JP2007302521A - 熱間焼付け補修材 - Google Patents

Abstract

【課題】操業度が高く、補修時間が長くとれない状況下で、傾斜した要補修部位をめがけて投げ込みした際に、その場所で飛散することなく施工体を形成できる熱間焼付け補修材を提供する。
【解決手段】粒度調整された塩基性耐火骨材１００質量部に対し、熱間でカーボン結合を形成する物質５〜３０質量部、および非水系溶媒０．１〜５質量部を配合した。このような配合組成とすることで、配合混練時に塩基性耐火骨材および熱間でカーボン結合を形成する物質が非水系溶媒により適度に湿潤され、塩基性耐火骨材の粗粒の周りに微粉がまぶされた状態となる。このため、炉内に投入され高温の炉壁に衝突した際に微粉部分も飛散することなく、設計された粒度構成を保持したままその場所にとどまり保形性が発揮される。
【選択図】なし

Description

本発明は各種精錬炉や容器などの炉壁を熱間で補修するための熱間焼付け補修材に関する。

各種精錬炉や容器の炉壁の熱間補修として、吹付け補修、焼付け補修などが実施されている。代表的な精錬炉である転炉を例にとれば、補修時には炉を傾動させて行うが、一般的には、その状態で炉壁の傾斜した面あるいは垂直面には吹付け補修、水平な炉壁面には焼付け補修が実施されている。

吹付けによる補修は補修材を多量の水と共に炉壁に吹付けるため、施工体は多孔質なものとなりやすく、十分な耐用が得られにくいものとなる。また、補修を実施するにあたっては、事前に吹付け用タンクへの材料投入、所定位置への吹付け機の移動、材料および水用ホースの接続等の準備が必要であり、操業の合間に補修および準備、片付けを行うため、操業度が高い場合には時間の確保が困難で補修が実施できないという問題がある。

焼付け補修は、数１００ｋｇ〜１ｔ強の材料が入ったフレキシブルコンテナバッグをスクラップシュートにより炉内に投入するか、あるいは１〜３ｋｇ程度の材料を入れた袋を炉内に手投げする方法が一般的であり、補修に必要な時間は吹付け補修に比較すると短い。この方法で使用される材料としては、例えば特許文献１に耐火材料、アセトアニリド類および熱間でカーボン結合を形成する物質よりなる熱間焼付補修材が開示されている。

この特許文献１に記載された補修材は、炉内に投入された際、アセトアニリド類が溶融して流動促進剤として作用し、炉を傾動することにより要補修箇所に流動移動する。その後、炉の保有する熱により、炉の内張りれんがに焼き付けられ、施工体はカーボン結合を形成し、補修材として強固な組織を形成する。しかし、この補修材は、アセトアニリド類が熱間で溶融することを利用して熱間での流動性を向上させるようにしたものであり、必然的に、その施工部位は水平で平らな壁面に限定される。

これに対して、特許文献２には、塩基性耐火材１００重量部に対し、粉状レゾール型フェノール樹脂２〜１１重量部、粒状ピッチ６〜２２重量部を添加してなる転炉出鋼口の熱間補修材が開示されている。この補修材は転炉出鋼口に施工した際、曲面を有する形状に施工体を形成できる保形性を有している材料である。
特開平９−８７０４８号公報 特開昭６２−２３８３１６号公報

特許文献２に記載の補修材は、転炉の出鋼口用の補修材であり、粉状の補修材を出鋼口内にコテ等の器具を使用して投入し、器具で均すことで曲面を形成し、保形性を発揮させるものである。つまり、出鋼口のように炉前から器具が届く部位であれば補修できるが、転炉炉内の傾斜した炉壁については、１〜３ｋｇ程度の材料を入れた袋を炉内に手投げする方法で施工したとしても、袋が炉壁に当たった瞬間に材料が飛散し、目的の部位に施工体を形成するには不向きな材料である。

そこで、本発明は、操業度が高く、補修時間が長くとれない状況下で、傾斜した要補修部位をめがけて投げ込みした際に、その場所で飛散することなく施工体を形成できる熱間焼付け補修材を提供することを課題とする。

本発明は、粒度調整された塩基性耐火骨材１００質量部に対し、熱間でカーボン結合を形成する物質５〜３０質量部、および非水系溶媒０．１〜５質量部を配合してなる熱間焼付け補修材である。

本発明の構成とすることで、配合混練時に塩基性耐火骨材および熱間でカーボン結合を形成する物質が非水系溶媒により適度に湿潤され、塩基性耐火骨材の粗粒の周りに微粉がまぶされた状態となる。このため、炉内に投入され高温の炉壁に衝突した際に微粉部分も飛散することなく、設計された粒度構成を保持したままその場所にとどまり保形性が発揮される。

このため、傾斜した炉壁に施工しても流動、飛散することなく、目的とする箇所に施工体を形成でき、良好な補修効果を得ることができる。しかも、適当な量を袋詰めした材料を準備し、炉内に投げ込む方法で施工できるため、吹付け補修のような準備、片付け作業が不要であることにより、操業度が高い炉でも、短時間のうちに補修が可能である。

本発明に使用する塩基性耐火骨材としては、マグネシア、カルシア、ドロマイトなどの耐火材料を適宜粒度調整して使用することができる。粒度調整は、施工部位や材質などに応じて行い、例えば、ＪＩＳふるい目の開きによる測定で、粒径１ｍｍ以上のものが３０〜５０質量部を、粒径０．１２５ｍｍ以上、１ｍｍ未満のものが２５〜４５質量部を、粒径０．１２５ｍｍ未満のものが１５〜３５質量部をそれぞれ占めるように粒度調整することが好ましく、これにより、本発明の上記効果をより高めることができる。

熱間でカーボン結合を形成する物質としては、通常の有機系結合剤として使用されているピッチ、タール類やフェノール樹脂類を単独あるいは２種以上併用で使用できる。その配合量は塩基性耐火骨材１００質量部に対し５〜３０質量部とする。この配合量が５質量部未満では、カーボン結合が十分に形成されず、強度および接着性に劣る施工体となり、３０質量部を超えると施工体の気孔率が高く、スラグに対する耐食性が低下する。なお、後述する非水系溶媒の中にも熱間でカーボン結合を形成しうるものが含まれるが、非水系溶媒は本発明で必須の構成要件としているので、ここでいう「熱間でカーボン結合を形成する物質」とは、後述する非水系溶媒を除く概念とする。

非水系溶媒としては、上記の配合材料を混練した際に適度な湿潤性を付与できるものが使用できるが、アセトアニリド、アセト酢酸アニリド、アセトアニリドおよびアセト酢酸アニリドのメチル・ジメチル誘導体類、クマロン樹脂、ε−カプロラクタム等のラクタム類、ｐ−ｔ−ブチルフェノール、ｐ−オクチルフェノール（以下、アセトアニリド等という。）は、施工時に流動性が高くなりすぎるため、これらは本発明には不適である。したがって、本発明でいう「非水系溶媒」とは、上記アセトアニリド等を除くものとする。すなわち、本発明に使用する非水系溶媒は、例えば６００℃以上の熱間で流動性が向上しないか、又は６００℃以上の熱間において上記アセトアニリド等よりも流動性が向上しにくいものであることが好ましい。具体的には、重油、軽油等の石油類、大豆油、紅花油、オリーブ油、しそ油、ごま油、あまに油、シリコンオイル等の人工油脂、アントラセン、エチレングリコール等のアルコール類が単独あるいは２種以上の併用で使用できる。

なお、上述した熱間でカーボン結合を形成する物質としてピッチやタール類を用いる場合は、その非水系溶媒として石油類や人工油脂を用いることが好ましい。また、熱間でカーボン結合を形成する物質としてフェノール樹脂を用いる場合は、その非水系溶媒としてアルコール類を用いることが好ましい。熱間でカーボン結合を形成する物質としてピッチやタール類とフェノール樹脂とを併用する場合は、それらの非水系溶媒として石油類や人工油脂とアルコール類とを併用することが好ましい。

非水系溶媒の配合量は、塩基性耐火骨材１００質量部に対し０．１〜５質量部とする。この範囲の配合量であれば、材料は若干しっとりした触感を有しており、投げ込んだ箇所で保形性を発揮し、飛散することなく補修材として施工体を形成する。この配合量が０．１質量部未満では、補修材が投げ込まれた際に、飛散して目的とする箇所への施工が困難であり、５質量部を超えると、補修材が流動して目的箇所から移動する可能性が高い。

なお、非水系溶媒の配合量は、塩基性耐火骨材１００質量部に対し、０．１質量部以上、３質量部未満であることが好ましく、０．１質量部以上、２質量部未満であることがより好ましく、０．１質量部以上、１．５質量部未満であることが最も好ましい。このようにすることで、補修材の保形性のさらなる向上が図られるとともに、飛散の防止効果をさらに高めることができる。

本発明の補修材では、その他に材料の性能に悪影響を及ぼさない範囲で、炭素材料、炭化ケイ素、窒化ケイ素などの非酸化物、アルミニウム、シリコン、マグネシウム等の金属粉末などの添加も可能である。

［実施例１］
ＪＩＳふるい目の開きによる測定で、粒径１ｍｍ以上のものが４０質量部を、粒径０．１２５ｍｍ以上、１ｍｍ未満のものが３５質量部を、粒径０．１２５ｍｍ未満のものが２５質量部をそれぞれ占めるように粒度調整されたマグネシア１００質量部に対し、熱間でカーボン結合を形成する物質としてピッチ２０質量部、非水系溶媒としてＡ重油１質量部、金属粉末としてアルミニウム粉末１質量部を配合、混練し補修材を得た。この補修材３ｋｇを袋詰めした状態で準備し、転炉を傾動させた状態でスラグラインからトラニオン壁にかけた円弧斜面となる炉壁をめがけて約３００ｋｇを投げ込んだ。補修材は、飛散することなく傾斜した炉壁に盛り上がり、炉の保有熱により焼き付けられ良好な施工体を形成した。その後、転炉は稼動され、５ヒート後施工体の約７０％の残存が確認され良好な耐用を示した。

［実施例２］
ＪＩＳふるい目の開きによる測定で、粒径１ｍｍ以上のものが４０質量部を、粒径０．１２５ｍｍ以上、１ｍｍ未満のものが３５質量部を、粒径０．１２５ｍｍ未満のものが２５質量部をそれぞれ占めるように粒度調整されたマグネシア１００質量部に対し、熱間でカーボン結合を形成する物質としてピッチ１０質量部および粉末フェノール樹脂５質量部、非水系溶媒としてエチレングリコール１質量部を配合、混練し補修材を得た。この補修材を実施例１と同様の方法で、同様の箇所に投げ込んだ。補修材は、飛散することなく傾斜した炉壁に盛り上がり、炉の保有熱により焼き付けられ良好な施工体を形成した。その後、転炉は稼動され、５ヒート後施工体の約６０％の残存が確認され良好な耐用を示した。

［比較例１］
ＪＩＳふるい目の開きによる測定で、粒径１ｍｍ以上のものが４０質量部を、粒径０．１２５ｍｍ以上、１ｍｍ未満のものが３５質量部を、粒径０．１２５ｍｍ未満のものが２５質量部をそれぞれ占めるように粒度調整されたマグネシア１００質量部に対し、熱間でカーボン結合を形成する物質としてピッチ２０質量部、金属粉末としてアルミニウム粉末１質量部を配合、混練し補修材を得た。すなわち、この補修材は、本発明において必須の非水系溶媒が配合されていない。この補修材を実施例１と同様の方法で、同様の箇所に投げ込んだ。補修材は投げ込んだ際に激しく飛散し、広い範囲にひろがったため、施工体の厚さは薄く、目的とする箇所にわずかしか存在せず、５ヒート後の残存はほとんど認められなかった。

［比較例２］
ＪＩＳふるい目の開きによる測定で、粒径１ｍｍ以上のものが４０質量部を、粒径０．１２５ｍｍ以上、１ｍｍ未満のものが３５質量部を、粒径０．１２５ｍｍ未満のものが２５質量部をそれぞれ占めるように粒度調整されたマグネシア１００質量部に対し、熱間でカーボン結合を形成する物質としてピッチ１０質量部および粉末フェノール樹脂５質量部、金属粉末としてアルミニウム粉末１質量部、非水系溶媒としてアセトアニリド５質量部を配合、混練し補修材を得た。すなわち、この補修材には非水系溶媒は配合されているものの、それが熱間で流動性が向上するアセトアニリドであり、本発明の範囲外である。この補修材を実施例１と同様の方法で、同様の箇所に投げ込んだ。補修材は流動状態になり全量が装入壁に移動し、目的とする傾斜した炉壁にはまったく残らなかった。５ヒート後の観察で、装入壁に移動した施工体は約６０％の残存が認められたが、目的とするスラグラインからトラニオン壁にかけての補修効果は無かった。

［比較例３］
ＪＩＳふるい目の開きによる測定で、粒径１ｍｍ以上のものが４０質量部を、粒径０．１２５ｍｍ以上、１ｍｍ未満のものが３５質量部を、粒径０．１２５ｍｍ未満のものが２５質量部をそれぞれ占めるように粒度調整されたマグネシア１００質量部に対し、熱間でカーボン結合を形成する物質としてピッチ１０質量部および粉末フェノール樹脂５質量部、非水系溶媒としてＡ重油５質量部およびオリーブ油３質量部、金属粉末としてアルミニウム粉末１質量部を配合、混練し補修材を得た。すなわち、この補修材は非水系溶媒の配合量が合計で８質量部と多く、本発明の範囲外である。この補修材を実施例１と同様の方法で、同様の箇所に投げ込んだ。補修材は流動状態になり全量が装入壁に移動し、目的とする傾斜した炉壁にはまったく残らなかった。５ヒート後の観察で、装入壁に移動した施工体は約２０％の残存が認められたが、目的とするスラグラインからトラニオン壁にかけての補修効果は無かった。

Claims (2)

1. 粒度調整された塩基性耐火骨材１００質量部に対し、熱間でカーボン結合を形成する物質５〜３０質量部、および非水系溶媒０．１〜５質量部を配合してなる熱間焼付け補修材。
2. 前記非水系溶媒が、石油類、人工油脂、およびアルコール類からなる群より選ばれる１種以上である請求項１に記載の熱間焼付け補修材。