JP2636023B2 - 熱間補修用円筒状成形体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、溶融金属容器の管状内壁面、例えば転炉出
鋼孔やRH、DHの浸漬管等の熱間補修に好適な熱間補修用
円筒状成形体に関するものである。

〔従来技術とその課題〕

従来、溶融金属容器の管状内壁面の補修方法として
は、例えば転炉出鋼孔の場合、損耗した出鋼孔を掘削し
てスリーブれんがを装着し、炉壁との間隙を流し込み材
やタールで混練した焼付材を充填する方法が行われてい
る。この方法は出鋼孔の掘削、スリーブれんがの装着、
焼付材の施工と多くの工程と時間を必要とし、耐用性は
良いという長所をもっているが、操業条件として関係で
必要なとき施工できないという欠点をもっている。ま
た、RH浸漬管の補修方法としては、損耗部位にパイプを
セットして水練りのアルミナ系材料を圧入することが一
般的に行われている。この方法は水系の材料を使用する
ため、使用前に乾燥、昇温の必要があり、補修時間を相
当長く必要とする欠点がある。

熱間で短時間に行う管状内壁面の補修方法として、特
開昭61−110711号公報にみられるように、拡張自在な管
状芯材により機械的に補修用成形体を圧着させる方法が
ある。この方法に使用される補修用成形体は所定厚みに
成形した後、施工時に管状芯材の拡張に従って変形の必
要があるが、該公報には補修用成形体の成分や配合割合
等に関する具体的な記載はない。

本発明者等は、このような補修方法に最適な補修材と
して、フェノール樹脂とピッチとを適度に配合し、熱に
よるフェノール樹脂とピッチの軟化流動を圧着時の変形
にマッチさせた熱間補修用成形に関する特許を出願した
（特開昭63−139068号公報）。更に、拡張時に１〜２箇
所に集中して発生する亀裂と、補修材内外の温度差に伴
う硬化速度に起因して円周方向に発生する亀裂を防止す
る目的で、金属繊維を添加する熱間補修用成形体に関す
る特許も出願している（特願昭62−147209号）。

しかし、この補修用成形体は、転炉出鋼孔に比較的施
工厚みの薄い補修を行うときは効果的であったが、RH浸
漬管等の施工厚みが厚い場合には以下に示す問題点が生
じた。即ち、補修用成形体を施工部位にセットすると、
炉壁に接する部位は直ちに受熱して添加したピッチやフ
ェノール樹脂は軟化するが、内側のピッチやフェノール
樹脂が軟化流動するまでには相当の時間が必要であり、
この間に炉壁に接する外側は軟化が進行して炉壁との接
着性に劣ることが認められた。また、金属繊維の添加に
より拡張時に発生する亀裂は２〜３箇所に集中せず、あ
る程度分散するが、補修用成形体自体が大きいため、そ
の亀裂を大きくなり、以後の加熱によっても一体化しな
い場合があったり、また一体化しても使用時に亀裂の発
生箇所より溶損し耐用に劣るものであった。

〔課題を解決するための手段〕

上述の欠点を解決するために種々検討の結果、補修用
円筒状成形体を厚さ方向に多層とし、更に円筒状金網を
補修面と平行になるよう成形体中に埋設すると共に、次
のような成分構成とすることによって、課題を解決する
ことに成功したものである。

補修用成形体は炉熱により軟化変形し、管状芯材の拡
張に従って変形して一体化構造となり、炉壁と強固な結
合をする必要がある。そのため本発明は、耐火骨材100
重量部に対して、外層側は粒状フェノール樹脂２〜８重
量部、粒状ピッチ８〜18重量部、内層側は粒状フェノー
ル樹脂６〜18重量、粒状ピッチ０〜８重量部より構成さ
れ、相接する２層において、内層側の粒状ピッチ量を外
層側の粒状ピッチ量と同一若しくは減少させ、更に円筒
状金網を補修面と平行するよう成形体中に埋設してなる
熱間補修用円筒状成形体である。

本発明の補修用円筒状成形体は耐火骨材、粒状フェノ
ール樹脂、粒状ピッチ及び円筒状金網とで構成され、耐
火骨材としては特に限定はしないが転炉、脱ガス装置の
操業条件からして塩基性の材料が好ましい。更に、黒
鉛、コークス等の炭素源を添加することも可能であり、
参加防止と熱間強度の向上を目的としてAl、Si、Mgなど
の金属粉末を添加することも可能である。

金網は特にその材質に制限はないが、線径0.5〜3mm、
孔眼８〜80mmが好ましく、補修面に平行で円筒状に形成
したものである。成形体の施工時に管状芯材の拡張に従
って材料は拡大されるが、この時埋設の金網は固定され
ており、半径が広がることはないので、相対的に材料を
切断することになり、半径方向の小亀裂を多数発生させ
て大亀裂の発生を防止する。そのためには金網を円筒状
に形成していることが必要である。その線径が0.5mmよ
り細いと金網自体が変形し、3mmより太いと施工体の耐
用性を低下させる。孔眼寸法が8mmより小さいと耐火材
が、その網目を通過するための抵抗が大きくなり、その
結果、芯材の拡張のためにより大きな力を必要とする。
また、80mmより大きくなると小亀裂を多数発生させると
いう効果が失われる。

フェノール樹脂はその粒径が0.1〜1mmの範囲にあれば
よく、レゾール型、ノボラック型いずれのフェノール樹
脂も使用可能であり、更に前記フェノール樹脂の各種変
成樹脂も使用可能である。ピッチについても、その粒径
が0.1〜1mmの範囲にあれば、石油系、石炭系いずれのピ
ッチも使用可能である。これらの添加量は、耐火材に対
して、外層側は粒状フェノール樹脂２〜８重量部、粒状
ピッチ８〜18重量部、内層側は粒状フェノール樹脂６〜
18重量部、粒状ピッチ０〜８重量部であり、相接する２
層において、内層側の粒状ピッチ量を外層側の粒状ピッ
チ量と同一若しくは減少させることが必要である。

外層側は高温の補修面に直接接するため、反応性の高
いフェノール樹脂は耐火材100重量部に対して最少２重
量部であり、これより少ないと成形後の強度が小さく、
取り扱いが不便である。また、反対にフェノール樹脂が
８重量部より多くなると、施工時に硬化が早くなって補
修面との接着性に劣る。ピッチについては、添加量が８
重量部より少ないと軟化変形によって補修面の凹凸にそ
った施工体となりにくく、また18重量部より多くなると
補修部位にセットされた時、その保形性に劣る。

内層側は補修面より最も離れた位置にあり、補修面の
熱の伝わりにくい部位である。しかし、管状芯材の拡張
時においては、外層側と内層側又はこれらの中間層とが
均一に硬化する必要がある。このため内層側は、硬化性
のフェノール樹脂の添加量が耐火材100重量部に対して
６〜18重量部である。その添加量が６重量部より少ない
と硬化が遅く、また18重量部より多くなる保形性の発現
が遅くなる。内層側のピッチ添加量は耐火材100重量部
に対して０〜８重量部であり、８重量部より多くなると
保形性の発現が遅くなる。ピッチの添加は芯材の拡張時
の材料の流動性の付与のためであるが、フェノール樹脂
のみで流動すれば添加しなくてもよい。

次に、補修用円筒状成形体の相接する２層において、
内層側のピッチ量を外層側のピッチ量と同一若しくは減
少させる必要がある。これは材料の硬化性と流動性を、
施工体全体にわたり均一に進行させるためには、反応性
の高いフェノール樹脂では調整が困難であり、ピッチ量
により調整するためである。

補修用成形体は厚さ方向に２層あるいは３層以上の多
層構造に形成することであり、施工温度が高くて施工厚
みが薄い場合には、外層側よりの熱が早く内層側へ達し
やすいため２層構造でよく、反対に施工温度が低く施工
厚みが厚い場合には、施工時の内外層の温度差が大きい
ため３層以上の構造にすることが好ましい。

また、この材料にはフェノール樹脂の溶媒を使用し
て、粒状で加えられたフェノール樹脂の表面を一部溶解
させ、得られる補修用成形体に一定の強度を発現させる
ことができる。この溶媒としては有機溶媒が適し、沸点
が使用するフェノール樹脂及びピッチの軟化点よりも低
いものが好ましく、各種アルコール、各種エーテル類が
使用可能である。その使用量は成形方法に合せて調整す
ればよく、プレス成形の場合は0.5〜３％、手打成形の
場合には１〜５％が適当である。有機溶媒の沸点を、使
用するフェノール樹脂及びピッチの軟化点よりも低いも
のを使用するのは、成形後の溶媒の揮発を速くして強度
を速やかに発現させるためである。

更に、成形後に加熱処理をして成形体中の有機溶媒
は、その全部又は大部分が揮発除去される。この場合
に、その温度をフェノール樹脂及びピッチの軟化点のう
ち低い軟化点の温度付近で行うのが好ましい。即ち、本
発明の補修用成形体中には前記粒状フェノール樹脂又は
粒状ピッチの少なくとも一部、好ましくは成形体の保形
性が保たれる範囲でなるべく大部分が粒状で存在するよ
うに配慮する。軟化点付近よりかなり高い温度で処理す
ると、成形体中でフェノール樹脂又はピッチの粒子が軟
化流動してフェノール樹脂又は／及びピッチの連続相を
形成して上記構成の成形体とはならず、従って、熱間で
の保形性が失われ好ましくないからである。

本発明の熱間補修用円筒状成形体は、層別の原料配合
を混練後プレス成形又は手打成形により円筒状とする。
プレス成形の場合は層別に成形したものを順次重ね、層
間に金網を挿入して層間を接着させる方法、また手打成
形の場合にはプレス成形と同様の方法で製造することも
可能であるが、内層側あるいは外層側より順次成形する
ことも可能である。

〔作用〕

本発明における熱間補修用円筒状成形体の施工時の温
度は通常600℃以上の高温であり、補修用成形体は炉壁
の熱により軟化し、芯材の拡張により拡大され、炉壁面
に接着硬化する。この時、フェノール樹脂とピッチは炉
壁からの受熱により軟化流動するが、その多くは粒状と
して成形体中に存在しているため個々には軟化し、耐火
骨材の粒子間を流下するが、補修用成形体としては熱の
みでは軟化変形しない。補修用成形体が薄い場合は僅か
の加圧により変形するが、厚い場合には内外層間に大き
な温度差を生じ、均一な変形能を有しない。即ち、単層
では熱間に層入直後に外側は軟化するが、内側はフェノ
ール樹脂及びピッチが十分軟化しておらず変形能を有し
ない。また、反対に内側が十分な変形能を発現する時点
では、外側はすでに硬化が進行しており、補修面との接
着能を有しない。このような、内外における軟化硬化特
性の不一致を解消するために、本発明の補修用成形体は
厚さ方向に２層あるいは３層以上の構造とし、各層の軟
化硬化特性をフェノール樹脂とピッチの量を調整して施
工体全体の軟化特性を施工条件に合わせたものとする。
この成形体の多層、あるいはフェノール樹脂、ピツチの
配合割合は補修面温度、補修材の成形厚みなどにより調
整する。

芯材の拡張による補修用成形体の拡大時に発生する１
箇所あるいは２〜３個所に集中する亀裂は、金属繊維の
添加によって分散させることが可能であった。しかし、
RH浸漬管の補修のように、補修用成形体が大きい場合に
は亀裂が分散したとはいえ、その亀裂は大きく、亀裂部
位への材料の充填が不十分なためか、その部位が先行溶
損する現象に認められた。このように大きな施工体の場
合には、更に亀裂を強制的に分散させる必要がある。こ
の亀裂を分散させるために、補修面と平行になるよう金
網を円筒状に形成したものを補修用成形体に埋設する。
金網の埋設により、拡大時の補修材は金網の網目を通過
し、金網の網目の数だけの小さな亀裂を生じる。このよ
うに、耐用性に影響するような大きな亀裂の発生を防止
することが可能となった。

〔実施例〕

以下、実施例により、本発明を更に詳細に説明する。

実施例１、２ 第１表に示す配合をニーダーで混練後内径200mm、外
径300mm、長さ300mmの円筒状に成形した。この円筒状成
形体は内層厚み30mm、外層厚み20mmであり、その境界部
に線径1.5mm、孔眼16mmの金網を円筒状に形成したもの
を埋設した。

比較例２は実施例１、２と同じ円筒状金網を実施例と
同じ位置に埋設した。

上記の補修用成形体６本を圧着機にセットし、内壁温
度900℃の転炉出鋼孔に圧着施工した。施工前の出鋼孔
内径は平均330mm、圧着施工後の径は250mmであった。

第１表に示す耐用回数は、出鋼時間が一定時間 をきるまでの回数である。

金属繊維を添加した比較例１は、使用初期に大きな損
傷はないものの、４〜５チャージ後より２〜３箇所から
損傷が進行し、その損傷部間より扇形剥離が生じて耐用
回数は９チャージであった。この先行溶損が進行した部
位は、施工時の芯材拡張時に亀裂が発生した部位の硬化
が早いため、閉塞されず内部欠陥としてそのまま残存し
たと想定され、また扇形の剥離は施工時の材料の内外温
度差によって、施工体内に円周方向に亀裂が発生した部
位と想定される。また、円筒状金網は埋設しているが、
厚さ方向が単層である比較例２は、初期の耐用は良好で
あったが、９チャージ後より急激に損傷が進行し、13チ
ャージの耐用であった。これは金網が効果を発揮したも
のの、材料の硬化が早いため外側に接着不良部位があっ
たためと想定される。

これに対し、実施例１、２は局部的な損傷や剥離現象
も認められず、安定した20チャージ以上の高耐用を示し
た。

実施例３ 第２表に示す配合を実施例１と同様な方法によって内
径500mm、外径680mm、長さ500mmの円筒状成形体を得
た。この補修用成形体は内層厚み30mm、中間層厚み30m
m、外層厚み30mmであり、外層と中間層の層間に線径2.0
mm、孔眼30mmの金網を円筒状に形成したものを埋設し
た。

比較例３は実施例３と同じ円筒状金網を実施例と同じ
位置に埋設した。

上記の補修用成形体３本を圧着機にセッし、内壁温度
600℃のRH下降側の浸漬管に圧着施工した。

円筒状金網は埋設しているが、厚さ方向が単層である
比較例３は、材料の硬化が遅いために所定の施工時間内
に施工できず、孔径拡張装置の脱着後に施工体の半量と
共に金網も脱落し、耐用回数は22チャージであった。

これに対し、実施例３は顕著な先行溶損は認められ
ず、耐用回数は52チャージの高耐用であった。

〔発明の効果〕

本発明の熱間補修用円筒状成形体は、熱間での保形性
が良好で、かつわずかな加圧で変形密着し気孔率の低い
成形体となり、円筒状金網が大亀裂の発生を防止し、著
しい耐用性の増加と施工時間の短縮が達成された。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０４Ｂ 35/66 Ｃ０４Ｂ 35/66 Ｍ Ｘ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】耐火骨材、粒状フェノール樹脂及び粒状ピ
   ッチを含有し、厚さ方向に多層で、円筒状金網を補修面
   と平行になるよう成形体中に埋設してなる熱間補修用円
   筒状成形体であって、耐火骨材100重量部に対して、外
   層側は粒状フェノール樹脂２〜８重量部、粒状ピッチ８
   〜18重量部、内層側は粒状フェノール樹脂６〜18重量
   部、粒状ピッチ０〜８重量部より構成され、相接する２
   層において、内層側の粒状ピッチ量を外層側の粒状ピッ
   チ量と同一若しくは減少させ、成形体中に前記粒状フェ
   ノール樹脂又は粒状ピッチの少なくとも一部が粒状のま
   ま存在してなることを特徴とする熱間補修用円筒状成形
   体。