JP3874216B2

JP3874216B2 - 火炎溶射材

Info

Publication number: JP3874216B2
Application number: JP23098997A
Authority: JP
Inventors: 始笠原; 富士夫福谷; 角一村上; 寛明久保
Original assignee: Nippon Steel Corp; Krosaki Harima Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp; Krosaki Harima Corp
Priority date: 1997-08-27
Filing date: 1997-08-27
Publication date: 2007-01-31
Anticipated expiration: 2017-08-27
Also published as: JPH1171182A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、接着性および耐食性に優れた塩基性質の火炎溶射材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
転炉、溶解炉、ＡＯＤ炉、取鍋、タンデッシュ、真空脱ガス炉などの工業窯炉の内張り損傷部を、火炎溶射法をもって補修することが行われている。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接着するものである。この溶射方法によると緻密かつ高強度の補修体組織が形成され、優れた補修効果が得られる。
【０００３】
従来、この火炎溶射に使用される溶射材として、ＭｇＯ−ＣａＯ系の塩基性質が提案されている。例えば特開昭６３−１０７８７３号公報には石灰質クリンカー、マグネシアクリンカーおよびスラグを配合した材質が、特開昭６３−１０７８７２号公報には特定量のＦｅ₂Ｏ₃を含有した石灰質クリンカーおよびマグネシアクリンカー（必要によりスラグを添加）を配合した材質が示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
塩基性質のものは火炎溶射材の中でも耐食性が特に優れており、従来材質の主流となっている。しかし、塩基性質原料は融点が高いことから接着性（被補修面に対する付着性および接着強度）に劣る欠点がある。そこで従来は、低融点物質であるスラグの配合によって、接着性の向上を図っている。
【０００５】
接着性の面でスラグの配合は不可欠である。また、スラグは安価であることから経済性の面でも好ましい。しかし、スラグの配合は同時に溶射材の耐食性の低下を招き、十分な接着性を得るだけの量を添加することはできない。
本発明は、接着性および耐食性を兼ね備えた塩基性質の火炎溶射材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、化学分析値でＳｉＯ₂を１〜５ｗｔ％含む電融マグネシア５０〜９０ｗｔ％と、スラグ１０〜５０ｗｔ％とを配合した火炎溶射材である。この材質は、従来材質に比べて接着性、耐食性ともに優れている。
ところで、電融マグネシアはマグネシア原料を電気炉で溶融し、冷却固化後、粉砕して得られる。電融マグネシアは、焼結マグネシアに比べて組織が緻密であり、それ自身は耐食性に優れているが、従来は、火炎溶射材料として使用しても接着性に劣るため、結局は十分な耐用性が得られていなかった。
【０００７】
つまり、電融マグネシアを定形耐火物あるいは不定形耐火物の耐火骨材として使用した場合は、ＳｉＯ₂成分が多いと耐火度の低下によって耐食性の低下を招くため、耐火物原料としての電融マグネシアは、ＳｉＯ₂成分の含有量が少ない方が好ましいという観点から、一般にＳｉＯ₂が０．５ｗｔ％以下のものが使用されており、このため、火炎溶射材料として使用しても、接着性が劣るために十分な耐用性が得られていなかった。
【０００８】
これに対して本発明は、電融マグネシアを火炎溶射材料として使用するにおいてＳｉＯ₂を１〜５ｗｔ％含む組成として、これとスラグとを組み合わせたものであり、適量のＳｉＯ₂を含むことによってスラグとの馴染みが格段に良くなって、電融マグネシアを使用した火炎溶射材でありながら接着性が格段に向上するに至った。その結果、電融マグネシアが本来有する耐食性の効果がいかんなく発揮され、優れた耐用性が得られる。
【０００９】
一方、焼結マグネシアの場合も、ＳｉＯ₂を１〜５ｗｔ％含む材質では接着性は向上するが、その向上は電融マグネシアの場合ほどには顕著なものではない。これは、焼結マグネシアは電融マグネシアに比べて組織の緻密度が小さく、スラグとの馴染みがよく、ＳｉＯ₂に頼るまでもなく接着性がよいためである。また、焼結マグネシアはＳｉＯ₂を含むとＳｉＯ₂系低融物の生成に伴う耐食性低下の影響を大きく受け、火炎溶射材の耐用性は却って低下する。
【００１０】
火炎溶射材による施工体組織は緻密である。緻密質原料である電融マグネシアを使用すると、従来は施工体組織が緻密度過多となり、耐スポーリング性に劣っていた。これに対し本発明においては、ＳｉＯ₂を１〜５ｗｔ％含む電融マグネシアの使用により、施工体組織が過度に緻密になることが防止されるため、耐スポーリング性にも優れた効果を発揮する。
【００１１】
なお本発明では、化学分析値でＳｉＯ₂を１〜５ｗｔ％含む電融マグネシアとスラグ以外にも、本発明の効果を損なわない範囲であれば、他の耐火原料を配合してもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明では、化学分析値でＳｉＯ₂を１〜５ｗｔ％、さらに好ましくは２〜５ｗｔ％含む電融マグネシアを使用する。ＳｉＯ₂が１ｗｔ％未満では、本発明の効果である接着性および耐スポーリング性が不十分となる。ＳｉＯ₂が５ｗｔ％を超えるとＳｉＯ₂系低融物の生成が過多となるため、耐食性に劣る。
【００１３】
後述する実施例１（電融マグネシア使用品）の火炎溶射材をベースに、電融マグネシアのＳｉＯ₂の含有量のみを変化させ、電融マグネシアのＳｉＯ₂含有量と火炎溶射材の接着性および耐食性の関係を試験し、その結果をグラフ化したのが図１である。また、図２には、後述する比較例１（焼結マグネシア使用品）の火炎溶射材をベースに、焼結マグネシアのＳｉＯ₂の含有量のみを変化させ、焼結マグネシアのＳｉＯ₂含有量と火炎溶射材の接着性および耐食性の関係の試験結果を示した。なお、これらの接着性および耐食性の試験は、実施例の欄で示した方法で行なった。
【００１４】
図１から、電融マグネシアのＳｉＯ₂の含有が接着性および耐食性に効果があることが判る。ＳｉＯ₂の含有量が５ｗｔ％を超えると耐食性が低下することも確認される。また、ＳｉＯ₂が２ｗｔ％以上において、接着性の向上がさらに顕著なものとなる。一方、焼結マグネシアはＳｉＯ₂の含有量に関係無く接着性に優れているが、耐食性に劣る。
【００１５】
スラグは溶射材の溶融助剤としての役割を持つ。その種類は特に限定されず、転炉スラグ、高炉スラグ、電気炉スラグ、脱硫スラグなどから選択使用する。化学成分的にはＳｉＯ₂、ＣａＯ、Ｆｅ₂Ｏ₃、Ａｌ₂Ｏ₃などを主成分とする。また、溶射材に占める割合は、１０ｗｔ％未満では接着性に劣り、５０ｗｔ％を超えると耐食性が低下する。
【００１６】
スラグと共に溶融助剤として、例えばオリビン、ワラストナイトなどを組合せ使用してもよい。しかし、スラグとの合量において１０〜５０ｗｔ％の範囲を超えないことが必要である。
本発明では、前記した電融マグネシア以外の耐火物原料を組み合わせ使用してもよい。その場合は、本発明の効果を損なわせないため、ＳｉＯ₂を１〜５ｗｔ％、さらに好ましは１〜５ｗｔ％含む電融マグネシアを３０ｗｔ％以上９０ｗｔ％未満とし、前記電融マグネシア以外の耐火原料を５０ｗｔ％以下の割合で配合し、かつ前記した電融マグネシアと耐火原料との合量を５０〜９０ｗｔ％とする。前記の塩基性耐火原料が５０ｗｔ％を超えると耐食性および耐スポーリング性のいずれにも劣る。
【００１７】
ＳｉＯ₂を１〜５ｗｔ％あるいは２〜５ｗｔ％含む電融マグネシア以外の耐火原料としては、例えば、ＳｉＯ₂の含有量が前記の範囲以外の割合の電融マグネシア、あるいは焼結マグネシア、ライム、マグネシア−ライム、クロム鉱、アルミナ、シリカ、アルミナ−シリカ、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、シリコンなどである。
【００１８】
以上の各配合物の粒径は従来の溶射材と同様、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５０〜１５０μｍ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、灯油などを燃料とする溶射機を用いて行う。本発明の火炎溶射材は、例えば転炉、溶解炉、ＡＯＤ炉、取鍋、タンデッシュ、真空脱ガス炉、混銑車、電気炉、焼却炉、誘導炉、加熱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。
【００１９】
【実施例】
以下に本発明実施例とその比較例を示す。表１は、各例で使用した耐火物原料とスラグの化学組成である。表２は、各例の溶射材の配合組成とその試験結果である。
溶射にはいずれもプロパン−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℃であった。溶射材は平均粒径９０〜９５μｍに調整し、３Ｋｇ／ｍｉｎ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。表２に示す試験は、溶射体を溶射面に付着した状態で切り出し、以下に示す方法で行った。
【００２０】
接着性；１２００℃の電気炉内で溶射面と溶射材とのせん断強度を測定し、接着強度試験とした。
耐食性；溶射体を回転侵食させ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。耐食性は比較例１の溶損寸法を１００とした指数で示しており、数値が大きいほど溶損寸法が大きい。
【００２１】
耐スポーリング性：溶射体を電気炉中で１５００℃×２０ｍｉｎ加熱後、強制的に空冷し、亀裂発生の状況を目視により観察した。
実機試験；ＭｇＯ−Ｃ質レンガで内張りした１００ｔ溶解炉を火炎溶射で補修し、その後の耐用チャージ数を求めた。その際、溶射材の火炎中への供給速度は、３５〜４５Ｋｇ／ｍｉｎとした。
【００２２】
【表１】

【００２３】
【表２】

【００２４】
表２に示す試験結果からも明らかなように、本発明実施例はいずれも接着性、耐食性および耐スポーリング性を兼ね備えている。その結果、実機試験においても優れた耐用性が得られた。
これに対し、スラグの割合が少ない比較例２は、接着強度に劣る。スラグの割合が多過ぎる比較例３は、耐食性に劣る。ＳｉＯ₂の含有量が本発明の限定範囲より少ない電融マグネシアを使用した比較例４は、接着性および耐スポーリング性に劣る。ＳｉＯ₂の含有量が本発明の限定範囲より多い電融マグネシアを使用した比較例５は、耐食性に劣る。
【００２５】
電融マグネシアと焼結マグネシアライムの合計量が多過ぎる比較例６は接着性に劣る。スラグ量が多過ぎる比較例７は、耐食性に劣る。
【００２６】
【発明の効果】
以上の実施例の試験結果が示すように、本発明は、接着性、耐食性および耐スポーリング性を兼ね備え、耐用性に優れた溶射材を得ることができる。その結果、例えば溶融金属用炉等の各種窯炉の補修材として本発明の溶射材を使用すれば、炉の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の極めて優れた効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電融マグネシアを使用した溶射材において、電融マグネシア中のＳｉＯ₂の含有量と溶射材の接着性および耐食性との関係を示したグラフである。
【図２】焼結マグネシアを使用した溶射材において、焼結マグネシア中のＳｉＯ₂の含有量と溶射材の接着性および耐食性との関係を示したグラフである。

Claims

化学分析値でＳｉＯ₂を１〜５ｗｔ％含む電融マグネシア５０〜９０ｗｔ％と、スラグ１０〜５０ｗｔ％とを配合した火炎溶射材。
化学分析値でＳｉＯ₂を１〜５ｗｔ％含む電融マグネシア３０ｗｔ％以上９０ｗｔ％未満と、スラグ１０〜５０ｗｔ％と、前記電融マグネシア以外の耐火原料５０ｗｔ％以下とを配合し、かつ前記した電融マグネシアと電融マグネシア以外の耐火原料との合量を５０〜９０ｗｔ％とした火炎溶射材。