JPH08239274A

JPH08239274A - 吹付補修材

Info

Publication number: JPH08239274A
Application number: JP7070689A
Authority: JP
Inventors: Akira Watanabe; 明渡辺; Hirokuni Takahashi; 宏邦高橋; Shigeyuki Takanaga; 茂幸高長; Yasutoshi Mizuta; 泰稔水田
Original assignee: Kyushu Refractories Co Ltd
Current assignee: Krosaki Harima Corp
Priority date: 1995-03-03
Filing date: 1995-03-03
Publication date: 1996-09-17
Anticipated expiration: 2020-12-14
Also published as: JP3726303B2

Abstract

(57)【要約】【目的】各種溶融金属容器の熱間補修に使用される吹
付補修材が補修時に垂直壁でも流下せず高接着性を示
し、さらに、剥離や亀裂も発生せず、しかも耐用性も高
いものを提供することを目的とする。【構成】本発明は耐火材料100重量部に対し固定炭素6
5〜90重量％、軟化点150〜350℃のピッチを1〜15重量
部、重量平均分子量が2000以上の粉状の熱硬化性フェノ
−ル樹脂を2〜10重量部、炭素繊維を0.01〜0.5重量部含
有する吹付補修材である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は製銑・製鋼等金属処理に
おける各種窯炉、溶融金属容器の内張材の補修に使用さ
れる吹付材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】各種窯炉、溶融金属容器の内張材の熱間
補修に用いられる吹付材はリン酸系あるいはケイ酸系の
結合剤を用いたものが多用されていたが、これらの結合
剤を用いた吹付材はスラグが浸透すると低融点化合物を
生成して溶損するという欠点があり、その耐用性には限
界があった。その解決策として、炭素質材料を添加する
方法があるが、より積極的にカ−ボンボンドを形成さ
せ、強度を発現させると共にスラグ浸透を防止する目的
でピッチやフェノ−ル樹脂といった有機系の結合剤を使
用した補修材が提案されている。

【０００３】このピッチやフェノ−ル樹脂を単独で使用
した場合、施工時の軟化、流動、発煙などに問題点が指
摘され、その改良としてピッチとフェノ−ル樹脂を併用
する不定形耐火材が開発されている（例えば特開昭60-2
35772号公報）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】熱間補修材として使用
される吹付材は、その耐用性が重要であることは当然と
して、特に垂直壁での要補修面への確実な付着と付着し
た補修材が剥離しないことが求められる。また、有機系
の結合剤を使用した場合には吹付け時に要補修部に正確
に吹付けるため発煙が少ないことも特に重要である。

【０００５】粉粒状で添加されたフェノ−ル樹脂、ピッ
チとも一旦軟化した後に硬化する。この軟化と硬化は、
スラリ−状で吹付機ノズルから吐出され補修部に付着し
て、炉熱により材料温度がある程度上昇した後に進行す
るが、フェノ−ル樹脂やピッチをスラグ侵入防止効果を
十分に発揮するまで添加すると、その初期の軟化過程で
吹付けた補修材が流下してしまい、目的の部位に補修材
を付着させ的確に補修することが難しいという問題があ
った。また、初期の流下を抑える目的で無機系バインダ
−を併用する方法も考えられるが、耐火度の低下につな
がる無機系バインダ−の添加は、施工後炭化または揮発
するため耐火度に悪影響を及ぼさないという有機系バイ
ンダ−の長所を生かし切れない欠点を持っている。従っ
て、有機系バインダ−のみによる、吹付け直後より保型
能力を持つ吹付補修材の開発が望まれる。

【０００６】また、吹付材を厚吹きすると付着した補修
材が使用中に剥離するという現象がみられ、これを防ぐ
ために金属繊維を添加した吹付材が提案されている（特
開昭60-86078号公報）。しかし、金属繊維は炭素質材料
を含まない場合には有効であるが、含まれると金属繊維
は浸炭して耐用性に劣るという欠点を持っている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らはこの初期の
過度の軟化流動を抑えるための結合剤および剥離防止の
ための繊維質材料について検討を加えた結果、炭素繊維
の採用と、フェノ−ル樹脂とピッチに特定の性状を持っ
たものを用いることによって上記の問題を解決できるこ
とを見いだし本発明を完成させたものである。即ち、本
発明は耐火材料100重量部に対し固定炭素65〜90重量
％、軟化点150〜350℃のピッチを1〜15重量部、重量平
均分子量が2000以上の粉状の熱硬化性フェノ−ル樹脂を
2〜10重量部、炭素繊維を0.01〜0.5重量部含有する吹付
補修材である。

【０００８】本発明に用いられる耐火材料は、通常の耐
火物に用いられるもので、マグネシア、カルシアなどの
塩基性酸化物、アルミナ、スピネル、クロミアなどの中
性酸化物、シリカ、ジルコニアなどの酸性酸化物、炭化
珪素、窒化珪素などの非酸化物などの１種あるいは２種
以上を補修しようとする溶融金属容器に合わせて選択使
用する。例えば製鋼用の転炉や溶鋼鍋には主としてマグ
ネシアなどの塩基性耐火材料が、製銑用の混銑車、溶銑
鍋、樋等にはアルミナ系の耐火材料が使用される。ま
た、スラグに濡れにくい性質を持つ黒鉛などの炭素質材
料の併用も可能である。

【０００９】本発明の特徴の第１は特定のピッチを用い
ることである。本発明に使用するピッチは石油系、石炭
系ピッチ、その他ナフタレン等を原料とした合成ピッチ
いずれのものも使用できる。このピッチは固定炭素65〜
90重量％、軟化点150〜350℃、好ましくは固定炭素70〜
90重量％、軟化点250〜350℃のものを使用し、その使用
量は耐火材料100重量部に対して1〜15重量部とする。軟
化点を150℃以上とするのは、後述する理由により初期
の過度の軟化流動を防ぐためであり、また、ピッチの軟
化点が350℃より高い場合は、ピッチの軟化時の粘性が
高すぎるため均一な結合強度が得られず、施工体が耐用
性に劣ることになる。また、固定炭素量が65重量部未満
では揮発分が多く吹付け時に発煙が激しく、90重量部よ
り多いと軟化流動が非常に少なく、施工体が不均一にな
るためである。また、等方性成分を多く含むものが炭化
時ガラス状炭素となり易く耐摩耗性の点で好ましい。こ
のピッチの使用量が1重量部未満ではカ−ボンボンドの
形成が不十分であり、15重量部を越えると耐食性が低下
し、いずれも好ましくない。このピッチは粒状で使用さ
れて、その大部分を0.1〜1mmの大きさとすることが望ま
しい。

【００１０】本発明の第２の特徴はフェノ−ル樹脂にあ
る。フェノ−ル樹脂は吹付材に付着性を与えるものであ
り、重量平均分子量2000以上の粉状の熱硬化性フェノ−
ル樹脂を2〜10重量部用いる。重量平均分子量2000以上
のものを用いるのは、その軟化を最少限に抑え、また、
フェノ−ル樹脂からガスが発生し補修材が多孔質になる
ことをなるべく防ぐためである。その使用量が2重量部
未満では材料の付着性が劣り、10重量部を越えると特に
フェノ−ル樹脂の硬化収縮により補修面での接着性が低
下し好ましくない。使用するフェノ−ル樹脂は粉状また
は粒状で、その大部分を0.1〜1mmの大きさとすることが
望ましい。熱硬化性を持つレゾ−ル型を用いるが、ノボ
ラック型のものをヘキサメチレンテトラミンのような硬
化剤と共に用いることもできる。

【００１１】本発明ではさらに炭素繊維を加える。炭素
繊維は補修材の剥離防止と耐スポ−リング性を付与する
ことに加えて、ピッチの拡散を助け、均一で強固なカ−
ボンボンドの生成に寄与するものである。この炭素繊維
は繊維径5〜30μm、繊維長0.5〜10mmのもので、アクリ
ロニトリル、レ−ヨン等の有機繊維系、石油・石炭ピッ
チ等のピッチ系、その他市販の炭素繊維が使用できる。
直毛状のものでもカ−ルしたものでもいずれも使用でき
るが、カ−ルしたものは吹付けられた際に繊維同士の絡
み合いが生ずるので補修体の強度向上の面からより好ま
しい。炭素繊維の使用量は0.01〜0.5重量部である。こ
の量が0.01重量部未満では繊維の添加効果が現れず、0.
5重量部を超えると吹付機での吹付けが困難となる。

【００１２】上記の各材料に加えてシリカ質あるいはア
ルミナ質などの10μm以下の超微粉を同時に添加する
と、吹付け時の噴霧状態を良好に保ち作業性が向上する
ので好ましい。特に、シリカ質超微粉は価格の点で好ま
しい。また、シリコン、アルミニウムなど金属粉末の添
加は補修材の熱間強度の向上に寄与する。その他通常の
吹付材に使用される添加剤を使用することは差し支えな
い。本発明の吹付補修材は従来の吹付機により通常の吹
付方法で使用できる。

【００１３】

【作用】補修材に添加されたフェノ−ル樹脂は熱間で補
修箇所に施工された場合、補修対象である溶融金属容器
の保有熱でまず軟化溶融し耐火材料と共に補修面に接着
しながら硬化する。本発明のフェノ−ル樹脂は熱硬化性
で高分子量のものを使用しているので、その軟化はわず
かであり、材料全体を流下させることなく硬化過程に移
行できる。さらにフェノ−ル樹脂は、後述するように一
般的には添加不可能となるピッチ10重量部以上の添加を
可能にする。これは、この半硬化状態のフェノ−ル樹脂
がピッチの軟化流動を抑制するためと考えられる。ま
た、フェノ−ル樹脂の添加量が10重量部を超えると、そ
の硬化時に過剰の収縮を起こし、補修面との接着性が低
下する。しかし、ある程度の軟化流動がないと補修面へ
の付着性が低下し剥離の原因となる。この調整が本発明
の、高分子量でありかつ熱硬化性のフェノ−ル樹脂では
十分に可能である。

【００１４】添加されたピッチは施工体の昇温に従って
軟化流動する。炭素繊維が存在しない場合は、軟化した
ピッチは初めに存在した位置より下部に流動して炭化す
るので、元来ピッチのあった位置は空孔となり、耐食性
低下の原因となるばかりでなく、施工体内でのカ−ボン
濃度が不均一となる。しかし、炭素繊維が存在すると、
ピッチは初めに存在していた位置を中心として四方に拡
散し均一な施工体が形成され空孔の発生はない。炭素繊
維の表面を液化したピッチが拡散し、強制的に折り曲げ
られていた炭素繊維はピッチの流れに伴いピッチの存在
していた位置に進展し、ピッチは炭素繊維を中心として
炭化するので、結果として空孔は生成せず施工体内に均
一なカ−ボンボンドが形成されると推測している。

【００１５】添加されたピッチはフェノ−ル樹脂により
ある程度の硬化接着能を発現した後に硬化が始まりカ−
ボンボンドを形成し、補修面との接着性を向上させ、施
工体の強度向上をもたらす。また、高残炭量のピッチを
使用することで、揮発分が少なくなり、特に厚吹きされ
た際に剥離を防止する。この効果は炭素繊維を併用する
ことにより増強される。

【００１６】さらに、固定炭素の多いピッチを使用する
ことは、吹付け中に材料が補修面に達するまでに炉熱で
発煙することを抑え、作業性が向上すると共に、材料の
付着率と熱間強度の向上にも寄与する。

【００１７】また、同時に使用される炭素繊維は上記の
ようにピッチ添加の効果発現を助け、自身は剥離の防止
と共に、使用時の耐スポ−リング性向上をもたらす。さ
らに、炭素繊維としてカ−ルしたものを用いれば補修体
中で繊維の絡み合いが生じ、ピッチと共により強固なカ
−ボンボンドを形成する。加えて高軟化点ピッチと炭素
繊維の併用は、吹付補修が広範囲にわたる際に特に補修
体の収縮亀裂の発生を防止することができる。

【００１８】

【実施例】

実施例１〜８、比較例１〜１０マグネシア系の吹付補修材を1200℃に熱したマグネシア
・カ−ボンれんがの垂直壁に通常の補修条件で吹付を行
い、吹付後の材料の付着率を目視観察した結果と、1000
℃で吹付けした施工体の剪断力で測定した接着強さおよ
びその施工体から切り出した試料の物性、同じ施工体か
ら60X60X100mmに切り出した試料を用いた耐食試験を回
転式スラグ試験機を用いてＣ/Ｓ＝3.4の転炉スラグで、
1650〜1700℃で５hr行った際の溶損量と共に表１に示し
た。同様に試験した比較例も表２に示す。

【００１９】

【表１】

【００２０】

【表２】

【００２１】使用したピッチのうちピッチ１は軟化点11
0℃、固定炭素58重量％のもの、ピッチ２は軟化点200
℃、固定炭素70重量％、ピッチ３は軟化点280℃、固定
炭素81重量％、ピッチ４は軟化点375℃以上、固定炭素9
2重量％のものである。また、フェノ−ル樹脂について
は、フェノ−ル樹脂１は重量平均分子量約1500のノボラ
ック型（ヘキサメチレンテトラミン併用）、フェノ−ル
樹脂２は重量平均分子量約900のレゾ−ル型のもの、フ
ェノ−ル樹脂３は重量平均分子量約3000のノボラック型
（ヘキサメチレンテトラミン併用）のもの、フェノ−ル
樹脂４は重量平均分子量約6000のレゾ−ル型のものであ
る。

【００２２】炭素繊維はいずれもピッチ系で繊維径13μ
m、繊維長0.7mmの直毛状のものおよび繊維径18μm、繊
維長3mmのカ−ルしたものを使用した。

【００２３】表１の実施例についてはいずれも吹付施工
の際の付着率はいずれも抜群に高率であり、剥離やリバ
ウンド、流下さらに施工体表面の亀甲状亀裂などは全く
みらなかったが、比較例１、９、１０では層状剥離が、
比較例２、４ではリバウンドや流下が、比較例３、５で
は表面に亀甲状亀裂がみられた。さらに、本発明の実施
例では物性、耐食性共良好な結果を示した。

【００２４】実施例９〜１２、比較例１１〜１７次に、アルミナ−炭化珪素系吹付材をアルミナ・炭化珪
素・カ−ボンれんがに使用した例を表３に示す。ピッチ
とフェノ−ル樹脂は前例と同様で、耐食性試験に用いた
スラグは脱リン剤（組成Ｆｅ₂Ｏ₃ 46％、ＣａＯ 42％、
ＣａＦ₂ 12％）で、試験条件は1350℃、3hrである。

【００２５】

【表２】

【００２６】この実施例でも付着はすべて良好であった
のに対して比較例１１、１７では層状剥離が、比較例１
４ではリバウンドや流下が、比較例１３では表面に亀甲
状亀裂がみられた。

【００２７】

【発明の効果】このように本発明は高残炭率、高軟化点
のピッチと高分子量のフェノ−ル樹脂とを炭素繊維と併
用することにより、吹付補修材が補修面で軟化流動して
流下することを防ぎ、良好な接着性と、カ−ボンボンド
形成による耐用性の向上をもたらすものである。従っ
て、各種溶融金属容器を熱間で補修する際に、垂直壁で
も流下せず高接着性を示し、さらに耐用性も高い優れた
吹付補修材となる。

【表３】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】耐火材料100重量部に対し固定炭素65〜9
0重量％、軟化点150〜350℃のピッチを1〜15重量部、重
量平均分子量2000以上の粉状の熱硬化性フェノ−ル樹脂
を2〜10重量部、炭素繊維を0.01〜0.5重量部含有するこ
とを特徴とする吹付補修材。