JPH0764649B2 - 吹付用耐火物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、吹付用耐火物に係わ
り、吹付施工に於いて、付着性 特にタレ（流下）現象
を大きく改良した吹付用耐火物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来吹付用耐火物は、アルミナセメント
結合のキャスタブル耐火物、或いはこれにＬｉ塩やアル
ミン酸ソーダ等の硬化促進剤を添加したもの、水硝子に
珪弗化ソーダや縮合燐酸アルミニウム等の硬化剤を併用
したもの、或いは燐酸アルミニウムや各種の燐酸アルカ
リ塩を併用し、硬化剤としてＭｇＯやＣａ（ＯＨ)₂を利
用したものが一般的に使用されてきている。通常のキャ
スタブル耐火物系のものは、主に冷間施工で構造体用に
用いられているが、付着性に難がある為、熱間吹付施工
には殆ど用いられていない。水硝子系のものは耐熱性に
問題が有り、耐酸材料としての使用例が多い。燐酸塩系
のものが、これらのうちでは熱間での付着性に勝り、主
に熱間補修材として用いられている。しかし、耐熱性，
耐蝕性，強度，付着性等に於て、充分に満足のいくもの
では無い。又、燐成分の混入を嫌う鋼種が多くなる傾向
にあり、燐酸系バインダーの使用には制限がある。

【０００３】近年、耐火物業界に於て、超微粉末と分散
剤とを有効に利用して耐火物を低水分，高密度，高強度
化する技術が一般化している。この技術をキャスタブル
耐火物に応用したのが、当業者間でセメントレス型、或
いはセメントフリー型と通称されるキャスタブル耐火物
で、低気孔率，高密度，高強度の成形体が得られる。こ
のセメントレス型キャスタブル耐火物は、分散剤を用い
て超微粉末を解膠させる為、流動性に富み、これを吹付
施工すると、付着物は吹付面から流下してしまい付着層
の形成が出来ない。即ち吹付材としての利用は困難とい
うことである。その対策として、分散剤を多量に用いて
系を分散域から凝膠域に移行させて吹付材として利用す
る技術（特開昭６０−１１２７５号公報）、或いは硬化
促進剤を併用し、付着後直ちに硬化させて見掛上の流下
を防止する技術（特開昭６０−２３５７７０号公報）が
開示されている。又吹付材を、硬化剤を含む骨材粒部
と、超微粉末と分散剤を含む微粉部とに分割し、微粉部
を予め混練してスラリー状とし、吹付ノスルにて骨材粒
部と混合することにより、結合部の効果を充分に発揮さ
せ、高密度，高強度の吹付施工体を得る技術（特開昭６
０ー８６０７９号公報，特開昭６１−１０１４７０号公
報）も開示されている。

【０００４】ところが、このセメントレス型の吹付材
は、高強度，高密度化されている為、気孔率が低く、施
工体から混練水（添加水）が抜け難く、施工体を急加熱
すると水蒸気爆裂を生じ易い欠点を持っている。これ
は、冷間吹付のばあいは、施工後急速加熱乾燥を行うと
水蒸気爆裂を生じ、又、熱間の吹付施工では、吹付材の
爆裂温度以上の雰囲気温度での吹付施工は、本質的に不
可能であることを意味している。更に言えば、高温の壁
面に吹付施工を行うと、添加水は直ちに壁面の熱で蒸発
し、付着した吹付材はその蒸気圧によって剥落してしま
う。吹付施工を続行していると、添加水により壁面が冷
却され、蒸気化が抑えられる為、徐々に付着が開始され
る。しかし、炉の熱容量が大きいと炉温そのものの低下
は殆ど無いから、吹付された施工体は急速加熱昇温され
る状態となり、内部水分の蒸発により大きな剥落を発生
する。つまり、このセメントレス型吹付材は、高温に於
ける熱間での吹付施工には、付着性の面から適していな
いという問題を本質的に有しているわけである。

【０００５】セメントレス型キャスタブル耐火物の爆裂
温度が著しく低いことは、当業者には良く知られてお
り、その対策としては、Ａｌ粉末を添加してＨ₂ガス発
生と発熱により脱水を容易にする技術、或いは繊維物質
特に有機質の短繊維の添加技術が知られている。これら
の技術を吹付材に応用すると、Ａｌ粉末添加の場合はＨ
₂ガスを発生する為、水素ガス爆発の危険を伴い、有機
質の短繊維は耐火骨材との比重差が著しく大きく、吹付
施工時に分離が生じ、吹付施工体が不均一となりやす
い。前記特開昭６０−２３５７７０号公報にはＡｌ粉末
添加の技術が利用されており、有機質短繊維を吹付材に
利用した最近の例では、特開昭６０−７１５７７号公報
がある。尚、前記特開昭６０−８６０７９号公報にもア
ルミナセメントが有する急乾燥時の爆裂の欠点を除去し
た旨の記述があるが、その実例は示されておらず理由も
不明瞭なことから、その効果の程度は確認し難い。又、
特開昭６０−１５０５６号公報「タンディッシュの熱間
吹付施工方法」には表面温度が３００℃以上では水分の
急蒸発により剥落の問題があり、この対策として金網を
配置することを提案しているが、これも便法に過ぎな
い。この様に熱間吹付における付着性の問題は、当業界
では未だ充分解決されていない状況にあった。

【０００６】そこで本発明の出願人の一人は、それまで
とは全く異なった技術として、塩基性乳酸アルミニウム
（以下乳酸アルミと略称する）を添加することにより、
上記熱間吹付材の付着性の問題を解決出来ることを見出
して、特許出願を行った（特願昭６２−１００５００
号）。この吹付材はすばらしく、実炉試用に於いて優秀
な性能を示し、熱間吹付補修材として正式に採用され、
問題無く実用に供されて来た。ところがある時点から突
然、タレ（流下）の問題が発生し、これは硬化促進剤増
量等の手段では解決出来なかった。

【０００７】調査の結果、タレ（流下）の問題が発生し
たのは、乳酸アルミの製造が、試験室的少量生産から、
工場に於ける大量生産に移った時点からであること。そ
れは乳酸アルミの使用量が増大し、試験室的少量生産で
は間に合わなくなり、乳酸アルミ専用の大量生産設備が
新しく稼働したことによるためであること。そして新し
い設備の製品は極めて安定性の高い品質のものが得られ
ること。それに反し、試験室的に少量生産した昔の製品
は、どうも安定性の悪いものであったらしいこと。又品
質的に安定した新しい乳酸アルミは流動性に富み、硬化
促進剤によりタレ止め効果の出ないこと等が判明した。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】解決しようとする問題
点は、特願昭６２−１００５００号の発明に於いて、新
しく発生した吹付施工時の付着物のタレ（流下）現象で
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】無機酸で変性した乳酸ア
ルミを使用する。タレの生じないもの、あるいは硬化促
進剤の添加でタレ現象を防止出来るものを見出すべく、
種々検討した結果、乳酸アルミを無機酸で変性したもの
を用いることにより、タレ（流下）現象が低下し、しか
も硬化促進剤が有効に働き、タレの問題が解消されるこ
とを見出した。即ち、本発明は特願昭６２−１００５０
０号発明の、その後に発生した問題点を改良したもので
ある。以下に本発明をさらに詳しく説明する。なお以下
に示す％は全て重量％を意味する。

【００１０】本発明は通常のキャスタブル耐火物系、水
硝子系、或いはリン酸塩系の吹付材に対しても有効であ
るが、高密度であるセメントレス型、セメントフリー型
の吹付材に対して特に効果的であるので、以下それらを
主体に述べることとする。

【００１１】本発明の吹付用耐火物は、粒度調整した耐
火骨材と、無機酸で変性した塩基性乳酸アルミニウム
（以下変性乳酸アルミと称す）とより基本的に成るが、
吹付材である以上、結合剤や、硬化剤，硬化促進剤の併
用が一般的である。又、前記の如く超微粉末や分散剤を
利用する事がより好ましい。

【００１２】耐火骨材としては、酸性，中性，塩基性、
或いは天然，人工の公知の材料を単独、又は二種類以上
組み合わせて使用する。吹付材の場合、粒度構成は通常
流し込み施工の場合より細かい構成とするのが一般的で
ある。超微粉末とは１０μｍ以下、好ましくは１μｍ以
下のものを言い、これは耐火骨材を粉砕して自製するこ
ともできるが、粘土，シリカ，アルミナ，ジルコニア，
チタニア，クロミア，炭化珪素等の材質のものが市販さ
れている。これらを目的に応じて単独、或いは併用して
用いると良い。

【００１３】分散剤は珪酸塩，燐酸塩，カルボン酸塩，
スルホン酸塩，アクリル酸塩等が良く知られているが、
各々アルカリ塩が一般的で、やはり単独或いは併用にて
利用する。

【００１４】変性乳酸アルミは、本発明を特徴付けるも
のである。水溶性アルミニウム塩と炭酸，又は炭酸塩と
を反応させて得たアルミナ水和物を、乳酸と反応させて
得られるＡｌ₂Ｏ₃／乳酸（モル比）０．３〜２．０のも
のである乳酸アルミ（特開昭５７−８０３４号公報）に
無機酸を添加し変性させ、噴霧乾燥して得られる粉末で
ある。無機酸としては塩酸，硝酸，硫酸，燐酸，硼酸等
が使用出来、その量は０．５〜２０％、好ましくは１〜
１０が良い。０．５％以下ではタレ（流下）止め効果が
出ず、２０％以上では乳酸アルミの性質が損なわれて、
水蒸気爆裂性の剥落が発生し熱間付着性が低下する。変
性乳酸アルミの使用量は、耐火物に対して外掛で０．２
〜１０％、好ましくは０．３〜６％が良い。０．２％以
下では効果を認め難く、１０％以上では強度低下が著し
くなるためである。

【００１５】尚、乳酸アルミは、分散剤、或いは結合剤
としての作用も示す。結合剤、硬化剤、硬化促進剤とし
ては、ポルトランドセメント，アルミナセメント，バリ
ウムセメント等のセメント類、ＭｇＯ，ドロマイト等ア
ルカリ土類金属の酸化物や水酸化物、ρ−アルミナ，ア
ルミナ水和物，リン酸アルミニウム，リン酸アルカリ，
硫酸アルミニウム，珪酸ソーダ，アルミン酸ソーダ，Ｌ
ｉ塩類，コロイダルシリカ等が使用出来、用いる骨材、
結合剤、或いは目的に応じて、やはり単独、或いは併用
にて、適宜用いる。特に、硬化促進剤としては、電融，
焼成，仮焼のＭｇＯ、焼成ドロマイト、水酸化カルシウ
ム、硫酸アルミニウム、アルミン酸ソーダ、Ｌｉ塩類等
の粉末が良い。

【００１６】又、セメントレス型キャスタブル耐火物の
爆裂防止技術として公知であるＡｌ粉添加や有機質短繊
維の併用は可能であるし、鋼繊維や他の金属粉末の添加
も、必要に応じて利用出来る。これらのうち有機繊維、
特に天然繊維、或いは合成繊維のうちでは軟化、分解温
度の低いもの（例えば特開昭５９−１６９９８５号公
報、同６１−４４７７２号公報、同６１−７７６７３号
公報、同６２−２１７６８７号公報等）や水との濡れ、
分散性の良い物（例えば易溶解性のビニロン繊維）との
併用が良い。

【００１７】実験例 Ａｌ₂Ｏ₃９５％の電融ボーキサイト７７％、仮焼アルミ
ナ１０％、シリカフラワー４％、ハイアルミナセメント
８％、燐酸ソーダ系分散剤１％よりなる組成物にさらに
変性乳酸アルミ、あるいは乳酸アルミを外掛１％、硬化
促進剤として硫酸アルミニウムを外掛２％添加して吹付
用耐火物を作成した。このものについて、フロー指数
と、１０００℃への熱間吹付時の付着性についてテスト
を行った。その結果を表１に示す。

【００１８】

【表１】

【００１９】

【実施例】マグネシア９１％、シリカフラワー４％、ハ
イアルミナセメント５％に硫酸変性乳酸アルミ（硫酸量
３．１％）を外掛２％、効果促進剤としてアルミン酸ソ
ーダを外掛１％添加して吹付用耐火物を作成した。この
材料を、吹付補修部の温度が略１０００℃である溶鋼鍋
のスラグライン部の補修に使用したところ、本実施例の
材料は、タレ（流下）無く、水蒸気爆裂性の剥落も無
く、優れた付着性を示し、容易に補修目的を達せられ
た。これに対し、無機酸で変性していない乳酸アルミを
用いた吹付用耐火物は、タレ（流下）現象著しく、肉盛
りが出来ず、吹付補修の目的を達成することが出来なか
った。又、本実施例の耐用性は１５チャージであった
が、従来の燐酸塩系結合剤の吹付用耐火物の耐用性は、
僅か５チャージにすぎなかった。

【００２０】

【発明の効果】実験例（表１）より明らかな如く、無機
酸変性の乳酸アルミを用いると、フロー指数の低下が認
められ流動性が少なくなることが判る。しかも硬化促進
剤を併用してやるとフロー指数の低下は著しく、殆ど流
動性を示さないと言ってよい。これに対し変性していな
い乳酸アルミを用いると、逆に時間と伴に流動性が増し
ており、硬化促進剤を添加しても何の変化も示さないこ
とが判る。即ち、無機酸による変性乳酸アルミの使用
は、吹付用耐火物のタレ（流下）の問題を大きく改善す
るであろうことが理解される。このことは、表１の“１
０００℃に於ける熱間付着性の結果”及び実炉への適用
である実施例に於いて明白に示されている。さらに本発
明の吹付用耐火物は、従来の燐酸塩系結合剤の吹付用耐
火物に比べて、極めて優れた耐用性を示すことも実施例
から明らかである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山内 新也 岡山県玉野市築港５−４−１ 日本特殊炉 材株式会社内 (72)発明者 早川 誠 岡山県玉野市築港５−４−１ 日本特殊炉 材株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 無機酸で変性した塩基性乳酸アルミニウ
   ムを必須成分とすることを特徴とする吹付用耐火物。
2. 【請求項２】 無機酸の量が、変性塩基性乳酸アルミニ
   ウム中、０．５〜２０重量％であることを特徴とする請
   求項１の吹付用耐火物。
3. 【請求項３】 無機酸が、硫酸，燐酸，硼酸の一種以上
   であることを特徴とする請求項２の吹付用耐火物。
4. 【請求項４】 更に硬化促進剤を併用したことを特徴と
   する請求項１〜３の吹付用耐火物。