JPH11183042A

JPH11183042A - 耐火物吹付け施工方法およびこの方法に使用する吹付材

Info

Publication number: JPH11183042A
Application number: JP9364910A
Authority: JP
Inventors: Kozo Yamada; 孝三山田; Touichi Shirama; 統一白曼
Original assignee: Harima Ceramic Co Ltd
Current assignee: Harima Ceramic Co Ltd
Priority date: 1997-12-19
Filing date: 1997-12-19
Publication date: 1999-07-06

Abstract

(57)【要約】【課題】カーボン原料を配合した吹付材を使用し、ノ
ズル内で急結剤を添加する吹付け施工方法において、カ
ーボン原料配合の吹付材がもつ高耐食性を損なうことな
くその付着性を向上させることを目的とする。【解決手段】針状コークスを０．５〜１５重量％含む
耐火配合組成１００重量％に有機繊維を外掛け０．０１
〜２重量％添加した吹付材を、予め施工水分を添加した
後、ノズル内にて急結剤を添加して吹付けることを特徴
とする。付着性の改善と共に、耐スポーリング性に優れ
た施工体を迅速に形成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一度に多量の吹付
けが可能で、しかも厚みが大きい施工体を形成すること
ができる耐火物吹付け施工方法に関するものである。

【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、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、特開昭６
１−１１１９７３号公報、特開昭６２−３６０７０号公
報などの通りである。

【０００３】この方法は、吹付材に予め施工水分を添加
しておくことにより、一度に多量の吹付けが可能であ
る。また、ノズル内で急結剤を添加することから、吹付
材が吹付け待機中に硬化が進行するなどの問題もなく、
施工作業性に優れる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ここで使用される吹付
材は、その骨材の一部に黒鉛、カーボンブラック、ピッ
チ、コークスなどのカーボン原料を配合すると、特に溶
銑に対しての耐食性が向上する。これはカーボン原料
が、溶銑に濡れ難く且つ化学的に溶銑に反応し難いこと
による。しかし、カーボン原料を配合した吹付材はダレ
落ちが著しく、高炉樋あるいは溶銑容器などの内張り補
修のように厚みの大きな施工体を形成は容易でない。

【０００５】本発明はカーボン原料を配合した吹付材を
使用し、ノズル内で急結剤を添加する吹付け施工方法に
おいて、カーボン原料配合の吹付材がもつ高耐食性を損
なうことなくその付着性を向上させることを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の耐火物吹付け施
工方法は、針状コークスを０．５〜１５重量％含む耐火
配合組成１００重量％に有機繊維を外掛け０．０１〜２
重量％添加した吹付材を、予め施工水分を添加した後、
ノズル内にて急結剤を添加して吹付けることを特徴とす
る。

【０００７】吹付材において、カーボン原料は耐食性に
効果を持つ反面、付着性低下の原因となる。ノズル内で
急結剤を添加する吹付け施工方法は、吹付材が急硬剤と
十分に混合されずに吹付けられる。このことがカーボン
原料配合による付着性低下を顕在化させる。

【０００８】本発明は、吹付材に配合するカーボン原料
にとして針状コークスを使用すると共に、これに有機繊
維を組み合わせることにより、カーボン原料配合の吹付
材が持つ耐食性を損なうことなく、付着性の向上を図る
ことができる。

【０００９】吹付材の付着性を目的として有機繊維を添
加することは知られているが、本発明による顕著な効果
は、針状コークスとの組合せによって初めて得られる。
これは、針状コークスが針状個所に有機繊維が絡み係止
され、繊維による施工体組織の牽引作用がより強化され
るためと思われる。

【００１０】繊維材質は有機質以外にも、金属質、セラ
ミック質などがあるが、本発明による顕著な付着性は、
有機繊維において得られる。これは、有機繊維は金属繊
維あるいはセラミック繊維に比べて軟質であり、針状コ
ークスに係止され易い。

【００１１】また、急結剤にケイ酸ソーダを使用した場
合は、吹付施工体の耐スポーリング性が向上する。吹付
施工体が高温加熱を受けた際、ケイ酸ソーダのＳｉＯ₂
成分が熱分解して生成されるＳｉが針状コークスのＣ成
分と反応し、ＳｉＣを生成するが、このＳｉＣが熱伝導
率が高いことで施工体組織内の温度勾配を小さくし、耐
スポーリング性の向上を図るものと考えられる。

【００１２】

【発明の実施の形態】針状コークスは、例えばコールタ
ールピッチを１０００℃以上の高温で熱処理して得ら
れ、針状構造の発達した黒鉛化度の高いコークスであ
る。本発明で使用はその粒径は０．５ｍｍが好ましい。
また、界面活性剤などのコーティングによる親水処理を
施したものでもよいが、経済面からは好ましくない。

【００１３】針状コークスは吹付材の耐火配合組成１０
０重量％のうち、０．５〜１５重量％を占める。さらに
好ましくは１〜１０重量％である。０．５重量％未満で
はカーボン原料がもつ耐食性付与の効果がなく、１５重
量％を超えると針状コークスの酸化による耐食性の低下
を招く。

【００１４】針状コークス以外の耐火骨材は特に限定さ
れない。例えば焼結アルミナ、電融アルミナ、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
ルコンなどを主材とし、必要により、ジルコニア、ジル
コン、炭化珪素、粘土、仮焼アルミナ、揮発シリカなど
を組み合わせる。

【００１５】また、例えば鱗状黒鉛、土状黒鉛、無煙
炭、ピッチコークス、カーボンブラック、電極屑などの
カーボン原料を針状コークスと組み合わせて使用しても
よい。しかし、付着性などの問題から、カーボン原料全
体として１５重量％を超えないことが好ましい。

【００１６】耐火性骨材全体の粒度は、従来の吹付材と
同様に付着性、充填性、ノズル圧送性などを考慮して、
粗粒、中粒、微粒に調整すれば足りる。

【００１７】結合剤は、例えばアルミナセメント、マグ
ネシアセメント、乳酸アルミニウム、ポルトランドセメ
ントなどである。耐火配合組成に占める割合は、１〜１
２重量％が好ましい。例えば、耐火骨材の一部として軽
焼マグネシアなどのマグネシア超微粉を使用する場合
は、このマグネシア超微粉が結合剤としての役割を兼ね
ることから、結合剤としては特に添加する必要はない。

【００１８】有機繊維の材質は、例えばポリプロピレ
ン、ナイロン、ＰＶＡ（ポリビニールアルコール）、ポ
リエチレン、アクリル、ポリエステルなどである。

【００１９】この有機繊維中でもＰＶＡ繊維が特に有効
である。これは、ＰＶＡ繊維は施工水分の存在下におい
て炉残熱などの加熱を受けると表面が溶融し、粘性と軟
化で針状コークスに対する係止作用がよリ大きいためと
考えられる。

【００２０】有機繊維の割合は、前記の耐火配合組成１
００重量％に対する外掛けで０．０１〜２重量％とす
る。０．０１重量％未満では付着性の効果がなく、２重
量％を超えると耐食性が低下の低下を招く。また、有機
繊維の寸法は従来の不定形耐火物に使用されているもの
と特に変わるものではなく、０．５〜２５ｍｍが好まし
い。

【００２１】なお、本発明は以上のように有機繊維の使
用を必須とするが、必要によっては、これにさらに金属
繊維あるいはセラミック繊維を組み合わせ使用してもよ
い。例えばステンレス鋼、鉄、アルミニウムなどの金属
繊維、アルミナ、シリカ、アルミナ−シリカ、マグネシ
アなどセラミック繊維などである。しかし、多量の添加
は耐食性の低下やノズル詰まりの原因となるので、耐火
配合組成に占める割合で、５重量％以下であることが好
ましい。

【００２２】他に、必要によっては分散剤、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
などを組み合わせでもよい。特に分散剤の添加は減水効
果の面で好ましい。

【００２３】分散剤の具体例としては、トリポリリン酸
ソーダ、ヘキサメタ燐酸ソーダ、ポリアクリル酸ソー
ダ、ポリアクリル燐酸ソーダ、ポリカルボン酸、リグニ
ンスルホン酸ソーダなどである。その添加量は、耐火配
合組成１００重量％に対して０．０１〜１重量％が好ま
しい。

【００２４】以上の配合組成からなる吹付材は、予め施
工水分を添加混練し、泥しょう状に調整する。その際の
適正施工水分量は、骨材の粒度構成、分散剤の有無など
によっても異なるが、吹付材全体を１００重量％とした
場合、外掛け３〜１５重量％の範囲内での調整が好まし
い。

【００２５】吹付ノズル内で添加する急結剤の具体例
は、ケイ酸ソーダ、消石灰、酸化カルシウム、酸化マグ
ネシウム、リン酸ソーダ、アルミン酸ソーダ、アルミン
酸カリウム、カルシウムアルミネート類などである。液
状、粉状を問わないが、吹付材内での分散性の良さか
た、水などに分散あるいは溶解した液状で使用すること
が好ましい。例えば液状のケイ酸ソーダとしては、水ガ
ラスが使用できる。ノズル内での急結剤の添加量は、施
工水分を含む状態の吹付材１００重量％に対し、急結剤
の種類などに合わせて外掛け０．1〜５重量％の範囲内
での調整が好ましい。

【００２６】また、例えばケイ酸ソーダと共にノズル内
において、さらに凝集剤としてアクリルアミド４級塩、
ポリアミン４級塩、メタアクリル酸エステルなどのカチ
オン系高分子を、耐火配合組成１００重量％に対し外掛
け０．１〜１重量％添加してもよい。

【００２７】急結剤として特にケイ酸ソーダを使用した
場合は、前述のとおり針状コークスとの反応によるＳｉ
Ｃの生成のためか、吹付材の耐スポーリング性が向上す
る。ＳｉＣが耐スポーリング性の効果を持つことは知ら
れているが、針状コークスとの反応で生成されるＳｉＣ
は超微細粒子であり、これがマトリックス部に充填する
ことで耐スポーリング性の向上を顕著すると考えられ
る。

【００２８】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、吹付材はノズル（１）内にて急結
剤が添加された後、壁面（３）に吹き付けられる。
（４）は吹付施工体である。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。材料圧送システムは、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。

【００２９】

【実施例】表１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、ピストン式の圧送機を用いた
吹付け装置を使用し、ハイアルミナ質耐火物よりなる垂
直壁面に、予め施工水分を添加混合した吹付材を７０〜
８０ｋｇ／ｍｉｎの速度で吹き付けた。急硬剤は、ノズ
ル先端の近傍で補助圧搾空気と共に添加した。

【００３０】

【表１】

【００３１】試験方法は以下のとおり。付着性；ノズル先端から被吹付面との距離を５００ｍｍ
に保ち、厚さ１８０ｍｍの施工体の形成をめざして５０
０ｋｇ吹付け、付着率を求めた。耐食性；前記方法で吹付けた後、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３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。

【００３２】耐スポーリング性；前記と同様にして切り
出した吹付施工体を１４００℃の電気炉に入れ、３０分
加熱後に取り出して自然冷却し、この加熱−冷却をくり
返し、亀裂が発生するまでの回数を求めた。

【００３３】実機試験では、アルミナ質不定形耐火物で
内張りされた溶鋼容器の内張りを吹付け補修し、その付
着状況と耐用性を測定した。付着状況は目視観察で行な
い、５段階で評価した（付着性大５←→小１）。耐用性
は損耗速度を求めた。実機試験結果において「−」は、
試験しなかったことを示す。

【００３４】本発明実施例による方法は、吹付材のダレ
落ちがほとんどなく、厚さ１８０ｍｍの施工体が確実に
形成でき、耐用性についても優れた効果が得られた。本
発明実施例の中でも急結剤にケイ酸ソーダを使用した例
では耐スポーリング性にも優れている。また、有機繊維
にＰＶＡを使用したものは、付着性が一段と向上してい
る。

【００３５】これに対し針状コークスを使用しているが
有機短繊維を添加していない比較例１、有機繊維を添加
しているが針状コークスの使用がない比較例２、有機短
繊維を添加しているが針状コークス以外のカーボン原料
を使用した比較例３，比較例４は、いずれも付着性にお
いて本発明実施例より劣る。また、針状コークスまたは
有機繊維が多過ぎる比較例４、比較例５は耐食性に劣
る。有機繊維が少ない比較例６は着性に劣る。

【００３６】実機試験についても以上の結果を反映し、
本発明実施例はいずれも付着性に優れている。急結剤に
ケイ酸ソーダを使用した実施例は耐スポーリング性に優
れていることもあって、他の実施例に比べて一段と耐用
性に優れている。

【００３７】本発明による吹付け施工方法は、吹付材が
カーボン原料を含むことから特に銑鉄に対する耐用性に
優れており、高炉樋、混銑車、混銑炉、溶銑鍋などの内
張りの補修あるい施工において、特にその効果が大き
い。

【００３８】

【効果】本発明は、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き付ける耐火物吹付け
施工方法において、カーボン含有材質がもつ溶銑に対す
る耐食性を損なうこと無く、その付着性の改善を図るこ
とができる。また、この施工方法において急結剤の種類
を特定化すると、吹付施工体の耐スポーリング性が向上
する。その結果、厚さが大きく且つ耐スポーリング性に
優れた施工体を迅速に形成でき、耐火物の吹付け施工効
率を格段に向上させることができた。

【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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】針状コークスを０．５〜１５重量％含む
耐火配合組成１００重量％に有機繊維を外掛け０．０１
〜２重量％添加した吹付材を、予め施工水分を添加した
後、ノズル内にて急結剤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】急結剤がケイ酸ソーダである請求項１記
載の耐火物吹付け施工方法。
【請求項３】請求項１または２記載の耐火物吹付け施
工方法で使用する吹付材。