JPH07172939A - 熱間吹付補修材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 吹付時の添加水量が少なく、緻密で耐食性に
優れた施工体を得ることが可能で、しかも、吹付時の流
落がなく、効率よく吹付施工を行うことが可能な熱間吹
付補修材を提供する。 【構成】 耐火材料１００重量部に、塩基性硫酸マグネ
シウム（ＭｇＳＯ₄・５ＭｇＯ・８Ｈ₂Ｏ）を含有する硫
酸マグネシウム（ＭｇＳＯ₄・ｎＨ₂Ｏ）１〜５重量部を
添加する。また、耐火材料１００重量部に、硫酸マグネ
シウム（ＭｇＳＯ₄・ｎＨ₂Ｏ）１〜５重量部と、塩基性
硫酸マグネシウム（ＭｇＳＯ₄・５ＭｇＯ・８Ｈ₂Ｏ）
０．１〜２重量部を添加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、例えば、取鍋やタン
ディッシュなどの溶融金属容器、あるいは製銑、製鋼
炉、出銑樋の内張耐火材などの熱間補修に用いられる熱
間吹付補修材に関し、特に、金属溶解炉の内張り耐火物
の熱間補修に用いるのに適した熱間吹付補修材に関す
る。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
取鍋やタンディッシュなどの溶融金属容器、あるいは製
銑、製鋼炉、出銑樋の内張耐火材などの熱間補修には、
キャスタブル耐火物などを利用した熱間吹付補修材が用
いられている。

【０００３】ところで、熱間補修のうちでも、電気炉、
転炉などの金属溶解炉を補修する場合には、操業と次の
操業の間に短時間で吹付補修をしなければならず、補修
面の温度が高い状態で吹付を行う必要があるため、高温
で十分な付着性（接着性）を有していることが要求さ
れ、また、垂直面に近い壁などを補修する場合があるた
め、吹付体の保形性に優れていることが要求される。

【０００４】したがって、従来の熱間吹付補修材におい
ては、高温での付着性及び保形性を向上させるために、
種々のバインダーや硬化助剤が用いられている。

【０００５】なお、従来の熱間吹付補修材においては、
バインダーとして、通常、リン酸ナトリウム、リン酸カ
ルシウム、リン酸マグネシウム、リン酸カリウム、リン
酸アルミニウムなどの各種リン酸塩や、ケイ酸ナトリウ
ム、ケイ酸カリウム、ケイ酸リチウムなどの各種ケイ酸
塩などの１種または二種以上を組み合わせたものが用い
られている。

【０００６】また、硬化助剤としては、通常、水酸化カ
ルシウム、炭酸カルシウム、石膏、ポルトランドセメン
ト、アルミナセメントなどの硬化助剤の１種または２種
以上を組み合わせたものが用いられている。

【０００７】ところが、上記のようなバインダー及び硬
化助剤を用いた従来の熱間吹付補修材には次のような問
題点がある。

【０００８】硬化助剤を使用しているため、吹付時の
添加水量が多くなり、緻密性が低下して十分な耐食性が
得られない。 吹付時に補修材の流落が生じ、補修箇所に吹付体を速
やかに付着させることができず、補修に時間がかかる。

【０００９】本願発明は、上記問題点を解決するもので
あり、吹付時の添加水量が少なく、緻密で耐食性に優れ
た施工体を得ることができるとともに、吹付時の流落が
なく、効率よく吹付施工を行うことが可能な熱間吹付補
修材を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、発明者は、種々の実験、検討を行い、従来の熱間吹
付補修材においては、垂直面などへの付着性を向上させ
るために硬化助剤が用いられているが、この硬化助剤の
使用が添加水量の増大と、それによる施工体の品質の劣
化を招いていることに着目し、硬化助剤を使用しなくて
もよいバインダーについて調査を行った。

【００１１】そして、硫酸マグネシウム（ＭｇＳＯ₄・
ｎＨ₂Ｏ）をバインダーとして使用した場合に、非常に
良好な結果を示す場合とそうでない場合があり、特に、
吹付時に流落が生じる場合と生じない場合があることを
知った。

【００１２】そこで、使用結果が良好であった硫酸マグ
ネシウムと良好でなかった硫酸マグネシウムとを比較
し、以下の知見を得た。

【００１３】使用結果が良好であった硫酸マグネシウム
には、Ｘ線回折、示差熱分析、電子顕微鏡による観察な
どにより、針状結晶構造を有する塩基性硫酸マグネシウ
ム（ＭｇＳＯ₄・５ＭｇＯ・８Ｈ₂Ｏ）が含まれている
が、使用結果が良好でない硫酸マグネシウムには、この
塩基性硫酸マグネシウムが含まれていないことがわかっ
た。

【００１４】また、ほぼ同じ製造工程により製造された
硫酸マグネシウムにも、この塩基性硫酸マグネシウムが
含まれている場合とそうではない場合がある。

【００１５】硫酸マグネシウム（ＭｇＳＯ₄・ｎＨ₂Ｏ）
を製造する場合、硫酸マグネシウムの７水塩（ＭｇＳＯ
₄・７Ｈ₂Ｏ）を出発原料とし、これを加熱して結晶水を
除くことにより、所望の結晶水量の硫酸マグネシウムを
得ているが、加熱中に一度溶融した後、粉化してＭｇＳ
Ｏ₄・ｎＨ₂Ｏとなったものには塩基性硫酸マグネシウム
が含まれているが、加熱中に溶融することなく結晶水が
除かれたＭｇＳＯ₄・ｎＨ₂Ｏには塩基性硫酸マグネシウ
ムが含まれていないことがわかった。

【００１６】なお、このように塩基性硫酸マグネシウム
を含むものと含まないものが生じるのは、加熱中に溶融
状態になった場合には局部的な過熱状態が生じ、ＭｇＳ
Ｏ₄・ｎＨ₂ＯのＳＯ₃の一部が抜けるため、下記の反応
により塩基性硫酸マグネシウム（ＭｇＳＯ₄・５ＭｇＯ
・８Ｈ₂Ｏ）が生じることによるものと考えられる。 ６ＭｇＳＯ₄・ｎＨ₂Ｏ→ ＭｇＳＯ₄・５ＭｇＯ・８Ｈ₂
Ｏ＋５ＳＯ₃↑＋ｍＨ₂Ｏ↑

【００１７】そして、この塩基性硫酸マグネシウムを含
む硫酸マグネシウムをバインダーとして用いた場合に
は、例えば石灰系などの硬化助剤を用いなくても、付着
性及び保形性に優れた熱間吹付補修材が得られることを
知った。

【００１８】発明者は、これらの知見に基づき、さらに
実験、検討を重ねて本願発明を完成した。

【００１９】すなわち、本願第１の発明の熱間吹付補修
材は、耐火材料１００重量部に、塩基性硫酸マグネシウ
ム（ＭｇＳＯ₄・５ＭｇＯ・８Ｈ₂Ｏ）を含有する硫酸マ
グネシウム（ＭｇＳＯ₄・ｎＨ₂Ｏ）１〜５重量部を添加
したことを特徴とする。

【００２０】なお、ここでいう硫酸マグネシウム（Ｍｇ
ＳＯ₄・ｎＨ₂Ｏ）は、ｎの値が０〜５の範囲で変動する
塩の混合物であり、結晶水が２５〜３５％含まれた物質
である。

【００２１】塩基性硫酸マグネシウム（ＭｇＳＯ₄・５
ＭｇＯ・８Ｈ₂Ｏ）を含有する硫酸マグネシウム（Ｍｇ
ＳＯ₄・ｎＨ₂Ｏ）の添加量を１〜５重量部としたのは、
添加量が１重量部未満になると、強度発現が小さく、添
加効果がないこと、及び、５重量部を越えると添加水量
が多く必要になり、流落が起こることによる。

【００２２】なお、本願第１の発明の熱間吹付補修材に
おいて、硫酸マグネシウム中に含まれる塩基性硫酸マグ
ネシウムの割合には特別の制約はないが、通常は、塩基
性硫酸マグネシウムの含有率が約３〜２０重量％の範囲
の硫酸マグネシウムを用いることが好ましい。これは、
塩基性硫酸マグネシウムの含有率が約３重量％未満にな
ると流落が起こり、また、約２０重量％を越えるもの
は、現行の製造方法では製造できず、また、できたとし
てもコストに見合うだけの効果が期待できないことによ
る。

【００２３】また、本願第２の発明の熱間吹付補修材
は、耐火材料１００重量部に、硫酸マグネシウム（Ｍｇ
ＳＯ₄・ｎＨ₂Ｏ）１〜５重量部と、塩基性硫酸マグネシ
ウム（ＭｇＳＯ₄・５ＭｇＯ・８Ｈ₂Ｏ）０．１〜２重量
部を添加したことを特徴とする。すなわち、この熱間吹
付補修材においては、塩基性硫酸マグネシウムを含んだ
硫酸マグネシウムは用いられておらず、硫酸マグネシウ
ムと塩基性硫酸マグネシウムとが別に添加されている。

【００２４】

【実施例】以下、この発明の実施例を示してその特徴と
するところをさらに詳しく説明する。

【００２５】表１に示すように、ドロマイト粒４０重量
部、ＭｇＯ骨材１５重量部、ＭｇＯ微粉４５重量部から
なる耐火材料１００重量部に、塩基性硫酸マグネシウム
を約６重量％の割合で含む硫酸マグネシウムを４重量部
添加することにより熱間吹付補修材（実施例）を調製し
た。

【００２６】また、比較のため、バインダー及び硬化助
剤として、塩基性硫酸マグネシウムを含まない硫酸マグ
ネシウム、消石灰、あるいはケイ酸ナトリウムを添加し
た熱間吹付補修材（比較例１，２）を調製した。

【００２７】そして、上記実施例及び比較例１，２の熱
間吹付補修材を、炉内温度１０００℃の実験炉内に設置
したマグネシアれんがに乾式ガンを用いて吹き付け、吹
付時の添加水量及び吹付体の付着性を調べた。その結果
を表１に示す。

【００２８】

【表１】

【００２９】また、上記実施例及び比較例１，２の熱間
吹付補修材を冷間で耐食性試験用金型内に吹き込むこと
により試験片を作成した。そして、この試験片を用いて
１６５０℃×３時間のロータリースラグ試験を行い、耐
食性を調べた。その結果を表１に併せて示す。

【００３０】表１に示すように、比較例１，２の熱間吹
付補修材においては、吹付時の添加水量が１５〜２０重
量％（比較例１）、１７〜２２重量％（比較例２）とな
っているのに対し、実施例の熱間吹付補修材において
は、吹付時の添加水量が１０〜１４重量％と少なくなっ
ている。

【００３１】また、表１より、吹付体の付着性について
も、比較例１，２の熱間吹付補修材より実施例の熱間吹
付補修材のほうが優れていることがわかる。これは、実
施例の熱間吹付補修材の場合、吹付時の添加水量が少な
いため、吹付体の流落が生じにくくなったこと、及び添
加された塩基性硫酸マグネシウムを含有する硫酸マグネ
シウムの作用などによるものと考えられる。

【００３２】さらに、表１より、耐食性についても、比
較例１，２の熱間吹付補修材より実施例の熱間吹付補修
材のほうが優れていることがわかる。これは、実施例の
熱間吹付補修材の場合、吹付時の添加水量が少ないた
め、施工体が緻密化したことによるものと考えられる。

【００３３】また、上記実施例の熱間吹付補修材をロテ
クターガンにより電気炉のスラグライン部に吹き付ける
実機テストを行った。１週間の実機テストにより、熱間
吹付補修材の使用原単位が、従来の熱間吹付補修材を用
いた場合の３．２５ｋｇ／Ｔから２．７８ｋｇ／Ｔに減
少することが確認された。

【００３４】なお、上記実施例では、塩基性硫酸マグネ
シウムを含む硫酸マグネシウムを添加した熱間吹付補修
材について説明したが、本願第２の発明の熱間吹付補修
材のように、硫酸マグネシウム（ＭｇＳＯ₄・ｎＨ₂Ｏ）
と、塩基性硫酸マグネシウム（ＭｇＳＯ₄・５ＭｇＯ・
８Ｈ₂Ｏ）とをそれぞれ別に添加した場合にも上記実施
例と同様の効果を得ることができた。

【００３５】なお、この発明の熱間吹付補修材は、上記
実施例に限定されるものではなく、耐火材料の種類や配
合比、塩基性硫酸マグネシウムを含む硫酸マグネシウム
の添加量などに関し、この発明の要旨の範囲内におい
て、種々の応用、変形を加えることができる。

【００３６】

【発明の効果】上述のように、本願第１の発明の熱間吹
付補修材は、耐火材料１００重量部に、塩基性硫酸マグ
ネシウム（ＭｇＳＯ₄・５ＭｇＯ・８Ｈ₂Ｏ）を含有する
硫酸マグネシウム（ＭｇＳＯ₄・ｎＨ₂Ｏ）１〜５重量部
を添加し、また、本願第２の発明の熱間吹付補修材は、
耐火材料１００重量部に、硫酸マグネシウム（ＭｇＳＯ
4・ｎＨ₂Ｏ）１〜５重量部と、塩基性硫酸マグネシウム
（ＭｇＳＯ₄・５ＭｇＯ・８Ｈ₂Ｏ）０．１〜２重量部を
添加するようにしているので、例えば石灰系などの硬化
助剤を用いることが不要になり、吹付時の添加水量を減
らすことができる。

【００３７】そして、その結果、吹付体の流落を抑えて
効率よく吹付施工を行うことが可能になるとともに、施
工体を緻密化させて耐食性を向上させ、使用原単位を削
減することが可能になる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２１Ｂ 7/14 ３０７

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 耐火材料１００重量部に、塩基性硫酸マ
   グネシウム（ＭｇＳＯ₄・５ＭｇＯ・８Ｈ₂Ｏ）を含有す
   る硫酸マグネシウム（ＭｇＳＯ₄・ｎＨ₂Ｏ）１〜５重量
   部を添加したことを特徴とする熱間吹付補修材。
2. 【請求項２】 耐火材料１００重量部に、硫酸マグネシ
   ウム（ＭｇＳＯ₄・ｎＨ₂Ｏ）１〜５重量部と、塩基性硫
   酸マグネシウム（ＭｇＳＯ₄・５ＭｇＯ・８Ｈ₂Ｏ）０．
   １〜２重量部を添加したことを特徴とする熱間吹付補修
   材。