JPS6124983A - 工業窯炉の炉壁補修方法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は転炉をはじめとする金属精練炉その他工業窯炉
の内張り損傷部位の補修方法に関する。

従来の技術 従来、工業窯炉の内張り損傷部位の熱間補修暴こ際して
は、一般に湿式吹付は被覆法、乾式吹付は被覆法、溶射
被覆法が専ら採用されている。

ところが湿式吹付は被覆法や乾式吹付は被覆法では吹付
は面を水で急冷する１こめ内張りｎんカミこ熱スポーリ
ングを生じ１こり、付着層の焼付は工程を必要とするた
め緻密な層の形成が困難であつＴこり、吹付は材自身に
低融点バインダーや可塑剤を添加するｔこめ、吹付は材
各粒子はセラミックボンドで結合されることになり高温
で軟化溶融し易いなどの欠点がある。まｔコ乾式吹付注
の一つである水を使用しない方法でも焼付けの時間を要
し、バインダーの軟化溶融の問題が残り満足する結果を
得ることが困難である。一方溶射又は火炎溶射による吹
付は補修は、例えば粉末粒子表面を燃料−酸素トーチや
、粉末材料に微細カーボン等の固形燃料を混合してこれ
を酸素で吹き付け、粉末材料を溶融ないし、半溶融状態
憂こして耐火物内張面の損傷部位Ｓこ直接焼付結合させ
る方法であるｆコめに非常１こ緻密で強固な補修層を作
ることができ、最近この方法を採用する例が増加してい
る。この溶射技術は高度に進んだ補修法といえるが、被
吹付面の炉壁側に起因する問題点の１こめに溶射層が剥
落したり、溶射技術を適用できない場合がある。

即ち、溶射層が非常に強固であっても付着界面下の耐火
物内部側に耐火物の劣化層が生ずる場合、使用時の熱サ
イクルによる溶射層の膨張収縮とｎんが層の膨張収縮差
により発生する応力や、溶射層に働く外力により溶射層
は、れんが側の劣化層から剥落しやすくなる。特に内張
りれんががカーボンを含有している場合や、カーボン結
合材質の場合溶射特番こ耐火物側のカーボンは燃焼して
脱炭層を形成しやすく、この脱炭層から溶射層が剥落す
る。更にカーボンの酸化防止を何らかの方法で講じｆこ
としてもカーボン自身が溶射層と付着し難い性質がある
１こめ溶射層とｎんが面との強固な接着は期待できない
。

発明が解決しようとする問題 本発明はこのような従来の問題を一掃することを目的と
してなされ１こものである。

問題、を解決するＴコめの手段 本発明者等は上記従来の問題を解消すべく鋭意研究を重
ね１こ結果、内張り耐火材に溶射材料の付着足場となる
場所を、あらかじめ確保しておくことにより、剥落のな
い溶射補修が可能となることを見出し、弦に本発明を完
成するに至つ１こものである。

即ち本発明は、１２〜３０ｍｍ　の粒径の粗粒子を１０
〜５０重量％含有させた定形耐火物の内張りの損傷部位
に、吹付は材を溶射吹付けることを特徴とする、工業窯
炉の炉壁補修方法に係る。

本発明に於ては、定形耐火物の内張りに、６〜３０ｍｍ
程度の粒径の粗粒を、あらかじめ１０〜５０重景％色有
させておくことが必要である。その理由は次の通りであ
る。

一般に溶射層自身は緻密で強−であり、また結合性に優
れ炉腹の曲率に沿って広がりアーチ構造を形成する。と
ころが損傷を受け１こ内張りれんがの稼動面との付着部
をよく調査すると、れんがを形成している粗粒子（酸化
物粒子〕と屡射層が付着（融着）しており、れんがのマ
トリックス部はすてにスラグ等で劣化しているケースが
多く発泡現象がよく見られる。そうすると結局、付着力
は内張り耐火れんが稼動面に並んだれんが構成粗粒子自
身のれんが部分への結合強度に依存するところが大きい
。粗粒子は周囲のマトリックス部で囲まれて固定されて
いるからマトリックスが強固でなければならないが、マ
トリックスは微粒子の集合の１こめ、すでに表面から内
部にある一定の厚みだ１は劣化しているので粗粒子の寸
法がこの劣化層寸法より小さい場合いくら粗粒子が強く
ても、脱落してしまうことになる。従って任意のれんが
断面において出現する粗粒子のれんが内部へ残溜してい
る寸法が劣化層の厚みより大きい場合、その粒子は強固
にれんが面に残溜できる訳である。この残溜粗粒部へ溶
射吹付層を付着させておけば付着層は剥落し難く、溶射
層が粗粒周囲のマトリックス部を被覆しそれ以上の損傷
を防ぐことが出来るので、耐用性の良い補修壁を得るこ
とが出来るのである。溶射補修面ｌこ出現する粗粒子の
れんが内部への残溜深さの平均値の期待値は粗粒子の平
均寸法をＲとすれば０．５Ｒである。

粗粒子が溶射補修層の有効な足場となりうる１こめには
、れんが劣化層の厚みをａ　（ｍｍ　）とすると粗粒子
の寸法は０．５Ｒ’）ａの関係を満足しなければならな
い。即ち、粗粒子寸法は予測さｎる劣化層の厚さの２倍
以上とするべきである。

スラグとの反応により形成される劣化層の厚さは耐火物
の種類、使用条件等、又浸透拡散するスラグ成分番こよ
って異なる。カーボンを含有しない耐火物の場合には一
般に劣化層の厚みは大きく０．５〜６ｍｍ程度であり、
スラグの浸透拡散を防ぐ１こめタールを含浸するとその
劣化層は０．２〜３ｍｍ程度となる。又、耐火物中にカ
ーボンを５〜５０重量％含有したカーボン結合の不焼成
あるいは焼成耐火物では劣化層は０．２〜４ｍｍ程度で
あるが、カーボンを多量薔こ含有する場合には溶射吹付
補修時の高温により、カーボンの酸化が助長さｎ１前記
劣化層に加えて１〜２ｍｍ程度の酸化層が見られること
がある。

以上のような各種耐火物の劣化層の厚みから判断すると
、粗粒子の寸法はカーボンを含有しない耐火物では１２
ｍｍ以上であることが必要であり、タールを含浸した耐
火物では６ｍｍ　以上であることが必要である。又、カ
ーボン含有耐火物ではカーボンの酸化層があるため、８
ｍｍ　の粗粒子でも不足する場合がある。以上により、
粗粒子の寸法は小さくとも１２ｍｍであることが必要で
ある。

一方、粗粒子の最大寸法は大きければ大きい程良いこと
になるが使用粗粒子寸法と耐火れんがの寸法の開−こは
一定の関係があり、れんが寸法を大きくするとそれだけ
大きな粗粒子を使用することが出来るが、几んが寸法を
大きくすると取扱上荷投機械にによらざるをえなくなり
築炉能率の低下につながつ１こり、窯炉の複雑な形状の
部位には大きな形状のれんがは使用できないのでれんが
寸法は高々れんが断面寸法で１５０ｍｍＸ１５０ｍｍ　
乃至１０１００ｍｍＸ２３０　程度のものが大型の部類
となる。従ってこの程度の断面番こ使用できる粗粒子の
最大寸法は、れんが−片の長さ寸法の１７３−１／５程
度以下が望ましく粗粒子の最大寸法は３０ｍｍ程度審こ
する必要がある。

次にこのような粗粒子の使用量であるが、粗粒子を多く
使用すると、成形特粗粒子が偏って存在する部分を生じ
易く、成形時に締り難い等の不具合を生じる確率が高く
なり、れんが製造歩留が低下する等の問題を生じる１こ
め使用量の最大限界は５０重全形までに止めるべきであ
る。一方、本発明の効果を発現させるｔコめに必要な粗
粒子の最小必要息は１０重量％である。この理由は、任
意の断面をとつ１こ場合そこに出現する粗粒子の１／２
が有効な足場となりうろことから実効足場が任意の断面
積の５％以下になると付着効果が小さくなるからである
。

本発明による定形耐火物の粒度構成の一例を示すと次の
通りである。

上記粒度構成の定形耐火物から構築された内張りの損傷
部位には、熱間補修を目的として、吹付は材が溶射吹付
けられる。

このような吹付は材の材質及び溶射吹付は手段は公知の
場合と実質的に異なる所がなく、例えば吹付は材として
は、粒度０．１ｍｍ以下の、マグネシア、ドロマイト原
料と炭素質固体燃料の混合物が用いらｎる。

作用 本発明補修法に於て、定形耐火物に１０〜５０重量％の
範囲で含有されＴコ粒径１２〜３０ｍｍの粗粒子は、該
定形耐火物より構築され１こ内張り損傷部位の熱間補修
に際し、該損傷部位に溶射吹付けによって形成される溶
射層の付着足場として機能する。而してこのような粗粒
子を付着足場ひいてはアンカーとし、溶射層の付着面積
を広げて行くこと番こより、溶射によるカーボンの消耗
と、熱によるカーボンと酸化物の反応を抑制でき、従っ
て脱炭層も薄くなり、剥離脱落のない強固な溶射層を形
成できる。

】Ｕ１匁 以下に本発明の実施例を掲げ、従来法と比較すると次の
通りである。

−〔実施例１〕 マグネシア−ドロマイト質れんがで内張すされた転炉に
於ける実施例。

表１に本発明法及び従来法で使用し１これんが及び溶射
材の原料を掲げ、その粒度及び配合割合（重量％）を示
した。

操作条件は次の通りである。

溶射直前炉壁面温度　１４００’Ｃ 溶射材吐出Ｊ１　　　　　１５０　Ｋｇ／ｍｉｍ溶射温
度　　　　　　１８００〜１９００’Ｃ溶射時間　　　
　　　　　１０分 溶射面積　　　　　　　　１５ｍ２（約１．５Ｘ１０ｍ
）溶射層　　　　　　　２０〜５０ｍｍ 上記条件で吹き付けた溶射層の耐用状況と、停止直前の
炉に溶射吹き付けを行ない、炉をそのまま冷却して、回
収し１こサンプルを切断し、補修部の状況と付着強さを
引張り試験機で測定し１こ結果を表２に示す。

町　Ｉ＠Ｊ溶射後、溶射層の消失までの操業回数。

町　回収サンプルから溶射層の付着面が８０ｍｒｎＸ　
８０　ｍｍｌこなるように付着強度測定試料を切り出し
く長さはれんが部寸法で約８０ｍｍ）、溶射面を平Ｅこ
グラインダーで粗研摩し接着剤で８０Ｘ８０Ｘ８０ｍｍ
のれんが試片と接着し硬化後引張り試験機で溶射吹付は
層を付着部から引き剥す時の強度を測定し、付着強度と
し１こ。

以上の実施例から明らかなように本発明補修法は溶射吹
付は補修の利点をより一層顕著番こするものであり更に
は従来ｎんが側の劣化により剥落のおそれがあり厚く吹
きつけＴこり広く吹き付け１こすすることが困難であっ
たのが本発明補修法では吹付は補修を重ねることにより
補修層を厚くシ１こり広範囲の吹付けが可能となった。

〔実施例２〕 従来、酸化が著しく、且つ溶射層が剥落しやすく実用さ
れていなかつ１こカーボン含有内張りれんが面への溶射
実験を実施例１と同条件で行なった。

その結果マトリックス部の酸化層は認めらｎるものの溶
射層の付着強さは非常−こ向上し実炉で充分適用できる
ことが判つ１こ。詳細なデータを表３゜４に示す。

表４に表３に記し１こ補修壁の使用実績と回収サンプル
の付着強度、補修部の状況をまとめて示す。

表　　　　　４ 本１１回溶射後、溶射層の消失までの操業回数。

＊２　溶射終了後、溶融金属チャージの時剥落。

表４の補修部の状況で本発明Ｉこよｌる方法では粗粒子
を足場に溶射層の付着が行なわれ、これをアンカーとし
て付着面積を広げていくこと番こより溶射によるカーボ
ンの消耗と、熱によるカーボンと酸化物の反応が抑制さ
れ脱炭層も薄くなる効果もあることが判明し１こ。

車重 本発明補修法をこよれば転炉をはじめとする金属精錬炉
その他工業窯炉の内張り損傷部位の熱間補修番こ際し耐
火材内張り表面に粉末を火炎溶射吹付けにより強固に溶
着でき、耐用度のよい補修壁が得られる。

［以　上］ 一４′。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）１２〜３０ｍｍの粒径の粗粒子を１０〜５０重量
   ％含有させた定形耐火物の内張りの損傷部位に、吹付け
   材を溶射吹付けることを特徴とする、工業窯炉の炉壁補
   修方法。