JPH065154B2 - シリカ耐火構造物の増補方法 - Google Patents

シリカ耐火構造物の増補方法

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は６００℃をこえる温度での作業環境下にシリカ
耐火構造物を増補する方法に関するものである。
本願明細書で使用する「シリカ」なる語は英国スタンダ
ード３４４６にシリカ耐火物を規定するため用いられて
いるのと同じ意味で、燃焼状態で９２重量％以上のSiO2
を含む耐火材料を意図する。
シリカ耐火物の主な用途は鉄鋼炉、コークス炉、ガスレ
トルト、ガラスタンク炉等である。
本発明は在来構造物、例えば煙突ガスをわきへ導くため
あるいはその他の目的での壁あるいはダクトといった構
造物の改修に用いられるが、現時点で本発明の主な実用
的用途は損傷構造物の修復分野にあると考えられている
ので、以下この用途に関し説明する。
時間の経過につれ、シリカ耐火構造物は種々の理由で損
傷をうけ、従ってその修復が必要である。大きな炉は作
業温度から大気温度に冷却するのに数日を要し、また再
加熱にも同じような時間を必要とする。というのはそう
いった構造物中の二酸化珪素（クリストバライトおよび
トリジマイトの形で存在）は２０℃〜６００℃の温度で
熱ショックに極めて敏感だからである。特にクリストバ
ライトは通常２００℃〜２５０℃での結晶転化点をも
ち、その点で長さが約１％変わる特徴がある。
従って、シリカ耐火構造物が高温である間に必要な修復
を行なうことが望ましい。不幸にして、従来の耐火シリ
カれんがは熱ショックに敏感なため予熱しなければ高温
修復作業に有効に用いることができなかった。このよう
な予熱は時間がかかることも理解されよう。
また修復材と元のれんが積みでの適合性、就中膨張率お
よび熱伝導率の一致を得るためにはシリカ耐火壁はシリ
カ耐火物で修復せねばならず他の材料ではだめなことが
理解されよう。
従来この高温修復は二つの方法で行なわれてきた。その
１方法ではガラス質シリカれんがが用いられている。ガ
ラス質シリカは熱膨張係数が非常に小さく従って大気温
度でのれんがをそのまま高温修復部に入れても熱ショッ
クで破損する危険性は殆どない。れんが群が積まれその
間に粒状の耐火材料がつめられそれらが所定位置に保持
される。れんが群の熱膨張が生じるとこのパッキング粒
子をさらに押しつける。不幸にしてこの方式による作業
ではガラス質シリカれんが群のすき間が気密ではないの
で極めて質の高い修復を得るというわけにはゆかない。
れんが群のすき間の気密性はコークス炉の場合内側と外
側のガス組成がちがうため極めて重要であり、また例え
ばガラス溶融タンク炉の天井の修復でも重要である。か
かる炉の天井部のすき間に火焔が入るとまわりの材料を
迅速におかしすぐに再修復が必要となる。
別の方法によれば、発熱的酸化性材料の微粒子と耐火材
料粒子の混合物が表面に対し吹きつけられ、その噴射の
間に燃焼せしめられ、燃焼熱の下で密着性耐火物塊が該
表面上に作られる。かかる方法の特定例がグラベルベル
の英国特許第１３３０９８４号ならびに同国特許出願第
８２３３３１９号に記載されている。かかる方法では極
めて有効な修復ができるが新規材料の適用速度は高くな
く、またシリコンを発熱的酸化性材料あるいはその一つ
として用いる（かかる方法に推奨されあるいは必要とさ
れる如く）場合、高価で特に比較的大きな修復の際にこ
の点が問題となる。
本発明は、予想に反しこういった二つの既知方法を改変
し、組合せることによりシリカ耐火構造物に対しての迅
速、比較的安価かつ非常に有効な修復あるいは増補法を
提供する。
本発明に従えば少なくとも１コのガラス質シリカれんが
を用い、シリコンを主成分として含有する発熱的酸化性
材料の微粒子とシリカを主成分として含有する不燃性耐
火材料粒子からなる混合物を噴射させ、該噴射中に混合
物を燃焼させ密着性耐火物塊を形成させ、それにより接
合を行わしめる、６００℃以上の温度での作業環境下に
シリカ耐火構造物を増補する方法が提供せられる。
本発明の実施によりシリカ耐火構造物の経済的、有効な
修復が行なわれる。修復は高温で行なわれるため、冷却
ならびに再加熱の時間が短縮されまた、特に好ましい態
様に従い構造物の作業温度で修復を行なう際には冷却な
らびに再加熱の時間が０になされる。かかる構造物の使
用をとめる総計時間は、低温あるいは大気温度での再れ
んが積みに比し低減せしめられる。さらにまたかかる低
温または大気温度まで冷却され（あるいは作業温度まで
再加熱される）ことにより修復を要しない既存のれんが
積みが損傷せられる危険性は非常に低減せられあるいは
無にせしめられる。実際の修復作業自体に要する時間も
前述の如く耐火物塊をその場で全て形成せしめる修復に
比較し短縮せられる。またガラス質シリカれんがはかか
る方法で屡々用いられる原料材料より安価である。
増補されたガラス質シリカれんが積みは、その場で作ら
れる密着性シリカ耐火物塊により所定位置で接合せしめ
られる。かかる接合は容易に実施せられガラス質シリカ
れんが群とまわりの構造物の間に実質的に気密な接合個
所ができる。好ましくは密着性のガラス質シリカ粒子の
形でのガラス質シリカは熱膨張係数が小さく、従って加
熱時に熱ショックに影響されることがない。構造物の修
復あるいは増補は大気温度でのガラス質シリカれんが群
を高温の修復あるいは増補部位におきそこの位置に接合
せしめるだけで行なわれる。高温に連続して数日さらす
うちにガラス質シリカれんがは徐々にトリジマイトある
いはクリストバライト形のシリカに結晶し元のシリカ耐
火れんが群と同じ構造になり、同じ物理特性をもつよう
になることが見出されている。その場で形成せられるシ
リカ耐火物塊は元のシリカ耐火構造物とだけでなく増補
されたガラス質シリカれんが積みとも有効な接合部を形
成すること、およびそのガラス質シリカれんがに対する
接合は増補シリカれんががガラス質から結晶形に変わる
間中またその後も有効に保持される。
有利にはかかるガラス質シリカれんが積みは密着性耐火
物塊で実質的に全面にわたりかためられる。
各ガラス質シリカれんがは前記混合物がフレームスプレ
ーされる面に面とり縁をもうけた形に作られることが好
ましい。こうして隣接れんがの面とり縁がみぞを作りそ
こに耐火物塊がフレームスプレーされる。
既に述べた如く本発明は元の構造物を修復するために前
記増補を行なう際に特に有用と考えられている。
酸化性材料の微粒子の大部分（重量）がシリコン粒子か
らなることが好ましい。こうするとその場で作られる耐
火物塊の二酸化ケイ素含量が大となる。
本発明の好ましいある種具体例では酸化性材料の微粒子
が４重量％をこえぬ量でアルミニウム粒子を含む。アル
ミニウム粒子を使用すると噴射された混合物の燃焼時の
発熱量が大となる。混合物中のアルミニウム含量を４％
に制限することにより、アルミニウムの燃焼に基づく生
成耐火物の酸化アルミニウム含量を８％以下に保ち、噴
射される他の粒子がシリコンおよび二酸化ケイ素からな
る場合シリカ耐火物塊が作られる。
以下添付図により本発明を説明する。
第１図〜第３図において、１で示されているガラス質シ
リカれんがは大体正方形断面を有している。このれんが
のノーズ面３の端縁２は面とりされていてかかるれんが
群が積みあげられた際に溝（第４図の４参照）を規定す
る。れんが１の末尾末端５はステップアップされれんが
を縦に積み上げる際に役立つようになっている。第４図
参照。
第４図において、損傷されたシリカ耐火物壁６は、まず
損傷をうけた耐火物材料を取り除いて、良好な元のれん
が積み８でかこまれた穴７となし、次にこの穴７に第１
図〜第３図で示されるようなガラス質シリカれんが１を
用いれんが積みがなされる。この作業は壁６が一部を構
成しているプラントの実質的に作業温度で行なわれる。
れんが積みのあと、ガラス質シリカれんが群１は、それ
自体公知のフレーム噴射法でその場で作られる耐火物塊
９によりかためられる。
特定具体例において、主としてトリジマイトのシリカ耐
火物れんが製のコークス炉の壁が、１１５０℃の温度を
保つ間にガラス質シリカれんがを用い、れんが積みのや
りなおしが行なわれた。全ての悪いれんがが取り除か
れ、修復すべき場所がそうじされた。必要なガラス質シ
リカれんがを予熱することなく壁のベースに置いた。こ
れられんがを順に所定位置にもちあげ、次々にフレーム
スプレー法で接合させた、れんが積みなおしが終わった
ら同じフレームスプレー法で積みなおし域全体を耐火物
で面仕上げした。
こうして極めた良質の修復が迅速かつ安価に達成され
た。
ガラス質シリカれんがが数日間コークス炉内に入れられ
ると、それらは結晶化し元のれんが積みのものと極めて
類似した一体構造物になることが判った。
ガラス質の結晶化したれんがおよび元のれんがの組成を
示す（重量部）。
れんが相互の接合ならびにガラス質シリカれんが群を面
仕上げすることは、８７％二酸化ケイ素、１２％シリコ
ンおよび１％アルミニウム（重量％）の原料混合物を２
００／分の酸素で１kg／分の割合で噴射させることに
より実施した。使用せる二酸化ケイ素は３部のクリスト
バライトと２部のトリジマイト（重量部）から作られ粒
子サイズ0.1〜2.0mmのものであった。シリコンおよびア
ルミニウム粒子はそれぞれ平均粒子径が１０μm以下
で、シリコンの比表面積は４０００cm2／ｇ、アルミニ
ウムの比表面積は６０００cm2／ｇであった。シリコン
とアルミニウムの燃焼で密着性シリカ耐火物塊が形成せ
られ、それが修復壁部分に接合せしめられた。
コークス炉内と同じように設計された条件下で本発明方
法の有効性を試験するため、上記具体例に述べた条件で
二つの壁を作った。これらの壁の一方は１１５０℃に保
たれた。他の壁は水ジャケット−１１５０℃への再加熱
を１０回くり返しきびしい熱ショックに繰返しさらし
た。
試験後、これらの壁には何の差異も認められなかった。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明で用いられるガラス質シリカれんがの正
面図、第２図は側面図、第３図は平面図、第４図はガラ
ス質シリカれんがを耐火構造物の損傷部に積みあげた状
態を示す側面図。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】少なくとも１コのガラス質シリカれんがを
    用い、シリコンを主成分として含有する発熱的酸化性材
    料の微粒子とシリカを主成分として含有する不燃性耐火
    材料の粒子を含有する混合物を噴射させ、その噴射中に
    混合物を燃焼させて密着性耐火物塊を形成させ、それに
    より前記れんがを所定位置に接合させることを特徴とす
    る６００℃をこえる温度での作業環境下にシリカ耐火構
    造物を増補する方法。
  2. 【請求項２】ガラス質シリカれんが積みが実質的完全に
    かかる密着性耐火物塊で面仕上げされる特許請求の範囲
    第１項記載の方法。
  3. 【請求項３】前記の少なくとも１コのガラス質シリカれ
    んがは密着性耐火物塊の作られるべき面が面とり縁を有
    するような形に作られている特許請求の範囲第１項また
    は第２項記載の方法。
  4. 【請求項４】前記増補が元の構造物の修復のために行な
    われる特許請求の範囲第１項〜第３項のいずれかに記載
    の方法。
  5. 【請求項５】酸化性材料微粒子が混合物の４重量％をこ
    えぬ量でアルミニウム粒子を含む特許請求の範囲第１項
    〜第５項のいずれかに記載の方法。
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