JPH10139557A - 窯炉補修用火炎溶射材料及びその製造方法 - Google Patents

窯炉補修用火炎溶射材料及びその製造方法

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JPH10139557A
JPH10139557A JP8304247A JP30424796A JPH10139557A JP H10139557 A JPH10139557 A JP H10139557A JP 8304247 A JP8304247 A JP 8304247A JP 30424796 A JP30424796 A JP 30424796A JP H10139557 A JPH10139557 A JP H10139557A
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JP
Japan
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water
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powder
weight
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JP8304247A
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Naoki Hirai
直樹 平井
Yoriyoshi Mikami
頼儀 三上
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 微粒を分級除去することなく利用して、資源
の有効活用を図ることのできる窯炉補修用火炎溶射材料
及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 結晶水を含有することの可能な無機物を
外掛けで0.5〜4.5重量%含有し、該無機物で結合
された溶射原料の粉体粒子からなる、粒径45μm以下
が25重量%未満の窯炉補修用火炎溶射材料。添加する
無機物としては、燐酸水素ナトリウムの結晶水塩、燐酸
ナトリウムの結晶水塩、珪酸ナトリウムの結晶水塩であ
る。本発明の窯炉用火炎溶射材料の製造にあたっては、
先ず溶射原料と結晶水を含有する無機物を室温で混合
し、次いで該無機物が結晶水を脱水する温度以上に加熱
しながら混合し、さらに脱水した水分を蒸発乾燥するこ
とで溶射材料を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、鉄鋼製造プロセス
で用いられる窯炉の補修用火炎溶射材料及びその製造方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】金属精錬で用いられる窯炉の耐用時間を
伸ばすために、熱間での耐火物の補修が行われるように
なり、その手段として火炎溶射法が広く行われている。
溶射材料に用いられる耐火物粉体の成分としては、鉄鋼
製造プロセスで用いられる製鋼転炉では、MgO−スラ
グ質、MgO−CaO−スラグ質のものが用いられてい
る。例えば、特公昭56−23950号公報、特公昭6
0−53273号公報では、マグネシアクリンカーに転
炉スラグを添加した組成が、特公平2−40024号公
報ではマグネシアクリンカーと石灰クリンカーと転炉ス
ラグからなる組成が開示されている。
【0003】また、溶鋼鍋の溶射補修には、Al2 O3
−MgO質、Al2 O3 −MgO−Cr2 O3 質が用い
られている。例えば、特公昭60−35311号公報に
は、アルミナ質原料とクローム質原料及びアルミナ−マ
グネシア質スピネル原料からなる組成が開示されてい
る。
【0004】溶射材料に用いられる耐火物粉体には、優
れた溶融性と粉体流動性が要求される。すなわち、溶融
し易いように微粒の多い材料を用いると、流動性を損な
って粉体吐出時に脈動が生じたり輸送配管で閉塞すると
いう問題があり、一方、流動性を低下させないように粒
径の大きい材料を用いると、溶融が完全に行われないま
ま付着したり付着せずに粉塵として飛散してしまうとい
う問題がある。そこで、溶射材料の粒度として、例え
ば、特開昭55−21539号公報には、全溶射材料粒
度が500μm以下で、その中の10μm以下の粒子の
比率を20%以下とすることが開示されている。また、
特公昭61−10418号公報には、平均粒径10μm
以下の耐火材料粒子を、有機バインダーをもって結合し
て、30〜500μmの二次粒子に造粒して用いること
が開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、微粒を
分級除去して溶射原料に用いる上記の特開昭55−21
539号公報などで開示されている従来技術では、除去
した微粒の再利用用途が少ないため、そのまま原料歩留
り低下につながり、材料コストが問題となっていた。
【0006】一方、微粒を溶射材料に利用する方法とし
て造粒が考えられ、その造粒方法としては、例えば特公
昭61−10418号公報などで開示されている有機バ
インダーを水溶液として添加し乾燥する方法(噴霧乾燥
法と呼ぶ)がよく用いられるが、このような水溶液を添
加する方法は比較的多量の水分の使用が必須であり、後
の乾燥工程でコストが上昇するため、耐火物原料の処理
方法として好ましいものではない。なお、噴霧乾燥法な
どで用いる水分は、主としてバインダーを浸透させるた
めに必要な水分であって、造粒物には殆ど水分が含まれ
ないのであるが、十分な水分がないと均一な造粒が困難
である。
【0007】また、MgO−スラグ質、MgO−CaO
−スラグ質溶射材料においては、消化性のある原料が含
まれるため、上記従来技術のような多量の水の使用は好
ましくない。さらには、乾燥工程で十分な残留水分制御
を行わないと、かえって流動性を悪化させる懸念もあ
る。
【0008】そこで、本発明は、多量の水分を用いるこ
となく微粒を造粒することによって流動性を向上させ、
微粒を分級除去することなく利用できる窯炉補修用火炎
溶射材料及びその製造方法を提供することを目的とする
ものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の要旨は、
【0010】(1) 鉄鋼製造プロセス用窯炉の補修に
用いられる、耐火物粉体を原料とする、粉体粒径500
μm以下の火炎溶射材料において、前記耐火物粉体原料
の内の粒径45μm以下の微粉が相互におよび/または
粒径45μm超の耐火物粉体と外掛けで0.5〜4.5
重量%(脱水状態)の無機物で結合・造粒されて粒径が
45μm超となっている粉体を含み、粒径が45μm以
下である粉体の割合が25重量%未満であることを特徴
とする窯炉補修用火炎溶射材料、
【0011】(2) 前記無機物が、燐酸水素ナトリウ
ム、燐酸ナトリウム、珪酸ナトリウムであることを特徴
とする上記(1)記載の窯炉補修用火炎溶射材料、
【0012】(3) 鉄鋼製造プロセス用窯炉の補修に
用いられる、耐火物粉体を原料とする、粉体粒径500
μm以下の火炎溶射材料の製造方法において、脱水状態
で外掛け0.5〜4.5重量%相当の無機物の、外掛け
0.5〜1.5重量%の結晶水を含む結晶水塩を、前記
耐火物粉体原料の粉体相互間で存在確率がほぼ均等な状
態になるまで、室温で混合し、次いで、得られた混合物
を前記無機物の結晶水が脱水する温度以上に加熱しなが
ら継続混合することで、前記結晶水塩から離脱した水分
に前記無機物自身を溶解させ、この生成した溶液を、前
記耐火物粉体原料の内の粒径45μm以下の微粉の相互
間に、および/または前記微粉と粒径45μm超の耐火
物粉体の相互間に浸透させ、その後さらに、加熱、混合
を継続することで、前記溶液の水分を蒸発させ、かつ前
記混合物を乾燥させて、前記粒径45μm以下の耐火物
粉体原料を前記無機物を介して結合・造粒させることを
特徴とする、粒径が45μm以下である粉体粒子の割合
が25重量%未満である窯炉補修用火炎溶射材料の製造
方法、
【0013】(4) 前記無機物が、燐酸水素ナトリウ
ム、燐酸ナトリウム、珪酸ナトリウムであることを特徴
とする上記(3)記載の窯炉補修用火炎溶射材料の製造
方法、である。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明は、結晶水を含有すること
の可能な無機物を添加することによって、微粒の多い窯
炉補修用火炎溶射材料の流動性を向上させるとともに、
微粒の有効活用を図るものである。
【0015】本発明で用いる無機物は、添加する時の室
温において、結晶水を含有した固体である。しかし、製
造方法において加熱処理を伴うため、本発明によって製
造された溶射材料中の無機物には結晶水は殆ど含まれな
い。
【0016】無機物の添加量は、脱水状態で外掛け4.
5重量%相当より多く添加すると、無機物によって溶射
施工体の特性が低下するため、添加量の上限は脱水状態
で外掛け4.5重量%相当以下とする。一方、添加量
が、脱水状態で外掛け0.5重量%相当未満では、耐火
物粉体の結合・造粒効果が不十分であり、粒径が45μ
m以下である粉体の割合を25重量%未満とすることが
できないため、添加量の下限は脱水状態で外掛け0.5
重量%相当以上とする。なお、本発明で、無機物の添加
量を「脱水状態で○○重量%相当」と表記しているの
は、最終的には窯炉補修用火炎溶射材料に残留しない結
晶水量は、別途規定すべきと判断したためである。
【0017】無機物の結晶水塩の結晶水量は、外掛けで
0.5〜1.5重量%必要である。これが0.5重量%
未満では、耐火物粉体原料中に無機物を一様に浸透させ
ることができない。一方、結晶水量が1.5重量%を越
えて過剰になると、効率的な乾燥が困難となるためであ
る。
【0018】結晶水を含有することの可能な無機物とし
て、本発明では、燐酸水素ナトリウムの結晶水塩、燐酸
ナトリウムの結晶水塩、珪酸ナトリウムの結晶水塩を用
いる。当該結晶水塩は、常温で結晶水を含有した固体で
あって、加熱によって容易に脱水し、また、耐火物のバ
インダーとして用いられる物質であるため造粒効果があ
り、本発明の無機物として利用できる。該結晶水塩に
は、一水塩、二水塩、十二水塩などがあるが、脱水する
水分量と脱水状態の無機物量が上記範囲内となるもので
あれば、適宜選択すればよい。
【0019】添加する無機物は、製造過程で結晶水を脱
水して崩壊するため、本発明ではその粒径を規定しない
が、脱水水分が耐火物粉体原料中に均一に浸透すること
が必要であり、耐火物粉体原料と無機物が微視的に均一
に混合されるよう耐火物粉体原料の最大粒径以下で、で
きるだけ細かい方が好ましい。
【0020】本発明の窯炉補修用火炎溶射材料の製造に
おいては、先ず、耐火物粉体原料と結晶水を含有する固
体の無機物を室温で混合し、無機物を耐火物粉体原料中
に均一に分散させる。すなわち、無機物の結晶水塩から
の脱水水分量は、上記の通り外掛け0.5〜1.5重量
%の微量範囲であるから、耐火物粉体原料の粒子間に短
時間で均一に浸透させるために、脱水する前に結晶水を
含む無機物と耐火物粉体原料を十分均一に混合してお
く。なお、本発明で用いる結晶水塩は室温で固体状態の
ため、無機物と耐火物粉体原料が容易に混合され、後工
程で脱水すべき結晶水を有利に耐火物粉体間に配分する
ことができる。また、混合時の温度は、結晶水塩の結晶
水が脱水する温度未満であればよいが、加熱、冷却手段
を要しないことから混合は室温で行うこととする。
【0021】次いで、得られた混合物を前記無機物の結
晶水が脱水する温度以上に加熱しながら継続混合するこ
とで、前記結晶水塩から結晶水を離脱させ、離脱した水
分に前記無機物自身を溶解させる。上記の通り、無機物
の結晶水塩からの脱水水分量(外掛け0.5〜1.5重
量%)で十分に無機物の溶液が生成できる。この溶液
は、上記のとおり、前記耐火物粉体原料の粉体相互間で
存在確率がほぼ均等な状態で配分された無機物の結晶水
塩から生成するため、耐火物粉体の相互間に一様に浸透
させることができる。
【0022】その後さらに、加熱混合を行い水分を蒸発
乾燥させることで、無機物のバインダー効果によって耐
火物粉体原料の微粒を造粒することができる。
【0023】なお、本発明で用いる耐火物粉体原料は、
特に限定される必要はなく、本発明は、溶射材料に用い
られる全ての耐火物組成に適用可能である。
【0024】
【実施例】本発明の実施例および比較例を表1に示す。
No.1〜4は本発明の実施例であり、No.5〜7は
本発明の範囲から外れた比較例、No.8は従来材であ
る。実施例1〜4、比較例5〜7に用いた耐火物粉体原
料は、同表に示すように、45μm以下の微粒含有量が
比較例8より多い材料である。各々の耐火物粉体原料に
は、表1に示した無機物を所定量添加し、表記の条件で
処理を行った。
【0025】耐火物粉体原料の流動性は、圧縮度で評価
した。即ち、粉体を自然充填したときのかさ比重と、1
80回のタップを行って粉体を充填したときの固め比重
から、圧縮度=100×(1−かさ比重/固め比重)を
計算した。数値が小さいほど流動性が良いと評価でき
る。また、溶射材料(処理後材料)の特性としては、流
動性は、溶射バーナーからの噴出・脈動性から定性的に
評価し、耐食性は、施工体への溶融スラグ吹き付けによ
る溶損量から評価した。溶損指数が小さいほど耐食性に
優れる。
【0026】実施例1〜4、比較例5〜7に用いた耐火
物粉体原料は圧縮度が高いことから流動性が悪い。実験
を行った結果、溶射時に脈動なく使用できるには、少な
くとも圧縮度を25より小さくする必要があった。
【0027】実施例1では、燐酸二水素ナトリウム・二
水塩(NaH2 PO4 ・2H2 O)を5重量%添加混合
し、更に95℃に加熱しながら攪拌混合を行った。水分
量としては1.2重量%の添加である。その結果、45
μm以下の微粒含有量が9%に減少し、流動性が向上し
て圧縮度は17と比較例8の従来材並みとなった。溶射
時には脈動もなく溶損指数も比較例8の従来材同等であ
った。
【0028】実施例2は、添加する無機物に燐酸水素二
ナトリウム・十二水塩(Na2 HPO4 ・12H2 O)
を用いた。水分量を実施例1と同等にするため無機物を
2重量%添加した。95℃に加熱しながら攪拌混合を行
った結果、45μm以下の微粒含有量は17%、圧縮度
は20と、やや実施例1より流動性に劣るが、溶射特性
は比較例8の従来材並みであった。
【0029】実施例3は、メタ珪酸ナトリウム塩(Na
2 SiO3 ・nH2 O)を2重量%添加し、350℃で
加熱混合した。造粒効果は燐酸水素ナトリウムほどなか
ったが、溶射特性としては比較例8の従来材相当であっ
た。
【0030】実施例4は、燐酸ナトリウム・十二水塩
(Na3 PO4 ・12H2 O)を添加した例である。9
5℃に加熱しながら攪拌混合を行ったところ、45μm
以下の微粒含有量は19%で、圧縮度は21であった。
溶射時には脈動もなく耐食性も比較例8の従来材と同等
であった。
【0031】比較例5では、燐酸二水素ナトリウム・二
水塩の添加量を10重量%としたところ、添加水分量が
多くなってやや圧縮度が悪くなったが、脈動無く溶射施
工ができた。しかし、無機物が多いため耐食性に劣っ
た。
【0032】比較例6は、添加する無機物として燐酸二
水素ナトリウムの無水塩を用いたが、脱水水分によって
無機物を耐火物粉体原料の粒子間に浸透させることがで
きず、造粒できなかった。従って、溶射時に脈動が発生
し、施工不良で耐食性評価ができなかった。
【0033】比較例7は、実施例1と同様に無機物を添
加したが、加熱混合を行わなかった。従って、脱水がな
く単に固体の無機物が添加されたのみであるから、比較
例6と同様溶射特性は好ましくなかった。
【0034】
【表1】
【0035】表1の注: * Na2SiO3・nH2O :特定のn値を持つ結晶水
塩は得られないが、工業的にはn値が約10のものが製
造されている。 ** 無機物の添加量:結晶水塩の量を示す(比較例6
を除く)。脱水状態の量は表中の水分量を差し引いた量
である。
【0036】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
多量の水分を用いることなく微粒を造粒することによっ
て窯炉補修用火炎溶射材料の流動性を向上させることが
できるだけでなく、溶射材料の耐火物の微粒を分級除去
することなく資源の有効活用をはかることのできる窯炉
補修用火炎溶射材料及びその製造方法を提供することが
できるため、本発明は工業的に価値の高い発明であると
いえる。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鉄鋼製造プロセス用窯炉の補修に用いら
    れる、耐火物粉体を原料とする、粉体粒径500μm以
    下の火炎溶射材料において、前記耐火物粉体原料の内の
    粒径45μm以下の微粉が相互におよび/または粒径4
    5μm超の耐火物粉体と外掛けで0.5〜4.5重量%
    (脱水状態)の無機物で結合・造粒されて粒径が45μ
    m超となっている粉体を含み、粒径が45μm以下であ
    る粉体の割合が25重量%未満であることを特徴とする
    窯炉補修用火炎溶射材料。
  2. 【請求項2】 前記無機物が、燐酸水素ナトリウム、燐
    酸ナトリウム、珪酸ナトリウムであることを特徴とする
    請求項1記載の窯炉補修用火炎溶射材料。
  3. 【請求項3】 鉄鋼製造プロセス用窯炉の補修に用いら
    れる、耐火物粉体を原料とする、粉体粒径500μm以
    下の火炎溶射材料の製造方法において、脱水状態で外掛
    け0.5〜4.5重量%相当の無機物の、外掛け0.5
    〜1.5重量%の結晶水を含む結晶水塩を、前記耐火物
    粉体原料の粉体相互間で存在確率がほぼ均等な状態にな
    るまで、室温で混合し、次いで、得られた混合物を前記
    無機物の結晶水が脱水する温度以上に加熱しながら継続
    混合することで、前記結晶水塩から離脱した水分に前記
    無機物自身を溶解させ、この生成した溶液を、前記耐火
    物粉体原料の内の粒径45μm以下の微粉の相互間に、
    および/または前記微粉と粒径45μm超の耐火物粉体
    の相互間に浸透させ、その後さらに、加熱、混合を継続
    することで、前記溶液の水分を蒸発させ、かつ前記混合
    物を乾燥させて、前記粒径45μm以下の耐火物粉体原
    料を前記無機物を介して結合・造粒させることを特徴と
    する、粒径が45μm以下である粉体粒子の割合が25
    重量%未満である窯炉補修用火炎溶射材料の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記無機物が、燐酸水素ナトリウム、燐
    酸ナトリウム、珪酸ナトリウムであることを特徴とする
    請求項3記載の窯炉補修用火炎溶射材料の製造方法。
JP8304247A 1996-10-31 1996-10-31 窯炉補修用火炎溶射材料及びその製造方法 Withdrawn JPH10139557A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7783358B1 (ja) * 2024-07-31 2025-12-09 黒崎播磨株式会社 タンディッシュ用ドライコーティング材

Cited By (2)

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WO2026028828A1 (ja) * 2024-07-31 2026-02-05 黒崎播磨株式会社 タンディッシュ用ドライコーティング材

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