JP5597622B2

JP5597622B2 - タンディッシュにおける吹付材の施工方法

Info

Publication number: JP5597622B2
Application number: JP2011263478A
Authority: JP
Inventors: 一毅隅田
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2011-12-01
Filing date: 2011-12-01
Publication date: 2014-10-01
Anticipated expiration: 2031-12-01
Also published as: JP2013111650A

Description

本発明は、タンディッシュにおける吹付材の施工方法に関する。

従来より、連続鋳造装置などには、取鍋から装入された溶鋼を一時的に貯留するタンディッシュが備えられており、このようなタンディッシュ内には、定形耐火物が配置された上で、キャスタブルなどの不定形耐火物や定形耐火物が施工されている。また、施工後の耐火物の稼働面（溶鋼に接する面）側には、当該耐火物を溶鋼から保護するために吹付材が吹き付け施工されている。吹付材の種類や吹付材の施工方法として特許文献１〜３に示すものがある。

特許文献１では、吹付用不定形耐火組成物に水を４〜１２重量％添加、混練し、ピストンポンプ等の圧送機器を使用し、配管内を圧送して配管先端に取り付けられた吹付ノズルにて圧搾空気にて送られたアルカリ性ゲル化剤と混合して吹付け、吹付は缶体鉄皮に直接行うか、永久張りとして施工されている断熱れんが、断熱ボード、耐火れんがあるいは吹付材や流し込み材の上に実施している。

特許文献２では、鉄皮にパーマー煉瓦を内張りし、その表面に不定形耐火物を吹き付けるタンディッシュ不定形耐火物の施工方法において、ＭｇＯが７７〜９４ｗｔ％、Ａｌ_２Ｏ_３が３〜１０ｗｔ％、ＳｉＯ_２が２〜８ｗｔ％、残部が不可避的に含有する組成物が１〜５ｗｔ％含有する不定形耐火物を用いている。
特許文献３では、１０００℃に加熱したマグネシア質レンガの上に、縦・横・深さ各４０ｍｍの枠を乗せ、この枠に加水混練した吹付材を流し込みを行っている。

上述した特許文献１〜３の他にも吹付材や吹付材の施工方法が開示されたものとして特許文献４〜６に示すものがある。

特開平１１−３１０４７５号公報特開平１１−１２３５０８号公報特開平１０−２３６８８５号公報特開平１０−０１７３７４号公報特開平０７−１９５１５８号公報特開平０２−１５７１７１号公報

特許文献１〜特許文献６に示すように、吹付材の施工方法について様々な方法が開示されているものの、これらの技術は吹付材を不定形耐火物に吹き付けるということを単に示しているだけで、このような技術を用いても吹付材が剥離する場合があることが現場の実績として挙がってきており、新たな施工技術の開発が望まれている。
そこで、本発明では、タンディッシュに施工された耐火物の稼働面側にＭｇＯ材質の吹付材を湿式にて吹き付けて施工を行うにあたって、吹付材の剥離を確実に防止することができるタンディッシュにおける吹付材の施工方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明は、次の手段を講じた。
即ち、本発明のタンディッシュにおける吹付材の施工方法は、タンディッシュに施工された耐火物の稼働面側にＭｇＯ材質の吹付材を湿式にて吹き付けて施工を行うに際し、圧縮強度が１１０℃で３ＭＰａ以上１５ＭＰａの吹付材を２層吹きで吹き付けることとし、前記吹付材の１層目の厚みを２０ｍｍ以上とすると共に合計の吹付材の吹き付け厚みを３０〜６０ｍｍとし、前記タンディッシュの加熱乾燥前においては、前記吹付材の水分含有量を１４質量％以下にすると共に、吹き付け後の養生時に発生した吹付材の亀裂の幅が１０ｍｍ以上の場合には、当該亀裂を補修する。

本発明によれば、タンディッシュに施工された耐火物の稼働面側にＭｇＯ材質の吹付材を湿式にて吹き付けて施工を行うにあたって、吹付材の剥離を確実に防止することができる。

タンディッシュの概略を示した図である。吹付材の吹き付けの手順を説明する説明図である。吹付材の剥離を説明する説明図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。
図１は、吹付材を施工するタンディッシュの全体図を示したもので、（ａ）はタンディッシュの平面図であり、（ｂ）はタンディッシュの長手方向の断面図であり、（ｃ）はタンディッシュの長手方向に直角方向の断面図である。説明の便宜上、図１（ａ），（ｂ）での左右方向をとし、図１（ａ），（ｂ）の上側を後方、下側を前方として、まず、タンディッシュの構造から説明する。

図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、タンディッシュ１は、平面視でＴ字型となるＴ型タンディッシュと言われるもので、主に外側を構成する鉄皮２と、鉄皮２の内側（溶鋼が接する側、稼働側と呼ぶこともある）に施工された耐火物３とで構成されている。
図１（ｃ）に示すように、鉄皮２の稼働面側は、固形の耐火物３（以降、定形耐火物３ａという）が施工されている。例えば、定形耐火物３ａは、ろう石で構成されている。

この定形耐火物３ａ（ろう石）の稼働面４には、ＭｇＯ材質（マグネシア質）の吹付材５が吹き付け施工されている。即ち、敷部（底部）６における定形耐火物３ａの稼働面全体と、側壁部（敷部に囲まれた部分）７における定形耐火物３ａの稼働面全体には、吹付材５が吹き付けられている。
吹付材５は、定形耐火物３ａの稼働面４側をコーティングするためのものであって、当該定形耐火物３ａと溶鋼との接触やスラグとの接触を防止し、定形耐火物３ａの溶損を低減するものである。ＭｇＯ材質の吹付材５は、マグネシアクリンカーを主原料とした塩基性の耐火物であり、例えば、「耐火物手帳９９、耐火物技術協会、２１０頁、表２吹き付け材の代表的化学組成」に記載されているものである。

本発明では、定形耐火物３ａの稼働面４側に吹付材５を吹き付け施工するに際して、施工を工夫することによって、施工後の吹付材５の剥離などを確実に防止している。以下、本発明について詳しく説明する。
まず本発明においては、吹付材５の材料は、材料強度（圧縮強度）が１１０℃において３ＭＰａ以上１５ＭＰａ以下のものを用いることとしている。圧縮強度とは、柱状の試験片に対して徐々に圧縮荷重を加え、試験片に割れが生じる性質を測定し、材料の圧縮力に対する破壊強度を示したもので、ＪＩＳＲ２５５５に準拠して求めたものである。なお、吹付材５の材料は、水分が蒸発した状態を考慮することが好ましいため、１１０℃での圧縮強度を規定している。

吹付材５の材料の圧縮強度が３ＭＰａ未満である場合、吹付材５の吹き付け後、加熱乾燥時（加熱して乾燥させる）において、水分が蒸発するときに発生する力（蒸気圧など）に耐えられず、吹き付け後の吹付材５の表面などに亀裂が発生し易くなる。そのため、吹付材５の材料の圧縮強度は、３ＭＰａ以上とする必要がある。しかしながら、吹付材５の材料の圧縮強度が高すぎて１５ＭＰａを超えてしまうと、タンディッシュ１を使用後に吹付材５を解体する場合（定形耐火物３ａから剥がす場合）に非常に強い力が必要となり、例えば、重機などで吹付材５を剥がしたときに吹付材５の背面側（稼働面４とは反対側）にある定形耐火物３ａを損傷してしまう可能性がある。

したがって、吹付材５の材料は、弱過ぎず強く過ぎないものがよく、上述したように１１０℃での圧縮強度が３ＭＰａ以上１５ＭＰａ以下であることが必要である。
さて、定形耐火物３ａに吹付材５を吹き付けるにあたっては、まず、圧縮強度が３ＭＰａ以上１５ＭＰａ以下の吹付材５を用意し、吹き付ける前に事前に吹付材５に水分を含ませ、吹付材５をスラリー状にしておく。そして、スラリー状にした吹付材５を定形耐火物３ａの稼働面４に吹き付ける（吹付材５を湿式施工する）。

ここで、吹付材５を定形耐火物３ａに吹き付ける場合は、吹付材５を２回吹き付ける２層吹きを行うこととし、１層目の厚みを２０ｍｍ以上としている。吹き付けについて図２を用いて詳しく説明する。
図２（ａ）は、前側に位置する側壁部（前側壁部７ａという）を内部から見た図である。図２（ａ）に示すように、前側壁部７ａに対応する定形耐火物３ａの稼働面４ａ（前稼働面４ａという）に吹付材５を吹き付ける場合、まず、前稼働面４ａの左端から吹付材５を吹き付けていき、１回目の吹きつけを開始する。そして、前稼働面４ａの左端における吹付材５の厚みが２０ｍｍ以上になると、矢印Ａに示すように、吹き付け位置を次第に右側に移動させ、吹きつけを連続的に続ける。そして、図２（ｂ）に示すように、吹き付け位置が前稼働面４ａの右端に達して、前稼働面４ａの左端から右端までの範囲を２０ｍｍ以上の厚みで吹き付けると、１回目の吹き付け、即ち、１層吹きが終了となる。

図２（ｂ）に示すように、１回目の吹き付けが終了すると、再び、１回目の吹き付けを開始した前稼働面４ａの左端に吹き付け位置を戻し、２回目の吹きつけを開始する。そして、再び、矢印Ａに示すように、吹き付け位置を右側に移動させながら、前稼働面４ａの右端まで吹きつけを行い、吹き付け位置が再び右端に達すると、２回目の吹き付け、２層吹きが終了となる。なお、吹き付け毎の吹き付け開始から吹き付け終了までの時間（吹き付け１回当たりの時間）は、例えば、３０分程度であって、吹付材５の表面が軽く乾いている状態である。

これから分かるように、本発明では、同じ箇所に対して時間間隔をおいて吹付材５を２回吹く２層吹きを行い、これによって吹付材５の吹き付け後の表面から背面までの厚み方向における亀裂が生じることを可及的に防止することとしている。特に、１層目の吹付材５の厚みを２０ｍｍ以上とすることによって、吹き付けを２層とした効果が高まり、亀裂の発生を抑えることができる。

なお、２回吹き付けた後（２層吹き後）での合計の吹付材５の厚みは、３０〜６０ｍｍとしており、３０ｍｍ以上とすることによって２層にしたときの亀裂の低減効果が向上すると共に吹付材５による定形耐火物３ａの保護効果も向上する。一方、余りにも吹付材５の厚みが大き過ぎ６０ｍｍを超えてしまうと、施工時や養生時にも亀裂の発生する可能性があり、施工自体が難しくなるため６０ｍｍ以下であることが実操業としては好ましい。なお、上記した手順と同様なやり方で、タンディッシュ１の底部６にも吹付材５を吹き付ける。

このように、吹付材５の２層吹きが終了すると、吹付材５を自然乾燥をする養生を行う。斯かる養生時には、吹きつけ後の吹付材５の表面に亀裂が生じることがある。養生時における吹付材５の表面の亀裂が余り大きくなく、その幅が１０ｍｍ未満である場合には、次工程で行われる加熱時（加熱工程時）に吹付材５等の膨張によって亀裂が塞がる。しかしながら、吹付材５の表面の亀裂の幅が、１０ｍｍ以上になってしまうと、加熱工程時に亀裂が塞がらない場合もあるため、本発明では、吹き付け後の養生時に発生した幅１０ｍｍ以上の亀裂が発生した場合には補修して亀裂を塞ぐこととしている。亀裂の補修は、同じ吹付材５によって行う。

亀裂の補修が終了した後、加熱工程にて強制的に吹付材５の加熱（タンディッシュの加熱）を行うこととなっているが、加熱工程前の吹付材５の水分含有量（加熱前の水分含有量）は１４質量％以下にしている。水分含有量とは吹付材５に含まれる水分量を重量比で示したもので、加熱前までの養生時間などを適宜設定することによって、吹付材５の水分含有量を調整することができる。

加熱前の吹付材５の水分含有量が１４質量％を超えた場合、加熱時における水分量が多く、加熱したときの水蒸気の発生が多大となり、吹付材５が水蒸気の蒸発（水分の気化に伴う膨張）の影響を受けて剥離してしまう可能性がある。そのため、本発明では、吹付材５の加熱前の水分含有量を１４質量％以下としている。
以上、本発明によれば、耐火物の稼働面４側にＭｇＯ材質の吹付材５を湿式にて吹き付けて施工を行うに際して、以下の条件（１）〜（５）で施工することとしている。

（１）吹付材５の圧縮強度は、３ＭＰａ〜１５ＭＰａ（１１０℃時）
（２）２層吹きとし、１層目（第１層）の厚みを２０ｍｍ以上
（３）吹付材５の合計の厚みは、３０〜６０ｍｍ
（４）加熱前の養生時に発生した幅１０ｍｍ以上の亀裂は補修する
（５）加熱前の吹付材５の水分含有量は、１４質量％以下
表１は、実施条件を示したものである。

表１に示すように、タンディッシュに施工した稼働面４側の定形耐火物３ａ（ＴＤ側壁材質）は、ろう石質のものを用いた。吹付材５はＭｇＯ材質のものを使用した。１つのタンディッシュに使用した吹付材５の吹き付け量（側壁部と敷部の合計）は２０００〜２４００ｋｇとした。吹付材５の湿式施工の開始時における水分量は、２０〜２１質量％とした。なお、吹付材５の湿式施工は、特開平０２−１５７１７１号公報などに開示されているように当業者常法通りに行った。加熱工程では、加熱時間を５〜１０時間程度とし、鋳造を行う前（吹付材５の施工後）、ＣＯガスと空気を混合したバーナにて常温から１０００℃まで加熱した。詳しくは、タンディッシュの上部に全体を閉鎖する蓋を設置し、この蓋に略均等に設けられた５カ所のそれぞれの孔に、バーナーを下向きに差し込んで（タンディッシュの底部に向けて差し込む）、吹付材５を加熱して乾燥させた。バーナーからの炎はタンディッシュの底部に接する程度としている。また、加熱工程では、急激に加熱すると、水蒸気が多量に発生して吹付材５が剥離や爆裂することがあるため、加熱時間を最低５時間とする一定の基準を設けた。なお、加熱時間、加熱温度及び加熱方法は当業者常法通りである。

表２及び表３は、本発明のタンディッシュにおける吹付材の施工方法にて施工を行った実施例と、本発明とは異なる方法にて施工を行った比較例とを示したものである。

実施例や比較例では、図３に示すように、加熱中に吹付材５が剥離した場合を剥離有り「×」とし、吹付材５が剥離しなかった場合を剥離無し「○」とて評価した。吹付材５の剥離の有無は目視で行い、剥離部分の大きさが、平面視の内接円換算で直径２０ｍｍ以上のものを剥離有りとした。また、実施例や比較例では、タンディッシュの使用後に吹付材５を解体する場合（定形耐火物３ａから剥がす場合）、定形耐火物３ａに損傷が亀裂が入った場合を解体性不良「×」とし、亀裂が入らなかった場合を解体性良好「○」として評価した。

表２及び表３に示すように、実験Ｎｏ２、３、１０、１１、１８、１９、４２、４３、９７〜１０３の実施例では、第１層目の厚みが最小でも２０ｍｍ以上（第１層のＭｉｎが２０ｍｍ以上）であり、吹付材５の合計の厚みは３０〜６０ｍｍ（吹き付け合計Ｍｉｎ厚み又は吹き付け合計Ｍｉｎ厚みが３０〜６０ｍｍ）である。また、実施例では、吹付材５の圧縮強度が３ＭＰａ〜１５ＭＰａ（材料強度が３ＭＰａ〜１５ＭＰａ）であり、吹付材５も２層吹き（吹き数２以上）であり、加熱前の養生時に発生した幅１０ｍｍ以上の亀裂があった場合（Ｍａｘ亀裂幅が１０ｍｍ以上）に補修している（亀裂発生、実施）。さらに、実施例では、加熱前の吹付材５の水分含有量は１４質量％以下（水分量が１４質量％以上）である。

つまり、実施例では、本発明の吹付材５の施工における条件（１）〜（５）の全てを満たしいるため、剥離発生も無く（剥離発生有無「○」）、解体性も良好（解体性「○」）であった（総合判定「○」）。
一方、比較例では、条件（１）〜（５）のいずれか１つでも満たさない場合は、吹付材５が剥離したり、解体性が良くなかった。例えば、圧縮強度が２ＭＰａや１６ＭＰａであったり、吹き付け回数が１回（吹き数１）であったり、１０ｍｍ以上の亀裂が発生しているのに（Ｍａｘ亀裂幅が１０ｍｍ以上）その補修を行わなかったり（亀裂発生、実施しない）、吹付材５の水分含有量が１５質量％など、条件から外れると、吹付材５の剥離が発生すると共に解体性が悪く定形耐火物３ａの損傷が見受けられた。

なお、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な事項を採用している。
例えば、上述した実施形態では、Ｔ型タンディッシュに施工した定形耐火物３ａに吹付材５を吹き付けているが、タンディッシュの形状は限定されず、例えば、Ｉ型と言われるタンディッシュやＨ型と言われるタンディッシュでもよく、鋳造装置に備えられるタンディッシュであればどのようなものであってもよい。

１タンディッシュ
２鉄皮
３耐火物
３ａ定形耐火物
４定形耐火物の稼働面
４ａ前側壁部の定形耐火物の稼働面
５吹付材
６敷部
７側壁部
７ａ前側壁部

Claims

タンディッシュに施工された耐火物の稼働面側にＭｇＯ材質の吹付材を湿式にて吹き付けて施工を行うに際し、
圧縮強度が１１０℃で３ＭＰａ以上１５ＭＰａの吹付材を２層吹きで吹き付けることとし、前記吹付材の１層目の厚みを２０ｍｍ以上とすると共に合計の吹付材の吹き付け厚みを３０〜６０ｍｍとし、
前記タンディッシュの加熱乾燥前においては、前記吹付材の水分含有量を１４質量％以下にすると共に、吹き付け後の養生時に発生した吹付材の亀裂の幅が１０ｍｍ以上の場合には、当該亀裂を補修することを特徴とするタンディッシュにおける吹付材の施工方法。