I. 低セメントキャスタブルの製造原理
の準備低セメント耐火キャスタブル「セメント含有量の削減、微細構造の最適化、高温性能の向上」を中心目標とし、作業性と使用安定性の両方を確保するために次の 4 つの原則に厳密に従ってください。{0}
1. 粒子グレーディング最適化原理
粒子のグレーディングは、キャスタブルのかさ密度、気孔率、および強度を決定するための基礎となります。 「最密充填理論」に従う必要があり、通常は 3- レベルまたは 4- レベルのグレーディング設計を採用します。
1) 粗骨材（5-15mm）：30%～45%を占め、主に骨格支持の役割を果たし、高温での体積変化による構造亀裂を避けるために、化学的安定性が高く熱膨張係数が低い原料（高アルミナボーキサイト、コランダムなど）を選択する必要があります。
2) 中骨材 (1 ～ 5 mm): 20% ～ 30% を占め、粗骨材間の隙間を埋め、材料の流動性を向上させます。また、界面反応を減らすために粗骨材の組成を一致させる必要があります。
3）微粉末（0.074～1mm）：15％～25％を占め、骨材間の隙間をさらに埋め、密度を向上させます。微粉末の粒径は適切な範囲内に制御する必要があります。粗すぎる粉末は容易に積み重ねが緩くなり、一方、細かすぎる粉末は水の需要を増加させます。
4) マイクロパウダー(<0.074mm): accounts for 5%-15%, including mineral micro powder (such as silica fume, alumina micro powder) and cement clinker micro powder. It is the key to achieving "low cement". Through the ball effect of micro powder and the reaction with volcanic ash, the cement dosage is reduced and the strength is improved.
2. セメント投与量の正確な制御の原理
低セメント耐火キャスタブルのセメント量（主にアルミン酸塩セメント）は、通常 8% 以下（質量分率）です。 「投与量を減らす」ことと「構造と初期の強度を確保する」ことの間でバランスを取る必要があります。
(1) 最小有効投与量: キャスタブルの目的に従ってセメント投与量を決定し(例: 高温のキルンライニングの場合は. 5%-7%、低温のパイプラインの場合は7%-8%)、高温で低融点のアルミン酸カルシウム(例: CA6、C12A7)が生成する過剰な投与量を避けます。それは耐火性を低下させます。
(2) 微粉末との相乗効果: シリカフュームとアルミナ微粉末のポゾラン反応を通じて、セメント水和生成物 (CAH10、C2AH8 など) と結合して安定した C-A-S-H ゲルまたは柱状 CA6 結晶を形成し、セメント投与量の減少によって引き起こされる強度損失を補います。
3. 水需要と流動性のバランスの原則
水の需要はキャスタブルの密度、気孔率、加工性に直接影響し、妥当な最低範囲 (通常は 5% ～ 8%) 内に制御する必要があります。
(1) 水需要の削減: 高効率の減水剤 (ポリカルボン酸やナフタレン系など) を添加することで、粒子間の引力が減少し、低含水量でも高い流動性が得られ、過度の水分蒸発後の貫通孔の形成が回避されます。
(2)流動性適応：工法（圧送、振動等）に応じて流動性を調整します。ポンプで送られた材料の膨張は 250mm 以上である必要があり、振動した材料の膨張は 200mm 以上である必要があります。同時に、骨材の成層を引き起こす過剰な流れを避けてください。
4. 体積安定性制御原理
低セメント耐火キャスタブルは、加熱中に相変化や水和生成物の分解により体積が変化しやすいです。これには、原材料の選択と添加物の制御が必要です。
(1) 原材料の膨張補償: セメント水和生成物の分解によって引き起こされる収縮 (CAH10 は 100 ～ 200 度で C2AH8 に分解し、約 10% の体積収縮) を相殺するために、適切な量の膨張剤 (カイヤナイトやシリマナイトなど、高温でムライトに変化し、10% ～ 15% 膨張する) を添加します。
(2) 微細構造の最適化：微粉末の充填と結晶の方向性成長（CA6 柱状結晶の織り交ぜなど）により、加熱時の緩んだ構造が減少し、体積安定性が向上します。通常、1100度焼成後の直線変化率を±0.5%以内に抑えることが要求されます。
2. 低セメントキャスタブルの性能に影響を与える主な原材料
低セメント キャスタブルの性能（耐火性、強度、熱衝撃安定性、耐食性）は、原材料の化学組成、鉱物構造、粒度分布によって決まります。-主要原材料は次の 5 つのカテゴリーに分類できます。
1. 耐火骨材: キャスタブルの耐火物基礎と骨格強度を決定します。
耐火骨材は 60%-75% を占め、キャスタブルの「骨格」となります。その性能は、キャスタブルの耐火性と高温支持能力を直接決定します。
(1) 高-アルミナ骨材(Al₂O₃ 70%以上) 組成と性能：コランダム、ムライトを主成分とし、耐火度1770度以上、室温での圧縮強度100MPa以上、高温(1400度)での圧縮強度50MPa以上。該当するシナリオ: 中温および高温のキルン (セメントロータリーキルン焼成ゾーン、冶金加熱炉など) のライニングでは、低融点相 (FeO・Al2O3、融点 1250 度など) の形成を防ぐために過剰な不純物 (Fe2O3、TiO2 など) を避ける必要があります。
(2) コランダム骨材(Al₂O₃ 90%以上): 組成と性能: 主に-コランダム、緻密な構造、耐火性1850度以上、耐食性(溶鋼やスラグ腐食に対する耐性など)は高-アルミナ骨材よりも優れている。該当するシナリオ: 超高温環境 (鋼高炉や非鉄金属精錬炉の鉄トラフなど) - では、熱衝撃安定性の低下を引き起こす過度の粗骨材を避けるために、骨材の粒度分布を制御する必要があります。
2. 耐火性微粉末：「低セメント」と性能を実現するための核となる微粉末
改良率は 5% ～ 15% であり、これが低セメント耐火キャスタブルと通常のキャスタブルを区別する鍵となります。主に次のものが含まれます。
(1) Alumina micropowder (Al₂O₃≥99%, D50=1-5μm): Mechanism of action: reacts with cement hydration products to form CA6 crystals, improving high-temperature strength; fills the gaps between aggregates and reduces porosity (can reduce apparent porosity from 18% to below 12%); Performance impact: Increasing the amount of micropowder can improve refractoriness, but excessive amount (>15%) 水の需要が増加するため、減水剤と併用する必要があります。
(2) シリカフューム (SiO₂ 90% 以上、D50=0.1-0.5μm): 作用機序: 高いポゾラン活性を持ち、セメント水和により生成する Ca(OH)₂ と反応して C-S-H ゲルを形成し、初期強度を向上させます。球状粒子により材料内部の摩擦を軽減し、流動性を向上させます。注意事項: 使用するシリカフュームの量は制御する必要があります (通常は 3%-8%)。過度に使用すると、キャスタブルに大量の低融点ガラス（CaO-SiO₂-Al₂O₃ ガラス、融点など）が生成します。-<1400°C) at high temperatures, reducing corrosion resistance.
3. バインダー：作業性と強度向上の鍵。
低セメント キャスタブルの結合剤は主にアルミン酸塩セメントであり、微粉末の化学結合によって補足されています。そのパフォーマンスは、キャスタブルの硬化時間と強度に影響します。
(1) アルミン酸塩セメント (CA-50、CA-70): 組成と特性: CA-50 は CA (アルミン酸一カルシウム) を 50% ～ 60% 含み、中程度の硬化時間 (初期硬化 45 分以上、最終硬化 10 時間以下)、および高い初期強度 (1d 圧縮強度 20MPa 以上) を持ちます。 CA-70 は 70% 以上の CA を含み、初期強度が高くなりますが、硬化が早く、遅延剤と併用する必要があります。性能への影響: セメント中の CaO 含有量は耐火性に直接影響します。 CaO が 1% 増加するごとに、耐火性は約 15 ～ 20 度低下します。したがって、CaO 含有量の低いセメント (CA-70 CaO 22% 以下) を選択する必要があります。
(2) 凝結遅延剤/促進剤: 凝結遅延剤 (クエン酸や酒石酸、0.05%-0.2% で添加) は凝結時間を延長し、長距離の輸送や大量の注入に適しています。-硬化促進剤（Li₂CO₃ や CaCl₂ など、0.01% ～ 0.05% 添加）により硬化時間が短縮され、低温施工環境（冬季施工など）に適しています。ただし、過度な使用は強度が低下する可能性がありますので避けてください。
4. 減水剤：水の需要と流動性のバランスをとるための中心となる添加剤
減水剤は、低セメント耐火キャスタブルの「低水量と高流量」を実現する鍵となります。添加量は通常0.1%～0.5%です。
(1) ポリカルボン酸減水剤: 利点: 高い減水率 (最大 30% ～ 40%)、良好なスランプ保持性 (1 時間以内の膨張損失 20mm 以下)、アルミネートセメントとの相溶性が良好で、過度の遅延を引き起こしません。性能への影響: 水の需要を 2 ～ 3 パーセントポイント削減し、1100 度で焼成した後のキャスタブルの圧縮強度を 15% ～ 20% 増加させ、見かけの気孔率を 3 ～ 5 パーセントポイント減少させることができます。
(2) Naphthalene water reducer: Features: Medium water reduction rate (20%-25%), low price, suitable for scenes with low fluidity requirements; Note: The dosage needs to be controlled. Excessive dosage (>0.5%) はキャスタブルの層間剥離や強度の低下を引き起こします。
5. 機能性添加剤: 体積安定性と特殊特性を調整する
(1) 膨張剤 (カイヤナイト、シリマナイト): 機能: 高温 (1100 ～ 1400 度) でムライトに変化し、10% ～ 15% 膨張し、キャスタブルの収縮を相殺し、亀裂を防ぎます。投与量: 通常 3% ～ 5%、過剰な投与量は過剰な体積膨張につながり、内部応力が発生します。
(2) -防爆剤 (金属アルミニウム粉末、添加量 0.1%-0.3%): - 機能: 加熱プロセス (200 ～ 600 度) 中にゆっくりと酸化して Al₂O₃ を生成し、少量のガスを放出し、低セメント耐火キャスタブル内の遊離水を排出し、高温での水の急速な蒸発による構造の破裂を防ぎます。温度。
（３）熱衝撃安定剤（炭化珪素、窒化珪素、添加量５％｛｛７｝｝１０％）：機能：炭化珪素（熱膨張係数４．５×１０⁻⁶／度）と窒化珪素（熱膨張係数３．２×１０⁻⁶／度）の低膨張特性を利用し、キャスタブルの熱応力を軽減し、熱衝撃安定性を向上させる。 （通常、水冷熱衝撃の回数は10回から20回以上に増加する可能性があります）。
