JP2001199774A

JP2001199774A - 不定形耐火物の湿式吹付け施工方法

Info

Publication number: JP2001199774A
Application number: JP2000009997A
Authority: JP
Inventors: Sadakimi Kiyota; 禎公清田; Masato Kumagai; 正人熊谷
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2000-01-13
Filing date: 2000-01-13
Publication date: 2001-07-24

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、ＡｌもしくはＡｌ合金粉末を含有す
る不定形耐火物原料を高温の施工面に吹き付けても、水
素発生に起因する施工体の耐用性の劣化や発火、爆発の
懸念のない不定形耐火物の湿式吹付施工方法を提供する
ことを目的とする。【解決手段】耐火性骨材、耐火性粉末、分散剤及び結合
剤で形成した不定形耐火物原料を水で混練し、圧送配管
の先端に取り付けたノズルを介して被施工面に吹付ける
不定形耐火物の湿式施工方法において、急結材及びアル
ミニウム又はアルミニウム合金粉末を、前記ノズル又は
その近傍で該不定形耐火物原料に添加してから、吹き付
ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、不定形耐火物の湿
式吹付け施工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、鉄鋼業ばかりでなく、高温で物質
を反応処理する分野では、反応容器や樋自体を形成した
り、あるいは該容器等に内張する耐火煉瓦に代わり、不
定形耐火物が盛んに使用されるようになった。この不定
形耐火物を反応容器等（以下、容器等という）に施工す
るには、容器等の壁、底及び天井（以下、施工面とい
う）に型枠を設け、その中に水でスラリー状にした該不
定形耐火物原料を流し込み、固めるのが、最も一般的で
ある。しかし、施工面に不定形耐火物原料を直接吹付け
たり（乾式吹付け法という）、あるいはスラリー状にし
て吹き付ける（湿式吹付け法という）ことも行なわれて
いる。これら吹き付け法は、流し込みと異なり型枠を使
用しないので、事前準備が不要であるばかりでなく、簡
便なので、特に高温状態にある反応容器の補修に好適で
あり、その適用が拡大しつつある。

【０００３】その不定形耐火物原料としては、最近、反
応で生じるスラグとの濡れ性の改善等を目的に、黒鉛、
ピッチ、ＳｉＣ等を含有するものの使用が増加してい
る。ところが、反応容器は、通常、５００〜１６００℃
程度で使用されるので、黒鉛、ピッチ、ＳｉＣ等を含有
していると、酸化損失、耐用劣化、損耗するという問題
が生じている。そこで、対策として、これら黒鉛等より
も優先的に酸化する物質（酸化防止剤という）を不定形
耐火物原料に添加するようになった。この酸化防止剤に
は、Ａｌ，Ｓｉ，Ｍｇ、それらの合金粉末及びＢ₄Ｃ等
が使用される。なかでも、ＡｌもしくはＡｌ合金粉末
は、それらの酸化生成物（アルミナ等）の融点が高い等
の理由で、最も一般的である。

【０００４】しかしながら、ＡｌもしくはＡｌ合金粉末
を不定形耐火物原料に添加すると、該不定形耐火物原料
に加えられる水と反応して水素を発生する。この水素が
作業場所に滞留すると、発火、爆発する恐れがある。そ
のため、Ａｌ，Ａｌ合金粉末を含む不定形耐火物原料の
使用は、危険が無い場合に限定される。また、発生した
水素に起因して、不定形耐火物原料が大量の気泡を含む
ようになり、前記施工体の耐用性を低下させる場合もあ
る。

【０００５】かかる水素発生を防止するため、特開昭６
０−８６０８０号公報は、ＡｌもしくはＡｌ合金粉末を
タールピッチで被覆することを、また特開平６−１７９
９０２号公報は、耐アルカリ性の被覆をすることを開示
している。しかしながら、その方法は、被覆が完全でな
い場合があったり、ＡｌもしくはＡｌ合金粉末が高価に
なるため、実用し難い。

【０００６】また、特開平１０−１１４５７９号公報及
び特開平１０−２９１８６７号公報は、湿式吹付け施工
のＡｌもしくはＡｌ合金粉未を被覆せずに添加した例を
開示している。しかしながら、それらの例は、Ａｌ添加
を酸化防止ではなく、施工体の爆裂防止を目的としてお
り、むしろ適度に水素が発生するのを推奨している。ま
た、この場合、水素に起因する発火、爆発や、水素の形
成する連通気孔に起因して、施工体の耐用性が劣化する
懸念は否定できない。なお、特開平１０−２９１８６７
号公報記載の技術は、水和反応によって水素を積極的に
発生させ、施工体に連通気孔を形成するために（言い換
えると、連通気孔が形成するまで硬化させない）、連通
気孔形成に先きだって完全、強固に硬化しない程度に、
吹付ける不定形耐火物原料に水酸化アルカリ金属やアル
ミン酸アルカリ金属（水和促進剤という）を、吹付けノ
ズルあるいはその近傍において添加している。その結
果、水素の発生が著しく、発火、爆発の危険性がより一
層大きく、連通気孔に起因して耐用性が劣化する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる事情
に鑑み、ＡｌもしくはＡｌ合金粉末を含有する不定形耐
火物原料を高温の施工面に吹き付けても、水素発生に起
因する施工体の耐用性の劣化や発火、爆発の懸念のない
不定形耐火物の湿式吹付施工方法を提供することを目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】発明者は、上記目的を達
成するため鋭意研究し、Ａｌの水和に先きだってセメン
ト硬化を終結させる終結時間の短い急結材の使用が有効
であることを見出し、本発明を完成させた。

【０００９】すなわち、本発明は、耐火性骨材、耐火性
粉末、分散剤及び結合剤で形成した不定形耐火物原料を
水で混練し、圧送配管の先端に取り付けたノズルを介し
て被施工面に吹付ける不定形耐火物の湿式施工方法にお
いて、急結材及びアルミニウム又はアルミニウム合金粉
末を、前記ノズル又はその近傍で該不定形耐火物原料に
添加してから、吹き付けることを特徴とする不定形耐火
物の湿式吹付け施工方法である。

【００１０】また、本発明は、前記急結材を、急結性セ
メント鉱物としたことを特徴とする不定形耐火物の湿式
吹付け施工方法である。さらに、本発明は、前記耐火
性粉末が高温酸化性物質を含み、しかも該高温酸化性物
質が、カーボン及び／又はＳｉＣであることを特徴とす
る不定形耐火物の湿式吹付け施工方法である。

【００１１】本発明では、不定形耐火物原料にＡｌ，あ
るいはＡｌ合金粉末を添加しても、酸化が生じるだけ
で、水和反応は抑制されて水素の発生が抑制されるよう
になる。その結果、水素発生に起因する施工体の耐用性
の劣化や発火、爆発のおそれが解消される。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、発明をなすに至った経緯を
交え、本発明の実施の形態を説明する。

【００１３】従来の湿式吹付施工では、耐火性骨材、耐
火性粉末、分散剤、結合剤及び水を混練した流動性のあ
る不定形耐火物原料を、ポンプによって配管圧送し、圧
送配管のノズル周辺部分に枝管を設け、枝管より急結材
を混合し、型枠を使用せずに施工面に吹き付けている。
また、アルミ又はアルミ合金粉末を添加する時には、特
開平１０−２９１８６７号公報記載技術を除きほとんど
の場合、上記流動性のある不定形耐火物原料を混練する
以前に添加していた。

【００１４】発明者は、かかる湿式吹付に使用される不
定形耐火物中でのアルミまたはアルミ合金粉末の水素発
生現象について詳細な実験を行い、以下の知見を得た。

【００１５】すなわち、従来のように、耐火性骨材、耐
火性粉末、分散剤、結合剤及び水を混練する時点で既に
アルミ又はアルミ合金粉末が添加されていると、混練〜
吹付〜硬化までの過程で、混練物の中では水素が発生し
続ける。詳しくは、混練〜吹付の時間帯は、アルミ又は
アルミ合金粉末と添加された水との撹拌が進み、両者間
の水和反応が盛んになるので、全発生水素中の大半がこ
の過程に発生する。一方、吹付〜硬化の過程では、急速
に硬化が進むため、アルミ又はアルミ合金粉末への水の
拡散は実質的に困難で、水素発生反応時間は短く、水素
発生があまり生じない。

【００１６】そこで、発明者は、不定形耐火物原料への
アルミ又はアルミ合金粉末の添加時期は、特開平１０−
２９１８６７号公報に記載されているように、吹き付け
直前にすることにした。しかし、水素発生を防止するに
は、Ａｌとの水和反応よりもセメント硬化反応を速くす
ることで本発明を完成した。特開平１０−２９１８６７
号公報に記載されているような方法では、セメント硬化
を遅くして始めてＡｌ水和反応を持続できるように、水
酸化アルカリ金属やアルミン酸アルカリ金属を実質的に
添加している。一般に、これらの無機塩系急結材は、鉱
物系に比べて反応の終結時間が長い。一方、セメント鉱
物は、硬化が速く、添加量の増加によって終結時間を短
くもできる。急結性セメント鉱物としては、各種のカル
シウムアルミネートやカルシウムサルフォアルミネート
あるいはこれらに酸化鉄、ＣａＦ ₂，ＴｉＯ₂等を配合し
たものが知られており、いずれも好ましく使用できる。

【００１７】かかる本発明の実施に用いる吹付け施工装
置は、従来より公知のもので構わない。すなわち、特開
昭５４−６１００５号公報、特開昭６３−２６５８７０
号公報、特開平１０−１１４５７９号公報等に記載され
ている装置が好適に適合する。図１、そのような装置の
一例を示す。耐火性骨材、耐火性粉末、分散剤、結合剤
及び水の不定形耐火物原料（以下、混合物ということも
ある）１は、図示してない混合槽で予め、または、図中
に記号２で示す原料槽において所定の混合比率を有する
混合物１となるように混練され、圧送ポンプ３によって
圧送配管４に供給される。圧送ポンプ（以下、ポンプと
いう）３には、種々の形式のものがあるが、本発明で
は、その形式を限定するものではない。圧送配管４の途
中には、別の配管（圧空配管５という）が接続されてお
り、コンプレッサ６あるいは図示していない工場内の配
管から圧縮空気が該圧送配管４内へと供給され、前記混
合物と共に吹付けノズル７（以下、単にノズルという）
に向かって移動する。ノズル７の近傍まで移送された混
合物１には、急結材８の供給装置９から急結材が、アル
ミ／アルミ合金供給装置１０からのアルミ及び／又はア
ルミ合金粉末１１が枝管１２ａ、１２ｂを経由して供給
される。かくして急結材８とアルミ及び／又はアルミ合
金粉末１１が配合された混合物１は、ノズル７を介して
被施工面１３に吹付け施工される。

【００１８】本発明では、上記した施工装置において、
アルミ又はアルミ合金粉末１１及び急結材８は、不定形
耐火物原料１を圧送する配管先端のノズル７に枝管を１
本だけ設け、該枝管を通して同時に添加しても良いし、
また別々に２本の枝管をノズル周辺に設け、多少、添加
時期をずらして添加しても良い。ただし、アルミ又はア
ルミ合金粉末１１の添加位置が、急結材８の添加位置に
比べ、下流側になり過ぎると、不定形耐火物原料がすで
に硬化を開始しているため、均一混合が困難となり、ア
ルミ又はアルミ合金粉末の酸化防止効果が小さくなる。
逆に、アルミ又はアルミ合金粉末の添加位置が、急結材
の添加位置に比べ、上流側になり過ぎると、アルミ又は
アルミ合金粉末の水素発生反応が開始してしまうので好
ましくない。従って、アルミ又はアルミ合金粉末の添加
位置と急結材の添加位置との間隔は、配管中を流れてい
る不定形耐火物原料の速度を基準にして、該不定形耐火
物原料の到達に０〜６０秒を要する距離とすることが好
ましい。

【００１９】また、本発明では、アルミ又はアルミ合金
粉末及び急結材の添加位置までの輸送は、単独または混
合した粉状物として、圧縮気体を使用して行なうのが好
ましい。ただし、急結材については、液体で輸送した
り、液滴を圧縮気体で輸送することも可能である。

【００２０】さらに、必要に応じて、アルミ又はアルミ
合金粉末及び急結材は、アルミナ、シリカ等の粉体や、
実質的に非反応性の液体で薄めても良い。

【００２１】なお、本発明は、不定形耐火物原料に高温
酸化性物質として、鱗状黒鉛、土状黒鉛、人造黒鉛、薄
片化黒鉛、無煙炭、ピッチ、電極屑等のカーボン原料、
ＳｉＣ等の炭化物の１種以上を含む場合に、より好まし
く適用できる。

【００２２】

【実施例】鉛直な補修面を想定してアルミナーＳｉＣ系
耐火物で壁面を構成し、それを施工面として本発明に係
る湿式吹付け施工方法を実施した。吹き付ける不定形耐
火物原料１には、耐火性骨材及び耐火性粉末として粒径
０．１μｍ〜８ｍｍの１０質量％ＳｉＣ−２質量％人造
黒鉛−１質量％ピッチ−残アルミナ、分散剤として０．
１質量％ポリカルボン酸系分散剤、結合剤として６質量
％アルミナセメントを用意した。これらに、外掛けで水
９．５質量％を添加し、図示していないモルタルミキサ
で１５分間混練し、流動性のある不定形耐火物原料１を
得た。この原料１を、ポンプ３によって配管中を圧送
し、圧送配管４のノズル７周辺部分の枝管１２ａ，ｂよ
り急結材８及び平均粒径５０μｍのアルミ粉末１１を導
入し、ノズル７内で混合してから、図１に示すように、
前記施工面１３に吹き付けた。ここで、急結材８として
は、カルシウムアルミネート系の市販のセメント鉱物を
採用した。該急結材８は、流動性のある不定形耐火物原
料１に対して０．５質量％、アルミ粉末は、０．１質量
％の割合になるように、前記原料１に添加した。吹き付
け施工は、１ｍ×ｌｍのアルミナーＳｉＣ系耐火物から
なる鉛直な施工面１３に１００ｍｍの厚さで吹き付けた
（実施例１）。また、上記アルミ粉末に代え、２０質量
％Ｓｉ−Ａｌ合金粉末（平均径２５μｍ）を使用した以
外は実施例１と全く同様にして施工体を作製した（実施
例２）。効果の比較のため、アルミまたはアルミ合金粉
末１１を使用しない以外は全く同様な条件にして施工体
を作製した（比較例１）。いずれの場合も、施工面１３
上の不定形耐火物原料（施工体）は、吹付が終了してか
ら数分経過の時点ですでに硬化していた。

【００２３】かかる施工体をほぼ２００×２００×１０
０ｍｍの大きさに切断して、調査用試料を作成した。そ
して、該試料を１１０℃の乾燥器で２４ｈ保持して乾燥
し、その後、コークスブリーズの中に埋め、１４００℃
×３ｈ保持して焼成した。焼成した試料より、さらに４
０×４０×１６０ｍｍの直方体及び上辺４７ｍｍ、下辺
７５ｍｍ、高さ３５ｍｍの台形断面を持ち、長さ１６０
ｍｍの台形柱状の試験片を切り出した。直方体試験片
は、気孔率測定後に大気酸化試験に、台形柱状試料は、
溶損試験に使用した。大気酸化試験は、試料を１２００
℃の大気中で２４ｈ保持してから冷却し、その断面の表
面（４０×４０ｍｍ）より、酸化されている層の厚みを
測定した。溶損試験は、前記台形柱状試料８枚で坩堝を
作り、その中に溶銑７ｋｇを入れて高周波溶解し、１６
００℃で４ｈ保持した後、塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ₂）
が２の合成スラグ３００ｇを１時間に１回投入し（古い
スラグは除去）、最大侵食深さを測定してから、該測定
値を標準サンプル（１５％Ｃ−７％ＳｉＣ−アルミナの
トピード煉瓦を使用）の値と比較することで行なった。
つまり、その値を１００として、比較評価した。これら
試験の結果を表１に一括して示す。

【００２４】

【表１】

【００２５】表１より、本発明に係る方法で吹付た施工
体（アルミ粉末添加（実施例１）又はアルミ合金粉末添
加（実施例２））は、従来のアルミを添加しない施工体
（比較例１）に比較して、大気中での耐酸化性に優れ、
耐食性にも優れるていることが明らかである。

【００２６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明により、耐火
性骨材、耐火性粉末、分散剤、結合剤及び水を混練した
流動性のある不定形耐火物原料を、水素発生の危険無し
で、且つ施工体の耐酸化性と耐食性を損なわずに、吹き
付けれるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る湿式吹付け施工方法の実施に用い
る装置を示す図である。

【符号の説明】

１不定形耐火物原料２原料槽３圧送ポンプ（ポンプ）４圧送配管５圧空配管６コンプレッサ７吹付けノズル（ノズル）８急結材９急結材の供給装置１０アルミ又はアルミ合金粉末の供給装置１１アルミ又はアルミ合金粉末１２ａ，ｂ枝管１３施工面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】耐火性骨材、耐火性粉末、分散剤及び結
合剤で形成した不定形耐火物原料を水で混練し、圧送配
管の先端に取り付けたノズルを介して被施工面に吹付け
る不定形耐火物の湿式施工方法において、急結材、及びアルミニウム又はアルミニウム合金粉末
を、前記ノズル又はその近傍で該不定形耐火物原料に添
加してから、吹き付けることを特徴とする不定形耐火物
の湿式吹付け施工方法。
【請求項２】前記急結材を、急結性セメント鉱物とす
ることを特徴とする請求項１記載の不定形耐火物の湿式
吹付け施工方法。
【請求項３】前記耐火性粉末が高温酸化性物質を含む
ことを特徴とする請求項１又は２記載の不定形耐火物の
湿式吹付け施工方法。
【請求項４】前記高温酸化性物質が、カーボン及び／
又はＳｉＣであることを特徴とする請求項１〜３のいず
れかに記載の不定形耐火物の湿式吹付け施工方法。