(57)【要約】【課題】比較的短時間での混練においても十分に均一混合され、その結果、流し込み施工における作業性の向上を図ることができ、また、得られる施工体が緻密で、耐食性に優れた、不定形耐火物の流し込み施工方法を提供する。【解決手段】微粒主体の耐火原料と分散剤とを不定形耐火物全体の混練水量もって混合し且つ粘度を２５℃、３ｒ．ｐ．ｍでの測定において１２．５〜３０Ｐａ・ｓに調整したスラリーを用意し、施工に際して粗粒主体の耐火原料、結合材および粒度９．５〜４５ｍｍの耐火粗大粒子５〜３０質量％（耐火原料全体に対する外掛け割合）を前記スラリーと共に混練し、流し込む不定形耐火物の流し込み施工方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
微粒主体の耐火原料と分散剤に水を添加して混合し且つ粘度を１２．５〜３０Ｐａ・ｓ（Ｂ型粘度計を用いた２５℃、３ｒ．ｐ．ｍによる測定）に調整したスラリーを用意し、施工に際して粗粒主体の耐火原料、結合材および粒度９．５〜４５ｍｍの耐火粗大粒子５〜３０質量％（耐火原料全体に対する外掛け割合）を前記スラリーと共に混練し、次いで流し込むことを特徴とした不定形耐火物の施工方法。
【請求項２】
スラリーを調整する水を不定形耐火物全体に使用する混練水量の３分の２以上とし、残りの水は粗粒主体の耐火原料、結合材および粒度９．５〜４５ｍｍの耐火粗大粒子との混練の際に添加する請求項１記載の不定形耐火物の施工方法。
【請求項３】
粗粒主体の耐火原料、結合材および粒度９．５〜４５ｍｍの耐火粗大粒子を混練前に予め混合しておく請求項１または２記載の不定形耐火物の施工方法。
【請求項４】
粗粒主体の耐火原料、結合材、粒度９．５〜４５ｍｍの耐火粗大粒子およびスラリーの混練に、移送と攪拌混練の機能を備えた連続混練機を使用する請求項１、２または３記載の不定形耐火物の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、不定形耐火物を流し込みによって施工する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
溶融金属用容器、溶融金属用樋等の内張りに対する不定形耐火物の施工は一般に流し込みによって行われる。これに使用される不定形耐火物は、耐火性原料に結合材および分散剤を添加した配合物よりなり、施工に際しては、所定の水量を添加して混練される。
【０００３】
不定形耐火物の組成は、施工性および充填性から耐火性原料が粗粒・微粒に粒度調整されており、粒子径違い、さらには各粒子の比重差等で組織の不均一化は免れない。また、不定形耐火物に施工時に必要な流動性を付与する目的で添加される分散剤は、水に溶解した後に耐火原料の微粒子に吸着してその効果が発現されるため、実施工における限られた混練時間内では十分に流動性を付与することができない。
【０００４】
そこで、前記問題を解決する方法として特開平８−２３９２７６号公報（特許文献１）には、微粒耐火原料と分散剤に水を添加して予め混合したスラリーを、粗粒耐火原料と共に混練し、流し込み成形を行う施工方法が提案されている。
【０００５】
この方法は、分散剤を予め水中に溶解しておくこと、さらには耐火微粒原料を分散剤を含む水溶液に予め分散させておくことで、混練時には粗粒耐火原料と微粒耐火原料とが速やかに均一混合され、流動性および均一化向上に効果がある。
【０００６】
一方、混練方法として連続混練法が知られている。この混練法は移送と攪拌混練を連続的に行う連続混練装置が使用される。バッチ式混練に比べて混練時間が短い利点がある。連続混練装置の具体例は、例えば特開平８−３３８３８号公報（特許文献２）の発明に使用されている混練機である。
【特許文献１】特開平８−２３９２７６号公報
【特許文献２】特開平８−３３８３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記特許文献１に示された方法は、不定形耐火物における通常の混練作業に加えて、スラリーを調整するための混合が必要である。不定形耐火物の施工現場は各種炉設備が配置されており、作業スペースの面から、施工現場でのスラリーの調整は好ましくない。そこで、スラリーは別の所で調整したものをトラック等で施工現場に持ち込む必要があるが、スラリーは造り置きでの経時と輸送による振動によって比重分離を生じ、不定形耐火物組織の均一化の効果が損なわれる。また、連続混練機を用いた場合は混練時間が短い分、不定形耐火物の均一混合が不十分となる。
【０００８】
いずれの混練方法であっても、混練時間を延長すれば均一混合を図ることができるが、迅速な施工ができなくなり、しかも結合材の反応硬化が進行して不定形耐火物の流動性が低下する。また、均一混合だけを考えると混練水量を多くすれば可能であるが、耐火物組織の多孔質化の原因となる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記従来の施工方法における問題点の解決を図ることを目的とする。その特徴とするところは、微粒主体の耐火原料と分散剤に水を添加して混合し且つ粘度を１２．５〜３０Ｐａ・ｓ（Ｂ型粘度計を用いた２５℃、３ｒ．ｐ．ｍによる測定）に調整したスラリーを用意し、施工に際して粗粒主体の耐火原料、結合材および粒度９．５〜４５ｍｍの耐火粗大粒子５〜３０質量％（耐火原料全体に対する外掛け割合）を前記スラリーと共に混練し、次いで流し込むことにある。
【００１０】
本発明では、微粒主体の耐火原料および分散剤を含むスラリーを、Ｂ型粘度計を用いた２５℃、ｒ．ｐ．ｍによる測定において、粘度１２．５〜３０Ｐａ・ｓに調整する。スラリー組成はこの増粘によって、造り置きあるいは輸送よっても分離が殆ど生じず、スラリー中において微粒耐火原料は均一分散状態を保つことができる。
【００１１】
スラリー中の微粒耐火原料は多いことが望ましい。少ないとその分、粗粒耐火原料と均一混合に時間を要する。従来方法におけるスラリーの調整は、分離防止のために微粒耐火原料を粒度が平均１０μｍ以下の極微粒に限定して使用している。本発明では前記の分離防止効果によって、粒度が平均１０μｍを超える微粒耐火原料であってもスラリー中における分離が防止される。その結果、スラリー中により多くの微粒耐火原料を分散させる効果もある。
【００１２】
しかし、増粘したスラリーは粗粒耐火原料との混練時おいて混和抵抗を大きくし、不定形耐火物の均一混合に期待するほどの効果が得られない。また、混練作業時間を短くするために連続混練機を使用した場合、この混合不足は特に大きくなる。本発明では、さらに耐火粗大粒子を添加することによってこの問題を解決したものである。
【００１３】
不定形耐火物において耐火粗大粒子の添加は、耐スポーリング性向上の手段として知られている。不定形耐火物施工体が使用中に熱衝撃を受けて亀裂が生じた場合、耐火粗大粒子の存在で亀裂の発達を防止する。
【００１４】
これに対し、本発明の方法における耐火粗大粒子は、粒子径が大きいことで、増粘したスラリーによる混和抵抗に打ち勝つ攪拌機能を持つためか、その添加によってスラリーと粗粒耐火原料とが迅速且つ十分に混練される。その結果、スラリーの増粘によるスラリー組成の分離防止の効果が活かされ、例えば連続混練機を使用した場合のような短時間混練においても均一混合される。その結果、本発明の方法により施工される不定形耐火物は、流動性と施工後の緻密性が向上し、組織強度および耐食性に優れた施工体が得られる。しかも、短時間混練を可能にすることで施工効率が格段に向上する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、不定形耐火物は比較的短時間での混練においても十分に均一混合される。その結果、流し込み施工における作業性の向上を図ることができる。また、得られる施工体は緻密で、耐食性に優れたものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明において使用する不定形耐火物の耐火原料の種類は、従来の不定形耐火物に使用されるものと特に変わりない。例えば、アルミナ、マグネシア、スピネル、シリカ、シリカ−アルミナ、ジルコン、ジルコニア、炭素、炭化物、窒化物等を主材とする。
【００１７】
本発明では、微粒主体の耐火原料に分散剤および増粘剤を添加した配合物を不定形耐火物全体の混練水に相当する水量をもって予め混合したスラリーを用意する。
【００１８】
ここで、微粒耐火原料とは粒度の面から粗粒耐火原料と相対的に区分したものである。微粒耐火原料の粒度は例えば３００μｍ以下、さらに好ましくは１５０μｍ以下とし、スラリー中での分散性の面から７５μｍ以下の微粉を少なくとも８０質量％占めることが好ましい。不定形耐火物の施工体の密充填化を図るために、粗粒耐火原料も含めた耐火原料全体に占める粒度７５μｍ以下の微粉耐火原料の割合は、１０〜４０質量％が好ましい。また、スラリーに配合する微粒主体の耐火原料の割合は、不定形耐火物全体に占める耐火原料のうち、例えば２０〜４５質量％が好ましい。
【００１９】
分散剤は解こう剤とも称され、スラリー中での微粒耐火原料を分散させることで、しいては不定形耐火物の施工時の流動性を向上させる効果を持つ。その具体的な種類は特に限定されるものではなく、例えばトリポリリン酸ソーダ、ヘキサメタリン酸ソーダ、ウルトラポリリン酸ソーダ、酸性ヘキサメタリン酸ソーダ、ホウ酸ソーダ、炭酸ソーダなどの無機塩、クエン酸ソーダ、酒石酸ソーダ、ポリアクリル酸ソーダ、スルホン酸ソーダ、ポリメタリン酸塩、ポリカルボン酸塩、β−ナフタレンスルホン酸塩類、ナフタリンスルフォン酸、カルボキシル基含有ポリエーテル等である。その添加割合は、微粒耐火原料粗粒耐火原料も含めた耐火原料全体に対する外掛けで０．０５〜１質量％が好ましい。
【００２０】
スラリー粘度はＢ型粘度計を用いて測定し、スラリー製造直後、２５℃、３ｒ．ｐ．ｍでの測定において１２．５〜３０Ｐａ・ｓに調整する。粘度が１２．５Ｐａ・ｓ未満ではスラリーが造り置きあるいは輸送によって分離が生じ、本発明の効果が得られない。３０Ｐａ・ｓを超えると混練時に粗粒耐火骨材に対する混和抵抗が過大となって均一混練が出来なくなり、また不定形耐火物施工時の流動性が低下する。さらに好ましい粘度は、１３〜２５Ｐａ・ｓである。
【００２１】
スラリーの増粘は、増粘剤の添加が簡便である。具体例は、親水性のある高分子化合物よりなる増粘剤を使用する。増粘剤としては、例えばカルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、メチルエチルセルロース、及びエチルセルロース等のセルロース類、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、及びポリブチレンオキサイド等のポリアルキレンオキサイド、アミロース、寒天、アルギン酸、アルギン酸ナトリウム、プルラン、グアガム、バイオガム等の多糖類、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸エステル、ポリアクリル酸塩、及びポリ酢酸ビニル等が挙げられる。また、ビニルアルコール、エチレンオキサイド、アクリル酸、アクリル酸エステル、アクリル酸塩、及び酢酸ビニル等からなる共重合体等を使用してもよい。
【００２２】
増粘剤の使用量は、本発明で限定した粘度のスラリーを得るために、耐火骨材粉、微粉原料も含めた耐火原料全体に対する外掛けで、０．００５〜０．５質量％が好ましい。さらに好ましくは０．０１〜０．１質量％である。
【００２３】
以上に示した、微粉主体の耐火原料、分散剤および増粘剤に水を添加して混合し、スラリーを得る。スラリーの水量は、例えば不定形耐火物全体の混練水に相当する水量とする。また、スラリーに使用する水量は不定形耐火物全体に対する混練水の３分の２以上とし、残りの水量はその後、スラリーと共に粗粒主体の耐火原料、結合材および耐火粗大粒子を混練する際に添加するようにしてもよい。スラリー調整のための水が前記した３分の２未満の水量では、その後の混練時に耐火物組成への耐火微粉原料の分散性に劣り、比較的短時間での混練においても十分に均一混合されるという本発明の効果が得られない。
【００２４】
本発明でいう粗粒主体の耐火原料は、例えば最大８〜４ｍｍの粒度の粗粒耐火原料を主体とする耐火原料である。粗粒耐火原料は前記した微粒耐火原料より粒度が大きいものをいう。また、粗粒主体の耐火原料のために、例えば微粒耐火原料を５質量％程度含むことは構わない。
【００２５】
粗粒主体の耐火原料の割合は、不定形耐火物全体に占める耐火原料において、前記したスラリーに配合する微粒主体の耐火原料の残部を占める。すなわち、スラリーに配合する微粒主体の耐火原料の割合に応じて増減する。
【００２６】
結合材はアルミナセメント、マグネシアセメント、ポルトランドセメント等が挙げられる。中でも耐火性と強度付与の面からアルミナセメントが好ましい。添加料は耐火原料全体に対する外掛けで０．５〜１０質量％が好ましい。
【００２７】
耐火粗大粒子の材質は、例えばアルミナ質、スピネル質の焼結品、電融品あるいはこれらを主材とした炉材使用品とする。その粒度は９．５〜４５ｍｍとする。これより小さい粒度では混練時の攪拌機能に劣るためか、均一混合の効果が得られない。粒度が大き過ぎると粒度構成のバランスの悪さから施工体の充填性が低下する。また、連続混練法においては粒度が大き過ぎると混練機の攪拌羽の損傷原因にもなる。
【００２８】
耐火粗大粒子の割合は、粗粒耐火原料および微粒原料の耐火原料全体に対する外掛けで５質量％未満では均一混合の効果が得られない。３０質量％を超えると不定形耐火物全体の粒度バランスの悪さから流動性が低下して、施工体の緻密化が損なわれる。
【００２９】
施工に際しては、この粗粒主体の耐火原料、結合材、耐火粗大粒子と、前記のスラリーとを混練機に投入し、混練する。この場合、粗粒主体の耐火原料、結合材、耐火粗大粒子は事前に混合し、これとスラリーとを混練機に投入してもよい。
【００３０】
本発明に使用する不定形耐火物は、本発明の効果を損なわない範囲において以上に示した以外の配合物を組み合わせてもよい。不定形耐火物の添加物として知られている例えば、Ａｌ粉、Ｓｉ粉、金属ファイバー、有機ファイバー、セラミックファイバー、塩基性乳酸アルミニウム、酸化防止剤、硬化剤、硬化遅延剤等である。このうち、水との反応が早い金属粉、水溶性の有機ファイバー等はスラリーに添加せず、粗粒耐火骨材に混入しておくかあるいは混練時に混練機内に投入するのが好ましい。
【００３１】
混練機は、例えばオムニミキサー、パドルミキサー、ナウタミキサー、アイリッヒミキサー、ボルテックスミキサースのバッチ式、あるいは連続混練機がある。本発明の施工方法においては僅かな混練時間であっても不定形耐火物は十分な混練効果を得ることができることから、連続混練機を使用した場合、この連続混練機がもつ迅速混練の効果をいかんなく発揮することができる。
【００３２】
不定形耐火物は十分に混練した後、型枠内に流し込み施工する。溶融金属用容器あるいは溶融金属用樋に対する施工では、型枠は中子である。流し込む際には棒状バイブレータあるいは型枠に取り付けたバイブレータをもって不定形耐火物の充填率を上げることが好ましい。
【００３３】
施工は前記のように溶融金属用容器あるいは溶融金属用樋に直接行う他、流し込みによって予め成形体を得た後で施工するプレキャスト法でもよい。
【実施例１】
【００３４】
以下に本発明とその比較例を示す。表１は各例で使用した不定形耐火物の配合組成とその試験結果を示したものである。スラリーは表に示した配合組成に水分を添加し、ボルテェックスミキサーを使用して混合して得た。ここで、スラリー粘度は、スラリーとして調整直後に、Ｂ型粘度計を用いた２５℃、３ｒ．ｐ．ｍの条件で測定した。
【表１】
2005351607.tif 000002
【００３５】
次いで、同表に示した粗粒主体の耐火原料、結合材および前記スラリー（実施例と比較例３〜５はさらに耐火粗大粒子）をトモサダ建機株式会社製の連続混練機を用いて１１０ｋｇ／ｍｉｎの速度で混練した。各例における試験方法は以下のとおりである。
【００３６】
スラリーの保存性：ミキサーで混合して得たスラリーについて、１週間後及び２週間後の比重分離の程度を目視により測定した。分離がほとんど認められないものを○、分離が生じたものを×として示す。
【００３７】
流動性：混練直後の不定形耐火物について、ＪＩＳＡ１１０１に基づいてフリーフローを測定した。流動性に富むものは充填性に優れる。
【００３８】
曲げ強さ：振動を付与した型枠に混練後の不定形耐火物を流し込み、養生２４時間、１１０℃×２４時間後、測定した。この曲げ強さによって施工体組織の緻密性、均一性の程度を確認した。
【００３９】
耐食性：前記の曲げ強さ試験と同様の条件で得た試験片を１５００℃での回転侵食試験を１０時間行い、その侵食寸法を測定した。侵食剤は銑鉄：高炉スラグを重量比で１：１の割合で使用した。
【００４０】
スラリーの保存性の試験結果が示すとおり、実施例ではスラリーを本発明の範囲内に増粘したことで、２週間の保存を行った場合でも微粒耐火原料の分離を抑制することができた。また、表には示していないが、スラリー移送時を想定した振動を付与したところ、ここでも分離は殆んど見られなかった。これにより、スラリーの長期保存および不定形耐火物施工現場への輸送が可能になりる。
【００４１】
実施例による施工は、このスラリーを用いた混練において比較的少ない混練水量でありながら、また連続混練機による短時間混練にも関わらず、十分な混練効果を得ることができる。その結果、不定形耐火物は流動性に優れる。また、施工体は緻密であり、耐食性にも優れる。  
【００４２】
これに対し比較例１は、耐火粗大粒子を添加せず、しかも増粘しないスラリーを使用しての施工である。スラリーは粘性が低いことで比重分離が生じ、保存性に劣る。また、スラリーの分離が原因して施工体組織は不均一となって曲げ強度及び耐食性に劣る。
【００４３】
比較例２はスラリーの増粘でスラリーの分離を防止できるが、耐火粗大粒子を添加しないために連続混練機での短時間混練では、不定形耐火物は均一な混練が行われず、不定形耐火物は施工時の流動性が低下し、施工体の曲げ強さおよび耐食性も大きく劣る。
【００４４】
比較例３は、不定形耐火物に対する耐火粗大粒子の添加量が多過ぎる。このため、不定形耐火物は流動性に劣り、緻密な施工体体が得られず、曲げ強度及び耐食性に劣る。
【００４５】
比較例４はスラリーが粘度不足によって保存性に劣る。また、スラリーの分離が原因して不定形耐火物の施工体は曲げ強度及び耐食性に劣る。
【００４６】
比較例５は、スラリーの粘度が高過ぎることで混練後の不定形耐火物の流動性が低下し、均一な混練が行われず、施工体は曲げ強度及び耐食性に劣る。