JP2007039255A - Spraying material for repairing lining of steelmaking electric furnace and method for repairing lining of steelmaking electric furnace using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、製鋼用電気炉の内張り補修に使用する吹付材と、これを使用した製鋼用電気炉内張りの吹付け補修方法に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a spray material used for lining repair of an electric furnace for steel making, and a spray repair method for an electric furnace lining for steel making using the same.
アークによってスクラップ等を溶解する製鋼用電気炉において、その一般的な内張り構造は、内張りれんがの表面を耐火スタンプ材で覆った構造である。内張りの頂部はスラグラインに相当し、先行損耗される。 In a steelmaking electric furnace that melts scrap or the like by an arc, the general lining structure is a structure in which the surface of a lining brick is covered with a refractory stamp material. The top of the lining corresponds to a slag line and is worn ahead.
このスラグラインには通常、耐スラグに優れたMgO−C質れんがが設けられている。しかし、それでもスラグラインの耐用は十分なものではなく依然として先行損耗される。そこで、スラグラインに対し、その損耗を見計らって随時、吹付け補修が行われている。 This slag line is usually provided with MgO—C brick having excellent slag resistance. However, the service life of the slag line is still not sufficient and still wears down. Therefore, spray repairs are carried out on the slag line as needed in anticipation of wear and tear.
図1の要部断面図は、製鋼用電気炉内張りの吹付け補修状況を示したものである。先行損耗箇所であるスラグライン1を主体に吹付材2が吹付けられる。同図は側壁上部の縦断面であり、ここではスラグライン1に位置するMgO−C質れんが3の上方は水冷ジャケット4が設けられているが、耐火物の場合もある。また、内張りれんが5の材質は焼成マグネシア質れんが、耐火スタンプ材6は例えばマグネシア質スタンプ材が一般的である。
The cross-sectional view of the main part of FIG. 1 shows the spray repair situation of the electric furnace lining for steel making. The
ここで使用される吹付材の材質として、マグネシア質が知られている。マグネシア質は高耐食性材質である。しかし、スラグ浸潤しやすいことから、スラグ浸潤部とその背面部との境界に亀裂が生じる構造的スポーリングによって、剥離損傷しやすい。この剥離損傷は溶損と違って損耗が一挙に進行し、補修効果が大きく低下する。 Magnesia is known as a material for the spray material used here. Magnesia is a highly corrosion resistant material. However, since the slag easily infiltrates, the structural spalling in which a crack occurs at the boundary between the slag infiltrated portion and the back surface portion easily causes peeling damage. In this peeling damage, unlike melting damage, wear progresses at once and the repair effect is greatly reduced.
その対策として、このマグネシア質にドロマイト(マグネシア−ライム)を組み合わせたマグネシア−ドロマイト質の使用が考えられる。ドロマイトは耐スラグ浸潤性に優れている。これにより、マグネシアの高耐食性とドロマイトの耐スラグ浸潤性とを兼ね備えた効果が予想できるが、実使用においては、マグネシア−ドロマイト質はドロマイトの水和反応による消化が著しく、付着性、耐食性の低下と共に保管性に劣る。 As a countermeasure, it is conceivable to use a magnesia-dolomite material in which dolomite (magnesia-lime) is combined with this magnesia material. Dolomite has excellent resistance to slag infiltration. As a result, it is possible to predict the effect of combining the high corrosion resistance of magnesia and the slag infiltration resistance of dolomite, but in actual use, magnesia-dolomite is significantly digested by the hydration reaction of dolomite, and adhesion and corrosion resistance are reduced. In addition, it is inferior in storability.
そこで本発明者らは、耐消化性に優れた塩基性質耐火原料であるオリビンをマグネシアと組み合わせたマグネシア−オリビン質の使用を考えた。オリビンはMgOおよびSiO2を主成分とした天然原料である。耐火物使用中において、SiO2成分の溶出によってスラグの粘性を上げ、スラグ浸透を抑制する効果もある。このマグネシア−オリビン質吹付材は、例えば特許文献1の実施例の欄に記載されている。
吹付材はその施工形態から、被補修面に対する付着性と接着性が重要である。いかに耐食性に優れていても付着性あるいは接着性に劣るとその耐食性の効果は発揮されない。 From the construction form, the spraying material is important for adhesion and adhesion to the repaired surface. No matter how excellent the corrosion resistance is, if the adhesion or adhesion is poor, the effect of the corrosion resistance will not be exhibited.
ここで、付着性は吹付け時の付着率の良さである。接着性は吹付材の付着後の、被補修面に対する吹付施工体の接着力である。 Here, the adhesion is a good adhesion rate at the time of spraying. Adhesiveness is the adhesive force of the sprayed construction body to the repaired surface after the spraying material is attached.
製鋼用電気炉の内張りは、炉操業に伴う加熱−冷却、スクラップ投入時の衝撃等を受ける。吹付材は接着性に劣ると、溶損による消失を待たずに被補修面から剥離する。スラグラインは垂直壁面に位置することで、水平面あるいは傾斜面と違って吹付材が剥離しやすい箇所である。 The lining of an electric furnace for steel making is subjected to heating-cooling associated with the operation of the furnace, impact during scrap input, and the like. When the spray material is inferior in adhesiveness, it is peeled off from the repaired surface without waiting for disappearance due to melting damage. The slag line is located on the vertical wall surface, and unlike the horizontal or inclined surface, the spray material is easily peeled off.
吹付材の付着性は、結合剤の調整等による材料設計によって十分な改善を図ることができる。マグネシア−オリビン質吹付材の付着性は、マグネシア質吹付材に比べても何らそん色がない。しかし、製鋼用電気炉の内張りに対する吹付けにおいて、接着性において十分なものではなく、マグネシア−オリビン質がもつ耐食性、耐スラグ浸透性の効果を活かすことができない。 Adhesion of the spray material can be sufficiently improved by material design by adjusting the binder. The adhesion of the magnesia-olivine spray material is no different than that of the magnesia spray material. However, the spraying on the lining of a steelmaking electric furnace is not sufficient in adhesion, and the effects of the corrosion resistance and slag penetration resistance that magnesia-olivine has can not be utilized.
そこで本発明の課題は、マグネシア−オリビン質吹付材の接着性を改善し、マグネシア−オリビン質がもつ耐食性、耐スラグ浸透性の効果を活かして、製鋼用電気炉の操業条件下において優れた補修効果を発揮できるようにすることにある。 Therefore, the object of the present invention is to improve the adhesiveness of the magnesia-olivine spraying material and take advantage of the effects of the corrosion resistance and slag penetration resistance of the magnesia-olivine material, making it an excellent repair under the operating conditions of the electric furnace for steelmaking. It is to be able to demonstrate the effect.
本発明は製鋼用電気炉内張り補修用吹付材であって、その特徴とするところは、焼成オリビン25〜80質量%、残部が焼成マグネシアおよび/または電融マグネシアを主体とした粗粒、微粒に調整された耐火原料と、結合剤とを配合し、且つ前記耐火原料に占める粒度1mm以上の粗粒を焼成オリビンのみとするか、あるいは焼成オリビンの割合を焼成マグネシアおよび/または電融マグネシアより多くしたことにある。 The present invention is a spray material for repairing an electric furnace lining for steel making, characterized in that the olivine is 25 to 80% by mass, and the balance is coarse or fine particles mainly composed of calcined magnesia and / or electrofused magnesia. The adjusted refractory raw material and a binder are blended, and the coarse particles having a particle size of 1 mm or more in the refractory raw material are only fired olivine, or the ratio of the fired olivine is higher than that of fired magnesia and / or electrofused magnesia. It is to have done.
この本発明の吹付材によれば、製鋼用電気炉の操業条件下において優れた補修効果を発揮する。その理由は以下のとおりと考えられる。 According to the spray material of the present invention, an excellent repair effect is exhibited under the operating conditions of the steel furnace. The reason is considered as follows.
マグネシア−オリビン質吹付材において使用されるオリビンは、かんらん岩とも称される天然原料である。通常、事前に乾燥処理されているが、それには結晶水を含んでいる。そして、このオリビンを配合したマグネシア−オリビン質吹付材は、炉操業における高温を受けて一定温度域に達すると結晶水から水蒸気が発生し、その水蒸気圧が作用して被補修面に対する吹付材の接着性低下の原因となる。 The olivine used in the magnesia-olivine spray is a natural raw material also called peridotite. Usually, it is previously dried, but it contains water of crystallization. And, when the magnesia-olivine spray material containing this olivine is subjected to a high temperature in the furnace operation and reaches a certain temperature range, water vapor is generated from the crystal water, and the water vapor pressure acts on the surface to be repaired. It causes a decrease in adhesion.
本発明は後述のとおり、吹付材の熱膨張による接着性低下の抑制を図るために、オリビンを主として粗粒として使用する。吹付材は施工によって高温加熱を受けるが、粒度の違いから粗粒オリビンは微粒オリビンに比べて温度変化が小さい。また、比表面積も小さい。このため、粗粒オリビンにおいては、吹付材が被施工面に付着後、被補修面の残熱あるいは炉内高温雰囲気を受けて吹付け施工体が十分に昇温した後、結晶水が水蒸気となる。 As described later, the present invention mainly uses olivine as coarse particles in order to suppress adhesion deterioration due to thermal expansion of the spray material. Although spray material receives high temperature heating by construction, the change in temperature of coarse olivine is smaller than that of fine olivine due to the difference in particle size. Moreover, the specific surface area is also small. For this reason, in coarse-grained olivine, after the spray material adheres to the work surface, after the residual heat of the repaired surface or the high temperature atmosphere in the furnace is received and the spray work body is sufficiently heated, Become.
これに対し、本発明では予め焼成処理して結晶水を除去した焼成オリビンを使用する。これによって、オリビンに含まれる結晶水からの水蒸気が原因した接着性低下の問題が解消される。 On the other hand, in this invention, the baking olivine which baked previously and removed the crystal water is used. This eliminates the problem of reduced adhesiveness caused by water vapor from crystal water contained in olivine.
吹付け直後は例えオリビンからの水蒸気の発生があっても、結合剤等の作用で付着性が確保される。オリビンの結晶水が原因した接着性低下は、粗粒オリビンの使用によって顕在化する。焼成オリビン使用による接着性向上の効果は、オリビンを主として粗粒として使用する本発明特有の効果である。 Immediately after spraying, even if water vapor is generated from olivine, adhesion is ensured by the action of a binder or the like. Adhesion loss caused by olivine crystal water is manifested by the use of coarse olivine. The effect of improving the adhesiveness by using the baked olivine is an effect peculiar to the present invention in which olivine is mainly used as coarse particles.
マグネシアは耐火原料の中でも特に熱膨張が大きな原料である。この熱膨張の大きさが原因し、吹付材の被補修面との膨張差も接着性低下の一因である。一方、耐食性確保の面から、マグネシア−オリビン質吹付材において、このマグネシアの使用量を一定量以下に減らすことはできない。 Magnesia is a raw material with particularly large thermal expansion among refractory raw materials. Due to the magnitude of this thermal expansion, the difference in expansion from the repaired surface of the spray material also contributes to a decrease in adhesion. On the other hand, in terms of ensuring corrosion resistance, the amount of magnesia used cannot be reduced below a certain level in the magnesia-olivine spray material.
吹付材の膨張は、耐火原料のうち粗粒の膨張が大きく影響する。これに対し、微粒部は粒子間同士の間隙に膨張が吸収され、吹付材の膨張への影響が少ない。本発明ではこの知見から、膨張の影響が大きい粒度1mm以上の粗粒を熱膨張がマグネシアより小さい焼成オリビンを主体に配合した。これにより、吹付材の熱膨張を低減させると共に、焼成オリビン使用による前記した結晶水の問題解消の効果とが相まって、接着性の向上を図ることができた。 The expansion of the spray material is greatly influenced by the expansion of coarse particles in the refractory raw material. On the other hand, the expansion of the fine particle part is absorbed in the gap between the particles, and the influence on the expansion of the spray material is small. In the present invention, from this finding, coarse particles having a particle size of 1 mm or more having a large influence of expansion are mainly blended with baked olivine whose thermal expansion is smaller than magnesia. As a result, the thermal expansion of the spray material was reduced, and in combination with the effect of solving the above-mentioned problem of crystal water by using the fired olivine, the adhesiveness could be improved.
本発明は、焼成オリビンと組み合わせるマグネシアの一部または全部を、化学成分値でMgOを少なくとも60質量%含むマグネシア質および/またはマグネシア−スピネル質の耐火れんが廃材としてもよい。この耐火れんが廃材は、MgOを少なくとも60質量%含むことでマグネシアと同様、耐食性付与の効果がある。また、耐火れんが廃材の使用は、資源の有効利用の面からも好ましい。 In the present invention, a part or all of magnesia to be combined with the fired olivine may be used as a waste material of magnesia and / or magnesia-spinel refractory containing at least 60% by mass of MgO as a chemical component value. This refractory brick waste material has an effect of imparting corrosion resistance by including at least 60% by mass of MgO as in magnesia. The use of refractory brick waste is also preferable from the viewpoint of effective use of resources.
製鋼用電気炉内張りにおいて、スラグラインの位置は必ずしも明確でないこともあり、確実な補修の行うために、スラグラインの補修といえども実際には図1の模式図のとおり、その上下に対しても吹付け施工される。 In steel furnace electric furnace linings, the position of the slag line may not always be clear, and in order to perform reliable repairs, even though the slag line is repaired, in fact, as shown in the schematic diagram of FIG. Will also be sprayed.
スラグラインの上方は、溶鋼・スラグと直接接触しないことで、このスラグラインの上方に施工された吹付材施工体は中間温度域の状態で保たれる。その結果、施工水分の逸散が遅れ、水蒸気雰囲気下に長時間さらされることから、吹付材組成の中のマグネシアが消化する。 Since the upper part of the slag line is not in direct contact with the molten steel / slag, the spray material construction body constructed above the slag line is maintained in an intermediate temperature range. As a result, the dissipation of construction moisture is delayed and exposed to a steam atmosphere for a long time, so magnesia in the spray material composition is digested.
この消化は、ドロマイトと違って吹付施工体全体の強度を低下させるような顕著なものではないが、被補修面との界面の強度劣化を招き、接着性が低下する。吹付材施工体は、スラグラインとその上方とが一体組織であるため、スラグラインの上方の剥離が生じると、これに追随してスラグライン以下の箇所の吹付材施工体も剥離しやすくなる。 Unlike dolomite, this digestion is not so remarkable that it lowers the strength of the entire sprayed construction body, but it causes a deterioration in the strength of the interface with the repaired surface, resulting in a decrease in adhesiveness. Since the slag line and the upper part of the slag line are integrally formed in the spray material construction body, if the slag line is peeled upward, the spray material construction body in the portion below the slag line is easily peeled.
本発明においては、焼成オリビンと組み合わせるマグネシアとして、SiO2を1〜10質量%含むマグネシアを使用した場合、スラグラインの上方における吹付施工体の接着性がより一層向上する。これは、前記SiO2がマグネシアのMgO成分を水蒸気から遮断するガラス被膜となり、マグネシアの消化を防止し、被補修面との界面の強度劣化を防止することによる。 In the present invention, when magnesia containing 1 to 10 mass% of SiO 2 is used as magnesia to be combined with the fired olivine, the adhesiveness of the sprayed construction body above the slag line is further improved. This is because the SiO 2 becomes a glass coating that blocks the MgO component of magnesia from water vapor, thereby preventing digestion of magnesia and preventing deterioration of the strength of the interface with the repaired surface.
また、スラグラインの上方は溶鋼・スラグと直接接触しないために、スラグライン以下に比べて焼結が遅れる。この化学成分でSiO2を1〜10質量%含むマグネシアを使用した場合は、オリビンのFe2O3成分が比較的低温域で溶融し、低融物を生成してマグネシアのMgO成分と反応することで焼結が促進され、スラグラインの上方における強度付与の効果がある。 Moreover, since the upper part of the slag line is not in direct contact with the molten steel / slag, the sintering is delayed as compared with the slag line or lower. When magnesia containing 1 to 10% by mass of SiO 2 with this chemical component is used, the Fe 2 O 3 component of olivine melts at a relatively low temperature range, and a low melt is generated to react with the MgO component of magnesia. Thus, sintering is promoted, and there is an effect of imparting strength above the slag line.
この効果は、マグネシアに代えて化学成分でSiO2を1〜10質量%含むマグネシア質あるいはマグネシア−スピネル質の耐火れんが廃材を使用した場合も同様である。すなわち、SiO2がマグネシア質あるいはマグネシア−スピネル質の耐火れんが廃材のMgO成分を水蒸気から遮断するガラス被膜となり、消化を防止する。また、オリビンのFe2O3成分が比較的低温域で溶融し、低融物を生成して前記のMgO成分と反応して焼結が促進される。 This effect is the same when a magnesia or magnesia-spinel refractory brick containing 1 to 10% by mass of SiO 2 as a chemical component is used instead of magnesia. That is, SiO 2 is a magnesia or magnesia-spinel refractory brick that becomes a glass coating that blocks the MgO component of the waste material from water vapor, thereby preventing digestion. Further, the Fe 2 O 3 component of olivine is melted at a relatively low temperature range, and a low melt is generated and reacted with the MgO component to promote sintering.
そして、化学成分でSiO2を1〜10質量%以上含むこのマグネシアあるいは前記耐火れんが廃材の使用は、スラグラインより上方の吹付材施工体の接着性および強度を向上させ、ひいてはスラグラインも含めた吹付材施工体全体の接着性を向上させることができる。 The use of this magnesia or refractory brick waste material containing 1 to 10% by mass or more of SiO 2 as a chemical component improves the adhesion and strength of the sprayed material construction body above the slag line, and thus also includes the slag line. The adhesiveness of the entire sprayed material construction body can be improved.
本発明では耐火原料として、さらに耐火粘土を組み合わせることが好ましい。耐火粘土は化学成分でSiO2とAl2O3が主成分である。しかも超微粒子である。本発明では成分中、Al2O3が炉操業中の高温下において、マグネシアのMgO成分と反応してAl2O3−MgO系スピネルを生成し、吹付施工体組織を緻密化し、その強度および耐食性を向上させる。 In the present invention, it is preferable to further combine refractory clay as the refractory raw material. Refractory clay is a chemical component and is composed mainly of SiO 2 and Al 2 O 3 . Moreover, they are ultrafine particles. In the present invention, Al 2 O 3 reacts with the MgO component of magnesia at a high temperature during furnace operation to produce Al 2 O 3 —MgO-based spinel, densifying the sprayed body structure, Improve corrosion resistance.
本発明の製鋼用電気炉内張り補修用吹付材は、接着性において優れた効果を発揮し、マグネシア−オリビン質吹付材が有する耐食性、耐スラグ浸透性を活かすことができる。これによって、製鋼用電気炉の操業条件下において優れた補修効果を発揮できる。 The spraying material for repairing an electric furnace lining for steelmaking according to the present invention exhibits an excellent effect in adhesiveness, and can make use of the corrosion resistance and slag penetration resistance of the magnesia-olivine spraying material. As a result, an excellent repair effect can be exhibited under the operating conditions of the steel furnace.
本発明の吹付材で使用する焼成オリビンは、天然原料であるオリビン(かんらん岩)を焼成したものである。天然原料のオリビンは、化学成分的にはMgOとSiO2とを主成分とする。フォルステライト(2MgO・SiO2)、エンスタタイト(MgO・SiO)、ファイアライト(2FeO・SiO2)、サーべンタイン(3Mg0・2SiO2・2H2O)を主な鉱物相とし、その他ガラス質を含む。本発明ではこの天然原料のオリビンを焼成して使用する。その好ましい焼成温度は1000℃以上、さらに好ましくは1200〜1500℃である。 The fired olivine used in the spray material of the present invention is obtained by firing olivine (peridotite), which is a natural raw material. The natural raw material olivine is mainly composed of MgO and SiO 2 as chemical components. Forsterite (2MgO · SiO 2 ), Enstatite (MgO · SiO), Firelite (2FeO · SiO 2 ), Serpentine (3Mg0 · 2SiO 2 · 2H 2 O) are the main mineral phases, and other glassy materials Including. In the present invention, this natural raw material olivine is used after being fired. The preferable baking temperature is 1000 degreeC or more, More preferably, it is 1200-1500 degreeC.
吹付材の耐火原料に占める焼成オリビンの割合は、25質量%未満では接着性および耐スラグ浸透性において本発明の効果が得られない。80質量%を超えると耐食性が低下する。さらに好ましくは、30〜70質量%である。 If the ratio of the fired olivine in the fire-resistant raw material of the spray material is less than 25% by mass, the effect of the present invention cannot be obtained in adhesion and slag penetration resistance. When it exceeds 80 mass%, corrosion resistance will fall. More preferably, it is 30-70 mass%.
マグネシアは焼成マグネシアあるいは電融マグネシアとする。これらの両者の組み合わせでもよい。その割合は、耐火原料組成おいて、前記焼成オリビンの残部の主体とする。耐食性の面から、耐火原料に占める割合で15〜70質量%が好ましい。 The magnesia is calcined magnesia or electrofused magnesia. A combination of these two may also be used. The ratio is mainly composed of the remainder of the fired olivine in the refractory raw material composition. From the aspect of corrosion resistance, 15 to 70% by mass is preferable as a ratio to the refractory raw material.
スラグライン上方に対する施工において、接着性向上のために、ここで使用するマグネシアは化学成分値でSiO2を1〜10質量%、MgOを80質量%以上含む材質が好ましい。ここでSiO2の割合が1質量%未満ではスラグライン上方に対する吹付材の施工において接着性向上の効果が不十分である。SiO2の割合が10質量%を超えるとスラグラインにおいて耐食性の低下を招く。さらに好ましくは1〜6質量%である。また、耐食性の面からMgO成分は80質量%以上、好ましくは83〜98質量%とする。 In the construction on the upper side of the slag line, magnesia used here is preferably a material containing 1 to 10% by mass of SiO 2 and 80% by mass or more of MgO in terms of chemical component values in order to improve adhesion. Here, if the proportion of SiO 2 is less than 1% by mass, the effect of improving the adhesiveness is insufficient in the construction of the spray material on the upper side of the slag line. When the proportion of SiO 2 exceeds 10% by mass, the corrosion resistance is lowered in the slag line. More preferably, it is 1-6 mass%. From the viewpoint of corrosion resistance, the MgO component is 80% by mass or more, preferably 83 to 98% by mass.
化学成分値でSiO2を1〜10質量%、MgOを80質量%以上含むこのマグシアの製造は、合成マグネシアの場合、焼成マグネシアであっては例えば海水から抽出した水酸化マグネシウムにシリカ粉を添加し、焼成する。溶融マグネシアの場合は前記焼成マグネシアを電気炉溶融して得ることができる。天然マグネシアの場合は、焼成あるいは電気炉溶融後において、化学成分値でSiO2が1〜10質量%、MgOが80質量%以上となる天然マグネシアを選択使用する。 In the case of synthetic magnesia, the production of this magnesia containing 1 to 10 mass% of SiO 2 and 80 mass% or more of MgO in terms of chemical component values is a calcined magnesia. For example, silica powder is added to magnesium hydroxide extracted from seawater And firing. In the case of molten magnesia, the fired magnesia can be obtained by melting in an electric furnace. For natural magnesia, after firing or electric furnace melting, SiO 2 in chemical component value from 1 to 10 wt%, MgO selects using natural magnesia as a 80% by mass or more.
前記のマグネシアに代えて使用することができる、マグネシア質あるいはマグネシア−スピネル質の耐火れんが廃材は、化学成分値でMgOを少なくとも60質量%含むものを使用する。MgO成分が60質量%未満では耐食性において本発明の効果が得られない。 As the magnesia or magnesia-spinel refractory brick waste that can be used in place of the magnesia, a material containing at least 60% by mass of MgO as a chemical component value is used. If the MgO component is less than 60% by mass, the effects of the present invention cannot be obtained in corrosion resistance.
ここで、マグネシア質耐火れんが廃材は、耐火原料に焼成マグネシアを主材とした焼成れんがである。一方、マグネシア−スピネル質れんがは、耐火原料に焼成マグネシアとAl2O3−MgO系焼成スピネルとを主材とした焼成れんがである。この耐火れんが廃材は例えば使用後品から入手し、粉砕によって任意粒度に調整して使用する。 Here, the magnesia refractory brick waste is fired brick whose main material is fired magnesia. On the other hand, the magnesia-spinel brick is a fired brick mainly composed of fired magnesia and Al 2 O 3 —MgO-based fired spinel as a refractory raw material. This refractory brick waste material is obtained from, for example, a product after use, and adjusted to an arbitrary particle size by pulverization.
マグネシア質あるいはマグネシア−スピネル質の耐火れんが廃材は、例えば結合剤にシリカ超微粉、粘土等を使用した場合、SiO2量が多くなる。スラグラインの上方に対する吹付けにおいて十分な接着性を得るためには、マグネシア質あるいはマグネシア−スピネル質の耐火れんが廃材の中からSiO2を1〜10質量%含む材質を選択し、使用する。 The magnesia or magnesia-spinel refractory brick waste material increases the amount of SiO 2 when, for example, ultrafine silica powder or clay is used as the binder. In order to obtain sufficient adhesion in spraying over the slag line, a magnesia or magnesia-spinel refractory brick is selected from a waste material containing 1 to 10% by mass of SiO 2 and used.
焼成オリビン、マグネシア、耐火れんが廃材の粒度は、施工体の密充填化を図るために粗粒、微粒に調整される。最大粒径は従来技術と同様に2〜5mmが好ましい。粒度1mm以上の粗粒の割合についても従来の吹付材と特に変わり無く、好ましくは50〜75質量%である。 The particle size of the baked olivine, magnesia, and refractory brick waste is adjusted to coarse and fine in order to achieve close packing of the construction body. The maximum particle size is preferably 2 to 5 mm as in the prior art. The ratio of coarse particles having a particle size of 1 mm or more is also not particularly different from that of conventional spray materials, and is preferably 50 to 75% by mass.
本発明において、耐火原料として焼成オリビンとマグネシアの組み合わせにおいては、この耐火原料中の粒度1mm以上の粗粒を焼成オリビンのみとするか、あるいはマグネシアより焼成オリビンの割合を多くする。また、耐火原料として焼成オリビンとマグネシアの組み合わせにおいて、マグネシアの一部又は全部を前記した耐火れんが廃材とした場合、この耐火原料中の粒度1mm以上の粗粒を焼成オリビンのみとするか、あるいはマグネシアまたはマグネシアと前記耐火れんが廃材との合計量より焼成オリビンの割合を多くする。 In the present invention, in the combination of calcined olivine and magnesia as the refractory raw material, the coarse particles having a particle size of 1 mm or more in the refractory raw material are only calcined olivine, or the ratio of the calcined olivine is larger than that of magnesia. Further, in the combination of fired olivine and magnesia as the refractory raw material, when a part or all of magnesia is used as the refractory brick as a waste material, the coarse particles having a particle size of 1 mm or more in the refractory raw material are only fired olivine, or magnesia. Or the ratio of baking olivine is increased rather than the total amount of magnesia and the said refractory brick waste material.
粒度1mm以上の粗粒において、焼成オリビンの割合が少ないと接着強度において、本発明の効果が得られない。さらに好ましくは、粒度1mm以上の粗粒において焼成オリビンの割合がマグネシアまたはマグネシアと前記耐火れんが廃材との合計量より1.2倍以上多くする。 In the case of coarse particles having a particle size of 1 mm or more, if the ratio of the fired olivine is small, the effect of the present invention cannot be obtained in the adhesive strength. More preferably, the ratio of the calcined olivine in the coarse particles having a particle size of 1 mm or more is 1.2 times or more larger than the total amount of magnesia or magnesia and the refractory brick.
耐火原料の粒度調整は篩によって調整することができる。本発明において粒度1mm以上とは目開き1mmの篩の篩上に相当する。逆に粒度1mm未満とは、目開き1mmの篩の篩下である。 The particle size adjustment of the refractory raw material can be adjusted by a sieve. In the present invention, the particle size of 1 mm or more corresponds to a sieve having a mesh size of 1 mm. On the other hand, a particle size of less than 1 mm is a sieve under a sieve having an opening of 1 mm.
耐火粘土は、具体例はカオリン、ボールクレー、ベントナイト、水ひ粘土が挙げられる。その使用量は、吹付材の耐火原料に占める割合で10質量%以下とする。10質量%を超えると耐火粘土のSiO2成分がSiO2系の低融物を生成し、吹付材の耐食性が低下する。耐火粘土により吹付施工体の緻密化の効果を十分なものにするには、少なくとも0.5質量%であることが好ましい。 Specific examples of the refractory clay include kaolin, ball clay, bentonite, and hydrated clay. The amount used is 10% by mass or less as a ratio of the spray material to the refractory raw material. If it exceeds 10% by mass, the SiO 2 component of the refractory clay produces a SiO 2 -based low melt, and the corrosion resistance of the spraying material is reduced. In order to make the effect of densification of a spray construction body sufficient with refractory clay, it is preferable that it is at least 0.5 mass%.
以上のオリビン、マグネシア、耐火粘土以外にも、本発明を損なわない範囲であれば他の耐火原料を配合してもよい。例えば揮発シリカ、超微粉アルミナ等の微量の添加である。炭素あるいは炭化珪素等の炭素系原料は他の耐火原料との焼結の悪さから、接着性を低下させる。炭素系原料を使用する場合は、耐火原料に占める割合で5質量%未満に留めることが好ましい。 In addition to the above olivine, magnesia, and refractory clay, other refractory raw materials may be added as long as the present invention is not impaired. For example, a small amount of addition of volatile silica, ultrafine powder alumina, or the like. Carbon-based raw materials such as carbon or silicon carbide lower the adhesion due to poor sintering with other refractory raw materials. When using a carbon-type raw material, it is preferable to keep in less than 5 mass% in the ratio occupied to a refractory raw material.
結合剤は特に限定されるものではない。リン酸ソーダ、ヘキサメタリン酸ソーダ、リン酸カリ、リン酸カルシウムなどのリン酸塩、珪酸ソーダ、メタ珪酸ソーダ、珪酸カリなどの珪酸塩、あるいはアルミナセメント、ポルトランドセメント等である。その添加量は耐火原料に対する割合で、外掛けで1〜15質量%が好ましい。更に好ましくは3〜10質量%である。また、結合剤の種類によっては、さらに硬化促進剤を添加する。硬化促進剤の具体例としては、消石灰、生石灰、炭酸カルシウム等のカルシウム塩である。 The binder is not particularly limited. Examples thereof include phosphates such as sodium phosphate, hexametaphosphate, potassium phosphate and calcium phosphate, silicates such as sodium silicate, sodium metasilicate and potassium silicate, alumina cement, Portland cement and the like. The addition amount is a ratio with respect to the refractory raw material and is preferably 1 to 15% by mass as an outer shell. More preferably, it is 3-10 mass%. Depending on the type of binder, a curing accelerator is further added. Specific examples of the curing accelerator include calcium salts such as slaked lime, quicklime, and calcium carbonate.
また、必要によっては、ファイバー類、金属粉、分散剤、乳酸アルミニウム類、CMC等を加してもよい。 Moreover, you may add fibers, metal powder, a dispersing agent, aluminum lactates, CMC etc. as needed.
ファイバー類の具体例は、ポリプロピレン、ナイロン、PVA、ビニロン、ポリエチレン、アクリル、ポリエステル、パルプ、紙繊維、セピオライト等である。耐火原料に対する割合で、外掛0.05〜1質量%の添加が好ましい。 Specific examples of the fibers are polypropylene, nylon, PVA, vinylon, polyethylene, acrylic, polyester, pulp, paper fiber, sepiolite and the like. Addition of 0.05 to 1% by mass of the outer shell is preferred as a ratio to the refractory raw material.
以上の配合物よりなる吹付材は、例えば任意の吹付装置を使用し、乾式法にて施工する。すなわち、吹付材を吹付装置にてノズルへ搬送し、ノズルあるいはノズル近傍にて施工水を添加し、吹付ける。この際、発塵防止のために施工水の一部を予め吹付材に添加しておいてもよい。 The spray material consisting of the above composition is constructed by a dry method using, for example, an arbitrary spray device. That is, a spray material is conveyed to a nozzle with a spraying apparatus, and construction water is added or sprayed at or near the nozzle. At this time, a part of the construction water may be added to the spray material in advance to prevent dust generation.
表1は、各例の吹付材に使用した耐火原料の化学成分値を示す。オリビンは110℃での加熱乾燥処理品である。焼成オリビンはロータリーキルンにて1400℃で焼成処理したものである。また、マグネシア−スピネル質耐火れんが廃材は、セメントロータリーキルンの内張り使用後品から得たものである。表2、表3は、各例の吹付材の配合組成と、その試験結果である。 Table 1 shows the chemical component values of the refractory raw materials used for the spray materials of each example. Olivine is a heat-dried product at 110 ° C. The fired olivine is fired at 1400 ° C. in a rotary kiln. Also, the magnesia-spinel refractory brick waste material was obtained from a cement rotary kiln after use of the lining. Tables 2 and 3 show the blending compositions of the spray materials of each example and the test results.
表2、表3において、耐火原料の粒度はJISふるい目開きによる目開き4mm、2mm、1mm、0.5mm、0.075mmの各篩を使用して調整した。粒度4〜1mmについては、4mmの篩下のものについて、さらに1mmの篩で1mm未満を取り除いて調整した。焼成オリビンとオリビンのグループと、焼成マグネシア、電融マグネシア、耐火れんが廃材とのグループに区分けし、それぞれの耐火原料全体に占める粒度1mm以上の合計量を示しているが、例えば2mm未満については、この2mmの篩下に含まれる1mm以上の粒度についても、耐火原料全体に占める粒度1mm以上の合計量に含ませた。 In Tables 2 and 3, the particle size of the refractory raw material was adjusted using sieves of 4 mm, 2 mm, 1 mm, 0.5 mm, and 0.075 mm with JIS sieve openings. The particle size of 4 to 1 mm was adjusted by removing less than 1 mm with a 1 mm sieve for those under a 4 mm sieve. The group of fired olivine and olivine and the group of fired magnesia, electrofused magnesia, and refractory bricks are classified into waste materials, and shows the total amount of the particle size of 1 mm or more in each refractory raw material, but for example, less than 2 mm, The particle size of 1 mm or more contained in the 2 mm sieve was also included in the total amount of particle size of 1 mm or more in the entire refractory raw material.
吹付装置としてロテクターガンを使用し、各例の吹付材を乾式法にて施工し、試験した。施工水は吹付材全体に対して外掛け24〜28質量%とした。被施工面はアルミナ質焼成れんがのれんが積みとした。この被施工面を表面温度約800℃に加熱し、熱間吹付補修を想定して吹付けた。 A protector gun was used as a spraying device, and the spraying materials of each example were constructed by a dry method and tested. The construction water was 24 to 28% by mass of the outer coating with respect to the entire spray material. The work surface was made of alumina fired bricks. This work surface was heated to a surface temperature of about 800 ° C. and sprayed assuming hot spray repair.
接着性は、吹付材が被施工面に接着した状態で切り出し、1000℃の加熱試験電気炉に入れ、30分間加熱後、加熱試験電気炉から引き出して空冷し、この加熱−冷却を3回繰り返した後、被施工面のアルミナ質焼成れんが対する吹付材の接着せん断応力を測定した。耐食性は、製鋼用電気炉スラグを侵食剤とし、1650℃での回転侵食試験を行い、損耗寸法を測定した。耐スラグ浸透性は、この回転侵食試験後、スラグ浸透寸法を測定した。 The adhesion is cut out with the spraying material adhered to the work surface, placed in a 1000 ° C. heating test electric furnace, heated for 30 minutes, then pulled out of the heating test electric furnace and air-cooled, and this heating-cooling is repeated three times. After that, the adhesive shear stress of the sprayed material against the alumina fired brick on the work surface was measured. Corrosion resistance was measured by conducting a rotary erosion test at 1650 ° C. using an electric furnace slag for steel making as an erodant and measuring the wear size. For slag penetration resistance, the slag penetration dimension was measured after this rotary erosion test.
実機試験では、前記した吹付装置を用いて、実施例、比較例の中からその一部の吹付材を100t製鋼用電気炉の内張りに対し、先行損傷部位であるスラグラインを主体に吹付けた。その際、炉壁表面温度は残熱によって800〜1000℃であった。スラグライン上方に対する接着性の試験は、吹付け施工後の吹付材について、吹付材が寿命になるまでの間の接着持続力を観察し、評価した(○…接着性良、△…接着性やや劣る、△…接着性劣る)。耐用性の試験は、吹付材が寿命となるまでの、製鋼用電気炉の使用回数で求めた。
本発明実施例は、接着性、耐スラグ浸透性、耐食性のいずれにおいても優れた効果を発揮した。中でも化学成分値でSiO2の含有量が1質量%を超えるマグネシアあるいは耐火れんが廃材を使用した例では、実機試験においてスラグライン上方に対しての接着性に優れる結果、その耐用性が一層向上している。 The examples of the present invention exhibited excellent effects in any of adhesiveness, slag penetration resistance, and corrosion resistance. Above all in the case in which the content of SiO 2 was used magnesia or refractory brick waste more than 1 wt% in the chemical component values, the result is excellent in adhesion with respect to the slag line upward in physical testing, its durability is further improved ing.
これに対し、比較例1は110℃にて乾燥処理したオリビンを使用した例であり、接着性に劣る。焼成オリビンの量が本発明で限定した範囲より少ない比較例2と、オリビンを使用していない比較例6は、接着性および耐スラグ浸透性に劣る。 On the other hand, Comparative Example 1 is an example using olivine dried at 110 ° C. and is inferior in adhesiveness. Comparative Example 2 in which the amount of baked olivine is less than the range defined in the present invention and Comparative Example 6 in which no olivine is used are inferior in adhesion and slag penetration resistance.
比較例3、7は、焼成オリビンの量が本発明で限定した範囲より多く、耐食性に劣る。 比較例4、8は、焼成オリビン量は満たすが1mm以上の粗粒において焼成オリビンを使用しておらず、接着性および耐食性に劣る。比較例5、9は、焼成オリビン量は満たすが1mm以上の粗粒においてマグネシアの量が多い例で接着性および耐食性に劣る。 In Comparative Examples 3 and 7, the amount of baked olivine is larger than the range limited in the present invention, and is inferior in corrosion resistance. Comparative Examples 4 and 8 satisfy the calcined olivine amount but do not use calcined olivine in coarse particles of 1 mm or more, and are inferior in adhesiveness and corrosion resistance. Comparative Examples 5 and 9 are examples in which the amount of magnesia is large in coarse grains of 1 mm or more, although the amount of fired olivine is satisfied, and the adhesiveness and corrosion resistance are poor.
1 スラグライン
2 吹付材
3 MgO−C質れんが
4 水冷ジャケット
5 内張りれんが
6 耐火スタンプ材
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