JPH10287478A - 炭素含有火炎溶射材料およびその製造方法 - Google Patents

炭素含有火炎溶射材料およびその製造方法

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JPH10287478A
JPH10287478A JP9108349A JP10834997A JPH10287478A JP H10287478 A JPH10287478 A JP H10287478A JP 9108349 A JP9108349 A JP 9108349A JP 10834997 A JP10834997 A JP 10834997A JP H10287478 A JPH10287478 A JP H10287478A
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JP
Japan
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carbon
refractory
flame
oxide
waste
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JP9108349A
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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】 炭素含有耐火物の加工屑又は使用後廃材を従
来の溶射材料に配合し、経済的にかつスラグ耐食性を向
上させた溶射材料及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 主要構成成分が酸化物から成る窯炉補修
用火炎溶射材料において、炭素を含有する耐火物の加工
後屑または窯炉使用後廃材を粉砕して得られる粒径50
0〜50μmの炭素含有耐火物が、前記火炎溶射材料に
5〜70重量%含まれている炭素含有火炎溶射材料を提
供する。前記炭素含有耐火物は、炭素含有量2〜50重
量%であって炭素以外の成分がマグネシアおよび/また
はアルミナを主成分とする酸化物である。更には前記炭
素含有耐火物の粉砕粒子の表面層20μm以上から炭素
成分を除去した炭素含有耐火物の表面または表層の気孔
に、酸化物ゾル、金属アルコキシド、燐酸塩の内少なく
とも1種を被覆、充填した炭素含有耐火物を用いる炭素
含有火炎溶射材料およびその製造方法を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、転炉等の鉄鋼製造
プロセスで用いられる窯炉の補修用として用いられる火
炎溶射材料に関する。
【0002】
【従来の技術】窯炉の熱間補修方法として火炎溶射法が
用いられている。これは耐火物粉末を火炎で溶融させ、
稼働中の窯炉内表面に直接付着させて補修する方法であ
り、吹き付け法などと比較して付着用バインダーを含ま
ないため耐用性が高い。溶射材料として用いられる耐火
物粉末の成分は、補修する窯炉に使用されている耐火れ
んがの組成とは必ずしも同じではなく、溶融性や耐食性
を考慮して選択される。転炉ではMgO−スラグ質、M
gO−CaO−スラグ質の溶射材料が用いられており、
例えば特公昭56−23950号公報、特公昭60−5
3273号公報ではマグネシアクリンカーにスラグを添
加した材質が、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スラグからなる材質
が開示されている。
【0003】また溶鋼鍋にはAl2 3 −MgO質、A
2 3 −MgO−Cr2 3 質が用いられており、例
えば特公昭60−35311号公報にはアルミナとクロ
ム質原料及びアルミナ−マグネシアスピネルからなる材
質が開示されている。溶射材料用の耐火物粉末に使用後
耐火物を用いる技術としては、特開平7−187830
号公報に使用後耐火物を溶射材料として調整する方法が
開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の溶射材料は、前
述のようにMgO−CaO質やAl2 3 −MgO質な
ど酸化物を原料としてこれらを溶融させて用いる。一方
窯炉に使用されている耐火物には、炭素を含有させるこ
とで耐スラグ性や耐熱スポール性を向上させた炭素含有
耐火物がある。そこで溶射施工体の耐スラグ性や耐熱ス
ポール性をさらに向上させるために炭素原料を配合する
試みがあるが、単純に炭素原料を従来の溶射材料に配合
しただけでは、溶融酸化物との濡れ性が悪いために付着
効率が低下したり、炭素原料が焼失するなどの問題があ
った。また炭素原料の溶融酸化物との効果的な濡れ改善
方法がなく、かつ高価であった。
【0005】従来の使用後耐火物を利用する技術では、
必要としない成分を含む場合には分別除去し、除去でき
ない場合は事前処理を施すなど、使用後耐火物中の不要
成分の処理を行って利用する技術を開示しているが、溶
射材料として利用困難である成分の利用方法については
言及していない。
【0006】そこで本発明は従来の溶射材料に配合する
炭素源に炭素含有耐火物の加工後屑または窯炉使用後廃
材を粉砕して得られる粒子を用い、更には該炭素含有耐
火物粒子の表面炭素を除去し酸化物で被覆することによ
って、溶融酸化物との濡れを改善するとともに、炭素の
焼失を抑制することで炭素含有を可能にした火炎溶射材
料を提供する。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに本発明では、主要構成成分が酸化物から成る窯炉補
修用火炎溶射材料において、炭素を含有する耐火物の加
工後屑または窯炉使用後廃材を粉砕して得られる粒径5
00〜50μmの炭素含有耐火物が、前記火炎溶射材料
に5〜70重量%含まれていることを特徴とする炭素含
有火炎溶射材料を提供する。用いる炭素含有耐火物は、
炭素含有量2〜50重量%であって炭素以外の成分がマ
グネシアおよびまたはアルミナを主成分とする酸化物で
ある。更には炭素含有耐火物の粉砕粒子、及びまたは該
炭素含有耐火物の粉砕粒子の表面層20μm以上から炭
素成分を除去した炭素含有耐火物の表面及び表層の気孔
に、酸化物ゾル、金属アルコキシド、燐酸塩の内少なく
とも1種を被覆、充填した炭素含有耐火物を用いる炭素
含有火炎溶射材料およびその製造方法を提供する。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明は従来の溶射材料に配合す
る炭素源原料に、炭素含有耐火物の加工後屑または窯炉
使用後廃材を粉砕して得られる粒子を用いる。該粒子
は、炭素以外の酸化物成分が溶融または溶射原料と濡れ
やすいために、炭素を溶射施工体中に含有させることを
可能にする。
【0009】本発明に用いる炭素含有耐火物の粒径は、
500〜50μmである。より好ましくは300〜10
0μmである。従来の溶射原料は500μm以下の粒度
からなるため、本発明においても溶射材料の流動特性を
従来材と変えないために、また炭素以外の酸化物成分が
溶融できるように、炭素含有耐火物の粉砕粒子径の上限
は500μmとする。しかしながら従来の溶射原料でも
経験されているように300μm超の粒子はリバウンド
して付着性があまり高くないので、好ましくは300μ
m以下とする。
【0010】一方50μmより小さい粒子は、炭素含有
耐火物の粉砕特性のために炭素含有量が増加して付着し
難くなるため、50μm以上の粒子を用いる。より好ま
しくは100μm以上である。100μmより小さい粒
子は、元の炭素含有耐火物の平均化学組成と異なる組成
の粒子が多くなるため、粒子の付着性にバラツキがでて
安定した特性が得られ難くなる。
【0011】また炭素含有耐火物の粉砕粒子の配合量
は、5〜70重量%である。5重量%未満では炭素の効
果がほとんど得られない。70重量%を超えると、従来
の溶射原料の配合量が30重量%未満となり、これが全
量溶融した場合でも溶射材料の付着歩留が低下する。
【0012】本発明に用いる炭素含有耐火物は、炭素含
有量2〜50重量%である。2重量%未満であると、本
発明の炭素含有効果は殆ど得られなくなるし、50重量
%を超えると、炭素成分が炭素含有耐火物の主成分とな
るため、本発明の炭素含有耐火物への処理を施しても付
着性の向上が期待できない。また炭素含有耐火物の炭素
以外の成分はマグネシアおよびまたはアルミナを主成分
とする酸化物である。従来の溶射材料に配合して利用す
るにおいて、炭素以外の成分が従来の溶射材料と同等成
分であることが、溶融性や付着性を低下させないために
好ましいからである。
【0013】炭素含有耐火物を粉砕して得られる粒子
は、本発明に用いる500〜50μmの粒子、より好ま
しくは300〜100μmの粒子であればほぼ元の耐火
物の平均組成からなる。しかしながら炭素含有耐火物の
粉砕特性のために小さな粒子ほど比較的炭素含有量が多
くなって付着し難い。そこで本発明では、炭素含有耐火
物の粉砕粒子の表面層20μm以上から炭素成分を除去
した炭素含有耐火物を用いる。即ち表層の炭素成分を除
去することで、炭素以外の酸化物成分が表層の主成分と
なり、従来の溶射原料との溶融付着性が向上する。炭素
成分を除去する表面層の厚みは20μm以上で、発明者
の試験では20μm未満であると溶融付着性があまり向
上しなかった。
【0014】本発明では更に炭素含有耐火物の粉砕粒子
の溶融付着生を向上させるために、炭素含有耐火物の粉
砕粒子、及びまたは該炭素含有耐火物の粉砕粒子の表面
層20μm以上から炭素成分を除去した炭素含有耐火物
の表面及び表層の気孔に、酸化物ゾル、金属アルコキシ
ド、燐酸塩の内少なくとも1種を被覆、充填した炭素含
有耐火物を用いる。酸化によって粉化しやすい炭素含有
耐火物は前記の表面炭素除去が困難であるため、炭素含
有耐火物の表面に酸化物の被覆を行うことによって従来
の溶射原料との溶融付着性を向上させる。また表面から
炭素成分を除去した炭素含有耐火物に対しては、炭素除
去によって生成した表層の気孔に酸化物を充填すること
で、緻密な粒子となって粒子強度が増し、また従来の溶
射原料との溶融付着性もより向上させることができる。
被覆、充填する物質としては、粒子表面に膜を形成しや
すく、気孔にも充填しやすい微粒子や液体状のものが良
く、本発明では酸化物ゾル、金属アルコキシド、燐酸塩
を用いる。用いる酸化物ゾル、金属アルコキシド、燐酸
塩については具体的な物質を規定しないが、好ましくは
炭素含有耐火物に含まれる酸化物を含む物質、または使
用する炭素含有耐火物中の酸化物と化合物を作り易い物
質を用いる。例えば炭素含有アルミナ質耐火物を用いる
場合は、アルミナゾル、アルミニウムプロポキシド、燐
酸アルミニウムである。
【0015】本発明の炭素含有火炎溶射材料の製造は、
先ず炭素を含有する耐火物の加工後屑または窯炉使用後
廃材を粉砕して得られる耐火物屑のうち粒径500〜5
0μmのものを、加熱酸化処理し、表面に炭素成分を除
去した脱炭層を設ける。粉砕粒子の表面から炭素を除去
する方法としては、例えばロータリーキルンを用い大気
中で加熱酸化する。次いで得られた耐火物屑を酸化物ゾ
ル、金属アルコキシド、燐酸塩のうち少なくとも1種を
含む水溶液に浸漬して該耐火物屑表面の脱炭層に、該酸
化物ゾル、金属アルコキシド、燐酸塩を充分含浸させ
る。浸漬中に減圧脱泡などを行いながら撹拌を行うとよ
り効果的に含浸できる。充分な充填を行った後大気中で
充分乾燥を行う。乾燥は熱風を吹き付けたり加熱乾燥炉
を用いて、該炭素含有耐火物中の残留水分量が1%以下
になるまでおこなう。残留水分が1%を越えて存在する
と、後工程での従来の溶射材料との混合において粉体の
流動性が損なわれる。最後に充分乾燥した炭素含有耐火
物は所定の配合量で従来と同様な方法で溶射材料と混合
する。
【0016】
【実施例】表1に本発明の実施例及び比較例を示す。炭
素含有耐火物には、アルミナ−カーボン質(AC)、ア
ルミナ−炭化珪素−カーボン質(ASC)、マグネシア
−カーボン質(MC)の使用後れんがを粉砕し、所定の
粒径のものを回収して用いた。また使用後れんが以外の
溶射原料として、アルミナには仮焼アルミナクリンカ
ー、スピネルには合成スピネルクリンカー、マグネシア
には焼結マグネシアクリンカー、ドロマイトには合成ド
ロマイトクリンカー、スラグには転炉スラグを用い、粒
度は全て200〜50μmとした。これらの原料を表記
の組成に調合して溶射材料とした。比較例12、13は
従来の溶射材料である。
【0017】溶射試験はプロパン−酸素の火炎を用い、
1200℃程度に表面を予熱したマグクロ質れんがに行
った。付着歩留はれんがに付着した重量と溶射重量から
求めた。耐用性指数は溶射施工体に転炉スラグを吹き付
け、溶損した面積を求め、比較例12を100としたと
きの面積比で表した。
【0018】
【表1】
【0019】実施例1〜4はアルミナ−カーボン質の使
用後れんが屑を用いた例で、配合する溶射原料、表面の
炭素除去、被覆条件は表に示すように実施した。炭素含
有耐火物屑を用いることで耐用性は向上し、表面の炭素
除去や被覆を行うことで付着歩留も向上し、屑配合を増
すことができた。実施例5はアルミナ−炭化硅素−カー
ボン質の使用後れんが屑、実施例6はマグネシア−カー
ボン質の使用後れんが屑を用いた例であり、本例の場合
も付着歩留は同等で耐用性が向上した。
【0020】比較例7〜9は、アルミナ−カーボン質の
使用後れんが屑を用いた例であるが、比較例7は炭素含
有耐火物屑の配合が少なく本発明の効果は得られない。
比較例8は逆に炭素含有耐火物屑の配合が過剰のため付
着歩留が低下した。比較例9は炭素含有耐火物屑の粒径
の大きいものが施工時にリバウンドして付着歩留が低下
した。比較例10はマグネシア−カーボン質の使用後れ
んが屑を用いた例であるが、微粒が多いために施工時に
飛散して付着歩留が低下した。比較例11は炭素を含有
しないアルミナ−スピネル質の不定形耐火物屑を用いた
例であるが、耐用性において炭素の効果が得られなかっ
た。
【0021】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明により、溶
射施工体のスラグ耐食性が向上し、補修部の寿命を延長
できるだけでなく、加工後屑または窯炉使用後廃材を用
いて経済的に窯炉補修が行えるため、本発明は、工業的
に価値の高い発明であると言える。
【図面の簡単な説明】

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】主要構成成分が酸化物から成る窯炉補修用
    火炎溶射材料において、炭素を含有する耐火物の加工後
    屑または窯炉使用後廃材を粉砕して得られる粒径500
    〜50μmの炭素含有耐火物が、前記火炎溶射材料に5
    〜70重量%含まれていることを特徴とする炭素含有火
    炎溶射材料。
  2. 【請求項2】前記炭素含有耐火物が、炭素含有量2〜5
    0重量%であって炭素以外の成分がマグネシアおよび/
    またはアルミナを主成分とする酸化物であることを特徴
    とする請求項1に記載の炭素含有火炎溶射材料。
  3. 【請求項3】前記炭素含有耐火物の粉砕粒子の表面層2
    0μm以上が炭素除去層であることを特徴とする請求項
    1または請求項2に記載の炭素含有火炎溶射材料。
  4. 【請求項4】前記炭素含有耐火物の粉砕粒子の表面及び
    表層の気孔に、酸化物ゾル、金属アルコキシド、燐酸塩
    から選ばれる1種または2種以上を被覆し、または充填
    した炭素含有耐火物を用いることを特徴とする請求項1
    ないし請求項3のいずれか1項に記載の炭素含有火炎溶
    射材料。
  5. 【請求項5】炭素を含有する耐火物の加工後屑または窯
    炉使用後廃材を粉砕して得られる耐火物屑のうち粒径5
    00〜50μmのものを、加熱酸化処理し、表面に炭素
    成分を除去した脱炭層を設け、これを主要構成成分が酸
    化物から成る窯炉補修用火炎溶射材料に5〜70重量%
    の割合で配合することを特徴とする炭素含有火炎溶射材
    の製造方法。
  6. 【請求項6】脱炭層を設けた前記耐火物屑を、酸化物ゾ
    ル、金属アルコキシド、燐酸塩から選ばれる1種または
    2種以上を含む水溶液に浸漬して、耐火物屑表面の脱炭
    層に、酸化物ゾル、金属アルコキシド、燐酸塩から選ば
    れる1種または2種以上を充分含浸させ、その後、乾燥
    して含水分量1%以下に調整した後、前記窯炉補修用火
    炎溶射材料に配合することを特徴とする請求項5に記載
    の炭素含有火炎溶射材の製造方法。
JP9108349A 1997-04-11 1997-04-11 炭素含有火炎溶射材料およびその製造方法 Withdrawn JPH10287478A (ja)

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Cited By (7)

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