JPH0735307B2 - 吹付補修材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は製銑、製鋼用溶融金属容器の吹付補修材に関
し、詳しくは従来の吹付機を用いて施工可能であり、付
着性と耐用性に優れている焼付材に匹敵する吹付補修材
に関するものである。

［従来の技術］ 従来より転炉、混銑車、取鍋、タンディッシュなどの製
銑、製鋼用溶融金属容器の補修には乾式吹付補修方法が
一般に採用されている。この方法では吹付材料はホッパ
ーより吹付機に空気圧送され、吹付機先端において吹付
材料と水とが混合されスラリー状となって補修箇所に吹
付けられ付着する。この吹付材料に用いられる結合剤は
水を使用する関係からケイ酸系あるいはリン酸系が一般
的である。

また、最近の炭素含有れんがの採用により吹付材も炭素
質材料を含有するものとし、、結合剤も有機系樹脂を使
用して水を使用しない吹付方法も見受けられる（例えば
特開昭54-125105号公報）。

さらに、結合剤に有機系樹脂を使用した焼付材が製鋼用
溶融金属容器の補修に使用されて成果をあげている（例
えば特開昭63-139068号公報）。

［発明が解決しようとする課題］ 補修壁面の温度の高い熱間吹付補修において無機系結合
剤を使用する場合は材料の付着率を上げるためには壁面
を冷却する必要があり、高水分で吹付けをせねばならな
い。高水分での吹付により得られた施工体は高気孔率と
なり、また、軟化温度の低い無機結合剤を多量に使用す
ることになるので、その結果補修材として耐用性の低い
ものとなる。さらに、垂直壁面に高水分の吹付けを行う
と材料の流下が多くなってしまう欠点があった。逆に、
水分を少なくすると今度は材料のリバウンドロスが増加
してしまう。

非水系の吹付材料で水を使用しない場合には、結合剤に
ピッチやフェノール樹脂などを使用するため、熱間吹付
けでは結合剤の不完全燃焼に伴う発煙があり、環境問題
と共に目視による吹付け状況の把握を困難にするという
問題がある。また、水を使用する場合には吹付機のノズ
ルの冷却保護に吹付用水を兼用することができたもの
が、水を使用しない吹付補修では吹付機のノズル冷却を
別途考慮しなければならない。

また、前述の焼付材は付着率と耐用の点では吹付材より
かなり優れてはいるが、作業性が悪いとか傾斜した部位
には施工できないなどの欠点がある。

［課題を解決するための手段］ 本発明者らは上述の課題を克服し、熱間から冷間までの
補修壁面の温度に対応できる焼付材に類似した吹付補修
材について種々検討した結果、本発明を完成したもの
で、本発明の骨子は、耐火材料100重量部に対し粉状フ
ェノール樹脂を40重量部以上含有する有機系結合剤５〜
20重量部、リン酸系結合剤0.3〜４重量部と石灰化合物
をCaOに換算して２〜８重量部を含有することを特徴と
する吹付補修材である。

本発明の熱間吹付補修材に用いられる耐火材料は適用す
る溶融金属容器の材質に合わせて選択される。すなわ
ち、混銑車や溶銑鍋などの補修にはアルミナ質、シリカ
・アルミナ質、スピネル質、ジルコン質、ジルコニア質
などの酸性ないし中性の酸化物耐火材料が、転炉や溶鋼
鍋、タンディッシュなどではマグネシア質、アルミナ質
やスピネル質などの塩基性ないし中性耐火材料の１種ま
たは２種以上が用いられる。この他炭化珪素、窒化珪素
などの非酸化物耐火材料、グラファイトなどの炭素質材
料も適宜添加することも可能である。使用する耐火材料
の粒度は通常の吹付補修材の粒度範囲でよい。

有機結合剤は高温で重合して炭素結合を生じるものであ
り、ピッチ、タール、アスファルト、ギルソナイトなど
の炭素樹脂、あるいはフェノール樹脂、メラミン樹脂、
尿素樹脂などの樹脂であり、フェノール樹脂と他の有機
結合剤とを併用して使用される。

有機結合剤の使用量は耐火材料、100重量部に対し５〜2
0重量部とする。使用量が５重量部未満では十分な炭素
結合が生成せず、20重量部を越える量では緻密な施工体
ができない。さらに、有機結合剤はフェノール樹脂を40
重量％以上含有することが必要である。フェノール樹脂
の含有量が40重量％未満であると、前述のように、リン
酸塩の硬化が先行し炭素結合が十分に形成されなくな
る。

リン酸系結合剤としては、各種リン酸、縮合リン酸、お
よびそれらのアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、ア
ルミニウム塩などが使用できる。そのリン酸系結合剤の
使用量は耐火材料100重量部に対し0.3〜４重量部であ
る。0.3重量部より少ない場合はスラリーの凝集状態が
弱く保形性が発現されにくく、また、４重量部を越える
量に使用ではリン酸塩による硬化が進行して炭素結合が
十分に形成されず、いずれも好ましくない。

次に、石灰化合物としては消石灰、生石灰、炭酸石灰な
どであり、耐火材料100重量部に対してCaOとして２〜８
重量部、好ましくは３〜７重量部を使用する。また、Ca
O/P₂O₅の比率を1.3以上とする。CaOとして２重量部より
少ない場合はスラリーの凝集状態を形成する水分幅が狭
くなり、吹付施工時の作業性が低下し、８重量部を越え
る量の添加は施工体の物性が低下するので好ましくな
い。また、CaO/P₂O₅の比率を1.3以上とすることにより
スラリーの凝集状態を形成する水分幅が広くなり、施工
時の作業性が大幅に向上する。

本発明の吹付補修材には上述の成分の他に施工体の剥離
を防止する目的で各種繊維質材料を、また、施工体の強
度向上と炭素結合の酸化防止のために金属粉末を添加す
ることもできるし、その他通常の吹付材に用いられる添
加剤が使用可能なのはもちろんのことである。

本発明においては、吹付機は現在最も一般に使われてい
る水と材料とをノズルで混合するノズルミックス方式の
乾式吹付機がそのまま使用できることに特徴がある。添
加する水量は耐火材料の種類、結合材の種類および補修
壁面の温度によって決定される。水分はノズルの水冷と
有機系結合剤が炉熱により燃焼して発煙することの防止
およびフェノール樹脂、リン酸塩および石灰化合物との
相互作用によるスラリーの保形性付与の目的で加えられ
る。水分の添加量は基本的には高温になり有機系結合剤
の炭素結合生成反応が速くなるに従い少量とすることも
可能であるが、水に関してはノズル冷却の役目も持って
いるため一定量以上は必要である。

ノズルに導入された水はホッパーより空気圧送された材
料と混合されスラリー状となり、ノズル内では一部蒸発
してノズルを冷却する。その後の噴射途中は水を伴うた
め、有機系結合剤を使用しても水の膜を形成するので発
煙することなく補修壁面に到達する。補修壁面に到達し
た材料は噴射途中に水の作用で硬化を開始しているリン
酸系結合剤による弱い硬化と、続く有機系結合剤の硬化
により壁面に強固に固着する。その際、水はほとんど蒸
発しているので、それ以降のリン酸塩類の結合は発達せ
ず、材料の温度上昇による有機系結合剤の重合を阻害し
ないため耐火材料は炭素結合により強固な施工体とな
る。

このように、本発明では水は吹付機ノズルの冷却と材料
の搬送、有機系結合剤の発煙防止およびリン酸系結合剤
の反応開始に作用するのであり、乾式吹付けと湿式吹付
けの長所を合わせ持つものである。

［作用］ 従来の吹付材がリン酸塩やケイ酸塩などの無機バインダ
ーの硬化作用を利用して接着、硬化性を発現させていた
のに対して、本発明の吹付材においては有機結合剤より
生成する炭素結合により、施工体の接着、硬化性を発現
させることに特徴を有している。即ち、従来の吹付材と
は異なり、これまで耐火材料をタール・ピッチで混練し
たもので転炉の水平面などに補修に使用されていた焼付
材と称する補修材をベースにしたもので、吹付装置を使
用することにより垂直面へも施工可能な補修材として提
供するものである。

したがって、本発明の吹付材で作用する主バインダーは
熱間で炭素結合を形成する有機結合剤であり、リン酸塩
と石灰化合物は副バインダーとして作用する。その発現
機構については明らかではないが、本発明者らは有機結
合剤の１種であるフェノール樹脂と、併用するリン酸塩
と石灰化合物とが水分を添加したスラリー状態において
凝集状態を形成してスラリーに保形態を付与している点
を確認しており、この保形態が保持されている間に、有
機結合剤が炭素結合を形成して、施工体に接着性と保形
性を与えるものと推定している。

このように、フェノール樹脂は有機結合剤として炭素結
合を形成する働きと共に、リン酸塩、石灰化合物との相
互作用によりスラリーに保形性を付与する働きを持って
いる。この時、フェノール樹脂は石灰化合物によるリン
酸塩の硬化促進作用を抑制する作用を持っている。即
ち、一般の吹付材においては石灰化合物はリン酸塩の硬
化促進剤として添加されるが、本発明の吹付材において
はリン酸塩と石灰化合物とは硬化能力を持っておらず、
フェノール樹脂と共に弱い凝集状態を形成するのみであ
る。これはスラリー中に溶解したCaイオンの周囲にフェ
ノール樹脂がその水酸基もしくはメチロール基を介して
配向し、一種の錯化合物を形成してCaイオンを封鎖して
いるためと考えられる。そのため有機結合剤中のフェノ
ール樹脂の量が40重量％より少なくなると、スラリーの
凝集が弱くなるばかりでなく、りん酸塩の硬化が先行し
炭素結合が十分に形成されなくなる。

本発明において水分は、使用する吹付機のノズルの水冷
と有機系結合剤が炉熱により燃焼して発煙することの防
止および前述のフェノール樹脂、リン酸塩および石灰化
合物との相互作用によるスラリーの保形成付与に対して
有効に働く。

［実施例］ 実施例１〜７、比較例１〜６ 転炉の炉腹のトラニオン部に第１表に示すマグネシアを
骨材とする材料500kgをノズルミックス方式乾式吹付機
を用いて吹付補修した。その施工結果および使用結果も
同表に示した。

実施例８〜10、比較例７ 取鍋の側壁部に第２表に示すボーキサイトを骨材とする
材料200kgを同様に吹付施工した。

なお、第１表および第２表における配合および添加水分
は重量部で表示した。付着率は目視により求めたもので
あり、耐用回数については吹付施工体が残存０となるま
での転炉の出鋼回数あるいは取鍋の受鋼回数である。

本発明の特徴は転炉においては実施例１〜７に示される
ように、付着率は高く、耐用も向上している。このこと
は緻密な施工体が形成されていることを示唆している。
一方、有機系結合剤のみの使用ではほとんど付着せず
（比較例３）、リン酸系結合剤を使用しても石灰化合物
を使用しないと付着性が向上しない（比較例４）。しか
し、石灰 化合物を多量に使用し過ぎると耐用は低下する（比較例
６）。また、有機結合剤が少なかったり（比較例２）、
リン酸系結合剤が多かったり（比較例５）すると付着率
も耐用も向上しない。さらに、有機結合剤中のフェノー
ル樹脂が少なくても（比較例１）耐用低下が見られるこ
ともわかる。また、本発明を取鍋に使用しても同様の結
果が得られている。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明の吹付補修材は、耐火材料
の種類にかかわらず、特定の有機系結合材および石灰化
合物の組合せにより、施工が容易で焼付材にも劣らぬ優
れた付着性と耐用性が得られる点で極めて有用である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水田 泰稔 岡山県岡山市長岡67番地の53

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】耐火材料100重量部に対し粉状フェノール
   樹脂を40重量％以上含有する有機系結合剤５〜20重量
   部、リン酸系結合剤0.3〜４重量部、および石灰化合物
   をCaOに換算して２〜８重量部を含有することを特徴と
   する吹付補修材。