JP4382930B2

JP4382930B2 - 耐火物吹付方法および耐火物吹付材

Info

Publication number: JP4382930B2
Application number: JP29121999A
Authority: JP
Inventors: 正彦天野; 眞佐留今; 孝三山田; 統一白曼
Original assignee: Nippon Steel Corp; Krosaki Harima Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp; Krosaki Harima Corp
Priority date: 1999-10-13
Filing date: 1999-10-13
Publication date: 2009-12-16
Anticipated expiration: 2019-10-13
Also published as: JP2001114573A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐火物吹付方法とそれに使用する耐火物吹付材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高温炉、溶融金属容器、溶融金属処理装置等に対し、その内張りの形成あるいは補修の手段として、吹付けが行われている。
【０００３】
吹付方法として、施工水分を添加して予め泥しょう状に調整した吹付材を、ノズル部にて急結剤を添加して吹付する方法が知られている。例えば特開平10-182246号公報、特開平10−95678号公報等（ここでは、急結剤は凝集剤と表示されている）のとおりである。
【０００４】
以上の吹付方法は、吹付材が予め泥しょう状に調整されていることで、乾式吹付のように発塵の問題がなく、作業環境に優れる。また吹付材は、ノズル内での急結剤の添加により硬化するため、吹付材の貯留中あるいは圧送管内での硬化がなく、ノズルの閉塞といった問題もない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、吹付けにより形成される施工体は、溶融金属熱等の加熱を受けると焼結収縮によるハクリ損傷が生じやすい。本発明は、施工水分を添加して予め泥しょう状に調整した吹付材を、ノズル部にて急結剤を添加して吹付けする方法において、上記問題の改善を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、施工水分を添加して予め泥しょう状に調整した吹付材を、ノズル内または圧送管内にて急結剤を添加して吹付する耐火物吹付方法において、吹付材の耐火骨材を、ろう石：１〜１５ｗｔ％と、粒径１ｍｍ以下の炭化珪素：５〜３０ｗｔ％と、粒径１ｍｍ以下のアルミナ：２５ｗｔ％以上とを含む組成とし、前記耐火骨材に占める粒径１ｍｍ超の粗粒の割合が３５ｗｔ％以上であり、かつ前記粗粒が、前記ろう石、ムライト、アルミナ、およびシャモットから選択される一種以上よりなる耐火物吹付方法である。また、急結剤を耐火物微粉と混合した状態で、ノズル内または圧送管内にて添加するとより好ましい。さらに、本発明は、施工水分を添加して予め泥しょう状に調整し、さらにノズル内または圧送管内にて急結剤を添加して吹付する耐火物吹付材であって、吹付材の耐火骨材を、ろう石：１〜１５ｗｔ％と、粒径１ｍｍ以下の炭化珪素：５〜３０ｗｔ％と、粒径１ｍｍ以下のアルミナ：２５ｗｔ％以上とを含む組成とし、前記耐火骨材に占める粒径１ｍｍ超の粗粒の割合が３５ｗｔ％以上であり、かつ前記粗粒が、前記ろう石、ムライト、アルミナ、およびシャモットから選択される一種以上よりなる耐火物吹付材である。
【０００７】
本発明により形成される施工体は、ハクリ損傷の大幅改善と共に、耐食性にもきわめて優れた効果を得ることができる。その理由は、以下のとおりと考えられる。
【０００８】
ろう石は、パイロフィライト、石英等を主成分とした天然原料である。加熱を受けると石英のα型からβ型への変態よる体積膨張で吹付材に残存膨張性を付与する。
【０００９】
吹付材は施工後、溶融金属熱等の加熱を受けると焼結収縮を生じ、ハクリ損傷が生じやすくなるが、本発明で使用する吹付材は、ろう石の使用で残存膨張性が付与され、ハクリ損傷が抑制される。
【００１０】
ろう石は高温下で溶融し、吹付施工体を粘稠な組織にすることで、自身の膨張により発生する応力を吸収緩和する。このことも、ハクリ損傷抑制の効果に大きく作用する。例えば、けい石は膨張性の大きな耐火材料であるが、ろう石と違って加熱を受けても粘稠な組織とならず、ハクリ損傷抑制の効果は得られない。
【００１１】
しかし、ろう石は耐溶銑スラグ性が低いために、吹付材の耐食性が低下する。また、ろう石は高温下で溶融するために、ろう石が他の耐火骨材と反応して吹付施工体に焼結収縮が生じさせ、これがハクリ損傷抑制の効果を阻害する。
【００１２】
炭化珪素は溶銑スラグに溶解し難い性質により、溶銑容器・溶銑樋等に対する吹付材の耐火骨材として有効である。その耐溶銑スラグ性は非常に高く、少量の添加で大きな効果が期待できる。本発明ではこの炭化珪素の組み合わせでろう石による耐食性の低下を防止する。
【００１３】
しかも、炭化珪素はきわめて反応性が低く、耐火骨材粒子間に存在することでろう石と他の耐火骨材との反応を阻止し、焼結収縮を防止してハクリ損傷の抑制をより顕著なものとする。
【００１４】
吹付の際、急結剤は圧搾空気をキャリアーガスとしてノズル部に添加される。本発明において急結剤は液状、粉末のいずれを使用してもよいが、粉末急結剤は液状急結剤のように溶剤としての水分を含まないため、液状急結剤の使用に比べ施工体中の水分含有量が少なくなり、気孔率の低い緻密な吹付施工体を形成することができる。
【００１５】
しかし、粉末急結剤は液状急結剤に比べ供給管内の流通がスムーズでなく、途切れ途切れの添加になり易い。そのため、粉末急結剤の使用では吹付材施工体中での急結剤分散が不均一となり、吹付材の付着率および耐食性の低下原因となる。
【００１６】
本発明において急結剤に粉末急結剤を使用した場合、急結剤を耐火物微粉と混合した状態で、ノズル内または圧送管内にて添加することで、急結剤の添加は途切れず安定的なものとなり、前記の問題を解消することができる。
【００１７】
これは、粉末急結剤と耐火物微粉と混合により、ノズル部への添加粉末の絶対量が増えることで、その添加が途切れることなく連続的になることによる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明において吹付材に使用するろう石は、生ろう石、仮焼ろう石のいずれでも使用することもできる。仮焼ろう石の加熱処理温度は比較的低いことから、残存膨張性付与の効果を残している。本発明では残存膨張性付与の効果が顕著な生ろう石が最も好ましい。
【００１９】
耐火骨材中に占めるろう石の割合は、1ｗｔ％未満では吹付材が焼結収縮を生じるために、前記効果に乏しい。
【００２０】
吹付材のハクリ損傷を抑制するためには、焼結収縮を抑制すると共に、高温下での吹付材の膨張により発生する応力を小さくすることが有効である。例えば1500℃下での吹付施工体の膨張率を1.5％以下に抑えることにより、発生する応力は小さくなり、ハクリ損傷抑制の効果は大きくなる。ろう石の割合が15ｗｔ％を超えると膨張性が過度になり、発生する応力が大きくなってハクリ損傷抑制の効果が得られない。より適正な割合は、1〜10ｗｔ％である。
【００２１】
炭化珪素は、耐溶銑スラグ性及びハクリ抑制の効果をもつ。純度はＳｉＣ80ｗｔ％以上のものが好ましい。耐火骨材中に占める割合は、1ｗｔ％未満では前記効果が得られない。30ｗｔ％を超えると吹付材の流動性が低下し、圧送管閉塞といった問題が生じる。さらに好ましい範囲は、5〜30ｗｔ％である。
【００２２】
本発明で使用する吹付材の耐火骨材において、ろう石と炭化珪素の配合は必須であるが、残部を占める耐火骨材の種類は特に限定されない。例えばアルミナ、ボーキサイト、ばん土けつ岩、ムライト、けい石、シャモット、アンダルサイト、ケイ石、溶融シリカ、マグネシア、マグネシア−カルシア、Ａｌ２Ｏ３−ＭｇＯ系スピネル、クロム鉱、シリマナイト等から選ばれる一種以上が使用できる。
【００２３】
耐火骨材について、主骨材は例えば前記のとおりであるが、この主骨材に対し例えばジルコニア、炭素、粘土、仮焼アルミナ、軽焼マグネシア、揮発シリカ、ピッチ等から選ばれる一種以上を組み合わせてもよい。
【００２４】
耐火骨材の粒径は、吹付材の流動性・充填性等を考慮して粗粒、中粒、微粒に調整する。炭化珪素の粒径は、その配合量を比較的少なくした場合、微粒主体で使用することが好ましい。また、ろう石、残存膨張性の効果を十分に発揮させるために、配合量が比較的少ない場合でも粗粒あるいは中粒を主体にするのが好ましい。
【００２５】
吹付材には耐火骨材以外に、結合剤・有機繊維・分散剤等を配合するが、これらは具体的種類、割合ともに従来方法と特に変わりない。必要によっては、さらに金属繊維、金属粉、増粘剤、軽量剤、硬化促進剤、硬化遅延剤等を組み合わせてもよい。
【００２６】
結合剤としては、例えばアルミナセメント、マグネシアセメント等が挙げられる。その添加割合は耐火骨材100ｗｔ％に対し、結合剤の種類に応じて外掛け1〜15ｗｔ％の範囲で調整するのが好ましい。ノズル部で添加する急結剤の添加量が多い場合は、この結合剤は必ずしも添加する必要はない。
【００２７】
有機繊維は付着性向上の効果を持ち、その具体例としてはポリプロピレン、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。耐火骨材100ｗｔ％に対し、外掛け0.05〜1ｗｔ％の添加量が好ましい。
【００２８】
分散剤は、吹付材の流動性を向上させる効果を持つ。その具体例としては、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である。好ましい添加量は、耐火骨材100ｗｔ％対し、外掛け0.01〜1ｗｔ％である。
【００２９】
金属粉は、アルミニウム、シリコン、フェロシリコン、アルミニウム合金、シリコン合金等である。その添加量は、耐火骨材100ｗｔ％対し、外掛け2ｗｔ％以下が好ましい。
【００３０】
増粘剤としては、ベントナイト、ＣＭＣ、イソバン等であり、その添加量は耐火骨材100ｗｔ％対し、外掛け5ｗｔ％以下が好ましい。
【００３１】
以上の配合物よりなる吹付材は、施工水分を添加して予め泥しょう状に調整したものを吹付する。その際の施工水分量は従来法と特に変りなく、吹付材100ｗｔ％に対し外掛け5〜15ｗｔ％が好ましい。
【００３２】
ノズル部にて添加する急結剤は液状、粉末のいずれでもよい。液状急結剤としては、アルミン酸ソーダ、アルミン酸カリウム、ケイ酸ソーダ、リン酸ソーダ等の水溶液である。また、これらの液状急結剤は、必要によりカチオン系あるいはアニオン系等の凝集剤を組合わせる。
【００３３】
粉末急結剤としては、例えばアルミン酸ソーダ、アルミン酸カリウム、ケイ酸ソーダ、リン酸ソーダ、炭酸ソーダ、塩化カルシウム,水酸化カルシウム、酸化カルシウム、アルミン酸カルシウム、水酸化マグネシウム、ポルトランドセメント、硫酸ばん土等から選ばれる一種以上である。
【００３４】
粉末急結剤を耐火物微粉と混合して添加する場合、粉末急結剤と組み合わせる耐火物微粉は、耐火骨材として前記に例示した耐火材質から選択使用することができ、主骨材と類似した骨材の使用が好ましい。
【００３５】
この耐火物微粉の粒径は、例えば１ｍｍ以下の範囲内で平均0.05〜0.5ｍｍの微粉で使用することが好ましい。平均粒径が小さ過ぎると圧搾空気の風圧に影響され、吹付材に対する連続的かつ安定した添加の効果が得られ難くなる。
【００３６】
ノズル部で添加する粉末急結剤と耐火物微粉との割合は、例えば粉末急結剤を15〜90ｗｔ％とし、残部を耐火物微粉とする。粉末急結剤が15ｗｔ％未満では急結剤としての効果が不十分となって、吹付材の付着性が劣る傾向となる。急結剤が90ｗｔ％を超えると、吹付材に対する連続的添加の効果が得られない。
【００３７】
吹付材を泥しょう状に調整するための施工水分は、外掛け5〜15ｗｔ％が好ましい。施工水分の添加で泥しょう状に調整した吹付材（施工水分を含む）に対する粉末急結剤の添加割合は、吹付材の付着性の面から、外掛け1〜3ｗｔ％が好ましい。
【００３８】
図1は、本発明による吹付方法における吹付装置のイメージである。施工水分を添加して予め泥しょう状に調整した吹付材を、圧送管（5）を介してノズル（1）内に圧送する。吹付材はノズル（1）先端近傍に接続した急結剤導入管（2）から圧搾空気をもって粉末急結剤を添加しつつ、ノズルから噴出される。そして、吹付対象の壁面（3）に吹付施工体（4）を形成する。
【００３９】
同図では急結剤の添加をノズル（1）内としているが、ノズル（1）後方の圧送管（5）内でもよい。圧送管での添加では、急結剤添加後の吹付材が、ノズルから噴出するまでの距離が長くなり、その分、吹付材と急結剤との混合がより確実となる。
【００４０】
吹付材に対する粉末急結剤と耐火物微粉との混合物の添加は、圧縮空気をもって行う。また、図には示していないが、吹付材のノズルに対する供給は、スクイズ式、スクリュー式、ピストン式、ロータリー式等の圧送装置を用いる。
【００４１】
【実施例】
以下に本発明実施例およびその比較例を示す。表１、表2は、各例で使用した吹付材組成、急結剤およびその試験結果である。
【００４２】
吹付では、施工水分を外掛け10ｗｔ％添加して予め泥しょう状に調整した吹付材を、スクイズ式圧送ポンプにて圧送し、ノズル部で急結剤を圧搾空気にて外掛け1.5〜2ｗｔ％（急結剤と耐火物微粉とを混合して添加する場合、耐火物微粉を除いた割合）添加し、耐火物垂直壁に吹付した。
【００４３】
付着性の試験は、吹付材の付着率を求めた。
【００４４】
耐食性の試験は、吹付施工体を、重量比で高炉スラグ：銑鉄＝80：20を溶剤とする回転侵食試験（1550℃）にて行った。試験値は、比較例1の結果を100とした指数であり、数値が大きいほど損耗が大きい。
【００４５】
耐ハクリ性は、吹付体を耐火物壁面に接着した状態で切り出し、1450℃×3hrs加熱後、吹付施工体の壁面に対する接着力を、せん断強度によって測定した。せん断強度が高いものは耐ハクリ性に優れている。
【００４６】
施工性は、吹付材の材料圧送内での流動性および圧送管閉塞の程度等から総合的に評価し、Ａ〜Ｄの４段階で表示した。Ａが最も施工性に優れ、Ｄが最も施工性に劣る。
【００４７】
【表１】

【００４８】
【表２】

【００４９】
表1、表2の結果から、本発明の実施例はいずれも付着性、耐食性、耐ハクリ性および施工性を兼ね備えており、本発明の効果が確認された。実施例のうち表2は、急結剤の添加を耐火物微粉と混合して行ったものであり、付着性および耐ハクリ性がさらに優れている。
【００５０】
これに対し比較例1は、炭化珪素を配合しているがろう石を配合しない吹付材を使用したものであり、耐ハクリ性に劣る。比較例2は逆に、ろう石を配合しているが炭化珪素の配合がなく、耐食性及び耐ハクリ性に劣る。
【００５１】
ろう石の割合が多過ぎる比較例3は、耐食性に劣り、炭化珪素の割合が多過ぎる比較例4は、施工性及び付着性に劣る。比較例5はろう石、炭化珪素ともに配合しておらず、耐ハクリ性および耐食性に劣る。
【００５２】
以上の実施例では吹付対象壁面が室温の状態で行ったが、本発明の方法は、炉壁の熱間補修のように高温状態の壁面に対しても同様の効果を得ることができる。
【００５３】
また、本発明の吹付方法は例えば溶銑鍋、混銑車、混銑炉、高炉樋等の溶銑容器あるいは溶銑樋の内張りあるいはその補修に好適である。
【００５４】
【効果】
本発明は以上の実施例の試験結果が示すように、耐火物吹付方法に必要な、吹付材の付着率、耐食性、耐ハクリ性および施工性を兼ね備えている。その結果、本発明の耐火物吹付方法によれば、施工に伴う工数および吹付材の使用量が低減し、同時に施工対象設備の働率向上に大きく貢献する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の吹付方法のイメージ図である。
【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
５圧送管

Claims

施工水分を添加して予め泥しょう状に調整した吹付材を、ノズル内または圧送管内にて急結剤を添加して吹付する耐火物吹付方法において、吹付材の耐火骨材を、ろう石：１〜１５ｗｔ％と、粒径１ｍｍ以下の炭化珪素：５〜３０ｗｔ％と、粒径１ｍｍ以下のアルミナ：２５ｗｔ％以上とを含む組成とし、前記耐火骨材に占める粒径１ｍｍ超の粗粒の割合が３５ｗｔ％以上であり、かつ前記粗粒が、前記ろう石、ムライト、アルミナ、およびシャモットから選択される一種以上よりなる耐火物吹付方法。
急結剤を耐火物微粉と混合した状態で、ノズル内または圧送管内にて添加する請求項１記載の耐火物吹付方法。
施工水分を添加して予め泥しょう状に調整し、さらにノズル内または圧送管内にて急結剤を添加して吹付する耐火物吹付材であって、吹付材の耐火骨材を、ろう石：１〜１５ｗｔ％と、粒径１ｍｍ以下の炭化珪素：５〜３０ｗｔ％と、粒径１ｍｍ以下のアルミナ：２５ｗｔ％以上とを含む組成とし、前記耐火骨材に占める粒径１ｍｍ超の粗粒の割合が３５ｗｔ％以上であり、かつ前記粗粒が、前記ろう石、ムライト、アルミナ、およびシャモットから選択される一種以上よりなる耐火物吹付材。