JPH11130547A

JPH11130547A - 耐火物ショットクリーチング法のための凝結調整混和剤

Info

Publication number: JPH11130547A
Application number: JP10036945A
Authority: JP
Inventors: Jeffrey E Bogan; イー．ボーガンジェフリー; Samuel B Bonsall Iii; ビー．ボンソール，サードサムエル
Original assignee: North American Refractories Co
Current assignee: North American Refractories Co
Priority date: 1997-02-27
Filing date: 1998-02-19
Publication date: 1999-05-18
Anticipated expiration: 2018-02-19
Also published as: EP0861815A1; WO1998037980A1; AU6672398A; US5945168A; CA2201992A1; JP2992259B2; CA2201992C

Abstract

(57)【要約】【課題】耐火性キャスタブルの滑り落ち、あるいはたる
みを回避するとともに、耐火物が噴霧された層の「密着
結合」を可能にする耐火性キャスタブルのショットクリ
ーチング処理に使用される混和剤を提供すること。【解決手段】構造物の表面に耐火性キャスタブル材料を
適用する方法は、主として骨材及びセメント系結合剤か
らなる耐火性キャスタブル材料を完全に混合する工程
と、加圧下において供給ホースから同耐火性キャスタブ
ル材料を分散ノズルに搬送する工程と、ノズルにより適
用される前に消石灰を耐火性キャスタブル材料に添加す
る工程とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ショットクリーチ
ング法による打設及び処理に関し、より詳細には、耐火
物ショットクリーチング法のための凝結調整混和剤に関
する。本発明は特に、高炉用トラフ（樋）キャスタブル
のショットクリーチングに適用可能であり、本明細書で
は、高炉トラフキャスタブルのショットクリーチングに
関して記載されている。しかしながら、本発明はその他
の耐火性キャスタブルのショットクリーチングにも適用
されることは理解されるであろう。

【０００２】

【従来の技術】近年、耐火性ショットクリーチング法は
種々の耐火物表面のライニング並びにスチール、非鉄金
属、化学、鉱物及びセラミック処理プラントの修理及び
メンテナンスのための打設の主な方法となってきた。

【０００３】ショットクリーチングは、通常、使用され
る処理方法に従って分類され、湿式混合吹き付け法と乾
式混合吹き付け法とがある。湿式混合耐火物ショットク
リーチング処理は、通常、耐火物材料と水を完全に混合
し、ポンプにて送り出し可能な混合物を製造する工程か
らなる。次いで、混合物を供給ホースに導入し、ポンプ
によって、あるいは圧縮空気による搬送により分散ノズ
ル、即ち噴霧ノズルまで移動させる。乾式混合耐火物シ
ョットクリート処理は、通常、乾燥した耐火物の構成成
分を混合して、供給ホースにて搬送した後に、目的とな
る表面に耐火物を適用する前に、加圧下においてノズル
に水が導入される。

【０００４】両工程では、混和剤は、通常、ノズルにお
いて耐火性キャスタブルに加えられる。混和剤は、耐火
性キャスタブルの増粘及び凝結を開始及び促進するため
の成分として使用される材料であり、それにより、垂直
面あるいは上方面に適用されても滑り落ちたり（slum
p）、たるんだり（sag）しない。より詳細には、混和剤
は一般的には「硬化促進剤」と称される凝結制御材料で
あり、耐火物が硬化するのに要する時間を短縮する。即
ち、硬化促進剤は耐火性キャスタブルを硬化する速度を
促進するために一般的には使用される。

【０００５】ケイ酸ナトリウムはショットクリーチング
工程にて使用される、従来より公知の硬化促進剤であ
る。ケイ酸ナトリウムは、ほとんどのセメント系材料の
凝結を迅速に促進するために提供され、種々の型の耐火
性キャスタブルにおける有利な適用法が見いだされてい
る。しかしながら、ある種の適用、又はある種の耐火性
キャスタブルを備えた適用において、ケイ酸ナトリウム
をショットクリーチングにおける硬化促進剤として使用
すると、あまり好ましくない結果を与えることもある。
一面では、迅速な凝結は、それが基本的には接触によっ
て硬化するので、表面における耐火物の成形あるいは輪
郭削りを許容しない。別の面において、ある適用（即
ち、ある材料と共に適用すること、あるいはある用途に
対する適用）においてケイ酸ナトリウムにより形成され
る迅速な凝結は、実際には速すぎて、層状の耐火物ライ
ニングが形成されてしまう。ケイ酸ナトリウムにより硬
化促進されるセメント系材料を表面に噴霧すると、それ
を表面に打ち込んだ際に基本的には凝結して、耐火物の
薄層を形成する。この部分へ更に噴霧すると、最初の層
の上に別の層が形成され、順次噴霧される度に層状の耐
火物が形成される。各層は基本的には隣接する層と緩く
結合しているのみであるので、マトリックスの均質性に
乏しい材料が形成される。

【０００６】一例において、そのような構造が適するよ
うな適用例もある。しかしながら、状況及び適用によっ
ては、そのような材料では不十分な場合もある。そのよ
うな一例としては、ショットクリーチングに用いる高炉
トラフ用キャスタブルが挙げられる。高炉トラフ用の耐
火物キャスタブルは、高温に耐え、機械的な浸食及びス
ラグの腐食に耐え得る必要がある。トラフキャスタブル
は、通常、高アルミナ骨材（例えば、褐色系溶融アルミ
ナあるいはボーキサイト）及び炭化ケイ素から主として
構成される低セメント耐火物材料である。低セメントレ
ベルは、高炉スラグとの反応を最小限にするために使用
される。この点に関し、スラグはセメント中の石灰と反
応し、それにより、耐火物のライニングが腐食される。
高アルミナ骨材及び炭化ケイ素は高炉スラグからの腐食
を防ぐ機能を有する。炭化ケイ素はまた、抗酸化剤及び
容積安定剤として作用する。高炉トラフ用キャスタブル
は、通常、炭素、セメント、アルミナ微粉末及び／又は
シリカ微粉末あるいは金属等、その他の物質をも含む。
炭素は鉄及びスラグに対する非湿式化合物であり、キャ
スタブルの熱伝導性を増大させることにより、キャスタ
ブルに優れた熱衝撃抵抗性を与える。アルミナ微粉末及
びシリカ微粉末は、優れた流動特性、腐食抵抗及び引っ
張り強度を促進する。保護、乾燥補助及び強度の増大を
目的とした抗酸化剤として金属が加えられる。

【０００７】高炉用トラフの湿式工程ショットクリーチ
ングに適するキャスタブル耐火物組成の例としては、ノ
ースアメリカンリフラクトリーズ社（North Aamerican
Refractories）製のＳＨＯＴＫＡＳＴＴＲＷ（商標
名）、ＳＨＯＴＫＡＳＴＴＲＣ−ＳＲ（商標名）、ＳＨ
ＯＴＫＡＳＴＴＲＣ−ＯＲ（商標名）、ＳＨＯＴＫＡＳ
ＴＴＲＣ（商標名）及びＳＨＯＴＫＡＳＴＸＺＲ−ＩＲ
（商標名）耐火物を含む。これらの混合物の全ては、種
々の含量の炭素、セメント、アルミナ微粉末、シリカ微
粉末、金属及び分散剤を含む高アルミナ骨材及び炭化ケ
イ素組成物に基づいている。

【０００８】ケイ酸ナトリウムが低セメント高炉トラフ
用キャスタブルとともに使用される場合、既に述べたよ
うに、耐火性キャスタブルの非常に迅速な凝結が提供さ
れる。実際には、硬化促進は非常に速く、従って適用時
において、噴霧された材料の層を互いに「密着させる
（即ち、結合する）」ための十分な時間が得られない。
この結合不足によりラミネート状のライニングが形成さ
れ、構造的にも弱いので、高炉の高温及び腐食環境下に
は適さない。言い換えれば、ケイ酸ナトリウムで硬化促
進されたキャスタブルの系はマトリックスの均質性に乏
しいものとなる。加えて、ケイ酸ナトリウムを使用した
場合の低セメント耐火性キャスタブルの迅速な凝結は、
打設後に行われる表面のきさげ仕上げ（scraping）ある
いは輪郭削りには適さない。その理由は、材料があまり
にも早く硬化することによる。

【０００９】従って、耐火性キャスタブルの特性及び特
徴に有害な影響を与えることなく、耐火性キャスタブル
のショットクリーチングを許容する混和剤を提供するこ
とが切望されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、耐火性キャ
スタブルの滑り落ち、あるいはたるみを回避するととも
に、耐火物が噴霧された層の「密着結合」を可能にする
耐火性キャスタブルのショットクリーチング処理に使用
される混和剤を提供する。

【００１１】本発明の目的は、耐火性ショットクリーチ
ング工程に使用される凝結調整混和剤を提供することに
ある。本発明の別の目的は、低セメント耐火性キャスタ
ブルに特に適用可能な凝結調整混和剤を提供することに
ある。

【００１２】本発明の別の目的は、耐火物を急速に凝結
することなく、同耐火物の流動性を低減する上述の型式
の凝結調整混和剤を提供することにある。本発明の別の
目的は、打設時に耐火性キャスタブルの噴霧層の「密着
結合」を許容するとともに、更に打設後において、表面
輪郭あるいは表面形成を可能とする上述の凝結調整混和
剤を提供することにある。

【００１３】本発明の更なる目的は、耐火物の噴霧特性
を改善する上述の凝結調整混和剤を提供することにあ
る。本発明の更なる目的は、耐火物系に対する有害な物
質を最小限にする上述の凝結調整混和剤を提供すること
にある。

【００１４】本発明の更なる目的は、耐火性物質に対し
て有利な遷移性（transient）ショットクリーチング特
性を提供するとともに、耐火性物質の長期安定化特性及
び品質に殆ど影響を与えないような上述の凝結調整混和
剤を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の一態様に従っ
て、構造物の表面に耐火性キャスタブルを適用するため
の方法が提供される。同方法は、主として骨材とセメン
ト系結合剤からなる耐火性キャスタブルを完全に混合す
る工程と、耐火性キャスタブルを適用するために、同キ
ャスタブルを加圧下にて供給ホースによって分散ノズル
へ搬送する工程と、一定の速度にて適用する前に、同耐
火性キャスタブルに消石灰を添加する工程とを備え、消
石灰は、分散ノズルにより適用される耐火性キャスタブ
ルの０．４０重量％以下である。

【００１６】本発明の別の態様に従って、構造物の表面
に低セメント耐火性キャスタブルを適用する方法が提供
され、同方法は、ａ）構造物の表面に適用するための完全に混合されたキ
ャスタブルを調製する工程と、同耐火性キャスタブル
は、約４５〜７０重量％の高アルミナ骨材と、約０〜３
５重量％の炭化ケイ素と、約２〜６重量％のアルミン酸
カルシウムセメントとを含むことと、ｂ）耐火性キャスタブルを適用するために、同キャスタ
ブルを加圧下において供給ホースによって分散ノズルへ
搬送する工程と、ｃ）ノズルによって一定の速度にて適用する前に、同耐
火性キャスタブルに消石灰を添加する工程と、同消石灰
は分散ノズルによって適用される耐火性キャスタブルの
約０．０２〜０．４０重量％を含むこととを備える。

【００１７】上述の目的は、以下に示す好ましい実施形
態の詳細な説明及び添付される請求の範囲から明らかに
される。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明はショットクリーチング工
程に関し、より詳細には、ショットクリーチング系に使
用される耐火物に加えられるべき混和剤に関し、同混和
剤は適用時における耐火性キャスタブルの滑り落ち及び
たるみを回避する。本明細書にて使用される限り、「シ
ョットクリーチング」という用語は、湿式混合及び乾式
混合工程の両方を含むものとして意図されている。本発
明の好ましい実施形態は、低セメント耐火物の湿式混合
ショットクリーチング、より詳細には、高炉トラフ用キ
ャスタブルの湿式混合ショットクリーチングに関して記
載されている。しかしながら、本明細書の以下の記載か
ら明らかであるように、本発明により湿式混合及び乾式
混合ショットクリーチングを用いた有効な適用法が得ら
れ、より高いセメント配合量の耐火物のショットクリー
チングにおいても使用され得る。

【００１９】上述のように、高炉トラフ用キャスタブル
は通常低セメント耐火物である。そのような耐火物はア
ルミン酸カルシウムセメントを含み、主として、高アル
ミナ骨材（例えば、褐色系の溶融アルミナあるいはボー
キサイト）及び炭化ケイ素からなる。高アルミナ骨材及
び炭化ケイ素は高炉スラグにより腐食されることを防
ぐ。炭化ケイ素はまた、抗酸化剤及び容量安定剤として
作用する。高炉キャスタブルはまた、耐火物の流動特性
及び動作特性を高めるためのその他の物質をも含む。例
えば、高炉トラフ用キャスタブルはまた、炭素、セメン
ト、アルミナ微粉末及び／又はシリカ微粉末あるいは金
属を含み得る。炭素は鉄及びスラグに対する非湿潤性化
合物であり、キャスタブルの熱伝導性を増大させること
により、キャスタブルに優れた熱衝撃抵抗性を与える。
アルミナ微粉末及びシリカ微粉末は、優れた流動性、腐
食抵抗性及び引っ張り強度を与える。金属は、通常、抗
酸化剤、乾燥補助剤及び強度増強剤として加えられる。

【００２０】高炉トラフの湿式ショットクリーチング工
程に適する低セメントキャスタブル耐火物組成の例とし
ては、ノースアメリカンリフラクトリーズ社製のＳＨＯ
ＴＫＡＳＴＴＲＷ（商標名）、ＳＨＯＴＫＡＳＴＴＲＣ
−ＳＲ（商標名）、ＳＨＯＴＫＡＳＴＴＲＣ−ＯＲ（商
標名）、ＳＨＯＴＫＡＳＴＴＲＣ（商標名）及びＳＨＯ
ＴＫＡＳＴＸＺＲ−ＩＲ（商標名）耐火物が含まれる。
これらの混合物の全ては、種々の含量の、炭素、セメン
ト、アルミナ微粉末、シリカ微粉末、金属及び分散剤を
含む高アルミナ骨材及び炭化ケイ素組成物に基づいてい
る。

【００２１】広く述べると、本発明は、構造物の表面に
耐火物材料を適用する方法に関する。本発明に従って、
骨材とセメント系結合剤からなる耐火物材料は完全に混
合され、供給ホースによって分散ノズルへ搬送される。
湿式混合工程において、骨材及びセメント系結合剤に十
分な水が加えられ、それにより、供給ホースによるポン
ピングに適した材料が形成される。乾式混合工程におい
て、混合された骨材及び結合剤は供給ホース中へ供給さ
れるとともに圧縮空気によりノズルへと搬送され、同ノ
ズルにて水が加えられ、耐火物が混合される。

【００２２】耐火物材料を混合し、供給ノズルへと搬送
する装置、並びに供給ノズルそのものは従来より周知で
あり、これら装置のそのような構成及び装置自体は、ク
レームされた工程を実施する上において必要である程度
のみにおいて本発明の一部を構成する。この型の装置
は、「Guide To Shotcrete」（American Concrete Inst
itute Committee Report第５０６号，１９９１年８月）
に記載されており、同文献の開示は、本明細書において
は引用文献として記載されている。

【００２３】適用されるべき耐火物に関して、そのよう
な材料の組成は、当然のことながら、特定の適用及び同
耐火物がさらされるべき環境に基づいており、同組成
は、ある程度までは、ショットクリーチングに適用する
ために、湿式混合あるいは乾式混合技術により変更され
る。この点に関して、湿式工程ショットクリーチング技
術とともに使用される耐火物は、ポンピングに適した流
動特性を備える必要がある。即ち、顆粒サイズは、混合
物が、圧縮されたラインを介してポンピングされ得るよ
うに調整され得る。同様に、乾式混合ショットクリーチ
ング工程において、材料の組成は供給ホースへの供給及
び供給ホース内における移動が容易となるように、調整
される必要がある。更に、結合系（セメント、サブミク
ロン粒子及び分散剤／凝結遅延剤の混合物）は、凝結調
整混和剤と結合された際、迅速に流動度を消失するよう
に通常デザインされている。本発明は、ショートクリー
チングに適するほとんどいかなる種類の耐火性キャスタ
ブルとともに使用可能であると考えられる。

【００２４】本発明に従って、特定の凝結調整混和剤が
耐火物の骨材に加えられる。この凝結調整混和剤は耐火
物材料に有利な遷移特性を備える。凝結調整混和剤に関
しては、そのような材料が、改善された耐火物系の長期
間にわたる安定した物理化学的特性及び品質を備えるよ
うに影響を最小限に留めることが重要である。この点に
関して、これらの耐火物系、特に高炉トラフ用キャスタ
ブルのような低セメント耐火物は、腐食環境下において
高温で使用可能なようにデザインされる。これらの耐火
物系は、特定の用途及び環境にて使用できるように特に
デザインされており、そのような要求を満たすべく特定
の材料を含んでいる。不要で有害な化合物を加えること
は、耐火物系の所望の究極的な物理化学特性に好ましく
ない影響を与え得る。従って、凝結調整混和剤により耐
火物材料に加えられる有害な物質は最小限に留めること
が特に好ましい。

【００２５】本発明に従って、生石灰の消化により形成
される消石灰（Ｃａ(ＯＨ)₂）は、耐火性キャスタブル
を適用する（即ち、噴霧する）直前に、ショットクリー
チング工程における耐火性キャスタブルに対する凝結調
整混和剤として添加される。より詳細には、消石灰溶液
は、分散ノズルにおいて、周知の計測装置によって耐火
物中に加えられる。溶液はノズルからの耐火物の流れを
一定にするように、好ましくは従来の調節可能な流量調
節ポンプによってノズルへと供給される。この型の流量
調節ポンプは従来より公知であり、分散ノズル及び混和
剤の供給ラインの配置も、上述の American Concrete I
nstitute Report 第５０６号に開示されている。消石灰
Ｃａ(ＯＨ)₂混和剤の添加により、セメント性材料を、
本体及び構造物に耐火性キャスタブルを供給するゲル状
態に変換する、迅速に形成される化学結合を開始するこ
とが文献等から考えられる。この点に関して、消石灰の
使用は、凝結促進物質として作用するのではなく、むし
ろ、セメント系材料を凝結して、耐火物のショットクリ
ーチングを可能とする、即ち、滑り落ちあるいはたるみ
を回避することを可能とする、ゼラチン状の塊にすると
考えられる。

【００２６】消石灰は、約９：１（即ち、９部の水に対
し１部の消石灰）〜１：１（１部の水に対し１部の消石
灰）の範囲である溶液状態にて使用されると好ましく、
より好ましくは、４：１〜２：１の範囲の溶液である。
凝結調整混和剤の最も好ましい濃度は４：１であり、そ
の理由は、耐火性キャスタブルに加えられるべき更なる
消石灰（Ｃａ(ＯＨ)₂）がより少量に低減できるからで
ある。加えられるべき消石灰の最適な量はより少なくす
ることが好ましく、滑り落ちを阻止するために必要とさ
れる最小限の量であれば好ましい。この量は、周囲温度
及びポンピングを可能とするためにどれだけの量の調整
剤をキャスタブルに加えるべきかに依存して変更され得
る。水は、消石灰を耐火性キャスタブルに注入するため
の溶剤としてのみ使用されることが好ましい。

【００２７】別の様式、即ち、ガロン／トンという単位
にて述べると、耐火物のトン当たりに必要とされる凝結
調整混和剤の量は、キャスタブル耐火物の１トン当た
り、０．５〜２ガロン（１．８９〜７．５７リットル）
の範囲であり、好ましい量は１トンにつき１ガロン
（３．７９リットル）である。凝結調整混和剤の好まし
い範囲は、乾燥状態における耐火物への化学物質の添加
として、０．０２〜０．２０重量％である（水対耐火物
１トン当たりに消石灰混合物が１ガロン加えられたもの
の比が４対１である場合、乾燥状態にて耐火物に約０．
１０重量％の消石灰が存在することになる）。

【００２８】本発明は、同様の耐火性キャスタブルをシ
ョットクリーチングする場合の凝結調整混和剤として消
石灰とケイ酸ナトリウムとの比較を示す以下の例ととも
に、更に記載される。以下の例及び試験結果は例示のみ
の目的にて記載されている。比率に関しては、特別に記
載のない限り、重量％にて記載されている。実施例１試験は、特定の低セメント耐火物を使用するショットク
リーチング工程に使用される場合の３つの異なる凝結調
整混和剤の効果及び結果を比較するために実施された。

【００２９】試験に使用される耐火物は、表１に示す組
成を有する高炉トラフ用キャスタブルである。

【００３０】

【表１】耐火物は、従来より周知の混合機（即ち、パドルミキサ
あるいは連続式ミキサ）を用いて湿性混合物として調製
され得る。この耐火物材料を使用した場合、消石灰の使
用は、ケイ酸ナトリウム硬化促進剤を用いた同様の材料
より優れた物理特性を有する耐火物を提供することが明
らかにされた。表３は、消石灰を使用した場合に得られ
た耐火物材料の改良された特性を示すショットクリーチ
ング用耐火物材料の試験結果を示す。

【００３１】前述の耐火性キャスタブルのショットクリ
ーチングは、「２．８」に設定した混和ポンプにて実施
され、この設定値は１時間当たり約１２ガロンに等し
い。１時間につきほぼ１０トンでは、分散ノズルにおい
て供給される耐火性キャスタブルは、各混和剤に対して
耐火物１トン当たり１．２ガロンに変換される。表２に
は、異なる密度及び濃度に基づく割合（％）を記載し
た。

【００３２】

【表２】得られた凝結耐火物の各サンプルを試験し、得られた特
性を表３に示す。

【００３３】

【表３】表３に示すように、消石灰の単独での使用、あるいは少
量の塩化カルシウムとともに使用することにより、硬化
促進剤としてケイ酸ナトリウムを使用して噴霧された同
様の耐火物材料と比較して、２３０°Ｆ（約１１０℃）
及び２５００°Ｆ（約１３７１℃）において実質的によ
り高い曲げ強度を有する凝結耐火物が生成される。凝結
耐火物はまた硬化促進剤としてケイ酸ナトリウムを使用
して噴霧された同様の材料と比較して、腐食抵抗性が改
善されたことが示されている。

【００３４】試験結果は、ケイ酸ナトリウムが耐火物材
料の急速な凝結を引き起こすことを示している。硬化促
進剤として消石灰を使用することにより、約４０分で耐
火物材料の凝結が生成する。消石灰を塩化カルシウムと
ともに使用すると、耐火物の凝結は約５分で起こる。重
要なことに、消石灰の使用はケイ酸ナトリウムの硬化促
進剤と比較して耐火物材料の凝結を遅延させ、得られた
材料はほぼ増大された強度とより均一なモノリシック構
造を有する。この点に関し、耐火物の凝結時間が長くな
ることにより、耐火物が噴霧された層の「密着結合」を
可能にし、その結果、硬化促進剤としてケイ酸ナトリウ
ムを使用した耐火性キャスタブルを噴霧することにより
生成された条線あるいは積層効果と比較して、より均一
な材料が生成される。後者の混和剤の場合、硬化促進剤
としてケイ酸ナトリウムを使用した耐火性キャスタブル
の急速な凝結は、材料が幾層にも重なった状態にて表面
に噴霧される。噴霧された耐火物が迅速に凝結して幾層
にも重なることにより、タマネギの皮のような状態の構
造が形成され、同構造は耐火物のライニングの強度に影
響を与える。

【００３５】より緩やかに凝結し、噴霧された層の密着
結合を可能にする材料を提供することに加え、消石灰混
和剤は、混和剤としてケイ酸ナトリウムを使用した同様
の耐火物と比較して、耐火性キャスタブルのより均一な
噴霧が促進される。この点に関し、ケイ酸ナトリウムを
使用した場合、耐火性キャスタブルは迅速に凝結するの
で、同耐火性キャスタブルは分散ノズルから噴射される
間においても凝結された状態あるいは塊状になる。従っ
て、塗布されるべき表面に噴霧される際、材料の塊が噴
射され、既に述べたような「密着結合」が得られず一層
悪化した不均一な層が形成される。これに対し、消石灰
を用いた耐火性キャスタブルはより均一なテクスチャを
備えるとともに、耐火物のより均一な噴霧状態を提供す
る。

【００３６】更に、消石灰を使用することは、耐火物マ
トリックス中により少量の混和剤を導入するのみでよい
という更なる利点をも備える。この点に関し、表２に示
すように、乾燥状態の重量％において、わずか０．１１
重量％の消石灰のみがショットクリーチングされる耐火
物材料に供給されればよい。これに対し、ケイ酸ナトリ
ウムでは、ショットクリーチング可能な材料を生成する
ためには、０．３４重量％のケイ酸ナトリウムを耐火性
キャスタブルに添加する必要がある。この点に関し、耐
火物へ加えられるべき混和剤の量が多ければ多いほど、
同凝結耐火物中に含まれる残渣物質の量が多くなり、凝
結耐火物の特性に影響を与え得る。表４は、ケイ酸ナト
リウム、消石灰及び塩化カルシウムを加えた消石灰を使
用した結果として得られた耐火物中に見いだされたナト
リウム及びカルシウムの増加量を示すサンプルの分析結
果を示す。

【００３７】上述の通り、ケイ酸ナトリウムの硬化促進
剤と比較して高炉トラフ用キャスタブルに消石灰の硬化
促進剤を使用した場合の利点及び特異性が示されてい
る。

【００３８】

【表４】表４は、基本的に、凝結調整混和剤として消石灰あるい
は消石灰とともに塩化カルシウムを使用した場合、全て
の実用目的に対して、耐火物中に測定可能な更なるカル
シウムは検出されないことを示している。これに対し、
ケイ酸ナトリウムを使用した耐火物は、同様の耐火性キ
ャスタブルの対照試験キャストと比較して、耐火物サン
プル中の酸化ナトリウムの残渣量が２倍であることを示
す。

【００３９】ある点に関し、酸化カルシウム（ＣａＯ）
及び酸化ナトリウム（Ｎａ₂Ｏ）は、存在する量に応じ
て、最終的に硬化される耐火物系の使用温度を減ずる融
剤（fluxing agent）である。低セメント耐火物におい
て、酸化カルシウムは酸化ナトリウムより多量に存在し
ている。その理由は、アルミン酸カルシウムがセメント
系結合剤として使用されるからである。本発明に従っ
て、消石灰を添加することにより、耐火性キャスタブル
を含むアルミン酸カルシウムセメントに既に存在する酸
化カルシウムの量を増大させることはない。しかしなが
ら、凝結調整混和剤としてケイ酸ナトリウムを使用する
ことは、耐火物材料に存在し得る酸化ナトリウムの濃度
を顕著に増大する（表４参照）。酸化ナトリウムは、酸
化カルシウムより化学的により反応性の高い物質であ
り、しかもより強い融剤であるので、凝結調整混和剤と
してケイ酸ナトリウムを使用する場合、耐火物系中に、
たとえ少量の酸化ナトリウムを添加したとしても凝結耐
火物の最終的な物理化学的特性に好ましくない影響を与
えることになる。従って、消石灰の使用は、本発明の範
囲内において、耐火物のショットクリーチングする際に
必要な特性、即ち、滑り落ちず、かつたるむことのない
特性を提供することに加え、好ましくない物質が耐火物
系により少量しか加えられないので、混和剤が備え得る
好ましくない影響を最小限に留めることができる。

【００４０】上述の例は、従来の「トラフ用キャスタブ
ル」とともに混和剤として消石灰を使用することを例示
している。「トラフ用キャスタブル」という用語は、従
来より当業者に理解されている。以下の例は、異なる型
のキャスタブルとともに混和剤として消石灰を使用した
場合を示す。実施例２試験は、８０％アルミナキャスタブルを用いたショット
クリーチング工程における凝結調整混和剤としてケイ酸
ナトリウム及び消石灰を使用した場合の、効果及び結果
を調べるために実施された。

【００４１】試験に使用される耐火物は以下の組成を有
する。

【００４２】

【表５】耐火物は、従来より周知のミキサ（即ち、パドルミキサ
あるいは連続式ミキサ）を使用する湿性混合物として調
製される。上述の耐火性キャスタブルのショットクリー
チングは、垂直方向の壁における滑り落ちを効果的に排
除するために必要とされる設定値にて混和ポンプを用い
て実施される。速度は直接測定されてはいないが、混和
ポンプはケイ酸ナトリウム溶液ではより高く設定され、
添加速度の約２倍である。

【００４３】得られた凝結耐火物の各々のサンプルを試
験し、得られた特性を表６に記載した。

【００４４】

【表６】８０％アルミナキャスタブル耐火物と共に消石灰を使用
することは、ケイ酸ナトリウム硬化促進剤を用いた同様
のキャスタブルより優れた物理的特性を有する耐火物材
料を提供した。２３０°Ｆ（１１０℃）において、消石
灰とともに噴霧されたキャスタブルは、ケイ酸ナトリウ
ムと共に噴霧された同様の物質より実質的には高い曲げ
強度（ＭＯＲ）を有し、キャスト対照サンプルよりも高
い曲げ強度であった。２５００°Ｆ（１３７１℃）にお
いて、消石灰とともに噴霧されたキャスタブルの曲げ強
度（ＭＯＲ）は、対照キャストサンプルより低いもので
あったが、ケイ酸ナトリウムと共に噴霧された同様の物
質よりは遥かに高いものであった。

【００４５】

【表７】表７は、凝結調整混和剤として消石灰を使用した場合、
すべての実用的な目的に対して耐火物中に測定可能な量
のカルシウムの添加は検出されないことを基本的に示し
ている。これに対し、ケイ酸ナトリウムを使用する耐火
物は、同様の耐火性キャスタブルの対照試験キャストと
比較して、耐火物サンプル中に存在する酸化ナトリウム
の残渣は２倍であることが示されている。従って、凝結
調整混和剤として消石灰を使用することは、重量に関し
ては、ケイ酸ナトリウムを使用した場合と比較して、耐
火物系により少量の好ましくない物質のみが導入された
ことになり、優れた物理的特性を備えた凝結耐火物を提
供する。

【００４６】従って、本発明は、噴霧された耐火性キャ
スタブルのたるみ及び滑り落ちを阻止するとともに、噴
霧された耐火物材料の層が互いに「密着結合」するとと
もに一つのモノリシック構造に結合することを可能にす
るのに十分な凝結時間を備えた、耐火性キャスタブルの
ショットクリーチングに適した消石灰の混和剤を提供
し、それにより系は、従来のものより強化されたものが
得られる。消石灰はまた、たるみ及び滑り落ちを阻止す
るために必要とされる混和剤の量を、ケイ酸ナトリウム
と比較して低減できるので、融剤の残量をより少なく
し、しかもより容易に適用できる耐火物が得られる。

【００４７】本発明は好ましい実施形態に関して記載さ
れている。本明細書の内容を熟読及び理解することによ
り修正及び変更が可能であることが明らかであろう。例
えば、上述の表は、消石灰を単独で、あるいは少量の塩
化カルシウムとともに使用することを開示しているが、
例えば、塩化マグネシウム、硝酸カルシウム、硫酸マグ
ネシウム等のその他のアルカリ化合物が、低セメントキ
ャスタブル耐火物と共に使用する混和剤として、消石灰
と共に使用された場合と同様の作用を示す可能性が考え
られる。更に、湿式混合工程において消石灰を使用する
例を示したが、同様の効果及び利点は乾式混合工程にお
いて混和剤として消石灰溶液を使用しても得られると考
えられる。そのような修正及び変更の全ては、クレーム
された本発明あるいはそれに対応する内容の範囲内であ
る限り、本発明に包含され得ることを意図している。

【００４８】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
耐火性キャスタブルの滑り落ち、あるいはたるみを回避
するとともに、耐火物が噴霧された層の「密着結合」を
可能にする耐火性キャスタブルのショットクリーチング
処理に使用される混和剤が提供される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者サムエルビー．ボンソール，サードアメリカ合衆国 16801 ペンシルバニア州ステートカレッジブラッシュウッドドライブ 2110

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】耐火性構造物の表面に低セメント耐火性キ
ャスタブルを適用するための方法であって、前記方法
は、ａ）耐火性構造物の表面に適用するための完全に混和さ
れたキャスタブルを調製する工程と、前記耐火性キャス
タブルは、約４５〜７０重量％の高アルミナ骨材と、約
５〜３５重量％の金属性非酸化物と、約２〜６重量％の
アルミン酸カルシウムセメントとを含むことと、ｂ）前記耐火性キャスタブルを適用するために、加圧下
において供給ホースにより同耐火性キャスタブルを分散
ノズルに搬送する工程と、ｃ）前記ノズルにより一定の速度にて適用される前に、
消石灰を前記耐火性キャスタブルに添加する工程と、前
記消石灰は、前記分散ノズルにより適用される耐火性キ
ャスタブルの約０．０２〜０．４０重量％を含むことと
を備える方法。
【請求項２】前記金属性非酸化物は炭化物である請求項
１に記載の方法。
【請求項３】前記炭化物は炭化ケイ素である請求項２に
記載の方法。
【請求項４】前記耐火性キャスタブルは、アルミナ微粒
子、シリカ微粒子及び分散剤を含む請求項１に記載の方
法。
【請求項５】前記耐火性キャスタブルは炭素を含む請求
項４に記載の方法。
【請求項６】前記耐火性キャスタブルは金属を含む請求
項４に記載の方法。
【請求項７】前記耐火性キャスタブルは、湿性混合物と
して前記供給ホースにより搬送される請求項１に記載の
方法。
【請求項８】前記耐火性キャスタブルは、乾性混合物と
して前記供給ホースにより搬送されるとともに、前記消
石灰を含む前記乾性混合物に水が加えられる請求項１に
記載の方法。
【請求項９】前記消石灰は、水と消石灰との濃度比が約
１：１〜９：１の懸濁状態にある請求項１に記載の方
法。
【請求項１０】前記ノズルによる適用の前に、前記耐火
性キャスタブル中に塩化カルシウムが加えられる請求項
１に記載の方法。
【請求項１１】前記塩化カルシウムは前記消石灰を含む
前記耐火性キャスタブルに加えられ、前記消石灰とほぼ
等しい量が加えられる請求項１に記載の方法。
【請求項１２】構造物の表面に耐火性キャスタブルを適
用する方法であって、前記方法は、主として骨材とセメント系結合剤からなる耐火物材料を
完全に混合する工程と、前記耐火物材料を適用するために、同耐火物材料を加圧
下において供給ホースによって分散ノズルへと搬送する
工程と、前記ノズルにより一定速度にて適用される前に、前記耐
火物材料に消石灰を添加する工程と、前記消石灰は分散
ノズルにより適用される耐火物材料の約０．４０重量％
以下を含むこととを備える方法。
【請求項１３】ポンプにて送り出し可能な材料を生成す
るために、前記混合工程において十分な水が加えられる
請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】前記ノズルにより適用される直前に、前
記耐火物材料に水が加えられると共に混合される請求項
１２に記載の方法。
【請求項１５】前記水が前記消石灰に加えられる請求項
１４に記載の方法。
【請求項１６】構造物の表面に耐火性キャスタブルを適
用する方法であって、前記方法は、主として約４５〜７０％の高アルミナ骨材及び約２〜６
％のアルミン酸カルシウムセメントからなる耐火物材料
を完全に混合する工程と、前記耐火物材料を適用するために、加圧下において供給
ホースによって同耐火物材料を分散ノズルに搬送する工
程と、前記ノズルにより一定の速度にて適用する前に、前記耐
火物材料に消石灰を添加する工程と、前記消石灰は分散
ノズルにより適用される耐火物材料の約０．４０重量％
以下を含むこととを備える方法。
【請求項１７】前記高アルミナ骨材は約４０％あるいは
それ以上のアルミナ含量である請求項１６に記載の方
法。
【請求項１８】前記高アルミナ材料は褐色系溶融アルミ
ナ、平板状アルミナ、白色系溶融アルミナ、か焼ボーキ
サイト、ムライト及びマグネシア-アルミン酸スピネル
からなる群より選択される一つあるいはそれ以上の材料
を含む請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】前記高アルミナ骨材は約４０％あるいは
それ以上のアルミナ含量である請求項１に記載の方法。