特許 6367502 不定形耐火物の施工方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6367502

(24)【登録日】2018年7月13日

(45)【発行日】2018年8月1日

(54)【発明の名称】不定形耐火物の施工方法

(51)【国際特許分類】

   F27D 1/16 20060101AFI20180723BHJP

   C21C 1/06 20060101ALI20180723BHJP

   B22D 41/02 20060101ALI20180723BHJP

   F27D 1/00 20060101ALN20180723BHJP

【ＦＩ】

   F27D1/16 R

   C21C1/06

   B22D41/02 D

   !F27D1/00 N

【請求項の数】5

【全頁数】7

(21)【出願番号】特願2017-568461(P2017-568461)

(86)(22)【出願日】2017年4月27日

(86)【国際出願番号】JP2017016781

(87)【国際公開番号】WO2017188391

(87)【国際公開日】20171102

【審査請求日】2017年12月28日

(31)【優先権主張番号】特願2016-89616(P2016-89616)

(32)【優先日】2016年4月27日

(33)【優先権主張国】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000170716

【氏名又は名称】黒崎播磨株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001601

【氏名又は名称】特許業務法人英和特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】松井 泰次郎

(72)【発明者】

【氏名】竹本 寛直

(72)【発明者】

【氏名】木下 俊之

(72)【発明者】

【氏名】久我 浩司

(72)【発明者】

【氏名】三谷 敦祐

【審査官】 静野 朋季

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０８−２８５４７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２３１５９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５８−００９２７４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平１１−０６３８５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−３１０８１５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２７Ｄ １／００−１／１８

Ｃ０４Ｂ ３５／６６、４０／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

水硬性耐火バインダーを含む不定形耐火物を混練し、型枠に流し込み、養生、脱枠、乾燥、そして加熱昇温する一連の処理工程からなる不定形耐火物の施工方法において、
前記養生は、過熱水蒸気を吹き込み、不定形耐火物の最高温度を１００℃未満とすることを特徴とする不定形耐火物の施工方法。

【請求項2】

前記養生は、不定形耐火物の最高温度を４０℃以上７５℃以下とし、養生時間を３時間以上２０時間未満とする請求項１に記載の不定形耐火物の施工方法。

【請求項3】

前記乾燥は、過熱水蒸気を吹き込み、不定形耐火物の最高温度を１１０℃以上とする請求項１又は２に記載の不定形耐火物の施工方法。

【請求項4】

前記不定形耐火物は硬化促進剤を含まない請求項１から３のいずれかに記載の不定形耐火物の施工方法。

【請求項5】

外気温１０℃以下で実施される請求項１から４のいずれかに記載の不定形耐火物の施工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水硬性耐火バインダーを含む不定形耐火物を混練し、型枠に流し込み、養生、脱枠、乾燥、そして加熱昇温する一連の処理工程からなる不定形耐火物の施工方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、水硬性耐火バインダーを含む不定形耐火物の施工においては、特に冬季の場合、水硬性耐火バインダーの硬化反応が遅れるため、脱枠のタイミングが遅延して生産効率が低下するという問題があった。また、硬化反応が十分ではないために養生強度が低く脱枠時に施工体を損傷させたり、内部欠陥を招くために乾燥時に爆裂が発生したりする問題もあった。

【0003】

そこで、特許文献１や特許文献２では、リチウム化合物、アルカリ金属アルミン酸塩、アルカリ金属ケイ酸塩、アルカリ金属炭酸塩、水酸化物、酸化マグネシウム、硼砂などの硬化促進剤を添加し、硬化タイミングを調整する方法が提案されている。

【0004】

また、特許文献３では、流し込み施工終了後の施工体を炉本体のもつ残熱や灯油や電気を熱源とする温風発生器などを使用し３５℃以上６０℃以下の温度域に１２時間以上保持して温風養生することが提案されている。

【0005】

さらに、特許文献４には、水蒸気飽和雰囲気中で３５〜８０℃の温度に２４時間以上保持する養生処理が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００２−１２８５７２号公報

【特許文献2】特開２００７−２２８２１号公報

【特許文献3】特開平１１−６３８５０号公報

【特許文献4】特開２０１３−２３１５９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、特許文献１や特許文献２に提案されている硬化促進剤の添加による方法では、冬季の非常に温度が低下し凍結等が発生する際にはやはり硬化遅延が発生したり、水硬性耐火バインダーの水和反応が十分でなく強度低下や品質バラツキを招いたりする問題があった。さらに硬化促進剤の添加は、不定形耐火物の微粉部の融点低下による耐用性低下を招くことから、満足な解決策には至っていない。

【0008】

特許文献３に提案されている炉本体のもつ残熱や灯油や電気を熱源とする温風発生器などを使用する方法では、施工量が多い場合、炉本体のもつ残熱では温度制御が事実上不可能であると同時に、実際の施工では、旧材の解体、パーマ煉瓦の施工、枠セットなどの工程を経た後の流し込みになるため、残熱は期待できない。

【0009】

特許文献４に提案されている養生処理では、これを実際に２４時間以上行うと、微亀裂の発生、乾燥後の強度低下及びエネルギーコストの増大を招き有効な養生強度が得られない。

【0010】

そこで、本発明が解決しようとする課題は、不定形耐火物の早期安定硬化と養生強度の向上を図ることができる不定形耐火物の施工技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明の一観点によれば、水硬性耐火バインダーを含む不定形耐火物を混練し、型枠に流し込み、養生、脱枠、乾燥、そして加熱昇温する一連の処理工程からなる不定形耐火物の施工方法において、前記養生は、過熱水蒸気を吹き込み、不定形耐火物の最高温度を１００℃未満とすることを特徴とする不定形耐火物の施工方法が提供される。

【発明の効果】

【0013】

本発明の施工方法において養生は、過熱水蒸気を吹き込み、不定形耐火物の最高温度を１００℃未満として行うので、過熱水蒸気の凝縮潜熱を養生の主な熱源として有効利用することができる。また、養生中の不定形耐火物の最高温度を１００℃未満とするため、不定形耐火物中の水分が養生中に突沸して養生に悪影響を及ぼすことがなく、不定形耐火物中の水硬性耐火バインダー等の成分が養生中に変質することもない。よって、不定形耐火物の早期安定硬化と養生強度の向上を図ることができるとともに品質のバラツキも低減することができる。また、本発明の施工方法により施工することで、内部欠陥の少ない高品質の不定形耐火物の施工体（製品）を安定して得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の施工方法を溶湯用容器のライニング施工に適用するときの養生の実施形態を示す。

【図2】本発明の施工方法を混銑車受銑口用不定形耐火物の施工に適用するときの養生の実施形態を示す。

【図3】本発明の施工方法を不定形耐火物ブロックのバッチ式施工に適用するときの養生の実施形態を示す。

【図4】本発明の施工方法を不定形耐火物ブロックの連続式施工に適用するときの養生の実施形態を示す。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明では、水硬性耐火バインダーを含む不定形耐火物を使用する。水硬性耐火バインダーとしては、アルミナセメント、水硬性アルミナ、ストロンチウムセメント、リン酸塩、及び珪酸塩のうちの一種又は二種以上が挙げられる。なお、微粉部の融点低下による耐用低下の観点からは、不定形耐火物に硬化調整剤を含まないのが好ましいが、微量（例えば耐火原料に対して外掛けで０．１質量％以下）であれば含んでもよい。硬化促進剤としては、リチウム化合物、アルカリ金属アルミン酸塩、アルカリ金属ケイ酸塩、アルカリ金属炭酸塩、及び水酸化物のうちの一種又は二種以上が挙げられる。

【0016】

本発明の施工方法では、この不定形耐火物を水とともに混練し、型枠に流し込み、養生、脱枠、乾燥、そして加熱昇温する一連の処理工程により不定形耐火物の施工体（製品）を得る。この一連の処理工程自体は周知であるが、本発明では、養生を、過熱水蒸気を吹き込み、不定形耐火物の最高温度を１００℃未満とすることを特徴とする。

【0017】

過熱水蒸気とは１００℃超に加熱した水蒸気のことをいうが、この過熱水蒸気を吹き込み、不定形耐火物の最高温度を１００℃未満として養生を行うことで、過熱水蒸気の凝縮潜熱を養生の主な熱源として有効利用し、かつ、過熱水蒸気の温度と不定形耐火物の温度の差による顕熱も熱源として有効利用することができる。さらに、不定形耐火物中の水分が養生中に突沸すること、及び不定形耐火物中の水硬性バインダー等の成分が養生中に変質することを防止することができる。

【0018】

過熱水蒸気の温度は、１１０℃以上１５０℃以下であることが好ましい。すなわち、本発明において過熱水蒸気の吹き込み量は、養生中の不定形耐火物の最高温度が１００℃未満となるように調整するので、過熱水蒸気の温度が高いと過熱水蒸気の吹き込み量は少なくなる。そうなると、過熱水蒸気から得られる凝縮潜熱が減少する。したがって、本発明において過熱水蒸気の温度は比較的低温、具体的には１１０℃以上１５０℃以下であることが好ましい。なお、本発明において「過熱水蒸気を吹き込み」とは、過熱水蒸気を連続的に吹き込むことのほか、過熱水蒸気を間欠的に吹き込むことも含む意味である。

【0019】

養生中の不定形耐火物の最高温度は１００℃未満とするが、好ましくは４０℃以上７５℃以下とする。養生中の不定形耐火物の最高温度を４０℃以上７５℃以下とすることで、不定形耐火物中の水分が養生中に突沸すること、及び不定形耐火物中の水硬性耐火バインダー等の成分が養生中に変質することをより確実に防止することができる。養生時間は、対象とする不定形耐火物の施工体（製品）の大きさなどに応じて適宜調整すればよいが、あまり長時間になると不定形耐火物の施工体（製品）に微亀裂が発生することがあるので、３時間以上２０時間未満とすることが好ましい。

【0020】

養生後は、脱枠して乾燥を行うが、この乾燥は、過熱水蒸気を吹き込み、不定形耐火物の最高温度を１１０℃以上として行うことが好ましい。乾燥にも過熱水蒸気を用いることで、乾燥を効率的に行うことができる。なお、乾燥の際には、不定形耐火物中の水分が少なくなっているから水分の突沸は生じない。したがって、乾燥中の不定形耐火物の最高温度は１１０℃以上とすることができる。乾燥中の不定形耐火物の最高温度の上限は特に限定されないが、例えば５００℃以下とする。なお、前述の養生中又は乾燥中の不定形耐火物の最高温度は、不定形耐火物の表面又は内部に熱電対を設置するなどして計測される。

【0021】

以上のとおり、本発明の施工方法によれば、不定形耐火物の早期安定硬化と養生強度の向上を図ることができ、特に外気温１０℃以下といった低温環境下での施工に有効性を発揮する。

【0022】

次に、本発明の施工方法による養生の実施形態を図面を参照しつつ説明する。

【0023】

図１は、本発明の施工方法を溶湯用容器のライニング施工に適用するときの養生の実施形態を示す。溶湯用容器１の外周鉄皮１ａと中子２とからなる型枠に不定形耐火物Ｃが流し込まれている。溶湯用容器１には養生蓋３が被せられており、この溶湯用容器内に過熱水蒸気を吹き込むための過熱水蒸気吹き込み管４が設置されている。養生中は、過熱水蒸気吹き込み管４から過熱水蒸気が吹き込まれる。このとき、不定形耐火物Ｃの最高温度が１００℃未満の所定の温度範囲となるように過熱水蒸気の吹き込み量を調整する。なお、本実施形態において不定形耐火物Ｃの最高温度は、例えば、溶湯用容器１の内周側壁の中央部に位置し、養生雰囲気に面する不定形耐火物Ｃに設置された熱電対（不図示）により計測される。

【0024】

図２は、本発明の施工方法を混銑車受銑口用不定形耐火物の施工に適用するときの養生の実施形態を示す。混銑車６の受銑口開口部６ａと中子７とからなる型枠に不定形耐火物Ｃが流し込まれている。養生中は、中子７に設置された過熱水蒸気吹き込み管４から過熱水蒸気が吹き込まれる。このとき、不定形耐火物Ｃの最高温度が１００℃未満の所定の温度範囲となるように過熱水蒸気の吹き込み量を調整する。なお、本実施形態において不定形耐火物Ｃの最高温度は、例えば、養生雰囲気に面する不定形耐火物Ｃの上面中央部に設置された熱電対（不図示）により計測される。

【0025】

図３は、本発明の施工方法を不定形耐火物ブロックのバッチ式施工に適用するときの養生の実施形態を示す。型枠８に不定形耐火物が流し込まれている。養生中は、養生室９内に過熱水蒸気吹き込み管４から過熱水蒸気が吹き込まれる。このとき、不定形耐火物Ｃの最高温度が１００℃未満の所定の温度範囲となるように過熱水蒸気の吹き込み量を調整する。なお、本実施形態において不定形耐火物Ｃの最高温度は、例えば、養生雰囲気に面する不定形耐火物Ｃの上面中央部に設置された熱電対（不図示）により計測される。また、図３中の符号１０は、過熱水蒸気の結露水を排出するための排水孔である。

【0026】

図４は本発明の施工方法を不定形耐火物ブロックの連続式施工に適用するときの養生の実施形態を示す。型枠８に不定形耐火物が流し込まれている。養生中は、この型枠８をトンネル式の連続槽の養生ゾーン内で移動させながら、養生ゾーン内に過熱水蒸気吹き込み管４から過熱水蒸気が吹き込まれる。このとき養生ゾーンでは、不定形耐火物Ｃの最高温度が１００℃未満の所定の温度範囲となるように過熱水蒸気の吹き込み量を調整する。なお、不定形耐火物Ｃの最高温度は、例えば、養生雰囲気に面する不定形耐火物Ｃの上面中央部に設置された熱電対（不図示）により計測される。また、型枠８は養生ゾーンを通過後、乾燥ゾーンに至る。乾燥ゾーン内にも過熱水蒸気吹き込み管４から過熱水蒸気が吹き込まれている。すなわち、養生後の乾燥も過熱水蒸気を吹き込む。ただし、乾燥ゾーンでは、不定形耐火物Ｃの最高温度が１１０℃以上の所定の温度範囲となるように過熱水蒸気の吹き込み量を調整する。なお、図中に記載はしていないが、養生ゾーンと乾燥ゾーンの境及び連続槽の入口、出口には昇降可能な仕切り扉を設けている。また、図４はトンネル式の連続槽の構成としているが、養生後脱枠のために養生ゾーンと乾燥ゾーンを切り離した槽にしても良い。さらには、生産バランス上、乾燥ゾーンにおける型枠８の移動を連続的に行うのではなく、型枠８を一時的に停滞させて移動させる方式（バッチ式）にしてもよい。

【実施例】

【0027】

表１に示す配合の不定形耐火物を適量の水とともに混練し、型枠に流し込み、表１に示す条件（加熱方法、不定形耐火物の最高温度及び養生時間）で養生を行った。なお、加熱方法には過熱水蒸気、温風、又は飽和水蒸気の温度を示している。また、養生時間は、ＪＨＳ Ａ６０１「土壌硬度試験法」に基づいて施工体の表面をプッシュコーンで貫入した際の、プッシュコーンの貫入値（ｍｍ）が３４ｍｍ以上になるまでの時間を示している。

【0028】

【表1】

【0029】

生産性は、１日における型枠の回転率（回）により評価した。突沸の有無は養生中の不定形耐火物を目視観察することで評価した。
総合評価は、生産性が１回以上であり、かつ、突沸が無い場合を○（良）とし、生産性が１回未満又は突沸有りの場合を×（不良）とした。

【0030】

表１より、過熱水蒸気を吹き込み、不定形耐火物の最高温度が１００℃未満である実施例１から５では、いずれも生産性が１回以上であり、かつ突沸が無かった。

【0031】

これに対して、温風を吹き込み、養生を行った比較例１、及び飽和水蒸気を吹き込み、養生を行った比較例２では、いずれも生産性が１回未満であった。また、不定形耐火物の最高温度が１００℃以上の比較例３では、突沸が確認された。

【産業上の利用可能性】

【0032】

本発明の施工方法は、主として水硬性耐火バインダーを配合してなる不定形耐火物の養生及び乾燥の改善に有効な方法であり、特別な添加剤を用いることもないので経済的であり、鉄鋼業で用いられる溶湯用容器のライニング施工に好適に適用できるほか、他の金属溶湯用容器やガラス等の他の材料の保存容器のライニング施工や、不定形耐火物ブロックの施工（製造）にも適用可能である。

【符号の説明】

【0033】

１ 溶湯用容器
１ａ 外周鉄皮
２ 中子
３ 養生蓋
４ 過熱水蒸気吹き込み管
６ 混銑車
６ａ 受銑口開口部
７ 中子
８ 型枠
９ 養生室
１０ 排水孔

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】