耐火物キャスタブル多くの場合、中間温度（通常は 800 度 -1000 度以上）で強度が大幅に低下します。これは主に、バインダー内での水和物の脱水、再結晶、物理的収縮が原因で、多孔質構造が形成されます。耐火材料キャスタブルの中温強度を向上させるには、原材料の配合、バインダー システムの最適化、添加剤の使用、および建設技術といったいくつかの中心的な要素に焦点を当てることができます。具体的な改善戦略は次のとおりです。
I. 原材料の最適化と化学反応の補償
これは最も直接的で効果的な方法です。コアは、化学反応によって生成される体積膨張を利用して、焼結中の収縮を相殺することです。
1. Al2O3 微粉末の添加: アルミネート耐火キャスタブルに適切な量の Al2O3 (アルファ アルミナ) 微粉末を添加することが重要です。中間温度では、膨張効果の化学反応が起こり、体積収縮による強度の低下を補います。特に結合剤が CA-70 高-アルミナ セメントである場合、この微粉末を添加すると、中温強度が低下するのではなく、むしろ増加する可能性があります。
2. 活性充填剤の導入: 純粋なアルミネートセメントをシリカフュームと組み合わせます。 800-1200 度で、シリカフュームは酸化カルシウムと反応してアノーサイト強化相を形成し、中間温度での強度を効果的に約 20% 向上させることができます。
II.焼結剤、膨張剤の添加
特定の鉱物原料を導入することにより、中間温度での材料の焼結挙動や体積安定性を変えることができます。
1. 軟質粘土（焼結剤）の添加: 3%-6% の軟質粘土を添加すると、低温でのキャスタブルの焼結が促進され、微細構造が変化し、中間温度強度が増加し、オーブン乾燥強度を超えることもあります-。
2. アンダルサイトの利用 (- 高温強化): アンダルサイトは主に高温 (1300 度以上) で機能しますが、配合が適切に設計されている (微粉末の形で添加される) 場合、高温での分解中に生成されるムライトと過剰な SiO₂ が二次ムライト化を形成する可能性があり、これは中間温度範囲を超えた後の強度を維持するのに非常に役立ちます。
3. 炭化ホウ素の使用：炭化ホウ素は高温で軟化して粒子表面に付着し、緻密化に寄与します。表面に形成されるB2O3酸化膜により耐酸化性を発揮するとともに、生成した柱状結晶により気孔率が低減され中温強度が向上します。
Ⅲ．結合システムの改善:
バインダーは耐火性キャスタブルの「骨格」です。適切なバインダーを選択すると、中間温度強度の弱点を根本的に変えることができます。
1. 高性能セメントの使用: 可能な限り、純粋なアルミン酸カルシウム セメント (CA-70 またはそれ以上のグレード) を使用する必要があります。一般のCA-50セメントと比較して、中温段階での強度保持率に優れています。
2. 複合バインダー: セメントを化学バインダー (リン酸塩など) と組み合わせるか、粘着性バインダー (シリカゾルやアルミナゾルなど) を使用します。これらの結合方法は、脱水により崩壊しやすい純粋な水和バインダーとは異なり、中間温度で安定したネットワーク構造を形成します。
IV.微細構造と粒子サイズの最適化:
物理的手法を使用して材料の内部構造をよりコンパクトにし、欠陥を減らします。
1. 合理的な粒度分布: 最密充填の原理に従って、骨材 (コランダムやムライトなど) の粒子分布を最適化し、内部の気孔率を低減します。
2. 微粉末技術の導入：活性アルミナ微粉末またはシリカ微粉末を適量添加し、微粉末の充填効果を利用して見かけの気孔率を減らし、材料密度を高め、強度を向上させます。
V. 施工と硬化の管理:
たとえ最高の耐火キャスタブル材料配合であっても、不適切な構造では強度が大幅に低下します。
1. 水の添加の厳密な制御: 過剰な水の添加は、気孔率を大幅に増加させ、密度を低下させます。混合中の水の添加量は、メーカーの推奨量に従って厳密に従う必要があります。
2. 焼成プロセスの標準化：中温段階（特に 900 度～1200 度）で加熱する場合は、過度の加熱による亀裂や構造の緩みを避け、水和物が完全に脱水および再結晶化するのに十分な保持時間を確保する必要があります。
