JPS6179980A - 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、例えばコークス炉等の窯炉における内張耐火
物の損傷部分を補イ１）する方法に関するものである。 （従来の技術およびその間頂点） 従来、ガラス炉、焼却炉、転炉、コークス炉、タンデイ
ツンユ、取鍋、二次精錬炉、混銑車等の窯炉では、使用
途中において炉壁に局部的な損傷が発生した場合には不
定形の耐火材料を吹付けてｔＭ　５し、再使用すること
が一般的であった。そして、この補修に使用される吹付
材料として従来よシ、耐火骨材に結合剤として無機バイ
ンダーと水を配合したものが採用されていたが、このＩ
・貫の吹付材料は添加水分に起因する弊害のために付着
性が劣シ、その結果補！５回数が多くなって効果的な延
命が困難であるという問題があった。 近年、溶射による補修方法が採用され、吹付けによる弊
害は皆無になったが、必ずしも延命に寄与する十分な補
修効果が得られていないのが現状である。 そこで本発明者等が、補修実績をふまえ、補修部分の観
察を通じて要因の追跡調査を行なった結果、次の事項が
判明した。 ■壁面上の亀裂へＱ充填が不完全なため、壁面上に発生
する応力の集中で補修体ｆｉ＋にクラック

【２】が発生
し易い（第９図）。 ■壁面上の亀裂への付着が不完全なため、界面でクラッ
ク（２）が生じて全体に伝播する（第１０図）。 ■施工直後の面施工した補修体（υでいわゆる「ふくれ
」の現象が顕著になり、亀甲状のクランク（２）が多発
して剥離が促進する（第１１図）。 ■飾工後、面施工した補イω体（Ｄの周辺部から剥離が
進行する（第１２Ｉ２Ｉ）。 ■前記■〜■項のいくつかが同時に発生し、補修体が剥
離する。 （発明完成に至る背景） 本発明者は、前記問題点に対処すべく穏々検討を行った
結果、これらは材料性状と共に施工方法に起因し、施工
後の付着状態に問題があることをつきとめた。 この溶射補修における溶射方式としては、熱源で区分す
るとＯａ科料燃焼炎法金属粉燃焼炎法、Ｏ！−ａ（コー
クス粉）燃焼炎法およびプラズマ炎法があり、これらの
方法での主な相違点は材料面でも顕著である。すなわち
、補修すべき窯炉の耐火レンガく類似した組成、例えば
Ｓ１０！系、Ａｔ２０゜系、ＭｇＯ系を主成分とし、熱
源の能力に応じて低融点物質が添加されたものである。 しかしながら、前記組成の溶射材を使用したものでは、
基材も溶射材も共に酸化物とはいえ、溶射時における相
互拡散あるいは焼結による付着は短時間の溶射では容易
に効果的な状態にまで達し得ない。 また、溶射膜として共通することは、選択した熱源で主
要成分を溶融させて急激に付着固化せしめるため、実情
として施工体の大半が非晶質状態になって気泡を内蔵す
ることである。すなわち、基材と同系統の組成構成とは
言え、鉱物相の基材と非晶質相の補修体では熱間性状が
大きく異なると考えるべきで、現に熱膨張係数において
全く異なる。従って、材料の改善によって必ずしも本質
的な解決策は得られない。 一方、溶射にシける付着とは機械的インターロックによ
ると考えられている。すなわち、溶射時に壁面損傷域を
粗面状態にした溶射が望ましく、同時に稼働中の補修域
に対し応力の集中を防止することが必要である。 そこで、溶射ガンの走行パターンを再設定し、インター
ロックによる効果を増大させれば、付着性が向上して補
修効果が著しく向上し得ることをつきとめた。 すなわち、従来における補修ガンの走査方法に対する考
え方に関しては、ガン自体が吹付ガンと溶射ガンとの置
き換えであると共に、補修に味して所定の時間内に損傷
部の規模に応じた施工能力をもつ溶射ガンを充当して施
工するという考え方が先行し、いわば施工の作業性のみ
を重視し、肉盛修復の考え方でのみ損傷域の補修に専念
し、走行パターンに対する認識は無に等しかった。つま
シ、施工の時点で付着性に留意することは次の二点であ
シ、吹付補修法の延長線上の認識にとどまっていた。 ■、溶射の前工程として、例えばエアーハンマー研掃等
によシ損良域上に残存する付着物を掻き落して壁面の清
浄化を図る。 ■、亀裂内への充填不良や壁面でのいわゆる「ふくれ」
を防止するため、溶射直後の軟化状態の補・３体をコテ
等でたたいて埋込みや付着を図る。 従って、使用する溶射ガンも複数個の材料噴出孔あるい
は複数個の火炎噴出孔もしくは大口径の倉出孔から成シ
、施工規模に応じた形態に作られ、ガンの走行と共に広
域面積をカバーする通常幅が１００　ｍ、Ｉｄ上の帯状
の溶射層を形成させる施工法を採用している。 （問題点を解決するための手段） 本発明は上記間層点に鑑みて成されたものであり、イン
ターロックによる効果を有効に与えることにより付着性
の良好な炉壁補修方法を提供せんとするものである。 すなわち、本発明は、略三角形状の断面を有する施工体
ビードを形成可能な溶射ガンを用い、窯炉壁酊上の撰Ｂ
部に前記施工体ビードを互いに交差させて二層板上積う
することを要旨とするものである。 つまシ、本発明方法は窯炉壁面における損傷部を補修す
るに際し、損傷域の形態に応じて溶射ガンの走行パター
ンを規定するものである。そして、本発明方法を効果的
に行うためには、略三角形状の断面を有する施工体ビー
ドを形成できる溶射ガンが必要であるが、この溶射ガン
としては、単一孔でかつ直径がφ１０５ｗ以下の火炎噴
出孔を備え、しかも火炎の噴出速度が５０ｍ／−以上有
する気流を発生し・４るものが有効である。なお、プレ
ミソクスガスを用いた燃焼バーナでも先に述べた火炎が
得られるのであるが、）Ｊイ造が夾雑となるため、ＰＩ
ｂＷに達成する上では、侍にプラズマジェット気流が有
効である。 本発明者等は主としてプラズマジェット発生器を用いて
検討した結果、溶射補修時のガン走行パターンとして理
惣とする状態を見出した。すなわち、先に述べた火炎性
能をもつガンを使用すれば、第５図に示すように、基材
のある平面に対して線状の幅が狭く、高さの高い略三角
形状の断面を有する施工体ビード（３）が得られ易い。 ｉ刊えば、Ａｒガス等の一原子ガスを第一次ガスとする
プラズマジェットでは、もちろんノズル１４）の形態に
負う場合もあるが、高温であると共に火炎のＩ噴出速度
が高速度であるため、シャープな円錐形状のフレーム（
５１を形成するが、これに対し同一のノズルを用いた場
合に：〉いても、Ｍ曾ガス等の分子ガスで形成されるプ
ラズマジェットでは火炎の噴出速度が遅くなるために放
射状の末広がり形状のフレームを形成する。すなわち、
このようなフレーム形状の凄は、ノズル噴出孔での噴出
速度の大小に関係するのである。 ”；げ記した溶射ガンを用いて得られる施工体ビード（
３１０幅はノズル１４１０径のほぼ１〜２倍で、かつ、
０．５〜１．５倍の高さを有する。換言すれば、噴出速
匿が５０　ｍ／ｓｓｃ以下に下がると帯状の施工体ビー
ドになシ易いのである。 なお、前記した施工体ビード（３１）〜（３３）の大き
さとしては、幅は１０〜２０ＩＩ１１１高さは５〜１５
鱈の三角形状の断面を有することが望ましい。 というのは、一般に窯炉の目地部は２〜５瓢であシ、こ
れに対応する目地切れあるいはこれらを連結するように
発生するクラックも、発生初期にはほぼ同等規模の鳥の
であシ、そして、このような損傷Ｉ−！伸展すると同時
に、ラッパ状に角欠けして福１０〜３０ｍ、、深さ１０
〜２０鱈程度まで拡大する。更に、いわゆるかまｔアこ
状の形態まで拡大して煉瓦コーナ一部から稼動面の！！
４＋　はを促し、肌荒れ状態や欠損状態になるからであ
る。また、亀裂自体が深くなって煉瓦を分断し、いわゆ
る貢通亀裂に至る場合もある。 以上の理由により、本、Δ明方法の基本として上、　　
述した形状のビードで目地部の亀裂を補修することが嬉
−饋といえる。 まず、本発明方法により、目地切れを起点として発達し
て亀裂を形成した損Ｇ域を補Ｏする場合について述べる
。 第１図ビ）は壁面に対し垂直な直に投影した亀裂断面を
有するラッパ状の亀裂（６）を示し、これを、従来と同
様に例えばエアーハンマーで研掃して第１図（ロ）に示
すような台形状にした後第１図ｅ→に示すように施工体
ビード（３）を積層するのである（本例ではｉＮＮ鉢体
ビード３）を３ｒ５ｔＡｌ＋”７したものを示している
）。 この時、溶射ガンの照射１１１１　（７ｓ）〜（７ｓ）
　ｉ：各施工体ピード毎に変化させると共に溶射距離価
）をも調整する。また、第二層目、第三層目の施工体ビ
ード（３ｓ　Ｘ　３ｉ）については、第２図に示すよう
に亀裂（６１の長さ方向に蛇行状に互いに照射軸の軌跡
（７２Ｘ　７−を交差させて〃ｉ工鉢体ビード１工３３
）を形成させる。すなわち、一般に、この菰の亀裂では
長さ方向にｌ！を伸展させる力が働くと同時に、温方向
に対して亀裂を拡大しようとする応力の繰シ返しが働く
。そして、前者に対しては補修体の充填で応力の集中が
回避されるが、Ｃ方向に対しては前記したように交差し
た施工体ビードの形成によって補イω体全体に作用する
応力（多くは引張応力）が分散され易くなり、応力集中
による二次的なりラックの発生、亀裂の拡大が大幅に軽
減されるからである。 ここで、第一層目の施工体ビード（３１）は目地に対し
てシールを施す充填のために行い、第二層目および第三
層目の施工体ビード（３１Ｘ　３１）は補強の役割を担
う。また、第３図に示すように施工体ビード（３１を４
層積層した場合における第四層目の施工体ビード（３４
）は壁面のプロフィルを修復する仕上げの意味をもつ。 第二層目と第三ｍ目の交差する回数、すなわち、第２図
における壁Ａと壁Ｂとを施工体ビード（３□）（３ｓ）
が往復する回数は、多くなる程補強効果つまシ壁に対す
る接合力は当然高まるが、反面、作業性は劣る。本発明
者の検討した結果ではレンガ厚さ＆　（４４２図）に対
して最低３個所以上の交差回数、すなわち施工体ビード
の蛇行波形が夫々ｌサイクル以上あれば、良好な効果が
得られることが確認できた。また、二層目および三Ｍ目
の施工体ビードにおける照射軸軌跡（７ρ（７１）の振
幅２ｔは、亀裂＋６１の＠ｖ（第２図）と略同幅かある
いは小さいのが好ましい、更に、施工体ビード（３）の
蛇行形状は、三角函数に類似した波形でも、また、鋸刃
状でも有効である。要するに、単位長さ当りにおける必
要回数の交差で亀裂内部を充填するように施工体ビード
を形成するのが肝要であシ、この条件を満たせば施工体
ビードの積層は３Ｉ！１でなくても、２層でもまた４層
以上でもよい。軽微な亀裂に対しては１層で良いことは
当然である。 すなわち、このような施工体ビードの走行パターンは、
伸展する亀裂が壁面を分断する場合に特に有効に作用す
る。 次に、目地切れが発達して壁面が肌荒れ状態すなわち面
的な損傷域を本発明方法により補修する方法について述
べる。 先に述べた如く２層以上互いに交差して積層せしめた施
工体ビードロ）を第４図に示すように頂傷面上に５０〜
１００鴎程度の間隔で平行に施工して損傷面内の目地部
を被覆する。更に、前記施工体ビード（３）に対し互い
に直角に交わる施工体ビードｔ３１を同等の間隔で施工
して網目状の施工体を形成する。 また、状況に応じては窯炉初期のプロフィルまで修復す
る肉盛施工として、各施工体ビードの間隔を変更して再
度前記した走行ノくターンで溶射を繰シ返してゆくこと
が望ましい。なお、この場合にはピード施工用溶射ガン
とは別に、直施工に適した溶射条件に切換えて帯状の施
工体ビードを積層させるか、あるいは、溶射ガンそのも
のを取シ換えるかしても、補修効果の面で初層の効果は
発揮さルる。むしろ作業性との兼ね合いで任意に選択す
べきものである。 ところで、先に説明したように、網目状の施工体ビード
の間隔は、目地の亀裂線状を被覆することが重要でらシ
、各々の間隔を狭くとれば、肉盛層に対してインターロ
ックとしての効果も大きいが、施工に長時間を要するこ
とになるため、５０〜１００−程度が適当である。なお
、これは通常煉瓦積の目地間隔にほぼ相当する。 なお、本発明方法に使用する装置は、その基本となる構
成を特開昭５８−４９８８９号で開示した。本発明方法
を実施するに際して特に重要となるのは、損傷域に対し
てＸ−Ｙ二次元の走行を溶射ガンに与えることでおる。 これに関しては、窯炉毎に、配材される炉材寸法が決ま
っておシ目地間隔が一定であるので、予めＸ−Ｙ走行パ
ターンを駆動系に与えておけば制御面でも装置は簡便と
なる。 また、本発明方法を実施するに際し、プラズマ溶射方式
を採る場合には、所要のピードを得るガス条件について
、特開昭５７−１４０３８４号ですでに開示した。 更に、亀裂深さが大きい場合等のように施工体ビードの
高さを幅に比較して大きくとりたい場合には、同一の照
射軸軌跡上を複数回往復ｐＪさ♂ることによっても達成
されるが、１ｄ射材料の送給量を変化させることも有効
でちる。但し、材質によって付着率の上限が異なり、あ
るいは、溶射条件によって付着率が変化するため、−律
に規定はできない。 一方、亀裂追跡域内の施工体に及ぼす応力の分散を促進
するためには、甫１図（ハ）に示す第二層および第三ノ
ーの施工体ビード（３ｓ）（３ｇ）に相当するパターン
数を２本以上に増加することで対処できる。これは、特
に亀裂の幅や深さが大きい場合、あるいは部分欠損域に
対して必要な処置である。 （実施例１） ５ＦＰＩコークス炉における人炭化室のコークサイドの
窯口近傍に発生している縦亀裂を、予めエアーハンマー
で研掃して幅約２０諺、深さ約１５陽の三角形断百にし
、若番側の壁面上にある長さ３ｍのものを５本、延べ１
５ｍを溶射補修した。走行パターンは七へ１図（ハ）に
示すような三層に分けた施工体ビードの費み上げで、各
層毎に照射軸をかえて施工した。 また、本発明方法と比較するため、木香側の壁土にある
長さ約２．８ｍの亀裂を６本、延べ１ａ８ｍを従来法で
補修した。 但し、溶射ガンの走行速度は本発明方法の場合はＬｏｐ
／ｍ、従来法の場合は断百毎に債み上げるため０１３ｍ
／―で行った。 なお、本発明方法および従来法の施工は、プラズマジェ
ットガンを用い、下記の溶射作動条件で行った。 溶射材料　：　１３　＄　８ｌ−８７１Ａｔ粉添加（５
チ）焼珪石粉 材料粒度　ニー１００〜＋２００メツシユ補修域温度二
６００〜８００℃ プラズマガス流量比：ムｖ／Ｎ、　＝９５１５出力電流
　：９２０〜９７０ム 溶射距離設定：５０鱈 ３力月毎に炭化室を２４時間の空窩処置で壁面に温度変
動を与え、施工体の残存状況を追跡調査した結果を第６
図に示す。 ε１６図より明らかな如く、本発明方法のほうが施工体
の残存率が良好でちった。 （実施例２） ４ｍコークス炉におけるＢ炭化室のマシンサイド炉内壁
に発生している肌荒れ状態の壁面（損耗深さ１５〜２０
■）を、事前に付着カーボンを焼落し、水平目地部と垂
直目地部をなぞ）ながら１００ｍ間隔で本発明方法によ
り施工した。施工域は第４図り）に示す如くで縦５００
　ｗｍ、横１５００ｍの範囲に網目状の施工体ビードを
施し、更に厚さ１０〜１５ｍａ度まで肉感施工を繰り返
した。 また本発明方法と比較するため、同一炭化室の若番側の
壁面に、縦４５０ｍ、横１４００５ｍの範囲に従来通り
厚さ１５〜２０ｍの肉盛施工を施した。なお、施工した
両壁面域はいずれも押出様のパーのレベルと同一の領域
である。また、溶射ガンや溶射作動条件は先に述べた（
実施例１）と同じである。 前記補修個所について、再稼動後押出作業直後に施工体
の残存状況を追跡調査した結果を第７図に示す。 第７図より明らかな如く、本発明方法のほうが施工体の
残存率が良好であった。特に、従来法の補修面では施工
半年後に剥離はしないものの、クラックの発生が目視で
も判別できた。 （実施例３） ５ｍコークス炉の０炭化室末番側壁のコークスサイドに
おける要盤レンガと炉壁温−壁レンガとの間に発生した
貫通亀裂（惺：２０〜３０ｍ、長さ：４５００ｍ）を、
エアーハンマーで研掃し、第３図に示す如く第一層目の
施工体ビードで貫通状態を閉塞し、第二層目および第三
層目の施工体ビードの施工時に、振ＩＩＩ　２５糊、サ
イクル数電／１００ｍで蛇行状部の施工体ビードを形成
させ、第四層目で亀裂芯軸に沿って施工体ビードを形成
した。 また本発明方法と比較するため、同一炭化室の若番側の
壁面における同様の貫通亀裂（幅：２０〜２５ｍ、長さ
：４６００ｓ＋ｍ）を、従来通りに炉下部から上部に順
次亀裂内空１′Ｌｉ１を充填する方法でｉ′Ｊ射補修し
、゛こ。 但し、溶射ガンの走行速度は、本発明方法の場合はＬ　
Ｏ＝　１２　ｍ、ｙ”、従来法の場合は０．５ｍ／―で
行つ７こ０ なお、溶射ガンや溶射作動条件は先に述べた（実施例１
〕と同じである。 ３力月毎に空窩を行って壁面に温度変化を与え、施工体
の残存状況を追跡調査した殆果を第８図に示す。 補Ｓ後１０カ月項から、従来法による施工体には縦方向
にクラックが発生し始め、伸展する傾向を示したが、木
香側の壁での本発明方法によるｂ１工体には、１８力月
以降に表層部分の剥落が発生し始めたのみで、クラック
は全く発生しなかった。 〔発明の効果〕 以上述べた如く本発明方法は、窯炉壁己上の損傷部を、
略三角形状の断面を有する施工体ビードを互いに交差さ
せて二層以上積層して補修するものであるため、インタ
ーロックによる効果を有効に与えることができ特に再稼
働初期の剥離が低減し、よって付着強度が向上して再稼
働後の付着残存率が良くなり有効な補修が行える。

【図面の簡単な説明】

第１図り）〜（ハ）はラッパ状亀裂を本発明方法によシ
補修する場合の断面して示す作用説明図、第２図は第１
図（ハ）の平面図、第３図は本発明方法による施工体ビ
ードの他の例を示す断面図、第４図は本発明方法により
面的な損傷域を補修する場合の説明図であシ、（イ）は
正面図、（ロ）は（イ）のローロ断面図、（ハ）は同じ
く（イ）のハーバ断面図、第５図は本発明方法に使用す
る施工体ビードの説明図、第６図〜第８図は本発明方法
の実施例における稼働期間と残存率との関係を示す図面
、ｆＪＣ９図〜第１２図は従来方法で補修した場合の補
修体をｌｆｒ而して示す図面である。 ＋３１は施工体ビード、（６）は亀裂、（７１は照射軸
、（ねは溶射距離、ａはレンガ厚さ、２ｔは施工体ビー
ド（３１の振幅、Ｗは亀裂（６１の幅。 第１図 （イ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（Ｊ
：Ｉ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（）Ｘ
）第２図 第５図 第６図 家＠期団（目） 第７図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）窯炉壁面上の損傷部に、略三角形状の断面を有す
   る施工体ビードを互いに交差させて二層以上積層するこ
   とを特徴とする窯炉の炉壁補修方法。