JP5262130B2 - 不定形耐火物の流し込み施工方法、及びこの施工方法に用いられる型枠装置 - Google Patents
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Description
本発明は、不定形耐火物の流し込み施工方法、及びこの施工方法に用いられる型枠装置に関し、特に、鉄鋼分野等で用いられる溶融金属を収容する取鍋、タンディッシュ、又は各種窯炉等の溶融金属容器の内張耐火物を、不定形耐火物により流し込み施工する場合に好適に用いることができる。
鉄鋼業における溶融金属を収容する取鍋、タンディッシュや各種窯炉等の溶融金属容器は、内側を耐火物でライニングしている。このような溶融金属容器のライニング耐火物の築炉作業は、築炉作業の機械化や自動化によって重筋作業の低減化及び省力化が必要になっており、これを実現すべく、耐火物ライニングでは、不定形耐火物による流し込み施工方法が採用され、築炉作業の機械化、自動化を図っている。
従来、溶融金属容器に不定形耐火物を流し込みにより施工する場合、外気温に起因して不定形耐火物の施工温度、養生温度が異なるため、流し込みの際の流動性、流し込み後の硬化性に変化が生じ、施工時の作業性の悪化、乾燥時の施工体の爆裂等を招いたり、硬化後の施工体の耐久性にバラツキが生じる等の問題があった。
従来、溶融金属容器に不定形耐火物を流し込みにより施工する場合、外気温に起因して不定形耐火物の施工温度、養生温度が異なるため、流し込みの際の流動性、流し込み後の硬化性に変化が生じ、施工時の作業性の悪化、乾燥時の施工体の爆裂等を招いたり、硬化後の施工体の耐久性にバラツキが生じる等の問題があった。
このような課題に対して、例えば、特許文献１では、施工温度を予測して不定形耐火物を製造する際に、施工温度に応じて硬化促進剤、硬化遅延剤等を別途添加して調整するか、添加するバインダ、セメント等を変更して調整するか、あるいは混練時に調整剤を添加するなどにより、外気温の影響を最小限とする技術が提案されている。
一方、特許文献２では、不定形耐火物の流し込み施工時に用いる型枠に発熱体を設け、不定形耐火物を流し込んだ後、外部から加熱することにより、不定形耐火物の硬化の促進を図る技術が提案されている。
一方、特許文献２では、不定形耐火物の流し込み施工時に用いる型枠に発熱体を設け、不定形耐火物を流し込んだ後、外部から加熱することにより、不定形耐火物の硬化の促進を図る技術が提案されている。
また、特許文献３では、不定形耐火物のバインダとしてアルミナセメントを含有するバインダ水溶液を混練した不定形耐火物の流し込み施工をする際に、外気温に基づいて不定形耐火物を予熱し、２０℃〜４０℃の設定温度範囲に保持しながら不定形耐火物の養生を行う方法が提案されている。
さらに、特許文献４では、アルミナセメントをバインダとする不定形耐火物に水を加えて混練し、流し込みにより施工された施工体を３５℃以上、７５℃以下の温度域で１０時間以上保持する技術が提案されている。
さらに、特許文献４では、アルミナセメントをバインダとする不定形耐火物に水を加えて混練し、流し込みにより施工された施工体を３５℃以上、７５℃以下の温度域で１０時間以上保持する技術が提案されている。
しかしながら、前記特許文献１記載の技術では、施工する際の外気温度によってその都度添加する硬化調整剤や、セメント、バインダの種類及び量を変化させる必要があり、作業の繁雑化を招くばかりでなく、安定した流し込み施工を行うことができないという問題がある。
また、前記特許文献２に記載の技術では、低温時の型枠加熱による硬化促進を図ることしかできず、高温時の施工における問題は解決することができない。
さらに、前記特許文献３に記載の技術では、流し込み施工時の温度管理を行うには、大がかりな設備と場所を必要とする上、施工体を目的とする管理温度範囲に維持するということは実際上不可能である。
また、前記特許文献２に記載の技術では、低温時の型枠加熱による硬化促進を図ることしかできず、高温時の施工における問題は解決することができない。
さらに、前記特許文献３に記載の技術では、流し込み施工時の温度管理を行うには、大がかりな設備と場所を必要とする上、施工体を目的とする管理温度範囲に維持するということは実際上不可能である。
そして、前記特許文献４に記載の技術では、ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３主体のアルミナセメントを含有する水系バインダシステムに限定されており、今日のようにアルミナセメントでも１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ・２Ａｌ２Ｏ３、α−Ａｌ２Ｏ３のように、複数のカルシウムアルミネートのバインダ系システムが採用されている不定形耐火物では、必ずしも最適な施工条件とはいえない。
また、前記特許文献１〜特許文献４に記載の技術は、いずれも冬期の際の外気温が低い場合における対策を講じているに過ぎず、夏場の高温時の対策についてはいずれの文献にも記載も示唆もなく、年間を通じて安定した施工体を形成することのできる流し込み施工方法を提案したものはない。
また、前記特許文献１〜特許文献４に記載の技術は、いずれも冬期の際の外気温が低い場合における対策を講じているに過ぎず、夏場の高温時の対策についてはいずれの文献にも記載も示唆もなく、年間を通じて安定した施工体を形成することのできる流し込み施工方法を提案したものはない。
以上のように、従来、不定形耐火物に添加する硬化促進剤や、硬化遅延剤等により硬化時間を調整する場合には、不定形耐火物を流し込み施工する際に、外気温を予測し調整する必要がある。従って、予測温度と実際の流し込み施工する際の外気温が異なった場合には、添加物の過不足等により不定形耐火物の硬化時間が短くなったり、長くなったりすることにより、施工トラブルを起こしやすくなる。
例えば、外気温が高温となる夏期には、不定形耐火物が速く硬化しすぎて、溶融金属容器と型枠の間に流し込んだ混練バッチ毎の継ぎ目部に、局部的な硬化現象によりコールドジョイントが発生し、均一な一体流し込み施工が困難となると同時に、継ぎ目部への地金差しや亀裂誘発の原因となっている。
一方、冬期のように外気温が極端に低下している場合には、不定形耐火物を加温したり、温水で混練した不定形耐火物を流し込み施工するだけでは、流し込み施工後の養生時に耐火物を適正温度に保持することができずに、硬化遅延が発生する等のトラブルを確実に防止することは困難である。
例えば、外気温が高温となる夏期には、不定形耐火物が速く硬化しすぎて、溶融金属容器と型枠の間に流し込んだ混練バッチ毎の継ぎ目部に、局部的な硬化現象によりコールドジョイントが発生し、均一な一体流し込み施工が困難となると同時に、継ぎ目部への地金差しや亀裂誘発の原因となっている。
一方、冬期のように外気温が極端に低下している場合には、不定形耐火物を加温したり、温水で混練した不定形耐火物を流し込み施工するだけでは、流し込み施工後の養生時に耐火物を適正温度に保持することができずに、硬化遅延が発生する等のトラブルを確実に防止することは困難である。
本発明の目的は、前述した課題を解決するために、不定形耐火物に適用される各種バインダシステムに起因する施工トラブルを防止するだけでなく、養生時の硬化反応に着目し、外気温に左右されることなく、年間を通して耐用性が飛躍的に向上した不定形耐火物の施工体を得ることができる不定形耐火物の流し込み施工方法、及び、この流し込み施工方法に用いられる型枠装置を提供することにある。
本発明は、以下の構成をその要旨とするものである。
［１］ 型枠を用いて、溶融金属容器の内面に不定形耐火物を流し込み施工する不定形耐火物の流し込み施工方法であって、
前記溶融金属容器内面に所定の隙間を設けて配置され、型枠面の温度を検出する熱電対と、前記型枠面を加熱する加熱手段と、前記型枠面を冷却する冷却手段とを備え、前記不定形耐火物のバインダの種類に応じて２０℃乃至４５℃の範囲の所望の温度に型枠面を制御可能な型枠面温度制御手段を、該型枠面の内側に備えた型枠装置を設置する工程と、
前記溶融金属容器内面及び前記型枠装置の型枠面の隙間に前記不定形耐火物を流し込む工程と、
前記不定形耐火物の流し込み中及び流し込み後、前記型枠面温度制御手段により型枠面の温度を前記２０℃乃至４５℃の範囲の所望の温度となるように制御を行って、該不定形耐火物の恒温養生を行う工程と、を実施し、
前記冷却手段が、電流を流すことにより型枠面を冷却する熱電素子、又は、内部に冷媒が流れる冷却配管部材であることを特徴とする不定形耐火物の流し込み施工方法。
［２］ ［１］に記載の不定形耐火物の流し込み施工方法において、
前記型枠装置を設置する工程と前記不定形耐火物を流し込む工程の間に、前記型枠面を２０℃乃至４５℃の範囲に制御する工程を実施することを特徴とする不定形耐火物の流し込み施工方法。
［１］ 型枠を用いて、溶融金属容器の内面に不定形耐火物を流し込み施工する不定形耐火物の流し込み施工方法であって、
前記溶融金属容器内面に所定の隙間を設けて配置され、型枠面の温度を検出する熱電対と、前記型枠面を加熱する加熱手段と、前記型枠面を冷却する冷却手段とを備え、前記不定形耐火物のバインダの種類に応じて２０℃乃至４５℃の範囲の所望の温度に型枠面を制御可能な型枠面温度制御手段を、該型枠面の内側に備えた型枠装置を設置する工程と、
前記溶融金属容器内面及び前記型枠装置の型枠面の隙間に前記不定形耐火物を流し込む工程と、
前記不定形耐火物の流し込み中及び流し込み後、前記型枠面温度制御手段により型枠面の温度を前記２０℃乃至４５℃の範囲の所望の温度となるように制御を行って、該不定形耐火物の恒温養生を行う工程と、を実施し、
前記冷却手段が、電流を流すことにより型枠面を冷却する熱電素子、又は、内部に冷媒が流れる冷却配管部材であることを特徴とする不定形耐火物の流し込み施工方法。
［２］ ［１］に記載の不定形耐火物の流し込み施工方法において、
前記型枠装置を設置する工程と前記不定形耐火物を流し込む工程の間に、前記型枠面を２０℃乃至４５℃の範囲に制御する工程を実施することを特徴とする不定形耐火物の流し込み施工方法。
［３］ ［１］又は［２］に記載の不定形耐火物の流し込み施工方法において、
前記型枠面温度制御手段は、前記型枠面を加熱する加熱手段と、前記型枠面を冷却する冷却手段として、電流を流すことにより型枠面を加熱又は冷却する熱電素子を備えていることを特徴とする不定形耐火物の流し込み施工方法。
［４］ ［３］に記載の不定形耐火物の流し込み施工方法において、
前記型枠面温度制御手段は、複数の熱電素子を備え、
前記複数の熱電素子のうち、一部の熱電素子への電流供給源と他の一部の熱電素子への電流供給源とが独立していることを特徴とする不定形耐火物の流し込み施工方法。
前記型枠面温度制御手段は、前記型枠面を加熱する加熱手段と、前記型枠面を冷却する冷却手段として、電流を流すことにより型枠面を加熱又は冷却する熱電素子を備えていることを特徴とする不定形耐火物の流し込み施工方法。
［４］ ［３］に記載の不定形耐火物の流し込み施工方法において、
前記型枠面温度制御手段は、複数の熱電素子を備え、
前記複数の熱電素子のうち、一部の熱電素子への電流供給源と他の一部の熱電素子への電流供給源とが独立していることを特徴とする不定形耐火物の流し込み施工方法。
［５］ ［１］又は［２］に記載の不定形耐火物の流し込み施工方法において、
前記型枠面温度制御手段は、前記型枠面を冷却する冷却手段として内部に冷媒が流れる冷却配管部材と、前記型枠面を加熱する加熱手段として前記型枠面を加熱するシースヒータとを備えていることを特徴とする不定形耐火物の流し込み施工方法。
［６］ ［５］に記載の不定形耐火物の流し込み施工方法において、
前記型枠面温度制御手段は、前記冷却配管部材及び前記シースヒータを複数備え、
前記複数の冷却配管部材のうち、一部の冷却配管部材への冷媒供給源と他の一部の冷却配管部材への冷媒供給源とが独立しており、
前記複数の加熱手段のうち、一部のシースヒータへの電流供給源と他の一部のシースヒータへの電流供給源とが独立していることを特徴とする不定形耐火物への流し込み施工方法。
前記型枠面温度制御手段は、前記型枠面を冷却する冷却手段として内部に冷媒が流れる冷却配管部材と、前記型枠面を加熱する加熱手段として前記型枠面を加熱するシースヒータとを備えていることを特徴とする不定形耐火物の流し込み施工方法。
［６］ ［５］に記載の不定形耐火物の流し込み施工方法において、
前記型枠面温度制御手段は、前記冷却配管部材及び前記シースヒータを複数備え、
前記複数の冷却配管部材のうち、一部の冷却配管部材への冷媒供給源と他の一部の冷却配管部材への冷媒供給源とが独立しており、
前記複数の加熱手段のうち、一部のシースヒータへの電流供給源と他の一部のシースヒータへの電流供給源とが独立していることを特徴とする不定形耐火物への流し込み施工方法。
［７］ 溶融金属容器の内面に所定の隙間を設けて配置され、該隙間に不定形耐火物を流し込み施工して不定形耐火物の恒温養生を行う不定形耐火物の流し込み施工方法に用いられる型枠装置であって、
型枠面の温度を検出する熱電対と、前記型枠面を加熱する加熱手段と、前記型枠面を冷却する冷却手段とを備え、前記不定形耐火物のバインダの種類に応じて２０℃乃至４５℃の範囲の所望の温度に型枠面を制御可能な型枠面温度制御手段を、該型枠面の内側に備えており、
前記冷却手段が、電流を流すことにより型枠面を冷却する熱電素子、又は、内部に冷媒が流れる冷却配管部材であることを特徴とする型枠装置。
［８］ ［７］に記載の型枠装置において、
前記型枠面温度制御手段は、前記型枠面を加熱する加熱手段と、前記型枠面を冷却する冷却手段として、電流を流すことにより型枠面を加熱又は冷却する熱電素子と、前記型枠面の温度を検出する温度検出センサとを備えていることを特徴とする型枠装置。
［９］ ［８］に記載の型枠装置において、
前記型枠面温度制御手段は、複数の熱電素子を備え、
前記複数の熱電素子のうち、一部の熱電素子への電流供給源と他の一部の熱電素子への電流供給源とが独立していることを特徴とする型枠装置。
型枠面の温度を検出する熱電対と、前記型枠面を加熱する加熱手段と、前記型枠面を冷却する冷却手段とを備え、前記不定形耐火物のバインダの種類に応じて２０℃乃至４５℃の範囲の所望の温度に型枠面を制御可能な型枠面温度制御手段を、該型枠面の内側に備えており、
前記冷却手段が、電流を流すことにより型枠面を冷却する熱電素子、又は、内部に冷媒が流れる冷却配管部材であることを特徴とする型枠装置。
［８］ ［７］に記載の型枠装置において、
前記型枠面温度制御手段は、前記型枠面を加熱する加熱手段と、前記型枠面を冷却する冷却手段として、電流を流すことにより型枠面を加熱又は冷却する熱電素子と、前記型枠面の温度を検出する温度検出センサとを備えていることを特徴とする型枠装置。
［９］ ［８］に記載の型枠装置において、
前記型枠面温度制御手段は、複数の熱電素子を備え、
前記複数の熱電素子のうち、一部の熱電素子への電流供給源と他の一部の熱電素子への電流供給源とが独立していることを特徴とする型枠装置。
［１０］ ［７］に記載の型枠装置において、
前記型枠面温度制御手段は、前記型枠面を冷却する冷却手段として内部に冷媒が流れる冷却配管部材と、前記型枠面を加熱する加熱手段として前記型枠面を加熱するシースヒータとを備えていることを特徴とする型枠装置。
［１１］ ［１０］に記載の型枠装置において、
前記型枠面温度制御手段は、前記冷却配管部材及び前記シースヒータを複数備え、
前記複数の冷却配管部材のうち、一部の冷却配管部材への冷媒供給源と他の一部の冷却配管部材への冷媒供給源とが独立しており、
前記複数のシースヒータのうち、一部のシースヒータへの電流供給源と他の一部のシースヒータへの電流供給源とが独立していることを特徴とする型枠装置。
前記型枠面温度制御手段は、前記型枠面を冷却する冷却手段として内部に冷媒が流れる冷却配管部材と、前記型枠面を加熱する加熱手段として前記型枠面を加熱するシースヒータとを備えていることを特徴とする型枠装置。
［１１］ ［１０］に記載の型枠装置において、
前記型枠面温度制御手段は、前記冷却配管部材及び前記シースヒータを複数備え、
前記複数の冷却配管部材のうち、一部の冷却配管部材への冷媒供給源と他の一部の冷却配管部材への冷媒供給源とが独立しており、
前記複数のシースヒータのうち、一部のシースヒータへの電流供給源と他の一部のシースヒータへの電流供給源とが独立していることを特徴とする型枠装置。
本発明によれば、外気温や原料温度によって発生する施工上の諸課題について、型枠内に温度制御手段を設置することにより、施工時の材料温度と施工後の養生温度を計測しながら、使用する不定形耐火物のバインダシステムに応じて温度制御することができ、安定した欠陥のない施工体を形成することが可能となる。
本発明では、不定形耐火物を流し込み施工する際に、外気温が夏期のように高くなっている場合に、流し込んだ不定形耐火物の混練バッチ毎の継ぎ目部に、局部的な硬化現象に起因するコールドジョイントの発生を防止する対策として、流し込み施工中の不定形耐火物の温度を計測しながら、型枠面の内側に設置した型枠面温度制御手段により、不定形耐火物のバインダの種類に応じて型枠面を所望の温度に制御することで、不定形耐火物の急速な硬化を発生させないようにしている。これにより、混練バッチ毎の継ぎ目部にコールドジョイントのない耐用性の良好な施工体を形成することができる。
具体的には、型枠面温度制御手段による温度制御は、４５℃以下とすることにより、コールドジョイントの発生を防止することができる。
具体的には、型枠面温度制御手段による温度制御は、４５℃以下とすることにより、コールドジョイントの発生を防止することができる。
一方、外気温が冬期のように低下する場合には、例えばアルミナセメント系のバインダシステムでは、硬化遅延が生じ、硬化時に生成する水和物が下記式（１）のように多くの結晶水を含むＣＡＨ１０となる。
このＣＡＨ１０は、結晶サイズが式（３）の条件で生成するＣ３ＡＨ８の１／１０以下であるため、極めて通気性の悪い組織となり、乾燥時に爆裂したり、ＣＡＨ１０（比重１．７２）からＣ３ＡＨ８（比重２．５２）へ転移する際に比重差から組織がポーラスになり、耐用性の低い施工体となることが知られている。
このＣＡＨ１０は、結晶サイズが式（３）の条件で生成するＣ３ＡＨ８の１／１０以下であるため、極めて通気性の悪い組織となり、乾燥時に爆裂したり、ＣＡＨ１０（比重１．７２）からＣ３ＡＨ８（比重２．５２）へ転移する際に比重差から組織がポーラスになり、耐用性の低い施工体となることが知られている。
施工時の温度＜２０℃：ＣＡ＋１０Ｈ→ＣＡＨ１０・・・（１）
２０℃≦施工時の温度≦３５℃：２ＣＡ＋９Ｈ→Ｃ２ＡＨ８・・・（２）
施工時の温度＞３５℃：３ＣＡ＋８Ｈ→Ｃ３ＡＨ８・・・（３）
ここで、Ｃ：ＣａＯ、Ａ：Ａｌ２Ｏ３、Ｈ：Ｈ２０である。
従って、耐用性の高い施工体を形成するには、上記式（２）乃至式（３）の反応が促進されるように、流し込まれた不定形耐火物の温度制御を行うことが重要である。
以上のことから、式（１）の反応をなるべく進行させずに、式（２）乃至式（３）の反応を促進させるためには、施工時の温度を２０℃以上とするのが好ましく、コールドジョイントを発生させないという観点からは、４５℃以下とするのが好ましい。
２０℃≦施工時の温度≦３５℃：２ＣＡ＋９Ｈ→Ｃ２ＡＨ８・・・（２）
施工時の温度＞３５℃：３ＣＡ＋８Ｈ→Ｃ３ＡＨ８・・・（３）
ここで、Ｃ：ＣａＯ、Ａ：Ａｌ２Ｏ３、Ｈ：Ｈ２０である。
従って、耐用性の高い施工体を形成するには、上記式（２）乃至式（３）の反応が促進されるように、流し込まれた不定形耐火物の温度制御を行うことが重要である。
以上のことから、式（１）の反応をなるべく進行させずに、式（２）乃至式（３）の反応を促進させるためには、施工時の温度を２０℃以上とするのが好ましく、コールドジョイントを発生させないという観点からは、４５℃以下とするのが好ましい。
また、前述したアルミナセメント系のバインダシステムだけでなく、珪酸ソーダ系やリン酸アルミニウム系のバインダシステムでも施工時の温度が施工体の耐用性の点で重要である。
例えば、珪酸ソーダ系、リン酸アルミニウム系は、水に対する溶解度と粘度の温度依存性が高く５℃以下では、殆ど溶解せず、下記式（４）、式（５）に示すゲル化反応による硬化が進行しなくなるため、少なくとも施工時の温度を１０℃以上、安定してゲル化反応による硬化を進行させるには、施工時の温度を、２０℃以上とするのが好ましい。
Ｎａ２Ｏ・ｎＳｉＯ２＋ｍＨ２Ｏ→ｎＳｉＯ２・ｍＨ２Ｏ＋Ｎａ２ＣＯ３・・・（４）
Ａｌ（Ｈ２ＰＯ４）＋ｍＨ２０→ＡｌＰＯ４・ｍＨ２Ｏ＋２Ｈ３ＰＯ４・・・（５）
一方、４５℃を超えると珪酸ソーダ系、リン酸アルミニウム系バインダでは、水への溶解度が急速に高くなり、硬化反応が極端に速まり、コールドジョイントの発生や粘性が低くなるために施工表面にバインダ成分が移動し、バインダ成分の集積層が生じる、いわゆるボンドマイグレーションが発生し、強度バラツキや表面亀裂の原因となる。
例えば、珪酸ソーダ系、リン酸アルミニウム系は、水に対する溶解度と粘度の温度依存性が高く５℃以下では、殆ど溶解せず、下記式（４）、式（５）に示すゲル化反応による硬化が進行しなくなるため、少なくとも施工時の温度を１０℃以上、安定してゲル化反応による硬化を進行させるには、施工時の温度を、２０℃以上とするのが好ましい。
Ｎａ２Ｏ・ｎＳｉＯ２＋ｍＨ２Ｏ→ｎＳｉＯ２・ｍＨ２Ｏ＋Ｎａ２ＣＯ３・・・（４）
Ａｌ（Ｈ２ＰＯ４）＋ｍＨ２０→ＡｌＰＯ４・ｍＨ２Ｏ＋２Ｈ３ＰＯ４・・・（５）
一方、４５℃を超えると珪酸ソーダ系、リン酸アルミニウム系バインダでは、水への溶解度が急速に高くなり、硬化反応が極端に速まり、コールドジョイントの発生や粘性が低くなるために施工表面にバインダ成分が移動し、バインダ成分の集積層が生じる、いわゆるボンドマイグレーションが発生し、強度バラツキや表面亀裂の原因となる。
本発明では、型枠内に熱電素子、又は加熱手段及び冷却配管部材を備えた温度制御手段を設け、流し込み施工後の施工体温度を検出しながら温度制御手段によって型枠面の温度制御することにより、施工体の恒温養生を行い、上記ＣＡＨ１０の生成を抑制している。
一方、バインダシステムを適正な速度で硬化させるには、夏期のように気温が高すぎる場合、型枠に設置した熱電素子、又は冷却配管部材を用いて型枠面を冷却することにより、施工体の反応速度をコントロールする。すなわち、熱電素子を用いた場合、加熱時とは逆向きに電位をかければ、型枠面は冷却される。一方、冷却配管部材を用いる場合には、配管内に水、空気、その他の冷媒を流通させ、型枠面を冷却する。
一方、バインダシステムを適正な速度で硬化させるには、夏期のように気温が高すぎる場合、型枠に設置した熱電素子、又は冷却配管部材を用いて型枠面を冷却することにより、施工体の反応速度をコントロールする。すなわち、熱電素子を用いた場合、加熱時とは逆向きに電位をかければ、型枠面は冷却される。一方、冷却配管部材を用いる場合には、配管内に水、空気、その他の冷媒を流通させ、型枠面を冷却する。
また、型枠面温度制御手段が複数の熱電素子を備えている場合、複数の熱電素子のうち、一部の熱電素子への電流供給源と他の一部の熱電素子への電流供給源とを独立させるのが好ましい。
さらに、型枠面温度制御手段が冷却配管部材及び加熱手段を複数備えている場合、複数の冷却配管部材のうち、一部の冷却配管部材への冷媒供給源と他の一部の冷却配管部材への冷媒供給源が独立しており、複数の加熱手段のうち、一部の加熱手段への加熱源と他の一部の加熱手段への加熱源とが独立しているのが好ましい。
このように電流供給源、加熱源、冷媒供給源を独立させることにより、型枠の部位によって型枠面を最適温度に変更できるようになる。従って、流し込んだ不定形耐火物の上部と、下部とで異なる温度制御を行って、最適な硬化条件を設定することができる。また、溶融金属容器のスラグライン等のように、他の部位と異なる構成成分の不定形耐火物を使用する場合であっても、その部位のみ異なる温度制御条件を設定して、最適な硬化条件で養生することができる。
さらに、型枠面温度制御手段が冷却配管部材及び加熱手段を複数備えている場合、複数の冷却配管部材のうち、一部の冷却配管部材への冷媒供給源と他の一部の冷却配管部材への冷媒供給源が独立しており、複数の加熱手段のうち、一部の加熱手段への加熱源と他の一部の加熱手段への加熱源とが独立しているのが好ましい。
このように電流供給源、加熱源、冷媒供給源を独立させることにより、型枠の部位によって型枠面を最適温度に変更できるようになる。従って、流し込んだ不定形耐火物の上部と、下部とで異なる温度制御を行って、最適な硬化条件を設定することができる。また、溶融金属容器のスラグライン等のように、他の部位と異なる構成成分の不定形耐火物を使用する場合であっても、その部位のみ異なる温度制御条件を設定して、最適な硬化条件で養生することができる。
以上のように、本発明の不定形耐火物の流し込み施工方法を用いることにより、外気温の影響を少なくして、使用する不定形耐火物のバインダシステムに適合した最適な条件での流し込み施工、及び養生を行うことができる。従って、施工作業上発生する急速な硬化や、硬化遅延等の施工上のトラブルを回避して、夏期にあっては、温度制御手段により型枠面を適切な温度に冷却し、コールドジョイントのない均一な施工体を形成することができ、冬期にあっては、温度制御手段により型枠面を適切な温度に昇温して、短時間で強度が発現し、爆裂現象の発生することのない施工体を形成することができる。このため、操業が逼迫している環境下においても、安定して溶融金属容器の施工、修理・補修サイクルを維持することが可能であり、ひいては材料コストの低減に寄与するものである。
また、本発明の型枠装置は、上記発明に係る不定形耐火物の流し込み施工方法を実施する際に専ら利用することのできるものである。
また、本発明の型枠装置は、上記発明に係る不定形耐火物の流し込み施工方法を実施する際に専ら利用することのできるものである。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
［第１実施形態］
図１には、本発明の第１実施形態に係る不定形耐火物の流し込み施工方法を実施するための取鍋等の溶融金属容器１が示されており、溶融金属容器1の鉄皮２の内面には不定形耐火物Ｍが施工されている。この不定形耐火物Ｍは、アルミナ、マグネシア、シリカ等の耐火物粉末の他、アルミナセメント系のバインダを含有するものであり、鉄皮２の内面と所定の隙間を設けて配置される型枠装置３との間に流し込みにより施工される。
不定形耐火物の１バッチ当たりの流し込み量は、混練装置の大きさによって異なるが、一般に流し込み直前に混練するため、１バッチの流し込み量は２ｔ程度であり、不定形耐火物の１バッチ毎の流し込みにより、図１の破線で示されるように、継ぎ目部が形成される。この継ぎ目部で局部的な硬化現象が生じると、コールドジョイントが発生し、施工体の耐用性が著しく低下する。
［第１実施形態］
図１には、本発明の第１実施形態に係る不定形耐火物の流し込み施工方法を実施するための取鍋等の溶融金属容器１が示されており、溶融金属容器1の鉄皮２の内面には不定形耐火物Ｍが施工されている。この不定形耐火物Ｍは、アルミナ、マグネシア、シリカ等の耐火物粉末の他、アルミナセメント系のバインダを含有するものであり、鉄皮２の内面と所定の隙間を設けて配置される型枠装置３との間に流し込みにより施工される。
不定形耐火物の１バッチ当たりの流し込み量は、混練装置の大きさによって異なるが、一般に流し込み直前に混練するため、１バッチの流し込み量は２ｔ程度であり、不定形耐火物の１バッチ毎の流し込みにより、図１の破線で示されるように、継ぎ目部が形成される。この継ぎ目部で局部的な硬化現象が生じると、コールドジョイントが発生し、施工体の耐用性が著しく低下する。
型枠装置３は、熱伝導性の良好な鋼製の型枠面を備え、型枠面の内側には、型枠面温度制御手段としての熱電対４、及び、図１では図示を略したが熱電素子が複数設けられている。尚、熱電対４は検出端子が型枠面を貫通し、型枠外面の温度を検出できるようになっている。
型枠装置３は、具体的には、図２に示されるように、溶融金属容器１の内面形状に倣う平面視円弧状の型枠面５と、型枠面５の内側に分散して配置される熱電素子６と、各熱電素子６に電流を供給する複数の電流供給源７とを備えて構成される。尚、図２の上部が型枠装置３の垂直方向上部である。
熱電素子６は、図３に示されるように、一対のセラミックス基板６１、６２の間に複数のＰ型素子６５及びＮ型素子６６が挟持された構成を具備し、各セラミックス基板６１、６２の互いに対向する面には、電極６３、６４が形成され、Ｐ型素子６５の隣にはＮ型素子６６が配置され、電極６３、６４によってＰ型素子６５、Ｎ型素子６６が交互に直列接続されている。
型枠装置３は、具体的には、図２に示されるように、溶融金属容器１の内面形状に倣う平面視円弧状の型枠面５と、型枠面５の内側に分散して配置される熱電素子６と、各熱電素子６に電流を供給する複数の電流供給源７とを備えて構成される。尚、図２の上部が型枠装置３の垂直方向上部である。
熱電素子６は、図３に示されるように、一対のセラミックス基板６１、６２の間に複数のＰ型素子６５及びＮ型素子６６が挟持された構成を具備し、各セラミックス基板６１、６２の互いに対向する面には、電極６３、６４が形成され、Ｐ型素子６５の隣にはＮ型素子６６が配置され、電極６３、６４によってＰ型素子６５、Ｎ型素子６６が交互に直列接続されている。
Ｐ型素子６５、Ｎ型素子６６としては、Ｎａ２Ｏ−ＣａＯ系のセラミックス熱電素子や、Ｆｅ−Ｓｉ系、Ｐｂ−Ｔｅ系、及びＢｉ−Ｔｅ系の種々の素子を採用することができるが、常温から２５０℃程度の耐用性を有するものを採用するのが好ましい。
このような熱電素子６は、セラミック基板６２の上部が熱伝導性接着剤や溶接材料等の熱伝導性材料６７を介して型枠面５に貼り付けられている。
そして、下側のセラミックス基板６１上の電極６３に直流電源を接続し、Ｐ型素子６５、Ｎ型素子６６に電流を通すと、ペルチェ効果により、セラミックス基板６１が発熱面とされ、セラミックス基板６２が吸熱面とされ、これに伴い、型枠面５が冷却される。
一方、型枠面５を加熱する場合には、図３に示される電流の流れを逆向きとすれば、セラミックス基板６２側が発熱面となり、型枠面５が加熱される。
このような熱電素子６は、セラミック基板６２の上部が熱伝導性接着剤や溶接材料等の熱伝導性材料６７を介して型枠面５に貼り付けられている。
そして、下側のセラミックス基板６１上の電極６３に直流電源を接続し、Ｐ型素子６５、Ｎ型素子６６に電流を通すと、ペルチェ効果により、セラミックス基板６１が発熱面とされ、セラミックス基板６２が吸熱面とされ、これに伴い、型枠面５が冷却される。
一方、型枠面５を加熱する場合には、図３に示される電流の流れを逆向きとすれば、セラミックス基板６２側が発熱面となり、型枠面５が加熱される。
型枠面５上に取り付けられた複数の熱電素子６は、図２に示されるように、上部２段は水平方向に直列接続され、端部に電流供給源７が接続されている。一方３段目以下は、各熱電素子６は垂直方向に直列接続され、それぞれの端部には電流供給源７が接続されている。このように、複数の熱電素子６のうち、一部の熱電素子６を互いに直列接続して、その端部に電流供給源７を接続し、他の一部の熱電素子６も互いに直列接続して独立した電流供給源７を接続することにより、各電流供給源７からの電流を独立して制御することが可能となる。従って、夏期においては、１バッチ分の不定形耐火物の流し込みを行った際、流し込まれた不定形耐火物の上部が外気に曝され易くなるので、この上部の型枠面の温度を低く制御して、水分の蒸発を防止したり、気温上昇による硬化促進を抑え、下部の不定形耐火物と同様の養生条件とすることが可能となる。
尚、本実施形態では、型枠面５上に取り付けられた複数の熱電素子６は、上部と下部とで異なる電流供給源７が接続され、これらを独立して温度制御していたが、本発明はこれに限られるものではなく、型枠面上の熱電素子をすべて直列に接続し、同一の電流供給源から電流を供給することにより、型枠面を同一の温度にするように制御してもよい。
さらに、本実施形態では、型枠装置３は、電流供給源７を備えており、型枠装置３それぞれが単体で温度制御できるようになっていたが、本発明はこれに限られない。
すなわち、型枠装置を小型に形成し、各型枠装置に設けられる熱電素子を相互に接続し、これに複数の型枠装置に１つの電流供給源から電流を供給するように構成してもよい。このように型枠装置を小型化することによって、混銑車のように炉内形状が複雑異形な施工部位に施工する場合でも、適切な温度の制御を行いながら施工を行うことができる。
また。本実施形態では、型枠装置３は型枠面５が一体形成されていたが、本発明はこれに限らず、型枠面５が分割された方式であってもよい。
さらに、本実施形態では、型枠装置３は、電流供給源７を備えており、型枠装置３それぞれが単体で温度制御できるようになっていたが、本発明はこれに限られない。
すなわち、型枠装置を小型に形成し、各型枠装置に設けられる熱電素子を相互に接続し、これに複数の型枠装置に１つの電流供給源から電流を供給するように構成してもよい。このように型枠装置を小型化することによって、混銑車のように炉内形状が複雑異形な施工部位に施工する場合でも、適切な温度の制御を行いながら施工を行うことができる。
また。本実施形態では、型枠装置３は型枠面５が一体形成されていたが、本発明はこれに限らず、型枠面５が分割された方式であってもよい。
次に、本実施形態の作用を、図４に示されるフローチャートに基づいて説明する。
まず、溶融金属容器１の鉄皮２の内面との間に１００ｍｍ〜２００ｍｍ程度の隙間が形成されるように、最下段の型枠装置３を設置する（工程Ｓ１）。
最下段の型枠装置３を設置した後、熱電対４を用いて型枠装置３の型枠面５の温度を検出し（工程Ｓ２）、検出温度を見ながら、熱電素子６に電流を供給して型枠面５の温度制御を開始する（工程Ｓ３）。尚、型枠装置３による温度制御は夏期、冬期いずれの場合でも、２０℃乃至４５℃の範囲で制御するのが好ましい。
まず、溶融金属容器１の鉄皮２の内面との間に１００ｍｍ〜２００ｍｍ程度の隙間が形成されるように、最下段の型枠装置３を設置する（工程Ｓ１）。
最下段の型枠装置３を設置した後、熱電対４を用いて型枠装置３の型枠面５の温度を検出し（工程Ｓ２）、検出温度を見ながら、熱電素子６に電流を供給して型枠面５の温度制御を開始する（工程Ｓ３）。尚、型枠装置３による温度制御は夏期、冬期いずれの場合でも、２０℃乃至４５℃の範囲で制御するのが好ましい。
型枠装置３による温度制御が開始されたら、予めミキサー等の混練装置で混練しておいた不定形耐火物Ｍを、鉄皮２の内面と型枠面との間の隙間に流し込む（工程Ｓ４）。
最下段の流し込みが終了したら、その上に型枠装置３を設置する（工程Ｓ１）。以下、工程Ｓ１〜工程Ｓ４を繰り返して溶融金属容器１の内面に不定形耐火物Ｍがすべて施工されるまで繰り返す（工程Ｓ５）。尚、不定形耐火物Ｍの流し込みに際して、溶融金属容器１に収容される溶融金属の液面となるスラグラインの部分については、不定形耐火物Ｍの構成成分を変更して、より耐損耗性を向上させてもよい。この場合には、新たな成分に応じた温度制御条件を設定する必要がある。
最下段の流し込みが終了したら、その上に型枠装置３を設置する（工程Ｓ１）。以下、工程Ｓ１〜工程Ｓ４を繰り返して溶融金属容器１の内面に不定形耐火物Ｍがすべて施工されるまで繰り返す（工程Ｓ５）。尚、不定形耐火物Ｍの流し込みに際して、溶融金属容器１に収容される溶融金属の液面となるスラグラインの部分については、不定形耐火物Ｍの構成成分を変更して、より耐損耗性を向上させてもよい。この場合には、新たな成分に応じた温度制御条件を設定する必要がある。
不定形耐火物Ｍの流し込みが終了したら、熱電対４により型枠面５の温度を検出しながら（工程Ｓ６）、熱電素子６への電流のフィードバック制御を行って型枠面５の温度を、２０℃乃至４５℃の範囲に維持して不定形耐火物の恒温養生を行う（工程Ｓ７）。
不定形耐火物Ｍが硬化したと判定されたら（工程Ｓ８）、型枠装置３の脱型を行って作業を終了する（工程Ｓ９）。養生期間は、温度制御条件や、不定形耐火物Ｍの成分によっても異なるが、５時間〜１０時間程度とするのが、作業効率上好ましい。
不定形耐火物Ｍが硬化したと判定されたら（工程Ｓ８）、型枠装置３の脱型を行って作業を終了する（工程Ｓ９）。養生期間は、温度制御条件や、不定形耐火物Ｍの成分によっても異なるが、５時間〜１０時間程度とするのが、作業効率上好ましい。
このような本実施形態によれば、型枠装置３の型枠面５の内側に熱電素子６が設けられているため、型枠面５の温度を流し込み施工時の外気条件に応じて自由に調整することができる。従って、夏期では、外気温よりも型枠面５の上部の温度を低くして、不定形耐火物Ｍの継ぎ目部における局部的な硬化現象を防止して、コールドジョイントの発生を防止することができる。
一方、冬期では、外気温よりも型枠面５の温度を高くして、不定形耐火物Ｍの温度を２０℃乃至４５℃に維持させることができるため、前述した式（１）のような２０℃未満の反応を抑え、式（３）のような反応を促進させ、緻密で耐用性の高い施工体を溶融金属容器１の内面に施工することができる。
一方、冬期では、外気温よりも型枠面５の温度を高くして、不定形耐火物Ｍの温度を２０℃乃至４５℃に維持させることができるため、前述した式（１）のような２０℃未満の反応を抑え、式（３）のような反応を促進させ、緻密で耐用性の高い施工体を溶融金属容器１の内面に施工することができる。
また、複数の熱電素子６の一部が、他の一部とは異なる電流供給源７から電流を供給されるようになっているので、不定形耐火物Ｍの施工部位、成分に応じて最適な温度制御を実現することができる。特に、溶融金属容器１のスラグラインに相当する部分では、他の部位よりも損耗し易いので、より耐用性の高い成分の不定形耐火物Ｍを施工し、その部分だけを、該成分を変更した不定形耐火物Ｍに応じた最適な温度制御を実現できる。
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。尚、以下の説明では、既に説明した部分と同一の部分については、同一符号を付してその説明を省略する。
前述の第１実施形態では、温度制御手段として熱電対４及び熱電素子６を採用し、熱電対４で検出された温度に基づいて、熱電素子６への電流のフィードバック制御を行うことにより、型枠面５の温度制御を行っていた。また、熱電素子６による型枠面５の加熱、冷却の切替は、熱電素子６に流す電流の極性を逆転することで行っていた。
これに対して、本実施形態に係る型枠装置８は、図５に示されるように、型枠面５を加熱する加熱手段８１と、型枠面５を冷却する冷却手段８２が別々に設けられ、これらを利用して型枠面５の加熱、冷却制御を行っている点が相違する。
次に、本発明の第２実施形態について説明する。尚、以下の説明では、既に説明した部分と同一の部分については、同一符号を付してその説明を省略する。
前述の第１実施形態では、温度制御手段として熱電対４及び熱電素子６を採用し、熱電対４で検出された温度に基づいて、熱電素子６への電流のフィードバック制御を行うことにより、型枠面５の温度制御を行っていた。また、熱電素子６による型枠面５の加熱、冷却の切替は、熱電素子６に流す電流の極性を逆転することで行っていた。
これに対して、本実施形態に係る型枠装置８は、図５に示されるように、型枠面５を加熱する加熱手段８１と、型枠面５を冷却する冷却手段８２が別々に設けられ、これらを利用して型枠面５の加熱、冷却制御を行っている点が相違する。
型枠装置８は、図５に示されるように、型枠面５の内面に沿って配設される加熱手段８１と、冷却手段８２とを備えて構成される。尚、図５では図示を略したが、本実施形態においても、型枠面５の温度を検出するために、熱電対が設けられている。
加熱手段８１は、型枠面５の内面に蛇行するように配置される複数のシースヒータ８１１、８１２から構成され、上段のシースヒータ８１１への電流供給源と下段のシースヒータ８１２への電流供給源とは独立しており、型枠面５の上部と下部を異なる温度で加熱できるようになっている。
加熱手段８１は、型枠面５の内面に蛇行するように配置される複数のシースヒータ８１１、８１２から構成され、上段のシースヒータ８１１への電流供給源と下段のシースヒータ８１２への電流供給源とは独立しており、型枠面５の上部と下部を異なる温度で加熱できるようになっている。
冷却手段８２は、型枠面５の内面に加熱手段８１と同様に蛇行するように配置された複数の冷却配管部材８２１、８２２から構成され、各冷却配管部材８２１、８２２に水、フロンガス等の冷媒を流すことにより、型枠面５を冷却する。このため、各冷却配管部材８２１、８２２は、断面矩形状の配管部材から構成され、シースヒータ８１２と重なる部分は除いて、その側面が型枠面５の内面に密着した状態で溶接固定されている。
この冷却手段８２では、上段の冷却配管部材８２１への冷媒供給源と、下段の冷却配管部材８２２への冷媒供給源とは独立しており、冷却配管部材８２１、８２２のそれぞれに異なる温度の冷媒を供給することにより、異なる温度で冷却することができるようになっている。
この冷却手段８２では、上段の冷却配管部材８２１への冷媒供給源と、下段の冷却配管部材８２２への冷媒供給源とは独立しており、冷却配管部材８２１、８２２のそれぞれに異なる温度の冷媒を供給することにより、異なる温度で冷却することができるようになっている。
尚、本実施形態では加熱手段８１としてシースヒータ８１１、８１２を採用していたが、加熱手段はこれに限られず、バーナ等の加熱手段で型枠面５を直接加熱したり、冷却手段８２の配管部材８２１、８２２に冷媒の代わりに温水等を供給して型枠面５を加熱してもよい。
また、本実施形態では、加熱手段８１の上段のシースヒータ８１１の電流供給源と、下段のシースヒータ８１２への、電流供給源とを独立させていたが、本発明はこれに限られず、上段のシースヒータ８１１及び下段のシースヒータ８１２への電流供給源を同一のものとし、シースヒータ８１１及びシースヒータ８１２に同時に電流を供給するように構成してもよい。
さらに、本実施形態では、冷却手段８２の上段の冷却配管部材８２１と、下段の冷却配管部材８２２とは、異なる冷媒供給源から冷媒を供給するように構成していたが、これに限らず、同一の冷媒供給源から２つの冷却配管部材８２１、８２２に同時に冷媒を供給するように構成してもよい。
また、本実施形態では、加熱手段８１の上段のシースヒータ８１１の電流供給源と、下段のシースヒータ８１２への、電流供給源とを独立させていたが、本発明はこれに限られず、上段のシースヒータ８１１及び下段のシースヒータ８１２への電流供給源を同一のものとし、シースヒータ８１１及びシースヒータ８１２に同時に電流を供給するように構成してもよい。
さらに、本実施形態では、冷却手段８２の上段の冷却配管部材８２１と、下段の冷却配管部材８２２とは、異なる冷媒供給源から冷媒を供給するように構成していたが、これに限らず、同一の冷媒供給源から２つの冷却配管部材８２１、８２２に同時に冷媒を供給するように構成してもよい。
このような型枠装置８では、熱電対により型枠面５の温度を検出しながら、冬期は加熱手段８１に流す電流をフィードバック制御し、夏期は冷却手段８２に流す冷媒の温度、流量を制御することにより、型枠面５の温度制御を実現できる。
型枠装置８を用いた不定形耐火物の流し込み施工方法は、基本的に第１実施形態と同様である。
このような本実施形態によれば、前述した第１実施形態と同様の作用及び効果を享受できる上、熱電素子のような高価な部材を用いることなく、シースヒータ８１１、８１２、配管部材８２１、８２２等の極めて安価な材料で型枠装置８を形成できるので、型枠装置８の製造コストを大幅に低減することができる。
型枠装置８を用いた不定形耐火物の流し込み施工方法は、基本的に第１実施形態と同様である。
このような本実施形態によれば、前述した第１実施形態と同様の作用及び効果を享受できる上、熱電素子のような高価な部材を用いることなく、シースヒータ８１１、８１２、配管部材８２１、８２２等の極めて安価な材料で型枠装置８を形成できるので、型枠装置８の製造コストを大幅に低減することができる。
次に、本発明の実施例について説明する。
［実施例１］
外径５００ｍｍ、高さ２５０ｍｍの円筒状の溶融金属容器１の内部に、型枠装置３を設置し、円筒状で径３００ｍｍ、高さ３００ｍｍの型枠面を形成し、不定形耐火物Ｍの流し込み施工を行った。
実施例に係る型枠装置３は、図２に示されるように型枠面５の内面全体に設けられる熱電素子６を備え、熱電対４により型枠外面の温度を検出しながら、熱電素子６の温度を制御するものである。
その後、アルミナ９２質量％、マグネシア４質量％、シリカ１質量％の耐火物粉末に、アルミナセメントバインダを添加した不定形耐火物Ｍに、外掛けで水分を５．８質量％添加し、万能ミキサーにて混練した。
［実施例１］
外径５００ｍｍ、高さ２５０ｍｍの円筒状の溶融金属容器１の内部に、型枠装置３を設置し、円筒状で径３００ｍｍ、高さ３００ｍｍの型枠面を形成し、不定形耐火物Ｍの流し込み施工を行った。
実施例に係る型枠装置３は、図２に示されるように型枠面５の内面全体に設けられる熱電素子６を備え、熱電対４により型枠外面の温度を検出しながら、熱電素子６の温度を制御するものである。
その後、アルミナ９２質量％、マグネシア４質量％、シリカ１質量％の耐火物粉末に、アルミナセメントバインダを添加した不定形耐火物Ｍに、外掛けで水分を５．８質量％添加し、万能ミキサーにて混練した。
不定形耐火物Ｍの流し込み施工に際しては、溶融金属容器１の内面及び型枠装置３の型枠面５の間の隙間に４回に分けて１バッチ当たり３０分間毎に不定形耐火物Ｍの流し込み施工を行い、円筒状の供試体を得た。尚、流し込み時の外気温は、２℃、２５℃、及び３８℃の各条件で行った。
本発明の実施例１では、型枠面５の外面に取り付けた熱電対４の検出データに基づいて、熱電素子６に電流を流して型枠面５の加温、冷却を行い、型枠面５、施工体表面温度が概ね２８℃となるように、フィードバック制御を行って恒温養生を行った。
一方、比較例１では、このような温度制御を行わず、外気温が２℃、２５℃、３８℃の条件下で通常の通りに流し込み施工を行って供試体を得た。
本発明の実施例１では、型枠面５の外面に取り付けた熱電対４の検出データに基づいて、熱電素子６に電流を流して型枠面５の加温、冷却を行い、型枠面５、施工体表面温度が概ね２８℃となるように、フィードバック制御を行って恒温養生を行った。
一方、比較例１では、このような温度制御を行わず、外気温が２℃、２５℃、３８℃の条件下で通常の通りに流し込み施工を行って供試体を得た。
次に、前述の手順で得られた実施例１及び比較例１に係る供試体を、１３００℃で３時間ＣＯＧバーナで焼成処理し、焼成した各供試体に関して、かさ比重、見掛け気孔率、圧縮強さを測定した。尚、かさ比重及び見掛け気孔率の測定は、ＪＩＳ Ｒ ２５５３に規定された成形後の試験片を用いて、ＪＩＳ Ｒ ２２０５に準拠して行った。圧縮強さの測定は、ＪＩＳ Ｒ ２５５３に準拠して測定した。
また、コールドジョイントの有無については、円筒状の供試体の高さ方向に切断した切断面を観察した。
また、コールドジョイントの有無については、円筒状の供試体の高さ方向に切断した切断面を観察した。
さらに、耐食性については、各供試体をスラグ回転侵食法（耐火物技術協会 耐火物手帳 ’９９ Ｐ６５に記載）を用いて比較した。試験条件としては、ガスバーナ温度を１５５０℃に調整し、塩基度３．１の溶鋼鍋スラグを投入し、４時間この状態を維持した。
４時間経過後、各供試体の損耗量を測定し、実施例１のＮｏ．２を１００として、実施例の他の番号の供試体、比較例の各番号の供試体における耐食性を指数化した。結果を表１に示す。尚、耐食性指数は、大きい程損耗量が多いことを表している。
４時間経過後、各供試体の損耗量を測定し、実施例１のＮｏ．２を１００として、実施例の他の番号の供試体、比較例の各番号の供試体における耐食性を指数化した。結果を表１に示す。尚、耐食性指数は、大きい程損耗量が多いことを表している。
表１から判るように、温度制御を行った実施例１のＮｏ．１〜Ｎｏ．３では、いずれの場合でも、コールドジョイントの発生はなく、かさ比重、見掛け気孔率、圧縮強度、耐食性のいずれもが安定しており、型枠装置３を使用して温度制御を行うことにより、外気温２℃、２５℃、３８℃いずれの場合でも外気温の影響を受けることなく、安定した耐用性の高い施工体が得られることが確認された。
これに対して、比較例１のＮｏ．４〜Ｎｏ．６では、外気温の影響を大きく受け、２℃で養生したＮｏ．４では、見掛け気孔率、圧縮強度、及び耐食性指数が、通常の２５℃で養生したＮｏ．５に比較して、耐火物としての品質が大きく低下している。また、３８℃で養生したＮｏ．６では、コールドジョイントが発生してしまい、結果として圧縮強度が低下してしまった。
これに対して、比較例１のＮｏ．４〜Ｎｏ．６では、外気温の影響を大きく受け、２℃で養生したＮｏ．４では、見掛け気孔率、圧縮強度、及び耐食性指数が、通常の２５℃で養生したＮｏ．５に比較して、耐火物としての品質が大きく低下している。また、３８℃で養生したＮｏ．６では、コールドジョイントが発生してしまい、結果として圧縮強度が低下してしまった。
［実施例２］
実施例１の場合と同様に、アルミナ９２質量％、マグネシア４質量％、シリカ１質量％の耐火物粉末に、珪酸ソーダバインダを添加した不定形耐火物に、外掛けで水分を５．８質量％添加し、万能ミキサーにて混練した。
この不定形耐火物を、実施例１と同様に、型枠装置３を用いて恒温養生を行った実施例２と、比較例１と同様に、温度制御を行わずに、外気温が２℃、２５℃、３８℃の条件下で通常の通りに流し込み施工を行った比較例２とで供試体を得て比較した。調査項目及び調査手段については、実施例１、比較例１と同様であり、耐食性指数は、実施例２のＮｏ．８を１００として指数化している。
結果を表２に示す。
実施例１の場合と同様に、アルミナ９２質量％、マグネシア４質量％、シリカ１質量％の耐火物粉末に、珪酸ソーダバインダを添加した不定形耐火物に、外掛けで水分を５．８質量％添加し、万能ミキサーにて混練した。
この不定形耐火物を、実施例１と同様に、型枠装置３を用いて恒温養生を行った実施例２と、比較例１と同様に、温度制御を行わずに、外気温が２℃、２５℃、３８℃の条件下で通常の通りに流し込み施工を行った比較例２とで供試体を得て比較した。調査項目及び調査手段については、実施例１、比較例１と同様であり、耐食性指数は、実施例２のＮｏ．８を１００として指数化している。
結果を表２に示す。
実施例１の場合と同様に、温度制御を行った実施例２のＮｏ．７〜Ｎｏ．９では、いずれの場合でも、コールドジョイントの発生はなく、かさ比重、見掛け気孔率、圧縮強度、耐食性のいずれもが安定しており、型枠装置３を使用して温度制御を行うことにより、外気温２℃、２５℃、３８℃いずれの場合でも外気温の影響を受けることなく、安定した耐用性の高い施工体が得られることが確認された。
［実施例３］
実施例１の場合と同様に、アルミナ９２質量％、マグネシア４質量％、シリカ１質量％の耐火物粉末に、リン酸アルミニウムバインダを添加した不定形耐火物に、外掛けで水分を５．８質量％添加し、万能ミキサーにて混練した。
この不定形耐火物を、実施例１と同様に、型枠装置３を用いて恒温養生を行った実施例３と、比較例１と同様に、温度制御を行わずに、外気温が２℃、２５℃、３８℃の条件下で通常の通りに流し込み施工を行った比較例３とで供試体を得て比較した。調査項目及び調査手段については、実施例１、比較例１と同様であり、耐食性指数は、実施例３のＮｏ．１４を１００として指数化している。
結果を表３に示す。
実施例１の場合と同様に、アルミナ９２質量％、マグネシア４質量％、シリカ１質量％の耐火物粉末に、リン酸アルミニウムバインダを添加した不定形耐火物に、外掛けで水分を５．８質量％添加し、万能ミキサーにて混練した。
この不定形耐火物を、実施例１と同様に、型枠装置３を用いて恒温養生を行った実施例３と、比較例１と同様に、温度制御を行わずに、外気温が２℃、２５℃、３８℃の条件下で通常の通りに流し込み施工を行った比較例３とで供試体を得て比較した。調査項目及び調査手段については、実施例１、比較例１と同様であり、耐食性指数は、実施例３のＮｏ．１４を１００として指数化している。
結果を表３に示す。
実施例１の場合と同様に、温度制御を行った実施例３のＮｏ．１３〜Ｎｏ．１５では、いずれの場合でも、コールドジョイントの発生はなく、かさ比重、見掛け気孔率、圧縮強度、耐食性のいずれもが安定しており、型枠装置３を使用して温度制御を行うことにより、外気温２℃、２５℃、３８℃いずれの場合でも外気温の影響を受けることなく、安定した耐用性の高い施工体が得られることが確認された。
以上のことから、いずれのバインダを添加した不定形耐火物も、型枠装置３を用いることで適切な温度で養生することが可能となり、機械的特性（圧縮強度）や耐食性の向上の効果が認められ、本発明に係る不定形耐火物の流し込み施工方法を採用することにより、外気温の影響を受けることなく、夏期でも冬期でも安定して施工できることが確認された。
以上のことから、いずれのバインダを添加した不定形耐火物も、型枠装置３を用いることで適切な温度で養生することが可能となり、機械的特性（圧縮強度）や耐食性の向上の効果が認められ、本発明に係る不定形耐火物の流し込み施工方法を採用することにより、外気温の影響を受けることなく、夏期でも冬期でも安定して施工できることが確認された。
１…溶融金属容器、２…鉄皮、３…型枠装置、４…熱電対、５…型枠面、６…熱電素子、７…電流供給源、８…型枠装置、６１、６２…セラミックス基板、６３、６４…電極、６５…Ｐ型素子、６６…Ｎ型素子、６７…熱伝導性材料、８１…加熱手段、８２…冷却手段、８１１…シースヒータ、８１２…シースヒータ、８２１、８２２…冷却配管部材、Ｍ…不定形耐火物
Claims (11)
- 型枠を用いて、溶融金属容器の内面に不定形耐火物を流し込み施工する不定形耐火物の流し込み施工方法であって、
前記溶融金属容器内面に所定の隙間を設けて配置され、型枠面の温度を検出する熱電対と、前記型枠面を加熱する加熱手段と、前記型枠面を冷却する冷却手段とを備え、前記不定形耐火物のバインダの種類に応じて２０℃乃至４５℃の範囲の所望の温度に型枠面を制御可能な型枠面温度制御手段を、該型枠面の内側に備えた型枠装置を設置する工程と、
前記溶融金属容器内面及び前記型枠装置の型枠面の隙間に前記不定形耐火物を流し込む工程と、
前記不定形耐火物の流し込み中及び流し込み後、前記型枠面温度制御手段により型枠面の温度を前記２０℃乃至４５℃の範囲の所望の温度となるように制御を行って、該不定形耐火物の恒温養生を行う工程と、を実施し、
前記冷却手段が、電流を流すことにより型枠面を冷却する熱電素子、又は、内部に冷媒が流れる冷却配管部材であることを特徴とする不定形耐火物の流し込み施工方法。 - 請求項１に記載の不定形耐火物の流し込み施工方法において、
前記型枠装置を設置する工程と前記不定形耐火物を流し込む工程の間に、前記型枠面を２０℃乃至４５℃の範囲に制御する工程を実施することを特徴とする不定形耐火物の流し込み施工方法。 - 請求項１又は請求項２に記載の不定形耐火物の流し込み施工方法において、
前記型枠面温度制御手段は、前記型枠面を加熱する加熱手段と、前記型枠面を冷却する冷却手段として、電流を流すことにより型枠面を加熱又は冷却する熱電素子を備えていることを特徴とする不定形耐火物の流し込み施工方法。 - 請求項３に記載の不定形耐火物の流し込み施工方法において、前記型枠面温度制御手段は、複数の熱電素子を備え、前記複数の熱電素子のうち、一部の熱電素子への電流供給源と他の一部の熱電素子への電流供給源とが独立していることを特徴とする不定形耐火物の流し込み施工方法。
- 請求項１又は請求項２に記載の不定形耐火物の流し込み施工方法において、前記型枠面温度制御手段は、前記型枠面を冷却する冷却手段として内部に冷媒が流れる冷却配管部材と、前記型枠面を加熱する加熱手段として前記型枠面を加熱するシースヒータとを備えていることを特徴とする不定形耐火物の流し込み施工方法。
- 請求項５に記載の不定形耐火物の流し込み施工方法において、
前記型枠面温度制御手段は、前記冷却配管部材及び前記シースヒータを複数備え、
前記複数の冷却配管部材のうち、一部の冷却配管部材への冷媒供給源と他の一部の冷却配管部材への冷媒供給源とが独立しており、
前記複数のシースヒータのうち、一部のシースヒータへの電流供給源と他の一部のシースヒータへの電流供給源とが独立していることを特徴とする不定形耐火物への流し込み施工方法。 - 溶融金属容器の内面に所定の隙間を設けて配置され、該隙間に不定形耐火物を流し込み施工して不定形耐火物の恒温養生を行う不定形耐火物の流し込み施工方法に用いられる型枠装置であって、
型枠面の温度を検出する熱電対と、前記型枠面を加熱する加熱手段と、前記型枠面を冷却する冷却手段とを備え、前記不定形耐火物のバインダの種類に応じて２０℃乃至４５℃の範囲の所望の温度に型枠面を制御可能な型枠面温度制御手段を、該型枠面の内側に備えており、
前記冷却手段が、電流を流すことにより型枠面を冷却する熱電素子、又は、内部に冷媒が流れる冷却配管部材であることを特徴とする型枠装置。 - 請求項７に記載の型枠装置において、
前記型枠面温度制御手段は、前記型枠面を加熱する加熱手段と、前記型枠面を冷却する冷却手段として、電流を流すことにより型枠面を加熱又は冷却する熱電素子を備えていることを特徴とする型枠装置。 - 請求項８に記載の型枠装置において、
前記型枠面温度制御手段は、複数の熱電素子を備え、
前記複数の熱電素子のうち、一部の熱電素子への電流供給源と他の一部の熱電素子への電流供給源とが独立していることを特徴とする型枠装置。 - 請求項７に記載の型枠装置において、
前記型枠面温度制御手段は、前記型枠面を冷却する冷却手段として内部に冷媒が流れる冷却配管部材と、前記型枠面を加熱する加熱手段として前記型枠面を加熱するシースヒータとを備えていることを特徴とする型枠装置。 - 請求項１０に記載の型枠装置において、
前記型枠面温度制御手段は、前記冷却配管部材及び前記シースヒータを複数備え、
前記複数の冷却配管部材のうち、一部の冷却配管部材への冷媒供給源と他の一部の冷却配管部材への冷媒供給源とが独立しており、
前記複数のシースヒータのうち、一部のシースヒータへの電流供給源と他の一部のシースヒータへの電流供給源とが独立していることを特徴とする型枠装置。
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