JPH05330931A

JPH05330931A - 溶射補修材

Info

Publication number: JPH05330931A
Application number: JP4160459A
Authority: JP
Inventors: Haruo Mitsui; 春雄三井; Yoichi Tanabe; 洋一田辺; Masayoshi Nakajima; 正義中島
Original assignee: Kawasaki Refractories Co Ltd
Current assignee: JFE Refractories Corp
Priority date: 1992-05-26
Filing date: 1992-05-26
Publication date: 1993-12-14

Abstract

(57)【要約】【目的】炉壁損傷部（補修部）の温度が、例えば、６
００℃程度と低い場合にも、形成される溶射層と炉壁面
との間の接着強度が大きく、しかも、溶射中の騒音が小
さくて作業環境を低下させることがなく、かつ、溶射補
修時の作業性に優れた溶射補修材を得る。【構成】主成分である耐火物微粉に対して、平均粒径
が１００μm以下の金属シリコン（Ｓｉ）粉末５〜２０
重量％と、平均粒径が１００μm以下のアルミニウム
（Ａｌ）とマグネシウム（Ｍｇ）の合金粉末０．５〜５
重量％とを配合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば、窯炉や溶融
金属容器などの使用中に発生する不定形耐火内張り材
や、れんがの目地切れ、亀裂、剥離などの局部的な炉壁
損傷部を補修するために用いられる溶射補修材に関す
る。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】加熱
炉、均熱炉、コークス炉などの窯炉や、タンディッシ
ュ、取鍋、樋などの溶融金属容器などにおいては、使用
中に、その不定形耐火内張り材やれんが壁に局部的損傷
が発生することがある。

【０００３】そして、このような局部的損傷が生じた場
合、従来は、水または無機バインダー液と耐火物粉を吹
付ノズルで混合して炉壁損傷部に吹き付けることにより
行う、いわゆる湿式吹付補修方法により補修するのが一
般的である。

【０００４】しかし、上記従来の湿式吹付補修方法にお
いては、炉壁面温度が６００℃以上になると、吹付耐火
材の接着性が不十分になり、耐用性が低下するという問
題点がある。

【０００５】また、特開平４−１３３０８号公報には、
平均粒子径５０μm以下の発熱的酸化性材料（ケイ素，
アルミニウム）の粒子を不燃性耐火材料の粒子と混合
し、該混合物を一表面に噴射しつつ燃焼させてその表面
上で密着耐火性結集体を形成させる方法が開示されてい
るが、この方法においては、８００℃以下の炉壁面の損
傷部に溶射して補修した場合、溶射層の接着性が悪くな
り、耐用性が低下するという問題点がある。

【０００６】さらに、特開平２−４５１１０号公報に
は、燃焼して耐火性酸化物を形成する５０μm以上の易
被酸化性金属または、半金属の粒子と耐火性酸化物粒子
とからなる混合耐火材料を例えば可燃性ガスとともに、
支燃性ガス気流中に噴射して耐火物を補修する方法にお
いて、供給可燃性ガスの理論燃焼当量と、前記供給易被
酸化性金属または半金属の理論酸化反応当量の３倍以上
の量との合計量の支燃性ガスを供給することを特徴とす
る火炎溶射補修方法が開示されている。

【０００７】この火炎溶射補修方法は、可燃性ガスの燃
焼炎によって、炉壁面を加熱（予熱）できるため、８０
０℃以下の炉壁面に対しても優れた接着性を有する溶射
補修層が形成されるという特徴を有しているが、可燃性
ガスを使用するためにその安全対策設備が大きくなるこ
と、溶射ランスが、材料＋ＬＰＧ（可燃性ガス）管，Ｏ
₂管，水冷管の３重管となり、重量が大きくなるために
溶射補修時の作業性が低下すること、溶射中の騒音が大
きく、作業環境が悪化することなどの問題点がある。

【０００８】この発明は、上記問題点を解決するもので
あり、炉壁損傷部（補修部）の温度が、例えば、６００
℃程度と低い場合にも、大きな接着強度を得ることが可
能であるとともに、溶射中の騒音が小さく、かつ、溶射
補修時の作業性に優れた溶射補修材を提供することを目
的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、発明者等は、種々の実験、検討を行い、その過程
で、下記のような知見を得た。

【００１０】金属シリコン粉末と金属アルミニウム粉末
（金属粉）の酸化反応熱によって耐火物微粉を溶融する
溶射方法は、可燃性ガスの供給を必要とせず、そのため
の通路が不要であるため、溶射ランスが軽量になり、補
修作業が容易になるとともに、酸素と金属粉の反応時に
生じる音だけで、溶射中の騒音が極めて小さいという特
徴がある。

【００１１】しかし、この溶射方法は、金属シリコン粉
末と金属アルミニウム粉末が酸化性金属粉末として使用
されており、炉壁面が８００℃以下の場合、接着性が不
十分になる。

【００１２】ところで、上記の金属シリコン粉末と金属
アルミニウム粉末の混合粉末に金属マグネシウム粉末を
添加すれば、溶射時の酸化反応によって、ボンド部にコ
ーディライト質（２ＭｇＯ・２Ａｌ₂Ｏ₃・５ＳｉＯ₂）
に近い溶融物が生成する。そして、このコーディライト
質は、低融点であるため、炉壁面の温度が８００℃以下
である場合にも大きな接着性が得られるとともに、熱間
線膨張率が小さいため、耐熱衝撃性に優れている。

【００１３】したがって、このコーディライト質原料を
耐火物微粉として使用することも考えられるが、その場
合には、溶射層全体が低融点となり、耐用性が低下する
ため好ましくない。また、ＭｇＯ，Ａｌ₂Ｏ₃，ＳｉＯ₂
粉を混合して溶射する方法も考えられるが、ＭｇＯ，Ａ
ｌ₂Ｏ₃，ＳｉＯ₂粉が溶融してコーディライト質にはな
りにくい。

【００１４】これに対して、金属シリコン粉末とアルミ
ニウム・マグネシウム合金粉末を混合して用いると、容
易にマトリックスにだけコーディライト質に近い性質の
ものが形成される。また、アルミニウム・マグネシウム
合金粉末の代りに、金属マグネシウム粉末と金属アルミ
ニウム粉末を混合して用いることも考えられるが、金属
マグネシウム粉末は発火しやすく危険であるため、アル
ミニウム・マグネシウム合金粉末を用いるほうがはるか
に安全性に優れている。

【００１５】発明者等は、上記の知見に基づき、さらに
実験、検討を重ねてこの発明を完成した。

【００１６】すなわち、この発明の溶射補修材は、主成
分である耐火物微粉に対して、平均粒径が１００μm以
下の金属シリコン（Ｓｉ）粉末５〜２０重量％と、平均
粒径が１００μm以下のアルミニウム（Ａｌ）とマグネ
シウム（Ｍｇ）の合金粉末０．５〜５重量％を配合した
ことを特徴とする。

【００１７】この発明の溶射補修材においては、溶射時
の金属シリコン粉末とアルミニウム・マグネシウム合金
粉末の酸化反応により、耐火物微粉の表面が溶融すると
ともに、金属シリコン粉末及びアルミニウム・マグネシ
ウム合金粉末が酸化されるときに、ＳｉＯ₂，Ａｌ
₂Ｏ₃，ＭｇＯの三成分系の溶融物となる。

【００１８】そして、このＳｉＯ₂・Ａｌ₂Ｏ₃・ＭｇＯ
の三成分系の耐火物は、金属シリコン粉末と金属アルミ
ニウム粉末が酸化して生じるＳｉＯ₂・Ａｌ₂Ｏ₃系の耐
火物より融点が低いため、炉壁面と溶射材（溶射面）と
の間の接着力が向上する。

【００１９】また、ＳｉＯ₂，Ａｌ₂Ｏ₃，ＭｇＯの三成
分系の物質は、線膨張率が低く、耐熱衝撃性にも優れて
いる。

【００２０】なお、この発明の溶射補修材において、金
属シリコン粉末の含有量が５重量％未満になると発熱量
が小さくなり、耐火物微粉の表面を十分に溶融すること
ができなくなるので好ましくない。また、金属シリコン
粉末の含有率が２０重量％を越えると耐火物の表面が溶
融しすぎて溶射層の表面にだれが発生するため好ましく
ない。

【００２１】また、アルミニウム・マグネシウム合金粉
末の含有率が０．５重量％未満になると、燃焼（酸化反
応）が持続せず、好ましくない。また、アルミニウム・
マグネシウム合金粉末の含有率が５．０重量％を越える
と、耐火物微粉の表面が溶融し過ぎて溶射層の表面にだ
れが発生するため好ましくない。

【００２２】したがって、金属シリコン粉末の含有量
は、５〜２０重量％の範囲にあることが好ましく、ま
た、アルミニウム・マグネシウム合金粉末の含有率は、
０．５〜５重量％の範囲にあることが好ましい。

【００２３】また、金属シリコン粉末及びアルミニウム
・マグネシウム合金粉末の平均粒径が１００μmを越え
ると、酸化反応が生じにくくなり、溶射層中に相当量の
未燃焼（未酸化）金属が残存するとともに、燃焼（酸
化）速度が低下して、良好な溶射層が形成されなくなる
ため、金属シリコン粉末及びアルミニウム・マグネシウ
ム合金粉末の平均粒径は１００μm以下であることが好
ましい。

【００２４】

【実施例】以下に、この発明の実施例を比較例とともに
示して、この発明の特徴とするところをさらに詳しく説
明する。

【００２５】シャモット粉（耐火物微粉）、金属シリコ
ン粉末、及びアルミニウム・マグネシウム合金粉末を用
意し、これらを、表１に示すような割合になるように配
合して溶射補修材を調製した。なお、この実施例の溶射
補修材においては、アルミナ質，ケイ石質の耐火物より
も耐熱スポーリング性に優れたシャモット粉を耐火物微
粉として使用している。

【００２６】なお、比較のため、上記実施例のアルミニ
ウム・マグネシウム合金粉末の代りに金属アルミニウム
粉末を用い、表１に示すような割合で各原料を配合して
溶射補修材（比較例）を調製した。

【００２７】

【表１】

【００２８】それから、表１の実施例１，２及び比較例
１，２の溶射補修材を、６００℃及び８００℃のれんが
面（炉壁面）に溶射し、溶射層の接着強さ、圧縮強さ、
気孔率を測定するとともに、１２００℃で３０分間加熱
した後１５分間空冷する「加熱−冷却サイクル」を１５
回繰返すスポーリングテストを行った。その測定結果を
表１に示す。

【００２９】まず、８００℃のれんが面に溶射した場合
について、比較例１，２と実施例１，２を比較すると、
接着強さ及び圧縮強さに関しては、実施例１，２が、比
較例１，２を相当に上回っており、また、気孔率は比較
例１，２のほうが実施例１，２よりもやや大きくなって
いることがわかる。また、スポーリングテストにおいて
は、実施例２及び比較例１，２の溶射層に亀裂が少し発
生したが、実施例１については、微小な亀裂が僅かに認
められたにすぎなかった。

【００３０】次に、６００℃のれんが面に溶射した場合
について、比較例１，２と実施例１，２を比較すると、
実施例１，２のほうが比較例１，２より接着強さが数倍
大きく、また、圧縮強さに関しても、実施例１，２のほ
うが比較例１，２の２倍以上になっていることがわか
る。さらに、気孔率は実施例１，２のほうが小さく、比
較例１，２の約１／１．５となっていることがわかる。
このように、実施例１，２では、溶射するれんが面の温
度が６００℃と低い場合にも、接着強さが１ＭＮ／ｍ²
（約１０kgｆ／cm²）以上となっており（具体的には、
実施例１が１．２ＭＮ／ｍ²，実施例２が、１．８ＭＮ
／ｍ²）、比較例１の０．３ＭＮ／ｍ²，比較例２の０．
１ＭＮ／ｍ²よりも格段に優れていることがわかる。ま
た、スポーリングテストにおいては、比較例１，２及び
実施例１，２のいずれについても、微小な亀裂が僅かに
認められたにすぎず、亀裂が成長することはなかった。

【００３１】このように、実施例の溶射補修材において
は、６００℃程度の低い温度で溶射した場合にも、十分
に実用することが可能な特性（接着強さや耐熱スポーリ
ング性など）が得られることがわかった。

【００３２】

【発明の効果】上述のように、この発明の溶射補修材
は、主成分である耐火物微粉に対して、平均粒径が１０
０μm以下の金属シリコン（Ｓｉ）粉末５〜２０重量％
と、平均粒径が１００μm以下のアルミニウム（Ａｌ）
とマグネシウム（Ｍｇ）の合金粉末０．５〜５重量％を
配合しているので、炉壁損傷部（補修部）の温度が、６
００℃程度と低い場合にも、炉壁損傷部への接着強度が
大きく、圧縮強度や耐熱スポーリング性に優れた溶射層
を形成することができる。また、可燃性ガスを用いない
ため、溶射中の騒音を抑えて作業環境を改善することが
できるとともに、溶射補修時の作業性を向上させること
ができる。

【００３３】なお、コークス炉のドア（窯口）近傍は温
度変化が大きいため、窯口近傍の損傷を補修するために
用いられる溶射補修材は、耐熱スポーリング性に優れて
いることが要求され、また、補修（溶射）作業を行う際
に、窯口近傍が急速に冷却されて約６００℃近くにまで
温度が低下してしまうため、低温でも接着性に優れてい
ることが要求されるが、この発明の溶射補修材は、この
ような、コークス炉の窯口近傍の溶射補修材として特に
有意義である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】主成分である耐火物微粉に対して、平均
粒径が１００μm以下の金属シリコン（Ｓｉ）粉末５〜
２０重量％と、平均粒径が１００μm以下のアルミニウ
ム（Ａｌ）とマグネシウム（Ｍｇ）の合金粉末０．５〜
５重量％を配合したことを特徴とする溶射補修材。