(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒径０．１ｍｍ以下の酸化マグネシウム１〜４０重量％を含む耐火性骨材１００重量部にアルミナセメント１〜１５重量部添加した吹付材を、予め施工水分を添加した後、圧送ポンプにてノズルに供給し、該ノズル内にてアルミン酸カリウム水溶液を添加して吹付けることを特徴とした、耐火物吹付け施工方法。
【請求項２】
請求項１記載の耐火物吹付け施工方法で使用する吹付材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、接着強度に優れ且つ厚みが大きい施工体の形成が可能な耐火物吹付け施工方法と、それに使用する吹付材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種の溶融金属容器あるいはそれに付随する装置に使用される耐火物は、損耗が進むと耐火物を吹付けて補修することが行われている。
この吹付け施工方法の一つとして、予め施工水分を添加した吹付材をノズル内にて急結剤を添加して吹付ける方法が提案されている(例えば特開昭５４−６１００５号公報)。この方法は、吹付材を圧送ポンプにてノズルに供給できることにより、吹付材を空気圧送する通常の吹付け施工に比べて一度に多量の吹付けが可能となり、施工能率に優れている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
吹付材は、壁面に対する接着強度がその性能を大きく左右する。例えば金属容器の内張り補修などにおける吹付けでは、溶融金属による物理的・熱的応力、容器移動に伴う衝撃などで、吹付け施工体の剥離が生じやすい。いかに耐食性に優れた吹付材でも、剥離するとたちまち寿命となる。
【０００４】
吹付け効果を顕著にするためには、厚みの大きな施工体を得ることが必要である。しかし、施工体厚さが大きくなると施工体の自重に加え、施工体内の温度勾配の大きさからくるソリにより、一層剥離が生じやすい。
また、上記従来の吹付け施工方法では、ノズル内で珪酸ソーダなどの急結剤を添加しているが、吹付材のダレ落ちのために厚さの大きな施工体を迅速に形成できない。
【０００５】
本発明は、予め施工水分を添加した吹付材を圧送ポンプにてノズルに供給し、該ノズル内にて急結剤を添加して吹付ける施工方法において、接着強度に優れ且つ厚みが大きい施工体の形成が可能な施工方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は耐火物吹付け施工方法において、その特徴とするところは、粒径０．１ｍｍ以下の酸化マグネシウムを１〜４０重量％含む耐火性骨材１００重量部にアルミナセメント１〜１５重量部添加した吹付材を、予め施工水分を添加した後、圧送ポンプにてノズルに供給し、該ノズル内にてアルミン酸カリウム水溶液を添加して吹付けることにある。
【０００７】
本発明によれば、熱間での接着強度が格段に優れた吹付け施工体を形成することができる。その理由は以下のとおりと考えられる。すなわち、ノズル内にて吹付材に添加されたアルミン酸カリウム水溶液中のアルミン酸カリウム成分が炉壁残熱などで熱分解し、アルミナ成分を生成し、このアルミナ成分と吹付材の骨材の酸化マグネシウムとが反応してＡｌ2Ｏ3・ＭｇＯ系スピネル（以下、スピネルと称する）のボンドを形成することにより、吹付材の接着強度が向上する。
【０００８】
また、アルミン酸カリウムの分解でアルミナ成分と共に生成されるカリウムが化学的にきわめて活性なことで、接着強度に寄与する前記スピネルの生成を助長するためと考えられる。
【０００９】
この種の吹付施工において、急結剤としてアルミン酸ソーダ水溶液の使用は知られている（特開昭６２−３６０７０号公報）。しかし、吹付材の接着強度において本発明の如き顕著な効果は得られない。本発明の効果は、粒径０．１ｍｍ以下の酸化マグネシウムを１〜４０重量％含む耐火骨材との組み合わせによって得られる。粒径ガ０．１ｍｍを超える酸化マグネシウムでは接着強度に寄与するスピネルの生成量が不十分であり、また、酸化マグネシウムの割合が４０重量％を超えるとスピネル生成に伴う体積膨張によって接着強度が低下する。
【００１０】
アルミン酸カリウム水溶液はさらに酸化マグネシウムの凝集に作用し、アルミン酸ソーダ水溶液などの使用に比べて、吹付材の付着性が大きく向上する。その結果、吹付材は吹付時のダレもなく、厚さの大きな施工体をより迅速に形成することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明において吹付材に添加する急硬剤としてのアルミン酸カリウム水溶液は、濃度を好ましくは３０〜８０重量％とし、Ｋ2Ｏ／Ａｌ2Ｏ3はモル比１．７〜２．６が好ましい。また、吹付材に対する添加割合は、施工水分添加後の吹付材１００重量部に対するアルミン酸カリウム水溶液の添加割合は０．３〜３重量部が好ましい。
【００１２】
本発明で使用する急硬剤はアルミン酸カリウム単独の水溶液の使用が最も好ましいが、例えばアルミン酸ソ−ダが共存した水溶液の使用否定するものではない。しかし、その場合も本発明の効果得るために、水溶液中のアルミン酸カリウム濃度を３０〜８０重量％とし、Ｋ2Ｏ／Ａｌ2Ｏ3はモル比１．７〜２．６とすることが好ましい。
【００１３】
吹付材は耐火骨材とアルミナセメントを主材とし、耐火骨材には粒径０．１ｍｍ以下の酸化マグネシウムを１〜４０重量％含むことが必要である。粒径０．１ｍｍ以下の酸化マグネシウムの割合が１重量％未満ではアルミン酸カリウムとの反応性に劣るため、吹付材の接着強度および付着性について、本発明の効果が得られない。粒径０．１ｍｍ以下の酸化マグネシウムの割合が４０重量％を超えるとアルミン酸カリウムとの反応によるスピネル生成が過多となってスピネル生成に伴う体積膨張のためか、接着強度が逆に低下する。
【００１４】
酸化マグネシウムの具体例は、焼結または電融のマグネシアクリンカーあるいは微粉が得られやすい軽焼マグネシアとする。なお、本発明で規定した粒径０．１ｍｍ以下の酸化マグネシウムには、例えば粒径０．０４５ｍｍ以下といった超微粒も含まれるが、超微粒の場合は過度のスピネル生成を防ぐために、その配合割合は本発明の限定割合の範囲内において、少ない領域がより好ましい。
【００１５】
粒径０．１ｍｍ以下の酸化マグネシウム以外の耐火性骨材の種類は耐食性および容積安定性に優れた焼結アルミナ、電融アルミナなどのアルミナが好ましいが、他にもばん土けつ岩、ムライト、ろう石、シャモット、アンダルサイト、ケイ石、焼結マグネシア、電融マグネシア、焼結マグネシア−カルシア、電融マグネシア−カルシア、電融Ａｌ2Ｏ3−ＭｇＯ系スピネル、焼結Ａｌ2Ｏ3−ＭｇＯ系スピネル、クロム鉱、ボーキサイト、シリマナイト、ジルコンなどでもよい。また、これらに、必要に応じ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、揮発シリカなどを組み合わせてもよい。さらに、粒径０．１ｍｍを超える焼結マグネシアあるいは電融マグネシアを併用してもよい。
【００１６】
耐火性骨材全体の粒度構成、アルミナセメントの割合などは従来材質と特に変わりない。耐火性骨材全体の粒度は、本発明で必須とする粒径０．１ｍｍ以下の酸化マグネシウムの使用量も考慮して、粗粒、中粒、微粒に調整する。アルミナセメントの割合は、耐火性骨材１００重量部に対して１〜１５重量部とし、１重量部未満では施工体の強度に劣り、１５重量部を超えると耐食性の低下を招く。
【００１７】
他に必要によっては有機繊維、金属繊維、分散剤、疑集剤、減水剤、金属粉、発泡剤、硬化遅延剤、硬化促進剤、粗大耐火粒子、有機質マイクロバルーンなどを組み合わせてもよい。
【００１８】
繊維類の添加は、施工体の強度向上に効果がある。有機繊維の場合は、さらに乾燥爆裂防止の効果を併せ持つ。有機繊維の具体例は、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。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重量部に対して有機繊維は０．０５〜１重量部、金属繊維は０．５〜７重量部が好ましい。
【００１９】
分散剤は吹付材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重量部に対して０．０１〜１重量部である。
【００２０】
本発明は以上の組成からなる吹付材を予め施工水分を添加混合した後、圧送ポンプにてノズルに供給し、ノズル内にて急結剤としてアルミン酸カリウム溶液を添加しつつ吹き付ける。吹付材の混練時に添加する施工水分の適正量は、耐火性骨材の粒度構成、分散剤の有無などによっても異なるが、吹付材組成全体を１００重量部にした場合、３〜１５重量部が好ましい。
【００２１】
図１は、本発明で使用する吹付け装置を模式的に示したものである。ノズル（１）には急結剤供給管（２）が接続され、圧送ノズル（図示せず）から供給された吹付材はノズル（１）内にてアルミン酸カリウムが添加された後、壁面（３）吹き付けられる。（４）は吹付施工体である。
【００２２】
図には示していないが、急結剤の供給は、圧縮空気と共に行なうことで吹付材と急結剤との混合が促進される。圧送ポンプは、スクイズ式、スクリュー式、ピストン式などがあるが、圧送時に高圧が得られるピストン式が好ましい。
図では急結剤供給管（３）の接続箇所はノズル（２）の先端近傍であるが、これに限らず、作業環境に合わせて図に示した位置より後方でもよい。
【００２３】
【実施例】
表１および表２は、本発明実施例および比較例とそれらの試験結果である。各例は、ピストン式の圧送ポンプを用いた吹付け装置を使用し、実験室と実機のそれぞれで試験した。
【００２４】
実験室での試験では、不定形耐火物より構成された表面温度が約８００℃の垂直壁面に対し、ノズル先端から被吹付面の距離を５００ｍｍに保ち、厚さ２００ｍｍの施工体の形成をめざして２００ｋｇを吹付けた。その際、吹付材は表に示す施工水分量を持って予め混練し、圧送ポンプにてノズルに供給し、５５〜９０ｋｇ／ｍｉｎの吐出速度で吹き付けた。急硬剤は、ノズル先端の近傍で補助圧搾空気と共に吹付材に添加した。
【００２５】
付着性；付着率を求めた。
接着強度；吹付施工体を壁面に接着した状態で切り出し、剪断応力試験装置にて、壁面に対する吹付施工体の接着強度を測定した。
耐食性；吹付施工体を切り出し、１１０℃×２４時間の加熱乾燥後、溶鋼を溶剤とした回転侵食試験にて溶損寸法を測定し、比較例１の溶損寸法を１００とした指数で示した。数値が小さいほど耐食性に優れている
【００２６】
実機での試験は、不定形耐火物で内張りされた溶鋼容器の内張りの熱間補修を行なった。、ダレなどを目視観察し、付着性を５段階で評価した（付着性大５←→小１）。耐用性は吹付施工体の損耗速度をｍｍ／チャージで測定した。
【００２７】
【表１】
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実機での試験において、本発明実施例による方法はいずれも吹付材の付着性および接着性に優れた効果を得ることができた。また、実機試験においても本発明実施例によれば吹付材のダレも殆どなく、厚さ１００〜２００ｍｍの施工体をが迅速に形成でき、しかもその優れた接着性によって耐用性も格段に向上した。
【００２８】
これに対して急結剤が異なる比較例１、比較例２および粒径が０．１ｍｍ以下の酸化マグネシウムを吹付材に含まない比較例３は、共に吹付材の付着性および接着性に劣る。比較例４は、粒径が０．１ｍｍ以下の範囲内にある酸化マグネシウムの割合が多過ぎて接着性に劣る。比較例５はアルミナセメントの割合が多過ぎて耐食性に劣る。
【００２９】
【効果】
本発明の施工方法によれば以上のとおり、吹付材について接着性の向上と同時に厚さの大きな施工体を迅速かつ確実に形成でき、溶融金属容器の内張の熱間補修などにおいて優れた補修効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で使用する吹付け装置例を模式的に示したものである。
【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
【図１】
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