JP2000336371A - コークス炉耐火煉瓦表面の被覆用湿式シール材 - Google Patents

コークス炉耐火煉瓦表面の被覆用湿式シール材

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JP2000336371A
JP2000336371A JP11145453A JP14545399A JP2000336371A JP 2000336371 A JP2000336371 A JP 2000336371A JP 11145453 A JP11145453 A JP 11145453A JP 14545399 A JP14545399 A JP 14545399A JP 2000336371 A JP2000336371 A JP 2000336371A
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Japan
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sealing material
binder
wet sealing
coke
ultrafine particles
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Yuji Narita
雄司 成田
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Nippon Steel Corp
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低融点化合物からなるバインダを少量に抑え
ることが可能であり目地切れや亀裂部分との接着性およ
び充填性の良好な湿式シール材を提供する。 【解決手段】 (1)平均粒子径100〜1000μm
のSiO2 系の骨材と、粒径150μm未満のバインダ
および媒溶剤とから構成されている湿式シール材におい
て、平均粒子径30〜120nmの耐火性の酸化物から
構成される超微粒子を前記骨材の5〜65重量%を含有
させる。(2)超微粒子の耐火性の酸化物が Al2
3 、SiO2 、Fe23 、MgO、CaO、ZrO
2 、およびY23 から成る群から選んだ2種以上の混
合物である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、コークス炉の炭化
室を構成する耐火煉瓦表面を被覆する湿式シール材に関
する。特に、炭化室天井部の目地切れや亀裂などの補修
困難な上面部位に対して、有効な耐火煉瓦表面を被覆す
る湿式シール材に関する。
【0002】
【従来の技術】コークス炉は、石炭をコークスに乾留す
る多数の炭化室と燃料を燃焼する燃焼室とを交互に配列
した構造を有する。炭化室の形態は 高さ約5〜7m、
奥行き15〜17m、幅40〜50cmの直方体の空間
であり、コークスを炉外に押出しし易くするために、幅
はコークス排出側で僅かに広くなっている。原料である
配合石炭は炭化室の天井側に配置されたマンホ−ル状の
挿入口から装炭車で間欠的に供給され、押出し機に付属
するレベラで均一な高さにならされ、加熱乾留される。
乾留完了時には炭化室の両側の炉蓋が解放され、押出し
機によってコークス排出側に乾留コークスは押し出さ
れ、消火装置により消火冷却され、製品コークスとな
る。
【0003】稼働初期には平滑であった煉瓦壁表面は、
装入石炭や乾留コークスとの摩擦や加熱冷却の繰り返し
により、剥離や割れで平滑さを失い、押出しの摩擦抵抗
が増加する。また、荒れた面は石炭や燃焼で生じたカー
ボンや灰分が付着し易くなり、さらに平滑さを失い、押
出しの摩擦抵抗が増加する。
【0004】このように、壁面の平滑性が損なわれ、カ
ーボンや灰分の付着が増大するとコークスの押出し操作
に支障が生じ、押出し機の負荷が増大する。この押出し
機の負荷が増大すると、炉壁の目地が損傷され易くな
り、炭化室の発生ガスが燃焼室に流入して操業を阻害す
ることになる。また、過剰燃焼が起こって炉を損傷さ
せ、黒煙が発生して環境問題を引き起こすという問題も
発生する。
【0005】これらの対策として、下記の補修作業が行
われているがそれぞれ問題がある。 (1)炉壁を構成する珪石煉瓦を積み替える補修作業は
熱間で行われ、高温重筋労働を伴うという問題に加え、
コークス生産を長期に亘って停止させるためコークス炉
の操業度を低下させ、経済的損失も大きい。
【0006】(2)耐火物粉末を火炎に投じて溶融もし
くは半溶融状態にして吹き付ける溶射補修は、溶射補修
材料が非晶質状態で接着し冷却過程で結晶化するため、
体積の収縮が生じ剥離しやすいという問題がある。しか
も、損傷部分の大きさが大き過ぎると溶射ノズルで安定
した修復が期待できない。
【0007】(3)装入炭を空にした炭化室に、空気等
の気体で気流輸送して耐火粉末を吹き付けるか、炭化室
内に噴霧して目地切れや亀裂部分に付着させる補修作業
がある。しかし、これらは一次的にガス漏れを減少でき
るが、補修材料の接着性が弱く、長期間安定した修復を
期待できない。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記(3)の補修作業
では、特開平10−158657号公報に、専用の吹付
け装置を使用して水で混和した材料を吹き付ける補修方
法が提案されている。
【0009】この補修方法は、材料として珪酸ナトリウ
ム、シリコーンオイル等の低融点化合物のバインダを多
量に配合することで、接着性の良好な湿式シール材を塗
布する補修方法である。しかしながら、これらの低融点
化合物を多く使用すると、前記灰分やカーボン、微粒コ
ークスなどの接着作用が促進され、前記のように、押出
し操作時の摩擦抵抗が増加するという問題が発生し易く
なる。
【0010】本発明の目的は、上記の問題点を解決する
ため、低融点化合物からなるバインダを少量に抑えるこ
とが可能であり目地切れや亀裂部分との接着性および充
填性の良好な湿式シール材を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】発明者は、各種試験を重
ね以下の知見を得た。 (A)平均粒子径100〜1000μmのSiO2 系の
骨材に、平均粒子径30〜120nmの耐火性の酸化物
から構成される超微粒子を前記骨材の内5〜65重量%
含有した湿式シ−ル材を使用すると、焼結性に優れた材
料になり、材料中に添加される低融点化合物であるバイ
ンダの添加量を低減できる。バインダの添加量を低減で
きる理由は、湿式シール材吹き付け時に、亀裂深部等に
達する超微粒子が速やかに焼結し、接着力を発揮するた
め、低融点化合物であるバインダが少量でも亀裂部分等
の被覆・接着効果を発揮できるからである。
【0012】(B)超微粒子は、金属蒸着の原理を応用
した気相法で得られる耐火性の酸化物であり、耐火性の
酸化物の種類としてはAl23 、SiO2 、Fe2
3 、MgO、CaO、ZrO2 、Y23 、ZnOが使
用できる。これらの耐火性の酸化物は、比表面積が極め
て大きく焼結しやすく、耐火性と焼結性に優れている。
【0013】(C)また、この超微粒子は、媒溶剤と均
一に混合分散するので、特殊な分散装置および輸送機器
を必要としない。従って、老朽した現行の既設炉の補修
をおこなう際に受容されやすい。
【0014】本発明は、以上の知見に基づいてなされた
もので、その要旨は、下記のとおりである。
【0015】(1)平均粒子径100〜1000μmの
SiO2 系の骨材と、粒径150μm未満のバインダお
よび媒溶剤とから構成されている湿式シール材におい
て、平均粒子径30〜120nmの耐火性の酸化物から
構成される超微粒子を前記骨材の内5〜65重量%含有
することを特徴とするコークス炉耐火煉瓦表面の被覆用
湿式シール材。
【0016】(2)超微粒子の耐火性の酸化物が Al
23 、SiO2 、Fe23 、MgO、CaO、Zr
2 、およびY23 から成る群から選んだ2種以上の
混合物であることを特徴とする上記(1)に記載のコー
クス炉耐火煉瓦表面の被覆用湿式シール材。
【0017】
【発明の実施の形態】本発明の湿式シール材は、SiO
2 系の骨材と、耐火性の各種酸化物の混合物である超微
粒子と、バインダおよび媒溶剤とで構成される。
【0018】骨材の平均粒径は、100〜1000μm
であればよい。好ましい範囲は、200〜800μmで
ある。本発明の湿式シール材では、骨材の内5〜65重
量%(以下、単に%で重量%を示す)を耐火性の酸化物
の超微粒子を含有させる。
【0019】バインダは、粒径150μm未満の粉末状
のバインダがよい。好ましくは、粒径130μm以下で
ある。バインダの構成成分としては、例えば、硼砂、珪
酸ソ−ダ、アルミナセメント、燐酸アルミニウム等が使
用できる。
【0020】媒溶剤は、水あるいはシリコンオイル等が
使用でき混合液でもよい。超微粒子の耐火性の酸化物
は、平均粒径30〜120nmの粒子を用いる。その理
由は、平均粒径が30nm未満であると、浮遊し易く炉
外に排出されて超微粒子歩留が低下し、経済的ではない
からである。また、平均粒径が120nmを超えると、
亀裂深部に達する粒子が速やかに焼結して接着力を発揮
する効果が得られないおそれがあるからである。
【0021】本発明の湿式シール材は、骨材の内5〜6
5%を耐火性の酸化物の超微粒子を含有させるが、5%
未満含有量では亀裂部分等の被覆・接着効果が得られな
い。
【0022】その理由は、超微粒子の集積量が少な過ぎ
て、亀裂部分等の被覆に効果的な接着力が得られないか
らである。超微粒子の含有量が65%量を超えると、超
微粒子が浮遊し易く炉外に排出されて超微粒子歩留が低
下し、経済的ではない。また、浮遊すると白煙が発生
し、環境衛生上からも好ましくない。超微粒子の含有量
の望ましい範囲は、15〜55%である。
【0023】超微粒子を適正範囲内で使用すると、亀裂
深部等に達する超微粒子が速やかに焼結して接着力を発
揮するため、バインダの使用量を低減できる。
【0024】バインダの使用量を低減すると次の効果が
ある。バインダの使用量が多くなると、バインダ中の粒
子で接着に直接寄与しない浮遊ロス粒子も多くなり、炭
化室に沈積し易くなる。その結果、バインダの構成成分
がコークスに混入し易くなり、製品コークスの品位を悪
化させる。また、バインダの構成成分が炉床に沈積する
と、コークス同士の接着が起こり易くなり、コークス押
し出し操作が困難になる等の問題が発生する。これらの
問題を顕在化させないためには、湿式シ−ル材中のバイ
ンダ量を極力低減することが望ましく、骨材の内5〜6
5%超微粒子を湿式シール材に含有させると、バインダ
量を従来に比べ低減できる。
【0025】また、前記超微粒子は、媒溶剤中での分散
性が良好なため、媒溶剤の使用量も従来に比べ低減でき
る。
【0026】超微粒子の耐火性の酸化物の化学組成は特
に限定しないが、Al23 、SiO2 、Fe23
MgO、CaO、ZrO2 、およびY23 から成る群
から選んだ2種以上の混合物であればよい。
【0027】
【実施例】炉高5mのコークス試験炉の補修を実施した
例を示す。図1に使用したコークス試験炉の概要を示
す。
【0028】図1に示すように、天井ブロック1の貫通
スリット6(幅1mm、長さ500mm、深さ300m
m)を目地切れや亀裂に想定し、この貫通スリット6の
隙間部分のシ−ル性能を各種湿式シール材で試験をおこ
ない評価した。このコークス試験炉は、LPG加熱バー
ナ2を装備した炉で、炉床3から湿式シール材の吹付け
用のランス4が挿入されている。湿式シール材の吹付け
時は、LPG加熱バーナ2を止め、排煙ダンパー5を閉
じた状態で炉の天井ブロック1に湿式シ−ル材をランス
4から吹付け、貫通スリット6の隙間部分をシールし
た。
【0029】施工試験条件は以下の様に設定した。炉内
温度は、LPG加熱バーナ2を使用して、天井ブロック
1の下部に設置した熱電対7で所定温度に制御した。
【0030】炉内温度:1000〜1100℃、 天井面積:1.4m2 (1m×1.4m)、 吹き込み量:10kg/ch、 ランス距離: 500mm、 吹付け時間:5min/ch、 吹付け待機時間:30min/ch(密閉冷却)。 表1に、使用した湿式シール材の配合構成を示す。
【0031】
【表1】
【0032】なお、表1に示す超微粒子の(添加量)
(%)とは、超微粒子の配合重量(%)を(超微粒子の
配合重量(%)+骨材の配合重量(%))で割り100
を乗じて%表示にしたものである。
【0033】湿式シール材の評価は、接着性(%)およ
び充填性(mm)で評価した。接着性は、各試験毎に吹
付け添加量と落下物重量の測定を行い下記式によって評
価した。 (吹付け添加量−落下物重量)×100%/添加量。
【0034】充填性は、貫通スリット6の充填深さ(m
m)の最大値で評価した。表1に示すように、骨材の
内、超微粒子を適当量添加した本発明例1〜4は、接着
性が目標の50%以上であり、充填性も目標の20mm
以上の良好な結果が得られた。
【0035】超微粒子を使用しない比較例1、2は、接
着性が50%未満であり、充填性も20mm未満であ
り、目標を達成できなかった。
【0036】
【発明の効果】本発明の湿式シール材によれば、コーク
ス炉の炭化室を構成する耐火煉瓦表面における目地切れ
や亀裂の被覆をおこなう際に、低融点化合物からなるバ
インダを少量に抑えることが可能であり目地切れや亀裂
部分との接着性および充填性を良好にすることができ
る。特に、本発明の湿式シール材は、炭化室天井部の目
地切れや亀裂などの補修困難な上面部位に対して有効で
あり、コークス炉延命手段として効果的である。
【図面の簡単な説明】
【図1】湿式シール材の施工性の評価試験方法を示す概
念図である。
【符号の説明】
1:天井ブロック、 2:LPG加熱バーナ、 3:炉床、 4:ランス、 5:排煙ダンパー、 6:貫通スリット、 7:熱電対、 8:コークス試験炉側壁。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 平均粒子径100〜1000μmのSi
    2 系の骨材と、粒径150μm未満のバインダおよび
    媒溶剤とから構成されている湿式シ−ル材において、平
    均粒子径30〜120nmの耐火性の酸化物から構成さ
    れる超微粒子を前記骨材の内5〜65重量%含有するこ
    とを特徴とするコークス炉耐火煉瓦表面の被覆用湿式シ
    −ル材。
  2. 【請求項2】 超微粒子の耐火性の酸化物が Al2
    3 、SiO2 、Fe23 、MgO、CaO、ZrO
    2 、およびY23 から成る群から選んだ2種以上の混
    合物であることを特徴とする請求項1に記載のコークス
    炉耐火煉瓦表面の被覆用湿式シール材。
JP11145453A 1999-05-25 1999-05-25 コークス炉耐火煉瓦表面の被覆用湿式シール材 Withdrawn JP2000336371A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003074631A1 (fr) * 2002-02-22 2003-09-12 Jfe Steel Corporation Agent de revetement de creuset pour chambre de carbonisation d'un four a coke, son procede de production, et son procede d'application sur un creuset
JP2010532303A (ja) * 2007-07-05 2010-10-07 フィブ−サーヴィシーズ アンテルナシオナル ソシエテ アノニム 耐火壁を持つチャンバーの処理方法
CN106977214A (zh) * 2017-04-01 2017-07-25 海城市中兴高档镁质砖有限公司 一种转炉大面修补料及其制备方法

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