JPH09183675A

JPH09183675A - 吹付け耐火物用組成物、吹付け施工法、及び炉壁の乾燥方法

Info

Publication number: JPH09183675A
Application number: JP8160211A
Authority: JP
Inventors: Otojiro Kida; 音次郎木田; Yasushi Ono; 泰史小野; Eri Suzuki; 枝里鈴木
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1995-11-01
Filing date: 1996-06-20
Publication date: 1997-07-15

Abstract

(57)【要約】【課題】低気孔率の施工体が得られ、乾燥時の爆裂を防
止して、緻密であっても急速乾燥ができる吹付け耐火物
用組成物とその施工方法ならびに炉壁の乾燥方法を提供
する。【解決手段】Ａｌ合金粉末を含む吹付け耐火物用組成物
に水を混合した自己流動性の坏土を、圧送ポンプ１と圧
送配管３で圧送し、吹付けノズル６の手前で坏土中に圧
縮空気と急結剤を注入し、吹付け施工する。施工炉壁の
乾燥条件は５０〜４００℃／時間である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加熱乾燥時に起き
る爆裂現象を防止した気孔率が小さくて嵩比重の大き
い、温間や熱間の補修にも使用できる吹付け耐火物用組
成物及びその吹付け施工法ならびに吹付け施工した炉壁
の乾燥方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】耐火物を吹付け施工すると、流し込み耐
火物のように型枠を必要としないため施工作業を顕著に
省力化できる利点がある。このため、耐火物の吹付け施
工法が既に一部の用途で実施されている。これら従来知
られている吹付け耐火物には、アルミナセメントを含む
もの、又はこれにリチウム塩やアルミン酸ナトリウム等
の硬化促進剤を添加したもの、水ガラスにケイフッ化ナ
トリウムや縮合リン酸アルミニウム等の硬化剤を併用し
たもの、又はリン酸アルミニウムや各種のリン酸アルカ
リ塩を併用したものがある。

【０００３】しかし、従来の施工法は特公平２−２７３
０８や特開昭６２−３６０７１に開示されているいわゆ
る乾式又は半乾式の吹付け施工法である。すなわち乾い
た組成物、又は流動性を示さない量の水分を加えた湿ら
せた組成物の坏土を、圧縮空気をキャリアとして配管で
現場の吹付けノズルに搬送し、吹付けノズル又はその手
前で坏土が必要とする水分又は不足している水分及び急
結剤を注入して吹付けノズルで耐火物を吹付け施工して
いる。

【０００４】しかし、このような方法では組成物中の細
かい粒子、たとえば０．１ｍｍ以下の粒子の分散状態と
濡れが不充分な状態で吹付け施工されるため、吹付け施
工された耐火物の坏土中には多くの空気が内包され、流
し込み施工された耐火物と比べて気孔率が大きくなる。
そして気孔率が大きい分、耐食性などの耐火物特性が劣
るものとなる。また、施工に際しては粉塵の発生が多
く、作業環境が劣悪で、リバウンドロスが多く施工歩留
も悪かった。

【０００５】他方、超微粉末と分散剤とを併用して流し
込み耐火物の坏土を低水分化し、高密度、高強度の耐火
物とする技術が一般化している。この技術を応用したも
のが、低セメント型、セメントレス型等と通称される流
し込み耐火物で、低気孔率、高密度、高強度の施工体が
得られる。

【０００６】しかし、これらの緻密な流し込み耐火物の
施工体は昇温時に爆裂しやすいことが知られている。爆
裂防止対策として組成物にアルミニウム（以下、Ａｌと
も記す）粉末を添加して施工時にＨ₂ ガスを発生させ、
発生するＨ₂ ガスで水蒸気を逃がす通路を形成して水分
の蒸発を容易にする方法が知られている。

【０００７】しかし、Ａｌ粉末は活性が大きく、Ａｌ粉
末を添加するとＣａ²⁺を含む坏土中のアルカリ性水溶液
と活発に反応してＨ₂ ガスを発生するため、通風の良く
ない場所で耐火物を施工すると水素ガス爆発の危険性が
あり、施工条件が変動したり施工体に膨れや亀裂が発生
したりする。

【０００８】また、吹付け耐火物は、部分的な損耗が著
しい工業用炉の内張り耐火物補修に使用されることが多
く、この場合、取鍋等の工業用炉がまだ熱いうちに吹付
け補修を行うことが多い。この種の温間や熱間の吹付け
施工では、特開昭６０−７１５７７等に指摘されている
ように、吹付けた耐火物が施工面から剥離、脱落する問
題を解決する必要がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは先に、特
願平７−１１３１４３において気孔率が小さい施工体が
得られる吹付け耐火物の施工法を提案した。すなわち、
所要量の水を予め坏土に混合し、良好な自己流動性を有
する坏土とする。次にこの坏土を圧送ポンプと圧送配管
で吹付けノズルに圧送して吹付けノズルの手前で圧縮空
気と急結剤を注入し、施工箇所に吹付け施工して、気孔
率が小さい緻密な施工体とする。

【００１０】しかし、この吹付け耐火物の施工体が高密
度であるため、乾燥時や使用時に施工体中の混練水が水
蒸気の状態で施工体中に閉じ込められ、施工体を急速に
加熱すると水蒸気圧の上昇によって爆裂を起こしやすい
ことがわかった。

【００１１】本発明は、耐火物の施工に際して型枠が不
要で一層の省力化と顕著な工期の短縮を可能とし、周囲
への粉塵の飛散が少なく、緻密な耐火物の施工体が得ら
れ、施工後に急速な乾燥を行っても爆裂せず、温間や熱
間の炉体補修に使用できる吹付け耐火物用組成物とその
吹付け施工法、ならびに吹付け施工した炉壁の乾燥方法
の提供を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】まず、第１の発明は吹付
け耐火物用組成物であって、水と混練し吹付けによって
所望箇所に吹付け施工された後急速に乾燥し炉壁を形成
することが可能な耐火物用組成物であって、耐火性骨
材、耐火性粉末、アルミニウム合金粉末及び分散剤を含
むことを特徴とする吹付け耐火物用組成物である。

【００１３】また、第２の発明は、他の望ましい吹付け
耐火物用組成物であって、耐火性骨材、耐火性粉末、ア
ルミニウム合金粉末及び少量の分散剤を含み、かつアル
ミニウム合金粉末を組成物中の耐火性骨材と耐火性粉末
の合量１００重量部に対して０．０５〜５重量部含む組
成物であって、組成物中の耐火性骨材と耐火性粉末の合
量１００重量部に対して１２重量部以下の水を組成物に
加えて混練した直後の坏土を、上端内径５０ｍｍ、下端
内径１００ｍｍ、高さ１５０ｍｍで上下端が開口した円
錐台形状のコーン型に流し込んで充たし、コーン型を上
方に抜き取って６０秒間静置したときの広がり直径が１
９０ｍｍ以上での自己流動性を有する吹付け耐火物用組
成物である。

【００１４】また、第３の発明は、吹付け施工法であっ
て、耐火性骨材、耐火性粉末、アルミニウム合金粉末及
び分散剤を含む組成物に水を加えて混合した自己流動性
を有する坏土を、圧送ポンプと圧送配管によって施工現
場に圧送し、圧送配管の下流部に設けた圧縮空気注入口
及び急結剤注入口からそれぞれ圧縮空気及び所要量の急
結剤を坏土中に注入し、圧縮空気によって急結剤が混入
した坏土を圧送配管の先に取り付けた吹付けノズルから
施工箇所に吹付けることを特徴とする耐火物の吹付け施
工法である。

【００１５】また、第４の発明は、吹付け施工した炉壁
の乾燥方法であって、耐火性骨材、耐火性粉末、アルミ
ニウム合金粉末及び分散剤を含み、アルミニウム合金粉
末が耐火性骨材と耐火性粉末の合量１００重量部に対し
て０．０５重量部以上含まれている耐火物用組成物に、
所定量の水を混合して得た不定形耐火物坏土を、急結剤
とともに所望の炉壁形成箇所に吹付けによって施工し、
ついで施工された耐火物表面を５０℃／時間以上４００
℃／時間以下の昇温速度で加熱し、該加熱処理を少なく
とも耐火物の表面温度が５００℃以上になるまで行うこ
とにより、耐火物を加熱、乾燥することを特徴とする炉
壁の乾燥方法である。

【００１６】本発明の吹付け耐火物用組成物は、耐火性
骨材、耐火性粉末、Ａｌ合金粉末及び少量の分散剤を含
む組成物であり、水と混練し、急結剤を加えて吹付け施
工された後急速に乾燥できるものである。そしてこの組
成物中の耐火性骨材と耐火性粉末の合量１００重量部に
対し１２重量部以下の水を加えて混合した坏土は、圧送
ポンプと圧送配管によって施工現場に圧送できる良好な
自己流動性を有する。

【００１７】すなわち、この坏土を吹付け施工するに
は、坏土を圧送配管で圧送して施工現場に送り、現場に
置いた吹付けノズルの手前で圧送配管中の坏土に圧縮空
気と急結剤を注入し、圧縮空気をキャリヤとして施工箇
所に吹付け施工することが望ましい。

【００１８】本発明で望ましい坏土の流動性はコーン型
を用いて評価する。すなわち、吹付け耐火物用組成物に
所定の水を加えて混練した直後の坏土を、上端内径５０
ｍｍ、下端内径１００ｍｍ、高さ１５０ｍｍで上下端が
開口した円錐台形状のコーン型に混練直後の坏土を流し
込んで充たし、コーン型を上方に抜き取って６０秒間静
置したときの広がり直径（２方向の広がりを測定した平
均値、単位はｍｍ、以下フロー値という）で表す。な
お、坏土のフロー値の測定は、約２０℃の室内におい
て、約２０℃の水を組成物に混合して混練後３分以内に
完了する。

【００１９】坏土はフロー値が１６５ｍｍ以上であれば
自己流動性を示す。しかし、圧送ポンプと圧送配管で坏
土を吹付けノズルを置いた現場に容易、かつ滞りなく圧
送できるように、圧送する坏土のフロー値は１９０ｍｍ
以上とする。フロー値が大きい坏土を使用すれば、圧送
ポンプの吸込み抵抗と圧送配管内の流動抵抗を小さくで
き、圧送配管の直径を細くしたり坏土を長距離圧送した
りできるため、フロー値は好ましくは２００ｍｍ以上で
ある。

【００２０】本発明の組成物には、施工後急速に乾燥し
ても爆裂防止の目的でＡｌ合金粉末が添加されている。
Ａｌ合金粉末は、合金組成と粉末の粒度を調整すること
によって発生するＨ₂ ガスの量と発生のタイミングを調
整できる。これは、Ａｌ合金に含まれるＳｉ成分やＭｇ
成分がＡｌの反応性を抑制してＨ₂ ガスの発生を抑制す
るからである。

【００２１】Ａｌ合金粉末を使うとＨ₂ ガスの発生が、
Ａｌ粉末を添加した坏土の場合と比べて、坏土のｐＨ、
アルミナセメントの種類、坏土の温度等によって影響さ
れにくくなり、Ｈ₂ ガスの発生反応が緩やかに起こり、
耐火物中の水分の放出に好適な通気孔を確実に形成でき
る。

【００２２】吹付け耐火物用組成物に添加されるＡｌ合
金粉末の量は、組成物中の耐火性骨材と耐火性粉末の合
量の１００重量部に対し０．０５〜５重量部が望まし
い。０．０５重量部未満では、Ｈ₂ ガスの発生が少な
く、満足な爆裂防止効果が得られない。５重量部超で
は、Ｈ₂ ガスの発生量が過剰になって施工後の耐火物に
膨れや亀裂が生じる傾向があり、気泡が多く発生すると
耐火物が多孔質化し、その耐食性や強度が低下する。Ａ
ｌ合金粉末の組成物への添加量は、耐火性骨材と耐火性
粉末の合量１００重量部に対し０．１〜３．０重量部が
より好ましい。

【００２３】Ａｌ合金粉末は、その合金組成によって反
応活性を調整できる。Ａｌ合金粉末は、Ａｌ合金粉末で
あればよいが、アルミニウム−シリコン（Ａｌ−Ｓｉ）
合金粉末及びアルミニウム−マグネシウム（Ａｌ−Ｍ
ｇ）合金粉末が好ましくなかでもＡｉ−Ｓｉ合金粉末が
最も実用的である。Ａｌ合金粉末のＡｌ合金は、主成分
であるＡｌの他に好ましくは合金成分としてＳｉ及び／
又はＭｇを５〜４０重量％含み、さらに好ましくはＳｉ
及び／又はＭｇを５〜２５重量％含む。

【００２４】Ａｌ合金中のＳｉ及び／又はＭｇ成分が２
５重量％より多いと、Ｈ₂ ガスの発生が遅れ、発生量も
少なくなるため爆裂防止効果が小さくなり、４０重量％
以上となるとほとんどなくなる。また、Ｓｉ成分やＭｇ
成分が５重量％より少ないと、Ｈ₂ の発生が活発にな
り、耐火物の施工体に膨れや亀裂が生じやすい。Ａｌ合
金粉末は、さらに好ましくはＡｌを８０〜９３重量％、
Ｓｉ及び／又はＭｇを７〜２０重量％含む。

【００２５】Ａｌ合金粉末は、好ましくはＡｌ、Ｓｉ及
びＭｇを合量で９０重量％以上含み、粒径０．０７４ｍ
ｍ以下の粒子を４０重量％以上含む。Ａｌ合金中のＡ
ｌ、Ｓｉ及びＭｇの含有量は合量で９０重量％以上、さ
らには９５重量％以上であるのが好ましい。これによっ
て、Ｈ₂ ガスが発生する反応開始時間の変動が小さくな
る。また、Ａｌ合金粉末が粒径０．０７４ｍｍ以下の粒
子を４０重量以上含むことによってＨ₂ ガスを発生する
反応が適度の速さで起き、施工体の爆裂防止効果が確実
に得られる。

【００２６】Ａｌ合金粉末中の粒径０．０７４ｍｍ以下
の粒子の含有量が４０重量％より少ないと、Ｈ₂ ガスの
発生が少なくなり、Ａｌ合金粉末を多く加えないと爆裂
防止効果が不確実になる。より好ましいＡｌ合金粉末は
０．０７４ｍｍ以下の粒子を５０重量％以上含む。Ａｌ
合金粉末は、好ましくは合金成分が均一に分散した合金
からなる。このようなＡｌ合金粉末は、アトマイズ法や
Ａｌ合金の溶融固化物を粉砕する方法によって製造でき
る。

【００２７】なお、Ａｉ−Ｓｉ合金とＡｌ−Ｍｇ合金粉
末を併用することもできる。また、本発明の目的・効果
を損なわない程度において、Ａｌ−Ｓｉ合金粉末又はＡ
ｌ−Ｍｇ合金粉末に少量のＡｌ粉末等の金属粉末を使用
することは支障ない。

【００２８】所要量のＡｌ合金粉末を含有してなる本発
明の吹付け耐火物用組成物は、タイミングよく発生する
Ｈ₂ ガスによって耐火物施工体中に通気孔が形成され、
施工体を相当急速に昇温して乾燥しても爆裂することが
ない。さらに、Ｈ₂ ガスの発生による引火爆発の危険性
も、Ａｌ粉末を添加した場合のように急速なＨ₂ ガスの
発生が起きないことによって容易に防止できる。また、
Ａｌ合金粉末はＡｌ粉末より空気中の水分と反応しにく
く、たとえば袋詰めされた吹付け耐火物用組成物は保存
性がよい。

【００２９】耐火性骨材は耐火物の主要な構成成分であ
り、耐火性骨材には、アルミナ、ボーキサイト、ダイア
スポア、ムライト、礬土頁岩、シャモット、ケイ石、パ
イロフィライト、シリマナイト、カイヤナイト、蝋石、
アンダリュサイト、クロム鉄鉱、スピネル、マグネシ
ア、ジルコニア、ジルコン、クロミア、窒化ケイ素、窒
化アルミニウム、炭化ケイ素、炭化ホウ素、黒鉛などの
炭素、ホウ化チタン、ホウ化ジルコニウム等が使用でき
る。

【００３０】耐火性粉末は耐火性骨材の隙間を埋めて耐
火性骨材を結合する結合部を形成するための成分であ
る。耐火性粉末には、アルミナセメント、アルミナ、チ
タニア、ボーキサイト、ダイアスポア、ムライト、礬土
頁岩、シャモット、パイロフィライト、シリマナイト、
アンダリュサイト、ケイ石、クロム鉄鉱、スピネル、マ
グネシア、ジルコニア、ジルコン、クロミア、窒化ケイ
素、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、炭化ホウ素、ホウ
化ジルコニウム、ホウ化チタン、ヒュームドシリカ等の
無定形シリカ等が使用できる。坏土の流動性が高くなる
ように、耐火性粉末は平均粒径が３０μｍ以下のものを
使用するのが好ましい。

【００３１】耐火性粉末には、その一部としてアルミナ
やヒュームドシリカ等の平均粒径が３μｍ以下、特には
１μｍ以下の超微粉を使用するのが好ましい。これによ
って組成物に混合する水の量を減少でき、かつ坏土に良
好な自己流動性を付与できる。また、耐火性粉末の一部
に、平均粒径が３０μｍ以下の球状化された粒子からな
る粉末を使用することによって坏土により高い流動性を
付与できる。

【００３２】耐火性粉末の一部にアルミナセメントを使
用すると、アルミナセメントが耐火物の結合に寄与し、
耐火物の施工体に常温から使用温度までの広い温度範囲
において実用性のある強度を付与できる。

【００３３】アルミナセメントの好ましい配合量は、耐
火性骨材と耐火性粉末の合量１００重量部に対し、１〜
１０重量部である。アルミナセメントはＣａＯ／Ａｌ₂
Ｏ₃のモル比が１．３以下のものを使用することによっ
て混練した坏土に充分に長い可使時間を確保できる。

【００３４】また、分散剤は混練した坏土の流動性を高
めるために添加される。分散剤は、使用する耐火性骨材
及び耐火性粉末の種類に合わせて選定した粉末状の分散
剤を組成物に配合するのが好ましい。粉末状の分散剤を
使用すれば、袋詰めした組成物に予め分散剤を混合して
おける。

【００３５】分散剤としては、ポリメタリン酸塩類、ポ
リカルボン酸塩類、ポリアクリル酸塩類及びβ−ナフタ
レンスルホン酸塩類等が使用できる。分散剤は余分に添
加すると耐火物の耐火性を劣化させるので少量とし、組
成物中の耐火性骨材と耐火性粉末の合量の１００重量部
に対し０．０２〜１重量部添加するのが好ましい。

【００３６】本発明の耐火物の吹付け施工法は、耐火性
骨材、耐火性粉末、Ａｌ合金粉末及び少量の分散剤を含
む組成物に水を加えて混合した自己流動性を有する坏土
を、圧送ポンプと圧送配管によって施工現場に圧送し、
圧送配管の下流部に設けた圧縮空気注入口及び急結剤注
入口からそれぞれ圧縮空気及び所要量の急結剤を坏土中
に注入し、圧縮空気によって急結剤が混入した坏土を圧
送配管の先に取り付けた吹付けノズルから施工箇所に吹
付けることを特徴とする。

【００３７】本発明による吹付け耐火物の施工法では、
吹付け施工する坏土に予め所要量の水が混合されている
ことによって坏土中に水分が均等に分布しており、坏土
中の粒子に付随する空気が実質上存在せず、キャリアの
圧縮空気を注入したときに坏土中に巻き込まれる気泡
も、そのほとんどが吹付け施工時に坏土から放出され
る。その結果、気孔率が小さく嵩比重の大きい耐火物を
施工できる。

【００３８】本発明の耐火物の吹付け施工法では、圧送
される坏土中に圧縮空気のほかに所要量の急結剤が注入
される。これによって圧縮空気をキャリアとして施工箇
所に吹付けられた坏土の流動性は急速に低下する。この
ため、たとえば垂直な壁面に坏土を吹付け施工しても、
吹付けられた坏土が壁面から流れ落ちることなく壁面に
付着する。また、吹付け配管の先に吹付けノズルを接続
していることによって吹付けノズルに接続する吹付け配
管は一本で済み、吹付けノズルを人手で保持する場合も
吹付けノズルの上下左右への移動操作が容易である。

【００３９】坏土を特に急速に硬化させる急結剤を使用
する場合、坏土の硬化によって配管中の坏土の圧送抵抗
が大きくならないように、急結剤の坏土への注入箇所は
吹付けノズルに近い圧送配管の下流部とする。坏土への
急結剤の注入箇所は好ましくは、圧縮空気の注入口の下
流又は圧縮空気の注入口と同位置とする。

【００４０】また、圧縮空気の注入口と同位置又は圧縮
空気の注入口の下流で急結剤を注入すると注入された圧
縮空気で坏土と急結剤が撹拌されるので、急結剤が坏土
中により均等に分散され、坏土に注入する急結剤の所要
量を少なくできる。

【００４１】坏土に注入する急結剤としては、水溶液の
急結剤を使用できるが、吹付け施工する坏土中の水分量
を必要最小限に止めて気孔率の小さい耐火物とするた
め、好ましくは粉末状の急結剤を使用する。粉末状の急
結剤は、好ましくは急結剤が坏土中に均一に分散するよ
うに、圧縮空気をキャリアとして急結剤吸入口から坏土
中に注入する。同じ理由で水溶液の急結剤を坏土に注入
するときは、なるべく濃い水溶液を使用するのが好まし
い。

【００４２】急結剤としては、アルミン酸ナトリウム、
アルミン酸カリウム、アルミン酸カルシウム等のアルミ
ン酸塩、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、重炭酸ナトリ
ウム、重炭酸カリウム等の炭酸塩、硫酸ナトリウム、硫
酸カリウム、硫酸マグネシウム等の硫酸塩、１２ＣａＯ
・７Ａｌ₂ Ｏ₃ 、３ＣａＯ・Ａｌ₂ Ｏ ₃、１１ＣａＯ・
７Ａｌ₂ Ｏ₃ ・ＣａＦ₂ 等のカルシウムアルミネート
類、酸化カルシウム、水酸化カルシウム及びこれらの複
合物又は混合物が使用できる。

【００４３】これらの急結剤のうち、入手容易かつ安価
であり、かつその急結特性が安定して発揮されることか
ら、アルミン酸ナトリウムの粉末又は水溶液を使用する
のが好ましい。アルミン酸ナトリウムは融点が高く耐火
物の耐火度を劣化させず、坏土中に注入すると加水分解
してＮａＯＨの他にＡｌ（ＯＨ）₃ のゲルを生じて坏土
を急速に硬化させる。また、急結剤として好ましいカル
シウムアルミネートは、ＣａＯ／Ａｌ₂ Ｏ₃ のモル比が
１．５以上のものである。

【００４４】急結剤の注入量は、使用する急結剤によっ
て変わるが、通常組成物中の耐火性骨材と耐火性粉末の
合量１００重量部に対して、０．０５〜３重量部とする
のが好ましい。

【００４５】急結剤の注入量が０．０５重量部より少な
いと、性能の優れた急結剤であっても急結性が不足して
吹付け施工された坏土が流れ落ちることになり、３重量
部より多いと急速に硬化して吹付け施工が難しくなった
り、耐熱性や耐食性などの耐火物としての性能が劣化す
る傾向がある。急結剤の注入量は、より好ましくは０．
１〜２重量部とする。急結剤の急結特性はその種類によ
って変化するので、急結剤の種類と、急結剤注入後の吹
付け配管の長さなどによって注入量を調節するのが好ま
しい。

【００４６】坏土に所要のフロー値を付与するのに必要
な水の量は、組成物に含まれる耐火性骨材と耐火性粉末
の比重や気孔率によって変化する。しかし、坏土に自己
流動性を示すフロー値を与えるのに必要な水分量には下
限があり、通常、耐火性骨材と耐火性粉末の合量の１０
０重量部に対し、４重量部以上の水が必要である。

【００４７】ポンプ圧送する坏土中の水分、すなわち組
成物に混合する水分は、施工後の耐火物の気孔率を小さ
くして耐火物としての良好な物性を付与できるように、
組成物中の耐火性骨材と耐火性粉末の合量の１００重量
部に対し１２重量部以下、さらには１０重量部以下とす
るのが好ましい。坏土中の水分が多いと耐火性骨材が沈
降しやすく、施工された耐火物が不均質化しやすい。

【００４８】吹付け耐火物用組成物は、一般に乾いた粉
体を袋詰めした状態で施工場所に運搬し、そこで組成物
と水をミキサー中に投入して混練し、前述の吹付け施工
設備等を使用して吹付け施工する。しかし、工場で予め
組成物に水を加えて混練した坏土の状態でコンクリート
ミキサー車等で施工現場に運んで吹付け施工することも
できる。

【００４９】圧送ポンプとしては、市販品が容易に入手
できることから、ピストン式又はスクイーズ式の圧送ポ
ンプを使用するのが好ましい。スクイーズ式とはダイヤ
フラムを圧縮空気で駆動するダイヤフラム式ポンプ、弾
性を有するチューブをローラでしごいて坏土を圧送する
ポンプ等をいう。これらの圧送ポンプとしては圧送する
坏土の脈動が小さくなるように、好ましくは複数のダイ
ヤフラム、複数のチューブ又は複数のピストンを備えた
圧送ポンプを使用するのが好ましい。

【００５０】また、不定形耐火物用粉体組成物１００重
量部に対し０．００３〜０．２重量部の遅延剤を添加す
れば、混練した坏土の可使時間を延長でき、気温が高い
夏場でも充分な可使時間を確保でき、安定して耐火物の
吹付け施工ができる。さらに、圧送配管の上流部に太い
配管を使用し、下流部の圧縮空気の注入口の上流にテー
パ付鋼管を設けて細い配管に接続すると、坏土の圧送す
る圧送ポンプの付加を小さくでき、大量の坏土の安定し
た圧送ができる。また、圧送する坏土の流動抵抗が小さ
くなるように、圧送配管の内側には段差ができないよう
にするのが好ましい。

【００５１】本発明の吹付け耐火物用組成物は、上述の
配合割合に基づく組成物に水を混合した自己流動性を有
する坏土を圧送ポンプと圧送配管によって施工現場に圧
送し、急結剤を圧縮空気の注入口と同位置又は圧縮空気
の注入口の下流で注入し、吹付けノズルから施工箇所に
吹付けるもので、水蒸気が逃げる通路が耐火物中に確保
されていることによって施工後急速に加熱乾燥しても爆
裂現象が起きず、耐火物を施工するのに要する工期を顕
著に短縮できる。

【００５２】本発明のこのような吹付け耐火物用組成物
は、自己流動性を付与した坏土に急結剤を加えて、炉壁
を形成する所望の箇所に吹付け施工した後、急速に加熱
し炉壁を乾燥できる。

【００５３】すなわち、吹付け施工体の硬化後に耐火物
表面を５０℃／時間以上４００℃／時間以下の急速な昇
温速度で最高１４００℃まで乾燥しても爆裂現象を起こ
さない。

【００５４】昇温速度が５０℃／時間未満では、従来の
乾燥方法に比べ優越性に乏しく乾燥時間の特段の短縮に
はならず、４００℃／時間超では、相当大型の乾燥手段
が必要であり、早く昇温させても炉壁への蓄熱が不充分
となり、完全脱水には時間がかかる。さらに、４００℃
／時間超になると不定形耐火物の表面にスポーリング亀
裂も入ってくる等の問題がある。

【００５５】昇温速度は、組成物の配合割合や形成され
る炉壁の形状、厚み、炉壁がさらされる操業条件等によ
って選択決定できるが、多くの場合１００℃／時間以上
でも充分可能であり、場合によっては３００℃以上でも
可能である。

【００５６】加熱最高温度は、炉によっては５００℃程
度まで加熱処理されていれば、使用できる炉壁が形成さ
れるが、通常は１０００℃以上にまで加熱することで所
望の炉壁を形成する。このように、短時間での急速昇温
加熱、乾燥ができるため、炉の速やかな再操業を可能と
する。

【００５７】本発明において、加熱乾燥する際の表面温
度と、炉壁として施工された耐火物の表面から１〜２ｍ
ｍの位置に埋め込んだ測温計（通常は熱電対）の先端位
置を測定した温度である。

【００５８】なお、本発明において昇温速度は、不定形
耐火物の施工厚みによっても影響される。たとえば、施
工厚みが厚くなればなるほど内部までの乾燥には時間が
かかる。しかし、本発明の不定形耐火物の施工厚みは、
通常１００〜１０００ｍｍ程度の範囲であるので、表面
温度を５００℃以上になるまで所定の昇温速度で加熱乾
燥すれば昇温乾燥中に爆裂や亀裂を起こすことなく、炉
壁を形成できる。この際内部に未乾燥の部分があって
も、実際の炉の使用時の受熱によって徐々に乾燥される
ので問題はない。

【００５９】なお、本発明の耐火組成物の炉への施工
は、通常、炉の背面からパーマ耐火物、断熱耐火物が順
に施工されている内面に施工されるものである。

【００６０】本発明で使用するＡｌ合金粉末がＡｌとＳ
ｉ及び／又はＭｇからなるものである場合、乾燥後はこ
れらの金属成分は最終的に耐火物の成分として有用なＡ
ｌ₂Ｏ₃ 、ＳｉＯ₂ 、ＭｇＯ及びこれらの化合物に変化
し、同時に体積が増加して耐火物の嵩比重を増加させる
ので、耐食性と体積安定性に優れた炉壁を形成しうる吹
付け耐火物となる。また、Ａｌ合金粉末が酸化して生成
するＡｌ₂ Ｏ₃ 、ＳｉＯ₂ 、ＭｇＯ及びＭｇＡｌ₂ Ｏ₄
（スピネル）等の化合物は耐火物の結合強度の向上に寄
与するので、強度にも優れた耐火物が得られる。

【００６１】

【実施例】以下、本発明を実施例によって具体的にする
説明するが、本発明はこれらに限定されない。

【００６２】耐火性骨材として、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、ＳｉＯ₂
及びＦｅ₂ Ｏ₃ の含有量がそれぞれ８９重量％、７重量
％及び１．３重量％のボーキサイト質骨材の粗粒（粒径
１．６８〜５ｍｍ）、中粒（粒径０．１〜１．６８ｍ
ｍ）及び細粒（粒径が０．０２〜０．１ｍｍで平均粒径
が０．０３ｍｍ）を使用した。

【００６３】耐火物の結合部を構成する耐火性粉末に
は、Ａｌ₂ Ｏ₃ とＣａＯの含有量がそれぞれ５５重量％
と３６重量％（ＣａＯ／Ａｌ₂ Ｏ₃ のモル比０．８４）
で、平均粒径が約９μｍのアルミナセメント、Ａｌ₂ Ｏ
₃ の純度が９９．６重量％で平均粒径が４．３μｍのバ
イヤーアルミナ、及びＳｉＯ₂ の純度が９３重量％で平
均粒径が０．８μｍのヒュームドシリカを用いた。

【００６４】分散剤には、Ｐ₂ Ｏ₅ とＮａ₂ Ｏの含有量
がそれぞれ６０．４重量％と３９．６重量％のテトラポ
リリン酸ナトリウムの粉末を用いた。また、Ａｌ合金粉
末には、ＡｌとＳｉの含有量がそれぞれ８８重量％と１
２重量％のもの（Ａｌ合金粉末ａ）とＡｌとＭｇの含有
量がそれぞれ８５重量％と１５重量％のもの（Ａｌ合金
粉末ｂ）を用いた。

【００６５】Ａｌ合金粉末ａ及びＡｌ合金粉末ｂの平均
粒径は、それぞれ約３０μｍと約３５μｍであり、粒径
０．０７４ｍｍ以下の粒子をそれぞれ９０重量％と８８
重量％含むものである。また比較例に使用したＡｌ粉末
は純度が９９％で平均粒径が約３０μｍのものである。

【００６６】室温が２０℃の室内において、耐火性骨材
と耐火性粉末、Ａｌ合金粉末及び分散剤を調合して表
１、２に示す各組成物を調合し、表１、２に示した量の
約２０℃の水（表１、２では耐火性骨材と耐火性粉末は
重量％、他はいずれも耐火性骨材と耐火性粉末の合量１
００重量部に対する重量部）を各組成物に加えて５００
ｋｇ容量のミキサー中で３分間混練し坏土とした。

【００６７】各坏土のフロー値は、混練直後の各坏土を
上述の上端内径５０ｍｍ、下端内径１００ｍｍ、高さ１
５０ｍｍの上下端が開口した円錐台形状のコーン型に流
し込んで充たし、コーン型を上方に抜き取って６０秒間
静置したときの広がり直径を２方向についてノギスで測
定し、その平均値を求めて表３、４に示した。

【００６８】急結剤には、平均粒径が約１５０μｍの粉
末であって、アルミン酸ナトリウム（約２０％の結晶水
を含む）と炭酸ナトリウムを３：１の重量比で混合した
ものを使用し、調製した各坏土を概ね垂直な壁面に吹付
け施工した。吹付け施工には図１の概要図に示す構成の
吹付け施工装置を使用し、鉄板の施工壁面（アンカーな
し）上に約１００ｍｍの厚さに吹付け施工した。

【００６９】図１において、１は圧送ポンプ、２は圧送
ポンプの坏土ホッパー、３圧送配管、４はテーパ管（６
５Ａ→５０Ａ）、５は吹付け配管（長さ１．２ｍ＋１．
２ｍ、５０Ａのゴムホース）、６は吹付けノズル、７は
急結剤注入装置、８は圧縮空気注入口、９は圧縮空気の
流量調節弁、１０は圧縮空気配管、１１は急結剤注入
口、１２は急結剤注入管、１３施工壁面、１４は施工体
である。

【００７０】なお、以下の例では圧送ポンプ１として２
つのピストンを備えるＰｕｔｚｍｉｓｔｅｒ社製ＢＳＡ
７０２を用い、坏土の圧送速度を３トン／時間とし、圧
縮空気注入口１１から４〜６気圧に調節した圧縮空気を
注入して吹付けノズルに坏土を供給した。

【００７１】また、坏土に粉末状急結剤を定量的に注入
する急結剤注入装置７には、テーブルフィーダを備える
日本プライブリコ社製のＱガンを用い、空気圧力を３〜
４気圧の範囲で調節して表１、２に示した注入量で急結
剤を注入した。

【００７２】なお、上記吹付け施工装置では、圧送ポン
プ１から圧縮空気の注入口８までの圧送配管３を寸法６
５Ａで長さが７０ｍの鋼管とし、これに６５Ａから５０
Ａに絞る長さ１ｍのテーパ管４を接続し、圧縮空気の注
入口から急結剤の注入口までの配管を寸法５０Ａで長さ
３ｍとし、急結剤の注入口から吹付けノズルまでの吹付
け配管５を寸法５０Ａで長さが１．２ｍのゴムホースと
して配管の内側に段差ができないように接続した。ま
た、圧縮空気注入口１０と急結剤の注入口１１にはそれ
ぞれＹ字管を取り付けた。

【００７３】この施工装置の吹付け配管は柔軟なゴムホ
ースとされているので、ゴムホースの及ぶ範囲で移動と
方向の変更が容易であるので、吹付けノズル４を手持で
操作し、施工壁面１３に吹付けた。本発明の吹付け施工
法は湿式であるため、吹付け施工時のリバウンドロスと
粉塵の発生が乾式や半湿式の吹付け施工法と比べて非常
に少なく、施工歩留が高く、作業環境も顕著に良好であ
った。

【００７４】次いで、施工壁面に約１００ｍｍの厚さに
吹付け施工した各施工体から約３００ｍｍ×３００ｍｍ
×１００ｍｍの大きさの試料を採取した。この試料を１
１０℃で２４時間乾燥後、試料を目で観察して亀裂の有
無を調査し、次いでＪＩＳ−Ｒ２２０５に規定された方
法に準じて気孔率と嵩比重を測定した。

【００７５】また、各施工体から直径１００ｍｍ、高さ
１００ｍｍの試料を採取し、各試料について爆裂性を評
価した。すなわち、各試料を１２００℃に保持した電気
炉中に投入し、取り出し後爆裂の有無を調べて評価し
た。

【００７６】曲げ強度の測定は、各施工体から採取した
寸法が４０ｍｍ×４０ｍｍ×１５０ｍｍの試料片を１１
０℃で２４時間乾燥したものと、同じ寸法の試料片を１
４００℃で３時間焼成したものについて行った。寸法変
化率は、１４００℃で３時間焼成した曲げ強度測定用試
料片で焼成前後の寸法変化を測定し、表３、４に示し
た。表４の寸法変化率に「膨れ」と記したものは数％程
度の顕著な膨張が観察されたものである。

【００７７】また、例２〜５及び例７〜１３の構成の吹
付け耐火物を、損耗して補修が必要になった溶鋼取鍋の
スラグライン部を想定した施工時の温度が約５００℃の
壁面に吹付け施工し、補修壁面への付着性、爆裂及び剥
落の有無を調べ、結果を表３、４にまとめて示した。

【００７８】表１〜４において、例１〜７及び例９は本
発明の実施例であり、例８、例１０〜１４は比較例であ
る。例１３はＡｌ合金粉末が添加されていない例であ
り、例８は添加したＡｌ合金粉末の量が不適当な例であ
り、例８の吹付け施工体は良好であるものの緻密である
ため爆裂した。

【００７９】例１０と例１１は急結剤の注入量が不適切
であった例であり、例１０では急結性が不足して壁面か
ら坏土が流れ落ち、満足な施工体が得られなかった。ま
た例１１では急結性が過剰なため坏土の硬化が急速に進
行し、吹付け施工が安定せず壁面への付着性が悪くてリ
バウンドロスが多く、満足な施工体が得られなかった。
このため例１１の施工体についての物性測定はされてい
ない。

【００８０】例１２はＡｌ粉末を添加した例であり、吹
付け施工は問題なくできるが施工体に膨れが生じて多孔
質になり、亀裂も認められた。例１４は吹付け施工でな
い流し込み成形による施工体の結果であり、例１４の結
果を例１〜７の結果と比較すると、本発明による吹付け
施工した施工体の物性が、流し込み施工した施工体の物
性と比べて遜色のないものであることがわかる。

【００８１】また、損耗した５００℃の取鍋の壁面の補
修を想定した熱間吹付け施工試験を行った結果、例２〜
５及び例７の組成物では良好な付着性が認められ、爆裂
による亀裂や剥落が認められなかった。また、例８〜１
３の組成物では付着性が不良であったり、爆裂による亀
裂又は剥離が認められた。

【００８２】表１〜４に示したとおり、本発明によるＡ
ｌ合金粉末を含む吹付け耐火物を吹付け施工すると流し
込み耐火物と同程度に緻密な施工体が得られ、施工体が
緻密であっても水蒸気を放出する通気孔が施工体に確保
されているので、施工体を急速に昇温して乾燥させても
爆裂することがない。また、施工体の耐食性等の耐火物
特性も、気孔率が小さく緻密であるため良好である。

【００８３】［例１５（実施例）］例２の組成物をミニ
タンディッシュの炉壁に吹付け施工した。組成物は、背
面側に断熱キャスタブル耐火材が１００ｍｍ厚みで形成
されている内面に１０００×１０００ｍｍの面積にわた
って、厚み２５０ｍｍで吹付け施工した。施工した吹付
け耐火物の硬化後オイルバーナを用い、該施工耐火物表
面を加熱した。

【００８４】加熱乾燥条件は、表面温度が２００℃／時
間の昇温速度で１０００℃まで行った。なお、ミニタン
ディッシュ炉内の温度分布は±２０℃程度であった。乾
燥中には亀裂はなく、乾燥終了後形成された炉壁表面に
は亀裂はなかった。また、炉壁を切り出して厚み方向の
断面を観察したが、亀裂は全く認められなかった。

【００８５】［例１６（実施例）］例４の不定形耐火組
成物を例１５と同様にミニタンディッシュに吹付け施工
乾燥を行った。この場合、炉壁の表面温度を３００℃／
時間の昇温速度で昇温し１４００℃まで乾燥した。乾燥
中には爆裂は起らず乾燥終了後炉壁表面及び内部切断面
にも亀裂は認められなかった。

【００８６】［例１７（実施例）］例６の不定形耐火組
成物を例１５と同様にミニタンディッシュに施工し乾燥
試験を行った。この場合、炉壁の表面温度を１００℃／
時間の昇温速度で昇温し１０００℃まで昇温乾燥した。
乾燥中に爆裂もなく乾燥後も亀裂は全く認められなかっ
た。

【００８７】［例１８（比較例）］例８の不定形耐火組
成物を例１５と同様にミニタンディッシュに施工し乾燥
試験を行った。炉壁の表面温度を２００℃／時間の昇温
速度で１２００℃まで昇温乾燥したが、乾燥中に爆裂は
起こし炉壁表面の一部が吹き飛び剥離した。乾燥終了後
には炉壁に多くの亀裂が入っているのが観察された。

【００８８】［例１９（比較例）］例７の不定形耐火組
成物を例１５と同様にミニタンディッシュに施工し、炉
壁の表面温度を５００℃／時間の昇温速度で１０００℃
まで昇温乾燥した。昇温乾燥中には爆裂は認められなか
ったが、乾燥終了後に炉壁の表面に無数のスポーリング
と思われる亀裂が認められた。

【００８９】以上の結果により、ミニタンディッシュに
おける乾燥試験と組成物における爆裂性の試験を比較す
ると相関性が認められ、組成物においての評価は急速な
昇温条件のもとでの炉壁の乾燥方法の評価にも適用しう
ることが分かった。

【００９０】

【表１】

【００９１】

【表２】

【００９２】

【表３】

【００９３】

【表４】

【００９４】

【発明の効果】本発明の吹付け耐火物用組成物には、Ａ
ｌ粉末より活性が小さく、適度の活性を有するＡｌ合金
粉末が耐火性骨材と耐火性粉末の合量１００重量部に対
して０．０５〜５重量部配合されているので、Ａｌ合金
粉末がタイミングよくアルミナセメントに由来するＣａ
Ｏ等が溶けた坏土中のアルカリ性水溶液と反応してＨ₂
ガスを発生し、施工体に水蒸気を放出する通路が確実に
確保されている。このため、坏土を湿式で吹付け施工し
て緻密な施工体としても、施工体を爆裂させることなく
急速に昇温して乾燥できる。

【００９５】本発明の耐火物の吹付け施工法は付着性が
よく、流し込み施工のように型枠を必要としないので大
幅な省力化を達成でき、施工体の乾燥方法は施工体を急
速に加熱して乾燥できるので工期を顕著に短縮できる。

【００９６】また、予め混練した自己流動性を有する坏
土をポンプ圧送して吹付け施工するので、施工体の気孔
率を従来の吹付け施工法による施工体の気孔率と比べて
顕著に小さくでき、流し込み施工された耐火物に劣らな
い嵩比重を有する施工体が得られ、リバウンドロスが少
ないので施工歩留がよく、周囲に撒き散らされる粉塵も
顕著に少なく作業環境が良好である。

【００９７】さらに、温間や熱間で吹付け施工を行って
も、施工体は爆裂や剥離を起こさず、嵩比重が大きく耐
食性の優れた耐火物となるので、取鍋、タンディシュ、
溶銑樋などの補修用の耐火組成物においても適用でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の耐火物の吹付け施工に使用する装置の
一例の概要図

【符号の説明】

１：圧送ポンプ２：坏土ホッパー３：圧送配管４：テーパ管５：吹付け配管６：吹付けノズル７：急結剤注入装置８：圧縮空気注入口９：流量調節弁１０：圧縮空気配管１１：急結剤注入口１２：急結剤注入管１３：施工壁面１４：施工体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水と混練し吹付けによって所望箇所に吹付
け施工された後急速に乾燥し炉壁を形成することが可能
な耐火物用組成物であって、耐火性骨材、耐火性粉末、
アルミニウム合金粉末及び分散剤を含むことを特徴とす
る吹付け耐火物用組成物。
【請求項２】耐火性骨材、耐火性粉末、アルミニウム合
金粉末及び少量の分散剤を含み、かつアルミニウム合金
粉末を組成物中の耐火性骨材と耐火性粉末の合量１００
重量部に対して０．０５〜５重量部含む組成物であっ
て、組成物中の耐火性骨材と耐火性粉末の合量１００重
量部に対して１２重量部以下の水を組成物に加えて混練
した直後の坏土を、上端内径５０ｍｍ、下端内径１００
ｍｍ、高さ１５０ｍｍで上下端が開口した円錐台形状の
コーン型に流し込んで充たし、コーン型を上方に抜き取
って６０秒間静置したときの広がり直径が１９０ｍｍ以
上である自己流動性を有することを特徴とする吹付け耐
火物用組成物。
【請求項３】前記アルミニウム合金粉末が、Ａｌを６０
〜９５重量％、Ｓｉ又はＭｇを５〜４０重量％含むもの
である請求項１又は２記載の吹付け耐火物用組成物。
【請求項４】前記アルミニウム合金粉末が、ＡｌにＳｉ
又はＭｇの含有量を合わせた純度が９０重量％以上であ
り、粒径０．０７４ｍｍ以下の粒子を４０重量％以上含
むものである請求項１、２又は３記載の吹付け耐火物用
組成物。
【請求項５】組成物が、耐火性粉末の一部として、Ｃａ
Ｏ／Ａｌ₂ Ｏ₃ モル比が１．３以下のアルミナセメント
を含むものである請求項１、２、３又は４記載の吹付け
耐火物用組成物。
【請求項６】耐火性骨材、耐火性粉末、アルミニウム合
金粉末及び分散剤を含む組成物に水を加えて混合した自
己流動性を有する坏土を、圧送ポンプと圧送配管によっ
て施工現場に圧送し、圧送配管の下流部に設けた圧縮空
気注入口及び急結剤注入口からそれぞれ圧縮空気及び所
要量の急結剤を坏土中に注入し、圧縮空気によって急結
剤が混入した坏土を圧送配管の先に取り付けた吹付けノ
ズルから施工箇所に吹付けることを特徴とする耐火物の
吹付け施工法。
【請求項７】坏土が、組成物中の耐火性骨材と耐火性粉
末の合量１００重量部に対して１２重量部以下の水を混
合したものである請求項６記載の耐火物の吹付け施工
法。
【請求項８】前記急結剤を組成物中の耐火性骨材と耐火
性粉末の合量１００重量部に対して０．０５〜３重量部
注入する請求項６又は７記載の耐火物の吹付け施工法。
【請求項９】前記急結剤注入口を圧縮空気注入口の下流
又は圧縮空気注入口と同位置に設ける請求項６、７又は
８記載の耐火物の吹付け施工法。
【請求項１０】耐火性骨材、耐火性粉末、アルミニウム
合金粉末及び分散剤を含み、アルミニウム合金粉末が耐
火性骨材と耐火性粉末の合量１００重量部に対して０．
０５重量部以上含まれている耐火物用組成物に、所定量
の水を混合して得た不定形耐火物坏土を、急結剤ととも
に所望の炉壁形成箇所に吹付けによって施工し、ついで
施工された耐火物表面を５０℃／時間以上４００℃／時
間以下の昇温速度で加熱し、該加熱処理を少なくとも耐
火物の表面温度が５００℃以上になるまで行うことによ
り、耐火物を加熱、乾燥することを特徴とする炉壁の乾
燥方法。
【請求項１１】前記昇温速度を１００℃／時間以上とす
る請求項１０記載の炉壁の乾燥方法。
【請求項１２】前記加熱処理を耐火物の表面温度が１０
００℃以上になるまで行う請求項１０又は１１記載の炉
壁の乾燥方法。
【請求項１３】前記アルミニウム合金粉末は、耐火性骨
材と耐火性粉末の合量１００重量部に対して０．０５〜
５重量部含まれているものである請求項１０、１１又は
１２記載の炉壁の乾燥方法。
【請求項１４】前記アルミニウム合金粉末は、Ａｌを６
０〜９５重量％、Ｓｉを５〜４０重量％含み、これらの
合量が９０重量％以上であり、かつ粒径０．０７４ｍｍ
以下の粒子を４０重量％以上含むものである請求項１
０、１１、１２又は１３記載の炉壁の乾燥方法。