DE69625121T2 - Spritzbetriebsverfahren für monolitisches feuerfestes Material - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Spritzbetriebsverfahren für monolithische feuerfeste Materialien, wobei monolithische feuerfeste Materialien mit hohen Rohdichten erhalten werden können.
• Das Spritzbetriebsverfahren für monolithische feuerfeste Materialien erfordert keine Schalung und kein Gießen und hat daher den Vorzug, daß die Arbeitskräfte für die Schalung beim Auftragungsvorgang im Vergleich zu einem Gießbetriebsverfahren gespart werden können. Folglich ist die Spritzauftragung für monolithische feuerfeste Materialien bereits praktisch verwendet worden. Jedoch sind herkömmliche Spritzbetriebsverfahren sogenannte trockene oder halbfeuchte Spritzbetriebsverfahren, wobei ein nicht-selbstfließfähiger gemischter Ansatz, d. h. ein gemischter Ansatz, der aus einer trockenen Pulverzusammensetzung für monolithische feuerfeste Materialien oder einer Pulverzusammensetzung für monolithische feuerfeste Materialien, die Wasser enthält, das in einer Menge zugemischt wurde, die keine Fließfähigkeit ergibt, besteht, durch eine Rohrleitung mittels komprimierter Luft als Träger zu der Anwendungsfläche transportiert und durch Spritzen aus einer Spritzdüse aufgetragen wird, während das gesamte benötigte Wasser oder eine ergänzende Menge an Wasser, die von den monolithischen feuerfesten Materialien benötigt wird, und ein Schnellhärter an der Spritzdüse injiziert werden.
• Jedoch werden gewöhnlich durch solche Spritzbetriebsverfahren feine feuerfeste Pulverteilchen von beispielsweise weniger als 0,1 mm in der Pulverzusammensetzung für monolithische feuerfeste Materialien in einem mangelhaft dispergierten Zustand aufgetragen und ist gewöhnlich eine große Menge an Luft in den aufgetragenen monolithischen feuerfesten Materialien enthalten. Im Ergebnis werden die resultierenden monolithischen feuerfesten Materialien im Vergleich zu den monolithischen feuerfesten Produkten, die durch Gießen hergestellt wurden, eine hohe Porosität (eine niedrige Rohdichte) haben, und wenn die Porosität hoch ist, sind die Eigenschaften, die für die feuerfesten Materialien erforderlich sind, wie beispielsweise Korrosionsbeständigkeit, gewöhnlich schlechter.
• Die geprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 27308/1990 oder die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 36071/1987 schlagen ein Verfahren vor, bei dem eine bestimmte Wassermenge zuvor zugemischt wird, um die Pulverzusammensetzung für monolithische feuerfeste Materialien zu befeuchten, um während des Auftragungsvorganges die Entwicklung einer großen Staubmenge zu verhindern, und die ergänzende Wassermenge und eine wässerige Lösung eines Schnellhärters an einer Spritzdüse injiziert werden. Die zu der Pulverzusammensetzung für monolithische feuerfeste Materialien zuvor zugemischte Wassermenge ist jedoch derart begrenzt, daß die Rohrleitung für einen Luftstromtransport nicht mit dem gemischten Ansatz für die monolithischen feuerfesten Materialien verstopft wird, womit die Einlagerung von Luft in das Produkt nicht vermieden werden kann. Weiterhin hat es ein betriebliches Umweltproblem gegeben, das zu einer beträchtlichen Menge an Abprallverlusten während des Spritzanwendungsbetriebs führt, wobei der Staub um den Betriebsstandort verstreut wird.
• Selbst wenn die ergänzende Wassermenge dem feuchten gemischten Ansatz an der Spritzdüse injiziert wird, wird die Verteilung des Wassers in dem aufzutragenden gemischten Ansatz nicht gleichmäßig sein. Insbesondere wenn monolithische feuerfeste Materialien, die ein feines Pulver mit einer Teilchengröße von 1 um oder weniger aufweisen und gemischt werden, um die Fließfähigkeit des gemischten Ansatzes zu erhöhen und um den gebildeten Körper ("operated body") zu verdichten, durch Spritzbetrieb gebildet werden sollen, ist die absolute Menge des zu der Pulverzusammensetzung für monolithische feuerfeste Materialien zugemischten Wassers klein und ist der Spritzbetrieb sehr schwierig gewesen.
• EP-A-0 301 092 betrifft ein Verfahren zur Spritzverarbeitung von feuerfesten Zusammensetzungen, insbesondere ein Verfahren zum Spritzen einer feuerfesten Zusammensetzung, die aus 93 bis 60 Gew.-% feuerfestem Aggregat, 5 bis 30 Gew.-% feuerfestem superfeinem Pulver, 1 bis 20 Gew.-% Tonerdeschmelzzement und 0,01 bis 0,5 Gew.-% (äußerer Prozentsatz) Dispergiermittel zusammen mit 0,01 bis 2 Gew.-% (äußerer Prozentsatz) eines Härtungsbeschleunigers besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die feuerfeste Zusammensetzung zuvor mit Wasser gemischt wird, wobei die Menge 115 bis 3/4 der Gesamtmenge an Wasser für das Aufspritzen beträgt, anschließend mittels einer Trockenspritzvorrichtung unter Druck gefördert wird und dann eine Lösung, die die restliche Wassermenge und den Härtungsbeschleuniger enthält, zu der gemischten feuerfesten Zusammensetzung an einer Spritzdüse der Trockenspritzvorrichtung zugegeben wird.
• Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die obigen Probleme des Standes der Technik zu lösen und ein Spritzbetriebverfahren für monolithische feuerfeste Materialien vorzulegen, das es möglich macht, weitere Arbeitskräfte während des Betriebes zu sparen und die Betriebszeit zu verkürzen, und womit weniger Staub um den Betriebsstandort verstreut und die Porosität des gebildeten Körpers kleiner wird, so daß die Rohdichte hoch wird und die monolithischen feuerfesten Materialien ausgezeichnete, für die feuerfesten Materialien benötigte Eigenschaften aufweisen.
• Das erfindungsgemäße Spritzbetriebsverfahren für monolithische feuerfeste Materialien umfaßt die Merkmale von Anspruch 1.
• In der beiliegenden Zeichnung zeigt Fig. 1 eine schematische Darstellung des Gerätes, das für die Durchführung des Spritzbetriebsverfahrens für monolithische feuerfeste Materialien verwendet wird.
• Ein Merkmal des erfindungsgemäßen Spritzbetriebsverfahrens liegt darin, daß ein selbstfließfähiger gemischter Ansatz für monolithische feuerfeste Materialien gezwungenermaßen auf eine Anwendungsfläche befördert wird. In diesem Verfahren wird der gemischte Ansatz für monolithische feuerfeste Materialien mit einer erforderlichen, zuvor zugemischten Wassermenge durch eine Kraftzufuhrpumpe und ein Kraftzufuhrrohrleitungssystem auf die Anwendungsfläche befördert. Da ferner die erforderliche Wassermenge zuvor zugemischt wird, ist die Verteilung des Wassers in dem gemischten Ansatz gleichmäßig, und es wird so gut wie keine Luft die Pulverteilchen in dem gemischten Ansatz begleiten, bis die komprimierte Luft injiziert wird.
• Weiterhin werden eingeschlossene Luftblasen, die, wenn die komprimierte Luft als Träger in den gemischten Ansatz injiziert wird, meistens aus dem gemischten Ansatz während des Spritzbetriebs austreten, wobei ein gebildeter Körper von monolithischen feuerfesten Materialien mit einer geringen Porosität und einer hohen Rohdichte vergleichbar einem gebildeten Körper, der durch Gießverfahren hergestellt wurde, erhalten werden kann.
• In dem erfindungsgemäßen Spritzbetriebsverfahren werden komprimierte Luft und ein Schnellhärter in den gemischten Ansatz injiziert, worauf durch ein Düsenstocksystem der gemischte Ansatz aus einer Spritzdüse auf die Anwendungsstelle gespritzt wird. Wenn der Schnellhärter in den gemischten Ansatz injiziert wird, fällt die Fließfähigkeit steil ab, wodurch der gemischte Ansatz, selbst wenn er beispielsweise auf eine senkrechte Wandfläche oder auf eine Deckenwand gespritzt wird, aufgetragen werden kann, ohne von der Wandoberfläche abzufließen.
• Weiterhin ist die Spritzdüse an einem vorwärts oder stromabwärts gerichteten Ende des Düsenstocksystems angebracht, das sich von dem Bereich stromabwärts des Kraftzufuhrrohrleitungssystems erstreckt, worauf der Injektionseinlaß für den Schnellhärter angeordnet ist. Daher ist nur ein Rohr mit der Spritzdüse verbunden, wodurch die Spritzdüse einfach bewegt werden kann. Vorzugsweise weist das Düsenstocksystem eine Länge von 30 cm bis 2 m auf, und besteht aus einem biegsamen Rohr, so daß das Düsenstocksystem ohne weiteres verbogen werden kann. Stärker bevorzugt beträgt die Länge des Düsenstocksystems zumindest 1 Meter, so daß die Auf und Abbewegung der Spritzdüse sowie deren Bewegung von rechts nach links mittels manuellen Betriebs erleichtert und der Spritzbetrieb leichter durchgeführt werden können.
• Der Injektionseinlaß für den Schnellhärter ist vorzugsweise stromabwärts von dem Injektionseinlaß für die komprimierte Luft angeordnet, obwohl sie im selben Bereich stromabwärts des Kraftzufuhrrohrleitungssystems angeordnet sind. Der Schnellhärter wird zum Zwecke der schnellen Härtung des gemischten Ansatzes injiziert. Wenn der Schnellhärter injiziert wird, bevor der gemischte Ansatz durch die injizierte komprimierte Luft in kleine Stücke, die zum Spritzen geeignet sind, geblasen wird, erreicht deshalb der gemischte Ansatz wahrscheinlich die Spritzdüse in einem nicht in kleine Stücke zerkleinerten Zustand. Wenn dieses Phänomen auftritt, wird die Spritzdüse wahrscheinlich durch den gemischten Ansatz verstopft. Um solch ein Phänomen zu verhindern, ist es bevorzugt, daß ein sicherer Abstand von zumindest 1 Meter zwischen dem Einlaß der komprimierten Luft und dem Einlaß des Schnellhärters besteht. Der Abstand zwischen dem Einlaß der komprimierten Luft und der Spritzdüse beträgt vorzugsweise zumindest 3 Meter. Dadurch wird der Schnellhärter gleichmäßig in dem gemischten Ansatz dispergiert, der durch Injektion der komprimierten Luft in den gemischten Ansatz in kleine Teilchen zerkleinert wird, wodurch der Spritzbetrieb unter konstanten Bedingungen durchgeführt werden kann.
• In der vorliegenden Erfindung wird die Fließfähigkeit des gemischten Ansatzes durch eine Kegelform bei Raumtemperatur von etwa 20ºC bewertet. Der gemischte Ansatz wird sofort nach dem Mischen der Pulverzusammensetzung zusammen mit Wasser bei etwa 20ºC zum Füllen einer Gießform in Form eines Kegelstumpfes mit offenem oberem und unterem Ende und mit einem Innendurchmesser des oberen Endes von 50 mm, einem Innendurchmesser des unteren Endes von 100 mm und einer Höhe von 150 mm eingespeist, und dann wird die Kegelform nach oben abgezogen, worauf der gemischte Ansatz 60 Sekunden stehengelassen wird, womit die Fließfähigkeit durch den Ausbreitungsdurchmesser wiedergegeben wird (der in zwei Richtungen gemessene mittlere Wert des Ausbreitungsdurchmessers wird nachstehend als Fließindex bezeichnet).
• Der gemischte Ansatz weist Selbstfließfähigkeit auf, wenn der Fließindex zumindest 165 mm beträgt. Der Fließindex des gemischten Ansatzes erhöht sich, wenn sich die Menge des eingeschlossenen Wassers erhöht. Der Fließindex des durch die Kraftzufuhrpumpe zu befördernden gemischten Ansatzes beträgt vorzugsweise zumindest 180 mm, stärker bevorzugt zumindest 200 mm, so daß der gemischte Ansatz einfach und ohne Zurückhaltung durch die Kraftzufuhrpumpe und dem Kraftzufuhrrohrleitungssystem zu der Anwendungsfläche befördert werden kann. Unter Verwendung eines gemischten Ansatzes mit einem großen Fließindex, können der Saugwiderstand in der Kraftzufuhrpumpe und der Fließwiderstand in dem Kraftzufuhrrohrleitungssystem klein gemacht werden, wodurch der Durchmesser des Kraftzufuhrrohrleitungssystems klein gemacht werden kann, und ein Langstrecken- Kraftzufuhrtransport des gemischten Ansatzes leicht durchgeführt werden kann.
• Die erfindungsgemäß zu verwendende Pulverzusammensetzung umfaßt feuerfeste Aggregate, ein feuerfestes Pulver und eine kleine Menge eines Dispergiermittels. Das feuerfeste Pulver füllt die Zwischenräume der feuerfesten Aggregate und bildet einen Bindemittelteil zum Binden der Teilchen der feuerfesten Aggregate in den resultierenden monolithischen feuerfesten Materialien.
• Als feuerfeste Aggregate wird vorzugsweise zumindest ein Typ von Aggregaten eingesetzt, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Aluminiumoxid, Bauxit, Diaspor, Mullit, Aluminiumschiefer, Schamotte, Siliziumdioxidgestein, Pyrophillit, Sillimanit, Andalusit, Chromit, Spinell, Magnesia, Zirkoniumdioxid, Zirkon, Chromia, Siliziumnitrid, Aluminiumnitrid, Siliziumcarbid, Borcarbid, Kohlenstoff wie Graphit, Titanorid und Zirkoniumborid bestehen.
• Um weiterhin dem gebildeten Körper gute feuerfeste Eigenschaften zu verleihen, enthält die Pulverzusammensetzung vorzugsweise zumindest 20 Gewichtsteile von groben Teilchen feuerfester Aggregate mit einer Teilchengröße von zumindest 1,68 mm in 100 Gewichtsteilen davon.
• Das feuerfeste Pulver ist vorzugsweise zumindest ein Element, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Tonerdeschmelzzement, Aluminiumoxid, Titandioxid, Bauxit, Diaspor, Mullit, Aluminiumschiefer, Schamotte, Pyrophillit, Sillimanit, Andalusit, Siliziumdioxidgestein, Chromit, Spinell, Magnesia, Zirkoniumdioxid, Zirkon, Chromia, Siliziumnitrid, Aluminiumnitrid, Siliziumcarbid, Borcarbid, Zirkoniumborid, Titanborid und amorphes Siliziumdioxid wie Quarzstaub bzw. hochdisperse Kieselsäure besteht. Weiterhin ist das feuerfeste Pulver vorzugsweise ein Pulver mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von höchstens 30 um.
• Es ist bevorzugt, als Teil eines derartigen feuerfesten Pulvers ein feines Pulver beispielsweise aus Aluminiumoxid oder Quarzstaub (hochdisperse Kieselsäure) mit einer Teilchengröße von höchstens 3 um, vorzugsweise höchstens 1 um, in einer Menge von höchstens 12 Gew.-% in der Gesamtmenge der feuerfesten Aggregate und des feuerfesten Pulvers in die Zusammensetzung einzuschließen, wodurch es möglich ist, dem gemischten Ansatz eine gute Fließfähigkeit zu verleihen und die zu der Zusammensetzung hinzuzufügende Wassermenge weiter zu verringern. Dem gemischten Ansatz kann eine gute Fließfähigkeit auch unter Verwendung eines Pulvers, das aus kugelförmigen Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße von höchstens 30 um besteht, als Teil des feuerfesten Pulvers verliehen werden. Wenn weiterhin Tonerdeschmelzzement als Teil des feuerfesten Pulvers verwendet wird, dient der Tonerdeschmelzzement als Bindemittel für die monolithischen feuerfesten Materialien, wodurch dem gebildeten Körper in einem breiten Temperaturbereich von Raumtemperatur bis zu einer hohen Temperatur Festigkeit verliehen werden kann.
• Als Mittel dem gemischten Ansatz gute Selbstfließfähigkeit zu verleihen, ist es bevorzugt, der Pulverzusammensetzung ein pulverförmiges Dispergiermittel beizumengen, das in Abhängigkeit von den verwendeten Typen der feuerfesten Aggregate und der feuerfesten Pulver richtig ausgewählt wurde. Das Dispergiermittel ist vorzugsweise zumindest ein Element, das aus der Gruppe ausgewählt wurde, die aus Polymetaphosphit-Salzen, Polycarboxylat-Salzen, Polyacrylat-Salzen und β-Naphthalinsulfonat-Salzen besteht. Es ist bevorzugt, der Pulverzusammensetzung eine Menge von 0,02 bis 1 Gewichtsteile auf 100 Gewichtsteile der Gesamtmenge der feuerfesten Aggregate und des feuerfesten Pulver beizumengen.
• Die zu 100 Gewichtsteilen der Pulverzusammensetzung hinzuzufügende Wassermenge variiert in Abhängigkeit von der relativen Dichte oder der Porosität der Aggregate als Hauptausgangsmaterial, das der Pulverzusammensetzung beizumengen ist. Jedoch weist die Wassermenge, die dem gemischten Ansatz Selbstfließfähigkeit verleihen kann, eine Untergrenze auf. Wasser wird nämlich in einer Menge von zumindest 4 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteilen der Pulverzusammensetzung beigemengt (beispielsweise im Falle von verschmolzenen Aluminiumoxidaggregaten mit einer hohen relativen Dichte und einer, niedrigen Porosität, kann durch 5 Gewichtsteile Wasser Selbstfließfähigkeit verliehen werden). Die Pulverzusammensetzung wird in Form eines trockenen, in einem Sack verpackten Pulvers zu einer Stelle in der Nähe der Anwendungsfläche transportiert, und die Pulverzusammensetzung wird durch Zugabe von Wasser gemischt, um einen selbstfließfähigen gemischten Ansatz in einem Mischer, der in der Nähe der Anwendungsfläche installiert ist, zu erhalten, gefolgt von Spritzbetrieb. Wenn es jedoch genügend Betriebszeit gibt, kann die Pulverzusammensetzung durch Zugabe von Wasser in einer Anlage, die weit entfernt von der Anwendungsfläche angeordnet ist, gemischt und der hergestellte gemischte Ansatz durch ein Betonmischerfahrzeug zu einer Fläche transportiert werden, gefolgt von Spritzbetrieb.
• Das Wasser in dem durch Pumpen zu transportierenden gemischten Ansatz, d. h. das Wasser, das zur Pulverzusammensetzung zugefügt wurde, beträgt bevorzugt höchstens 12 Gewichtsteile, stärker bevorzugt höchstens 10 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile der Pulverzusammensetzung, um die Porosität der angewendeten monolithischen feuerfesten Materialien zu minimieren und dadurch gute feuerfeste Eigenschaften sicherzustellen. Wenn die Wassermenge in dem gemischten Ansatz gering ist, wird es möglich, die Sedimentation der feuerfesten Aggregate, die in dem gemischten Ansatz enthalten sind, zu verhindern und dadurch die Ungleichmäßigkeit des gemischten Ansatzes zu verhindern, wodurch es möglich wird, monolithische feuerfeste Materialien mit einer gleichmäßigen, eine geringe Porosität aufweisenden Struktur, die ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit aufweist, zu bilden.
• Der in den gemischten Ansatz zu injizierende Schnellhärter kann in Form einer wässerigen Lösung vorliegen. Es ist jedoch bevorzugt, ein Pulver einzusetzen, um ausgezeichnete feuerfeste Eigenschaften durch Minimieren des Wassergehalts in dem gemischten Ansatz, der für den Spritzbetrieb verwendet werden soll, sicherzustellen. Ein Pulver oder eine wässerige Lösung des Schnellhärters wird vorzugsweise in den gemischten Ansatz von einem Injektionseinlaß für einen Schnellhärter unter Verwendung komprimierter Luft als Träger injiziert. In diesem Falle kann ein Teil oder die ganze komprimierte Luft in einem Luftkompressor 6 durch Öffnungsventil 12 und Steuer- oder Schließventil 13 in Fig. 1 verwendet werden. Der Injektionseinlaß 10 für die komprimierte Luft kann weggelassen werden, wenn die ganze komprimierte Luft in einem Luftkompressor 6 verwendet wird. Wenn die wässerige Lösung des Schnellhärters in den gemischten Ansatz injiziert wird, ist es bevorzugt, eine hochkonzentrierte wässerige Lösung zu verwenden. Um den Schnellhärter gleichmäßig zu dispergieren, ist es bevorzugt, den Schnellhärter in einem derartigen Zustand in den gemischten Ansatz zu injizieren, daß er durch die komprimierte Luft geblasen wird, um im Luftstrom zu schweben.
• Als Schnellhärter ist es möglich, mindestens ein Element einzusetzen, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus einem Aluminat wie Natriumaluminat, Kaliumaluminat oder Kalziumaluminat, einem Carbonat wie Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat, Natriumhydrogencarbonat oder Kaliumhydrogencarbonat, einem Sulfat wie Kaliumsulfat oder Magnesiumsulfat, einem Kalziumaluminat wie CaO·Al&sub2;O&sub3;, 12CaO·7Al&sub2;O&sub3;, CaO·2Al&sub2;O&sub3;, 3CaO·Al&sub2;O&sub3;, 3CaO·3Al&sub2;O&sub3;·CaF&sub2; oder 11CaO·7Al&sub2;O&sub3;·CaF&sub2;, Kalziumoxid, Kalziumhydroxid und Gemischen davon besteht. Die erforderliche Menge des Schnellhärters variiert in Abhängigkeit von der Art des Schnellhärters. Folglich wird die zu injizierende Menge vorzugsweise unter Berücksichtigung der Art des Schnellhärters, der Länge des Düsenstocksystems nach der Injektion des Schnellhärters usw. eingestellt.
• Es ist bevorzugt, von diesen Schnellhärtern Natriumaluminat zu verwenden, da es ohne weiteres erhältlich und nicht teuer ist und seine Schnellhärtungseigenschaften stabil sind. Natriumaluminat weist einen hohen Schmelzpunkt auf, wodurch die Flammbeständigkeit der feuerfesten Materialien nicht wesentlich abnehmen wird, und wenn es in den gemischten Ansatz injiziert wird, wird es der Hydrolyse unterliegen, um ein Gel aus Al(OH)&sub2; und auch NaOH zu bilden, wodurch der gemischte Ansatz schnell gehärtet werden wird.
• Die Menge des zu injizierenden Schnellhärters beträgt bevorzugt 0,05 bis 3 Gewichtsteile, auf Trockenbasis, zu 100 Gewichtsteilen der Pulverzusammensetzung unter Ausschluß von Wasser und des Dispergiermittels. Wenn die Menge kleiner als 0,05 Gewichtsteile ist, ist die Härtungsgeschwindigkeit gewöhnlich ungeeignet und der aufgetragene gemischte Ansatz läuft ab, selbst wenn ein hoch wirksamer Schnellhärter eingesetzt wird. Wenn andererseits die injizierte Menge 3 Gewichtsteile übersteigt, erfolgt das Härten gewöhnlich so schnell, daß der Spritzbetrieb gewöhnlich schwierig wird und sich die feuerfesten Eigenschaften, wie Wärmebeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit, gewöhnlich verschlechtern.
• Als Kraftzufuhrpumpe ist es bevorzugt, eine Kolbenpumpe oder eine Schlauchpumpe einzusetzen, da solch eine Pumpe ohne weiteres als günstiges herkömmliches Produkt erhältlich ist. Die Schlauchpumpe ist eine Membranpumpe, wobei eine Membranpumpe durch komprimierte Luft betrieben wird, oder eine Pumpe, in der ein Schlauch durch Walzen zusammengepreßt wird, um gezwungenermaßen den gemischten Ansatz zu transportieren. Es ist bevorzugt, als eine derartige Kraftzufuhrpumpe, eine Kraftzufuhrpumpe zu verwenden, die mit einer Vielzahl an Membranen, einer Vielzahl an Schläuchen oder einer Vielzahl an Kolben ausgestattet ist, um den pulsierenden Strom des zu transportierenden gemischten Ansatzes zu minimieren.
• Weiterhin kann bei einer Zugabe von 0,002 bis 0,2 Gewichtsteilen eines Verzögerungsmittels zu 100 Gewichtsteilen der Pulverzusammensetzung die Betriebszeit des gemischten Ansatzes verlängert werden, wodurch selbst bei Sommerzeit, wo die Lufttemperatur hoch ist, eine angemessene Betriebszeit sichergestellt werden kann und der Spritzbetrieb für feuerfeste Materialien unter konstant gehaltenen Bedingungen durchgeführt werden kann. Als Verzögerungsmittel wird vorzugsweise eine schwache Säure wie Oxalsäure, Borsäure, Malonsäure oder Zitronensäure eingesetzt.
• Weiterhin kann unter Verwendung eines massiven Rohrleitungssystems am oberen Strombereich des Kraftzufuhrrohrleitungssystems und Anordnung eines spitz zulaufenden Stahlrohrs unmittelbar stromaufwärts von dem Injektionseinlaß für die komprimierte Luft an dem Bereich stromabwärts, so daß ein schmales Rohrleitungssystem mit dem spitz zulaufenden Stahlrohr verbunden ist, die Last der Kraftzufuhrpumpe für das erzwungene Befördern des gemischten Ansatzes verringert werden, wodurch eine konstant gehaltene Kraftzufuhr einer großen Menge des gemischten Ansatzes möglich gemacht werden kann. Weiterhin ist es bevorzugt, keinen gestuften Bereich im Inneren des Kraftzufuhrrohrleitungssystems zu bilden, um den Fließwiderstand des gezwungenermaßen zu transportierenden gemischten Ansatzes zu verringern. Monolithische feuerfeste Materialien, in denen Schamotte oder Bauxit als feuerfeste Aggregate in der Zusammensetzung verwendet werden, sind im allgemeinen nützlich und haben einen weiten Anwendungsbereich.
• Die vorliegende Erfindung wird nun in bezug auf die Beispiele ausführlicher beschrieben. Jedoch sollte es verstanden werden, daß die vorliegende Erfindung keineswegs auf solch spezielle Beispiele begrenzt ist.
BEISPIELE 1 bis 4, 1' und 2'
• Als feuerfeste Aggregate wurden Schamotteaggregate verwendet, die Al&sub2;O&sub3;-, SiO&sub2;- und Fe&sub2;O&sub3;-Anteile von 43 Gew.-%, 53 Gew.-% bzw. 0,9 Gew.-% aufwiesen, und die grobe Teilchen mit einer Teilchengröße von 1,68 bis 5 mm und intermediäre Teilchen mit einer Teilchengröße von 0,1 bis 1,68 mm umfaßten.
• Als feuerfestes Pulver, das den Bindemittelteil der feuerfesten Materialien bildet, wurden das obige Schamottepulver mit einer Teilchengröße von 20 bis 100 um und einer mittleren Teilchengröße von 30 um, Tonerdeschmelzzement mit Al&sub2;O&sub3;- und CaO-Anteilen von 55 Gew.-% bzw. 36 Gew.-% und einer mittleren Teilchengröße von 9 um, Bayer's Aluminiumoxid mit einer Al&sub2;O&sub3;-Reinheit von 99,6 Gew.-% und einer mittleren Teilchengröße von 4,3 um und ein Quarzstaub mit einer SiO&sub2;-Reinheit von 93 Gew.-% und einer mittleren Teilchengröße von 0,8 um eingesetzt. Weiterhin wurde als Dispergiermittel ein Pulver von Natriumtetrapolyphosphat mit P&sub2;O&sub5;- und Na&sub2;O-Anteilen von 60,4 Gew.-% bzw. 39,6 Gew.-% eingesetzt. Die feuerfesten Aggregate, das feuerfeste Pulver und das Dispergiermittel wurden gemischt, um Pulverzusammensetzungen, wie in Tabelle 1 dargestellt, zu erhalten. Zu jeder Zusammensetzung wurde Wasser in einer Menge, wie in Tabelle 1 dargestellt, zugegeben (in bezug auf die feuerfesten Aggregate und das feuerfeste Pulver sind die angegebenen Mengen Gew.-%, basierend auf der Gesamtmenge, und in bezug auf andere Materialien sind die angegebenen Mengen Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile der Summe der feuerfesten Aggregate und des feuerfesten Pulvers), und das Gemisch wurde 3 Minuten in einem Boltexmischer mit einem Fassungsvermögen von 500 kg (hergestellt von Kitagawa Tettukousha Co., Ltd.) gemischt, um einen selbstfließfähigen gemischten Ansatz zu erhalten. Die Fließfähigkeit jedes gemischten Ansatzes wurde gemäß dem oben beschriebenen Verfahren gemessen, worauf der Fließindex (mm) bestimmt wurde.
• Als Schnellhärter wurde ein Gemisch verwendet, das ein Pulver aus Natriumaluminat (etwa 20% Kristallwasser enthaltend) mit einer Teilchengröße von höchstens 800 um und einer mittleren Teilchengröße von etwa 150 um und ein Pulver aus Natriumcarbonat in einem Gewichtsverhältnis von 3 : 1 umfaßt, und ein gemischter Ansatz mit der Zusammensetzung, wie in Tabelle 1 dargestellt, wurde hergestellt und für den Spritzbetrieb verwendet. Unter Verwendung eines Spritzgerätes, wie in der schematischen Darstellung von Fig. 1 gezeigt, wurde nämlich Spritzbetrieb durchgeführt, um einen gebildeten Körper mit einer Dicke von etwa 100 mm auf einer Wandoberfläche (keine Verankerung vorausgesetzt) einer senkrechten Eisenplatte zu bilden. Wenn nicht anders angegeben, wurden diese Tests in einem Raum mit etwa 20ºC durch Zugabe von Wasser mit etwa 20ºC zu der Zusammensetzung durchgeführt.
• In Fig. 1 kennzeichnet Bezugsziffer 1 eine Kraftzufuhrpumpe, die Ziffern 2a und 2b Kraftzufuhrrohrleitungssysteme, Ziffer 3 ein Düsenstocksystem, Ziffer 4 eine Spritzdüse, Ziffer 5 eine Eintragvorrichtung für einen Schnellhärter, Ziffer 6 einen Luftkompressor, Ziffer 7 einen Behälter für einen gemischten Ansatz, der mit einer Mischvorrichtung ausgestattet ist, Ziffer 8 eine Wandoberfläche, auf der Spritzbetrieb angewendet wird, und Ziffer 9 einen durch Spritzbetrieb geformten gebildeten Körper. In den nachstehenden Beispielen wurde eine Kraftzufuhrpumpe BSA702, die mit zwei Kolben ausgestattet ist und von Putzmister Company hergestellt wurde, als eine Kraftzufuhrpumpe verwendet. Die Kraftzufuhrfließgeschwindigkeit betrug etwa 3 Tonnen des gemischten Ansatzes pro Stunde und die auf ein Niveau von 4 bis 6 atm komprimierte Luft wurde von dem Injektionseinlaß für komprimierte Luft injiziert, wodurch der gemischte Ansatz der Spritzdüse zugeführt wurde.
• Um dem gemischten Ansatz einen pulverförmigen Schnellhärter quantitativ zu injizieren, wurden eine Q gun®, die mit einer Tisch-Eintragevorrichtung ausgestattet ist und von Plibrico Japan Co. hergestellt wurde, und die Menge des injizierten Schnellhärters, wie in Tabelle 1 gezeigt, durch Regeln des Luftdrucks innerhalb eines Bereiches von 3 bis 4 kg/cm² eingestellt.
• In dem in den obigen Beispielen verwendeten Spritzgerät ist der Bereich stromabwärts des Kraftzufuhrrohrleitungssystems 2a (ein Stahlrohr mit einem Durchmesser von 65A (2,5B), entspricht 76,3 mm, wie in JIS G 3452 angegeben, und einer Länge von etwa 70 m), das direkt stromaufwärts von dem Injektionseinlaß 10 für die komprimierte Luft angeordnet ist, aus einem spitz zulaufenden Stahlrohr mit einer Länge von 1 Meter gebildet, das von 65A bis 50A (2B), entspricht 76,3 mm bis 60,5 mm, wie in JIS G 3452 angegeben, spitz zulief, und das Kraftzufuhrrohrleitungssystem 2b, das sich von dem Injektionseinlaß 10 für die komprimierte Luft bis zu dem Injektionseinlaß 11 für den Schnellhärter erstreckt, ist aus einem Gummischlauch, der einen Durchmesser von 50A, entspricht 60,5 mm, wie in JIS G 3452 angegeben, und eine Länge von 3 m aufwies, gebildet. Ebenso bestand das Düsenstocksystem 3, das sich von dem Injektionseinlaß 11 für den Schnellhärter bis zu der Spritzdüse 4 erstreckt, aus einem Gummischlauch, der einen Durchmesser von 50A (60,5 mm) und eine Länge von 1,2 m aufwies. Die Kraftzufuhrrohrleitungssysteme 2a, 2b wurden so angeschlossen, daß kein gestufter Bereich im angeschlossenen Bereich gebildet wird, um den Fließwiderstand zu verringern. Weiterhin wurde ein Y-förmiges Rohr jeweils an dem Injektionseinlaß 10 für die komprimierte Luft und dem Injektionseinlaß 11 für den Schnellhärter angebracht.
• Die in Fig. 1 gezeigte Spritzdüse 4 wurde an ein flexibles Düsenstocksystem 3, d. h. einen Gummischlauch, angeschlossen, und dadurch wurde er ohne weiteres innerhalb eines Bereiches manuell bedienbar, den der Gummischlauch erreichte. Der Spritzbetrieb wurde durch einen Arbeiter, der die Spritzdüse 4 hält, durchgeführt, und das Spritzmittel wurde auf die Wandoberfläche 8 aufgetragen.
• Nach dem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren ist der gemischte Ansatz ein Ansatz, dem eine erforderliche Wassermenge zugemischt wird, wodurch der Abprallverlust und die Entstehung von Staub während des Spritzbetriebs außergewöhnlich klein sind, und der Betriebsertrag und die Betriebsumgebung sind deutlich besser als die herkömmlichen Spritzbetriebsverfahren für monolithische feuerfeste Materialien.
• Weiterhin wird die komprimierte Luft in den gemischten Ansatz stromaufwärts von dem Düsenstocksystem 3 injiziert, und zumindest sind in dem Düsenstocksystem 3 zur Zeit des Spritzbetriebes Luft und gemischter Ansatz in einem gemischten Zustand vorhanden, wodurch das Gewicht des Düsenstocksystems 3 im Vergleich zu dem Kraftzufuhrrohrleitungssystem 2a, das sich langsam mit dem gemischten Ansatz füllte, leicht ist, und dadurch wird des Düsenstocksystem ohne weiteres bedienbar. Wenn es nötig wird, das Kraftzufuhrrohrleitungssystem zu der Anwendungsfläche für den Spritzbetrieb zu bewegen, wird es bevorzugt, einen langen Abstand zwischen der Spritzdüse 4 und dem Injektionseinlaß 10 für die komprimierte Luft zu verwenden, beispielsweise einen Abstand von zumindest 8 Metern, so daß der Spritzbetrieb, der durchgeführt wird, indem die Spritzdüse 4 in eine begrenzte Anwendungsfläche gebracht wird, erleichtert werden kann.
• Der gebildete Körper, der mit einer Dicke von etwa 100 mm auf der Wandoberfläche durch den Spritzbetrieb gebildet wurde, wird 24 Stunden in einer Kammer mit 20ºC stehengelassen, und dann wurde eine Probe des gebildeten Körpers mit einer Größe von etwa 30 cm · 30 cm von jedem gebildeten Körper entnommen. Jede entnommene Probe wurde 24 Stunden bei 110ºC getrocknet, und dann wurden die Porosität und die Rohdichte gemäß der in JIS R2205 festgelegten Verfahren gemessen. In Tabelle 1 stellen die Beispiele 1, 2, 1' und 2' die erfindungsgemäßen Beispiele dar.
• Beispiele 3 und 4 in Tabelle 1 stellen die Ergebnisse dar, die bezüglich der monolithischen feuerfesten Körper erhalten wurden, die durch Gießen der gemischten Ansätze von Beispiel 1 und 2 in einer Schalung mit einer inneren Größe von 40 mm · 40 mm · 80 mm geformt werden. Wenn die Beispiele 3 und 4 mit den Beispielen 1 und 2 in Tabelle 1 verglichen werden, wird deutlich, daß die physikalischen Eigenschaften, wie die Rohdichte und die Druckfestigkeit, der monolithischen feuerfesten Körper der Beispiele 1 und 2, die durch das erfindungsgemäße Spritzbetriebsverfahren gebildet wurden, mit den physikalischen Eigenschaften der monolithischen feuerfesten Körper der Beispiele 3 und 4, die durch das Gießverfahren gebildet wurden, vergleichbar sind. Beispiel 1' stellt ein erfindungsgemäßes Beispiel dar, in dem Oxalsäure als ein Verzögerungsmittel zu der Pulverzusammensetzung von Beispiel 1 zugegeben wurde, und Beispiel 2' stellt ein erfindungsgemäßes Beispiel dar, in dem Borsäure als Verzögerungsmittel zu der Pulverzusammensetzung von Beispiel 2 zugegeben wurde.
BEISPIELE 5, 6, 5' und 5"
• Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse der Spritztests, bei denen feuerfeste Aggregate und feuerfestes Pulver aus Bauxit anstelle von feuerfesten Aggregaten und feuerfestem Pulver aus Schamotte verwendet wurden. Die Al&sub2;O&sub3;-, SiO&sub2;- und Fe&sub2;O&sub3;-Anteile des verwendeten Bauxits betrugen 89 Gew.-%, 7 Gew.-% bzw. 1,3 Gew.-%. Die Teilchengrößenbereiche für die groben Teilchen, die intermediären Teilchen und das Pulver wurden so eingestellt, daß sie die gleichen wie im Falle von Schamotte sind. Jedoch betrug die mittlere Teilchengröße des Bauxitpulvers 20 um. In Tabelle 2 stellt Beispiel 5 ein erfindungsgemäßes Beispiel dar, und Beispiel 6 ist ein Vergleichsbeispiel, worin der gleiche gemischte Ansatz einem Gießbetrieb unterzogen wurde.
• Beispiele 5' und 5" sind Beispiele, in denen Oxalsäure als Verzögerungsmittel zu der Pulverzusammensetzung von Beispiel 5 zugegeben wird. In Beispiel 5" wurde der Test zur Sommerzeit bei einer Temperatur von etwa 30ºC durchgeführt. Aus den Ergebnissen von Beispiel 5" ist festgestellt worden, daß es durch Beimengen einer richtigen Menge eines Verzögerungsmittels zu der Pulverzusammensetzung möglich ist, die Betriebszeit des gemischten Ansatzes zu verlängern, und der Spritzbetrieb kann unter konstanten Bedingungen selbst zur Sommerzeit bei einer Temperatur von 30ºC durchgeführt werden. Tabelle 1 Tabelle 2
• Aus den Tabellen 1 und 2 wird deutlich, daß nach dem erfindungsgemäßen Spritzbetriebsverfahren für monolithische feuerfeste Materialien die Zahlenwerte für die Porosität und die Rohdichte der dadurch erhaltenen aufgetragenen Körper mit den Werten der Porosität und der Rohdichte der monolithischen feuerfesten Körper, die durch Gießbetrieb gebildet wurden, vergleichbar sind. Die Porosität von höchstens Porosität der monolithischen feuerfesten Materialien, die durch das herkömmliche Spritzbetriebsverfahren für monolithische feuerfeste Materialien erhalten wurden (die Porosität des spritzaufgetragenen monolithischen feuerfesten Körpers unter Verwendung von Schamotte oder dergleichen als Aggregate, wie in Beispielen der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 36071/1987, beträgt mindestens 16%).
• Die Korrosionsbeständigkeit, die eine wichtige Eigenschaft für die praktische Verwendung von feuerfesten Materialien ist, wird durch die Porosität von feuerfesten Materialien wesentlich beeinflußt. Nach dem erfindungsgemäßen Spritzbetriebsverfahren wird es möglich, monolithische feuerfeste Materialien mit ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit zu bilden, die mit den monolithischen feuerfesten Körpern, die durch Gießbetrieb gebildet wurden, vergleichbar ist.
• Nach dem erfindungsgemäßen Spritzbetriebsverfahren für monolithische feuerfeste Materialien kann der Spritzbetrieb unter stabilen Bedingungen durchgeführt werden, und eine Schalung, die bei einem Gießbetriebsverfahren benötigt wird, ist nicht erforderlich. Daher hat das erfindungsgemäße Verfahren einen Vorzug dahingehend, daß eine außergewöhnliche Arbeitskrafteinsparung und eine Verkürzung der Betriebszeit erreicht werden kann. Weiterhin wird ein gemischter Ansatz mit Selbstfließfähigkeit, der durch das Mischen der Pulverzusammensetzung durch Zugabe von benötigtem Wasser hergestellt wurde, durch Pumpen transportiert, um den Spritzbetrieb durchzuführen, wodurch es möglich wird, monolithische feuerfeste Körper zu erhalten, die eine Porosität aufweisen, die beträchtlich kleiner als die Porosität der aufgetragenen oder gebildeten Körper durch herkömmliche Spritzbetriebsverfahren ist, und die eine Rohdichte, die mit den monolithischen feuerfesten Körper, die durch einen Gießbetrieb gebildet wurden, vergleichbar ist, d. h. eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit aufweisen. Derartige monolithische feuerfeste Körper wiesen deutlich bessere Eigenschaften der feuerfesten Materialen gegenüber monolithischen feuerfesten Körpern mit einer großen Porosität auf, die durch ein herkömmliches Spritzbetriebsverfahren gebildet wurden.
• Außerdem ist der Abprallverlust während des Spritzbetriebs sehr klein (weniger als etwa 4 Gew.-%), wodurch der Betriebsertrag gut ist und im wesentlichen kein Staub entwickelt wird, wodurch die Betriebsumgebung gut ist. Die Sicherstellung der Arbeitskrafteinsparung und einer guten Betriebsumgebung ist eine wesentliche Bedingung für den Fortbestand und die Entwicklung dieser Industrie in der Zukunft. Daher ist der industrielle Wert des erfindungsgemäßen Spritzbetriebsverfahrens beträchtlich.

Claims (10)

1. Spritzbetriebsverfahren für monolithische feuerfeste Materialien, umfassend das erzwungene Befördern eines selbstfließfähigen gemischten Ansatzes, hergestellt durch Mischen, zusammen mit Wasser, einer Pulverzusammensetzung für monolithische feuerfeste Materialien, umfassend feuerfeste Aggregate, ein feuerfestes Pulver und eine kleine Menge eines Dispergiermittels, auf eine Anwendungsfläche durch eine Kraftzufuhrpumpe (1) und ein Kraftzufuhrrohrleitungssystem (2a, 2b), das Injizieren von komprimierter Luft beziehungsweise einer benötigten Menge eines Schnellhärters von einem Injektionseinlaß (10) für komprimierte Luft und einem Injektionseinlaß (11) für einen Schnellhärter, welche in einem Bereich oder in Bereichen stromabwärts des Kraftzufuhrrohrleitungssystems (2a, 2b) angeordnet ist bzw. sind, das Befördern des gemischten Ansatzes zusammen mit der komprimierten Luft durch ein Düsenstocksystem (3) zu einer Spritzdüse (4), welche am vorwärts gerichteten Ende des Düsenstocksystems (3) angebracht ist, und das Spritzen des gemischten Ansatzes von der Spritzdüse (4) auf eine Anwendungsstelle, wobei der selbstfließfähige gemischte Ansatz eine Fließfähigkeit derart aufweist, daß, wenn der gemischte Ansatz sofort nach dem Mischen zum Füllen einer Gießform in der Form eines Kegelstumpfes in diese eingespeist wird, wobei die Gießform offene obere und untere Enden aufweist und einen Innendurchmesser des oberen Endes von 50 mm und einen Innendurchmesser des unteren Endes von 100 mm und eine Höhe von 150 mm besitzt, dann die Gießform in der Form eines Kegelstumpfes nach oben abgezogen wird, und der gemischte Ansatz 60 Sekunden stehengelassen wird, der mittlere Ausbreitungsdurchmesser des gemischten Ansatzes mindestens 180 mm ist.

2. Spritzbetriebsverfahren für monolithische feuerfeste Materialien nach Anspruch 1, wobei der Injektionseinlaß für den Schnellhärter im selben Bereich wie oder stromabwärts vom Injektionseinlaß für komprimierte Luft angeordnet ist.

3. Spritzbetriebsverfahren für monolithische feuerfeste Materialien nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Düsenstocksystem aus einer flexiblen Röhre hergestellt ist.

4. Spritzbetriebsverfahren für monolithische feuerfeste Materialien nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Wasser in einer Menge von höchstens 12 Gewichtsteilen auf 100 Gewichtsteile der Pulverzusammensetzung für monolithische feuerfeste Materialien zugegeben wird.

5. Spritzbetriebsverfahren für monolithische feuerfeste Materialien nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Schnellhärter in einer Menge von 0,05 bis 3 Gewichtsteilen, auf Trockenbasis, auf 100 Gewichtsteile der Pulverzusammensetzung für monolithische feuerfeste Materialien injiziert wird.

6. Spritzbetriebsverfahren für monolithische feuerfeste Materialien nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der in den gemischten Ansatz zu injizierende Schnellhärter in der Form eines Pulvers ist.

7. Spritzbetriebsverfahren für monolithische feuerfeste Materialien nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei Schmelzzement als ein Teil des feuerfesten Pulvers verwendet wird.

8. Spritzbetriebsverfahren für monolithische feuerfeste Materialien nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei eine Kolbenpumpe oder eine Schlauchpumpe als Kraftzufuhrpumpe verwendet wird.

9. Spritzbetriebsverfahren für monolithische feuerfeste Materialien nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein Verzögerungsmittel in einer Menge von 0,002 bis 0,2 Gewichtsteile, auf Trockenbasis, auf 100 Gewichtsteile der Pulverzusammensetzung für monolithische feuerfeste Materialien zugegeben wird.

10. Spritzbetriebsverfahren für monolithische feuerfeste Materialien nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei eine sich verjüngende Stahlröhre in einem Bereich stromabwärts des Kraftzufuhrrohrleitungssystems direkt stromaufwärts vom Injektionseinlaß für komprimierte Luft angeordnet ist.