JPH1054669A - 耐火炉構造の形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】断熱層の内側に直接吹付け施工により緻密質か
つ高強度の耐火層を形成した耐火炉構造を提供する。 【解決手段】断熱層１４の内側に、自己流動性の坏土を
圧送ポンプと、圧送配管で圧送し、吹付けノズルの手前
で坏土中に圧縮空気と急結剤を注入し、吹付け施工す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、優れた施工性と耐
久性を兼ね備えた溶湯と接触する目的で使用される耐火
炉の形成方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、施工作業の省力化という観点から
各種の炉の築炉に不定形耐火物の使用が増大している。
熔融金属の溶解炉および保持炉などで使用される耐火炉
構造を図６に示した。図６の耐火炉構造は、円筒形状や
箱形形状などさまざまであるが、基本的には、炉底部、
側壁部、天井部からなっており図示しない鉄皮のケーシ
ングの内側に耐火物を築炉して耐火炉構造としたもので
ある。なお、１０は装置を稼働したときの熔融金属液面
を示している。なお、原料の挿入口、熔融原料の取り出
し口、加熱用バーナー、バーナー排ガスの煙道等の付帯
機能は図示していない。

【０００３】炉底部１は、断熱キャスタブル１−１を振
動をかけながら流し込み施工し（以下では振動施工と記
す）、耐火キャスタブル１−２を振動施工し、ついで、
耐火キャスタブル１−２の上に複数のプレキャストブロ
ック１−４（高強度緻密質キャスタブルを予め少量の水
とともに混練して坏土とし、この坏土を所定形状の型に
いれて乾燥成形したもの。）を間隔を置いて配置し、プ
レキャストブロック１−４の隙間に高強度緻密質キャス
タブル１−３を振動施工して一体化したものである。こ
こで、炉底部１の形状は平面だけでなく球面形状など熔
融金属を保持するのに適した形状で設計できる。

【０００４】ここで、炉床部１が、概ね上に開く円錐台
形状や、上に開く球面形状である場合、材料の流動性が
大きすぎると、振動施工時にダレ落ちを生ずるため、断
熱キャスタブル１−１、耐火キャスタブル１−２を流動
性を示さない極めて低水量の坏土とし手で団子状に固め
て施工部に付着させたり、もしくは振動施工可能な水量
の坏土とした場合は、炉床部ライニング形状に合わせた
型枠を取り付けて所定の振動施工を行なう必要があり手
間が非常にかかるため多大な労力を必要とした。

【０００５】側壁部２は、断熱キャスタブルを振動施工
して断熱層２−１を築炉し、耐火キャスタブル２−２を
振動施工し、最後に熔融金属の上面１０に接する部分の
高強度緻密質キャスタブル２−３および２−３の上部に
位置し熔融金属に接しない高強度緻密質キャスタブルも
しくは耐火キャスタブル２−４をそれぞれ振動施工す
る。

【０００６】断熱層２−１を振動施工する場合は、まず
炉内側面に型枠（木枠や金枠）を取り付ける。型枠は、
側壁部２の図示しない鉄皮構造より、土木建築等で使用
される公知のセパボルト等を介して取り付け必要に応じ
て型枠の補強を行う必要がある。

【０００７】次に、キャスタブルに所定の水を入れた後
ミキサーによって混練を行ない、振動により流動可能な
坏土とした後に型枠内に投入し、棒状バイブレータ等で
振動を与えながら振動施工を行なう。さらに、振動施工
を完了後は、概ね１０〜２４時間の養生期間をおいて、
不定形耐火物に脱枠可能な強度を発現せしめ、こののち
に前述の型枠を除去する。

【０００８】耐火キャスタブル２−２、高強度緻密質キ
ャスタブル２−３、高強度緻密質キャスタブルもしくは
耐火キャスタブル２−４を振動施工する場合も、断熱層
２−１と同様の手順で型枠を用いて実施される。

【０００９】天井部３は、耐火物の脱落を防止するため
に図示しない天井部３の鉄皮構造に公知のＹアンカー等
を溶接取り付けして施工を行なう。

【００１０】まず、耐火キャスタブル３−２を３−２の
下部面（炉内天井面）に型枠（木枠や金枠）を公知のセ
パボルト等を介して取り付けて、つぎに取り付けた型枠
の上に混練した坏土を投入した後に振動施工を行なう。
ここで、坏土の注入は、天井部３の図示しない鉄皮構造
に小さなマンホールを明けて注入を行なうが、マンホー
ルを多数設けると鉄皮構造の強度が低下するため極力数
を少なくする（例えば１〜４箇所）必要があり、また振
動を与える操作は炉の内部から型枠部分をコテバイブレ
ターなどで加振するため、材料へ十分に振動を与えにく
く、かつ型枠の強度が弱いため過度の振動を与えること
が困難であり、必然的に材料の流動性を高めて少ない振
動により振動施工を実施する必要があった。このため、
キャスタブルに添加する水量が多めとなり、施工後の強
度が低下しやすく、十分な耐火物性能が得られがたいな
どの問題が生ずる。

【００１１】最後に天井部３の図示しない鉄皮構造と耐
火キャスタブル３−２に挟まれた領域に断熱キャスタブ
ル３−１をマンホールより投入し振動施工を実施する。

【００１２】使用されるキャスタブルの特性として、高
強度緻密質キャスタブル１−３、２−３およびプレキャ
ストブロック１−４は、熔融金属と接触するのでこれら
との耐食性や耐浸透性が要求され、概ね同一の化学的な
性能が要求される。

【００１３】高強度緻密質キャスタブル２−４および天
井部で使用される耐火キャスタブル３−２は、直接熔融
金属と接触しないので、１−３、２−３、１−４よりも
耐食性や耐浸透性の要求性能はやや低くてよいが耐熱性
などが必要である。

【００１４】このように、従来の耐火炉構造を振動施工
により実施する場合は、型枠の取り付け、取り外しが必
要であり、これらの手間が非常にかかるため多大な労力
を必要とした、また、高強度緻密質キャスタブルなどの
坏土が非常に固く、ポンプ圧送などの機械搬送が困難で
あるため、耐火構造の外で混練された坏土をバケツにい
れて人手により搬送するなどの多大な労力を要するとい
った問題を有していた。

【００１５】一方、不定形耐火物組成物を吹付け施工す
ると、型枠を必要としないなどによって振動鋳込施工な
どの流し込みによる施工方法と比べて施工方法を省力化
できるという利点がある。このため従来から不定形耐火
物の吹付け施工方法が実施されている。

【００１６】従来の吹付け施工方法はいわゆる乾式また
は半乾式の吹付け施工方法であり、流動性のない坏土、
すなわち乾いた不定形耐火物用粉体組成物または不定形
耐火物用粉体組成物に流動性を呈さない量の水分を混合
して湿った坏土を圧縮空気をキャリアとして配管で施工
現場に搬送し、吹付けノズルで不定形耐火物が必要とす
る水分または不足している水分を注入して吹付けノズル
から吹付け施工している。

【００１７】しかし、このような方法では不定形耐火物
用粉体組成物の坏土中の細かい例えば０．１ｍｍ以下
の、耐火性粉末の粒子の分散状態と濡れが不十分な状態
で吹付け施工されるため、吹付け施工された不定形耐火
物の坏土中には多くの空気が取り込まれ、その結果吹付
け施工された不定形耐火物の施工体は流し込み施工され
た不定形耐火物の施工体と比べ気孔率が大きく（嵩比重
が小さく）なり、その気孔率が大きい分、耐食性などの
耐火物特性が劣るため、溶湯と接触する目的の耐火炉構
造では使用されていなかった。

【００１８】特に、炉の外側層として断熱層が設けられ
ている場合、この断熱層の内側に直接緻密質の吹付け層
を形成することは一般に断熱層は多孔質であり、吹付け
材である不定形耐火物組成物の水分が吸収されやすく、
亀裂のない緻密層を形成することは難しく、これまで実
施されていなかった。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
技術が有していた前述の課題を解決し不定形耐火物の、
施工に際して一層の省力化が可能で、周囲への粉塵の飛
散が少なく、かつ施工体の気孔率を小さくできることで
その嵩比重が大きく、耐火物としての特性に優れ溶湯と
接触する部位での使用が可能な耐火炉構造を提供するこ
とにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題を解
決すべくなされたものであり、炉外側に耐火断熱層を設
け、該断熱層の内側に、耐火性骨材、耐火性粉末および
分散剤を含む不定形耐火物組成物に、水を加えて混練し
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
縮空気注入口および急結剤注入口からそれぞれ圧縮空気
と所要量の急結剤を坏土中に注入し、注入した圧縮空気
とともに急結剤が混入した坏土をノズル配管によってそ
の先端に接続した吹付けノズルに送り、吹付けノズルか
ら坏土を施工箇所に吹付けることにより、断熱層の内張
りに緻密質吹付け層を形成することを特徴とする耐火炉
構造の形成方法を提供するものである。

【００２１】本発明の耐火炉構造の特徴は、炉床部、炉
壁部、天井部からなり、炉外側に断熱層を設け、炉内側
の少なくとも一部に少なくとも１層の炉内層を配し、炉
内層を前記した不定形耐火物組成物によって吹付け施工
し炉体を形成することにある。

【００２２】本発明で形成した耐火炉構造を図１にした
がって説明する。図１の耐火炉構造は炉床部１１、炉壁
部１２および天井部１３から構成され、外郭部は図示し
ない鉄皮構造によりなっている。なお、耐火炉構造の使
用方法によっては、天井部１３が取り外し可能な構造も
しくは、天井部を有しない構造であってもよい。

【００２３】本発明の耐火炉構造の典型は、炉の外側か
ら炉内に向かって、多孔質断熱層１４、炉内層（２層
目）１５、炉内層（１層目）１６の３層構造からなり、
各層は炉床部１１、炉壁部１２および天井部１３に連な
る構造となっている。炉壁部１２および天井部１３へ
は、Ｙアンカー等を図示しない鉄皮構造より取り付けて
おく。

【００２４】断熱層１４は、通常の断熱煉瓦の内張り、
軽量不定形耐火物（多孔質耐火性骨材、バーミキュライ
ト等で配合された軽量で断熱性の高い不定形耐火物）に
よる吹付け施工もしくは鋳込み施工、あるいは、セラミ
ックスファイバーを成形したボードの貼付施工等のいず
れかでも実施可能であるが、好ましくは施工が容易な吹
付け施工が好ましく、すなわち振動施工では型枠の据え
つけ取り外しに要する手間がかかり、ボードの貼付施工
では上記Ｙアンカーの隙間にボードを貼付けるために現
地合わせにてボードを加工する手間がかかったりボード
を加工する際有害なファイバー等が飛散するため好まし
くない。

【００２５】吹付け施工方法としては、公知の乾式吹付
けが実施できるが、より好ましくは、吹付け施工する
際、軽量不定形耐火物を湿らせる程度の水と混合し、公
知の乾式吹付け装置により空気輸送し先端ノズルで残り
の水を添加後に吹付ける半乾式吹付けとすることで粉塵
の発生量を減らすことができる。さらに、軽量不定形耐
火物に所定の水量を混ぜ十分に混練後スクイーズポンプ
等により圧送し先端ノズルで所定の空気を注入して吹付
ける湿式吹付けでは、半乾式吹付けよりさらに粉塵量を
低減することができる。

【００２６】本発明で炉内層（２層目）１５、および炉
内層（１層目）１６は、不定形耐火物組成物によって吹
付け施工し炉体を形成するもので、すなわち耐火性骨
材、耐火性粉末および少量の分散剤を含む不定形耐火物
組成物に、水を加えて混練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および急結剤
注入口からそれぞれ圧縮空気と所要量の急結剤を坏土中
に注入し、注入した圧縮空気とともに急結剤が混入した
坏土をノズル配管によってその先端に接続した吹付けノ
ズルに送り、吹付けノズルから坏土を施工箇所に吹き付
ける施工（以下に緻密質吹付け施工と記す）により実施
する。

【００２７】ここで、炉内層（１層目）１６は、熔融金
属と接触する部分で使用されるため耐食性や耐浸透性な
どの性質が必要で緻密な組織を要求され、炉内層（２層
目）１５は、炉内層（１層目）１６が損傷し熔融金属が
進入した際に熔融金属が断熱層１４ひいては鉄皮構造へ
至ることを防止する目的で使用されるので、熔融金属に
対する短期的な耐侵蝕性や浸透性を要求され、ある程度
緻密な組織が必要である。

【００２８】このような緻密組織をもつ炉内層（２層
目）１５、および炉内層（１層目）１６を上記吹付け施
工することで可能とするとともに、本発明従来の流し込
み施工で必要であった、型枠取付、脱枠まえの養生待
ち、型枠取り外し等の作業および、型枠およびこれらの
取付用資材が不要となり、工事期間および工事費用を極
端に低減可能とした。

【００２９】なお、上記耐火炉構造において設けられた
炉内層（２層目）１５は必ずしも必須でなく、運転中の
耐火炉構造で炉外鉄皮の設計温度（通常５０〜２５０
℃）を満足する構成の断熱層１４および炉内層（１層
目）１６による二層構造としたり、炉内層（２層目）１
５を全体もしくは部分的に定型耐火れんがなどで代用し
てもよい。さらに、断熱層１４を異なる熱伝導率を有す
るものによる多層構造にしたり、炉内層を金属接液部、
および、非金属接液部で異なる材質としてライニングす
ることも可能である。

【００３０】図２は、本発明で形成された耐火炉構造の
他の好ましい態様を示し、炉床部１１、炉壁部１２およ
び天井部１３にわたる断熱層１７、炉床部１１および炉
壁部１２にわたり断熱層１７の炉内側に配置される炉内
層（２層目）１８、炉床部１１および炉壁部１２の下部
にわたり炉内層（２層目）１８の炉内側に配置される接
液部炉内層（１層目）１９、天井部１３および炉壁部１
２の上部にわたり、天井部１３の断熱層１７および炉壁
部１２の炉内層（２層目）１８の炉内側に配置される非
接液部炉内層（１層目）２０から構成される。ここで接
液部炉内層（１層目）１９および非接液部炉内層（１層
目）２０のつなぎ目２１は、耐火炉構造を運転中の熔融
金属液面２２よりも上に設けられる。

【００３１】図２では、熔融金属に接しない天井部１３
で炉内層（２層目）を設けず、かつ、熔融金属液面２２
に接触する接液炉内層（１層目）１９と熔融金属液面２
２に接触しない非接液部炉内層（１層目）２０を組成の
異なる不定形耐火物組成物にて緻密質吹付け施工を実施
した例である。

【００３２】さらには、非接液部炉内層（１層目）２０
で天井部１３部分のみを組成の異なる不定形耐火物組成
物により緻密質吹付け施工してもよく、使用条件に応じ
て材料組成を変えることで全体の材料費をやすくできか
つ、異種材料同士のつなぎ目は、簡単なしきり（例えば
木製の仕切り板を所定の打継ぎ位置に設置し周辺のアン
カー等から固定したもの）をいれて施工するだけでよ
い。

【００３３】図３は、本発明で形成した耐火炉構造の他
の好ましい態様を示し、炉床部１１、炉壁部１２および
天井部１３により構成され、炉の外側から炉内に向かっ
て、断熱層２３、炉内層２４の２層構造からなり、各層
は炉床部１１、炉壁部１２および天井部１３に連なる構
造となっており、このような構造では、特に熔融金属に
接する部分の炉内層２４の材料が長期的に亀裂が入りに
くい性質が要求され、このような耐火炉構造で炉内層２
４を緻密質吹付け施工することで、工事工数を大幅に削
減できる等の優れた特徴を有する。

【００３４】このような緻密質の吹付け層を形成するた
めの吹付け方法について以下に説明する。本発明の吹付
け施工方法の主な特徴は、自己流動性を有する不定形耐
火物の坏土を圧送ポンプと圧送配管によって施工現場に
圧送する点にある。この方法によれば、予め所要の水分
と混合してある不定形耐火物の坏土を圧送ポンプと圧送
配管によって施工現場に送ることができ、予め所要の水
分を混合することによって坏土中の水の分布が均等であ
り、圧縮空気を注入するまでの坏土中には粒子の周囲に
随伴する空気がほとんどなく、坏土にキャリアーである
圧縮空気を注入した時に巻き込まれる気泡も、そのほと
んどが吹き付け施工時に坏土から放出され、その結果と
して気孔率が小さく嵩比重の大きい不定形耐火物の施工
体が得られる。

【００３５】本発明の吹付け施工方法では、圧縮空気の
ほかに所要量の急結剤が坏土中に注入され、ノズル配管
を経て吹付けノズルから断熱層を有する施工箇所に吹付
けられた坏土は注入後急速に流動性が低下する。このた
め、断熱層に必要以上の水分が吸収されないばかりか、
例えば垂直な壁面に坏土を吹付け施工しても、吹き付け
られた壁面から流れ落ちたりせず施工できる。また、ノ
ズル配管の先に吹付けノズルが接続されていることによ
って吹付けノズルに接続する配管は一本で済み、吹付け
ノズルの上下左右への移動操作は容易である。また、好
ましくはノズル配管をフレキシブルな配管としノズル配
管を屈曲しやすくすることで人手による吹付け施工を容
易にすることができる。

【００３６】急結剤の注入箇所は、圧縮空気の注入口の
下流または圧縮空気の注入口と同位置とするのが好まし
い。急結剤を注入後の坏土は急速に硬化を起こした状態
でノズル配管を通って、吹付けノズルに送られ吹付けノ
ズルから吹付け施工される。急結剤を注入後の坏土は、
ノズル配管を通過中に乱流の撹拌を受け、坏土中により
よく分散され、その結果坏土に注入する急結剤の所要量
を減少できる。ノズル配管の長さは、好ましくは１００
ｍｍ以上とすることで乱流撹拌の効果が得られる。

【００３７】ノズル配管を設けなかったり、吹付けノズ
ル部に急結剤注入口を設けると急結剤の分散不良や急結
不良をおこし、吹付け後の坏土にダレ落ちが生じたり、
これを防止するために多量の急結剤を注入すると吹付け
ノズル部での閉塞を起こしたり、耐火物性能の低下を引
き起こすため好ましくない。

【００３８】圧送配管およびノズル配管は、人手によっ
て吹き付けた位置の移動を行なうが、ポンプへの圧送負
荷を低下させるために配管は５０Ａ以上（ＪＩＳ−Ｇ３
４５２による、以下同様）が好ましく配管中が坏土で満
たされるとかなりの重量となる。

【００３９】ここで急結剤の注入箇所を圧縮空気の注入
口の下流、さらに好ましくは１ｍ以上下流に設けること
で圧縮空気の注入口より、下流の配管内の坏土は、空送
状態になるため、配管重量が軽くなり人手によるハンド
リングが容易となる。

【００４０】急結剤の注入箇所を圧縮空気の注入口と同
位置にすると、急結後の坏土の空送負荷区間は、ノズル
配管部のみでよく、注入する空気量を低下できるため、
特に低水量で施工されるので吹付け施工時に発生する粉
塵量を低下することができる。ここで、ノズル配管より
上流の圧送配管は、坏土で満たされて重くなるため、５
０Ａ前後とするのが好ましい。

【００４１】急結剤の注入箇所を圧縮空気の注入口と同
位置にする場合の好ましい態様としては、坏土に注入さ
れる圧縮空気の一部または全部を使用し、急結剤が注入
される。特に坏土に注入される圧縮空気の全部を急結剤
の注入に使用した場合には、圧縮空気は急結剤と一緒に
共通する配管によって坏土に注入されるので、圧縮空気
を坏土に注入するそれ独自の配管が省ける。

【００４２】本発明では、坏土の流動性を約２０℃の室
温下でコーン型を用いて評価するのが好ましい。すなわ
ち、粉体組成物に約２０℃の水を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
混練直後の坏土を流し込んで満たし、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
の広がりをを測定した平均値、以下フロー値という）で
表示する。

【００４３】坏土はフロー値が１６５ｍｍ以上あれば自
己流動性を呈する。しかし、圧送ポンプと圧送配管で混
練された坏土を施工現場へ容易かつ安定して送れること
が必要であり、圧送ポンプで圧送する坏土のフロー値は
１８０ｍｍ以上、さらには２００ｍｍ以上とすることが
好ましい。フロー値が大きな坏土を使用すれば、圧送ポ
ンプの吸い込み抵抗と圧送配管内の流動抵抗を小さくで
き、圧送配管の直径を小さくできかつ坏土の長路圧送が
実現できる。

【００４４】本発明の耐火炉構造の形成方法で使用され
る不定形耐火物組成物は、耐火性骨材、耐火性粉末およ
び少量の分散剤を含む。

【００４５】耐火性骨材としては、アルミナ、ボーキサ
イト、ダイアスポア、ムライト、バン土頁岩、シャモッ
ト、ケイ石、パイロフィライト、シリマナイト、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、窒化珪素、窒化アルミニ
ウム、炭化珪素、炭化硼素、黒鉛などの炭素、硼化チタ
ンおよび硼化ジルコニウムから選ばれる１種以上が好ま
しく使用できるがこれに限定されることなく公知の金属
酸化物、金属炭化物、金属窒化物、金属硼化物等および
これらの複合物を適宜使用することができる。

【００４６】耐火性粉末としては、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、バン土頁岩、シャモット、ケイ石、パイロフィ
ライト、シリマナイト、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、窒化珪素、窒化アルミニウム、炭化珪素、炭化
硼素、硼化チタン、硼化ジルコニウムおよびヒュームド
シリカ等の無定型シリカから選ばれる１種以上であって
平均粒径が３０μｍ以下のものが好ましい。

【００４７】これらの耐火性粉末の一部として、アルミ
ナやヒュームドシリカ等の平均粒径が１０μｍ以下、好
ましくは５μｍ以下の超微粉を用いるのが好ましい。ア
ルミナやヒュームドシリカの超微粉を用いると、組成物
に混合する水分量を減少でき、かつ混練された坏土に良
好な流動性を付与できる。

【００４８】また、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流し込み用耐火物
の結合に寄与し、その施工体は常温から高温まで広い範
囲において実用性のある強度を付与できる。

【００４９】混練坏土に流動性を付与するために使用す
る分散剤としては、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およびβナフタレンスルホ
ン酸塩類から選ばれる１種以上が好ましく使用できる。
分散剤は、組成物中の耐火性骨材と耐火性粉末の合量の
１００重量部に対して、０．０２〜１重量部配合するの
が好ましい。

【００５０】組成物に混合する水分量は、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。坏土に流動性を付与しうる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１００重量
部に対して４重量部以上の水分量が必要である。また、
施工後の耐火物の気孔率を小さくして、耐火物としての
良好な物性を確保できるように、組成物に混合する水分
量は、耐火性骨材と耐火性粉末の合量の１００重量部に
対して１５重量部以下とするのが好ましい。組成物に混
合する水分量が多いと耐火性骨材が沈降する傾向を生
じ、施工された耐火物が不均質化しやすい。

【００５１】坏土に注入する急結剤としては、水溶液の
急結剤も使用できるが、吹付け施工する坏土中の水分量
を必要最低限にとどめて良好な耐火物特性を確保するた
め、好ましくは粉末を使用する。粉末の急結剤は、好ま
しくは圧縮空気をキャリアーとして急結剤注入口から坏
土中に注入する。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。急結剤
は、均一に分散するように圧縮空気をキャリアーとして
坏土中に注入するのが好ましい。

【００５２】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、CaO ・Al₂O
₃ , １２CaO ・7Al₂O₃ , CaO・2Al₂O₃ , 3CaO・Al₂O
₃ , 3CaO ・3Al₂O₃・CaF₂ , 11CaO・7Al₂O₃・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
ルシウムおよびこれらの複合物または混合物から選ばれ
る１種以上が使用できる。

【００５３】急結剤の所要量は、急結剤の種類によって
ある程度変化するので、急結剤の種類と、急結剤を注入
した後のノズル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。

【００５４】急結剤の注入量は、水と分散剤を除く粉体
組成物１００重量部に対して、乾燥基準の重量で０．０
５〜３重量部とするのが好ましい。０．０５重量部より
少ないと、性能のよい急結剤であっても急結速度が不足
して吹付け施工された坏土が流れ落ちることになり、３
重量部をこえて多く注入する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
ての性能が低下することになる。

【００５５】圧送ポンプとしては、市販品を入手できる
ことから、ピストン式また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、弾性を有
するチューブをローラー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、好ましくは複数のチューブ
また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。

【００５６】

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。

【００５７】（例１）耐火性骨材として、Al₂O₃ ，SiO₂
およびFe₂O₃ の含有量がそれぞれ８９重量％、７重量％
および１．３重量％であって、粒径が１．６８〜５ｍｍ
の粗粒、粒径が０．１〜１．６８ｍｍの中粒および粒径
が０．０２〜０．１ｍｍで平均粒径が０．０２ｍｍの粗
粒からなるボーキサイト質骨材を使用した。

【００５８】（例２、３）耐火性骨材として、Al₂O₃ ，
SiO₂およびFe₂O₃ の含有量がそれぞれ４３重量％、５３
重量％および０．９重量％であって、粒径が１．６８〜
５ｍｍの粗粒、粒径が０．１〜１．６８ｍｍの中粒およ
び粒径が０．０２〜０．１ｍｍで平均粒径が０．０３ｍ
ｍの粗粒からなるシャモット質骨材を使用した。

【００５９】耐火性粉末として、Al₂O₃ とCaO の含有量
がそれぞれ５５重量％と３６重量％で平均粒径が９μｍ
のアルミナセメント、Al₂O₃ 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および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。また分散剤としてP₂O₅とNa₂Oの含有量
がそれぞれ６０．４重量％と３９．７重量％のテトラポ
リリン酸ナトリウムの粉末を用いた。

【００６０】耐火性骨材、耐火性粉末および分散剤を調
合して、各組成物に表１に示す量の水（耐火性骨材、耐
火性粉末は内掛け重量％、他はいずれも外掛け重量％）
を加え、５００ｋｇ容量のボルテックスミキサー内で３
分間混練して坏土とした。各坏土の流動性は、混練した
各坏土を上端内径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
混練直後坏土を流し込んで満たし、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
ついて測定し、その平均値をフロー値とした。

【００６１】急結剤には、粒径が８００μｍ以下で平均
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の重量比で含むものを用い、表１に示した調合の坏土
を調整し、図４に示す構成の吹付け施工装置を使用し、
図２に示した構成の耐火炉構造への緻密質吹付けを行な
った。すなわち、断熱層１７をAl₂O₃ およびSiO₂の平均
化学成分で２８％および４４％、嵩比重が０．３２、１
００℃の熱伝導率が０．０６ｋｃａｌ／ｍｈ℃である軽
量吹付け材により１５０ｍｍの厚みに湿式吹付け施工し
た。ついで、炉内層（２層目）１８を例３の不定形耐火
物組成物、接液部炉内層（１層目）１９を例１の不定形
耐火物組成物および非接液部炉内層（１層目）２０を例
２の不定形耐火物組成物にて、それぞれ厚み２００ｍ
ｍ、２５０ｍｍ、２５０ｍｍとなるように緻密質吹付け
施工を行なった。これらの施工は、気温２０〜２５℃の
範囲で実施した。

【００６２】図４において、３１は圧送ポンプ、３２
ａ，３２ｂは圧送配管、３３はノズル配管、３４は吹付
けノズル３５は急結剤のフィーダー、３６はエアーコン
プレッサー、３７はミキサー、３８は施工断熱壁面、３
９は吹付け施工された施工体、４０は圧縮空気注入口、
４１は急結剤注入口、４２、４３は空気流量の調整弁で
ある。なお、圧送ポンプとして２つのピストンを備える
Putzmister社製圧送ポンプBSA702を用い、圧送速度を混
練した坏土で３トン毎時間とし、圧縮空気注入口から４
〜６気圧に調整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。

【００６３】また、粉末状急結剤を定量的に坏土に供給
するため、テーブルフィーダー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
制御して表１に示す急結剤の注入量に調整した。

【００６４】なお、上記実施例で使用された吹付け施工
装置では、圧送ポンプ３１から圧縮空気注入口の４０ま
での圧送配管３２ａを寸法６５Ａで長さが７０ｍの鋼管
および６５〜５０Ａに絞った長さ１ｍのテーパー付き鋼
管を接続したものとし、圧縮空気注入口４０から急結剤
注入口４１までの圧送配管３２ｂを寸法５０Ａで長さ３
ｍのゴムホースとし、急結剤注入口４１から吹付けノズ
ル３４までのノズル配管３３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４０と急結剤注入
口４１にはそれぞれＹ字管を取り付けた。

【００６５】吹付けノズル３４は柔軟なゴムホースに接
続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３４は手で持って
操作し、壁面３８に吹付け施工した。この施工方法では
従来の振動施工出必要な型枠の取り付け、取り外し作業
を全く要せず、極めて短期間に耐火炉構造の構築が可能
であった。さらに吹付け施工時の粉塵発生がほとんどな
く、従来の不定形耐火物の乾式吹付け方法に比較して作
業環境は極めて良好であった。

【００６６】次に各吹付け層より概ね５００ｍｍ×５０
０ｍｍ×２００ｍｍの施工体を切り出し、１１０℃で２
４時間乾燥し４０ｍｍ×４０ｍｍ×８０ｍｍの試験片に
切り出して、ＪＩＳ−Ｒ２２０５に規定された方法によ
り見掛け気孔率、嵩比重、圧縮強度を測定した。

【００６７】表１の例１、例２、例３はそれぞれ本発明
の耐火炉構造を構成する、接液部炉内層（１層目）、非
接液部炉内層（１層目）、炉内層（２層目）を形成する
組成物であるが、施工体の嵩比重や圧縮強度等の物性
は、極めて高強度かつ緻密である。

【００６８】図５に示す吹付け施工装置は、吹付け施工
を実施するために使用できる他の施工装置の例であり、
３１は圧送ポンプ、３２ａは圧送配管、３３はノズル配
管、３４は吹付けノズル、３５は急結剤のフィーダー、
３６はエアーコンプレッサー、３７はミキサー、３８は
施工壁面、３９は吹付け施工された施工体、４４は圧縮
空気および急結剤注入口、４２、４３は空気流量の調整
弁である。この場合、急結剤注入口と圧縮空気注入口が
同一箇所となっており、圧送配管３２ａとノズル配管３
３の間に設けられており、空気流量の調整弁４２を全
開、４３を全閉とすれば、急結剤の搬送用空気のみを使
用して吹付け施工することも可能であり、吹付け装置の
操作が容易に行なえたり、坏土の吹付けに使用する空気
の使用量を低減でき、発生する粉塵量を低減できるなど
の優れた効果が得られる。

【００６９】

【表１】

【００７０】

【発明の効果】このように、本発明の多孔質断熱層を有
する耐火炉構造の形成方法によれば、従来の振動施工で
必要な型枠の取り付け、取り外し作業を全く要せず、極
めて短期間に耐火炉構造の構築が可能であり、さらに吹
付け施工時の粉塵発生がほとんどなく、従来の不定形耐
火物の乾式吹付け方法に比較して作業環境は極めて良好
であった。

【００７１】さらに、本発明の吹付け施工方法によって
得られた断熱層を有する耐火炉構造は、物性、強度とも
に極めて緻密かつ高強度であり、アルミニウム溶解炉、
保持炉、銅溶解炉、製鋼用取鍋、脱ガス炉、加熱炉など
種々の熔融金属の溶解炉および保持炉に適用するに十分
な物性を示しており、その工業的な価値は甚大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で形成された炉構造の典型例を示す縦断
面説明図

【図２】本発明で形成された炉構造の他の典型例を示す
縦断面説明図

【図３】本発明で形成された炉構造の他の典型例を示す
縦断面説明図

【図４】本発明の炉構造を形成するために使用される装
置の一例の概略図

【図５】本発明の炉構造を形成するために使用される他
の装置の概略図

【図６】従来の炉構造の典型例を示す縦断面説明図

【符号の説明】

１、１１：炉床部 ２、１２：側壁部 ３、１３：天井部 １４、１７、２３：断熱層 １５、１６、１８、１９、２４：炉内面の吹付け層 ３１：圧送ポンプ ３２ａ、３２ｂ：圧送配管 ３３：ノズル配管 ３４：吹付けノズル ３５：急結剤フィーダー ４０：圧縮空気注入口 ４１：急結剤注入口

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】炉外側に耐火断熱層を設け、該断熱層の内
   側に、耐火性骨材、耐火性粉末および分散剤を含む不定
   形耐火物組成物に、水を加えて混練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およ
   び急結剤注入口からそれぞれ圧縮空気と所要量の急結剤
   を坏土中に注入し、注入した圧縮空気とともに急結剤が
   混入した坏土をノズル配管によってその先端に接続した
   吹付けノズルに送り、吹付けノズルから坏土を施工箇所
   に吹付けることにより、断熱層の内張りに緻密質吹付け
   層を形成することを特徴とする耐火炉構造の形成方法。
2. 【請求項２】急結剤注入口を圧縮空気入口の下流または
   圧縮空気注入口と同位置に設ける請求項１に記載の耐火
   炉構造の形成方法。
3. 【請求項３】坏土に注入される圧縮空気の一部または全
   部を使用して急結剤を注入する請求項１または２記載の
   耐火炉構造の形成方法。
4. 【請求項４】自己流動性を有する坏土が、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
   込んで満たし、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１８０ｍｍ以上となる流動性
   を示すものである請求項１〜３のいずれか記載の耐火炉
   構造の形成方法。