JP2002338371A

JP2002338371A - 湿式吹付用不定形耐火物

Info

Publication number: JP2002338371A
Application number: JP2001137842A
Authority: JP
Inventors: Hisanori Tsunomura; 尚紀角村; Makoto Nanba; 誠難波; Kiyoyuki Komatsubara; 清行小松原; Takehiko Suzuki; 武日児鈴木
Original assignee: Shinagawa Refractories Co Ltd
Current assignee: Shinagawa Refractories Co Ltd
Priority date: 2001-05-08
Filing date: 2001-05-08
Publication date: 2002-11-27

Abstract

(57)【要約】【課題】施工温度が室温から１００℃以上の温間であ
っても施工に煩雑さを伴わず、施工体に必要十分な接着
力と強度および緻密さが得られる湿式吹付材用不定形耐
火物を提供する。【解決手段】８ｍｍ以下の粗粒〜超微粉に粒度調整さ
れた耐火性材料を含有してなる粉体状の不定形耐火物
と、所定量の水とを混練して得られた混練物を、圧送機
にて吹付ノズルへ圧送し、該吹付ノズルにてアルカリ性
凝集剤を添加し、同時に供給される圧搾空気にて吹付施
工することからなる湿式吹付け工法に使用するための湿
式吹付用不定形耐火物において、金属Ｓｉを０．３〜３
重量％含有するＳｉＣ原料５〜８５重量％，アルミナセ
メント２〜２０重量％,及び残部が耐火性材料で構成さ
れる配合物よりなることを特徴とする湿式吹付用不定形
耐火物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は不定形耐火物に関
し、詳しくは、製鋼用窯炉である高炉樋，溶銑鍋，混銑
車，転炉，取鍋，RH，TD他等や各種工業用窯炉等の施工
および補修に用いられる湿式吹付用不定形耐火物に関
し、より詳しくは前記用途に対して、施工温度が室温か
ら１００℃以上の温間においても良好な接着性を有する
温間施工対応の湿式吹付用不定形耐火物に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、製鋼用窯炉や各種工業用窯炉等の
窯炉内張り用耐火物として、緻密質キャスタブルが適用
され、高耐用が得られている。一方、施工の省力化や環
境改善を目的として、発塵のほとんど無い湿式吹付工法
が注目されている。この工法は、不定形耐火物を予め混
練し、圧送機で圧送した後、ノズルにて凝集剤を添加し
吹付する施工法であり、施工時に発塵を伴なうことな
く、また施工枠を必要とすることなく、キャスタブルに
近い緻密な施工体が得られるものである。しかし、実際
の施工現場では、施工時の温度が１００℃を越える場合
が多くあり、これまでの湿式吹付材では、施工直後に発
生する水蒸気圧が材料の接着力や強度を上回り、その結
果接着不良や施工直後の剥離が発生し良好な施工ができ
ない。

【０００３】そこで、特開平9−183675号公報、特開平1
0−232092号公報には、アルミニウム合金粉末や金属ア
ルミニウム粉末を使用した湿式式吹付材が開示されてい
る。これらはいずれもアルミニウム合金粉末や金属アル
ミニウム粉末から発生する水素ガスによって、高温下の
施工や施工後の急昇温乾燥によって発生する水蒸気の通
気孔を確保することを目的としている。一般的にセメン
トを含有するキャスタブルの爆裂防止を目的に金属アル
ミニウム粉末を添加することは良く知られている。キャ
スタブルではセメントの硬化に従い、キャスタブルのＰ
Ｈがアルカリ側へ大きく移行し、強度が十分に発現した
後に金属アルミニウム粉末から水素ガスが発生するた
め、キャスタブルに亀裂が発生することは極めて少な
い。

【０００４】しかし、アルカリ性凝集剤と湿式吹付材と
を併用する場合においては、吹付時に瞬間的に材料のＰ
Ｈが大きくアルカリ側へ移行するため、吹付直後から金
属アルミニウム粉末から水素ガスが発生する。従って、
アルミニウム合金粉末や金属アルミニウム粉末を使用し
た湿式式吹付材では、急激な水素ガス発生による亀裂の
発生が起こり易く、十分な耐用が得られるものではなか
った。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】湿式吹付材は、通常、
キャスタブルの枠無し施工法で使用されるものであり、
乾式吹付材と比較して施工時に発塵を伴わず、かつ緻密
な施工体が得られるが、施工温度が１００℃を越える場
合でも、室温の施工と変わりない施工性と施工体品質が
得られる湿式吹付材が要求されている。従って、本発明
は施工温度が室温から１００℃以上の温間であっても施
工に煩雑さを伴わず、施工体に必要十分な接着力と強度
および緻密さが得られる湿式吹付材用不定形耐火物を提
供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らの研究結果に
よれば、ＳｉＣ原料はその他の耐火原料と比較して熱伝
導率が高いため、ＳｉＣ原料を添加した湿式吹付材で１
００℃以上の温間吹付施工を行った場合、熱が施工体全
体へ早く伝わり、施工体の均一脱水を促進する効果があ
ることが判った。そのため、施工厚みの大きな施工にお
いても、良好な施工が行なえる。すなわち、本発明に係
る湿式吹付用不定形耐火物は、８ｍｍ以下の粗粒〜超微
粉に粒度調整された耐火性材料を含有してなる粉体状の
不定形耐火物と、所定量の水とを混練して得られた混練
物を、圧送機にて吹付ノズルへ圧送し、該吹付ノズルに
てアルカリ性凝集剤を添加し、同時に供給される圧搾空
気にて吹付施工することからなる湿式吹付け工法に使用
するための湿式吹付用不定形耐火物において、金属Ｓｉ
を０．３〜３重量％含有するＳｉＣ原料５〜８５重量
％，アルミナセメント２〜２０重量％,及び残部が耐火
性材料で構成されることを特徴としている。

【０００７】このように、特定量の金属Ｓｉを含有した
ＳｉＣ原料を材料に使用すれば、アルカリ性凝集剤と金
属Ｓｉとの反応により水素ガスが発生し、このガスが材
料中に水蒸気の通路を確保するため、施工温度が室温か
ら１００℃以上の温間においても、施工厚みの大きい施
工体を容易に構築できる。ＳｉＣ原料に含まれる金属Ｓ
ｉはアルミニウム合金や金属アルミニウムと比較して、
アルカリ性凝集剤との反応が穏やかであるため施工時の
材料に亀裂が発生しない。

【０００８】さらに、前記アルミナセメントとして、鉱
物相にＣ₁₂Ａ₇を含有するアルミナセメントを使用すれ
ば、アルカリ性凝集剤との反応性が強くなり，湿式吹付
材に添加した場合接着性が向上する。

【０００９】さらに、前記配合物１００重量％に対し
て、外掛けで、グリコール酸乳酸アルミニウムの塩基性
塩〔Ａｌ₂（ＯＨ）_3.7（Glycolic Acid）_1.5（Lactic A
cid）₀ _.8で表され、塩基の置換可能な水酸基が残ってい
るもの。〕を０．０５〜１．５重量％添加すれば、アル
カリ性凝集剤との反応性が格段に強くなり、湿式吹付材
に添加した場合さらに接着性が向上する。

【００１０】

【発明の実施の形態】現在、ＳｉＣ原料は不純物が０．
１重量％以下の高純度のものから不純物が２０重量％以
上の低級品まで広く市販されている。ＳｉＣ原料に含ま
れるの不純物としては炭素，金属Ｓｉ，金属鉄，ＳｉＯ
₂などが一般的である。本発明の湿式吹付用不定形耐火
物に使用可能なＳｉＣ原料は、不純物として金属Ｓｉを
０．３〜３重量％含有するものであり、その他の不純物
については特に限定されるものではない。ＳｉＣ原料中
の金属Ｓｉ含有量が０．３重量％未満では、アルカリ性
凝集剤との反応性が乏しく、水素ガス発生量が十分でな
いため、材料中に水蒸気の通路を確保できず１００℃以
上の温間において良好な施工体が得られない。また、Ｓ
ｉＣ原料中の金属Ｓｉ含有量が３重量％を越えると、水
素ガス発生量が多くなり、蒸気孔の形成が過剰となり緻
密な施工体が得られないため好ましくない。

【００１１】ＳｉＣ原料の添加量は５〜８５重量％であ
り、好ましくは１０〜７５重量％である。ＳｉＣ原料の
添加量が５重量％未満では、ＳｉＣ原料中の金属Ｓｉ量
が十分でなく、金属Ｓｉとアルカリ性凝集剤との反応量
が乏しく、水素ガス発生量が十分でないため、材料中に
水蒸気の通路を確保できず１００℃以上の温間において
良好な施工体が得られない。また、ＳｉＣ原料は粒形が
鋭角であるため、ＳｉＣ原料の添加量が８５重量％を越
えると混練時の必要水分量が増加するため、緻密な施工
体が得られないため好ましくない。ＳｉＣ原料の粒度は
８ｍｍ以下の骨材から超微粉に至るまで使用することが
できる。粒度が８ｍｍを越えると施工時のリバウンドが
大きくなり好ましくない。

【００１２】材料中に金属Ｓｉ粉末を添加することによ
っても、アルカリ性凝集剤との反応による水素ガス発生
が起こり、本発明と同様の効果が得られる。しかし、金
属Ｓｉ粉末は高価であり経済的でない。また金属Ｓｉ粉
末の添加のみでは、高熱伝導率のＳｉＣ原料を使用する
ことによって得られる施工体の均一な温度上昇による脱
水促進効果（高熱伝導率化）が得られない。さらに、金
属Ｓｉはアルカリ性凝集剤との反応によって比較的早
く、酸化雰囲気での最終的形態であるＳｉＯ₂に変化す
るが、このＳｉＯ₂がＳｉＣ原料の酸化を抑制する保護
膜としての効果を持つ。そのため金属Ｓｉは出来るだけ
ＳｉＣ原料に近いところで存在する方が望ましく、従っ
て、金属Ｓｉを含有するＳｉＣ原料を使用することが好
ましい。金属Ｓｉ粉末の添加を行なう場合は、少量の金
属Ｓｉ粉末と金属Ｓｉを含有するＳｉＣ原料の併用が望
ましい。

【００１３】本発明の湿式吹付用不定形耐火物に使用可
能なアルミナセメントは、アルミナ含有量が６０重量％
以上でＣａＯ含有量が４０重量％未満が好ましく、カル
シウムアルミネートを主要鉱物とする市販のアルミナセ
メントである。また、コランダムを含有するアルミナセ
メントも使用可能である。中でも鉱物相としてＣ₁₂Ａ ₇
を含有するアルミナセメントを使用すれば接着性が大き
く向上する。アルミナセメントを構成する鉱物としては
主鉱物であるＣＡの他に、少量鉱物としてＣＡ ₂，Ｃ₁₂
Ａ₇，Ｃ₃Ａ₅，Ｃ₂ＡＳ等が知られており、これらを含有
する様々な種類のアルミナセメントが市販されている。
本発明者らの研究結果によればＣ₁₂Ａ₇は、これらのア
ルミナセメントを構成する鉱物の中で、アルカリ性凝集
剤との反応性が最も強い。従って、金属Ｓｉとアルカリ
性凝集剤との反応によって生成する水素ガスの圧力に対
して、十分なる凝集強度が施工直後に得られるため、金
属Ｓｉを含有したＳｉＣ原料とＣ₁₂Ａ₇を含有したアル
ミナセメントを併用した湿式吹付材の温間下での接着性
は大きく向上する。

【００１４】アルミナセメントの配合量は、２〜２０重
量％、好ましくは３〜１５重量％の範囲である。アルミ
ナセメントの配合量が２重量％未満では、吹付後の施工
体の強度が低くなるため、施工温度が１００℃以上の場
合、施工後に施工体が脱落する危険性があり好ましくな
い。また、アルミナセメントの配合量が２０重量％を超
えると、組成物中にＣａＯ成分が多くなり過ぎて耐食性
が低下するために好ましくない。本発明の湿式吹付用不
定形耐火物において、ＳｉＣ原料とアルミナセメント以
外の残部を構成する耐火材料は、特に限定されるもので
はなく、用途に応じて、電融アルミナ，焼結アルミナ，
仮焼アルミナ，ボーキサイト，バン土ケツ岩，カイヤナ
イト，ムライト，シリカフラワー，粘土，ロー石，珪
石，電融スピネル，焼結スピネル，電融マグネシア，焼
結マグネシア，ジルコン，ジルコニア，クロム鉱，カル
シア，炭化珪素，窒化珪素鉄，炭化硼素，黒鉛，ピッチ
コークス，ピッチペレット，ベントナイト，含水無定形
シリカ，無水無定形シリカ等よりなる群より選択し、１
種または２種以上を併用することができる。耐火骨材の
粒度は８ｍｍ以下の骨材から超微粉に至るまで使用する
ことが出来きる。粒度が８ｍｍを越えると施工時のリバ
ウンドが大きくなり好ましくない。

【００１５】本発明の湿式吹付用不定形耐火物には、ア
ルカリ性凝集剤とセメントの凝集促進効果を得るため
に、グリコール酸乳酸アルミニウムの塩基性塩（Ａｌ₂
（ＯＨ）_3.7（Glycolic Acid）_1.5（Lactic Acid）_0.8
で表され塩基の置換可能な水酸基が残っているもの）を
配合物に対して外掛けで０．０５〜１．５重量％添加す
ることが出来る。また、鉱物相としてＣ₁₂Ａ₇を含有す
るアルミナセメントとグリコール酸乳酸アルミニウムの
塩基性塩を使用すれば、アルカリ性凝集剤とセメントの
凝集促進効果が倍増され、より大きな凝集強度が得られ
る。グリコール酸乳酸アルミニウムの塩基性塩の配合量
が配合物に対して外掛けで０．０５重量％未満では、ア
ルカリ性凝集剤との反応性が低く接着性向上効果に劣
り、１．５重量％を越えると凝集作用が急激過ぎるため
に、施工時のリバウンドロスが増加するため好ましくな
い。また、従来から不定形耐火物の消化防止剤や爆裂防
止剤として既に知られている塩基性乳酸アルミニウム
〔Ａｌ（ＯＨ）_3- _X（Lactic Acid）_X・ｎＨ₂Ｏ〕や、グ
リコール酸乳酸アルミニウム〔Ａｌ₂（Glycolic Acid)₃
（Lactic Acid）₃で表され完全に置換されているも
の。〕は、セメントと反応し易いため、混練物の可使時
間が確保できないため好ましくない。

【００１６】なお、本発明の湿式吹付用不定形耐火物に
は、必要に応じて、アルミニウム粉末，アルミニウム合
金粉末，発泡剤，金属ファイバー，有機ファイバー，セ
ラミックファイバー，縮合りん酸塩などの分散剤を本発
明の効果を阻害しない範囲で添加してもよい。また、本
発明の湿式吹付用不定形耐火物には、必要に応じて通常
の流し込み材に使用する分散剤が使用できる。分散剤と
しては、例えば、アルカリ金属リン酸塩，アルカリ金属
カルボン酸塩，アルカリ金属フミン酸塩，アルカリ金属
ポリアクリル酸塩，ポリカルボン酸ナトリウム等，およ
びこれらと同様の効果が得られる物質から１種または２
種以上を選択して使用できるが、その添加量は本発明の
効果を阻害しない範囲である。

【００１７】また、吹付ノズルにて、本発明の湿式吹付
用不定形耐火物へ圧搾空気にて添加するアルカリ性凝集
剤としては、種々のアルカリ性物質が使用できる。例え
ば、アルミン酸ソーダ，珪酸ソーダ，珪酸カリウム，硫
酸ナトリウム，硫酸カリウム，珪酸リチウム，水酸化ナ
トリウム，水酸化カリウム等の粉末またはそれらの水溶
液が良好に使用できる。中でも広く市販されており、か
つ分散性が良好なＰＨ１０以上の珪酸ソーダ水溶液が望
ましい。このアルカリ性凝集剤の添加量は、混練後の圧
送材料に対して外掛けで０．１〜３重量％が望ましい。

【００１８】ここで、添加量が０．１重量％未満の場合
では、凝集速度が遅くなり、吹付時の接着性が低下する
ために好ましくなく、該添加量が３．０重量％を越える
と、吹付ノズル内で凝集が始まり、施工性が低下するた
めに好ましくない。また、アルカリ性凝集剤としてＰＨ
１０以上の珪酸ソーダ水溶液を使用すると、ＳｉＣ原料
中の金属Ｓｉとの反応性が最適となり、水素ガスの発生
量が多く、蒸気孔の形成が十分となる。

【００１９】吹付施工は、本発明の湿式吹付用不定形耐
火物に水を４〜１０重量％（外掛け）添加、混練し、ピ
ストンポンプやスクイズポンプあるいはスクリューポン
プ等の圧送機を使用し、配管内を圧送して配管先端に取
り付けられた吹付ノズルにて圧搾空気にて送られたアル
カリ性凝集剤と混合して吹付られる。上記した組み合わ
せによって得られた湿式吹付材は、十分な可使時間と共
に優れた接着性を有し施工後の施工体の強度も高く、か
つ蒸気孔の確保もされているため、施工温度が室温から
１００℃以上の温間においても、施工厚みの大きい施工
体を容易に構築することできる。

【００２０】

【実施例】以下に実施例を挙げて、本発明を更に説明す
る。

【００２１】実施例と比較例の湿式吹付材の配合割合と
試験結果を表１と表２にそれぞれ示す。表１および表２
に示す各配合物を、ＪＩＳＲ２５２１フロー試験に
準ずるタップフロー値が１８０〜２００ｍｍの範囲内と
なるように水を添加し、混練した後、市販のピストン式
コンクリートポンプを使用して、２００℃に加熱した垂
直なキャスタブルパネルに厚み２００ｍｍとなるまで吹
付けを行い、吹付状態を確認した。

【００２２】その後、施工時に亀裂の発生や脱落の発生
が起こらなかった施工体のみについて、３時間放置後
に、４０ｍｍ×４０ｍｍ×１６０ｍｍの形状に切断し
て、１０５℃で２４時間乾燥したものを供試々料とし
て、曲げ強さと見掛気孔率を測定した。曲げ強さは、Ｊ
ＩＳＲ２５５３に準じ、見掛気孔率はＪＩＳＲ
２２０５に準じて測定した。表１中、アルカリ性凝集剤
は珪酸ソーダ水溶液を使用した。また、接着率は施工面
に接着した材料の重量を測定し、施工に使用した材料の
総重量を１００とした時の指数として表示したものであ
る。材料の可使時間は、表１および表２に示す各配合物
の混練物約３ｋｇを３０℃の恒温室内に放置し、その後
ＪＩＳＲ２５２１フロー試験に準ずるタップフロー
値で１２０ｍｍ以下となる時間を測定した。

【００２３】尚、実施例および比較例に使用したＳｉＣ
原料の金属Ｓｉの含有量を以下に示す。ＳｉＣ（Ａ）：
０．５重量％ＳｉＣ（Ｂ）：１．４重量％ＳｉＣ
（Ｃ）：２．６重量％ＳｉＣ（Ｄ）：０．１重量％Ｓｉ
Ｃ（Ｅ）：４．２重量％

【００２４】

【表１】

【００２５】

【表２】

【００２６】表１に示すように、実施例１〜６の湿式吹
付用不定形耐火物は、全ての試験項目において良好な結
果を示した。一方、本発明で規定する範囲に包含されな
い比較例１および５の湿式吹付用不定形耐火物を使用し
た場合は、「施工厚さ２００ｍｍの施工状態」におい
て、脱落が確認され、比較例２および４の湿式吹付用不
定形耐火物を使用した場合は、亀裂発生が確認された。
さらに、耐火性材料が本発明で規定する範囲に包含され
ない比較例２の湿式吹付用不定形耐火物を使用した場合
は、施工時においてリバウンドロスが大きく、所望の施
工状態とすることができなかった。

【００２７】

【発明の効果】本発明の湿式吹付用不定形耐火物によれ
ば、従来の湿式吹付用不定形耐火物と比較して格段に湿
式吹付材の接着性を向上できる。そのため、施工温度が
室温から１００℃を越える場合においても、施工厚みの
大きな施工体を何ら問題なく構築することができ、かつ
施工時に施工対象物を冷却する必要がなくなり、施工現
場における施工の自由度を大きくすることが可能であ
る。さらに、本発明の湿式吹付用不定形耐火物は、施工
時あるいは施工後に発生する水蒸気の通気孔が確保され
るように構成されていることから、耐爆裂性にも優れて
いる。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０４Ｂ 35/66 Ｃ０４Ｂ 35/66 ＳＢ２２Ｄ 41/02 Ｂ２２Ｄ 41/02 ＣＤＦ２７Ｄ 1/16 Ｆ２７Ｄ 1/16 ＣＷ (72)発明者小松原清行東京都千代田区九段北四丁目１番７号品川白煉瓦株式会社内 (72)発明者鈴木武日児東京都千代田区九段北四丁目１番７号品川白煉瓦株式会社内Ｆターム(参考） 4E014 BB00 BB02 BC00 4G033 AA17 AA24 AB02 AB08 AB10 AB21 BA02 4K051 AA00 AA01 AA02 LA02 LA11 LJ01 LJ04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】８ｍｍ以下の粗粒〜超微粉に粒度調整さ
れた耐火性材料を含有してなる粉体状の不定形耐火物
と、所定量の水とを混練して得られた混練物を、圧送機
にて吹付ノズルへ圧送し、該吹付ノズルにてアルカリ性
凝集剤を添加し、同時に供給される圧搾空気にて吹付施
工することからなる湿式吹付け工法に使用するための湿
式吹付用不定形耐火物において、金属Ｓｉを０．３〜３
重量％含有するＳｉＣ原料５〜８５重量％，アルミナセ
メント２〜２０重量％,及び残部が耐火性材料で構成さ
れる配合物よりなることを特徴とする湿式吹付用不定形
耐火物。
【請求項２】前記アルミナセメントが、鉱物組成にお
いてＣ₁₂Ａ₇を含有することを特徴とする請求項１に記
載の湿式吹付用不定形耐火物。
【請求項３】前記配合物１００重量％に対して、外掛
けで、グリコール酸乳酸アルミニウムの塩基性塩を０．
０５〜１．５重量％添加してなることを特徴とする請求
項１または２に記載の湿式吹付用不定形耐火物。
【請求項４】前記アルカリ性凝集剤がＰＨ１０以上の
珪酸ソーダ水溶液であることを特徴とする請求項１〜３
のいずれかに記載の湿式吹付用不定形耐火物。