(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
施工水分を添加して予め泥しょう状に調整した吹付け耐火物の吹き付け施工方法において、ノズル内にて前記吹付け耐火物に対し、３０質量％以上のアルカリ性粉末急結剤と、残部の耐火物微粉とからなる粉末混合物であって、前記耐火物微粉の少なくとも一部としてボーキサイトおよび／またはばん土けつ岩を、前記粉末混合物１００質量％に占める割合で２０〜７０質量％含む前記粉末混合物を添加することを特徴とした、耐火物吹付け施工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐火物吹付け施工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高温炉、溶融金属容器、溶融金属処理装置等における内張りの形成あるいは内張りの補修において、吹付け施工が行われている。吹付け施工は、迅速な施工が可能、施工枠を使用しない等のメリットがある。
【０００３】
この吹付け施工方法として、施工水分の添加で予め泥しょう状に調整した吹付け耐火物を吹き付ける際、ノズル内にて前記吹付け耐火物に急結剤を添加する方法が知られている。例えば特開平１０−１８２２４６号公報、特開平１０−９５６７８号公報等（ここでは、急結剤を凝集剤と表示されている）に見られるとおりである。
【０００４】
この施工方法は、ノズル内にて急結剤を添加することで、吹付け耐火物の貯留中での硬化、あるいは材料内で吹付け耐火物が硬化する圧送管閉塞といった問題が回避される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、施工時における吹付け耐火物のハネ返り、ダレ落ち等の問題は、この吹付け施工方法においても同じである。また、施工水分を多量に添加するため、施工後の乾燥時間が長く、その分、施工の迅速性に劣る。本発明は、従来の耐火物吹付け施工方法における上記問題の改善を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、施工水分を添加して予め泥しょう状に調整した吹付け耐火物の吹き付け施工方法において、ノズル内にて前記吹付け耐火物に対し、３０質量％以上のアルカリ性粉末急結剤と、残部の耐火物微粉とからなる粉末混合物であって、前記耐火物微粉の少なくとも一部としてボーキサイトおよび／またはばん土けつ岩を、前記粉末混合物１００質量％に占める割合で２０〜７０質量％含む前記粉末混合物を添加することを特徴とした、耐火物吹付け施工方法である。
【０００７】
この種の吹付け施工において、ノズル内で添加する急結剤は液状または粉末のいずれかが使用されるが、本発明では粉末急結剤を使用する。粉末急結剤は液状急結剤のように溶剤として水分を含まないため、液状急結剤の使用に比べて吹付け耐火物に添加する施工水分の絶対量が少なくなり、吹付け耐火物施工体の気孔率が低く押さえられるためである。
【０００８】
粉末急結剤は、ノズル先端近傍において圧搾空気をもって吹付け耐火物に添加される。しかし、粉末急結剤は液状急結剤と違って、吹付け耐火物に対する添加が連続的でなく、安定しない。その結果、吹付け耐火物への急結剤の添加が不均一となり、吹付け施工体の耐食性および付着率が低下する。
【０００９】
粉末急結剤は一般に耐火原料にくらべてかさ比重が小さいこと、ならびに添加量が少ないことで、キャリアーガスとしての圧搾空気によってその流れが寸断されやすく、このことが連続に添加できない原因と考えられる。
【００１０】
本発明によれば、ノズル先端近傍での粉末急結剤の添加を、耐火物微粉と混合した状態で行うことで、添加物全体としてのかさ比重が大きくなる。しかも、粉末急結剤に耐火物微粉を組み合わせることで、吹付け耐火物への添加量が多くなる。
【００１１】
この結果、本発明は圧搾空気による急結剤の流れの寸断が防止され、吹付け耐火物に対する急結剤の添加が連続的、かつ均一なものとなり、吹付け施工体の耐食性および付着率の改善を図ることができる。
【００１２】
吹付け耐火物は、圧送管閉塞などの問題がないように、十分な流動性を備えていることが必要である。しかし、吹付け耐火物は流動性が高いと付着性が低下する。また、高流動性を得るには施工水分を増さなければならず、その分、施工体は気孔率が高くなって耐食性が低下する。
【００１３】
本発明での吹付け耐火物は、ノズル内において、粉末急結剤と共に耐火物微粉が添加されることで水分含有率が低下し、吹付け直後の粘性が高くなってハネ返り、ダレ落ち等が抑制される。そして、このことも本発明における吹付け耐火物の付着率向上に貢献する。
【００１４】
また、耐火物微粉の添加位置がノズル内であることで、吹付け耐火物の粘性が高くなるのはノズルから噴出した後であって、圧送管内での流通時には粘性が低い状態で保たれており、圧送管閉塞の問題を生じることもない。
【００１５】
本発明ではさらに、ノズル先端近傍で、３０質量％以上のアルカリ性粉末急結剤と、残部の耐火物微粉とからなる粉末混合物であって、前記耐火物微粉の少なくとも一部としてボーキサイトおよび／またはばん土けつ岩を、前記粉末混合物１００質量％に占める割合で２０〜７０質量％含む前記粉末混合物を添加することで、吹付け耐火物の付着性および乾燥性を向上させる効果をもつ。
【００１６】
これは、耐火物微粉中のＦｅ酸化物がアルカリ性粉末急結剤と反応し、その際の発熱反応で吹付け直後の吹付け施工体の硬化を促進させ、これが付着性向上の効果に寄与しているものと考えられる。
【００１７】
また、前記反応熱で吹付け耐火物施工体は施工水分の蒸発が促進され、残存含有水分の低減で乾燥時における亀裂あるいは爆裂を防止することができる。そして、この乾燥性の向上によって急加熱乾燥が可能となり、吹付け耐火物施工はより迅速化する。
【００１８】
単に発熱反応を期待するのであれば、アルカリ性粉末急結剤と金属粉との組み合わせが考えられるが、金属粉の使用は粉塵爆発を生じる危険性があり、安全上の問題がある。Ｆｅ酸化物の含有量が多いとはいえ、耐火物微粉の使用では粉塵爆発を生じることもない。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明で使用する吹付け耐火物の材質は、耐火性骨材を主材とし、必要により、さらに結合剤、有機繊維、金属繊維、分散剤、金属粉、増粘剤、硬化促進剤、硬化遅延剤等を組み合わせる。
【００２０】
吹付け耐火物における耐火骨材の具体例は、アルミナ、ボーキサイト、ばん土けつ岩、ムライト、ろう石、けい石、シャモット、アンダルサイト、ケイ石、溶融シリカ、マグネシア、マグネシア−カルシア、Ａｌ２Ｏ３−ＭｇＯ系スピネル、クロム鉱、シリマナイト等から選ばれる一種以上を主材にする。
【００２１】
必要に応じ、前記種類の耐火骨材に対して、例えばジルコニア、炭素、炭化珪素、粘土、仮焼アルミナ、軽焼マグネシア、揮発シリカ、ピッチ等から選ばれる一種以上を組み合わせてもよい。
【００２２】
耐火骨材の粒径調整は従来と特に変りなく、施工時の流動性・付着性、施工体の緻密性等を考慮して粗粒、中粒、微粒に調整する。
【００２３】
結合剤としては例えばアルミナセメント、マグネシアセメント等が挙げられる。その添加割合は、耐火骨材１００質量％に対し、結合剤の種類に応じて１〜１５質量％の範囲で調整するのが好ましい。ノズル先端近傍で添加する急結剤の添加量が゛多い場合は、この結合剤は必ずしも添加する必要はない。
【００２４】
有機繊維はポリプロピレン、ナイロン、ＰＶＡ、ポリエチレン、アクリル、ポリエステル、パルプなどである。金属繊維の具体例は、ステンレス鋼、鉄、アルミニウムなどである。その最適な添加割合は、繊維の材質によって異なる。耐火性骨材１００質量％に対して有機繊維は０．０５〜１質量％、金属繊維は０．５〜７質量％が好ましい。
【００２５】
分散剤は、吹付け耐火物の流動性を向上させる効果を持つ。その具体例としては、トリポリリン酸ソーダ、ヘキサメタリン酸ソーダ、ポリアクリル酸ソーダ、ポリアクリルリン酸ソーダ、ポリカルボン酸、リグニンスルホン酸ソーダなどである。好ましい添加量は、骨材１００質量％対し、０．０１〜１質量％である。
【００２６】
金属粉は、アルミニウム、シリコン、フェロシリコン、アルミニウム合金、シリコン合金等である。その添加量は、効果は、耐火骨材１００質量％対し、０．０１〜１質量％が好ましい。
【００２７】
増粘剤としては、ベントナイト、ＣＭＣ、イソバン等であり、その添加割合は耐火骨材１００質量％対し、５質量％以下が好ましい。
【００２８】
以上の配合物よりなる吹付け耐火物は、施工水分の添加で予め泥しょう状に調整したものを吹付ける。その際の施工水分量は従来法と特に変りなく、吹付け耐火物１００質量％に対し５〜１５質量％が好ましい。
【００２９】
ノズル内にて添加するアルカリ性粉末急結剤は、例えばアルミン酸ソーダ、アルミン酸カリウム、ケイ酸ソーダ、リン酸ソーダ、炭酸ソーダ、塩化カルシウム，水酸化カルシウム酸化カルシウム、アルミン酸カルシウム、水酸化マグネシウム、ポルトランドセメント等から選ばれる一種以上が使用される。
【００３０】
この中でも、アルミン酸ソーダ、ケイ酸ソーダ、炭酸ソーダ、水酸化カルシウム等のｐＨ１０以上の強アルカリ性粉末急結剤が好ましい。強アルカリ性粉末急結剤は発熱反応がより顕著になるためか、特に乾燥性においてより効果的である。なお、この場合のｐＨは、１０倍の水溶液として測定した。
【００３１】
粉末急結剤との混合物としてノズル内の吹付け耐火物に添加する耐火物微粉は、その少なくとも一部にボーキサイトおよび／またはばん土けつ岩を使用する。
【００３２】
【００３３】
この耐火物微粉の粒径は、１ｍｍ以下の範囲内で平均０．０５〜０．５ｍｍが好ましい。平均粒径が小さ過ぎると圧搾空気の風圧に影響されやすくなり、吹付け耐火物に対する連続的かつ安定した添加の効果が得られ難くなる。また、平均粒径が大き過ぎると、粉末急結剤と耐火物微粉中のＦｅ酸化物との反応が不十分となるためか、乾燥性の効果が乏しい。
【００３４】
ノズル内で添加する粉末混合物において、アルカリ性粉末急結剤の割合は３０質量％以上とする。残部は耐火物微粉とする。具体的には、ノズル内で添加する粉末混合物は、３０質量％以上のアルカリ性粉末急結剤と、残部の耐火物微粉とからなる粉末混合物であって、前記耐火物微粉の少なくとも一部としてボーキサイトおよび／またはばん土けつ岩を、前記粉末混合物１００質量％に占める割合で２０〜７０質量％含むものとする。
【００３５】
耐火物吹付け施工方法ノズル内にて粉末急結剤と共に添加する耐火物微粉は、ボーキサイトおよび／またはばん土けつ岩だけでなく、これに他の耐火物微粉を組み合わせて使用してもよい。
【００３６】
他の耐火物微粉としては、例えばアルミナ、シリカ、アルミナ−シリカ、ムライト、ケイ石、マグネシア、マグネシア−カルシア、Ａｌ２Ｏ３−ＭｇＯ系スピネル等から選ばれる一種以上である。
【００３７】
【００３８】
【００３９】
吹付け耐火物を泥しょう状に調整するための施工水分は、外掛け５〜１５質量％が好ましい。施工水分の添加で泥しょう状に調整した吹付け耐火物に対する、粉末急結剤および耐火物微粉からなる粉末混合物の添加割合は、吹付け耐火物の付着性の面から、０．５〜５質量％が好ましい。
【００４０】
図１は、本発明による吹付け施工方法における吹付け装置のイメージである。施工の添加で予め泥しょう状に調整した吹付け耐火物を、圧送管（５）を介してノズル（１）内に圧送する。吹付け耐火物は、ノズルの先端近傍に接続した急結剤導入管（２）から、粉末急結剤と耐火物微粉との混合物が圧搾空気をもって添加された後、ノズルから噴出される。そして、吹付け対象の壁面（３）に吹付け施工体（４）を形成する。
【００４１】
吹付け耐火物に対する粉末急結剤と耐火物微粉との混合物の添加は、圧縮空気をもって行う。また、図には示していないが、吹付け耐火物のノズルに対する供給は、スクイズ式、スクリュー式、ピストン式、ロータリー式等の圧送装置を用いる。
【００４１】
【実施例】
以下に本発明実施例およびその比較例を示す。表１は、各例で使用した吹付け耐火物である。表２は、ノズル内にて吹付け耐火物にて粉末急結剤と共に添加する耐火物微粉の化学分析値である。なお、耐火物微粉の粒径は、０．５ｍｍ以下（平均０．３ｍｍ）に調整して使用した。表３は、各例における吹付け耐火物の材質、ノズル内にて吹付け耐火物に添加した粉末急結剤・耐火物微粉の材質と吹付け試験結果を示す。
【００４３】
吹付け施工では、施工水分を外掛け１０質量％添加して予め泥しょう状に調整した吹付け耐火物を、スクイズ式圧送ポンプにて圧送し、ノズル内で急結剤（本発明実施例では耐火物微粉との混合物）を圧搾空気にて外掛け１．５〜２質量％添加し、耐火物垂直壁に吹付けた。
【００４４】
付着性は、跳ね返り損失（ダレ落ちを含む）から換算した。耐食性は、吹付け施工体から切り出した試験片について、溶融金属侵食試験を行った。耐食性の試験値は比較例の結果を１００とした指数であり、数値が大きいほど損耗が大きい。
【００４５】
乾燥性は、常温下で吹付け施工後、吹付け施工体を１０００℃に昇温後の電気炉内に３０分間留め、乾燥亀裂の発生および乾燥爆裂の有無を試験した。◎…亀裂が少なく、爆裂もない。○…爆裂はないが、亀裂が比較的大きい。△…爆裂はないが、亀裂がきわめて大きい。×…爆裂が生じた。
【００４６】
【表１】
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【００４７】
【表２】
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【００４８】
【表３】
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【００４９】
本発明の実施例は、いずれも付着性、耐食性および乾燥性に優れており、本発明の効果が確認される。中でも強アルカリ性急結剤を使用した実施例１〜５は、付着性および耐食性に特に優れている。
【００５０】
これに対し比較例１は、ノズル内にて吹付け耐火物に粉末急結剤を添加する際、耐火物微粉を組み合わせない従来方法に相当するものであり、付着性、耐食性および乾燥性ともに実施例より劣る。
【００５１】
比較例２は、吹付け耐火物に対しノズル内にて粉末急結剤と耐火物微粉とからなる粉末混合物を添加しているが、耐火物微粉のＦｅ化合物の含有量が少ないために、付着性および乾燥性に劣る。
【００５２】
図２は、前記実施例１の吹付け施工方法において、ノズル内で添加する粉末アルミン酸ソーダ、ボーキサイトおよび焼結アルミナについて、ボーキサイトの配合量のみを変化させ（ただし、ボーキサイト量の変化に合わせて焼結アルミナ量を増減させ、ボーキサイトと焼結アルミナ量との合量を５０質量％に調整した。）、ボーキサイトの添加量と吹付け耐火物の付着性との関係を示したグラフである。この結果から本発明の効果のうち、付着性の向上が確認できる。
【００５３】
以上の実施例では吹付け対象壁面が室温の状態で行ったが、本発明の方法は、炉壁の熱間補修のように高温状態の壁面に対しても同様の効果を得ることができる。
【００５４】
【効果】
本発明の吹付け施工方法によれば、以上の実施例の試験結果が示すように、吹付け耐火物の付着率、耐食性および乾燥性を向上させることができる。その結果、施工に伴う工数および吹付け耐火物の使用量が低減し、さらに施工対象の高温炉・溶融金属容器等の稼働率向上に大きく貢献する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の吹付け施工方法のイメージ図である。
【図２】ノズル内で添加のボーキサイトの添加量と吹付け耐火物の付着性との関係を示したグラフである。
【符号の説明】
１  ノズル
２  急結剤供給管
３  壁面
４  吹付施工体
５  圧送管
【図１】
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【図２】
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