專利名稱：：耐火灰漿固化成形物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種耐火灰漿固化成形物，其為在高溫下使用的熔融爐或燒制爐等的爐村等上使用的耐火磚等陶瓷耐火材料的表面或砌縫部分形成的耐火灰漿固化成形物。
背景技術(shù)：
：在多孔陶瓷耐火材料表面或砌縫部分，形成耐火灰漿固化成形物，通過與使用的氛圍氣隔絕來提高耐腐蝕性和機(jī)械性強(qiáng)度或接著和補(bǔ)修等。這種情況下，在進(jìn)行將耐火灰漿施加在基體材料表面或砌縫部分的施工時(shí)，由于水分被基體材料吸收，會在耐火灰漿固化成形物產(chǎn)生局部性的收縮差，發(fā)生微細(xì)的裂紋。另外，還有由于水分被基體材料吸收而使耐火灰漿的粘度上升、施工性降低的問題。為了解決這些問題，在專利文獻(xiàn)l中公開了一種振實(shí)體積密度為1.3g/cm3以上的材料，其包含平均粒徑為20~55|im的粉末和水。該專利文獻(xiàn)1的技術(shù)是要抑制水分吸收，通過抑制收縮差來防止陶瓷的成形物的裂紋和剝離。但是，即〗更根據(jù)該專利文獻(xiàn)1的技術(shù)，對陶瓷的成形物上初期產(chǎn)生的裂紋及因涂敷后的加熱而產(chǎn)生的裂紋的抑制是不充分的，在耐熱沖擊性的問題上仍有不足之處。一般來i^，裂紋是由于陶瓷的成形物在干燥、加熱工序中受到熱應(yīng)力而產(chǎn)生的，但如果組織中存在氣孔，就能夠防止裂紋的M。但是由于在專利文獻(xiàn)l的陶瓷成形物上氣孔的大小不一，局部性的偏聚大，所以，推測不能充分抑制裂紋。專利文獻(xiàn)1:特開2004-231506號公報(bào)
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是解決上述現(xiàn)有問題，提供一種耐火灰漿固化成形物，可抑制在陶瓷耐火材料的表面或砌縫部分形成了耐火灰漿固化成形物上初期產(chǎn)生的裂紋以及由于施工后的加熱而產(chǎn)生的裂紋，使耐熱沖擊性提高。另外，本發(fā)明的其它的目的是提供一種耐火灰漿固化成形物，能夠提高耐腐蝕性和陶瓷耐3火材料的保護(hù)性。為解決上述問題而進(jìn)行的本發(fā)明是在陶瓷耐火材料的表面或砌縫部分使耐火灰漿固化而成形的成形物，其特征在于構(gòu)成耐火灰漿的陶瓷粒子的平均粒徑為10~50nm，90%粒徑與10%粒徑之差為10~60ium，且耐火灰漿固化成形物的平均氣孔徑為5-25jLim,氣孔徑分布的寬度為20-80ium。另夕卜，如技術(shù)方案2所述，耐火灰漿固化成形物的體積密度優(yōu)選為0.9~1.5g/cm3。另外，如技術(shù)方案3所述，優(yōu)選將陶瓷粒子與具有硅烷醇基的無機(jī)粘結(jié)劑和水混合了的灰漿配置在陶資基體材料的表面而形成的耐火灰漿固化成形物。進(jìn)而，如技術(shù)方案4所述，陶瓷基體材料為多孔陶瓷，如技術(shù)方案5所述，能夠?qū)⑻沾苫w材料及陶瓷粒子都為堇青石質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明，控制了陶瓷粒子的粒度分布，使得構(gòu)成耐火灰漿固化成形物的陶瓷粒子的平均粒徑為10~50jum,90°/。粒徑和10%粒徑之差為10jum以上60jum以下。另外，將由此形成的耐火灰漿固化成形物的平均氣孔徑控制為525jum，氣孔徑分布的寬度控制為20jum以上80jum以下。這樣，由于縮小了耐火灰漿固化成形物的氣孔徑的偏差，所以，能夠有效地抑制裂紋的進(jìn)展，得到耐久性、可靠性優(yōu)越的耐火灰漿固化成形物。另外，耐火灰漿固化成形物的氣孔徑及其分布能夠通過使用了市場銷售的分析軟件的圖像分析求出。圖l是陶瓷粒子的粒度分布圖。具體實(shí)施例方式以下說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。本發(fā)明的耐火灰漿固化成形物是通過在陶瓷耐火材料的表面或砌縫部分施加灰漿而形成的。對陶資耐火材料雖然沒有特別限定，但陶瓷耐火材料一般是多孔的，在本實(shí)施方式中，或是作為使用耐火磚等的耐火爐材料的一部分使用，或是力圖保護(hù)爐材料磚的表面和強(qiáng)度提高等而使用的。陶瓷耐火材料也可作為結(jié)構(gòu)用耐火材料以外的材料來使用。另外，這里所說的多孔是表示氣孔率為20~70%。本發(fā)明的耐火灰漿固化成形物是以陶瓷粒子為主要成分，用水及作為具有硅烷醇基的無機(jī)粘結(jié)劑的硅溶膠等進(jìn)行混合，并調(diào)整成適宜施工的粘性。如后述的實(shí)施例所示，能夠添加不超過10%的少量的陶乾纖維、0.1~0.2%左右的有機(jī)粘結(jié)劑、0.5~1.5%左右的粘土礦物等。這時(shí)的有機(jī)粘結(jié)劑可以例舉羧曱基纖維素、曱基纖維素、聚乙烯氧化物、聚乙烯醇、氨基曱酸乙酯、淀粉等。陶瓷纖維能夠使耐火灰漿固化成形物的彈性率^是高，由纖維的拉伸效果抑制裂紋、提高強(qiáng)度等。添加有機(jī)粘結(jié)劑和粘土是為了通過付與適度的粘性、并通過提高均勻混合性及施工性以及將結(jié)合力提高到合適的范圍來提高耐火灰漿固化成形物的強(qiáng)度并提高施工性。作為陶瓷粒子能夠使用莫來石、堇青石、氧化鋁、炭化硅等的各種陶瓷粒子，但耐火灰漿固化成形物的主要成分與陶資耐火材料同質(zhì)，這在抑制熱膨脹上是有利的，莫來石質(zhì)的陶瓷耐火材料的表面或砌縫部分形成的耐火灰漿固化成形物的場合，作為陶瓷粒子優(yōu)選使用莫來石粒子，堇青石質(zhì)的耐火材料的場合，優(yōu)選使用堇青石粒子。陶瓷粒子的粒度分布一般會成為正規(guī)分布或接近正規(guī)分布，但如果根據(jù)通常的粉碎法制造，就會分布成0.1jum至數(shù)百jum的廣范圍的粒徑。但是，如固化成形物中的粒徑大的粗大粒子的近旁會形成很大的氣孔，在微粒子聚集的部分形成纟鼓小的氣孔，氣孔徑的偏差變大。其結(jié)果，會局部性地產(chǎn)生抑制裂紋進(jìn)展效果小的部分，耐火灰漿固化成形物的耐熱沖擊性等降低。因此，在本發(fā)明中，使構(gòu)成耐火灰漿固化成形物的陶乾粒子的平均粒徑為10~50pm，且90%粒徑與10%粒徑之差為10lim以上60iam以下。在此，平均粒徑意味著中位徑，如圖l所示，在將陶瓷粒子的粒度分布用圖顯示的場合，意味著累積值為50%的粒徑。如果該平均粒徑不到10um，則耐火灰漿固化成形物的收縮變大，會導(dǎo)致裂紋發(fā)生，如果超過50iam,則耐火灰漿固化成形物的氣孔徑也會變大，抑制裂紋進(jìn)展的效果降低。另外，即便50%粒徑在1050iLim的范圍，在為廣泛的粒度分布的場合，如前所述，耐火灰漿固化成形物的氣孔徑的偏差會變大。因此，在本發(fā)明中，是使90%粒徑與10%粒徑之差為10jum以上60jim以下。90。/。粒徑是指累積值為90%的粒徑，10%粒徑是指累積值為10%的粒徑，在圖1中進(jìn)行了顯示。這意味著該限定是銳狀的粒度分布，如果90%粒徑與10。/。粒徑之差超過60ja5m，則氣孔徑的偏差變大。相反，如果小于10iam，則需要特別的整粒處理，由此，不僅不經(jīng)濟(jì)，而且粒子的充填變得不好，體積比重降低。如上所述，在本發(fā)明中，通過使用的灰漿的陶瓷粒子的平均粒徑為10~50jiim、90%粒徑與10%粒徑之差為lOjnm以上60jum以下，/人而構(gòu)成耐火灰漿固化成形物，使耐火灰漿固化成形物的平均氣孔徑為5~25|am、氣孔徑分布的寬度為20jim以上80ium以下。最大氣孔徑優(yōu)選不超過110jam，最小氣孔徑優(yōu)選小于0.5pm。耐火灰漿固化成形物的氣孔徑能夠通過使用了市場銷售的分析軟件(例如媒體控制論社(mediacybernetics)的圖像7?？?°，7)的圖像分析，高精度地進(jìn)行測定。在該圖像分析中，對一個(gè)氣孔分別測定長徑和短徑，計(jì)算其平均值，作為該氣孔的直徑。而且，對圖像整體的各氣孔進(jìn)行該測定，求出平均氣孔徑、最小氣孔徑、最大氣孔徑，將最大氣孔徑-最小氣孔徑作為氣孔徑分布的寬度。如上述說明，本發(fā)明的耐火灰漿固化成形物為了能夠最有效地抑制裂紋進(jìn)展，通過縮小氣孔徑的不均、嚴(yán)密控制氣孔徑和粒徑的分布，有效地抑制了裂紋的進(jìn)展，但如技術(shù)方案2所述，通過使耐火灰漿固化成形物的體積密度為0.9~1.5g/cm3,能夠進(jìn)一步提高該效果。體積密度能夠依據(jù)JISR2665進(jìn)行測定。如果體積密度低于該范圍，則成為低強(qiáng)度，易產(chǎn)生裂紋，如果大于該范圍，則熱膨脹系數(shù)變大，易產(chǎn)生裂紋。這樣，根據(jù)本發(fā)明，在使用了堇青石粒子的場合，能夠得到具有熱膨脹系數(shù)為1.5xl(T6l/K以下(800。C以下，依據(jù)JISR2207)、4點(diǎn)彎曲強(qiáng)度為1MPa7Mpa(依據(jù)JISR1601)、熱傳導(dǎo)率為0.5W/m.k以上(依據(jù)JISR1611)的特性的耐火灰漿固化成形物，由于能夠抑制局部性的熱應(yīng)力，有效地抑制裂紋的進(jìn)展，所以，能夠使耐火灰漿固化成形物的耐久性、可靠性比以往大幅度提高。以下顯示本發(fā)明的實(shí)施例。作成表1所示的各種耐火灰漿，施加在堇青石質(zhì)的陶瓷耐火材料的表面，形成耐火灰漿固化成形物，通過圖像分析測定氣孔率。還測定了各個(gè)耐火灰漿固化成形物的特性，記載在表中。另外，裂紋產(chǎn)生溫度的評價(jià)是將60x50xlmm的耐火灰漿固化成形物片在40110。C下干燥了8小時(shí)以上的樣品，從加熱到6各種溫度的狀態(tài)取出到室溫下，目視確認(rèn)有無裂紋產(chǎn)生，將加熱后才產(chǎn)生了裂紋的溫度作為裂紋產(chǎn)生溫度。所有的實(shí)施例都顯示了良好的結(jié)果，裂紋發(fā)生溫度也超過了50(TC。與此不同，比較例1、2的陶資粒子的卯％粒徑與10%粒徑之差超過60iam,氣孔徑分布的寬度也超過了80pm,由此，裂紋產(chǎn)生溫度低至450°C以下。由于比較例3的陶瓷粒子的平均粒徑小至不到lOjam，所以施工性不好，且裂紋產(chǎn)生溫度非常低，為350°C。比較例4的陶瓷粒子的平均粒徑超過50jum，90%粒徑與10。/。粒徑之差超過60jLim。而且平均氣孔徑也大。因此施工性不好，且裂紋產(chǎn)生溫度也低至4CKTC。比較例5的陶瓷粒子的90%粒徑與10%粒徑之差不到10jum,最大氣孔徑與最小氣孔徑之差也不到20jLim。而且體積比重小。因此裂紋產(chǎn)生溫度低至400。C。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>涂敷壁裂紋產(chǎn)生數(shù)的評價(jià)是將60X50X1mm的涂敷壁片在幼110。C下干燥了8小時(shí)以上的試劑，從加熱到各種溫度的狀態(tài)取出到室溫下'目視確認(rèn)有無裂紋產(chǎn)生，將加熱后才產(chǎn)生了裂紋的溫度作為裂紋產(chǎn)生溫度。70(TC以上……〇500700。C……△不到500。C……X權(quán)利要求1.一種耐火灰漿固化成形物，其為在陶瓷耐火材料的表面或砌縫部分使耐火灰漿固化而成形的成形物，其特征在于構(gòu)成耐火灰漿的陶瓷粒子的平均粒子徑為10～50μm，90％粒子徑與10％粒子徑之差為10～60μm，且耐火灰漿固化成形物的平均氣孔徑為5～25μm，氣孔徑分布的寬度為20～80μm。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐火灰漿固化成形物，其特征在于體積密度為0.9~1.5g/cm3。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐火灰漿固化成形物，其特征在于其是將通過使陶瓷粒子與具有硅烷醇基的無機(jī)粘結(jié)劑和水混合了的灰漿配合在陶瓷基體材料的表面而形成的。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐火灰漿固化成形物，其特征在于陶瓷耐火材料是多孔質(zhì)陶瓷。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐火灰漿固化成形物，其特征在于陶瓷耐火材料及陶瓷粒子都是堇青石質(zhì)。全文摘要本發(fā)明提供一種抑制裂紋、耐熱沖擊性優(yōu)越的耐火灰漿固化成形物。在陶瓷基體材料的表面施加將陶瓷粒子與具有硅烷醇基的無機(jī)粘結(jié)劑和水進(jìn)行混合了的耐火灰漿，形成耐火灰漿固化成形物。通過使耐火灰漿中的陶瓷粒子的平均粒徑為10～50μm，90％粒徑與10％粒徑之差為10μm以上60μm以下，且耐火灰漿固化成形物的平均氣孔徑為5～25μm，氣孔徑分布寬度為20μm以上80μm以下，由此抑制裂紋。另外，體積密度優(yōu)選為0.9～1.5g/cm³。文檔編號C04B35/66GK101468919SQ200810082830公開日2009年7月1日申請日期2008年2月28日優(yōu)先權(quán)日2007年12月27日發(fā)明者古宮山常夫,山川治,本莊哲博,樋口陽人申請人:日本礙子株式會社;Ngk阿德列克株式會社