JPH11292638A

JPH11292638A - 熱間吹付け補修材及び熱間吹付け補修方法

Info

Publication number: JPH11292638A
Application number: JP10101246A
Authority: JP
Inventors: Yukihiro Nakamura; 幸弘中村; Hitoshi Nakagawa; 仁中川; Hidetoshi Terajima; 英俊寺島; Takayuki Inuzuka; 孝之犬塚
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1998-04-13
Filing date: 1998-04-13
Publication date: 1999-10-26

Abstract

(57)【要約】【課題】吹付け補修材と水を混合して熱間で耐火物に
吹付け補修を行うに際し、少ない水の添加量で吹付け補
修層の強固な接着を可能にする熱間吹付け補修材及び熱
間吹付け補修方法を提供する。【解決手段】吹付け補修材を水と混合して熱間の耐火
物に吹付けることによって耐火物を補修する熱間吹付け
補修方法において、耐火物に吹付ける材料中に炭酸塩を
吹付け補修材当り２〜２０重量％含有することを特徴と
する熱間吹付け補修方法及びそのための熱間吹付け補修
材である。炭酸塩は、添加する水中に予め混合しておく
こともできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種窯炉の内壁を
熱間で吹付け補修するための吹付け補修材及び吹付け補
修方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】各種窯炉の内壁を構成する耐火物は、使
用経過とともに表面が溶融金属・溶融スラグとの反応に
よる溶損やスポーリングによって損耗し、耐火物の厚み
が減少する。これに対し、不定形耐火物よりなる補修材
を窯炉内壁が高温を保ったままの熱間で耐火物に吹付
け、耐火物の損耗部分に不定形耐火物による補修層を形
成して補修する熱間吹付け補修方法が知られている。

【０００３】吹付け補修においては、各種耐火物骨材に
リン酸ソーダあるいは珪酸ソーダ等をバインダーとして
添加した吹付け補修材１を用い、吹付け材を放出するノ
ズル３の直前において、この吹付け材に水２を混合し、
吹付け補修材１と水２とをエアー等でノズル３から吹き
出して耐火物５に吹き付ける。吹付け補修材に水を混合
するのは、高温の耐火物の表面を吹付けた水の蒸発熱に
よって冷却するためである。耐火物表面に吹付けられた
吹付け補修材は、耐火物表面に付着して硬化し、吹付け
補修層６を形成するが、耐火物表面の温度が高すぎる
と、吹付け補修材が十分な強度で耐火物表面に接着する
ことができない。耐火物及び付着した吹付け補修材の温
度が１０００℃以下であれば十分な強度で接着すること
が可能である。熱間吹付け補修においては、吹付け材と
混合する水によって耐火物表面を冷却し、接着強度の確
保を図っている。

【０００４】耐火物温度が１０００℃を超える耐火物に
熱間吹付けを行う場合、上記目的で吹付け補修材に添加
する水の量は、吹き付け補修材重量当り１５〜２０％が
必要である。水と混合した吹付け補修材が耐火物に付着
した後、この水が蒸発して耐火物表面から熱を奪うが、
水が蒸発して水蒸気となる際の体積膨張が大きく、この
水蒸気が吹付け補修層６から外部に抜けるため、吹付け
補修材で形成された耐火物の吹付け補修層６が多孔質に
なり、補修層の耐用性を低下させる原因となっている。
また、吹付け補修層６が十分な強度で固化する前に水蒸
気が大量発生するため、水蒸気が爆裂を起こして補修層
が剥離するという問題もある。

【０００５】発生した水蒸気の抜け道を作ることによっ
て上記問題を解決するため、金属Ａｌ、有機ファイバー
等を事前に吹付け材に添加して吹付ける方法が知られて
いる。吹付け材に含有される金属Ａｌが高温で水と反応
して水素ガスが発生して事前に水蒸気の抜け道を生成す
る。また、吹付け材に含有される有機ファイバーは、付
着した補修層の温度が上昇すると溶融して除去され、そ
のあとが水蒸気の抜け道となる。しかし、これら材料を
大量に混入すると、可燃性の水素ガスの発生、多量の有
機ファイバーの添加による繊維の絡み合いによる分散性
等の問題もあり、添加量には制約がある。そのため、上
記方法では水蒸気の問題を解決することができなかっ
た。

【０００６】また、耐スポール性を十分に有しない耐火
物に対して多量の水を添加した吹付け補修材を吹付ける
と、水の蒸発時に耐火物表面温度が急激に低下するた
め、耐火物を損傷させる懸念がある。

【０００７】特開平４−２８０８７７号公報において
は、マグネシアクリンカーを主材にした耐火骨材に融点
６０℃以下の熱可塑性フェノール樹脂粉、ピッチ、無機
質結合材、硬化促進剤、合成樹脂繊維を配合して吹付け
材とし、炉壁に乾式ガン等で熱間で吹付ける方法が開示
されている。この方法であれば水を含有しないが、熱間
で吹付けると発煙するため、作業性が悪いという問題が
ある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記課題を
解決し、従来に比較して少ない水の添加量で吹付け補修
層の強固な接着を可能にする熱間吹付け補修材及び熱間
吹付け補修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】即ち、本発明の要旨とす
るところは以下の通りである。（１）水と混合して熱間の耐火物に吹付けることによっ
て耐火物を補修するための熱間吹付け補修材において、
炭酸塩を、該炭酸塩を除く吹付け補修材１００重量部に
対して２〜２０重量部含有することを特徴とする熱間吹
付け補修材。（２）吹付け補修材を水と混合して熱間の耐火物に吹付
けることによって耐火物を補修する熱間吹付け補修方法
において、耐火物に吹付ける材料中に炭酸塩を吹付け補
修材当り２〜２０重量％含有することを特徴とする熱間
吹付け補修方法。（３）吹付け補修材を水と混合して熱間の耐火物に吹付
けることによって耐火物を補修する熱間吹付け補修方法
において、吹付け補修材と混合する水中に炭酸塩を吹付
け補修材使用量当り２〜２０重量％含有することを特徴
とする熱間吹付け補修方法。（４）上記（２）（３）の熱間吹付け補修方法によって
耐火物に第１層の熱間吹付け補修を行い、更に第１層の
上に緻密な施工体が得られる吹付け材を用いた熱間吹付
け補修方法によって第２層の熱間吹付け補修を行うこと
を特徴とする熱間吹付け補修方法。である。

【００１０】ＣａＣＯ₃、ＭｇＣＯ₃等の炭酸塩は、９
００℃を超える高温において酸化物と二酸化炭素とに分
解する。この反応は吸熱反応であり、分解に伴って多量
の熱を吸収する。本発明はこの作用に着目し、利用した
ものであり、高温の耐火物に吹付ける材料に炭酸塩を添
加し、この炭酸塩の分解吸熱反応で奪われる熱量に相当
する分だけ、水の添加量を低減して水蒸気発生による蒸
発潜熱を低減する。これにより、耐火物の冷却能力を保
持したままで水蒸気発生量を低減することができ、水蒸
気の多量発生に基づく問題を解決することができる。

【００１１】炭酸塩は、上記（１）のように吹付け補修
材に事前に含有させておくことも可能であり、また上記
（３）のように吹付け補修材に混合する水の中に予め含
有させておくことも可能である。上記（２）において
は、炭酸塩を（１）と同様に吹付け補修材に事前に含有
させておいてもよいが、吹付け直前にノズル内で吹付け
補修材及び水と混合させてもよい。いずれの場合も、ノ
ズルから放出する時点で吹付け補修材、炭酸塩と水が混
合するため、同じように効果を発揮することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明は、転炉、取鍋、混銑車等
の各種窯炉の内壁耐火物の損耗部分を、熱間で吹付け補
修によって補修する場合に好適な付着性にすぐれた吹付
け補修材及び吹付け補修方法である。図１に吹付け補修
法の概略を示す。吹付け補修材１は、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｍｇ
Ｏ、ＳｉＯ₂等の各種耐火骨材にリン酸ソーダあるいは
珪酸ソーダ等をバインダーとして含有する。

【００１３】本発明で用いる炭酸塩は、主にＣａＣ
Ｏ₃、ＭｇＣＯ₃等を主成分とするものが用いられる。
マグネサイトはＭｇＣＯ₃を、ドロマイトはＣａＣ
Ｏ₃、ＭｇＣＯ₃を、石灰石はＣａＣＯ₃をそれぞれ主
成分とし、本発明の炭酸塩として用いることができる。
炭酸塩は、高温の耐火物に付着した後円滑に分解して吸
熱反応を起こすことが必要なため、粒度は７４μｍ以下
の微細粉末とすることが好ましい。炭酸塩は、事前に吹
付け補修材１に混合させておく方法、あるいは添加する
水２中に混合させておく方法が採用できる。もちろん、
吹付けノズル３での吹付け補修材と水との混合直前まで
炭酸塩を独立で貯蔵しておき、ノズル３内で吹付け補修
材、炭酸塩、水の３者を混合することもできる。

【００１４】吹付け補修材、炭酸塩、水の混合物が高温
の耐火物５に付着して吹付け補修層６を形成すると、吹
付け補修層６の温度の上昇とともにまず水の蒸発が始ま
り、更に温度が上昇して吹付け補修層６の温度が９００
℃前後を超えると、炭酸塩の分解が始まる。例えばＣａ
ＣＯ₃であれば、分解してＣａＯとＣＯ₂ガスとにな
り、このときにモル当り４２．１ｋｃａｌの熱を吸収す
る。一方、水の蒸発潜熱はモル当り９．７２ｋｃａｌで
ある。２０℃の水が１００℃に加熱され、更に水蒸気と
なるまでに吸収する熱は、水１ｋｇ当り６２０ｋｃａｌ
／ｋｇである(1×(100-20)+9.72/18×1000)=620)。それ
に対し、２０℃のＣａＣＯ₃が９００℃に加熱され、更
に分解するまでに吸収する熱は、ＣａＣＯ₃１ｋｇ当り
５９３ｋｃａｌ／ｋｇであり(0.2×(900-20)+42.1/101
×1000=593) 、同一重量当りの吸収熱量は水とＣａＣＯ
₃とでほぼ等しい。ここで、ＣａＣＯ₃の比熱を０．２
とした。一方、同一重量当りのガス発生量は、水／Ｃａ
ＣＯ₃＝101/18＝５．６となり、水をＣａＣＯ₃に置き
換えればガス発生量は１／５以下に低減する。

【００１５】従来、水のみを用いて高温の耐火物を冷却
していた場合には、吹付け補修層の温度が低く、未だ十
分な強度を得ていない時点で大量の水が同時に蒸発する
ため、水蒸気が放出するに際して補修層が爆裂を起こす
ことがあった。また、水の添加量を減らすと、冷却能力
が不足して補修層が十分に強度を増す前に温度が上昇し
すぎ、吹付け補修材が粉塵として飛散する状況が見られ
た。

【００１６】それに対し、本発明の水と炭酸塩とを共用
して耐火物を冷却する方法では、水の量を低減すること
ができ、まずは量を低減した水が蒸発し、次いで温度が
上がったところで炭酸塩が分解してガスを発生するた
め、一時にガスが発生せず、また炭酸塩分解により発生
するガスは上記のように少ないので、合計ガス発生量も
従来に比較して低減する。また、炭酸塩が分解する温度
では吹付け補修層はバインダーの硬化が起こっているた
め十分な強度を得ており、更に後から発生する炭酸ガス
は水蒸気が抜けた経路をたどって抜けていくため、爆裂
などが発生する心配がない。

【００１７】炭酸塩が分解した後に生成する酸化物は、
炭酸塩がＣａＣＯ₃であればＣａＯであり、炭酸塩がＭ
ｇＣＯ₃であればＭｇＯである。これら酸化物はいずれ
も塩基性耐火物の主成分をなすものであり、吹付け補修
層６内に残存して耐火物骨材として機能することとな
る。

【００１８】炭酸塩の含有量は、吹付け補修材当り２〜
２０重量％とする。２重量％以上とするのは、２重量％
未満では炭酸塩を添加した効果を十分に得ることができ
ないからである。また２０重量％以下とするのは、２０
重量％を超えると熱間で使用中に残部の炭酸塩が分解
し、耐火物の組織を破壊するからである。

【００１９】添加する水の量は、従来は吹付け補修材当
り１５〜２０重量％であった。熱間補修する耐火物の温
度等によって最適な水の量を調整している。本発明にお
いては、添加した炭酸塩の重量比と同等の重量比の水を
削減することができる。

【００２０】吹付け補修材１は、空気によって搬送し、
吹付けノズル３から空気とともに放出する。添加水２は
ノズル３内において吹付け補修材１と混合し、吹付け補
修材とともにノズルから放出される。炭酸塩は、吹付け
補修材１に予め混合しておくことができる。また、炭酸
塩は、添加水２中に予め混合しておくこともできる。炭
酸塩粉末を含んだスラリー状の添加水２をノズル３内で
吹付け補修材１と混合することにより、炭酸塩を予め吹
付け補修材に混合した場合と同等の効果を得ることがで
きる。炭酸塩を吹付け補修材当り５％、水を吹付け補修
材当り１５％添加する場合、水１ｋｇに０．３３ｋｇの
炭酸塩を混合しておくこととなる。炭酸塩は、独立に貯
蔵しておき、ノズル内で吹付け補修材と水とに混合する
ことも可能である。

【００２１】上記のように、本発明の炭酸塩を添加した
吹付け補修によって熱間で耐火物表面に吹付け補修層を
第１層として形成した後、更に第１層の上に緻密な施工
体が得られる吹付け材を用いた熱間吹付け補修を行って
第２層の吹付け補修層を形成することができる。これに
より、第２層は吹付け時の温度が下がった第１層の上に
吹付けが可能となり、低水分で吹付けが可能となり緻密
な施工体を得ることができる。

【００２２】

【実施例】製鋼用転炉の内壁補修に本発明の吹付け補修
を適用した。表面温度１２００℃の垂直壁に対して吹付
けを行った。処理条件及び処理結果を表１に示す。吹付
け補修材１は、骨材にＭｇＯ骨材を用い、バインダーに
珪酸ソーダ、更に必要に応じて有機繊維を添加した。骨
材の粒度は１ｍｍ以下とした。本発明例Ｎｏ．１〜４、
比較例８においては、炭酸塩として吹付け補修材に粒度
７４μｍ以下のマグネサイトを添加した。添加するマグ
ネサイトの添加量は、以上の吹付け補修材（ＭｇＯ骨
材、珪酸ソーダ、有機繊維）の合計を１００重量部と
し、それに対する添加量（％）として表示している。本
発明例５においては炭酸塩として粒度４９μｍ以下の炭
酸マグネシウムを添加水中に混合した。添加水の水分
（％）、炭酸マグネシウム量（％）ともに、吹付け補修
材（ＭｇＯ骨材、珪酸ソーダ、有機繊維）の合計を１０
０重量部とし、それに対する添加量（％）として表示し
ている。吹付け結果については、吹付け作業性として付
着率と発塵状況を調査した。付着率は、吹付けた補修材
のうちの付着した補修材の量を％表示した。発塵状況は
目視観察の結果である。また、吹付け物性として、付着
した補修層の見かけ気孔率を測定した。結果を表１に示
す。

【００２３】

【表１】

【００２４】本発明例Ｎｏ．１〜４は炭酸塩としてマグ
ネサイトを本発明範囲内の量を吹付け補修材に混合して
添加し、本発明例５は炭酸塩として炭酸マグネシウムを
添加水に混合して添加した。いずれも付着率は７５％以
上、発塵状況は良好であり、見かけ気孔率も２７％以下
を確保することができた。

【００２５】比較例Ｎｏ．６は、水分量が少ないため冷
却が不十分であり、付着率が４０％と悪く、発塵状況、
見かけ気孔率も不良であった。比較例Ｎｏ．７は、水の
みで冷却しているため付着率と見かけ気孔率が不良であ
った。Ｎｏ．８は、吹付け補修材に炭酸塩としてマグネ
サイトを添加したものの添加量が不足し、付着率、見か
け気孔率ともに本発明の効果を発揮することができなか
った。

【００２６】

【発明の効果】本発明において、熱間吹付け時に吹付け
材中に炭酸塩を添加することにより、少ない水の添加量
で吹付け補修を行い、付着率、付着補修層の品質が向上
し、吹付け時の発塵を低減することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の熱間吹付け補修方法を説明する図であ
る。

【符号の説明】

１吹付け補修材２水３ノズル４吹付け流５耐火物６吹付け補修層７吹付け補修材＋空気

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者犬塚孝之君津市君津１番地新日本製鐵株式会社君津製鐵所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水と混合して熱間の耐火物に吹付けるこ
とによって耐火物を補修するための熱間吹付け補修材に
おいて、炭酸塩を、該炭酸塩を除く吹付け補修材１００
重量部に対して２〜２０重量部含有することを特徴とす
る熱間吹付け補修材。
【請求項２】吹付け補修材を水と混合して熱間の耐火
物に吹付けることによって耐火物を補修する熱間吹付け
補修方法において、耐火物に吹付ける材料中に炭酸塩を
吹付け補修材当り２〜２０重量％含有することを特徴と
する熱間吹付け補修方法。
【請求項３】吹付け補修材を水と混合して熱間の耐火
物に吹付けることによって耐火物を補修する熱間吹付け
補修方法において、吹付け補修材と混合する水中に炭酸
塩を吹付け補修材使用量当り２〜２０重量％含有するこ
とを特徴とする熱間吹付け補修方法。
【請求項４】請求項２又は３に記載の熱間吹付け補修
方法によって耐火物に第１層の熱間吹付け補修を行い、
更に第１層の上に緻密な施工体が得られる吹付け材を用
いた熱間吹付け補修方法によって第２層の熱間吹付け補
修を行うことを特徴とする熱間吹付け補修方法。