JP3873426B2

JP3873426B2 - 吹付け補修用耐火物および吹付け補修方法

Info

Publication number: JP3873426B2
Application number: JP03082298A
Authority: JP
Inventors: 孝久舟越; 克司守屋; 富吉斧; 典幸井上; 伸之泉本; 真樹梶原
Original assignee: Nippon Crucible Co Ltd; Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Crucible Co Ltd; Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 1997-11-06
Filing date: 1998-02-13
Publication date: 2007-01-24
Anticipated expiration: 2018-02-13
Also published as: JPH11199338A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タンディシュ内面、取鍋内面、高炉出銑樋表面などの溶融金属接触面；加熱炉、焼鈍炉などの各種処理炉の炉壁などの高温気体接触面を吹付け補修するための耐火物およびその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
溶融金属容器類の金属接触面、各種処理炉の炉壁などの高温気体接触面を構成する耐火物に対しては、定期的に或いは必要時に、吹付け、流し込み、パッチングなどの工法により補修が行われ、耐火物の延命が行われている。
【０００３】
これらの補修工法の中でも、吹付け工法は、流し込み工法とは異なって、施工のための中枠を必要とせず、短時間で大規模な補修を行うことができるので、広く採用されている。
【０００４】
吹付け工法は、乾式工法と湿式工法とに大別される。
【０００５】
乾式工法の場合には、配合耐火物粉体を高圧エアーに随伴させてホース内で搬送し、施工場所において、吹付けノズルを介して加水するか或いはバインダー溶液と混合し、吹き付ける。乾式工法における問題点は、粉塵の発生を伴い、また多くのリバウンドロスを余儀なくされることにある。
【０００６】
一方、吹付け機あるいは圧縮ポンプに予め混練したスラリー状耐火材料を投入し、ホース内を圧送する湿式吹付け工法では、ノズル部で急結用液体バインダーを添加混合して施工する手法が古くから行われている。しかしながら、この方法では、ノズル部での耐火材料とバインダーとの混合が十分に行われないため、吹き付けられた耐火材料が吹付け補修部から流れ落ちて、所定の補修厚さおよび平滑性が確保できないなどのトラブルが発生する場合がある。
【０００７】
【本発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の様な従来技術の問題点を解決乃至軽減して、的確な吹付け補修を可能とし、吹付け補修用耐火物の本来の目的である耐火物の延命処置としての役割を十分に発揮させることを主な目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、従来技術の問題点に鑑みて研究を重ねた結果、所定の補修部に対し湿式吹付けによる補修を行うに際し、耐火性原料に炭素繊維を配合しておく場合には、耐火材料の流れ落ちが防止されて、所定の補修厚さが確保できることを見出した。
【０００９】
すなわち、本発明は、下記の吹付け補修用耐火物および吹付け補修方法を提供するものである；
１．最大粒子径5mm以下の耐火性原料100重量部と炭素繊維0.05〜1重量部とからなる粉体成分と酸性ゾル溶液1〜10重量部の液体成分とからなる吹付け補修用耐火物。
【００１０】
２．耐火性原料が、アルミナ、炭化珪素、ボーキサイト、シャモット、黒鉛および粘土からなる群から選ばれる少なくとも１種である上記項１に記載の吹付け補修用耐火物。
【００１１】
３．炭素繊維が、長さ2〜7mmのカーボン繊維および／または黒鉛化炭素繊維である上記項１に記載の吹付け補修用耐火物。
【００１２】
４．上記項１に記載の吹付け補修用耐火物を用いて湿式吹付け補修を行うに際し、吹付けノズルからバインダーとしてpH8〜13のケイ酸アルカリ塩溶液を添加し、凝固反応により耐火物を急速結合させることを特徴とする吹付け補修方法。
【００１３】
【発明の実施の態様】
本発明による吹付け補修用耐火物は、粉体成分中に特定量の炭素繊維を配合することおよび結合剤として酸性ゾル溶液をもちいること以外の点では、従来の湿式補修用耐火物と実質的に同様である。
【００１４】
すなわち、粉体成分については、まず、補修部位に応じて、最大粒子径5mm以下のアルミナ、炭化珪素、ボーキサイト、シャモット、スピネルなどの骨材部構成成分の少なくとも１種と最大粒子径0.074mm以下のアルミナ微粉、炭化珪素微粉、黒鉛、粘土、シリカフラワーなどの微粉部構成成分の少なくとも１種とを選択し、粒度調整し、混合して、一次配合物を調製する。骨材部構成成分の最大粒子径を5mm以下とするのは、粗大粒子を使用する場合には、吹付け時のリバウンドロスが増大するからである。また、微粉部構成成分の最大粒子径を0.074mm以下とするのは、最大粒子径が大きすぎる場合には、骨材部に対する微粉部の比表面積が不足して、必要とする流動性が得られないからである。
【００１５】
次いで、得られた一次配合物100重量部に対し、長さ2〜7mm程度、径6〜8μm程度の炭素繊維を0.05〜1重量部程度（より好ましくは、0.1〜0.8重量部程度）添加し、混合することにより、本発明の粉体成分を得る。或いは、所定割合の骨材部構成成分、微粉部構成成分および炭素繊維を直接混合して、粉体成分を得ても良い。
【００１６】
炭素繊維としては、カーボン繊維（炭化繊維）或いは黒鉛化炭素繊維として市販されているものを使用することができる。この様な炭素繊維を使用する理由は、これらが材質的に耐火性および耐食性に優れ、溶融金属との濡れ性にも優れていること、吹付け材が補修箇所に付着した後、繊維が耐火性原料に絡み付くので、付着した耐火材料の流れ落ちが防止され、平滑性乃至保形性が確保されることなどによる。炭素繊維としては、黒鉛化炭素繊維がより好ましい。
【００１７】
骨材部と微粉部との合計量に対する炭素繊維の添加量が過剰となる場合には、補修部の強度が低下するのに対し、過小である場合には、補修部の保形性が低下する。また、炭素繊維長が7mmを上回る場合には、繊維同士が絡み合って、粉体成分中（ひいては補修部中）での均一分散が困難となるのに対し、炭素繊維長が2mmを下回る場合には、耐火性原料に対する絡み付きが十分に行われない。
【００１８】
液体成分は、公知のアルミナゾル（例えば、Al２O３固形分として10〜11％程度）、シリカゾル、ムライトゾルなどを用いる。これらゾルは、粉体成分と混練しても凝集することがなく、混練後の圧送に適する流動性を発揮する。本発明においては、粉体成分100重量部に対し、液体成分1〜10重量部を使用する。
【００１９】
本発明による吹付け補修工法は、通常以下の様にして実施される。
【００２０】
まず、粉体成分に酸性ゾル溶液と所定量の水を加えて混練し、混練物に流動性を付与する。さらに、混練物の流動性を高めるために、ヘキサメタ燐酸ナトリウム、ピロリン酸ナトリウムなどの公知の解膠剤を併用しても良い。
【００２１】
次いで、得られた流動性混練物を湿式吹付け機または圧縮ポンプによりホースを経て送り出し、吹付けノズル部において、アルカリ塩溶液からなる急結バインダー成分を添加混合し、所定の補修箇所に吹き付ける。この操作により、酸性ゾル溶液とアルカリ塩溶液とが急速に反応して、耐火物を短時間内に凝結させるので、粉塵発生を防止し、リバウンドロスを低減させることができる。
【００２２】
急結バインダー成分としては、pH8〜13のアルカリ塩溶液を使用する。アルカリ塩溶液としては、ケイ酸ナトリウム水溶液、ケイ酸カリウム水溶液或いはこれらのケイ酸塩を主成分とする水ガラスなどが挙げられる。急結バインダー成分の配合量は、補修箇所、吹付け耐火物の組成（特に酸性ゾル溶液の量）などに応じて適宜定めれば良く、特に制限されないが、通常粉体成分重量を基準として、0.5〜3％程度である。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、吹付け補修時に、実質的に粉塵発生が発生せず、リバウンドロスも極めて少なくなる。また、補修部に対し均一で十分な厚さの付着層が形成され、補修部の強度も極めて大きく、かつその表面は平滑である。
【００２４】
【実施例】
以下に実施例１〜７、比較例１〜４（湿式吹付け法）および比較例５（乾式吹付け法）を示し、本発明の特徴とするところをより一層明らかにする。
【００２５】
実施例１〜７
表１に組成を示す粉体成分100重量部に対し、液体成分としてアルミナゾル溶液（日産化学工業(株)3重量部と水5〜６重量部とを混練することにより流動性混練物を調製し、これを圧縮ポンプ（ムスタング社製）を用いてノズル部に送り、ここでJIS3号水ガラス水溶液2重量部を混合して、高さ1.2m×幅1.8mの鉄板表面に吹き付けた。なお、炭素繊維としては、黒鉛化炭素繊維（商標“トレカチョップファイバーT-008”、東レ(株)製）を使用した。
【００２６】
吹付け試験の結果を表２に示す。
【００２７】
また、得られた組成物を40mm×40mm×160mmの金型内に吹付け施工し、24時間養生し、脱型し、110℃で24時間乾燥した角柱体の物理的特性を表３に示す。
【００２８】
比較例１〜４
表１に示す使用材料に関する規定のいずれかを本発明の範囲外とした比較例１〜４について（下記参照）、実施例１〜７と同様にして、各種の試験を行った。結果を表２および表３に示す。
【００２９】
＊比較例１：アルミナの最大粒径が8〜5mmである場合、
＊比較例２：炭素繊維の配合量が2.0重量部である場合、
＊比較例３：炭素繊維の長さが7〜15mmである場合、
＊比較例４：耐火性原料が最大粒径8〜5mmのムライト粗粒を含む場合。
【００３０】
比較例５
表１に示す粉体材料100重量部に、乾式吹付け機（プライブリコ社製リードガン）を使用して、圧縮空気により吹付けノズルまで搬送し、ノズル部で水8重量部を混合し、吹き付けた。
【００３１】
【表１】

【００３２】
【表２】

【００３３】
＊注１：流動性フロー値…混練物のJIS R5201による測定値(mm)。
【００３４】
＊注２：吹付けによる粉塵発生、ホース通過性、ノズル吐出性、付着性および盛上がり性は、それぞれの組成物200kgを高さ1.2m×幅1.8mの鉄板表面に対し、所定の方式で吹付け、感触および外観で評価した。
【００３５】
＊注３：リバウンドロス…それぞれの組成物200kgを高さ1.2m×幅1.8mの鉄板表面に吹付けた場合に、跳ね返って落下したものの重量をはかり、
リバウンドロス=跳ね返り重量(kg)／供試量(200kg)×100
とした。
【００３６】
【表３】

【００３７】
＊注４：いずれもJIS R2553により測定した。
【００３８】
〔試験結果についての考察〕
実施例１〜７によれば、流動性に優れ、吹付け操作が容易で、リバウンドロスの少ない組成物が得られている。特に炭素繊維を比較的多量に使用する実施例３および５によれば、極めて良好な結果が得られている。
【００３９】
比較例１の組成物は、粒径5mm以上のアルミナ粗粒を含有している。この場合には、予め液体成分を加え、混練しているので、乾式法による場合と異なって、粉塵発生はなく、リバウンドロスも比較的少ない。しかしながら、粉体成分が粗粒を含んでいるので、本発明の実施例３に比較すると、混練後の流動性が低くなり、吹付け搬送ホース内での通過性が不良となり、リバウンドロスも多く、強度も低い。
【００４０】
比較例２の組成物は、炭素繊維の配合量が多すぎるため、適切な流動性が得られず、湿式法により搬送することができなかったので、各特性の測定は不可能であった。
【００４１】
比較例３の組成物は、炭素繊維の長さが7mm以上であるため、炭素繊維が絡まり合って、流動性フロー値が低く、吹付け搬送ホース内での通過性が不良となり、乾燥物の強度が低い。
【００４２】
比較例４の組成物は、最大粒径5mm以上のムライト粗粒を含むので、本発明の実施例５に比較すると、混練後の流動性フロー値が低く、圧縮搬送ホース内での通過性が悪く、リバウンドロスも多い。
【００４３】
乾式法による比較例５においては、リバウンドロスが極めて大きい。
【００４４】
これに対し、実施例１〜７に示す本発明方法によれば、流動性フロー値が高く、吹付け特性に優れ、且つ乾燥物の強度にも優れている。

Claims

最大粒子径５ｍｍ以下の耐火性原料１００重量部と長さ２〜７ｍｍの炭素繊維０．０５〜１重量部とからなる粉体成分と酸性ゾル溶液１〜１０重量部の液体成分とからなる、溶融金属接触面の湿式吹付け補修用耐火物。
耐火性原料が、アルミナ、炭化珪素、ボーキサイト、シャモット、黒鉛および粘土からなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項１に記載の湿式吹付け補修用耐火物。
炭素繊維が、長さ２〜７ｍｍのカーボン繊維および／または黒鉛化炭素繊維である請求項１に記載の湿式吹付け補修用耐火物。
請求項１に記載の湿式吹付け補修用耐火物を用いて溶融金属接触面の湿式吹付け補修を行うに際し、吹付けノズルからバインダーとしてｐＨ８〜１３のケイ酸アルカリ塩溶液を添加し、凝固反応により耐火物を急速結合させることを特徴とする溶融金属接触面の吹付け補修方法。