JPH11199338A - 吹付け補修用耐火物および吹付け補修方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】的確な吹付け補修を可能とし、吹付け補修用耐
火物の本来の目的である耐火物の延命処置としての役割
を十分に発揮させることを主な目的とする。 【解決手段】最大粒子径5mm以下の耐火性原料100重量部
と炭素繊維0.05〜1重量部とからなる粉体成分と酸性ゾ
ル溶液1〜10重量部の液体成分とからなる吹付け補修用
耐火物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、タンディシュ内
面、取鍋内面、高炉出銑樋表面などの溶融金属接触面；
加熱炉、焼鈍炉などの各種処理炉の炉壁などの高温気体
接触面を吹付け補修するための耐火物およびその方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】溶融金属容器類の金属接触面、各種処理
炉の炉壁などの高温気体接触面を構成する耐火物に対し
ては、定期的に或いは必要時に、吹付け、流し込み、パ
ッチングなどの工法により補修が行われ、耐火物の延命
が行われている。

【０００３】これらの補修工法の中でも、吹付け工法
は、流し込み工法とは異なって、施工のための中枠を必
要とせず、短時間で大規模な補修を行うことができるの
で、広く採用されている。

【０００４】吹付け工法は、乾式工法と湿式工法とに大
別される。

【０００５】乾式工法の場合には、配合耐火物粉体を高
圧エアーに随伴させてホース内で搬送し、施工場所にお
いて、吹付けノズルを介して加水するか或いはバインダ
ー溶液と混合し、吹き付ける。乾式工法における問題点
は、粉塵の発生を伴い、また多くのリバウンドロスを余
儀なくされることにある。

【０００６】一方、吹付け機あるいは圧縮ポンプに予め
混練したスラリー状耐火材料を投入し、ホース内を圧送
する湿式吹付け工法では、ノズル部で急結用液体バイン
ダーを添加混合して施工する手法が古くから行われてい
る。しかしながら、この方法では、ノズル部での耐火材
料とバインダーとの混合が十分に行われないため、吹き
付けられた耐火材料が吹付け補修部から流れ落ちて、所
定の補修厚さおよび平滑性が確保できないなどのトラブ
ルが発生する場合がある。

【０００７】

【本発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の様
な従来技術の問題点を解決乃至軽減して、的確な吹付け
補修を可能とし、吹付け補修用耐火物の本来の目的であ
る耐火物の延命処置としての役割を十分に発揮させるこ
とを主な目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者は、従来技術の
問題点に鑑みて研究を重ねた結果、所定の補修部に対し
湿式吹付けによる補修を行うに際し、耐火性原料に炭素
繊維を配合しておく場合には、耐火材料の流れ落ちが防
止されて、所定の補修厚さが確保できることを見出し
た。

【０００９】すなわち、本発明は、下記の吹付け補修用
耐火物および吹付け補修方法を提供するものである； １．最大粒子径5mm以下の耐火性原料100重量部と炭素繊
維0.05〜1重量部とからなる粉体成分と酸性ゾル溶液1〜
10重量部の液体成分とからなる吹付け補修用耐火物。

【００１０】２．耐火性原料が、アルミナ、炭化珪素、
ボーキサイト、シャモット、黒鉛および粘土からなる群
から選ばれる少なくとも１種である上記項１に記載の吹
付け補修用耐火物。

【００１１】３．炭素繊維が、長さ2〜7mmのカーボン繊
維および／または黒鉛化炭素繊維である上記項１に記載
の吹付け補修用耐火物。

【００１２】４．上記項１に記載の吹付け補修用耐火物
を用いて湿式吹付け補修を行うに際し、吹付けノズルか
らバインダーとしてpH8〜13のケイ酸アルカリ塩溶液を
添加し、凝固反応により耐火物を急速結合させることを
特徴とする吹付け補修方法。

【００１３】

【発明の実施の態様】本発明による吹付け補修用耐火物
は、粉体成分中に特定量の炭素繊維を配合することおよ
び結合剤として酸性ゾル溶液をもちいること以外の点で
は、従来の湿式補修用耐火物と実質的に同様である。

【００１４】すなわち、粉体成分については、まず、補
修部位に応じて、最大粒子径5mm以下のアルミナ、炭化
珪素、ボーキサイト、シャモット、スピネルなどの骨材
部構成成分の少なくとも１種と最大粒子径0.074mm以下
のアルミナ微粉、炭化珪素微粉、黒鉛、粘土、シリカフ
ラワーなどの微粉部構成成分の少なくとも１種とを選択
し、粒度調整し、混合して、一次配合物を調製する。骨
材部構成成分の最大粒子径を5mm以下とするのは、粗大
粒子を使用する場合には、吹付け時のリバウンドロスが
増大するからである。また、微粉部構成成分の最大粒子
径を0.074mm以下とするのは、最大粒子径が大きすぎる
場合には、骨材部に対する微粉部の比表面積が不足し
て、必要とする流動性が得られないからである。

【００１５】次いで、得られた一次配合物100重量部に
対し、長さ2〜7mm程度、径6〜8μm程度の炭素繊維を0.0
5〜1重量部程度（より好ましくは、0.1〜0.8重量部程
度）添加し、混合することにより、本発明の粉体成分を
得る。或いは、所定割合の骨材部構成成分、微粉部構成
成分および炭素繊維を直接混合して、粉体成分を得ても
良い。

【００１６】炭素繊維としては、カーボン繊維（炭化繊
維）或いは黒鉛化炭素繊維として市販されているものを
使用することができる。この様な炭素繊維を使用する理
由は、これらが材質的に耐火性および耐食性に優れ、溶
融金属との濡れ性にも優れていること、吹付け材が補修
箇所に付着した後、繊維が耐火性原料に絡み付くので、
付着した耐火材料の流れ落ちが防止され、平滑性乃至保
形性が確保されることなどによる。炭素繊維としては、
黒鉛化炭素繊維がより好ましい。

【００１７】骨材部と微粉部との合計量に対する炭素繊
維の添加量が過剰となる場合には、補修部の強度が低下
するのに対し、過小である場合には、補修部の保形性が
低下する。また、炭素繊維長が7mmを上回る場合には、
繊維同士が絡み合って、粉体成分中（ひいては補修部
中）での均一分散が困難となるのに対し、炭素繊維長が
2mmを下回る場合には、耐火性原料に対する絡み付きが
十分に行われない。

【００１８】液体成分は、公知のアルミナゾル（例え
ば、Al２O３固形分として10〜11％程度）、シリカゾ
ル、ムライトゾルなどを用いる。これらゾルは、粉体成
分と混練しても凝集することがなく、混練後の圧送に適
する流動性を発揮する。本発明においては、粉体成分10
0重量部に対し、液体成分1〜10重量部を使用する。

【００１９】本発明による吹付け補修工法は、通常以下
の様にして実施される。

【００２０】まず、粉体成分に酸性ゾル溶液と所定量の
水を加えて混練し、混練物に流動性を付与する。さら
に、混練物の流動性を高めるために、ヘキサメタ燐酸ナ
トリウム、ピロリン酸ナトリウムなどの公知の解膠剤を
併用しても良い。

【００２１】次いで、得られた流動性混練物を湿式吹付
け機または圧縮ポンプによりホースを経て送り出し、吹
付けノズル部において、アルカリ塩溶液からなる急結バ
インダー成分を添加混合し、所定の補修箇所に吹き付け
る。この操作により、酸性ゾル溶液とアルカリ塩溶液と
が急速に反応して、耐火物を短時間内に凝結させるの
で、粉塵発生を防止し、リバウンドロスを低減させるこ
とができる。

【００２２】急結バインダー成分としては、pH8〜13の
アルカリ塩溶液を使用する。アルカリ塩溶液としては、
ケイ酸ナトリウム水溶液、ケイ酸カリウム水溶液或いは
これらのケイ酸塩を主成分とする水ガラスなどが挙げら
れる。急結バインダー成分の配合量は、補修箇所、吹付
け耐火物の組成（特に酸性ゾル溶液の量）などに応じて
適宜定めれば良く、特に制限されないが、通常粉体成分
重量を基準として、0.5〜3％程度である。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、吹付け補修時に、実質
的に粉塵発生が発生せず、リバウンドロスも極めて少な
くなる。また、補修部に対し均一で十分な厚さの付着層
が形成され、補修部の強度も極めて大きく、かつその表
面は平滑である。

【００２４】

【実施例】以下に実施例１〜７、比較例１〜４（湿式吹
付け法）および比較例５（乾式吹付け法）を示し、本発
明の特徴とするところをより一層明らかにする。

【００２５】実施例１〜７ 表１に組成を示す粉体成分100重量部に対し、液体成分
としてアルミナゾル溶液（日産化学工業(株)3重量部と
水5〜６重量部とを混練することにより流動性混練物を
調製し、これを圧縮ポンプ（ムスタング社製）を用いて
ノズル部に送り、ここでJIS3号水ガラス水溶液2重量部
を混合して、高さ1.2m×幅1.8mの鉄板表面に吹き付け
た。なお、炭素繊維としては、黒鉛化炭素繊維（商標
“トレカチョップファイバーT-008”、東レ(株)製）を
使用した。

【００２６】吹付け試験の結果を表２に示す。

【００２７】また、得られた組成物を40mm×40mm×160m
mの金型内に吹付け施工し、24時間養生し、脱型し、110
℃で24時間乾燥した角柱体の物理的特性を表３に示す。

【００２８】比較例１〜４ 表１に示す使用材料に関する規定のいずれかを本発明の
範囲外とした比較例１〜４について（下記参照）、実施
例１〜７と同様にして、各種の試験を行った。結果を表
２および表３に示す。

【００２９】＊比較例１：アルミナの最大粒径が8〜5mm
である場合、 ＊比較例２：炭素繊維の配合量が2.0重量部である場
合、 ＊比較例３：炭素繊維の長さが7〜15mmである場合、 ＊比較例４：耐火性原料が最大粒径8〜5mmのムライト粗
粒を含む場合。

【００３０】比較例５ 表１に示す粉体材料100重量部に、乾式吹付け機（プラ
イブリコ社製リードガン）を使用して、圧縮空気により
吹付けノズルまで搬送し、ノズル部で水8重量部を混合
し、吹き付けた。

【００３１】

【表１】

【００３２】

【表２】

【００３３】＊注１：流動性フロー値…混練物のJIS R5
201による測定値(mm)。

【００３４】＊注２：吹付けによる粉塵発生、ホース通
過性、ノズル吐出性、付着性および盛上がり性は、それ
ぞれの組成物200kgを高さ1.2m×幅1.8mの鉄板表面に対
し、所定の方式で吹付け、感触および外観で評価した。

【００３５】＊注３：リバウンドロス…それぞれの組成
物200kgを高さ1.2m×幅1.8mの鉄板表面に吹付けた場合
に、跳ね返って落下したものの重量をはかり、 リバウンドロス=跳ね返り重量(kg)／供試量(200kg)×10
0 とした。

【００３６】

【表３】

【００３７】＊注４：いずれもJIS R2553により測定し
た。

【００３８】〔試験結果についての考察〕実施例１〜７
によれば、流動性に優れ、吹付け操作が容易で、リバウ
ンドロスの少ない組成物が得られている。特に炭素繊維
を比較的多量に使用する実施例３および５によれば、極
めて良好な結果が得られている。

【００３９】比較例１の組成物は、粒径5mm以上のアル
ミナ粗粒を含有している。この場合には、予め液体成分
を加え、混練しているので、乾式法による場合と異なっ
て、粉塵発生はなく、リバウンドロスも比較的少ない。
しかしながら、粉体成分が粗粒を含んでいるので、本発
明の実施例３に比較すると、混練後の流動性が低くな
り、吹付け搬送ホース内での通過性が不良となり、リバ
ウンドロスも多く、強度も低い。

【００４０】比較例２の組成物は、炭素繊維の配合量が
多すぎるため、適切な流動性が得られず、湿式法により
搬送することができなかったので、各特性の測定は不可
能であった。

【００４１】比較例３の組成物は、炭素繊維の長さが7m
m以上であるため、炭素繊維が絡まり合って、流動性フ
ロー値が低く、吹付け搬送ホース内での通過性が不良と
なり、乾燥物の強度が低い。

【００４２】比較例４の組成物は、最大粒径5mm以上の
ムライト粗粒を含むので、本発明の実施例５に比較する
と、混練後の流動性フロー値が低く、圧縮搬送ホース内
での通過性が悪く、リバウンドロスも多い。

【００４３】乾式法による比較例５においては、リバウ
ンドロスが極めて大きい。

【００４４】これに対し、実施例１〜７に示す本発明方
法によれば、流動性フロー値が高く、吹付け特性に優
れ、且つ乾燥物の強度にも優れている。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斧 富吉 広島県呉市昭和町11番１号 日新製鋼株式 会社呉製鉄所内 (72)発明者 井上 典幸 愛知県豊田市御船町山の神56 日本坩堝株 式会社御船工場内 (72)発明者 泉本 伸之 愛知県豊田市御船町山の神56 日本坩堝株 式会社御船工場内 (72)発明者 梶原 真樹 愛知県豊田市御船町山の神56 日本坩堝株 式会社御船工場内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】最大粒子径5mm以下の耐火性原料100重量部
   と炭素繊維0.05〜1重量部とからなる粉体成分と酸性ゾ
   ル溶液1〜10重量部の液体成分とからなる吹付け補修用
   耐火物。
2. 【請求項２】耐火性原料が、アルミナ、炭化珪素、ボー
   キサイト、シャモット、黒鉛および粘土からなる群から
   選ばれる少なくとも１種である請求項１に記載の吹付け
   補修用耐火物。
3. 【請求項３】炭素繊維が、長さ2〜7mmのカーボン繊維お
   よび／または黒鉛化炭素繊維である請求項１に記載の吹
   付け補修用耐火物。
4. 【請求項４】請求項１に記載の吹付け補修用耐火物を用
   いて湿式吹付け補修を行うに際し、吹付けノズルからバ
   インダーとしてpH8〜13のケイ酸アルカリ塩溶液を添加
   し、凝固反応により耐火物を急速結合させることを特徴
   とする吹付け補修方法。