JP3787933B2 - Bulkhead refractory repair and strengthening method - Google Patents

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  • Furnace Housings, Linings, Walls, And Ceilings (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、炉内の隔壁を構成する隔壁耐火物の補修強化方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
炉内に隔壁を有する炉は、一般に隔壁型熱交換器として知られているが、その中で代表的な炉にコークス炉がある。コークス炉は、石炭を乾留してコークスを製造する炉であり、石炭を収容する炭化室と、加熱ガスを発生させる燃焼室が耐火物製の隔壁を介して交互に配置されている。炉内では、燃焼室の加熱ガスにより隔壁が加熱され、その熱が隔壁の反対側の炭化室に伝達される。炭化室内の石炭は加熱により熱分解し、コークス炉ガスを発生し乾留が進行する。
【0003】
一般に、コークス炉の隔壁も含め、工業炉や溶融金属用容器の内壁を構成する耐火物は熱的スポーリング等により、亀裂等の損傷を受ける。耐火物の補修方法としては、耐火物粉末と水の混合物を損傷部に吹き付ける方法、即ち湿式吹き付け法が知られている。しかしこの方法は、炉温を低下させてから行うので、炉の冷却と補修作業後の昇温に時間がかかる。そのため、炉の運転を長期間にわたって停止する必要がある。また、この湿式吹き付け法は、吹き付けた耐火物に十分な接合強度が発現しないので、わずかな衝撃で剥離し易い。従って、この方法は一時的な対策として用いられるにすぎない。
【0004】
そこで、溶射法が耐火物の補修方法として提案されている。この方法は、耐火物の粉末を、酸素および燃料ガスからなる火炎中、又はアルミニウムやケイ素の燃焼によって、半溶融または溶融状態にして、耐火物の損傷部位に接着させるものである。例えば、特開昭62−15508号公報には、このような目的に適用される火炎溶射材料が開示されている。
【0005】
また、特公平3−9185号公報には、特定比率のSiO2 、Al2 3 、CaO、Fe2 3 およびNa2 Oから構成され、長期の使用に耐える溶射補修体を形成する高シリカ質溶射材料が開示されている。施工においては、これらの溶射材料は火炎により溶融し、被補修部位に衝突して急冷凝固し、ガラス相を主体とした溶射体を形成する。
【0006】
工業炉等において、炉壁を構成するケイ石煉瓦の損傷が甚だしい場合には、損傷した煉瓦の積替えが行われる。煉瓦の積替えは、既存の煉瓦の冷却に伴う損傷を避けるため、熱間で行われる。例えば、特開平5−132355号公報には、コークス炉の炉壁煉瓦の熱間積替え補修に使用する、耐熱スポーリング性とともに耐摩耗性にも優れた熱間補修用ケイ石煉瓦が開示されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特開昭62−15508号公報、あるいは、特公平3−9185号公報記載の、ガラス相を主体とした溶射体は、冷却過程で結晶化し結晶相に転移する。この相転移の際に体積が収縮するので、ひび割れが発生する。このため、溶射補修体は母材との結合が不十分となり、長期にわたる使用には耐えられない。特に母材が変質して強度が低下している場合には、母材側から亀裂が進展して溶射補修体が脱落することになる。従って、溶射補修体の寿命は溶射体地震の強度や耐スポーリング性だけでは決まらず、このような溶射補修体の脱落の問題もあり、寿命は約半年である。
【0008】
また、この方法を適用するには、予め損傷箇所を特定する必要がある。しかしながら、外部から観察が可能な部位ばかりとは限らず、一般的には炉内を観察し損傷箇所を特定することは困難である。
【0009】
特開平5−132355号公報記載の熱間積替え補修技術は、火炎溶射法より確実な方法ではあるが、熱間での高温重筋作業を伴い、作業環境上問題がある。また、作業に長期間を要するので、炉の運転を長期間にわたって停止する必要がある。
【0010】
この発明は、以上の問題を解決するためになされたものであり、熱間で補修可能であり、損傷箇所を特定することなく簡便に実施でき、また、補修体の補修部分からの脱落を防止できる耐火物の補修方法を提供する。
【0011】
【課題を解決するための手段】
この発明は、炉内の隔壁を構成する隔壁耐火物の補修強化方法において、隔壁の一方の空間に、金属蒸気又は金属化合物蒸気を含有するガスを供給し、他方の空間に前記金属蒸気又は金属化合物蒸気と反応して別の固体金属化合物を析出する反応性ガスを供給し、隔壁耐火物に前記固体金属化合物を析出させた後、前記両空間への前記金属蒸気又は金属化合物蒸気を含有するガスと前記反応性ガスの供給を中止して、いずれかの空間に不活性ガスを導入して圧力をかけてリーク測定を行ない、リーク量が所定の値を超える場合には前記金属蒸気又は金属化合物蒸気を含有するガスと前記反応性ガスの供給及び中止とリーク測定とを繰り返して行ない、リーク量が所定の値以下となったところで、双方の空間内へのガスの供給を終了することを特徴とする隔壁耐火物の補修強化方法である。
【0012】
次に、金属蒸気又は金属化合物蒸気を含有するガスについては、金属ガスとしてはMg等の蒸気圧の高い金属が望ましく、金属化合物のガスとしてはアルキル基と結合したアルキル金属、ハロゲン化物、オキシハロゲン化物、ヒドロハロゲン化物、アルコキシド等、種々の化合物を使用できる。
【0013】
例えば、アルキル金属としては、Al(CH3 3 ,Al(C2 5 3 ,Si(CH3 4 ,Si(C2 5 4 等がある。アルコキシドとしては、Al(C3 7 O)3 ,Si(CH3 O)4 ,Si(C2 5 O)4 等がある。ハロゲン化物としては、AlCl3 ,SiCl4 ,TiCl4 ,ZrCl4 等がある。オキシハロゲン化物としては、Si2 OCl6 ,ZrOCl2 等がある。ヒドロハロゲン化物SiH2 Cl2 等がある。
【0014】
これらは、金属蒸気又は金属化合物蒸気のガスのみで使用してもよく、あるいはこれら金属蒸気又は金属化合物蒸気と反応しないガスで希釈して使用してもよい。希釈ガスとしては、例えば、N2 又はArを使用すればよい。
【0015】
反応性ガスには、前記の金属蒸気又は金属化合物蒸気を含有するガス(金属蒸気又は金属化合物蒸気)と反応し、別の金属化合物の固体を析出するガスを用いる。ここで、別の固体金属化合物としては、耐火物としての機能があればよいが、熱膨張率等が、補修対象となる耐火物とできるだけ等しいことが望ましい。従って、補修対象となる耐火物と同じ金属化合物とするのがよい。
【0016】
反応性ガスとしては例えば、O2 ,H2 O,CO2 ,N2 、NH3 、N2 O、および、各種炭化水素が使用できる。各種炭化水素の例は、CH4 、C2 5 ,C3 7 等のアルカン、C2 4 ,C3 6 等のアルケン、C2 2 等のアルキンである。
【0017】
反応性ガスにO2 を用いると、各種金属蒸気又は金属化合物蒸気との反応により金属酸化物の固体を析出させることができる。個々の反応を下記に示す。
【0018】
Mg+1/2O2 →MgO
Al2 Cl6 +3/2O2 →Al2 3 +3Cl2
SiH4 +O2 →SiO2 +2H2
MgCl2 +1/2O2 →MgO3 +Cl2
TiCl4 +O2 →TiO2 +2Cl2
ZrCl4 +O2 →ZrO2 +2Cl2
Al(CH3 3 +15/2O2 →1/2Al2 3 +3CO2 +9/2H2
【0019】
反応性ガスにH2 Oを用いると、各種金属蒸気又は金属化合物蒸気との反応により金属酸化物の固体を析出させることができる。個々の反応を下記に示す。
【0020】
Mg+H2 O→MgO+H2
MgCl2 +H2 O→MgO+2HCl
SiCl4 +H2 O→SiO2 +4HCl
TiCl4 +H2 O→TiO2 +4HCl
ZrCl4 +H2 O→ZrO2 +4HCl
Al2 Cl6 +3H2 O→Al2 3 +6HCl
Al(C2 5 3 +3H2 O→1/2Al2 3 +3C2 6
Si(CH3 O)4 +2H2 O→SiO2 +4CH3 OH
Si(C2 5 O)4 +2H2 O→SiO2 +4C2 5 OH
【0021】
反応性ガスにCO2 を用いると、各種金属蒸気又は金属化合物蒸気との反応により金属酸化物の固体を析出させることができる。個々の反応を下記に示す。
【0022】
Mg+CO2 →MgO+CO
SiH4 +2CO2 →SiO2 +2CO+2H2
【0023】
反応性ガスにCO2 とH2 の混合ガスを用いると、各種金属蒸気又は金属化合物蒸気との反応により金属酸化物の固体を析出させることができる。個々の反応を下記に示す。
【0024】
MgCl2 +CO2 +H2 →MgO+CO+2HCl
Al2 Cl6 +3CO2 +3H2 O→Al2 3 +3CO+6HCl
【0025】
反応性ガスにN2 とH2 の混合ガスを用いると、各種金属蒸気又は金属化合物蒸気との反応により金属窒化物の固体を析出させることができる。反応を下記に示す。
【0026】
Al2 Cl6 +N2 +3H2 →2AlN+6HCl
【0027】
反応性ガスにH2 Oを用いると、各種金属蒸気又は金属化合物蒸気との反応により金属窒化物の固体を析出させることができる。個々の反応を下記に示す。
【0028】
SiH4 +4/3NH3 →1/3Si3 4 +4H2
3SiH2 Cl2 +10NH3 →Si3 4 +6NH4 Cl
SiCl4 +16/3NH3 →1/3Si3 4 +4NH4 Cl
TiCl4 +4/3NH3 →TiN+4HCl+1/6N2
ZrCl4 +4/3NH3 →ZrN+4HCl+1/6N2
【0029】
反応性ガスにCH4 を用いると、各種金属蒸気又は金属化合物蒸気との反応により金属炭化物の固体を析出させることができる。個々の反応を下記に示す。
【0030】
SiH4 +CH4 →SiC+4H2
TiCl4 +CH4 →TiC+4HCl
TiI4 +CH4 →TiC+4HI
【0031】
反応性ガスにC2 5 およびH2 の混合ガスを用いると、各種金属蒸気又は金属化合物蒸気との反応により金属窒化物の固体を析出させることができる。反応を下記に示す。
【0032】
TiI4 +1/2C2 5 +3/2H2 →TiC+4HI
【0033】
反応性ガスにCH4 およびH2 の混合ガスを用いると、各種金属蒸気又は金属化合物蒸気との反応により金属炭化物の固体を析出させることができる。反応を下記に示す。
【0034】
CrCl3 +3/2CH4 +1/3H2 →1/3Cr3 2 +3HCl
【0035】
金属蒸気又は金属化合物蒸気のガスは、複数の金属および複数の金属化合物のガスを混合して用いてもよい。また、反応性ガスについても、前述の反応性ガスの混合ガス以外の組合せの混合ガスを用いてもよい。これらの場合には、それぞれのガスの組成に応じて、複数の成分からなる析出物を得ることができる。
【0036】
金属蒸気又は金属化合物蒸気のガスと反応性ガスの適正な反応温度は、両者の組合せにより異なる。
【0037】
アルキル金属と、O2 およびH2 Oとの組合せでは、300〜800℃の範囲内の温度が望ましい。これは、300℃未満では反応速度が遅すぎ、一方、800℃を超えるとアルキル金属が熱分解するため目的とする反応の実現が困難となるからである。
【0038】
アルコキシドとH2 Oとの組合せでは、200〜700℃の範囲内の温度が望ましい。これは、200℃未満では反応速度が遅すぎ、一方、700℃を超えるとアルコキシドが熱分解するため目的とする反応の実現が困難となるからである。
【0039】
また、ハロゲン化物、オキシハロゲン化物、あるいはヒドロハロゲン化物と
2 ,H2 O,CO2 ,N2 、NH3 、N2 O、および各種炭化水素との組合せてせは、600℃以上の温度が望ましい。これは、600℃未満では反応速度が遅すぎるからである。
【0040】
Mg蒸気とO2 ,H2 O,およびCO2 との組合せでは、700℃以上の温度が望ましい。これは、700℃未満ではMg蒸気の一部が反応場所への移送の段階で凝縮し易いため、目的とする反応にMgが有効に利用できなくなるからである。
【0041】
Mg蒸気は、溶融Mgの加熱によって発生させてもよい。この場合、加熱温度は700〜1200℃の範囲内が望ましい。これは、700℃未満ではMg蒸気の発生速度が遅すぎるからであり、一方、1200℃を超えると、Mg蒸気の発生が激しくなり、これを含むガスの流量および圧力の制御が困難となるからである。
【0042】
出発物質としてのMgは、インゴツトでも粉末でもよい。Mgが粉末の場合、Mg単一でも、Mg−CaOおよびMg−Al等の混合粉末でもよい。Mg粉末は発火し易いので、混合粉末の方が望ましい。
【0043】
Mg蒸気は、MgOとAlを次のように反応させて発生させてもよい。
3MgO+2Al→3Mg+Al2 3
この場合反応温度は、850〜1700℃の範囲内が望ましい。これは、850℃未満では反応速度が遅すぎるからであり、一方、1700℃を超えると、Mg蒸気の発生が激しくなり、これを含むガスの流量および圧力の制御が困難となるからである。
【0044】
金属蒸気又は金属化合物蒸気を含有するガス(希釈ガス)の中に含まれる金属蒸気又は金属化合物蒸気の濃度は、0.1vol.%以上であることが望ましい。これは、0.1vol.%未満では反応速度が遅すぎるからである。
【0045】
反応ガスを含有するガス(希釈ガス)の中に含まれる反応ガスの濃度は、1vol.%以上であることが望ましい。これは、1vol.%未満では反応速度が遅すぎるからである。
【0046】
反応ガスを含有するガス(希釈ガス)として、O2 ,H2 O,CO2 ,およびN2 の中から2種以上のガスを含有させる場合には、純ガスを混合してもよいが、各種の燃焼ガスを利用してもよい。燃焼ガスとしては、天然ガス、液化石油ガス、灯油、重油、石炭、コークス炉ガス、高炉ガス、および転炉ガス等を空気又は酸素で燃焼させて得られるガスは、いずれも利用できる。また、各種の加熱炉の排ガスを必要に応じて使用してもよい。なお、反応ガスとして、CH4 を用いる場合には、天然ガスあるいはコークス炉ガスを加熱して使用してもよい。
【0047】
【発明の実施の形態】
以下、コークス炉についての実施の形態について説明する。コークス炉の炉壁(隔壁ともいう)は、通常ケイ石煉瓦で構成されている。従って、補修用の金属化合物としてはケイ素化合物が適している。ケイ素化合物のなかで、SiCl4 は熱的に安定な物質であり、コークス炉の操業時の炉壁温度である900〜1450℃の全範囲内で熱分解しないので、特に望ましい。SiCl4 の希釈ガスあるいはキャリアーガスとしては、乾燥した空気、N2 、不活性ガス等が使用できる。
【0048】
SiCl4 と反応させる反応ガス成分としては、H2 Oが最も望ましい。これは、H2 Oが上記温度範囲でSiCl4 との反応速度が極めて大きいので、H2 Oの供給量が化学量論値を下回らない限り、反応が進むからである。
【0049】
2 Oガス、即ち水蒸気は、製鉄所内で発生するものを使用することができる。また、水蒸気は工業炉等の燃焼ガス中に含まれており、それを利用することもできる。例えば、コークス炉ガス又は高炉ガスを空気で燃焼させれば、H2 Oを1〜25vol.%,CO2 を5〜30vol.%含むガスが得られる。この際、過剰の空気で燃焼させれば、O2 を含有するガスを調製することもできる。O2 を富化し、さらに水蒸気を吹き込めば、適正な温度を保持しつつH2 O、CO2 、およびO2 の濃度を高めることもできる。
【0050】
図1は、コークス炉の断面を示す断面図である。図中、10は隔壁、11は加熱室、12は被加熱室、36は燃焼用ガス入口、37はガス導入口、40は差圧計、47は導入ガス、49は燃焼用ガスをそれぞれ示す。
【0051】
まず、被加熱室12に、ガス導入口37よりSiCl4 を含有するガス47を導入する。この際、ガス47を若干加圧して供給することにより、隔壁10の耐火物の気孔や亀裂等の損傷部の内部に、金属蒸気又は金属化合物蒸気を含有するガス47が侵入する。
【0052】
次に、被加熱室12の内部の圧力を加熱室11より低く、即ち加熱室11に対する被加熱室12の差圧を負にする。すると今度は、隔壁10の耐火物の気孔や亀裂等の損傷部の内部に、加熱室11の側から、H2 O、CO2 を含むガス(燃焼ガス)が侵入する。
【0053】
耐火物の気孔や亀裂等の内部には、既にSiCl4 を含有するガスが侵入しているので、水蒸気等の反応性ガスと反応する。その結果前述のように、亀裂の内部に固体を析出し微細な亀裂は埋まる。また、大きな亀裂でも、その表面では反応が引き続き起こり、耐火物の表面(亀裂の破面)への固体の析出が続く。そのため亀裂の表面には析出物の層で覆われ、保護される。
【0054】
このように隔壁10の両側の空間を交互に加圧する操作を、所定時間あるいは所定回数の後、いずれかの空間に不活性ガスを導入して圧力をかけて隔壁10のリーク測定を行う。リーク量が所定の値以下となったところで、双方の空間内へのガスの供給を中止する。
【0055】
リーク量の評価には、一定時間後の差圧の変化量あるいは残った差圧の値を用いればよい。差圧の変化量が所定の範囲内あるいは残った差圧の値が所定の値以上であれば、リーク量が一定値以下に収まったことになり、隔壁耐火物の亀裂等が十分塞がったことになる。
【0056】
【発明の効果】
この発明では、金属蒸気又は金属化合物蒸気を含有するガスから別の固体金属化合物を析出させることにより、隔壁耐火物の補修を行っているので、熱間で補修可能であり、損傷箇所を特定することなく簡便に実施できる。また、別の固体金属化合物として耐火物と同じ金属化合物を析出させることにより、補修体の補修部分からの脱落等の問題を解決できる。さらに、不活性ガスを用いて隔壁のリーク測定を行っているので、補修状況を簡便な方法で確認することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】コークス炉の断面を示す断面図である。
【符号の説明】
10 隔壁
11 加熱室
12 被加熱室
36 燃焼用ガス入口
37 ガス導入口
40 差圧計
47 導入ガス
49 燃焼用ガス
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for repairing and strengthening a partition refractory constituting a partition in a furnace.
[0002]
[Prior art]
A furnace having a partition in the furnace is generally known as a partition type heat exchanger, and a coke furnace is a typical furnace among them. The coke oven is a furnace for producing coke by dry distillation of coal, and a carbonizing chamber for storing coal and a combustion chamber for generating heated gas are alternately arranged via partition walls made of refractory. In the furnace, the partition walls are heated by the heated gas in the combustion chamber, and the heat is transmitted to the carbonization chamber on the opposite side of the partition walls. Coal in the carbonization chamber is pyrolyzed by heating, generating coke oven gas and proceeding with dry distillation.
[0003]
In general, refractories constituting the inner walls of industrial furnaces and molten metal containers, including the partition walls of coke ovens, are damaged by cracking or the like due to thermal spalling or the like. As a refractory repair method, a method of spraying a mixture of refractory powder and water to a damaged portion, that is, a wet spray method is known. However, since this method is performed after the furnace temperature is lowered, it takes time to cool the furnace and raise the temperature after repair work. Therefore, it is necessary to stop the operation of the furnace for a long time. In addition, this wet spraying method does not exhibit sufficient bonding strength to the sprayed refractory, and thus is easily peeled off with a slight impact. Therefore, this method is only used as a temporary measure.
[0004]
Therefore, thermal spraying has been proposed as a repair method for refractories. In this method, the refractory powder is made to be in a semi-molten or molten state in a flame composed of oxygen and fuel gas, or by burning aluminum or silicon, and adhered to the damaged part of the refractory. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-15508 discloses a flame sprayed material applied for such a purpose.
[0005]
Japanese Patent Publication No. 3-9185 discloses a high-silica material composed of a specific ratio of SiO 2 , Al 2 O 3 , CaO, Fe 2 O 3 and Na 2 O and forming a thermal spray repair body that can withstand long-term use. A thermally sprayed material is disclosed. In construction, these thermal spray materials are melted by a flame, collide with a repaired portion, and rapidly solidify to form a thermal spray body mainly composed of a glass phase.
[0006]
In an industrial furnace or the like, when the quartz brick that constitutes the furnace wall is severely damaged, transshipment of the damaged brick is performed. Brick transshipment is performed hot to avoid damage associated with cooling of existing bricks. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 5-132355 discloses a hot-repaired quartzite brick for use in hot-replacement repair of a brick wall of a coke oven, which has excellent heat resistance and wear resistance. Yes.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the sprayed body mainly composed of the glass phase described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-15508 or Japanese Patent Publication No. 3-9185 crystallizes in the cooling process and transitions to the crystalline phase. Since the volume shrinks during this phase transition, cracking occurs. For this reason, the thermal spray repair body is insufficiently bonded to the base material and cannot be used for a long time. In particular, when the base material is denatured and the strength is reduced, cracks develop from the base material side and the thermal spray repaired body falls off. Therefore, the life of the thermal spray repaired body is not determined only by the intensity of the thermal spray earthquake and the spalling resistance, and there is a problem of the sprayed repair body falling off, and the life is about half a year.
[0008]
Moreover, in order to apply this method, it is necessary to specify a damaged part beforehand. However, the region is not limited to a portion that can be observed from the outside, and it is generally difficult to identify the damaged portion by observing the inside of the furnace.
[0009]
The hot transshipment repair technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-132355 is a more reliable method than the flame spraying method, but involves a high-temperature heavy reinforcement work in the hot state and has a problem in the work environment. In addition, since the work takes a long time, it is necessary to stop the operation of the furnace for a long time.
[0010]
The present invention has been made to solve the above problems, can be repaired hot, can be easily carried out without specifying a damaged portion, and prevents the repaired body from falling off the repaired portion. Provide refractory repair methods that can be used.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a method for repairing and strengthening bulkhead refractories constituting a bulkhead in a furnace, wherein a gas containing a metal vapor or a metal compound vapor is supplied to one space of the bulkhead, and the metal vapor or metal is supplied to the other space. Supplying a reactive gas that reacts with the compound vapor to precipitate another solid metal compound, deposits the solid metal compound on the partition refractory, and then contains the metal vapor or metal compound vapor into both spaces Stop supply of gas and reactive gas, introduce inert gas into any space and apply pressure to measure leak, and if the leak amount exceeds a predetermined value, the metal vapor or metal performed by repeating the supply of gas and the reactive gas containing compound vapor and discontinuance and leakage measurements, where the leakage amount is equal to or less than a predetermined value, Rukoto to end the supply of gas to both the space The A repairing method of enhancing the partition wall refractory to symptoms.
[0012]
Next, for a gas containing metal vapor or metal compound vapor, the metal gas is preferably a metal having a high vapor pressure, such as Mg, and the metal compound gas is an alkyl metal, halide, oxyhalogen bonded to an alkyl group. Various compounds such as hydrides, hydrohalides and alkoxides can be used.
[0013]
For example, examples of the alkyl metal include Al (CH 3 ) 3 , Al (C 2 H 5 ) 3 , Si (CH 3 ) 4 , Si (C 2 H 5 ) 4 and the like. Examples of the alkoxide include Al (C 3 H 7 O) 3 , Si (CH 3 O) 4 , Si (C 2 H 5 O) 4 and the like. Examples of the halide include AlCl 3 , SiCl 4 , TiCl 4 , and ZrCl 4 . Examples of oxyhalides include Si 2 OCl 6 and ZrOCl 2 . Hydrohalides SiH 2 Cl 2 and the like.
[0014]
These may be used only with a gas of metal vapor or metal compound vapor, or may be diluted with a gas that does not react with these metal vapor or metal compound vapor. For example, N 2 or Ar may be used as the dilution gas.
[0015]
As the reactive gas, a gas that reacts with the gas (metal vapor or metal compound vapor) containing the metal vapor or metal compound vapor and precipitates a solid of another metal compound is used. Here, the other solid metal compound may have a function as a refractory, but it is desirable that the coefficient of thermal expansion and the like are as equal as those of the refractory to be repaired. Therefore, it is preferable to use the same metal compound as the refractory to be repaired.
[0016]
As the reactive gas, for example, O 2 , H 2 O, CO 2 , N 2 , NH 3 , N 2 O, and various hydrocarbons can be used. Examples of the various hydrocarbons are alkanes such as CH 4 , C 2 H 5 and C 3 H 7 , alkenes such as C 2 H 4 and C 3 H 6 , and alkynes such as C 2 H 2 .
[0017]
When O 2 is used as the reactive gas, a metal oxide solid can be deposited by reaction with various metal vapors or metal compound vapors. The individual reactions are shown below.
[0018]
Mg + 1 / 2O 2 → MgO
Al 2 Cl 6 + 3 / 2O 2 → Al 2 O 3 + 3Cl 2
SiH 4 + O 2 → SiO 2 + 2H 2
MgCl 2 + 1 / 2O 2 → MgO 3 + Cl 2
TiCl 4 + O 2 → TiO 2 + 2Cl 2
ZrCl 4 + O 2 → ZrO 2 + 2Cl 2
Al (CH 3 ) 3 + 15 / 2O 2 → 1 / 2Al 2 O 3 + 3CO 2 + 9 / 2H 2
[0019]
When H 2 O is used as the reactive gas, a metal oxide solid can be deposited by reaction with various metal vapors or metal compound vapors. The individual reactions are shown below.
[0020]
Mg + H 2 O → MgO + H 2
MgCl 2 + H 2 O → MgO + 2HCl
SiCl 4 + H 2 O → SiO 2 + 4HCl
TiCl 4 + H 2 O → TiO 2 + 4HCl
ZrCl 4 + H 2 O → ZrO 2 + 4HCl
Al 2 Cl 6 + 3H 2 O → Al 2 O 3 + 6HCl
Al (C 2 H 5 ) 3 + 3H 2 O → 1/2 Al 2 O 3 + 3C 2 H 6
Si (CH 3 O) 4 + 2H 2 O → SiO 2 + 4CH 3 OH
Si (C 2 H 5 O) 4 + 2H 2 O → SiO 2 + 4C 2 H 5 OH
[0021]
When CO 2 is used as the reactive gas, a metal oxide solid can be deposited by reaction with various metal vapors or metal compound vapors. The individual reactions are shown below.
[0022]
Mg + CO 2 → MgO + CO
SiH 4 + 2CO 2 → SiO 2 + 2CO + 2H 2
[0023]
When a mixed gas of CO 2 and H 2 is used as the reactive gas, a metal oxide solid can be deposited by reaction with various metal vapors or metal compound vapors. The individual reactions are shown below.
[0024]
MgCl 2 + CO 2 + H 2 → MgO + CO + 2HCl
Al 2 Cl 6 + 3CO 2 + 3H 2 O → Al 2 O 3 + 3CO + 6HCl
[0025]
When a mixed gas of N 2 and H 2 is used as the reactive gas, a metal nitride solid can be deposited by reaction with various metal vapors or metal compound vapors. The reaction is shown below.
[0026]
Al 2 Cl 6 + N 2 + 3H 2 → 2AlN + 6HCl
[0027]
When H 2 O is used as the reactive gas, a metal nitride solid can be precipitated by reaction with various metal vapors or metal compound vapors. The individual reactions are shown below.
[0028]
SiH 4 + 4 / 3NH 3 → 1/3 Si 3 N 4 + 4H 2
3SiH 2 Cl 2 + 10NH 3 → Si 3 N 4 + 6NH 4 Cl
SiCl 4 + 16 / 3NH 3 → 1 / 3Si 3 N 4 + 4NH 4 Cl
TiCl 4 + 4 / 3NH 3 → TiN + 4HCl + 1 / 6N 2
ZrCl 4 + 4 / 3NH 3 → ZrN + 4HCl + 1 / 6N 2
[0029]
When CH 4 is used as the reactive gas, a metal carbide solid can be deposited by reaction with various metal vapors or metal compound vapors. The individual reactions are shown below.
[0030]
SiH 4 + CH 4 → SiC + 4H 2
TiCl 4 + CH 4 → TiC + 4HCl
TiI 4 + CH 4 → TiC + 4HI
[0031]
When a mixed gas of C 2 H 5 and H 2 is used as the reactive gas, a metal nitride solid can be deposited by reaction with various metal vapors or metal compound vapors. The reaction is shown below.
[0032]
TiI 4 + 1 / 2C 2 H 5 + 3 / 2H 2 → TiC + 4HI
[0033]
When a mixed gas of CH 4 and H 2 is used as the reactive gas, a solid metal carbide can be precipitated by reaction with various metal vapors or metal compound vapors. The reaction is shown below.
[0034]
CrCl 3 + 3 / 2CH 4 + 1 / 3H 2 → 1/3 Cr 3 C 2 + 3HCl
[0035]
The gas of the metal vapor or metal compound vapor may be a mixture of a plurality of metals and a plurality of metal compound gases. Also, as for the reactive gas, a mixed gas other than the above-mentioned mixed gas of reactive gas may be used. In these cases, a precipitate composed of a plurality of components can be obtained according to the composition of each gas.
[0036]
The appropriate reaction temperature of the metal vapor or metal compound vapor gas and the reactive gas differs depending on the combination of the two.
[0037]
For combinations of alkyl metals with O 2 and H 2 O, temperatures in the range of 300-800 ° C. are desirable. This is because the reaction rate is too slow at less than 300 ° C., while the alkyl metal is thermally decomposed at temperatures exceeding 800 ° C., making it difficult to achieve the intended reaction.
[0038]
For combinations of alkoxide and H 2 O, temperatures in the range of 200-700 ° C. are desirable. This is because the reaction rate is too slow at less than 200 ° C., while the alkoxide is thermally decomposed at temperatures exceeding 700 ° C., making it difficult to achieve the intended reaction.
[0039]
The combination of halide, oxyhalide, or hydrohalide with O 2 , H 2 O, CO 2 , N 2 , NH 3 , N 2 O, and various hydrocarbons is a temperature of 600 ° C. or higher. Is desirable. This is because the reaction rate is too slow below 600 ° C.
[0040]
In the combination of Mg vapor and O 2 , H 2 O, and CO 2 , a temperature of 700 ° C. or higher is desirable. This is because part of the Mg vapor is likely to condense at the stage of transfer to the reaction site at less than 700 ° C., so that Mg cannot be effectively used for the intended reaction.
[0041]
Mg vapor may be generated by heating molten Mg. In this case, the heating temperature is preferably in the range of 700 to 1200 ° C. This is because the generation rate of Mg vapor is too slow below 700 ° C., whereas the generation of Mg vapor becomes intense when it exceeds 1200 ° C., and it becomes difficult to control the flow rate and pressure of the gas containing this. It is.
[0042]
Mg as a starting material may be ingot or powder. When Mg is a powder, it may be a single Mg or a mixed powder of Mg—CaO and Mg—Al. Since Mg powder is easily ignited, mixed powder is preferable.
[0043]
Mg vapor may be generated by reacting MgO and Al as follows.
3MgO + 2Al → 3Mg + Al 2 O 3
In this case, the reaction temperature is preferably in the range of 850 to 1700 ° C. This is because the reaction rate is too slow below 850 ° C., while on the other hand, when it exceeds 1700 ° C., the generation of Mg vapor becomes violent, making it difficult to control the flow rate and pressure of the gas containing this.
[0044]
The concentration of the metal vapor or metal compound vapor contained in the gas containing metal vapor or metal compound vapor (dilution gas) is 0.1 vol. % Or more is desirable. This is 0.1 vol. This is because the reaction rate is too slow at less than%.
[0045]
The concentration of the reaction gas contained in the gas containing the reaction gas (dilution gas) is 1 vol. % Or more is desirable. This is 1 vol. This is because the reaction rate is too slow at less than%.
[0046]
As a gas containing the reaction gas (dilution gas), when two or more kinds of gases are selected from O 2 , H 2 O, CO 2 , and N 2 , a pure gas may be mixed. Various combustion gases may be used. As the combustion gas, any gas obtained by burning natural gas, liquefied petroleum gas, kerosene, heavy oil, coal, coke oven gas, blast furnace gas, converter gas, or the like with air or oxygen can be used. Moreover, you may use the exhaust gas of various heating furnaces as needed. When CH 4 is used as the reaction gas, natural gas or coke oven gas may be heated before use.
[0047]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the coke oven will be described. The wall of the coke oven (also called a partition wall) is usually made of silica brick. Therefore, a silicon compound is suitable as a metal compound for repair. Of the silicon compounds, SiCl 4 is a thermally stable substance and is particularly desirable because it does not thermally decompose within the entire range of 900-1450 ° C., which is the furnace wall temperature during coke oven operation. As dilution gas or carrier gas of SiCl 4 , dry air, N 2 , inert gas, or the like can be used.
[0048]
H 2 O is most desirable as a reactive gas component to be reacted with SiCl 4 . This is because H 2 O has a very high reaction rate with SiCl 4 in the above temperature range, so that the reaction proceeds unless the supply amount of H 2 O falls below the stoichiometric value.
[0049]
As the H 2 O gas, that is, water vapor, one generated in an ironworks can be used. Moreover, water vapor is contained in combustion gas such as an industrial furnace, and can be used. For example, if coke oven gas or blast furnace gas is burned with air, H 2 O is changed to 1 to 25 vol. %, 5~30vol the CO 2. % Containing gas is obtained. At this time, if it is burned with excess air, a gas containing O 2 can also be prepared. If O 2 is enriched and steam is blown, the concentration of H 2 O, CO 2 and O 2 can be increased while maintaining an appropriate temperature.
[0050]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a cross section of a coke oven. In the figure, 10 is a partition, 11 is a heating chamber, 12 is a heated chamber, 36 is a combustion gas inlet, 37 is a gas inlet, 40 is a differential pressure gauge, 47 is an introduced gas, and 49 is a combustion gas.
[0051]
First, a gas 47 containing SiCl 4 is introduced into the heated chamber 12 from the gas inlet 37. At this time, the gas 47 containing a metal vapor or a metal compound vapor enters the inside of the damaged portion such as pores or cracks of the refractory in the partition wall 10 by supplying the gas 47 with slightly increased pressure.
[0052]
Next, the pressure inside the heated chamber 12 is made lower than that of the heating chamber 11, that is, the differential pressure of the heated chamber 12 with respect to the heated chamber 11 is made negative. Then, a gas (combustion gas) containing H 2 O and CO 2 enters the inside of the damaged portion such as pores or cracks of the refractory of the partition wall 10 from the heating chamber 11 side.
[0053]
Since the gas containing SiCl 4 has already entered the pores and cracks of the refractory, it reacts with a reactive gas such as water vapor. As a result, as described above, a solid is deposited inside the crack and the fine crack is buried. Even in the case of a large crack, the reaction continues on the surface, and solid deposition continues on the surface of the refractory (fracture surface of the crack). Therefore, the surface of the crack is covered and protected with a layer of precipitate.
[0054]
As described above, the operation of alternately pressurizing the spaces on both sides of the partition wall 10 is performed after a predetermined time or a predetermined number of times, and after introducing a pressure into one of the spaces and applying pressure, the leakage measurement of the partition wall 10 is performed. When the leak amount becomes a predetermined value or less, the supply of gas into both spaces is stopped.
[0055]
For the evaluation of the leak amount, the amount of change in the differential pressure after a certain time or the value of the remaining differential pressure may be used. If the amount of change in the differential pressure is within the specified range or the remaining differential pressure value is greater than or equal to the predetermined value, the leak amount has fallen below a certain value, and the cracks in the partition refractory are sufficiently blocked. become.
[0056]
【The invention's effect】
In the present invention, the partition refractory is repaired by precipitating another solid metal compound from a gas containing metal vapor or metal compound vapor, so that it can be repaired hot and the damaged portion is specified. It can be carried out easily without any problems. Further, by depositing the same metal compound as the refractory as another solid metal compound, it is possible to solve problems such as dropping off the repaired portion of the repair body. Furthermore, since the leak measurement of the partition walls is performed using an inert gas, the repair status can be confirmed by a simple method.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a cross section of a coke oven.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Partition 11 Heating chamber 12 Heated chamber 36 Combustion gas inlet 37 Gas introduction port 40 Differential pressure gauge 47 Introduction gas 49 Combustion gas

Claims (1)

炉内の隔壁を構成する隔壁耐火物の補修強化方法において、隔壁の一方の空間に、金属蒸気又は金属化合物蒸気を含有するガスを供給し、他方の空間に前記金属蒸気又は金属化合物蒸気と反応して別の固体金属化合物を析出する反応性ガスを供給し、隔壁耐火物に前記固体金属化合物を析出させた後、前記両空間への前記金属蒸気又は金属化合物蒸気を含有するガスと前記反応性ガスの供給を中止して、いずれかの空間に不活性ガスを導入して圧力をかけてリーク測定を行ない、リーク量が所定の値を超える場合には前記金属蒸気又は金属化合物蒸気を含有するガスと前記反応性ガスの供給及び中止とリーク測定とを繰り返して行ない、リーク量が所定の値以下となったところで、双方の空間内へのガスの供給を終了することを特徴とする隔壁耐火物の補修強化方法。In the method of repairing and strengthening bulkhead refractories constituting the bulkhead in the furnace, a gas containing metal vapor or metal compound vapor is supplied to one space of the bulkhead and reacts with the metal vapor or metal compound vapor in the other space. Then, a reactive gas for depositing another solid metal compound is supplied, and the solid metal compound is deposited on the partition refractory, and then the reaction with the gas containing the metal vapor or metal compound vapor into both spaces is performed. Stop supply of reactive gas, introduce inert gas into any space and apply pressure to perform leak measurement, and if the leak amount exceeds a predetermined value, contain the metal vapor or metal compound vapor gas and repeatedly performed by the supply and stop the leakage measurement of the reactive gas, where the leakage amount is equal to or less than a predetermined value, characterized that you end the supply of gas to both the space Interval Repair strengthening method of the refractory.
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