JP2004299959A - Fire resistant composition, monolithic refractory, and dry spray application method - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は耐火組成物、不定形耐火物及び乾式吹付け施工方法に関するものであり、詳しくは、例えば、加熱炉等の工業炉、都市ゴミや一般ゴミの焼却場及び一般窯炉、タンディッシュや溶鋼鍋等の製鋼連続鋳造容器の内張り等に用いられる耐火組成物、これから得られる不定形耐火物及び該耐火組成物を用いた乾式吹付け施工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ダイオキシン発生防止や発電用ボイラー等の発電効率の向上のために炉内ガスの高温化が進んでいる。このため、このような炉内で用いられる断熱材にはより高い耐火性が求められている。また、このような断熱材を現場で容易に製造したり、煙突や配管等の複雑形状の設備に断熱性及び耐火性を付与したりするため、乾式吹付け施工方法が可能であることも求められている。ここで乾式吹付け施工方法とは、断熱性及び耐火性を有する組成物を水等と混練させずにノズル先端まで圧送し、ノズル先端において水と混練して混練物とし、これを吹付ける施工方法をいう。
【０００３】
従来、このような吹付け用断熱材組成物としては、軽量で、空気の熱伝導率が低い材料、例えば、アルミナ中空原料、パーライト、バーミキュライト等の軽量骨材やセラミックファイバー等の多孔質原料を用いたものが知られている。
【０００４】
例えば、特開２０００−２０３９５１号公報（特許文献１）には、セラミックスファイバー又は軽量骨材粒子に、アルミナセメント等のセメント及び硫酸アルミニウム等の硬化促進剤を被覆含有した軽量断熱キャスタブル組成物が開示され、軽量骨材粒子としては、パーライト焼成物、バーミキュライト焼成物等が用いられている。該組成物によれば、吹付施工が可能であり、特にパーライト焼成物、バーミキュライト焼成物等を用いると充填性及び流動性が改善される。また、特開２００１−３９７７５号公報（特許文献２）には、セラミックスファイバー、蛭石（バーミキュライト）及びアルミナセメントを特定量比で含有する断熱性吹付用耐火組成物が開示されている。該組成物によれば、熱伝導率が低くなり、作業性がよくなる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−２０３９５１号公報（第２頁第１欄、第４頁第５欄及び第６欄）
【特許文献２】
特開２００１−３９７７５号公報（第２頁第１欄、第３頁第３欄及び第４欄）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１や特許文献２の組成物を施工して得られた耐火物は、使用するうちにバーミキュライト等の軽量骨材粒子とアルミナセメント中のＣａＯとが反応してＮａＯ−ＣａＯ−ＳｉＯ２系の低溶融化合物を生成し、耐熱性が低下し易くなるという問題があった。
【０００７】
従って、本発明の目的は、軽量で、熱伝導率が低く、耐熱性の高い耐火組成物を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
かかる実情において、本発明者らは鋭意検討を行った結果、フライアッシュバルーン、パーライト等の軽量骨材、マイカ又はワラストナイト、アルミナセメント等の水硬性結合材及び粘土を所定量配合すると、乾式吹付施工方法が可能な軽量で流動性に優れた耐火組成物が得られ、また該耐火組成物を施工して得られる耐火物は、施工後に高温下で使用しても上記低融点化合物を生成しないため、長期間に亘り熱伝導率が低く、耐熱性の高いことを維持可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明は、軽量骨材３５〜７０重量％、マイカ又はワラストナイト１〜３０重量％、水硬性結合材２０〜４０重量％及び粘土５〜２５重量％を含むことを特徴とする耐火組成物を提供するものである。
【００１０】
また、本発明は、前記耐火組成物と水との混練物を乾燥して得られることを特徴とする不定形耐火物を提供するものである。
【００１１】
また、本発明は、前記耐火組成物を圧搾空気で耐火物吹付け機のノズルの先端まで圧送する圧送工程、該ノズルの先端で前記組成物と水とを混練する混練工程、及び、得られた混練物を処理目的物に吹き付ける吹付工程とを有することを特徴とする乾式吹付け施工方法を提供するものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明で用いられる軽量骨材は、材料の発泡等によって中空構造等を有するために、材料自体の密度よりも小さい密度を有する骨材をいい、例えば、フライアッシュバルーン、パーライト、バーミキュライト及びアルミナ中空原料等の無機中空体やセラミックス繊維等が挙げられる。なお、セラミックス繊維自体は中空構造を有さないが、セラミックス繊維同士がからみあうことによりこれらの間に空隙が生じるため、見かけ上セラミックス繊維自体の密度よりも小さい密度を有する骨材となる。
【００１３】
ここでフライアッシュバルーンとは、フライアッシュ中に少量含まれる水より軽い中空状のものをフライアッシュより分離精製したものであり、浮灰又は中空ビーズとも称されるものである。フライアッシュバルーンは多量の二酸化珪素（ＳｉＯ２）を含むため、それ自体は水硬性を示さないがセメントの水和反応によって生じる水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）と反応して水和物を生成する物質、すなわち、いわゆるポゾラン物質である。フライアッシュバルーンは、例えば石炭を原料とした火力発電所の微粉炭燃焼炉に取り付けられた集塵機に捕集されることにより得られる。
【００１４】
フライアッシュバルーンの平均粒径は、通常１００μｍ以下、好ましくは３０μｍ以下、さらに好ましくは１〜３０μｍである。フライアッシュバルーンは、微細なものを用いるほど反応性が高く、施工後の耐火物が緻密な結合を形成して強度が高くなるため好ましい。なお、フライアッシュバルーンは、上記集塵機で採取されたままの状態では、粒径の分布が通常１〜１００μｍと広いが、必要により、粉砕又は分級処理することにより、平均粒径を上記範囲内のものとすることができる。
【００１５】
また、本発明において、パーライト及びバーミキュライトとは、それぞれ焼成により発泡、膨張させた後のものを意味し、いわゆる発泡パーライト及び発泡バーミキュライトを指す。パーライトの平均粒径は、通常０．５〜５ｍｍ、好ましくは１〜４．５ｍｍである。パーライトの平均粒径が該範囲内にあると、リバウンドロスが少なく、充填性が良好であるため好ましい。また、バーミキュライトの平均粒径は、通常０．１〜７ｍｍ、好ましくは０．３〜５ｍｍである。バーミキュライトの平均粒径が該範囲内にあると、圧送中に発塵が少なくなるため好ましい。
【００１６】
本発明において軽量骨材は、フライアッシュバルーン、パーライト及びバーミキュライトからなる群より選択される少なくとも１種の無機中空体を含むと、軽量化及び低熱伝導率化を図れるため好ましい。このうち、無機中空体として、フライアッシュバルーン及びパーライトを併用すると、充填性が良好であることにより耐火物の強度を高く維持したままで軽量化することができ、また放射熱伝導率を低減することにより熱伝導率を下げると共に耐熱性を高くすることができるため好ましい。本発明において、軽量骨材は１種又は２種以上組み合わせて用いることができる。
【００１７】
本発明に係る耐火組成物は、マイカ又はワラストナイトを含む。ここで、マイカ又はワラストナイトとは、マイカとワラストナイトのうち一方又は両方を含む意味であり、マイカとワラストナイトとを併用してもよい。本発明に係る耐火組成物は、マイカ又はワラストナイトを含むことにより、耐火物の強度を高く維持したままで軽量化することができ、また放射熱伝導率を低減することによって熱伝導率を下げると共に耐熱性を高くすることができる。
【００１８】
本発明で用いられるマイカとしては、例えば、白マイカ（マスコバイト）、黒マイカ、金マイカ（フロゴバイト）、パラゴナイト、レピドナイト、フッ素合成マイカ等が挙げられる。このうち、白マイカは原料コストを低くすることができ、また入手し易いため好ましい。
【００１９】
マイカの平均粒径は、通常１００μｍ以上、好ましくは２３０μｍ以上、さらに好ましくは６５０〜１０００μｍである。平均粒径が該範囲内にあると、放射熱伝導率を低くすることができるため好ましい。また、マイカは鱗片状を呈するが、その形状の指標となるアスペクト比は、通常６５以上、好ましくは８０以上、さらに好ましくは８０〜１６０である。本発明においてマイカのアスペクト比とは、マイカの鱗片状における表面の最大長さをマイカの厚さで除したアスペクト比の平均値である。アスペクト比が該範囲内にあると、放射熱伝導率を低くすることができるため好ましい。
【００２０】
本発明で用いられるワラストナイトは、ＣａＳｉＯ３の組成式を有する針状結晶鉱物である。ワラストナイトは、鉱物ワラストナイト及び合成ワラストナイトがあるが、本発明では鉱物ワラストナイトが細長い針状であることから、軽量化を図れ、放射熱伝導率を低くすることができるため好ましい。
【００２１】
ワラストナイトの平均繊維長は、通常３５μｍ以上、好ましくは６０〜１００μｍである。平均繊維長が該範囲内にあると、耐火組成物の圧送時の脈流及び発塵が少なくなるため好ましい。また、ワラストナイトは針状を呈するが、その形状の指標となるアスペクト比は、通常２以上、好ましくは５〜３０である。本発明においてワラストナイトのアスペクト比とは、ワラストナイトの長さをワラストナイトの直径で除したアスペクト比の平均値である。アスペクト比が該範囲内にあると、吹付け時の発塵及びリバウンドロスが少なくなるため好ましい。
【００２２】
本発明で用いられる水硬性結合材とは、水と反応して固化する性質を有する物質をいい、例えば、アルミナセメント、ポルトランドセメント等のセメントが挙げられる。このうち、アルミナセメントは、耐熱性が良好であるため好ましい。本発明において、水硬性結合材は１種又は２種以上組み合わせて用いることができる。
【００２３】
本発明で用いられる粘土としては、例えば、木節粘土、蛙目粘土、耐火粘土等が挙げられる。このうち、木節粘土は、原料コストを低くすることができ、また入手し易いため好ましい。本発明において、粘土は１種又は２種以上組み合わせて用いることができる。
【００２４】
本発明に係る耐火組成物は、上記軽量骨材、マイカ又はワラストナイト、水硬性結合材及び粘土を混合してなるものである。なお、本発明において、軽量骨材、マイカ又はワラストナイト、水硬性結合材及び粘土をそれぞれ固形分原料という。本発明において固形分原料を混合する方法としては特に限定されず、例えば、モルタルミキサー、バドルミキサー等を用いて方法が挙げられる。
【００２５】
本発明に係る耐火組成物は、固形分原料の総量に対し、軽量骨材を、通常３５〜７０重量％、好ましくは４５〜６０重量％含む。軽量骨材の配合量が３５重量％未満であると、耐火組成物から得られる耐火物の軽量化を図ることが困難になり、また７０重量％を越えると、耐火組成物の可塑性が乏しくなり作業性及び保形性が低下するため好ましくない。
【００２６】
本発明に係る耐火組成物は、軽量骨材の内の無機中空体を、固形分原料の総量に対し、通常３５〜７０重量％、好ましくは４５〜６０重量％含む。無機中空体の配合量が３５重量％未満であると十分な断熱性が得られ難く、また７０重量％を越えると十分な機械的強度を得難いため好ましくない。
【００２７】
本発明に係る耐火組成物は、無機中空体がフライアッシュバルーンを含む場合は、フライアッシュバルーンを固形分原料の総量に対し、通常１〜３０重量％、好ましくは５〜２５重量％含む。フライアッシュバルーンの配合量が１重量％未満であると十分な断熱性を得難く、また２５重量％を越えると耐火物の機械的強度が低下し易い。
【００２８】
本発明に係る耐火組成物は、無機中空体がパーライトを含む場合は、パーライトを固形分原料の総量に対し、通常１〜３０重量％、好ましくは５〜２０重量％含む。パーライトの配合量が１重量％未満であると十分な断熱性を得難く、また３０重量％を越えると耐火物の機械的強度が低下し易い。
【００２９】
本発明に係る耐火組成物は、無機中空体がバーミキュライトを含む場合は、バーミキュライトを固形分原料の総量に対し、通常１〜３０重量％、好ましくは５〜２０重量％含む。バーミキュライトの配合量が１重量％未満であると十分な断熱性を得難く、また３０重量％を越えると耐火物の耐熱性が低下し易い。
【００３０】
また、本発明に係る耐火組成物において、フライアッシュバルーン及びパーライトを併用する場合は、固形分原料の総量に対し、通常、フライアッシュバルーンを１０〜３０重量％、パーライトを５〜３０重量％とすることが好ましい。
【００３１】
本発明に係る耐火組成物は、固形分原料の総量に対し、マイカ又はワラストナイトを、通常１〜３０重量％、好ましくは１〜２５重量％、さらに好ましくは５〜２０重量％含む。マイカ又はワラストナイトの配合量が１重量％未満であると、軽量化及び低熱伝導率化を図り難く、また３０重量％を越えると、耐火物の機械的強度が低下し易いため好ましくない。なお、本発明において、マイカ及びワラストナイトを併用する場合は、上記配合量はマイカ及びワラストナイトの合計量についてのものであり、マイカ及びワラストナイトのいずれか一方のみを用いる場合は、その一方のものの量である。
【００３２】
本発明に係る耐火組成物は、固形分原料の総量に対し、水硬性結合材を、通常２０〜４０重量％、好ましくは１５〜３５重量％含む。水硬性結合材の配合量が２０重量％未満であると、初期強度の発現が遅く、耐火組成物の吹付後の施工体の養生段階におけるハンドリング性が悪くなり易いため好ましくなく、また４０重量％を越えると、耐火物の断熱性が低下し易いため好ましくない。なお、養生段階とは、吹付後の耐火組成物が水和反応による硬化が徐々に進行している状態にある段階をいう。
【００３３】
本発明に係る耐火組成物は、固形分原料の総量に対し、粘土を、通常５〜２５重量％、好ましくは７〜２０重量％含む。粘土の配合量が５重量％未満であると、施工体の機械的強度が低くなり易いため好ましくなく、また２５重量％を越えると、成形段階での賦形性が悪くなり易いと共に耐火物の耐熱性が低下し易いため好ましくない。
【００３４】
また、本発明に係る耐火組成物には、必要により、さらに、粘性付与材として、カチオン変性デンプン又は水溶性セルロースエーテルを含んでいてもよい。なお、カチオン変性デンプン又は水溶性セルロースエーテルとは、カチオン変性デンプンと水溶性セルロースエーテルのうち一方又は両方を含む意味であり、カチオン変性デンプンと水溶性セルロースエーテルとを併用してもよい。
【００３５】
本発明においてカチオン変性デンプンとは、アルファー化デンプンをいう。カチオン変性デンプンは、例えば、デンプンに水を加えて加熱し、粉末乾燥させることにより得ることができる。また、本発明において水溶性セルロースエーテルとは、セルロースに含まれる水酸基に結合した水素原子の一部を、例えば、メチル基、ヒドロキシプロピル基又はヒドロキシエチル基等で置換することにより水素結合を消失させて、水溶性にしたセルロースをいう。水溶性セルロースエーテルは、例えば、パルプを苛性ソーダで処理した後、塩化メチル、酸化プロピレン及び酸化エチレン等のエーテル化剤と反応させることにより得ることができる。
【００３６】
本発明においては、さらにカチオン変性デンプン又は水溶性セルロースエーテルを配合することにより、混練のために耐火組成物に添加する水量が少なくても、組成物の吹付作業のために好ましい粘性を付与することができると共に、施工体の耐熱性が低下し易いからである。本発明において、カチオン変性デンプン又は水溶性セルロースエーテルは１種又は２種以上組み合わせて用いることができる。
【００３７】
本発明に係る耐火組成物は、カチオン変性デンプン又は水溶性セルロースエーテルを配合する場合、固形分原料の総量に対し、カチオン変性デンプン又は水溶性セルロースエーテルを、通常０．１〜１重量％、好ましくは０．２〜０．５重量％含む。カチオン変性デンプン又は水溶性セルロースエーテルの配合量が０．１重量％未満であると、組成物の施工対象への粘着力が小さく、作業性及び保形性が低くなり易く、また、１重量％を越えると、組成物の施工対象への粘着力が大きく、耐火物の収縮率も大きくなってクラックが発生し易くなる。
【００３８】
本発明に係る耐火組成物は、軽量で、付着力が高いため、乾式吹き付け施工方法に用いる組成物として好適である。本発明に係る耐火組成物は、例えば、乾式吹き付け工法用、こて塗り塗工用、スタンプ塗工用等の耐火組成物として使用することができる。
【００３９】
本発明に係る乾式吹付け工法は、まず、本発明に係る耐火組成物を圧搾空気で耐火物吹付け機のノズルの先端まで圧送する圧送工程を行う。本発明で用いられる耐火物吹付け機としては特に限定されないが、ノズルの先端まで耐火組成物が水と混練されない型のものが好ましい。このような耐火物吹付け機としては、例えば、ローター式耐火物吹付け機、チャンバー式耐火物吹付け機等を用いることができる。
【００４０】
次に、上記ノズルの先端で耐火組成物と水とを混練する混練工程を行う。耐火組成物と水との混合比率は、耐火組成物１００重量部に対して、水が通常５０〜１２０重量部、好ましくは９０〜１１０重量部である。混合比率が上記範囲内にあると混練物の付着性が良く、またダレ難いため好ましい。
【００４１】
さらに、得られた混練物をノズルから処理目的物に吹き付ける吹付工程を行う。この際、ノズルからの吐出圧力は、特に限定されないが、例えば０．５〜１．５ｋｇｆ／ｃｍ２である。また、ノズル先端と処理目的物との距離は、特に限定されないが、例えば５００〜１０００ｍｍである。また、処理目的物への耐火組成物の吹付け量は、特に限定されないが、吹付けた耐火組成物が硬化してなる耐火物被膜が、例えば、５０〜３００ｍｍとなるようにすればよい。本発明において、処理目的物の表面に耐火物被膜が形成されてなるものを施工体という。
【００４２】
本発明に係る不定形耐火物は、上記耐火組成物と水との混練物を乾燥して得られるものである。該不定形耐火物は、上記の乾式吹付け工法でも得られるが、これ以外の工法、例えば、湿式吹付け工法や流し込み工法等によっても得ることができる。不定形耐火物は、耐火組成物と共に混練した水の蒸発により得ることができるため、単に乾燥すれば得られるが、必要により１００〜１０００℃の加熱処理をしてもよい。該加熱処理を行うと不定形耐火物の軽量化が促進されるため好ましい。本発明に係る不定形耐火物は、溶湯容器のライニング材等に使用することができる。
【００４３】
【実施例】
以下に実施例を示すが、本発明はこれらに限定されて解釈されるものではない。
【００４４】
本発明の実施例又は比較例で用いた物質は以下のとおりである。
・バーミキュライト：バーミキュライト３号（ＪＩＳ Ａ５００９のバーミキュライト粒度（５）のもの）、粒度分布０．３〜５ｍｍ
・パーライト：パーライト２号（ＪＩＳ Ａ５００７のパーライト（５）のもの）、平均粒径１．２ｍｍ
・フライアッシュバルーン：中空ビーズ、平均粒径１６０μｍ
・白マイカ：平均粒径６８０μｍ、アスペクト比９０、嵩比重０．３０
・ワラストナイト：平均繊維長６８０μｍ、アスペクト比２０
・木節粘土：瑞浪木節粘土
・アルミナセメント：１号セメント（ＪＩＳ Ｒ ２５１１−７７の耐火物用アルミナセメント１種）
・カチオン変性デンプン：松谷化学工業株式会社製サイザリンＰ
・水溶性セルロースエーテル：信越化学株式会社製信越ハイメト９０ＳＨ
【００４５】
実施例１
パーライト２４重量部、フライアッシュバルーン２９重量部、白マイカ１５重量部、木節粘土１３重量部、アルミナセメント３５重量部、カチオン変性デンプン０．５重量部及び水溶性セルロースエーテル０．６重量部を、モルタルミキサーで乾式混合して乾式吹付け施工方法用の耐火組成物を得た。固形分原料の配合量を表１に示す。
得られた耐火組成物１０００ｋｇを、ローター式耐火物吹付け機を用いて、乾式法により吹付け機のノズルから耐火組成物１０００ｋｇに対し水６６重量部となる比率で混練しつつ、該混練物を、前面が幅７００ｍｍ×高さ７００ｍｍ、厚さ１５０ｍｍの垂直な試験バネルの前面に、厚さが１５０ｍｍになるまで吹付け、バネルに耐火物が被覆された施工体を得た。吹付けの条件は、ノズル先端と試験バネルの前面との距離１０００ｍｍ、吐出圧力０．７５ｋｇｆ／ｃｍ２とした。
吹付けの際、耐火組成物の混練物の試験バネルへの付着率、粉塵発生状況、息つぎ及び施工面でのだれを観察した。また、耐火組成物の吹付け時における耐火組成物中の固形分原料の跳ね返り重量を、耐火組成物中の固形分原料の吹付け重量で除した値を、ドライベースのリバウンドロス率として求めた。
また、得られた施工体を１１０℃で１８時間乾燥させた後、施工体からその前面が幅４０ｍｍ×高さ４０ｍｍ、厚さ１６０ｍｍとなるように切り出してサンプルとした。該サンプルについて、嵩密度、曲げ強さ、圧縮強さ、線変化率、熱伝導率及び比熱を測定した。嵩密度はＪＩＳ Ｒ ２６５５（軽量キャスタブルのかさ比重試験方法）、線変化率はＪＩＳ Ｒ ２６５４（軽量キャスタブルの線変化率試験方法）及び圧縮強さはＪＩＳ Ｒ ２６５３（キャスタブル耐火物の強さ試験方法）にそれぞれ準じて測定した。また、熱伝導率は周期加熱法により測定した。測定結果を表１及び表３に示す。
（粉塵発生状況の評価基準）
◎：側壁吹付け施工時のみらならず天井吹付け施工時においても、施工の支障にならないレベル、
○：側壁吹付け施工時において、施工の支障にならないレベル、
△：側壁吹付け施工時において、作業者が容認できるレベル
（息つぎの評価基準）
◎：側壁吹付け施工時のみらならず天井吹付け施工時においても、脈流が発生しないレベル、
○：側壁吹付け施工時において、脈流が発生しないレベル、
△：側壁吹付け施工時において、作業者が感じられる僅かな脈流が発生するレベル
（施工面でのだれの評価基準）
◎：側壁吹付け施工のみらならず天井吹付け施工においても、施工後２４時間放置してダレが発生しないレベル、
○：側壁吹付け施工において、施工後２４時間放置してダレが発生しないレベル、
△：側壁吹付け施工において、施工直後に行われるトリミング時に僅かにダレが発生するレベル
【００４６】
実施例２〜６、比較例１
固形分原料の配合量を表１又は表２に示すように変えた以外は、実施例１と同様にして施工体を得、混練物の試験バネルへの付着率、粉塵発生状況、ノズル先端からのたれ、息つぎ及び施工面でのだれを観察し、嵩密度、曲げ強さ、圧縮強さ、線変化率、熱伝導率及び比熱を測定した。結果を表３及び表４に示す。
【００４７】
【表１】
【表２】
【表３】
【表４】
【発明の効果】
本発明に係る耐火組成物は、軽量で、付着性が高いため、乾式吹き付け施工方法に用いる組成物として好適である。また、本発明に係る不定形耐火物は、付着性が良好で熱伝導率が低いため、例えば溶湯容器のライニング材等の用途に好適である。また、本発明に係る乾式吹付け施工方法は、上記耐火組成物を用いて施工する方法として好適である。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a refractory composition, an amorphous refractory and a dry spraying method, and more specifically, for example, an industrial furnace such as a heating furnace, an incineration plant for municipal garbage and general garbage and a general kiln, a tundish, The present invention relates to a refractory composition used for lining a steelmaking continuous casting vessel such as a molten steel ladle, an amorphous refractory obtained therefrom, and a dry spraying method using the refractory composition.
[0002]
[Prior art]
In recent years, the temperature of furnace gas has been increased to prevent generation of dioxin and to improve the power generation efficiency of power generation boilers and the like. For this reason, higher heat resistance is required for the heat insulating material used in such a furnace. In addition, in order to easily manufacture such heat insulating materials on site and to provide heat insulation and fire resistance to equipment having complicated shapes such as chimneys and pipes, it is also required that a dry spraying method be possible. Have been. Here, the dry spraying method is a method in which a composition having heat insulation and fire resistance is pressure-fed to a nozzle tip without kneading with water or the like, and is kneaded with water at the nozzle tip to form a kneaded material, which is sprayed. Method.
[0003]
Conventionally, as such a heat insulating composition for spraying, a lightweight material having a low thermal conductivity of air, for example, a hollow raw material of alumina, perlite, a lightweight raw material such as vermiculite, or a porous raw material such as ceramic fiber is used. The ones used are known.
[0004]
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-203951 (Patent Document 1) discloses a lightweight heat-insulating castable composition containing ceramic fiber or lightweight aggregate particles coated with a cement such as alumina cement and a hardening accelerator such as aluminum sulfate. In addition, fired pearlite, fired vermiculite, and the like are used as the lightweight aggregate particles. According to the composition, spraying can be performed, and in particular, when a pearlite fired material, a vermiculite fired material, or the like is used, the filling property and the fluidity are improved. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-39775 (Patent Document 2) discloses a heat-insulating refractory composition for spraying containing ceramic fiber, vermiculite (vermiculite), and alumina cement in a specific ratio. According to the composition, the thermal conductivity is reduced, and the workability is improved.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-2000-203951 (page 2, column 1, page 4, column 5, and column 6)
[Patent Document 2]
JP-A-2001-39775 (page 2, column 1; page 3, column 3 and column 4)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the refractories obtained by applying the compositions of Patent Literature 1 and Patent Literature 2 are such that, during use, lightweight aggregate particles such as vermiculite and CaO in alumina cement react with NaO—CaO—SiO. There is a problem that a low-melting compound of system 2 is generated and heat resistance is apt to be reduced.
[0007]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a refractory composition that is lightweight, has low thermal conductivity, and has high heat resistance.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
Under such circumstances, the present inventors have conducted intensive studies and found that a predetermined amount of a lightweight aggregate such as fly ash balloon and perlite, a hydraulic binder such as mica or wollastonite, alumina cement, and a clay is mixed into a dry type. A refractory composition that is lightweight and excellent in fluidity that can be sprayed is obtained, and the refractory obtained by applying the refractory composition generates the low-melting compound even when used at a high temperature after the application. Therefore, they found that the thermal conductivity was low and the heat resistance was high for a long period of time, and the present invention was completed.
[0009]
That is, the present invention is characterized in that it comprises 35 to 70% by weight of lightweight aggregate, 1 to 30% by weight of mica or wollastonite, 20 to 40% by weight of hydraulic binder and 5 to 25% by weight of clay. It provides a composition.
[0010]
The present invention also provides an amorphous refractory obtained by drying a kneaded product of the refractory composition and water.
[0011]
Further, the present invention provides a pressure-feeding step of pumping the refractory composition to the tip of a nozzle of a refractory spraying machine with compressed air, a kneading step of kneading the composition and water at the tip of the nozzle, and And a spraying step of spraying the kneaded material to the object to be treated.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The lightweight aggregate used in the present invention refers to an aggregate having a density lower than the density of the material itself, for example, a fly ash balloon, perlite, vermiculite, and alumina hollow because the material has a hollow structure or the like due to foaming of the material. Examples include inorganic hollow bodies such as raw materials and ceramic fibers. Although the ceramic fibers themselves do not have a hollow structure, voids are formed between the ceramic fibers due to the entanglement of the ceramic fibers, so that the aggregate becomes apparently smaller in density than the ceramic fibers themselves.
[0013]
Here, the fly ash balloon is a hollow ash that is lighter than the water contained in the fly ash in a small amount and is separated and purified from the fly ash, and is also called floating ash or hollow beads. Since fly ash balloons contain a large amount of silicon dioxide (SiO 2 ), they do not themselves exhibit hydraulicity but react with calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ) generated by the hydration reaction of cement to form hydrates. The resulting substance, ie, the so-called pozzolanic substance. The fly ash balloon is obtained, for example, by being collected by a dust collector attached to a pulverized coal combustion furnace of a thermal power plant using coal as a raw material.
[0014]
The average particle size of the fly ash balloon is usually 100 μm or less, preferably 30 μm or less, and more preferably 1 to 30 μm. The finer the fly ash balloon is, the more reactive it is, the more preferable it is because the refractory after construction forms a dense bond to increase the strength. In addition, fly ash balloon, in the state as collected by the dust collector, the distribution of the particle size is usually as wide as 1 ~ 100μm, if necessary, by crushing or classification treatment, the average particle size within the above range Things.
[0015]
In the present invention, pearlite and vermiculite mean those after foaming and expansion by firing, respectively, and refer to so-called foamed pearlite and foamed vermiculite. The average particle size of pearlite is usually 0.5 to 5 mm, preferably 1 to 4.5 mm. It is preferable that the average particle size of the pearlite is within the above range because rebound loss is small and the filling property is good. The average particle size of vermiculite is usually 0.1 to 7 mm, preferably 0.3 to 5 mm. It is preferable that the average particle size of the vermiculite be within the above range, since dust generation during pressure feeding is reduced.
[0016]
In the present invention, it is preferable that the lightweight aggregate contains at least one kind of inorganic hollow body selected from the group consisting of fly ash balloon, perlite, and vermiculite, because the weight and the thermal conductivity can be reduced. Among them, when the fly ash balloon and perlite are used together as the inorganic hollow body, the filling property is good, the weight of the refractory can be reduced while the strength of the refractory is kept high, and the radiant heat conductivity is reduced. This is preferable because the thermal conductivity can be reduced and the heat resistance can be increased. In the present invention, the lightweight aggregate can be used alone or in combination of two or more.
[0017]
The refractory composition according to the present invention contains mica or wollastonite. Here, mica or wollastonite means one or both of mica and wollastonite, and mica and wollastonite may be used in combination. The refractory composition according to the present invention, by including mica or wollastonite, can be reduced in weight while maintaining high strength of the refractory, and also reduces the radiant heat conductivity to reduce the heat conductivity. The heat resistance can be increased while lowering.
[0018]
Examples of the mica used in the present invention include white mica (muscovite), black mica, gold mica (phlogovite), paragonite, lepidonite, and fluorine synthetic mica. Among them, white mica is preferable because the raw material cost can be reduced and it is easily available.
[0019]
The average particle size of mica is usually 100 μm or more, preferably 230 μm or more, and more preferably 650 to 1000 μm. It is preferable that the average particle size be within the above range because the radiant heat conductivity can be reduced. The mica has a scale-like shape, and the aspect ratio serving as an index of the shape is usually 65 or more, preferably 80 or more, and more preferably 80 to 160. In the present invention, the aspect ratio of mica is an average value of the aspect ratio obtained by dividing the maximum length of the surface of the mica scale by the thickness of the mica. It is preferable that the aspect ratio is within the above range because the radiation thermal conductivity can be reduced.
[0020]
Wollastonite used in the present invention is a needle crystal mineral having a composition formula of CaSiO 3 . Wollastonite includes mineral wollastonite and synthetic wollastonite, but in the present invention, since the mineral wollastonite is elongated needle-like, the weight can be reduced and the radiant heat conductivity can be reduced. preferable.
[0021]
The average fiber length of wollastonite is usually 35 μm or more, preferably 60 to 100 μm. When the average fiber length is within the above range, pulsating flow and dust generation during pressure feeding of the refractory composition are reduced, which is preferable. Moreover, wollastonite has a needle shape, and the aspect ratio serving as an index of the shape is usually 2 or more, preferably 5 to 30. In the present invention, the aspect ratio of wollastonite is an average value of the aspect ratio obtained by dividing the length of wollastonite by the diameter of wollastonite. When the aspect ratio is within the above range, dust generation and rebound loss during spraying are reduced, which is preferable.
[0022]
The hydraulic binder used in the present invention refers to a substance having a property of reacting with water and solidifying, and examples thereof include cements such as alumina cement and Portland cement. Among them, alumina cement is preferable because of its good heat resistance. In the present invention, one or more hydraulic binders may be used in combination.
[0023]
Examples of the clay used in the present invention include Kibushi clay, Frogme clay, refractory clay and the like. Of these, Kibushi clay is preferable because the raw material cost can be reduced and it is easily available. In the present invention, clay can be used alone or in combination of two or more.
[0024]
The refractory composition according to the present invention is obtained by mixing the above lightweight aggregate, mica or wollastonite, a hydraulic binder and clay. In the present invention, the lightweight aggregate, mica or wollastonite, the hydraulic binder, and the clay are each referred to as a solid material. In the present invention, the method of mixing the solid content raw materials is not particularly limited, and examples thereof include a method using a mortar mixer, a paddle mixer, or the like.
[0025]
The refractory composition according to the present invention generally contains 35 to 70% by weight, preferably 45 to 60% by weight, of the lightweight aggregate, based on the total amount of the solid material. If the amount of the lightweight aggregate is less than 35% by weight, it is difficult to reduce the weight of the refractory obtained from the refractory composition, and if it exceeds 70% by weight, the plasticity of the refractory composition becomes poor. It is not preferable because workability and shape retention are reduced.
[0026]
The refractory composition according to the present invention generally contains 35 to 70% by weight, preferably 45 to 60% by weight, of the inorganic hollow body in the lightweight aggregate, based on the total amount of the solid material. If the amount of the inorganic hollow body is less than 35% by weight, it is difficult to obtain sufficient heat insulating properties, and if it exceeds 70% by weight, it is difficult to obtain sufficient mechanical strength, which is not preferable.
[0027]
When the inorganic hollow body includes a fly ash balloon, the refractory composition according to the present invention generally contains the fly ash balloon in an amount of 1 to 30% by weight, preferably 5 to 25% by weight, based on the total amount of the solid material. If the amount of the fly ash balloon is less than 1% by weight, it is difficult to obtain sufficient heat insulating properties. If the amount exceeds 25% by weight, the mechanical strength of the refractory tends to decrease.
[0028]
When the inorganic hollow body contains pearlite, the refractory composition according to the present invention generally contains pearlite in an amount of 1 to 30% by weight, preferably 5 to 20% by weight, based on the total amount of the solid material. If the amount of pearlite is less than 1% by weight, it is difficult to obtain sufficient heat insulating properties, and if it exceeds 30% by weight, the mechanical strength of the refractory tends to decrease.
[0029]
When the inorganic hollow body contains vermiculite, the refractory composition according to the present invention usually contains vermiculite in an amount of 1 to 30% by weight, preferably 5 to 20% by weight, based on the total amount of the solid material. If the amount of vermiculite is less than 1% by weight, it is difficult to obtain sufficient heat insulating properties, and if it exceeds 30% by weight, the heat resistance of the refractory tends to decrease.
[0030]
In the refractory composition according to the present invention, when fly ash balloon and pearlite are used in combination, the fly ash balloon is usually 10 to 30% by weight, and the pearlite is 5 to 30% by weight based on the total amount of the solid material. Is preferred.
[0031]
The refractory composition according to the present invention contains mica or wollastonite in an amount of usually 1 to 30% by weight, preferably 1 to 25% by weight, more preferably 5 to 20% by weight, based on the total amount of the solid content raw materials. If the amount of mica or wollastonite is less than 1% by weight, it is difficult to reduce the weight and reduce the thermal conductivity, and if it exceeds 30% by weight, the mechanical strength of the refractory is liable to decrease, which is not preferable. In the present invention, when mica and wollastonite are used in combination, the amount is based on the total amount of mica and wollastonite, and when only one of mica and wollastonite is used, The amount of one of them.
[0032]
The refractory composition according to the present invention generally contains 20 to 40% by weight, preferably 15 to 35% by weight of a hydraulic binder based on the total amount of the solid content raw materials. If the compounding amount of the hydraulic binder is less than 20% by weight, the initial strength is slow to develop, and the handling property in the curing stage of the construction body after spraying of the refractory composition is liable to deteriorate. Exceeding the range is not preferred because the heat insulation of the refractory tends to decrease. The curing stage refers to a stage in which the refractory composition after spraying is in a state where curing by hydration reaction is gradually progressing.
[0033]
The refractory composition according to the present invention usually contains clay in an amount of 5 to 25% by weight, preferably 7 to 20% by weight, based on the total amount of the solid content raw materials. If the amount of the clay is less than 5% by weight, the mechanical strength of the construction body tends to be low, which is not preferable. If the amount exceeds 25% by weight, the shapeability in the molding stage is liable to deteriorate and the refractory material It is not preferable because the heat resistance tends to decrease.
[0034]
Further, the refractory composition according to the present invention may further contain, as necessary, a cation-modified starch or a water-soluble cellulose ether as a viscosity-imparting material. The term “cation-modified starch or water-soluble cellulose ether” means one or both of the cation-modified starch and the water-soluble cellulose ether, and the cation-modified starch and the water-soluble cellulose ether may be used in combination.
[0035]
In the present invention, the cation-modified starch refers to a pregelatinized starch. The cation-modified starch can be obtained, for example, by adding water to the starch, heating and drying the powder. Further, in the present invention, the water-soluble cellulose ether means that a part of a hydrogen atom bonded to a hydroxyl group contained in cellulose is replaced with, for example, a methyl group, a hydroxypropyl group or a hydroxyethyl group to eliminate hydrogen bonds. And water-soluble cellulose. The water-soluble cellulose ether can be obtained, for example, by treating pulp with caustic soda and then reacting it with an etherifying agent such as methyl chloride, propylene oxide and ethylene oxide.
[0036]
In the present invention, by further blending a cation-modified starch or a water-soluble cellulose ether, even if the amount of water added to the refractory composition for kneading is small, a favorable viscosity can be imparted for spraying the composition. This is because the heat resistance of the construction body is apt to decrease while the construction is performed. In the present invention, the cation-modified starch or the water-soluble cellulose ether can be used alone or in combination of two or more.
[0037]
When the cation-modified starch or the water-soluble cellulose ether is added to the refractory composition according to the present invention, the cation-modified starch or the water-soluble cellulose ether is usually 0.1 to 1% by weight, preferably 0.1% by weight, based on the total amount of the solid content raw materials. Contains 0.2 to 0.5% by weight. When the compounding amount of the cation-modified starch or the water-soluble cellulose ether is less than 0.1% by weight, the adhesion of the composition to the object to be applied is small, the workability and the shape retention are likely to be low, and 1% by weight. If the ratio exceeds the above range, the adhesive strength of the composition to the object to be applied is large, the shrinkage of the refractory increases, and cracks easily occur.
[0038]
Since the refractory composition according to the present invention is lightweight and has high adhesive strength, it is suitable as a composition used in a dry spraying method. The refractory composition according to the present invention can be used, for example, as a refractory composition for dry spraying, trowel coating, stamp coating, and the like.
[0039]
In the dry spraying method according to the present invention, first, a pumping step of pumping the refractory composition according to the present invention to the tip of a nozzle of a refractory spraying machine with compressed air is performed. The refractory spraying machine used in the present invention is not particularly limited, but is preferably of a type in which the refractory composition is not kneaded with water up to the tip of the nozzle. As such a refractory spraying machine, for example, a rotor type refractory spraying machine, a chamber type refractory spraying machine or the like can be used.
[0040]
Next, a kneading step of kneading the refractory composition and water at the tip of the nozzle is performed. The mixing ratio of the refractory composition to water is such that water is usually 50 to 120 parts by weight, preferably 90 to 110 parts by weight, based on 100 parts by weight of the refractory composition. It is preferable that the mixing ratio be within the above range because the adhesion of the kneaded material is good and sagging hardly occurs.
[0041]
Further, a spraying step of spraying the obtained kneaded material from the nozzle onto the object to be processed is performed. At this time, the discharge pressure from the nozzle is not particularly limited, but is, for example, 0.5 to 1.5 kgf / cm 2 . The distance between the nozzle tip and the processing object is not particularly limited, but is, for example, 500 to 1000 mm. The amount of the refractory composition sprayed onto the object to be treated is not particularly limited, and the refractory coating formed by curing the sprayed refractory composition may have a thickness of, for example, 50 to 300 mm. In the present invention, an object in which a refractory film is formed on the surface of the object to be treated is referred to as a construction body.
[0042]
The amorphous refractory according to the present invention is obtained by drying a kneaded product of the refractory composition and water. The amorphous refractory can be obtained by the above-mentioned dry spraying method, but can also be obtained by other methods, for example, a wet spraying method or a casting method. Since the amorphous refractory can be obtained by evaporating water kneaded with the refractory composition, it can be obtained simply by drying, but may be subjected to a heat treatment at 100 to 1000 ° C. if necessary. It is preferable to perform the heat treatment because the weight reduction of the amorphous refractory is promoted. The amorphous refractory according to the present invention can be used as a lining material for a molten metal container.
[0043]
【Example】
Examples are shown below, but the present invention is not construed as being limited thereto.
[0044]
The substances used in Examples and Comparative Examples of the present invention are as follows.
Vermiculite: Vermiculite No. 3 (vermiculite particle size (5) according to JIS A5009), particle size distribution 0.3 to 5 mm
Perlite: Perlite No. 2 (perlite (5) according to JIS A5007), average particle size 1.2 mm
・ Fly ash balloon: hollow beads, average particle size 160 μm
White mica: average particle size 680 μm, aspect ratio 90, bulk specific gravity 0.30
・ Wollastonite: average fiber length 680 μm, aspect ratio 20
-Kibushi clay: Mizunami Kibushi clay-Alumina cement: No. 1 cement (one kind of alumina cement for refractories according to JIS R 2511-77)
・ Cation-modified starch: Sizarin P manufactured by Matsutani Chemical Industry Co., Ltd.
・ Water-soluble cellulose ether: Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Shin-Etsu Himet 90SH
[0045]
Example 1
24 parts by weight of perlite, 29 parts by weight of fly ash balloon, 15 parts by weight of white mica, 13 parts by weight of Kibushi clay, 35 parts by weight of alumina cement, 0.5 parts by weight of cation-modified starch and 0.6 parts by weight of water-soluble cellulose ether And dry mixing with a mortar mixer to obtain a refractory composition for a dry spraying method. Table 1 shows the amounts of the solid content raw materials.
Using a rotor type refractory spraying machine, 1000 kg of the obtained refractory composition was kneaded at a ratio of 66 parts by weight of water to 1000 kg of the refractory composition from the nozzle of the spraying machine by a dry method. Was sprayed on a front surface of a vertical test panel having a width of 700 mm × a height of 700 mm and a thickness of 150 mm until the thickness became 150 mm, to obtain a construction body in which the refractory was coated on the panel. The spraying conditions were a distance of 1000 mm between the nozzle tip and the front surface of the test panel, and a discharge pressure of 0.75 kgf / cm 2 .
At the time of spraying, the adhering rate of the kneaded material of the refractory composition to the test panel, the state of dust generation, breathing, and dripping on the construction surface were observed. Further, the value obtained by dividing the rebound weight of the solid material in the refractory composition at the time of spraying the refractory composition by the spray weight of the solid material in the refractory composition was determined as a dry base rebound loss rate. .
Further, after the obtained construction was dried at 110 ° C. for 18 hours, the front was cut out from the construction so as to have a width of 40 mm × a height of 40 mm and a thickness of 160 mm to obtain a sample. The sample was measured for bulk density, flexural strength, compressive strength, linear change rate, thermal conductivity, and specific heat. The bulk density is JIS R 2655 (test method for bulk specific gravity of lightweight castables), the linear change rate is JIS R 2654 (test method for linear change rate of lightweight castables), and the compressive strength is JIS R 2653 (test method for strength of castable refractories). ). The thermal conductivity was measured by a periodic heating method. The measurement results are shown in Tables 1 and 3.
(Evaluation criteria for dust generation status)
◎: Level that does not hinder the construction not only during the side wall spraying but also during the ceiling spraying.
○: Level that does not hinder the construction at the time of side wall spray construction,
△: Level acceptable to the worker at the time of side wall spraying (evaluation criteria for breathing)
◎: A level at which pulsation does not occur not only at the time of side wall spraying but also at the time of ceiling spraying,
：: Level at which pulsation does not occur during side wall spraying,
Δ: Level at which a slight pulsating flow felt by the worker is generated at the time of the side wall spraying construction (evaluation criteria for dripping on the construction side)
◎: Not only in side wall spraying but also in ceiling spraying, a level that does not cause sagging after leaving for 24 hours after construction.
：: In the side wall spraying construction, a level at which no dripping occurs after being left for 24 hours after construction,
Δ: level at which slight dripping occurs at the time of trimming performed immediately after construction in side wall spraying construction
Examples 2 to 6, Comparative Example 1
Except that the amount of the solid content raw material was changed as shown in Table 1 or Table 2, a construction body was obtained in the same manner as in Example 1, and the adhesion rate of the kneaded material to the test panel, the state of dust generation, and the Saber, breathing and dripping on the construction surface were observed, and the bulk density, bending strength, compressive strength, linear change rate, thermal conductivity, and specific heat were measured. The results are shown in Tables 3 and 4.
[0047]
[Table 1]
[Table 2]
[Table 3]
[Table 4]
【The invention's effect】
Since the refractory composition according to the present invention is lightweight and has high adhesiveness, it is suitable as a composition used in a dry spraying method. Further, the amorphous refractory according to the present invention has good adhesion and low thermal conductivity, and thus is suitable for applications such as lining materials for molten metal containers. Further, the dry spraying method according to the present invention is suitable as a method for performing the method using the refractory composition.
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