TW201922669A - 熱間用乾式噴射材、及熱間乾式噴射施工方法 - Google Patents

熱間用乾式噴射材、及熱間乾式噴射施工方法 Download PDF

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Abstract

本發明的目的，是為了在熱間用乾式噴射材及熱間乾式噴射施工方法中讓密合性、接著性及耐蝕性提高。
為了達成此目的，本發明的熱間乾式噴射施工方法，係將含有耐火材料及黏結劑之配合物通過配管朝向噴嘴壓送，在前述噴嘴的前端部添加水而進行熱間噴射，前述配合物，係在前述耐火材料及前述黏結劑的合計量100質量%中，含有粒徑1mm以上的苦土石灰石10質量%以上50質量%以下， 前述水的添加量，相對於前述耐火材料及前述黏結劑的合計量100質量%，其外加百分比為10質量%以上50質量%以下。

Description

熱間用乾式噴射材、及熱間乾式噴射施工方法
本發明是關於適用於熔鋼鍋、電爐的爐體(爐壁)等之工業窯爐的熱間補修之熱間用乾式噴射材(無定形耐火物)及其施工方法。
無定形耐火物，按照其使用用途而採用不同的施工方法。例如，使用無定形耐火物作為工業窯爐的內襯用之可鑄材的情況，是經由耐火材料和水的混煉工序、澆鑄工序、養護工序、乾燥工序而進行施工。
另一方面，也會有使用無定形耐火物作為工業窯爐之築爐或補修用之噴射材的情況。在此情況，施工方法大致分成濕式噴射施工方法、乾式噴射施工方法。濕式噴射施工方法，是利用混煉機等的機械性混煉機構事前將噴射材和水充分混煉後，將該混煉而成的混煉物利用泵朝向噴嘴壓送，在該噴嘴的前端部將空氣和速凝劑導入而進行噴射。乾式噴射施工方法，並未使用機械性混煉機構，而是在噴嘴的前端部將水添加於乾粉狀噴射材而進行噴射。
一般而言，使用噴射材之噴射施工不管是在熱間及冷間之任一環境下都能進行，乾式噴射施工方法是在雙方的環境下都適用。然而，濕式噴射施工方法，一般而言在熱間的環境下並不適用。這是因為，在濕式噴射施工方法的情況，需要事前的混煉作業，因此在施工後會發生：混煉機、用泵壓送時所使用之搬送軟管的洗淨作業等之清理作業。因此，在熱間的環境下之噴射施工，濕式施工方法並不適用，大多採用簡易的施工方法、即乾式噴射施工方法。
該乾式噴射施工方法所使用的噴射材(乾式噴射用無定形耐火物)，必須讓噴射施行時之噴射材和被施工面的密合性、噴射後之工業窯爐運轉後之噴射材和被施工面的接著性及噴射材的耐蝕性提高。
作為乾式噴射用無定形耐火物，在專利文獻1揭示含有苦土石灰石之噴射材。然而，本發明人等使用含有苦土石灰石之噴射材進行熱間噴射施工的結果，發現密合性、接著性及耐蝕性尚嫌不足。
[專利文獻1] 日本特開昭58-145660號公報
[發明所欲解決之問題]
本發明所欲解決之問題，是在熱間用乾式噴射材及熱間乾式噴射施工方法中讓密合性、接著性及耐蝕性提高。

[解決問題之技術手段]
依據本發明的一觀點，是提供以下的熱間用乾式噴射材。
「一種熱間用乾式噴射材，係含有耐火材料及黏結劑，
係在前述耐火材料及前述黏結劑的合計量100質量%中，含有粒徑1mm以上的苦土石灰石10質量%以上50質量%以下，
相對於前述耐火材料及前述黏結劑的合計量100質量%，以外加百分比(outer percentage)的方式添加10質量%以上50質量%以下的水。」
依據本發明的其他觀點，是提供以下的熱間乾式噴射施工方法。
「一種熱間乾式噴射施工方法，係將含有耐火材料及黏結劑之配合物通過配管朝向噴嘴壓送，在前述噴嘴的前端部添加水而進行熱間噴射，
前述配合物，係在前述耐火材料及前述黏結劑的合計量100質量%中，含有粒徑1mm以上的苦土石灰石10質量%以上50質量%以下，
前述水的添加量，相對於前述耐火材料及前述黏結劑的合計量100質量%，其外加百分比為10質量%以上50質量%以下。」

[發明之效果]
依據本發明，藉由將1mm以上的苦土石灰石及水的含量界定在特定範圍，能讓密合性、接著性及耐蝕性提高。作為密合性及接著性的提高效果，具體而言，首先讓水揮發而在噴射材之施工體產生開放氣孔，然後，讓粒徑1mm以上的苦土石灰石分解而產生二氧化碳，利用該二氧化碳產生開放氣孔。亦即，分2階段來產生貫穿施工體的通路，藉此獲得速乾性。如此，可促進從施工體(噴射材)和被施工體的界面進行之脫水，而使密合性及接著性提高。
本發明的熱間用乾式噴射材，係在耐火材料及黏結劑的合計量(以下稱為「合計量」)100質量%中，含有粒徑1mm以上的苦土石灰石10質量%以上50質量%以下，相對於該合計量100質量%，以外加百分比的方式添加10質量%以上50質量%以下的水。
粒徑1mm以上的苦土石灰石(CaCO3 •MgCO3 )，利用以下(1)式的分解反應而產生二氧化碳(CO2 )。

該分解反應，是從約600℃開始，在約800℃結束。因此，當將本發明的熱間用乾式噴射材進行熱間噴射施工，如前述般，首先讓水揮發而在噴射材的施工體產生開放氣孔，然後，讓粒徑1mm以上的苦土石灰石分解而產生二氧化碳，利用該二氧化碳來產生開放氣孔。結果，能讓密合性及接著性提高。又「熱間」是指，被施工面的溫度大致600℃以上的環境。
當粒徑1mm以上的苦土石灰石的含量未達10質量%的情況，無法獲得充分的密合性及接著性之提高效果。另一方面，當粒徑1mm以上的苦土石灰石的含量超過50質量%的情況，利用分解反應所產生之二氧化碳變得過多，而使密合性及接著性降低。此外，利用二氧化碳所產生之氣孔變多，而使耐蝕性也降低。粒徑1mm以上的苦土石灰石的含量，在合計量100質量%中，較佳為20質量%以上40質量%以下。
本發明之熱間用乾式噴射材，可含有粒徑未達1mm之苦土石灰石。但當含有多量的粒徑未達1mm的苦土石灰石時，在附著於被施工面之後，粒徑未達1mm的苦土石灰石之分解反應(前述(1)式)馬上會產生，經由利用該分解反應所產生的CaO之水合反應(下述(2)式)，會在施工體中讓Ca2+ 溶出。如此，漿狀施工體的黏性會提早增大，尚未確保其對被施工面的濕潤性就硬化，而有密合性降低的疑慮。因此，粒徑未達1mm的苦土石灰石之含量，在合計量100質量%中較佳為25質量%以下(包含0)。
本發明中，噴射施工時之水添加量是如前述般，相對於合計量100質量%其外加百分比為10質量%以上50質量%以下。當水的添加量未達10質量%的情況，噴射材和水無法充分混合，無法進行噴射施工。此外，在熱間的狀態，因為水量較少，水馬上就揮發，熱容易傳遞到施工體，使粒徑1mm以上的苦土石灰石之分解反應過度提早，使二氧化碳的產生過度提早，而使密合性及接著性降低。
另一方面，當水的添加量超過50質量%的情況，利用水的揮發所產生之開放氣孔、和利用從粒徑1mm以上的苦土石灰石生成之二氧化碳所產生之開放氣孔會產生過剩的開放氣孔，而使耐蝕性降低。
水的添加量較佳為，相對於合計量100質量%其外加百分比為20質量%以上40質量%以下。
本發明的熱間用乾式噴射材，作為苦土石灰石以外的耐火材料，雖可含有在噴射材中一般所使用的各種耐火材料，考慮到與苦土石灰石的相容性，其主體較佳為氧化鎂、橄欖石(Olivine)、使用過的氧化鎂ｰ碳質磚屑等的鹼性耐火材料(鹼性氧化物)。作為鹼性耐火材料以外的耐火材料，可含有氧化鋁等。
黏結劑可使用：作為結合材而在乾式噴射材中一般所使用者，例如可列舉：矽酸鈉等的矽酸鹽、磷酸鹽、瀝青、粉末樹脂、氧化鋁水泥等。此外，結合材的使用量(含量)也是與一般乾式噴射材同樣即可，例如在合計量100質量%中為1質量%以上10質量%以下。
此外，在黏結劑亦可使用添加劑。作為添加劑，可使用硬化劑、分散劑、增黏劑等的各種添加劑。例如，作為硬化劑可使用消石灰，作為分散劑可使用磷酸鹽，作為增黏劑可使用黏土。
以上般之本發明的熱間用乾式噴射材，是適用於熱間乾式噴射施工方法，在該施工方法，是將含有前述般的耐火材料及黏結劑之配合物，通過配管朝向噴嘴壓送，在該噴嘴的前端部添加水而進行熱間噴射。

[實施例]
表1及表2顯示本發明的熱間用乾式噴射材之實施例及比較例的材料構成及評價結果。又在表1及表2中，黏結劑之「其他」為黏土、消石灰、分散劑等。
評價項目和評價方法是如以下所述。
＜耐蝕性＞
將各例的熱間用乾式噴射材從噴嘴以15kg/分的噴射量，朝向作為被施工面之被加熱到1000℃之氧化鎂磚的表面噴射1分鐘。這時，在噴嘴的前端部添加之水的添加量，是設定成表1及表2的各例所示的量。亦即，表1及表2所示之「水的添加量」，是相對於合計量100質量%為外加百分比的添加量。
藉由實施1分鐘的噴射，獲得包含大致50mm厚的噴射材施工體之噴射施工體。對於從該噴射施工體切出之既定尺寸的試樣，使用旋轉侵蝕試驗機，以C/S=3.5的轉爐渣作為侵蝕劑，於1650~1700℃進行3小時侵蝕。測定各例之最大侵蝕量(erosion)，求出以實施例1之最大侵蝕量為100時的相對量。進行以下3級評價，亦即將該相對量為100以下的情況評價為◎(優)，超過100且110以下的情況評價為○(良)，超過110的情況評價為×(不可)。
＜密合性＞
對於依前述要領所獲得之各例的噴射施工體，測定噴射材的施工體和氧化鎂磚間之剪切應力，求出以實施例1的剪切應力為100時之相對值，進行以下3級評價，亦即將該相對值為100以上的情況評價為◎(優)，超過70且未達100的情況評價為○(良)，70以下的情況評價為×(不可)。
＜接著性＞
如圖1之上部所示般，在羊羹形狀之氧化鎂磚(羊羹狀磚)的中央設置15mm的間隔，在其間將混煉物澆鑄、養護、乾燥後，如圖1的下部所示般，在從羊羹狀磚的前端施加0.25MPa荷重的狀態下，於1400℃進行3時間燒結而獲得試驗片，該混煉物是在各例的噴射材添加相當於水添加量之水並進行混煉而成。對於各例的試驗片，藉由3點彎曲試驗測定接著面的抗彎強度，求出以實施例1的抗彎強度為100時的相對值，進行以下3級評價，亦即將該相對值為100以上的情況評價為◎(優)，超過60未達100的情況評價為○(良)，60以下的情況評價為×(不可)。
該接著性的評價，是在實際的噴射施工中，表示當噴射後在工業窯爐運轉後之噴射材和被施工面的接著強度之指標。
＜綜合評價＞
進行以下3級評價，亦即在前述各評價中，將◎有2個以上的情況評價為◎(優)，將〇有2個以上的情況評價為○(良)，將其中1個為×的情況及不可測定的情況評價為×(不可)。該綜合評價，是表示實際的噴射施工體之耐用性的指標。
表1所示之實施例1~11是本發明的範圍內之熱間用乾式噴射材。綜合評價皆為◎(優)或○(良)，而獲得良好的結果。
表2中的比較例1是粒徑1mm以上的苦土石灰石含量較少的例子。密合性及接著性的提高效果無法充分獲得，密合性及接著性的評價為×(不可)。比較例2是粒徑1mm以上的苦土石灰石含量較多的例子。二氧化碳變得過多而使密合性及接著性降低，耐蝕性也降低。
比較例3是水的添加量較少的例子。噴射施工無法進行而不可測定。比較例4是水的添加量較多的例子。開放氣孔變得過多而使耐蝕性降低。
比較例5是取代苦土石灰石而使用煅燒白雲石的例子。因為煅燒白雲石具有強消化性，變得不可測定。比較例6是取代苦土石灰石而使用石灰石的例子。石灰石(CaCO3 )會產生低熔點化合物而使耐蝕性降低。
圖1係顯示接著性的評價方法之說明圖。

Claims (4)

  1. 一種熱間用乾式噴射材，係含有耐火材料及黏結劑， 係在前述耐火材料及前述黏結劑的合計量100質量%中，含有粒徑1mm以上的苦土石灰石10質量%以上50質量%以下， 相對於前述耐火材料及前述黏結劑的合計量100質量%，添加以外加百分比計10質量%以上50質量%以下的水而成。
  2. 如請求項1所述之熱間用乾式噴射材，其中， 在前述耐火材料及前述黏結劑的合計量100質量%中，粒徑未達1mm的苦土石灰石之含量為25質量%以下(包含0)。
  3. 如請求項1或2所述之熱間用乾式噴射材，其中， 在前述耐火材料及前述黏結劑的合計量100質量%中，前述粒徑1mm以上的苦土石灰石之含量為20質量%以上40質量%以下， 前述水的添加量，相對於前述耐火材料及前述黏結劑的合計量100質量%，以外加百分比計為20質量%以上40質量%以下。
  4. 一種熱間乾式噴射施工方法，係將含有耐火材料及黏結劑之配合物通過配管朝向噴嘴壓送，在前述噴嘴的前端部添加水而以熱間噴射， 前述配合物，係在前述耐火材料及前述黏結劑的合計量100質量%中，含有粒徑1mm以上的苦土石灰石10質量%以上50質量%以下， 前述水的添加量，相對於前述耐火材料及前述黏結劑的合計量100質量%，以外加百分比計為10質量%以上50質量%以下。
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