JP3885133B2

JP3885133B2 - Spray refractories and refractory spray methods

Info

Publication number: JP3885133B2
Application number: JP04500398A
Authority: JP
Inventors: 孝久舟越; 克司守屋; 富吉斧; 典幸井上; 伸之泉本; 真樹梶原
Original assignee: Nippon Crucible Co Ltd; Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Crucible Co Ltd; Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 1998-02-26
Filing date: 1998-02-26
Publication date: 2007-02-21
Anticipated expiration: 2018-02-26
Also published as: JPH11240774A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吹付け用耐火物及び耐火物の吹付け方法に関し、特に吹付け補修用耐火物及び吹付け補修方法のために、詳しくは、溶融金属の搬送鍋、タンディッシュ、高炉樋、キュポラ、焼却炉等の燃焼炉又は高温雰囲気炉の内壁等の吹付け補修に使用するための耐火物及び該耐火物を使用する吹付け補修方法のために好適な吹付け用耐火物及び耐火物の吹付け方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
吹き付け用耐火物（例えば、吹付け補修用耐火物）としては、耐火性骨材及びセメント等の結合材を配合した混合粉体が使用されている。骨材と結合材を配合した混合粉体を吹付ける施工方法としては、混合粉体に加水混練して自己流動性を持たせた混練物を、圧送ポンプで搬送し、搬送用ホースの先端に取り付けた吐出ノズル部で高圧エアーと急結剤（ノズルバインダー）を混合し吹付け施工する方法が土木建築関係で古くから知られている。この工法は近代図書株式会社から昭和45年７月に発行された亀田泰弘氏による「コンクリートポンプを中心とした建築の省力化工法」に紹介され、不定形耐火物の施工にも応用されている。
【０００３】
特開平3-122040号公報には、ポルトランドセメントと硅砂等の加水混合スラリー（混練物）に対して、急結剤として珪酸ナトリウム等の無機塩類を混合して急結させる方法が記載されている。しかしながら、この方法では硬化までに二十数秒を要しており、混練物を瞬間的に硬化させて吹付け被体に付着させることができないため、均質な施工体を得ることが困難である。すなわち、混練物は、ノズルに供給される高圧エアーにより、ノズル内を高速で通過するため急結性が遅ければ被体に到着してからも流動性を発揮し、被体から流れ落ちる。
【０００４】
特開平9-250880号公報には、アルミナセメントを結合材とした不定形耐火物と水との混練物を圧送ポンプでノズル部まで送り、ノズル内で珪酸塩等の無機塩を硬化促進剤として混練物に混合する方法が記載されているが、必要とする瞬結性を得るには不十分である。すなわち、アルミナセメントに各種硬化促進剤を作用させ硬化速度を早くするという直接的手法では限界があり、十分な施工能を得ることができない。
【０００５】
特開平3-122040号公報には施工体の強度を向上させるために長さ５〜20mmの繊維を0.2〜3.0容量％配合することが、また、特開平9-227198号公報には長さ６〜12mmの繊維を0.5〜1.2重量部配合することが記載されている。しかし、繊維の長さが長く、また、配合量も多いため、圧送できる流動性を有する混練物とするためには混練時の添加水量を多くする必要があり、施工体の物理特性が低下するという不都合がある。
【０００６】
一方、添加水量を少なくすると、搬送ホース内で混練物が滞り易くなり、混練物が滞るとホース内の圧力が高まり、最悪の場合にはホースが破裂してしまうというトラブルを招き、予定の施工ができなくなる。破裂しないまでも、ホース内に混練物が詰まると圧送できなくなり、その修復に多大の時間的ロスを余儀なくされる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、水と混練することにより、確実にポンプ圧送することができる吹付け用耐火物（特に吹付け補修用耐火物）を提供することにある。
【０００８】
湿式吹付では、通常ミルクと呼ばれるアルミナ微粉やベントナイトを加水混練した練土状混練物を、耐火物をポンプ圧送する前に通して配管やホース内をコーティングすることで耐火物混練物の通りを良くすることが行われるが、本発明の目的は、水との混練物が圧送時に通称ミルクを使用しなくとも圧送配管及びホース内を滑り易い性状となる吹付け用耐火物（特に吹付け補修用耐火物）を提供することにある。
【０００９】
本発明の目的は、施工体が高密度構造体を形成し、耐火物として溶融金属との接触時又は高温雰囲気にさらされた場合に十分な機能を発揮する吹付け用耐火物（特に吹付け補修用耐火物）を提供することにある。
【００１０】
本発明の目的は、吹付け被体に吹付け施工する際（例えば補修面を補修する際）に、加圧空気により、高速でノズル部を通過する混練物にノズルバインダーを配合することにより、ノズル部通過時に反応させ瞬間的に急結させることで、吹付け被体への付着率を大幅に向上させることができる吹付け用耐火物（特に吹付け補修用耐火物）を提供することにある。
【００１１】
本発明の目的は、吹付け被体に付着した施工体が落下することのないように保形性を付与させることができる吹付け補修用耐火物（特に吹付け補修用耐火物）を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記のような課題を解決するために研究し、結合材としてアルミナセメントを配合した吹付け用耐火物（例えば吹付け補修用耐火物）において、（１）耐火性骨材の粒度構成を設定することにより、水との混練物のポンプ圧送が容易となり、また、施工体が高密度構造体となること、（２）特定量の極微細カーボンを配合することにより、混練物が搬送用配管やホースに付着することなく滑り易くなること、（３）特定量のノズルバインダー用急結材を配合することにより、ノズル部においてノズルバインダーを添加する際に瞬間的に急結させることができ、また、吹付け被体への付着率が大幅に向上すること並びに（４）特定量の炭素繊維を配合することにより、施工体に保形性が付与されることを見出し、本発明を完成した。
【００１３】
本発明は、耐火性骨材（例えば、アルミナ、炭化珪素、ボーキサイト、ムライト、シャモット、スピネル、マグネシア）を100重量部、極微細カーボン（好ましくは粒子径10〜200nmの極微細カーボン）を0.05〜4.5重量部、アルミナセメントを１〜20重量部、ノズルバインダー用急結材（好ましくは水溶液中で塩基酸として作用する化合物）を0.02〜２重量部及び炭素繊維（例えば、25〜80重量％が繊維長3.5mm以下であり、20〜75重量％が繊維長4.5mm以上であり、60重量％以上が繊維長3.5mm以下又は4.5mm以上である炭素繊維）を0.01〜0.4重量部の割合で配合した吹付け用耐火物であって、耐火性骨材の10重量％以下（好ましくは５重量％以下）が粒子径８mm以下５mm以上であり、５〜20重量％（好ましくは５〜15重量％）が粒子径５mm未満３mm以上であり、５〜55重量％（好ましくは20〜50重量％）が粒子径３mm未満１mm以上であり、残部が粒子径１mm未満である吹付け用耐火物にある。
【００１４】
本発明は、前記の耐火物と水との混練物をノズルまでポンプ圧送し、ノズル内でこの混練物にノズルバインダー（例えば、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の珪酸塩又は炭酸塩）を混合したうえ、加圧空気によって吹付け被体に吹付けることを特徴とする吹付け方法、特に、ノズルバインダーとノズルバインダー用急結材とが反応して急結性を発現するとともに、ノズルバインダーの作用によりアルミナセメントの硬化が促進される吹付け方法にある。
【００１５】
【発明の実施の形態】
吹付け方法
本発明の吹付け方法は、耐火物による吹付け施工（特に吹付け補修）のために利用することができる。本発明の吹付け方法による施工（特に補修）の対象（吹付け被体）は、例えば、溶融金属の搬送鍋、タンディッシュ、高炉樋、キュポラ、焼却炉等の燃焼炉又は高温雰囲気炉の内壁等である。本発明の耐火物に水を配合した混練物を急結させながら吹付け被体（補修面）に付着させることにより、吹付け被体の表面に本発明の耐火物による施工体（耐火物層）を形成させることができ、また、吹付け被体の表面（例えば耐火物層）を補修することができる。本発明の耐火物と水との混練物は、自己流動性を有するので、ノズル部まで配管やホースを介して圧送ポンプにより、ポンプ圧送することができる。
【００１６】
本発明の耐火物に、例えば、耐火性骨材100重量部に対して３重量部以上20重量部以下（通常は10重量部以下）の水を配合した混練物はポンプ圧送が容易であり、かつ、吹付け被体への付着性も良好である。
【００１７】
本発明の耐火物と水との混練物を吹付け被体に吹き付ける際にノズルバインダーを添加することにより、該混練物を急結させながら吹付け被体に付着させることができる。本発明の吹付け方法では、ノズル部まで圧送された混練物に、ノズルバインダーを添加することにより、急結させる。加圧空気により、ノズルバインダーを添加した混練物をノズルから吐出させることにより、吹付け被体に付着させることができる。
【００１８】
ノズルバインダーとしては、アルミナセメントの硬化反応を促進する物質、例えば、各種の無機塩を使用することができる。アルミナセメントの硬化反応を促進する無機塩としては、金属（例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属等）の無機塩（例えば、珪酸塩、炭酸塩、硫酸鉛、硝酸塩、塩化物、ホウ化物等）がある。好ましい実施の形態では、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の珪酸塩又は炭酸塩を使用する。
【００１９】
耐火性骨材
耐火性骨材としては、公知の耐火性骨材を使用することができ、各種の耐火性の無機材料を使用することができる。耐火性骨材としては、例えば、アルミナ、炭化珪素、ボーキサイト、ムライト、シャモット、スピネル、マグネシア等の金属酸化物又は金属炭化物（好ましくはアルミナ又は炭化珪素）を単独で又は組み合わせて使用することができる。本発明は、耐火性骨材の40重量％以上、好ましくは60重量％以上、更に好ましくは80重量％以上がアルミナである場合に、特に有効である。本発明の耐火物では、通常、70重量％以上、好ましくは80重量％以上、更に好ましくは90重量％以上の割合で耐火性骨材を配合することができる。
【００２０】
本発明で使用する耐火性骨材の最大粒子径は８mmである。粒子径が８mmを超える耐火性骨材を使用すると、水との混練物を圧送する際に配管やホース内で骨材粒子同士が重なり合って詰まり、圧送ができなくなる。耐火性骨材の10重量％以下（好ましくは５重量％以下）が粒子径５mm以上である。
【００２１】
耐火性骨材の５重量％以上20重量％以下（好ましくは15重量％以下）が粒子径５mm未満３mm以上である。粒子径３mm以上の割合が少ないと骨材の粗粒部が少なくなり、施工体の物理的特性等の機能が低下し、多いと粗粒部が多くなり、水との混練物を圧送する際に配管やホース内で骨材粒子同士が重なりあって滞りやすくなる。
【００２２】
耐火性骨材の５重量％以上（好ましくは10重量％以上、更に好ましくは20重量％以上）55重量％以下（好ましくは50重量％以下、更に好ましくは40重量％以下）が粒子径３mm未満１mm以上である。粒子径３mm未満１mm以上の割合が少ないと骨材の微粒部が少なくなり、混練物の圧送性に欠け、多いと自己流動性を出すための添加水量が多くなり、施工体の諸特性（充填密度や物理特性）が低くなる。
【００２３】
耐火性骨材の残部、通常は70重量％以下（好ましくは60重量％以下）15重量％以上（好ましくは30重量％以上）が粒子径１mm未満である。
【００２４】
極微細カーボン
各種工業製品の潤滑性や離形剤として活用されているカーボン極微粉末（極微細カーボン）を配合することにより、水との混練物を圧送する際にホース内壁や配管内壁に耐火物が付着することを防止し、滑り易くすることができる。極微細カーボンとしては、例えば、カーボンブラックを使用することができる。極微細カーボンとしては、一次粒子径が200nm以下のカーボン極微粉末、例えば、三菱化学（株）のカーボンブラック＃５（粒子径85nm）等の市販品を使用することができる。カーボンブラックは、その難濡れ性の性格から溶融金属の施工体（耐火物）内への浸透を抑止し、結果として耐食性を向上させる機能も有している。
【００２５】
粒子径が200nm以下（好ましくは100nm以下）10nm以上（好ましくは50nm以上）の極微細カーボンを使用することにより、効率よく混練物の滑り性が良好な耐火物とすることができる。粒子径が10nmよりも小さい極微細カーボンでは、混練時の添加水量を多く必要とし、施工体の物理的特性や耐食性が低下する傾向がある。粒子径が200nmよりも大きい極微細カーボンでは、混練物の滑り性を向上させるために必要な配合量が多くなる傾向がある。
【００２６】
極微細カーボンを耐火性骨材100重量部に対して0.05重量部以上（好ましくは0.5重量部以上）4.5重量部以下（好ましくは3.5重量部以下）配合することにより、効率よく混練物の滑り性が良好な耐火物とすることができる。極微細カーボンの配合量が少ないと混練物の滑り性が低下する傾向があり、多いと混練時の添加水量を多く必要とし、施工体の物理的特性や耐食性が低下する傾向があり、また、圧送に必要な混練物の自己流動性が低下する傾向がある。
【００２７】
アルミナセメント
アルミナセメントは、耐火性骨材100重量部に対して１重量部以上（好ましくは３重量部以上）20重量部以下（好ましくは10重量部以下）の割合で配合することができる。アルミナセメントの配合量が少ないと、結合力が不足して施工体の強度が低下する傾向がある。また、アルミナセメントの配合量が多くなると、低融物を生成し易いＣａＯの量が多くなり溶融金属に対する耐食性能が低下する。
【００２８】
ノズルバインダー用急結剤
ノズルバインダー用急結材は、ノズルバインダーとゲル化反応により瞬間的に結合するとともに、ノズルバインダーがアルミナセメントの硬化反応を促進することで、十分な結合力を発揮させる。ノズルバインダー用急結材としては、例えば、下記化学式の如く水溶液中で塩基酸として作用する化合物、例えば、塩酸、硝酸、酢酸等の一塩基酸、硫酸、炭酸等の二塩基酸、燐酸、硼酸等の三塩基酸を使用することができる。
【００２９】
ＨＣｌ＋Ｈ₂Ｏ→Ｈ₃Ｏ⁺＋Ｃｌ^-
Ｂ(ＯＨ)₃＋Ｈ₂Ｏ→Ｂ(ＯＨ)₄ ^-＋Ｈ⁺
【００３０】
ノズルバインダー用急結材は、耐火性骨材100重量部に対して0.02重量部以上（好ましくは0.05重量部以上）２重量部以下（好ましくは１重量部以下、更に好ましくは0.5重量部以下）の割合で配合することができる。0.02重量部以下では、急結材量として少なすぎて急結性を得られないために、施工体の自己流動性を停止出来ず被体から流れおちる。また、２重量部以上では多すぎてノズル内で急結し、ノズル閉塞を招く。
【００３１】
本発明の耐火物と水との混練物にノズル部でノズルバインダーが混合されると、ノズルバインダー用急結材（塩基酸）とノズルバインダー（無機塩）とがゲル化反応して瞬間的に結合し、また、アルミナセメントの急結が促進され、十分な結合力が発揮される。これにより吹付け被体に付着した施工体は、被体から流れ落ちることも無く徐々にアルミナセメントによる結合強度が上昇し、耐火物に必要とされる溶融金属との接触時に耐えうる強度に到達する。
【００３２】
炭素繊維
炭素繊維を配合することにより、吹付け被体に付着した施工体の保形性を強化することができる。炭素繊維としては、繊維長が８mm以下（好ましくは6.5mm以下）１mm以上（好ましくは２mm以上）の短繊維を使用することができる。繊維長が４mm以上（特に4.5mm以上）の炭素繊維と４mm未満（特に3.5mm以下）の炭素繊維とを併用することにより、施工体の保形性を効率よく向上させることができる。
【００３３】
具体的には、25重量％以上（好ましくは40重量％以上）80重量％以下（好ましくは70重量％以下）が繊維長3.5mm以下（好ましく２mm以上）であり、20重量％以上（好ましくは30重量％以上）75重量％以下（好ましくは60重量％以下）が繊維長4.5mm以上（好ましくは6.5mm以下）であり、60重量％以上（好ましくは75重量％以上）が繊維長3.5mm以下（好ましく2.5mm以上）又は4.5mm以上（好ましくは6.5mm以下）である炭素繊維を使用することにより、施工体の保形性を効率よく向上させることができる。
【００３４】
炭素繊維を耐火性骨材100重量部に対して0.01重量部以上（好ましくは0.03重量部以上）0.4重量部以下（好ましくは0.3重量部以下）の割合で配合することにより、施工体の保形性を効率よく向上させることができる。炭素繊維の配合量が少ないと施工体の保形性が低下する傾向があり、多いと混練時に必要な添加水量が増大し施工体の物理特性が低下する。
【００３５】
その他
本発明の耐火物には、必要に応じて各種の添加剤（例えば、解膠材）を配合することができる。
【００３６】
黒鉛を配合することにより、ノズル吐出性を向上させることができ、また、溶融金属に対して難ぬれ性であることから耐食性能をを向上させることができる。黒鉛は、通常、耐火性骨材100重量部に対して0.5重量部以上（好ましくは１重量部以上）７重量部以下（好ましくは５重量部以下）の割合で配合することができる。黒鉛は、通常、粒子径が１μm以上１mm以下の粉末として配合することができる。
【００３７】
【実施例】
実施例１〜７及び比較例１〜５
表１に示す配合の耐火性骨材を使用して、表２に示す配合の耐火物を調製した。表１及び表２中の数値は配合割合（重量部）を示す。極微細カーボンとして粒子径10〜100nmのカーボンブラックを使用した。ノズルバインダー用急結材として硼酸を使用した。解膠材としてピロリン酸ソーダを使用した。ノズルバインダーとして珪酸塩（珪酸ソーダ）を使用した。なお、比較例１は耐火性骨材の粒子径５mm以下３mm以上の比率が多すぎる例、比較例２は耐火性骨材の粒子径３mm未満１mm以上の比率が多すぎる例、比較例３は極微細カーボンが多すぎる例、比較例４は炭素繊維が多すぎる例、比較例５はノズルバインダー用急結材が少なすぎる例である。
【００３８】
各耐火物についてモルタルミキサーにおいて加水混練後、各混練物についてJISR5201により流動性を測定した。各混練物200kgを圧縮ポンプ（ムスタング社製）に投入し、約20ｍポンプ圧送してノズル部において高圧エアーとともにノズルバインダーを混合し、鉄板表面（高さ1.2ｍ×幅1.8ｍ）に吹き付け、施工性能（ポンプ圧送性、ノズル吐出性、保形性）を感触及び外観で評価した。また、被体への付着性を評価する手段として下記式による接着率を調査した。
【００３９】
接着率（％）＝施工体重量（kg）／供試量（200kg）×100
【００４０】
各施工体（成形体）についてJISR2553により曲げ強度及び圧縮強度を測定した。各成形体を高周波溶解試験炉に組込み、鉄とスラグを1500℃で溶解させ、試験サンプルの溶損量から耐食性指数を算定した。耐食性指数の数値が大きい程、耐食性が劣る。結果を表３に示す。
【００４１】
【表１】

【００４２】
【表２】

【００４３】
【表３】

【００４４】
実施例１〜４はアルミナ粒子を主骨材として用い、本発明に従ってアルミナ粒子径８〜５mmを６重量％、５〜３mmを11重量％、３〜１mmを28重量％、１mm未満を33重量％に粒度調整したものである。その上で、実施例１では長さ３mmの炭素繊維と長さ６mmの炭素繊維とを１：１の重量比で配合した場合について、実施例２ではこれらを２：１の重量比で配合した場合について、加水混練後の流動性、ポンプ圧送性、吹付け施工性、成形体の物理特性、溶融金属に対する耐食性を調査したものであり、いずれの特性においても、優れた機能を発揮することが確認される。実施例３は極微細カーボンを２重量部に増量した例、実施例４は急結材を0.3重量部に増量した例であり、いずれも実施例１及び２と同様に施工性、物理特性、耐食性において不都合無く優れた特性を発揮している。
【００４５】
実施例５〜７は主骨材を他の素材（耐火性骨材）に置き換えた例であり、実施例５はアルミナ３〜１mmの一部を炭化珪素３〜１mmに置き換えた例、実施例６はアルミナ３〜１mmをスピネル３〜１mmとマグネシア３〜１mmとに振り分けた例、また、実施例７はアルミナ粒子に替えてボーキサイト、ムライト、シャモットを組み合わせて用いた例である。実施例７では比重が軽くなる分、混練水量が他の実施例に対し増える傾向にあるが、いずれも湿式吹付け性状、物理特性、耐食性とも、それぞれの素材の機能に従った性能を発揮しており、比較例に対しても優れた特性が得られている。
【００４６】
【発明の効果】
本発明の耐火物と水との混練物は、自己流動性が高く、施工性が良好であり、また、該混練物にノズルバインダーを添加して吹付け被体（補修面）に吹き付けて得られる施工体は、良好な接着性及び保形性を示し、物理的特性が高く、耐食性が良好であるので、本発明によれば、吹付け被体上に本発明の耐火物による施工体（耐火物層）を耐火性が良好な状態に効率よく施工することができ、また、吹付け被体の補修面（例えば、耐火物層）を耐火性が良好な状態に効率よく補修することができる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a refractory for spraying and a method for spraying a refractory, and more particularly to a refractory for spray repair and a spraying repair method, in particular, a molten metal conveying pan, a tundish, a blast furnace bowl, a cupola. Of refractories for use in repairing spraying of inner walls of combustion furnaces such as incinerators or high-temperature atmosphere furnaces, and spraying refractories and refractories suitable for use in spraying repair methods using such refractories It relates to the spraying method.
[0002]
[Prior art]
As a refractory for spraying (for example, a refractory for repairing spraying), a mixed powder containing a fireproof aggregate and a binder such as cement is used. The construction method of spraying mixed powder containing aggregate and binder is to mix and knead the mixed powder with self-fluidity by hydro-kneading the mixed powder to the tip of the transport hose. The method of mixing and spraying high-pressure air and quick setting agent (nozzle binder) at the attached discharge nozzle has long been known for civil engineering and construction. This construction method was introduced in "Labor-saving construction method of architecture centering on concrete pump" by Yasuhiro Kameda issued by Modern Books Co., Ltd. in July 1970. It is also applied to the construction of irregular refractories. .
[0003]
Japanese Patent Laid-Open No. 3-122040 describes a method of mixing and rapidly setting an inorganic salt such as sodium silicate as a quick setting agent to a mixed slurry (kneaded material) such as Portland cement and cinnabar sand. . However, with this method, it takes 20 to 20 seconds to cure, and since the kneaded material cannot be instantaneously cured and adhered to the sprayed body, it is difficult to obtain a uniform construction body. That is, the kneaded material passes through the nozzle at a high speed due to the high-pressure air supplied to the nozzle, so if the quick setting property is slow, the kneaded material exhibits fluidity even after arriving at the object and flows down from the object.
[0004]
In Japanese Patent Laid-Open No. 9-250880, a kneaded mixture of an amorphous refractory with alumina cement as a binder and water is sent to a nozzle part by a pressure pump, and an inorganic salt such as silicate is used as a hardening accelerator in the nozzle. Although a method of mixing in a kneaded product is described, it is insufficient to obtain the required quick setting. That is, there is a limit to the direct method of increasing the curing speed by causing various curing accelerators to act on alumina cement, and sufficient workability cannot be obtained.
[0005]
Japanese Patent Laid-Open No. 3-1204040 contains 0.2 to 3.0% by volume of a fiber having a length of 5 to 20 mm in order to improve the strength of the construction body, and Japanese Patent Laid-Open No. 9-227198 has a length of 6 It describes that 0.5 to 1.2 parts by weight of ˜12 mm fiber is blended. However, since the length of the fiber is long and the blending amount is large, it is necessary to increase the amount of water added during kneading in order to obtain a kneaded material having fluidity that can be pumped, and the physical properties of the construction body are deteriorated. There is an inconvenience.
[0006]
On the other hand, if the amount of added water is reduced, the kneaded material tends to stagnate in the conveyance hose, and if the kneaded material stagnates, the pressure in the hose increases, and in the worst case, the hose may burst, leading to the planned construction. Can not be. Even if it does not rupture, if the kneaded material is clogged in the hose, it cannot be pumped, and a great time loss is required for its restoration.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a refractory for spraying (especially a refractory for spray repairing) that can be reliably pumped by kneading with water.
[0008]
In wet spraying, the dough-like kneaded material, which is usually kneaded with alumina fine powder and bentonite, which is called milk, is passed through before the refractory is pumped to coat the inside of the pipe and hose so that the refractory kneaded material can be better However, the object of the present invention is to provide a refractory for spraying (especially for spraying repairs), in which the kneaded product with water is easily slipped in the pumping pipe and the hose without using the so-called milk at the time of pumping. Is to provide refractory).
[0009]
The object of the present invention is to provide a refractory for spraying (particularly spraying) that exhibits a sufficient function when the construction body forms a high-density structure and is exposed to a molten metal or exposed to a high-temperature atmosphere as a refractory. Refractories for repair).
[0010]
The purpose of the present invention is to add a nozzle binder to the kneaded material that passes through the nozzle portion at high speed by pressurized air when spraying the sprayed body (for example, when repairing the repair surface), To provide a refractory for spraying (especially a refractory for spraying repair) that can significantly improve the adhesion rate to the sprayed body by reacting when passing through the nozzle and making it instantaneously set. is there.
[0011]
An object of the present invention is to provide a refractory for spray repair (especially a refractory for spray repair) capable of imparting shape retention so that a construction body attached to the spray body does not fall. There is.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The present inventor researched to solve the above-mentioned problems, and in a refractory for spraying (for example, refractory for repairing spraying) containing alumina cement as a binder, (1) the refractory aggregate By setting the particle size configuration, the pumping of the kneaded material with water becomes easy, the construction body becomes a high-density structure, and (2) the kneaded material is blended with a specific amount of ultrafine carbon. (3) By blending a specific amount of the nozzle binder quick-setting material, the nozzle part is instantly fastened when the nozzle binder is added. In addition, it has been found that the adhesion rate to the sprayed body is greatly improved, and (4) by adding a specific amount of carbon fiber, shape retention is imparted to the construction body. Completed the invention
[0013]
In the present invention, refractory aggregate (for example, alumina, silicon carbide, bauxite, mullite, chamotte, spinel, magnesia) 100 parts by weight, ultrafine carbon (preferably ultrafine carbon having a particle diameter of 10 to 200 nm) 0.05 to 4.5 parts by weight, 1 to 20 parts by weight of alumina cement, 0.02 to 2 parts by weight of a quick binder for nozzle binder (preferably a compound that acts as a basic acid in an aqueous solution) and carbon fiber (for example, 25 to 80% by weight) The fiber length is 3.5 mm or less, 20 to 75% by weight is a fiber length of 4.5 mm or more, and 60% by weight or more is a fiber length of 3.5 mm or less or 4.5 mm or more) at a ratio of 0.01 to 0.4 parts by weight. Blended refractory for spraying, wherein 10% by weight or less (preferably 5% by weight or less) of the refractory aggregate has a particle diameter of 8 mm or less and 5 mm or more, and 5 to 20% by weight (preferably 5 to 15% by weight). %) Is less than 5 mm and 3 mm or more, and 5 to 55 layers The amount% (preferably 20 to 50% by weight) is in the refractory for spraying in which the particle diameter is less than 3 mm and 1 mm or more, and the balance is less than 1 mm.
[0014]
In the present invention, the kneaded mixture of the refractory and water is pumped to a nozzle, and a nozzle binder (for example, an alkali metal or alkaline earth metal silicate or carbonate) is mixed in the kneaded mixture in the nozzle. In addition, the spraying method characterized by spraying onto the body to be sprayed with pressurized air, and in particular, the nozzle binder reacts with the rapid setting material for the nozzle binder to express quick setting, and the action of the nozzle binder. The spraying method promotes the hardening of the alumina cement.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Spraying method The spraying method of the present invention can be used for spraying construction (especially spraying repair) with a refractory. The object of the construction (particularly repair) by the spraying method of the present invention (spraying body) is, for example, a molten metal carrier pot, tundish, blast furnace slag, cupola, incinerator or other combustion furnace or inner wall of a high-temperature atmosphere furnace Etc. By applying a kneaded mixture containing water to the refractory of the present invention to the sprayed body (repair surface) while rapidly setting, a construction body (refractory layer of the refractory of the present invention on the surface of the sprayed body ) And the surface of the sprayed body (for example, a refractory layer) can be repaired. Since the kneaded product of the refractory and water of the present invention has self-fluidity, it can be pumped to the nozzle part by a pressure pump through a pipe or a hose.
[0016]
A kneaded material in which water of 3 parts by weight or more and 20 parts by weight or less (usually 10 parts by weight or less) is blended with the refractory of the present invention, for example, with respect to 100 parts by weight of the refractory aggregate is easy to pump. And the adhesiveness to a spraying subject is also favorable.
[0017]
By adding a nozzle binder when spraying the kneaded product of the refractory material and water of the present invention onto the sprayed substrate, the kneaded product can be adhered to the sprayed substrate while rapidly kneading. In the spraying method of the present invention, the kneaded product fed to the nozzle part is quickly set by adding a nozzle binder. By discharging the kneaded material to which the nozzle binder has been added from the nozzle with pressurized air, it can be adhered to the sprayed substrate.
[0018]
As the nozzle binder, a substance that accelerates the hardening reaction of alumina cement, for example, various inorganic salts can be used. Inorganic salts that accelerate the hardening reaction of alumina cement include inorganic salts of metals (eg, alkali metals, alkaline earth metals, etc.) (eg, silicates, carbonates, lead sulfates, nitrates, chlorides, borides, etc.) There is. In a preferred embodiment, alkali metal or alkaline earth metal silicates or carbonates are used.
[0019]
Fire-resistant aggregate As the fire-resistant aggregate, known fire-resistant aggregates can be used, and various fire-resistant inorganic materials can be used. As the refractory aggregate, for example, metal oxides or metal carbides (preferably alumina or silicon carbide) such as alumina, silicon carbide, bauxite, mullite, chamotte, spinel, magnesia and the like can be used alone or in combination. . The present invention is particularly effective when 40% by weight or more, preferably 60% by weight or more, more preferably 80% by weight or more of the refractory aggregate is alumina. In the refractory material of the present invention, the refractory aggregate can be blended in a proportion of usually 70% by weight or more, preferably 80% by weight or more, and more preferably 90% by weight or more.
[0020]
The maximum particle size of the refractory aggregate used in the present invention is 8 mm. If a fire-resistant aggregate having a particle diameter exceeding 8 mm is used, aggregate particles are overlapped and clogged in a pipe or a hose when the mixture with water is pumped, and pumping cannot be performed. 10% by weight or less (preferably 5% by weight or less) of the refractory aggregate has a particle diameter of 5 mm or more.
[0021]
5% by weight or more and 20% by weight or less (preferably 15% by weight or less) of the refractory aggregate is a particle diameter of less than 5 mm and 3 mm or more. When the ratio of the particle diameter of 3 mm or more is small, the coarse part of the aggregate is reduced, the function of the physical properties of the construction body is reduced, and when the ratio is large, the coarse part is increased and when the kneaded product with water is pumped. In addition, aggregate particles overlap each other in the pipe or hose, and it is easy to get stuck.
[0022]
5% or more (preferably 10% or more, more preferably 20% or more) 55% or less (preferably 50% or less, more preferably 40% or less) of the refractory aggregate is less than 3 mm in particle size 1 mm or more. If the particle diameter is less than 3mm and the ratio of 1mm or more is small, the fine part of the aggregate is reduced, the pumpability of the kneaded material is insufficient, and if it is large, the amount of water added for self-fluidity increases, and various characteristics of the construction body (filling Density and physical properties).
[0023]
The balance of the refractory aggregate, usually 70% by weight or less (preferably 60% by weight or less), 15% by weight or more (preferably 30% by weight or more) is less than 1 mm in particle diameter.
[0024]
Ultra fine carbon <br/> By mixing carbon fine powder (ultra fine carbon), which is used as a lubricant and mold release agent for various industrial products, the inner wall of hose and piping when pumping a kneaded product with water It is possible to prevent the refractory from adhering to the inner wall and to make it slippery. For example, carbon black can be used as the ultrafine carbon. As the ultrafine carbon, a commercially available product such as carbon ultrafine powder having a primary particle diameter of 200 nm or less, for example, carbon black # 5 (particle diameter 85 nm) manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation can be used. Carbon black also has the function of preventing the penetration of molten metal into the construction body (refractory) due to its difficult wettability and consequently improving the corrosion resistance.
[0025]
By using ultrafine carbon having a particle size of 200 nm or less (preferably 100 nm or less) and 10 nm or more (preferably 50 nm or more), a refractory with good slipperiness of the kneaded product can be efficiently obtained. Ultrafine carbon having a particle size of less than 10 nm requires a large amount of water added during kneading, and tends to lower the physical properties and corrosion resistance of the construction body. With ultrafine carbon having a particle size larger than 200 nm, the blending amount necessary for improving the slipperiness of the kneaded product tends to increase.
[0026]
By blending ultrafine carbon with 0.05 parts by weight (preferably 0.5 parts by weight or more) and 4.5 parts by weight (preferably 3.5 parts by weight or less) with respect to 100 parts by weight of refractory aggregate, the slipperiness of the kneaded material can be efficiently achieved. Can be a good refractory. When the blending amount of ultrafine carbon is small, the slipperiness of the kneaded product tends to decrease, and when it is large, a large amount of water added during kneading is required, and the physical properties and corrosion resistance of the construction body tend to decrease. There exists a tendency for the self-fluidity of the kneaded material required for pumping to fall.
[0027]
Alumina cement Alumina cement is blended in a proportion of 1 part by weight (preferably 3 parts by weight or more) and 20 parts by weight or less (preferably 10 parts by weight or less) per 100 parts by weight of the refractory aggregate. Can do. When the amount of the alumina cement is small, the bonding strength is insufficient and the strength of the construction body tends to decrease. Moreover, when the compounding quantity of an alumina cement increases, the quantity of CaO which is easy to produce | generate a low melt will increase, and the corrosion resistance with respect to a molten metal will fall.
[0028]
Nozzle binder quick setting agent Nozzle binder quick setting material bonds with the nozzle binder instantaneously by a gelation reaction, and the nozzle binder promotes the hardening reaction of the alumina cement, thereby providing sufficient binding strength. To demonstrate. Examples of the quick setting material for the nozzle binder include a compound that acts as a basic acid in an aqueous solution, for example, a monobasic acid such as hydrochloric acid, nitric acid, and acetic acid, a dibasic acid such as sulfuric acid and carbonic acid, phosphoric acid, and boric acid. Tribasic acids such as can be used.
[0029]
HCl + H ₂ O → H ₃ O ⁺ + Cl ⁻
B (OH) ₃ + H ₂ O → B (OH) ₄ ⁻ + H ⁺
[0030]
The quick setting material for the nozzle binder is 0.02 parts by weight or more (preferably 0.05 parts by weight or more) and 2 parts by weight or less (preferably 1 part by weight or less, more preferably 0.5 parts by weight or less) with respect to 100 parts by weight of the refractory aggregate. It can mix | blend in the ratio. If the amount is 0.02 parts by weight or less, the amount of quick setting material is too small to obtain quick setting property, so the self-fluidity of the construction body cannot be stopped and it flows from the body. On the other hand, when the amount is 2 parts by weight or more, the amount is too large and is rapidly set in the nozzle, resulting in nozzle clogging.
[0031]
When the nozzle binder is mixed in the kneaded mixture of the refractory and water of the present invention at the nozzle portion, the rapid setting material (basic acid) for the nozzle binder and the nozzle binder (inorganic salt) undergo a gelation reaction and instantaneously. Bonding is also promoted, and rapid setting of alumina cement is promoted, and sufficient bonding strength is exhibited. As a result, the construction body adhered to the sprayed body gradually increases the bonding strength by the alumina cement without flowing down from the body, and reaches the strength that can be endured when contacting the molten metal required for the refractory. .
[0032]
Carbon fiber By blending the carbon fiber, it is possible to enhance the shape retention of the construction body attached to the sprayed body. As the carbon fiber, a short fiber having a fiber length of 8 mm or less (preferably 6.5 mm or less) and 1 mm or more (preferably 2 mm or more) can be used. By using together a carbon fiber having a fiber length of 4 mm or more (particularly 4.5 mm or more) and a carbon fiber having a fiber length of less than 4 mm (particularly 3.5 mm or less), the shape retention of the construction body can be improved efficiently.
[0033]
Specifically, 25% by weight or more (preferably 40% by weight or more) is 80% by weight or less (preferably 70% by weight or less), and the fiber length is 3.5 mm or less (preferably 2 mm or more), and 20% by weight or more (preferably 30% by weight or more) 75% by weight or less (preferably 60% by weight or less) has a fiber length of 4.5 mm or more (preferably 6.5 mm or less), and 60% by weight or more (preferably 75% by weight or more) has a fiber length of 3.5 mm. By using a carbon fiber of the following (preferably 2.5 mm or more) or 4.5 mm or more (preferably 6.5 mm or less), the shape retention of the construction body can be improved efficiently.
[0034]
By blending carbon fiber in a proportion of not less than 0.01 parts by weight (preferably not less than 0.03 parts by weight) and not more than 0.4 parts by weight (preferably not more than 0.3 parts by weight) with respect to 100 parts by weight of fireproof aggregate, Efficiency can be improved efficiently. When the blending amount of carbon fiber is small, the shape retention of the construction body tends to be lowered. When the blending amount is large, the amount of water added at the time of kneading increases and the physical characteristics of the construction body are degraded.
[0035]
Others Various additives (e.g., peptizer) can be blended in the refractory according to the present invention as necessary.
[0036]
By blending graphite, the nozzle discharge performance can be improved, and the corrosion resistance can be improved because it is difficult to wet the molten metal. Graphite can usually be blended at a ratio of 0.5 parts by weight or more (preferably 1 part by weight or more) to 7 parts by weight or less (preferably 5 parts by weight or less) with respect to 100 parts by weight of the refractory aggregate. Graphite can usually be blended as a powder having a particle size of 1 μm to 1 mm.
[0037]
【Example】
Examples 1-7 and Comparative Examples 1-5
Using the refractory aggregates shown in Table 1, refractories shown in Table 2 were prepared. The numerical values in Tables 1 and 2 indicate the blending ratio (parts by weight). Carbon black having a particle diameter of 10 to 100 nm was used as ultrafine carbon. Boric acid was used as the quick setting material for the nozzle binder. Sodium pyrophosphate was used as the peptizer. Silicate (sodium silicate) was used as a nozzle binder. Comparative Example 1 is an example in which the ratio of the refractory aggregate particle diameter is 5 mm or less and 3 mm or more is excessive, Comparative Example 2 is an example in which the ratio of the refractory aggregate particle diameter is less than 3 mm and 1 mm or more is excessive, and Comparative Example 3 is An example with too much ultrafine carbon, Comparative Example 4 is an example with too much carbon fiber, and Comparative Example 5 is an example with too few nozzle binder rapid setting materials.
[0038]
Each refractory was hydro-kneaded in a mortar mixer, and each kneaded product was measured for fluidity according to JISR5201. 200kg of each kneaded product is put into a compression pump (Mustang Co., Ltd.), pumped by about 20m, mixed with high-pressure air and nozzle binder at the nozzle, and sprayed onto the iron plate surface (height 1.2m x width 1.8m). The performance (pumping ability, nozzle discharge ability, shape retention) was evaluated by feel and appearance. Moreover, the adhesion rate by the following formula was investigated as a means for evaluating the adhesion to the object.
[0039]
Adhesion rate (%) = construction body weight (kg) / test amount (200 kg) x 100
[0040]
The bending strength and compressive strength of each construction body (molded body) were measured according to JISR2553. Each molded body was incorporated into a high-frequency melting test furnace, iron and slag were melted at 1500 ° C, and the corrosion resistance index was calculated from the amount of erosion of the test sample. The larger the value of the corrosion resistance index, the lower the corrosion resistance. The results are shown in Table 3.
[0041]
[Table 1]

[0042]
[Table 2]

[0043]
[Table 3]

[0044]
Examples 1 to 4 use alumina particles as the main aggregate, and according to the present invention, the alumina particle diameter 8 to 5 mm is 6 wt%, 5 to 3 mm is 11 wt%, 3 to 1 mm is 28 wt%, and less than 1 mm is 33 wt. % Is adjusted in particle size. In addition, in Example 1, when a carbon fiber having a length of 3 mm and a carbon fiber having a length of 6 mm were blended at a weight ratio of 1: 1, in Example 2, these were blended at a weight ratio of 2: 1. In this case, we investigated the fluidity after hydro-kneading, pumpability, sprayability, physical properties of the molded body, and corrosion resistance against molten metal. It is confirmed. Example 3 is an example in which the amount of ultrafine carbon is increased to 2 parts by weight, Example 4 is an example in which the quick setting material is increased to 0.3 parts by weight, and in both cases, workability, physical characteristics, It exhibits excellent characteristics with no inconvenience in corrosion resistance.
[0045]
Examples 5 to 7 are examples in which the main aggregate is replaced with another material (fireproof aggregate), and Example 5 is an example in which a part of alumina 3 to 1 mm is replaced with silicon carbide 3 to 1 mm, Example 6 is an example in which 3 to 1 mm of alumina is divided into 3 to 1 mm of spinel and 3 to 1 mm of magnesia, and Example 7 is an example in which bauxite, mullite and chamotte are used in combination instead of alumina particles. In Example 7, the amount of kneading water tends to increase relative to the other examples because the specific gravity is lighter, but all demonstrate performance according to the function of each material in terms of wet spray properties, physical properties, and corrosion resistance. Thus, excellent characteristics are obtained even for the comparative example.
[0046]
【The invention's effect】
The kneaded material of the refractory and water of the present invention has high self-fluidity and good workability, and is obtained by adding a nozzle binder to the kneaded material and spraying it onto the sprayed body (repair surface). The construction body to be obtained exhibits good adhesion and shape retention, has high physical properties and good corrosion resistance. Therefore, according to the present invention, the construction body with the refractory material of the present invention on the sprayed body ( It is possible to efficiently construct the refractory layer) in a state with good fire resistance, and to efficiently repair the repaired surface of the sprayed body (for example, the refractory layer) into a state with good fire resistance. it can.

Claims

100 parts by weight of refractory aggregate, pole from 0.05 to 4.5 parts by weight of fine carbon, 1 to 20 parts by weight of alumina cement, 0.02 to 2 parts by weight of nozzles binder for quick-material, 0.01 to 0.4 parts by weight of carbon-containing fibers And a refractory for spraying containing 0.5 to 7 parts by weight of graphite, wherein 10% by weight or less of the refractory aggregate has a particle diameter of 8 mm or less and 5 mm or more, and 5 to 20% by weight has a particle diameter of 5 mm. than it is 3mm or more and 5 to 55% by weight of 1mm or more particle size of less than 3mm, the balance Ri der particle size of less than 1mm, for spraying refractory particle size of ultra-fine carbon is 10 ~ 200 nm.

Or less 25-80% by weight fiber length 3.5mm carbon fiber, and a 20 to 75% by weight fiber length of 4.5mm or more, according to claim 1 60 wt% or more is less than or 4.5mm or more fiber length 3.5mm Refractories for spraying as described in.

The refractory according to claim 1 or 2 , wherein the refractory aggregate is one or more selected from the group consisting of alumina, silicon carbide, bauxite, mullite, chamotte, spinel and magnesia.

The spray refractory according to any one of claims 1 to 3, wherein the nozzle binder rapid setting material is a compound that acts as a basic acid in an aqueous solution.

A kneaded product of the refractory and water according to any one of claims 1 to 4 is pumped to a nozzle, and a nozzle binder is mixed with the kneaded material in the nozzle, and then blown onto a sprayed body with pressurized air. A refractory spraying method characterized by attaching.

The method for spraying a refractory according to claim 5 , wherein the nozzle binder and the rapid setting material for the nozzle binder react to express quick setting, and hardening of the alumina cement is promoted by the action of the nozzle binder.

The spraying method according to claim 5 or 6 , wherein the nozzle binder is an alkali metal or alkaline earth metal silicate or carbonate.