JPH10267558A - 不定形耐火物の施工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶融金属容器にライニングされる不定形耐火
物の背面に近い部分の乾燥が困難であった。 【解決手段】 溶融金属容器１に内装したパーマ煉瓦３
の内面に、加熱手段６を装備した金属製の中間構造体５
を設置し、その内部に中子型を挿入配置して、これらの
間に不定形耐火物４を流し込み、その養生後に中子型を
離型し、不定形耐火物４の乾燥時にその稼動面側と背面
側との双方から同時に加熱する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高炉の大樋や取鍋
等の溶融金属容器に、不定形耐火物を流し込んでライニ
ング施工または補修を行う不定形耐火物の施工方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、高炉の大樋や取鍋等の溶融金属容
器への不定形耐火物のライニングは、溶融金属容器内に
中子型を挿入配置し、これらの間に不定形耐火物を流し
込み、適当な時間の養生後に中子型を離型し、耐火物施
工体の稼動面側からガスバーナ等で加熱して乾燥させる
施工方法が一般的である。

【０００３】このように耐火物施工体の乾燥は、これを
稼動面側から加熱して耐火物施工体の内部に熱を伝達
し、含有水分を水蒸気化させることにより乾燥が行われ
るが、耐火物施工体のライニング厚が厚くなると通気抵
抗が大きくなるので、その抵抗に優る内部蒸気圧を発生
させなければ施工体中を水蒸気が移動しなくなり、含有
水分が抜けにくくなる。

【０００４】図６は、耐火物施工体の稼動面側のみを加
熱した場合のほぼ中央部まで乾燥が終了した時の水分、
内部蒸気圧および水蒸気の挙動を示す説明図である。図
示するように、稼動面側のみを加熱して乾燥させた耐火
物施工体中において、水分は背面に近い部分ほど抜けて
おらず、内部蒸気圧は稼動面と背面との中間部で上昇し
ており、水蒸気は加熱を行う稼動面に近い部分ほど多く
なっていることが判る。

【０００５】したがって、耐火物施工体の稼動面側のみ
を加熱した場合、耐火物施工体の背面側に近い部分ほど
耐火物施工体中の水蒸気が抜けず、内部蒸気圧が異常に
高くなり、気孔率や気孔径が大きくなっていた。また、
緻密な材料においては、内部蒸気圧が耐火物施工体の強
度を超えた段階で爆裂することもあった。

【０００６】これに関連する技術として、特開平６−３
３１２８０号公報に、「不定形耐火物の施工方法」に関
する発明が報告されている。この発明の要旨は、「不定
形耐火物の施工体の非稼動面側に、多数の細孔を有する
中空パイプを稼動面と平行に複数本埋設し、各々の中空
パイプの一端を大気中に開放させる。」ことにあり、こ
の発明によれば施工体を加熱乾燥し養生する際、施工体
中の過剰水分が水蒸気となり、多数の細孔を有する中空
パイプを通り大気中に発散するため、蒸気圧の急激な上
昇により施工体が爆裂を生じたり、クラックを生じるこ
とが防止できるというものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の「不
定形耐火物の施工方法」に関する発明にあっては、耐火
物施工体の背面に近い部分に多数の細孔を有する中空パ
イプを数本埋設し、これら中空パイプを通して水蒸気を
大気中に開放させようとしているが、含有水分を水蒸気
化させる熱は耐火物施工体の稼動面側から伝達されるた
め、図６に示したように水蒸気は稼動面側へと移動し、
背面側への移動は殆どなく、背面に近い部分に水分とし
て残留することになる。したがって、依然として耐火物
施工体の養生時間や乾燥時間を長くする必要があり、乾
燥が十分でないと耐火物施工体にクラックが発生し易
く、耐火物施工体の背面に近い部分ほど気孔率や気孔径
が大きくなるので、その信頼性が低下するという問題が
あった。

【０００８】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、耐火物施工体の養生時間や乾燥時間を
短縮することができるとともに、その乾燥時の爆裂やク
ラックの発生を防止することができ、気孔率や気孔径の
均一な耐火物施工体が得られ、その信頼性を向上させる
ことができる不定形耐火物の施工方法を提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明に係
る不定形耐火物の施工方法によれば、煉瓦または不定形
耐火物施工体からなるパーマ層を内装した、またはパー
マ層を有しない溶融金属容器内に中子型を挿入配置し、
パーマ層または鉄皮と中子型との間に不定形耐火物を流
し込み、養生後に離型してウェアー層の耐火物施工体を
乾燥する不定形耐火物の施工方法において、上記パーマ
層または鉄皮とウェアー層の耐火物施工体との間に、加
熱手段を装備した金属製の中間構造体が位置するように
不定形耐火物を流し込み、不定形耐火物の乾燥時にその
稼動面側と背面側との双方から同時に加熱するようにし
たものである。

【００１０】好ましくは、上記中間金属構造体が、中空
箱体状を呈する中間鉄皮により形成されているものであ
る。

【００１１】或いは、上記中間金属構造体が、上下に蛇
行する連続Ｕ字管により形成されているものである。

【００１２】また、好ましくは、これら中間金属構造体
が、多孔質金属材料により形成されているものである。

【００１３】さらに、好ましくは、上記加熱手段とし
て、加熱ヒータを使用するものである。

【００１４】或いは、上記加熱手段として、加熱媒体を
使用するものである。

【００１５】耐火物施工体の養生後に中子型を離型して
乾燥するが、本発明では、耐火物施工体をその稼動面側
からガスバーナにより加熱するとともに、背面側からも
加熱手段を装備した中間金属構造体により加熱してい
る。このように不定形耐火物の乾燥時に稼動面側と背面
側との双方から加熱するようにしたので、耐火物施工体
の背面に近い部分に含有された水分も水蒸気化して大気
中に開放されるので、耐火物施工体の養生時間や乾燥時
間を短縮することができる。また、耐火物施工体の乾燥
時の爆裂やクラックの発生を防止することができ、気孔
率や気孔径の均一な耐火物施工体が得られるものであ
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明
に係る不定形耐火物の施工方法を説明する概略図であ
る。本実施形態の施工方法は、高炉の大樋や取鍋等の各
種溶融金属容器に適用することができるが、図１は大樋
に適用したものである。

【００１７】図示するように、溶融金属容器１である大
樋等の鉄皮２は横断面形状が凹状を呈しており、その内
面にはパーマ煉瓦３がほぼ均一な厚さで内装されてい
る。このパーマ煉瓦３を内装した溶融金属容器１内に、
図示しない中子型を挿入配置して、パーマ煉瓦３と中子
型との間に不定形耐火物４を流し込むが、本実施形態の
施工方法では、中子型の挿入配置に際して、パーマ煉瓦
３の内面に金属製の中間構造体５を設置する。この中間
構造体５は、上記鉄皮２と同様に、横断面形状が凹状を
呈しており、例えば鉄皮２と同種の鋼材により形成され
ている。

【００１８】図２は、本実施形態の施工方法に使用する
中間構造体であり、（ａ）はパンチングメタル製の中間
構造体を示す概略斜視図、（ｂ）はラス網製の中間構造
体を示す概略斜視図である。図２（ａ）に示す中間構造
体５は、中空箱体状を呈する中間鉄皮５１により形成さ
れており、その不定形耐火物と接触する面５１ａは、細
孔を有するパンチングメタルにより形成されている。一
方、図２（ｂ）に示す中間構造体５も中空箱体状を呈す
る中間鉄皮５２により形成されており、不定形耐火物と
接触する面５２ａは、網目を有するラス網により形成さ
れている。

【００１９】また図３は、本実施形態の施工方法に使用
する中間構造体の断面構造であり、（ａ）は加熱ヒータ
を装備した中間構造体を示す概略断面図、熱媒体が通過
する中間構造体を示す概略断面図である。図３（ａ）に
示す中間構造体５は、上記の中間鉄皮５１，５２により
形成されており、その不定形耐火物と接触する面５１
ａ，５２ａは、パンチングメタルまたはラス網により形
成されている。そして、中間鉄皮５１，５２の内部に
は、加熱手段６が装備されている。同図に示す加熱手段
６は、例えばリボンヒータ等の電気式加熱ヒータ６１に
より形成されている。

【００２０】一方、図３（ｂ）に示す中間構造体５も上
記の中間鉄皮５１，５２により形成されており、その不
定形耐火物と接触する面５１ａ，５２ａは、パンチング
メタルまたはラス網により形成されている。そして、中
間鉄皮５１，５２の内部には、加熱手段６として熱媒体
６２が通過するように構成されている。熱媒体として
は、例えばガスバーナによる加熱乾燥で発生した廃ガス
や、乾燥熱風を採用する。

【００２１】このような構造を有する凹状の中間鉄皮５
１，５２をパーマ煉瓦３の内面に設置するが、その際、
その不定形耐火物と接触する面５１ａ，５２ａを内面に
位置させる。パーマ煉瓦３内に中間鉄皮５１，５２を設
置した後、この中間鉄皮５１，５２内に、これと所定の
間隔を隔てて中子型を挿入配置する。そして、中間鉄皮
５１，５２と中子型との間に、不定形耐火物４を流し込
み施工する。したがって、パーマ煉瓦３と不定形耐火物
４の施工体（以下、「耐火物施工体４」という。）との
間に、加熱手段６を装備した中間鉄皮５１，５２が位置
することになる。

【００２２】この耐火物施工体４が固化するまで養生し
た後、中子型を離型して耐火物施工体４の乾燥を行う。
この乾燥工程において、本実施形態の施工方法では、耐
火物施工体４の稼動面側である内面側から、例えばガス
バーナ等を使用して加熱する。そして、この稼動面側か
らの加熱と同時に、上記加熱手段６により中間鉄皮５
１，５２を加熱して、耐火物施工体４の背面側から加熱
する。

【００２３】このように耐火物施工体４の乾燥時に稼動
面側と背面側との双方から加熱するようにしたので、耐
火物施工体４の稼動面に近い部分に含有された水分のみ
ならず、背面に近い部分に含有された水分も水蒸気化し
て大気中に開放されることになる。その際、中間鉄皮５
１，５２の不定形耐火物と接触する面はパンチングメタ
ルやラス網等の多孔質金属材料によって形成されている
ので、耐火物施工体４から中間鉄皮５１，５２内へと水
蒸気が通気し易い。

【００２４】図５は、耐火物施工体の稼動面側と背面側
の双方を加熱した場合の水分、内部蒸気圧および水蒸気
の挙動を示す説明図である。図示するように、稼動面側
と背面側の双方を加熱して乾燥させた耐火物施工体中に
おいて、水分は稼動面に近い部分と背面に近い部分との
双方で少なくなっており、内部蒸気圧は上昇度合いが少
なくなり、かつ分散され、水蒸気は加熱を行う稼動面に
近い部分と背面に近い部分へと移動していることが判
る。

【００２５】すなわち、本実施形態の施工方法は、耐火
物施工体４の背面に近い部分の通気性を改善しただけで
はなく、この背面に近い部分を積極的に加熱するように
したので、図６に示した従来の水分および水蒸気の挙動
と比較して明らかなように、耐火物施工体４の養生時間
や乾燥時間を大幅に短縮することができる。また、図６
に示した従来の内部蒸気圧の挙動と比較して明らかなよ
うに、内部蒸気圧の影響を軽減することができるので、
耐火物施工体４の乾燥時の爆裂やクラックの発生を防止
することができる。したがって、本実施形態の施工方法
によれば、気孔率や気孔径の均一な耐火物施工体４が得
られ、かつ耐火物施工体４の信頼性を向上させることが
できるものである。

【００２６】また図４は、本実施形態の施工方法に使用
する中間構造体の他の構造を示す概略図である。図４に
示す中間構造体５は、上下に蛇行する連続Ｕ字管５３に
より形成されている。この連続Ｕ字管５３は、例えば複
数のＵ字管の相隣接する端部を短管により連結したもの
であり、鋼製Ｕ字管等を使用して作製される。連続Ｕ字
管５３の不定形耐火物と接触する部分５３ａには、細孔
５３ｂが穿設されている。そして、連続Ｕ字管５３の内
部には、加熱手段６として熱媒体６２が通過するように
構成されている。この熱媒体６２には、上記したと同様
に、例えばガスバーナによる加熱乾燥で発生した廃ガス
や、乾燥熱風を採用する。

【００２７】この連続Ｕ字管５３は、上記の中間鉄皮５
１，５２と同様に、パーマ煉瓦３の内面に設置される。
このように中間鉄皮５１，５２に代えて連続Ｕ字管５３
を使用するのは、パーマ煉瓦３と耐火物施工体４との間
に中間構造体５を埋設した状態で溶融金属容器１を稼動
することになるので、中間構造体５の構成材料を節約し
て製造コストを低減するためである。したがって、パー
マ煉瓦３と耐火物施工体４との間に連続Ｕ字管５３を設
置した場合も、上述したと同様な作用効果を奏するもの
である。

【００２８】

【実施例】本発明の作用効果を定量的に把握すべくラボ
実験を行い、以下に示す比較例、実施例１乃至実施例３
について、耐火物施工体の乾燥中における内部蒸気圧
と、乾燥後の物性について調査した。

【００２９】比較例 比較例は、従来の稼動面側のみの加熱に対応させて、図
７に示すような片面加熱モデル１１を用いて調査を行っ
た。図示するように、この片面加熱モデル１１は、一面
が開口された中空立方体状の鉄皮１２内に１００ｍｍ厚
の断熱材１３が内装されており、その内部に混練水分５
％の不定形耐火物で流し込み、４００ｍｍ×４００ｍｍ
の大きさの耐火物施工体１４を成形し、２４時間養生し
ている。そして、耐火物施工体１４の乾燥する面に熱風
入口１５ａと熱風出口１５ｂとを有する鋼製の加熱ボッ
クス１６を設置した。

【００３０】この加熱ボックス１６の耐火物施工体１４
と接触する面は開口されており、耐火物施工体１４に熱
風が直接接触するように何も取り付けられていない。熱
風は、摂氏１５０度の温度に加熱され、１ｍ³ ／ｍｉｎ
の流量で加熱ボックス１６に流通させた。また、耐火物
施工体１４の中央部（図中×印で示す部位）で内部蒸気
圧を測定し、乾燥後の耐火物施工体１４の物性を調査す
べく、その中央部と端部の２箇所（図中○印で示す部
位）から試料を採取し、気孔率、気孔径分布を測定し
た。

【００３１】実施例１ 実施例は、本発明の稼動面側と背面側との双方からの加
熱に対応させて、図８に示すような両面加熱モデル２１
を用いて調査を行った。図示するように、この両面加熱
モデル２１は、相対向する二面が開口された中空立方体
状の鉄皮２２内に１００ｍｍ厚の断熱材２３が内装され
ており、その内部に混練水分５％の不定形耐火物で流し
込み、４００ｍｍ×４００ｍｍの大きさの耐火物施工体
２４を成形し、２４時間養生している。そして、耐火物
施工体２４の乾燥する両面に熱風入口２５ａと熱風出口
２５ｂとを有する鋼製の加熱ボックス２６をそれぞれ設
置した。

【００３２】各加熱ボックス２６の耐火物施工体２４と
接触する面は開口されており、耐火物施工体２４に熱風
が直接接触するように何も取り付けられていない。熱風
は、比較例と同様に、摂氏１５０度の温度に加熱され、
１ｍ³ ／ｍｉｎの流量で加熱ボックス２６に流通させ
た。また、耐火物施工体２４の中央部（図中×印で示す
部位）で内部蒸気圧を測定し、乾燥後の耐火物施工体２
４の物性を調査すべく、その中央部と端部の２箇所（図
中○印で示す部位）から試料を採取し、気孔率、気孔径
分布を測定した。

【００３３】比較例の片面加熱の場合、背面が乾燥する
までの時間は約２４時間であったが、実施例１の両面加
熱の場合、両面が乾燥するまでの時間は約８時間であっ
た。また、下記表１は、比較例および実施例１における
乾燥後の耐火物施工体の物性を示すものである。なお、
表１において、内部蒸気圧の値は、片面加熱での蒸気圧
を１００として、両面加熱の内部蒸気圧を指標で表して
いる。

【００３４】

【表１】

【００３５】表１から明らかなように、実施例１は比較
例と比較して、耐火物施工体の両面加熱を行うことによ
り、内部蒸気圧が指標値で半分に低下し、試料Ａおよび
試料Ｂの双方において、気孔率および気孔径が減少し、
緻密な施工体が得られていることが判る。

【００３６】実施例２ 図９および図１０に示すように、実施例２は、４０００
ｍ³ の高炉に設置された大樋に、本発明を適用したもの
である。図９において、大樋３１のライニング材は、パ
ーマ煉瓦３２およびウエアーの流し込み材３３によって
形成されている。この流し込み材３３には、通常Ａｌ₂
Ｏ₃ −ＳｉＣ−Ｃが使用され、ウエアー施工体３３は、
大樋３１内に中子型を挿入配置した後、ウエアー流し込
み材３３の流し込み施工、ウエアー流し込み材３３の養
生、中子型の離型、および乾燥の工程を経て施工され
る。このウエアー施工体３３の肉厚は約４００ｍｍ程度
であり、乾燥は通常ガスバーナによる方法が一般的であ
る。

【００３７】しかしながら、ウエアー施工体３３の肉厚
が厚いため、乾燥はガスバーナの加熱により約２４時間
かけて行われる。乾燥時間を短縮するためにガスバーナ
の熱容量を大きくすると、ウエアー施工体３３に爆裂が
生じるという問題がある。

【００３８】そこで、図１０に示すように、ウエアー流
し込み材３３を流し込むに際して、パーマ煉瓦３の内面
に中間鉄皮３４を設置する。この中間鉄皮３４は、その
ウエアー施工体と接する面が多孔質金属材料により形成
されており、その上部には熱風入口３５ａと熱風出口３
５ｂとが形成されている。すなわち、パーマ煉瓦３の内
面に中間鉄皮３４を設置し、その内面に中子型を挿入配
置してウエアー流し込み材３３の流し込み施工を行い、
この流し込み材３３の養生後、中子型を離型した後、ウ
エアー施工体３３の乾燥工程へと移行する。

【００３９】乾燥工程では、ウエアー施工体３３の稼動
面側をガスバーナにより加熱するとともに、その背面側
に設置した中間鉄皮３４の熱風入口３５ａより摂氏２０
０度に加熱された熱風を流し、熱風出口３５ｂから排出
した。すると、ウエアー施工体３３の乾燥時間は、約１
０時間に短縮された。使用後に背面中央の背面から１０
０ｍｍの位置から試料を採取し、気孔率および気孔径分
布を測定した結果、実施例１と同様に緻密な施工体が得
られていた。

【００４０】実施例３ 実施例３は、ウエアー流し込み材３３を流し込むに際し
て、パーマ煉瓦３の内面に、図１１に示すような連続Ｕ
字管４１を設置する。この連続Ｕ字管４１は、細孔を有
する多孔質金属材料により形成されており、その一端部
は熱風入口４１ａになっており、他端部は熱風出口４１
ｂになっている。すなわち、パーマ煉瓦３の内面に連続
Ｕ字管４１を設置し、その内面に中子型を挿入配置して
ウエアー流し込み材３３の流し込み施工を行い、この流
し込み材３３の養生後、中子型を離型した後、ウエアー
施工体３３の乾燥工程へと移行する。

【００４１】乾燥工程では、ウエアー施工体３３の稼動
面側をガスバーナにより加熱するとともに、その背面側
に設置した連続Ｕ字管４１の熱風入口４１ａより摂氏２
００度に加熱された熱風を流し、熱風出口４１ｂから排
出した。すると、ウエアー施工体３３の乾燥時間は、約
１２時間に短縮された。使用後に背面中央の背面から１
００ｍｍの位置から試料を採取し、気孔率および気孔径
分布を測定した結果、実施例１と同様に緻密な施工体が
得られていた。

【００４２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明に係る不定形
耐火物の施工方法によれば、耐火物施工体の養生時間や
乾燥時間を短縮することができるとともに、その乾燥時
の爆裂やクラックの発生を防止することができ、気孔率
や気孔径の均一な耐火物施工体が得られ、その信頼性を
向上させることができるとういう優れた効果を発揮す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る不定形耐火物の施工方法を説明す
る概略図である。

【図２】本実施形態の施工方法に使用する中間構造体で
あり、（ａ）はパンチングメタル製の中間構造体を示す
概略斜視図、（ｂ）はラス網製の中間構造体を示す概略
斜視図である。

【図３】本実施形態の施工方法に使用する中間構造体の
断面構造であり、（ａ）は加熱ヒータを装備した中間構
造体を示す概略断面図、熱媒体が通過する中間構造体を
示す概略断面図である。

【図４】本実施形態の施工方法に使用する中間構造体の
他の構造を示す概略図である。

【図５】耐火物施工体の稼動面側と背面側の双方を加熱
した場合の水分、内部蒸気圧および水蒸気の挙動を示す
説明図である。

【図６】耐火物施工体の稼動面側のみを加熱した場合の
水分、内部蒸気圧および水蒸気の挙動を示す説明図であ
る。

【図７】比較例の片面加熱モデルを示す概略図である。

【図８】実施例１の両面加熱モデルを示す概略図であ
る。

【図９】実施例２において、高炉の大樋の横断面構造を
示す概略図である。

【図１０】実施例２において、中間鉄皮を示す概略斜視
図である。

【図１１】実施例３において、連続Ｕ字管を示す概略図
である。

【符号の説明】

１ 溶融金属容器 ３ 煉瓦または不定形耐火物施工体からなる
パーマ層 ４ 不定形耐火物（耐火物施工体）からなる
ウェアー層 ６ 加熱手段 ５ 中間構造体 ５１，５２ 中間鉄皮 ５３ 連続Ｕ字管 ６１ 加熱ヒータ ６２ 熱媒体

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 煉瓦または不定形耐火物施工体からなる
   パーマ層を内装した、またはパーマ層を有しない溶融金
   属容器内に中子型を挿入配置し、パーマ層または鉄皮と
   中子型との間に不定形耐火物を流し込み、養生後に離型
   してウェアー層の耐火物施工体を乾燥する不定形耐火物
   の施工方法において、 上記パーマ層または鉄皮とウェアー層の耐火物施工体と
   の間に、加熱手段を装備した金属製の中間構造体が位置
   するように不定形耐火物を流し込み、不定形耐火物の乾
   燥時にその稼動面側と背面側との双方から同時に加熱す
   るようにしたことを特徴とする不定形耐火物の施工方
   法。
2. 【請求項２】 前記中間構造体が、中空箱体状を呈する
   中間鉄皮により形成されている請求項１に記載の不定形
   耐火物の施工方法。
3. 【請求項３】 前記中間構造体が、上下に蛇行する連続
   Ｕ字管により形成されている請求項１に記載の不定形耐
   火物の施工方法。
4. 【請求項４】 前記中間構造体が、多孔質金属材料によ
   り形成されている請求項１乃至請求項３のいずれかに記
   載の不定形耐火物の施工方法。
5. 【請求項５】 前記加熱手段として、加熱ヒータを使用
   する請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の不定形耐
   火物の施工方法。
6. 【請求項６】 前記加熱手段として、加熱媒体を使用す
   る請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の不定形耐火
   物の施工方法。