TW201446707A - 噴附用不定形耐火物 - Google Patents

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Abstract

本發明之課題為：使噴附用不定形耐火物的脫水性提昇而獲得緻密的施工材料，並且提高對被施工面的接著性，藉此實現噴附用不定形耐火物的高耐用化。其解決手段為：一種含有耐火材料、結合劑及水溶性醣質材料的噴附用不定形耐火物，係於前述耐火材料及結合劑之合計量100質量%中，含有15質量%以上55質量%以下之粒徑1mm以上的粗粒，並且含有15質量%以上40質量%以下之粒徑75μm以下的微粒，對前述耐火材料及結合劑之合計量100質量%，額外添加2質量%以上15質量%以下的前述水溶性醣質材料而成。

Description

噴附用不定形耐火物
本發明關於一種噴附用不定形耐火物，係在高爐、排放溝槽、魚雷車(Torpedo car)、轉爐、澆斗(ladle)、二次精煉爐、餵槽(tundish)、水泥旋轉窯、廢棄物熔融爐、焚化爐、或非鐵金屬容器等之各種金屬容器之耐火襯裡的補修等所施工的噴附用不定形耐火物。
噴附用不定形耐火物的施工，基本上係將水添加於耐火材料來進行，但是根據水的添加方法及與耐火材料之混合、拌合方法，大致分成溼式噴附施工方法與乾式噴附施工方法。溼式噴附施工方法，係將藉由攪拌機等使耐火材料與水事先拌合後的拌合物，以泵浦抽送，並於噴附噴嘴部導入結合劑(促凝劑)之後噴附的施工方法。另一方面，乾式噴附施工方法，係不事先拌合，將含有結合劑之耐火材料以乾粉的狀態在管內以空氣搬運，並於噴附噴嘴部添加水之後噴附的施工方法。
以往，於如此般溼式或乾式噴附施工方法所使用的噴附用不定形耐火物，已知有添加醣質材料的技 術。例如，於專利文獻1中揭示有：為了抑制於溼式噴附施工方法所使用之漿料狀的促凝劑中的水、凝結促進劑、分散劑、耐火性原料微粉等的分離，添加作為增黏劑之水溶性天然高分子多醣類(生物橡膠系增黏劑)的技術。且，於專利文獻2中揭示有：在滑動噴嘴用磚板的補修材中，為了提昇該接著性、分散性及接著強度，而添加蔗糖等醣類的技術。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2007-39256號公報
[專利文獻2]日本特開昭59-18173號公報
於噴附用不定形耐火物，要求有良好的施工性及對被施工面之優異的接著性(接著強度)。此點，於專利文獻1中記載有為了防止漿料的分離而添加水溶性天然高分子多醣類的主旨，可見其對施工性的考量，但並未記載有為了提昇對被施工面之接著性而添加水溶性醣質材料的主旨。且，專利文獻1中記載有：對漿料狀之促凝劑中的耐火性原料微粉100質量%，添加0.005質量%以上0.5質量%以下之水溶性天然高分子多醣類較佳的主旨(段落0044)。其添加量，當換算成對「也含有微粉以 外之骨材的100質量%的耐火性原料」的添加量時，該添加量極少(表1)。因此，並未達到對被施工面之接著性提昇的效果。
且，專利文獻2中記載有耐火材料僅由100目(mesh)以下(約0.1mm以下)之微粉所構成的主旨(第1表)。將如此般僅由微粉所構成之耐火材料應用於噴附施工時，微粉會吸收水分而凝塊，使耐火材料全體無法均勻地混合。亦即，會將混合不充分的材料搬送至噴嘴內，在從噴附噴嘴噴出之時，會產生有材料之不均勻地吐出，亦稱為脈動現象(pulsation phenomenon)。於噴附施工中產生脈動現象時，會成為不均勻的施工材料，導致施工材料之耐用降低。
且，僅由微粉構成耐火材料時，並不存在粗粒，故難以確保水分從施工材料中脫離的路線。水分難以從施工材料中脫離的話，會以水或水蒸氣的狀態滯留在施工材料內，脫水之後便成為空隙。產生有空隙的話，熔融金屬或溶渣會侵入而造成熔損，導致施工材料的耐用度降低。且，施工材料中的水分無法脫離，使水或水蒸氣過度囤積於施工材料內時，施工材料內的蒸氣壓會變高，有著招致施工材料猛烈崩壞亦稱為爆裂現象的危險性。
此外，專利文獻2的補修材，基本上為使用於滑動噴嘴用磚板的補修者。於滑動噴嘴用磚板的補修僅使用極微量的補修材，故脫水性的影響較小。但是，在例如用來補修窯爐之耐火襯裡之噴附施工時，其施工面積比 滑動噴嘴用磚板的補修更廣，且施工厚度較大的情況，由於施工材料積較大，故施工材料中的水分滯留、耐用度降低的影響會顯著地顯現出來。
在此，本發明所欲解決之課題，係使噴附用不定形耐火物的脫水性提昇而獲得緻密的施工材料，並且提高對被施工面的接著性，藉此實現噴附用不定形耐火物的高耐用化。
根據本發明之一觀點，提供一種噴附用不定形耐火物，其含有耐火材料、結合劑及水溶性醣質材料的噴附用不定形耐火物，該噴附用不定形耐火物係於前述耐火材料及結合劑之合計量100質量%中，含有15質量%以上55質量%以下之粒徑1mm以上的粗粒，並且含有15質量%以上40質量%以下之粒徑75μm以下的微粒，對前述耐火材料及結合劑之合計量100質量%，額外添加2質量%以上15質量%以下的前述水溶性醣質材料而成。
根據本發明，由於以特定量含有粒徑1mm以上的粗粒，故可確保水分從施工材料中脫離的路線。且，由於粒徑75μm以下之微粒的含量係規定在特定範圍內，故耐火材料與水容易混合，可不必大量添加水分，施工材料中的水分容易脫離，可獲得緻密的施工材料。
此外，水溶性醣質材料係以特定量添加，使水溶性醣質材料於施工時在耐火材料中發揮作為分散劑的作用，而使耐火材料的硬化反應緩和，故耐火材料容易密接於被施工面的凹凸。且，醣質材料一旦被加熱便會藉由脫水反應而使結構中的水分蒸發，使脫水聚合後的聚合物殘存於材料中。因此，聚合物中的碳成份在與被施工面之間的接著界面上形成碳鍵，可提昇對被施工面的接著性。
本發明之噴附用不定形耐火物，係含有耐火材料、結合劑及水溶性醣質材料而成。
作為耐火材料及結合劑，可以使用以往之於溼式或乾式噴附用不定形耐火物所普遍使用者。例如，作為耐火材料，可舉出：氧化鋁、二氧化矽、氧化鎂、氧化鈣、碳化矽、碳等，此外，也包括由上述2種以上的成份所組成的材料。作為結合劑，可舉出：水泥、磷酸鹽、矽酸鹽、氯化物、硫化物、氫氧化物、二氧化矽溶膠、氧化鋁溶膠等。
作為醣質材料，可舉出：醣類(單醣類、二醣類)，多醣類，寡醣，糖醇等，在此之中本發明使用水溶性者。水溶性醣質材料係如上述般於施工時在耐火材料中作用為分散劑。為了在施工時於水的存在下發揮良好的分散性，以使用分子量較小且水容易吸入構造體中的果糖、葡萄糖等之水溶性的單醣類較佳。
本發明之噴附用不定形耐火物，於耐火材料及結合劑之合計量100質量%中，含有15質量%以上55質量%以下之粒徑1mm以上的粗粒，並且含有15質量%以上40質量%以下之粒徑75μm以下的微粒。
粒徑1mm以上的粗粒未滿15質量%時，耐火材料中的微粒會過多，難以與水混合。因此，於噴附時會產生脈動而成為不均勻的施工材料，有產生空隙等的情況。且，施工材料中的水分無法脫離，在施工材料中之蒸氣壓過高的情況時有著引起爆裂現象的危險性。另一方面，粒徑1mm以上的粗粒超過55質量%時，耐火材料中的粗粒會過多，導致耐火材料的填充性降低，無法獲得緻密的施工材料。且，於噴附時的回彈現象會變多，使施工性變差。
且，粒徑75μm以下的微粒未滿15質量%時，施工材料中的微粉會變少，使耐火材料的填充性降低而無法獲得緻密的施工材料。且，耐火材料中的微粉變少的話，與結合劑及醣質材料的反應性會變差，而使施工材料強度的降低、對被施工面的接著性降低等，導致耐用度降低。另一方面，粒徑75μm以下的微粒超過40質量%時，耐火材料與水的混合性會變差，於噴附施工會伴隨著脈動，無法獲得均勻的施工材料。且，為了彌補耐火材料與水的混合不良，而以大量水分進行施工的情況，會成為多孔性的施工材料，於脫水性較差的情況會有空隙的產生，甚至有引起施工材料之爆裂現象的危險性。
本發明之噴附用不定形耐火物的水溶性醣質材料，係對耐火材料及結合劑之合計量100質量%，額外添加2質量%以上15質量%以下。醣質材料的添加量未滿2質量%時，在耐火材料中作為分散劑的效果會降低，對被施工面之凹凸部的密著性會變差。另一方面，醣質材料的添加量超過15質量%時，材料中的揮發成份會過多，使施工材料的組織成為多孔狀而導致施工材料強度降低，耐用度亦降低。
本發明之噴附用不定形耐火物，除上述之耐火材料、結合劑及水溶性醣質材料以外，可因應必要而含有分散劑、減水劑、增黏劑等。
又，為了獲得緻密的施工材料，同時提昇對被施工面的接著性，以耐火材料及結合劑之合計量100質量%中，含有20質量%以上40質量%以下之粒徑1mm以上的粗粒，並且含有20質量%以上30質量%以下之粒徑75μm以下的微粒，對耐火材料及結合劑之合計量100質量%，額外添加3質量%以上10質量%以下的水溶性醣質材料較佳。
以上之本發明的噴附用不定形耐火物，可適用於溼式及乾式之任一種的噴附施工。作為其施工方法，可直接使用以往一般的方法。又，於溼式噴附施工時，結合劑係在噴附噴嘴部被添加，故只要使添加該結合劑之後的構成滿足本發明的規定即可。
[實施例]
將表1所示之摻合的噴附用不定形耐火物，藉由乾式噴附施工方法於噴附噴嘴部添加水並噴附於被施工面，對其施工性及脫水時間予以評價。又，表1所記載之「3~1mm」意指3mm以下1mm以上，「1~0.075mm」意指未達1mm且超過0.075mm。且，作為結合劑，係使用矽酸鹽、熟石灰(氫氧化鈣)。
表1之施工體積，係將比較例1的施工體積(長200×寬200×厚50mm)作為100以指數化表示。比較例1之施工體積係相當於在上述專利文獻2所設定之滑動噴嘴用磚板的補修時的施工體積。
噴附施工的施工性，係以混水性的好壞(脈動的有無)、回彈現象的有無而予以評價，在混水性差，或有回彈現象的情況評價為×，兩者均無的情況則評價為○。
作為脫水時間，係測定：噴附於700℃之被施工面之後的施工材料中之水分量成為0.5質量%以下的時間。
此外，測定接著強度作為表示噴附用不定形耐火物之接著性的物性(physical property)值，與上述之施工性及脫水時間的評價結果合併進行綜合評價。
接著強度係設定成熱加工並以下述方法測定。於700℃之環境中放置磚，並在其上設置筒狀的金屬框架。將拌合有適量之水的噴附用不定形耐火物(施工 材)澆鑄於該金屬框架內，於一定時間之後，以維持金屬框架之設置的狀態直接測定施工材與磚的剪切強度。表1中，將比較例1的剪切強度作為100以指數化表示。
綜合評價係以◎、○、△、×的四階段來評價。該評價基準如下述。
◎：完全滿足施工性為○、脫水時間未滿100分鐘、接著強度指數為110以上者
○：完全滿足施工性為○、脫水時間未滿100分鐘、接著強度指數為100以上者
△：相當於施工性為×、脫水時間未滿100分鐘、接著強度指數未滿100之任一者的情況
×：相當於施工性為×、脫水時間為100分鐘以上、接著強度指數未滿100之任兩者以上的情況。
又，實際驗證的結果，綜合評價為◎或○之情況在施工性及耐用度上並無問題，為△的情況雖可施工但耐用度不充分，為×的情況則成為無法實際施工的狀態。
如表1所示般，在本發明之範圍內的實施例1~14，其綜合評價為◎或○，為良好。
相較之下，比較例1係相當於上述專利文獻2的補修材，其全部的耐火原料是由粒徑75μm以下的微粒所構成的例子。混水性差且於施工時發生脈動。比較例2為增加比較例1之施工體積的例子。於施工時發生脈動，且脫水性惡化而於施工材料產生凸出。
比較例3為粒徑1mm以上之粗粒過少的例子。混水性差且施工時發生脈動，且脫水性惡化。
比較例4為粒徑1mm以上之粗粒過多的例子。於施工時發現回彈現象，使得回彈損失變多，且施工材料的緻密性降低。
比較例5為粒徑75μm以下之微粒過少的例子。於施工時發現回彈現象，使得回彈損失變多，且施工材料的緻密性降低。
比較例6為粒徑75μm以下之微粒過多的例子。混水性差且施工時發生脈動，且脫水性惡化。
比較例7為醣質材料的添加量過少的例子。對被施工面的接著性惡化，與被施工面的接著性惡化。
比較例8為醣質材料的添加量過多的例子。揮發成份過多，使施工材料的組織成為多孔狀導致施工材料強度降低，與被施工面的接著性惡化。

Claims (2)

  1. 一種噴附用不定形耐火物，係含有耐火材料、結合劑及水溶性醣質材料的噴附用不定形耐火物，其特徵為：於前述耐火材料及結合劑之合計量100質量%中，含有15質量%以上55質量%以下之粒徑1mm以上的粗粒，並且含有15質量%以上40質量%以下之粒徑75μm以下的微粒，對前述耐火材料及結合劑之合計量100質量%，額外添加2質量%以上15質量%以下的前述水溶性醣質材料而成。
  2. 如請求項1所述之噴附用不定形耐火物，其中於前述耐火材料及結合劑之合計量100質量%中，含有20質量%以上40質量%以下之粒徑1mm以上的粗粒，並且含有20質量%以上30質量%以下之粒徑75μm以下的微粒，對前述耐火材料及結合劑之合計量100質量%，額外添加3質量%以上10質量%以下的前述水溶性醣質材料而成。
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