JP3172966B2

JP3172966B2 - 流しこみ耐火組成物の湿式吹付け施工方法

Info

Publication number: JP3172966B2
Application number: JP01311697A
Authority: JP
Inventors: 公士渡部; 国夫田中; 伸幸高橋; 聡太田
Original assignee: 大光炉材株式会社
Priority date: 1997-01-08
Filing date: 1997-01-08
Publication date: 2001-06-04
Anticipated expiration: 2017-01-08
Also published as: JPH10194853A; TW466219B

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は取鍋、タンデイッシ
ュ、樋等の溶融金属容器の内張り材として使用される緻
密質不定形耐火物製造用流しこみ耐火組成物の湿式吹付
け施工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】緻密質流しこみ耐火組成物を水又はその
他の混練液で混練して流しこみ軟度の作業性に調整した
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保形性付与剤又は凝集剤を水
溶液で添加して湿式吹付け施工する施工方法は、従来の
乾式、半乾式又は湿式吹付け施工方法と比べて、施工性
及び施工体の品質において格段に優れており、このよう
な湿式吹付け施工する施工方法に関して、本出願人は先
に幾つかの特許出願をした（特願平8-179913号、特願平
8-269399号及び特願平8-293215号）。

【０００３】施工性に関しては、上記湿式吹付け施工方
法は、リバンドロスや発塵が少なく、ノズルマンの技量
に依存する水量調節も必要でないため施工が安定してい
るという利点を有する。また施工体の品質に関しては、
施工体の組織が均一かつ緻密であるため、従来吹付け法
に比較して耐食性及び強度が格段に優れ、流し込み施工
体に比肩できる程である。中でも特願平8-269399号及び
特願平8-293215号の流し込み耐火組成物はセメントを含
有せず、常温では硬化しないので、ポンプ輸送時に材料
が硬化してホース又はパイプを閉塞するというトラブル
がない。

【０００４】しかしこの新規な湿式吹付け施工法にも次
のような課題があることが分かった。すなわち、一つに
は施工体組織が緻密であるだけに、使用時に熱応力によ
る亀裂の発生・伝播が生じやすいという問題がある。ま
た特願平8-293215号の湿式吹付け施工方法の場合、得ら
れる施工体の養生・乾燥強度が幾分弱いため、内張り施
工された溶湯容器等を養生乾燥した後、クレーンなどで
吊り上げ移動したりするとき、衝撃や自重による容器の
変形などによって施工体中に亀裂が生じる場合がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、高い密度、強度及び耐食性を有し、かつ熱応力吸収
性及び耐スポーリング性に優れた緻密質不定形耐火物施
工体を得ることができる流し込み可能な耐火組成物を湿
式吹付け施工する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】上記問題を解決するため
に鋭意研究の結果、本発明者は、耐火性骨材及び耐火性
超微粉を含有するが、セメントを含まず、常温では硬化
しない流しこみ耐火組成物からなる施工体に優れた保形
性、熱応力吸収性及び耐スポーリング性を付与するため
には、湿式吹付け施工する流しこみ耐火組成物に塩基性
乳酸アルミニウムを添加するのが非常に効果的であるこ
とを発見し、本発明を完成した。

【０００７】すなわち、本発明のセメントを含まず、常
温では硬化しない流しこみ耐火組成物の湿式吹付け施工
方法は、前記流しこみ耐火組成物が粒径10mm以下に粒度
調整された耐火性骨材70〜98重量％と、粒径10μm 以下
の耐火性超微粉２〜30重量％との合計100 重量％に対し
て、塩基性乳酸アルミニウム0.3 〜２重量％を外掛けで
添加してなり、前記流しこみ耐火組成物を、水又はその
他の混練液で混練して流しこみ軟度の作業性に調整した
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、前記耐火性骨材及び前記耐
火性超微粉の合計100 重量％に対して固形分基準で0.2
〜１重量％（外掛け）の保形性付与剤を水溶液の状態で
添加して、吹付け施工することを特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下に本発明をさらに詳細に説明
する。 [1] 流しこみ耐火組成物本発明の湿式吹付け施工方法に使用する流しこみ耐火組
成物は、(A) 耐火性骨材、(B) 耐火性超微粉及び(C) 塩
基性乳酸アルミニウムを含有する。

【０００９】(A) 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、カイヤナイト、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。

【００１０】耐火性骨材の粒径は10mm以下である。粒径
が10mm超になると流しこみ耐火組成物のポンプ圧送性が
悪化し、リバンドロスも多くなる。耐火性骨材の好まし
い粒径は８〜0.01mmである。

【００１１】耐火性骨材の配合量は耐火性骨材＋耐火性
超微粉100 重量％当り70〜98重量％である。好ましい耐
火性骨材の配合量は75〜95重量％である。

【００１２】(B) 耐火性超微粉耐火性超微粉としてはアルミナ、非晶質シリカ、シリ
カ、チタニア、ムライト、ジルコニア、クロミア、炭化
珪素、カーボン等の超微粉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。

【００１３】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超になると骨材粒
子間への超微粉の充填性が良くなく、１μｍ以下ではそ
の充填性がより優れている。

【００１４】耐火性超微粉の配合量は、耐火性骨材＋耐
火性超微粉100 重量％当り２〜30重量％である。２重量
％未満では充填性が悪く、30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
い耐火性超微粉の配合量は５〜25重量％である。

【００１５】(C) 塩基性乳酸アルミニウム塩基性乳酸アルミニウムの作用は、耐火物の膨張に伴
う熱応力を吸収して耐スポーリング性を向上させ、保
形性付与剤の１つである珪酸アルカリと反応して保形性
付与効果を高めることである。さらに付随的であるが、
施工体の乾燥時の水蒸気爆裂防止効果も期待できる。

【００１６】塩基性乳酸アルミニウムは、Ａｌ（ＯＨ）
_3-X（Lactic Acid ）_x・ｎＨ₂Ｏの化学式で表される
多核錯体からなる高分子電解質である。塩基性乳酸アル
ミニウムは、多木化学株式会社より「タキセラム」の商
品名で市販されており、G-17P 、M-160P等の種類があ
る。

【００１７】塩基性乳酸アルミニウムは特公昭58-5174
号に記載の方法により製造することができ、具体的に
は、水溶性アルミニウム塩と炭酸又は炭酸塩とを反応さ
せて得たアルミナ水和物と乳酸とを、Ａｌ₂Ｏ₃／乳酸
のモル比が0.3 〜2.0 の範囲となるような比率で反応さ
せることにより得られる。

【００１８】塩基性乳酸アルミニウムの添加量は、耐火
性骨材＋耐火性超微粉100 重量％に対して、外掛けで0.
3 〜２重量％が適当である。0.3 重量％未満では耐スポ
ーリング性及び熱応力吸収効果が小さく、２重量％超で
は施工体の強度の低下が著しい。好ましくは0.4 〜1.5
重量％である。

【００１９】[2] 湿式吹付け施工法 (A) 混練上記組成の流しこみ耐火組成物を水又はその他の混練液
で混練して、流し込み可能な程度の作業性にする。水又
はその他の混練液の添加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、耐火性骨材＋耐火
性超微粉100 重量％に対して約5.5 〜９重量％（外掛
け）である。水又はその他の混練液の添加量が5.5 重量
％未満であると、流しこみ耐火組成物の流動性が不十分
であり、また９重量％を超えると流落等の吹付け施工性
の低下が起こる。

【００２０】(B) 保形性付与剤の添加耐火性骨材、耐火性超微粉及び塩基性乳酸アルミニウム
を水又はその他の混練液で混練してなる混練物は、圧送
ポンプで吹付けノズルに輸送し、吹付けノズルで圧搾空
気とともに保形性付与剤を添加して、吹付け施工を行
う。

【００２１】保形性付与剤としては、珪酸アルカリ又は
アルミン酸アルカリを使用するのが好ましく、また水溶
液の状態で添加するのが好ましい。保形性付与剤は、吹
付け施工した瞬間に上記組成の流しこみ耐火組成物の混
練物の流動性を消失させて保形性を持たせる作用を有す
る。

【００２２】(1) 珪酸アルカリ珪酸アルカリとしては、ＳｉＯ₂／Ｒ₂Ｏ（ただしＲ₂
Ｏはアルカリ金属酸化物である。）のモル比が2.0 〜3.
3 であるのが好ましい。珪酸アルカリ水溶液としては、
珪酸ソーダ水溶液や珪酸カリウム水溶液が市販されてい
る。特に珪酸ソーダ水溶液にはＪＩＳ規格（ＪＩＳ１
号、ＪＩＳ２号、ＪＩＳ３号等）があるが、これらをそ
のまま又は希釈して使用することができる。

【００２３】(2) アルミン酸アルカリアルミン酸アルカリとしては、Ｒ₂Ｏ／Ａｌ₂Ｏ₃（た
だしＲ₂Ｏはアルカリ金属酸化物である。）のモル比が
１〜３であるのが好ましい。なかでもＮａ₂Ｏ／Ａｌ₂
Ｏ₃のモル比が１〜３程度のアルミン酸ソーダは、水溶
液又は粉末状で市販されている。我が国では、アルミン
酸カリウムは価格が高い点であまり普及していないが、
もちろん使用可能である。

【００２４】(3) 添加量保形性付与剤の添加量は、施工温度、塩基性乳酸アルミ
ニウムの添加量等の影響を受ける。一般には施工温度が
高くなると水蒸気圧に抗して硬化を早めるために、保形
性付与剤の含有量を多くする。また塩基性乳酸アルミニ
ウムが多くなると流動性が勝ってくるので、材料の流落
を防止するためには保形性付与剤の添加量を増加させる
必要がある。

【００２５】以上の点を考慮に入れて、保形性付与剤の
添加量（固形分基準）は、耐火性骨材＋耐火性超微粉10
0 重量％に対し、外掛けで0.2 〜１重量％が適当であ
る。0.2 重量％未満では保形性付与効果が小さく、また
１重量％超ではアルカリ成分が多くなって耐蝕性が低下
する。好ましい保形性付与剤の添加量は0.3 〜0.8 重量
％である。

【００２６】保形性付与剤を水溶液状で使用する場合、
その濃度は25〜50重量％程度が適当である。水溶液とし
ての添加量は、水分量が増加して施工体の組織の緻密性
が低下するのを防ぐために、固形分添加量が0.2 〜１重
量％となることを条件として、約２重量％以下とするの
が好ましい。保形性付与剤水溶液は、混練物輸送用圧送
ポンプと同調して作動する定量ポンプで供給するのが好
ましい。

【００２７】

【実施例】本発明を以下の実施例及び比較例より具体的
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。

【００２８】実施例１塩基性乳酸アルミニウムの熱応力吸収性を評価するため
に、下記表１に示す基本配合の流しこみ耐火組成物に、
塩基性乳酸アルミニウム［Ａｌ₂Ｏ₃34.5±1.5 重量％
及び乳酸48±2.0 重量％の組成を有するｐＨ５の淡黄色
粉末（商品名M-160P、多木化学株式会社製）］を、耐火
性骨材＋耐火性超微粉を100 重量％として固形分基準で
それぞれ０重量％、0.4 重量％、0.8 重量％及び1.2 重
量％の割合（外掛け）で添加した。

【００２９】

【００３０】得られた混合物を6.5 重量％（外掛け）の
水で混練して、４cm×４cm×10cmの型枠に流し込んだ。
気温20℃、湿度80％の室内で24時間養生後、110 ℃で24
時間型枠に材料を入れたまま乾燥・硬化させた。脱枠し
て得た試験片をさらに110 ℃で24時間乾燥して、熱応力
の測定に供した。なお塩基性乳酸アルミニウムを無添加
の場合には、流動性を出すためにヘキサメタリン酸ソー
ダ0.08重量％（外掛け）を添加した。

【００３１】熱応力の測定には図１に示す装置を用い
た。測定方法については、試験片１の上下端を軽く押棒
で押さえ、加熱中の試験片１の上下端の変位をレーザー
光により計測し、試験片１の上下端位置が常に一定にな
るように試験片１を加圧して試験片１の熱膨張による変
位分を自動的に補正し、そのときの荷重を熱応力として
ロードセル２により測定した。各試験片１の熱応力の測
定結果を図２に示す。

【００３２】塩基性乳酸アルミニウム無添加の試験片
（No. １）は、約450 ℃から急激かつ大きな熱応力を発
生させた。それに対して、塩基性乳酸アルミニウム0.4
重量％を添加した試験片（No. ２）では熱応力の発生開
始が約600 ℃と遅く、熱応力ピークの大きさもNo. １の
約半分程度であった。さらに塩基性乳酸アルミニウムの
添加量を0.8 重量％（No. ３）及び1.2 重量％（No.
４）と増加させるに従って、熱応力の発生は減少し、そ
れだけ応力の吸収性が増すことが分かった。

【００３３】次に上記混練物を実際に湿式吹付け施工し
たものについて、嵩比重、強度及び耐スポーリング性を
調べた。湿式吹付け施工は、混練物を圧送ポンプで吹付
けノズルに輸送し、吹付けノズルで圧搾空気とともに保
形性付与剤として0.8 重量％の珪酸ソーダ水溶液（ＪＩ
Ｓ１号組成、濃度44重量％）を添加し、吹付けることに
より行った。得られた施工体（No. ５〜８）における塩
基性乳酸アルミニウム、ヘキサメタリン酸ソーダ、混練
水量及び珪酸ソーダ水溶液の添加量を表２に示す。

【００３４】表２試験片No. 配合（重量％）５６７８塩基性乳酸アルミニウム 0.4 0.8 1.2 − ヘキサメタリン酸ソーダ − − − 0.08 混練水量 6.5 6.5 6.5 6.0 珪酸ソーダ水溶液 0.8 0.8 0.8 0.8

【００３５】得られた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、嵩比重及び曲げ強度
の測定ならびにスポーリング試験を行った。なおスポー
リング試験については、まず４cm×４cm×16cmのサイズ
で1300℃×３時間予備焼成した試験片に対して弾性率
（Ａ）を測定した。次に1300℃で20分間加熱後強制空冷
するという方法で熱衝撃を３回繰り返し加えた後で再度
弾性率（Ｂ）を測定した。上記弾性率の比（Ｂ／Ａ）を
弾性率の低下率とし、それにより耐スポーリング性を評
価した。弾性率の低下率の値が大きい程耐スポーリング
性が良いと判定した。これらの試験結果を表３に示す。

【００３６】表３試験片No. 特性５６７８嵩比重 110 ℃×24hr乾燥後 3.05 3.06 3.06 3.05 1300℃×３hr焼成後 2.93 2.94 2.92 2.94 曲げ強度（MPa ） 110 ℃×24hr焼成後 4.0 4.5 5.3 3.1 1300℃×３hr焼成後 21.0 21.8 20.5 22.1 弾性率（×10³MPa） 1300℃×３hr焼成後(A) 94.7 89.2 83.4 94.8 スポーリング試験後(B) 23.9 23.7 23.4 13.4 弾性率低下率（B/A ）×100 25.2 26.6 28.0 14.1

【００３７】表３の結果から、110 ℃での乾燥強度は塩
基性乳酸アルミニウムを添加すると大きくなることが分
かった。一方1300℃焼成強度は塩基性乳酸アルミニウム
の添加量が増加するにつれて幾分低下する傾向にあっ
た。耐スポーリング性は塩基性乳酸アルミニウムの添加
量の増加とともに良くなった。これには前述した熱応力
吸収性の良さが寄与していると考えられる。

【００３８】実施例２塩基性乳酸アルミニウムと保形性付与剤との反応による
保形性付与効果を調べるために、上記表１に示す基本配
合の流しこみ耐火組成物に塩基性乳酸アルミニウム１重
量％（外掛け）を添加したものを6.5 重量％（外掛け）
の水で混練した。得られた混練物約500 ｇを容器に入
れ、これに保形性付与剤として珪酸ソーダ水溶液（ＪＩ
Ｓ１号組成、濃度44重量％）又はアルミン酸ソーダ水溶
液（濃度38％、Ｎａ₂Ｏ／Ａｌ₂Ｏ₃モル比1.7 ）を添
加し、再度スプーンで迅速に攪拌して、保形性付与剤の
添加量と保形性開始時間（すなわち混練物が流動性を消
失するのに要した時間）との関係を調べた。塩基性乳酸
アルミニウム無添加の混練物には、流動性を出すためヘ
キサメタリン酸ソーダを0.08重量％添加した。試験結果
を図３に示す。なお保形性開始時間と実際の湿式吹付け
施工の可能性との関係については、保形性開始時間が25
秒程度までなら施工可能であることが経験的に分かって
いる。

【００３９】塩基性乳酸アルミニウムを添加しない場
合、珪酸ソーダよりアルミン酸ソーダの方が保形性開始
時間がかなり短いので、アルミン酸ソーダの方が保形性
付与効果が大きい。しかし塩基性乳酸アルミニウムを１
重量％添加した場合、アルミン酸ソーダの添加では保形
性開始時間がむしろやや長くなったのに対して、珪酸ソ
ーダの添加では大幅に短くなった。これから、塩基性乳
酸アルミニウムは珪酸ソーダに対して保形性付与効果を
助長する働きがあることが分かる。

【００４０】

【発明の効果】耐火性骨材に耐火性超微粉及び塩基性乳
酸アルミニウムを添加してなるセメント無含有の流しこ
み耐火組成物を使用し、それを水又はその他の混練液で
混練して流しこみ軟度の作業性に調整したものを圧送ポ
ンプで吹付けノズルに輸送し、前記吹付けノズルで圧搾
空気とともに保形性付与剤を溶解した水溶液を少量添加
して湿式吹付け施工すると、得られる施工体は従来のも
のより格段に優れた品質、耐食性を有するのみならず、
施工後の保形性が強化され、かつ熱間では熱応力吸収特
性及び耐スポーリング性に優れている。

【図面の簡単な説明】

【図１】熱応力測定装置を示す概略図である。

【図２】塩基性乳酸アルミニウムの添加量を変化させ
た場合における熱応力と加熱温度との関係を示すグラフ
である。

【図３】珪酸ソーダ水溶液の添加量と保形性開始時間
との関係を示すグラフである。

【図４】アルミン酸ソーダ水溶液の添加量と保形性開
始時間との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１・・・試験片２・・・ロードセル３・・・押棒４・・・発熱体５・・・炉６・・・モーター７・・・レーザー８・・・窒素ガスボンベ９・・・コントローラー 10・・・コンピューター

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭63−60168（ＪＰ，Ａ) 特開平８−151277（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−100483（ＪＰ，Ａ) 特開平２−6373（ＪＰ，Ａ) 特開平８−325068（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−36070（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C04B 35/66 B22D 41/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】セメントを含まず常温では硬化しない流
しこみ耐火組成物の湿式吹付け施工方法であって、前記
流しこみ耐火組成物は粒径10mm以下に粒度調整された耐
火性骨材70〜98重量％と、粒径10μm 以下の耐火性超微
粉２〜30重量％との合計100 重量％に対して、塩基性乳
酸アルミニウム0.3 〜２重量％を外掛けで添加してな
り、前記流しこみ耐火組成物を、水又はその他の混練液
で混練して流しこみ軟度の作業性に調整したものを圧送
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、前記耐火性骨材及び前記耐火性超微粉
の合計100 重量％に対して固形分基準で0.2 〜１重量％
（外掛け）の保形性付与剤を水溶液の状態で添加して、
吹付け施工することを特徴とする湿式吹付け施工方法。
【請求項２】請求項１に記載の湿式吹付け施工方法に
おいて、前記保形性付与剤が珪酸アルカリ又はアルミン
酸アルカリであることを特徴とする湿式吹付け施工方
法。
【請求項３】請求項２に記載の湿式吹付け施工方法に
おいて、前記珪酸アルカリにおけるＳｉＯ₂／Ｒ₂Ｏ
（ただしＲ₂Ｏはアルカリ金属酸化物である。）のモル
比が2.0 〜3.3 であり、前記アルミン酸アルカリにおけ
るＲ₂Ｏ／Ａｌ₂Ｏ₃（ただしＲ₂Ｏはアルカリ金属酸
化物である。）のモル比が１〜3 であることを特徴とす
る湿式吹付け施工方法。