JP3981433B2

JP3981433B2 - 耐火物吹付け施工方法

Info

Publication number: JP3981433B2
Application number: JP09795797A
Authority: JP
Inventors: 孝三山田; 統一白曼
Original assignee: Krosaki Harima Corp
Current assignee: Krosaki Harima Corp
Priority date: 1997-03-31
Filing date: 1997-03-31
Publication date: 2007-09-26
Anticipated expiration: 2017-03-31
Also published as: JPH10279368A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一度に多量の吹付けが可能で、しかも厚みが大きい施工体を形成することができる耐火物吹付け施工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
各種の溶融金属容器あるいはそれに付随する装置に使用される耐火物は、損耗が進むと耐火物を吹付けて補修することが行われている。また、この吹付けは、補修だけでなく新規な耐火物施工にも行われる。
【０００３】
吹付け施工は、型枠を必要としない利点がある反面、一度に多量に施工することができない。また、厚みの大きな施工体の形成が困難という欠点がある。
吹付け施工方法は、湿式法と乾式法とに大別される。湿式法は、吹付材を予め泥しょう状に調整した上で吹付ける。一方、乾式法は、粉末状の吹付材をノズル内に圧送した後、ノズル内にて水分を添加し泥しょう状にし、吹付けるものである。
【０００４】
両者は一長一短があるが、吹付材を事前に調整する必要がない乾式法が、作業性の面から現在の主流である。しかし、乾式法はノズル内での水分添加のために、吹付材は水分と十分に混合されないまま吹付けられ、組織の不均一によって付着率、接着強度および耐食性に劣る。
【０００５】
湿式法は、吹付材を事前に泥しょう状にすることで前記の問題はない。しかし、泥しょう状にすると硬化剤の反応で、硬化が進み、ノズル詰まりなどのトラブルが生じやすい。また、一度に多量に施工するためには、吹付材を泥しょう状で待機する時間が長くなり、その待機中に硬化が進行するという問題がある。
【０００６】
そこで、吹付材を硬化剤を含まない状態で泥しょう状に調整した後、ノズルに通し、ノズル内にて硬化促進剤を添加する方法が提案されている。例えば特開昭５４−６１００５号公報、特開昭６１−１１１９７３号公報、特開昭６２−３６０７０号公報などに見られる通りである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ノズル内にて硬化剤を添加する前記方法は、湿式法と乾式法との両特性を兼ね備えている。一度に多量に施工する場合でも、吹付材は均一組織で吹き付けられ、しかもノズル詰まりなどの問題もない。しかし、吹付け施工方法は厚みの大きな施工体の形成が困難であり、この問題は依然解決することができない。
本発明は、ノズル内にて硬化促進剤を添加するこの吹付け施工方法を改良し、容易に厚みの大きな施工体を得ることを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、シリカ系可塑剤および結合剤を含む耐火配合組成物を予め泥しょう状に調整した後、ノズル内に圧送し、ノズル内にてケイ酸ソーダ水溶液とアクリルアミド４級塩、ポリアミン４級塩またはメタアクリル酸エステルから選ばれる１種以上のカチオン系水溶液とを添加し、吹付けることを特徴とした、耐火物吹付け施工方法であり、前記した課題を解決することができる。その詳細な機構は明確ではないが、次の理由によるものと考えられる。
【０００９】
本発明の方法では、被吹付け面上に吹付け施工体の形成の起点となる吹付け核を形成しやすくなる。これは、耐火配合組成物は泥しょう状態において、シリカ系可塑剤を含むことにより耐火粒子の表面がマイナスに帯電し、耐火粒子同士が互いに反発し合っているが、本発明ではノズル内で添加するカチオン系水溶液により、粒子表面の苛電を中和し、静電気的反発を弱め、耐火粒子間を架橋することで吹付け核の形成を促進する。
【００１０】
そして、この核の形成後は、ケイ酸ソーダと耐火配合組成物中の結合剤との反応によるゲル化で吹付け施工体の肉盛りが促進される。そして、この核の形成と吹付け施工体の肉盛りとの相互作用で厚みの大きな施工体を得ることができる。ノズル内で添加する硬化促進剤がケイ酸ソーダ水溶液のみの場合は、吹付け初期の核形成が困難で、吹付け施工体が流落し、厚みの大きな施工体を得ることができない。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明で使用するシリカ系可塑剤は、揮発シリカ、粘土、ベントナイトなどから選ばれる１種以上である。化学成分でＳｉＯ₂を少なくとも３０ｗｔ％以上含有し、また、反応性を高めるために粒径３μｍ以下の微粒子が好ましい。
揮発シリカは、例えばシリコンまたは珪素合金製造の際の副産物として得られ、シリカフラワーまたはマイクロシリカなどの商品名で市販されている。比表面積が１５〜３０ｍ²／ｇ程度の超微粒子である。
【００１２】
シリカ系可塑剤は高温下においてシリカ系低融物を生成し易いために、多量の添加は施工体の耐食性低下を招く。耐火配合組成物に占めるシリカ系可塑剤の好ましい割合はＳｉＯ₂換算で１０ｗｔ％以下である。また、例えば揮発シリカは０．５〜１０ｗｔ％とする。粘土またはベントナイトは、多量の添加は粘性の向上で管内の圧送性を低下させるので、０．５〜５ｗｔ％が好ましい。
【００１３】
結合剤はアルミナセメント、マグネシアセメント、ポルトランドセメントなどから選ばれる１種以上である。なお、ここでいうマグネシアセメントは、平均粒径０．５〜１０μｍ、ＢＥＴ比表面積５〜１５０ｍ²／ｇの酸化マグネシウムであり、添加水分との水和反応で耐火配合組成物を硬化させ、結合剤としての機能をもつ。
【００１４】
耐火配合組成物に占める結合剤の好ましい割合は、０．５〜２０ｗｔ％であり、この範囲内で結合剤の種類などのよって適宜決定する。
耐火配合組成物における耐火骨材の種類は特に限定するものではなく、例えば、焼結アルミナ、電融アルミナ、仮焼アルミナ、ばん土けつ岩、ムライト、ろう石、シャモット、アンダルサイト、粘土、ムライト、ケイ石、焼結マグネシア、電融マグネシア、焼結マグネシア−カルシア、電融マグネシア−カルシア、電融Ａｌ₂Ｏ₃−ＭｇＯ系スピネル、焼結Ａｌ₂Ｏ₃−ＭｇＯ系スピネル、クロム鉱、ボーキサイト、シリマナイト、ジルコンなどを主材とし、必要により、ジルコニアジルコン、、炭素、黒鉛、炭化珪素などを組み合わせる。中でも、焼結または電融のアルミナ、マグネシア、マグネシア−カルシア、Ａｌ₂Ｏ₃−ＭｇＯ系スピネルを主体とした耐火性配合組成物にするのが好ましい。
【００１５】
また、不定形耐火物の添加剤として知られている分散剤、金属粉、硬化遅延剤、有機質ファイバー、セラミック質ファイバー、金属質ファイバー、アルコール類、ピッチ類などを組み合わせでもよい。
分散剤の具体例としては、トリポリリン酸ソーダ、ヘキサメタ燐酸ソーダ、ポリアクリル酸ソーダ、ポリアクリル燐酸ソーダ、ポリカルボン酸、リグニンスルホン酸ソーダに代表されるなど各種の無機系分散剤が使用される。添加量は、耐火配合組成物に対する外掛けで、０．０１〜１ｗｔ％が好ましい。
金属粉は、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｇあるいはこれらの合金が好ましく、その添加量は耐火性骨材に対する外掛けで、例えば１〜７ｗｔ％とする。
【００１６】
以上からなる耐火配合組成物は水分を外掛けで３〜１５ｗｔ％程度添加し、予め泥しょう状に調整し、その後、ノズル内に圧送する。泥しょう状に調整後のフロー値は、上端内径５０ｍｍ、下端内径１００ｍｍ、高さ１５０ｍｍのコーン形型枠に、耐火性配合組成物を混練直後に流し込み、次いでコーン形型枠を上方に抜き取り、１５回のタップ後、の耐火性配合物の広がりが１１０ｍｍ以上、１８０ｍｍ未満が好ましく、さらに好ましくは１３０〜１６０ｍｍである。１１０ｍｍ未満では管内での圧送性が低下し、１８０ｍｍ以上では圧送時に骨材が粗粒と微粒に分離して施工体の付着性および耐食性が低下する。
【００１７】
ノズル内で耐火配合組成物に添加するケイ酸ソーダ水溶液およびカチオン系水溶液は、あらかじめこの両者を混合しておくことで、ノズル内で耐火性配合物に対して同時に添加することが好ましい。別々に添加しようとすると、配管を二重にしなければならず、吹付け装置が複雑になって不合理である。
【００１８】
珪酸ソーダ水溶液は一般に水ガラスと称され、ＮａＯ／ＳｉＯ₂比による区分で１〜４号のものが市販されてる。本発明では、この１〜４号のものをボーメ度１０〜５０に水分調整したものが好ましい。
【００１９】
カチオン系水溶液としては、効果および経済的の面からアクリルアミド４級塩、ポリアミン４級塩またはメタアクリル酸エステルから選ばれる１種以上の水溶液を使用する。
【００２０】
また、硬化促進剤としての以上の水溶液は、吹付材の付着状況に合わせてその添加量あるいは濃度を調整することができるが、耐火配合組成物に対し、固形成分換算で、珪酸ソーダ０．１〜１ｗｔ％、カチオン系ともに０．１〜１ｗｔ％である。また、珪酸ソーダ水溶液とカチオン系水溶液はそのまま組み合わせ使用してもよいし、さらに水分を添加してその濃度を調整してもよい。
【００２１】
図１は、本発明で使用する吹付け装置を模式的に示したものである。材料圧送機（１）と吹付ノズル（３）とは圧送ホース（２）で連結される。吹付ノズル（３）には硬化促進剤供給装置（４）からの供給管（５）が接続され、硬化促進剤が吹付ノズル（３）内に添加されるようになっている。図には示していないが、硬化促進剤の供給は圧縮空気と共に行なうことで、耐火物組成物と硬化促進剤との混合を促進することができる。
【００２２】
また、材料圧送機（１）の圧送システムは、スクイズ式、スクリュー式、ピストン式などがあるが、圧送時により高圧が得られるピストン式が好ましい。
【００２３】
【実施例】
以下の各例は、ピストン式の圧送機を用いた吹付け装置を使用し、ハイアルミナ質耐火物よりなる垂直壁面に、耐火配合組成物を７０〜２００ｋｇ／分の速度で吹き付けた。硬化促進剤は、ノズル先端の近傍で補助圧搾空気と共に、耐火組成物に対して約０．１〜３ｋｇ／分の速度で添加した。
【００２４】
表１は、各例で使用した硬化剤の詳細である。表２は、本発明実施例と比較例およびそれらの吹付け試験結果である。なお、表２で示す硬化促進剤の割合は、耐火配合組成物全体に対する外掛けｗｔ％である。
【００２５】
【表１】

【００２６】
【表２】

【００２７】
試験方法は、以下のとおり。
付着率；ノズル先端から被吹付面との距離を７００ｍｍに保ち、厚さ２５０ｍｍの施工体の形成をめざして５００ｋｇ吹付け、付着率を求めた。
【００２８】
ダレ・キレ落ち度；ダレ落ち（吹付材が硬化する前に流れ落ちる現象）あるいはキレ落ち（吹付材が付着硬化後、自重などで積層部が切れ、落下する現象）の大小を目視により観察。
【００２９】
耐食性；吹付施工体を切り出し、１１０℃×２４時間で加熱乾燥後、溶銑を溶剤とした回転侵食試験にて溶損寸法を測定し、比較例１による吹付施工体の溶損寸法を１００とした指数で示した。数値が小さいほど耐食性に優れている。
【００３０】
実機試験：アルミナ−炭化珪素−炭素質の不定形耐火物で内張りされた溶銑容器の使用後、その吹付け補修を行なった。耐用性は、比較例１による吹付施工体の溶損寸法を１００とした指数で示し、数値が小さいほど耐食性に優れている。
本発明実施例による方法は、厚さ２５０ｍｍの施工体が確実に形成でき、しかもその施工体は耐食性に優れ、実機試験においても十分な耐用性が得られた。
【００３１】
比較例１、比較例２、比較例４および比較例５は、硬化促進剤の材質が本発明と異なる。比較例３は硬化促進剤の材質は本発明と一致するが、シリカ系可塑剤を含まない耐火配合組成物を使用している。
【００３２】
比較例１〜４は本発明実施例に比べるとダレ・キレ落ちが大きく、施工体は厚さ２５０ｍｍに形成できたが、付着率が低いために材料損失が大きく、しかも施工能率が悪い。また、施工体の耐食性にも劣る。比較例５はダレ・キレ落ちが大きく、施工体の最高厚さが１５０ｍｍ程度であり、厚さの大きな施工体の形成は困難であった。
【００３３】
本発明でによる吹付施工の対象は、高炉樋、混銑車、溶銑鍋、転炉、電気炉、溶鋼鍋、誘導炉、真空脱ガス炉、炉蓋、溶融金属用各種ガス吹き込みランス、溶融金属用フードなどの溶融金属容器あるいはそれに付随する装置、さらには各種高温雰囲気炉、焼却炉、ボイラー、化学工業炉などにも適応できる。
【００３４】
【効果】
本発明の吹付け施工方法によれば、一度に多量の吹付けにおいても高い付着率を示し、ダレ落ちおよびキレ落ちも殆んど見られないことから、厚さの大きい施工体の形成が可能となる。その結果、吹付け施工の作業効率が大幅に向上する。また、厚さの大きい施工体の形成が可能となることで、これまでは型枠を必要とする流し込みでしか施工できなかった部位にも吹付け施工が可能となり、耐火物による補修あるいは新規施工において、省力化に大きく貢献する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で使用する吹付け装置を模式的に示したものである。
【符号の説明】
１材料圧送機
２圧送ホース
３吹付ノズル
４硬化促進剤供給装置
５供給管

Claims

シリカ系可塑剤および結合剤を含む耐火配合組成物を予め泥しょう状に調整した後、ノズル内に圧送し、ノズル内にてケイ酸ソーダ水溶液とアクリルアミド４級塩、ポリアミン４級塩またはメタアクリル酸エステルから選ばれる１種以上のカチオン系水溶液とを添加し、吹付けることを特徴とした、耐火物吹付け施工方法。
シリカ系可塑剤が揮発シリカ、耐火粘土、ベントナイトから選ばれる１種以上である請求項１記載の耐火物吹付け施工方法。