JPS6291474A - 早硬性不定形耐火物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、高炉炉壁等の熱間吹付補修に用いる不定形
耐火物に係り、特に５００〜６００’Ｃと高温の熱間で
の接着強度がすぐれ、また酸化性雰囲気下での使用にお
いてもすぐれた強度を発揮する不定形耐火物に関する。

従来技術とその問題点 従来、高炉等窯炉の熱間吹付補修に使用されている不定
形耐火物としては、キャスタブル耐火物が代表的である
。キャスタブル耐火物は、耐火性骨材に結合剤（バイン
ダー）として粘土、セメント類、珪酸塩、リン酸塩、硼
酸塩等を配合し、水で混練して流動性を付与したもので
ある。しかし、従来のキャスタブル耐火物では、内張り
がドロマイト系耐火物の場合には煉瓦の消化現象が発生
し、また炭素含有系耐火物の場合には水蒸気酸化を促進
し、内張り耐火物の損傷が顕著となる。

そこで、これらの問題を解決すべく種々研究がなされ、
最近結合剤に熱硬化性樹脂を使用したものが提案されて
いる。例えば、特開昭５８−２１３６８１には、耐火性
骨材にフェノール樹脂とアルミナセメントを添加混合し
てなる高炉用吹付耐大物が開示されている。また、特公
昭５７−３６３３には、結合剤としてフェノール樹脂と
Ｃａ（ＤＨ）２を併用したものが示され、さらに特開昭
５６−１６９１７３には、フェノール樹脂とＨｏＯ、Ｃ
ａＯ、Ｈａ（開）２　、　Ｃａ　（ｏＨ）２を併用した
結合剤を用いた耐火組成物が提案されている。

すなわち、樹脂バインダーの場合は、熱間付着性が良好
であるとともに、炭化して炭素結合を生成させると従来
の無機バインダーに比べ強度、耐熱性、耐食性、耐スポ
ーリングが著しく高くなる。

しかしながら、一般的なフェノール樹脂（門８以下）は
酸化性雰囲気では燃焼消失して結合剤としての効果がな
くなるため、使用箇所は高炉、転炉、電気炉、コークス
炉等非酸化性雰囲気下の操業個所に限定されている。

しかるに、上記非酸化性雰囲気操業炉の場合にも熱間吹
付補修は開放状態で行なわれるため、実質上酸素を遮断
することは不可能である。そのため、従来提案されてい
る前記の樹脂バインダー使用の吹付耐大物では、強度の
低い吹付施工体しか得られないのが実情であった。

そこで、この発明者らは、前記実情にかんがみて、特に
酸化性雰囲気下における耐火物自体の強度の向上をはか
った甲硬性不定形耐火物を先に提案した（特願昭５９−
１５４４．５０＞。その早硬性不定形耐火物は、耐火性
骨材にＰＨ９〜１３、粘性１５０ＣＰ以下の親水性レゾ
ール型フェノール樹脂とセメン１〜物質とからなる結合
剤を添加配合することを特徴とするもので、結合剤の混
練液に酸化雰囲気に強い樹脂バインダーを用いたことに
より、里硬性に冨むのみならず酸化性雰囲気下で良好な
強度を示ず効果を有するものである。しかしながら、こ
の早硬性不定形耐火物の場合は、４００’Ｃを超える耐
火物壁面に対する吹付は施工においては、接若強度が低
下するという難点が判明した。

発明の目的 この発明は前記の先に提案した早硬性不定形耐火物の熱
間接着強度をより向上させるためになされたもので、４
００’Ｃ以上の壁面温度に対しても高接着力が得られる
早硬性不定形耐火物を提案することを目的とするもので
ある。

発明の構成 この発明に係る早硬性不定形耐火物は、耐火性骨材に、
セメント物質とＰＨ９〜１３．粘性１５０ＣＰ以下の親
水性レゾール型フェノール樹脂および珪酸アルカリとか
らなる結合剤と、リン酸系硬化剤を配合することを特徴
とするものである。

耐火性骨（３に結合剤としてフェノール樹脂を用いたも
のは、前記した通りすでに提案されている。

また、特公昭５７−３６３３に開示されている非水自硬
性耐火モルタルにもレゾール型フェノール樹脂が用いら
れている。しかし、従来公知の吹付は補修材に使用され
ているフェノール樹脂は、ＰＨが８以下の一般的なもの
であり、また１２０〜１３０’Ｃで熱硬化性を示すレゾ
ール型のフェノール樹脂の場合もＰＨ７〜８と高ＰＭの
ものではない。この程度のＰＨのフェノール樹脂を用い
たものでは、前記した通り強度上の問題により非酸化性
雰囲気下に限られ、酸化雰囲気下での使用は不可である
。

しかし、この発明におけるＰＨ９〜１３．粘性１５０Ｃ
Ｐ以下の親水性レゾール型フェノール樹脂の場合は、酸
化雰囲気下で十分な強度が１ｑられる。ここで、ＰＨを
９〜１３に限定したのは、ＰＨ９以下では硬化が遅くな
り、ＰＨ１３以上では取扱い上危険性が生じるからで市
る。また、粘性は強度および吹付は作業性と関係し、親
水性レゾール型フェノール樹脂の粘性が２３０ＣＰ以上
では酸化雰囲気下で十分な強度が得られず、また１５０
ＣＰ以上では吹付は作業性も悪い。このため粘性は１５
０ＣＰ以下とした。

上記親水性レゾール型フェノール樹脂の添加量は骨材に
より異なり、例えばシャモノ１〜Ｎ骨材（Ａ１２０３６
０％クラス）の場合は、樹脂液成分量として５〜２０重
量％程度が好ましい。すなわち、５重量％以下では、結
合剤量不足により強度発現が少なく、２０Ｍ量％以上の
多量使用においては、逆に強度低下が生じるためである
。骨材材質がシャモットより重いものの場合は、これよ
り少ない領域に、また軽い骨材の場合は多い領域に当然
変動する。例えば、コルディライト質量材の場合は、約
５％稈多い領域に移り、１０〜２５重量％程度となる。

なお、シャモツト質、ムライト質骨材等の場合は、熱膨
張が大きいため、壁面に付着したものがその熱膨張のた
めに剥離しやすい。これに対し、コーディライ１へ質量
材の場合は、低熱膨張性であるため、壁面付着性が良好
である。従って、耐火性骨材としては、シャモツト質や
ムライト質骨材よりもコープイライト質骨材等のように
低熱膨張性の骨材を使用するのが好ましい。なあ、低熱
膨脹性材料としては、コープイライトの外に、ユークリ
プタイト、スボジウメン、ベタライト、チタン酸アルミ
ニウム、ガラス状シリカ等が知られている。

セメント物質としては、ポルトランドセメント類、アル
ミナセメント類、ρ−アルミナを使用することができ、
特にアルミナセメント類とρ−アルミナが最適である。

使用量としては、０．５〜２０重量％、好ましくは１〜
１０重量％である。すなわち、０．５重量％以下では硬
化性に問題があり、２０重量％を超えると耐食性の面で
好ましくないからである。

この発明において、珪酸アルカリ（無機ポリマー）を使
用したのは、以下に示す理由による。

吹付は補修材としては、熱間接着強度の物性値は最も重
要な項目である。単体の強度がいかに高くとも、接着強
度が無ければ、吹付は材は補修箇所から脱落してしまう
。この発明では、特に４００°Ｃ以上の熱間接着強度を
より高めるために、水ガラスとして知られる珪酸アルカ
リ（珪酸塩）を使用した。すなわち、珪酸塩の場合は、
リン酸ソーダや硼酸ソーダ等の他の無機ポリマーに比べ
粘性が高いため接着強度が増大するものと推察される。

使用できる珪酸アルカリは、水ガラスとして知られる珪
酸ソーダ、珪酸カリおよびそれらの変性品であり、液状
のものと粉末化したものとかある。

ソーダ塩の場合、水ガラスは５ｉ０２／Ｎａ２Ｏのモル
比が２〜４でＪＩＳでは１〜３号品が定められている。

この珪酸アルカリの使用量としては、１０〜３０重量％
、好ましくは１５〜２５重量％である。すなわち、１０
重量％未満では効果が不十分であり、３０重量％を超え
ると熱間曲げ強度が低下するためである。

またこの発明において、リン酸系硬化剤を用いたのは、
以下に示す理由による。

一般に不定形耐火物の場合は、硬化が遅いと流下現象す
なわちダレが生じて吹付は作業性を悪くする場合がある
。この解決策としては、硬化性を可及的に早くしてやる
ことが考えられる。この硬化促進の方法としては種々考
えられるが、この発明では硬化促進剤としてリン酸系硬
化剤を用いた。

すなわち、リン酸系硬化剤の場合は前記珪酸アルカリ（
結合剤）と効果的に反応し大きな硬化促進効果が得られ
付着率が増大することにより、吹付は作業性が良好とな
る効果を秦する。そして、珪酸アルカリで向上させた熱
間接着強度を低下させることがない。使用する硬化剤と
しては粉末リン酸、粉末リン酸アルミニウム、ポリリン
酸アルミニウムがあるが、このうち特に粉末リン酸アル
ミニウムが好ましい。粉末リン酸アルミニウムとは、第
１リン酸アルミニウムを主成分とする溶液を噴霧乾燥等
の手段により粉末化したものである。このリン酸アルミ
ニウムは正リン酸（ＨａＰＯ４）で、水素原子の１つが
アルミニウムで置換されたものであるからリン酸より酸
性度が弱く、ポリリン酸アルミニウムのごとく不溶性で
ないために、この発明における硬化剤として適する。上
記硬化剤の添加量としては、０．５〜４重量％、好まし
くは１〜３％である。０．５重量％未満では付着率増大
の効果が小さく、４重量％を超えると付着率の低下がみ
られるためである。　なお、骨材粉末やセメシト類等の
粉末の分散を促進するための分散剤の使用は公知であり
、この発明においても例えばメタリン酸ソーダ系分散剤
を３％程度使用する。

実施例 耐火性骨材として、コープイライト質骨材、ムライト質
骨材、結合剤としてハイアルミナセメント、分散剤とし
てメタリン酸ソーダ、無機ポリマーとして珪酸ソーダ、
硬化促進剤として粉末リン酸アルミニウム、混線液とし
て第１表に示すフェノール樹脂Ａを用い、第２表に示す
配合割合の早硬性不定形耐火物を得、得られた不定形耐
火物の特性を第３表に示す（試片サイズ：４０ｘ４０ｘ
　１６０ｍ）。なお比較のため、無機ポリマーおよび硬
化促進剤を使用しなかった例（先願発明）と、混線液と
して一般的なＰＨの低い第１表のフェノール樹脂Ｂを用
い無機ポリマーおよび硬化促進剤を使用しなかった例を
従来例として併せて示した。

次に、第２表に示す各不定形耐火物を内容積２１００ｍ
”の高炉シャフト部に下記に示す条件で吹付けた時の付
着率、吹付は時のダレ、硬化時間と吹付は施工体の耐食
性を第４表に示ず。

吹付は条件 １、吹付は機 ロータ一式吹付は機 吹付は圧・・・・・・３に９ｆ／ｃＩＸ回転数・・・・
・・２０ｒ、　ｐ、　ｍ吐出量・・・・・・２０〜３０
に３／ｍ１ｎ２、吹付は量 各３トン 第３表、第４表より明らかなごとく、この発明の早硬性
不定形耐火物は従来品に比べ早硬性に富み、酸化性雰囲
気下で良好な強度を示すのみならず、４００°Ｃ以上の
熱間接着強度がきわめて高い。

また、吹付は時のダレもなく短時間で高い付着率を示し
、ざらに、すぐれた耐食性を示した。

以下余白 第１表　　混　練　液 第２表　配合割合（ｗｔ％） 第３表　特　　性 第　　　４　　　表 発明の詳細 な説明したごとく、この発明の早硬性不定形耐火物は酸
化雰囲気下における耐火物自体の強度が高い上、４００
’Ｃ以上の熱間においてすぐれた接着強度を有するため
、壁面温度が酸化性雰囲気下４００℃以上の耐火物壁面
に対する吹付は補修にすぐれた効果を発揮し、高炉、転
炉、電気炉等の工業窯炉の熱間吹付は補修材として極め
て有用性に富むものである。

出願人　　住友金属工業株式会社 同　　　日本特殊炉材株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 耐火性骨材に、セメント物質とＰＨ９〜１３、粘性１５
   ０ＣＰ以下の親水性レゾール型フェノール樹脂および珪
   酸アルカリとからなる結合剤と、リン酸系硬化剤を配合
   することを特徴とする早硬性不定形耐火物。