JP2011094812A

JP2011094812A - プラスチック耐火物吹付け装置及び施工方法

Info

Publication number: JP2011094812A
Application number: JP2009246080A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Sasai; 洋一笹井; Junichiro Okuhara; 潤一郎奥原
Original assignee: Shinagawa Refractories Co Ltd
Current assignee: Shinagawa Refractories Co Ltd
Priority date: 2009-10-27
Filing date: 2009-10-27
Publication date: 2011-05-12

Abstract

【課題】リバウンドロスが少なく、接着率を向上させることができるプラスチック耐火物吹付け装置及び施工方法を提供する。
【解決手段】プラスチック耐火物吹付け装置は、プラスチック耐火物吹付け材料２が供給される材料切り出し装置１と、前記材料切り出し装置１から切り出される前記プラスチック耐火物吹付け材２を材料ホース5の吹付けノズル６を介して吹付けるためのガン４とで構成されており、ガン４に設けられた材料切り出し目皿に配設された圧縮空気投入部と、圧縮空気投入部の上流側に設けられ材料切り出し目皿に水分を添加するための水添加ノズルと、水添加ノズルに接続された水添加装置１２とよりなり、材料切り出し目皿にすでに入っているプラスチック耐火物吹付け材に対して水分を添加する構成と方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラスチック耐火物吹付け装置及び施工方法に関し、特に、吹付け時の接着率を向上させるための新規な改良に関する。

従来、用いられていたこの種のプラスチック耐火物吹付け装置及び施工方法の場合、プラスチック耐火物は可塑性を持つ不定形耐火物で、各種加熱炉や混銑車の内張りとして広く使用されている。このプラスチック耐火物の施工方法には、エアーランマーによる打ち込み工法と圧縮空気による吹付け工法の二種類がある。図６に吹付け工法のシステムを示す。この吹付け工法は、ランマー打ち込み工法に対して枠セットが容易で、プラスチック耐火物を吹付けて施工するので施工速度がランマー打ち込み工法よりも速く、工期を大幅に短縮することができる。
すなわち、図６において、符号１で示されるものはプラスチック耐火物吹付け材２が供給される材料切り出し装置であり、この材料切り出し装置１から切り出されたプラスチック耐火物吹付け材２は、搬送部３を経てガン４内に供給され、エアホース１０からの圧縮空気を用いた吹付機であるガン４から材料ホース５及び吹付けノズル６を経て吹付け面７に吹付けられ、吹付け面７に接着できれば施工体８となり、接着できなければリバウンド材料９となる。

また、特許文献１に開示された耐火材料の湿式吹付け方法においては、吹付けガン投入前のスクリューフィーダ内で水分を事前添加（プレミックス）する方法が提案されている。

特開昭６４−６３７８５号公報

従来のプラスチック耐火物吹付け装置及び施工方法は、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、前述の一般の吹付け工法では、図６にも示されるように、プラスチック耐火物のリバウンド材料９のロスが多いというデメリットがある。このリバウンドロスとは、吹付け装置でプラスチック耐火物を施工面に吹付けたうち、施工面に付着せず落ちてしまうことをいう。従来の吹付け工法ではリバウンドロスが２０〜３０％に達していた。

また、プラスチック耐火物吹付け材は、耐火物製造工場であらかじめ水分添加した後、造粒・製造されるが、使用までの期間が空くと、吹付け材に含まれていた水分が蒸発してしまい、吹付けに必要な練り性状が得られなくなる。これを経時変化という。この経時変化した吹付け材で施工すると接着率が低下し、リバウンドロスが通常よりも多く発生する傾向がある。

また、経時変化していない吹付け材の接着率は７０〜８０％（リバウンドロスは２０〜３０％）であるのに対し、経時変化した吹付け材の接着率は、６０〜７０％まで低下してしまう（リバウンドロスは３０〜４０％）。
表1にプラスチック耐火物吹付け材の接着率を示す。

また、加熱炉のバーナ周辺や均熱帯など、より高い耐火度が求められる部位については、アルミナ含有率の高い材料が使用されるが、アルミナ含有率の高い吹付け材は骨材が大きく、また、アルミナ含有率が高いと粘土分が少ないことから、接着率は６０〜７０％程度にとどまっていた。

また、プラスチック耐火物の接着率を向上させる、つまり、リバウンドロスを減らすには、添加水分を増やし、吹付け材の粘性を高める手法をとるのが一般的である。しかし、製造時に添加水分を増やすと、造粒粒子の内部まで水分が増え、水分蒸発による収縮が大きくなり、吹付け施工後の養生段階で、施工体の亀裂幅の増加を招くことになっていた。

そこで、吹付け材の造粒粒子の表面だけ水分で湿潤させると、前述の表１にも示されるように、接着率が向上し、養生時に発生する施工体の収縮亀裂も問題にならない程度になることがわかっていた。
しかし、特許文献１の耐火材料の湿式吹付け方法のように、吹付けガン投入前のスクリューフィーダー内で水分を事前添加（プレミックス）する方法では、プラスチック耐火物吹付け材がスクリュー表面に付着し、水分を均一に添加することもできず、吹付けガンへの吹付け材供給も適切にできないという課題があった。

本発明によるプラスチック耐火物吹付け装置は、プラスチック耐火物吹付け材が供給される材料切り出し装置と、前記材料切り出し装置から切り出される前記プラスチック耐火物吹付け材を材料ホースの吹付けノズルを介して吹付けるためのガンと、よりなるプラスチック耐火物吹付け装置において、前記ガンに設けられ前記プラスチック耐火物吹付け材を回転搬送するための材料切り出し目皿と、前記材料切り出し目皿に配設された圧縮空気投入部と、前記材料切り出し目皿の回転方向に対して前記圧縮空気投入部の上流側に設けられ前記材料切り出し目皿に水分を添加するための水添加ノズルと、前記水添加ノズルに接続された水添加装置と、を備え、前記材料切り出し目皿にすでに入っている前記プラスチック耐火物吹付け材に対して前記水添加ノズルから水分を添加する構成であり、また、前記水添加装置は、水タンクと、前記水タンクに水量調整用バルブを介して接続された添加水用配管部材と、前記水タンクに圧縮空気調整用弁を介して接続された第２エアホースと、を備え、前記第２エアホースからの圧縮空気を前記水タンクに供給することにより前記水タンク内の水が前記添加水用配管部材を介して、前記材料切り出し目皿内の少なくとも１個の小部屋内の前記プラスチック耐火物吹付け材に水を滴下させるようにした構成であり、また、本発明によるプラスチック耐火物吹付け施工方法は、請求項１または請求項２記載のプラスチック耐火物吹付け装置を用いる方法である。

本発明によるプラスチック耐火物吹付け装置及び施工方法は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、経時変化した吹付け材やアルミナ含有率の高い吹付け材（Ａｌ_２Ｏ_３：５５〜７０質量％）については、接着率を大きく低下させることなく、アルミナ含有率がそれほど高くない通常の吹付け材料（Ａｌ_２Ｏ_３：４０〜５０質量％）とほぼ同等またはそれ以上の接着率で吹付け施工が可能である。
また、製造時の水分量を大幅に超えるような添加ではなく、吹付け材料の表面だけを湿潤させることと、空気輸送中に吹付け材料の表面水分も若干蒸発することから、収縮亀裂増加の問題も回避することが可能である。

本発明によるプラスチック耐火物吹付け装置を示す概略構成図である。図１の水添加装置の具体構成図である。図１のガンの具体的平面構成図である。図３の矢視Ａ−Ａ断面図である。図３の矢視Ｂ−Ｂ断面図である。従来のプラスチック耐火物吹付け装置を示す概略構成図である。

本発明は、吹付け時の接着率を向上させるようにしたプラスチック耐火物吹付け装置及び施工方法を提供することを目的とする。

以下、図面とともに本発明によるプラスチック耐火物吹付け装置及び施工方法の好適な実施の形態について説明する。
なお、従来例と同一または同等部分には、同一符号を付して説明する。
図１において、符号１で示されるものはプラスチック耐火物吹付け材２が供給される材料切り出し装置であり、この材料切り出し装置１から切り出されたプラスチック耐火物吹付け材２は、搬送部３を経てガン４の小部屋１８（図３、図４）内に供給され、第１エアホース１０からの圧縮空気を用いた吹付機であるガン４から材料ホース５及び吹付けノズル６を経て吹付け面７に吹付けられて施工体８となる。

前記第１エアホース１０の一部は分岐されて第２エアホース１１として水添加装置１２に接続されている。この水添加装置１２に接続された添加水用配管部材１３は前記ガン４の材料切り出し目皿１４（図３）の上方に位置する図４の水添加ノズル１５のワンタッチ継手１６に接続されている。

前記ガン４は図３、図４、図５で示されるように構成されている。
すなわち、図３はガン４の平面構成を示し、ガンケーシング１７内の材料切り出し目皿１４は複数の小部屋１８（図３では、８個）で構成され、図示しないモータ等によって矢印Ｒで示される材料切り出し目皿の回転方向に沿って間欠的に回転するように構成されている。

前記材料切り出し目皿１４に対し、図３で示されるように、前記切り出し装置１からのプラスチック耐火物吹付け材２が１個の小部屋１８に順次供給できるように構成され、その隣接する小部屋１８上に前記水添加ノズル１５が位置し、その隣りの小部屋１８上には、エアシール板からなる圧縮空気投入部１９が設けられ、この圧縮空気投入部１９には前記第１エアホース１０が接続されている。
前記圧縮空気投入部１９には、前記第１エアホース１０が接続されたエア投入口１０Ａが設けられ、このエア投入口１０Ａに並設されて材料吐出口金物２０が形成され、この材料吐出口金物２０には、前記材料ホース５が接続され、この第１エアホース１０からの圧縮空気によりプラスチック耐火物吹付け材料２が材料吐出口金物２０を経て材料ホース５から吐出されるように構成されている。

前記水添加装置１２は、図２で示されるように一対のタンク２１,２２と、このタンク２１に切り替えバルブ２３及び水量調整用バルブ２４を介して接続される前記ワンタッチ継手１６と、このワンタッチ継手１６に接続される添加水用配管部材１３と、この水タンク２１に切り替えバルブ２３ａ及び圧縮空気調整用弁２５を介して接続されるワンタッチ継手２６と、このワンタッチ継手２６に接続される第２エアホース１１と、前記水量調整用バルブ２４及び圧縮空気調整用弁２５を水タンク２２に接続するための切り替えバルブ２３ｂ及び２３ｃを含む一対の接続配管２７,２８と、から構成されている。
従って、前記圧縮空気調整用弁２５の開弁度を調整し各切り替えバルブ２３〜２３ｃの開閉弁を制御することにより、各水タンク２１,２２の一方又は両方の水を水量調整用バルブ２４を介してワンタッチ継手１６から添加水用配管部材１３に水が供給されるように構成されている。すなわち、ポンプ等を用いることなく、圧縮空気のみを用いて加圧（０．０１ＭＰａ程度に減圧）し、水の外部への供給を行うことができるように構成されている。なお、水タンク２１,２２は１個でも問題なく、可搬型であることが好適である。

前記水添加装置１２と水添加ノズル１５との接続は、添加水用配管部材１３とワンタッチ継手１６により、簡単にセットできるようになっており（図４）、水添加ノズル１５を材料切り出し目皿１４に付設する際は、図３のように材料切り出し目皿１４の回転方向Ｒに対して圧縮空気投入部（エアシール板）１９よりも材料切り出し目皿１４の回転方向Ｒに対して上流部に付設することが好ましい。
なお、水分添加量はプラスチック耐火物吹付け材２の吹付け速度（吹付け材２〜３ｔ／ｈ）に対し、０．５％程度（１７０〜２５０ｍｌ／分）を目安に調整すればよい。

前述の方法により、材料切り出し目皿１４の少なくとも１個の小部屋１８内に入った吹付け材２は、圧縮空気投入部１９直前、つまり水添加ノズル１５の位置にて、水分が滴下され、圧縮空気投入部１９から材料ホース５内を空気輸送される。この圧縮空気投入部１９直前の部分で水を添加させる構造にしたほうが、水を後添加（すなわち、図３、図４で示されるように、小部屋１８内にすでに入っている吹付け材２に対して、その表面に水分を添加する）された吹付け材２が、材料切り出し目皿１４の小部屋１８の底部に付着しにくくなり、スムーズに材料ホース５へ圧送できるので好ましい効果が得られる。
従って、材料切り出し目皿１４で後添加された水分は、材料ホース５内を空気輸送中に材料表面だけに均一に添加される。

前記水添加装置１２の水タンク２１,２２から圧送された水分はガン４内の材料切り出し目皿１４の小部屋１８にて、小部屋１８に入った吹付け材２に水分を滴下させる構造にしていることはすでに述べたが、前記ガン４内の材料切り出し目皿１４にて吹付け材２に水分を滴下させることが重要なのは、次の二つの理由である。
すなわち、一つ目は吹付け装置の構造の簡素化である。水分の滴下位置をガン４ではなく材料ホース５や吹付けノズル６の位置にすると、これらの位置で水分滴下できるように吹付けノズル６や材料ホース５の改造を行わなくてはならない。このため材料ホース５や吹付けノズル６の構造が複雑化し、また、ノズル改造に伴いそれらの重量が増加する。特にノズル重量の増加は、吹付け施工時のハンドリング性を損なわせるので好ましくない。図３や図４のように、水分の滴下位置をガン４内部の材料切り出し目皿１４の小部屋１８の直上部分にするほうが吹付けノズル６や材料ホース５に水添加器をつける必要がなく、ノズルのハンドリング性を損ねなくてすむ。

二つ目は吹付け材２の接着率の向上のためである。ガン４のプラスチック耐火物吹付け材２の投入部・材料切り出し目皿１４を示した図３を参照すると、材料切り出し目皿１４の小部屋１８の直上部に吹付け材２の吹付け材料投入地点３０、水分滴下地点（水添加ノズル１５の位置）、圧縮空気投入部１９、圧縮空気によって材料を材料切り出し目皿１４から排出する部分があることがわかる。この吹付け材２は材料吐出口金物２０を介して材料ホース５へ排出される（図５）。再び図４を参照すると、図３の材料切り出し目皿１４の回転方向Ｒに対して、水分滴下地点は、吹付け材料投入地点３０から圧縮空気投入部１９までの間にあり、かつ、前記吹付け材料投入地点３０よりも回転方向Ｒに対して下流側に位置している。この吹付け材２が投入された材料切り出し目皿１４が回転方向Ｒに向かって１５〜６０°回転した後、材料切り出し目皿１４の小部屋１８が水添加ノズル１５の直下部に達すると、吹付け材２に水分が滴下される。そして、材料切り出し目皿１４がさらに１５〜６０°回転した後に、圧縮空気によって吹付け材２が材料切り出し目皿１４から材料吐出口金物２０を経由して材料ホース５に排出される。この吹付け材２に滴下された水分は、材料ホース５内での圧縮空気輸送中に解砕された吹付け材２の表面だけを湿潤させる（図示せず）。この吹付け材２の表面だけがこの湿潤された状態になれば経時変化した吹付け材２に対し、接着率を改善することが前述の第１表に示される実験や実際に吹付け施工した結果によって明らかになった。
以上に述べた構造にて材料ホース５内を圧縮空気輸送中に表面だけが水分で湿潤された状態になった吹付け材２は、吹付けノズル６から施工対象物の吹付け面７に吹付けられる（図１）。

本発明によるプラスチック耐火物吹付け装置及び施工方法は、若干経時変化した材料やアルミナ含有率の高いプラスチック耐火物の吹付け材料においても一般のプラスチック吹付け材料とほぼ同等の接着率で施工が可能となる。これにより、吹付け材料のリバウンドロス低減、及び、吹付け材料に使用できる原料の選択肢が広がったことにより、プラスチック耐火物の吹付け施工の適用範囲を従来よりも広げることが可能となる。

１材料切り出し装置
２プラスチック耐火物吹付け材
４ガン
５材料ホース
６吹付けノズル
７吹付け面
８施工体
９リバウンド材料
１０第１エアホース
１１第２エアホース
１２水添加装置
１３添加水用配管部材
１４材料切り出し目皿
１５水添加ノズル
１６ワンタッチ継手
１７ガンケーシング
１８小部屋
１９圧縮空気投入部
２０材料吐出口金物
２１,２２水タンク
２３，２３ａ〜２３ｃ切り替えバルブ
２４水量調整用バルブ
２５圧縮空気調整弁
２６ワンタッチ継手
３０吹付け材料投入地点
Ｒ材料切り出し目皿１４の回転方向

Claims

プラスチック耐火物吹付け材(2)が供給される材料切り出し装置(1)と、前記材料切り出し装置(1)から切り出される前記プラスチック耐火物吹付け材(2)を材料ホース(5)の吹付けノズル(6)を介して吹付けるためのガン(4)と、よりなるプラスチック耐火物吹付け装置において、
前記ガン(4)に設けられ前記プラスチック耐火物吹付け材(2)を回転搬送するための材料切り出し目皿(14)と、前記材料切り出し目皿(14)に配設された圧縮空気投入部(19)と、前記材料切り出し目皿(14)の回転方向(R)に対して前記圧縮空気投入部(19)の上流側に設けられ前記材料切り出し目皿(14)に水分を添加するための水添加ノズル(15)と、前記水添加ノズル(15)に接続された水添加装置(12)と、を備え、
前記材料切り出し目皿(14)にすでに入っている前記プラスチック耐火物吹付け材(2)に対して前記水添加ノズル(15)から水分を添加することを特徴とするプラスチック耐火物吹付け装置。
前記水添加装置(12)は、水タンク(21,22)と、前記水タンク(21,22)に水量調整用バルブ(24)を介して接続された添加水用配管部材(13)と、前記水タンク(21,22)に圧縮空気調整用弁(25)を介して接続された第２エアホース(11)と、を備え、前記第２エアホース(11)からの圧縮空気を前記水タンク(21,22)に供給することにより前記水タンク(21,22)内の水が前記添加水用配管部材(13)を介して、前記材料切り出し目皿(14)内の少なくとも１個の小部屋(18)内の前記プラスチック耐火物吹付け材(2)に水を滴下させるように構成したことを特徴とする請求項１記載のプラスチック耐火物吹付け装置。
請求項１または請求項２記載のプラスチック耐火物吹付け装置を用いることを特徴とするプラスチック耐火物吹付け施工方法。