(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミナセメントを0.5〜８wt％の割合で含む黒鉛−SiC−アルミナ系流し込み耐火物を施工するにあたり、該流し込み耐火物を、施工枠内空間に流し込み、次いで30〜80℃に加熱して養生し、その後に 100℃以上の温度で加熱して水分を除去することを特徴とする流し込み耐火物の施工方法。
【請求項２】
混銑車の内壁面に、中子との間に形成される空間内に黒鉛−SiC−アルミナ系流し込み耐火物を流し込んだのち乾燥することにより、内張り耐火物を施工するにあたり、少なくとも下記 (a)〜(c) の工程を経ることを特徴とする流し込み耐火物の施工方法。
(a) 鉄皮に沿って施工したバックアップ耐火物と車内側にセットした前記中子との流し込み空間に、 0.5〜８wt％のアルミナセメントを含有する黒鉛−SiC−アルミナ系流し込み耐火物を流し込む工程
(b) 流し込み耐火物を30〜80℃に加熱し、養生する工程
(c) 流し込み耐火物を 100℃以上の温度で加熱して水分を除去する工程
【請求項３】
混銑車の内壁面に、中子との間に形成される空間内に黒鉛−SiC−アルミナ系流し込み耐火物を流し込んだのち乾燥することにより、内張り耐火物を施工するにあたり、少なくとも下記 (a)〜(d) の工程を経ることを特徴とする流し込み耐火物の施工方法。
(a) 鉄皮に沿って施工したバックアップ耐火物と車内側にセットした前記中子との流し込み空間に、 0.5〜８wt％のアルミナセメントを含有する黒鉛−SiC−アルミナ系流し込み耐火物を流し込む工程
(b) 中子もしくは中子の車内側を加熱することにより、流し込み耐火物を30〜80℃で養生する工程
(c) 中子を分解，撤去する工程
(d) 流し込み耐火物を 100℃以上の温度で加熱して水分を除去する工程
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミナセメントを含む流し込み耐火物の施工方法に関し、特に、混銑車内張り用の流し込み耐火物を混銑車の内壁面に流し込んで乾燥する技術についての提案である。
【０００２】
【従来の技術】
混銑車は、鉄鋼製造プロセスで溶銑を高炉から転炉に運搬するために使用される。またこの混銑車は、十数年前から、溶銑中の珪素や硫黄、燐などの不純物を除去するための予備処理にも使用されている。
【０００３】
このような混銑車の内張り耐火物、即ち溶銑と接触する耐火物は、従来、耐火煉瓦を積み重ねることで施工されていた。しかし、近年の煉瓦積み熟練工の不足に鑑み、また施工コストの削減を目的として、最近では、煉瓦による施工に代替して、流し込み耐火物（以下、単に流し込み材という）を利用した施工方法が検討されている。
【０００４】
この流し込み材は、従来から取鍋や高炉出銑樋の材料として使用され、コストの削減および機械化や自動化の達成に寄与している。また、この流し込み材を利用した施工方法は、耐火物を構成する金属酸化物などの耐火成分を粉粒状にした流し込み材を水などを媒体として混練し流動性を持たせたものを、型枠中に流し込み凝固させる方法である。
【０００５】
このような流し込み材を利用した施工方法を混銑車の内張りに適用する場合、混銑車内部に耐火物の内側形状を形成する中子と呼ばれる型枠を設置し、この中子と混銑車内壁あるいは混銑車内部に施工した永久張りれんがとの間に流し込み空間を形成し、この流し込み空間内に、前述した流し込み材と水などとの混練物を流し込んで養生するという施工方法が考えられる。
【０００６】
しかしながら、この流し込み材は、混銑車内張り耐火物としては、取鍋などと比較してその施工が困難であること、流し込み材の耐用性が十分でないこと、などの理由から、普及するには至っていないのが実情である。
【０００７】
つまり、混銑車は、上記したような溶銑の運搬容器であり、また予備処理反応容器としても使われるため、その内張り耐火物としては、耐火性に加えて、溶銑やスラグとの反応に対する耐用性に優れる材料が必要であり、黒鉛−SiＣ−アルミナ系のような耐火物を使用する。しかしながら、このような系の耐火物を流し込み材として使用すると、流し込み、養生後の強度が低いため、中子を脱枠する際に、施工体が損傷するという新たな問題があった。また、流し込み材に共通な課題として、流し込み後の加熱乾燥時に施工体中の水分が急激に気化膨張することにより爆裂が生じやすいという問題があった。
【０００８】
このような問題に対し、施工体損傷の発生を防止する技術として、流し込み材中のセメント量を増加させる方法が考えられる。しかしながら、この方法は、養生後の施工体強度を上げるのには好適な方法である反面、施工後の加熱乾燥時における水分の急激な気化による爆裂という問題に対しては有効な対策ではない。特に、上記混銑車の内張りのような耐火物に有効と考えられるアルミナセメントを用いる場合には、急激な加熱乾燥による爆裂が顕著であった。
【０００９】
この爆裂の発生を防止できる技術として、従来、特開昭53−66917 号公報には流し込み材中に金属Alを添加する方法が、また、特開昭56−5O172 号公報には流し込み材中に有機繊維を添加する方法が提案されている。
しかしながら、前者の技術では、水分と金属Alとの反応で水素ガスが発生し、特に開放口が受銑口のみの混銑車においては、その水素ガスが内部に滞留し、安全性の点で問題があった。一方、後者の技術では、安全性の点では問題がないが、爆裂を抑制する効果が小さく、実用的ではなかった。
その他、特開平８−260018号公報には、混銑車の内張り耐火物を水分を吸収しうるライニング構造とする技術が提案されているが、この提案にかかる技術は、内張り材料自体を改良するものではなく、その対策が間接的であり、場合によっては設計上実施ができない場合があった。
【００１０】
このように、流し込み材を用いて混銑車内張り耐火物を施工する従来の技術では、流し込み材の乾燥時の爆裂や中子脱枠時の機械的損傷等による施工体欠陥を効果的に防止するのに十分に満足し得る施工方法がなかった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した課題を解決できる流し込み耐火物の施工方法を開発するためになされたものであり、その主たる目的は、流し込み材を用いて混銑車内張り耐火物を施工するにあたって、乾燥時の爆裂や中子脱枠時の機械的損傷等による施工体欠陥を効果的に防止できる施工方法を提案することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手投】
発明者らは、上記目的の実現に向け鋭意研究した結果、下記内容を要旨構成とする発明を完成した。すなわち、本発明にかかる流し込み耐火物の施工方法は、アルミナセメントを0.5〜８wt％の割合で含む黒鉛−SiC−アルミナ系流し込み耐火物を施工するにあたり、該流し込み耐火物を、施工枠内空間に流し込み、次いで30〜80℃に加熱して養生し、その後に100℃以上の温度で加熱して水分を除去することを特徴とする。
【００１３】
特に、混銑車の内壁面に、中子との間に形成される空間内に黒鉛−SiC−アルミナ系流し込み耐火物を流し込んだのち乾燥することにより、内張り耐火物を施工するにあたっては、少なくとも下記 (a)〜(c) の工程を経ることを特徴とする。
(a) 鉄皮に沿って施工したバックアップ耐火物と車内側にセットした前記中子との流し込み空間に、0.5〜８wt％のアルミナセメントを含有する黒鉛−SiC−アルミナ系流し込み耐火物を流し込む工程
(b) 流し込み耐火物を30〜80℃に加熱し、養生する工程
(c) 流し込み耐火物を 100℃以上の温度で加熱して水分を除去する工程
なお、上記施工方法において、流し込み耐火物を加熱養生する前記(b) の工程は、中子もしくは中子の車内側を加熱することが好ましく、また、脱枠工程前に行うことが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる流し込み耐火物の施工方法の一例として、混銑車内張り耐火物の施工方法について説明する。
(1)本発明では、まず、鉄皮に沿って施工したバックアップ耐火物と車内側にセットした中子との流し込み空間に、 0.5〜８wt％のアルミナセメントを含有する流し込み材を流し込む。
ここで、バックアップ耐火物は、鉄皮内面に直接あるいは充填材を介して接する耐火レンガであり、シャモットレンガ等の通常の混銑車で使用される耐火物をを用いることができる。
【００１５】
本発明では、流し込み材として、アルミナセメントを 0.5〜８wt％含有する耐火物を用いる。この理由は、アルミナセメントが、他のセメントに比べて耐火性に優れ、流し込み材原料として常用されるものだからであり、このアルミナセメントを 0.5〜８wt％含有させた耐火物を使用することにより、内張り耐火物として要求される1000℃以下の耐火物強度が得られるからである。即ち、このアルミナセメントの含有量が低すぎると、1000℃以下での耐火物強度が不足し、一方、その含有量が高すぎると、溶損量が増える問題があり、特に好ましくはアルミナセメントは１〜４％の含有量で使用される。
【００１６】
特に、本発明の施工方法において、アルミナセメントは、養生強度が低い３〜18wt％の黒鉛を含む流し込み材に対しその養生強度を向上させることができるため、好適である。
【００１７】
なお、この工程では、流し込み耐火物が接触するバックアップ耐火物の面を、予め、加熱養生工程の温度に耐え水分を透過させないタールピッチなどの材料で覆って、その後に流し込みを行うことがより好ましい。
【００１８】
(2)次に、上記流し込み工程(1) に引き続き、流し込み材を30〜80℃に加熱し、養生する。
この加熱による養生は、中子を分解，撤去する脱枠工程を経る前に行うことが好ましい。本工程によって、施工体全体にわたり硬化反応を速やかに進行させることで、脱枠時に問題となる材料強度不足に起因する施工体欠陥の発生を効果的に防止することができるからである。
【００１９】
また、30〜80℃に加熱することで、硬化反応により生成する水和物組成中の結晶水並びに結晶水以外の自由水の量を制御することができ、その結果、後工程で引き続き行われる乾燥工程での爆裂の危険性を十分に低減することができる。
【００２０】
この理由は、後の工程で行う水分の乾燥除去では、自由水および結晶水の除去が必要であり、特に結晶水の除去は、自由水の除去に比較して難しく、爆裂の発生と関連があるからである。具体的には、自由水を除去する際には、自由水は沸点以下の施工体内部から沸点以上の施工体表面に液状で効率よく流動するため、施工体表面での蒸発が律速段階となり、自由水の除去が終わるまでは施工体内部の温度が沸点以上に上がることはなく、爆裂の原因となる過剰な蒸気圧の上昇は起こりにくい。これに対し、結晶水を除去する際には、水和物からの結晶水の放出は水の沸点より高温で起こる場合が多く、水和物より放出された結晶水は直ちに水蒸気となる。このため、水蒸気の移動は、液状水の移動に比べて著しく効率が悪く、その結果、結晶水の除去過程では、結晶水が放出された場所から施工体表面までの蒸気の拡散移動が律速段階になり、結晶水の放出が蒸気の拡散移動に比べ著しく速くなった場合に、施工体内部で圧力上昇が生じ、爆裂が発生するのである。
したがって、乾燥工程での爆裂を防止するためには、乾燥すべき水分のうち自由水の割合を増やし、結晶水の割合を減らすことが重要となる。
【００２１】
本発明において養生温度を30〜80℃にするのは、アルミナセメントが養生温度によって結晶水の割合が異なる水和物を生成するからであり、具体的には以下の理由による。
即ち、養生温度が30℃を下回ると、53.3％の結晶水を含有するCaＯ・Al2O3 ・10H2O を多く生成し、後の乾燥工程では 100〜200 ℃の狭い範囲で急激に結晶水を放出し、爆裂する危険性が増加する。この点、養生温度が30℃以上になると、28.6％の結晶水を含有する３CaＯ・Al2O3 ・６H2Ｏを多く生成し、後の乾燥工程では 100〜55O ℃の広い範囲で結晶水を放出するので、爆裂する危険性は無くなる。したがって、養生温度は30℃以上であることが必要である。
一方、養生温度が80℃を超えると、あまりに硬化が速く進行し、施工体全体を均一に硬化させるのが事実上困難となる。均一硬化に関し、許容できる上限は80℃であるので、養生温度は80℃以下であることが必要である。
【００２２】
なお、加熱方法としては、加熱専用の恒温室を設けて行う方法、ビニールシートなどで覆い仮設の恒温室を設けて行う方法、混銑車内に温風を吹き込み中子の車内側を加熱する方法、中子に電熱ヒータ等を付帯して中子を直接加熱する方法などが好ましい。特に本発明では、中子もしくは中子の車内側を加熱して流し込み材を30〜80℃で養生することが好ましい。
また、加熱養生時間は３〜48時間程度が好ましい。
【００２３】
(3)上記加熱養生工程(2) に引き続き、流し込み材を 100℃以上の温度で加熱して水分を除去することにより、混銑車の内壁面に内張り耐火物層を形成する。
この工程では、加熱養生後の流し込み材中の結晶水の割合が少ないので、迅速に水分を除去することができる。
なお、この加熱乾燥は、既知の方法と同様に、加熱バーナーを用い、最高温度 600〜1000℃で 0.5〜４日間程度加熱することにより行われる。
また、中子の分解，撤去は、 100℃以上の温度で実施する加熱工程よりも前の段階で行うが、上記加熱養生工程(2) の前後のいずれの段階かは問わない。ただし、脱枠時の施工体欠陥の発生を防止するには、工程(2) の後に行うことが好ましい。
【００２４】
【実施例】
以下、実施例に従い、本発明の効果を詳細に説明する。なお、本実施例では、本発明の施工方法を混銑車の内張り耐火物に適用した例について説明するが、本発明の施工方法はこの実施例に限定されるものではない。
【００２５】
まず、実際の混銑車への流し込み材の施工に先立ち、まず、図１に示すモデル実験装置を使用して本発明の効果を調べた。
流し込み材としては、10％SiＣ−５％人造黒鉛−２％ピッチ−２％アルミナセメント−残アルミナよりなる材料を用いた。特に、アルミナセメントは75％のアルミナと残カルシアからなるものである。
この流し込み材に、 6.2％の水を添加し、モルタルミキサーにて４分混練し、実験装置の枠の中に流し込んだ。このときの施工厚さは 300mmとした。
流し込み完了後、流し込み材を種々の温度で12時間養生した。その後、流し込み材の表面温度を測定しながら、バーナ加熱によって施工体を乾燥し、爆裂の有無を調べた。
【００２６】
その結果を表１に示す。この表に示す結果から明らかなように、養生温度が15℃の場合（比較例１）は、表面温度が 600℃となる乾燥条件では爆裂の問題はなかったが、表面温度が 800℃となる乾燥条件では爆裂した。また、養生温度が85℃の場合（比較例２）は、乾燥する以前の養生段階において亀裂が発生した（以下、実験中止）。これに対し、本発明の養生条件に従って30〜80℃で処理した場合（実施例１〜４）は、表面温度が 800℃となる乾燥条件でも爆裂は観察されず、本発明の効果が明確であることがわかった。
【００２７】
次に、上記モデル実験装置で用いた流し込み材を 250ｔの容量をもつ実際の混銑車の内壁面に施工し、従来の施工方法と比較して本発明の効果を確認した。図２は、流し込み施工により混銑車内壁面に形成したライニングの構造を示す。
まず、ミキサー車および圧送ポンプを用い、70ｔの流し込み材料を 1.5時間かけて混銑車の内壁面に流し込んだ。このときの施工厚さは 300mmとした。
流し込み完了後、熱風送風機により、混銑車内雰囲気を所定温度で12時間保持し、加熱養生を行った。その後、バーナーを使用し、混銑車内雰囲気を一定速度で 600℃まで昇温し乾燥を行った。
【００２８】
その結果、表１に示すように、比較例１では、欠陥なく施工体を乾燥するのに４日間を要したが、本発明の施工方法にかかる実施例１〜４では、２日間で欠陥なく施工体を乾燥することができた。
【００２９】
【表１】
0003706739.tif 000002
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の流し込み耐火物の施工方法によれば、流し込み材を用いて混銑車内張り耐火物などの耐火物を施工するにあたって、乾燥時の爆裂や脱枠時の機械的損傷等による施工体欠陥を効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１で用いたモデル実験装置を示す図である。
【図２】実施例２で施工した混銑車内面のライニング構造図である。
【図１】
0003706739.tif 000003
【図２】
0003706739.tif 000004