JP3148651B2

JP3148651B2 - 緻密質不定形耐火物の熱間吹付け施工方法

Info

Publication number: JP3148651B2
Application number: JP27190196A
Authority: JP
Inventors: 敏彦武重
Original assignee: 大光炉材株式会社
Priority date: 1996-09-20
Filing date: 1996-09-20
Publication date: 2001-03-19
Anticipated expiration: 2016-09-20
Also published as: JPH1096591A

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
の各種の溶融金属容器、雰囲気炉等の内張りを熱間吹付
け法により施工する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】各種の溶炉を緊急に補修する場合に被施
工体表面は残熱を有することが多いので、それに起因す
る様々な施工上の弊害が発生する。施工方法自体にかな
り制約があるが、吹付け施工は最も有効な工法の１つで
ある。しかし、その吹付け施工方法も、被施工体の残熱
により吹付け後の施工体内部に急激に水蒸気圧が発生
し、それによって施工体が剥離又は爆裂するという問題
（いわゆるポッピング現象）が生じる。この現象は施工
される材料が緻密であればある程顕著に現れる。

【０００３】この問題に対しては、従来から乾式吹付け
材を主にして専ら配合組成を修正するという方法で対策
が施されてきた。例えば、結合剤と硬化促進剤の種類
及び量比の調整によって、硬化速度をコントロールする
方法（特公昭45-12503号及び同55-6598 号）、ガス発
生を伴う結合剤を添加する方法（特開平5-139851号、同
5-139852号）、顆粒状結合剤を使用する方法（特開平
6-191956号）等が知られている。

【０００４】しかしながら、上記方法により得られた乾
式吹付け施工体は組織が緻密でない上に、配合される結
合剤や硬化促進剤は高温でガラス物質を生成し易いの
で、耐火性に劣るという問題がある。そのため、溶融金
属容器等の用途には耐用性が十分でなく、短期間の使用
に供されるのが通常である。このような事情のため、従
来の乾式吹付け材、半乾式吹付け材又は湿式吹付け材は
勿論のこと、さらにこれらの材料より格段に緻密で優れ
た性能を有する低セメントキャスタブル等に対して適用
できるとともに、優れた機械的強度を有する緻密質不定
形耐火物を形成する施工方法が望まれている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、残熱を有する被施工体表面に緻密質不定形耐火物を
吹付け施工する際に、施工体が加熱水蒸気によって剥離
又は爆裂するのを防止する施工方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、加熱した被施工体に緻密質不定形
耐火物を吹付ける際に、施工体を多層化し、第一層をで
きるだけ薄くするとともに、各層の吹付け直後に施工面
にベンチングホールを設けることにより、施工体が加熱
水蒸気によって剥離又は爆裂するのを防止しつつ、良好
な強度を有する緻密質不定形耐火物の層を形成すること
ができることを発見し、本発明に想到した。

【０００７】すなわち、本発明の熱間吹付け施工方法
は、加熱した被施工体に緻密質不定形耐火物を吹付ける
際に、第一層の吹付け厚みを10〜30mmとし、第二層以降
の吹付け厚みを各々30〜100 mmとすることを特徴とす
る。各層の吹付け直後に、施工面に直径が２〜10mmのベ
ンチングホールを30〜100 mmの間隔で設けるのが好まし
い。

【０００８】以下本発明を詳細に説明する。 [1] 緻密質不定形耐火物の組成本発明の熱間吹付け施工方法に使用することができる耐
火材組成物としては、湿式流し込み耐火材である低セメ
ントキャスタブル、又はそれに類似の超微粒子の分散・
凝集作用に依存する硬化機構を有するセメントレスキャ
スタブル等が挙げられる。吹付け施工方法としては湿式
法が好ましく、それには特に低セメントキャスタブル好
ましい。低セメントキャスタブルの好ましい組成は、耐
火性骨材(A-1) 、耐火性超微粉(A-2) 及びアルミナセメ
ント (A-3)からなる耐火組成物に分散剤を配合してな
る。低セメントキャスタブルの組成について、以下詳述
する。

【０００９】(A) 耐火組成物 (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
るのが好ましい。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％であるの
が好ましい。より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
が好ましく、より好ましくは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％であるのが好ましい。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。より
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％であるのが好
ましい。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。より好まし
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％であるのが好ましい。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】(C) 他の成分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
金属アルミニウム等の乾燥爆裂防止剤等を配合すること
ができる。

【００１５】[2] 硬化促進剤の添加低セメントキャスタブル等の流し込み耐火材組成物をミ
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、概ね低セメン
トキャスタブル100 重量％に対して外掛けで５〜８重量
％であるのが好ましい。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
気とともに硬化促進剤として珪酸アルカリ溶液を添加す
るのが好ましい。

【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
の低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／Ｒ₂Ｏモル
比は2.0 〜3.3 で、15℃でのＢｅ（ボーメ度）換算比重
は30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30未満では、保形性付与効果が低
く、耐火材料が垂れ落ちる。

【００１９】珪酸アルカリ溶液の添加量は、低セメント
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％であるのが好ましい。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。より好ましくは0.2 〜1.0 重量％であ
る。

【００２０】[3] 熱間吹付け施工方法本発明の熱間吹付け施工方法はキャスタブルを多段吹付
けすることを特徴とする。低セメントキャスタブルの場
合、緻密な施工体を得るには湿式吹付け法により被施工
体に吹付けるのが好ましいが、本発明はこれに限定され
ない。

【００２１】(1) 多段吹付け工程 (a) 第一層被施工体を冷却して残熱の影響を緩和するとともに、自
らは水蒸気による剥離又は爆裂を避けるために、第一層
はできるだけ薄くする必要がある。具体的には、第一層
の厚み（乾燥厚み）は10〜30mmとする。第一層の厚みが
10mm未満であると、施工層による被施工体の冷却効果が
小さく、また30mmを超えると施工体の乾燥硬化が遅くな
る。従って、第一層を形成する際には、施工者はできる
だけ速やかに吹付けノズルを移動させ、施工体が厚くな
らないように注意する必要がある。

【００２２】(b) 第二層第二層以降は薄い第一層上に形成するもので、キャスタ
ブルの組成は第一層と同じでよい。第一層は被施工体の
残熱により施工後急激に乾燥するが、第二層の施工のタ
イミングは第一層がまだ十分に湿潤状態にある間であ
る。

【００２３】第二層以降の厚み（乾燥厚み）はそれぞれ
30〜100 mmとする。第二層の厚みが30mm未満であると緻
密質不定形耐火物形成の作業効率が低く、また100 mmを
超えるとベンチングホールを開ける際のフォークが十分
内部まで到達しにくくなる。なお、緻密質不定形耐火物
全体を厚くする場合には、第二層上にさらに第三層、第
四層・・・と塗工を重ねても良く、その場合の各層の厚
みは第二層と同じでよい。第三層以降を重ねる場合も、
下の層がまだ十分に湿潤状態にある間に施工する。

【００２４】(c) 層構成の例上記のような多段吹付け工程により形成する緻密質不定
形耐火物の例を図２に示す。被施工体６上には第一層
８、第二層９、第二層10（必要に応じ）が形成されてい
る。施工体の形成過程で輻射熱を受けることが分かる。
なお、12はノズルを示す。

【００２５】(2) ベンチングホール (a) フォークベンチングホールとは施工体内部から発生する水蒸気の
発散を容易にするために設ける孔である。通常はベンチ
ングホールを第一層から各層ごとに設けるが、必要に応
じて第一層では省略しても良い。ベンチングホールを形
成するにはフォーク状の器具を施工直後の施工体に突き
刺すのが好ましい。フォークの一例を図１に示す。フォ
ーク１は長い柄２と、ウェブ部４を介して柄２に連結す
る複数の串部３とを有する。各串部３の先端部３ａはテ
ーパ状（例えば60°）になっている。

【００２６】(b) 孔径ベンチングホールの孔径（串部３の直径ｄに相当す
る。）は２〜10mmが好ましい。孔径が２mm未満であると
フォーク１の各串部３の強度が低くてフォーク１を施工
体に突き刺しにくく、また10mmを超えると水蒸気の発散
効果の更なる増大が期待できない割に施工体に与える傷
が大きくなりすぎるという弊害が生じる。

【００２７】(c) 配置ベンチングホールの間隔（串部３の間隔Ｓに相当す
る。）は30〜100 mmとするのが好ましい。ベンチングホ
ールの間隔を30mm未満としても水蒸気発散の効果の更な
る増大が期待できない割に施工体に与える傷が無視でき
なくなる。また間隔が100 mmを超えると、水蒸気発散の
効果が小さくなりすぎる。

【００２８】(d) 深さベンチングホールの深さは施工した各層の厚みの２／３
〜４／４程度とするのが好ましい。深さが施工厚の２／
３であると水蒸気の発散効果が十分でなく、また４／４
を超えても水蒸気の発散効果の更なる増大はほとんどな
い。

【００２９】

【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。

【００３０】合成例１低セメントキャスタブルの調製 (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（重量％）で配合し、得
られた(A) 耐火組成物100 重量％に(B) 分散剤及び(C)
乾燥爆裂防止剤を表１に示す外掛け分量（重量％）で添
加し、低セメントキャスタブルを調製した。

【００３１】

【００３２】注(1) 粒径10mm未満５mm以上、単位：重量％。 (2) 粒径５mm未満１mm以上、単位：重量％。 (3) 粒径１mm未満、単位：重量％。 (4) 粒径150 μm 以下、単位：重量％。 (5) 粒径１mm以下、単位：重量％。 (6) 単位：重量％。 (7) 粒径１μm 以下、単位：重量％。 (8) 粒径10μm 以下、単位：重量％。 (9) 粒径１μm 以下、単位：重量％。 (10)ＪＩＳ１種、単位：重量％。 (11)単位：(A) を100 重量％に対しての外掛けの重量
％。

【００３３】実施例１〜５、比較例１〜４合成例１で得た低セメントキャスタブル100 重量部に対
して5.2 重量部の水を混練して流し込み軟度の作業性に
した。これを圧送ポンプで吹付けノズルに輸送し、圧搾
空気とともに硬化促進剤としてJIS1号水ガラス（珪酸ソ
ーダ溶液、ＳｉＯ₂／Ｎａ₂Ｏモル比＝2.10、15℃での
Ｂｅ（ボーメ度）換算比重＝50）0.4 重量部（外割り）
を添加し、所定の温度に加熱昇温された図２に示す樋状
容器（低セメントキャスタブルで成形）に湿式吹付け施
工し、第一層を形成した。

【００３４】第一層がまだ湿潤状態にある間に、同じ低
セメントキャスタブルを湿式法で吹付けて第二層を形成
した。なお実施例１〜５及び比較例１、４では第二層の
形成直後に、図１のフォーク（串部の直径：２〜10mm、
長さ：150 mm、先端テーパ：60°、串部の間隔：30〜13
0 mm）を使用してベンチングホールを形成した。表２に
施工条件及び施工体の観察結果を示す。

【００３５】表２実施例施工条件１２３４５残熱温度（℃） 400 400 400 800 800 施工体各層の厚み（mm）第一層 10 30 20 20 30 第二層 100 100 100 100 50 ベンチングホール有無有り有り有り有り有り孔直径（mm） 6 6 2 2 10 間隔（mm） 100 30 100 100 100 深さ（mm）施工体の性状良好良好良好良好良好

【００３６】表２（続き）比較例施工条件１２３４残熱温度（℃） 400 400 800 400 施工体各層の厚み（mm）第一層 40 20 10 20 第二層 − 100 50 100 ベンチングホール有無有り無し無し有り孔直径（mm） 6 − − 6 間隔（mm） 100 − − 130 施工体の性状第一層に全体的に表面剥離第二層に部分的剥離部分的剥離剥離

【００３７】実施例１〜５の施工体はいずれも良好な性
状を示したのに対して、比較例１の施工体では第一層が
40mmと厚いために、第一層目で既に部分剥離が起こっ
た。比較例２及び３では、ベンチングホールを設けてい
ないので、剥離が起こった。また比較例４ではベンチン
グホールの間隔が大きすぎるために、第二層に部分剥離
が起こった。

【００３８】以上低セメントキャスタブルを使用した場
合について本発明の施工方法を説明したが、本発明は低
セメントキャスタブルに限定されることなく、他の耐火
材にも適用することができる。また、施工方法は湿式に
限定されず、乾式吹付け法にも適用可能である。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、低セメントキャスタブ
ル等のキャスタブルを加熱した被施工体に吹付ける際
に、多段吹付け法により施工体を多層化し、第一層をで
きるだけ薄くするとともに、各層の吹付け直後に施工面
にベンチングホールを設けることにより、施工体が加熱
水蒸気によって剥離又は爆裂するのを防止しつつ、良好
な強度を有する緻密質不定形耐火物の層を形成すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ベンチングホールを形成するのに使用するフォ
ークの先端部を拡大して示す側面図である。

【図２】本発明の緻密質不定形耐火物の施工方法を説明
するための概略断面図である。

【符号の説明】

１・・・フォーク２・・・柄３・・・串部４・・・ウェブ部

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】加熱した被施工体に緻密質不定形耐火物
を吹付ける際に、第一層の吹付け厚みを10〜30mmとし、
第二層以降の各層の吹付け厚みを30〜100 mmとすること
を特徴とする緻密質不定形耐火物の熱間吹付け施工方
法。
【請求項２】請求項１に記載の熱間吹付け施工方法に
おいて、各層の吹付け直後に、施工面に直径が２〜10mm
のベンチングホールを30〜100 mmの間隔で設けることを
特徴とする熱間吹付け施工方法。
【請求項３】請求項１又は２に記載の熱間吹付け施工
方法において、吹付け材として低セメントキャスタブル
を使用することを特徴とする熱間吹付け施工方法。