JP3699588B2 - 焼き付け補修材 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は各種精錬炉や容器などを熱間で補修するための焼き付け補修材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
各種精錬炉や容器などの熱間補修方法としては吹き付け補修、流し込み補修、焼き付け補修などが実施されている。吹き付けによる補修は多量の水と共に使用されるため、施工体が多孔質なものとなり耐用に劣るものとなる。一方、水系の流し込み補修や非水系の焼き付け補修は比較的緻密な施工体が形成される。しかし、水系の流し込み補修材は施工後の焼き付け時間が短いという長所を有しているが、輸送や保管中に粒分離が起こりやすく、また材料を泥漿状態で使用するため施工前に混練工程が必要であるばかりでなく、多量の水と共に投入するため、高温の補修面の耐火材料に熱衝撃を与え、スポーリングなどの原因となる可能性がある。また、タールやピッチなどを使用する非水系の焼き付け補修材では耐用性は良好であることは知られているが、焼き付け時間を長く必要とするという欠点がある。
【０００３】
上記の水系の補修材の欠点を解消する方法として結晶水を含むリン酸塩やケイ酸塩を使用した粉末状の焼き付け補修材が提案されている（特開平２−２６８７４号公報）。この補修材は粉末状のため輸送保管が容易であり、そのまま施工可能で、使用中には結晶水から水が遊離され、それによって流動と充填が行われるという方法であり、補修効果の向上と省力化に成果を上げている。
【０００４】
また、取り扱いの容易さと高接着性をねらって特開昭６３−１３９０６８号公報には成形体とした非水系の焼き付け補修材が提案されている。この方法は熱可塑性樹脂とピッチの混合物を使用したものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
結晶水を含む化合物を使用する特開平２−２６８７４号公報の方法は、補修材料の密充填には十分な流動が必要であり、そのためには結晶水を含む化合物を多量に使用しなければならず、必然的にリン酸やケイ酸などが補修材中に過剰に残存し、耐火性の劣るものとなり耐用の低下が懸念される。一方、特開昭６３−１３９０６８号公報の方法では、施工性は良好であるが、投入後の焼き付け時間を長く要するという非水系材料の欠点は解消されてなく、施工時間が長くとれない場合には使用できないという問題がある。
【０００６】
また、最近の各種精錬炉や容器などはマグネシア・カーボンれんがのようなカーボン系の耐火物を使用したものが多く、これらの補修には母材との接着性の点から見て、熱間でカーボン結合を形成するような材料が望ましく、非水系の有機結合材を使用し、かつ焼き付け時間の短いものが要望されている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の特開平２−２６８７４号公報の方法の補修材としての簡便さを保ち、施工後の焼き付け時間が短く、かつ、耐用の良好な非水系の熱間焼き付け補修材を完成させたものである。即ち、本発明は、熱間でカーボン結合を形成する物質５〜４０重量％、残部が耐火材料からなる焼き付け補修材１００重量％に対し、流動化剤０．５〜１０重量部、Ｍｇ粉末またはＭｇを含有する合金粉末の１種または２種以上を０．５〜１０重量部の範囲で添加してなる焼き付け補修材である。
【０００８】
補修される各種精錬炉や容器などの炉壁面は少なくとも６００℃以上の熱間であり、本発明の補修材中の流動化剤は炉壁の保有熱により溶融し、補修材全体が流動状態となり、被補修箇所の細部まで充填されると同時に耐火材料が密充填され、次いで結合剤の作用で補修材は硬化した後カーボン結合が形成される。流動化剤が液化した時点でカーボン結合を形成する物質の粘性を大幅に低下させるので、熱間での流動性に優れており、耐火材料の高充填性とともに広い受熱面積が得られる。
【０００９】
充填された施工体は、炉壁の保有熱により加熱され焼き付けられるのであるが、本発明の補修材に添加されたＭｇ粉末あるいはＭｇを含む合金粉末は施工体内の雰囲気である一酸化炭素を還元し、大きな燃焼熱を生じる。このため流動化剤により広い受熱面積を付与された施工体は炉壁からの受熱に加え、施工体内部からも発熱するため硬化時間が大幅に短縮されるものである。Ｍｇによる施工体内部での発熱は通常の焼き付け補修が行われる１０００℃付近の温度域においても十分発現するため、焼き付け補修材の硬化時間の大幅な短縮効果が得られるものである。
【００１０】
また、本発明においてはＭｇ粉末あるいはＭｇを含む合金粉末による一酸化炭素の還元反応により炭素が再生されるため、高温における施工体中の炭素消費が抑制され緻密な組織が保持される。さらに、それらの金属粉末はカーボン結合を形成する物質との反応により、炭化物を生成し、施工体の組織強度向上や酸化防止にも寄与するため、補修材の高耐用性が得られるものである。
【００１１】
本発明の特徴である施工体内部からの発熱は、耐火物に添加される一般的な金属粉末であるＡｌやＳｉでも多少は得られるが、それらによる発熱はＭｇに比べて小さく、また１２００℃以上の高温域に限られ、１０００℃付近の温度域ではほとんど得られないため、焼き付け補修材の硬化時間の短縮効果としては希薄なものである。ただし、Ａｌ、Ｓｉ等の添加は酸化防止、接着性の向上に対しては有効なものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明に使用する耐火材料は特に限定はされず、被補修箇所に使用されている母材に合わせた適当なものが使用できる。例えば、シリカ、ジルコン、ジルコニアなどの酸性酸化物、アルミナ、クロミアなどの中性酸化物、マグネシア、カルシア、ドロマイトなどの塩基性酸化物や炭素材料、炭化ケイ素、窒化ケイ素などの非酸化物などの１種または２種以上である。
【００１３】
次に、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粉末状のピッチやフェノール樹脂類が使用できる。その使用量は５〜４０重量％が好ましく、この量が５重量％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、４０重量％を越えると気孔率の大きな施工体となりスラグに対する耐用が低下する。
【００１４】
本発明に使用する流動化剤は、施工された焼き付け補修材に広い受熱面積を付与するためのものであり、炉壁の保有熟により溶融、流動するものが使用できるが、焼き付け補修材の性能を損なわないことを考慮すると、アセトアニリド類やラクタム類のような有機化合物が好ましい。この流動化剤は取り扱い上、室温では粉粒状であって３００℃以下の温度で溶融、流動するものが望ましい。この条件を満足するものとしては、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、メトキシ・エトキシ誘導体類、カルボン酸誘導体類、ε−カプロラクタム等があげられる。このうちから１種または２種以上を選んで使用するが、特にアセトアニリド、アセト酢酸アニリド、ε−カプロラクタムが流動性などの点で優れている。その使用量は熱間でカーボン結合を形成する物質および耐火材料の合量１００重量部に対し、０．５〜１０重量部の範囲で使用するのが好適で、この量が０．５重量部未満では施工時の焼き付け補修材の軟化、流動が不十分であり、逆に１０重量部を越えるようになると施工体が多孔質となり耐食性が低下する。
【００１５】
本発明ではＭｇ粉末またはＭｇを含有する合金粉末の１種または２種以上を添加することが特徴である。これらの金属あるいは合金粉末の使用量は、熱間でカーボン結合を形成する物質および耐火材料の合量１００重量部に対し、０．５〜１０重量部の範囲で使用する。この量が０．５重量部未満では施工体内部での発熱効果が不十分であり、逆に１０重量部を越えるようになると施工時の補修材の流動、充填に悪影響を及ぼす。本発明においてはＭｇ粉末またはＭｇを含有する合金粉末を適正量添加するものであるが、それ以外の金属粉末の併用を排除するものではない。
【００１６】
【実施例】
以下に本発明を実施例により説明する。実施例１〜７（表１）は本発明による焼き付け補修材の例である。比較例１〜７（表２）は同じく焼き付け補修材であるが、金属あるいは合金粉末を添加しないか、添加量が本発明に規定する範囲外のもの、Ｍｇを含まない金属のみを添加したものあるいは流動化剤を添加しないか、添加量が本発明に規定する範囲外のものである。表１および表２に示す配合２ｋｇを１０００℃の温度に保ったマグクロれんがを内張りした実験炉に施工し、その硬化時間と試料の広がり面積、および施工体と母材との接着強さをせん断力により測定した。広がり面積は比較例１を１００とした指数で表示した。また、各施工体の硬化後の物性も測定した。
【００１７】
Ｍｇ粉末あるいはＭｇを含む合金粉末および流動化剤を本発明で規定する範囲で添加した実施例においては比較例に比べて、試料の広がり面積比で表される流動性が良好であり、硬化時間の大幅な短縮が達成されている。さらに、実施例は接着強さが向上しており、実機に使用した場合の耐用の向上が期待できる。金属あるいは合金粉末および流動化剤の添加が本発明の規定の範囲外のものは、流動性に劣ったりあるいは硬化時間短縮効果が得られない結果であった。
【００１８】
【表１】

【００１９】
【表２】

【００２０】
【発明の効果】
耐火材料、熱間でカーボン結合を形成する物質からなる焼き付け補修材に流動化剤およびＭｇ粉末あるいはＭｇを含む合金粉末を添加すると、熱間での流動性に優れ、かつ、硬化時間の大幅な短縮が可能となり、さらに母材との接着強さも向上する。本補修材は非水系であるため、カーボン系の耐火物を使用した精錬炉や容器の補修に最適である。しかも、粉末状であるため輸送や保管が簡便であり、水を加えるような事前処理が不要であり、短時間で補修が完了する耐用性に優れた熱間焼き付け補修材が得られる。

Claims (1)

1. 熱間でカーボン結合を形成する物質５〜４０重量％、残部が耐火材料からなる焼き付け補修材１００重量部に対し、流動化剤０．５〜１０重量部、Ｍｇ粉末またはＭｇを含有する合金粉末の１種または２種以上を０．５〜１０重量部の範囲で添加してなることを特徴とする焼き付け補修材。