(57)【要約】【課題】不定形耐火材の吹付け補修施工における剥離や脱落を防止できる吹付け補修用不定形耐火材を提供する。【解決手段】耐火性骨材、耐火性粉末、結合剤、分散剤及び急結剤を含む不定形耐火材に膨張性成分が添加されている吹付け補修用不定形耐火材であって、該不定形耐火材に、吹付け補修施工後１５００℃加熱し、室温に冷却したとき＋０．５〜＋２．０％の線変化率を膨張性成分の添加により付与しておくことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐火性骨材、耐火性粉末、結合剤、分散剤及び急結剤を含む補修用の不定形耐火材に膨張性成分を添加し、該不定形耐火材に、吹付け補修施工した不定形耐火材を１５００℃に加熱後、室温に戻したとき＋０．５〜＋２．０％の線変化率を付与しておくことを特徴とする吹付け補修用不定形耐火材。
【請求項２】
前記膨張性成分が、ケイ石、ケイ砂、ろう石、カイアナイト、シリマナイトおよびアンダルサイトよりなる群から選ばれる1種以上を含有することを特徴とする請求項１に記載の吹付け補修用不定形耐火材。
【請求項３】
前記吹付け補修用不定形耐火材１００質量％に対して膨張性成分が２〜４０質量％含有されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の吹付け補修用不定形耐火材。
【請求項４】
前記吹付け補修用不定形耐火材が高炉樋用の補修材である請求項１、２又は３に記載の吹付け補修用不定形耐火材。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の吹付け補修用不定形耐火材に施工水を添加して構築体の補修部に吹付け補修施工することを特徴とする、吹付け補修用不定形耐火材による補修方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、剥離や脱落を防止できる吹付け補修用不定形耐火材及び補修方法に関し、特に高炉樋用の補修に好適な吹付け補修用不定形耐火材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高炉出銑用樋（以下、高炉樋とする）の内張りは、一般に不定形耐火材により構築され、この内張り材として種々の不定形耐火材が知られており、それらのいくつかが実用に供されている。
【０００３】
このような不定形耐火材で内張りされた高炉樋は、使用により損傷したり、一部が破損するため、しばしばその補修が必要となる。このような場合の補修は、通常、不定形耐火材を高炉樋の補修部に吹き付け、高炉樋の内張りに補修用の不定形耐火材を付着させることにより修復する。つまり、高炉樋の補修部に吹き付け施工された補修用不定形耐火材は、高炉樋の内張り材との反応や内張りの凹凸または粗面に食い込みそのくさび効果で付着しており、これにより垂直な樋面にも付着できる。
【０００４】
ところが、補修部に吹き付けされた補修用の不定形耐火材が、補修後に高炉樋の内張りから剥離し脱落するという問題がある。この剥離脱落の理由としては、補修部に吹き付けされた不定形耐火材が、吹付け直後は反応やくさび効果で付着していても、例えば、約１５００℃にもなる出銑作業の繰り返しに伴う加熱冷却に起因する熱変形が生じ、この冷却時における補修用不定形耐火材の線変化率がマイナス乃至はプラスであっても小さいと、反応部での亀裂の発生や補修用不定形耐火材の収縮により前記くさび効果が減少又は消失し、高炉樋の内張りに対する付着力が弱まるためと考えられる。そして、不定形耐火材の線変化率が、加熱と冷却の繰り返し回数により変わり、回数が多くなるほど小さくなる傾向を有しているため、最初は問題なくても、長時間の使用中に剥離又は脱落を発生することが多い。
【０００５】
このような補修時における補修材の剥離や脱落は、特に高炉樋の補修において大きな問題であるが、高炉樋の補修に固有のものでなく、不定形耐火材を垂直状の補修面に吹き付けて行う補修に共通して起こる現象であり、その改善が強く求められている。
【０００６】
一方、高炉樋の内張り用不定形耐火材に残存膨張性を付与することにより、高温の溶銑やスラグに曝され、加熱と冷却が繰り返される内張りの亀裂の発生を防止する内張り用不定形耐火材が知られている。特許文献１に開示されている不定形耐火材はその一例である。
【０００７】
この不定形耐火材は、アルミナ系耐火材、炭化ケイ素、炭素系耐火材等を含有する高炉樋用の不定形耐火材に、ケイ石とスチールファイバーを含有せしめて残存膨張性を付与し、この残存膨張性によって熱収縮による亀裂の発生を防止するものである。しかしながら、かかる不定形耐火材は、高炉樋の内張りに発生する亀裂の防止が目的であるため一般に残存膨張性が小さく、内張りの補修における剥離や脱落の防止とはまったく異質のものである。
【特許文献１】特開平５−７０２４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記した不定形耐火材の吹付け補修施工における剥離や脱落を防止できる吹付け補修用不定形耐火材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、上記の課題を達成するために、補修用不定形耐火材について鋭意検討した結果、補修用不定形耐火材に所定の大きさの線変化率を付与しておくことにより、該補修用不定形耐火材を例えば高炉樋の内張りの補修部に吹付け施工した場合に、内張りの補修部と補修用不定形耐火材との間のくさび効果を持続して両者の付着力を保持し、補修用不定形耐火材の剥離や脱落が防止できることを見出し、本発明に至ったものである。
【００１０】
すなわち、本発明は以下に記載される吹付け補修用不定形耐火材と補修方法を提供する。
（１）耐火性骨材、耐火性粉末、結合剤、分散剤及び急結剤を含む補修用の不定形耐火材に膨張性成分を添加し、該不定形耐火材に、吹付け補修施工した不定形耐火材を１５００℃に加熱後、室温に戻したとき＋０．５〜＋２．０％の線変化率を付与しておくことを特徴とする吹付け補修用不定形耐火材。
（２）前記膨張性成分が、ケイ石、ケイ砂、ろう石、カイアナイト、シリマナイトおよびアンダルサイトよりなる群から選ばれる1種以上を含有することを特徴とする上記（１）の吹付け補修用不定形耐火材。
（３）前記吹付け補修用不定形耐火材１００質量％に対して膨張性成分が２〜４０質量％含有されていることを特徴とする上記（１）又は（２）の吹付け補修用不定形耐火材。
（４）前記吹付け補修用不定形耐火材が高炉樋用の補修材である上記（１）、（２）又は（３）の吹付け補修用不定形耐火材。
（５）上記（１）〜（４）のいずれかに記載の吹付け補修用不定形耐火材に施工水を添加して構築体の補修部に吹付け補修することを特徴とする、吹付け補修用不定形耐火材による補修方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、吹付け補修用不定形耐火材に、吹き付け補修施工した不定形耐火材を１５００℃に加熱後、室温に戻したとき＋０．５〜＋２．０％の線変化率を付与しておくことにより、補修部に対する吹付け補修用不定形耐火材のくさび効果を持続し付着力を保持できるので、吹付け補修施工された不定形耐火材の剥離や脱落を長時間にわたり防止でき、特に、高炉樋の内張り補修用不定形耐火材として優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明について更に詳しく説明する。
本発明の吹付け施工方法における粉末状の不定形耐火材は、一般的に耐火性骨材、耐火性粉末、結合剤、分散剤及び急結剤等の主成分に膨張性成分を添加してなる。本発明において吹付け補修用不定形耐火材の主成分としては、汎用されている従来の吹付け施工用の不定形耐火材や吹付け補修用不定形耐火材が適宜使用できる。しかし、これらに限定されない。
【００１３】
ここで、耐火性骨材としては、アルミナ、ボーキサイト、ダイアスポア、ムライト、カイアナイト、バン土頁岩、シャモット、ケイ石、パイロフィライト、シリマナイト、アンダルサイト、クロム鉄鉱、スピネル、マグネシア、ジルコニア、ジルコン、クロミア、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、炭化ホウ素、黒鉛などの炭素、ホウ化チタンおよびホウ化ジルコニウムから選ばれる１種以上の使用が好ましい。本明細書において、耐火性骨材は、平均粒子直径が３０μｍを超えるものをいう。これらの耐火性骨材は、平均粒子直径が好ましくは１２ｍｍ以下、特には１０ｍｍ以下が好ましい。粒度は、２種類以上、例えば粗粒、中粒および細粒の組み合わせが使用できるが、この場合、粒子の９５質量％以上が、搬送管の内径との関係から最大粒子直径／搬送管の内径の比率が１／７〜１／３になるようにするのが好ましい。
【００１４】
また、耐火性粉末は、耐火性骨材の隙間を埋めて耐火性骨材を結合する結合部を形成するもので、平均粒子直径が１０μｍ以下、好ましくは５μｍ以下の耐火性超微粉が好ましくは使用される。耐火性超微粉としては、アルミナやヒュームドシリカなどが好ましい。アルミナやヒュームドシリカは、粉末だけでなく、その一部は、アルミナゾル、シリカゾルやコロイダルシリカなどの形態で使用してもよい。耐火性粉末は、耐火性骨材１００質量部に対して、好ましくは３０〜６０質量部、特には４０〜５０質量部含まれるのが好適である。
【００１５】
耐火性粉末としては、上記の耐火性超微粉に加えて、耐火性超微粉よりも粒度は大きいが、平均粒子直径が好ましくは３０μｍ以下の他の材料を加えることができる。かかる材料としては、アルミナ、チタニア、ボーキサイト、ダイアスポア、ムライト、バン土頁岩、シャモット、パイロフィライト、シリマナイト、アンダルサイト、ケイ石、クロム鉄鉱、スピネル、マグネシア、ジルコニア、ジルコン、クロミア、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、炭化ホウ素、ホウ化チタン、ホウ化ジルコニウム、黒鉛などの炭素、ベントナイトまたはシリカなどを、単独または併用して使用すると好ましい。しかしながら、本発明における不定形耐火材には、従来の乾式施工法の耐火材料において含まれているごとき、水分を加えたとき急激に粘度が上昇するような粘土質材料である、例えば耐火粘土、カオリン、ベントナイトなどはできるだけ少なくするのが好ましく、耐火性骨材１００質量部に対して好ましくは３質量部以下にするのが好適である。
【００１６】
不定形耐火材に含まれる結合剤は、不定形耐火物の結合剤として機能するもので、好ましくは、アルミナセメントが使用される。アルミナセメントを結合剤として使用した場合には、構築体の補修部は常温から高温までの広い範囲で強度を維持できる。結合剤としては、リン酸、リン酸アルミニウムなどのリン酸塩、リグニンスルホン酸塩、水溶性フェノールなどを使用することもできる。結合剤は、耐火性骨材１００質量部に対して、好ましくは２．５〜２０質量部、特には５〜１２質量部含有させるのが好適である。
【００１７】
本発明において不定形耐火材に含まれる分散剤は重要であり、分散剤が含まれない場合には、粉末状の組成物に施工水を添加した場合に粘性が増大し、搬送管が閉塞してしまう恐れがある。分散剤としては、テトラポリリン酸ナトリウム、ヘキサメタリン酸ナトリウムなどの縮合リン酸塩、ポリカルボン酸塩、ポリアクリル酸塩などのカルボン酸塩、メラミンスルホン酸塩、及びβ−ナフタレンスルホン酸塩などのスルホン酸塩から選ばれる１種以上が好ましい。分散剤は、耐火性骨材１００質量部に対して、好ましくは０．０３〜１．５質量部、特には０．０８〜０．３５質量部添加するのが好適である。
【００１８】
さらに、不定形耐火材に含まれる急結剤は、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウムなどのケイ酸塩、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウム、アルミン酸カルシウムなどのアルミン酸塩、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウムなどの炭酸塩、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸マグネシウムなどの硫酸塩、ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3、１２ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3、ＣａＯ・２Ａｌ2Ｏ3、３ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3、３ＣａＯ・３Ａｌ2Ｏ3・ＣａＦ2、１１ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3・ＣａＦ2などのカルシウムアルミネート類、または酸化カルシウム、水酸化カルシウム、塩化カルシウムなどのカルシウム塩、から選ばれる１種以上が好ましく使用される。
【００１９】
上記急結剤のなかでも、入手が容易であり、また安価であり、かつその特性が優れていることから、アルミン酸ナトリウムを使用するのが好ましい。アルミン酸ナトリウムはその融点が高いので、耐火物の耐火度を低下させず、耐火物の特性を損なうことがない。なお、急結剤が結合剤の働きを兼ねてもよい。例えば、急結剤および結合剤として、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウムなどのケイ酸縁を採用してもよい。
【００２０】
これらの急結剤は、粉末状で不定形耐火材中に含有されることが必要であり、その平均粒子直径は、好ましくは２０〜２００μｍ、特には５０〜１００μｍが好適である。急結剤の含有量は、急結剤の種類によってある程度変化するが、耐火性骨材１００質量部に対して、好ましくは０．０７〜４．５質量部、特には０．７〜２．５質量部が好適である。０．０７質量部より少ないと、水を添加しても急結速度が不足して吹付け施工された耐火物が流れ落ちるおそれがあり、一方、４．５質量部を超えて注入すると急速に硬化するために吹付け施工が難しくなったり、耐熱性や耐食性などの耐火物としての性能が低下するおそれがある。
【００２１】
本発明は、上記したような吹付け補修用不定形耐火材の主成分に膨張性成分を添加し、該補修用不定形耐火材に所定の線変化率（残存膨張性）を付与することを特徴とする。補修用不定形耐火材が所望の残存膨張性を持っていると、該補修用不定形耐火材を吹付け施工後に操業による加熱、冷却を繰り返し受けても構築体の補修部に対して適正なくさび効果が生じ、構築体との付着力を増大し持続させることができる。このため、例えば高炉樋のように垂直状の補修面を有していても、補修用不定形耐火材にある大きさの残存膨張性を付与しておくことにより、吹付け施工した補修部の不定形耐火材の剥離や脱落を防止できる。
【００２２】
吹付け補修用不定形耐火材に付与する線変化率の大きさとしては、１５００℃に焼成後、室温に戻したとき＋０．５〜＋２．０％、好ましくは＋１〜＋１．５％である。線変化率が＋０．５％未満ではくさび効果が小さく、構築体の補修部に対する付着力が充分に得られないため、吹付け補修した不定形耐火材の剥離や脱落の防止効果が満足に得られなくなる。一方、線変化率が＋２．０％を超えると、吹付け材料の迫り出しによる剥離や脱落が発生するので好ましくない。なお、上記線変化率を１５００℃の焼成後に規定したのは、不定形耐火材の使用温度の上限温度を想定し、これを目処としたものである。
【００２３】
このような補修用不定形耐火材における残存膨張性は、前記したように補修用不定形耐火材の主成分に膨張性成分を添加して得られる。具体的には、補修用不定形耐火材に、膨張性成分として、例えば膨張性のシリカ質鉱物やシリマナイト族鉱物を添加し、これらの膨張性成分の、被熱温度での容積変化、被熱による鉱物変化、またはマトリックス部を含めた材料粒度構成の調整などの方法によって得られる。なかでも、不定形耐火材に膨張性のシリカ質鉱物やシリマナイト族鉱物を添加する方法は、経済的で作業面でも優れている。シリカ質鉱物としては、ケイ石、ケイ砂、ろう石などが、またシリマナイト族鉱物としては、シリマナイト、カイアナイト、アンダルサイトなどが好ましく使用でき、なかでもカイアナイト、アンダルサイトが残存膨張性の効果、耐食性および経済的な点から好ましい。これらの膨張性成分は、補修用不定形耐火材の用途や主成分の種類などにより適宜選択して使用でき、単独で使用してもまたは複数のものを併用してもよい。
【００２４】
本発明において上記膨張性成分は、吹付け補修用不定形耐火材１００質量％に対して２〜４０質量％含有されているのが好ましく、より好ましい含有量は７〜１３質量％である。該膨張性成分の含有量は、主として膨張性成分の種類や吹付け補修用不定形耐火材の用途などによって変わり、厳密には限定されないが、上記範囲であれば、前記線変化率を＋０．５〜＋２．０％の範囲に容易に調整できる。
【００２５】
図１は、本発明の代表的な実施形態である高炉樋の補修部の部分断面図で、（ａ）は補修前、（ｂ）は補修後のものである。以下、図１を参照して高炉樋の補修方法を説明するが、図１は本発明の方法の理解を容易にするために例示したものであり、本発明の方法はこれに限定されない。
【００２６】
図１において、１は高炉樋永久張りであり、２ば該高炉樋永久張り１の内面に不定形耐火物で形成された内張り（樋母材）である。高温の溶銑やスラグに曝され、加熱と冷却が繰り返される内張り２は、長時間の使用により損傷する。高炉樋を継続して使用するには、内張り２に生じた該損傷を補修部３として適宜補修する必要がある。
【００２７】
図１（ａ）に示した補修部３は、メタルライン３’とスラグライン３”に大別される。特にメタルライン３’の局部損傷が樋寿命を律速する場合が多い。また、メタルライン３’の断面形状がくさび形状であることから、同部分を補修することにより優れた補修効果が得られ樋寿命を著しく長くできる。
【００２８】
本発明は、膨張性成分を添加した吹付け補修用不定形耐火材に施工水を添加して、内張り２の該補修部３に吹き付け補修する。この補修用不定形耐火材の吹き付けは、例えば不定形耐火材の汎用の吹付け装置やその小型吹付け装置により行うことができる。
【００２９】
補修部３に吹き付けされた補修用不定形耐火材４は、補修部３の凹部に進入して内張り２に密着する。次いで、乾燥して焼成すると、補修部３の凹部に進入した状態で硬化し、補修部３の凹部に対しくさび効果を発生する。このくさび効果は、補修用不定形耐火材４に添加した膨張性成分の働きで得られる残存膨張性による。これにより、補修部３の補修用不定形耐火材４を、高炉樋永久張り１の内張り２に大きな付着力で保持させることができるため、前記補修用不定形耐火材４が高炉樋永久張り１の内張り２から剥離したり脱落するのを防止できる。そして、このくさび効果が高炉樋の繰り返し使用においても持続されるため、前記剥離や脱落を安定して防止できる。
【実施例】
【００３０】
以下に、実施例を挙げて、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はかかる実施例により何ら制限して解釈されない。
【００３１】
（実施例１）
主成分が表１に示す組成を有する吹付け補修用不定形耐火材に、残存膨張性を付与する膨張性成分として、カイアナイトを前記補修用不定形耐火材１００質量％に対し表２に示す割合（質量％）で添加し、無添加のものを含めて６種類の不定形耐火材を調製した。調製した各不定形耐火材を用いて室温における吹き付けで、４００（縦）×４００（横）×１００（厚さ）ｍｍのパネルを作製し、該パネルからＪＩＳ試験片（４０×４０×１００ｍｍ）を２個づつ切り出し、該試験片２個をＪＩＳ  Ｒ２５５４に準拠して１３００℃および１５００℃にそれぞれ３時間焼成した後、室温に戻し各試験片の線変化率（％）を測定した。ここで、１３００℃に焼成後の線変化率（％）を測定したのは、線変化率が温度によりどのように変わるかを参考として見るためである。これらの測定結果を表２に示す。例３〜５は実施例であり、例１、例２、例６は比較例である。
【００３２】
【表１】
2006219330.tif 000003
【００３３】
（実施例２）
実施例１で調製した６種類の不定形耐火材を実際の高炉樋（内幅約１ｍ×長さ約１５ｍ）の出銑口から樋の下流に向かって約３〜８ｍの位置にある内張りの補修部に吹き付けて通銑し、通銑５０００ｔ後に高炉樋を点検し吹付け施工した各不定形耐火材の剥離・脱落の発生状況を目視により調査した。さらに、この剥離・脱落の程度を正確に把握するために、各不定形耐火材の残存面積率（％）を（通銑後面積／通銑前面積×１００）により測定した。これらの結果を表２に示す。
【００３４】
【表２】
2006219330.tif 000004
【００３５】
表２から、膨張性成分を添加しない又は添加してもその添加量が少なく、１５００℃焼成後の線変化率が＋０．５％より小さい例１および例２の不定形耐火材の場合には、剥離や脱落が発生すること、および例６のように膨張性成分の添加量が増大し、１５００℃焼成後の線変化率が＋２．０％より大きくなっても脱落が発生することが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、以上説明したように吹付け補修用不定形耐火材に膨張性成分を添加し、所望の残存膨張性を付与しておくことにより、補修部の不定形耐火材の剥離や脱落を防止できるので、吹付け補修用不定形耐火材に広く適用できる。特に、高炉樋用の吹付け補修用不定形耐火材に好適する。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の代表的な実施形態である高炉樋の補修部の部分断面図で、（ａ）は補修前、（ｂ）は補修後の状態を示す。
【符号の説明】
【００３８】
１：高炉樋永久張り
２：内張り
３：補修部
３’：メタルライン
３”：スラグライン
４：補修用不定形耐火材
【図１】
2006219330.tif 000005