JPH1192241A - 不定形耐火物 - Google Patents

不定形耐火物

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JPH1192241A
JPH1192241A JP9252135A JP25213597A JPH1192241A JP H1192241 A JPH1192241 A JP H1192241A JP 9252135 A JP9252135 A JP 9252135A JP 25213597 A JP25213597 A JP 25213597A JP H1192241 A JPH1192241 A JP H1192241A
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JP
Japan
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refractory
spherical
powder
weight
particle diameter
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JP9252135A
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English (en)
Inventor
Yuji Narita
雄司 成田
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Nippon Steel Corp
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 流込みあるいは圧入施工時の流動抵抗が大幅
に減少し、施工能率が大幅に向上する不定形耐火物を提
供する。 【解決手段】 嵩密度が1.0〜3.0g/cm3 で、
粒子径が0.1〜2.0mmの中空粒子または造粒化粒
子の球状耐火物粉を耐火性骨材の10〜35重量%配合
した不定形耐火物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば鉄鋼製造プ
ロセスにおける各種窯炉の内壁の形成あるいは補修に用
いる不定形耐火物、特に流込み施工や圧入施工に用いる
不定形耐火物に関する。
【0002】
【従来の技術】鉄鋼製造プロセスの各種窯炉に対する耐
火物内張りの形成、あるいはその内張りを補修する手段
として、最近、様々な施工方式で不定形耐火物が盛んに
使用されている。
【0003】流込み施工や圧入施工に用いられる不定形
耐火物は、粒度調整された耐火性骨材に、適量の結合剤
が配合されたもので、施工の際に、適当量の水分が添加
されて、被施工部に充填される。
【0004】不定形耐火物の特性としては、緻密な施工
体が得られることおよび流込み施工時の流動抵抗あるい
は圧入施工時の圧入抵抗が小さいことが要求される。
【0005】従来、施工体の緻密性を向上させるため、
不定形耐火物に耐火物微粉および分散剤を添加し、低水
分化を図ることがおこなわれている。さらに、界面活性
剤等の発泡剤や一部の多糖類を少量添加し、一層の低水
分化を図る場合もある。
【0006】一方、流動抵抗あるいは圧入抵抗(以下、
一括して「流動抵抗」という)は、耐火物微粉の添加に
より、むしろ大きくなる傾向がある。流動抵抗が大きく
なると、施工所要時間が長くなるため施工能率が悪化
し、最悪の場合、パイプ等に詰まり、施工不可となる。
【0007】上記の問題に対し、特開平3−11517
6号公報には、流動抵抗を小さくするために、平均粒子
径1〜100μmの球状耐火物粉を配合した圧入施工用
耐火物が提示されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】不定形耐火物の施工能
率を改善するには、前述したように、不定形耐火物の流
動抵抗を小さくする必要がある。
【0009】特開平3−115176号公報に提示され
た手段では、不定形耐火物は極度に緻密化されるため、
熱処理過程での水分蒸発等発生ガスの解放を妨げ、耐火
物に亀裂を生じせしめ、耐火物の耐用寿命を低下させる
遠因となる。さらに、粒子自体が細粒であるだけに理論
密度に近く、他の骨材より重くなるため、偏析、沈降が
生じ易く、均一混合、混練が困難となる等の問題があ
る。
【0010】本発明の目的は、流込みあるいは圧入施工
時の流動抵抗が大幅に減少し、施工能率が大幅に向上す
る不定形耐火物を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明者は従来の不定形
耐火物がもつ流動抵抗性の問題を解決するため研究を重
ね、以下の知見を得た。
【0012】(a) 嵩密度が1〜3g/cm3 で特定粒子
径の球状耐火物粉を所定量配合すると、不定形耐火物の
流動抵抗が下がり、また低水分化にも有効であること。
【0013】(b) 上記の球状耐火物粉が、中空粒子また
は造粒化粒子もしくはこれらの混合物で効果があるこ
と。
【0014】本発明は以上の知見に基づいてなされたも
のであり、その要旨は以下の(1) および(2) のとおりで
ある。 (1) 嵩密度が1.0g/cm3 以上、3.0g/cm3
以下で、粒子径が0.1mm以上、2.0mm以下の球
状耐火物粉を、耐火性骨材の10重量%以上、35重量
%以下に配合したことを特徴とする不定形耐火物。 (2) 上記球状耐火物粉が、中空粒子または造粒化粒子も
しくはこれらの混合物からなることを特徴とする(1) 項
に記載の不定形耐火物。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明で、嵩密度が1.0g/c
3 以上、3.0g/cm3 以下の球状耐火物粉を用い
る理由について説明する。
【0016】後述の実施例に示すように、嵩密度が1.
0g/cm3 以上、3.0g/cm3 以下の球状耐火物
粉、すなわち、具体的にはアルミナ中空球を17〜28
重量%配合した不定形耐火物粉で、流動抵抗が減少する
ことが判った。一方、嵩密度が1.0g/cm3 未満で
は、水より軽いため球状耐火物粉が浮遊分離しやすく、
3.0g/cm3 より大きいと他の骨材との密度差で沈
降分離しやすい。
【0017】したがって、本発明では、嵩密度が1.0
g/cm3 以上、3.0g/cm3以下の球状耐火物粉
を用いるとしている。好ましくは、1.5g/cm3
上、2.5g/cm3 以下である。
【0018】次に、球状耐火物粉の粒子径を0.1mm
以上、2.0mm以下とした理由を説明する。球状耐火
物粉の粒子径が0.1mm未満では、不定形耐火物中の
微粉や結合剤との凝集が生じ易く、そのため微粒化によ
る富流動性、すなわちベアリング効果が減殺され、流動
抵抗が減少しない。また、添加水分の吸着による結合剤
の反応不足が生じ、好ましくない。
【0019】一方、粒子径が2.0mmより大きいと他
の骨材と同じ粒子径域となり、骨材としての強度、耐食
性等本来の性能を著しく損なう恐れがある。好ましくは
0.5mm以上、1.3mm以下である。
【0020】次に、球状耐火物粉の割合を、耐火性骨材
の10重量%以上、35重量%以下とした理由を説明す
る。流動抵抗を減少させるベアリング効果は、球状耐火
物粉の割合を耐火性骨材の10重量%以上にすると得ら
れるが、10重量%未満ではほとんどその効果が得られ
ない。また、35重量%を越えると、施工体そのものが
多孔質化したものとなり、材料強度が不足し、耐食性が
極度に低下する。好ましくは、20重量%以上、30重
量%以下である。
【0021】本発明では、上記の嵩密度を有する球状耐
火物粉として、実施例で示すように、中空化した粒子や
造粒処理した球形粒子を単独または混合して用いる。な
お、中空粒子と造粒化粒子の効果は同等であり、その混
合割合は特に限定するものではない。
【0022】上記の球状耐火物粉の材質は、特に限定さ
れるものでなく、例えば、Al2 3 、MgO、Cr2
3 、スピネル、ムライト、ジルコン、ZrO2 などか
ら選ばれる一種または二種以上でよい。その球状化は例
えば加熱溶融法、溶融噴霧法、溶融滴下法、湿式反応法
および転動法など各種の方法から得られる。特に造粒に
よる球状化は、流動層型造粒機を用いると、粒子径調整
が容易で、この時の接合剤として撥水性のアクリル樹脂
を用いると、常温下で強度の高い一種の疑似ボールベア
リングが得られ、樹脂濃度の調整で上記嵩密度の特定も
容易である。他方、噴霧型の造粒法は個々の粒子の凝集
体となり易く、粒子径はそろうが粒子形状は球形とは言
えず不向きである。粒子形状は、真球が望ましいが、角
張った粒子でなければ真球でなくても良い。
【0023】本発明の不定形耐火物は、嵩密度が1.0
g/cm3 以上、3.0g/cm3以下で、粒子径が
0.1mm以上、2.0mm以下の球状耐火物粉を10
重量%以上、35重量%以下に含む耐火性骨材に結合剤
が配合される。また、低水分化のために、分散剤を添加
しても良い。
【0024】前記の球状耐火物粉以外の耐火性骨材の種
類は従来と変わりなく、例えば、マグネシア、ドロマイ
ト、マグ・クロ、ピクロクロマイト、スピネル、アルミ
ナ、アルミナ−シリカ、シリカ、ジルコン、ジルコニ
ア、カーボンなどから選ばれる。更に、施工後の施工体
本来の要求特性から必要に応じて、炭化物、窒化物、ほ
う化物などから選ばれる組み合わせも任意である。
【0025】結合剤は、耐火物の結合剤として知られる
ものから適宣選択して使用することができる。即ち、ア
ルミナセメント、リン酸塩、けい酸塩ならびにフェノー
ル樹脂などの合成樹脂、等が挙げられる。その割合は耐
火性骨材に対して外掛け2〜40重量%である。
【0026】分散剤としてはヘキサメタリン酸ソーダや
炭酸ソーダなどの無機塩、あるいは、スルホン酸ソーダ
やクエン酸ソーダなどの有機酸塩から必要に応じて適宣
選択されるもので、耐火物の助剤として知られているも
のである。その割合は耐火性骨材に対して外掛0.01
〜2.5重量%程度でよい。
【0027】以上の他にも、ピッチ粉、金属粉、ファイ
バ類、高級アルコールおよび油脂類を適当量添加しても
良い、また、低水分化のための助剤として多糖類、界面
活性剤を使用することも従来通りの処置で良く、本発明
の効果への悪影響は全くない。
【0028】施工時には、水分を不定形耐火物に対し外
掛け3〜30重量%程度の割合で添加して充分混合した
後、スタンピング、流し込み、あるいはポンプ圧送にて
注入し、施工対象部位に充填する。即ち、低水分型のス
タンプも高水分型のスラリ輸送による施工も対応可能で
ある。
【0029】
【実施例】(実施例1)粉砕によって5mm以下に粒度
調整した焼結アルミナを骨材とし、結合剤としてアルミ
ナセメントを外掛け12重量%と珪酸ソーダを外掛け
1.0重量%配合した不定形耐火物に対し、表1に示す
5種類の球状耐火物粉を単独あるいは組み合わせて配合
した場合の流動性を調査した。なお、表1に示す球状耐
火物粉の嵩密度は、中空アルミナA、BおよびCが、い
ずれも1.0〜3.0g/cm3 の範囲にあり、中実ア
ルミナDが3.0g/cm3 より大きく、発泡シリカE
が1.0g/cm3 未満であった。
【0030】
【表1】
【0031】表2に、不定形耐火物の組成と流動性をフ
ロー値、ポンプ圧力および圧入の作業性で評価した調査
結果を示す。
【0032】
【表2】
【0033】ここでフロー値の測定は、JISR252
1に規定されたフローコーンテーブルおよび測定法にて
おこなった。また、ポンプ圧力は、スクイズ式ポンプに
て17mmの隙間に不定形耐火物を圧入した時の圧力で
あり、その圧入時の作業性を球状耐火物粉を配合しない
比較例1の作業性を基準として評価した。
【0034】表2に示すように、比較例2ではフロー値
は良好であったが、混練中に沈降が生じ、ポンプ圧力の
低減は殆ど認められなかった。また、比較例3では球状
耐火物粉として配合した発泡シリカが浮上分離し易く、
混練中に発泡シリカ球内に水が浸透したため、添加水量
を増加し、フロー値を維持したが、ポンプ圧力が増大
し、作業性が悪化した。
【0035】これに対し、本発明例1〜4では、ポンプ
圧力が減少し作業性の改善が認められた。特に、本発明
例2ではポンプ圧力が大幅に減少し、作業性の著しい改
善が認められると共に、添加水量も少なく、最も良好な
結果を得た。
【0036】(実施例2)RH真空脱ガス装置の下部槽
と浸漬管との接続部の損傷部に対し、実施例1で示した
本発明例2の不定形耐火物を熱間(275℃〜505
℃)で圧入施工した。図1は圧入施工の要領を示す施工
部の縦断面の模式図である。
【0037】同図に示すように、あらかじめ設置した円
筒形中子1と下部槽2および浸漬管3との隙間に、U字
形の圧入ランス4で不定形耐火物5を充填し、最小20
mm、最大100mmの厚さで施工した。その後、約6
0分放置して水分を蒸発させ、さらにバーナで900〜
1100℃に加熱して熱硬化させた後に操業に復帰さ
せ、耐用寿命を調査した。表3に耐用寿命の実績値を表
2の比較例1の不定形耐火物を施工した場合と比較して
示す。
【0038】
【表3】
【0039】表3に示すように、本発明例2の不定形耐
火物の施工により耐用寿命の大幅な改善が得られること
が判った。
【0040】(実施例3)炉高5mのコークス炉で、熱
変形した保護板と炉体煉瓦との間に約3.5m2にわた
って、10〜20mmの幅で空隙が生じ、炉締力の伝達
が不良となっていたので、不定形耐火物である整粒した
モルタルをスクイズ式ポンプで注入して補修した。
【0041】従来例では、最大粒子径3mmの粘土質系
材料である骨材に外掛け17重量%の粘土と珪酸ソーダ
を接合剤として配合し、これに30重量%の水を添加し
フロー値を220(-) としたモルタルを用いた。 これ
に対し、本発明例では、粒子径が53〜102μmの微
粉珪石を流動層型造粒機で造粒し、これに接合剤として
アクリル樹脂を噴霧して嵩密度が1.27g/cm3
粒子径が0.75mmの真球の粒子とし、これを上記骨
材と15重量%置き換えて配合したモルタルを用いた。
表4にモルタルの組成および施工結果を従来法と比較し
て示す。
【0042】
【表4】
【0043】表4に示すように、本発明例の場合には、
水分添加は24重量%にとどまり、注入圧力は1〜2k
gf/cm2 でポンプ負荷の小さい安定施工が可能とな
り、作業性が大幅に改善した。
【0044】
【発明の効果】本発明の不定形耐火物は流動抵抗が小さ
く、特に、溶鋼処理容器の熱間補修や、コークス炉保護
板裏の鉄皮内面の空隙のように狭い場所に迅速な施工が
要求される領域で、施工能率が大幅に向上する。
【0045】また施工体の緻密化により、耐用寿命も大
幅に向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】圧入施工の要領を示す施工部の縦断面の模式図
である。
【符号の説明】
1 円筒形中子 2 下部槽 3 浸漬管 4 圧入ランス 5 不定形耐火物

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 嵩密度が1.0g/cm3 以上、3.0
    g/cm3 以下で、粒子径が0.1mm以上、2.0m
    m以下の球状耐火物粉を、耐火性骨材の10重量%以
    上、35重量%以下に配合したことを特徴とする不定形
    耐火物。
  2. 【請求項2】 上記球状耐火物粉が、中空粒子または造
    粒化粒子もしくはこれらの混合物からなることを特徴と
    する請求項1に記載の不定形耐火物。
JP9252135A 1997-09-17 1997-09-17 不定形耐火物 Withdrawn JPH1192241A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Effective date: 20041207