JP2831976B2 - 湿式吹付け施工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は取鍋、タンディッシュ等
の溶湯金属容器及び高炉出銑樋等の内張り材として使用
されるローセメントキャスタブルの湿式吹付け施工法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、流し込み材の耐用性が向上するに
つれて溶湯金属容器の内張り材は、煉瓦から施工が容易
な流し込み施工による流し込み材へと移行してきてい
る。しかし、省力化という点では流し込み施工もまだ枠
掛け作業の煩雑さが残る。その点、吹付け施行は型枠が
不要で応急かつ局部補修が可能なため、一段と省力化に
寄与するとともに補修計画に対しても柔軟な対応ができ
る。よって吹付け法は増加の傾向にあるが、その場合、
主流は乾式吹付け法であった。しかし乾式吹付け法では
施工体の耐用性が劣る上に、リバンドロス、発塵による
作業環境の悪化等の問題がある。そこで近年、乾式吹付
け法の欠点を改良すべく、半乾式、湿式等の種々の施工
法ならびに材料の開発がなされてきた。

【０００３】半乾式吹付け施工法とは、予めミキサーで
必要施行水分量の一部を吹付け材料と混練したものを、
乾式吹付け機を用いて吹付けノズルまで空気輸送し、ノ
ズルで（場合によってはノズル手前で）残りの水又は硬
化剤を含んだ溶液あるいは懸濁液を添加して吹付ける施
工法である。この施工法の開示例としては特開昭61-111
973 号、及び特公平2-27308 号、同6-17273 号、同5-63
437 号、同5-21866 号等がある。これらの施工法は発塵
防止、リバンドロスの減少という点ではある程度の改善
はみられるものの、基本的にはノズル部で瞬間的に水と
材料を混合しなければならないため、その混合度合は良
好ではなく、水量も変動し易い。その結果、吹付け材の
付着性、施工体の均質性、充填性が悪い。その中で特公
平2-27308 号及び同6-17273 号のように、本発明と類似
の構成材料に施行水分量の１／５〜３／４の水分をミキ
サーで予め混練することによって超微粉等が一部分散さ
れた状態とし、その状態で材料を乾式吹付け機を使って
空気輸送し、低水分量で吹付け施行するものもあるが、
やはり超微粉等の分散が不十分なため施工体組織は不均
一である。

【０００４】湿式施工法とは、必要施工水分量の全部を
事前に吹付け材料と混練したものを吹付ける施工法であ
る。この場合ノズルで硬化調整剤や硬化剤を溶かした水
溶液が少量添加される場合もある。更にこの施工法は、
材料の輸送手段に応じて、吹付け機法とポンプ法とに区
分される。後者のポンプ法の場合は、材料を飛散させる
ために通常ノズルにおいて圧搾空気が添加される。本発
明の方法は基本的に後者のポンプ法のカテゴリーに属す
る。水分量によってプラスチック状から泥しょう状のも
のまで様々の作業性がある。この施工法の開示例として
は、特公昭57-7350 号及び同62-21753号、特公平2-3366
5 号及び同2-1795号等がある。特公昭57-7350 号では、
水分量が10〜20％の泥しょう状のものであるため、明ら
かに溶湯容器の内張り材に適するような緻密な施工体組
織は期待できない。後三者は何れも混練された材料が常
温硬化性ではなく、工場での造り置きが可能なものであ
る。これらの従来例では、最大粒径が４mm以下であった
り、結合様式が超微粒子の分散・凝集に依っていない
等、粒度構成や材料構成が依然として従来の吹付け材の
構成を踏襲していることに加えて、造り置きを可能とす
る配合組成が採用されているため、流し込み材、特にロ
ーセメントキャスタブル耐火物に比べれば、やはり施工
体組織の緻密性は劣り、耐用性はかなり悪い。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、流し込み施工の耐用性の良さを損なわずに、吹付け
施工の簡便さを取り入れた施工法を提供することであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的に鑑み鋭意研究
の結果、本発明者は、低水分で高い密度、強度及び耐蝕
性が得られるローセメントタイプの流し込み材を、粒度
及び材料の構成を通常の流し込み材のままにして、湿式
吹付け材とすれば、品質及び耐蝕性の点で従来の吹付け
施工より格段に優れているとともに流し込み材とも比肩
できる施工体を得ることができること、またこの湿式吹
付け材を吹付け施工時に保形性付与剤として珪酸アルカ
リ溶液を添加すれば、湿式吹付け材の流動性を消失させ
て保形性を持たせることができることを発見し、本発明
に想到した。

【０００７】すなわち、本発明の湿式吹付け施工法は、
粒径10mm以下の耐火性骨材67〜97.5重量％と、粒径10μ
m 以下の耐火性超微粉２〜25重量％と、アルミナセメン
ト0.5 〜８重量％とからなる耐火組成物100 重量％に対
して、分散剤0.01〜1.0 重量％を外掛けで添加してなる
ことを特徴とするローセメントキャスタブルを予めミキ
サーで水と混練して流し込みの作業性にしたものを圧送
ポンプで吹付けノズルに輸送し、前記吹付けノズルで圧
搾空気とともに、珪酸アルカリ溶液［ＳｉＯ₂／Ｒ₂ Ｏ
モル比が2.0 〜3.3 で（Ｒ₂ Ｏはアルカリ金属酸化物、
以下同じ。）、15℃でのＢｅ（ボーメ度）換算比重が40
以上］を保形性付与剤として前記ローセメントキャスタ
ブル粉体100 重量％に対して外掛けで0.1 〜1.5 重量％
添加し、吹付け施工することを特徴とする。

【０００８】以下本発明を詳細に説明する。 [1] ローセメントキャスタブルの組成 (A) 耐火組成物 耐火組成物は、(A-1) 耐火性骨材と、(A-2) 耐火性超微
粉と、 (A-3)アルミナセメントとからなる。

【０００９】(A-1) 耐火性骨材 本発明に使用する耐火性骨材は、電融アルミナ、焼結ア
ルミナ、ボーキサイト、カイアナイト、アンダリュサイ
ト、ムライト、シャモット、ロー石、珪石、アルミナ−
マグネシアスピネル、マグネシア、ジルコン、ジルコニ
ア、炭化珪素、黒鉛、ピッチ等からなる群から選ばれた
少なくとも１種であり、必要に応じて２種以上を併用す
ることができる。その耐火性骨材の粒径は10mm以下であ
る。粒径が10mmを超えるとポンプ圧送性が悪化し、リバ
ンドロスも多くなる。耐火性骨材の配合量は耐火組成物
100 重量％当たり67〜97.5重量％である。また好ましい
耐火性骨材の配合量は74〜94重量％である。

【００１０】(A-2) 耐火性超微粉 耐火性超微粉としては、非晶質シリカ、耐火性粘土、超
微粉シリカ、超微粉アルミナ、超微粉チタニア、超微粉
ムライト、超微粉ジルコニア、超微粉クロミア、超微粉
炭化珪素、超微粉カーボン等からなる群から選ばれた少
なくとも１種を使用し、必要に応じて２種以上を併用す
ることができる。その耐火性超微粉の粒径は10μm 以
下、好ましくは１μm 以下である。粒径が10μm を超え
ると分散剤との併用による減水効果が小さく、１μm 以
下ではその効果が顕著である。

【００１１】耐火性超微粉の配合量は耐火組成物100 重
量％当たり２〜25重量％である。２重量％未満では減水
効果が小さく、25重量％を超えると施工水量が増加する
とともに焼成後の収縮が大きくなる。好ましくは５〜20
重量％である。

【００１２】(A-3)アルミナセメント アルミナセメントとしては、ＪＩＳの１種、２種及び３
種クラスが適している。アルミナセメントの配合量は耐
火組成物100 重量％当たり0.5 〜８重量％である。0.5
重量％未満では強度発現が十分ではなく、８重量％を超
えると耐蝕性の低下が大きい。好ましくは１〜６重量％
である。

【００１３】(B) 分散剤 分散剤としてはヘキサメタリン酸ソーダ等の縮合燐酸の
アルカリ金属塩及び珪酸のアルカリ金属塩、あるいはカ
ルボン酸、フミン酸、アルキルスルホン酸、芳香族スル
ホン酸等の有機酸及びそのアルカリ金属塩等のうち、１
種以上を用いることができる。分散剤の添加量は上記構
成の耐火組成物100 重量％に対して外掛けで0.01〜１重
量％である。分散剤の添加量が0.01重量％未満では耐火
性超微粉に対する十分な分散効果が得られず、また１重
量％を超えると最適な分散状態が得られない。

【００１４】その他の成分としては、可使時間及び硬化
時間の調整剤、増粘剤、又は有機、無機及び金属等の繊
維、そして金属Ａｌ等の乾燥爆裂防止剤等を配合するこ
とができる。

【００１５】[2] 吹付け施工法 上記構成のローセメントキャスタブルをミキサーで水と
混練する。混練水量は通常の流し込み可能な程度に設定
する。添加水分量は粒度構成や耐火性骨材の気孔率によ
って大きな影響を受けるが、概ねローセメントキャスタ
ブル100 重量％に対して外掛けで５〜８重量％である。
混練物はミキサーから圧送ポンプにより吹付けノズルに
輸送し、吹付けノズルで圧搾空気とともに珪酸アルカリ
溶液を添加して、吹付け施工を行う。

【００１６】珪酸アルカリ溶液は保形性付与剤として用
いるが、保形性付与剤は吹付け施工した瞬間に上記構成
のローセメントキャスタブルの流動性を消失させて保形
性を持たせる作用を有する。珪酸アルカリ溶液は、吹
付け材の接着性が良好で、溶鋼品質への悪影響がなく
（リンやホウ素等の化合物は好ましくない）、また液
体として入手しやすい等の点で、他の保形性付与剤に比
べて優れている。

【００１７】珪酸アルカリ溶液としては、珪酸ソーダ溶
液や珪酸カリウム溶液が広く市販されている。特に珪酸
ソーダ溶液にはＪＩＳ規格があり、ＪＩＳ１号、ＪＩＳ
２号、ＪＩＳ３号等が使用可能である。コストの観点か
ら珪酸ソーダ溶液を使用するのが好ましい。

【００１８】珪酸アルカリ溶液のＳｉＯ₂ ／Ｒ₂ Ｏモル
比は2.0 〜3.3 で、15℃でのＢｅ（ボーメ度）換算比重
は40以上である。珪酸アルカリ溶液の15℃でのＢｅ（ボ
ーメ度）換算比重が40未満では、保形性付与効果が低
く、材料が垂れ落ちる。

【００１９】珪酸アルカリ溶液の粘度はＳｉＯ₂ ／Ｒ₂
Ｏモル比、Ｂｅ（ボーメ度）換算比重及び温度によって
決まり、同一の比重でもＳｉＯ₂ ／Ｒ₂ Ｏモル比が大き
くなるほど、そして温度が低くなるほど、粘度は高くな
る。そのため冬期に外気温が低下した場合には粘度が高
くなりノズルでの溶液の噴射が困難になる。その場合、
珪酸アルカリ溶液を加温して供給するようにする。珪酸
アルカリ溶液を水で希釈して、粘度を下げることも可能
であるが、希釈して15℃でのＢｅ（ボーメ度）換算比重
が40未満になると上記の保形性付与効果が低下し、材料
が垂れ落ちる問題が発生する。

【００２０】珪酸アルカリ溶液の添加量は、ローセメン
トキャスタブル粉体100 重量％に対して外掛けで0.1 〜
1.5 重量％である。添加量が0.1 重量％未満では珪酸ア
ルカリのゲル化による保形性が得られないため、吹付け
施工時に材料が垂れ落ちる。また1.5 重量％を超えると
珪酸アルカリ溶液のゲル化による凝結が早過ぎて、母材
との接着性が悪化する上に、熱間強度や耐蝕性も低下す
る。好ましくは0.2 〜1.0 重量％である。

【００２１】

【実施例】本発明を以下の実施例及び比較例により具体
的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものでは
ない。

【００２２】実施例１〜２、比較例１〜３ １．ローセメントキャスタブルの配合組成 各々表１に示す配合組成を用いた。

【００２３】２．施工の実施 (A-1) 耐火性骨材、(A-2) 耐火性超微粉及び(A-3) アル
ミナセメントを表１に示す組成で配合し、得られた(A)
耐火組成物に(B) 分散剤及び(C) 乾燥爆裂防止剤を表１
に示す分量で外掛けで添加し、ローセメントキャスタブ
ルを調製した。

【００２４】実施例１〜２では、このローセメントキャ
スタブルに表１に示す(E) 予備混練水分量の水を加えて
混練し、その後で吹付けノズルから圧搾空気とともに
(D) 珪酸ソーダ溶液（ＳｉＯ₂ ／Ｎａ₂ Ｏモル比＝2.1
0、15℃でのＢｅ（ボーメ度）換算比重＝50）を表１に
示す分量で外掛けで添加し、吹付け施工を行った。また
比較例２〜３では表１に示す組成の乾式吹付け材とし、
従来の半乾式吹付け法により施工した。

【００２５】施工後、各施工体より所定の大きさに切り
出したものを乾燥させて試験片とした。吹付け施工全工
程で加えた水分量は各々表１の(F) に示す通りである。
また比較例１では、ローセメントキャスタブルに表１に
示す(E) 予備混練水分量の水を加えて混練し、所定の型
枠に流し込み、試験片を作成した。各実施例及び比較例
で適用した施工法も表１に示す。

【００２６】 表１ 実施例 比較例 成分割合及び施工法 １ ２ １ ２ ３ (A) 耐火組成物 (A-1) 耐火性骨材 電融アルミナ（5mm 超）⁽¹⁾ 17 − 17 − − 電融アルミナ（5mm 下）⁽²⁾ 35 45 35 − − 電融アルミナ（3mm 下）⁽³⁾ − − − 40 40 電融アルミナ（1mm 下）⁽⁴⁾ 16 25 16 26 30 マグネシアクリンカー⁽⁵⁾ − 8 − − 8 炭化珪素⁽⁶⁾ 18 − 18 18 − ピッチ ⁽⁷⁾ 2 − 2 2 − (A-2) 耐火性超微粉 粘土⁽⁸⁾ 1 − 1 3 3 アルミナ超微粉⁽⁹⁾ 5 16 5 5 13 非晶質シリカ⁽¹⁰⁾ 3 1 3 3 1 カーボンブラック⁽¹¹⁾ 1 − 1 1 − (A-3) アルミナセメント⁽¹²⁾ 2 5 2 2 5 (B) 分散剤 ヘキサメタリン酸ソーダ⁽¹³⁾ 0.1 0.1 0.1 − − (C) 乾燥爆裂防止剤 金属アルミニウム⁽¹³⁾ 0.5 − 0.5 0.5 − 有機繊維⁽¹³⁾ − 0.05 − − 0.05 (D) 珪酸ソーダ溶液⁽¹⁴⁾ 0.4 0.5 − − − (E) 予備混練水分量⁽¹⁴⁾ 5.2 5.5 5.2 2.0 2.0 (F) 吹付け施工体の全水分量⁽¹⁴⁾ 5.4 5.8 − 11.5 12.3 施工法 本発明 本発明 流込み 半乾式 半乾式

【００２７】注(1) 粒径５mm〜10mm、単位：重量％。 (2) 粒径１〜５mm、単位：重量％。 (3) 粒径１〜３mm、単位：重量％。 (4) 粒径１mm以下、単位：重量％。 (5) 粒径１mm以下、単位：重量％。 (6) 粒径150 μm 以下、単位：重量％。 (7) 粒径１mm以下、単位：重量％。 (8) 単位：重量％。 (9) 粒径10μm 以下、単位：重量％。 (10)粒径１μm 以下、単位：重量％。 (11)粒径１μm 以下、単位：重量％。 (12)ＪＩＳ１種、単位：重量％。 (13)単位：(A) を100 重量％に対しての外掛けの重量
％。 (14)単位：(A) +(B)の乾燥粉体を100 重量％に対しての
外掛けの重量％。

【００２８】３．評価 (1) 試験片での評価 各試験片に対して嵩比重を1000℃及び1500℃で測定した
後、以下に示す条件で曲げ強度及び侵蝕指数の測定を行
った。結果を表２に示す。

【００２９】曲げ強度（kgf/cm² ）：JIS-R2553 に基
づいて、焼成後曲げ強度（1000℃及び1500℃）と熱間曲
げ強度（1500℃）を測定した。 侵蝕指数：実施例１、比較例１及び２では、侵蝕材と
して高炉スラグを用い、1500℃の溶融温度に５時間保持
し、回転侵蝕試験を行った。 一方、実施例２及び比較例３では、侵蝕材として転炉ス
ラグ（ＣａＯ／ＳｉＯ₂ のモル比が4.2 ）を用い、1650
℃の溶融温度に５時間保持し、回転侵蝕試験を行った。
回転侵蝕試験後、耐火物サンプルを採取して侵蝕厚みを
測定した。得られた侵蝕厚みを時間当たりの値に換算
し、比較例１及び２については実施例１の測定値を100
とし、比較例３については実施例２の測定値を100 と
し、それに対する各サンプルの侵蝕厚みの相対値を侵蝕
指数とした。

【００３０】 表２ 実施例 比較例 項目 １ ２ １ ２ ３ 嵩比重 1000℃ 2.85 2.95 2.90 2.31 2.38 1500℃ 2.88 2.90 2.93 2.21 2.30 焼成後曲げ強度 1000℃⁽¹⁾ 61 83 78 23 45 1500℃⁽¹⁾ 125 210 160 150 150 熱間曲げ強度 1500℃⁽¹⁾ 31 35 37 9 13 侵蝕指数⁽²⁾ 100 100 82 375 315 注(1) 単位：kgf/cm² 。 (2) 実施例１あるいは実施例２を100 としての指数値。

【００３１】(2) 実用評価 実施例１、比較例１及び２を実際の高炉主樋に施工し、
溶銑量1000t 当りの平均溶損厚みを測定し、溶損速度
（mm／1000t 溶銑量）を求めた。結果を表３に示す。

【００３２】 表３ 実施例１ 比較例１ 比較例２ 溶損速度（mm／1000t 溶銑量） ５．９ ５．２ １９．３

【００３３】実施例１、比較例１及び比較例２は、耐火
性骨材がＡｌ₂ Ｏ₃ −ＳｉＣ−Ｃ系の例で、全体の配合
をほぼ同一にして、施工法による品質及び耐蝕性の差違
を比較したものである。実施例１は、比較例１の流し込
み施工に比べて若干劣るものの、比較例２の従来の半乾
式吹付け施工に比べれば格段に優れている。実施例２及
び比較例３は骨材がＡｌ₂ Ｏ₃ −ＭｇＯ系の例である。
やはり実施例２は比較例３に比べて、品質及び耐蝕性が
非常に優れている。

【００３４】

【発明の効果】通常の流し込み材の粒度構成及び配合組
成を有するローセメントキャスタブルを予めミキサーで
水と混練して流し込み用の作業性にし、それを圧送ポン
プで吹付けノズルに送り、ノズルにおいて珪酸アルカリ
溶液を保形性付与剤として少量添加して吹付け施工する
ことにより、従来の吹付け施工より品質及び耐蝕性の点
で格段に優れ、流し込み材とも比肩できる施工体を得る
ことができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヴィンセント・デ・レスティーボ 米国、オハイオ州、コロンバス、シオッ トパークウェイ 2700 (72)発明者 ジョン・エイ・ウォークマン 米国、オハイオ州、コロンバス、シオッ トパークウェイ 2700 (56)参考文献 特開 昭62−36071（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−236657（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C04B 35/66 F27D 1/16

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粒径10mm以下の耐火性骨材67〜97.5重量
   ％と、粒径10μm 以下の耐火性超微粉２〜25重量％と、
   アルミナセメント0.5 〜８重量％とからなる耐火組成物
   100 重量％に対して、分散剤0.01〜1.0 重量％を外掛け
   で添加してなることを特徴とするローセメントキャスタ
   ブルを予めミキサーで水と混練して流し込みの作業性に
   したものを圧送ポンプで吹付けノズルに輸送し、前記吹
   付けノズルで圧搾空気とともに、珪酸アルカリ溶液［Ｓ
   ｉＯ₂ ／Ｒ₂ Ｏモル比が2.0 〜3.3で（Ｒ₂ Ｏはアルカ
   リ金属酸化物）、15℃でのＢｅ（ボーメ度）換算比重が
   40以上］を保形性付与剤として前記ローセメントキャス
   タブル粉体100 重量％に対して外掛けで0.1 〜1.5 重量
   ％添加し、吹付け施工することを特徴とする湿式吹付け
   施工法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の湿式吹付け施工法にお
   いて、前記珪酸アルカリ溶液が珪酸ソーダ溶液又は珪酸
   カリウム溶液であることを特徴とする湿式吹付け施工
   法。