(57)【要約】【課題】簡便な施工で、均一かつ高い強度特性を有し、さらには耐熱性にも優れる施工体を得るための、コークス炉の炉底部の耐火物施工の際に使用し、複数の赤れんがの周囲に流し込み充填される不定形耐火物、及びその製造方法を提供する。【解決手段】粒径5〜0.5 mmの耐火性粒子、粒径0.5 mm未満の耐火性微粒子、中心粒径7μm以下の耐火性超微粉、及びアルミナセメントを、それぞれ所定量配合してなり、前記粒径5〜0.5 mmの耐火性粒子のAl2O3含有量、及び前記粒径0.5 mm未満の耐火性微粒子のAl2O3含有量が、共に50質量％以上である耐火組成物に、分散剤と、増粘剤とを配合し、さらに水を添加し混練する工程からなり、得られた不定形耐火物が所定の耐熱性及び流動性を有することを特徴とする不定形耐火物の製造方法、及びこの方法によって得られた不定形耐火物。【選択図】図１
2014214033.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コークス炉の炉底部の耐火物施工の際に使用し、複数の赤れんがの周囲に流し込み充填される、下記(A)及び(B)の特性を有する不定形耐火物を製造する方法であって、
原料として、粒径5〜0.5 mmの耐火性粒子、粒径0.5 mm未満の耐火性微粒子、中心粒径7μm以下の耐火性超微粉、及びアルミナセメントからなる耐火組成物を有し、
前記耐火組成物は、耐火組成物100質量％中、前記5〜0.5 mmの耐火性粒子を30〜60質量％、前記粒径0.5 mm未満の耐火性微粒子を15〜40質量％、前記中心粒径7μm以下の耐火性超微粉を5〜15質量％、及びアルミナセメントを10〜20質量％の割合で配合してなり、
前記粒径5〜0.5 mmの耐火性粒子のAl2O3含有量、及び前記粒径0.5 mm未満の耐火性微粒子のAl2O3含有量が、共に50質量％以上であり、
前記耐火組成物に、分散剤と、増粘剤とを配合し、予め混合したものに水を添加し混練する工程からなることを特徴とする不定形耐火物の製造方法。
(A)JIS R2521に準じた型枠を用いて成形した試片の400℃で３時間加熱後の物性値が、圧縮強度50 MPa以上、残存収縮率0.5％以下、及びかさ比重2.05以上である。
(B)底面が幅40 mmで長さが1000 mmの型枠に、前記不定形耐火物を平均高さが40 mmとなるように長尺方向の一端から注ぎ込み、自己流動させた後、養生硬化したものを試片とした時に、前記型枠の先端側の試片高さ／前記型枠の注入側の試片高さの比が0.7以上で、前記型枠の先端側0〜10 mmの間に位置する試片の表面下1 mmまでに、粒径1 mm以上の耐火性粒子の一部が存在し、試片の注入側から先端側までいずれの部位においても400℃で３時間加熱後の圧縮強度が45 MPa以上である。
【請求項２】
前記分散剤が縮合リン酸塩系、ポリアクリル酸系又はポリカルボン酸系であることを特徴とする請求項１に記載の不定形耐火物の製造方法。
【請求項３】
前記増粘剤が微生物発酵多糖類のウェランガム又はキサンタンガムであることを特徴とする請求項１又は２に記載の不定形耐火物の製造方法。
【請求項４】
コークス炉の炉底部の耐火物施工の際に使用し、複数の赤れんがの周囲に流し込み充填される、下記(A)及び(B)の特性を有する不定形耐火物であって、
粒径5〜0.5 mmの耐火性粒子、粒径0.5 mm未満の耐火性微粒子、中心粒径7μm以下の耐火性超微粉、及びアルミナセメントからなる耐火組成物と、分散剤と、増粘剤とを配合し、予め混合したものに水を添加し混練してなり、
前記耐火組成物は、耐火組成物100質量％中、前記5〜0.5 mmの耐火性粒子を30〜60質量％、前記粒径0.5 mm未満の耐火性微粒子を15〜40質量％、前記中心粒径7μm以下の耐火性超微粉を5〜15質量％、及びアルミナセメントを10〜20質量％の割合で配合してなり、
前記粒径5〜0.5 mmの耐火性粒子のAl2O3含有量、及び前記粒径0.5 mm未満の耐火性微粒子のAl2O3含有量が、共に50質量％以上であることを特徴とする不定形耐火物。
(A)JIS R2521に準じた型枠を用いて成形した試片の400℃で３時間加熱後の物性値が、圧縮強度50 MPa以上、残存収縮率0.5％以下、及びかさ比重2.05以上である。
(B)底面が幅40 mmで長さが1000 mmの型枠に、前記不定形耐火物を平均高さが40 mmとなるように長尺方向の一端から注ぎ込み、自己流動させた後、養生硬化したものを試片とした時に、前記型枠の先端側の試片高さ／前記型枠の注入側の試片高さの比が0.7以上で、前記型枠の先端側0〜10 mmの間に位置する試片の表面下1 mmまでに、粒径1 mm以上の耐火性粒子の一部が存在し、試片の注入側から先端側までいずれの部位においても400℃で３時間加熱後の圧縮強度が45 MPa以上である。
【請求項５】
前記分散剤が縮合リン酸塩系、ポリアクリル酸系又はポリカルボン酸系であることを特徴とする請求項４に記載の不定形耐火物。
【請求項６】
前記増粘剤が微生物発酵多糖類のウェランガム又はキサンタンガムであることを特徴とする請求項４又は５に記載の不定形耐火物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コークス炉の炉底部の耐火物施工の際に使用し、複数の赤れんがの周囲に流し込み充填される不定形耐火物の製造方法、及びその方法によって得られる不定形耐火物に関する。
【背景技術】
【０００２】
コークス炉は30年以上前に次々に建設され、これらの炉が未だに使用されている。しかし、設備の老朽化や古い設計技術に基づくことによる、排出ガスやエネルギー効率の低さ等の環境問題、原料炭品質低下の問題などが山積しており、最新型コークス炉を建設する機運が高まってきており、2008年の新設を起点として、その後も具体的な建設計画が出てくるようになってきた。
【０００３】
一方、コークス炉は、珪石れんがからなる耐火れんが層と、その外側に設けられた赤れんがからなる断熱層とで構成されているが、コークス炉の土台部分である炉底部の施工は、断熱層を構成する赤れんがに鏝を用いて目地モルタルを塗り込みながら一枚ずつ貼り付けていく作業を、下方から順に各段の高さ位置をレベル調整しながら行っており、大変な熟練作業と工期を必要としている。従って、コークス炉の建設には、熟練した技能を持つ築炉工を多数必要とする。
【０００４】
しかし、30年前に比べ、築炉工の数は1/2の水準まで減少し、さらには高齢化も急速に進んでいる。しかも、コークス炉の建設は25年間以上行われていなかったため、工事経験を持つ熟練工はほとんどいなくなってきている。そのため、コークス炉を新設するに当たっては、熟練工不足を補うために、施工工事の簡便化が強く望まれるようになってきた。
【０００５】
また、30年以上前に建設されたコークス炉においては、この赤れんがに使用される目地モルタルに、ポルトランドセメント系の結合材が適用されていた。しかし、最近建設が計画されているコークス炉は、省エネルギーの観点から、熱を放出させず炉内に蓄熱させる構造に変化してきたことから、より熱負荷の増大が見込まれている。そのため、赤れんがの周辺に使用される不定形耐火物においても、使用する部位によっては耐熱温度を400℃まで高めておくことが望ましくなってきた。
【０００６】
特許文献1(特開2010-70422号)には、シリカ及びアルミナの少なくともいずれかを主成分とする骨材を55質量％以上、75質量％以下含有し、残部がアルミナセメント系結合材であり、前記骨材が、粒径0.6 mm以上、粒径2 mm未満の骨材粒を50質量％以上、かつ粒径0.2 mm未満の骨材粒を20質量％以上38質量％以下含んでいることを特徴とする耐熱モルタルが開示されている。
【０００７】
特許文献1に記載の耐火物の施工方法では、特に施工面のレベル調整を行うための均しモルタルや仕上モルタルの作業負荷軽減を目的としているため、前記モルタルとしてフリーフロー値(JIS R2521)が135 mmや140 mmのものを用いている。このフリーフロー値から明らかなように、均し作業においても基本的には鏝塗り作業を前提としている。さらに、従来通り赤れんが一枚ずつに鏝を用いてモルタルを塗り込みながら貼り付けていく作業も残されたままである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開2010-70422号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
コークス炉の炉底部は、平面出し・レベル調整が重要な部位であるため、特許文献1のように、フリーフロー値が135〜140 mmのモルタルで施工する場合は、例えば1 m間隔に細かくメッシュを切って型枠を設け、その中で平滑面を出すために、混練後のモルタルを流し込んだ後、直ちに鏝などを用いて丁寧に均し作業を行って、一定厚みとなるように押し広げてやらなければならない。しかしながら、コークス炉の炉底部は、非常に広大な面積を有しており、しかも、次のメッシュに作業を移行する際は、メッシュ毎に硬化を確認した後、脱枠と次のメッシュ用の型枠設置を行う必要があるため、作業負荷が大きく、かつ工期が非常に長くなっている。
【００１０】
特に仕上げモルタルの場合は、多孔質の赤れんがの上に施工することになるため、モルタルの水分が赤れんがに吸収されて、直ぐに流動性が低下してしまい、均し作業が非常に困難となっている。特許文献1では、この問題を解決するために、赤れんがに遮水層を設けたり、膨大な量の水を散水したりして、このモルタルからの吸水を抑えながら作業を行っている。
【００１１】
しかし、前記遮水層の形成には、シリコーン樹脂系処理剤を、スプレーガンや刷毛を用いて広い炉底の全面に塗布した後、一定期間養生しなければならないため、処理剤等のコスト増や作業工程の増加、工期延長などの問題が生じている。しかも、遮水層を設けたとしても、メッシュ間隔を広げたり、鏝を使っての均し作業を無くすことはできていない。
【００１２】
一方、遮水層や散水をせず、さらには鏝を使った均し作業などを行うことなく、容易かつ簡便にレベル調整を行うためには、水を多量に加えるなどして、フリーフロー値が200 mmを超えるようにした流し込み材を施工する方法が考えられるが、施工厚が薄くかつ広い範囲に流し込むと、流動時に分離が進行して、投入部側と流動した先端部側とで物性に差が見られるようになる。特に先端部側には微粉部が多く偏るようになり、この部位では硬化後の強度が低下したり、亀裂が生じやすくなる。特に微粉層が形成されると、この層は圧縮荷重によって容易に押しつぶされて変形しやすい。さらには微粉層が表面に形成されると、この上部に施工する耐火れんがとの接着性が損なわれやすくなる。しかも、この微粉層の浮上分離や先端部側の微粉偏析は、均し作業によっても解消させることはできない。
【００１３】
従って、本発明の目的は、簡便な施工で、均一かつ高い強度特性を有し、さらには耐熱性にも優れる施工体を得るための、コークス炉の炉底部の耐火物施工の際に使用し、複数の赤れんがの周囲に流し込み充填される不定形耐火物、及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的に鑑み鋭意研究の結果、本発明者らは、特定の耐熱性及び流動性、並びに強度を有する不定形耐火物を使用することにより、前記不定形耐火物を流し込むだけで平面出し及びレベル調整が可能となるのみならず、赤れんがの構築までもが可能となるため、鏝を使っての作業が不要となり、かつ高い強度特性及び耐熱性を有する施工体が得られることを見出し、本発明に想到した。
【００１５】
すなわち、コークス炉の炉底部の耐火物施工の際に使用し、複数の赤れんがの周囲に流し込み充填される、下記(A)及び(B)の特性を有する不定形耐火物を製造する本発明の方法は、原料として粒径5〜0.5 mmの耐火性粒子、粒径0.5 mm未満の耐火性微粒子、中心粒径7μm以下の耐火性超微粉、及びアルミナセメントからなる耐火組成物を有し、前記耐火組成物は、耐火組成物100質量％中、前記5〜0.5 mmの耐火性粒子を30〜60質量％、前記粒径0.5 mm未満の耐火性微粒子を15〜40質量％、前記中心粒径7μm以下の耐火性超微粉を5〜15質量％、及びアルミナセメントを10〜20質量％の割合で配合してなり、前記粒径5〜0.5 mmの耐火性粒子のAl2O3含有量及び前記粒径0.5 mm未満の耐火性微粒子のAl2O3含有量が、共に50質量％以上であり、前記耐火組成物に分散剤と、増粘剤とを配合し、予め混合したものに水を添加し混練する工程からなることを特徴とする。
【００１６】
(A)JISR2521に準じた型枠を用いて成形した試片の400℃で３時間加熱後の物性値が、圧縮強度50 MPa以上、残存収縮率が0.5％以下、及びかさ比重が2.05以上である。
【００１７】
(B)底面が幅40 mmで長さが1000 mmの型枠に、前記不定形耐火物を平均高さが40 mmとなるように長尺方向の一端から注ぎ込み、自己流動させた後、養生硬化したものを試片とした時に、前記型枠の先端側の試片高さ／前記型枠の注入側の試片高さの比が0.7以上で、前記型枠の先端側0〜10 mmの間に位置する試片の表面下1 mmまでに、粒径1 mm以上の耐火性粒子の一部が存在し、試片の注入側から先端側までいずれの部位においても400℃で３時間加熱後の圧縮強度が45 MPa以上である。
【００１８】
本発明の不定形耐火物は、コークス炉の炉底部の耐火物施工の際に使用し、複数の赤れんがの周囲に流し込み充填される、前記(A)及び(B)の特性を有するものであり、
粒径5〜0.5 mmの耐火性粒子、粒径0.5 mm未満の耐火性微粒子、中心粒径7μm以下の耐火性超微粉、及びアルミナセメントからなる耐火組成物と、分散剤と、増粘剤とを配合し、予め混合したものに水を添加し混練してなり、
前記耐火組成物は、耐火組成物100質量％中、前記5〜0.5 mmの耐火性粒子を30〜60質量％、前記粒径0.5 mm未満の耐火性微粒子を15〜40質量％、前記中心粒径7μm以下の耐火性超微粉を5〜15質量％、及びアルミナセメントを10〜20質量％の割合で配合してなり、
前記粒径5〜0.5 mmの耐火性粒子のAl2O3含有量、及び前記粒径0.5 mm未満の耐火性微粒子のAl2O3含有量が、共に50質量％以上であることを特徴とする。
【００１９】
前記分散剤は、縮合リン酸塩系、ポリアクリル酸系又はポリカルボン酸系であるのが好ましい。
【００２０】
前記増粘剤は、微生物発酵多糖類のウェランガム又はキサンタンガムであるのが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の不定形耐火物を用いれば、広大な施工面積を有するコークス炉の炉底部の耐火物施工を簡便に行うことができ、作業負荷の軽減が可能となり、熟練工不足に対応することができる。本発明の不定形耐火物は、流動性に優れるのみならず、得られる施工体は、均一かつ高い強度特性を有し、さらには耐熱性にも優れる。本発明の方法により、前述のような効果を発現することのできる不定形耐火物を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の不定形耐火物を用いた、コークス炉の炉底部の耐火物施工方法の一例における、(a)基礎炉底レベル調整工程、(b)赤れんが層構築工程、及び(c)炉底レベル調整工程を説明する模式図である。
【図２】自己流動鋳込み試験の方法を説明する模式図である。
【図３】自己流動鋳込み試験にて得られた(a)実施例1、(b)実施例2、(c)比較例2、及び(d)比較例4の試片の先端から約7 mmの位置の断面写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
[1] 本発明の不定形耐火物を用いた、コークス炉の炉底部の耐火物施工方法（一例）
本発明の不定形耐火物を用いることにより以下に述べるコークス炉の炉底部の耐火物施工方法が可能となる。すなわち、本発明の不定形耐火物を用いた、コークス炉の炉底部の耐火物施工方法は、基礎となるコンクリート炉底上に、不定形耐火物を、例えば厚み10〜30 mmで流し込んで炉底レベルを調整する基礎炉底レベル調整工程と、前記流し込んだ不定形耐火物の上に、複数の赤れんがを、例えば6〜14 mmの隙間を開けて並べ置き、その隙間に前記不定形耐火物を流し込んで構築する赤れんが層構築工程と、前記赤れんがの上面に、前記不定形耐火物を、例えば厚み10〜30 mmで施工してレベルを調整する炉底レベル調整工程とを有し、前記赤れんが層構築工程と前記炉底レベル調整工程とを２回以上繰り返した後、その上に珪石れんがの築造を行うことを特徴とする。
【００２４】
その際に使用する不定形耐火物は、耐熱性と高流動性とを有することが必要で、この必要な特性、及びその特性を満たす不定形耐火物の製造方法は後述する。以下に、好適な施工方法の実施形態について適宜図面を用いて説明する。
【００２５】
図1は施工手順を模式的に示す。まず基礎となるコンクリート炉底１上に1段目の赤れんがの上面レベルを合わせるための水糸２を張っておく。次に1〜3 m四方の間隔で仕切り枠３を設け、前記仕切り枠３の内側にほぼ10〜30 mmの厚みで不定形耐火物４を流し込む。このとき仕切り枠を設けずに、不定形耐火物を流し込んでもよい。この不定形耐火物４は予めミキサーにて所定量の水を加えて混練したものを用いる。前記不定形耐火物４は、ほとんど自己流動で広がっていくが、投入位置が偏っていた場合などは、樽木などを用いた簡単な流動補助を行うことで、容易に鋳込み面を調整することができる。ここまでの工程を基礎炉底レベル調整工程と定義する。
【００２６】
基礎炉底レベル調整工程で流し込んだ不定形耐火物４は赤れんが５の敷目地としての機能を持っており、まだ硬化していない不定形耐火物４の上に赤れんが５を、予め張っておいた水糸２の高さレベルに合わせつつ、ほぼ10 mmの間隔(6〜14 mm：赤れんがの寸法公差が±2 mmであり、隣り合う2つの赤れんがにおける最大誤差が10 mm±2 mmとなるため。)で積んでいく。まだ硬化していない不定形耐火物４の上に赤れんが５を積むことで、不定形耐火物４が硬化した時には先に流し込んだ不定形耐火物４とその上に積んだ赤れんが５とが強固に接着した状態が得られ、所謂目地切れの状態を防止することができる。
【００２７】
不定形耐火物４が硬化した後、赤れんが５間の隙間に前記ミキサーにて加水混練した不定形耐火物４を注ぎ込む。この作業は赤れんが５の横目地としての機能を持たせており、その前段階の複数の赤れんが５を積む作業を炉床全面行った後に行っても良いし、仕切り板一区画毎に行っても良い。ここまでの工程を赤れんが構築工程と定義する。
【００２８】
次に、先に施工した赤れんが５の上面にレベル調整のために不定形耐火物４を流し込む。この上にさらに赤れんが５を構築する場合は赤れんが５の上面レベル高さに、あるいは珪石れんがの築造に進む場合は炉床レベル出し高さに水糸２を張っておき、1〜3 m四方の間隔で仕切り枠３を設けた後、前記仕切り枠３の内側にほぼ10〜30 mmの厚みで不定形耐火物４を流し込む。仕切り枠３を使用しなくても施工は可能であるが、仕切り枠３を使用する方が、耐火物のめくれ上がりが起こり難くなるため好ましい。この工程を炉底レベル調整工程と定義する。
【００２９】
この赤れんが構築工程と炉底レベル調整工程とは2回以上繰り返されるが、本発明の不定形耐火物を用いることにより、赤れんがの隙間に不定形耐火物を注ぎ込むだけで隙間を充填できるので、赤れんが一枚ずつ鏝を使ってモルタルを塗込みながら貼り付けていく作業に比べて格段に作業負荷が軽減できる。
【００３０】
上述した各工程における不定形耐火物の流し込みの後は、養生時間を12時間以上かけて、不定形耐火物の強度を確保することが好ましい。
【００３１】
[2]コークス炉の炉底部用不定形耐火物に必要な特性
コークス炉は、珪石れんがからなる耐火れんが層と、その外側に配置される赤れんがからなる断熱層とで構成されている。コークス炉の炉底部を安定した構造体とするためには、この赤れんがの築造やレベル調整に使用される不定形耐火物も赤れんがと同等の強度を有するものが好ましく、耐熱性と、強度のバラツキを抑えるための高い流動性も併せ持つ必要がある。そのため、本発明の不定形耐火物の製造方法においては、以下の特性を持つように製造する。
【００３２】
赤れんがとしては、JIS R1250の4種（普通れんがのうち、圧縮強度の規格値が30 MPa以上であるもの）に規定されるもので、実測値として45〜70 MPaの圧縮強度を有するものが好ましい。従って、不定形耐火物もJIS R2521に準じた型枠を用いて成形した試片の400℃で３時間加熱後の圧縮強度（基準圧縮強度）が50 MPa以上、さらには後述する自己流動鋳込み試験用の型枠に鋳込んで成形して得られる試片においても、注入側から先端側まで全体に45 MPa以上の強度を有するものが好ましい。通常３時間以上加熱すれば、この試片の内部まで温度が均一化することから、３時間加熱後の圧縮強度で評価する。
【００３３】
ここで、自己流動鋳込み試験用の型枠に鋳込んで成形した試片の場合、自己流動中に様々な状態で分離が生じ、その状態に応じて強度にバラツキが生じる（一般に先端側が最も低くなる）ため、不定形耐火物の流動性を評価することができる。これに対して、前記JIS R2521に準じた型枠（40x40x160 mm型枠）を用いて型枠の中央から鋳込んで成形した場合は、流動分離の影響をほとんど受けないため、比較的強度低下の少ない試片が得られる。この流動分離の影響を極力受けないように成形した試片の圧縮強度を本願では基準圧縮強度と言う。尚、前記基準圧縮強度を測定するための試片の作製は、混練方法などはJIS R2521に準ずるが、鋳込み方法については、型枠の中央部から不定形耐火物を注ぎ込み、突き棒や鏝を使った均し作業は行わず、自己流動のみで充填させて行うものとする。
【００３４】
実機においては、常温で施工・硬化後を基準として稼働時に温度が上昇すると、例えば400℃では0.4％ほど熱膨張する。しかし、加熱収縮が0.5％を超えると、収縮率の方が大きく上廻るようになり、収縮割れが生じるようになる。そのため、不定形耐火物のJIS R2521に準じた型枠を用いて成形した試片の400℃で３時間加熱後の残存収縮率は0.5％以下が好ましい。尚、残存収縮率は、脱枠直後の試片の寸法から400℃で３時間加熱し、室温まで戻した後に何％収縮したかを表している。
【００３５】
赤れんがのかさ比重は、実測値によれば2.00〜2.03である。赤れんがはレベル調整用に施工した不定形耐火物の上に積まれるが、まだ硬化していない不定形耐火物の上に赤れんがを積む場合、不定形耐火物のかさ比重が赤れんがよりも小さいと、沈み込みによる赤れんが上面レベルのずれや傾きを起こす可能性がある。しかし、不定形耐火物のかさ比重が赤れんがと同等以上、より好ましくは2.05以上であれば、浮力の確実な発生により、上記の問題は起こらなくなる。
【００３６】
本発明不定形耐火物を用いた施工方法は、施工作業の簡便化のため、目地モルタルを鏝で塗り込みながら赤れんがを一枚ずつ貼り付けていく作業を無くし、高流動性の耐熱性高強度不定形耐火物を流し込むようにしたものである。そのため、不定形耐火物は積み置かれた赤れんがの間のほぼ10 mmの隙間に自己流動で入り込まなければならない。流動性の評価指標としては、JIS R2521に準じたフロー試験がよく行われている。しかし、自己流動中の分離や微粉層の形成、自己流動させた場合の強度変化などは、JIS R2521に準じたフロー試験や型枠で成形した試片から得られる加熱後圧縮強度からは評価することができない。そこで、図２に示すような底面が幅40 mm長さ1000 mmの型枠を用意し、この型枠の一端から注ぎ込み、そのまま自己流動させた後、養生硬化したものを試片とすることで、自己流動中の分離や微粉層の形成の有無、自己流動した後の物性値などの評価を行う(この試験を以下、「自己流動鋳込み試験」という)。
【００３７】
この型枠の底面幅を40 mmとしたことで、JIS R2521に準じたフローコーンや円筒型枠で得られる流動性に比べて流動抵抗が加わるため、分離性や自己流動後の物性などの差を検知しやすくなる。型枠の底面幅は狭いほど流動抵抗も増すが、物性測定を行うのには40 mmが最も適している。尚、この型枠に注ぎ込む試料の量は、平均鋳込み高さが40 mm±5 mmとなる量とした。この範囲であれば、問題無い精度で評価が可能である。
【００３８】
ここで、この型枠の一端から注ぎ込み、そのまま自己流動させた後、養生硬化したものを試片とした時に、先端側の試片高さ／注入側の試片高さの比は、0.7以上であるのが好ましい。この比が0.7以上となる流動性であれば、流動時にレベル調整が容易に行えるようになる上、最大粒子径を5 mm以下としたものであれば赤れんが間の隙間にも十分に入り込んでいくようになる。
【００３９】
また注入側から先端側まで鋳込み面に分離層の形成が無いものが好ましい。この分離性は、切断面観察において鋳込み面を0とし、下方に向かって何 mmの深さまで粒径1 mm以上の耐火性粒子が存在するかで示した。尚、0.5 mmの耐火性粒子は耐火性微粒子との判別が難しいが、粒径1 mm以上の粒子については容易に行うことができるので、この粒径1 mm以上の粒子を分離し難さを評価する指標とした。
【００４０】
自己流動鋳込み試験で、先端側(先端部0〜10 mmの間)においても0〜1 mmの深さに粒径1 mm以上の耐火性粒子が存在する(粒径1 mmよりも大きい粒子は、深さ0〜1 mmには、物理的にその一部のみが存在する)ものが分離し難い(難分離性)不定形耐火物であり好ましい。例えば、増粘剤が無添加の場合、粒径1 mm以上の耐火性粒子は速やかに沈降するため、先端側では5 mm程度下方まで1 mm以上の粒径の耐火性粒子は存在しなくなる場合がある。
【００４１】
さらに、自己流動鋳込み試験で得られた試片を長尺方向に50〜100 mm間隔で切り出したとき、注入側から先端側に至るまで、400℃で３時間加熱後に測定した圧縮強度が、いずれも45 MPa以上であるものが好ましい。自己流動時に分離が生じやすいものは、強度のバラツキが生じやすく、例えば、注入側では400℃３時間加熱後の圧縮強度（基準圧縮強度）が50 MPaを超えていても、先端側の400℃３時間加熱後の圧縮強度が45 MPaを下回る場合があり、均一な大型施工体が得られない。
【００４２】
[3]コークス炉の炉底部用不定形耐火物の製造方法
次に、コークス炉の炉底部の耐火物施工の際に使用し、複数の赤れんがの周囲に流し込み充填される、上記特性を有する不定形耐火物を製造する本発明の方法について以下に説明する。
【００４３】
前記不定形耐火物は、粒径が5〜0.5 mmの耐火性粒子、粒径が0.5 mm未満の耐火性微粒子、中心粒径7μm以下の耐火性超微粉、及びアルミナセメントからなる耐火組成物と、分散剤と、増粘剤とを予め混合し、さらに水を添加しミキサーにて混練して製造する。この際、前記耐火組成物100質量％中に、前記粒径5〜0.5 mmの耐火性粒子が30〜60質量％、前記粒径0.5 mm未満の耐火性微粒子が15〜40質量％、前記中心粒径7μm以下の耐火性超微粉が5〜15質量％、及びアルミナセメントが10〜20質量％含有するように配合する。また前記粒径5〜0.5 mmの耐火性粒子中及び粒径が0.5 mm未満の耐火性微粒子中のAl2O3含有量が共に50質量％以上となるような配合原料を選定する。
【００４４】
このような構成とすることで、優れた耐熱性や流動性を有し、かつ十分な強度を均一に発現することができる不定形耐火物を製造するために必要な条件が得られる。尚、本願において耐火性粒子の粒径5 mmや0.5 mmとは、篩いの目開き寸法を意味しており、最大粒子径5 mmとは目開き寸法5 mmの篩いを通過したものである。また、耐火性超微粉の中心粒径とはメジアン径を指標としたものであり、レーザー回折・散乱式粒度分布測定装置(例えば、株式会社セイシン企業製)を用いて測定した体積基準値である。以下に、上述した[2]の特性を確実に有するようにするために好適な、コークス炉の炉底部用不定形耐火物の製造方法の具体例を記載する。
【００４５】
(1)耐火性粒子
配合する粒径5〜0.5 mmの耐火性粒子としては、Al2O3含有量75〜92質量％のボーキサイトや55〜65質量％のムライト質のものなどを用いることができる。これらのAl2O3含有量が50質量％以上の耐火性粒子を用いた場合は、かさ比重が2.05以上、加熱後の基準圧縮強度が70 MPa以上、及び自己流動鋳込み試験において注入側から先端側までどの部位も加熱後の圧縮強度が50 MPa以上の不定形耐火物が得られる。
【００４６】
一方、Al2O3含有量が48質量％のシャモットや0.8質量％の珪石を用いると、自己流動鋳込み試験での加熱後圧縮強度が40 MPaに満たない部位が現れるようになる。さらに、不定形耐火物のかさ比重も2.00未満となってしまう。このかさ比重の問題に関しては後述するが、かさ比重が2.00未満では、まだ硬化していない不定形耐火物の上に赤れんがを積むと、沈み込みによる赤れんが上面レベルのずれや傾きを起こす原因となる可能性がある。
【００４７】
耐火性粒子の最大粒径が5 mmを超えると、自己流動鋳込み試験時に沈降分離が見られるようになり、赤れんが間の隙間に注ぎ込む場合に、混練時に発生する気泡（直径約3 mm以下）よりも大きい5〜10 mm程度の巣が発生しやすくなる。さらには、自己流動時の沈降分離の影響で、沈降した下部と上部(鋳込み面側)とで、収縮性に違いが見られるようになり、養生時の自然乾燥や加熱によって、上部(鋳込み面側)の方が大きく収縮し、せり上がり現象などが発生するようになる。尚、耐火性粒子の最大粒径は3 mm以下であるのがより好ましい。
【００４８】
粒径5〜0.5 mmの耐火性粒子の含有量は、耐火組成物100質量％中に30質量％以上60質量％以下が好ましい。30質量％に満たない場合は、400℃で３時間加熱後の残存収縮量が0.5％を超えるようになり、加熱による収縮亀裂が発生しやすくなる。加熱による収縮亀裂により構造体に欠陥が生じた場合、その構造体は長期間の使用に耐えられなくなる。60質量％を超えると、流動時の分離や強度の低下が見られるようになる。
【００４９】
(2)耐火性微粒子
配合する粒径が0.5 mm未満の耐火性微粒子としては、Al2O3含有量が75〜92質量％のボーキサイトや55〜65質量％のムライト質のものなどを用いることができる。この耐火性微粒子原料は篩い分けによって製造されるものを用いるが、その中心粒径は30〜70μm程度である。これらのAl2O3含有量が50質量％以上の耐火性粒子を用いた場合は、かさ比重が2.05以上、加熱後の基準圧縮強度が70 MPa以上、及び自己流動鋳込み試験において注入側から先端側までどの部位も加熱後の圧縮強度が50 MPa以上の不定形耐火物が得られる。
【００５０】
粒径0.5 mm未満の耐火性微粒子の含有量は、耐火組成物100質量％中に15質量％以上40質量％以下が好ましい。15質量％に満たない場合は、自己流動性が悪化するようになる。40質量％を超えると、強度が低下したり、加熱収縮量が増大するようになる。
【００５１】
(3)耐火性超微粉及びアルミナセメント
耐火組成物100質量％中には、耐火性超微粉が5〜15質量％、及びアルミナセメントが10〜20質量％含有するように配合するのが好ましい。耐火性超微粉としては、中心粒径7μm以下の仮焼アルミナやシリカフュームを用いることができる。耐火性超微粉量が5質量％未満では流動に必要な添加水分が多くなり、結果として十分な強度が得られなくなり、一方15質量％を超えると粘性が強くなり過ぎて、特にフリーフロー値が得られにくくなり、過剰水を添加しなければならなくなるため強度が低下してしまう。
【００５２】
アルミナセメントは、CaO含有量18〜30質量％のハイアルミナセメントを使用することができる。アルミナセメントの含有量は10質量％未満では、十分な強度が得られなくなり、30質量％を超えても、水量増に伴う強度低下が見られるようになる。
【００５３】
(4)分散剤及び増粘剤
分散剤としては、縮合リン酸塩系、ポリアクリル酸系又はポリカルボン酸系のものを用いる。これらの分散剤を使用することにより低水量で十分な流動性を得ることができる。分散剤を添加しない場合、流動性を得るのに多くの水を必要とし、結果的に強度の大幅な低下をもたらす。分散剤の最適添加量は、縮合リン酸塩系やポリアクリル酸系の場合、耐火組成物100質量％に対して外割で0.07〜0.2質量％、ポリカルボン酸系の場合、耐火組成物100質量％に対して外割で0.15〜0.4質量％であり、適正な添加量とすることで最も少ない水量で十分な流動性を得ることができる。
【００５４】
広い範囲で自己流動させると、粒子の比重差等が原因で流動中に分離が生じる場合があるので、分離を抑制するために増粘剤を添加する。特定の増粘剤を適量添加することにより、優れた流動性を保ちながら、広い範囲で自己流動させても分離を抑制することができる。増粘剤として、メチルセルロース系なども使用できるが、特にウェランガムやキサンタンガムなどの微生物発酵多糖類が好ましい。これらは、流動性を損なうことなく流動時の分離を抑える効果に優れている。尚、増粘剤の最適添加量は、ウェランガム及びキサンタンガムの場合、耐火組成物100質量％に対して外割で0.005〜0.04質量％であり、耐火性超微粉やアルミナセメントの種類や量に応じて、所定の物性が得られるように適宜調整する。
【００５５】
(5)その他の添加剤
不定形耐火物には、必要に応じて、水酸化カルシウムや炭酸リチウムなどの硬化促進剤や、クエン酸やほう酸などの硬化遅延剤を添加することができる。
【００５６】
(6)添加水
耐火組成物に分散剤や増粘剤等を添加して混合したものに、水を添加してミキサーにて混練する。使用する水は、飲用可能な浄水が好ましいが、不定形耐火物の特性を阻害しないものであれば、工業用水等も使用することができる。実際に施工する前に、適正な添加水量を確認しておくとよい。添加する水量は、コークス炉の炉底部に使用して、十分な流動性及び圧縮強度を得るのに必要な量とする。好ましくは、耐火組成物100質量％に対して、外割で11〜15質量％である。添加量が11質量％より少ないと、流動性が低下して赤れんが間の隙間に注ぎ込んで隅々まで充填することができなくなる他、炉底レベル調整工程において補助作業の負荷が増すようになる。添加量が15質量％より多いと、強度が低下したり、流動時に分離が生じやすくなる。
【００５７】
混練は、水の添加完了から30秒間以上行うのが好ましい。但し混練時間はミキサーの混練能力に依存するため、ミキサーの羽根の周速、又は材料にかかるせん断速度（ずり速度）と混練時間との関係を予め調べておき、適切な混練時間を算出するのが好ましい。
【００５８】
可使時間は、通常30分以上12時間以下であるのが好ましい。30分以下では施工時に隅々まで充填できる時間を確保できない。12時間以上では沈降分離や強度むらが生じやすくなる。得られる不定形耐火物は、水硬性アルミナセメント系なので、時間とともに流動性が低下する。従って、気温に応じて遅延剤及び促進剤の組み合わせを調整し、流動性保持時間を前記の範囲に規定するのが好ましい。混練は流し込み前準備を整えた後で行い、混練後は直ちに流し込むのが好ましい。尚、ここで可使時間とは、水の添加と混練により流動性を得たキャスタブル耐火物が，凝結により流動性を失い施工が困難になるまでの時間のことを言う。
【００５９】
以上のように、特定の材質や粒径の耐火性粒子、耐火性微粒子、耐火性超微粉、アルミナセメント、分散剤及び増粘剤を特定の量的割合で組み合わせ、適正水分量を添加し混練することで、流動性と耐熱性や強度という相反する特性を満足させることができ、上述した[2]の必要特性を有するコークス炉の炉底部用不定形耐火物を製造することができる。ここで、不定形耐火物の特性バランスの調整を行う場合は、例えば強度を高める方法としては、分散剤としてポリカルボン酸系を使用する、耐火性粒子として最大粒子径が小さめのものを使用するなどの方法がある。但し、耐火性粒子の最大粒子径を細かくしすぎると400℃加熱後の収縮量が増大するため、注意を払う必要がある。また、流動性を向上させる方法としては、分散剤としてポリアクリル酸系を使用する、増粘剤としてウェランガムを使用する、添加水分を増量するなどの方法がある。但し、添加水量を増やしすぎると流動時に分離しやすくなったり400℃加熱後の強度が低下したりするため、注意を払う必要がある。このような調整作業は、格別の工夫を要するものではなく、当業者にとって容易なものである。
【００６０】
[4]本発明の不定形耐火物
本発明の不定形耐火物は、コークス炉の炉底部の耐火物施工の際に使用し、複数の赤れんがの周囲に流し込み充填され、下記(A)及び(B)の特性を有するものであって、
粒径5〜0.5 mmの耐火性粒子、粒径0.5 mm未満の耐火性微粒子、中心粒径7μm以下の耐火性超微粉、及びアルミナセメントからなる耐火組成物と、分散剤と、増粘剤とを配合し、予め混合したものに水を添加し混練してなり、
前記耐火組成物は、耐火組成物100質量％中、前記5〜0.5 mmの耐火性粒子を30〜60質量％、前記粒径0.5 mm未満の耐火性微粒子を15〜40質量％、前記中心粒径7μm以下の耐火性超微粉を5〜15質量％、及びアルミナセメントを10〜20質量％の割合で配合してなり、
前記粒径5〜0.5 mmの耐火性粒子のAl2O3含有量、及び前記粒径0.5 mm未満の耐火性微粒子のAl2O3含有量が、共に50質量％以上であることを特徴とする。
【００６１】
(A)JIS R2521に準じた型枠を用いて成形した試片の400℃で３時間加熱後の物性値が、圧縮強度50 MPa以上、残存収縮率0.5％以下、及びかさ比重2.05以上である。
【００６２】
(B)底面が幅40 mmで長さが1000 mmの型枠に、前記不定形耐火物を平均高さが40 mmとなるように長尺方向の一端から注ぎ込み、自己流動させた後、養生硬化したものを試片とした時に、前記型枠の先端側の試片高さ／前記型枠の注入側の試片高さの比が0.7以上で、前記型枠の先端側0〜10 mmの間に位置する試片の表面下1 mmまでに、粒径1 mm以上の耐火性粒子の一部が存在し、試片の注入側から先端側までいずれの部位においても400℃で３時間加熱後の圧縮強度が45 MPa以上である。
【実施例】
【００６３】
以下に、本発明の実施例について説明する。尚、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
【００６４】
＜コークス炉の炉底部用不定形耐火物の製造と、製造された不定形耐火物＞
実施例1
耐火性粒子及び耐火性微粒子として表１に示す粒径を有しAl2O3含有量85質量％のボーキサイトを用い、耐火性超微粉として中心粒径0.5μmのシリカフュームを用い、アルミナセメントとしてCaO含有量25質量％のハイアルミナセメントを用いて、表１に示す添加量で耐火性組成物を配合した。この耐火組成物100質量％に対して分散剤としてポリカルボン酸系化合物、及び増粘剤としてキサンタンガムを外割で表１に示す量で添加し混合した。これに耐火組成物100質量％に対して外割で表１に示す量の水を添加し、JIS R2521に記載の万能ミキサーにて毎分160回転で2分間混練して不定形耐火物を得た。
【００６５】
(A) JIS R2521に準拠した成形型を用いた試験
この不定形耐火物を用いて、以下に記載したようにJIS R2521に準拠した成形型で試片を作製し、後述する方法で、(1)フリーフロー値、(2)400℃加熱後の残存収縮率、(3)400℃加熱後のかさ比重、及び(4)400℃加熱後の圧縮強度（基準圧縮強度）を測定した。なお試片の作製は、JIS R2521に準じた成形型を用いて行ったが、鋳込みは、型枠の中央部から不定形耐火物を注ぎ込み、自己流動のみで充填させて行い、JIS R2521に記載された突き棒や鏝を使った均し作業は行わなかった。
【００６６】
(1) フリーフロー値
JIS R2521に準拠したフロー試験法により測定した。
【００６７】
(2) 400℃加熱後の残存収縮率
脱枠直後の試片の寸法から400℃で３時間加熱後に室温まで戻し何％収縮したかを測定した。
【００６８】
(3)400℃加熱後のかさ比重
400℃で３時間加熱後の試片のかさ比重を、JIS R2205に準拠した比重の測定方法により測定した。
【００６９】
(4)400℃加熱後の基準圧縮強度
400℃で３時間加熱後の試片の圧縮強度を、JIS R2521に準拠した圧縮強さ試験法により測定した。
【００７０】
(B) 自己流動鋳込み試験
図２に示すような、底面が幅40 mm、長さ1000 mmの型枠６を用意し、この型枠６の一端から得られた不定形耐火物４を注ぎ込み、そのまま自己流動させた後、養生硬化（JIS R2521に準拠した条件）させたものを試片とし、(5)先端側の試片高さ／注入側の試片高さの比、(6)400℃加熱後の最大圧縮強度及び400℃加熱後の最小圧縮強度を測定し、(7)難分離性の評価を行った。なお400℃加熱後の最大圧縮強度及び400℃加熱後の最小圧縮強度の測定、並びに難分離性の評価は以下のようにして行った。結果を表２に示す。
【００７１】
(6)400℃加熱後の最大圧縮強度及び最小圧縮強度の測定
自己流動鋳込み試験において得られた試片を長尺方向に50〜100 mm間隔で切り出し、注入側から先端側に至るまで全ての切り出し片の400℃で３時間加熱し室温まで戻した後の圧縮強度をJIS R2521に準拠した圧縮強さ試験法により測定し、得られた各切り出し片の圧縮強度のうち最大値及び最小値を求めた。
【００７２】
(7)難分離性の評価
自己流動鋳込み試験において、先端側の断面を観察し、先端側0〜10 mmにおける粒径1 mm以上の耐火性粒子の存在深さ、すなわち表面から何 mm下がりの位置に1 mm以上の耐火性粒子の一部が存在するかを測定し、この存在深さが0〜1 mmのものを○、1〜2 mmのものを×、2〜3 mmのものを××、及び3 mm以上のものを×××として難分離性を評価した。
【００７３】
(C) 赤れんが間の隙間充填性
赤れんがを、100 mmの辺を高さ方向として10 mmの隙間を設けて並べ、赤れんが同士の隙間に得られた不定形耐火物を注ぎ込み、十分に硬化した後カッターで切断して断面を観察した。この切断面において、ミキサー混練によって発生する気泡(直径3 mm以下程度)よりも大きい空孔が無いものを○、有るものを×、及び未充填部分があるものや異型空孔を形成しているものを××として評価した。尚、実機における施工では、赤れんがの60 mmの辺を高さ方向とするので、本試験よりも条件的には緩やかである。従って、本試験で○評価が得られたものは、実機における施工では、安全性がより高いものと判断できる。
【００７４】
実施例2〜10
耐火性粒子、耐火性微粒子、耐火性超微粉、分散剤及び増粘剤の種類及び添加量を表１に示すように変更した以外実施例１と同様にして不定形耐火物を作製し、それらの評価を行った。尚、耐火性粒子及び耐火性微粒子として、実施例10ではAl2O3含有量58質量％の天然ムライトを用いた。結果を表２に示す。
【００７５】
比較例１〜12
耐火性粒子、耐火性微粒子、耐火性超微粉、分散剤及び増粘剤の種類及び添加量を表１に示すように変更した以外実施例１と同様にして不定形耐火物を作製し、それらの評価を行った。結果を表２に示す。
【００７６】
【表１】
2014214033.tif 000003
【００７７】
表１（続き）
2014214033.tif 000004
【００７８】
表１（続き）
2014214033.tif 000005
【００７９】
表１（続き）
2014214033.tif 000006
【００８０】
表１（続き）
2014214033.tif 000007
【００８１】
【表２】
2014214033.tif 000008
(1)幅40 mm及び長さ1000 mmの型枠に、不定形耐火物を長尺方向の一端から注ぎ込み、自己流動させた後、養生硬化したものを試片とした。
(2)先端部0〜10mmの間における1 mm以上の耐火性粒子の存在位置によって評価した。
【００８２】
表２（続き）
2014214033.tif 000009
【００８３】
表２（続き）
2014214033.tif 000010
【００８４】
表２（続き）
2014214033.tif 000011
【００８５】
表２（続き）
2014214033.tif 000012
【００８６】
表２の結果から、実施例1〜10は、いずれも流動性に優れるのみならず、400℃加熱後の圧縮強度も赤れんが（45〜70 MPa）と同等以上であり、しかも自己流動させた場合(自己流動鋳込み試験)でも、分離を起こすことが無く、全体に十分な強度を保持していることが分かる。さらに、加熱後の収縮も小さいので、コークス炉の炉底部に使用して、施工性に優れながら、大型構造体として安定した強度の確保や加熱収縮による割れの解消が図れた。耐火性粒子及び耐火性微粒子としてAl2O3含有量58質量％の天然ムライトを用いた実施例10も、ボーキサイトを用いた実施例1〜9と同様、良好な不定形耐火物が得られた。
【００８７】
比較例1
分散剤及び増粘剤を無添加とした他は、実施例2と同様の例である。表２から明らかなように、添加水量を大幅に増やしてもフリーフロー値が140 mmと乏しかったため、赤レンガ間の隙間に注ぎ込んだ際、未充填部分が多く発生した。これは構造体内部に大きな欠陥を内包することになる。また、水量が増したことにより、400℃加熱後の圧縮強度も赤れんがよりも大幅に低かった。なお自己流動鋳込み試験では、型枠の一端から注ぎ込んだ不定形耐火物が先端側まで十分に自己流動しなかったため、試験結果が得られなかった。
【００８８】
従って、比較例1の不定形耐火物は、本発明の目的である施工の簡便化、作業負荷の軽減といった効果を得ることができないのみならず、構造体として均一かつ高強度のものを得ることもできないと考えられる。尚、比較例1は、フリーフロー値や圧縮強度が引用文献1の実施例1と同等のものである。
【００８９】
比較例2
増粘剤を無添加とした他は、実施例2と同様の例である。添加水量は若干減少し、400℃加熱後の圧縮強度も高く、フリーフロー値も大きかった。しかし、自己流動鋳込み試験において、自己流動時に分離が生じ、1 mm以上の耐火性粒子は表面下5 mm深さまで存在しておらず、厚い微粉層の形成が見られた（図3(c)を参照）。この微粉層の表面にφ20 mmの鋼円筒を押し当て、5 MPaで1分間加圧すると約0.5 mm深さの凹みができたことから、上部に施工する耐火物の重みによって変形が起こる危険性が高い。また、赤レンガ間の隙間に注ぎ込んだ場合には、気泡が合体したような大きな巣が見られた他、加熱後の試片には反りが発生した。
【００９０】
比較例3
増粘剤を増量した他は、実施例2と同様の例である。十分な自己流動性を得るのに必要な添加水分が増加し、400℃加熱後の圧縮強度が低下した。このように増粘剤の量によって、本発明に係る必要な材料特性を満たすか否かが変わるが、他に、分散剤や水の添加量、増粘剤や分散剤の種類等の選定によっても調整でき、このような調整は、上述した調整方法によって適宜行えばよく、容易に上述した[2]の必要特性を満たすように調整することが可能である。
【００９１】
比較例4
耐火性粒子の最大粒径を8 mmとした他は、実施例2と同様の例である。自己流動鋳込み試験において大径の耐火性粒子の沈降分離が激しく、得られた試片の先端から約7 mmの位置の断面写真（図3(d)を参照）を見ると、1 mm以上の耐火性粒子は表面下5 mm深さまで存在していなかった。大径粒子によって1 mm以上の耐火性粒子の流動が阻害されているようであり、先端側に進むほど耐火性粒子の沈降分離が顕著に現れていた。さらに、この耐火性粒子の沈降分離によって、鋳込み面側と底面側との脱水収縮率に差が生じるため、乾燥や加熱によって試片に大きな反りが見られた。また、自己流動鋳込み試験において、400℃加熱後の圧縮強度が低下した。赤れんが間の隙間に注ぎ込んだ場合には、隙間の間隔と粒子径との差が小さいためか、棚吊りによる巣が発生した。この大粒径粒子の沈降分離を防止するためには増粘剤を増量しなければならないが、水量増を伴うため、強度に悪影響を及ぼすので好ましくない。
【００９２】
比較例5
0.5 mm以上の耐火性粒子を65質量％含有する他は、実施例2と同様の例である。自己流動性の悪化が見られた。400℃加熱後の圧縮強度を維持しつつ、この流動性を高めることはできない。
【００９３】
比較例6
0.5 mm以上の耐火性粒子を25質量％含有する他は、実施例2と同様の例である。400℃加熱後の収縮が大きくなった。このような大きな収縮は、広大な面積を持つコークス炉底に用いると、特にレベル調整流し込み用として用いた場合に大きな収縮割れの原因となるため好ましくない。
【００９４】
比較例7
耐火性超微粉の含有量を4質量％とし、不足分を耐火性微粒子に置換した他は、実施例2と同様の例である。400℃加熱後の強度の低下や自己流動鋳込み試験時の分離、赤れんが間の隙間に注ぎ込んだ時に大きな気泡が生じるなどの現象がみられた。
【００９５】
比較例8
耐火性超微粉の含有量を17.5質量％とし、耐火性微粒子を10質量％減じた他は、実施例2と同様の例である。粘性が高くなり過ぎて自己流動性が悪化した。さらに必要な流動性を得るために添加水分が増加したため、400℃加熱後の強度が低下した。
【００９６】
比較例9
ハイアルミナセメントの含有量を7.5質量％とし、不足分を耐火性微粒子及び耐火性超微粉に置換した他は、実施例2と同様の例である。400℃加熱後の強度が大きく低下し、赤れんがとの強度差が拡大した。
【００９７】
比較例10
ハイアルミナセメントの含有量22.5質量％とし、耐火性微粒子を7.5質量％減じた他は、実施例2と同様の例である。粘性が高くなり過ぎて自己流動性が悪化した。さらに必要な流動性を得るために添加水分が増加したため、400℃加熱後の強度が低下した。
【００９８】
比較例11
耐火性粒子及び耐火性微粒子として、Al2O3含有量48質量％のシャモット(SiO2 含有量48.3質量％)を用いた例である。かさ比重が赤れんがに比べて小さいため、レベル調整用に流し込んだ後、まだ硬化していない不定形耐火物の上に赤れんがを積むと、沈み込みによる赤れんが上面レベルのずれや傾きを起こしやすくなると予測できる。また、自己流動鋳込み試験時において流動性や400℃加熱後強度の低下が見られた。
【００９９】
比較例12
耐火性粒子及び耐火性微粒子として、Al2O3含有量0.8質量％の珪石(SiO2含有量 98.5質量％)を用いた例である。かさ比重が赤れんがに比べて小さいため、レベル調整用に流し込んだ後、まだ硬化していない不定形耐火物の上に赤れんがを積むと、沈み込みによる赤れんが上面レベルのずれや傾きを起こしやすくなると予測できる。また、自己流動鋳込み試験時において流動性や400℃加熱後強度の低下が見られた。なお、比較例４〜12においては、分散剤、増粘剤、及び添加水分の量を、複数水準変更した試験も行ったが、上述した［2］の特性を満たす不定形耐火物は得られなかった。
【０１００】
図3に、自己流動鋳込み試験にて得られた(a)実施例1、(b)実施例2、(c)比較例2及び(d)比較例4の試片の先端から約7 mmの位置の断面写真を示す。各写真とも、左側に記載したスケールの１目盛りが１ mmである。実施例1及び実施例2の不定形耐火物はいずれも1 mm以上の粒径の耐火性粒子７(少なくともその一部)が試片の表面付近(表面下0〜1 mm)にも存在しており、難分離性に優れていることが分かる。これに対して、比較例2及び比較例4の不定形耐火物は1 mm以上の粒径の耐火性粒子７が沈降しており、表面付近(表面下0〜1 mm)に存在しないことが分かる。
【０１０１】
実施例2の不定形耐火物を実機(コークス炉)に用いて施工を行った。実機での施工は、耐火性粒子、耐火性微粒子、耐火性超微粉、アルミナセメント、分散剤及び増粘剤等を特定の量的割合で組み合わせたものを、予め混合し袋詰めしておき、これを施工現場まで輸送し、施工現場において、袋詰めされた混合物を500kg〜1 tの混練が可能な平ミキサーに袋から出して投入し、所定の水を加えて1分間以上混練して行った。尚、実施例2で得られた不定形耐火物と施工現場で得られる不定形耐火物とで、特性に特段の差異が生じることがないよう、事前にミキサーの能力に応じて必要な混練時間等を確認調整した。
【０１０２】
実機での施工の結果、赤れんがに鏝を使ってモルタルを塗り込みながら一枚ずつ貼り付けていく作業、及び鏝を用いた均し作業（レベル調整用に施工する場合）が必要で無くなり、作業負荷の軽減と工事の簡便化により大幅な工期短縮が可能となった。
【０１０３】
尚、施工現場で使用するミキサーは、前記平ミキサーの他にも強制攪拌式ターボミキサー等のコンクリートの混練が可能なミキサーを使用することができ、これらを使用した場合でも同様の不定形耐火物が得られる。
【０１０４】
以上のように、特定の不定形耐火物を用いることにより、コークス炉の炉底部の耐火物施工の簡便化や作業負荷の軽減が可能となり、熟練工不足に対応した施工方法を提供することができた。さらには、400℃加熱後の圧縮強度やその均一性及び加熱収縮性にも優れるので、大型構造体としても優れたものを提供することができた。
【符号の説明】
【０１０５】
１・・・コンクリート炉底
２・・・水糸
３・・・仕切り枠
４・・・不定形耐火物
５・・・赤れんが
６・・・型枠
７・・・耐火性粒子
【図１】
2014214033.tif 000013
【図２】
2014214033.tif 000014
【図３】
2014214033.tif 000015