JP2001048662A

JP2001048662A - 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: JP2001048662A
Application number: JP11221829A
Authority: JP
Inventors: Kozo Yamada; 孝三山田; Toichi Shirama; 統一白曼
Original assignee: Kurosaki Refractories Co Ltd
Current assignee: Krosaki Harima Corp
Priority date: 1999-08-04
Filing date: 1999-08-04
Publication date: 2001-02-20

Abstract

(57)【要約】【課題】吹付材を予め施工水分を添加混練した後、ノ
ズル内にて急結剤を添加して吹付ける施工方法におい
て、施工性の改善と吹付材の耐用性向上を図る。【解決手段】ＭｇＯ・Ａｌ₂Ｏ₃系スピネル5〜80重量
％、残部がアルミナを主体とする耐火骨材100重量部に
対し、アルミナセメント1〜15重量部、塩基性乳酸アル
ミニウム0.1〜3重量部および有機繊維1重量部以下を含
む吹付材を、予め施工水分を添加混練した後、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
吹付け施工方法と、その施工方法に使用する吹付材。

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とそれに使用する吹付材
に関する。

【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、損耗が進むと耐火配合
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て吹付ける方法が提案
されている。例えば特開平10−111083号公報などの通り
である。

【0003】この吹付け方法は、ノズル内で施工水分を添加
する乾式吹付け法と異なり、吹付材に予め施工水分を添
加していることから、一度に多量の吹付けが可能とな
る。また、この施工方法における吹付材は、ノズル内で
の急結剤の添加によって硬化するため、吹付け施工待機
中に硬化が進行するといった問題もない。

【0004】

【発明が解決しようとする課題】この吹付け施工法に使
用される吹付材は、一搬に揮発シリカが添加されてい
る。揮発シリカは、ノズル内で添加される急結剤と反応
し、付着性の向上に優れた効果を発揮する。また、マグ
ネシアを配合した吹付材では、マグネシアの水和反応防
止剤としても不可欠である。

【0005】吹付材の基本材質としては、例えば特開平10−
111083号公報に見られるように、アルミナ−マグネシア
質あるいはアルミナ−スピネル質が知られている。

【0006】しかし、この両材質にはそれぞれ一長一短があ
る。アルミナ−マグネシア質は、アルミナのもつ構造安
定性とマグネシアの耐食性による相互作用が耐用性を向
上させるが、アルミナとマグネシアとが高温化で反応
し、スピネル（ＭｇＯ・Ａｌ₂Ｏ₃）を生成し、その際の
体積膨張でキレツ発生あるいはハクリが生じやすい。

【0007】一方、アルミナ−スピネル質は、アルミナによ
る構造安定性とスピネルの耐食性とが相互に作用し、高
耐用性を発揮する。アルミナ−マグネシア質で見られる
体積膨張といった問題もない。

【0008】しかし、アルミナ−スピネル質では、揮発シリ
カのＳｉＯ₂成分がスピネルのＡｌ₂Ｏ₃・ＭｇＯ成分と
反応し、ＳｉＯ₂-Ａｌ₂Ｏ₃-ＭｇＯ系低融物（融点1365
℃）を生成する。この低融物は、アルミナ、マグネシア
および揮発シリカの三者の反応に比べ、スピネルと揮発
シリカとの反応の場合が生成しやすく、その分、揮発シ
リカ添加による耐食性の低下はアルミナ−スピネル質の
方が顕著である。

【0009】

【課題を解決するための手段】本発明は、ＭｇＯ・Ａｌ
₂Ｏ₃系スピネル5〜80重量％、残部がアルミナを主体と
する耐火骨材100重量部に対し、アルミナセメント1〜15
重量部、塩基性乳酸アルミニウム0.1〜3重量部および有
機繊維1重量部以下を含む吹付材を、予め施工水分を添
加混練した後、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と、その施工方
法に使用する吹付材である。

【0010】壁面への付着保持ではじめて効果が発揮される
吹付材にとってハクリは致命的である。本発明で使用す
る吹付材は、アルミナ−マグネシア質に比べ、耐ハクリ
性により優れたアルミナ−スピネル質を使用すること
で、この問題を防止する。

【0011】本発明で使用する吹付材は、揮発シリカに代え
て塩基性乳酸アルミニウムを使用する。塩基性乳酸アル
ミニウムは揮発シリカと同様、ノズル内で添加される珪
酸ソーダ溶液などの急結剤と反応し、吹付材の付着性に
効果をもつ。

【0012】なお、アルミナ−スピネル質は水和の問題がな
い。したがって、アルミナ−マグネシア質と違って耐水
和性の面でも、揮発シリカの添加は必要としない。

【0013】ノズル内で添加する急結剤と塩基性乳酸アルミ
ニウムの組合わせはゲル化反応によって吹付け直後に吹
付材を凝集させ、吹付材の付着性に作用する。それと同
時に、吹付け施工体組織はこのゲル化反応で微細なキレ
ツを形成し、過焼結の抑制作用で耐ハクリ性に大きく影
響を及ぼす、耐スポーリング性を向上させる。

【0014】本発明の吹付材は、揮発シリカなどの微細Ｓｉ
Ｏ₂成分を添加しない。揮発シリカを添加すると他の骨
材成分と反応し、ＳｉＯ₂-Ａｌ₂Ｏ₃-ＭｇＯ系の低融物
質を生成し、前記の微細なキレツがこの低融物質で充填
され、耐スポーリング性向上の効果が得られない。耐ス
ポーリング性はハクリ損傷の防止に作用し、吹付け施工
には特に必要な効果である。

【0015】本発明の吹付け施工方法によれば、以上のよう
に、それに使用する吹付材が、アルミナ−スピネル質が
もつ耐食性をいかんなく発揮させ、しかも吹付け施工に
おいて特に必要とされる付着性および耐スポーリング性
をも兼ね備えている。その結果、従来のこの種の吹付け
施工方法に比べ、施工性および吹付材の耐用性におい
て、その効果は顕著である。

【0016】

【発明の実施の形態】耐火骨材については、スピネルと
アルミナを主体とする。これらは、焼結品、電融品のい
ずれでもよい。

【0017】スピネルの主成分は、ＭｇＯ・Ａｌ₂Ｏ₃よりな
る鉱物である。吹付材において、主として耐食性の効果
をもつ。耐火骨材に占める割合は、5ｗｔ％未満では耐
食性の効果が得られず、80重量％を超えると耐スポーリ
ング性に劣る。

【0018】アルミナは低膨張性の材料であり、その構造安
定性の効果で耐スポーリング性を付与する。耐火骨材に
占める割合はスピネルの割合に合わせて増減するが、耐
スポーリング性の面から、少なくとも20重量％であるこ
とが好ましい。

【0019】耐火骨材は、アルミナ、スピネル以外にも本発
明の効果を損なわない範囲であれば、他の耐火材料を組
合わせてもよい。例えば、ばん土けつ岩、ボーキサイ
ト、シリマナイト、ムライト、ろう石、シャモット、ア
ンダルサイト、ケイ石、マグネシア、マグネシア−カル
シア、クロム鉱、ジルコン、ジルコニア、炭素、炭化珪
素、粘土、軽焼マグネシア、揮発シリカなどである。

【0020】この中で揮発シリカは本発明においては弊害と
なるので、原則として使用しないが、使用する場合でも
耐火骨材に占める割合で、1重量％未満とすることが好
ましい。

【0021】耐火骨材の粒径は、吹付材の流動性・充填性な
どを考慮し、従来技術と同様に粗粒、中粒、微粒に調整
する。例えばスピネルのついては、耐火骨材に占める割
合が少ない場合は微粒主体とし、割合が多い場合は粗粒
主体あるいは粗粒と微粒とを併用する。

【0022】アルミナセメントは、主として吹付け後の施工
体強度を付与する。その割合は耐火骨材100重量部に対
して1重量％未満では施工体の強度不足からくる耐用性
の低下を招き、15ｗｔ％を超えるとその分、耐火骨材の
割合が少なくなって耐食性に劣る。

【0023】塩基性乳酸アルミニウムは、ノズル内で添加す
る急結剤との反応で、吹付材に対する付着性の効果を持
つ。

【0024】塩基性乳酸アルミニウムは、Ａｌ２Ｏ３／乳酸
がモル比で0.3〜2ものが好ましい。吹付材中に占める割
合は、耐火性骨材100部に対する割合で、0.1重量部未満
では付着性に劣り、本発明の効果が得られない。3重量
部を超えると耐食性が低下する。

【0025】有機繊維は、吹付耐火組成に対する付着性、施
工体強度および乾燥燥爆裂防止の効果を持つ。有機繊維
の具体例は、ポリプロピレン、ナイロン、ＰＶＡ、ポリ
エチレン、アクリル、ポリエステル、パルプなどであ
る。その割合は、耐火性骨材100重量部に対し1量部以下
とし、好ましくは0.05〜0.5重量部である。少ないと有
機繊維が持つ前記の効果が不十分となる。多いと施工性
の低下を招く。

【0026】解こう剤は、分散剤とも称され、吹付材の流動
性を向上させる効果を持つ。流動性の向上は、施工水分
を低減し、施工体の緻密化を図る。

【0027】解こう剤の具体例および添加割合は従来技術と
特に変わりない。トリポリリン酸ソーダ、ヘキサメタリ
ン酸ソーダ、ポリアクリル酸ソーダ、ポリアクリルリン
酸ソーダ、ポリカルボン酸、リグニンスルホン酸ソーダ
などが例示される。好ましい添加量は、骨材100重量部
に対して0.01〜1重量部である。

【0028】吹付材組成には、必要によっては本発明の効果
を損なわない範囲で、さらに金属繊維、増粘剤、疑集
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てもよい。

【0029】吹付材に対しノズル内で添加する急結剤として
は、アルミン酸ソーダ、アルミン酸カリウム、アルミン
酸カルシウム、カルシウムアルミネート、珪酸ソーダな
どを使用する。

【0030】急結剤は、これらの中でも吹付材中の塩基性乳
酸アルミニウムとの反応性が高い珪酸ソーダが良好であ
る。具体的には珪酸ソーダ1〜3号とし、これらは市販品
より求めることができる。

【0031】ノズル内での添加は、この急結剤と共に他の凝
集剤を併用してもよい。他の凝集剤としては、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がある。

【0032】吹付け施工においては、吹付材に予め施工水分
を添加し、混練する。その際の適正な水分量は、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重量部とした場合、3〜15重量部が好まし
い。

【0033】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）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。

【0034】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。

【0035】

【実施例】表1は、各例の吹付材で使用した耐火骨材の
化学成分値。表2、3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。

【0036】

【表１】

【0037】

【表2】

【0038】

【表3】

【0039】各例は、ピストン式の圧送機を用いた吹付け装
置を使用した。予め施工水分を添加し、混練した吹付材
を75〜90ｋｇ／ｍｉｎの速度で吹き付けた。急結剤は、
ノズル先端の近傍で補助圧搾空気と共に前記の予め施工
水分を添加混合した吹付材100重量％（固形分割合）に
対して0.3〜2.0重量部添加した。試験方法は以下のとお
りである。

【0040】付着性；ノズル先端から被吹付面との距離を50
0ｍｍに保ち、厚さ200ｍｍの施工体の形成をめざして20
0ｋｇを吹付け、付着率を求めた。

【0041】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2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。

【0042】耐スポーリング性：吹付施工体を切り出し、11
0℃×24時間の加熱乾燥後、電気炉内で1500℃で焼成
し、その後試料を加熱、強制空冷したものについて弾性
率を測定した。焼成後のものと加熱冷却後の弾性率の差
が小さいものが、耐スポール性に優れている。

【0043】実機耐用性：アルミナ−マグネシア質耐火物で
内張りされた溶鋼容器の内張りを吹付け補修し、吹付施
工体の損耗速度(ｍｍ／チャージ)を求めた。

【0044】本発明実施例による方法は、吹付材の付着性を
損なうことなく、耐食性および耐スポーリング性に優れ
る、その結果、実機試験においても優れた耐用性を示
す。

【0045】これに対し比較例1は、揮発シリカ添加のアル
ミナ−マグネシア質吹付材を使用したもので、特に耐ス
ポーリング性に劣る。ハクリ損傷が原因し、実機試験お
いて十分な耐用性が得られない。

【0046】比較例2は、塩基性乳酸アルミニウムを添加し
ているものの、アルミナ−マグネシア質吹付材のために
耐スポーリング性に劣る。比較例3はアルミナ−スピネ
ル質吹付材において、揮発シリカを添加したものであ
る。耐食性に劣る。

【0047】比較例4は、塩基性乳酸アルミニウムの添加量
が多すぎるもので、耐食性に劣る。また、スピネルの割
合が少なすぎる比較例5においても、耐食性に劣る。

【0048】

【効果】以上のとおり、本発明によれば、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付
ける施工方法において、付着性などの施工性の向上に加
え、耐用性に優れた吹付け施工体を得ることができる。
その結果、施工能率の向上、工数および材料費の低減、
吹付け対象の炉の稼働率向上など、その効果はきわめて
大きい。

【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】ＭｇＯ・Ａｌ₂Ｏ₃系スピネル5〜80重量
％、残部がアルミナを主体とする耐火骨材100重量部に
対し、アルミナセメント1〜15重量部、塩基性乳酸アル
ミニウム0.1〜3重量部、有機繊維1重量部以下および解
こう剤を含む吹付材を、予め施工水分を添加混練した
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】吹付材が、さらに揮発シリカを1重量％未
満含む請求項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
方法に使用する吹付材。