JPS5836986A - 高耐火性溶射層被覆耐火物の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、母材れんが表面に接着強度が大きく剥離の生
じ曽い溶射被覆層を形成せしめた耐火物の製造方法に関
するものである。

従来、耐火物の耐熱性、耐摩耗性、耐食性等を向上させ
るために耐大物の表面へ耐火材料をプラズマ溶射して被
覆層を形成させることは、例えば、特開昭５０−５５５
３９　　、特−開＠５５−１５８８７７をどで知られて
いるが、従来の被覆では被覆層と母材れんが部分との間
に化学的結合がほとんどないため母材れんがと耐火材料
の接着強度が小さく、したがって被覆部分と母材れんが
との接着力が十分でないことから、被覆形成中あるいは
使用中の僅か表機械的衝撃や急激慶温度変化によ秒被覆
層が剥離し易く、溶射本来の性能を十分に発揮していｋ
いのが実状である。

上記特開昭５０−５５５５９　　Ｋは、耐火物表面に溶
着層を形成させたアルミナ−グラファイト質浸漬ノズル
及びその製造方法か開示され、耐火物表面と溶射材料と
の溶着強度を増すために溶射距離は５０〜ＳｏＯｇｍ、
溶射角度は垂直面に対し４ダ以下とし、更に被覆層の剥
離防止のために被覆層の厚みは５．Ｄｓｍ＋以下とする
などの対策がとられている。

また、特開昭５５−１５８８７７　　Ｋは、溶融金属の
通過孔の内面及びその孔の周辺摺動面に耐火材料を溶射
したスライディングノズルのプレートれんがが開示され
、母材れんがと熱膨張率にあまり差のない耐火材料を溶
射することで母材れんがと耐火材料の闇の剥離防止がは
かられているが、これらは単に耐火材料を溶射したに過
ぎず、本発明のように母材れんがと溶射材料の反応性並
びに母材れんがの表面処理等による積極的な接着強度の
改曽策については何ら行われていない。

本発明の目的は、溶融金属、あるいはスラグ、ガラス尋
の溶融酸化物により摩耗・侵食を受ける場所に使用され
る耐火物の表面に水プラズマ溶射装置を用い、高耐火性
の材料を溶射して接着強度の大きい、剥離の生じ難い、
厚い高耐火性溶射被覆層を容易に％成させることである
。

水プラズマ溶射法は陰・陽極間に発生するアークを水に
よって安定化し、生成する高温・高速のプラズマフレー
ム中に耐′火材料を供給し、これを溶融して高速で母材
れんが表面に衝突させ強固にで、ある。従来、普及率の
高いガスプラズマ溶射の場合は、作動ガスとして釘、Ｈ
ｅ　などの高価なガスを用いるのに対し、水プラズマ溶
射の場合は安価な水を利用するため経済的であり１しか
も、ガスプラズマ溶射に比べ電電出力を大きく設定でき
るため溶射効率が高く、その溶射能力はガスプラズマ溶
射の１０倍＃／Ｃも及ぶ亀のである。

本発明者らは、溶射能力の大きい水プラズマ溶射を利用
すれば短時間で溶射被覆層を厚くすることが可能であり
、仁のため溶射被覆層の温度低下も起りにくく、したが
って熱応力も少ないので被覆層の剥離本生じ難≦なるこ
と、同時ｌ／ｃＷＩ射の際母材れんが及び高耐火性溶射
被覆層のいずれにも化学反応を起し易偽中間耐火層を般
社、更に接着力を増すために母材れんが表面に凹凸を設
けるなどして溶射を行えば、接着強度の大きい剥離の生
じ難い溶射被覆層を形成させることができるのではない
かという技術思想に基いて種々検討の結果、本発明を完
成するに至ったものである。すなわち。

本発明はまず母材れんが表面にその母材れんがと反応し
易い耐火材料を中間耐火層として溶射又は簡布した後、
次いでその表面に水プラズマ溶射装置により母材れんが
より高耐火性の被覆用耐火材料を溶射して高耐火性溶射
被覆層を形成せしめた、高耐火性かつ接着強度の大きい
溶射層被覆耐火物の製拳方法に関するものである。

以下本発明を具体的に説明する。

本発明に適用される母材、れんがとしては、酸性、中性
、塩基性の一般耐火物が使用可能である。なお、高耐火
性溶射被覆層に用いる耐火材料としては、例えば、Ａｌ
＝ｏ３　％′Ａ１．ｏｓ　　８１０１　、Ｚｒ０１　　
、Ｚｒ０１−５ＬＯＢ　、ＢｉＬｇＯ−Ｃｒ２Ｏ２、Ｍ
ｇ０−Ａ１．ｏ、　　、ＭｇＯなどの酸化物あるいはこ
れらの混合物、又はＺｒＣ、５ｊ−Ｃ、Ｂ４Ｃ＆どの炭
化物、ｓｉ、ＢＮ４　、ＢＮ　＆どの窒化物の朧独ある
いはこれらの混合物と上記の酸化物を組み合せて使用す
ｂことができる。

また、母材れんが及び高耐火性溶射被覆層と反応し易い
中間耐火層用耐火材料としては、上記被覆用耐火材料の
他に０ａＯ−ｓｉＯ＠　−Ａ１４０＠系化合物、ＣａＯ
−ＭｇＯ−Ａ０１１系化合物あるいは硼酸系化合物、ア
ルカリ含有の低融点化合物停であり、母材れんがの組成
に応じてこれら化合物を適宜使い分けるものである。す
なわち、母材れんが及び高耐火性溶射被覆層あるいは母
材れんが及び高耐火性溶射被覆層の組成の一部と溶射後
の熱処理あるいは高温での使用中に反応して焼結又は化
合物を生成し得る耐火材料、あるいは材料の融点が比較
的低く溶射による被覆形成中にプラズマ炎の熱で融液を
生じ母材れんが及び高耐火性溶射被覆層に浸透・拡散し
て結晶質又は非晶質の化合物を生成する材料であれば、
特に上記化合物に限定するものではｋい。例えば、母材
れんががＡｌｇＯｓであれば、これと反応し易い耐火材
料としてはＶリマナイト等のシリカ含有の化合物が適当
であり、これら化合物は溶射後の熱処理あるいは高温で
の使用中にＡｌｊｌｏｓと反応して３Ａｌ、Ｏ８，２８
１０，を生成して母材れんがと強固に結合する。

溶射装置としては、水プラズマ溶射装置を使用するもの
である。

本発明路１の方法では、まず母材れんがの耐用性を必要
とする表面に母材れんがと反応し易い中間耐火層用耐火
材料、例えば、Ｓｉｏ、　−Ａ工ｆＯｓ系の母材れんが
の場合はＯａＯ−８１０Ｂ　−Ａ１４０ｇ糸、ＣａＯ−
Ｍｇｏ−ｆＡＯ，系、Ａｌ、Ｏ８−５ｉｎ、系あるいｈ
硼酸系化合物、アルカリ含有の低融点化合物などのいず
れかを薄く溶射又は塗布した後、その上に高耐火性溶射
被覆層用耐火材料としてＡｌ５ｏｓを必要厚さ溶射する
ものである。々お、中間層用耐火材料を溶射または塗布
する場合の被覆厚さは０．０５〜ｔ’ｓが適当であり、
好ましくは０，１〜０．５厘である。０．０５ｍ以下で
は、母材れんがと中間層及び中間層と高耐火性溶射被覆
層との反応による接着効果が少なく、１．０膳以上では
高温で使用した場合に中間耐火層が溶流するので好まし
くない。

第１の方法で使用される中間耐火層として母材れんが及
び高耐火性溶射層と反応を起し易い化合物のうち、低融
点の化合物では、被覆層形成中に母材れんが部分と高耐
火性溶射層部分に溶融拡散し、画部分を化学的に強固に
結合させる。また、前記化合物のうち、高融、ａ′の化
合物は被覆形成中には前述のような化学結合を起しｉい
が、耐火物本来の使用目的である高温下での使用中に化
学結合を起し、接着強度の大きい剥離の生じ難い耐火物
となる。

したがって、低融点化合物を中間耐火層に用いる場合は
高耐火性のうちでも比較的低温使用に適し、高融点化合
物を中間耐火層に用いた亀のは、比較的高温過酷な使用
条件に適している。、第２の方法は、母材れんがと高耐
火性溶射被覆層との接着力を更に増加させるために、母
材れんがの耐用性を必要とする表面に第１図（＆）Ｋ示
す如く条溝（１）を設けるか、あるｉは第１図（ｂ）Ｋ
示すようにサンドブラスト処理等によって母材れんが表
面式凹凸（２）を設は前記第１の方法に従って必要厚さ
の溶射を行う方法である。

第２図に示すように、ガスプラズマ溶射では母材れんが
（３）　Ｋ対し溶射被覆層（４）を厚くすることが困難
であるため、７条溝（１）や凹凸（２）を設けてもそれ
を十分に被覆するだけの溶射が行えないが、第１図に示
す如く本発明では厚い被覆層（５）の形成が容易に可能
なことから母材れんが表面に条溝（１）や凹凸（２）を
設けてもそれを十分に被覆できるので、構造的に４強固
な接着力が得られるのである。Ｉ！Ｋ。

前述したように、母材れんが（３）の表面に中間耐火層
（６）を形成し、溶射被覆層（ＦＡ）との化学的結合力
を高めているので、溶射被覆層（５）が剥離するような
ことがない、なお、母材れんがの形状としては特□　に
板状、管状篩に限定する亀のではない、また、ガスプラ
ズマ溶射では厚い被覆層を得ることは非常に困難である
が、水プラズマ溶射では３０勝以上の厚さも容易に可能
である。

以下実施例によって本発明の製造方法を更に具体的に説
明する。

実施例 ｖａ（ｓｔ、ット質れんがを母材として、本発明路１の
方法により、まず母材れんが表面に中間耐火層としてＶ
リマナイト（ｕ、Ｏｓ　−ｓｔｏ、　）を０．２ｏｓ厚
さ溶射し、更にその上にアルミナを溶射して被覆層厚さ
１５．０−の溶射物（母材れんが表面に被覆耐火材料を
溶射したもの試料Ｊ１６１）を得た。別に、本発明路２
の方法により、母材れんが表面１５ｍ５間隔て幅５　ｍ
　、深さ４ｍの溝を設け、水プラズマ溶射装置を用いて
、中間耐火層としてアルナイト（ＫｓＯ・３ＡｌｌＯｓ
・４５１０ｍ・６ＨＩＯ）を０．２１１１．更にその上
にアル□ミナを溶射して１４．０〜１６．０鋤の溶射被
覆層を有すゐ溶射物（試料Ａ２）を得た。

また、比較試料として従来法による３通りの被覆を行い
（Ａ３−４５）、合計５通りの溶射物から各試料を切り
出し試験を行った。その結果を第１表に示す。

試験の結果、本発明の試料ｒ轟１，２）は接着力に優れ
、熱衝撃によっても溶射被覆層は剥離し難いことが明ら
かであり、更に緻密で厚い被覆層が形成されているため
溶鋼による摩耗にも優れた耐用を示すことが判明した。

第　　　　　１　　　　　表 薫１　１３００℃で５時間の熱処理を行い、化学反応に
よる接着力を付与した。

餐２　本発明Ａ１，２では母材れんが部が折損した。

−％３　１Ｘ３０Ｘ１００謳イ溶射被覆層は５０Ｘ１０
０ｍｓの面）の試料を、１２００℃の電気炉内に装入し
て１５分間保持した後、強制的に空冷して約１５外間で
室温まで冷却する操作を繰り返し行った。

ｌ　　各試料によって五角形の耐火物容器を作製しく底
部はアルミナれんがで作製）、誘導炉を使用して該容器
内ｌＩＣ１０４の鋼を溶かした後、炉体を円運動させる
ことＫよって該容器内面に溶鋼流を年じさせ、耐火物の
損耗を比較する試験方法であり、最損耗部の損耗寸法を
示した。なお、試験中の溶鋼温度は１６００℃、炉体回
転数は１０１００ｒＸで３時間試験した結果である。

【図面の簡単な説明】

第１図は水プラズマ溶射による本発明耐火物の溶射被覆
層の形成状態を示す断面図である。 第２図はガスプラズマ溶射による母材れんが表面の溶射
被覆層の形成状態を示す断面図である。 （１）条溝　　　　　　（２）凹凸 （３）　　母材れんが　　　　（４）　　ガスプラズマ
溶射被覆層（５）　　水プラズマ溶射被覆層　（６）　
　中間耐火層（ａ） 第２ 図 （ｂ） 図 （ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　母材れんが表面に加熱により該れん力もと反応し易
   くかつ高耐火性溶射被覆層とも加熱により反応し易−中
   間耐火層を塗布又は溶射により形成し、該中間耐火層の
   表面に水プラズマ溶射により高耐火性溶射被覆層を形成
   し、溶射中又は溶射後の加熱により、母材れんがと中間
   耐火層と高耐火２　母材れんが表面に多数の条溝又は凹
   凸を設けてから、中間耐火層と高耐火性溶射被覆層を形
   成する特許請求の範囲第１項記載の高耐火性溶射４被覆
   耐火物の製造方法。