(57)【要約】【課題】熱間用乾式吹付材及び熱間乾式吹付施工方法において、密着性、接着性及び耐食性を向上させる。【解決手段】  耐火材料及びバインダを含む配合物を、配管を通じて吹付ノズルに向けて圧送し、前記吹付ノズルの先端部において水を添加して熱間で吹き付ける熱間乾式吹付施工方法において、前記配合物は、前記耐火材料及び前記バインダの合量１００質量％中において、粒径１ｍｍ以上の苦土石灰石を１０質量％以上５０質量％以下含み、前記水の添加量は、前記耐火材料及び前記バインダの合量１００質量％に対して外掛けで１０質量％以上５０質量％以下である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐火材料及びバインダを含む熱間用乾式吹付材であって、
前記耐火材料及び前記バインダの合量１００質量％中において、粒径１ｍｍ以上の苦土石灰石を１０質量％以上５０質量％以下含み、
前記耐火材料及び前記バインダの合量１００質量％に対して外掛けで１０質量％以上５０質量％以下の水を添加してなる熱間用乾式吹付材。
【請求項２】
前記耐火材料及び前記バインダの合量１００質量％中において、粒径１ｍｍ未満の苦土石灰石の含有量は２５質量％以下（０を含む。）である請求項１に記載の熱間用乾式吹付材。
【請求項３】
前記耐火材料及び前記バインダの合量１００質量％中において、前記粒径１ｍｍ以上の苦土石灰石の含有量が２０質量％以上４０質量％以下であり、
前記水の添加量が前記耐火材料及び前記バインダの合量１００質量％に対して外掛けで２０質量％以上４０質量％以下である請求項１又は２に記載の熱間用乾式吹付材。
【請求項４】
耐火材料及びバインダを含む配合物を、配管を通じて吹付ノズルに向けて圧送し、前記吹付ノズルの先端部において水を添加して熱間で吹き付ける熱間乾式吹付施工方法において、
前記配合物は、前記耐火材料及び前記バインダの合量１００質量％中において、粒径１ｍｍ以上の苦土石灰石を１０質量％以上５０質量％以下含み、
前記水の添加量は、前記耐火材料及び前記バインダの合量１００質量％に対して外掛けで１０質量％以上５０質量％以下である熱間乾式吹付施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に溶鋼鍋や電気炉の炉体（炉壁）といった工業窯炉の熱間補修に好適に使用される熱間用乾式吹付材（不定形耐火物）とその施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
不定形耐火物は、使用用途により施工方法が異なる。例えば、不定形耐火物を工業窯炉の内張り用のキャスタブル材として使用する場合、耐火材料と水との混練工程、流し込み工程、養生工程、乾燥工程を経て施工が行われる。
【０００３】
一方、不定形耐火物を工業窯炉の築炉又は補修用の吹付材として使用する場合もある。この場合、施工方法は湿式吹付施工方法と乾式吹付施工方法とに大別される。湿式吹付施工方法は、ミキサー等の機械的な混練機構により事前に吹付材と水とを十分に混練し、その混練した混練物をポンプで吹付ノズルに向けて圧送し、この吹付ノズルの先端部でエアーと急結剤とを導入し吹き付ける施工方法である。乾式吹付施工方法は、機械的な混練機構を介さずに、吹付ノズルの先端部において乾粉状の吹付材に水を添加して吹き付ける施工方法である。
【０００４】
一般的に、吹付材を用いた吹付施工は熱間及び冷間のどちらの環境下でも行われ、乾式吹付施工方法はその両方の環境下で適用されている。しかし、湿式吹付施工方法は、一般的には熱間の環境下では適用されない。湿式吹付施工方法の場合、事前の混練作業が必要であることから、施工後に、混練機やポンプで圧送する際に使用した搬送ホースの洗浄作業等の後片付け作業が発生するためである。そのため、熱間の環境下での吹付施工には湿式施工方法は適しておらず、簡易な施工方法である乾式吹付施工方法が適用されることが多い。
【０００５】
この乾式吹付施工方法に使用される吹付材（乾式吹付用不定形耐火物）は、吹付施行時における吹付材と被施工面との密着性、吹付後に工業窯炉が稼働した後の吹付材と被施工面との接着性及び吹付材の耐食性を向上させることが必要である。
【０００６】
乾式吹付用不定形耐火物としては、苦土石灰石を含む吹付材が特許文献１に開示されている。しかし、本発明者らが苦土石灰石を含む吹付材を使用して熱間吹付施工を行ったところ、密着性、接着性及び耐食性が十分でない場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭５８−１４５６６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、熱間用乾式吹付材及び熱間乾式吹付施工方法において、密着性、接着性及び耐食性を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に一観点によれば次の熱間用乾式吹付材が提供される。
「耐火材料及びバインダを含む熱間用乾式吹付材であって、
前記耐火材料及び前記バインダの合量１００質量％中において、粒径１ｍｍ以上の苦土石灰石を１０質量％以上５０質量％以下含み、
前記耐火材料及び前記バインダの合量１００質量％に対して外掛けで１０質量％以上５０質量％以下の水を添加してなる熱間用乾式吹付材。」
【００１０】
本発明の他の観点によれば次の熱間乾式吹付施工方法が提供される。
「耐火材料及びバインダを含む配合物を、配管を通じて吹付ノズルに向けて圧送し、前記吹付ノズルの先端部において水を添加して熱間で吹き付ける熱間乾式吹付施工方法において、
前記配合物は、前記耐火材料及び前記バインダの合量１００質量％中において、粒径１ｍｍ以上の苦土石灰石を１０質量％以上５０質量％以下含み、
前記水の添加量は、前記耐火材料及び前記バインダの合量１００質量％に対して外掛けで１０質量％以上５０質量％以下である熱間乾式吹付施工方法。」
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、１ｍｍ以上の苦土石灰石及び水の含有量を特定範囲とすることで、密着性、接着性及び耐食性を向上させることができる。密着性及び接着性の向上効果としては具体的には、まず水が揮発して吹付材の施工体に開放気孔を生成し、その後、さらに粒径１ｍｍ以上の苦土石灰石が分解して炭酸ガスを生成し、この炭酸ガスにより開放気孔が生成される。すなわち、２段階で施工体を貫通する経路が生成されることで、速乾性が得られる。これにより、施工体（吹付材）と被施工体との界面からの脱水が促進されて密着性及び接着性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】接着性の評価方法を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の熱間用乾式吹付材は、耐火材料及びバインダの合量（以下「合量」という。）１００質量％中に粒径１ｍｍ以上の苦土石灰石を１０質量％以上５０質量％以下含み、この合量１００質量％に対して外掛けで１０質量％以上５０質量％以下の水を添加してなる。
【００１４】
粒径１ｍｍ以上の苦土石灰石（ＣａＣＯ３・ＭｇＣＯ３）は以下の（１）式の分解反応により炭酸ガス（ＣＯ２）を生成する。
ＣａＣＯ３・ＭｇＣＯ３  →  ＣａＯ・ＭｇＯ＋２ＣＯ２  …（１）
この分解反応は約６００℃から開始し約８００℃で終了する。したがって本発明の熱間用乾式吹付材を熱間で吹付施工すると、前述のとおり、まず水が揮発して吹付材の施工体に開放気孔を生成し、その後、さらに粒径１ｍｍ以上の苦土石灰石が分解して炭酸ガスを生成し、この炭酸ガスにより開放気孔が生成されることになる。その結果、密着性及び接着性を向上させることができる。なお、「熱間」とは被施工面の温度が概ね６００℃以上の環境のことをいう。
【００１５】
粒径１ｍｍ以上の苦土石灰石の含有量が１０質量％未満の場合、密着性及び接着性の向上効果が十分に得られない。一方、粒径１ｍｍ以上の苦土石灰石の含有量が５０質量％超の場合、分解反応により生成される炭酸ガスが多くなりすぎて密着性及び接着性が低下する。また、炭酸ガスにより生成される気孔が多くなり耐食性も低下する。粒径１ｍｍ以上の苦土石灰石の含有量は、合量１００質量％中において２０質量％以上４０質量％以下であることが好ましい。
【００１６】
本発明の熱間用乾式吹付材は粒径１ｍｍ未満の苦土石灰石を含み得る。ただし、粒径１ｍｍ未満の苦土石灰石を多量に含むと、被施工面へ付着直後から粒径１ｍｍ未満の苦土石灰石の分解反応（前記（１）式）が生じ、さらにこの分解反応により生じたＣａＯの水和反応（下記（２）式）により施工体中にＣａ２＋が溶出する。これにより、スラリー状の施工体の粘性が早期に増大し、被施工面への濡れ性を確保できずに硬化して密着性が低下する懸念がある。よって、粒径１ｍｍ未満の苦土石灰石の含有量は、合量１００質量％中において２５質量％以下（０を含む。）であることが好ましい。
ＣａＯ＋２Ｈ２Ｏ  →  Ｃａ２＋＋２ＯＨ−  …（２）
【００１７】
本発明において吹付施工時の水の添加量は前述のとおり、合量１００質量％に対して外掛けで１０質量％以上５０質量％以下である。水の添加量が１０質量％未満の場合、吹付材と水とが十分に混ざり合わず吹付施工が成立しない。また、熱間において、水の量が少ないために水がすぐ揮発するので、施工体に熱が伝わりやすく、粒径１ｍｍ以上の苦土石灰石の分解反応が早まりすぎて炭酸ガスの生成が早まりすぎるため密着性及び接着性が低下する。
一方、水の添加量が５０質量％超の場合、水の揮発により生成される開放気孔と、粒径１ｍｍ以上の苦土石灰石から生成される炭酸ガスによる開放気孔とにより過剰な開放気孔が生成されるため耐食性が低下する。
水の添加量は、合量１００質量％に対して外掛けで２０質量％以上４０質量％以下であることが好ましい。
【００１８】
本発明の熱間用乾式吹付材は苦土石灰石以外の耐火材料として、吹付材に一般的に使用されている各種の耐火材料を含み得るが、その主体は苦土石灰石との相性を考慮してマグネシアやカンラン石（オリビン）、使用済のマグネシアーカーボン質れんが屑などの塩基性耐火材料（塩基性酸化物）とすることが好ましい。塩基性耐火材料以外の耐火材料としては、アルミナなどを含み得る。
【００１９】
バインダは結合材として乾式吹付材に一般的に使用されているものを使用することができ、例えば珪酸ソーダ等の珪酸塩、燐酸塩、ピッチ、粉末樹脂、アルミナセメント                      などが挙げられる。また、結合材の使用量（含有量）も一般的な乾式吹付材と同様でよく、例えば合量１００質量％中において１質量％以上１０質量％以下である。
【００２０】
また、バインダには添加剤を使用してもよい。添加剤としては、硬化剤、分散剤、増粘剤などの各種の添加剤を使用することができる。例えば、硬化剤としては消石灰、分散剤としては燐酸塩、増粘剤としては粘土を使用することができる。
【００２１】
以上のような本発明の熱間用乾式吹付材は、前述のような耐火材料及びバインダを含む配合物を、配管を通じて吹付ノズルに向けて圧送し、この吹付ノズルの先端部において水を添加して熱間で吹き付ける熱間乾式吹付施工方法に供される。
【実施例】
【００２２】
表１及び表２に本発明の熱間用乾式吹付材の実施例及び比較例の材料構成と評価結果を示している。なお、表１及び表２においてバインダの「その他」とは、粘土、消石灰、分散剤等である。
評価項目と評価方法は、以下のとおりである。
【００２３】
＜耐食性＞
各例の熱間用乾式吹付材を吹付ノズルから１５ｋｇ／分の吹付量で、被施工面として１０００℃に加熱されたマグネシアれんがの表面に向けて１分間吹き付けた。このとき、吹付ノズルの先端部において添加する水の添加量は、それぞれ表１及び表２の各例に示す量とした。すなわち、表１及び表２に示している「水の添加量」は、合量１００質量％に対する外掛けの添加量を示している。
１分間の吹付実施により概ね５０ｍｍ厚の吹付材の施工体を含む吹付施工体が得られた。この吹付施工体から切り出した所定寸法の試料を、回転侵食試験機を用い、Ｃ／Ｓ＝３．５の転炉スラグを侵食剤として、１６５０〜１７００℃で３時間侵食させた。各例の最大溶損量を測定し、実施例１の最大溶損量を１００とした相対量を求めた。その相対量が１００以下の場合を◎（優）、１００超１１０以下の場合を○（良）、１１０超の場合を×（不可）として３段階評価した。
【００２４】
＜密着性＞
前述の要領で得た各例の吹付施工体において、吹付材の施工体とマグネシアれんがとの間のせん断応力を測定し、実施例１のせん断応力を１００とした相対値を求め、その相対値が１００以上の場合を◎（優）、７０超１００未満の場合を○（良）、７０以下の場合を×（不可）として３段階評価した。
【００２５】
＜接着性＞
図１の上段に示すように、ヨーカン形状のマグネシアれんがの中央に１５ｍｍの間隔を設け、その間に各例の吹付材に水の添加量に相当する水を添加して混練したものを鋳込み、養生、乾燥後、図１の下段に示すようにヨーカンの先端より０．２５ＭＰａの荷重をかけた状態で１４００℃で３時間焼成して試験片を得た。各例の試験片について接着面の曲げ強さを３点曲げ試験により測定し、実施例１の曲げ強さを１００とした相対値を求め、その相対値が１００以上の場合を◎（優）、６０超１００未満の場合を○（良）、６０以下の場合を×（不可）として３段階評価した。
この接着性の評価は、実際の吹付施工において、吹付後に工業窯炉が稼働した後の吹付材と被施工面との接着強度を表す指標となる。
【００２６】
＜総合評価＞
前述の各評価において、◎が２つ以上の場合を◎（優）、〇が２つ以上の場合を○（良）、いずれか１つが×の場合及び測定不可の場合を×（不可）として３段階評価した。この総合評価は、実際の吹付施工体の耐用性を表す指標となる。
【００２７】
【表１】
2019077590.tif 000002
【００２８】
【表２】
2019077590.tif 000003
【００２９】
表１に示している実施例１〜１１は本発明の範囲内にある熱間用乾式吹付材である。いずれも総合評価は◎（優）又は○（良）であり、良好な結果が得られた。
【００３０】
表２中の比較例１は粒径１ｍｍ以上の苦土石灰石の含有量が少ない例である。密着性及び接着性の向上効果が十分に得られず、密着性及び接着性の評価が×（不可）となった。比較例２は粒径１ｍｍ以上の苦土石灰石の含有量が多い例である。炭酸ガスが多くなりすぎて密着性及び接着性が低下し、耐食性も低下した。
【００３１】
比較例３は水の添加量が少ない例である。吹付施工が成立せず測定不可となった。比較例４は水の添加量が多い例である。開放気孔が多くなりすぎて耐食性が低下した。
【００３２】
比較例５は苦土石灰石に替えて焼成ドロマイトを使用した例である。焼成ドロマイトが強い消化性を有するため測定不可となった。比較例６は苦土石灰石に替えて石灰石を使用した例である。石灰石（ＣａＣＯ３）が低融点化合物を生成するため耐食性が低下した。
【図１】
2019077590.tif 000004