JP6429317B2 - Thermal spray repair method for furnace wall - Google Patents
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Description
本発明は、コークス炉の炭化室のような工業窯炉等の炉壁の溶射補修方法に関し、具体的には、溶射材料に含まれる金属粉末の酸化反応熱で耐火性粉末を溶融して補修面に溶着させるテルミット反応を利用した溶射を用いた炉壁の溶射補修方法に関するものである。 The present invention relates to a method for repairing thermal spraying of a furnace wall of an industrial kiln such as a coking oven, and specifically, repairing by melting a refractory powder with the oxidation reaction heat of a metal powder contained in a sprayed material. The present invention relates to a method for spraying and repairing a furnace wall using thermal spraying utilizing a thermite reaction to be welded to a surface.
工業窯炉や溶融金属用容器等は、その使用に伴って、内張りされた耐火物等に損傷が生ずる。このような損傷に対しては、適宜、補修が施される。例えば、製鉄所のコークス炉は、建設してから２０年以上のものが多く、特に、炭化室の内壁は補修を繰り返しながら操業を継続している。 Industrial kiln furnaces, molten metal containers, and the like are damaged in lining refractories as they are used. Such damage is appropriately repaired. For example, many coke ovens in steelworks have been in operation for more than 20 years, and in particular, the inner wall of the carbonization chamber continues to be operated with repeated repairs.
操業を継続しながら補修を施す技術の一つとして、溶射補修法がある。この溶射補修法としては、プラズマ溶射法やレーザー溶射法、火炎溶射法等があるが、これらの溶射方法には、大掛かりな設備装置が必要となるという問題がある。そのため、近年では、比較的簡易な装置で実施可能な、金属粉末の酸化発熱反応を利用した溶射方法が開発されている（例えば、特許文献１〜５参照）。 One of the techniques for repairing while continuing operation is a thermal spray repair method. As this thermal spray repairing method, there are a plasma thermal spraying method, a laser thermal spraying method, a flame thermal spraying method and the like, but these thermal spraying methods have a problem that a large-scale equipment is required. Therefore, in recent years, a thermal spraying method using an oxidation exothermic reaction of metal powder that can be performed with a relatively simple apparatus has been developed (for example, see Patent Documents 1 to 5).
上記溶射方法は、金属粉末（燃焼剤）と、耐火性粉末の混合物を酸素ガスで搬送して高熱の補修面に吹き付けることによって、混合物中の金属粉末が補修面からの受熱により酸化発熱反応（テルミット反応）を起こして耐火性粉末が溶融し、補修面に付着することを利用した技術であり、火炎溶射法のようにプロパン等の可燃性ガスを必要としないのが特徴である。したがって、火炎を発生させるようなバーナーが不要である。 In the above thermal spraying method, a mixture of metal powder (combustion agent) and refractory powder is transported with oxygen gas and sprayed onto a high-temperature repair surface, so that the metal powder in the mixture undergoes an oxidation exothermic reaction by receiving heat from the repair surface ( This technology utilizes the fact that the refractory powder melts and adheres to the repair surface by causing a thermite reaction), and does not require a flammable gas such as propane unlike the flame spraying method. Therefore, a burner that generates a flame is unnecessary.
この溶射方法で使用するノズルの構造については、特許文献１に開示されているように、酸素含有ガスを供給する中心孔と、その中心孔の周囲に燃料ガスと金属粉末、吹付材（耐火物粉末）を供給する供給孔を設けたものもあるが、現在のところ、特許文献２〜５に開示されたような単管構造のものが一般的であると考えられる。また、溶射材料の噴出速度（単位時間当たりに噴出量）については、特許文献２，３および５には、ともに５０ｋｇ／ｈｒと記載されていることから、５０ｋｇ／ｈｒ前後が一般的であると推察される。 As for the structure of the nozzle used in this thermal spraying method, as disclosed in Patent Document 1, a central hole for supplying an oxygen-containing gas, fuel gas, metal powder, and spray material (refractory) around the central hole. Although there are some provided with supply holes for supplying (powder), a single tube structure as disclosed in Patent Documents 2 to 5 is considered to be common at present. Further, the spraying speed (spout amount per unit time) of the thermal spray material is described as 50 kg / hr in both Patent Documents 2, 3 and 5, so that it is generally around 50 kg / hr. Inferred.
ところで、テルミット反応方式の溶射方法において、補修能率を向上させるためには、溶射材料の噴出速度、すなわち、単位時間当たりの溶射材料の噴出量を大きくする必要がある。しかし、溶射材料の噴出速度を６０ｋｇ／ｈｒ以上にすると、溶射材料が溶融・固化して形成された溶射体表面の凹凸が大きくなるという問題がある。そのため、コークス炉の場合、コークス押出し時にコークスが溶射体表面の凹凸に引っ掛かり、押し詰まりを起こすおそれがある。 By the way, in the thermal spraying method of the thermite reaction system, in order to improve the repair efficiency, it is necessary to increase the spraying speed of the sprayed material, that is, the spraying amount of the sprayed material per unit time. However, when the spraying speed of the thermal spray material is set to 60 kg / hr or more, there is a problem that unevenness on the surface of the thermal spray formed by melting and solidifying the thermal spray material becomes large. For this reason, in the case of a coke oven, coke may be caught by irregularities on the surface of the sprayed body during coke extrusion, which may cause clogging.
また、発明者らの知見では、溶射材料の噴出速度を大きくしたときの溶射体表面の凹凸は、噴出速度が同じ場合には、ノズルの駆動速度が遅いほど大きくなる傾向にあり、それを防止するために、ノズル駆動速度を速くすると失火を起こし、却って補修が滞ってしまうという問題がある。さらに、溶射材料の噴出速度を大きくするためにノズル径を大きくしても、溶射体の圧縮強度が同等程度となるような溶射条件では、溶射体表面の凹凸は殆ど変化がない。 In addition, according to the knowledge of the inventors, the unevenness on the surface of the sprayed body when the spraying speed of the sprayed material is increased tends to become larger as the nozzle driving speed is slower when the spraying speed is the same. Therefore, if the nozzle driving speed is increased, there is a problem that misfire occurs and repair is delayed. Further, even if the nozzle diameter is increased in order to increase the spraying speed of the sprayed material, the unevenness on the surface of the sprayed body is hardly changed under the spraying conditions in which the compressive strength of the sprayed body is comparable.
本発明は、従来技術が抱える上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、溶射材料の噴射速度が大きい場合でも、溶射体表面の凹凸が小さく、かつ、高効率で炉壁の補修を行うことができるテルミット反応方式の溶射を用いた炉壁の溶射補修方法を提案することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and the purpose thereof is that even when the spraying speed of the sprayed material is high, the unevenness of the surface of the sprayed body is small and the furnace wall is highly efficient. The purpose of this invention is to propose a method for spraying and repairing furnace walls using thermite reaction type spraying that can be repaired.
発明者らは、上記課題の解決に向け、テルミット反応方式の溶射に用いるノズル仕様が溶射体表面の凹凸に及ぼす影響に着目して鋭意検討を重ねた。その結果、溶射体表面の凹凸を低減し、かつ、高能率で炉壁の補修を行うためには、２本以上の単位ノズルからなる複合ノズルを用いることが有効であることを見出し、本発明を開発するに至った。 In order to solve the above-mentioned problems, the inventors made extensive studies by paying attention to the influence of the nozzle specifications used for the thermal spraying of the thermite reaction system on the irregularities on the surface of the sprayed body. As a result, in order to reduce unevenness on the surface of the sprayed body and repair the furnace wall with high efficiency, it has been found that it is effective to use a composite nozzle composed of two or more unit nozzles. Led to the development.
すなわち、本発明は、金属粉末の酸化反応熱で溶融した耐火性粉末を補修面に溶着させるテルミット反応方式の溶射を用いた炉壁の補修方法において、上記溶射に２本以上の単位ノズルから構成される複合ノズルを用い、かつ、それぞれの単位ノズルから金属粉末を含む耐火性粉末と酸素ガスを噴出させることを特徴とする炉壁の溶射補修方法を提案する。 That is, the present invention provides a method for repairing a furnace wall using a thermite reaction type thermal spraying method in which a refractory powder melted by oxidation reaction heat of a metal powder is welded to a repair surface, and the spraying includes two or more unit nozzles. A furnace wall spraying repair method is proposed, in which a refractory powder containing metal powder and oxygen gas are ejected from each unit nozzle.
本発明の炉壁の溶射補修方法は、上記複合ノズルとして、２〜４本の単位ノズルから構成されてなるものを用いることを特徴とする。 The furnace wall thermal spray repairing method of the present invention is characterized in that a composite nozzle composed of 2 to 4 unit nozzles is used.
また、本発明の炉壁の溶射補修方法は、上記複合ノズルとして、各単位ノズルのノズル孔断面の合計面積が１５４〜５１０ｍｍ２のものを用いることを特徴とする。 Moreover, the thermal spray repairing method for a furnace wall according to the present invention is characterized in that, as the composite nozzle, a nozzle nozzle having a total area of 154 to 510 mm 2 in the cross section of each unit nozzle is used.
また、本発明の炉壁の溶射補修方法は、上記複合ノズルとして、各単位ノズルのノズル孔断面が、直径が７〜１８ｍｍφの円形のものを用いることを特徴とする。 Further, the furnace wall thermal spray repairing method of the present invention is characterized in that a circular nozzle having a diameter of 7 to 18 mmφ is used as the composite nozzle.
また、本発明の炉壁の溶射補修方法は、上記複合ノズルとして、各単位ノズルのノズル孔断面が、一辺の長さが６〜１６ｍｍの正方形のものを用いることを特徴とする。 The furnace wall thermal spray repairing method according to the present invention is characterized in that as the composite nozzle, a nozzle hole cross section of each unit nozzle is a square having a side length of 6 to 16 mm.
また、本発明の炉壁の溶射補修方法は、上記複合ノズルとして、各単位ノズルの最近接ノズルの中心間距離が、各単位ノズルのノズル孔の直径または一辺の長さに対して＋２〜＋１５ｍｍの範囲内のものを用いることを特徴とする。 Further, in the method of repairing a furnace wall spray according to the present invention, as the composite nozzle, the distance between the centers of the closest nozzles of each unit nozzle is +2 to +15 mm with respect to the nozzle hole diameter or the length of one side of each unit nozzle. The thing within the range of is used, It is characterized by the above-mentioned.
また、本発明の炉壁の溶射補修方法は、複合ノズルからの金属粉末を含む耐火性粉末の噴出速度を６０ｋｇ／ｈｒ以上とし、ノズルの駆動速度を２００ｍｍ／ｓ以下として溶射することを特徴とする。 In addition, the method for repairing a furnace wall spray according to the present invention is characterized in that the spraying speed of the refractory powder including the metal powder from the composite nozzle is 60 kg / hr or more and the nozzle driving speed is 200 mm / s or less. To do.
本発明によれば、２本以上の単位ノズルから構成された複合ノズルを用いて、それぞれの単位ノズルから金属粉末を含む耐火性粉末と酸素ガスを噴出させるので、溶射材料の噴出速度が１５０ｋｇ／ｈｒ前後と従来の約３倍で、かつノズル駆動速度が遅い場合でも、材料が溶融・固化して形成された溶射体表面を平滑に仕上げることができる。そのため、本発明をコークス炉に適用した場合には、押し詰まりを効果的に防止することができる。また、ノズル駆動速度を速くする必要がないので、失火による補修能率の低下も防止することができる。 According to the present invention, since a refractory powder containing metal powder and oxygen gas are ejected from each unit nozzle using a composite nozzle composed of two or more unit nozzles, the spraying speed of the sprayed material is 150 kg / Even if it is about 3 hours before and after hr and the nozzle drive speed is slow, the surface of the thermal spray formed by melting and solidifying the material can be finished smoothly. Therefore, when the present invention is applied to a coke oven, clogging can be effectively prevented. Further, since it is not necessary to increase the nozzle driving speed, it is possible to prevent a reduction in repair efficiency due to misfire.
以下、本発明について説明する。
先述したように、従来の１本の単管ノズルを用いたテルミット反応方式の溶射補修方法においては、補修能率を向上させるために、溶射材料の噴出速度を大きくすると、溶射材料が溶融・固化して形成された溶射体表面の凹凸が大きくなる。また、噴出速度が同じ場合、ノズルの駆動速度が遅いほど溶射体表面の凹凸が大きくなり、逆に、速くすると失火を起こし、却って補修が滞ってしまう。さらに、ノズル孔を大きくしても、溶射体の圧縮強度が同等程度となるような溶射条件では、溶射体表面の凹凸は殆ど改善されないという問題があった。
The present invention will be described below.
As described above, in the conventional thermal spray repair method using a single tube nozzle, in order to improve the repair efficiency, if the spraying speed of the sprayed material is increased, the sprayed material melts and solidifies. The unevenness on the surface of the thermal spray formed is increased. When the ejection speed is the same, the lower the nozzle driving speed, the larger the unevenness of the sprayed body surface. Conversely, when the nozzle speed is high, misfire occurs, and repair is delayed. Furthermore, even if the nozzle hole is enlarged, there is a problem that the unevenness on the surface of the sprayed body is hardly improved under the spraying conditions in which the compressive strength of the sprayed body is comparable.
そこで、発明者らは、上記問題点を解決するための方策について種々の検討を重ねた結果、２本以上の単位ノズルから構成される複合ノズルを用い、かつ、それぞれの単位ノズルから金属粉末を含む耐火性粉末と酸素ガスを噴出させることで、溶射材料の噴射速度が大きい場合でも、溶射体表面の凹凸を大幅に低減し、平滑化することができることを見出した。 Therefore, the inventors have made various studies on the measures for solving the above problems, and as a result, used a composite nozzle composed of two or more unit nozzles, and obtained metal powder from each unit nozzle. It has been found that by ejecting the refractory powder and oxygen gas contained therein, the irregularities on the surface of the sprayed body can be greatly reduced and smoothed even when the spraying speed of the sprayed material is high.
ここで、上記複合ノズルを構成する単位ノズルの本数は、２〜４本であることが好ましい。その理由は、４本を超える場合でも、溶射体表面の凹凸低減効果を得ることができるものの、例えば主とするノズル駆動方向に対して垂直方向にノズルを設置した場合、図２の折返し時にはノズルが重なるため、折返し部位を盛り過ぎることになるからである。なお、ノズルを３本以上用いる場合、ノズル駆動方向で重なるノズルは、２本以下とすることが好ましく、ノズルが重ならない（ノズル駆動方向でのノズルの並びが１本）とすることがより好ましい。ノズル駆動方向で重なるノズルを３本以上とした場合でも、溶射体表面の凹凸低減効果を得ることができるものの、１〜２本目のノズルから噴出した溶射材が溶融し、それがある程度固まらないうちに、３本目のノズルが通過すると、そのノズルから噴出した酸素ガスによって溶融状態の溶射材が押し流されることがあり、凹凸低減効果が弱まるためである。これを解決するには、ノズル間の距離を離せば良いが、狭い範囲を溶射するには不向きとなるため、溶射範囲などを考慮してノズル間距離やノズルの配置を決めることが好ましい。 Here, the number of unit nozzles constituting the composite nozzle is preferably 2 to 4. The reason is that even when the number of nozzles exceeds four, the effect of reducing the irregularities on the surface of the sprayed body can be obtained. However, when the nozzles are installed in a direction perpendicular to the main nozzle driving direction, The reason for this is that the folded portions will be excessive. When three or more nozzles are used, the number of nozzles that overlap in the nozzle driving direction is preferably two or less, and more preferably the nozzles do not overlap (one nozzle is arranged in the nozzle driving direction). . Even when three or more nozzles overlap in the nozzle driving direction, the effect of reducing irregularities on the surface of the sprayed body can be obtained, but the sprayed material ejected from the first and second nozzles has melted and has not solidified to some extent. In addition, when the third nozzle passes, the molten spray material may be pushed away by the oxygen gas ejected from the nozzle, and the unevenness reduction effect is weakened. In order to solve this, the distance between the nozzles may be increased. However, since it is not suitable for spraying a narrow range, it is preferable to determine the distance between the nozzles and the arrangement of the nozzles in consideration of the spraying range.
また、上記複合ノズルを構成する単位ノズルのノズル孔断面は円形または正方形であることが好ましい。その理由は、ノズルの断面積が同じ場合、溶射材料の付着率は、ノズル孔の周囲長と相関があり、それが短いほど向上するためである。 Moreover, it is preferable that the nozzle hole cross section of the unit nozzle which comprises the said composite nozzle is circular or square. The reason is that, when the cross-sectional area of the nozzle is the same, the deposition rate of the thermal spray material is correlated with the peripheral length of the nozzle hole, and the shorter it is, the better.
また、上記複合ノズルを構成する単位ノズルのノズル孔断面の合計面積は、溶射材料の噴出速度（単位時間当たりの噴出量）にもよるが、噴出速度が６０〜２００ｋｇ／ｈｒである場合には、１５４〜５１０ｍｍ２となるように、単位ノズルのノズル孔寸法や本数を決定するのが好ましい。各単位ノズルのノズル孔断面の合計面積が１５４ｍｍ２よりも小さいと、溶射体が局所的に盛られやすいため、溶射体表面の凹凸低減効果が小さくなり、一方、５１０ｍｍ２を超えると、所定の強度の溶射体を得るために必要な酸素ガスの流量が増大し、経済的に不利となるからである。より好ましい単位ノズルのノズル孔断面の合計面積は、１７０〜３７０ｍｍ２の範囲である。 Moreover, although the total area of the nozzle hole cross section of the unit nozzle which comprises the said composite nozzle is based also on the spraying speed (spout amount per unit time) of a thermal spray material, when a spraying speed is 60-200 kg / hr. It is preferable to determine the nozzle hole size and the number of unit nozzles so as to be 154 to 510 mm 2 . If the total area of the nozzle hole cross section of the unit nozzles is less than 154 mm 2, spraying body and is easily piled locally, unevenness reduction effect of the sprayed surface is reduced, while when it exceeds 510 mm 2, a predetermined This is because the flow rate of oxygen gas necessary to obtain a high-temperature spray is increased, which is economically disadvantageous. The total area of the nozzle hole cross section of the unit nozzle is more preferably in the range of 170 to 370 mm 2 .
したがって、単位ノズルのノズル孔断面の合計面積を、単位ノズルの本数が好ましい範囲の下限である２本または上限である４本としたときに、１５４〜５１０ｍｍ２の範囲となるようにするには、次のようにするのが好ましい。単位ノズルのノズル孔断面形状が円形である場合において、単位ノズル本数が好ましい範囲の下限である２本のときには、その内径（直径）を１０〜１８ｍｍφの範囲とし、単位ノズル本数が好ましい範囲の上限である４本のときには、その内径（直径）を７〜１２．７ｍｍφの範囲とする。一方、単位ノズルのノズル孔断面形状が正方形である場合において、単位ノズル本数が好ましい範囲の下限である２本のときには、その一辺の長さを８．８〜１５．９ｍｍの範囲とし、単位ノズル本数が好ましい範囲の上限である４本のときには、その一辺の長さを６．２〜１１．２ｍｍの範囲とする。これらの範囲を外れると、溶射体表面の凹凸低減効果や溶射体の圧縮強度が低下する傾向がある。 Therefore, when the total area of the nozzle hole cross-sections of the unit nozzles is 2 which is the lower limit of the number of unit nozzles or 4 which is the upper limit, the range is 154 to 510 mm 2. It is preferable to do the following. When the nozzle hole cross-sectional shape of the unit nozzle is circular, when the number of unit nozzles is two, which is the lower limit of the preferred range, the inner diameter (diameter) is in the range of 10-18 mmφ, and the upper limit of the preferred range of the unit nozzle number is When the number is four, the inner diameter (diameter) is in the range of 7 to 12.7 mmφ. On the other hand, when the cross-sectional shape of the nozzle hole of the unit nozzle is square, when the number of unit nozzles is two, which is the lower limit of the preferable range, the length of one side is set to a range of 8.8 to 15.9 mm, and the unit nozzle When the number is 4, which is the upper limit of the preferable range, the length of one side is set to a range of 6.2 to 11.2 mm. Outside these ranges, the effect of reducing irregularities on the surface of the thermal spray and the compressive strength of the thermal spray tend to decrease.
また、上記複合ノズルを構成する単位ノズルは、最も近い位置で隣り合うノズルとの中心間距離、すなわち、最近接ノズル間距離を、ノズル孔の直径または一辺の長さに対して＋２〜＋１５ｍｍの範囲内とすることが好ましい。単位ノズルから噴射された溶射材料は、噴射後、幅方向（溶射流の流れに対して垂直方向）に広がるため、１つの単位ノズルとそれに隣接した単位ノズルとの間は、両ノズルから溶射されることになる。そのため、上記最近接ノズル間距離が小さ過ぎると、上記単位ノズル間に溶射される溶射材料の量が多くなり過ぎ、他の部分よりも盛り上がってしまい、一方、上記最近接ノズル間距離が大き過ぎると、上記単位ノズル間に溶射される溶射材料の量が少なくなり、他の部分よりも薄くなってしまうため、溶射体表面を平滑に仕上げることが難しくなるからである。 The unit nozzles constituting the composite nozzle have a distance between the centers of adjacent nozzles at the nearest position, that is, a distance between the nearest nozzles of +2 to +15 mm with respect to the diameter of the nozzle hole or the length of one side. It is preferable to be within the range. Since the sprayed material sprayed from the unit nozzle spreads in the width direction (perpendicular to the flow of the sprayed flow) after spraying, between one unit nozzle and the adjacent unit nozzle is sprayed from both nozzles. Will be. Therefore, if the distance between the nearest nozzles is too small, the amount of the thermal spray material sprayed between the unit nozzles is excessively increased and rises more than other parts, while the distance between the nearest nozzles is too large. This is because the amount of the thermal spray material sprayed between the unit nozzles is reduced and becomes thinner than the other portions, so that it is difficult to finish the surface of the thermal spray body smoothly.
また、前述したように、本発明は、金属粉末を含む耐火性粉末（溶射材料）の噴出速度が大きいほど、また、ノズルの駆動速度が遅いほど、溶射体表面の凹凸が大きくなるという単管ノズルの問題点を解決するべく開発した技術である。したがって、本発明の効果は、溶射速度が６０ｋｇ／ｈｒ以上、ノズル駆動速度が２００ｍｍ／ｓ以下で得られる。よって、本発明を適用する場合には、溶射材料の噴出速度およびノズル駆動速度を上記範囲として実施するのが好ましい。特に、本発明の効果は、溶射材料の噴出速度が１００ｋｇ／ｈｒ以上、ノズル駆動速度が１００ｍｍ／ｓ以下の場合に顕著となる。 In addition, as described above, the present invention is a single tube in which unevenness on the surface of the thermal spray body increases as the ejection speed of the refractory powder (thermal spray material) containing the metal powder increases and as the nozzle driving speed decreases. This technology was developed to solve the problems of the nozzles. Therefore, the effects of the present invention are obtained when the spraying speed is 60 kg / hr or more and the nozzle driving speed is 200 mm / s or less. Therefore, when applying this invention, it is preferable to implement the spraying speed and nozzle drive speed of a thermal spray material as the said range. In particular, the effect of the present invention becomes remarkable when the spraying speed of the sprayed material is 100 kg / hr or more and the nozzle driving speed is 100 mm / s or less.
なお、上記の説明では、複合ノズルを構成する単位ノズルとして、単管ノズルを例にとって説明しているが、本発明の単位ノズルは、上記例に限定されるものではなく、例えば、金属粉末と耐火性粉末を噴出する内管と、その内管を取り囲んで設けられた酸素ガスを噴出する外管からなる二重管ノズル等の二重構造のノズルであってもよい。この二重構造のノズルから構成される複合ノズルは、溶射材料が溶融して被施工体に付着する割合である付着率の向上や、被施工体から跳ね返った溶射材料に起因するノズル閉塞の防止に極めて有効である。 In the above description, the single nozzle is described as an example of the unit nozzle constituting the composite nozzle. However, the unit nozzle of the present invention is not limited to the above example. It may be a double-structure nozzle such as a double-tube nozzle composed of an inner tube for ejecting refractory powder and an outer tube for ejecting oxygen gas provided surrounding the inner tube. This composite nozzle composed of double-structure nozzles improves the adhesion rate, which is the rate at which the sprayed material melts and adheres to the workpiece, and prevents nozzle clogging caused by the sprayed material bounced off the workpiece. Is extremely effective.
また、本発明の溶射補修に用いる溶射材料については、特に制限しないが、例えば、コークス炉の炉壁補修に用いる溶射材料としては、金属粉末としては金属Ｓｉや鉄粉を、また、耐火性粉末としては主にＳｉＯ２を含有するものが好適である。また、耐火性粉末としてＭｇＯやＡｌ２Ｏ３を含有してもよい。さらに、溶融性を高めるため、ＣａＯやＬｉ２Ｏ等を添加してもよい。また、溶射材料の粒径は、１ｍｍ以下であることが好ましい。 In addition, the thermal spray material used for the thermal spray repair of the present invention is not particularly limited. For example, as the thermal spray material used for the furnace wall repair of the coke oven, the metal powder is metal Si or iron powder, and the refractory powder. Those mainly containing SiO 2 are suitable. It may also contain MgO and for Al 2 O 3 refractory powder. Furthermore, CaO, Li 2 O, or the like may be added in order to improve the meltability. Moreover, it is preferable that the particle size of a thermal spray material is 1 mm or less.
金属粉末として、金属シリコンを１５ｍａｓｓ％、耐火性粉末として、珪石れんが粉を８２．５ｍａｓｓ％、その他の成分として、硫酸リチウムをＬｉ２Ｏ換算値で０．５ｍａｓｓ％、Ｆｅ２Ｏ３を１．０ｍａｓｓ％、および、ＣａＯを１．０ｍａｓｓ％含有する溶射材料を、テルミット反応を利用した溶射方法で、シャモット質れんがの平板パネルに対して溶射を行う実験を行った。 As a metal powder, 15 mass% of metal silicon, 82.5 mass% of silica brick powder as a refractory powder, and 0.5 mass% in terms of Li 2 O, and Fe 2 O 3 of 1. An experiment was conducted in which a thermal spray material containing 0 mass% and 1.0 mass% of CaO was sprayed on a flat panel of a chamotte brick by a thermal spraying method using a thermite reaction.
上記溶射実験では、図１に示した２〜５本のノズルから構成された本発明に適合するＡ〜Ｉ、Ｌ〜Ｔの１８種類の複合ノズル（発明例）と、１本のノズルからなる本発明外のＪおよびＫの２種類の単体ノズル（比較例）の合計２０種類のノズルを用いて、図２に示すように１パスの長さを３００ｍｍとし、折り返しのピッチｘを表１に示したように変えて５回折り返す溶射を、溶射体の厚さが４０ｍｍとなるまで繰り返して実施した。この際、ノズル先端と被施工体（平板パネル）までの距離は、溶射体の厚さに合わせて変化させ、常に６０ｍｍとなるようにした。なお、折り返しのピッチｘ（ｍｍ）は、（最近接ノズル間距離（ｍｍ）×ノズル駆動方向に対して垂直に配置されているノズル本数）としたが、溶射体に隙間ができないように設定すればよく、例えば、ノズルを駆動方向に対して４５°の方向に配置した場合には、最近接ノズル間距離（ｍｍ）を、ノズル駆動方向に対して垂直方向の距離として折り返しのピッチを設定すればよい。なお、その他の溶射条件は、表１に示した通りである。 In the above thermal spraying experiment, it consists of 18 types of composite nozzles (invention examples) of A to I and L to T, which are composed of 2 to 5 nozzles shown in FIG. Using a total of 20 types of J and K single nozzles (comparative example) outside the present invention, the length of one pass is 300 mm as shown in FIG. As shown, the thermal spraying was repeated 5 times and repeated until the thickness of the sprayed body became 40 mm. At this time, the distance from the nozzle tip to the work piece (flat panel) was changed according to the thickness of the sprayed body so that it was always 60 mm. The folding pitch x (mm) is set as (distance between nearest nozzles (mm) × number of nozzles arranged perpendicular to the nozzle driving direction), but should be set so that there is no gap in the sprayed body. For example, when the nozzles are arranged in a direction of 45 ° with respect to the driving direction, the folding pitch is set with the distance (mm) between the nearest nozzles being the distance in the direction perpendicular to the nozzle driving direction. That's fine. Other thermal spraying conditions are as shown in Table 1.
溶射後、レーザー距離計を用いて、溶射体表面の任意の位置の長さ２０ｍｍ間における凹凸の大きさを、溶射体表面の任意の２０ヶ所以上おいて測定し、その平均値を算出した。なお、溶射体表面の凹凸の大きさは、図３に示したように定義する。 After spraying, using a laser distance meter, the size of irregularities between 20 mm in length at an arbitrary position on the surface of the thermal spray was measured at any 20 or more locations on the surface of the thermal spray, and the average value was calculated. In addition, the size of the unevenness on the surface of the thermal spray is defined as shown in FIG.
表１から２本以上からなる複合ノズルを用いる本発明例では、溶射体表面の凹凸が１．３〜３．５ｍｍであるのに対して、単体ノズルを用いるＮｏ．１６〜１９の比較例では４．１〜６．７ｍｍであり、本発明の複合ノズルを用いることにより、溶射体表面の凹凸を約１／２以下に低減できることがわかる。 In the present invention example using two or more composite nozzles from Table 1, the irregularities on the surface of the sprayed body are 1.3 to 3.5 mm, whereas No. 1 using a single nozzle is used. In Comparative Examples 16 to 19, it is 4.1 to 6.7 mm, and it can be seen that by using the composite nozzle of the present invention, the irregularities on the surface of the thermal spray can be reduced to about ½ or less.
本発明の技術は、コークス炉等の工業窯炉の炉壁の補修に適用できるだけでなく、その他の耐火物壁、例えば、製銑分野における溶銑樋、製鋼分野における転炉や取鍋、脱ガス処理炉、連続鋳造設備のタンディッシュ等の耐火物補修にも好適に用いることができる。 The technology of the present invention can be applied not only to repair of furnace walls of industrial furnaces such as coke ovens, but also to other refractory walls such as hot metal in the steelmaking field, converters and ladles in the steelmaking field, and degassing. It can also be suitably used for repairing refractories such as processing furnaces and tundish in continuous casting equipment.
Claims (6)
上記溶射に２本以上の単位ノズルから構成される複合ノズルを用い、かつ、それぞれの単位ノズルから金属粉末を含む耐火性粉末と酸素ガスを噴出させ、
ノズル駆動方向で重なる前記単位ノズルを２本以下とし、
前記複合ノズルからの金属粉末を含む耐火性粉末の噴出速度を６０ｋｇ／ｈｒ以上とし、該ノズルの駆動速度を２００ｍｍ／ｓ以下として溶射することを特徴とする炉壁の溶射補修方法。 In the repair method of the furnace wall using thermal spraying of thermite reaction method in which the refractory powder melted by the oxidation reaction heat of the metal powder is welded to the repair surface,
A composite nozzle composed of two or more unit nozzles is used for the thermal spraying, and a refractory powder containing metal powder and oxygen gas are ejected from each unit nozzle ,
No more than two unit nozzles that overlap in the nozzle drive direction,
Wherein the ejection speed of the refractory powder containing metal powder from the composite nozzle and 60 kg / hr or more, spray repairing method of the furnace wall, wherein spraying to Rukoto the driving speed of the nozzle as below 200 mm / s.
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