JPH10502574A - セメント含有量の低いキャスト可能な耐火性材料の塗布方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 型を用いずに、チキソトロープ性のセメント含有量の低いキャスト可能な耐火性材料を配置する方法。セメント含有量の低いキャスト可能な材料は、正確に測定された量の水と混合され、次いで、ホース（１３）を通してノズル組立体（１４）まで水圧によりポンプにより供給される。該ノズル（１４）にて、該混合物には圧縮空気及びセメント硬化剤が加えられる。ノズル（１４）における硬化剤の添加は、セメント含有量の低いキャスト可能な材料のチキソトロープ性を解消し、垂直面及びオーバーヘッド面を含む表面上にスプレイされる際に、所定位置に速やかに硬化するようになす。

Description

【発明の詳細な説明】 セメント含有量の低いキャスト可能な耐火性材料の塗布方法 発明の属する分野 本発明は、耐火性設備に関する。特に本発明は、セメント含有量の低い耐火性 材料(low cement refractory materlal)の設備に関する。より詳細には、本発明 は、型成形（フォーム）及び注入成形（キャスト）を必要としないセメント含有 量の低い耐火性材料の設備に関する。さらに詳細には、本発明は、スプレイノズ ルを用いて、セメント含有量の低いキャスト（注入成形）可能な耐火性材料(low cement castable refractory material)を塗布する方法に関する。 発明の背景 キャスト可能な耐火性材料は、一般に２つのカテゴリーに分けられる。すなわ ち、従来のものとセメント含有量の低いものである。これらのキャスト可能な耐 火性材料は、例えば、炉の内部及びスチール製造工程中に溶融鉄を移す際に用い られるトリベ(ladle)等、極度の高温に耐え得る耐性ライニングが要求されるよ うな適用において用いられるものである。一般に、従来のキャスト可能な材料は 、約１０重量％から３０重量％のセメントを含有している。セメント含有量の低 いキャスト可能な耐火性材料は、約１０重量％未満のセメントを含有している。 従来のキャスト可能な耐火性材料は、多数の方法にて適用される。すなわち（１ ）従来のキャスト可能な材料を成形するために型を用いて、該材料の硬化後に該 型を除去する方法（２）当業界で「グナイト(gunnite)」と称されているスプレ イ塗布の「乾式方法」及び（３）スプレイ塗布の「湿式方法」によって適用され る。 型を作り上げることに関する労働コストの大幅な増加により、３つの方法のう ち型成形及び注入成形方法はあまり望ましくない。加えて、いくつかの適用は、 型成型に適さない。例えば、溶融鉄を移すためにスチールミルにおいて用いられ るトラッド壁トリベ(Treadwell Ladel)は、ほぼフットボール形状である。該ト リベの内側に適用するための型を作り上げることは不可能であろう。 上記グナイト法は、乾燥している吹き付け用の耐火性混合物(dry refrctory g unninq mix)を圧縮空気作用により圧縮空気流中に搬送する工程、ホースを通 してノズルまで向ける工程、ノズルにおいてラインを介して水を加える工程、及 び水分を含んだ混合物を裏打ちされるべき表面上にスプレイする工程からなる。 該グナイト法は、型成形のコストを排除し、また、表面形状または凹凸に関わら ずいかなる表面にも適用可能であるけれども、多くの欠点がある。第一に、完成 した製品の品質は、ノズルオペレータの熟練度に大きく依存する。該オペレータ は、乾燥した混合物（ドライミックス）を適正に水和させるために、水の流速を 一定に制御しなければならない。混合物内のセメントを水和させるために、十分 な量の水が加えられなければならない。さもなければ、混合物は、表面に適正に は接着しない。しかしながら、過剰に水を添加すると、最終的な製品の圧縮強度 を弱めることになる。第二に、グナイトは、約２５０〜７００ft.³/min.の速度 の多量の圧縮空気を使用しなければならない。なぜならば、完全な混合がなされ ないと、吹き付け用の混合物に含有されている粗い凝集体が表面から「跳ね上が る（リバウンド）」からである。跳ね上がる材料の量は、吹き付け用ガンを通過 する乾燥材料の１／３程の高さとなるであろう。ノズルオペレータが加える水の 量を制御することを考慮しなければならないという別の因子を作り出すことに加 えて、凝集体の跳ね上がりは、掃除の問題及び労働安全の問題を発生させる。グ ナイト法の施工中に発生する多量のダストは、オペレータに、ダスト粒子の吸引 を避けるためのマスク及び防毒マスクの着用を義務づけることになる。 適所に耐火性材料をスプレイする湿式方法は、乾燥している耐火性材料を正確 に測定された量の水と予め混合させる工程と、該予め混合された材料をノズルま で水圧で搬送する工程と、裏打ちされるべき表面上に該材料をスプレイする工程 とからなる。上記乾燥している耐火性材料は、正確に測定された量の水と混合さ れるから、ノズルオペレータは添加すべき水の量を制御するタスクから解放され る。耐火性材料は、典型的には櫂形攪拌機（パドルミキサ）内で数分間混合され 、混合物内のセメントを完全に且つ均一に湿潤させる。湿式方法は、跳ね上がり 及びダストの問題を排斥する。よって、ノズルオペレータは防毒マスクなしに作 業することができる。加えて、耐火性材料を定置させるために必要な空気容量は 、約８０〜９０ft³/minであり、グナイト法の施行工程において要求されるより も大幅に少なくてよい。 セメント含有量の低いキャスト可能な耐火性材料は、従来のキャスト可能な材 料よりも遥かに優れた特性を有する。従来のキャスト可能な材料は、セメント含 有量の低いキャスト可能な耐火性材料で形成されるよりも高い気孔率を有する最 終製品を形成する。スチールミルへの適用において、高い気孔率は、スラグと溶 融鉄とが反応するより多くの有効面積を許し、こうして耐火性の劣化を促進する 。結合性が低下するので、耐火性材料はその強度を失う。よってセメント含有量 の低い耐火性材料の保持強度は、従来のキャスト可能な材料よりも強い。６０％ アルミナの従来のキャスト可能な材料及び６０％アルミナのセメント含有量の低 いキャスト可能な材料について出願人が行った標準強度テスト結果を以下に示す 。 セメント含有量の低いキャスト可能な耐火性材料は、従来品のキャスト可能な 材料に優越する物理特性を有しているけれども、これらの使用は多くの因子によ り制限されている。第一に、キャスト可能な材料中の少量のセメントゆえに、セ メント含有量の低い系を活性化するためには、キャスト可能な材料を数分間、正 確に計量された水と予備混合しなければならない。加えて、過剰の水は最終的な 耐火性製品を弱体化するので、セメント含有量の低いキャスト可能な材料に加え られる水の量は、慎重に制御されなければならない。塗布のグナイト法は混合を 許さず、またノズルオペレータには実際の塗布作業の間に加えるべき水の量を決 定することが要求されるので、スプレイ塗布の乾式方法は、セメント含有量の低 いキャスト可能な耐火性材料には使用されなかった。セメント含有量の低いキャ スト可能な耐火性材料はチキソトロープ性すなわち、大きいせん断エネルギーが 与えられると流れ出す傾向にあることから、セメント含有量の低いキャスト可能 な耐火性材料の使用は、さらに制限されている。この特性ゆえに、セメント含有 量の低いキャスト可能な材料は、型成形及びキャスト成形によってのみ、前もっ て配置可能なのである。耐火性材料は垂直面、半垂直面、又はオーバーヘッド面 から流れ出すので、スプレイガンによってセメント含有量の低いキャスト可能な 材料を塗布することには成功していなかった。セメント含有量の低いキャスト可 能な材料が表面から流れ出すことを防止することが不可能であることから、材料 をキャストするために型を用いる塗布方法に、ヤメント含有量の低いキャスト可 能な材料を用いることは結果的に制限されている。型成形が実行不可能である適 用は、従来のキャスト可能な材料の吹き付けに対して制限を受けていた。 発明の概要 上記より、本発明の主目的は、型を必要とせずに、セメント含有量の低いキャ スト可能な耐火性材料の配置（塗布）方法を提供することにある。 本発明の別の目的は、形状又は凹凸に関わらず、表面上へのセメント含有量の 低いキャスト可能な耐火性材料の配置（塗布）方法を提供することにある。 また別の本発明の目的は、伝統的な方法に比較して廉価なセメント含有量の低 いキャスト可能な材料の配置（塗布）方法を提供することにある。 本発明のこれらの目的及び他の目的は、乾燥しているセメント含有量の低いキ ャスト可能な材料を正確に計量された量の水と予め混合する工程、すぐに水和物 の沈殿を生じさせる促進剤をノズルにおいて添加する工程、及び裏打ちされるべ き表面上に混合物をスプレイする工程を含む方法によって達成される。 好ましい実施形態の詳細な説明 好ましい実施形態において、水和酸化カルシウムのスラリーは、ノズルにおい てセメント含有量の低い耐火性混合物に加えられて、表面上にスプレイされる。 水和酸化カルシウムは、セメント含有量の低い混合物と反応して、速やかにこれ を剛化させ、こうして型成形及びキャスト成形の必要性を排除する。 セメント含有量の低いキャスト可能な材料は、前もって計量された量の水を含 む混合物１１内に置かれて、混合されて、適正な粘度となる。湿潤セメント性混 合物１２は、適切なポンプ１６を用いて、ホース１３を通してノズル組立体１４ まで水圧によって搬送される。エアコンプレッサ１７は、圧縮空気をエアホース １９を通してノズル組立体１４まで、約８０〜９０ft.³/minの速度で送給して、 混合物を表面２１上にスプレイ可能とする。硬化剤、水和酸化カルシウムは、硬 化剤ホース２３を通してノズル１４にて混合物に添加される。セメント含有量の 低い混合物を表面から流れないように維持するために用いられる乾燥水和酸化カ ルシウムの最適な量は、セメント含有量の低いキャスト可能な材料の乾燥重量の ０．０１〜５％の間である。５％を超える量の水和酸化カルシウムを添加すると 、セメント含有量の低い材料が向けられた表面と接触してセメント含有量の低い 材料を凝固させるが、最終製品の耐火性を劣化させるので望ましくない。水和酸 化カルシウムは、液体計量型ポンプ２４を用いて、水５０重量％及び水和酸化カ ルシウム５０重量％からなる液状混合物として、ノズルに運ばれる。あるいは、 乾燥水酸化カルシウムは、エアコンプレッサ１７とノズル組立体１４との間のポ イントにて、エアホース１９に直接、計量供給されてもよい。 ほとんどの耐火性キャスト可能な材料に用いられるセメントの主要成分は、モ ノカルシウムアルミネートである。一定量のモノカルシウムアルミネートを含有 するセメント含有量の低い耐火性混合物への酸化カルシウムの添加は、混合物を 速やかに硬化させる。これは、酸化カルシウムがモノカルシウムアルミネートと 結合して、速やかに水和物沈殿を引き起こすためである。無水酸化カルシウムが 水中に置かれる場合、酸化カルシウム及びアルミナは溶解しない。遊離酸化カル シウムの添加は、アルミナに対するカルシウムの比率を増加させるので、沈殿が 速やかに生じるまでのカルシウムアルミネート水和物の形成に要する時間を短縮 する。水和物沈殿は、セメント中に「ゲル化」効果を生じさせ、セメント含有量 の低いキャスト可能な材料のチキソトローブ性を反転させて、該材料が意図した 表面に達すると、該材料は適所に保持可能となる。 硬化剤として水和酸化カルシウムを用いて本発明を説明してきたが、結果的に 要求されたカルシウムアルミネート水和物を生じるようなセメント含有量の低い キャスト可能な材料と組み合わされる場合に発熱化学反応を生じさせるであろう いかなるセメント硬化剤の添加でも、水和酸化カルシウムの代わりに用いること ができる。例えばナトリウム又はカリウム等のアルカリを含むこれらの硬化剤は 、「溶融」すなわち耐火性材料と炉操作中に生じた溶融スラグすなわち不純物と の間の化学反応を促進し、耐火性製品の適用可能な温度を低下させるので、望ま しくない。加えて、過剰の水の導入は、耐火性製品を弱体化させる。したがって 、クレイ又はメチルセルロース等の促進剤は、セメント含有量の低い耐火性材料 のスプレイ塗布を可能とするけれども、あまり望ましくない。 本発明を一つの形態においてのみ示したが、本発明はこれに限定されるもので はなく、添付の請求の範囲を逸脱しない範囲内での種々の変更を加えてもよいこ とは、当業者には自明であろう。

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｃ２１Ｂ 7/06 ３０２ 9269−4Ｋ Ｃ２１Ｂ 7/06 ３０２ Ｆ２７Ｄ 1/16 7821−4Ｋ Ｆ２７Ｄ 1/16 Ｃ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．型を用いずに、表面上にセメント含有量の低いキャスト可能な耐火性材料を 配置する方法であって、 （ａ）セメント含有量の低いキャスト可能な乾燥材料を水と混合して、ポンプに よる供給が可能なセメント含有量の低いキャスト可能な湿潤混合物を形成する工 程と、 （ｂ）該セメント含有量の低いキャスト可能な湿潤混合物をホースを通してノズ ルまでポンプにより供給する工程と、 （ｃ）該セメント含有量の低いキャスト可能な湿潤混合物に添加されるべきセメ ント硬化剤の一定量を計量添加して、表面と接触する際に該セメント含有量の低 いキャスト可能な湿潤混合物をほぼ瞬間的に硬化させる工程と、 （ｄ）ノズルにおいて、空気及び該セメント硬化剤を該セメント含有量の低いキ ャスト可能な混合湿潤物に導入して、セメント含有量の低いキャスト可能な最終 混合物を形成する工程と、 （ｅ）該セメント含有量の低いキャスト可能な最終混合物を所望の厚さとなるま で表面上にスプレイする工程と を備えることを特徴とする上記配置方法。 ２．請求項１の方法であって、前記セメント含有量の低いキャスト可能な耐火性 材料は、一定量のモノカルシウムアルミネートセメントを含有することを特徴と する方法。 ３．請求項２の方法であって、前記セメント硬化剤の化学組成は、前記セメント 含有量の低いキャスト可能な耐火性材料との組成物が、発熱反応を引き起こし、 結果的にカルシウムアルミネート水和物沈殿をほぼ瞬間的に生じさせるような組 成であることを特徴とする方法。 ４．請求項１の方法であって、前記セメント硬化剤とは、水和酸化カルシウムで あり、前記添加されるべきセメント硬化剤の一定量とは、セメント含有量の低い キャスト可能な乾燥材料の乾燥重量の０．０１％から５％であることを特徴とす る方法。 ５．請求項４の方法であって、前記水和酸化カルシウムは、乾燥しており、前記 セメント含有量の低いキャスト可能な湿潤混合物内に空気が導入される際の移動 は空気流を作り出し、該乾燥している酸化カルシウムの導入は、空気が前記ノズ ルに到達する前に、上記空気流内に適切な量の乾燥酸化カルシウムを配置する工 程をさらに含むことを特徴とする方法。 ６．請求項５の方法であって、さらに、ノズルにおいて、前記水和酸化カルシウ ムをセメント含有量の低いキャスト可能な混合物内に導入する前に、所定量の水 和酸化カルシウムと水とを混合する工程を備えることを特徴とする方法。 ７．型を用いずに、ホース及びノズルを用いて、チキソトロープ性のセメント含 有量の低いキャスト可能な材料を垂直面又はオーバーヘッド面に近接して送給し て塗布する方法であって、 （ａ）セメント含有量の低い耐火性材料の組成物を一定量の水と混合してポンプ による供給が可能な水和性のセメント含有量の低い耐火性混合物とする工程と、 （ｂ）該セメント含有量の低い混合物をホースを通してポンプにより供給する工 程と、 （ｃ）セメント硬化剤と水とのスラリーを形成する工程と、 （ｄ）上記ノズルにて、空気と該スラリーとをセメント含有量の低い混合物内に 導入して、該スラリーと該混合物とを、表面からの重力せん断作用なしに表面上 にデポジット可能なチキソトロープ性が減少した最終混合物のスプレイとしてノ ズルによって分散させる工程と、 を備えることを特徴とする方法。 ８．請求項７の方法であって、前記セメント硬化剤は、水和酸化カルシウムを含 むことを特徴とする方法。 ９．請求項８の方法であって、前記水和酸化カルシウムは乾燥している水和酸化 カルシウムであり、前記スラリーを形成するために前記水に添加されるべき乾燥 水和酸化カルシウムの量は、前記セメント含有量の低いキャスト可能な材料の乾 燥重量の０．０１〜５％であることを特徴とする方法。