1 to 40 μm is effective in improving the strength of refractories and the like. In order to obtain these effects, the composition for forming a refractory can contain 250 parts by mass or less of glass powder with respect to 100 parts by mass of water. Activated carbon having a size of about 0.5 to 3 mm has effects such as weight reduction of refractories, improvement of volume stability, and improvement of thermal shock resistance. In order to obtain these effects, the composition for forming a refractory material can contain about 0.5 to 3 mm of activated carbon in an amount of 70 parts by mass or less based on 100 parts by mass of water. Activated carbon having an average particle diameter d50 of about 1 to 50 μm is effective in reducing the weight of the refractory and reducing the thermal conductivity. In addition, as activated carbon having a smaller average particle size is used, the pores become smaller, and the thermal conductivity is easily reduced. In order to obtain these effects, the composition for forming a refractory material can contain 120 parts by mass or less of activated carbon having an average particle size d50 of about 1 to 50 μm with respect to 100 parts by mass of water. The foaming agent is effective in reducing the weight of the refractory and reducing the thermal conductivity. In order to obtain these effects, the composition for forming a refractory can contain a foaming agent in an amount of 5 parts by mass or less based on 100 parts by mass of water. The “average particle size d50” referred to in the present specification is a volume-based cumulative frequency distribution measured by a laser diffraction / scattering type particle size distribution analyzer (“LA-500” manufactured by Horiba, Ltd.). It is the particle diameter (diameter) when indicating 50%. The particle diameters of the above-mentioned hollow alumina, coarse-grained refractory aggregate, medium-grained refractory aggregate, chamotte, and activated carbon (0.5 to 3 mm) are values obtained by sieving.
上記耐火物形成用組成物は、具体的には、例えば、水に、必要に応じて膨潤性を有する粘土鉱物、無機コロイドを分散させた後、上記耐火繊維粉末、必要に応じて各種添加物を分散させ、その後、アルミナセメントおよび/または水硬性アルミナを分散させることなどによって製造することができる。 The composition for forming a refractory is, for example, specifically, after dispersing a clay mineral having a swelling property and an inorganic colloid as necessary in water, the refractory fiber powder, and various additives as necessary. And then dispersing alumina cement and / or hydraulic alumina, for example.
上記耐火物は、上記耐火物形成用組成物を用いて形成されている。上記耐火物は、キャスタブル耐火物、耐火モルタル、吹き付け耐火物等の不定形耐火物とすることができる。粘度の調整がしやすい、時間経過によって硬化させることができる、基体等への接着力が強い、硬化前でもだれなどの自重による経時変化を起こし難い、施工性が高い、硬化後の表面が滑らかである、などの利点があるからである。上記耐火物は、より具体的には、例えば、上記耐火物形成用組成物を用いて形成された成型体の焼成体、上記耐火物形成用組成物を用いて形成されたこて塗り耐火物(こて塗り体の焼成体)などとすることもできる。 The refractory is formed using the composition for forming a refractory. The above refractory can be a key Yasutaburu refractories, refractory mortar, castable refractory, such as spray can with refractory. Easy to adjust viscosity, can be cured over time, has strong adhesion to substrates, etc., does not easily change over time due to its own weight before curing, has high workability, and has a smooth surface after curing This is because there are advantages such as The refractory is more specifically, for example, a fired body of a molded article formed using the composition for forming a refractory, a trowel-coated refractory formed using the composition for forming a refractory, (sintered body of troweling body) can also be, and the like.
上記耐火物は、低嵩密度で強度を確保しやすいなどの観点から、好ましくは、嵩密度が1.4〜2.2g/cm3の範囲内にあるとよく、また、曲げ強度が5〜22MPaの範囲内にあるとよい。嵩密度は、より好ましくは1.5〜2g/cm3の範囲内とすることができる。 The refractory preferably has a bulk density in the range of 1.4 to 2.2 g / cm 3 and a flexural strength of 5 to 5 from the viewpoint of easily securing strength at a low bulk density. It is good to be in the range of 22 MPa. The bulk density is more preferably be in the range of 1.5~2g / cm 3.
なお、上述した各構成は、上述した各作用効果等を得るなどのために必要に応じて任意に組み合わせることができる。 The above-described configurations can be arbitrarily combined as necessary to obtain the above-described respective effects.
上記耐火繊維粉末、耐火物形成用組成物及び耐火物について、実施例を用いて説明する。 The refractory fiber powder, the composition for forming a refractory, and the refractory will be described with reference to examples.
<耐火繊維粉末の作製>
原料として、以下の綿状のセラミックファイバー(市販品)を準備した。
・化学組成にAl2O3:68質量%、SiO2:32質量%を含むアルミナファイバー(平均繊維径5μm、平均繊維長500μm)(株式会社ITM製、「FMXバルクファイバー」)(走査型電子顕微鏡像:図5)
・化学組成にAl2O3:48質量%、SiO2:52質量%を含むリフラクトリーセラミックファイバー(平均繊維径4μm、平均繊維長500μm)(株式会社ITM製、「FXLバルクファイバー」)
なお、上記化学組成は、蛍光X線分析装置(リガク社製、「リガク3270」)を用いて測定した。
<Preparation of refractory fiber powder>
The following cotton-like ceramic fibers (commercially available) were prepared as raw materials.
Alumina fiber containing chemical composition of Al 2 O 3 : 68 mass% and SiO 2 : 32 mass% (average fiber diameter 5 μm, average fiber length 500 μm) (manufactured by ITM Co., Ltd., “FMX bulk fiber”) (scanning electron Microscope image: Fig. 5)
A refractory ceramic fiber (average fiber diameter: 4 μm, average fiber length: 500 μm) containing Al 2 O 3 : 48% by mass and SiO 2 : 52% by mass in the chemical composition (ITM Co., Ltd., “FXL bulk fiber”)
In addition, the said chemical composition was measured using the X-ray fluorescence analyzer (the product made by Rigaku Corporation, "Rigaku 3270").
粉砕メディアとしてアルミナボールが入ったボールミルに、原料のアルミナファイバーまたはリフラクトリーセラミックファイバーを入れ、乾式粉砕法により粉砕した。この際、粉砕時間を調整することにより、以下の6種類のアルミナファイバー粉末より構成される耐火繊維粉末、4種類のリフラクトリーセラミックファイバー粉末より構成される耐火繊維粉末を作製した。 A raw material alumina fiber or refractory ceramic fiber was placed in a ball mill containing alumina balls as a grinding medium, and ground by a dry grinding method. At this time, the refractory fiber powder composed of the following six types of alumina fiber powders and the four types of refractory ceramic fiber powders were produced by adjusting the pulverization time.
・アルミナファイバー粉末より構成されており、平均繊維径5μm、平均繊維長100μmである耐火繊維粉末(走査型電子顕微鏡像:図4)
・アルミナファイバー粉末より構成されており、平均繊維径5μm、平均繊維長35μmである耐火繊維粉末(走査型電子顕微鏡像:図1)
・アルミナファイバー粉末より構成されており、平均繊維径5μm、平均繊維長30μmである耐火繊維粉末
・アルミナファイバー粉末より構成されており、平均繊維径5μm、平均繊維長25μmである耐火繊維粉末(走査型電子顕微鏡像:図2)
・アルミナファイバー粉末より構成されており、平均繊維径5μm、平均繊維長20μmである耐火繊維粉末
・アルミナファイバー粉末より構成されており、平均繊維径5μm、平均繊維長10μmである耐火繊維粉末(走査型電子顕微鏡像:図3)
・リフラクトリーセラミックファイバー粉末より構成されており、平均繊維径4μm、平均繊維長30μmである耐火繊維粉末
・リフラクトリーセラミックファイバー粉末より構成されており、平均繊維径4μm、平均繊維長25μmである耐火繊維粉末
・リフラクトリーセラミックファイバー粉末より構成されており、平均繊維径4μm、平均繊維長20μmである耐火繊維粉末
・リフラクトリーセラミックファイバー粉末より構成されており、平均繊維径4μm、平均繊維長10μmである耐火繊維粉末
Refractory fiber powder composed of alumina fiber powder and having an average fiber diameter of 5 μm and an average fiber length of 100 μm (scanning electron microscope image: FIG. 4)
Refractory fiber powder composed of alumina fiber powder and having an average fiber diameter of 5 μm and an average fiber length of 35 μm (scanning electron microscope image: FIG. 1)
A refractory fiber powder composed of alumina fiber powder and having an average fiber diameter of 5 μm and an average fiber length of 30 μm. A refractory fiber powder composed of alumina fiber powder and having an average fiber diameter of 5 μm and an average fiber length of 25 μm. Type electron microscope image: Fig. 2)
A refractory fiber powder composed of alumina fiber powder and having an average fiber diameter of 5 μm and an average fiber length of 20 μm. A refractory fiber powder composed of alumina fiber powder and having an average fiber diameter of 5 μm and an average fiber length of 10 μm. Type electron microscope image: Fig. 3)
Refractory fiber powder composed of refractory ceramic fiber powder and having an average fiber diameter of 4 μm and average fiber length of 30 μm It is composed of fiber powder and refractory ceramic fiber powder, and is composed of refractory fiber powder and refractory ceramic fiber powder having an average fiber diameter of 4 μm and an average fiber length of 20 μm, and has an average fiber diameter of 4 μm and an average fiber length of 10 μm. Some refractory fiber powder
また、水を用いた湿式粉砕法により粉砕した以外は同様にして、1種類のアルミナファイバー粉末より構成される耐火繊維粉末を作製した。
・アルミナファイバー粉末より構成されており、平均繊維径5μm、平均繊維長25μmである耐火繊維粉末
A refractory fiber powder composed of one type of alumina fiber powder was prepared in the same manner except that the powder was pulverized by a wet pulverization method using water.
Refractory fiber powder composed of alumina fiber powder and having an average fiber diameter of 5 μm and an average fiber length of 25 μm
<耐火物形成用組成物の作製>
耐火物形成用組成物の原料として、以下のものを準備した。
−耐火繊維粉末−
・上記作製した各耐火繊維粉末
−耐火粉末−
・アルミナ粉末(平均粒径d50=90μm)(住友化学株式会社製、「A−210」)
・アルミナ粉末(平均粒径d50=40μm)(住友化学株式会社製、「A−21」)
・アルミナ粉末(平均粒径d50=15μm)(住友化学株式会社製、「AM−28B」)
・高アルミナ粉末(平均粒径d50=15μm)(カルデリス株式会社製、「焼長城85#325M」)
・低アルミナ粉末(平均粒径d50=15μm)(稲垣鉱業株式会社製、「ムライトフラワー」)
・アルミナ粉末(平均粒径d50=5μm)(住友化学株式会社製、「AM−21」)
−硬化材−
・アルミナセメント(電気化学工業株式会社製、「デンカアルミナセメント1号」)
−添加物−
・粘土鉱物(スメクタイト)(株式会社ホージュン製、「精製ベントナイト(水系)」)
・無機コロイド(コロイダルシリカ)(日揮触媒株式会社製、「Cataloid SI−40」)
・中空アルミナ(3〜5mm)(太平洋ランダム株式会社製、「中空球電融アルミナBL 3−5mmF」)
・中空アルミナ(1〜3mm)(太平洋ランダム株式会社製、「中空球電融アルミナBL 1−3mm」)
・粗粒耐火骨材(3〜5mm)(カルデリス株式会社製、「焼長城85(3−5mm)」)
・粗粒耐火骨材(1〜3mm)(カルデリス株式会社製、「焼長城85(1−3mm)」)
・中粒耐火骨材(0.1〜1mm)(カルデリス株式会社製、「焼長城85(0.1−1mm)」)
・シャモット(3〜4mm)
・シャモット(1〜3mm)
・シャモット(0.1〜1mm)
・アルミナファイバー(綿状)(平均繊維径5μm、平均繊維長500μm)(株式会社ITM社製、「FMXバルクファイバー」)
・炭化ケイ素(平均粒径d50=40μm)(信濃電気精錬株式会社製、「研磨微粉信濃ランダムGP#320」)
・炭化ケイ素(平均粒径d50=3μm)(信濃電気精錬株式会社製、「研磨微粉信濃ランダムGP#4000」)
・ガラス粉(平均粒径d50=10μm)(ビンガラスをボールミルで粉砕したもの)
・活性炭(0.5〜3mm)(株式会社ユー・イー・エス製、「KD−GA−X」)
・活性炭(平均粒径d50=40μm)(株式会社ユー・イー・エス製、「KD−PWSG」)
<Preparation of composition for forming refractory>
The following were prepared as raw materials of the composition for forming a refractory.
−Refractory fiber powder−
・ Refractory fiber powder-fire powder-
Alumina powder (average particle size d50 = 90 μm) (“A-210” manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.)
Alumina powder (average particle size d50 = 40 μm) (“A-21” manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.)
・ Alumina powder (average particle size d50 = 15 μm) (“AM-28B” manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.)
・ High alumina powder (average particle size d50 = 15 μm) (“Yaki Great Wall 85 # 325M” manufactured by Calderis Corporation)
・ Low alumina powder (average particle size d50 = 15 μm) (“Mullite Flower” manufactured by Inagaki Mining Co., Ltd.)
・ Alumina powder (average particle size d50 = 5 μm) (“AM-21” manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.)
-Curing material-
・ Alumina cement (Denka Alumina Cement No.1 manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.)
-Additive-
・ Clay mineral (smectite) (Hojun Co., Ltd., “Purified bentonite (aqueous)”)
・ Inorganic colloid (colloidal silica) (manufactured by JGC Catalysts, Inc., “Cataloid SI-40”)
-Hollow alumina (3-5 mm) (Hollow sphere fused alumina BL 3-5 mmF, manufactured by Taiheiyo Random Corporation)
・ Hollow alumina (1-3 mm) (manufactured by Taiheiyo Random Co., Ltd., “Hollow sphere fused alumina BL 1-3 mm”)
・ Coarse-grained refractory aggregate (3 to 5 mm) ("Yard Great Wall 85 (3-5 mm)" manufactured by Calderis Corporation)
・ Coarse-grained refractory aggregate (1 to 3 mm) (manufactured by Calderis Corporation, “Yaki Great Wall 85 (1 to 3 mm)”)
・ Medium grain refractory aggregate (0.1-1mm) ("Karderis Co., Ltd.," Yaki Great Wall 85 (0.1-1mm) ")
・ Chamotte (3-4mm)
・ Chamotte (1-3mm)
・ Chamotte (0.1-1mm)
・ Alumina fiber (cotton) (average fiber diameter 5 μm, average fiber length 500 μm) (“FMX bulk fiber” manufactured by ITM Co., Ltd.)
・ Silicon carbide (average particle size d50 = 40 μm) (Shinano Electric Refining Co., Ltd., “polishing fine powder Shinano random GP # 320”)
・ Silicon carbide (average particle size d50 = 3 μm) (Shinano Electric Refining Co., Ltd., “polishing fine powder Shinano random GP # 4000”)
・ Glass powder (average particle size d50 = 10 μm) (a bottle glass crushed by a ball mill)
・ Activated carbon (0.5-3mm) ("KD-GA-X", manufactured by UES Corporation)
・ Activated carbon (average particle size d50 = 40 μm) (“KD-PWSG” manufactured by UES Corporation)
後述の表1〜18に示される配合にて、水100質量部に対し、粘土鉱物、無機コロイドを所定量分散させた。なお、粘土鉱物および/または無機コロイドを分散させない場合もある。次いで、これに、所定の耐火繊維粉末または耐火粉末、必要に応じて所定の添加物を所定量分散させた。次いで、これに、アルミナセメントを所定量分散させた。なお、分散には、撹拌機を用いた。これにより、表1〜18に示される各成分が配合されてなる各耐火物形成用組成物を得た。 Clay minerals and inorganic colloids were dispersed in predetermined amounts in 100 parts by mass of water with the formulations shown in Tables 1 to 18 described below. In some cases, the clay mineral and / or the inorganic colloid may not be dispersed. Next, a predetermined amount of the refractory fiber powder or refractory powder and, if necessary, a predetermined additive were dispersed therein. Next, a predetermined amount of alumina cement was dispersed therein. Note that a stirrer was used for dispersion. In this way, each refractory-forming composition obtained by blending each component shown in Tables 1 to 18 was obtained.
<耐火物形成用組成物の粘度>
粘度計(リオン社製、「ビスコテスタVT−04E」)を用い、20℃における耐火物形成用組成物の粘度を測定した。なお、粘度の測定は、上記耐火物形成用組成物の調製後、直ちに実施した。粘度が150Pa・s以下の耐火物形成用組成物は、振動などの外的な刺激を必要とすることなく鋳込み成型が可能であり、鋳込み成型時の流動性に優れるといえる。粘度が150Pa・s超〜300Pa・s以下の耐火物形成用組成物は、振動などの外的な刺激が必要となるが、鋳込み成型に良好な流動性を有するといえる。粘度が300Pa・s超〜400Pa・s以下の耐火物形成用組成物は、主にこて塗りでの使用に適しているが、鋳込み成型に用いられることもあり、鋳込み成型可能な流動性を有するといえる。粘度が400Pa・sを超える耐火物形成用組成物は、流動性がなく、鋳込み成型に用いることが困難である。
<Viscosity of composition for forming refractory>
The viscosity of the composition for forming a refractory at 20 ° C. was measured using a viscometer (manufactured by Rion, “Visco Tester VT-04E”). The viscosity was measured immediately after the preparation of the composition for forming a refractory. The composition for forming a refractory having a viscosity of 150 Pa · s or less can be cast without requiring external stimulus such as vibration, and can be said to be excellent in fluidity during casting. A composition for forming a refractory having a viscosity of more than 150 Pa · s to 300 Pa · s or less requires external stimulation such as vibration, but can be said to have good fluidity for casting. The composition for forming a refractory having a viscosity of more than 300 Pa · s to 400 Pa · s or less is mainly suitable for use in trowel coating, but may be used for cast molding, and has a fluidity capable of being cast. It can be said that it has. A composition for forming a refractory having a viscosity of more than 400 Pa · s has no fluidity and is difficult to use for casting.
<耐火物形成用組成物の硬化反応性>
各耐火物形成用組成物を、直方体形状の空間部を有するステンレス製の型(空間部:長さ160mm×幅40mm×高さ40mm)に流し込み、室温で養生した。この際の硬化状況を目視にて観察し、硬化を確認した後、型から脱型し、各成型体を得た。また、脱型後の成形体について、ひび割れ等の状態を目視にて観察した。なお、上記硬化状況の確認は、6時間後、12時間後、18時間後に行った。硬化が進み、脱型が可能と判断した場合には、その時点で型から脱型したが、そのまま室温での養生を続けた。養生は、基本的に12時間以上行い、最長でも18時間とした。そして、各耐火物形成用組成物の硬化反応性を4段階で評価した。具体的には、12時間未満で硬化した場合を硬化反応性に優れるとして「(4)」、12時間以上18時間以下で硬化した場合を硬化反応性が良好であるとして「(3)」、脱型時にひびが確認されたが硬化した場合を、許容範囲の硬化反応性であるとして「(2)」、常温で硬化しなかった場合を、硬化反応性に劣るとして「(1)」とした。
<Curing reactivity of composition for forming refractory>
Each refractory forming composition was poured into a stainless steel mold (space: 160 mm long × 40 mm wide × 40 mm high) having a rectangular parallelepiped space, and cured at room temperature. The state of curing at this time was visually observed, and after confirming the curing, it was released from the mold to obtain each molded body. Further, the molded article after demolding was visually observed for cracks and the like. In addition, the confirmation of the said curing state was performed after 6 hours, 12 hours, and 18 hours. When the curing progressed and it was determined that demolding was possible, the mold was released from the mold at that point, but curing was continued at room temperature. The curing was basically carried out for 12 hours or more, and the maximum was 18 hours. The curing reactivity of each refractory-forming composition was evaluated on a four-point scale. Specifically, "(4)" indicates that the curing reactivity is excellent when cured in less than 12 hours, and "(3)" indicates that the curing reactivity is excellent when cured in 12 hours or more and 18 hours or less. Cracking was confirmed at the time of demolding, but the case where the resin was cured was regarded as "(2)" as a curing reactivity within an allowable range, and the case where curing was not performed at room temperature was regarded as "(1)" as being inferior in curing reactivity. did.
<耐火物の作製>
上記脱型後の各成形体を、110℃で6時間以上(最長12時間)乾燥させた。次いで、乾燥後の各成形体を、昇温速度100℃/hで最高温度まで昇温し、最高温度にて3時間保持するという焼成条件で焼成した。なお、最高温度は、1300℃、または、1500℃とした。
<Preparation of refractories>
Each of the molded bodies after the demolding was dried at 110 ° C. for 6 hours or more (up to 12 hours). Next, each of the dried compacts was heated to a maximum temperature at a heating rate of 100 ° C./h, and was fired under firing conditions of maintaining at the maximum temperature for 3 hours. Note that the maximum temperature was 1300 ° C or 1500 ° C.
<耐火物形成用組成物の施工使用量>
上記乾燥後の成型体の重量と型の体積から、耐火物形成用組成物の施工使用量を算出した。
<Amount of construction of refractory forming composition used>
The working amount of the composition for forming a refractory was calculated from the weight of the molded article after drying and the volume of the mold.
<耐火物の線収縮率>
上記焼成後の直方体形状の耐火物について、最長部をノギスにて5点測定して平均し、型の大きさから耐火物の線収縮率を算出した。
<Linear shrinkage of refractories>
For the fired rectangular parallelepiped refractory, the longest part was measured at five points with calipers and averaged, and the linear shrinkage of the refractory was calculated from the size of the mold.
<耐火物の嵩密度>
上記耐火物の重量を測定するとともに、上記耐火物について、長さ、幅、高さをそれぞれノギスにて5点測定して平均して上記耐火物の体積を求め、耐火物の嵩密度を算出した。
<Bulk density of refractory>
While measuring the weight of the refractory, the length, width, and height of the refractory were measured at five points with a vernier caliper and averaged to obtain the volume of the refractory, and the bulk density of the refractory was calculated. did.
<耐火物の曲げ強度>
万能曲げ試験機(A&D社製、「RTF−2325」)を用い、3点曲げ試験(N=3の平均値)により耐火物の曲げ強度を測定した。
<Bending strength of refractories>
The bending strength of the refractory was measured by a three-point bending test (average value of N = 3) using a universal bending tester (“RTF-2325” manufactured by A & D).
<耐火物の比強度>
上記曲げ強度の値を上記嵩密度の値で除すことにより耐火物の比強度を算出した。
<Specific strength of refractories>
The specific strength of the refractory was calculated by dividing the value of the bending strength by the value of the bulk density.
作製した耐火物形成用組成物の配合および各特性、耐火物の各特性などをまとめて、表1〜表18に示す。 Tables 1 to 18 collectively show the composition and each property of the produced refractory forming composition, each property of the refractory, and the like.
表1〜表7によれば、以下のことがわかる。平均粒径d50が90μmのアルミナ粉末を230質量部配合した試料52は、流動性がない。試料52よりもアルミナ粉末の平均粒径を小さくした試料54(d50=40μm)は、アルミナ粉末の配合量が300質量部ですでに粘度が350Pa・sと高い値を示している。試料55に示されるように、これ以上アルミナ粉末の配合量が増加すると、粘性が急激に増加する。試料57、58は、試料54等よりもさらにアルミナ粉末の平均粒径を小さくすることによって、粘度の増大を抑制することができるものの、焼成時の線収縮率が極めて大きくなり、体積安定性に欠ける。試料60、61も、試料57、58と同様の傾向を示す。また、試料57に示さるように、焼し締めによって強度を確保することはできる。しかし、試料57の耐火物は、焼き締まることにより内部の空隙が少なくなるため、嵩密度が高くなっている。 Tables 1 to 7 show the following. Sample 52 containing 230 parts by mass of alumina powder having an average particle size d50 of 90 μm has no fluidity. Sample 54 (d50 = 40 μm), in which the average particle size of the alumina powder was smaller than that of Sample 52, already showed a high value of 350 Pa · s when the compounding amount of the alumina powder was 300 parts by mass. As shown in Sample 55, when the amount of the alumina powder is further increased, the viscosity sharply increases. In Samples 57 and 58, although the increase in viscosity can be suppressed by further reducing the average particle size of the alumina powder as compared with Sample 54 and the like, the linear shrinkage ratio during firing becomes extremely large, and the volume stability is reduced. Chip. The samples 60 and 61 also show the same tendency as the samples 57 and 58. Further, as shown in the sample 57, the strength can be secured by baking. However, the refractory of the sample 57 has a high bulk density because the internal voids are reduced by baking.
一方、試料21は、アルミナファイバー粉末より構成される耐火繊維粉末を用いている。しかしながら、当該耐火繊維粉末の平均繊維長は100μmであり、本発明で規定される範囲を大きく上回っている。そのため、試料21は、230質量部程度の配合量ですでに流動性がなく、鋳込み成型ができなった。この結果から、試料21では、セラミックスファイバーを骨材として多量に用い、低嵩密度で強度を確保可能な耐火物を得ることは困難であるといえる。 On the other hand, the sample 21 uses refractory fiber powder composed of alumina fiber powder. However, the average fiber length of the refractory fiber powder is 100 μm, which is far beyond the range specified in the present invention. Therefore, sample 21 had no fluidity at a compounding amount of about 230 parts by mass, and could not be cast. From this result, it can be said that it is difficult to obtain a refractory material having a low bulk density and sufficient strength by using a large amount of ceramic fibers as an aggregate in Sample 21.
これらに対し、表1〜表7に示されるその他の試料における耐火繊維粉末は、化学組成にAl2O3およびSiO2を含むセラミックファイバー粉末より構成されており、平均繊維径および平均繊維長が本発明で規定される特定の範囲内にある。そのため、上記耐火繊維粉末は、耐火物形成用組成物を調製する際に骨材として水に多量に添加した場合であっても、耐火物形成用組成物の粘性の増大を抑制することができている。それ故、上記耐火繊維粉末を含む耐火物形成用組成物は、鋳込み成型時の流動性に優れるもの、良好な流動性を有するものを含めて、鋳込み成型可能な流動性を有していることがわかる。また、上記耐火繊維粉末を含む耐火物形成用組成物によれば、焼成時の線収縮率が小さく、低嵩密度で強度を確保可能な耐火物を得ることができることがわかる。 On the other hand, the refractory fiber powders in the other samples shown in Tables 1 to 7 are composed of ceramic fiber powders containing Al 2 O 3 and SiO 2 in the chemical composition, and have an average fiber diameter and an average fiber length. Within the specific range defined in the present invention. Therefore, the refractory fiber powder can suppress an increase in viscosity of the refractory-forming composition, even when a large amount is added to water as an aggregate when preparing the refractory-forming composition. ing. Therefore, the composition for forming a refractory containing the refractory fiber powder has a fluidity that can be cast and molded, including those having excellent fluidity during casting and those having good fluidity. I understand. In addition, according to the composition for forming a refractory material containing the refractory fiber powder, a refractory material having a small linear shrinkage ratio at the time of firing, a low bulk density and a sufficient strength can be obtained.
なお、図6および図7によれば、成型後の乾燥時に形成されたセラミックファイバー粒子間の隙間が焼成後も維持されていることがわかる。また、焼成後も、ロッド状のセラミックファイバー粒子がその形状を維持しており、焼結反応がそれほど進行していないこともわかる。 6 and 7 that the gaps between the ceramic fiber particles formed during drying after molding are maintained even after firing. In addition, even after firing, the rod-shaped ceramic fiber particles maintain their shape, and it can be seen that the sintering reaction has not progressed so much.
次に、表8〜表10によれば、以下のことがわかる。上記耐火繊維粉末を含む耐火物形成用組成物が、膨潤性を有する粘土鉱物を含む場合には、骨材としての耐火繊維粉末が混ざりやすくなり、耐火物形成用組成物の流動性向上に有利である。また、耐火物形成用組成物は、添加効果を得るとともに、流動性、常温での硬化反応促進、焼成時の線収縮率の低減などの観点から、水100質量部に対して、膨潤性を有する粘土鉱物を、0.1〜4質量以下の範囲で含有しているとよいことがわかる。 Next, according to Tables 8 to 10, the following can be understood. When the composition for forming a refractory containing the refractory fiber powder contains a clay mineral having a swelling property, the refractory fiber powder as an aggregate is easily mixed, which is advantageous for improving the fluidity of the composition for forming a refractory. It is. Further, the composition for forming a refractory, while obtaining the effect of addition, from the viewpoint of fluidity, acceleration of the curing reaction at room temperature, reduction of the linear shrinkage rate during firing, etc., the swelling property with respect to 100 parts by mass of water. It can be seen that it is preferable that the clay mineral is contained in the range of 0.1 to 4 mass% or less.
また、上記耐火繊維粉末を含む耐火物形成用組成物が、無機コロイドを含む場合には、骨材としての耐火繊維粉末が混ざりやすくなり、耐火物形成用組成物における硬化反応の補助などに寄与することができる。また、耐火物形成用組成物は、添加効果を得るとともに、流動性、常温での硬化反応促進、焼成時の線収縮率の低減などの観点から、水100質量部に対して、無機コロイドを、3〜60質量以下の範囲で含有しているとよいことがわかる。 When the composition for forming a refractory containing the refractory fiber powder contains an inorganic colloid, the refractory fiber powder as an aggregate is easily mixed and contributes to assisting a curing reaction in the composition for forming a refractory. can do. In addition, the composition for forming a refractory, while obtaining the effect of addition, from the viewpoint of fluidity, acceleration of the curing reaction at room temperature, reduction of the linear shrinkage at the time of firing, etc., the inorganic colloid with respect to 100 parts by mass of water It can be seen that it is preferable that the content be contained in the range of 3 to 60 mass or less.
次に、表11によれば、以下のことがわかる。試料57、58、63〜66に示されるように、アルミナ粉末より構成される耐火粉末におけるアルミナ含有量を変更しても、かかる耐火粉末を骨材に用いた耐火物の線収縮率を大幅に小さくすることは困難であることがわかる。また、試料48、62に示されるように、耐火繊維粉末として、アルミナファイバー粉末に代えて、リフラクトリーセラミックファイバー粉末を用いた場合であっても、アルミナファイバー粉末を用いた場合と同様の効果が得られることがわかる。もっとも、耐火繊維粉末として、アルミナファイバー粉末を用いた場合には、耐火物形成用組成物の粘度が許容範囲内で少し大きくなったものの、線収縮率が小さくなり、また、比強度も大きくしやすい傾向が見られた。 Next, according to Table 11, the following can be understood. As shown in Samples 57, 58, and 63 to 66, even if the alumina content in the refractory powder composed of alumina powder was changed, the linear shrinkage of the refractory using such refractory powder as an aggregate was significantly increased. It turns out that it is difficult to reduce the size. Further, as shown in Samples 48 and 62, even when refractory ceramic fiber powder was used as the refractory fiber powder instead of alumina fiber powder, the same effect as when alumina fiber powder was used was obtained. It can be seen that it can be obtained. However, when alumina fiber powder was used as the refractory fiber powder, although the viscosity of the composition for forming a refractory slightly increased within the allowable range, the linear shrinkage decreased, and the specific strength also increased. There was a tendency to be easy.
次に、表12によれば、以下のことがわかる。表12は、嵩密度が曲げ強度に及ぼす影響を確認したものである。すわなち、表12に示されるように、ここでは、耐火物形成用組成物中に有機物である活性炭を添加し、これを焼成時に消失させることにより、耐火物を多孔質化した。同じ嵩密度で比較した場合、耐火繊維粉末を用いた試料5、48の耐火物は、従来の耐火粉末を用いたその他の試料の耐火物と同程度、またはそれ以上の比強度を有していることがわかる。 Next, according to Table 12, the following can be understood. Table 12 confirms the effect of the bulk density on the bending strength. That is, as shown in Table 12, here, activated carbon, which is an organic substance, was added to the composition for forming a refractory material, and this was eliminated during firing, thereby making the refractory material porous. When compared at the same bulk density, the refractories of Samples 5 and 48 using the refractory fiber powder have the same or higher specific strength as the refractories of other samples using the conventional refractory powder. You can see that there is.
次に、表13によれば、以下のことがわかる。表13に示されるように、耐火繊維粉末を構成するセラミックファイバー粉末が、綿状のセラミックファイバーの乾式粉砕物である場合には、セラミックファイバー粉末が、綿状のセラミックファイバーの湿式粉砕物である場合に比べ、耐火物形成用組成物の粘性の増大を抑制しやすいことがわかる。 Next, Table 13 shows the following. As shown in Table 13, when the ceramic fiber powder constituting the refractory fiber powder is a dry pulverized product of flocculent ceramic fiber, the ceramic fiber powder is a wet pulverized product of the flocculent ceramic fiber. It can be seen that the increase in viscosity of the composition for forming a refractory is more easily suppressed than in the case.
次に、表14〜表18によれば、以下のことがわかる。表14〜表18に示されるように、セラミックファイバー粉末より構成される耐火繊維粉末を骨材とする耐火物形成用組成物中に、各表記載の添加物を配合しても、耐火物形成用組成物の粘度や硬化反応性が大きく阻害されることがないことがわかる。したがって、耐火物形成用組成物中にこれら添加物を適量配合することにより、上述した添加物の効果を享受できる耐火物が得られることがわかる。 Next, according to Tables 14 to 18, the following can be understood. As shown in Tables 14 to 18, even if the additives described in each table were blended in the composition for forming a refractory using a refractory fiber powder composed of ceramic fiber powder as an aggregate, the refractory formation did not occur. It can be seen that the viscosity and curing reactivity of the composition for use are not significantly impaired. Therefore, it can be seen that by adding an appropriate amount of these additives to the composition for forming a refractory, a refractory capable of enjoying the effects of the above-described additives can be obtained.
以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を損なわない範囲内で種々の変更が可能である。 As described above, the embodiments of the present invention have been described in detail. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various changes can be made without departing from the spirit of the present invention.
Claims (11)
化学組成にAl2O3およびSiO2を含むセラミックファイバー粉末より構成されており、
平均繊維径が4μm以上7μm以下、平均繊維長が10μm以上35μm以下である、耐火繊維粉末。 Refractory fiber powder for castable refractories, refractory mortars, sprayed refractories, or troweled refractories,
It is composed of ceramic fiber powder containing Al 2 O 3 and SiO 2 in chemical composition,
A refractory fiber powder having an average fiber diameter of 4 μm to 7 μm and an average fiber length of 10 μm to 35 μm.
水と、請求項1または2に記載の耐火繊維粉末と、アルミナセメントおよび/または水硬性アルミナと、を含む、耐火物形成用組成物。 Castable refractory, refractory mortar, sprayed refractory, or refractory forming composition used for forming a refractory consisting of troweled refractory,
And water, according to claim 1 or a 2 and refractory fiber powder according to, alumina cement and / or hydraulic alumina, a refractory forming composition.
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