WO2007066660A1 - 不定形耐火物の吹付け施工方法とそれに使用する吹付け材料 - Google Patents

Abstract

　水分と吹付け材料との混練効果を高め、低水分で緻密な施工体を得ることができ、しかも作業性に優れた不定形耐火物の吹付け施工方法を提供する。材料搬送管５において上流側に１次注水器７と下流側に２次注水器８とを設けて２ヶ所から吹付け材料に施工水を注水し、１次注水器７からは全施工水の１０～５０質量％の施工水を注水し、２次注水器８からは施工に必要な残りの施工水を注水して吹付ける場合において、少なくとも１次注水器７から材料搬送管５内へ施工水を注水する際に、材料搬送方向に対して３０～７０度傾斜し、材料搬送管５内のほぼ中心で衝突する３本以上の水流を形成するように材料搬送管５内に注水し、平均粒径１００μｍ以下の微粒化水を発生させる。

Description

不定形耐火物の吹付け施工方法とそれに使用する吹付け材料 技術分野

[0001] 本発明は、高炉、樋、混銑車、転炉、取鍋、 2次精鍊炉、タンディッシュ、セメント口 一タリーキルン、廃棄物溶融炉、焼却炉、あるいは非鉄金属容器等の各種金属容器 ゃ窯炉の築炉または補修に際しての不定形耐火物の吹付け施工方法とそれに使用 する吹付け材料に関する。

背景技術

[0002] 不定形耐火物の吹付け施工方法は湿式施工方法と乾式施工方法とに大別できる

[0003] 湿式施工方法は施工水を予め材料へ添加して混練しスラリー状とした吹付け材料 ( 不定形耐火物）を圧送して先端ノズル部にぉ ヽて急結剤等を添加して吹付ける工法 である。他方、乾式施工方法は吹付け材料 (不定形耐火物)を乾燥状態で空気搬送 し、先端のノズル部で施工水を注水して吹付ける工法である。

[0004] 湿式施工方法は乾式施工方法に比べて付着性に優れた緻密質の耐火物の吹付 け施工体を形成することができ、施工に際しての発塵量が少な 、等の効果がある。 反面、吹付けに際して混練装置やスラリー圧送装置が必要で、その上、装置の構造 が複雑で高価であり、また、吹付け作業後はスラリー状になった吹付け材料が混練 装置や材料搬送管内に付着し、その洗浄作業に手間取るという欠点がある。

[0005] これに対して、乾式施工方法は、基本的には乾燥状態で空気搬送される吹付け材 料に先端ノズル部で、施工水を注水するのみであるので、吹付け装置は簡単で作業 性に優れて 、るが、吹付け材料には水分が十分に混合されな 、状態での吹付けで あるため、吹付けに際して、粉塵が多く発生し、吹付け施工体の耐火物組織も不均 一となる傾向があり、付着率、接着強度及び耐食性も劣ったものとなる。湿式施工方 法と比較すると混練効果が低く水分使用量が多いため緻密な施工体が得られにくい という欠点もある。

[0006] 通常、先端ノズル部で施工水を注水するには、ノズルの外周面に設けた複数の貫 通孔力 ノズル中心あるいはその前方に向力つて加圧水を注水することが一般的で ある（特許文献 1)。この注水される水は、材料搬送管内で材料を湿潤させるために 分散させ霧状にした方が良 、と考えられて 、る。

[0007] 例えば、特許文献 2では、マテリアルホースに連通する管体に直径方向に開けられ た水噴出口に水を圧送し、管体内に霧状水を噴出させてカーテンウォールを形成し 、この管体に吹付け材料 (耐火原料)をマテリアルホース力 圧送して霧状水と吹付 け材料とを圧送空気を利用して管体内で混合する方法が記載されている。そして水 噴出口の開口端の直径を 0. Olmm〜： Lmmとし、 30〜50kgZcm²の水圧を掛ける と水は霧状になって、カーテンウォールを形成することも記載されて 、る。

[0008] し力しながら、この方法では先端ノズル部で水が霧状として供給されるため、実際に は吹付け材料を圧送する空気の流れに逆らって吹付け材料の中心部まで均一に湿 潤することは難しく十分な混練効果が得られにくい問題がある。また、吹付け材料の 搬送量が例えば 70kgZmin等のように多くなつた場合には、多量の水を添加する必 要が出てくるが、霧状の水では多量の水の添カ卩が難しい。さらに、添加水分を増やそ うとすると大きな水滴状態で噴霧しなければならず、混練状態が悪くなる。

[0009] また、混練効果を高めるために、複数個所から注水する方法やノズルを長くしてノ ズル内での混練効果を狙ったものも過去提案されて ヽるが、期待する程低水分で混 練することができず、またいずれの場合にも人がノズルを持って作業するには重くなり すぎる問題があった。

[0010] そこで、吹付け施工方法において水と吹付け材料との混練効果を向上させるため に、吹付け材料を搬送する材料搬送管の搬送経路内で注水して材料搬送管内での 吹付け材料同士あるいは吹付け材料と材料搬送管内面との衝突による混練効果を 狙った施工方法が過去検討されて！ヽる。

[0011] 例えば、特許文献 3には、吹付け材料搬送用の圧縮エアーの配管と吹付けノズル の 2ケ所で水を添加する吹付け施工方法が開示されている。そして、吹付け材料搬 送用の圧縮エアー中には予備混練として水を噴霧することが記載されている。このよ うに水をエアー中に均一に分散させて添加することで、混練不足を解消し短!、ノズル の使用を可能とし、局部的な水分の不均一に起因する材料搬送管内の材料付着を 防止することができると記載されている。確かにこの方法では、水のみを吹付けノズル のみで添加する場合と比較すると発塵が少なくなり、材料搬送管内の材料付着の防 止には効果があると考えられる力 単に噴霧しただけでは、吹付け材料を均一に湿 潤することが難しく良好な混練効果が得られない。このため、従来の乾式施工方法と 比較して低水分で緻密な施工をすることができな力つた。

[0012] また、特許文献 4には、空気搬送された不定形耐火組成物に吹付けノズル手前で ウォーターリングを通して流し込み軟度の作業性が得られる施工水分量と圧搾空気 を添加し、さらに吹付けノズル部で凝集剤又は保形性付与剤を添加して吹付け施工 する 2段階注水方法が開示されている。そして、この方法においては、施工水分を高 圧の圧搾空気を用いて添加すれば、その強力な攪拌作用によって吹付け材料と水と の均一混合が短時間でできることが記載されている。その結果、リバウンドロスによる 環境悪化や水分増加による施工体の品質劣化等の従来の乾式法や半乾式施工法 が有する問題点や、吹付け装置が複雑になるとか、掃除が面倒であるとか、残剤廃 棄量が多 、等の従来の湿式法が有する問題点が解決されると記載されて 、る。

[0013] し力しながら、この特許文献 4の方法では、施工に必要な全ての水分を添加するた めには多量の高圧圧搾空気が必要となり、ウォーターリング力 高圧の圧搾空気を多 量に吹き込むと、吹付け材料が均一に混練されにくくなり、し力も脈動を起こすことが ある。このため緻密な施工体が得られ難い問題がある。

[0014] さらに、特許文献 5には、耐火材料骨材、耐火性粉末、結合剤、分散剤及び急結 剤を含む吹付け材料を粉末の状態で気流にのせて材料搬送管内に送り込み、材料 搬送管の途中で施工水を全量注水し、その後も気流 (空気)搬送し、吹付けノズルを 通じて吹付ける吹付け施工方法が開示されている。そして、材料搬送管の途中で施 ェ水を全量注水して湿潤状態になった後でも不定形耐火物は材料搬送管に付着す るような粘性にはならず、従来の湿式吹付け施工方法と同程度の添加水分量と施工 体の品質が得られるとされている。

[0015] し力しながら、この方法でテストを行ったところ、単に材料搬送管の途中で施工水を 全量注水しただけでは、粉末材料とくに吹付け材料中の超微粉原料に対する水のな じみが悪ぐ混練状態が不十分となり、リバウンドロスと発塵が多く作業性に劣ったも のとなり、安定した品質の吹付け施工体が得られなくなるという欠点があることが分か つた o

[0016] そのため、作業性を満足させるためには、どうしても水分量を増すことになり、場所 により水分量のバラツキが生じ、水分が多すぎる部位は高気孔率になり、逆に少なす ぎる部位にぉ 、ては結合不十分となり、 V、ずれの部位も所定の耐用性が得られなく なる問題がある。また、先端のノズル孔カも離れた位置力も水分を添加すると急結剤 の溶解によって材料が凝集し始めるため添加水分量が増え、しかも材料搬送管の洗 浄という煩雑な作業が増える問題がある。

[0017] また、この特許文献 5にはプレモイストとして水分を添加することも開示されているが 、これは発塵防止効果を目的としたものであり、この程度の水分を添加しただけでは 予備混練効果が得られな ヽ。

[0018] そこで、上記課題を解決するために本発明者等は、特許文献 6において、材料搬 送管内を搬送される吹付け材料に 2ケ所から注水する施工方法であって、注水器か ら平均粒径 100 μ m以下の微粒ィ匕水を圧縮空気とともに注水する不定形耐火物の 吹付け施工方法を提案した。この方法によれば、水を平気粒径 100 m以下の微粒 化水として注水することで、低水分で吹付け材料を均一に湿潤化できるため、緻密な 施工体が得られるという作用効果が得られる。しかしながら、例えば 70kgZmin程度 の吹付け材料供給速度で一度に大量の吹付け施工をしょうとすると、微粒ィ匕水を吹 き込むための圧縮空気の量が多くなりすぎるために、リバウンドロス等が多くなりしか も緻密な施工体が得られに《なる問題があることがわ力つた。

特許文献 1：特公昭 59— 4194号公報

特許文献 2：特開昭 62— 129166号公報

特許文献 3：特開昭 63 - 31562号公報

特許文献 4：特開平 10— 316478号公報

特許文献 5：特開 2002— 220288号公報

特許文献 6： WO 2005Z 121676 A 1

発明の開示

発明が解決しょうとする課題 [0019] 本発明の課題は、水分と吹付け材料との混練効果を高め、低水分で緻密な施工体 を得ることができ、しかも作業性に優れた吹付け施工方法とそれに使用する吹付け材 料を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0020] 本発明は、材料搬送管内を搬送される吹付け材料に対して注水器カゝら施工水を注 水して吹付ける不定形耐火物の吹付け施工方法であって、材料搬送管内へ注水器 から施工水を注水する際に、材料搬送方向に対して 30〜70度傾斜し、材料搬送管 内のほぼ中心で衝突する 3本以上の水流を形成するように材料搬送管内に注水し、 平均粒径 100 μ m以下の微粒ィ匕水を発生させることを特徴とするものである。

[0021] 本発明では、施工水を水流として材料搬送管内に注水するために、施工水が中心 部まで到達しやすぐ中心部で水流どうしが衝突して微粒ィ匕水が発生する。中心部 で発生した微粒ィ匕水は材料搬送管内に均一に広がる。また、水流は材料搬送管内 を移動する吹付け材料とも衝突して攪拌効果を与え同時に微粒ィ匕水が発生する。水 流の数は多い程、吹付け材料との接触頻度が高くなり、しかも攪拌効果も高まるため 吹付け材料に対する湿潤効果が高まる。このため 3本以上とし、好ましくは 5本以上、 より好ましくは 8本以上である。 3本未満では、水流どうしの衝突による微粒ィ匕水の発 生が不足し、しかも攪拌効果も少なくなる。

[0022] このようにして発生させる微粒ィ匕水はその平均粒径が 100 m以下となるようにす る。本発明において、平均粒径が 100 m以下の微粒ィ匕水は、吹付け材料を供給 せず材料の搬送用空気のみを供給した状態で施工水を注水した時に、発生して 、 れば良い。実際の吹付け施工においては、吹付け材料が搬送されており、水流どうし の衝突にカ卩えて材料と施工水との衝突によっても、 100 m以下の微粒ィ匕水が発生 していると推定する。このように、材料搬送管内で微粒化水が発生するので、水の比 表面積が大きくなり、従来の水の添加方法と比較して格段に吹付け材料を均一に湿 潤させることができるため、材料搬送管内を高速で移動する吹付け材料の粉末に対 しても短時間でより高い混練効果が得られる。特に微細な原料粉末に対するより均一 な湿潤化の効果が大きい。その結果、低水分で緻密な施工体が得られる。また、微 粒ィ匕水と共に圧縮空気は吹き込まな 、ので、吹付け量が多くなつても圧縮空気量の 増大に伴うリバウンドロス等の問題が発生することもない。

[0023] この微粒ィ匕水は、上述のとおり平均粒径が 100 μ m以下となるようにし、好ましくは 70 μ m以下、さらに好ましくは 5〜50 μ mとなるようにする。この平均粒径はレーザー ドップラー法によって測定することができる。微粒ィ匕水の平均粒径が 100 mより大き な場合には、水の比表面積が小さくなり吹付け材料が均一に湿潤されにくくなり、混 練された吹付け材料の場所による水分量にバラツキが発生してくる。その結果、良好 な作業性を持つ吹付け材料とするためには施工水分が増えてしまう。

[0024] 本発明においては、材料搬送管内のほぼ中心で衝突する 3本以上の水流を形成 するように注水するが、材料搬送経路において複数の場所に衝突点を設けることも できる。そして、本発明において、注水器は、水流どうしの衝突点を、材料搬送方向 に沿った 10mm以上 500mm以下の範囲内、より好ましくは 10mm以上 300mm以 下の範囲内に 2ケ所以上設けたものとすることもできる。この注水器によれば、吹付け 材料を高速で大量に搬送する場合には、 1つの注水器で多くの水を添加することが できる。また、衝突によって発生する微粒化水の発生領域を材料搬送方向に長く取 ることでき、搬送される材料に対する湿潤効果がより高くなる。水流どうしの衝突点間 の距離が 10mm未満では材料搬送管内の狭い範囲に微粒ィ匕水が集中的に発生す るため、微粒ィ匕水どうしの接触により二次粒子が生成し、微粒ィ匕水の平均粒径が 10 0 mを超える状況となり、均一湿潤効果が十分に発揮されないことがある。一方、 5 00mmを超えると、吹付け材料をスラリー状態にする条件で使用する場合にお!ヽて は材料への湿潤効果が低下してくる。

[0025] 水流どうしの衝突点を 2ケ所以上とするためには、注水器において同一円周上に 3 個以上の注水孔を配置し、この注水孔を離して 2列以上設ければよい。また、同一円 周上であっても、注水孔の傾斜角度を変えることでも水流どうしの衝突点を 2ケ所以 上とすることができる。

[0026] 水流の流速は速い方力 水流どうしの衝突あるいは水流と吹付け材料との衝突によ つてより小さな微粒ィ匕水を発生しやすくなり、低水分で混練することができる。また吹 付け材料の攪拌効果もより大きくなる。このため水流の流速は、 7mZs以上 (s :秒)が 好ましぐより好ましくは lOmZs以上、さらに好ましくは 15mZs以上である。水流が 7 mZs未満では、微細な微粒ィ匕水が得られに《低水分で混練しに《なる。ここで、 本発明で言う水流の流速とは、注水器への水の単位時間当たりの供給量と注水孔の 内孔断面積とから計算される値である。なお、水流の流速の上限は 50mZs以下とす ることで十分細かい微粒ィ匕水が得られる。 50mZsを超えると水圧が高くなり注水器 や配管が高耐圧仕様となり高価になる割には、低水分ィ匕の効果が小さく実用的でな い。また、水流の速さは材料供給の速度が速い場合には対応して速くすることで、よ り小さな微粒化水が発生しやすくなる。

[0027] また、本発明においては注水器の注水孔の内径は 0. 4mm以上 2mm以下、水圧 は 0. 4Mpa以上 5Mpa以下とすることが好ましい。注水孔の内径が 0. 4mm未満で は吹付け材料が詰まりやすくなり、 2mmを超えると水流の直径が大きくなりすぎて微 粒ィ匕水が大きくなりやすく均一な混練効果が得られに《なる。注水孔のより好ましい 内径は、 0. 6mm以上 1. 5mm以下である。一方、水圧は 0. 4Mpa未満では、水流 の流速が遅くなり良好な微粒ィ匕水が得られにくく混練効果が低下し、 5Mpaを超える と水分過多になり易くなる。水圧のより好ましい範囲は、 0. 6Mpa以上 3Mpa以下で ある。

[0028] 注水する施工水として水蒸気を使用することもできる。高温の水蒸気を加圧して注 水することで、材料搬送管内で冷却されて非常に細かい微粒ィ匕水を発生させること ができる。この場合、例えば平均粒径が 100 m以下の微粒ィ匕水を発生させることが できるので、搬送中により混練効果が高まる。そして水蒸気の温度、圧力、及び流速 を選定することで必要な施工水分量を添加することができる。

[0029] 本発明にお 、ては、材料搬送管にお!、て上流側に 1次注水器と下流側に 2次注水 器とを設けて 2ケ所カも注水し、 1次注水器からは全施工水の 10〜50質量％の施工 水を注水し、 2次注水器力 施工に必要な残りの施工水を注水するに際して、少なく とも 1次注水器力も前記のうちいずれかの方法で注水することができる。また、この 1 次注水器から注水する水にはあら力じめ分散剤あるいは結合剤を添加しておくことも できる。あらかじめ分散剤を溶解しておけば、分散剤を粉末として最初から混合する 場合と比較して水に早く溶解するので、より低水分化となる。そして 1次注水器と 2次 注水器との距離は lm以上離すと搬送中の湿潤効果がより高まる。より好ましくは 7m 以上、さらに好ましくは 10m以上である。

[0030] この 1次注水器による吹付け材料の混練状態は、粉体、水及び空気のそれぞれが 連続した状態すなわち Funicular域を目指している。この Funicular域とは、「混練 技術」、橋本健次著、昭和 53年 10月 5日、産業技術センター発行に記載されており 、粉体、液体及び気体の混練状態をさらに細かく分類した一つの状態であり、粉体に 対して液体が十分コーティングされた状態である力 気体が連続しているため、見た 感じはバサバサの状態にあることを意味する。具体的には、スラリーになる一歩手前 の段階であり混練物を手で握ると固まるが、直ぐにまたほぐれるような状態である。通 常分散剤を含む吹付け材料は、水を少しずつ添加しながら混練してゆくと最初の内 は水を添加してもほとんど変化がないが、あるとき急激に軟ィ匕しスラリーになる水分添 加量がある。本発明の 1次注水器での施工水の添加量は、この急激に軟化する直前 の水分添加量を目標としている。この状態は、フロー試験でも混練物がほとんど広が らない状態つまり 100〜： L 10mmの範囲でもある。本発明においては、使用する耐火 原料、急結剤、分散剤あるいは結合剤の種類、粒度及び添加量等によって 1次注水 量が異なるが、水分添加量の目安はこのフロー値の範囲も目安とすることができる。 つまり水分が少なすぎても多すぎてもフロー値は広がる力 その中間の状態である。 フロー値 ίお IS— R2521に準拠して測定する。

[0031] さらにミクロ的には、粒径 75 m以下の原料粒子はもともと粉末状態ではいくつか の原料粒子が集まった小さな 2次粒子の形になっているが、本発明の 1次注水器で 注水する場合では原料粒子がこの 2次粒子の形を保持した状態で微粒ィ匕水によって 湿潤された状態になると考えられる。この 2次粒子の中には粒径 75 mより大きな原 料粒子が核として存在することもある。そして本発明では、平均粒径が 100 /z m以下 と極めて小さな微粒ィ匕水が発生する条件で注水するため、 1つの 2次粒子に対する 水分量がスラリーになる量より少ない値、あるいはスラリーになっても高粘性な値にな つていると考えられる。このため搬送中に 2次粒子どうしが合体しても、スラリーにはな りにくいと考えている。そして材料の搬送中において、 2次粒子同士、 2次粒子と 75 μ m超の粒子、あるいは 2次粒子と材料搬送管内面等の衝突によってさらに混練効 果が加わると考える。 [0032] その結果、低水分で混練効果が優れた混練物となり、 2次注水器で必要最小限の 水分量で施工可能となる。したがって、従来の乾式吹付け施工法と比較して極めて 少ない水分添加量で作業性に優れた混練物が得られることになる。さら〖こ、材料搬 送管内では、このため吹付け材料力スラリー状態にならないため、途中で詰まったり することがないので、材料搬送管を長くすることができ、例えば、 30m以上の長い距 離を搬送することも可能となる。しカゝも材料搬送管内に付着堆積することもないので 洗浄の手間が掛からない。

[0033] 一方、平均粒径が 100 μ mよりも大きな微粒ィ匕水ではこの 2次粒子を湿潤化したと きに、一つの 2次粒子に対する水分量が多すぎて 2次粒子をスラリー化してしまう頻 度が高くなると考えられる。前述のように、ほんの少しの水分含有率の差によってスラ リー化 (解こう）が生じる。したがって、搬送中に水分が過剰な 2次粒子と水分が適量 の 2次粒子とが衝突した場合にはスラリーが合体成長する。その結果、搬送材料中に は局部的にスラリーが生成してしまうことになる。そして吹付け材料は不均一な混合 物となり混練効果が低下し、しかもスラリーは材料搬送管内に付着することになると推 定される。

[0034] 1次注水器による水分の添加量が、吹付けに必要な水分量の 10質量％未満の場 合には、吹付け材料に対して水分量が少ないため、搬送中に吹付け材料を均一な 湿潤状態にすることができない。その結果、 2次注水器での添加水分量をその分だ け増やすことになり、十分な混練状態にない吹付け材が吹付けられ、施工体の品質 が低下する。また、 50質量％を超えると、搬送中に混練された吹付け材料中に水分 が多量に存在するようになるため、混練物が材料搬送管内に付着する現象が発生す る。

[0035] さらに、この均一に湿潤し混練された吹付け材料に対して 2次注水器力 残りの施 ェ水を添加するが、より好ましくは平均粒径 100 m以下の微粒ィ匕水を発生させるよ うにする。平均粒径 100 /z m以下の微粒ィ匕水とすることで、前述のように搬送中の吹 付け材料に対して、より均一に湿潤することができるので高い混練効果が得られる。 このため、従来の乾式施工方法と比較してよりもはるかに少な!/、水分量で高!、混練 効果が得られ、これによつてリバウンドロスが少なく付着率の高 、緻密な施工体を得 ることがでさる。

[0036] また、 2次注水器は、先端吹付けノズルの直前に設けることが好ま 、。直前に設け ることで材料搬送管の洗浄の手間を低減し、しカゝも先端吹付けノズル内での混練効 果が得られる。なお、吹付けノズルの直前とは、必ずしも吹付けノズルと注水器を別 々に設置することではなぐ吹付けノズル自体に 2次注水器を取り付けても良いし、吹 付けノズルと一体ィ匕したものでも構わない。つまり先端吹付けノズルの直前とは、先 端吹付けノズルの先端面力 上流側に 0. 3m以上 5m以下の範囲を意味する。

[0037] また、この 2次注水器から、急結剤を水に添加して注水することもできる。急結剤を 水に添加して入れることで、急結剤が湿潤した吹付け材料中へより早く拡散すること ができ、反応性が高まり付着率が向上する。

[0038] 本発明にお ヽては材料搬送管の 2次注水器の上流側近くに混合器を設けるとより 混練効果が向上する。これは、 1次注水器からの注水によって湿潤された吹付け材 料が材料搬送管内を搬送されるときに、特に材料搬送管が長い場合には粗粒原料と 微粉部とが分離しセダレが発生することがある。このセグレをもとに戻すために、混合 器を設ける。この混合器によってバラツキのない緻密な施工体が得られる。混合器と しては、スタティックミキサー等の一般的な混合器を設けることができるが、より好まし くは内径を絞った混合管である。内径を絞るという簡単な構造であり、材料の詰りが 無いことからより好ましい。混合管の内径 dは材料搬送管の内径 Dに対して、 0. 5D 以上 0. 9D未満が好ましい。

[0039] 本発明の施工方法に適用できる吹付け材料としては、従来の湿式吹付け材ゃ乾式 吹付け材のどちらでも問題なく使用することができる。従来の湿式吹付け材を使用し た場合には、混練するためのミキサーが不要でしかも作業後に材料搬送管を洗浄す る手間も要することがないので格段に作業性に優れる施工方法となる。しかも従来の 湿式施工方法と同等クラスの添加水分で緻密な施工体が得られる。また従来の乾式 吹付け材を適用した場合には、より低水分で緻密な施工体を得ることができる。例え ば、鉄鋼業においては、取鍋や転炉用のマグネシア材質吹付け材、転炉用のマグネ シァ 力ルシア材質吹付け材ゃマグネシア カーボン質吹付け材、樋用のアルミナ 炭化ケィ素材質吹付け材、及び取鍋用のアルミナ マグネシア材質吹付け材等を 使用することができる。このとき、あらかじめ水に急結剤や分散剤等を溶解した施工 水を微粒ィ匕水として使用することも可能である。

[0040] なかでも吹付け材料力 粒径 75 μ m以下の炭化ケィ素を 5〜30質量％含むアルミ ナ—炭化ケィ素質不定形耐火物である場合には、低水分で施工することができる。 アルミナ 炭化ケィ素質不定形耐火物を構成する炭化ケィ素は、多孔質でしかも水 に濡れ難い原料であり、これがアルミナ 炭化ケィ素質不定形耐火物と施工水との 馴じみの悪さの原因である。本発明では施工水を、平均粒径 100 m以下の微粒ィ匕 水とすることにより、炭化ケィ素の多孔質組織に微粒ィ匕水が挟入する。また、耐火原 料粉末に占める粒径 75 μ m以下の炭化ケィ素微粉の割合を 5〜30質量％としたこと で、この炭化ケィ素微粉が不定形耐火物のマトリックスに微粒ィ匕水を封じ込める。す なわち、本発明によれば、この炭化ケィ素の多孔質組織への微粒ィ匕水の挟入と、炭 化ケィ素微粉によるマトリックスへの微粒ィ匕水の封じ込めによって、炭化ケィ素に対 する施工水の濡れ難さが緩和される。その結果、 1次注水箇所で微粒ィ匕水が添加さ れた不定形耐火物は吹付けノズルに到達するまでの間の混和が促進され、均一且 つ緻密な施工体組織を得ることができる。

[0041] さらに吹付け材料が、マグネシア微粉を 1〜30質量％含み、残部がアルミナを主体 とするアルミナ マグネシア質不定形耐火物である場合には、より耐用性を向上させ る効果がある。一般的にアルミナ マグネシア質不定形耐火物にお 、て耐火物原料 糸且成の一部を占めるマグネシアは、施工水分との反応で消化し、耐火物組織をぜぃ 弱化させて施工体の強度低下の原因となる。本発明では前述したように不定形耐火 物が施工水分と長時間の接触がないこと、さらに施工水量の低減ィ匕が可能となって、 アルミナ マグネシア質不定形耐火物におけるマグネシアの消化が抑制され、吹付 け施工体の強度が向上する。また、施工水量の低減化によって不定形耐火物の施 ェ体組織が緻密化する。この組織の緻密化は、アルミナ—マグネシア質不定形耐火 物におけるアルミナ粒子とマグネシア粒子との接触面積を大きくし、吹付け施工体使 用時の高温下においてアルミナとマグネシアとの反応によるスピネル生成が促進され る。このスピネルの生成は、スピネル自身の耐スラグ性と共にスピネルボンド組織形 成による強度付与の効果を持つ。 [0042] 耐火原料粉末中に占めるマグネシア微粉の割合は、 1質量％未満ではマグネシア のもつ耐食性の効果が得られず、し力もアルミナとの反応によるスピネル生成量が少 なくなって耐スラグ性の効果が不十分となる。 30質量％を超えると、不定形耐火物施 ェ体が使用時の熱間にお 、て、スピネル生成反応が不十分なマグネシア微粉の割 合が増えるため力 スラグ浸潤層が厚くなつて構造的スポーリングが原因した耐用性 の低下を招く。マグネシア微粉の具体的な粒径は、アルミナとの反応性を向上させる ために、例えば lmm以下とする。さらに好ましくは 150 m以下である。さらに 75 m以下と 、つた微細粒でもよ!/、。

[0043] 一方、吹付け材料を施工温度で大別すると、冷温間用吹付け材と熱間吹付け材と に分けることができる。冷温間付け材は、新たな窯炉のライニングあるいは大掛力りな 補修に使用され、窯炉等の温度は常温力 600°C以下の範囲で行われ、施工後の 養生時間中に水和反応が進行して結合組織が生成する。これに対して、熱間吹付け 材は、操業中に小規模な補修を目的に行われるため、窯炉を冷やすことなく補修作 業を行うので窯炉等の温度が 600°C以上の高温での作業となる。施工直後の水分の 蒸発と結合剤の重合もしくは縮合反応等によって急激に結合組織が生成する。

[0044] 600°C以下の温度で施工される冷温間吹付け材料としては、耐火原料粉末に対し てアルミナセメント、マグネシアセメント、リン酸塩またはケィ酸塩のうち 1種カゝらなる結 合剤と、急結剤と、分散剤と、繊維とを添加し混合してなる配合組成物であって、耐 火原料粉末中に粒径 75 μ m以下の原料を 25〜60質量％含有し、し力もこのうち 10 m以下の原料 Z75 m以下 10 m超の原料の質量比が 0. 25〜0. 7である吹付 け材料を使用することで、低水分で混練することができ緻密な施工体が得られる。

[0045] 本発明の施工方法において 1次注水器を通過した後の材料は、前述のように、粉 末状態の 2次粒子の単位でそれぞれが分散し均一に湿潤された状態になっていると 考えている。この 2次粒子には、急結剤、分散剤及び結合剤が含有されているがその 添加量は少なぐ製造時に他の耐火原料粉末と均一に混合されて!、るのでお互いに 接触する頻度は極め低い。このため急結剤、分散剤及び結合剤のほとんどは、その 効果を失効することなく 2次粒子粒に存在していると考えられる。このため、材料が搬 送されて!、る間に急結剤や分散剤が水中に溶解して広範囲に拡散することがほとん どない。したがって材料が凝集しないので、水分量が増えることもない。このため、急 結剤を先端部で別に添加する必要がなぐ急結剤の添加量の管理や材料搬送管の 洗浄と 、う煩雑な作業も不要となる。しかも低水分で緻密な施工体が得られる。

[0046] ただし本発明では施工水を 100 μ m以下の微粒ィ匕水が発生する条件で添加して いるため、湿潤効果が非常に高ぐこのため、急結剤、分散剤及び結合剤の溶解拡 散を抑制しながら効果的に施工水を添加するには、比表面積の大きな 10 m以下 の超微粉原料が有効であり、し力も 75 m以下 10 m超の原料とのバランスが重要 である。すなわち 10 μ m以下の原料 Ζ75 μ m以下 10 μ m超の原料の質量比が 0. 25-0. 7の範囲であることが好ましぐさらに 0. 30〜0. 60の範囲がより緻密な施工 体が得られることからより好ましい。 0. 25未満では凝集傾向になり施工水分が多くな り、 0. 7を超えると粉体が材料搬送管内に付着し易くなる。

[0047] また 75 μ m以下の原料の使用量は、 25質量％未満では、緻密な施工体が得られ にくぐ 60質量％を超えると施工体の耐用性が低下する。

[0048] 一方、この冷温間吹付け材料に繊維を添加しておくとより材料搬送管内へ材料が 付着しに《なる効果がある。この理由は、繊維の添カ卩によって搬送中の材料が空気 を多く含んだ、力さの低い塊りを形成するため、空気でより搬送されやすくなり材料搬 送管内の内面に付着しにくくなるためではないかと推定する。一方、施工体が緻密に なるので乾燥時の爆裂対策にも有効である。

[0049] さらにより好ましい冷温間吹付け材料の粒度構成は、粒径 5mm以下 lmm超が 20 〜45質量％、粒径 lmm以下 75 μ m超が 10〜40質量％、及び粒径 75 μ m以下が 25〜60質量⁰ /₀であり、しかも 10 μ m以下の原料 Ζ75 μ m以下 10 μ m超の原料の 質量比が 0. 25〜0. 7である耐火原料粉末 100質量部に対して、外掛けで結合剤と してアルミナセメント、マグネシアセメント、リン酸塩またはケィ酸塩のうち 1種を 1〜7 質量部、急結剤を 0. 5〜5質量部、分散剤を 0. 01〜0. 5質量部、及び繊維を 0. 0 5〜0. 5質量部添加して混合してなる配合組成物である。

[0050] 以上は、施工時の温度が 600°C以下の場合であった力 600°C以上の温度で施工 される熱間吹付け材料として好まし ヽ材料は、耐火原料粉末に対して熱硬化性有機 榭脂、リン酸塩またはケィ酸塩のうち 1種カゝらなる結合剤を添加し混合してなる配合 組成物であって、耐火原料粉末中に粒径 m以下の原料を 10〜45質量％含有 し、し力もこのうち 10 μ m以下の原料 Ζ75 μ m以下 10 μ m超の原料の質量比が 0. 25-0. 7である。また、必要に応じて急結剤を添加することもできる。

[0051] この熱間吹付け材料は、従来の乾式施工方法で一般的に使用されている熱硬化 性有機榭脂、リン酸塩あるいはケィ酸塩を結合剤とするタイプと似ているが、微粉の 構成に特徴がある。つまり、施工水を平均粒径 100 m以下の微粒ィ匕水が発生する 条件で添加するため、従来の湿式材料よりも 75 m以下の微粉原料を 10〜45質量 %と多く使用することができ、その結果非常に緻密な施工体が得られるメリットがある

[0052] そして本発明では施工水を平均粒径が 100 μ m以下の微粒化水が発生する条件 で添加しているため、湿潤効果が非常に高ぐ比表面積の大きな 10 m以下の超微 粉原料が低水分で緻密な施工体を得るために有効であり、しかも 75 μ m以下 10 m超の原料とのバランスが重要である。すなわち 10 μ m以下の原料 Ζ75 μ m以下 1 0 m超の原料の質量比が 0. 25〜0. 7の範囲であることが好ましぐさらに 0. 30〜 0. 60の範囲がより緻密な施工体が得られること力 より好ましい。 0. 25未満では凝 集傾向になり施工水分が多くなり、 0. 7を超えると粉体が材料搬送管内に付着し易く なる。

[0053] さらに熱間吹付け材料におけるより好ましい粒度構成は、粒径 5mm以下 lmm超 力 20〜45質量％、粒径 lmm以下 75 μ m超が 20〜45質量％、及び粒径 75 μ m以 下が 10〜45質量％であり、しかも 10 μ m以下の原料 Ζ75 μ m以下 10 μ m超の原 料の質量比が 0. 3〜0. 6である耐火原料粉末 100質量部に対して外掛けで結合剤 として熱硬化性有機榭脂、リン酸塩またはケィ酸塩のうち 1種以上を 1〜7質量部混 合してなる配合組成物である。

[0054] 更に、本発明の吹付け施工方法では、常温で施工した施工体において、養生後 1 10°Cで 24時間以上乾燥した後、見掛け気孔率が 18〜30%、かつ通気率が 100 X 10" ⁵cm³ · cmZcm² · cmH O · sec以上である吹付け材料を使用した場合にはより

2

低水分で緻密でしかも耐爆裂性に優れた施工体を得ることができる。本発明の施工 方法に適用する吹付け材料は、低水分施工を前提とした設計としているため、見掛 け気孔率は低下する反面、乾燥時あるいは熱間での吹付け時に爆裂を生じ易くなる 場合がある。このため、通気性を持たせた施工体とすることで爆裂を防止することが できる。見掛け気孔率が 18%未満では、緻密になり爆裂しやすくなり、 30%を超える と耐食性が低下する。通気率が100 10^{_ 5}«11³ 111/«11² 11111 O ' sec未満では

2

、爆裂しやすくなる。前記範囲を満足する材料は、粒度構成を最適化したり、繊維等 の通気性を高める添加材を入れることで得られる。例えば、 75 m以下の粒度構成 を調整することにより得られ、より具体的には、 10 111以下の原料775 111以下10 μ m超の原料の質量比を 0. 25-0. 7の範囲とすることで得ることができる。

[0055] 本発明の吹付け材料に使用する耐火原料粉末としては、一般的な不定形耐火物 に使用される耐火原料であれば問題なく使用することができる。例えば、金属酸化物 、金属炭化物、金属窒化物、炭素類、金属等である。また、耐火原料粉末の最大粒 径は、 5mmを超えると 1次注水器による注水後の搬送中に分離、セダレが生じ易くな り混練効果が低下するため、耐火原料粉末のうち粒径 5mm以下の原料が 90質量％ 以上であることがより好ましぐさらにより好ましくは、耐火原料粉末のうち粒径 3mm 以下の原料が 90質量％以上である。尚、ここで言う粒径とは、ふるい目の開き (mm) のことである。例えば 3mm以下とはふるい目の開きが 3mmのふるいを通過したこと を示す。

[0056] 冷温間吹付け材料の結合剤としては、アルミナセメント、マグネシアセメント、リン酸 塩またはケィ酸塩のうち 1種力 なるものを使用することができる力 強度が発現しや す 、点からは、アルミナセメントがより好まし!/、。

[0057] 熱間吹付け材料の結合剤としては、熱硬化性有機榭脂、リン酸塩またはケィ酸塩 のうち 1種以上力もなるものを使用することができる。熱硬化性有機榭脂としては、フ エノール榭脂やフラン榭脂を使用することができる。

[0058] 分散剤は解こう剤とも称され、一般的な不定形耐火物で使用されているものであれ ば問題なく使用することができる。不定形耐火物施工時の流動性を付与する効果を もつ。具体例としては、トリポリリン酸ソーダ、へキサメタリン酸ソーダ、ウルトラポリリン 酸ソーダ、酸性へキサメタリン酸ソーダ、ホウ酸ソーダ、炭酸ソーダ、ポリメタリン酸塩 などの無機塩、タエン酸ソーダ、酒石酸ソーダ、ポリアクリル酸ソーダ、スルホン酸ソー ダ、ポリカルボン酸塩、 β ナフタレンスルホン酸塩類、ナフタリンスルフォン酸、カル ボキシル基含有ポリエーテル系分散剤等である。

[0059] 急結剤は施工水の存在下で結合剤と反応し、不定形耐火物を急速に硬化させ、不 定形耐火物に付着性を付与する。急結剤は粉末状態で不定形耐火物に当初から混 入させておく他、急結剤を吹付けノズルの近傍で且つ二次注水箇所より前方にて添 カロしてもよい。急結剤を吹付けノズルまたはその近傍で添加する場合は、必要により 、急結剤を水で希釈した液状で使用する。

[0060] 急結剤の具体例を挙げると、ケィ酸ナトリウム、ケィ酸カリウムなどのケィ酸塩、アル ミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウム、アルミン酸カルシウムなどのアルミン酸塩、炭酸 ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウムなどの炭酸塩、硫酸ナトリウム、硫酸カリ ゥム、硫酸マグネシウムなどの硫酸塩、 CaO'Al O、 12CaO - 7Al O、 CaO - 2Al

2 3 2 3 2

O、 3CaO -Al O、 3CaO - 3Al O -CaF、 HCaO - 7Al O -CaFなどのカノレシゥ

3 2 3 2 3 2 2 3 2

ムアルミネート類、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、塩化カルシウムなどのカルシ ゥム塩などである。

[0061] ただし、本発明の冷温間吹付け材料に使用する急結剤としては、アルミン酸ソーダ または消石灰のいずれも粉末が、施工体の強度に優れる面力もより好ましい。また本 発明の熱間吹付け材料に使用する急結剤としては、消石灰、活性マグネシア、ある いは硫酸塩の粉末が、施工体の強度に優れる面力もより好ましい。

繊維は、通常の不定形耐火物で爆裂防止等の目的で使用されている繊維を使用 することができ、例えば、ビニロン、ナイロン、 PVA、ポリビニル、ポリスチレン、ポリプ ロピレン、炭素等である。

発明の効果

[0062] 材料搬送管内へ注水された水流が平均粒径 100 μ m以下の微粒ィ匕水となる条件 で施工されるため、低水分で良好な混練効果が得られるためバラツキの少な 、緻密 な施工体が得られ、炉の寿命が向上する。また、ミキサー等の特別な混練装置を必 要とせず、し力も材料搬送管が詰まることもないので、作業中のトラブルが減少し、洗 浄作業も軽減されるので作業性に非常に優れる施工方法となる。

[0063] 吹付け材料力 粒径 75 μ m以下の炭化ケィ素を 5〜30質量％含むアルミナ—炭 化ケィ素質不定形耐火物である場合には従来の施工方法と比較して施工水との馴じ みが良ぐ材料搬送管内での施工水の添加では吹付け材料と施工水との混和が十 分となり、付着性の向上と共に、発塵が抑制される。そして、施工体の緻密性が向上 する。

[0064] 吹付け材料力 マグネシア微粉を 1〜30質量％含み、残部がアルミナを主体とする アルミナ マグネシア質不定形耐火物である場合には施工体の消化抑制とスピネル 生成の促進によって、アルミナ マグネシア質不定形耐火物力 Sもつ容積安定性およ び耐食性の効果力 ^、かんなく発揮され、吹付け施工体の耐用性は格段に向上する。

[0065] また、耐火原料粉末に対してアルミナセメント、マグネシアセメント、リン酸塩または ケィ酸塩のうち 1種からなる結合剤と、急結剤と、分散剤と、繊維とを添加し混合して なる配合組成物であって、耐火原料粉末中に粒径 75 m以下の原料を 25〜60質 量⁰ /₀含有し、し力もこのうち 10 μ m以下の原料 Ζ75 μ m以下 10 μ m超の原料の質 量比が 0. 25〜0. 7で構成された材料を使用した場合、従来の湿式施工方法と比べ て、少な 、添加水分量で混練することができるので高品質でしかもばらつきの少な!/、 施工体が得られ、炉の寿命が向上する。さらに、従来のように急結剤の添加量の管 理ゃ材料搬送管の洗浄という煩雑な作業もほんどなぐ作業効率が向上する。

[0066] さらに、耐火原料粉末に対して結合剤として熱硬化性有機榭脂、リン酸塩またはケ ィ酸塩を添加し混合してなる配合組成物であって、耐火原料粉末中に粒径 75 m 以下の原料を 10〜45質量⁰ /₀含有し、し力もこのうち 10 μ m以下の原料 Ζ75 μ m以 下 10 m超の原料の質量比が 0. 25〜0. 7で構成された材料を使用した場合、従 来の乾式施工方法と比べて少ない添加水分量で混練することができるので高品質で し力もばらつきの少ない施工体が得られ、炉の寿命が向上する。また、大掛かりな専 用のミキサーを設置することがな 、ので作業性に優れて 、る。

発明を実施するための最良の形態

[0067] 以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。

実施例

[0068] [第 1実施例]

図 1は、本発明の不定形耐火物の吹付け施工方法を実施するための吹付け装置 1 0の全体構成を示す。

[0069] 同図において、 1は吹付け材料 2が収納された加圧式の材料供給機を示す。材料 供給機 1は、一般に不定形耐火物の吹付け装置に使用されているもので定量吐出 できるものであれば、ロテクターガン、リードガン、野上セメントガン等の如何なるタイ プのものでも問題なく使用することができる。このうち加圧式の材料供給機を使用す ることで、吹付け材料が安定して供給されるため、均一に湿潤され、ノ ツキのない 施工体が得られる効果が得られる。

[0070] この材料供給機 1内の吹付け材料 2は、材料供給機 1内に供給される圧縮空気によ つて内圧が調整され、下端に設けられたモータ Mによって駆動するテーブルフィーダ 一 3によって、材料供給機 1から先端吹付けノズル 4まで配置された搬送ホース 5に供 給される。

[0071] 搬送ホース 5にはテーブルフィーダ一 3の搬送空気導入箇所 6を通して搬送空気が 供給され、材料供給機 1からの吹付け材料 2を搬送ホース 5の先端吹付けノズル 4か ら対象体 9に吹付け施工する。

[0072] この搬送ホース 5には、材料供給機 1の直後に 1次注水器 7が、また、先端吹付けノ ズル 4の直前には 2次注水器 8が設けられている。

[0073] この 1次注水器 7及び 2次注水器 8は、搬送ホース 5内で微粒ィヒ水を発生させ、空 気搬送される吹付け材料に 2段階で注水し、吹付け材料を湿潤する。

[0074] 図 2は、注水器の構成を搬送ホース 5に沿って切断した断面によって示す。注水器 としては、図 1に示す 1次注水器 7と 2次注水器 8とも同様の構造のものを適用すること ができる。

[0075] 注水器 7 (8)は外筒 11とその内部に設けられた内筒 12とからなる。注水器 7 (8)は 、注水器を貫通する図示しないボルトで搬送ホース 5間に固定されている。吹付け材 料は搬送ホース 5内を図中の矢印の方向に空気搬送される。注水器の外筒 11と内 筒 12との間には、加圧水の圧力が均一になるように溜りとして、円周方向に連続した 均圧室 13が形成されて!、る。

[0076] この均圧室 13には材料搬送方向に傾斜した注水孔 14が形成されている。この注 水孔 14は、図 2に示すように、搬送ホース 5の搬送方向の軸心に向かって、矢印で示 す材料進行方向とのなす角度 αが 30〜70度となるように傾斜して形成されている。 この実施例の注水孔は、内径は 0. 8mm、傾斜角度 _αは 45度であり、円周方向に沿 つて等間隔に合計 12個設けられている。

[0077] 図 2において点線で示す微粒ィ匕水の動きは、実験用として注水器の両側に透明な 材質の円筒を接続し、吹付け材料は導入せず、加圧水のみを供給した状態を観察し た概略図を示している。注水孔 14から水は水流となって吐出し中央部で衝突して微 粒ィ匕水となりその後ほぼ平行に流れて並流噴霧流 Αを形成している。この状態で、材 料搬送空気を供給すると、衝突の中心がやや大きく不明確になってくるが笠状の並 流噴霧流が形成される。本発明では、この材料搬送用空気を供給した状態で 100 m以下の微粒化水が発生することとする。この状態において微粒ィ匕水の大きさを 100 μ m以下にするためには、注水孔の内径、傾斜角度、数、さらには注水孔から吐出さ れる水流の流速、水圧等を最適条件にすれば良い。

[0078] 図 3には、本発明に使用する混合管を示す。この混合管 16は、両側にフランジを有 する円筒で、内孔は、内径が材料搬送管 5より小さい絞り部 17と、その両側のテーパ 一部 18、さらにその両側に材料搬送管の内径 Dと同じストレート部 19とからなってい る。絞り部の内径 dは、材料搬送管の内径 Dに対して 0. 5D以上 0. 9D以下となって いる。この混合管は、 2次注水器の前後のいずれか一方もしく両方に設けることがで きる。この混合管を 2次注水器の前後に配置すると、より混練効果が高まりバラツキの 少な！/ヽ施工体が得られる。

[0079] 上記各図に示す吹付け装置 10による吹付けは以下の要領で施工される。

[0080] まず、従来の乾式吹付け方法と同様に、材料供給機 1の吹付け材料を搬送空気導 入箇所 6からの搬送空気により搬送ホース 5内を空気搬送させる。それと同時に、カロ 圧した水を、 1次注水器 7及び 2次注水器 8の施工水導入口 15に供給することで、空 気搬送されている吹付け材料に注水する。注水器力も注水される水流は、搬送ホー ス 5内で他の水流ある ヽは吹付け材料と衝突することで微粒ィ匕水となる。この微粒ィ匕 水が吹付け材料を均一に湿潤し均一に混練する。

[0081] そして、先端吹付けノズル 4を操作して、炉壁等の対象体 9に十分混練された不定 形耐火物を吹付ける。 [0082] 図 1に示す 1次注水器 7と 2次注水器 8との距離間隔については、特に限定すること はないが、ある程度離れていた方が混練効果の面力 好ましい。最低 lm以上の間 隔を設けることが好ましい。すなわち 1次注水器は 2次注水器の上流側 lm以上から 材料供給機 1までの間であれば特に制約なく設けることができる。さらに、 1次注水器 と 2次注水器との距離はより好ましくは 7m以上、さらに好ましくは 10m以上である。

[0083] 2次注水器 8は、先端吹付けノズル 4本体あるいはその直前付近に設けることができ る。先端吹付けノズルの先端力 離れ過ぎると搬送ホースや先端吹付けノズルが詰ま りやすくなる。搬送ホースの長さについても特に限定されず例えば 10〜： LOOmの間 であれば問題なく使用することができる。

[0084] 表 1は、耐火原料粉末として粒度調整したマグネシアクリンカー 100質量部に対し て、結合剤として粉末状のフエノール榭脂を 4質量部使用した吹付け材料に対して種 々の注水条件で吹付けテストを行った結果を示す。なお、注水器は先端吹付けノズ ルの先端から 1. 7mの位置に 1ケ所のみ設け、先端吹付けノズルの長さは 1. 5mで ある。また、吹付け材料の搬送用空気の流量は 4. 5Nm³Zmin、圧力は 0. 25MPa 、注水器の注水孔の傾斜角度は 45度とし、材料搬送管の内径は 35mm、注水器に 供給する水圧は 0. 9〜2MPaとした。施工水量は、水圧を変化させて吹付け状況や 施工体の状況に応じて調整した。このとき、表 1の実施例 1に使用した注水器を使用 して微粒ィ匕水の平均粒径を吹付け材料は供給せず吹付け材料の搬送用空気のみ を供給した状態でレーザードップラー法にて測定したところ 32 m (体積平均粒径） であった。また他の実施例についても同様な条件で測定したところ微粒ィ匕水の平均 粒径は 100 m以下であった。なお、測定位置は、注水器の注水孔より 300mm下 流部である。微粒ィ匕水の粒径の測定装置としては、米国 TSI社の商品名「AEROM ETRICS」を使用した。テストは水平方向に約 lm離れた位置に、垂直に置いた金枠 (深さ 40mm、幅 160mm、長さ 400mm)へ吹付け施工し、 110°Cで乾燥後の施工 体の品質を調べたものである。

[表 1] 実施例 1 実施例 2 実施例 3 実施例 4 比較例 1 比較例 2 内径 (mm) 0.6 0.8 1 1.2 1.8 2 注水孔

孔数 10 10 10 10 10 2 水流の流速 m/ s 39 22 14 11 5 21

L/min 6.6 6.7 6.8 7.2 8.1 7.8 施工水量

(質量部） 9.4 9.6 9.7 10.3 11.6 1 1.1 かさ比重 2.49 2.48 2.45 2.40 2.21 2.29 見掛け気孔率（％) 25.2 24.7 25.1 25.8 29.1 29.5 曲げ強度 (MPa) 4.51 4.45 4.40 4.20 2.95 3.01 注 1 )施工水量 (質量部）は耐火原料粉末 100質量部に対する質量部である。

[0085] 表 1において、実施例 1から実施例 4は注水孔の内径と水流の流速を変化させたも のであるが、本発明の範囲内であり、低水分で緻密な施工体が得られている。比較 例 1は、微粒化水の平均粒径が 100 mを超えてしまい本発明の範囲外であり、吹 付け作業を行うために実施例と比べて多くの水分が必要となり、その結果実施例と比 較するとラフで低強度な施工体となっている。比較例 2は、注水孔が 2個と本発明の 範囲外であり微粒ィ匕水の平均粒径は 100 mを超える。このため、吹付け作業を行う ために実施例と比べて多くの水分が必要となり、その結果実施例と比較するとラフで 低強度な施工体となって 、る。

[0086] 次に、表 2、表 3、及び表 4に示す配合割合において、図 1及び図 2に示す施工方 法で吹付けテストを実施した結果にっ 、て説明する。 1次注水器は先端吹付けノズ ルの先端から 20mの位置、 2次注水器は先端吹付けノズルの先端から 1. 7mの位置 、先端吹付けノズルの長さは 1. 5mである。また、吹付け材料の搬送用空気の流量 は 4. 8Nm³Zmin、圧力は 0. 27MPa、 1次注水器の水流の流速は 9. 5~10m/s 、注水孔の内径は 0. 6mm、注水孔の数は 4個、注水孔の傾斜角度は 50度、また 2 次注水器の水流の流速は 9. 5〜10mZs、注水孔の内径は 0. 8mm,注水孔の数 は 8個、注水孔の傾斜角度は 50度とし、注水器及び材料搬送管の内径は 35mm、 それぞれの注水器に供給する水圧は 0. 9〜2MPaとした。施工水量は、水圧を変化 させて吹付け状況や施工体の状況に応じて調整した。このとき、実施例 5において微 粒ィ匕水の平均粒径を吹付け材料は供給せず吹付け材料の搬送用空気のみを供給 した状態でレーザードップラー法にて測定したところ一次注水器では 43 m (体積平 均粒径）、二次注水器では 38 m (体積平均粒径)であった。なお、測定位置は、注 水器の注水孔より 300mm下流部である。また、測定は、測定対象の注水器のみから 微粒ィ匕水を発生させた状態で行った。テストは水平方向に約 lm離れた位置に、垂 直に置いた金枠（深さ 40mm、幅 160mm、長さ 400mm)へ吹付け施工し、 110°C で乾燥後の施工体の品質を調べたものである。回転侵食試験については、表 2では 高炉スラグを使用し 1550°C X 4時間行い、表 3、表 4では転炉スラグを用い 1650°C X 4時間行 ヽ試験片の残存厚みを比較した。通気率の測定方法〖お ISR2115に従 つ 7こ。

表 2は、冷温間吹付け材の例で、粒径 75 m以下の炭化ケィ素を 10質量％含み、 残部がアルミナ力 なる耐火原料粉末を使用したアルミナ 炭化ケィ素質吹付け材 において、微粉部の施工体に与える影響について調査した結果を示す。結合剤、急 結剤、及び分散剤は粉末状のものを使用し、耐火原料粉末及び繊維とあらかじめ均 一に混合した配合組成物を使用した。実施例 5〜12は、粒径 75 m以下の原料の 割合、及び 10 μ m以下の原料 Ζ75 μ m以下 10 μ m超の原料の質量比が本発明の 範囲内であり、低水分で緻密な施工体が得られている。これに対して比較例 3は 10 μ m以下の原料 Ζ75 μ m以下 10 μ m超の原料の質量比が 0. 2と小さいため、急結 剤が凝集傾向になり添加水分が増えるため緻密な施工体が得られな力つた。比較例 4は 10 μ m以下の原料 Ζ75 μ m以下 10 μ m超の原料の質量比が 0. 75と大き!/、た め、材料搬送管が詰り気味になりノズル力 材料が吐出する際に不安定となり良好な 施工体が得られな力つた。比較例 5は粒径 75 m以下の原料が不足し、低強度な施 ェ体となっている。比較例 6は粒径 75 μ m以下の原料が多すぎて耐食性が悪い。

[表 2]

注 1 )結合剤、急結剤、分散剤、繊維、施工水の配合量は耐火原料粉末 1 00質量部に対する質量部で示した。

注 2)回転侵食試験は、比較例 3の試験片において侵食された量を 1 00として指数で表示した (数値が小さい程耐食性に優れる） <

表 3は熱間吹付け材の例で、粒径 75 μ m以下のマグネシアを 10質量％含み、残 部がアルミナからなる耐火原料粉末を使用したアルミナ マグネシア材質吹付け材 にお 、て微粉部の施工体に与える影響にっ 、て調査した結果を示す。結合剤と急 結剤は粉末状のものを使用し耐火原料粉末とあらかじめ均一に混合した配合組成物 を使用した。実施例 13〜20は、粒径 75 μ m以下の原料の割合、及び 10 μ m以下 の原料 Z75 μ m以下 10 μ m超の原料の質量比が本発明の範囲内であり、低水分 で緻密な施工体が得られている。これに対して比較例 7は 10 m以下の原料 Z75 μ m以下 10 m超の原料の質量比が 0. 2と小さいため、急結剤が凝集傾向になり 添加水分が増えるため緻密な施工体が得られな力つた。比較例 8は 10 m以下の 原料 Z75 μ m以下 10 m超の原料の質量比が 0. 8と大きいため、材料搬送管が詰 り気味になりノズル力 材料が吐出する際に不安定となり良好な施工体が得られなか つた。比較例 9は粒径 75 m以下の原料が不足し、低強度な施工体となっている。 比較例 10は粒径 75 μ m以下の原料が多すぎて耐食性が悪い。

[表 3]

注 1 )結合剤、急結剤、施工水の配合量は耐火原料粉末 1 00質量部に対する質量部で示した。

注 2)回転侵食試験は、比較例 7の試験片において侵食された量を 1 00として指数で表示した (数値が小さい程耐食性に優れる） ,

表 4は結合剤としてフエノール榭脂を使用した熱間吹付け材の例で、粒径 75 μ m 以下のマグネシアを 10質量％含み、残部もマグネシアクリンカーからなる耐火原料 粉末を使用したマグネシア材質吹付け材において微粉部の施工体に与える影響に っ 、て調査した結果を示す。結合剤は粉末状のものを使用し耐火原料粉末とあらか じめ均一に混合した配合組成物を使用した。実施例 21〜28は、粒径 75 m以下の 原料の割合、及び 10 μ m以下の原料 Ζ75 μ m以下 10 μ m超の原料の質量比が本 発明の範囲内であり、低水分で緻密な施工体が得られている。これに対して比較例 1 1は 10 m以下の原料 Z75 μ m以下 10 μ m超の原料の質量比が 0. 2と小さ!/、ため 、添加水分が増えるため緻密な施工体が得られな力つた。比較例 12は 10 /z m以下 の原料 Ζ75 /ζ πι以下 10 /z m超の原料の質量比が 0. 8と大きいため、材料搬送管が 詰り気味になりノズル力 材料が吐出する際に不安定となり良好な施工体が得られな かった。比較例 13は粒径 75 m以下の原料が不足し、低強度な施工体となってい る。比較例 14は粒径 75 m以下の原料が多すぎて耐食性が悪い。

[表 4]

注 1 )結合剤、施工水の配合量は耐火原料粉末 1 00質量部に対する質量部で示した。

注 2)回転侵食試験は、比較例 1 2の試験片において侵食された量を 1 00として指数で表示した (数値力 ΐ小さい程耐食性に優れる）。

[0090] [第 2実施例]

図 4は、図 1に示す吹付け装置 10に使用する注水器の他の構成を搬送ホース 5に 沿って切断した断面によって示す。注水器としては、図 1に示す 1次注水器 7と 2次注 水器 8とも同様の構造のものを適用することができる。

[0091] 注水器 7 (8)は、注水器を貫通する図示しないボルトで搬送ホース 5間に固定され、 全く同じ構成力も成る注水部 7aと 7bとを備える。注水部 7aと 7bとの間隔は 150mm である。それぞれの注水部は、外筒 l la、 l ibとその内部に設けられた内筒 12a、 12 bと力らなる。吹付け材料は搬送ホース 5内を図中の矢印の方向に空気搬送される。 注水部 7a、 7bの外筒 l la、 l ibと内筒 12a、 12bとの間には、加圧水の圧力が均一 になるように溜りとして、円周方向に連続した均圧室 13a、 13bが形成されている。

[0092] この均圧室 13a、 13bには材料搬送方向に傾斜した注水孔 14a、 14bが形成され ている。この注水孔 14a、 14bは、図 2に示すように、搬送ホース 5の搬送方向の軸心 に向かって、矢印で示す材料進行方向とのなす角度 exが 30〜70度となるように傾 斜して形成されている。この実施例の注水孔は、それぞれ内径は 0. 8mm,傾斜角 度 αは 45度であり、円周方向に沿って等間隔に合計 12個設けられている。下流側 の注水孔と上流側の注水孔の位置関係は交互になっている。

[0093] 図 4において点線で示す微粒ィ匕水の動きは、実験用として注水器の両側に透明な 材質の円筒を接続し、吹付け材料は導入せず、加圧水のみを供給した状態を観察し た概略図を示している。注水孔 14a、 14bから水は水流となって吐出し中央部 Aと B でそれぞれ衝突して微粒ィ匕水となり、その後ほぼ平行に流れて並流噴霧流 Cを形成 している。この状態で、材料搬送空気を供給すると、衝突の中心がやや大きく不明確 になってくるが笠状の並流噴霧流が形成される。本発明では、この材料搬送用空気 を供給した状態で 100 m以下の微粒ィ匕水が発生することとする。この状態におい て微粒ィ匕水の大きさを 100 m以下にするためには、注水孔の内径、傾斜角度、数 、さらには注水孔から吐出される水流の流速、水圧等を最適条件にすれば良い。尚 、この注水器は、 2次注水器として使用することで、吹付け材料を高速で大量に搬送 する場合でも 1つの注水器でより多くの水を添加することができる。また、衝突によつ て発生する微粒ィヒ水の発生領域を材料搬送方向に長く取ることできるので搬送され る材料に対する湿潤効果がより高まる。

[0094] この注水器を使用した吹付け装置 10による吹付けは以下の要領で施工される。

[0095] まず、従来の乾式吹付け方法と同様に、加圧式材料供給機 1の吹付け材料を搬送 空気導入箇所 6からの搬送空気により搬送ホース 5内を空気搬送させる。それと同時 に、加圧した水を、 1次注水器 7及び 2次注水器 8の施工水導入口 15a、 15bに供給 することで、空気搬送されている吹付け材料に注水する。注水器から注水される水流 は、搬送ホース 5内で他の水流ある ヽは吹付け材料と衝突することで微粒ィ匕水となる 。この微粒ィ匕水が吹付け材料を均一に湿潤し均一に混練する。

[0096] そして、先端吹付けノズル 4を操作して、炉壁等の対象体 9に十分混練された不定 形耐火物を吹付ける。

[0097] 表 5は、耐火原料粉末として粒度調整したマグネシアクリンカー 100質量部に対し て、結合剤として粉末状のフエノール榭脂を 4質量部使用した吹付け材料に対して種 々の注水条件で吹付けテストを行った結果を示す。

[0098] なお、注水器は図 4と同タイプで注水孔の内径、孔数、あるいは列数の異なるもの を先端吹付けノズルの先端から 1. 7mの位置に 1ケ所のみ設けた。注水孔の傾斜角 度 αは 45度である。先端吹付けノズルの長さは 1. 5mである。また、吹付け材料の 搬送用空気の流量は 4. 5Nm³Zmin、圧力は 0. 25MPa、材料搬送管の内径は 35 mm、注水器に供給する水圧は 0. 9〜2MPaとした。施工水量は、吹付け状況や施 ェ体の状況に応じて水圧を変えて調整した。ここで、表 5に示した注水孔の列数は、 図 4で説明した注水部の数に対応する。すなわち、注水孔の列数は水流どうしの衝 突点の数を表す。また、注水孔の孔数とは 1列あたりの孔数である。

[0099] このとき、微粒ィ匕水の平均粒径を吹付け材料は供給せず吹付け材料の搬送用空 気のみを供給した状態でレーザードップラー法にて測定したところ表 5の実施例 30 においては 41 m (体積平均粒径)であった。また表 5の他の実施例でも微粒ィ匕水 の平均粒径は 100 μ m以下であった。なお、測定位置は、注水器の注水孔より 300 mm下流部である。微粒ィ匕水の粒径の測定装置としては、米国 TSI社の商品名「AE ROMETRICSJを使用した。

[0100] 吹付けテストは水平方向に約 lm離れた位置に、垂直に置いた金枠 (深さ 40mm、 幅 160mm、長さ 400mm)へ吹付け施工し、 110°Cで乾燥後の施工体の品質を調 ベたものである。

[表 5]

1 工 100質量部に対する質量部である。

[0101] 表 5において、実施例 29から実施例 32は注水孔の内径、孔数、列数と水流の流速 を変化させたものである力 本発明の範囲内であり、低水分で緻密な施工体が得ら れている。比較例 15は、水の流速が小さいためか微粒化水の平均粒径が 100 m を超えており本発明の範囲外であり、吹付け作業を行うために実施例と比べて多くの 水分が必要となり、その結果実施例と比較するとラフで低強度な施工体となっている 。比較例 16は、注水孔が 2個と本発明の範囲外であり微粒ィ匕水の平均粒径は 100 mを超える。このため、吹付け作業を行うために実施例と比べて多くの水分が必要 となり、その結果実施例と比較するとラフで低強度な施工体となっている。

産業上の利用可能性

[0102] 本発明は、各種の冶金炉、窯業炉の各部位の吹付け補修、築炉に好適に使用で きる。

図面の簡単な説明

[0103] [図 1]本発明の不定形耐火物の吹付け施工方法を実施するための装置の全体構成 を示す。

[図 2]本発明で使用する注水器の構成を示す。

[図 3]混合管の断面を示す。

[図 4]本発明で使用する注水器の他の構成を示す。

符号の説明 材料供給機

吹付け材料 (乾燥耐火物) テープノレフィーダ一 先端吹付けノズル 搬送ホース

搬送空気導入箇所

1次注水器

, 7b 注水部

2次注水器

対象体

吹付け装置

, 11a, l ib 外筒

, 12a, 12b 内筒

, 13a, 13b 均圧室, 14a, 14b 注水孔, 15a, 15b 施工水導入口 混合管

絞り部

テーパー部

ストレート部

Claims

請求の範囲

[1] 材料搬送管内を搬送される吹付け材料に対して注水器力 施工水を注水して吹付 ける不定形耐火物の吹付け施工方法であって、材料搬送管内へ注水器力 施工水 を注水する際に、材料搬送方向に対して 30〜70度傾斜し、材料搬送管内のほぼ中 心で衝突する 3本以上の水流を形成するように材料搬送管内に注水し、平均粒径 10 0 μ m以下の微粒ィ匕水を発生させることを特徴とする不定形耐火物の吹付け施工方 法。

[2] 水流どうしの衝突点が材料搬送方向に沿った 10mm以上 500mm以下の範囲内 に 2ケ所以上となるように注水する請求項 1に記載の不定形耐火物の吹付け施工方 法。

[3] 材料搬送管において上流側に 1次注水器と下流側に 2次注水器とを設けて 2ケ所 力も吹付け材料に施工水を注水し、 1次注水器からは全施工水の 10〜50質量％の 施工水を注水し、 2次注水器からは施工に必要な残りの施工水を注水して吹付ける 不定形耐火物の吹付け施工方法であって、少なくとも 1次注水器力 材料搬送管内 へ施工水を注水する際に、材料搬送方向に対して 30〜70度傾斜し、材料搬送管内 のほぼ中心で衝突する 3本以上の水流を形成するように材料搬送管内に注水し、平 均粒径 100 μ m以下の微粒化水を発生させることを特徴とする不定形耐火物の吹付 け施工方法。

[4] 水流の流速を 7mZs以上とする請求項 1〜3のいずれかに記載の不定形耐火物の 吹付け施工方法。

[5] 注水器の注水孔の内径を 0. 4mm以上 2mm以下、水圧を 0. 4Mpa以上 5Mpa以 下とする請求項 1〜4のいずれかに記載の不定形耐火物の吹付け施工方法。

[6] 吹付け材料力 粒径 75 μ m以下の炭化ケィ素を 5〜30質量％含むアルミナ—炭 化ケィ素質不定形耐火物である請求項 1〜5のいずれかに記載の不定形耐火物の 吹付け施工方法。

[7] 吹付け材料力 マグネシア微粉を 1〜30質量％含み、残部がアルミナを主体とする アルミナ マグネシア質不定形耐火物である請求項 1〜5のいずれかに記載の不定 形耐火物の吹付け施工方法。

[8] 冷温間で施工される冷温間吹付け材料であって、耐火原料粉末に対してアルミナ セメント、マグネシアセメント、リン酸塩またはケィ酸塩のうち 1種カゝらなる結合剤と、急 結剤と、分散剤と、繊維とを添加し混合してなり、耐火原料粉末中に粒径 75 m以 下の原料を 25〜60質量％含有し、し力もこのうち 10 μ m以下の原料 Ζ75 μ m以下 10 m超の原料の質量比が 0. 25-0. 7であることを特徴とする請求項 1〜7のい ずれかに記載の不定形耐火物の吹付け施工方法で使用される吹付け材料。

[9] 熱間で施工される熱間吹付け材料であって、耐火原料粉末に対して結合剤として 熱硬化性有機榭脂、リン酸塩またはケィ酸塩のうち 1種以上を添加し混合してなり、 耐火原料粉末中に粒径 75 m以下の原料を 10〜45質量％含有し、し力もこのうち 10 111以下の原料775 111以下10 111超の原料の質量比が0. 25〜0. 7であるこ とを特徴とする請求項 1〜7のいずれかに記載の不定形耐火物の吹付け施工方法で 使用される吹付け材料。

[10] 結合剤がアルミナセメントで、急結剤がアルミン酸ソーダまたは消石灰のいずれも 粉末である請求項 8に記載の吹付け材料。

[11] 結合剤がリン酸塩またはケィ酸で、急結剤として消石灰、活性マグネシア、ある 、は 硫酸塩を使用し、 Vヽずれも粉末である請求項 9に記載の吹付け材料。

[12] 常温で吹付け施工した施工体にぉ 、て、養生後 110°Cで 24時間以上乾燥した後 、見掛け気孔率が 18〜30%、かつ通気率が 100 X 10^_5cm³' cmZcm²'cmH Ο ·

2 sec以上であることを特徴とする請求項 1〜7のいずれかに記載の不定形耐火物の吹 付け施工方法で使用される吹付け材料。

[13] 常温で吹付け施工した施工体にぉ 、て、養生後 110°Cで 24時間以上乾燥した後

、見掛け気孔率が 18〜30%、かっ通気率が^^ ^) ⁵。!!!³'。!!!/。!!!²'。!!!!！ Ο ·

2 sec以上である請求項 8〜： L 1の!、ずれかに記載の吹付け材料。