耐火キャスタブル用粉体組成物及びそれを用いた耐火キャスタブル
【課題】本発明は、従来の耐火キャスタブルの特徴である、高い破壊強度を有し、軽量で低熱伝導性の耐火キャスタブルが形成可能な耐火キャスタブル用粉体組成物を提供する。
【解決手段】アルミナ−ジルコニア質中空粒子を必須成分として含有する耐火キャスタブル用粉体組成物であって、前記アルミナ−ジルコニア質中空粒子が、Ａｌ２Ｏ３を６７〜９９質量％、ＺｒＯ２を１〜３３質量％、かつ、Ａｌ２Ｏ３とＺｒＯ２の合量が９６質量％以上であるアルミナ−ジルコニア質中空粒子を含有する耐火キャスタブル用粉体組成物。
【解決手段】アルミナ−ジルコニア質中空粒子を必須成分として含有する耐火キャスタブル用粉体組成物であって、前記アルミナ−ジルコニア質中空粒子が、Ａｌ２Ｏ３を６７〜９９質量％、ＺｒＯ２を１〜３３質量％、かつ、Ａｌ２Ｏ３とＺｒＯ２の合量が９６質量％以上であるアルミナ−ジルコニア質中空粒子を含有する耐火キャスタブル用粉体組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐火キャスタブル用粉体組成物及びそれを用いた耐火キャスタブルに係り、特に、加熱炉等の工業炉の内張層を形成するのに好適な耐火キャスタブル用粉体組成物及びそれを用いた耐火キャスタブルに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に加熱炉等の工業炉は、最も外側のケーシング（鉄皮とも称す）の内側に、不定形耐火物をライニングする。この不定形耐火物のライニングは、ケーシングに近いほうから、断熱ボード、断熱キャスタブル、耐火キャスタブルの順に３層構造とするのが、一般的である。
【０００３】
ところで、近年、地球温暖化による環境悪化が指摘され、ＣＯ２の排出量の低減の必要性から、省エネルギー化、省資源化のためにその性能向上が望まれており、耐火キャスタブルにおいても例外ではない。従来の性能を維持しながら、軽量で低熱伝導性の耐火キャスタブルは、熱損失が低減され、省エネルギー化、省資源化に寄与できる。更には、それ自体を軽量化することで、設置作業等を容易に行えるため省エネルギー化に寄与できる。また軽量化した分、資源の使用量も低減可能となり、省資源化に寄与できる。
【０００４】
したがって、高い破壊強度を有しながら、軽量で低熱伝導性を有する耐火キャスタブルが求められている。ところが、従来の耐火キャスタブルは、高い破壊強度が求められているため、緻密な組織から構成されており、質量が大きいものばかりであった。
【０００５】
一方、従来のキャスタブルには、軽量化が図られているものがいくつか知られており、例えば、軽量骨材を用いたキャスタブルとして、セラミックファイバーを使用する断熱キャスタブル（特許文献１参照）、アルミナ中空粒子などの軽量骨材を使用した断熱キャスタブル（特許文献２〜４参照）、また、アルミニウム溶湯取鍋の内張材としてアルミナ中空粒子を使用したキャスタブル（特許文献５参照）が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−２４５２７１号公報
【特許文献２】特開平９−３０１７７９号公報
【特許文献３】特開平１１−４９５７７号公報
【特許文献４】特開２００４−２９９９５９号公報
【特許文献５】特開２００３−１１２２５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載されたセラミックファイバーを使用した断熱キャスタブルは、１４００℃乾燥品の嵩比重が１．４以下であり、曲げ強さが５ＭＰａと低い。特許文献２に記載された中空粒子などの軽量骨材を使用した断熱キャスタブルは、１４００℃乾燥品の嵩比重が１．５以下であり、曲げ強さが１０ＭＰａ以下と低い。特許文献３に記載された中空粒子などの軽量骨材を使用した断熱キャスタブルは、１５００℃乾燥品の嵩比重が１．０以下であり、圧縮強さが２５ＭＰａ以下と低い。特許文献４に記載された中空粒子などの軽量骨材を使用した断熱キャスタブルは、１０００℃乾燥品の嵩比重が０．６以下であり、圧縮強さが１ＭＰａ以下と低い。特許文献５に記載されたアルミナ中空粒子を使用したキャスタブルは、１２００℃乾燥品の嵩比重が１．８以下であり、圧縮強さが２５ＭＰａ以下と低い。
【０００８】
以上のとおり、上記した従来の軽量のキャスタブルはいずれも破壊強度が低く、耐火キャスタブルとして用いるには性能が十分でなかった。
【０００９】
そこで、本発明は、従来の耐火キャスタブルの特徴である、高い破壊強度を有しながら、軽量で低熱伝導性の耐火キャスタブルを形成可能な粉体組成物及びそれを用いた耐火キャスタブルの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、鋭意検討した結果、特定の中空粒子を耐火骨材として用いることで、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成した。すなわち、本発明の耐火キャスタブル用粉体組成物は、アルミナ−ジルコニア質中空粒子、を必須成分として含有する耐火キャスタブル用粉体組成物であって、前記アルミナ−ジルコニア質中空粒子が、Ａｌ２Ｏ３を６７〜９９質量％、ＺｒＯ２を１〜３３質量％、かつ、Ａｌ２Ｏ３とＺｒＯ２の合量が９６質量％以上であるアルミナ−ジルコニア質中空粒子を含有することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の耐火キャスタブルは、上記本発明の耐火キャスタブル用粉体組成物に、水分を添加し混練して施工することで得られる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の耐火キャスタブル用粉体組成物によれば、アルミナ−ジルコニア質中空粒子という軽量の新規の骨材を使用することで、従来の軽量骨材を使用した断熱キャスタブルでは得られなかった高い破壊強度を有し、軽量で低熱伝導性の耐火キャスタブルが得られる。
【００１３】
また、本発明の耐火キャスタブルによれば、従来軽量化が困難であった耐火キャスタブルの軽量化を可能とし、省エネルギー化、省資源化に寄与できる。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の耐火キャスタブル用粉体組成物は、高い破壊強度を有し、軽量で低熱伝導性の耐火キャスタブルを形成可能な耐火キャスタブル用粉体組成物であり、所定の骨材を必須成分として含む。なお、本明細書において、粉体組成物に含まれる成分量について使用されている、「内掛け」とは、粉体組成物全体（外掛け表示成分を含まない）を１００質量％としたとき、１００質量％の中でのそれぞれの成分割合をいう。例えば、耐火骨材を内掛けで９０質量％含むとは、該耐火骨材の含有量を含めた粉体組成物全体（外掛け表示成分を含まない）を１００質量％とし、かかる１００質量％中、耐火骨材を９０質量％含むことをいう。一方、「外掛け」とは、粉体組成物全体（外掛け表示成分を含まない）を１００質量％としたとき、かかる１００質量％に含まれていない成分の耐火物全体（外掛け表示成分を含まない）を基準にした割合をいう。例えば、添加剤を外掛けで０．１質量％とは、該添加剤を含まない粉体組成物全体（外掛け表示成分を含まない）を１００質量％として、添加剤を付加的に０．１質量％含むことをいう。
【００１５】
本発明の耐火キャスタブル用粉体組成物は、耐火骨材と、水硬性結合剤とからなり、耐火骨材としては、アルミナ−ジルコニア質中空粒子からなる軽量耐火骨材を必須成分として挙げられる。なお、本明細書において、骨材とは平均粒径が２０μｍ超の粒子をいう。
【００１６】
本発明で用いる軽量耐火骨材は、その化学成分としてＡｌ２Ｏ３成分及びＺｒＯ２成分を必須成分とし、そのＡｌ２Ｏ３成分の含有量を６７〜９９質量％、ＺｒＯ２成分の含有量を１〜３３質量％、かつ、それらの合量（Ａｌ２Ｏ３＋ＺｒＯ２）が９６質量％以上としたアルミナ−ジルコニア質中空粒子である。
【００１７】
Ａｌ２Ｏ３成分の含有量が６７質量％未満、ＺｒＯ２成分の含有量が３３質量％を超えると、ジルコニア比率が高くなるためジルコニアの相転移に伴う体積変化を吸収しきれず、粒子に亀裂が生じやすくなり、粒子強度の低下のおそれがある。また、アルミナに比べて比重の大きいジルコニアの比率が高くなるため質量が重くなり、目的の一つである軽量化の点で問題となる。さらに、ジルコニアは原料単価が高いため、製造原価の点でも問題となるおそれがある。一方、Ａｌ２Ｏ３成分の含有量が９９質量％を超え、ＺｒＯ２成分の含有量が１質量％未満であると、破壊強度が十分に確保できなくなる。また、アルミナよりも熱伝導率の低いジルコニアが少量となり、熱伝導の低下効果が減少する。さらに、アルミニウム、ガラス、アルカリなどに対する耐食性に優れるジルコニアが少量となると、耐食性が十分に確保できなくなる。そして、ジルコニアが少量となることで中空粒子の質量が軽くなるため、耐火キャスタブルの施工中に中空粒子が浮き上がり、材料分離が発生するおそれがある。
本発明で用いる軽量耐火骨材は、Ａｌ２Ｏ３成分の含有量が６８質量％以上で、かつ、ＺｒＯ２成分の含有量が３２質量％以下であると同様の理由で好ましい。
【００１８】
また、それらの合量（Ａｌ２Ｏ３＋ＺｒＯ２）が９６質量％未満であると、その他の成分が不純物となって存在するため、上記効果のバランスがとれず、本発明の目的とする特性を有する耐火骨材が得られない。また、軽量耐火物粒子を電融法により製造する場合には、前記合量が９６質量％未満であると、溶解温度が低下し過ぎて中空の軽量耐火骨材粒子が製造できないおそれもある。前記合量が９８質量％以上であると同様の理由で好ましい。
【００１９】
通常、ＺｒＯ２の常温で安定な結晶構造は単斜晶相であり、１１００℃前後で相転移して大きな体積変化を示すため、そのままでは焼結体の製造は難しい。一般的には、ＺｒＯ２成分を主成分とする耐火物原料ではＣａＯ等を添加して立方晶に安定化して使用される。
【００２０】
これに対し、上記のようにＡｌ２Ｏ３成分及びＺｒＯ２成分を所定割合で配合し、コランダム鉱物とバデライト鉱物が複雑に絡んだ構造とすることで、高温で安定化されていない単斜晶相からなるＺｒＯ２を含有していても、熱的に安定な耐火骨材とできる。具体的には、ＺｒＯ２成分の転移する温度をまたいで熱サイクルを与えても粒子に亀裂が入ることを効果的に抑制し、耐火物原料として使用することを可能とした。
【００２１】
なお、ＺｒＯ２成分の含有量は、粒子が破砕しにくい充分な強度を有し、低熱伝導性、耐食性を付与する観点から３質量％以上が好ましく、また、ジルコニアの転移温度をまたぐ、８５０℃〜１２５０℃の熱履歴を与えても粒子に亀裂が発生するのを効果的に抑制できる点から、３１．５質量％以下が好ましい。ＺｒＯ２成分の含有量が３１質量％以下であるとさらに好ましい。
【００２２】
この軽量耐火骨材は、その最大粒径が４．０ｍｍを超えると、耐火キャスタブルの破壊強度が低下するおそれがあるので、本発明の耐火キャスタブル用粉体組成物において、軽量耐火骨材の最大粒径は４．０ｍｍ以下が好ましい。さらに、この軽量耐火骨材の粒径が２．５ｍｍ以下であると、破壊強度が高まるためさらに好ましい。
【００２３】
本発明に用いる軽量耐火骨材は、耐火骨材として、それを適用した耐火物の耐火性を高められ、その溶解温度（融点）は１７００℃以上が軽量、良好な断熱性、かつ良好な耐熱性をバランスさせる点で好ましい。溶解温度は１７５０℃以上がさらに好ましく、１８００℃以上が特に好ましい。なお、耐火物の耐熱性は、耐火度で表現することもあるが、上記溶解温度は、耐火度としては、ＳＫ番号表示で３９〜４２に相当する。
【００２４】
さらに、この軽量耐火骨材は、耐火物の品質を向上させるなどの観点から実用的な強度を有することが求められる。本発明に用いる軽量耐火骨材は、Ａｌ２Ｏ３成分及びＺｒＯ２成分を併用したことにより、Ａｌ２Ｏ３成分単独で構成された耐火骨材よりも強度が高い。そのため、この軽量耐火骨材で耐火物を構成した際に骨材が破損したりする等により、耐火物の形状や性能が変動することを抑制し、安定した耐火物とできる。
【００２５】
上記に説明した本発明の軽量耐火骨材は、その原料としてＡｌ２Ｏ３及びＺｒＯ２原料を所定の配合比率に混合し、Ａｌ２Ｏ３成分及びＺｒＯ２成分を、それぞれ得られるＡｌ２Ｏ３成分及びＺｒＯ２成分の比で含有するようにして、軽量耐火骨材の出発原料とする。
【００２６】
軽量耐火骨材の製造方法としては、焼結法又は電融−風砕法が一般的に用いられる。前者では有機物などの球状粒子を芯材としてその周囲に原料を絡め、焼成することにより、有機物などの芯材を揮発させ中空耐火物原料を製造する。また後者では国際公開第２００９／０７２６２７号公報に記載されているように、所定の組成の原料をアーク式の電気炉などで溶解し、その溶解原料に高圧の空気などを吹き付けて中空粒子化する方法がある。本発明の軽量耐火骨材を得るには、いずれの方法を用いることも可能であるが、製造コストの面から電融法が有利である。
【００２７】
また、焼結法では組成を自由に選ぶことが可能であるが、電融法では、Ａｌ２Ｏ３成分及びＺｒＯ２成分の合量が、９６質量％以上が好ましく、９８質量％以上がより好ましく、９９．３質量％以上が特に好ましい。電融法においては、不純物成分値が高くなると一般的に原料の溶融温度の低下を招き、結果として中空粒子が製造できないか、もしくは嵩比重が低下せず、軽量を実現する中空の耐火骨材を得られない場合がある。
【００２８】
また、その製造方法による製造過程で、不純物成分がなくなる場合には、原料としてそのような成分が含まれていても問題ない。例えば、国際公開第２００９／０７２６２７号公報に記載されているように、使用済みの耐火物をリサイクルして、Ａｌ２Ｏ３成分及びＺｒＯ２成分の含有量を高純度化し、高酸化性の耐火物粒子を簡便かつ、生産性良く製造する電融法による耐火物粒子の製造方法を用いてもよい。
【００２９】
本発明の耐火骨材としては、上記した軽量耐火骨材の他に、一般的に耐火物の原料として使用されている、例えば、アルミナ、ボーキサイト、ムライト、アンダルサイト、シャモット、シリカ、炭化ケイ素、ジルコン、ジルコニア、マグネシア、スピネルなどの公知の耐火骨材が使用できる。
【００３０】
本発明の耐火キャスタブル用粉体組成物は、上記した軽量耐火骨材と従来公知の耐火骨材から選ばれる少なくとも１種の耐火骨材と、を併用することが好ましい。このように併用した場合には、形式的には、従来の耐火キャスタブル用粉体組成物の耐火骨材の一部を、アルミナ−ジルコニア質中空粒子で置換したものとなる。このような構成とすることで、従来の耐火キャスタブルの特徴である高い破壊強度、を維持しながら、軽量で低熱伝導性という特性をも得られる。
【００３１】
また、本発明の耐火キャスタブル用粉体組成物中における、アルミナ−ジルコニア質中空粒子の含有量を内掛けで５〜６５質量％、残りを従来公知の耐火骨材として、耐火骨材を構成すると、本発明の耐火キャスタブル用粉体組成物の施工体の嵩比重および破壊強度がよりバランスよく確保されるため好ましい。本発明の耐火キャスタブル用粉体組成物において、アルミナ−ジルコニア質中空粒子の含有量が内掛けで１０〜６０質量％であるとより好ましく、アルミナ−ジルコニア質中空粒子の含有量が内掛けで４０〜５５質量％であると特に好ましい。
【００３２】
本発明の耐火キャスタブル用粉体組成物においては、アルミナ−ジルコニア質中空粒子以外の軽量骨材を含んでいてもよい。ここでいう軽量骨材は、アルミナ中空粒、ジルコニア中空粒、ＣＡ６質軽量骨材などが挙げられる。
【００３３】
次に、本発明に用いる水硬性結合剤は、アルミナセメントを必須成分とし、必要に応じてシリカ超微粉やアルミナ超微粉、分散剤、硬化調整剤を含有する。また、フッ化アルミニウムやフッ化カルシウムなどの浸透抑制剤を含有させ、アルミニウム溶湯の浸透を抑制することもできる。このほか、添加剤を含ませることによって、さまざまな機能が付与できる。
【００３４】
ここで、本発明で用いられるアルミナセメントは、上記骨材のバインダーとして機能し、主鉱物がアルミン酸カルシウムからなる。耐熱性の問題から、１９９５年のＪＩＳ規格（Ｒ−２５１１）によるところの１種〜５種のアルミナセメントが用いられる。
【００３５】
シリカ超微粉は、従来、耐火キャスタブル用粉体組成物に用いられているシリカ微粉であればよく、平均粒径が２０μｍ以下のシリカ粉末であり、ＳｉＯ２含有量が９０％以上であるシリカ微粒子が好ましく、１μｍ未満がより好ましい。シリカ微粒子としては、具体的にはシリカヒュームなどが挙げられる。
【００３６】
また、アルミナ超微粉は、従来、耐火キャスタブル用粉体組成物に用いられているアルミナ微粉であればよく、それ自体の凝集力が強く、耐火物用粉体組成物を耐火物とする際に硬化を促進する作用を有する。このアルミナ微粉は、平均粒径が２０μｍ以下のアルミナ粉末であり、仮焼アルミナが好ましい。このとき、アルミナ微粉は、その凝集により耐火物の硬化を促進する観点から、平均粒径が１０μｍ未満の粒子を用いられ、５μｍ未満が好ましい。
【００３７】
本発明の耐火キャスタブル用粉体組成物は、所要の水分を添加後、ミキサーを用いて混練して坏土とし、それを所定の型枠の中に流し込んだ後、乾燥させて耐火キャスタブル（施工体）とする。
【００３８】
本発明の耐火キャスタブル用粉体組成物を使用した流し込み施工方法では、上記所要の水分量としては、本発明の耐火キャスタブル用粉体組成物１００質量部に対して、３〜１５質量部とし、それを前記粉体組成物に添加することが好ましい。言い換えれば、外掛けで３〜１５質量％の水分を添加するのが好ましい。水分量が外掛けで３質量％未満であると、施工ができないおそれがあり、一方、水分量が外掛けで１５質量％を超えると骨材と添加水分との分離のおそれがある。
【００３９】
本施工方法の混練用ミキサーとしては、粉体組成物及び添加水を均一に混合できるものであれば特段制限されず、汎用のミキサーが使用される。
【００４０】
本発明の耐火キャスタブルは、上記したように軽量で低熱伝導性であり、破壊強度の大きいキャスタブルである。耐火キャスタブルの特性として、具体的には、その嵩比重は１．５以上が好ましく、１．５〜２．６がより好ましい。また、この耐火キャスタブルの熱伝導率は２．８（Ｗ／（ｍ・Ｋ））以下が好ましく、２．０（Ｗ／（ｍ・Ｋ））以下がより好ましい。圧縮強さは２５ＭＰａ以上が好ましく、５０ＭＰａ以上がより好ましい。
【実施例】
【００４１】
以下、本発明の耐火キャスタブルの例を実施例（例１〜例３、例５〜例７）及び従来の耐火キャスタブルの例を比較例（例４、例８）で説明する。なお、本願発明は、これら実施例に限定されない。
【００４２】
［耐火軽量骨材の調製］
炉内径直径８００ｍｍ、高さ６００ｍｍ、炉内容積０．６ｍ３のアーク式溶融炉を試験炉として使用し、トランスとしては５００ｋＶＡを使用した。なお、溶融炉の内張耐火物は、Ａｌ２Ｏ３含有量９７％以上の電鋳耐火物を使用した。
【００４３】
Ａｌ２Ｏ３原料としては９９．３％以上の純度のバイヤーアルミナ、ＺｒＯ２原料としては９９．５％以上の純度の電融ジルコニアカレットを用い、これら原料を所定の組成に混合して、最終的にＡｌ２Ｏ３成分及びＺｒＯ２成分が表１の割合（質量％）となるように溶融原料とした。
【００４４】
これらの溶融原料を電気炉で溶融した。溶融条件は電圧１００−３００Ｖ、電力１００〜４００ｋＷで、溶融用混合原料の全体投入時間は２０〜３０分であった。溶解に必要とした電力は１トン当たり約２０００ｋＷｈであった。
【００４５】
次に、圧力４ＭＰａの圧縮空気に０．４Ｌ／秒の水を加え、圧縮空気を水と共に溶融物の下方から前方に向けて出湯された溶融物に吹付けて、溶融物を粒子化した。粒子は耐火物で保護された金属製の捕集容器にて回収し、耐火物粒子とした。このときの圧縮空気の流速は１００ｍ／秒であった。
【００４６】
この溶融法により得られた粒子の粒度は９５％以上が、０．１〜４ｍｍの範囲であり、９８％以上が０．０５〜１５ｍｍの範囲であった。このとき粒度のピークは１．２ｍｍであった。
【００４７】
ここで得られたアルミナ・ジルコニア中空粒子１（表中、ＡＺ中空粒子１と略記）の化学成分は、Ａｌ２Ｏ３量；６８．２質量％、ＺｒＯ２量；３１．４質量％、その他；０．４質量％であり、アルミナ・ジルコニア中空粒子２（表中、ＡＺ中空粒子２と略記）の化学成分は、Ａｌ２Ｏ３量；９３．１質量％、ＺｒＯ２量；６．４質量％、その他；０．５質量％である。
【００４８】
本実施例で用いるＡＺ中空粒子の化学成分を蛍光Ｘ線回折装置（リガク社製）により分析した結果及びその他特性を調べた結果を表１に示す。
【００４９】
【表１】
【００５０】
〔嵩比重〕
嵩比重は、体積既知の容器に０．１〜１．０ｍｍの中空粒子を軽く三回タップし充填し、擦りきり後の質量を測定して算出した。粒子の粒径を揃えた理由は、変動要素を軽減するためである。
【００５１】
〔熱伝導率〕
中空粒子のサンプルについて常温（２０℃）、５００℃、１０００℃の熱伝導率（Ｗ／（ｍ・Ｋ））を測定した。熱伝導率の測定に用いた粒子は、０．１ｍｍ〜１．０ｍｍの粒径を有するもので篩により分級した粒子を使用した。熱伝導率の測定には高温熱伝導率自動測定装置（スペインラボ社製、商品名：ＨＭＷ−１５）を用いた。
【００５２】
［耐火キャスタブル用粉体組成物及び耐火キャスタブルの製造］
上記得られたＡＺ中空粒子１をその粒度が２．５ｍｍ〜０．１ｍｍとなるように篩により選別し、用いるＡＺ中空粒子１とした。
表２及び表３のＡＺ中空粒子配合量が０％である例４と例８は、従来の耐火キャスタブル用粉体組成物であり、例４と例８は市販の低セメントキャスタブル製品である。それ以外の例１〜例３は例４の、例５〜例７は例８のそれぞれの耐火キャスタブル用粉体組成物を目開きが０．１ｍｍの篩網で篩上と篩下に分け、篩上の耐火骨材の一部をＡＺ中空粒子１で置換し、篩下と再混合して粉体組成物とした例である。すなわち、篩上の耐火骨材をＡＺ中空粒子で所定量を置換した耐火キャスタブル用粉体組成物である。
【００５３】
それぞれ表２及び表３に示した所定水分量を添加して、市販のミキサーで約３分混練して、坏土とし、それを型に流し込んでＪＩＳ Ｒ２５５３にしたがってサンプル（寸法：１６０ｍｍ×４０ｍｍ×４０ｍｍ）とした。得られた各サンプルについて、嵩比重はアルキメデス法により、曲げ・圧縮強さはＪＩＳ Ｒ２５５３に、熱伝導率はＪＩＳ Ｒ２６１６に、それぞれ準じて測定した。ここで、ＡＺ中空粒子の配合量は内掛の質量％である。
【００５４】
得られた結果を表２及び表３に示す。なお、表２の嵩比重、曲げ強さ、圧縮強さは、１４００℃で３時間乾燥後のサンプルについての値を、それぞれ示す。また、表３の嵩比重、曲げ強さ、圧縮強さは、１２００℃で３時間乾燥後のサンプルについての値を、それぞれ示す。熱伝導率は、いずれも４００℃で５時間乾燥したサンプルを１０００℃で測定した値を示す。
【００５５】
【表２】
【００５６】
【表３】
【００５７】
以上に示したように、本発明の耐火キャスタブル用粉体組成物は、特定のアルミナ−ジルコニア中空粒子を従来の耐火骨材の一部に用いることで、得られる耐火キャスタブルの嵩比重を小さく、熱伝導性を低くできる。それでいて、破壊強度は耐火キャスタブルとして求められる強度を確保できる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明の耐火キャスタブル用粉体組成物は、従来の耐火キャスタブルの特徴である、高い破壊強度を有し、中空粒子を骨材としているため軽量で、かつ、熱伝導率が低いため断熱性が高く、高温環境下において用いる耐火物として広く使用できる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐火キャスタブル用粉体組成物及びそれを用いた耐火キャスタブルに係り、特に、加熱炉等の工業炉の内張層を形成するのに好適な耐火キャスタブル用粉体組成物及びそれを用いた耐火キャスタブルに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に加熱炉等の工業炉は、最も外側のケーシング（鉄皮とも称す）の内側に、不定形耐火物をライニングする。この不定形耐火物のライニングは、ケーシングに近いほうから、断熱ボード、断熱キャスタブル、耐火キャスタブルの順に３層構造とするのが、一般的である。
【０００３】
ところで、近年、地球温暖化による環境悪化が指摘され、ＣＯ２の排出量の低減の必要性から、省エネルギー化、省資源化のためにその性能向上が望まれており、耐火キャスタブルにおいても例外ではない。従来の性能を維持しながら、軽量で低熱伝導性の耐火キャスタブルは、熱損失が低減され、省エネルギー化、省資源化に寄与できる。更には、それ自体を軽量化することで、設置作業等を容易に行えるため省エネルギー化に寄与できる。また軽量化した分、資源の使用量も低減可能となり、省資源化に寄与できる。
【０００４】
したがって、高い破壊強度を有しながら、軽量で低熱伝導性を有する耐火キャスタブルが求められている。ところが、従来の耐火キャスタブルは、高い破壊強度が求められているため、緻密な組織から構成されており、質量が大きいものばかりであった。
【０００５】
一方、従来のキャスタブルには、軽量化が図られているものがいくつか知られており、例えば、軽量骨材を用いたキャスタブルとして、セラミックファイバーを使用する断熱キャスタブル（特許文献１参照）、アルミナ中空粒子などの軽量骨材を使用した断熱キャスタブル（特許文献２〜４参照）、また、アルミニウム溶湯取鍋の内張材としてアルミナ中空粒子を使用したキャスタブル（特許文献５参照）が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−２４５２７１号公報
【特許文献２】特開平９−３０１７７９号公報
【特許文献３】特開平１１−４９５７７号公報
【特許文献４】特開２００４−２９９９５９号公報
【特許文献５】特開２００３−１１２２５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載されたセラミックファイバーを使用した断熱キャスタブルは、１４００℃乾燥品の嵩比重が１．４以下であり、曲げ強さが５ＭＰａと低い。特許文献２に記載された中空粒子などの軽量骨材を使用した断熱キャスタブルは、１４００℃乾燥品の嵩比重が１．５以下であり、曲げ強さが１０ＭＰａ以下と低い。特許文献３に記載された中空粒子などの軽量骨材を使用した断熱キャスタブルは、１５００℃乾燥品の嵩比重が１．０以下であり、圧縮強さが２５ＭＰａ以下と低い。特許文献４に記載された中空粒子などの軽量骨材を使用した断熱キャスタブルは、１０００℃乾燥品の嵩比重が０．６以下であり、圧縮強さが１ＭＰａ以下と低い。特許文献５に記載されたアルミナ中空粒子を使用したキャスタブルは、１２００℃乾燥品の嵩比重が１．８以下であり、圧縮強さが２５ＭＰａ以下と低い。
【０００８】
以上のとおり、上記した従来の軽量のキャスタブルはいずれも破壊強度が低く、耐火キャスタブルとして用いるには性能が十分でなかった。
【０００９】
そこで、本発明は、従来の耐火キャスタブルの特徴である、高い破壊強度を有しながら、軽量で低熱伝導性の耐火キャスタブルを形成可能な粉体組成物及びそれを用いた耐火キャスタブルの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、鋭意検討した結果、特定の中空粒子を耐火骨材として用いることで、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成した。すなわち、本発明の耐火キャスタブル用粉体組成物は、アルミナ−ジルコニア質中空粒子、を必須成分として含有する耐火キャスタブル用粉体組成物であって、前記アルミナ−ジルコニア質中空粒子が、Ａｌ２Ｏ３を６７〜９９質量％、ＺｒＯ２を１〜３３質量％、かつ、Ａｌ２Ｏ３とＺｒＯ２の合量が９６質量％以上であるアルミナ−ジルコニア質中空粒子を含有することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の耐火キャスタブルは、上記本発明の耐火キャスタブル用粉体組成物に、水分を添加し混練して施工することで得られる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の耐火キャスタブル用粉体組成物によれば、アルミナ−ジルコニア質中空粒子という軽量の新規の骨材を使用することで、従来の軽量骨材を使用した断熱キャスタブルでは得られなかった高い破壊強度を有し、軽量で低熱伝導性の耐火キャスタブルが得られる。
【００１３】
また、本発明の耐火キャスタブルによれば、従来軽量化が困難であった耐火キャスタブルの軽量化を可能とし、省エネルギー化、省資源化に寄与できる。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の耐火キャスタブル用粉体組成物は、高い破壊強度を有し、軽量で低熱伝導性の耐火キャスタブルを形成可能な耐火キャスタブル用粉体組成物であり、所定の骨材を必須成分として含む。なお、本明細書において、粉体組成物に含まれる成分量について使用されている、「内掛け」とは、粉体組成物全体（外掛け表示成分を含まない）を１００質量％としたとき、１００質量％の中でのそれぞれの成分割合をいう。例えば、耐火骨材を内掛けで９０質量％含むとは、該耐火骨材の含有量を含めた粉体組成物全体（外掛け表示成分を含まない）を１００質量％とし、かかる１００質量％中、耐火骨材を９０質量％含むことをいう。一方、「外掛け」とは、粉体組成物全体（外掛け表示成分を含まない）を１００質量％としたとき、かかる１００質量％に含まれていない成分の耐火物全体（外掛け表示成分を含まない）を基準にした割合をいう。例えば、添加剤を外掛けで０．１質量％とは、該添加剤を含まない粉体組成物全体（外掛け表示成分を含まない）を１００質量％として、添加剤を付加的に０．１質量％含むことをいう。
【００１５】
本発明の耐火キャスタブル用粉体組成物は、耐火骨材と、水硬性結合剤とからなり、耐火骨材としては、アルミナ−ジルコニア質中空粒子からなる軽量耐火骨材を必須成分として挙げられる。なお、本明細書において、骨材とは平均粒径が２０μｍ超の粒子をいう。
【００１６】
本発明で用いる軽量耐火骨材は、その化学成分としてＡｌ２Ｏ３成分及びＺｒＯ２成分を必須成分とし、そのＡｌ２Ｏ３成分の含有量を６７〜９９質量％、ＺｒＯ２成分の含有量を１〜３３質量％、かつ、それらの合量（Ａｌ２Ｏ３＋ＺｒＯ２）が９６質量％以上としたアルミナ−ジルコニア質中空粒子である。
【００１７】
Ａｌ２Ｏ３成分の含有量が６７質量％未満、ＺｒＯ２成分の含有量が３３質量％を超えると、ジルコニア比率が高くなるためジルコニアの相転移に伴う体積変化を吸収しきれず、粒子に亀裂が生じやすくなり、粒子強度の低下のおそれがある。また、アルミナに比べて比重の大きいジルコニアの比率が高くなるため質量が重くなり、目的の一つである軽量化の点で問題となる。さらに、ジルコニアは原料単価が高いため、製造原価の点でも問題となるおそれがある。一方、Ａｌ２Ｏ３成分の含有量が９９質量％を超え、ＺｒＯ２成分の含有量が１質量％未満であると、破壊強度が十分に確保できなくなる。また、アルミナよりも熱伝導率の低いジルコニアが少量となり、熱伝導の低下効果が減少する。さらに、アルミニウム、ガラス、アルカリなどに対する耐食性に優れるジルコニアが少量となると、耐食性が十分に確保できなくなる。そして、ジルコニアが少量となることで中空粒子の質量が軽くなるため、耐火キャスタブルの施工中に中空粒子が浮き上がり、材料分離が発生するおそれがある。
本発明で用いる軽量耐火骨材は、Ａｌ２Ｏ３成分の含有量が６８質量％以上で、かつ、ＺｒＯ２成分の含有量が３２質量％以下であると同様の理由で好ましい。
【００１８】
また、それらの合量（Ａｌ２Ｏ３＋ＺｒＯ２）が９６質量％未満であると、その他の成分が不純物となって存在するため、上記効果のバランスがとれず、本発明の目的とする特性を有する耐火骨材が得られない。また、軽量耐火物粒子を電融法により製造する場合には、前記合量が９６質量％未満であると、溶解温度が低下し過ぎて中空の軽量耐火骨材粒子が製造できないおそれもある。前記合量が９８質量％以上であると同様の理由で好ましい。
【００１９】
通常、ＺｒＯ２の常温で安定な結晶構造は単斜晶相であり、１１００℃前後で相転移して大きな体積変化を示すため、そのままでは焼結体の製造は難しい。一般的には、ＺｒＯ２成分を主成分とする耐火物原料ではＣａＯ等を添加して立方晶に安定化して使用される。
【００２０】
これに対し、上記のようにＡｌ２Ｏ３成分及びＺｒＯ２成分を所定割合で配合し、コランダム鉱物とバデライト鉱物が複雑に絡んだ構造とすることで、高温で安定化されていない単斜晶相からなるＺｒＯ２を含有していても、熱的に安定な耐火骨材とできる。具体的には、ＺｒＯ２成分の転移する温度をまたいで熱サイクルを与えても粒子に亀裂が入ることを効果的に抑制し、耐火物原料として使用することを可能とした。
【００２１】
なお、ＺｒＯ２成分の含有量は、粒子が破砕しにくい充分な強度を有し、低熱伝導性、耐食性を付与する観点から３質量％以上が好ましく、また、ジルコニアの転移温度をまたぐ、８５０℃〜１２５０℃の熱履歴を与えても粒子に亀裂が発生するのを効果的に抑制できる点から、３１．５質量％以下が好ましい。ＺｒＯ２成分の含有量が３１質量％以下であるとさらに好ましい。
【００２２】
この軽量耐火骨材は、その最大粒径が４．０ｍｍを超えると、耐火キャスタブルの破壊強度が低下するおそれがあるので、本発明の耐火キャスタブル用粉体組成物において、軽量耐火骨材の最大粒径は４．０ｍｍ以下が好ましい。さらに、この軽量耐火骨材の粒径が２．５ｍｍ以下であると、破壊強度が高まるためさらに好ましい。
【００２３】
本発明に用いる軽量耐火骨材は、耐火骨材として、それを適用した耐火物の耐火性を高められ、その溶解温度（融点）は１７００℃以上が軽量、良好な断熱性、かつ良好な耐熱性をバランスさせる点で好ましい。溶解温度は１７５０℃以上がさらに好ましく、１８００℃以上が特に好ましい。なお、耐火物の耐熱性は、耐火度で表現することもあるが、上記溶解温度は、耐火度としては、ＳＫ番号表示で３９〜４２に相当する。
【００２４】
さらに、この軽量耐火骨材は、耐火物の品質を向上させるなどの観点から実用的な強度を有することが求められる。本発明に用いる軽量耐火骨材は、Ａｌ２Ｏ３成分及びＺｒＯ２成分を併用したことにより、Ａｌ２Ｏ３成分単独で構成された耐火骨材よりも強度が高い。そのため、この軽量耐火骨材で耐火物を構成した際に骨材が破損したりする等により、耐火物の形状や性能が変動することを抑制し、安定した耐火物とできる。
【００２５】
上記に説明した本発明の軽量耐火骨材は、その原料としてＡｌ２Ｏ３及びＺｒＯ２原料を所定の配合比率に混合し、Ａｌ２Ｏ３成分及びＺｒＯ２成分を、それぞれ得られるＡｌ２Ｏ３成分及びＺｒＯ２成分の比で含有するようにして、軽量耐火骨材の出発原料とする。
【００２６】
軽量耐火骨材の製造方法としては、焼結法又は電融−風砕法が一般的に用いられる。前者では有機物などの球状粒子を芯材としてその周囲に原料を絡め、焼成することにより、有機物などの芯材を揮発させ中空耐火物原料を製造する。また後者では国際公開第２００９／０７２６２７号公報に記載されているように、所定の組成の原料をアーク式の電気炉などで溶解し、その溶解原料に高圧の空気などを吹き付けて中空粒子化する方法がある。本発明の軽量耐火骨材を得るには、いずれの方法を用いることも可能であるが、製造コストの面から電融法が有利である。
【００２７】
また、焼結法では組成を自由に選ぶことが可能であるが、電融法では、Ａｌ２Ｏ３成分及びＺｒＯ２成分の合量が、９６質量％以上が好ましく、９８質量％以上がより好ましく、９９．３質量％以上が特に好ましい。電融法においては、不純物成分値が高くなると一般的に原料の溶融温度の低下を招き、結果として中空粒子が製造できないか、もしくは嵩比重が低下せず、軽量を実現する中空の耐火骨材を得られない場合がある。
【００２８】
また、その製造方法による製造過程で、不純物成分がなくなる場合には、原料としてそのような成分が含まれていても問題ない。例えば、国際公開第２００９／０７２６２７号公報に記載されているように、使用済みの耐火物をリサイクルして、Ａｌ２Ｏ３成分及びＺｒＯ２成分の含有量を高純度化し、高酸化性の耐火物粒子を簡便かつ、生産性良く製造する電融法による耐火物粒子の製造方法を用いてもよい。
【００２９】
本発明の耐火骨材としては、上記した軽量耐火骨材の他に、一般的に耐火物の原料として使用されている、例えば、アルミナ、ボーキサイト、ムライト、アンダルサイト、シャモット、シリカ、炭化ケイ素、ジルコン、ジルコニア、マグネシア、スピネルなどの公知の耐火骨材が使用できる。
【００３０】
本発明の耐火キャスタブル用粉体組成物は、上記した軽量耐火骨材と従来公知の耐火骨材から選ばれる少なくとも１種の耐火骨材と、を併用することが好ましい。このように併用した場合には、形式的には、従来の耐火キャスタブル用粉体組成物の耐火骨材の一部を、アルミナ−ジルコニア質中空粒子で置換したものとなる。このような構成とすることで、従来の耐火キャスタブルの特徴である高い破壊強度、を維持しながら、軽量で低熱伝導性という特性をも得られる。
【００３１】
また、本発明の耐火キャスタブル用粉体組成物中における、アルミナ−ジルコニア質中空粒子の含有量を内掛けで５〜６５質量％、残りを従来公知の耐火骨材として、耐火骨材を構成すると、本発明の耐火キャスタブル用粉体組成物の施工体の嵩比重および破壊強度がよりバランスよく確保されるため好ましい。本発明の耐火キャスタブル用粉体組成物において、アルミナ−ジルコニア質中空粒子の含有量が内掛けで１０〜６０質量％であるとより好ましく、アルミナ−ジルコニア質中空粒子の含有量が内掛けで４０〜５５質量％であると特に好ましい。
【００３２】
本発明の耐火キャスタブル用粉体組成物においては、アルミナ−ジルコニア質中空粒子以外の軽量骨材を含んでいてもよい。ここでいう軽量骨材は、アルミナ中空粒、ジルコニア中空粒、ＣＡ６質軽量骨材などが挙げられる。
【００３３】
次に、本発明に用いる水硬性結合剤は、アルミナセメントを必須成分とし、必要に応じてシリカ超微粉やアルミナ超微粉、分散剤、硬化調整剤を含有する。また、フッ化アルミニウムやフッ化カルシウムなどの浸透抑制剤を含有させ、アルミニウム溶湯の浸透を抑制することもできる。このほか、添加剤を含ませることによって、さまざまな機能が付与できる。
【００３４】
ここで、本発明で用いられるアルミナセメントは、上記骨材のバインダーとして機能し、主鉱物がアルミン酸カルシウムからなる。耐熱性の問題から、１９９５年のＪＩＳ規格（Ｒ−２５１１）によるところの１種〜５種のアルミナセメントが用いられる。
【００３５】
シリカ超微粉は、従来、耐火キャスタブル用粉体組成物に用いられているシリカ微粉であればよく、平均粒径が２０μｍ以下のシリカ粉末であり、ＳｉＯ２含有量が９０％以上であるシリカ微粒子が好ましく、１μｍ未満がより好ましい。シリカ微粒子としては、具体的にはシリカヒュームなどが挙げられる。
【００３６】
また、アルミナ超微粉は、従来、耐火キャスタブル用粉体組成物に用いられているアルミナ微粉であればよく、それ自体の凝集力が強く、耐火物用粉体組成物を耐火物とする際に硬化を促進する作用を有する。このアルミナ微粉は、平均粒径が２０μｍ以下のアルミナ粉末であり、仮焼アルミナが好ましい。このとき、アルミナ微粉は、その凝集により耐火物の硬化を促進する観点から、平均粒径が１０μｍ未満の粒子を用いられ、５μｍ未満が好ましい。
【００３７】
本発明の耐火キャスタブル用粉体組成物は、所要の水分を添加後、ミキサーを用いて混練して坏土とし、それを所定の型枠の中に流し込んだ後、乾燥させて耐火キャスタブル（施工体）とする。
【００３８】
本発明の耐火キャスタブル用粉体組成物を使用した流し込み施工方法では、上記所要の水分量としては、本発明の耐火キャスタブル用粉体組成物１００質量部に対して、３〜１５質量部とし、それを前記粉体組成物に添加することが好ましい。言い換えれば、外掛けで３〜１５質量％の水分を添加するのが好ましい。水分量が外掛けで３質量％未満であると、施工ができないおそれがあり、一方、水分量が外掛けで１５質量％を超えると骨材と添加水分との分離のおそれがある。
【００３９】
本施工方法の混練用ミキサーとしては、粉体組成物及び添加水を均一に混合できるものであれば特段制限されず、汎用のミキサーが使用される。
【００４０】
本発明の耐火キャスタブルは、上記したように軽量で低熱伝導性であり、破壊強度の大きいキャスタブルである。耐火キャスタブルの特性として、具体的には、その嵩比重は１．５以上が好ましく、１．５〜２．６がより好ましい。また、この耐火キャスタブルの熱伝導率は２．８（Ｗ／（ｍ・Ｋ））以下が好ましく、２．０（Ｗ／（ｍ・Ｋ））以下がより好ましい。圧縮強さは２５ＭＰａ以上が好ましく、５０ＭＰａ以上がより好ましい。
【実施例】
【００４１】
以下、本発明の耐火キャスタブルの例を実施例（例１〜例３、例５〜例７）及び従来の耐火キャスタブルの例を比較例（例４、例８）で説明する。なお、本願発明は、これら実施例に限定されない。
【００４２】
［耐火軽量骨材の調製］
炉内径直径８００ｍｍ、高さ６００ｍｍ、炉内容積０．６ｍ３のアーク式溶融炉を試験炉として使用し、トランスとしては５００ｋＶＡを使用した。なお、溶融炉の内張耐火物は、Ａｌ２Ｏ３含有量９７％以上の電鋳耐火物を使用した。
【００４３】
Ａｌ２Ｏ３原料としては９９．３％以上の純度のバイヤーアルミナ、ＺｒＯ２原料としては９９．５％以上の純度の電融ジルコニアカレットを用い、これら原料を所定の組成に混合して、最終的にＡｌ２Ｏ３成分及びＺｒＯ２成分が表１の割合（質量％）となるように溶融原料とした。
【００４４】
これらの溶融原料を電気炉で溶融した。溶融条件は電圧１００−３００Ｖ、電力１００〜４００ｋＷで、溶融用混合原料の全体投入時間は２０〜３０分であった。溶解に必要とした電力は１トン当たり約２０００ｋＷｈであった。
【００４５】
次に、圧力４ＭＰａの圧縮空気に０．４Ｌ／秒の水を加え、圧縮空気を水と共に溶融物の下方から前方に向けて出湯された溶融物に吹付けて、溶融物を粒子化した。粒子は耐火物で保護された金属製の捕集容器にて回収し、耐火物粒子とした。このときの圧縮空気の流速は１００ｍ／秒であった。
【００４６】
この溶融法により得られた粒子の粒度は９５％以上が、０．１〜４ｍｍの範囲であり、９８％以上が０．０５〜１５ｍｍの範囲であった。このとき粒度のピークは１．２ｍｍであった。
【００４７】
ここで得られたアルミナ・ジルコニア中空粒子１（表中、ＡＺ中空粒子１と略記）の化学成分は、Ａｌ２Ｏ３量；６８．２質量％、ＺｒＯ２量；３１．４質量％、その他；０．４質量％であり、アルミナ・ジルコニア中空粒子２（表中、ＡＺ中空粒子２と略記）の化学成分は、Ａｌ２Ｏ３量；９３．１質量％、ＺｒＯ２量；６．４質量％、その他；０．５質量％である。
【００４８】
本実施例で用いるＡＺ中空粒子の化学成分を蛍光Ｘ線回折装置（リガク社製）により分析した結果及びその他特性を調べた結果を表１に示す。
【００４９】
【表１】
【００５０】
〔嵩比重〕
嵩比重は、体積既知の容器に０．１〜１．０ｍｍの中空粒子を軽く三回タップし充填し、擦りきり後の質量を測定して算出した。粒子の粒径を揃えた理由は、変動要素を軽減するためである。
【００５１】
〔熱伝導率〕
中空粒子のサンプルについて常温（２０℃）、５００℃、１０００℃の熱伝導率（Ｗ／（ｍ・Ｋ））を測定した。熱伝導率の測定に用いた粒子は、０．１ｍｍ〜１．０ｍｍの粒径を有するもので篩により分級した粒子を使用した。熱伝導率の測定には高温熱伝導率自動測定装置（スペインラボ社製、商品名：ＨＭＷ−１５）を用いた。
【００５２】
［耐火キャスタブル用粉体組成物及び耐火キャスタブルの製造］
上記得られたＡＺ中空粒子１をその粒度が２．５ｍｍ〜０．１ｍｍとなるように篩により選別し、用いるＡＺ中空粒子１とした。
表２及び表３のＡＺ中空粒子配合量が０％である例４と例８は、従来の耐火キャスタブル用粉体組成物であり、例４と例８は市販の低セメントキャスタブル製品である。それ以外の例１〜例３は例４の、例５〜例７は例８のそれぞれの耐火キャスタブル用粉体組成物を目開きが０．１ｍｍの篩網で篩上と篩下に分け、篩上の耐火骨材の一部をＡＺ中空粒子１で置換し、篩下と再混合して粉体組成物とした例である。すなわち、篩上の耐火骨材をＡＺ中空粒子で所定量を置換した耐火キャスタブル用粉体組成物である。
【００５３】
それぞれ表２及び表３に示した所定水分量を添加して、市販のミキサーで約３分混練して、坏土とし、それを型に流し込んでＪＩＳ Ｒ２５５３にしたがってサンプル（寸法：１６０ｍｍ×４０ｍｍ×４０ｍｍ）とした。得られた各サンプルについて、嵩比重はアルキメデス法により、曲げ・圧縮強さはＪＩＳ Ｒ２５５３に、熱伝導率はＪＩＳ Ｒ２６１６に、それぞれ準じて測定した。ここで、ＡＺ中空粒子の配合量は内掛の質量％である。
【００５４】
得られた結果を表２及び表３に示す。なお、表２の嵩比重、曲げ強さ、圧縮強さは、１４００℃で３時間乾燥後のサンプルについての値を、それぞれ示す。また、表３の嵩比重、曲げ強さ、圧縮強さは、１２００℃で３時間乾燥後のサンプルについての値を、それぞれ示す。熱伝導率は、いずれも４００℃で５時間乾燥したサンプルを１０００℃で測定した値を示す。
【００５５】
【表２】
【００５６】
【表３】
【００５７】
以上に示したように、本発明の耐火キャスタブル用粉体組成物は、特定のアルミナ−ジルコニア中空粒子を従来の耐火骨材の一部に用いることで、得られる耐火キャスタブルの嵩比重を小さく、熱伝導性を低くできる。それでいて、破壊強度は耐火キャスタブルとして求められる強度を確保できる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明の耐火キャスタブル用粉体組成物は、従来の耐火キャスタブルの特徴である、高い破壊強度を有し、中空粒子を骨材としているため軽量で、かつ、熱伝導率が低いため断熱性が高く、高温環境下において用いる耐火物として広く使用できる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミナ−ジルコニア質中空粒子を必須成分として含有する耐火キャスタブル用粉体組成物であって、
前記アルミナ−ジルコニア質中空粒子が、Ａｌ２Ｏ３を６７〜９９質量％、ＺｒＯ２を１〜３３質量％、かつ、Ａｌ２Ｏ３とＺｒＯ２の合量が９６質量％以上であるアルミナ−ジルコニア質中空粒子を含有することを特徴とする耐火キャスタブル用粉体組成物。
【請求項２】
前記アルミナ−ジルコニア質中空粒子を内掛けで５〜６５質量％含有する請求項１記載の耐火キャスタブル用粉体組成物。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の耐火キャスタブル用粉体組成物に、水分を添加し混練して施工することで得られることを特徴とする耐火キャスタブル。
【請求項４】
嵩比重が、１．５以上である請求項３記載の耐火キャスタブル。
【請求項５】
圧縮強さが、２５ＭＰａ以上である請求項３又は４記載の耐火キャスタブル。
【請求項１】
アルミナ−ジルコニア質中空粒子を必須成分として含有する耐火キャスタブル用粉体組成物であって、
前記アルミナ−ジルコニア質中空粒子が、Ａｌ２Ｏ３を６７〜９９質量％、ＺｒＯ２を１〜３３質量％、かつ、Ａｌ２Ｏ３とＺｒＯ２の合量が９６質量％以上であるアルミナ−ジルコニア質中空粒子を含有することを特徴とする耐火キャスタブル用粉体組成物。
【請求項２】
前記アルミナ−ジルコニア質中空粒子を内掛けで５〜６５質量％含有する請求項１記載の耐火キャスタブル用粉体組成物。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の耐火キャスタブル用粉体組成物に、水分を添加し混練して施工することで得られることを特徴とする耐火キャスタブル。
【請求項４】
嵩比重が、１．５以上である請求項３記載の耐火キャスタブル。
【請求項５】
圧縮強さが、２５ＭＰａ以上である請求項３又は４記載の耐火キャスタブル。
【公開番号】特開２０１２−７２０５１（Ｐ２０１２−７２０５１Ａ）
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８４３１６（Ｐ２０１１−１８４３１６）
【出願日】平成２３年８月２６日（２０１１．８．２６）
【出願人】（３９１０４０７１１）ＡＧＣセラミックス株式会社 (23)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２６日（２０１１．８．２６）
【出願人】（３９１０４０７１１）ＡＧＣセラミックス株式会社 (23)
【Ｆターム（参考）】
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