JP5324751B2 - 不定形耐火物の吹付け施工方法、及びそれに使用される不定形耐火物 - Google Patents

Description

本発明は、粉末状の不定形耐火物、特にカーボン素材を含む不定形耐火物を気流搬送して吹付ける不定形耐火物の吹付け施工方法、及びそれに使用される不定形耐火物に関する。

本明細書において、カーボン素材とは、例えば、鱗片状黒鉛、土状黒鉛、人造黒鉛、ピッチ、カーボンブラック、及び無煙炭等のカーボンからなる材料のことを指し、炭化珪素等のカーボン化合物は含まない概念とする。

不定形耐火物の吹付け施工方法の１つに、粉末状の不定形耐火物を搬送管内に送り込んで気流搬送し、搬送管の先端に接続した吹付けノズルでその不定形耐火物に施工水を添加して吹付ける乾式吹付け施工方法がある。この方法では、施工水と不定形耐火物とが充分に混ざり合いにくいため、発塵やリバウンドロス（被施工面からの跳ね返り損失）が多く発生したり、吹付けられて構築される施工体（以下、吹付け施工体という。）の組織が不均一になりやすい傾向にある。

施工水の添加量を増やせば、発塵やリバウンドロス等の問題を抑制できるが、吹付け施工体中の水分量が多いと、水分が蒸発した後にできる気孔の存在割合（見掛け気孔率）が高くなるため、緻密で耐侵食性に優れた吹付け施工体が得られなくなる。そこで、施工水の添加量を増やすことなく、施工水と不定形耐火物との混合効果を高めることができる技術が検討され、下記特許文献１〜３に開示されている。

特許文献１は、粉末状の不定形耐火物を搬送管内に送り込んで気流搬送し、搬送管の途中で施工水を添加し、その後も気流搬送したのち、吹付けノズルを通して吹付ける方法を開示している。この方法では、搬送管の途中で施工水を添加するため、施工水の添加位置から吹付けノズルの先端までの間で不定形耐火物と施工水とが充分に混ざり合うことができる。このため、施工水を吹付けノズルで添加する従来の乾式吹付け施工方法に比べて、不定形耐火物と施工水との混合効果を高めることができる。

特許文献２は、特許文献１の吹付け施工方法を、粉末状耐火組成物（鱗片状黒鉛を除く）１００質量％に対して、カーボン素材である鱗片状黒鉛を０．５〜１２質量％添加した不定形耐火物の施工に適用することを開示している。燐片状黒鉛は水に濡れにくいが、上述したように特許文献１の吹付け施工方法によると、不定形耐火物と施工水との混合効果を高めることができるため、従来の乾式吹付け施工方法に比べると、施工水の増大を抑えることができる。

特許文献３は、粉末状の不定形耐火物を気流搬送する搬送管に、不定形耐火物の搬送方向に間隔をあけて一次注水器及び二次注水器を設け、各注水器から不定形耐火物に対して、平均粒径１００μｍ以下に微粒化された施工水を噴霧する吹付け方法を開示している。この方法によると、不定形耐火物に添加される施工水の比表面積が大きいこと等によって、不定形耐火物と施工水との混合効果が格段に向上し、少ない施工水の使用で緻密な吹付け施工体を得ることができる。
特開２００２−２２０２８８号公報 特開２００３−２５４６７２号公報 国際公開第０５／１２１６７６号パンフレット

耐侵食性に優れた吹付け施工体を得るためには、溶融スラグや溶融金属に濡れにくいカーボン素材を使用することが有効である。しかし、カーボン素材は水に濡れにくいため、これを不定形耐火物に含める場合は、発塵やリバウンドロスを抑えるために施工水を増加せざるを得ず、吹付け施工体の見掛け気孔率が増加しやすくなる。このため、溶融スラグ等に濡れにくいというカーボン素材の利点がいかんなく発揮されにくい。

つまり、吹付け施工用の不定形耐火物にカーボン素材を含める場合は、（ｉ）カーボン素材の存在によって吹付け施工体が溶融スラグ等に濡れにくくなるという耐侵食性の向上要因と、（ｉｉ）カーボン素材が水に濡れにくいため施工水を増加せざるを得ないことによる耐侵食性の低下要因との兼ね合いを考慮することが必要である。

従来、カーボン素材が水に濡れにくいことは知られているが、上記要因（ｉ）及び（ｉｉ）の兼ね合いを図ることについては、検討されていない。

特許文献２は、カーボン素材の中でも結晶構造が発達していて上記要因（ｉ）の効果が大きいことで知られる鱗片状黒鉛を含む不定形耐火物を少量の施工水で吹付けることを目的とするが、本願発明者らの研究によると、鱗片状黒鉛では、上記要因（ｉｉ）の弊害が大きすぎる結果、却ってカーボン素材を含まないものよりも耐侵食性が劣る場合があることが判った。

特許文献３の方法は、平均粒径１００μｍ以下に微粒化された施工水を一次注水器と二次注水器の二段階で注水する等の点で特許文献１及び２の方法に勝り、上記（ｉｉ）の弊害を抑える効果は特許文献１及び２の方法よりもはるかに大きいが、上記要因（ｉ）及び（ｉｉ）の兼ね合いを考慮して、吹付け施工体の耐侵食性のさらなる向上を図ることに関してまだ改善の余地があった。

本発明の目的は、カーボン素材を含む不定形耐火物を低水分で吹付けることができ、緻密で耐侵食性に優れた吹付け施工体を得ることができる技術を提供することにある。

本発明の一観点によれば、カーボン素材を含まない耐火性粉体と、この耐火性粉体１００質量％に対する外掛け０．５〜３質量％の量の粒径０．５ｍｍ以下の無煙炭と、結合剤を含む添加剤とからなる粉末状の不定形耐火物を搬送管内に送り込んで気流搬送し、搬送管の途中に設けた一次注水器から該不定形耐火物に全施工水の１０〜５０質量％の量の施工水を噴霧したのち、この一次注水器よりも下流に設けた二次注水器から該不定形耐火物に残りの施工水を噴霧し、かかる不定形耐火物を搬送管の先端に接続した吹付けノズルから吹付ける不定形耐火物の吹付け施工方法が提供される。

本発明の他の観点によれば、粉末状の不定形耐火物を搬送管内に送り込んで気流搬送し、搬送管の途中に設けた一次注水器から該不定形耐火物に全施工水の１０〜５０質量％の量の施工水を噴霧したのち、この一次注水器よりも下流に設けた二次注水器から該不定形耐火物に残りの施工水を噴霧し、かかる不定形耐火物を搬送管の先端に接続した吹付けノズルから吹付ける不定形耐火物の吹付け施工方法に使用される前記不定形耐火物であって、カーボン素材を含まない耐火性粉体と、この耐火性粉体１００質量％に対する外掛け０．５〜３質量％の量の粒径０．５ｍｍ以下の無煙炭と、結合剤を含む添加剤とからなる不定形耐火物が提供される。

カーボン素材として、耐火性粉体１００質量％に対する外掛け０．５〜３質量％の量の粒径０．５ｍｍ以下の無煙炭を用いたことにより、一次及び二次注水器から施工水を噴霧する条件下において、カーボン素材のもつ要因（ｉ）及び（ｉｉ）の兼ね合いが図られ、緻密で耐侵食性に優れた吹付け施工体を得ることができる。

図１は、吹付け施工装置の概略図を示す。タンク１内の粉末状の不定形耐火物２が、テーブルフィーダ３によって搬送管５内に供給される。搬送管５内に供給された不定形耐火物２は、図示しないエアーコンプレッサから搬送用空気導入管６を介して搬送管５内に送り込まれる圧縮空気にのって搬送管５内を気流搬送され、搬送管５の先端に接続された吹付けノズル４から被施工面Ｓに吹付けられる。

搬送管５の途中に一次注水器７が設けられ、さらに一次注水器７よりも下流に二次注水器８が設けられている。図１には、二次注水器８を吹付けノズル４の直前、即ち搬送管５の吹付けノズル４側の端部に設けた例を示すが、二次注水器８は吹付けノズル４に設けてもよく、また搬送管５の途中に設けてもよい。

一次注水器７及び二次注水器８の各々から、搬送管５内に、平均粒径１００μｍ以下に微粒化された施工水が噴霧される。施工水と不定形耐火物２との混合効果を高めるためには、施工水の平均粒径は７０μｍ以下であることが好ましく、５〜５０μｍであることがより好ましい。なお、施工水の平均粒径は、レーザードップラー法による測定値を指す。

なお、このように施工水を微粒化して噴霧することができる注水器７及び８の構造は、例えば特許文献３に開示されており、公知であるためその詳細な説明は省略する。

搬送管５内を流れる過程で、微粒化された施工水の粒子と不定形耐火物２の粒子とが混ざり合う。施工水を平均粒径１００μｍ以下に微粒化することで、不定形耐火物２と施工水との混合効果を高めることができる。このため、従来法に比べて施工水の使用量を低減できるにも関らず、不定形耐火物２を均一に湿潤させた状態で吹付けることができる。また、施工水の使用量を低減できるため、搬送管５の詰まりを防止することができる。搬送管５の長さを例えば３０ｍ以上とすることが可能である。

なお、一次注水器７から二次注水器８までの搬送経路に沿った距離は、不定形耐火物２と施工水との混合効果を高める観点から、５ｍ以上であることが好ましく、１５ｍ以上であることがより好ましい。

また、二次注水器８から吹付けノズル４の先端までの搬送経路に沿った距離は、長すぎると搬送管５や吹付けノズル４が詰まりやすくなることがあり、短すぎると不定形耐火物２と施工水との混合効果を高める効果が得られにくくなることがあるため、０．５ｍ以上５ｍ未満であることが好ましく、０．５ｍ以上３ｍ未満であることがより好ましい。

一次注水器７が、全施工水の１０〜５０質量％の量の施工水を噴霧し、二次注水器８が残りの施工水を噴霧する。一次注水器７による施工水の供給量が全施工水の１０質量％未満であると、不定形耐火物２と施工水との混合効果が充分に得られないため吹付け施工体の品質が低下する。また、一次注水器７による施工水の供給量が全施工水の５０質量％を超えると、一次注水器７の位置で不定形耐火物２が濡れ過ぎるため、一次注水器７以降の搬送経路が詰まりやすくなる。これらの問題の兼ね合いを考慮すると、一次注水器７による施工水の供給量は、全施工水の２０〜４０質量％であることが好ましい。

以下、図１の不定形耐火物２について説明する。

不定形耐火物２は、カーボン素材を含まない耐火性粉体と、結合剤を含む添加剤と、カーボン素材としての、耐火性粉体１００質量％に対する外掛け０．５〜３質量％の量の粒径０．５ｍｍ以下の無煙炭とからなる。

耐火性粉体は、レーザ回折散乱法による測定で、粒径３０μｍ超の耐火性骨材と、粒径３０μｍ以下の耐火性微粉とからなる。耐火性粉体は、その９０質量％以上が、篩目の開きで、粒径５ｍｍ以下、好ましくは粒径３ｍｍ以下のものよりなるように粒度調整しておくと、搬送管５内で不定形耐火物２に分離や偏析が生じることを防止する効果を高めることができる。

耐火性骨材としては、例えば、アルミナやボーキサイト等の金属酸化物、ダイアスポア、ムライト、カイヤナイト、バン土頁岩、シャモット、ケイ石、パイロフィライト、シリマナイト、アンダリュウサイト、クロム鉄鉱、スピネル、マグネシア、ジルコニア、ジルコン、クロミア、窒化ケイ素、窒化アルミニウム等の金属窒化物、炭化ケイ素、金属炭化物、金属、炭化ホウ素、ホウ化チタン、及びホウ化ジルコニウムから選ばれる１種以上を使用することができる。

耐火性微粉としては、例えば、粘土、仮焼アルミナ、シリカヒュームの他、コロイダルシリカやアルミナゾル等の無機酸化物コロイド粒子等が挙げられる。耐火性微粉は、上記無煙炭と共に、吹付け施工体のマトリクス部を構成する。

添加剤としては、結合剤の他、分散剤、急結剤、有機繊維や金属アルミニウム粉末等の爆裂防止剤、金属シリコン粉末やフェロシリコン粉末等の焼結助剤、炭化ホウ素等の酸化防止剤、及びホウ酸やシュウ酸等の遅延剤から選ばれる一種以上を使用することができる。但し、添加材の添加は必須ではない。

結合剤としては、例えば、トリポリリン酸ソーダ、ヘキサメタリン酸ソーダ、ウルトラポリリン酸ソーダ、酸性ヘキサメタリン酸ソーダ、ポリメタリン酸塩等のリン酸塩、ケイ酸塩、リグニンスルホン酸塩、ホウ酸ソーダ、炭酸ソーダ無機塩、アルミナセメント、マグネシアセメント、及び水溶性フェノールから選ばれる１種以上を用いることができる。なかでも、熱間での通気性を確保し易い点で、リン酸塩又はケイ酸塩が好ましい。

分散剤としては、クエン酸ソーダ、酒石酸ソーダ、ポリアクリル酸ソーダ、スルホン酸ソーダ、ポリカルボン酸塩、β−ナフタレンスルホン酸塩類、ナフタリンスルフォン酸、及びカルボキシル基含有ポリエーテルから選ばれる１種以上を用いることができる。

急結剤としては、例えば、ケイ酸ソーダ、ケイ酸カリウム等のケイ酸塩、アルミン酸ソーダ、アルミン酸カリウム、アルミン酸カルシウム等のアルミン酸塩、炭酸ソーダ、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム等の炭酸塩、硫酸ソーダ、硫酸カリウム、硫酸マグネシウム等の硫酸塩、ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３、１２ＣａＯ・７Ａｌ_２Ｏ_３、ＣａＯ・２Ａｌ_２Ｏ_３、３ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３、３ＣａＯ・３Ａｌ_２Ｏ_３・ＣａＦ_２、１１ＣａＯ・７Ａｌ_２Ｏ_３・ＣａＦ_２等のカルシウムアルミネート類、酸化カルシウム、水酸化カルシウム（消石灰）、及び塩化カルシウム等のカルシウム塩等から選ばれる１種以上を用いることができる。熱間での吹付けを行う場合は、消石灰、活性マグネシア、又は硫酸塩の粉末が好ましい。

無煙炭は、吹付け施工体のマトリクス部を構成するもので、ＪＩＳＺ８８０１に規定する篩目の開きによる測定で、粒径０．５ｍｍ以下に調整したものを使用する。無煙炭の粒径が０．５ｍｍを超えると、図１の装置を使用する条件下では、無煙炭の添加による耐侵食性の向上の効果がいかんなく発揮されない。この理由は定かでないが、無煙炭の粒径が０．５ｍｍを超えると、図１の装置を使用する条件下では無煙炭が均一に分散した吹付け施工体が得られなくなるためではないかと推定される。

施工水に対する無煙炭の濡れ性をより高め、かつ吹付け施工体の耐侵食性のさらなる向上を図るためには、無煙炭は、粒径０．５ｍｍ以下で、かつそのうちの６０質量％以上を、ＪＩＳＺ８８０１に規定する篩目の開きによる測定で、粒径７５μｍ以下が占めるように粒度調整することが好ましい。

無煙炭の配合割合は、耐火性粉体１００質量％に対する外掛けで０．５〜３質量％とする。無煙炭の配合割合が０．５質量％未満であると、無煙炭の添加による効果が殆ど得られず、耐侵食性の向上を図ることができない。無煙炭の配合割合が３質量％を超えると、施工水を増加せざるを得なくなり、緻密な吹付け施工体が得られなくなる。

なお、無煙炭は、その表面を親水性処理したものであってもよいが、本実施形態によると、必ずしも親水性処理をしなくても、無煙炭と施工水との馴染みを改善でき、少ない施工水で無煙炭を含む不定形耐火物を吹付けることができる。このため、コストの面からは無煙炭は親水性処理していないものであることが好ましい。

また、従来、無煙炭としては、その焙焼温度を２０００℃程度に高めることにより、その黒鉛化度を鱗片状黒鉛に匹敵する値に高めたものが知られているが、本実施形態によると、そのような無煙炭を使用することなく、鱗片状黒鉛を用いる場合よりも高い耐侵食性を達成できる。即ち、無煙炭の焙焼温度は２０００℃未満であってもよい。

但し、無煙炭としては、９３質量％以上を固定炭素が占め、揮発分が１質量％以下のものが好ましい。無煙炭に占める固定炭素の含有量が高いほど、吹付け施工体の耐侵食性が向上する。また、無煙炭に占める揮発分の含有量が低いほど、熱間吹付けにおいて吹付け施工体からの有害な発煙を防止できる。このような理由から、無煙炭の燃料比（固定炭素／揮発分）は、９３以上であることが好ましく、１２７以上であることがより好ましい。ここで、固定炭素量の測定は、ＪＩＳＭ８８１２に規定する方法に従うものとする。

本実施形態によると、図１の吹付け施工装置との組み合わせ使用において、不定形耐火物２を上記のように構成したことにより、前述した要因（ｉ）及び（ｉｉ）、即ち、カーボン素材の存在によって吹付け施工体が溶融スラグ等に濡れにくくなるという耐侵食性の向上要因と、カーボン素材が水に濡れにくいため施工水を増加せざるを得ないことによる耐侵食性の低下要因との兼ね合いを図ることができる。

不定形耐火物を少ない施工水で、発塵及びリバウンドロスを殆ど発生させることなく吹付けることができる。具体的には、一次注水器７及び二次注水器８から噴霧する施工水の合量を、耐火性粉体１００質量％に対する外掛けで例えば６〜１０質量％に抑えることができる。このため、緻密な吹付け施工体を得ることができ、カーボン素材としての無煙炭の添加による効果がいかんなく発揮されるため、耐侵食性に優れた吹付け施工体を得ることができる。

表１に、不定形耐火物の構成の具体例と、吹付け施工体の品質評価結果を示す。

表１の各不定形耐火物の吹付けには、図１において、一次注水器７の位置を吹付けノズル４の先端から２０ｍ上流とし、二次注水器８の位置を吹付けノズル４の先端から１．７ｍ上流とし、吹付けノズル４の長さを１．５ｍとし、搬送管５の内径を３５ｍｍとし、搬送管５の長さを４０ｍとした吹付け施工装置を用いた。搬送用空気導入管６から搬送管５内へ供給される搬送用空気の流入量は５Ｎｍ^３／分、圧力は０．２７ＭＰａである。一次注水器７の位置における搬送用空気の流速は２３ｍ／秒である。注水器７及び８の各々から施工水と共に噴出する圧縮空気の流量を０．２５Ｎｍ^３／ｍｉｎ、流速を３０ｍ／秒、注水器７及び８の各々から供給される施工水の圧力を０．３８ＭＰａとし、注水器７及び８の各々から噴霧される施工水の平均粒径が３０μｍになるようにした。

なお、一次注水器７及び二次注水器８から噴霧する施工水の合量（全施工水の量）は、吹付けにあたって発塵とリバウンドロスを可能な限り抑えることができる最低限度の量となるように調整した。

かかる吹付け施工装置を用い、約６００℃に熱せられた被施工面への吹付け（熱間吹付け）と常温の被施工面への吹付け（常温吹付け）とを行った。熱間吹付けでは、発煙の有無、及び吹付け施工体のラミネーション（層状の組織的欠陥が生じる現象）の有無を確認した。常温吹付けでは、得られた吹付け施工体を１１０℃で２４時間乾燥したものにつき、ＪＩＳＲ２２０５に従ってかさ比重及び見掛け気孔率を測定し、ＪＩＳＲ２５５３に従って曲げ強度を測定し、さらに溶損指数を求めた。

溶損指数とは、侵食剤に高炉スラグを用い、回転式侵食試験法により、１５５０℃で４時間侵食させたときの、実施例１〜３及び比較例１〜７の各試験片（常温吹付けで得られた吹付け施工体を１１０℃で２４時間乾燥したもの）の最大溶損寸法を、比較例１の試験片の最大溶損寸法で割って１００倍した値である。溶損指数は、その値が小さいほど、耐侵食性に優れていることを示す。

比較例１は、不定形耐火物がカーボン素材を含まない。カーボン素材を含まない分だけ不定形耐火物の水に対する濡れ性が改善されるため、施工水の添加量を抑えることができ、見掛け気孔率の小さな吹付け施工体を得ることができた。しかし、カーボン素材を含まないため、耐侵食性が低い（溶損指数が実施例１〜３に比べると相対的に大きい）。

比較例２は、不定形耐火物がカーボン素材として無煙炭を含むものの、その粒径が０．５ｍｍ超である。この結果、無煙炭の添加による耐侵食性の向上の効果がいかんなく発揮されず、吹付け施工体の耐侵食性が低下した（溶損指数が実施例１〜３に比べると相対的に大きい）。この理由は定かでないが、無煙炭の粒径が０．５ｍｍ超であると、図１の装置を使用した上記条件下では、無煙炭が均一に分散した吹付け施工体中が得られにくくなることによるのではないかと推定される。

比較例３は、不定形耐火物がカーボン素材として粒径０．５ｍｍ以下の無煙炭を含むものの、その添加量が０．２質量％と少ない。このため、無煙炭を添加した効果がほとんど得られず、カーボン素材を含まない比較例１と同じ溶損指数となった。

比較例４は、不定形耐火物がカーボン素材として粒径０．５ｍｍ以下の無煙炭を含むものの、その添加量が４％と多すぎる。このため、発塵及びリバウンドロスを許容範囲に抑えるためには、施工水の添加量を増加せざるを得なかった。その結果、吹付け施工体の見掛け気孔率が大きくなり、却って、カーボン素材を含まない比較例１よりも耐侵食性が低下した。

比較例５は、不定形耐火物がカーボン素材として鱗片状黒鉛を含む。鱗片状黒鉛そのものは、溶融スラグに対して無煙炭よりも良好な耐侵食性を発揮するが、無煙炭よりも水に濡れにくいため、吹付け施工にあたって発塵及びリバウンドロスを許容範囲に抑えるためには、施工水の添加量を大幅に増加せざるを得ず、その結果、吹付け施工体の見掛け気孔率が大きくなり、耐侵食性が大幅に低下した。また、施工水の量が増加したことにより吹付け施工体の強度（曲げ強度）が低下し、これに起因して、熱間吹付けでは吹付け施工体にラミネーションが認められた。

比較例６は、不定形耐火物がカーボン素材として土状黒鉛を含む。土状黒鉛は、無煙炭よりも水に濡れやすいが、土状黒鉛に占める固定炭素の含有量が約８０質量％と無煙炭より低いためか、厳密な理由は定かでないが、吹付け施工体に充分な耐侵食性を付与することができなかった。

比較例７は、不定形耐火物がカーボン素材としてピッチを含む。実施例１〜３と同程度以下の少ない施工水で吹付けることができ、見掛け気孔率の小さな吹付け施工体を得ることができた。しかし、ピッチはその約３０質量％が揮発分であるため、熱間吹付けにおいて、発煙及びラミネーションが確認された。また、吹付け施工体に充分な耐侵食性が得られなかった。

実施例１〜３は、無煙炭の粒度と配合割合が本発明の範囲内である。実施例１〜３で用いた無煙炭は、９４．２質量％を固定炭素が占め、０．７４質量％を揮発分が占め、残部が灰分からなるように、約１２５０℃で焙焼してなり、粒径が０．３μｍ〜０．５ｍｍで、そのうちの７０質量％以上を粒径７５μｍ以下が占めるように粒度調整してなる。

実施例１〜３によると、施工水の量を少なく（耐火性粉体１００質量％に対する外掛けで９．３質量％以下に）抑えることができ、カーボン素材を使用しない比較例１と同程度に小さな見掛け気孔率を達成した。しかも、無煙炭による溶融スラグの浸透抑制効果によって、比較例１よりも耐侵食性の良好な吹付け施工体を得ることができた。

また、無煙炭は、その９０質量％以上を固定炭素が占め、揮発分が非常に少ないため、ピッチ等と比較して、熱間吹付けを行ったときに吹付け施工体から有害な発煙を生じることが殆どないという利点も有する。

前述したカーボン素材のもつ要因（ｉ）及び（ｉｉ）の兼ね合いを図ることができ、他のカーボン素材を使用した比較例２〜７よりも耐侵食性に優れた吹付け施工体を得ることができた理由は定かでないが、多孔質組織を有する無煙炭の表面形状が、各注水器７及び８から噴霧される施工水の粒子と相性がよいことが理由の一つではないかと推定される。また、無煙炭は、微粒化された施工水によって湿潤された状態、具体的には所謂Funicular域の状態に湿潤された状態では、他のカーボン素材に比べると、耐火性粉体の粒子との付着性が高くなるものと推定される。但し、これはメカニズムの推定であり、本発明の解釈を拘束するものではない。

図２は、１次注水器７から噴霧する施工水の平均粒径と、吹付け施工体の見掛け気孔率（ＪＩＳＲ２２０５による）との関係を示すグラフである。表１の不定形耐火物の吹付けに用いた装置と同じものを用い、表１の実施例２の不定形耐火物の吹付けを行った。二次注水器８から噴霧する施工水の平均粒径を３０μｍに固定し、一次注水器７から噴霧する施工水の平均粒径だけを変化させて、その平均粒径と吹付け施工体の見掛け気孔率との関係を調べた。施工水の平均粒径の測定には、米国ＴＳＩ社の商品名「ＡＥＲＯＭＥＴＲＩＣＳ」を使用した。

なお、施工水の使用量は、表１の実施例２と同じ値に固定した。即ち、一次注水器７から噴霧する施工水の量は耐火性粉体１００質量％に対する外掛けで２質量％に固定し、二次注水器８から噴霧する施工水の量は耐火性粉体１００質量％に対する外掛けで６．８質量％に固定した。施工水と共に噴霧する圧縮空気の流量又は圧力を調整することにより、施工水の供給量は変化させることなく、施工水の平均粒径を変化させることができる。

図２に示すように、施工水の使用量が同じであっても、一次注水器７から噴霧する施工水の平均粒径が小さい程、得られる吹付け施工体の見掛け気孔率が小さくなる。これは、噴霧する施工水の平均粒径が小さい程、不定形耐火物と施工水との混合効果が高まることを示す。即ち、不定形耐火物と施工水とが良く混合された状態であると、被施工面に吹付けられたときに、その衝撃で不定形耐火物内の空気が抜け、不定形耐火物（吹付け施工体）の組織がよく締まる。このため、吹付け施工体の見掛け気孔率が小さくなる。

一方、不定形耐火物と施工水とが充分に混合されていないと、吹付けられたときに、粉塵及びリバウンドロスが大きくなるばかりか、不定形耐火物内の空気が充分に抜けることができず、吹付けの過程で内部に巻き込んだ空気が吹付け施工体中に残る。このため、吹付け施工体の見掛け気孔率が大きくなる。

図２に示すように、施工水の平均粒径が１００μｍのときを臨界点として、グラフが急峻に変化していることから、無煙炭を含む不定形耐火物の吹付けおいては、不定形耐火物と施工水との混合効果を高めるためには、施工水の平均粒径は１００μｍ以下であることが好ましいと考えられる。

なお、二次注水器８は一次注水器７よりも下流に設けられているため、二次注水器８から噴霧する施工水の平均粒径の値は、一次注水器７から噴霧する施工水の平均粒径の値に比べると、吹付け施工体の見掛け気孔率に与える影響が小さい。このため、図２の実験では二次注水器８から噴霧する施工水の平均粒径を３０μｍとしたが、二次注水器８から噴霧する施工水の平均粒径は特に限定されず、１００μｍ以上であってもよい。但し、図２の実験結果から類推すると、二次注水器８から噴霧する施工水の平均粒径も１００μｍ以下であることが好ましいと考えられる。

以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明はこれに限られない。上記実施例では、急結剤を粉末の状態で不定形耐火物に含めたが、急結剤は、不定形耐火物には含めずに、施工水に溶解し又は混合しておき、一次注水器及び／又は二次注水器から噴霧するようにしてもよい。本明細書において、施工水とは、急結剤の水溶液又は混合液も含む概念とする。例えば、二次注水器８から噴霧する施工水に急結剤を含めておくと、急結剤を粉末の形態で不定形耐火物に含める場合に比べ、不定形耐火物の被施工面への付着率を向上しうる。

本発明は、例えば、高炉、樋、混銑車、転炉、取鍋、二次精錬炉、タンディッシュ、セメントロータリーキルン、廃棄物溶融炉、焼却炉、及び非鉄金属容器等の各種金属容器や窯炉の築炉又は補修に利用することができる。

不定形耐火物の吹付け施工装置の概略図である。 施工水の平均粒径と吹付け施工体の見掛け気孔率の関係を示すグラフである。

符号の説明

１…タンク、２…不定形耐火物、３…テーブルフィーダ、４…吹付けノズル、５…搬送管、６…搬送用空気導入管、７…一次注水器、８…二次注水器、Ｓ…被施工面。

Claims (4)

1. カーボン素材を含まない耐火性粉体と、この耐火性粉体１００質量％に対する外掛け０．５〜３質量％の量の粒径０．５ｍｍ以下の無煙炭と、結合剤を含む添加剤とからなる粉末状の不定形耐火物を搬送管内に送り込んで気流搬送し、搬送管の途中に設けた一次注水器から該不定形耐火物に全施工水の１０〜５０質量％の量の施工水を噴霧したのち、この一次注水器よりも下流に設けた二次注水器から該不定形耐火物に残りの施工水を噴霧し、かかる不定形耐火物を搬送管の先端に接続した吹付けノズルから吹付ける不定形耐火物の吹付け施工方法。
2. 一次注水器から前記不定形耐火物に噴霧される施工水が、平均粒径１００μｍ以下に微粒化されている請求項１に記載の吹付け施工方法。
3. 二次注水器から前記不定形耐火物に噴霧される施工水も、平均粒径１００μｍ以下に微粒化されている請求項２に記載の吹付け施工方法。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の吹付け施工方法に使用される前記不定形耐火物。

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