JP3422900B2 - 不定形耐火物の吹付け施工方法及びその施工体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は低水分で混練された
不定形耐火物の材料特性を損なわずに安定した状態で吹
付け施工を行えると共に、流し込み施工体と同等レベル
の品質の吹付け施工体を得ることのできる不定形耐火物
の吹付け施工方法及びその施工体に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、不定形耐火物の耐用性を向上させ
る手段として、混練時の添加水分量を低減して、乾燥脱
水時に生成する気孔を減少させた緻密質材料が使われる
ようになってきた。このような緻密質材料は、一般に緻
密化に伴う熱スポーリングを防止するためにワイヤーを
添加して使用され、これをスクイズ式圧送ポンプを用い
て圧送する場合には、ワイヤーによる搬送配管等の摩
耗、損傷の問題が生じる。前記スクイズ式圧送ポンプと
は、ゴムチューブ（ポンピングチューブ）内に混練され
た不定形耐火物を吸い込ませ、該ゴムチューブを回転ロ
ーラによって押しつぶしながら絞り出す形式のポンプで
ある。また、低水分量で混練された高粘性の材料では、
管内の圧損抵抗が大きくなり、スクイズ式圧送ポンプで
は高速高圧運転ができないため、管内に材料の閉塞が起
き満足できる施工を行うことが困難であった。このた
め、混練機で混練した不定形耐火物をバケットに一旦受
けて人力で施工したりするケースも発生している。この
バケットを使用する場合には硬化促進剤の量を正確に調
整することが難しく、吹付けノズル先端で添加する硬化
促進剤の添加量が少ないと吹付け時のリバウンドロスが
多く施工能力が低下したり、反対に添加量が多すぎると
吹付けノズル先端で閉塞したりして吹付け作業に支障が
あった。

【０００３】このような従来の吹付け施工方法として
は、特開昭５４−６１００５号公報に開示されているよ
うに、泥しょう状の不定形耐火物を圧送機によって輸送
管で圧送し、該輸送管の先端に設けられた先絞りノズル
で圧搾空気と共に、硬化促進剤を添加して吹付ける不定
形耐火物の吹付施工方法が知られている。また、不定形
耐火物の流し込み施工方法に関して、特開平６−２４１
６６６号公報には、低水分量で混練された不定形耐火物
を吐出圧力１０ｋｇｆ／ｃｍ² 以上で圧送し、該不定形
耐火物の圧密を維持し、連続して施工部に供給、充填す
る不定形耐火物の施工方法が示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開昭５４−６１００５号公報に記載の従来の圧送機を用
いる吹付け施工方法では、以下のような問題点があっ
た。一般に不定形耐火物に添加される水分量が多くなる
と、吹付け施工体の気孔率が増加し、機械的強度、及び
耐食性等を低下させる要因となる。このため、添加水分
量を抑制すると、圧送される混練された耐火物の粘性抵
抗が大きくなり、圧送圧力が増加し、高圧圧送が可能な
圧送機が必要となる。

【０００５】しかし、従来のスクイズ式圧送ポンプで
は、混練物中のスチール製ワイヤーの添加によりチュー
ブ材の摩耗が大きくなる等の問題があり高圧圧送に限界
があり、さらに、スクイズ式、ピストン駆動式の圧送ポ
ンプを用いる吹付け施工法では、連続的な吹付けができ
ず、吹付け圧力等の施工条件が周期的に変動して、吹付
け施工体にラミネーションを発生させ、吹付け施工体の
耐用性が低くなる問題があった。また、前記特開平６−
２４１６６６号公報に記載の２台のピストンを交互に駆
動させる圧送機を用いて、流し込み材料を連続的に型枠
内に供給、充填して流し込み施工を行う方法は、流し込
み施工を本来の目的としたものであり、流し込み施工が
困難な混銑車内張り耐火物及びその補修等における吹付
け施工にそのまま適用しても、圧送条件と吹付け条件と
を適正に管理することが難しいために、吹付けノズル先
端が閉塞したり、吹付け時のリバウンドロスが大きくな
る等の問題点があった。

【０００６】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、低水分で混練された不定形耐火物を吹付け施工
して、吹付けノズルの閉塞を防止し、リバウンドロスを
減少させ、中断のない安定した吹付け施工が行え、吹付
け層内の品質のばらつきの少ない吹付け施工体を得るこ
とのできる不定形耐火物の吹付け施工方法及びその施工
体を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的に沿う請求項１
記載の不定形耐火物の吹付け施工方法は、耐火粉末に水
分を２〜８ｗｔ％添加して混練された耐火物を、１０〜
１００ｋｇｆ／ｃｍ ² の搬送圧力で搬送し、吹付けノズ
ルを介して該吹付けノズル先端で該耐火物に添加した硬
化剤添加量に対して３〜１３ｗｔ％の硬化促進剤を加え
ながら、施工面に４〜１０ｋｇｆ／ｃｍ ² の吹き付け圧
力で吹付けて、その吹付け施工速度が２〜１０ｋｇ／Ｈ
ｒ／ｃｍ² で、且つ前記吹付けノズルの１回のスキャン
により形成される吹付け層の厚みを１０〜１２０ｍｍに
し、吹付け施工体を複数の該吹付け層から形成する。請
求項２記載の不定形耐火物の吹付け施工方法は、請求項
１記載の不定形耐火物の吹付け施工方法において、前記
吹付け施工体の乾燥後の見掛気孔率が２３％未満であ
る。請求項３記載の不定形耐火物の吹付け施工方法は、
請求項１又は２記載の不定形耐火物の吹付け施工方法に
おいて、前記耐火物のスランプ値が５〜２５ｃｍであ
る。

【０００８】請求項４記載の不定形耐火物の吹付け施工
体は、耐火粉末に水分を２〜８ｗｔ％添加して混練され
た耐火物の吹付け施工体であって、前記吹付け施工体は
吹付けノズルを介して該吹付けノズル先端で前記耐火物
に添加した硬化剤添加量に対して３〜１３ｗｔ％の硬化
促進剤を加えながら、施工面に４〜１０ｋｇｆ／ｃｍ ²
の吹付け圧力で、２〜１０ｋｇ／Ｈｒ／ｃｍ ² の吹付け
施工速度により形成され、前記吹付け施工体が複数の吹
付け層からなり、その少なくとも一つの吹付け層の厚み
が１０〜１２０ｍｍである。

【０００９】耐火粉末には、アルミナ、シリカ、ジルコ
ニア、カルシア、マグネシア等の酸化物、炭化珪素等の
炭化物、窒化珪素、炭素、及び黒鉛が含まれる。硬化剤
とは、アルミナセメント、ポルトランドセメント、フェ
ノール樹脂等の硬化性を有する無機、及び有機質の硬化
剤をいう。特に好適に用いられる硬化剤としては、アル
ミナセメントあるいはマグネシアとシリカ超微粉の混合
物があり、これを耐火粉末と硬化剤の合量に対して２〜
１０ｗｔ％配合することが好ましい。硬化促進剤とは、
前記硬化剤の硬化時間を調整するために使用する補助剤
であって、アルミン酸カリウム、珪酸ソーダ、珪酸カリ
ウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カル
シウム、硫酸、硫酸塩、硝酸塩、炭酸ソーダ、炭酸カリ
ウム、リチウム塩、リチウム塩＋アルミナセメント水和
物、２ｗｔ％以上のアルミナセメント水和物、ポルトラ
ンドセメント等が含まれる。なお、前記硬化促進剤は必
要に応じて、所定濃度の水溶液として使用することがで
きる。

【００１０】耐火粉末に添加する水分が２ｗｔ％より少
ないと、耐火物を搬送配管に供給した時の流動抵抗が急
激に上昇し、過大な搬送圧力を必要とし、また吹付けノ
ズル、及び搬送配管内での閉塞が生じ易くなるので好ま
しくない。逆に、水分が８ｗｔ％を超えると、流動抵抗
は減少するが、吹付け施工体の気孔率が増加して、強度
及び耐食性を悪化させる。更に、耐火粉末と硬化剤に添
加する水分量は２〜６ｗｔ％とすることがより好まし
く、この添加量により、圧送抵抗の解消あるいは低減、
所定施工厚みの形成、低気孔率による耐食性の向上が図
れる。耐火物を施工面に吹付ける吹付け施工速度が２ｋ
ｇ／Ｈｒ／ｃｍ² より遅いと、施工時間が長くかかり、
吹付け作業能率が著しく減退すると共に、吹付けノズル
の１スキャン毎に形成される吹付け層における水分量等
の特性値のばらつきを大きくさせる要因となる。なお、
吹付け施工速度の上限は１０ｋｇ／Ｈｒ／ｃｍ² とする
ことが望ましい。これは、吹付け施工速度が速くなりす
ぎると、リバウンドロスが多くなると共に、未硬化状態
の吹付け層の上に吹付けられることになり、吹付け層を
安定に維持させることが困難となるためである。また、
吹付け施工速度の単位をｋｇ／Ｈｒ／ｃｍ² で表記する
が、これはｋｇ×Ｈｒ^-1×ｃｍ^-2の意味であり、ｋｇ／
（Ｈｒ・ｃｍ² ）と同義である。吹付けノズルの１回の
スキャンにより形成される吹付け層の層厚みが１０ｍｍ
より少ないと、多層施工した際のラミネーション傾向が
強まり、層間の剥離が問題となる。一方、１回のスキャ
ンにより形成される吹付け層の層厚みが１２０ｍｍを超
えると、吹付け施工体の熱スポーリングによる損傷傾向
が増大し、設備的にも過大な搬送圧力が必要となる。ま
た、上記の理由から吹付け施工時の１回のスキャンによ
り形成される吹付け層の層厚みは２０〜６０ｍｍとする
ことがより好ましく、吹付け層の剥離、熱スポーリング
及びスラグや溶鉄の浸潤に伴う耐食性や耐剥離損耗性を
より向上できる。また、１回のスキャンにより形成され
る吹付け層の層厚みは、例えば２０〜６０ｍｍ／ｓｅｃ
を表すものである。なお、この場合には１回のスキャン
に要する時間当りの量に換算したものを示している。

【００１１】混練された耐火物の搬送圧力が１０ｋｇｆ
／ｃｍ² より少ないと、所定の吹付け施工速度を維持す
ることが困難であり、耐火物の閉塞等のトラブルを発生
させるばかりでなく、耐火物が搬送中に充分圧縮されな
いために、吹付けノズルからの吐出時における吹付け粒
子塊の密度が低下して、吹付け施工体の密度等の品質特
性を劣化させる要因となるので好ましくない。また搬送
圧力が１００ｋｇｆ／ｃｍ² より多いと、搬送用ポンプ
あるいは搬送配管等の搬送設備にかかる負荷が過大とな
り、メンテナンスコストが高くなる。硬化促進剤の添加
量が硬化剤添加量の３ｗｔ％より少ないと、充分な硬化
剤の硬化促進効果を期待できない。また硬化促進剤を１
３ｗｔ％を超えて添加しても、硬化時間は殆ど変化せ
ず、原料コストが増加し、吹付け施工体の品質特性が損
なわれるので好ましくない。また、耐火粉末に混合され
る前記の硬化剤の添加量の範囲は２〜１０ｗｔ％とする
ことが好ましい。この添加量が２ｗｔ％より少ないと耐
火物の硬化が悪くなるために吹付け層の流出が生じる。
一方、１０ｗｔ％より多いと硬化剤量の耐火物に占める
割合が多くなり、耐火材及び耐火骨材が減少するために
吹付け層の耐食性が低下する。耐火物を施工面へ吹きつ
ける際の吹付けノズル先端部における吹付け圧力が４ｋ
ｇｆ／ｃｍ² より小さいと、吹付ける容量が低下して、
見掛気孔率が上昇して、耐食性が低下すると共に、十分
な吹付け層厚みを形成できず耐食性等に問題を生じる。
一方、１０ｋｇｆ／ｃｍ² より大きいと、吹付け時にリ
バウンドロスが発生し、吹付け層の見掛気孔率が上昇す
ると共に、施工時におけるノズルの保持が困難となり、
機構についても強化が必要となる。

【００１２】吹付け施工体の乾燥後の見掛気孔率が２３
％以上になると、吹付け施工体の溶鋼、及びスラグに対
する耐食性が著しく低下し、製鋼、及び製銑用耐火物と
して使用することが困難となる。また、前記見掛気孔率
は２０％未満で５％までとすることがより好ましい。耐
火物のスランプ値が５ｃｍより少ないと吹付け後の吹付
け施工体の流動性が不足するために、リバウンドロスが
多くなる上に、気泡の巻き込み等により吹付け施工体の
充填密度を低下させ、均一施工体を得るのが困難であ
る。また、スランプ値が２５ｃｍを超えると、垂直面あ
るいは傾斜面に吹付け施工する際に、流動性が高くなる
ために必要個所に所定厚さの吹付け施工体を吹付けるこ
とが容易でなく、原料ロスが多くなるので好ましくな
い。ここで、スランプ値とは、コンクリートＪＩＳＡ−
１１０１により規定されるスランプ試験方法により得ら
れる値である。具体的には上部及び下部が開放されてい
る上部内直径１０ｃｍ、下部内直径２０ｃｍ、高さ３０
ｃｍの円錐台形の鋼製容器を水平の板上に配置し、該鋼
容器の中に上部から測定試料を詰め棒で３層に分けて充
填した後、２〜３秒で上方に鋼容器を抜きとり、板上に
形成される円錐台状の測定試料の上部の下がった高さ分
をスランプ値としている。

【００１３】

【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつ
つ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発
明の理解に供する。ここに、図１は本発明の実施の形態
に係る不定形耐火物の吹付け施工方法を適用する吹付け
装置１０の概略図である。吹付け装置１０は図１に示す
ように、耐火粉末、硬化剤、及び水を混合混練するため
の混練機１１と、該混練機１１から排出される耐火物１
８が供給され、搬送配管１３の基端部に耐火物１８を圧
送するためのダブルピストンポンプ１２と、空気を圧縮
して吹付けノズル１４に供給するためのコンプレッサ１
５と、圧縮された空気に硬化促進剤を供給するための促
進剤供給装置１６と、前記耐火物１８、及び硬化促進剤
を含む圧縮空気が供給され搬送配管１３の先端部に設け
られた吹付けノズル１４とを有しており、吹付けノズル
１４から耐火物１８を施工面１７に吹付けることにより
吹付け施工体３３が得られるようになっている。

【００１４】前記ダブルピストンポンプ１２は、図２
（ａ）、（ｂ）に示すように、混練機１１で撹拌、混合
された耐火物１８が投入されるホッパ１９と、該ホッパ
１９内の撹拌羽根２０によって撹拌される耐火物１８を
ホッパ１９から排出するための２つの吐出管２１、２２
と、吐出管２１、２２のそれぞれの排出側端部である吐
出孔２３、２４、及び搬送配管１３の基端部である圧送
孔２５とがそれぞれ形成された３孔プレート２６と、２
つの吸入吐出孔２７、２８を有して３孔プレート２６に
摺動自在に設けられた２孔プレート２９と、吸入吐出孔
２７、２８にそれぞれ固定配置される２台の作動シリン
ダ３０、３１と、この作動シリンダ３０、３１の端部に
連結されて、作動シリンダ３０、３１をそれぞれ駆動す
る油圧シリンダ３０ａ、３１ａとを有している。２台の
作動シリンダ３０、３１はそれぞれが同期して逆方向に
往復運動するピストン３２、３２ａを有しており、図２
（ａ）に示すように、油圧シリンダ３０ａを駆動して一
方の作動シリンダ３０のピストン３２が後退する場合に
は、吸入吐出孔２７が吐出孔２３の位置に合致して、ホ
ッパ１９内の耐火物１８が作動シリンダ３０内に供給さ
れるように２孔プレート２９の位置が図示しない油圧シ
リンダ等によって駆動される。

【００１５】そして、油圧シリンダ３１ａを作動させ
て、他方の作動シリンダ３１のピストン３２ａが前進す
ると共に、吸入吐出孔２８に合致する圧送孔２５から作
動シリンダ３１内の耐火物１８が搬送配管１３へ押し出
される。なお、この間、一方の吐出管２２の吐出孔２４
は２孔プレート２９により閉止状態に維持されるように
なっている。作動シリンダ３０内の耐火物１８が搬送配
管１３へ押し出される時には、図２（ｂ）に示すよう
に、吐出孔２３が閉止状態となると共に、一方の吐出孔
２４が吸入吐出孔２８に、また圧送孔２５が吸入吐出孔
２７にそれぞれ合致する位置に２孔プレート２９が図示
しない油圧シリンダによって横方向に摺動するようにな
っており、作動シリンダ３０の中の耐火物１８が圧送孔
２５を介して搬送配管１３に供給される。このように、
図２（ａ）、（ｂ）とで示されるピストン３２、３２ａ
の往復運動と、２孔プレート２９の往復摺動運動とをそ
れぞれ所定のサイクルで同期して作動させることによ
り、ホッパ１９内の耐火物１８を、油圧シリンダ３０
ａ、３１ａで駆動される作動シリンダ３０、３１による
高圧力で搬送配管１３に圧送することができる。なお、
２孔プレート２９に、作動シリンダ３０、３１は固着さ
れ、これを駆動する油圧シリンダ３０ａ、３１ａと共に
横方向に往復移動できる構造となっている。

【００１６】続いて、本発明の第１の実施の形態に係る
不定形耐火物の吹付け施工方法を、前記吹付け装置１０
を用いて施工面の一例である混銑車に適用した場合につ
いて説明する。表１の第１の実施の形態に示すよう
に、まず、アルミナ６７ｗｔ％、シリカ１４ｗｔ％、炭
化珪素１４ｗｔ％からなる耐火粉末、及びアルミナセメ
ントである硬化剤５ｗｔ％に混練水を外掛けで＋５．５
ｗｔ％添加して、混練機１１で混合、混練して吹付け施
工用の耐火物１８とした。

【００１７】

【表１】

【００１８】次に、前記耐火物１８をダブルピストンポ
ンプ１２に供給して、搬送圧力として２５ｋｇｆ／ｃｍ
² にて搬送配管１３に連続的に圧送すると共に、吹付け
圧力を８ｋｇｆ／ｃｍ² に設定し、吹付け施工速度（耐
火物１８の供給速度）６ｔ／ｈ（＝３．５ｋｇ／Ｈｒ／
ｃｍ² ）でコンプレッサ１５の圧縮空気を用いて、硬化
促進剤の一例であるアルミン酸カリウムを前記硬化剤添
加量に対して１２．４％、即ち前記耐火物１８（耐火粉
末と硬化剤量の合計）に対して０．６２ｗｔ％となる添
加量で吹付けノズル１４に供給した。そして、吹付けノ
ズル１４内で前記耐火物１８と硬化促進剤、及び圧縮空
気とを効率的に混合しながら混銑車への吹付け施工を行
った。

【００１９】なお、吹付け装置１０に、吹付けノズル１
４を操作するマニピュレータ、施工箇所の照明装置及び
テレビカメラ等の監視装置を必要に応じて設けることに
より、混銑車内の吹付け状態の監視が可能であり、暗く
狭いスペース内においても遠隔操作により吹付け位置を
定めて、吹付け施工を効率的に行うことができる。ま
た、施工すべき混銑車内部のプロフィールをコンピュー
タの記憶装置に記憶させておき、該コンピュータにより
マニピュレータを制御して、記憶されたプロフィールに
沿って吹付けノズル１４の位置を所定のスキャン速度で
移動させることもできる。この場合には、吹付けノズル
１４の１回のスキャンにより形成される吹付け施工体３
３の平均層厚みが２０〜２５ｍｍとなるように、例えば
ダブルピストンポンプ１２、コンプレッサ１５の作動条
件、及び吹付けノズル１４の開度、スキャン速度等をコ
ンピュータ、あるいはオペレータにより制御すれば良
い。また、この１回のスキャンにおける吹付けノズル１
４の先端と施工面１７との間の吹付け距離は、５０〜１
００ｃｍの範囲に維持すると共に、施工面１７に形成さ
れる第１の吹付け層の厚みを２５ｍｍとして、該第１の
吹付け層の上にさらに吹付けを行った。この場合には第
１の吹付け層の厚みが適正範囲に維持されているので、
続く吹付け層を安定に保持することができる。このよう
に吹付けノズル１４の１回のスキャン操作もしくは複数
回のスキャン操作により、被施工体（施工面）である混
銑車の内張り耐火物あるいはパーマ耐火物の上に所望の
厚みの吹付け施工体３３を形成させることができた。そ
して、表１のに示すように、最大施工厚みが１００ｍ
ｍ、付着歩留が９７ｗｔ％以上と粉塵の少ない吹付け作
業を行うことができ、得られたアルミナシリカ炭化珪素
質不定形耐火物からなる吹付け施工体３３の乾燥硬化後
の見掛気孔率は１８％となり、耐用回数は４０ｃｈ（混
銑車における溶銑処理の回数）と良好な結果が得られ
た。

【００２０】ここで、表２の、及び図５の吹付け装置
５０に示す従来例１は、第１の実施の形態と略同一組成
割合の耐火粉末に硬化剤２０ｗｔ％を添加して、さらに
＋１２ｗｔ％の混練水を添加し、これらを混練機５１で
混練して、得られた耐火物を従来のスクイズ式圧送ポン
プ５２を用いて搬送配管５３に供給することにより、搬
送配管５３の先端部に取付けられた吹付けノズル５４か
ら耐火物を噴射して、吹付け施工を行った例を示したも
のである。

【００２１】

【表２】

【００２２】この場合には耐火物の圧送状態が間欠的と
なるために、吹付け施工体５５にラミネーションを生じ
易く、また、混練時の水分が高く、且つ硬化剤も多いた
めに見掛気孔率は２５％と高くなる。このため、表２の
に示すように耐用回数が２０回となって、第１の実施
の形態に較べて低くなることが分かる。さらに、吹付け
施工速度を速くすることができない上に、粉塵の程度も
多くなる結果になった。

【００２３】続いて、本発明の第２の実施の形態に係る
不定形耐火物の吹付け施工方法を、吹付け装置１０を用
いて施工面の一例である製鋼用転炉に適用した場合につ
いて説明する。表１の第２の実施の形態に示すよう
に、まず、マグネシア（ＭｇＯ）８８ｗｔ％、炭素
（Ｃ）６ｗｔ％からなる耐火粉末、及びマグネシアとシ
リカの超微粉である硬化剤６ｗｔ％に混練水を外掛けで
＋５．４〜５．５ｗｔ％添加して、混練機１１で混合、
混練して吹付け施工用の耐火物１８とした。

【００２４】次に、前記耐火物１８をダブルピストンポ
ンプ１２に供給して、吹付け圧力８ｋｇｆ／ｃｍ² 、吹
付け施工速度（耐火物１８の供給速度）６ｔ／ｈ（施工
面積の単位平方ｃｍ当たり３．５ｋｇ／Ｈｒ）でコンプ
レッサ１５の圧縮空気を用いて、吹付けノズルの先端で
硬化促進剤の一例である珪酸ソーダと混合しながら吹付
けた。更に、珪酸ソーダ（Ｂ）を前記硬化剤の添加量
（Ａ）に対してＢ／Ａが５．７％、即ち前記耐火物１８
（耐火粉末と硬化剤の合計）に対して、０．３４ｗｔ％
となる添加量で吹付けノズル１４に供給した。

【００２５】そして、吹付けノズル１４内で前記耐火物
１８と硬化促進剤、及び圧縮空気とを混合しながら製鋼
用転炉への吹付け施工を行った。この１回のスキャンで
形成される吹付け施工厚みを２０ｍｍとして、吹付け圧
力８ｋｇｆ／ｃｍ² 、吹付け施工速度６ｔ／ｈの吹付け
条件で施工して、最大施工厚み１８０ｍｍ、見掛気孔率
１９％となるマグネシアカーボン質の吹付け施工体３３
を得た。即ち、前記吹付け施工体３３は、厚みが２０ｍ
ｍの吹付け層を複数積層させることにより形成される。
このとき、前記吹付け施工体３３の硬化時間を予め１〜
３０秒に設定しておくことにより、吹付け層の上に次の
吹付け層を積層させる際に、吹付け作業性を好適に維持
して、吹付け層の変形、歪み等が少なく、施工厚みが大
きな吹付け施工体３３を得ることができる。また、耐火
粉末の種類成分、混練水量、硬化剤、あるいは硬化促進
剤の量等を１スキャン毎に異ならせて調整して、成分あ
るいは物性のそれぞれ異なる複数の吹付け層で形成され
た吹付け施工体３３を得ることもできる。なお、前記耐
火物１８に径０．１ｍｍ、長さ１５ｍｍのスチール製又
はステンレススチール製のワイヤーを必要に応じて１〜
３％添加することにより、吹付け施工体３３の亀裂ある
いは剥離に対する抵抗性を付与することもできる。ま
た、ピロリン酸ソーダ、ポリアクリル酸ソーダ等の分散
剤を耐火物１８に対して１〜１０ｗｔ％添加して、吹付
け時の施工作業性を調整することもできる。さらに、耐
火粉末には球に近い形状の粒子を用いることが、耐火物
１８の流動性あるいは充填性向上の観点から好ましい。

【００２６】図４は、乾燥後の吹付け施工体３３の耐食
性指数及び見掛気孔率（気孔率）と、添加水分量との関
係を示した模式図であり、添加水分量を変化させること
により、気孔率、及び耐食性指数を制御できることが分
かる。このようにして例えば、各吹付け層における熱伝
導率、耐食性指数等の物性値を吹付け施工体３３内で傾
斜させるように変化させ、転炉操業に伴う熱衝撃、溶鋼
浸食等を緩和させて、吹付け施工体３３の損傷防止を図
ることも可能である。

【００２７】そして、表１のに示すように、付着歩留
が９７ｗｔ％以上と粉塵のない吹付け作業を行うことが
でき、得られた吹付け施工体３３の気孔率は１９％であ
り、実際の耐用回数は３０ｃｈ（製鋼用転炉における溶
銑処理の回数）と良好な結果が得られた。

【００２８】因みに、表２のに示す従来例２は、第２
の実施の形態と略同一組成割合の耐火粉末に硬化剤２０
ｗｔ％を添加し、さらに＋１２ｗｔ％の混練水を添加
し、これらを混練機５１で混練して、得られた耐火物を
従来のスクイズ式圧送ポンプ５２を用いて搬送配管５３
に供給して、吹付け施工を行った例を示したものであ
る。この場合には、混練水分が高いこと及び硬化剤の添
加量が多いために、リバウンドロスが多くなると共に、
耐火物の圧送が不連続となり、施工体にラミネーション
が生じ易くなる他に、気孔率が２５％と高くなる。この
ため、表２のに示すように耐用回数が１０ｃｈとなっ
て、第２の実施の形態に較べて低くなることが分かる。

【００２９】続いて、本発明の第３の実施の形態に係る
不定形耐火物の吹付け施工方法を、施工面（被施工体）
の一例であるＣＡＳ浸漬管に適用した場合について説明
する。なお、前記ＣＡＳ浸漬管とは、取鍋内の溶鋼に取
鍋の底部から不活性ガスを吹込むと共に、取鍋内に浸漬
管を挿入して溶鋼の真空精錬を行う取鍋精錬用の浸漬管
である。第３の実施の形態における吹付け装置は、前記
第１及び第２の実施の形態に使用したダブルピストンポ
ンプ１２を空気圧送型回転ポンプ３４に代えた構成のも
のであり、以下では空気圧送型回転ポンプ３４のみにつ
いて説明する。空気圧送型回転ポンプ３４は、図３に示
すように、耐火物１８が送入される混練物供給孔３６を
下部に有する混練物ホッパ３５と、混練物ホッパ３５の
混練物供給孔３６及び空気供給孔３７とが上部に配置さ
れ、下部には耐火物１８の排出孔３８を有すると共に、
その内部に空間部３９を備えた基盤４０と、該空間部３
９に回転自在に配置され少なくとも２つ以上の耐火物１
８の充填筒４２、４３を有する回転部材４１とを有して
いる。

【００３０】そして、回転部材４１が図示しない駆動装
置の作動により回転して、図３に示すように一方の充填
筒４２の上部が混練物供給孔３６に合致したときに、混
練物ホッパ３５内の耐火物１８がその充填筒４２に送入
される。一方、他方の充填筒４３の上部が空気供給孔３
７に、その下部が排出孔３８にそれぞれ一致して、図示
しないコンプレッサから圧縮空気が空気供給孔３７を介
して充填筒４３内に送入され、充填筒４３内の耐火物１
８が排出孔３８から搬送配管１３に向けて圧送されるよ
うになっている。従って、回転部材４１を所定の速度で
回転させると共に、圧縮空気及び耐火物１８を空気圧送
型回転ポンプ３４に供給することにより、ほぼ連続的な
動作で吹付け施工を行うことができ、大容量でかつ吐出
圧力の高い圧送が可能であり、スランプ値の変動等に対
して柔軟に対応できる。

【００３１】第３の実施の形態に係る不定形耐火物の吹
付け施工方法においては、表１のに示すように、ま
ず、アルミナ（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）８８ｗｔ％、シリカ（Ｓ
ｉＯ₂ ）１４ｗｔ％となる耐火粉末、及びアルミナセメ
ントである硬化剤６ｗｔ％に混練水を外掛けで＋５．５
ｗｔ％添加して、混練機１１で混合、混練して吹付け施
工用の耐火物１８とした。次に、前記耐火物１８を空気
圧送型回転ポンプ３４に供給して、吹付け圧力８ｋｇｆ
／ｃｍ² 、吹付け施工速度６ｔ／ｈでコンプレッサ１５
の圧縮空気を用いて、硬化促進剤の一例であるアルミン
酸カリウム（Ｂ）を前記硬化剤添加量（Ａ）に対して
（Ｂ／Ａ）１０．０％、即ち前記耐火物１８に対して平
均で０．６ｗｔ％となる添加量で吹付けノズル１４に供
給した。

【００３２】そして、吹付けノズル１４内で前記耐火物
１８と硬化促進剤、及び圧縮空気とを混合しながらＣＡ
Ｓ浸漬管への吹付け施工を行った。このとき、１回の吹
付け操作（１スキャン）で形成される吹付け施工厚みを
２０〜４０ｍｍとして、吹付け圧力８ｋｇｆ／ｃｍ² 、
吹付け施工速度６ｔ／ｈの吹付け条件で施工して、最大
施工厚み１２０ｍｍ、乾燥後の見掛気孔率１８％となる
アルミナシリカ質の不定形耐火物からなる吹付け施工体
３３を得た。ここで、前記吹付け施工体３３は、厚みが
２０〜４０ｍｍの吹付け層を複数積層させることにより
形成され、各スキャン毎の耐火粉末の成分量、混練水
量、硬化剤、及び硬化促進剤の量等をそれぞれ変化させ
ることも可能である。そして、表１のに示すように、
付着歩留が９７ｗｔ％以上と粉塵のない吹付け作業を行
うことができ、実際の耐用回数は２４ｃｈ（ＣＡＳ浸漬
管における溶銑処理の回数）と良好な結果が得られた。

【００３３】因みに、表２のに示す従来例３では、第
３の実施の形態と略同一組成割合の耐火粉末に硬化剤２
０ｗｔ％を添加し、さらに＋１２ｗｔ％の混練水を添加
し、これらを混練機５１で混練して、得られた耐火物を
従来のスクイズ式圧送ポンプ５２を用いて搬送配管５３
に供給して、吹付け施工を行った例を示したものであ
り、前記表１のに較べて耐用回数が劣ることが分か
る。

【００３４】次に、本発明の第４の実施の形態に係る不
定形耐火物の吹付け施工方法について説明する。まず、
表１のに示すようにＡｌ₂ Ｏ₃ が８３ｗｔ％、ＳｉＯ
₂ が１ｗｔ％、ＭｇＯが１０ｗｔ％、硬化剤として、
アルミナセメントを６ｗｔ％添加したものに水分＋５．
９ｗｔ％を添加して混練する。そして、そのスランプ値
を１７となるように調整して、硬化促進剤としてアルミ
ン酸カリウムを８．３ｗｔ％を吹付けノズル部で混合し
つつ、前記と同様に施工して最大施工厚み３２５ｍｍの
吹付け層を得た。このように、混練した後のスランプ値
を所定の値とすることで、吹付け耐火物の流出を防止し
て厚い吹付け層の形成を可能とすると共に、混練耐火物
の圧送を容易に行うことができた。このスランプ値は耐
火粉末の粒度構成、超微粉の含有量、硬化剤の種類ある
いは配合量、混練水分量等の少なくとも一つを操作する
ことで制御でき、それぞれに応じて５〜２５ｃｍの範囲
で適宜選択できる。そして、前記の表１のに示すよう
に真空脱ガス炉の浸漬管を実際の精錬に用いたところ、
耐用回数は５０ｃｈと極めて良好な結果が得られた。本
発明の第５の実施の形態に係る不定形耐火物の吹付け施
工方法は、前記表１のＣＡＳ浸漬管と同じ配合組成の
耐火物を用いて、１回のノズルスキャンで２０〜４０ｍ
ｍの層を繰り返し積層させて最大施工厚み１２０ｍｍと
したものである。このような第５の実施の形態において
は、薄い吹付け層を単層で使用する場合、あるいは１０
ｍｍより薄い層を積層させて用いる場合と比較して、大
幅に耐食性が向上し、吹付け層の全層にわたる総合的な
耐食性が発現できた。また、本発明の第６の実施の形態
に係る不定形耐火物の吹付け施工体は、表１のに示す
耐火粉末と硬化剤を低水分で混練した後に、吹付けノズ
ル部で硬化促進剤を所定量添加して混合しつつ、施工速
度を２〜１０ｋｇ／Ｈｒ／ｃｍ² で施工して、最大施工
厚み１２０ｍｍとしたものである。これを乾燥して得ら
れた見掛気孔率が２３％未満の不定形耐火物の吹付け施
工体を、混銑車、転炉、ＣＡＳ浸漬管等に適用したとこ
ろ、スラグ及び溶鉄、溶鋼の浸潤による損耗、浸潤によ
る剥離に対して極めて良好な耐抗性を発現した。この乾
燥後の見掛気孔率は耐火粉末の粒度構成、超微粉の含有
量、硬化剤の種類あるいは配合量、混練水分量、吹付け
条件等を調整することで制御できる。本発明の第７及び
第８の実施の形態に係る不定形耐火物の吹付け施工体
は、前記の表１の、に示す吹付け施工体であって、
見掛気孔率が２３％未満で且つ複数の吹付け層を有して
おり、スラグ、及び溶鉄、溶鋼の浸潤による損耗、浸潤
による剥離に対して極めて良好な耐抗性がある。更に、
少なくとも一つの吹付け層の厚みを１０〜１２０ｍｍと
することで、吹付け施工面に対する接合強度を向上させ
ることができる。このため、薄い層の積層からなる従来
の吹付け施工体に比較して、スラグ及び溶鉄、溶鋼の浸
潤による剥落の耐抗性も向上でき、全体としての不定形
耐火物の吹付け施工体の寿命を大幅に延長させる優れた
効果が得られる。

【００３５】以上、本発明の実施の形態を説明したが、
本発明はこのような実施の形態に限定されるものではな
く、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用
範囲である。本実施の形態においては、混銑車、転炉、
及びＣＡＳ浸漬管における冷間吹付けの場合について述
べたが、例えば高炉用樋、溶銑鍋、脱ガス炉等の二次精
錬炉、タンディッシュ等への適用も可能であり、熱間吹
付け及び冷間吹付け等の条件に限定されることなく本発
明が適用できる。

【００３６】

【発明の効果】請求項１〜３記載の不定形耐火物の吹付
け施工方法においては、特定水分量の耐火粉末が混練さ
れた耐火物を施工面に吹付けて、その吹付け施工速度を
所定範囲として、且つ吹付けノズルの１回のスキャンに
より形成される吹付け層の層厚みを規定範囲としている
ので、使用環境に対応して適正化された条件の下で安定
した吹付け施工作業が行える。耐火粉末、硬化剤及び特
定量の水分が混練された耐火物を所定範囲の搬送圧力で
搬送配管を介して圧送して、吹付けノズル内の耐火物に
硬化促進剤を所定量添加して特定の吹付け圧力で吹付け
るので、低水分でありながら吹付け層内のラミネーショ
ン及びばらつきの少ない均質な吹付け施工体が得られる
と共に、リバウンドロスを減少させて粉塵発生量を抑制
し、かつノズル閉塞の少ない安定した吹付け施工を可能
とする。吹付け施工体が特定厚みの複数の吹付け層から
なるので、使用状況に応じた材料構成とすることがで
き、材質のコストダウン及び耐用性の向上がさらに図ら
れる。また、複数層の耐火物層を設けてあるため、表層
面側の第１層が浸食されて、薄くなり、薄くなった層が
スラグや溶鋼の浸潤に伴って剥離しても、続く第２層が
所定の厚みを有しているので、これが繰り返されても、
十分に耐食性を発現し、それぞれの層の耐食性と総合的
な耐食性が向上する。請求項２記載の不定形耐火物の吹
付け施工方法においては、吹付け施工体の乾燥後の気孔
率を特定範囲としているので、吹付け施工体の機械的強
度等が向上して、耐用性に優れた吹付け施工体が得られ
る。特に、請求項３記載の不定形耐火物の吹付け施工方
法は、耐火物のスランプ値を特定範囲に規定しているの
で、吹付け作業性が適正に保持されると共に、吹付け施
工体の品質のばらつきをさらに抑制できる。

【００３７】請求項４記載の不定形耐火物の吹付け施工
体においては、耐火粉末に特定量の水分を添加して混練
された耐火物を施工面に吹付けて形成される吹付け施工
体であって、該吹付け施工体が複数の吹付け層からな
り、その少なくとも一つの吹付け層の厚みを規定してい
るので、吹付け作業中における粉塵を防止して、機械的
強度に優れ、熱衝撃抵抗性の高い組織とすることがで
き、耐用性を向上すると共に、材料構成を容易に変更し
て低コストの吹付け施工体を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る不定形耐火物の吹付
け施工方法を適用する吹付け装置の概略図である。

【図２】（ａ）、（ｂ）はそれぞれダブルピストンポン
プにおける作動状態の説明図である。

【図３】空気圧送型回転ポンプにおける作動状態の説明
図である。

【図４】吹付け施工体の耐食性指数及び見掛気孔率と、
添加水分量との関係を示したグラフである。

【図５】従来例におけるスクイズ式圧送ポンプを用いる
吹付け装置の説明図である。

【符号の説明】

１０：吹付け装置、１１：混練機、１２：ダブルピスト
ンポンプ、１３：搬送配管、１４：吹付けノズル、１
５：コンプレッサ、１６：促進剤供給装置、１７：施工
面、１８：耐火物、１９：ホッパ、２０：撹拌羽根、２
１：吐出管、２２：吐出管、２３：吐出孔、２４：吐出
孔、２５：圧送孔、２６：３孔プレート、２７：吸入吐
出孔、２８：吸入吐出孔、２９：２孔プレート、３０：
作動シリンダ、３０ａ：油圧シリンダ、３１：作動シリ
ンダ、３１ａ：油圧シリンダ、３２：ピストン、３２
ａ：ピストン、３３：吹付け施工体、３４：空気圧送型
回転ポンプ、３５：混練物ホッパ、３６：混練物供給
孔、３７：空気供給孔、３８：排出孔、３９：空間部、
４０：基盤、４１：回転部材、４２：充填筒、４３：充
填筒

フロントページの続き (72)発明者 笠井 清人 福岡県北九州市戸畑区飛幡町１番１号 新日本製鐵株式会社 八幡製鐵所内 (72)発明者 仲保 真輝 福岡県北九州市戸畑区飛幡町１番１号 新日本製鐵株式会社 八幡製鐵所内 (56)参考文献 特開 昭59−104081（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−241666（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−159587（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−21688（ＪＰ，Ａ) 特公 平２−27308（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭63−19795（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F27D 1/16 F27D 1/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 耐火粉末に水分を２〜８ｗｔ％添加して
   混練された耐火物を、１０〜１００ｋｇｆ／ｃｍ ² の搬
   送圧力で搬送し、吹付けノズルを介して該吹付けノズル
   先端で該耐火物に添加した硬化剤添加量に対して３〜１
   ３ｗｔ％の硬化促進剤を加えながら、施工面に４〜１０
   ｋｇｆ／ｃｍ ² の吹き付け圧力で吹付けて、その吹付け
   施工速度が２〜１０ｋｇ／Ｈｒ／ｃｍ² で、且つ前記吹
   付けノズルの１回のスキャンにより形成される吹付け層
   の厚みを１０〜１２０ｍｍにし、吹付け施工体を複数の
   該吹付け層から形成することを特徴とする不定形耐火物
   の吹付け施工方法。
2. 【請求項２】 前記吹付け施工体の乾燥後の見掛気孔率
   が２３％未満であることを特徴とする請求項１記載の不
   定形耐火物の吹付け施工方法。
3. 【請求項３】 前記耐火物のスランプ値が５〜２５ｃｍ
   であることを特徴とする請求項１又は２記載の不定形耐
   火物の吹付け施工方法。
4. 【請求項４】 耐火粉末に水分を２〜８ｗｔ％添加して
   混練された耐火物の吹付け施工体であって、 前記吹付け施工体は吹付けノズルを介して該吹付けノズ
   ル先端で前記耐火物に添加した硬化剤添加量に対して３
   〜１３ｗｔ％の硬化促進剤を加えながら、施工面に４〜
   １０ｋｇｆ／ｃｍ ² の吹付け圧力で、２〜１０ｋｇ／Ｈ
   ｒ／ｃｍ ² の吹付け施工速度により形成され、前記 吹付
   け施工体が複数の吹付け層からなり、その少なくとも一
   つの吹付け層の厚みが１０〜１２０ｍｍであることを特
   徴とする不定形耐火物の吹付け施工体。