JP3513963B2 - 火炎溶射補修材料 - Google Patents
火炎溶射補修材料Info
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Description
で補修する火炎溶射補修材料に関する。主にコークス
炉、高炉、製鋼炉等の内壁に、易被酸化性金属粉と粉状
の耐火物を噴射ノズル内で酸素含有ガスと混合して溶融
状態又は半溶融状態にし、熱間で溶射する火炎溶射補修
材料に関する。 【0002】 【従来の技術】工業窯炉、特に鉄鋼設備としての築炉構
造物の内壁は、溶鉄、溶鋼、スラグや乾留石炭などの溶
融物質を保持しているので、通常1000℃以上の温度
にさらされ、特に注湯、貯留、排出等を行う際には、そ
れら内壁の温度は著しく変化するものである。したがっ
て、それら内壁は、単に溶融物が浸潤して溶損するだけ
でなく、亀裂や剥離などの損傷が発生する。そこで、種
々の損傷要因に対処するため、設計、あるいは築炉段階
においては、適正な煉瓦材質の選択を図る必要があり、
一方では、一炉代の延命を計る上において、稼働期間の
中間段階で補修することが重要になっている。 【0003】この補修技術としては、耐火物損傷部に補
修材料を熱間で吹きつける溶射補修法が盛んに試みられ
るようになっている。この溶射補修法は、一般に、粉末
状の耐火物に可燃物質を混合し、支燃性ガスの供給で燃
焼火炎を発生させ、その熱により該耐火物を溶融又は半
溶融状態として、瞬時に内壁の損傷部に吹き付ける乾式
溶射法である。そのため、溶射された耐火物は、使用に
際し高品質を保ち、その耐用性は従来の湿式吹付法で得
たものに比べ、格段に高いという特徴を有している。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】上記乾式溶射法に用い
るノズルは、燃料ガス及び噴射する粉体が溶射途上で均
一に分布していること、補修用途に応じた火炎形状の確
保ができること及びノズルの寿命が永いこと等の特性を
具備していることが必要である。このようなノズルとし
て、本発明者らは酸素含有ガスを供給する中心孔を備
え、その周囲に複数本の燃料ガス、金属粉末、吹付材の
供給孔を備えたノズル本体と、このノズル本体の先端部
外周に配設した筒状のバーナタイルと、中心孔先端部に
酸素噴出孔を複数個有するノズルキャップとを備えた熱
間吹付け補修用ノズルを提供した。(特願平6−693
9号出願) このような熱間吹付け補修用ノズルを用いて金属粒子を
配合した溶射材料を溶射補修する場合における重要課題
は以下の通りである。 (1)ノズル閉塞の防止 (2)耐火体補修層の緻密化 (3)溶射材料の歩留り向上 ところで、上記の熱間吹付け補修用ノズルにて、金属粒
子と耐火性粒子の混合材料を用いた火炎溶射補修の実験
を行っていたところ、金属粒子が細か過ぎるとノズルの
材料吐出口付近に付着物が発生・成長してノズル閉塞を
起こす現象が生じた。そこで種々の実験を行い、金属粒
子の特定粒径が積算質量分率の特定率以下である時にノ
ズル閉塞が生じないことを知見した。 【0005】本発明は上記ノズルを用いて、耐火物の熱
間溶射補修を行う場合に用いる火炎溶射補修材料を提供
することを目的とする。 【0006】 【課題を解決するための手段】本発明は可燃性ガスと支
燃性ガスをバーナ以前で完全に混合するプレミックス型
の火炎発生構造を有するノズルを用いて耐火物の熱間溶
射補修を行う場合に使用する火炎溶射補修材料であっ
て、燃焼して耐火性酸化物を形成する易被酸化性金属の
粒子の一種以上と耐火性酸化物粒子とからなり、前記易
被酸化性金属粒子が、粒子径40μmの積算質量分率が
25%以下の易被酸化性金属粒子であることを特徴とす
る火炎溶射補修材料を提供するものである。 【0007】 【作用】本発明の作用について以下に述べる。 (a)ノズル閉塞の防止 上記熱間吹付け補修用ノズルでは、金属粒子を配合した
溶射材料を用いる場合、材料吐出口付近で付着物が成長
することが観察され、金属粒子のノズル内での溶融・燃
焼によるためと推定される。金属粒子の燃焼時間はその
粒径に依存し、その粒径が小さい程燃焼時間が速い。そ
こで金属粒子のノズル内での溶融・燃焼を防止するに
は、金属粒子の粒径を適切に規制する必要がある。 【0008】(b)耐火体補修層の緻密化 吹き付け補修層は、ノズル閉塞を防止することによって
金属粒子の燃焼性を良くし、緻密性を向上することがで
きる。 (c)溶射材料の歩留り向上 溶射材料の歩留りは、ノズル閉塞を防止することによっ
て効率良く金属粒子の燃焼性を良くし、付着層を効率良
く形成させ、溶射材料の歩留りを向上することができ
る。 【0009】本発明の作用についてさらに詳しく説明す
る。今、球状の金属粒子が火炎中で溶融する時間を熱バ
ランスより推定すると、金属の粒子径とその燃焼時間の
関係は図1のようになる。一般に、可燃性ガスと支燃性
ガスをバーナ以前で完全に混合するプレミックス型の火
炎発生構造において、ノズル内に金属粒子が滞在する時
間は最大で約0.005秒であり、火炎温度は約250
0℃である。この2500℃において0.005秒で溶
融する金属粒子の粒子径は40μm以下である。すなわ
ち40μm以下の粒子はノズル内で燃焼してしまい、ノ
ズル壁に付着したノズル閉塞を生じる可能性があること
が分かる。 【0010】一方、40μm以下の粒子を完全に除去し
た金属粒子を工業的に大量生産することは困難である。
そこでその限度を金属粒子の粒子径が40μmの存在量
を積算質量分率で規定することにより、ノズルの材料吐
出口付近の付着物の成長を遅らせ、ノズル閉塞を防止す
ることとした。そして、金属粒子の粒子径40μmの積
算質量分率が25%以下である材料を用いることによっ
て従来の問題点を解決することができるとの知見を得て
本発明を完成した。 【0011】ここで金属粒子の粒子径40μmの積算質
量分率を25%以下に規定したのは、25%より多くす
ると、粒子径40μm未満の金属粒子が多く存在するた
めに、ノズルの材料吐出口付近における付着物が成長し
てしまい、ノズル閉塞が発生するためである。以上のよ
うに、プレミック型の火炎発生構造のバーナにおいて金
属粒子の粒子径40μmの積算質量分率が25%以下で
ある材料を用いることによって、従来の問題点を解決す
ることができる。さらに、好ましくは金属粒子の粒子径
40μmが10%以下である材料を用いることによって
ノズル閉塞をほぼ完璧に防止することができる。 【0012】上記のほかに、金属粒子の性状について特
に制約はないが、好ましくは金属粒子の最大粒子径を
0.3mm以下にする。このことによって、補修部の付
着層の緻密性、基体への接着性の一層の向上を図ること
が可能になる。また、耐火性粒子の性状についても特に
限定されないが、好ましくは耐火性粒子の最大粒子径を
0.5mm以下にすることによって、補修部の付着層の
緻密性、基体への接着性の向上を図ることが可能にな
る。 【0013】図6は、本発明の火炎溶射補修材料を用い
るノズルで(a)は正面断面図、(b)は側断面図、
(c)は(b)のA−A矢視図を示したものである。こ
のノズルはノズル本体11の先端部に筒状のセラミック
又は耐熱合金製バーナタイル1を設け、その内側に燃料
ガス3、金属粉末5及び耐火物粉末4を供給する複数の
流路2が設けられている。 【0014】この流路2より噴出した燃料ガス3、金属
粉末5及び/又は耐火物粉末4は、バーナタイル1に沿
って流れ、補修対象の損耗部に向かう。支燃材の酸素含
有ガス6は、ノズル本体11の中心孔10より供給さ
れ、ノズルギャップ12、噴出口13、14によって、
バーナタイル1に向う流れと燃焼火炎中に向かう流れに
分けられる。ここで、バーナタイル1に向かう酸素含有
ガス6の流れは、前記燃料ガス3、金属粉末5及び/又
は耐火物粉末4の存在領域を横切り、バーナタイル1に
衝突する。従って、燃料ガス3を酸素含有ガス6で取り
囲み、お互いが均一に混合するようになる。この場合、
バーナタイル1に衝突させる酸素含有ガス6の噴出孔1
3は、隣り合う燃料ガス3等の流路2のほぼ中間位置に
設けられている。金属粉末5は、酸素含有ガス6により
燃焼し、溶融してバーナタイル1に付着する。これが成
長するとノズル閉塞を起す。 【0015】 【実施例】図2に示す粒度分布のシリカ質の耐火性粉体
と、図3〜図5に示す積算質量分率の金属シリコンの金
属粉体とから選んだ各一種類ずつを重量比で、(耐火性
粉体):(金属粉体)=95:5〜70:30の範囲で
混合して火炎溶射補修材料とし、これらの火炎溶射補修
材料を用い、雰囲気温度750℃の実験炉に設置した基
体れんがに図6に示すノズルを用いて火炎溶射し、付着
層を形成させ、材料歩留り、付着層の見掛け気孔率を調
査した。 【0016】使用したノズルの仕様及び溶射条件を表1
に、火炎溶射補修材料の物性と調査結果を表2にまとめ
て示す。 【0017】 【表1】 【0018】 【表2】【0019】表2から明らかなように、比較例に比し、
本発明に適合する火炎溶射補修材料を用いた実施例で
は、ノズル閉塞が防止され、金属粒子の酸化・燃焼性が
高く、気孔率も低下して付着層自身の緻密性を増加さ
せ、材料の歩留りも向上する。特に、粒径40μmの積
算質量分率が10%以下である金属シリコン粉を用いる
ことによって、ノズル閉塞をほぼ完璧に防止することが
できた。 【0020】 【発明の効果】本発明に係る火炎溶射補修材料を工業窯
炉の熱間吹付け補修に採用することにより、プレミック
ス型のノズルを用いて溶射を行う場合に、ノズルの閉塞
がなく、吹付け材の付着効率が高く、かつ強度が高い溶
射層が得られ、溶射コストの低減、作業性の改善が可能
である。
たグラフである。 【図2】実施例の火炎溶射補修材料の積算質量分率を示
すグラフである。 【図3】粒径40μmの積算質量分率が20%である金
属粉体の粒度分布を示すグラフである。 【図4】粒径40μmの積算質量分率が8%である金属
粉体の粒度分布を示すグラフである。 【図5】粒径40μmの積算質量分率が30%である金
属粉体の粒度分布を示すグラフである。 【図6】本発明の火炎溶射に用いるバーナの説明図であ
る。 【符号の説明】 1 バーナタイル 2 流路 3 燃料ガス 4 耐火物粉末 5 金属粉末 6 酸素含有ガス 7 支燃ガス供給孔 8 水冷ジャケット 9 燃焼部 10 酸素含有ガスの流路 11 ノズル本体 12 ノズルキャップ 13 噴出孔
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 可燃性ガスと支燃性ガスをバーナ以前で
完全に混合するプレミックス型の火炎発生構造を有する
ノズルを用いて耐火物の熱間溶射補修を行う場合に使用
する火炎溶射補修材料であって、燃焼して耐火性酸化物
を形成する易被酸化性金属の粒子の一種以上と耐火性酸
化物粒子とからなり、前記易被酸化性金属粒子が、粒子
径40μmの積算質量分率が25%以下の易被酸化性金
属粒子であることを特徴とする火炎溶射補修材料。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04984595A JP3513963B2 (ja) | 1995-03-09 | 1995-03-09 | 火炎溶射補修材料 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04984595A JP3513963B2 (ja) | 1995-03-09 | 1995-03-09 | 火炎溶射補修材料 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08247665A JPH08247665A (ja) | 1996-09-27 |
JP3513963B2 true JP3513963B2 (ja) | 2004-03-31 |
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ID=12842413
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP04984595A Expired - Fee Related JP3513963B2 (ja) | 1995-03-09 | 1995-03-09 | 火炎溶射補修材料 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3513963B2 (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5195312B2 (ja) * | 2008-11-06 | 2013-05-08 | 新日鐵住金株式会社 | 溶射材料とその製造方法、及び溶射施工体 |
-
1995
- 1995-03-09 JP JP04984595A patent/JP3513963B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH08247665A (ja) | 1996-09-27 |
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