JP2004168652A - 耐火性修繕材料及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 毒性が無く、作業時に健康や安全に関して問題が無く、噴霧し、鋳造し、若しくは流し込むことのできる高温修繕材料の提供。無水の高温修繕材料によって、非常によい接着と耐摩耗性が保証され，有害な熱衝撃を引き起こさないという効果が得られる。
【解決手段】 耐火性、特に、微粒状でバインダシステムの基本的な耐性成分を含む、耐火性修繕バッチ材料に関する。このバインダシステムは、少なくとも一つの微粒状の堅いビチューメン（瀝青）成分と、少なくとも一つの引火性金属粉と、少なくとも一つの可燃性鉱物オイル（鉱油）とを含む。
【選択図】 なし

Description

本発明は、耐火性ライニング、特に、冶金炉又は導管、例えば、転炉の損耗（摩耗）した領域を修繕するための耐火性修繕材料に関する。
この種の修繕材料は、高温の炉又は高温の導管に導入されるので、高温修繕材料として知られている（例えば、本願出願人の先願である耐火性バッチについての特許文献１参照）。それらは、予め損耗した位置、すなわち、耐火性ライニングの完全な除去や交換をまだ必要としない剥落又は剥離を経験している耐火性ライニング内の位置として知られるものを修繕するために用いられる。そのような適用では、バッチの性質や構造に依存して、このような材料は、例えば、空気圧で噴霧され、鋳造され、注がれ、遠心分離機にかけて導入されている。噴霧することにより、修繕すべき位置への正確で制御された適用が可能になる。そのため、この噴霧が望ましい方法である。
特に、水で作られ、一般的に炭素を含まない基本的なライニングを含む基本的な高温修繕材料を噴霧することが知られている。さらに、炭素を含んでもよく、無水物である基本的な高温修繕材料も知られている。しかしながら、従来の方法では、これらの修繕材料を噴霧することができない。
高温修繕材料内の水分により、修繕位置において相当の熱衝撃が生じ、それにより、修繕の成功とは全く反対の影響を及ぼすクラック（ひび割れ）の形成に至ってしまう。また、このような方法では、修繕材料と修繕位置の間の比較的弱い結合力を達成することのみが可能であり、したがって、修繕位置における耐摩耗性が減らされてしまう。さらに、その水分は、水和作用により破壊され得る耐火性ライニングの基礎材料に破壊的な化学作用を及ぼしてしまう。
炭素含有の高温修繕材料は水含有の高温修繕材料の上述の欠点を有していないけれども、それらを現在の方法では噴霧することができない。
特開２００１−３９７７６号公報
本発明の１つの目的は、毒性がなく、作業時に健康や安全に関して問題がなく、また、流れるように動くか、ゆっくりと流れる形状になり得、それによって、噴霧され、鋳造され、注がれ、あるいは遠心分離機にかけられ得る無水の高温修繕材料を提供することである。この本発明の無水の高温修繕材料によって、非常に良い接着と耐摩耗性が保証され、有害な熱衝撃を引き起こさないという効果が得られる。
上記目的を達成するために、本発明の一態様において、本発明の耐火性修繕バッチ材料は、耐火性、特に、微粒状でバインダシステムの基本的な耐性成分を含む耐火性修繕バッチ材料であって、前記バインダシステムは、少なくとも一つの微粒状の堅いビチューメン成分と、少なくとも一つの引火性金属粉と、少なくとも一つの可燃性鉱物オイル（鉱油：mineral oil）とを含むことを特徴とする。
好ましくは、前記耐性成分は、酸化マグネシウム、ドロマイト、酸化アルミニウム、アルミン酸マグネシウム、酸化シリコン、酸化ジルコニウム、クロム酸化物から構成されるグループの１又は複数の物質である。
また、好ましくは、前記耐性成分は、修繕されるライニング材料の粒径に対応する粒径を持つ。
本発明の耐火性修繕バッチ材料は、好ましくは、噴霧し、鋳造し、若しくは流し込むことができ、又は、自由に流れ、あるいは、遠心分離機にかけることができる粘稠度（consistency）を有する。
ここで、本発明の耐火性修繕バッチ材料は、使用温度において自己発火式で反応してもよく、使用温度において発熱を伴って反応してもよい。また、本発明の耐火性修繕バッチ材料は、使用温度において炭素結合及び／又はセラミック結合を形成してもよい。
好ましくは、前記金属粉は、およそ５００℃で発火する。
また、好ましくは、前記鉱油は、使用温度において燃焼し、特に、例えば、フラックスオイルあるいは廃オイルなどの重油である。
さらに、好ましくは、前記堅いビチューメンは、使用温度において、炭素結合を形成して、溶けてコークスになる。
また、前記金属粉は、酸化して、耐性粒状物間及び耐性粒状物とライニング材料の間の焼結反応を引き起こしてもよく、前記金属粉は、好ましくは、４５μｍ未満で、純度が９０重量％である。
本発明の耐火性修繕バッチ材料は、好ましくは６重量％までの量である、少なくとも一つのさらなる炭素担体、特に、片状黒鉛などの黒鉛又はカーボンブラックを含んでもよい。
また、本発明の耐火性修繕バッチ材料は、好ましくは、
４５〜９０重量％、特に、６７〜８０重量％の酸化マグネシウム焼結物などの耐性成分と、
１．５〜２５重量％、特に、４〜１０重量％のシリコン粉などの金属粉と、
３．５〜２０重量％、特に、１０〜１５重量％の堅いビチューメン微粒と、
５〜１０重量％、特に、６〜８重量％のフラックスオイルなどの鉱油と、
を有する。
本発明の別の態様では、本発明は、耐火性修繕バッチ材料を製造する方法に向けられる。この耐火性修繕バッチ材料の製造方法は、請求項１乃至１５のいずれかに記載の耐火性修繕バッチ材料を製造する方法であって、
耐性成分、堅いビチューメン、金属粉、使用可能ならば、さらなる炭素担体などの乾燥成分を正（陽性）ミキサ（positive mixer）で混ぜ、その後、鉱油を添加することを特徴とする。
ここで、好ましくは、前記耐火性修繕材料は、サックで包装される。
以下、本発明の耐火性修繕バッチ材料及び耐火性修繕バッチ材料の製造方法の一実施形態を詳細に説明する。
本発明の耐火性修繕バッチ材料は、耐火性、特に、微粒状でバインダシステムの基本的な耐性成分を含むものであり、このバインダシステムは、少なくとも一つの微粒状の堅いビチューメン（hard bitumen）（瀝青）成分と、少なくとも一つの引火性金属粉と、少なくとも一つの可燃性鉱物オイル（鉱油）とを含んでなる。
本発明の耐火性修繕バッチ材料では、高温修繕材料（耐火性修繕バッチ材料）は、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、ドロマイト（苦灰石）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、アルミン酸マグネシウム（スピネル：ＭｇＡｌ２Ｏ４）、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、クロム酸化物のようなそれ自体既知の耐火性材料の形状で、少なくとも一つの耐性成分を含む。この耐火性材料は、修繕されるライニング材料に応じて選択され、好ましくは、炉又は導管のライニング材料の粒径に対応する粒径で用いられる。
一般的に流れるように動く（自由に流れる）微粒状の耐性成分は、多機能なバインダシステムに埋め込まれる（組み込まれる）。それは、少なくとも一つの微粒状の堅いビチューメン成分と、使用温度において発火性を有する少なくとも一つの金属粉と、使用温度において可燃性を有する少なくとも一つの鉱油とを備えている。
このバインダシステムは、制御可能な粘稠度の処理可能な高温修繕材料を製造することができる結合方法で耐性成分の粒状物と結合する。この粘稠度は、材料を噴霧し、鋳造し、若しくは流し込むことができ、又は、自由に流れ、あるいは、遠心分離機にかけることができるように設定され得る。したがって、その材料は、この範囲において技術的に普遍的に適用可能である。
また、このバインダシステムは、自己発火性であり、高温修繕位置に接触するまでに遅くとも発火する。さらに、バインダシステムは、発熱を伴って反応する。適用中、バインダシステムは、まず粘着性になり、気孔やくぼみに浸透することによって、修繕位置に非常に良好に付着（粘着）又は固定し、損耗（摩耗）した鉛直又は張り出し壁領域を平坦な絶壁に修繕することができる。
さらに、ビチューメンのコークス化の結果として、バインダシステムは、それ自体既知の炭素結合メカニズムによって耐性成分を結合する炭素地（carbon matrix）を形成する。同様にそれ自体既知の基質炭素（matrix carbon）で、所望の方法で適用された後、炉又は導管内の冶金材料に関して元の位置にある修繕材料の湿り可能性（水分の含有可能性）を減らす。
本発明では、バインダシステムの金属粉は、およそ５００℃で発火すべきであり、ビチューメンが溶解して、高温状態において修繕材料に要求される流動性を作りだし、コークスになるように、エネルギー担体（キャリヤ）としての機能を果たし、特に、例えば、燃焼するフラックスオイルあるいは廃オイル（使用されたオイル）などの重油である鉱油をもたらす。それによって、本発明で切望される上述の特性を保証している。
好ましくは、４５μｍ未満であって９０重量％の純度で用いられる微細粒子状金属粉が酸化され、この金属酸化物は、セラミック結合にもよって非常に良い粘着を作り出すように、修繕材料の耐性粒状物間、及び、修繕材料とライニング材料の耐性粒状物間の焼結反応を誘発する。
好ましくは、フラックスオイルである鉱油は、修繕材料が作られるときダスト（塵）を形成せず、修繕作業中非常に容易に処理され得るように、エネルギー担体としての、及びバインドダストへの機能を果たす。また、それは、特定の適用技術の機能として、修繕材料の所望の粘稠度を設定するために用いられる。
例えば、わずかに多いフラックスオイルは、自由に流れる材料よりも、噴霧される材料のために用いられている。
修繕材料の炭素結合を改良するために、好ましくは、例えば、片状黒鉛（flake graphite）などの黒鉛又はカーボンブラックのような少なくとも一つのさらなる炭素担体を追加してもよい。
したがって、本発明の修繕材料は、炭素結合及びセラミック結合によって識別され、それによって、特に高い耐摩耗性を保証する。この修繕材料は、耐性成分を選択することにより、ライニング材料に容易に調和され、粘稠度の選択のために普遍的に用いられ得る。また、このような修繕材料によって、炉又は導管に熱衝撃をもたらさない。本発明の修繕材料は、一般的な噴霧装置を用いて噴霧され得る。
本発明の高温修繕材料のために、以下のようなバッチを用いることが好ましい。すなわち、
４５〜９０重量％、特に、６７〜８０重量％の酸化マグネシウム焼結物などの耐性成分と、
１．５〜２５重量％、特に、４〜１０重量％のシリコン粉などの金属粉と、
３．５〜２０重量％、特に、１０〜１５重量％の堅いビチューメン微粒と、
５〜１０重量％、特に、６〜８重量％のフラックスオイルなどの鉱油とを含むバッチ。
本発明によれば、まず、耐性成分、堅いビチューメン、金属粉、及び、使用するならば、６重量％までの量で加えられ得るさらなる炭素担体成分のような高温修繕材料バッチの乾燥成分を正（陽性）ミキサで混ぜ、その後、その混合物に鉱油を添加する。そして、その材料をサックで包装し、処理のために前もって引き渡すことができる。
例として、本発明を用いて、以下の成分を含む材料を正（陽性）ミキサで混ぜた。すなわち、
７０重量％の酸化マグネシウム焼結と、
４重量％の片状黒鉛と、
６重量％のシリコン粉と、
１３重量％の堅いビチューメン微粒と、
７重量％のフラックスオイルとを含む材料である。
この修繕材料は、製鋼所の現場で、既存のロータ噴霧装置（スプレー装置）を用いて、転炉の転炉口に修繕されるべき予め損耗した位置に噴霧された。３０のバッチ変更の後でさえ、その修繕位置は、まだそのままであった。対照してみると、この製鋼所で以前用いられていた公知の修繕材料は、最大１５バッチまで耐えることができただけであった。
なお、本発明の耐火性修繕バッチ材料は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

Claims (17)

  1. 耐火性、特に、微粒状でバインダシステムの基本的な耐性成分を含む耐火性修繕バッチ材料であって、前記バインダシステムは、少なくとも一つの微粒状の堅いビチューメン成分と、少なくとも一つの引火性金属粉と、少なくとも一つの可燃性鉱油とを含むことを特徴とする耐火性修繕バッチ材料。
  2. 前記耐性成分は、酸化マグネシウム、ドロマイト、酸化アルミニウム、アルミン酸マグネシウム、酸化シリコン、酸化ジルコニウム、クロム酸化物から構成されるグループの１又は複数の物質である請求項１に記載の耐火性修繕バッチ材料。
  3. 前記耐性成分は、修繕されるライニング材料の粒径に対応する粒径を持つ請求項１又は２に記載の耐火性修繕バッチ材料。
  4. 噴霧し、鋳造し、若しくは流し込むことができ、又は、自由に流れ、あるいは、遠心分離機にかけることができる粘稠度を有する請求項１乃至３のいずれかに記載の耐火性修繕バッチ材料。
  5. 使用温度において自己発火式で反応する請求項１乃至４のいずれかに記載の耐火性修繕バッチ材料。
  6. 使用温度において発熱を伴って反応する請求項１乃至５のいずれかに記載の耐火性修繕バッチ材料。
  7. 使用温度において炭素結合を形成する請求項１乃至６のいずれかに記載の耐火性修繕バッチ材料。
  8. 使用温度においてセラミック結合を形成する請求項１乃至７のいずれかに記載の耐火性修繕バッチ材料。
  9. 前記金属粉は、およそ５００℃で発火する請求項１乃至８のいずれかに記載の耐火性修繕バッチ材料。
  10. 前記鉱油は、使用温度において燃焼し、特に、例えば、フラックスオイルあるいは廃オイルなどの重油である請求項１乃至９のいずれかに記載の耐火性修繕バッチ材料。
  11. 前記堅いビチューメンは、使用温度において、炭素結合を形成して、溶けてコークスになる請求項１乃至１０のいずれかに記載の耐火性修繕バッチ材料。
  12. 前記金属粉は、酸化して、耐性粒状物間及び耐性粒状物とライニング材料の間の焼結反応を引き起こす請求項１乃至１１のいずれかに記載の耐火性修繕バッチ材料。
  13. 前記金属粉は、４５μｍ未満で、純度が９０重量％である請求項１乃至１２のいずれかに記載の耐火性修繕バッチ材料。
  14. 好ましくは６重量％までの量である、少なくとも一つのさらなる炭素担体、特に、片状黒鉛などの黒鉛又はカーボンブラックを含む請求項１乃至１３のいずれかに記載の耐火性修繕バッチ材料。
  15. ４５〜９０重量％、特に、６７〜８０重量％の酸化マグネシウム焼結物などの耐性成分と、
    １．５〜２５重量％、特に、４〜１０重量％のシリコン粉などの金属粉と、
    ３．５〜２０重量％、特に、１０〜１５重量％の堅いビチューメン微粒と、
    ５〜１０重量％、特に、６〜８重量％のフラックスオイルなどの鉱油と、
    を有する請求項１乃至１４のいずれかに記載の耐火性修繕バッチ材料。
  16. 請求項１乃至１５のいずれかに記載の耐火性修繕バッチ材料を製造する方法であって、
    耐性成分、堅いビチューメン、金属粉、使用可能ならば、さらなる炭素担体などの乾燥成分を正ミキサで混ぜ、その後、鉱油を添加することを特徴とする方法。
  17. 前記耐火性修繕材料は、サックで包装される請求項１６に記載の方法。
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