JPH10236881A

JPH10236881A - 塩基性質吹付材

Info

Publication number: JPH10236881A
Application number: JP9056908A
Authority: JP
Inventors: Hisatoshi Yasuda; 尚俊安田
Original assignee: Harima Ceramic Co Ltd
Current assignee: Harima Ceramic Co Ltd
Priority date: 1997-02-24
Filing date: 1997-02-24
Publication date: 1998-09-08

Abstract

(57)【要約】【課題】低価格化のために天然ドロマイトクリンカー
を使用した吹付材において、その接着性および耐食性の
改善を図る。【解決手段】天然ドロマイトクリンカー３〜４０ｗｔ
％、合成ドロマイトクリンカー６０ｗｔ％以下、ＢＥＴ
比表面積５〜２５０ｍ²／ｇの軽焼マグネシア微粉０．
５〜７ｗｔ％、残部が他の耐火物原料からなり、かつ前
記の天然ドロマイトクリンカーおよび合成ドロマイトク
リンカーの合量が８０ｗｔ％以下である耐火性骨材と、
結合剤を配合した塩基性質吹付材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、接着性に優れた工
業窯炉補修用の塩基性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
空脱ガス炉などに設けられる耐火物を吹付け補修するこ
とが行なわれている。これに使用される吹付材は、通常
の耐火物と違って補修面に対する付着性（吹付け施工時
の付着率）および接着性（付着後の剥れ難さ）の特性が
要求される。また、吹付材は鋼製品の生産コスト低減の
ために、低価格化が強く求められている。

【０００３】吹付材の付着性および接着性を向上するた
めに、従来から種々提案がなされている。例えば特公平
５−８０４３２号においては、結合剤として珪酸塩ある
いはリン酸塩を添加した吹付材が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】吹付材は耐食性の面か
ら塩基性質が主流である。それに使用される塩基性骨材
は、不純物が少なく且つ安定した品質が補償される合成
品が一般的である。これに対し、天然塩基性骨材を使用
すると耐食性および接着強度の低下を招く。特に接着強
度の低下は、剥離損傷によって吹付材の寿命が著しく短
くなる。本発明は、低価格化のために天然ドロマイトク
リンカーを使用した吹付材において、その接着性および
耐食性の改善を図ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、天然ドロマイ
トクリンカー３〜４０ｗｔ％、軽焼マグネシア微粉０．
５〜７ｗｔ％、残部が他の耐火物原料からなる耐火性骨
材と、結合剤を配合した塩基性質吹付材である。

【０００６】ドロマイトクリンカーは耐食性および耐ス
ラグ浸透性に優れおり、各種の耐火物の骨材として使用
されている。その種類は合成品と天然品に大別される。
合成ドロマイトクリンカーは、海水から得られた水酸化
マグネシウム（一部には塩水の湖から採取する場合もあ
る）と消石灰を焼成して得られる。

【０００７】一方、天然ドロマイトクリンカーは、天然
に産出するドロマイト鉱（ＭｇＣＯ₃・ＣａＣＯ₃）に酸
化鉄を加えて、１７００〜２０００℃程度の高温で焼成
して製造される。この焼成で炭酸成分が分解し、得られ
た天然ドロマイトクリンカーは見掛け気孔率が約３〜１
０％〔「日本学術振興会第１２４委員会試験法分科会に
よるマグネシアクリンカーの見掛け気孔率の測定」に基
づいて測定（以下、学振法と称する）〕と多孔質組織で
ある。また、酸化鉄による表面コーティングで耐消化性
を付与しているが、遊離のＣａＯを含むため耐消化性は
十分なものでなはい。

【０００８】ドロマイト鉱は資源として国際的に豊富で
あり、しかも製造が容易であることから、天然ドロマイ
トクリンカーは安価である。したがって、吹付材はこの
天然ドロマイトクリンカーの使用により、低価格化を図
ることができる。

【０００９】しかし、天然ドロマイトクリンカーの使用
は、合成ドロマイトクリンカーに比べ、吹付材の接着性
および耐食性に劣る。これは、天然ドロマイトクリンカ
ーが多孔質組織であることが一因と考えられる。

【００１０】本発明は天然ドロマイトクリンカーを使用
する際、特定量の軽焼マグネシア微粉を組み合わせるこ
とでこの問題を解決したものである。本発明において、
接着性および耐食性が向上する詳細な機構は不明である
が、以下のとおりと推定される。

【００１１】天然ドロマイトクリンカーは多孔質組織の
ために施工水を吸収する。単に天然ドロマイトクリンカ
ーを骨材とした吹付材は、吹付けられた後、炉熱を受け
て加熱を受けた際に、天然ドロマイトクリンカーに吸収
されていた水分が放出し、その水分放出時の応力で吹付
材と被補修面との接着力を低下させる。

【００１２】一方。本発明で使用する軽焼マグネシア微
粉は、水酸化マグネシウムまたは炭酸マグネシウムを１
３００℃程度以下（通常は７００〜１０００℃）で焼成
して製造される。マグネシアクリンカーの通常の焼成温
度である１７００℃以上に比べて低温で焼成される。

【００１３】軽焼マグネシアの組織は、微細結晶が凝集
した状態の平均粒子径が約１０μｍ以下（レーザー回析
法による測定）の微粉である。そして、層状の結晶組織
によって、結晶層間に施工水を取り込み、粘土のごとき
粘りを生じる。

【００１４】本発明は、軽焼マグネシア微粉が施工水の
吸収と共に、その粘性をもって天然ドロマイトクリンカ
ーを包囲し、接着性低下の原因となる天然ドロマイトク
リンカーの施工水の吸収を抑制する。また、軽焼マグネ
シア微粉は施工水との反応で水和し〔ＭｇＯ＋Ｈ₂Ｏ→
Ｍｇ(ＯＨ)₂〕、その際の体積膨張が吹付材の乾燥脱水
過程での収縮を抑制し、接着性低下の防止をより確実な
ものとする。

【００１５】軽焼マグネシア微粉は施工水との反応で水
和した後、３００℃以上の加熱を受けると再びマグネシ
アとなるが〔Ｍｇ(ＯＨ)₂→ＭｇＯ＋Ｈ₂Ｏ↑〕、再生さ
れたこのマグネシアはきわめて微細粒子であることか
ら、吹付材組織のマトリックスに充填されると共に、天
然ドロマイトアクリンカーの表面の多孔質組織に係止さ
れ、吹付材組織を緻密かつ強固にし、その結果、吹付材
の耐食性を向上させる。

【００１６】さらに、天然ドロマイトクリンカーは耐火
原料の中でも特に水和を生じやすいが、前記したように
天然ドロマイトクリンカーが施工水を吸収するのを軽焼
マグネシアが抑制することから、天然ドロマイトクリン
カーの水和防止にも効果がある。その結果、吹付材の耐
食性向上にも効果がある。軽焼マグネシア微粉がもつ以
上の効果は、天然ドロマイトクリンカーとの組み合わせ
と、吹付材としての用途における特有のものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明で使用する天然ドロマイト
クリンカーは、化学成分でＭｇＯが２０ｗｔ％以上、Ｃ
ａＯが５０ｗｔ％以上のが好ましい。天然ドロマイトク
リンカーの骨材に占める割合は、３ｗｔ％未満では軽焼
マグネシア微粉との組み合わせによる接着性および耐食
性の効果に劣り、しかも安価原料を使用による吹付材の
低価格化の効果も少ない。また、４０ｗｔ％を超えると
水和によって耐食性に劣る。

【００１８】その粒度は、従来の吹付材に使用される耐
火性骨材と同様に、密充填組織の施工体が得られるよう
に、粗粒、中粒、微粒に適宜調整して使用する。

【００１９】図１のグラフは、後述した実施例１の配合
組成の吹付材をベースに、骨材中に占める軽焼マグネシ
ア微粉の割合のみを変化させ（軽焼マグネシア微粉の増
減に合わせて合成マグネシアクリンカーの超微粉の割合
を増減させた）、吹付材の接着性の変化を示したもので
ある。同図から、軽焼マグネシア微粉の特定量の配合が
接着性の向上に効果があることが確認できる。すなわ
ち、本発明において軽焼マグネシアの割合は０．５ｗｔ
％未満では接着性および水和防止に効果がなく、７ｗｔ
％を超えると粘性が高くなり過ぎて、付着性および接着
性が低下する。

【００２０】軽焼マグネシア微粉は比表面積がきわめて
大きい。これは、平均粒子径が約１０μｍ以下の微粒子
であることだけでなく、同じ粒径に調整したマグネシア
クリンカーに比べても大きい。本発明で使用する軽焼マ
グネシア微粉は、その中でも特にＢＥＴ比表面積が５〜
２５０ｍ²／ｇのものが最適である。ＢＥＴ比表面積が
５ｍ²／ｇ未満では接着性および耐食性の効果が不十分
となる。２５０ｍ²／ｇを超えると他の骨材との混合性
が悪くなるためか、この場合も接着性および耐食性の効
果が低下傾向にある。

【００２１】図２のグラフは、後述した実施例１の吹付
材において、軽焼マグネシア微粉のＢＥＴ比表面積のみ
を変化させ、軽焼マグネシア微粉のＢＥＴ比表面積と吹
付材の接着性との関係を示したものである。接着性にお
いては同図の結果からも、軽焼マグネシア微粉のＢＥＴ
比表面積が５〜２５０ｍ²／ｇの範囲において特に優れ
ていることが確認できる。なお、以上に説明した図１、
図２での接着性の試験方法は、実施例の欄に示したもの
と同様にした。

【００２２】天然ドロマイトクリンカーおよび軽焼マグ
ネシア微粉以外の骨材の種類は特に限定されない。他の
骨材としては、塩基性質では例えば合成ドロマイトクリ
ンカー、ドロマイト鉱、合成または天然のマグネシアク
リンカー、合成スピネルクリンカー、電融マグネシア、
電融ドロマイト、電融スピネルなどである。非塩基性質
では、アルミナ、シリカ、アルミナ−シリカ、ムライト
などであり、これらも天然品、合成品のいずれでもよ
い。また、石灰石、粘土、クロム鉱、ジルコン、ジルコ
ニア、炭素、炭化物、ほう化物、窒化物、各種れんが屑
などでもよい。特に揮発シリカを０．５〜７ｗｔ％程度
含ませると、施工水の低減に効果がある。

【００２３】合成ドロマイトクリンカーを組み合わせ使
用する際には、合成ドロマイトクリンカーの割合は６０
ｗｔ％以下とし、しかも天然ドロマイトクリンカーとの
合量で８０ｗｔ％以下にすることが好ましい。また、天
然ドロマイトクリンカーと合成ドロマイトクリンカーと
の合量が８０ｗｔ％を超えると水和によって耐食性が劣
る。

【００２４】結合剤の種類は特に限定されるものではな
い。例えばリン酸ソーダ、ヘキサメタリン酸ソーダ、リ
ン酸カリ、リン酸カルシウムなどのリン酸塩、珪酸ソー
ダ、メタ珪酸ソーダ、珪酸カリなどの珪酸塩、あるいは
ピッチ、フェノール樹脂、アルミナセメント、ポルトラ
ンドセメントなどを骨材に対して外掛けで１〜１５ｗｔ
％添加する。また、結合剤の種類によっては、さらに硬
化促進剤を添加する。硬化促進剤としては、消石灰など
がある。

【００２５】以上の骨材および結合剤以外にも、吹付材
の添加物として知られている例えばファイバー類、金属
粉、分散剤、乳酸アルミニウム、ＣＭＣ、粘土などを添
加してもよい。ファイバー類の具体例は、ビニロン（ア
セタール化しないものも含む）、紙繊維、セピオライ
ト、ステンレスファイバーなどである。

【００２６】吹付け施工法は、予め施工水分を添加混合
して吹付ける湿式法、施工水分をノズル内で添加する乾
式法のほか、予め施工水分を添加混合して吹付ける湿式
法において硬化剤または結合剤のみをノズル内で添加す
る方法などが知られている。本発明の吹付材はいずれの
方法にも使用できる。

【００２７】

【実施例】以下に本発明実施例とその比較例を示す。表
１は、各例で使用した骨材の化学分析値、見掛け気孔率
（学振法）である。

【００２８】

【表１】

【００２９】表２は、各例の配合組成とその試験結果で
ある。試験方法は以下のとおり。付着性；表面温度１０００℃に加熱したマグネシア−カ
ーボン質のれんが積み垂直壁に乾式法によって吹付け、
付着率を求めた。

【００３０】接着性；１０００℃に加熱したマグネシア
質レンガの上に、縦・横・深さ各４０ｍｍの枠を乗せ、
この枠に加水混練した吹付材を流し込み、１０００℃で
１５分加熱後、接着曲げ強さを測定した。接着強さ＝全
圧（ｋｇ）／断面積（ｃｍ²）で表した。

【００３１】耐消化性；縦４０ｍｍ横４０ｍｍ長さ１６
０ｍｍに流し込み成形し、１日養生後脱型したテストピ
ースを用いて、１１０℃乾燥による残存線変化率を求め
た。残存線変化率がプラス側にいくほど、消化によるふ
くれが発生している。

【００３２】耐食性；加水混練した吹付材を流し込み成
形後、回転侵食試験によって侵食寸法を測定した。転炉
スラグと鋼を半々に混合したものを侵食剤とした。侵食
温度は１６５０℃である。試験結果は溶損寸法で示し、
数値が大きいものほど溶損が大きい。

【００３３】実機試験；不焼成マグネシア−カーボン質
不焼成れんがを内張りした２５０ｔ転炉の熱間吹付け補
修に使用した。吹付け装置は乾式吹付ガン。吹付補修層
の耐用性を耐用チャージ数によって求めた。

【００３４】

【表２】

【００３５】表２の試験結果から、天然ドロマイトクリ
ンカーを骨材とした吹付材において、軽焼マグネシア微
粉を本発明の範囲内で組み合わせた本発明実施例は、い
ずれも接着性、耐消化性および耐食性に優れている。そ
の結果は、実機試験からも確認される。

【００３６】これに対し、合成ドロマイトクリンカーを
骨材とした吹付材において、軽焼マグネシア微粉を配合
しない比較例１、軽焼マグネシア微粉を配合した比較例
２は、接着性、耐消化性および耐食性のすべてにおいて
劣る。

【００３７】天然ドロマイトクリンカーを骨材とした吹
付材において、軽焼マグネシア微粉を配合しない比較例
３、軽焼マグネシア微粉に代えて合成マグネシアクリン
カーの超微粉を配合した比較例４についても、接着性、
耐消化性、耐食性ともに劣る。

【００３８】比較例６および比較例７は、軽焼マグネシ
ア微粉の割合が本発明で限定した範囲外のものであり、
特に接着性において不十分である。

【００３９】

【発明の効果】本発明は天然ドロマイトクリンカーを骨
材に使用した塩基性質吹付材において、その接着強度お
よび耐食性を改善したものである。その結果、吹付材に
必要な前記の特性に優れた低価格の吹付材を提供するこ
とができる。最近の海外からの低価格の炉材に対抗する
ためにも、本発明の産業的価値は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】骨材に天然ドロマイトクリンカーを主体とした
吹付材において、軽焼マグネシア微粉の配合割合と吹付
材の接着性との関係を示したグラフである。

【図２】骨材に天然ドロマイトクリンカーを主体とした
吹付材において、軽焼マグネシア微粉のＢＥＴ比表面積
と吹付材の接着性との関係を示したグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】天然ドロマイトクリンカー３〜４０ｗｔ
％、軽焼マグネシア微粉０．５〜７ｗｔ％、残部が他の
耐火物原料からなる耐火性骨材と、結合剤を配合した塩
基性質吹付材。
【請求項２】天然ドロマイトクリンカー３〜４０ｗｔ
％、合成ドロマイトクリンカー６０ｗｔ％以下、軽焼マ
グネシア微粉０．５〜７ｗｔ％、残部が他の耐火物原料
からなり、かつ前記の天然ドロマイトクリンカーおよび
合成ドロマイトクリンカーの合量が８０ｗｔ％以下であ
る耐火性骨材と、結合剤を配合した塩基性質吹付材。
【請求項３】軽焼マグネシア微粉がＢＥＴ比表面積５〜
２５０ｍ²／ｇである請求項１または２記載の塩基性質
吹付材。