JP2872900B2 - 火炎溶射材 - Google Patents

火炎溶射材

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JP2872900B2 JP5331553A JP33155393A JP2872900B2 JP 2872900 B2 JP2872900 B2 JP 2872900B2 JP 5331553 A JP5331553 A JP 5331553A JP 33155393 A JP33155393 A JP 33155393A JP 2872900 B2 JP2872900 B2 JP 2872900B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、接着性に優れたMgO
−CaO系の火炎溶射材に関するものである。
【0002】
【従来の技術】転炉、AOD炉、取鍋、真空脱ガス炉な
どの工業窯炉の内張り損傷を火炎溶射法をもって補修す
ることが知られている。この方法は、耐火物微粉末を高
速・高温の火炎中に通し、溶融または半溶融状態にして
損傷部分に溶射するものであり、緻密かつ高強度の補修
体組織が得られる。
【0003】従来、この火炎溶射に使用される溶射材と
して、MgO−CaO系の材質が提案されている。例え
ば特開昭63−107872号公報には石灰質クリンカ
ーとマグネシアクリンカーよりなる材質、特開昭63−
107873号公報にはさらにこれにスラグを配合した
材質である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】火炎溶射材の中でもM
gO−CaO系材質は耐食性にきわめて優れており、工
業窯炉の補修用として従来材質の主流となっている。し
かしその反面、接着性(被補修面に対する接着強度)に
おいて十分なものではない。
【0005】本発明は、MgO−CaO系火炎溶射材が
もつ高耐食性の特性を損なうことなく、その接着性を向
上させることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、化学
成分でSiO2:1〜10wt%含有する焼成マグネサ
イト10〜90wt%、化学成分でCaO:30wt%
以上含有するCaO質および/またはMgO−CaO質
のCaO含有クリンカー10〜90wt%を配合した火
炎溶射材である。また、さらにこれに、マグネサイトを
20wt%以下の範囲で配合した火炎溶射材である。
【0007】溶射材の接着性を向上させる手段として、
例えばK2O、Na2O、スラグなどの低融点物質を添加
することが考えられるが、これらは十分な効果を得るだ
けの量を添加すると耐食性の低下を招く。
【0008】これに対し本発明は、化学成分でSi
2:1〜10wt%含有した焼成マグネサイトを使用
する。焼成マグネサイトは、炭酸マグネシウム(MgC
3)を主成分とするマグネサイト(菱苦土石)をロー
タリーキルンなどによって1000℃前後の仮焼または
1700℃以上で死焼し、MgO化させたものである。
焼成による炭酸マグネシウムの分解によって多孔質組織
である。
【0009】本発明では、この焼成マグネサイトと石灰
質クリンカーとを特定の割合で組合せたことにより、接
着性が格段に向上する。その理由は、次のようなような
ものと考えられる。すなわち、焼成マグネサイトの組織
は多孔質であり、溶射火炎の熱流が気孔中に浸透し、焼
成マグネサイトに含有するSiO2の溶融が促進され
る。そして、この焼成マグネサイト中のSiO2とCa
O含有クリンカーとの反応で低融物を生成し、被補修面
に対する接着力が増す。
【0010】図1は、溶射材の材質とその接着性の関係
をグラフで示したものである。グラフ中、符号aは、焼
成マグネサイト50wt%、CaO含有クリンカー(C
aO:97.25wt%)50wt%よりなる溶射材におい
て、焼成マグネサイト中のSiO2成分の割合と溶射材
の接着性の関係である。符号bは、海水マグネシアクリ
ンカー50wt%、CaO含有クリンカー(CaO:9
7.25wt%)50wt%よりなる溶射材において、海水
マグネシアクリンカー中のSiO2成分の割合と溶射材
の接着性の関係である。
【0011】焼成マグネサイトは、その原料のマグネサ
イトの産出地や選鉱分級によってSiO2の含有量にバ
ラツキがある。図1のグラフの符号aのとおり、SiO
2の含有量が接着性に大きく関与していることがわか
る。
【0012】海水マグネシアクリンカーは合成品であ
り、SiO2の含有量は自由にコントロールできる。し
かし、海水マグネシアクリンカーは緻密組織のために、
符号bのグラフのとおり、SiO2の含有量が増しても
溶射材の接着性に顕著な変化がみられない。
【0013】なお、この図1における接着性の試験方法
は、後述した実施例の欄に示す条件と同様にした。
【0014】本発明で使用する焼成マグネサイトは、S
iO2成分が1〜10wt%のものを使用する。SiO2
成分は、1wt%未満では接着性の効果がなく、10w
t%を超えるとMgO・SiO・CaO、2MgO・
SiOなどの低融点物質の生成が過多となるため、耐
食性に劣る。焼成マグネサイトはMgO、SiO2以外
にもAl23、Fe23などが含有されているが、溶射
材の耐食性を低下させないために、MgO、SiO2
外の成分は合量で8wt%以下であることが好ましい。
溶射材中に占める焼成マグネサイトの割合は、10wt
%未満では耐食性が低下し、90wt%を超えると耐ス
ポーリング性に劣る。
【0015】本発明はこの焼成マグネサイトとマグネサ
イトとを組合せて使用してもよい。マグネサイトは加熱
処理されていない天然鉱物そのままの状態である。溶射
材の使用時に高温火炎を受けると炭酸マグネシウムが分
解し、炭酸ガス発生による吸熱反応で溶射時の雰囲気温
度を下げて付着性の低下を招くので、その配合量は20
wt%以下であることが好ましい。また、焼成マグネサ
イトとマグネサイトを併用する場合は、耐スポーリング
性の面から、その両者の合量は90wt%以下にするこ
とが必要である。
【0016】CaO含有クリンカーの具体例は、化学成
分でCaO:30wt%以上含有するCaO質および/
またはMgO−CaO質とする。MgO−CaO質であ
れば、ドロマイトクリンカーでもよい。CaOが30w
t%未満のクリンカーでは、接着性の効果がない。溶射
材に占めるCaO含有クリンカーの割合は、10wt%
未満では接着性向上に効果がなく。90wt%を超える
と焼成マグネサイトの割合が少なくなって耐食性が低下
する。
【0017】本発明は、従来の溶射材と同様に、本発明
の効果を損なわない範囲において、さらに溶融助剤、固
体燃料、クロム鉱、マグネシア、アルミナ、ジルコン、
ジルコニア、スピネル、炭素、炭化物、窒化物、酸化リ
チウム、チタニアなどから選ばれる一種または二種以上
を適量配合してもよい。これらのうち耐火性原料は80
wt%まで配合してもよい。溶融助剤としては、スラ
グ、金属粉、金属鉱石、タルク、K2O、Na2O、Fe
23、FeOなどであり、付着性に効果がある。固体燃
料は、石炭、コークスなどであり、酸素ガスとの組合せ
による燃焼反応で溶融促進作用をもつ。
【0018】溶射材の粒径は従来材質と特に変わりな
い。ノズルからの噴出性、火炎による溶融性などを考慮
して、1mm以下、好ましくは平均で10〜500μm
である。 溶射方法は従来どおり、プロパンガス、アセ
チレン、水素、灯油などの気体または液体燃料やコーク
スなどの固形燃料を熱源とする高速・高温火炎溶射装置
を用いて行う。溶射材の搬送ガスは、例えば酸素、空
気、窒素、CO、CO2、天然ガス、アルゴンなどから
選ばれる一種または二種以上が使用できる。また、転炉
ガス、熱風炉ガス、コークス炉ガスなどの、工場からの
各種の排ガスを使用することもできる。
【0019】本発明の火炎溶射材は、例えば転炉、AO
D炉、取鍋、タンデッシュ、真空脱ガス炉、混銑車、電
気炉、焼却炉などの工業窯炉の内張り形成、内張りに対
する被覆または補修の他、耐火物品の形成、被覆、補修
などにも使用できる。
【0020】
【実施例】以下に本発明実施例およびその比較例を示
す。表1は各例で使用した配合原料の化学分析値であ
る。表2は本発明実施例、比較例と同時にその試験結果
を示したものである。
【0021】溶射にはプロパン−酸素の火炎溶射装置を
使用した。火炎温度は最高温度部位で約2500℃であ
る。溶射材は平均粒径100〜150μmに調整し、3
Kg/分の速度で火炎中に供給した。被溶射面は、表面
温度を1200℃に加熱したMgO−C質レンガの垂直
壁とした。
【0022】接着強度;1400℃の電気炉内で被溶射
体と溶射材とのせん断強度を求めた。
【0023】耐食性;溶射後の溶射材を切りだし、回転
侵食にて溶損寸法を求めた。侵食剤は鋼片と転炉スラグ
を重量比1:1で組合せたものとした。比較例1の溶損
寸法を1とした指数で示し、数値が大きいほど溶損寸法
が大きい。
【0024】耐スポーリング性;溶射冷却後に、表面組
織を観察した。○…キレツ無し、△…キレツ小、×…キ
レツ大 耐用性(実機試験);MgO−C質レンガで内張りした
300t転炉の熱間補修を行い、耐用チャージ数を求め
た。
【0025】
【表1】
【0026】
【表2】
【0027】表2に示す試験結果からも明らかなよう
に、本発明実施例はMgO−CaO系材質が本来有して
いる耐食性に加え、接着性および耐スポーリング性に優
れた効果を示した。また、この効果は、実機試験におけ
る耐用性でも確認された。
【0028】これに対し海水マグネシアクリンカーとC
aO質クリンカーを組み合わせ使用した比較例1は、接
着性および耐スポーリング性に劣り、その結果、耐用性
においても十分なものではない。焼成マグネサイトの割
合が本発明の範囲より多い比較例2は、耐食性および耐
スポーリング性に劣る。比較例3は焼成マグネサイトと
マグネサイトとの合量が本発明の範囲より多く、耐スポ
ーリング性に劣る。比較例4は、SiO2含有量が本発
明の限定範囲より少ない焼成マグネサイトを使用したも
のであり、接着性に劣る。比較例5は、SiO2含有量
が本発明の限定範囲より多い焼成マグネサイトを使用し
たものであり、耐食性に劣る。比較例6は、MgO−C
aO質クリンカーのCaO含有量が少ないために接着性
に劣る。なお、例えば実施例8のように、CaO含有量
が30wt%以上のMgO−CaO質クリンカーを使用
すれば、さらに、CaO含有量が30wt%未満のMg
O−CaO質クリンカーを組合せても本発明の効果が得
られる。
【0029】
【発明の効果】MgO−CaO系の溶射材は耐食性に優
れているが、接着性において十分なものではない。本発
明はこの接着性の問題を解消したことにより、MgO−
CaO系材質が本来有している耐食性の効果がいかんな
く発揮され、耐用性が格段に向上する。その結果、例え
ば炉の補修材として本発明の溶射材を使用すれば、補修
工数および補修材の低減、さらには炉の稼動率向上など
その効果はきわめて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、溶射材の材質とその接着性の関係をグ
ラフで示したものである。
フロントページの続き (72)発明者 高橋和男 兵庫県高砂市荒井町新浜1丁目3番1号 ハリマセラミック株式会社内 (72)発明者 前田一夫 富津市新富20−1 新日本製鐵株式会社 技術開発本部内 (72)発明者 加山恒夫 富津市新富20−1 新日本製鐵株式会社 技術開発本部内 (72)発明者 津田秀行 福岡県北九州市八幡西区東浜町1番1号 黒崎窯業株式会社内 (72)発明者 松尾正孝 福岡県北九州市八幡西区東浜町1番1号 黒崎窯業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−223277(JP,A) 特開 昭60−215579(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C04B 35/66

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 化学成分でSiO2:1〜10wt%含
    有する焼成マグネサイト10〜90wt%、化学成分で
    CaO:30wt%以上含有するCaO質および/また
    はMgO−CaO質のCaO含有クリンカー10〜90
    wt%を配合した火炎溶射材。
  2. 【請求項2】 化学成分でSiO2:1〜10wt%含
    有する焼成マグネサイト10〜90wt%未満、マグネ
    サイト20wt%以下、化学成分でCaO:30wt%
    以上含有するCaO質および/またはMgO−CaO質
    のCaO含有クリンカー10〜90wt%未満を配合
    し、かつ、前記した焼成マグネサイトとマグネサイトと
    の合量を90wt%以下とした火炎溶射材。
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