[发明专利]具有耐剥落性和耐侵蚀性的定形耐火砖和其制法及耐火墙

说明书

技术领域

本发明涉及一种例如在回转窑内衬用砖等中使用的具有耐剥落性(スポ一リソグ抵抗性)和耐侵蚀性的定形耐火砖和其制造方法及耐火墙。在耐火材料砖中成为问题的剥落有因基材的热膨胀所引起的热剥落和因生成具有与基材不同的热膨胀率的物质而引起的结构剥落这两种。

背景技术

作为回转窑等的内衬用砖，以往广泛使用具有优异强度的定形耐火砖。对这样的砖要求耐剥落性和耐侵蚀性。但是，耐火材料砖的耐剥落性和耐侵蚀性是负的相关关系，使这两个特性并存是困难的。

一般的，耐热剥落性(初期裂纹容易生成度)可以用R＝S×(1-v)/(E×α)的式子表示。这里，R为耐热剥落系数，S为破坏强度，v为泊松比，E为杨氏横量，α为线膨胀系数。R越大，加热时的裂纹产生数越少。从这个式子可知，为了提高耐火材料砖的耐热剥落性，需要减小杨氏横量。但是，如果减小杨氏横量，由于有组织变疏的倾向，耐侵蚀性变差。另一方面，为了提高耐侵蚀性，如果将组织变密，杨氏横量变大，耐热剥落性变差。

另外，为了改善耐热剥落性，有在耐火材料砖中添加粗大粒子的方法。例如，专利文献1中公开了一种含有粒径为10～50mm的氧化铝-二氧化硅质粗大粒子的具有耐热剥落性和耐侵蚀性的定形耐火材料。但是，与浇注的不定形耐火物不同，加压成型的定形耐火砖中其组织由于粗大粒子的分布不均匀而局部上变得粗大，到目前为止粗大粒子的最大粒径的限度是5mm以下，该方法难于适用于定形耐火砖中来改善耐热剥落性。

进一步，为了改善耐热剥落性，有在耐火材料砖中产生由结晶错位引起的微裂纹，防止由热应力引起的裂痕传播的方法。但是，由该方法虽然改善了耐热剥落性，但是随着时间的推移，外来的杂质(例如，含在被煅烧物中的碱、氯等)浸透微裂纹的内部，产生结构剥落。特别是在纸浆制造用的回转窑中，Ca或Na容易侵入到耐火材料砖中。

为了抑制该结构剥落，可以考虑在耐火材料砖中添加在一定温度下成为玻璃质的原料，由玻璃质的高粘性作用来防止外来成分的浸透。但是，如果采用该方法，由于耐火度降低，耐侵蚀性也降低。

另外，也可以考虑添加高耐火性玻璃质的方法，由该方法可以防止耐侵蚀性的降低。但是，由高耐火性玻璃质使杨氏横量变大，导致耐热剥落性的降低。像这样，以往不存在兼有耐热剥落性和耐侵蚀性的定形耐火砖。

专利文件1：日本特许第2874831号公报

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种使存在负的相关的耐热剥落性和耐侵蚀性并存的加压成型的定形耐火砖和其制造方法以及耐火墙。

为了解决上述问题而进行的本发明，为一种具有以下要点的带有耐剥落性和耐侵蚀性的定形耐火砖：其特征在于，是一种将以氧化铝-二氧化硅质粒子为主成分的原料调合物加压成型而成的定形耐火砖，含有5～30质量％的5～30mm的粗大的氧化铝-二氧化硅质粒子，在结合氧化铝-二氧化硅质粒子间的耐火材料基质(マトリツクス)中混存有磷酸铝结晶，进一步含有1～10质量％的平均粒径为1μm以下的非晶质陶瓷粉，具有5～13％的孔隙率。

另外，如权利要求2所述，优选含有1～10质量％的平均粒径为1μm以下的非晶质陶瓷粉。如权利要求3所述，氧化铝-二氧化硅质粒子的合计量优选为60～80质量％。该定形耐火砖可以进一步含有预烧氧化铝质粉末。另外，如权利要求5所述，可以使用磷酸作为结合剂，在耐火材料基质中生成磷酸铝结晶。如权利要求6所述，非晶质陶瓷粉可以为二氧化硅微粉。如权利要求7所述，优选为通过加压成型的定形耐火砖。

另外，本发明的具有耐剥落性和耐侵蚀性的定形耐火砖的制造方法，其特征在于，通过将含有5～30质量％的5～30mm的粗大的氧化铝-二氧化硅质粒子、1～10质量％的平均粒径为1μm以下的非晶质陶瓷粉、以及作为结合剂的磷酸或磷酸水溶液的以氧化铝-二氧化硅质粒子为主成分的原料调合物进行加压成型后，在150℃～350℃干燥，由此在结合氧化铝-二氧化硅质粒子间的耐火材料基质中析出磷酸铝结晶，并且使孔隙率为5～13％。可以使用该定形耐火砖构成耐火墙，这时，可以组合该定形耐火砖和由热传导率比其低的材料组成的定形耐火材料来构成耐火墙。

本发明的定形耐火砖通过含有5～30质量％的5～30mm的粗大的氧化铝-二氧化硅质粒子，可以防止裂纹的发生和延展。如上所述，定形耐火砖中由于粗大粒子的添加而使组织局部变粗，有引起耐侵蚀性降低的危险，但是，本发明通过在耐火材料基质中混存有磷酸铝结晶，可以使孔隙率减小为5～13％，使组织变得致密，防止碱、氯等杂质浸透，提高了耐侵蚀性。另外，同时也提高了耐结构剥落性。