JP2013257169A - Method of measuring hot adhesive strength of monolithic refractory - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、不定形耐火物の熱間接着強度の測定方法に関する。 The present invention relates to a method for measuring the hot bond strength of an amorphous refractory.
剥離,欠損等の損傷を受けた耐火物や、耐火物構造体の亀裂の補修においては、耐火物そのものを取り替える方法があるが、簡易かつ安価に補修する方法として、不定形耐火物を吹付け装置で損傷部に吹付け、耐火物の欠落部や亀裂部に不定形耐火物を充填,肉盛りする補修方法が多用される。本発明においては、吹付け補修に使用される不定形耐火物を「吹付材」とも称する。 In repairing cracked refractories and refractory structures that have been damaged due to peeling, chipping, etc., there is a method to replace the refractory itself. A repair method is often used in which a device is sprayed on a damaged part, and a missing part or a crack part of the refractory is filled and filled with an irregular refractory. In the present invention, the irregular refractory used for spray repair is also referred to as “spray material”.
例えば、特許文献1には、加熱装置を有する箱状体の前壁または横壁に吹付孔を有し、吹付孔にほぼ対向して後壁に装入孔を穿設するとともに、装入孔の軸線方向に引張り力を加え得る引張装置を具備し、吹付材の接着強度を、熱間において簡便かつ正確に測定できる吹付材の接着強度測定装置に係る発明が開示されている。
For example,
また、特許文献2には、加熱装置を有する箱状体の前壁または横壁に吹付孔を有し、吹付孔にほぼ対向して脱着可能な被接着体装入孔を有するパネルを配設し、被接着体の軸方向にロードセルを介して引張り機構を設けた、耐火物の熱間接着強度測定装置に係る発明が開示されている。
Further, in
吹付け補修の従来の評価方法は、吹付材自身の強度や気孔率等の品質評価や、特許文献1,2に開示されるように耐火物と不定形耐火物との接着性を評価する方法が採られていた。
Conventional evaluation methods for spray repair include quality evaluation such as strength and porosity of the spray material itself, and evaluation of adhesion between the refractory and the irregular refractory as disclosed in
特許文献1,2により開示される接着強度測定装置では、耐火物と吹付材との接着強度を定量評価できるものの、吹付材の吹付け条件が、耐火物面と吹付材の吐出方向が垂直かつ、吹付面積が十分確保された状態であることとされており、補修する耐火物の損傷条件が異なった場合には吹付け条件も変わるため、評価の信頼性に問題がある。
In the adhesive strength measuring apparatus disclosed in
例えば、複数の煉瓦で構成された煉瓦構築物において、経年劣化による煉瓦間の目地開きや亀裂に対しての吹付補修では、目地や亀裂に対して吹付材の吹付けを行うが、吹付材が目地や亀裂に十分に侵入して煉瓦同士を接着しなければ、劣化した煉瓦構築物は補強されない。 For example, in a brick structure composed of a plurality of bricks, in spray repair for joint opening and cracks between bricks due to aging deterioration, spray material is sprayed on joints and cracks. If the brick is not sufficiently penetrated and the bricks are bonded together, the deteriorated brick structure is not reinforced.
このため、損傷を受けた耐火物の吹付け補修における接着強度を評価する際には、耐火物と吹付材との接着性だけではなくて、例えば、接着しようとする隙間への吹付材の侵入性といった、被吹付け面の状態を加味して吹付材の接着強度を評価したうえで、損傷の種類に応じた吹付材を使用して補修する必要がある。 For this reason, when assessing the adhesive strength in spray repair of damaged refractories, not only the adhesion between the refractory and the spray material, but also, for example, the intrusion of the spray material into the gap to be bonded It is necessary to repair using a spraying material according to the type of damage after evaluating the adhesive strength of the spraying material in consideration of the condition of the surface to be sprayed, such as property.
特許文献1、2により開示された方法では、吹付け方向と被吹付け面が垂直に配置され、一定の面積の被吹付け面に吹付材を接触させることを前提とする。しかし、損傷状況によっては煉瓦目地,亀裂等の隙間に向けて吹付材の吹き付けを行うなど、吹付け方向と被吹付け面が垂直でないことがあり、このような場合には特許文献1、2により開示された方法では吹付材の接着強度を正確に評価することができない。
In the methods disclosed in
また、被吹付け面積が十分に確保されている場合であっても、吹付材の侵入性が悪ければ、被吹付け面と吹付材との接着面積が不十分となり、吹付材の性能を十分に発揮できないこともある。このため、被吹付け面の状態によっては、単なる接着強度のみの評価では、吹付材の接着強度を適切に評価することはできない。 Even if the sprayed area is sufficiently secured, if the spraying material has poor penetration, the bonding area between the sprayed surface and the sprayed material will be insufficient, and the performance of the sprayed material will be sufficient. It may not be possible to demonstrate. For this reason, depending on the state of the sprayed surface, it is not possible to properly evaluate the adhesive strength of the sprayed material by simply evaluating the adhesive strength.
本発明は、従来の技術が有するこのような課題に鑑みてなされたものであり、損傷を想定した耐火物構造体に吹付けを行なうことで吹付材の接着強度を正確に測定,評価することができる方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and accurately measures and evaluates the adhesive strength of the spray material by spraying the refractory structure assuming damage. An object is to provide a method capable of
本発明は以下の通りである。
(1)蓋を有する開口部を壁面に備える箱状の加熱装置の内部に、一対の支柱状耐火物を固定して配置するとともに、該一対の支柱状耐火物の間に、該支柱状耐火物との間に隙間を形成して、複数の耐火物を積み上げた構造体を配置し、
前記開口部から前記隙間へ向けて不定形耐火物を熱間で吹き付けた後に、
前記開口部から前記構造体に荷重を負荷して、該構造体の耐圧荷重を求めることにより、前記不定形耐火物の接着強度を評価すること
を特徴とする不定形耐火物の熱間接着強度の測定方法。
The present invention is as follows.
(1) A pair of strut-shaped refractories are fixedly disposed inside a box-shaped heating device having an opening having a lid on the wall surface, and the strut-shaped refractories are disposed between the pair of strut-shaped refractories. A gap is formed between the objects and a structure with multiple refractories stacked is placed.
After spraying an amorphous refractory hot from the opening toward the gap,
The adhesive strength of the amorphous refractory is evaluated by applying a load to the structure from the opening and determining the pressure load of the structure to evaluate the adhesive strength of the amorphous refractory. Measuring method.
(2)前記不定形耐火物の接着強度を評価した後に、前記一対の支柱状耐火物の設置間隔、および、積み上げられた前記耐火物の位置のうちの一方または双方を変更することにより、前記支柱状耐火物と前記積上げられた耐火物との隙間または段差を変更して、前記不定形耐火物の接着強度をさらに評価する(1)項に記載された不定形耐火物の熱間接着強度の測定方法。 (2) After evaluating the adhesive strength of the amorphous refractory, by changing one or both of the installation interval of the pair of columnar refractories and the position of the stacked refractories, The gap or level difference between the columnar refractories and the stacked refractories is changed to further evaluate the adhesive strength of the irregular refractories. The hot adhesive strength of the irregular refractories described in (1) Measuring method.
上記(1)項に記載の本発明によれば、実際の耐火物構造体の損傷を模擬した耐火物に対し、熱間で吹付けを行い、吹付材の評価として、吹付材自身の強度だけでなく、隙間への侵入性を加味した、吹付材の評価を正確に行うことが可能になる。このため、亀裂が発生した煉瓦面において、本発明により接着強度が良いと評価された補修材を使用することによって、煉瓦面の耐圧荷重を上げることが可能となる。 According to the present invention described in the above section (1), the refractory that simulates the damage to the actual refractory structure is sprayed hot, and as the evaluation of the spray material, only the strength of the spray material itself is obtained. In addition, it is possible to accurately evaluate the spray material in consideration of the penetration into the gap. For this reason, it becomes possible to raise the pressure-resistant load of a brick surface by using the repair material evaluated that the adhesive strength was good by this invention in the brick surface where the crack generate | occur | produced.
上記(2)項に記載の本発明によれば、補修しようとする耐火物の損傷条件を変更したより多くの条件で不定形耐火物の接着強度を評価することができ、この発明を1回又は2回以上繰り返して行うことにより、一定条件での接着強度の観点のみならず、程度の異なる損傷条件が併存する場合のような総合的な観点から最良な吹付け材を高精度で選定できるようになる。 According to the present invention described in the above item (2), the adhesive strength of the amorphous refractory can be evaluated under more conditions obtained by changing the damage condition of the refractory to be repaired. Or by repeating it twice or more, the best spraying material can be selected with high accuracy not only from the viewpoint of adhesive strength under a certain condition but also from a comprehensive viewpoint such as when damage conditions of different degrees coexist. It becomes like this.
以下、本発明を実施するための形態を説明する。
図1は、正面から見た加熱炉1の内部2の状況(吹付前)を示す説明図である。
図1は、加熱炉1において、加熱炉1の内部2に対となった支柱状耐火物3と、その間に耐火物4が配置された状態を示している。支柱状耐火物3は、加熱炉1の上面の開口部より一部が炉外に露出しており、受天井5と支柱固定用ジャッキ6によって固定され、耐火物4は非固定の状態となっている。
Hereinafter, modes for carrying out the present invention will be described.
FIG. 1 is an explanatory view showing the situation (before spraying) of the
FIG. 1 shows a state in which a pillar-
支柱状耐火物3と耐火物4の間の隙間7は、耐火物構造体の目地開きまたは亀裂を模擬しており、耐火物4は耐火物構造体からの拘束力を失った状態となっている。
図2は、水平断面の上方から見た加熱炉1の内部2の状況(蓋閉時)を示す説明図であり、図1の加熱炉1の水平断面図である。
The
FIG. 2 is an explanatory view showing the state (in the closed state) of the
図2に示すように、加熱炉1の前面には開口部および開口部を塞ぐ加熱炉蓋8が備わっており、加熱炉1の内部2を昇温する際は加熱炉蓋8を閉塞することで、加熱炉1の内部の温度を均一化することができる。
As shown in FIG. 2, the
図3は、加熱炉1の外側上面の開口状況を示す説明図であり、加熱炉1の上面開口部と支柱状耐火物3の位置関係を示している。
図3に示すように、加熱炉1の上面開口部は支柱状耐火物3の水平断面積よりも大きくし、隙間9を設けている。そのため、支柱状耐火物3は水平方向に対し前後左右に動かし、任意に設置位置を変更することができる。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an opening state of the outer upper surface of the
As shown in FIG. 3, the upper surface opening of the
また、加熱炉1の内部2の加熱の際には、隙間9に断熱板10を設置することで、加熱炉1を完全に密閉させることができる。
図4は、水平断面の上方から見た加熱炉1の内部2の状況(吹付時)を示す説明図であり、加熱炉蓋8を開け、隙間7に向けて吹付けを行なっている状態を示している。
In addition, when the
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the situation (at the time of spraying) of the
図4に示すように、吹付装置のノズル11より吐出した不定形耐火物12は、吹付材13のように隙間7に充填され、支柱状耐火物3と耐火物4は接着した状態となる。
図5は、正面から見た加熱炉1の内部2の状況(吹付後)を示す説明図であり、吹付け後の加熱炉1の内部2の正面を示している。
As shown in FIG. 4, the irregular refractory 12 discharged from the
FIG. 5 is an explanatory diagram showing the situation (after spraying) of the
図5に示すように、拘束力を失っていた耐火物4は、吹付材13を介して、固定された支柱状耐火物3と一体となり、拘束された状態となっている。
このとき、耐火物4の拘束力を決定しているものは、吹付材13自身の強度と、吹付材13と耐火物3,4との接着性であるが、隙間7への吹付材13の侵入性が低ければ、吹付材と耐火物の接着面積が狭くなるため、自ずと接着強度も低いものとなる。
As shown in FIG. 5, the refractory 4 that has lost its restraining force is integrated with the fixed columnar refractory 3 via the
At this time, what determines the binding force of the refractory 4 is the strength of the spraying
図6は、水平断面の上方から見た加熱炉内部の状況(加圧時)を示す説明図であり、加熱炉蓋8を開け、耐火物4に対し加圧用耐火物14を介して加圧装置15で荷重を与えている状況を示す。
FIG. 6 is an explanatory view showing the inside of the heating furnace (at the time of pressurization) as seen from above the horizontal section. The
図6に示すように、隙間7への侵入性が低い材料で吹付けを行なった状態で、耐火物4に荷重を与えた場合、吹付材13が耐火物4を拘束する力は低いため、耐火物4は支柱状耐火物3から、外れ易いものとなる。
As shown in FIG. 6, when a load is applied to the refractory 4 in a state where spraying is performed with a material having low penetration into the
一方、隙間7への侵入性が高い材料で吹付けを行なった状態で、耐火物4に荷重を与えた場合、吹付材13の拘束力が高くなり、耐火物4は支柱状耐火物3から、外れ難いものとなる。
On the other hand, when a load is applied to the refractory 4 in a state of spraying with a material having high penetration into the
以上説明した通り、本発明によれば、実際の耐火物構造体の損傷を模擬した耐火物に対し、熱間で吹付けを行い、吹付材の評価として、吹付材自身の強度だけでなく、隙間への侵入性を加味した、吹付材の評価を行なうことが可能となる。 As described above, according to the present invention, the refractory that simulates the damage of the actual refractory structure is sprayed hot, and as an evaluation of the spray material, not only the strength of the spray material itself, It becomes possible to evaluate the spraying material in consideration of the penetration into the gap.
本発明を用いて、ここではコークス炉炭化室の炉壁損傷部の吹付け補修を前提とした測定方法の一例を以下に記載する。
コークス炉の炭化室は、耐火煉瓦で構築されており、燃料ガスが燃焼する燃焼室と、石炭が装入され、燃焼室より発生する熱によって加熱,乾留しコークスとなる炭化室とが交互に配置された構造となっている。
Here, an example of a measurement method based on the premise of spray repair of a damaged part of a furnace wall of a coke oven carbonization chamber will be described below.
The carbonization chamber of the coke oven is constructed of refractory bricks. The combustion chamber in which fuel gas burns and the carbonization chamber in which coal is charged and heated and dry-distilled by the heat generated from the combustion chamber alternately become coke. It has an arranged structure.
特にコークス炉の場合、数十年に亘って長期間連続稼働し、炉壁煉瓦の欠損や亀裂,煉瓦間の目地開きや段差等の、稼働年数によって損傷した部位の状況が変化するため、その損傷に適合した吹付け方法を選定しなければならない。 In particular, in the case of a coke oven, it operates continuously for a long period of several decades. A spraying method suitable for the damage must be selected.
図7〜9は、コークス炉の損傷の一例を示す水平断面図であり、図7は、目地切れが発生した炉壁を示し、図8は、亀裂が発生した炉壁を示し、さらに、図9は、段差が発生した炉壁を示す。 FIGS. 7 to 9 are horizontal sectional views showing an example of damage to a coke oven, FIG. 7 shows a furnace wall in which a joint breakage has occurred, FIG. 8 shows a furnace wall in which a crack has occurred, and FIG. 9 shows the furnace wall in which the level | step difference generate | occur | produced.
図7は、複数の煉瓦で構築された煉瓦壁の水平断面を示しており、稼働当初、煉瓦16同士はモルタル17で接着されているが、長期間の使用によりモルタル17が煉瓦16から剥離し、目地切れ18のようになる。
FIG. 7 shows a horizontal section of a brick wall constructed of a plurality of bricks. At the beginning of operation, the
図8は、煉瓦16自体が割れ、亀裂19の発生を示している。
さらに、図9は、目地切れ18または亀裂19を境に、煉瓦面20に段差21が生じたところを示している。
FIG. 8 shows that the
Further, FIG. 9 shows a
図10は、亀裂,目地切れが発生した炉壁を示す側面図であり、コークス炉炭化室の炉壁面を示す。
図10に示すように、特に損傷が進んだものは、目地切れや亀裂が繋がり、炉壁面に発生した縦亀裂(A)22と縦亀裂(B)23、および水平目地切れ24に挟まれた炉壁が、煉瓦面25から独立し、底面26上で煉瓦のみで自立している状態のものがある。
FIG. 10 is a side view showing a furnace wall in which cracks and joint breakage have occurred, and shows a furnace wall surface of a coke oven carbonization chamber.
As shown in FIG. 10, particularly advanced damage was connected with joint cuts and cracks, and was sandwiched between vertical cracks (A) 22 and vertical cracks (B) 23 generated on the furnace wall and horizontal
以上のような損傷を想定して、化学成分組成の異なる吹付材Aおよび吹付材Bの2種類の吹付け材を使用して、以下の試験を実施した。
図13は、吹付材A,Bの剪断接着強度を示すグラフである。
Assuming the damage as described above, the following tests were performed using two types of spray materials, spray material A and spray material B, having different chemical composition.
FIG. 13 is a graph showing the shear bond strength of the spray materials A and B.
吹付け材A,Bは、特許文献1,2により開示されるように、耐火物との接着性を評価すると、図13にグラフで示すように、せん断接着強度がそれぞれ、1.2MPaと4.6Mpaであり、当該耐火物との接着性では4倍程度の差を有する。
As disclosed in
図1に示すように、加熱炉内2には、固定された2本の支柱状耐火物3の間に耐火物4を5段積み、支柱状耐火物3と耐火物4の間には左右に隙間7を設けた。また、耐火物4の配置の仕方として、図7の目地切れ18,図8の亀裂19を想定し、表1に示すようなパラメータを設定した。
As shown in FIG. 1, in the
まず、加熱炉蓋8を閉じた状態で、加熱炉内2を1000℃前後に昇温・保持した後、加熱炉蓋8を開け、左右2か所の隙間7に対して、吹付材Aの吹付けを行った。吹付け範囲については、図5に示すように、5段ある耐火物4のうち、中3段とし、吹付機の条件は表2の通りとした。
First, with the
このように、コークス炉炭化室の損傷状況を再現した耐火物に吹付けを実施した後、図6に示すように、加圧用耐火物14を介して、加圧装置15で耐火物4に荷重を与え、荷重変化を測定した。同様の試験を吹付材Bでも実施した。
In this way, after spraying the refractory that reproduces the damage state of the coke oven carbonization chamber, a load is applied to the refractory 4 by the pressurizing
各試験構造体とも、耐火物4が支柱状煉瓦3から外れる直前に最大荷重を示し、その最大荷重を吹付け材の接着強度として評価した。
図12は、本発明による試験結果(荷重測定結果)を示すグラフである。
In each test structure, the maximum load was shown immediately before the refractory 4 was detached from the
FIG. 12 is a graph showing test results (load measurement results) according to the present invention.
図12にグラフで示すように、本試験における炉壁損傷パラメータでは、吹付材Aの最大荷重よりも吹付材Bの最大荷重が大きくなり、吹付け材Bのほうがより適した補修材であることが確認できた。 As shown in the graph of FIG. 12, in the furnace wall damage parameter in this test, the maximum load of the spray material B is larger than the maximum load of the spray material A, and the spray material B is a more suitable repair material. Was confirmed.
また、図12,13のグラフから明らかなように、吹付け材Aのせん断接着強度は吹付け材Bのせん断接着強度の25%程度であるにも関わらず、吹付け材Aの最大荷重は吹付け材Bの最大荷重の80%程度にまで達している。 Further, as is apparent from the graphs of FIGS. 12 and 13, the maximum load of the spraying material A is not limited even though the shearing adhesive strength of the spraying material A is about 25% of the shearing adhesive strength of the spraying material B. It has reached about 80% of the maximum load of the spray material B.
特許文献1,2により開示されるように、耐火物との接着性だけで評価すると、図13にグラフで示すように、せん断接着強度がそれぞれ、1.2MPaと4.6Mpaであり、当該耐火物との接着性では4倍程度従来性能が劣ると判断されていた吹付け材Aの使用可能性を示唆するものであり、安価製品の使用につながる可能性も見出すことができた。
As disclosed in
1.加熱炉
2.加熱炉内
3.支柱状耐火物
4.耐火物
5.支柱固定用ジャッキ受天井
6.支柱固定用ジャッキ
7.耐火物との隙間
8.加熱炉蓋
9.支柱状耐火物と開口部の隙間
10.断熱板
11.吹付装置のノズル
12.吐出吹付材
13.吹付材
14.加圧用耐火物
15.加圧装置
16.煉瓦
17.モルタル
18.目地切れ
19.亀裂
20.煉瓦面
21.段差(A)
22.縦亀裂(A)
23.縦亀裂(B)
24.水平目地切れ
25.炉壁面
26.底面
27.段差(B)
1. 1.
22. Longitudinal crack (A)
23. Longitudinal crack (B)
24. Horizontal
Claims (2)
前記開口部から前記隙間へ向けて不定形耐火物を熱間で吹き付けた後に、
前記開口部から前記構造体に荷重を負荷して、該構造体の耐圧荷重を求めることにより、前記不定形耐火物の接着強度を評価すること
を特徴とする不定形耐火物の熱間接着強度の測定方法。 A pair of strut-shaped refractories are fixedly disposed inside a box-shaped heating device having an opening having a lid on the wall surface, and between the strut-shaped refractories between the pair of strut-shaped refractories. A structure with multiple refractories stacked, with a gap in between,
After spraying an amorphous refractory hot from the opening toward the gap,
The adhesive strength of the amorphous refractory is evaluated by applying a load to the structure from the opening and determining the pressure load of the structure to evaluate the adhesive strength of the amorphous refractory. Measuring method.
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