JPS6338886A - カ−ボン付着防止用耐火膜の形成方法 - 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 本発明はカーボン付着防止用耐火膜の形成方法に胸し、
具体的には膜表面に鏡面を有するガラス相が形成ぎれて
いる付着防止用耐火膜の形成方法に関する。実用的には
コークス炉、炭素質成型体、焼成炉等の含タールピッチ
質を高温処理ごする装置の耐火壁内面に不発明を適用し
て耐火膜を施工することにより、炭素質の強固な付着に
よる各種操業上のトラブルを回逝しうる。

従来の技術 前述の炉においては、１ｏｏｏ℃前片の温度で含タール
ピッチ質を焼成して炭素質の固体を製債することを目的
としており、通常耐火れんが質の内張を有している。焼
成に際して原料中の炭化水素質の一部は仮止滲出および
気化しながら内（層に到着胃壁において５炭素・覧が両
着改長する。

このため炉内の空間の形状が変化して炉内のガスの流が
異常となったり、ざらにはマンホール等の開閉困難等の
現象を生じる等各種の炉操業上のトラブルが発生する。

発明が解決しようとする問題点 したがって従来は定期的に炉内の前記の固着成長物質を
機械的な作業で除去していた。然し高温の炉成炉である
ため、除去作業は危険であり、又除去のための炉の停止
が必要であり、ざらには除去作業において内壁に損傷？
生じる等の間ｍがあった。

問題点を解決するための手段 不発明者へは、炭化水素の固着面、具体的には炉の内壁
に鏡面を有するガラス相を形成せしめることにより、炭
素質の前記内壁面えの固着量が著しく減少し、さらに固
着炭素質の除去も極めて容易に行ないうるとの知見にも
とづいて不発明を完成した。

即ち本発明は耐火基材の表面に、アルミナとケイ酸ナト
リウムとを実施的主成分として含有するスラリー？塗布
、乾燥して第１被漠層ご形成ぎせ、ついで第１被膜層上
にガラス相を形成しつる成分であるＮα２ｏ、　Ｓｉｏ
２．　Ａｔ２ｏ３　　を実質的主成分として含有するス
ラリー３塗布、乾燥して第２被膜層を形成させる後、焼
成して第２被し 膜Ｎを≧ばて後面分有するガラス用化することを特徴と
するカーボン付着防止用耐火膜の形成方法に関する。そ
して第２被膜層を形成するスラリー中の主成分中の５ｉ
ｏ２含有泄は５５〜８０重量％、Ｈａ２０／Ａｌ２Ｏ５
＝　０．８〜１．２　（重量比）であり、又焼成温度は
１３００ｔｌｌ”以上とすることが好ましい。

本発明は次のように容易に実施できる。

まずアルミナ粉を骨材としケイ酸ナトリウム水溶液？バ
インダーとしたスラリーを耐火基材に塗布、乾燥して下
塗り層である第１被１模、轡を生成させる。次にケイ酸
ナトリウムの水溶液ごバインダーとし、その無水物換算
配合組成比が５ｉ０２５５〜８０重量％、Ｎα２０／Ａ
ｔ２０　（重量比）＝０．８〜１．２になるような骨材
で、なるべく粒子径の小のもの、例えば平均粒子径が６
０μ以下の骨材を配合したスラリーをざらに塗布、乾燥
する。なお被膜の厚さは乾燥后で第１層は０．５〜２１
第２層は０．２〜１龍とすることが好ましい。最後に加
熱焼成して表層を鏡面を有するガラス死相とする。

なおガラス相を形成しうる成分であるＮα２０゜５ｉ０
２．　ｈｔ２ｏ５　　を実質的に含有するスラリーの製
造は特定されないが具体的には次のような組成物が用い
られる。

■　５１ｏ２粉＋ｈｔ２　ｏ　５粉＋Ｎα２Ｓｉ０５　
（扮）十水ガラス。

■　３　Ａｔ２０３・２ｓ１ｏ２粉（ムライト粉ン＋水
ガラス０ ■　ざらに上記の組成物ご融解しガラス化したものを粉
砕して水スラリーとしたもの。

作用 生成せる耐火膜の表面はガラス相鏡面となることにより
、炭素質は付着しにく＼なり、又たとえ付着してもはく
離し易くなる。そして第１被膜層は下塗り層で下塗り層
は耐火基材との密着性をよくシ、基材から外れないよう
にする作用を有する。

第１被膜層と第２被膜層とはその層の接する部分では互
にとけあって強固な結合ごしているので実質的に表面が
ガラス相鏡面である第１被膜層は基体に強固に結合して
いることになる。

なお、第１被膜層は第２被膜層の表面、即ちガラス相鏡
面にまで現われることはなく、鏡面を損なうおそれは全
くない。

実施例１ イ）カーボン付着防止用耐火１漠の形成最大粒子径２０
０μ、平均粒子径（篩下５０重量％径）４０μであるア
ルミナ６０重量％、Ｊ工Ｓケイ邸ソーダ５号液３５重量
％、水５重量％を混合してスラリー２得た。

約６ｃＩＩｋＸ６ｃｍＸ１．５ｃｙｓの５ｘ３４のシャ
モット煉瓦の片面に前記スラリー？約０．７〜厚（ｉ、
５ｋｙ／ｍ’　）にこて塗りをし、−昼夜放遣１」熱乾
・操して第１４被嘆を形成させた。この屹燥被膜の厚さ
は３．５１ｍであった。

次に平均粒子径１０μのアルミナ粉１０重世部、平均粒
子径１０μのケイ石粉１０部、平均粒子径２５μの無水
水ガラス（Ｈ重化学工業製商標名シルボン３３０　）　
２５重量部を骨材とし、Ｊ工Ｓケイ酸ソーダ３号液５５
重厘％ごバインダーとし、ざらに粘性調整用としてシリ
カゾル１重量％を混合してスラリーを得た。このスラリ
ー中の含有成分は無水物換算組成で５１ｏ２６７重１％
、重ｌ比でＮα２ｏ／Ａｚ２ｏ５　＝　１に相当する。

このスラリーを前記第１層被膜に刷毛塗りして約Ｑ、　
５　ｔｉｌｌ厚（０，９ｋｊｌ／ｍ”ン　の塗、嘆層を
得た。この塗膜層を２５Ｏｒまで徐々に７１１１　ｆＡ
Ｌで乾燥させて第２層被膜な得た。乾燥后の第２層被膜
の１ｆヌざは釣０．３１であった。このようにして得た
被膜を有するシャモット煉瓦５：塗装面を垂直にして直
立させ、昇温速度１０Ｃ／分で１３００Ｃまで昇温して
焼成し、昇温后さらに６０分保持し、ついで冷却した。

その結果実質的に下塗り層であり、第１層被膜である白
色層の上に、気泡のない透明な表面が鏡面状であるガラ
ス相が生成した。

口）耐火膜の性能試験 イ〕ニよりカーボン付着用防止膜が形成されたシャモッ
ト煉瓦の防止膜形成面と、他の未処理ノシャモット煉瓦
の表面との間に石７′１打ピッチ３５８０Ｃに加熱溶融
後コークス粉を混合した厚さ５　ｔｉｌｌのペースト物
質をはさんで試験片とした。

この試験片”ｉ：　３５０　′ｃに昇温したマツフル炉
に２０分間いれペーストを炭素化した。

前記の処理ごした試勲片についてヴ［張すせん新法によ
る接着強度の測定と、ぜん断片の煉瓦表面の観察を行な
った。全く同様の試験ご２回行なったが接Ｎ強度はそれ
ぞれ０．４ｋｙ／ｍ、０．６ｋｙ／ｃｔｌｌ　であった
。

又！Ｉ張り破断層の試験片は、無処理面側には全面には
くりが困＠な多孔質の一体層である炭素質が付着してい
たのに対し、カーボン付着防止膜耐火膜の形成した面に
おいては、部分的に光沢のある黒色薄膜が存在するもの
の、これらは例えば軽くこする等により容易にはくりす
るものであり、全般的にはほとんど炭素質はみられなか
った。

次に全く同様にして製造されたシャモット煉瓦？用いて
前記と同様に試験片を作成し、マツフル炉の湿度を７０
０Ｃ，１０５０℃とした以外すべて同様に処理して、全
く同様に試験を行なった。

接着強度は７００Ｃの場合が０．１　、　０．２ｋＰ／
ｃ！ｄ。

１０５０℃の場合が０．１　、０．１　ｋｙ／ｃｌｆｔ
　　をそれぞれ示した。又引張り破断層の試験片に於て
は本発明方法の処理実施面は前述とは！同一であって、
実質的にはほとんど炭素質は付着していないが、無処理
面はいずれも炭素質層が付着している。

なおこの場合の炭素質は強くこすると亀甲状のブロック
片となって大半が脱落するものの煉瓦面全面に光沢のな
い黒色層が残る。

比較例１ 実施例１に使用したものと全く同様のシャモット煉瓦の
無処理のま＼２枚の間に実施例１と同様に厚さ５龍のペ
ースト状物質をはぎんで試験片とし、実施例１と同様に
マツフル炉’Ｈ−３５０Ｃ，１０５０℃に保持しペース
トを炭素化し実施例１と同様に接着試験を行った。接着
強度はそれぞれ、＞３．０　ｋｌ／ｃｒ／ｌ、＞　３．
０　ｋｙ／ｃｔｄ　、　＞　５．０　ｋｙ／ｃｒ／ｌ、
２．６ｋｔ／Ｃｄ　；　２．８に）／ｄ　、　２．２ｋ
ｌ／６１／ｌであった。又破断層の表面は実施例１にお
ける無処理面とは！同様であった。

以上の実施例、比較例より接着強度は炭素化温度が低い
程大きい傾向ご示す。又実施例１と比較例１と？比較す
ると、接触強度が実施例において著しく低く、本発明方
法の効果があきらかに示されている。

前述の実施例、比較例におけるペースト物質の炭素化温
度と接着強度との関係を第１表に示すＯ 第　　１　　表 比較例２ 実施例１において、第１層被膜を形成することなくシャ
モット煉瓦に直ちに第２層被膜企形成させ、他は実施例
１と同様に処理した。生成せる被膜は透明ガラス化して
いたが一部が煉瓦面より浮上り曲面状となり、又部分的
にシャモット煉瓦が露出しており、完全なカーボン付着
防止面をうろことはできなかった。

実施例２ 第１Ｎ被膜に刷は塗りするスラリー組成および焼成温度
を変化させた以外、すべて実施例１と同様に処理しコー
クス粉を混合した厚さ５　ｍｌのペースト状物留分はさ
んでいる試験片ご作成した。実施例１と同様にして引張
りせん新法Ｑこよる接着強度を測定し、ついでせん断片
の本発明方法処理のされた面の状況を観察した。スラリ
ー組成、生成被膜の焼成温度、ペースト炭素化温度、お
よび試験結果を第２表に示す。

衷においてＸ印はガラス相化が不完全であり、透明化し
ていないことを、Δ印はガラス相化して透明になってい
るが、微少の四部が存在する。

そしてＯ印は完全にガラス相化し、かつ表面は平坦な鏡
面？有することをそれぞれ示ア。

第２表は被膜のガラス相化、即ち鎮面化状況と接着強度
とは相関関係のあることが示されている。即ち被膜の状
況Ｘ印の場合は、その接着強度は０．９　ｋｐ／ｃｒ１
以上でありΔ印の場合は０．３〜０、６　ｋｙ／７、○
印の場合は例外はあるものの概ね０、１〜０．２　ｋｌ
／ｄとなっている。

第２表は第２被膜層のスラリー組成は、５１０２が５５
〜８０重量比ｍａ２０／Ａｔ２０３＝　０，８〜１．２
重量比、そして第２Ｊｍ被膜形成后の焼成温度はすくな
くとも１３００Ｃであることが好ましい結果をうろこと
？示している。

実施例３ 第１層被膜に刷毛塗りするスラリー形成用の骨材のアル
ミナとケイ石の平均粒子径を３５μ。

５０μとすることにより無水ガラスを含めた骨材の平均
粒子径を３０μ、４０μ　とし、焼成温度を１２５０Ｃ
，１３００Ｃ，１３５０Ｃ，そして試験片のペーストの
炭素化温度を１０５ＣＩＣとした以外、すべて実施例１
と同様に処理した。

その結果を第３表に示す。

第３表 骨材の平均粒子径が４０μとなるとＡ面生成状況が低下
する傾向がある。

実施例４ 第１被膜層上に刷毛塗りする塗膜層（第２被膜層）の厚
さく塗装量）を約Ｑ、　ｉ　１１１１〜約２．２龍（ス
ラリー使用０゜２〜４．０　ｋｔ／ｍ’　）の間で変化
させ、焼成温度を１３０ＤＣ，そして試験のペーストの
炭素化温度を１０５０Ｇに特定した以外子べて実施例１
と同一に処理して、処理面の鏡面化状況及び接着強度を
調査した。結果第４表に示す０ 第　　４　　表 刷毛塗りをする塗膜層の厚さに関係なく、いずれも透明
ガラス化しているが、鏡面化状況と接着強度は厚さによ
り相異する。第４表は０．４ｋｙ／ぜ（０，２闘厚ン以
下では四部ご生じ、又接着強度も大となり、又２．５ｋ
ｔ／ｍｊ（１，２ｍｔｓ　Ｈ）以上では鏡面にふくれを
生じる。したがって０．４ｋｌｌｒｒＸ　ごこえ、２．
５　ｋｙ／−未満がすぐれた結果？示すことが理解でき
る。

発明の効果 本発明方法を含タールピッチ質ご高温処理する各種炉内
壁に適用することにより長時開戸と操業しても壁面にお
ける炭素質の固着成長が皆無又は著しく低減され、この
ため炉の長期間の継続運転も可能となり、ざらには炉壁
の補修費も軽減され、しかも危険な高温炉内の作業も著
しく軽減され、実用的価値は非常に大である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）耐火基材の表面に、アルミナとケイ酸ナトリウム
   とを実質的主成分として含有するスラリーを塗布、乾燥
   して第１被膜層を形成させ、ついで第１被膜層上にガラ
   ス相を形成しうる成分であるＮａ＿２Ｏ、ＳｉＯ＿２、
   Ａｌ＿２Ｏ＿３を実質的主成分として含有するスラリー
   を塗布乾燥して第２被膜層を形成させたる後、焼成して
   第２被膜層をして鏡面を有するガラス相化することを特
   徴とするカーボン付着防止用耐火膜の形成方法。
2. （２）第２被膜層を形成するスラリー組成中のＳｉＯ＿
   ２の含有量は５５〜８０重量％、Ｎａ＿２Ｏ／Ａｌ＿２
   Ｏ＿３＝０．８〜１．２重量比である特許請求の範囲第
   １項のカーボン付着防止用耐火膜の形成方法。
3. （３）焼成温度は１３００℃以上である特許請求の範囲
   第１項のカーボン付着防止用耐火膜の形成方法。