JP4377626B2

JP4377626B2 - 不定形耐火物湿式吹付け施工方法

Info

Publication number: JP4377626B2
Application number: JP2003204927A
Authority: JP
Inventors: 秀行津田
Original assignee: Krosaki Harima Corp
Current assignee: Krosaki Harima Corp
Priority date: 2003-07-31
Filing date: 2003-07-31
Publication date: 2009-12-02
Anticipated expiration: 2023-07-31
Also published as: JP2005047736A

Description

【０００１】
【技術の属する技術分野】
本発明は、作業安全性およびに施工性に優れた不定形耐火物湿式吹付け施工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
不定形耐火物による各種工業窯炉の内張りあるいはその補修として、施工水分をもって予め混練した不定形耐火物をノズルに圧送し、ノズルあるいはノズル手前で急結剤を添加して吹付ける湿式吹付け施工方法が知られている。
【０００３】
この方法に使用される急結剤は、従来、アルミン酸アルカリ塩溶液または珪酸アルカリ塩溶液（特許文献１）が一般的である。また、超微粒子化した水酸化カルシウムを含む石灰スラリー（特許文献２）、リチウム塩を添加した石灰スラリー（特許文献３）が知られている。
【０００４】
このうち、アルミン酸アルカリ塩または珪酸アルカリ塩の水溶液は急結性に優れるが、苛性ソーダを含む高塩基度のために、直接触れると肌のカブレや火傷状態となる。しかも、急結剤の一部は吹付け施工時にノズルからミスト状に浮遊し、これを吸引することで鼻炎の原因となる。このように、その使用は人体への危険度が非常に高く、作業安全性において問題がある。
【０００５】
これに対し、石灰スラリーよりなる急結剤は塩基度が低く、人体への影響ないことから作業安全性に優れている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０-１１８７６２号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開２００１-１１４５４２号公報
【０００８】
【特許文献３】
特開２００１-２７８６７４号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
急結剤に石灰スラリーを使用した湿式吹付け施工方法は、作業安全性に好ましい半面、石灰スラリーの成分である水酸化カルシウムが、吹付け大気中に水分と分離して沈殿硬化する問題がある。前記の特許文献２の発明では、水酸化カルシウムを超微粉で使用することによって水との分離防止を図っているが、それでもなお、急結剤供給管の内周面に水酸化カルシウムが堆積付着し、急結剤の供給量が低下するケースが生じやすい。
【００１０】
吹付け施工においては施工後、施工体表面を均等厚さに均すためのトリミングが行われている。トリミングを行うには、不定形耐火物は施工直後においてはある程度の柔らかさが必要である。石灰スラリーによる急結剤を使用すると不定形耐火物の凝集硬化が早いために、トリミング性に劣る。
【００１１】
特許文献２のように石灰スラリー成分の水酸化カルシウムを超微粉化した場合は、凝集硬化の速度はさらに向上し、前記のトリミング性が一段と低下する。
【００１２】
また、石灰スラリーによる急結剤は凝集硬化の作用が、不定形耐火物が被施工面に到達する際に既に硬化が進行しており、不定形耐火物が被施工面上で十分に広がらないことが原因し、付着性に劣る。
【００１３】
本発明は作業安全性に加え、トリミング性・付着性に優れた不定形耐火物湿式吹付け施工方法を提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、施工水分をもって予め混練した不定形耐火物をノズルに圧送し、ノズルまたはノズル手前で急結剤を添加して吹付ける施工法であって、前記不定形耐火物の耐火原料組成に、アルミナおよび／または揮発シリカよりなる粒径２０μｍ以下の耐火性超微粉を含むと共に、前記急結剤を硝酸カルシウムとした、不定形耐火物湿式吹付け施工方法である。
【００１５】
本発明で急結剤として使用する硝酸カルシウム溶液は石灰スラリーと同様に人体にやさしく作業安全性に優れた効果をもつ。しかも、その凝集硬化の作用は石灰スラリーのように急激なものでないことから、吹付け直後の不定形耐火物は適度な柔らかさを備えており、施工体の厚さを均すトリミング作業が容易である。
【００１６】
硝酸カルシウム溶液は硝酸カルシウムが完全に溶解している。したがって、石灰スラリーのように水酸化カルウム粒子が急結剤供給管の内壁に堆積付着するといった問題もない。
【００１７】
例えば塩化カルシウム溶液は硝酸カルシウム溶液と同様、その取り扱いにおいて作業安全性の面で問題がない。しかし、塩化カルシウム溶液を急結剤として使用した場合、吹付け施工現場の気温が低くなると塩化カルシウムの溶解度が下がり、水溶液中から結晶が析出することで不定形耐火物中での分散性に欠け、付着性付与の効果に劣る。
【００１８】
また、塩化カルシウム溶液は塩素を含むことで吹付け装置の金属部に錆びを生じ易い。例えばノズルの錆びが進行すると内壁の摩擦係数が大きくなって不定形耐火物の流れが円滑でなくなり、施工性が低下する。錆びがさらに進行すると、ノズルに穴が空くこともある。
【００１９】
これに対し、硝酸カルシウム溶液は吹付け施工現場の温度が低い場合でも結晶化することもなく、安定した急結作用を発揮する。しかも塩化カルシウム溶液を使用した場合に見られるようなのように著しい錆びの発生はない。
【００２０】
また、本発明は不定形耐火物の耐火性原料の一部にアルミナおよび／または揮発シリカよりなる粒径２０μｍ以下の耐火性超微粉を含む。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明において、施工水分をもって予め混練した不定形耐火物をノズルに圧送し、ノズルまたはノズル手前で急結剤を添加して吹付ける点は従来方法と特に変わりない。
【００２２】
不定形耐火物の組成は、具体的には耐火性原料、結合剤、分散剤を含み、必要によりさらに有機繊維、金属粉、増粘剤、硬化促進剤、硬化遅延剤などを組み合わせる。
【００２３】
耐火性原料は、アルミナ、ボーキサイト、ばん土けつ岩、ムライト、ろう石、けい石、シャモット、アンダルサイト、ケイ石、溶融シリカ、マグネシア、マグネシア−カルシア、Ａｌ_２Ｏ_３−ＭｇＯ系スピネル、クロム鉱、シリマナイト等から選ばれる一種以上を主材とし、必要に応じて、さらにジルコニア、炭素、炭化珪素、粘土、ピッチ等から選ばれる一種以上を組み合わせる。また、その一部に、耐火物廃材を粉砕したものを使用してもよい。
【００２４】
耐火性原料の粒径調整は施工時の流動性・付着性、施工体の緻密性等を考慮し、粗粒、中粒、微粒に適宜調整する。微粒として粒径２０μｍ以下の耐火性超微粉を耐火性原料に占める割合で３〜２５質量％使用することが好ましい。耐火性超微粉は不定形耐火物の吹付け施工時の流動性、さらには付着性、充填性にも効果がある。
【００２５】
耐火性超微粉として粒径２０μｍ以下のアルミナおよび／または揮発シリカを使用するので凝集硬化後の施工体強度が一層向上する。粒径２０μｍ以下のアルミナとしては、反応性の高い仮焼アルミナが好ましい。また、揮発シリカはシリカフラワー、マイクロシリカ等とも称され、シリコン、フェロシリコン、ジルコニアなどの製造時に発生するＳｉＯガスが空気中で酸化して生成し、得られるＳｉＯ_２のサブミクロンオーダーの超微粉である。
【００２６】
結合剤はアルミナセメント、マグネシアセメント、ポルトランドセメント、乳酸カルシウム、乳酸アルミニウムなどを使用する。その添加量は耐火性原料１００質量％に対し、結合剤の種類に応じて１〜１５質量％の範囲で調整するのが好ましい。中でも、施工体の強度付与および耐火性を兼備えたアルミナセメントが好ましい。
【００２７】
分散剤は不定形耐火物に対する流動性付与の効果を持つ。その具体例は、トリポリリン酸ソーダ、ヘキサメタリン酸ソーダ、ポリアクリル酸ソーダ、ポリアクリルリン酸ソーダ、ポリカルボン酸、リグニンスルホン酸ソーダ、カルボキシル基含有ポリエーテルなどである。好ましい添加量は、耐火性原料１００質量％に対して０.０１〜１質量％である。
【００２８】
施工に際しては、施工水分を添加して不定形耐火物を予め混練する。混練水分量は不定形耐火物組成全体に対する外掛けで１５質量％以下が好ましく、さらに好ましくは４〜１２質量％である。
【００２９】
次いで前記混練後の不定形耐火物を圧送ポンプで高圧ホースに送り出し、ノズルに圧送し、ノズルまたはノズル手前で急結剤を添加し、吹付ける。急結剤の混入と不定形耐火物の噴出補助のために、不定形耐火物への急結剤の添加は圧搾空気をもって行うのが好ましい。
【００３０】
また、不定形耐火物を混練する際、施工水分の一部使用し、残りの施工水分をノズルまたはノズル手前で添加して吹付けてもよい。
【００３１】
硝酸カルシウム〔（Ｃａ（ＮＯ_３）_２・４Ｈ_２Ｏ〕は結晶または結晶性粉末である。本発明はこれを水等の溶媒に溶解した硝酸カルシウム溶液として急結剤に使用する。硝酸カルシウム濃度を例えば５〜５０質量％に調整して使用する。また、吹付け施工時にノズルまたはノズル後方で添加する硝酸カルシウム溶液の添加量は、混練後の不定形耐火物に対する外掛けで、０.３〜５質量％が好ましい。
【００３２】
図１は本発明の施工方法に使用する施工装置例の概念図である。泥しょう状に調整した吹付材を圧送ポンプ（１）でノズル（２）に送り出す。圧送ポンプ（１）からノズル（２）への移送は圧送管（３）を介して行われる。圧送ポンプの型式は、例えばスクイズ式、スクリュー式、ピストン式等である。急結剤は急結剤供給管（４）を介し、圧搾空気と共にノズル（２）内の吹付材に添加する。吹付材は急結剤が添加された後、ノズル（２）から噴出する。
【００３３】
図には示していないが、急結剤の添加位置をノズル（２）の後方、即ち圧送管（３）の位置で添加しても良い。
【００３４】
本発明方法による施工対象の工業窯炉としては、例えば高炉樋・混銑車・転炉・溶鋼鍋・タンディッシュなどの溶融金属容器、あるいは焼却炉・廃棄物溶融炉・廃棄物灰溶融炉・セメントプラント炉・均熱炉・加熱炉等の内張りあるいはその補修である。
【００３５】
【実施例】
以下、本発明実施例による湿式吹付け施工方法とその比較例を示す。また、同時にそれらの試験結果を示す。
【００３６】
各例は表１に示す不定形耐火物を添加水分７質量％にて混練後、圧送ポンプにてノズルに送り、ノズル部で急結剤を添加して吹付けた。硝酸カルシウム溶液は、大塚化学株式会社製の硝酸カルシウムを水に溶解して得たものを使用した。
【００３７】
湿式吹付け施工装置は、アレンタウン（Ａｌｌｅｎｔｏｗｎ）社製１０ＰＲＯスイング弁ダブルピストンポンプを備え、圧送管は内径０.０５１ｍ（２インチ）、長さ２４.４８ｍ（１００フィート）の耐圧ホースとし、圧送管の先端には長さ２００ｍｍの先絞りノズルを接続したものを使用した。
【００３８】
不定形耐火物に対する急結剤の供給は、スネークポンプを有するモーノポンプを使用し、さらに０.５５ＭＰa（７０ｐｓｉ）、８.５ｍ^３／分の圧縮空気をキャリアとし、前記先絞りノズルに接続した供給管を介して行った。
【００３９】
被施工面は多数のステンレス製スタッドを植設した垂直鉄板とした。不定形耐火物の付着性の試験は、低温（５℃）、常温（２５℃）の二段階の気温下において、付着率を求めた。
【００４０】
施工体のトリミング性は常温（２５℃）下で試験した。垂直面に対して不定形耐火物を吹付け、３０分経過後、鏝を用いて施工体の厚さを均一化し、その際の均一化作業の容易度を求めた。◎…きわめて良、○…良、△…やや困難、×…困難で評価した。
【００４１】
【表１】

本発明の施工方法は、急結剤が硝酸カルシウム溶液であることで高塩基度の珪酸アルカリ溶液等と違って作業安全上の問題がない。また、表１の試験結果が示すとおり、気温に影響されること無く安定した施工性を示し、さらには石灰スラリーに見られる水分との分離もない。しかも、その優れた付着性によって垂直面に対して厚手の施工体の形成することができた。施工体のトリミング性も気温にほとんど影響されず、良好な結果が得られた。
【００４２】
これに対し比較例１及び４は、石灰スラリーを急結剤としたものである。石灰スラリーの成分である水酸化カルシウムが水と分離するのを防止するため、表１には示していないが水酸化カルシウムを平均粒子径４０μｍに微粉化している。
【００４３】
しかし、石灰スラリーの急激な凝集硬化の作用によって付着性およびトリミング性に劣る。また、急結剤供給管内に水酸化カルシウム粒子が堆積して管内を閉塞したため、急結剤供給管の清掃を余儀なくされた。
【００４４】
比較例２は塩化カルシウムを急結剤に使用した例である。塩化カルシウムは本発明で使用する硝酸カルシウムと同様に作業安全上の問題がなく、しかも石灰スラリーのように急激な凝集硬化も無いが、本発明に比べて付着性に劣り、特に厚手の施工体に形成は容易でない。また、表１には示してしないが、例えば冬場などの気温が低い雰囲気下での施工では塩化カルシウムが気温の低下で溶解度が下がり、水溶液の中から結晶が析出して付着性が一段と低下した。
【００４５】
比較例３は急結剤として塩化カルシウム溶液と石灰スラリーとの混合溶液を使用したものである。塩化カルシウム溶液が持つ前記欠点に加え、石灰スラリー中の水酸化カルシウムが沈積して急結剤供給管内を閉塞する問題が生じた。
【００４６】
また、塩化カルシウム溶液を使用した比較例２、比較例３では使用後、２４時間経過した時点でノズルおよび圧送管に相当な錆びが発生し、吹付け装置のメンテナンスに支障を生じた。
【００４７】
【発明の効果】
本発明よる不定形耐火物湿式吹付け施工方法は、以上に示した実施例の試験結果のとおり、作業安全性の効果に加え、付着性・トリミング性において安定した施工性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の施工方法に使用する施工装置例の概念図である。
【符号の説明】
１圧送ポンプ
２ノズル
３圧送管
４急結剤供給管

Claims

施工水分をもって予め混練した不定形耐火物をノズルに圧送し、ノズルまたはノズル手前で急結剤を添加して吹付ける施工法であって、前記不定形耐火物の耐火原料組成に、アルミナおよび／または揮発シリカよりなる粒径２０μｍ以下の耐火性超微粉を含むと共に、前記急結剤を硝酸カルシウムとした、不定形耐火物湿式吹付け施工方法。