JPH05330929A

JPH05330929A - 工業窯炉熱間補修用吹付材

Info

Publication number: JPH05330929A
Application number: JP4136768A
Authority: JP
Inventors: Kazumi Kurayoshi; 倉吉和美; Nobuhiko Imaeda; 今枝宣彦; Yasunari Matsumura; 松村康成; Kozo Yamada; 山田孝三; Hisatoshi Yasuda; 安田尚俊; Masato Nakajima; 中島正人
Original assignee: Harima Ceramic Co Ltd; Nippon Steel Corp
Current assignee: Harima Ceramic Co Ltd; Nippon Steel Corp
Priority date: 1992-05-28
Filing date: 1992-05-28
Publication date: 1993-12-14
Anticipated expiration: 2012-02-05
Also published as: JP2579104B2

Abstract

(57)【要約】【目的】付着性にすぐれた工業窯炉熱間補修用吹付材
を提供する。【構成】耐火性骨材に対し、粒径０．２〜５．０ｍｍ
の顆粒状のアルカリ金属リン酸塩よりなる結合剤と、そ
の硬化剤を添加した工業窯炉熱間補修用吹付材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は付着性にすぐれた工業窯
炉熱間補修用吹付材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】転炉、取鍋、タンディシュ、混銑車、真
空脱ガス炉などの工業窯炉の内張りを熱間で補修するこ
とが行なわれている。熱間での補修は炉の冷却を待たず
に行なわれるために、熱損失の低減、炉の稼動率の向上
などに効果がある。

【０００３】この熱間補修に使用する吹付材が要求され
る重要な特性として、付着性がある。通常の耐火物と同
様に耐食性も要求されることももちろんであるが、付着
性が優れていなければ耐食性も発揮することができな
い。

【０００４】そこで、付着性の向上のために、従来から
吹付材結合剤に関する種々の提案がなされている。結合
剤およびその硬化剤として、例えば特公昭４５−１２５
０３号にリン酸１ナトリウム／活性アルカリ土類金属酸
化物含有化合物、特公昭５５−６５９８号にヘキサメタ
リン酸ナトリウム／消石灰、特公昭５７−２０２６７号
にアルカリ金属リン酸塩またはアルカリ金属ケイ酸塩＋
アルカリ土類金属リン酸塩またはアルカリ土類金属ケイ
酸塩／カルシウム塩、特公昭５９−１２３４号にリン酸
ナトリウム塩またはケイ酸ナトリウム塩＋リン酸カリウ
ム塩／カルシウム塩が示されている。

【０００５】吹付材の付着性を向上させるためには、結
合剤が添加水と瞬時に反応し、粘性の向上することが必
要である。この観点から結合剤は、微粒化によってその
表面積を大きくし、溶解速度を促進させることが行なわ
れている。また、特開昭５２−１５４８１３号では添加
水に５０〜９５℃の温水を使用して結合剤の溶解を促進
すること、特開昭６０−１８６４８２号では結合剤をあ
らかじめ水溶液にして添加することなどの方法が提案さ
れている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来方
法では、依然、十分な付着性が得られていない。しか
も、温水を使用すること、結合剤をあらかじめ水溶液に
しておくなどの手段は、吹付け作業が煩雑になる欠点が
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、熱間補修
において吹付材が炉壁に付着する状況について観察した
ところ、吹付けの初期段階ではほとんど付着していない
ことがわかった。吹付けの初期は添加水の作用で炉壁が
冷却される期間である。そして、炉壁がある程度冷却さ
れて初めて炉壁面に付着核が生成し、吹付材はこの付着
核を中心に盛り上がることにより、付着層が形成される
と考えられる。

【０００８】以上から、吹付け当初は粘性を低くして添
加水による炉壁面の冷却を効果的に行ない、付着核が形
成された後は、即硬化性によって付着盛り上がりが促進
される挙動が、吹付材の付着性向上に寄与すると考えら
れる。

【０００９】近年、転炉などの高温雰囲気炉は、その大
型化に伴って吹付けに使用されるノズルが長尺化し、吹
付材はノズル内を流通する間に加熱されている。また、
自動吹付機による吹付けは、ノズル冷却水を添加水とし
て使用することもあり、吹付材はより一層加熱される。
このため、従来の吹付材はノズル内ですでに凝集・硬化
が開始し、吹付け当初から粘性が高く、炉壁の冷却効果
に劣る。したがって、吹付材の盛り上がりに必要な付着
核の形成も遅れる。

【００１０】添加水を多量に使用する方法も考えられる
が、水の蒸発によって炉内が曇り、吹付け状況の確認が
容易でなくなり、正確なノズル操作ができないために付
着性が低下する。また、多量の添加水によって吹付材組
織が多孔質化し、耐食性に劣る。

【００１１】そこで、本発明者らはさらに検討を重ねた
結果、熱間での吹付補修においては、従来の技術常識と
逆に、吹付けの初期段階では、結合剤が添加水にある程
度溶けにくい性質を持つことが付着性の向上に効果的で
あることを発見し、本発明を導き出すに至ったものであ
る。

【００１２】本発明は、従来材質よりさらにすぐれた付
着性を有した吹付材を提供することを目的としている。
その特徴とするところは、耐火性骨材に対し、粒径０．
２〜５．０ｍｍの顆粒状のアルカリ金属リン酸塩よりな
る結合剤と、その硬化剤を添加した工業窯炉熱間補修用
吹付材である。また、耐火性骨材１００重量部に対し、
粒径０．２〜５．０ｍｍの顆粒状のアルカリ金属リン酸
塩が０．５重量部以上で、かつ、このアルカリ金属リン
酸塩を含む結合剤を１〜１５重量部と、その硬化剤を添
加した工業窯炉熱間補修用吹付材の発明である。

【００１３】アルカリ金属リン酸塩は従来より吹付材の
結合剤として知られている。しかし、従来は微粒状が溶
解促進に効果的であるという観点から、その粒径は０．
１５ｍｍ以下が一般的である。これに対し、本発明で結
合剤に使用するアルカリ金属リン酸塩は、粒径０．２〜
５．０ｍｍの顆粒状とする。粒径が大きいことで添加水
に対する溶解速度が遅れ、吹付材を粘性が低い状態に保
ち、吹付材による炉壁面の冷却を促進し、吹付材の付着
に必要な付着核を早期に形成することができる。そし
て、アルカリ金属リン酸塩の即硬化性のために、吹付材
ははね返ることなく付着核を中心として確実に盛り上が
る。

【００１４】吹付材の結合剤としては、アルカリ金属リ
ン酸塩以外に代表的なものとして、例えばアルカリ土類
金属リン酸塩あるいはアルカリ金属ケイ酸塩がある。し
かし、これらはアルカリ金属リン酸塩と違って、粒径を
０．２ｍｍ以上の顆粒状にすると溶解速度が著しく遅く
なり、炉壁面に付着核が早期に形成されても、硬化が遅
いために吹付材のはね返り損失が大きく、付着性に劣
る。このように、結合剤を顆粒状にしたことによる付着
性の向上は、アルカリ金属リン酸塩以外では得ることの
できない効果である。

【００１５】図１は、アルカリ金属リン酸塩の例として
ヘキサメタリン酸ナトリウムを挙げ、その粒度Ａ〜Ｅに
区分けしたものを吹付材の結合剤として添加し、加熱下
の条件を想定して５０℃での吹付材の硬化速度を測定し
た結果を示すグラフである。この場合の耐火骨材の種類
・粒度は、後述の実施例と同一条件にした。結合剤の添
加量は５重量部、硬化剤（消石灰）の添加量は３重量部
とした。添加水は吹付材全体に対して１５重量部とし
た。硬化速度の測定は、吹付材、添加水、雰囲気温度の
いずれも５０℃に保ち、その状態で加水混合し、粘性を
測定した。

【００１６】この粘性は、耐火モルタル稠度試験器（Ｊ
ＩＳＲ−２５０６）を用いて、重錘の沈下寸法を経過時
間別に測定した。重錘の沈下寸法が小さいほど吹付材の
粘性が大きく、すなわち硬化が進んでいることを示す。

【００１７】この図１のグラフから、ヘキサメタリン酸
ナトリウムの粒径が大きくなるにしたがって溶解性に劣
り、粘性の小さいことが確認される。しかし、Ｅを除
き、６０秒後にはほとんど硬化している。

【００１８】図２は、アルカリ金属リン酸塩の例として
ヘキサメタリン酸ナトリウム、アルカリ土類金属リン酸
塩の例として第一リン酸カルシウム、アルカリ金属ケイ
酸塩の例としてガラス状ケイ酸ナトリウム３号を挙げ、
その粒度をいずれも顆粒状にして吹付材に添加したグラ
フである。耐火骨材の種類・粒度、硬化剤、添加水、粘
性試験方法などの条件は前記した図１の場合と同様にし
た。

【００１９】図２のグラフから、加熱下においては、顆
粒状のヘキサメタリン酸ナトリウムは、同じ顆粒状であ
っても第１リン酸カルシウムおよびガラス状ケイ酸ナト
リウム３号に比べ、即硬化性にすぐれていることがわか
る。

【００２０】なお、ここでは示していないが、ヘキサメ
タリン酸ナトリウムがもつ前記の現象は、ヘキサメタリ
ン酸ナトリウム以外のアルカリ金属リン酸塩にもみられ
る。本発明で使用するアルカリ金属リン酸塩の粒度は、
粒径が０．２ｍｍ未満では吹付材が吹付け初期から粘性
が高くなって炉壁面の冷却効果が不十分となり、早期に
付着核が形成されないためか、付着性に劣る。粒径が
５．０ｍｍを超えるとアルカリ金属リン酸塩といえども
溶解性に劣るために付着性に劣り、また、ノズル内の吹
付材の流通性に劣る。

【００２１】本発明では、この顆粒状のアルカリ金属リ
ン酸塩とそれ以外の結合剤とを併用してもよい。顆粒状
のアルカリ金属リン酸塩とそれ以外の結合剤としては、
例えば、微粒状または顆粒状のアルカリ土類金属リン酸
塩、アルカリ金属ケイ酸塩、あるいは微粒状のアルカリ
金属リン酸塩である。

【００２２】結合剤の添加量は、１〜１５重量部が好ま
しい。１重量部未満では付着性に劣り、１５重量部を超
えると吹付材の耐食性が劣る。本発明の効果を顕著にす
るためには、粒径０．２〜５．０ｍｍの顆粒状のアルカ
リ金属リン酸塩の添加量を０．５重量部以上添加する。
しかし、結合剤全体の添加量は１〜１５重量部が好まし
いから、顆粒状のアルカリ金属リン酸塩のみを使用する
場合は、この顆粒状のアルカリ金属リン酸塩の添加量の
下限はそれに合わせて１重量部が好ましい。

【００２３】アルカリ金属リン酸塩の具体例は、ヘキサ
メタリン酸ナトリウム〔（ＮａＰＯ ₃）ｎ、ｎ＝６以
上〕、リン酸１ナトリウム（ＮａＨ₄ＰＯ₄）、リン酸２
ナトリウム（Ｎａ₂ＨＰＯ₄）、リン酸３ナトリウム（Ｎ
ａ₃ＰＯ₄）、トリポリリン酸ナトリウム（Ｎａ₅Ｐ
₃Ｏ₁₀）、ウルトラポリリン酸ナトリウム（Ｎａ₂Ｐ₄Ｏ
₁₁）、テトラポリリン酸ナトリウム（Ｎａ₆Ｐ₄Ｏ₁₃），
リン酸１カリウム（ＫＨ₂ＰＯ₄）などである。アルカリ
土類金属リン酸塩の具体例は、第１リン酸カルシウム、
第１リン酸マグネシウムなどである。アルカリ金属ケイ
酸塩の具体例は、結晶性ケイ酸ナトリウム１号・２号・
３号、無水のガラス状ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウ
ムなどである。

【００２４】耐火性骨材は、酸性、中性、塩基性を問わ
ず使用できる。耐食性の面から、マグネシアクリンカ
ー、マグネシア・ライムクリンカー、ドロマイトクリン
カー、ライムクリンカー、石灰石、スピネルクリンカー
などの塩基性材質が好ましい。その粒度は従来材質と特
に変わりなく、付着性、ノズル内の流通性を考慮して、
粗粒、中粒、微粒に調整する。最大径は、好ましくは３
〜５ｍｍである。

【００２５】硬化剤は特に限定されるものではないが、
好ましくは、消石灰、生石灰、炭酸カルシウムなどのカ
ルシウム塩である。その添加量は、０．５〜１０重量部
が好ましい。

【００２６】この他、従来の吹付材の添加物として知ら
れている、例えばピッチ、フェノール樹脂、黒鉛、シリ
カフラワー、耐火性超微粉、ＣＭＣ、セピオライト、ア
ルギン酸ナトリウム、粘土、ベントナイト、有機繊維、
無機繊維、金属繊維、吸水性ポリマー、金属粉などを少
量添加してもよい。

【００２７】

【実施例】表１、表２に、本発明実施例とその比較例を
示す。

【００２８】吹付材の耐火骨材は、各例とも、３〜１ｍ
ｍが３０重量部、１ｍｍ以下が４０重量部、０．０７４
ｍｍ以下が３０重量部に調整したマグネシアクリンカー
とした。各例はこの耐火骨材に対し、表に示す結合剤お
よび硬化剤を添加した配合組成からなる。吹付けは、添
加水は約１５重量部による乾式法で行なった。

【００２９】試験方法はつぎのとおりである。

【００３０】付着性；表面温度１０００℃に加熱したレ
ンガ積み垂直壁に吹付け、付着率を求めた。

【００３１】耐食性；前記の吹付けで形成された吹付層
からサンプルを切り出し、回転侵食試験によって侵食寸
法を測定した。

【００３２】実炉における付着性；マグネシア−炭素質
レンガで内張りされた２００屯転炉の熱間吹付け補修に
使用し、肉眼観察によって付着面積をパーセントで求め
た。試験データがないものは、試験しなかったことを示
す。

【００３３】

【表１】

【００３４】

【表２】

【００３５】表の試験結果から、本発明実施例はいずれ
も付着性にすぐれている。また、耐食性の点では、従来
材質に比べてそん色がない。なお、実施例４〜８は、顆
粒状のアルカリ金属リン酸塩とそれ以外の結合剤とを併
用添加した例である。

【００３６】これに対し、比較例１は、結合剤の添加量
が少ないために付着性に劣る。顆粒状のアルカリ金属リ
ン酸塩を添加していない比較例２と、顆粒状のアルカリ
金属リン酸塩の添加量が少ない比較例３は、加熱下での
硬化が早く、付着性に劣る。比較例４は、結合剤の添加
量が多過ぎるため、耐食性に劣る。比較例５、比較例６
は、アルカリ金属リン酸塩以外の顆粒状結合剤を添加し
たものであり、硬化が遅く、付着性に劣る。

【００３７】

【発明の効果】本発明の吹付材は、以上の試験結果から
も明らかなように、吹付材の特性として重要な付着性を
格段に向上させることができる。これにより、特に転炉
などのような大型設備での熱間吹付補修において、材料
損失の低減、施工能率の向上など、顕著な効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】アルカリ金属リン酸塩の例としてヘキサメタリ
ン酸ナトリウムを挙げ、その粒径と吹付材の硬化速度と
の関係を示すグラフである。

【図２】各種の顆粒状結合剤と、それを添加した吹付材
の硬化速度を示すグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松村康成東海市東海町５−３新日本製鐵株式会社名古屋製鐵所内 (72)発明者山田孝三兵庫県高砂市荒井町新浜１丁目３番１号ハリマセラミック株式会社内 (72)発明者安田尚俊兵庫県高砂市荒井町新浜１丁目３番１号ハリマセラミック株式会社内 (72)発明者中島正人兵庫県高砂市荒井町新浜１丁目３番１号ハリマセラミック株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】耐火性骨材に対し、粒径０．２〜５．０
ｍｍの顆粒状のアルカリ金属リン酸塩よりなる結合剤
と、その硬化剤を添加した工業窯炉熱間補修用吹付材。
【請求項２】耐火性骨材１００重量部に対し、粒径
０．２〜５．０ｍｍの顆粒状のアルカリ金属リン酸塩が
０．５重量部以上で、かつ、このアルカリ金属リン酸塩
を含む結合剤を１〜１５重量部と、その硬化剤を添加し
た工業窯炉熱間補修用吹付材。