JP7087756B2 - 高炉用羽口およびその製造方法 - Google Patents
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Description
〔A〕下記の(1)~(3)の工程を備える、高炉用羽口の製造方法。
(1)羽口本体部の少なくとも先端を含む外表面に肉盛溶接により第一保護層を設ける工程、
(2)前記第一保護層の表面を切削または研削して、平坦化する工程、および、
(3)前記平坦化した第一保護層の表面の少なくとも一部に肉盛溶接により第二保護層を設ける工程。
前記第一保護層が、NiまたはNi-Cr合金からなる、
上記〔A〕の高炉用羽口の製造方法。
前記平坦化した第一保護層の表面において、谷底と、前記谷底に隣接する頂部との高さの最大値が0.20mm以下である、
上記〔A〕または〔B〕の高炉用羽口の製造方法。
前記第二保護層が、NiにTiCを分散させた材料からなる、
上記〔A〕~〔C〕のいずれかの高炉用羽口の製造方法。
上記〔A〕~〔D〕のいずれかの高炉用羽口の製造方法。
上記〔A〕~〔E〕のいずれかの高炉用羽口の製造方法。
前記羽口本体部の少なくとも前記先端を含む外表面を覆う肉盛溶接層からなる第一保護層と、
前記第一保護層の表面の少なくとも一部を覆う肉盛溶接層からなる第二保護層とを備え、
前記第一保護層と前記第二保護層との界面を観察したとき、未溶着部が存在している長さの全観察長さに対する割合が、10%以下である、
高炉用羽口。
上記〔G〕の高炉用羽口。
上記〔G〕または〔H〕の高炉用羽口。
上記〔G〕~〔I〕のいずれかの高炉用羽口。
本発明に係る高炉用羽口の製造方法は、第一保護層を設ける工程、前記第一保護層の表面を平坦化する工程、および、第二保護層を設ける工程を備える。以下、各工程について説明する。
図1(a)を参照して、この工程は、羽口本体部1の少なくとも先端(図示省略)を含む外表面に肉盛溶接により第一保護層3aを設ける工程である。第一保護層3aの材質は、羽口本体部1との密着性に優れるとともに、熱伝導率が高い材料を選択することができる。第一保護層3aの材質としては、例えば、NiまたはNi-Cr合金からなるものを選択できる。具体的な材質については後段で説明する。
図1(b)を参照して、この工程は、第一保護層3aの表面を切削または研削して、平坦化する工程である。平坦化は、例えば、旋盤、フライス盤、マシニングセンタなどを使用することができる。また、グラインダーで研削することにより平坦化してもよい。
図1(c)を参照して、この工程は、平坦化した第一保護層3aの表面の少なくとも一部に肉盛溶接により第二保護層3bを設ける工程である。第二保護層3bの材質は、保護層3の外層に位置し、高炉の操業時に、炉内の鉱石やコークスとの衝突に耐えうる耐摩耗性(具体的には、ビッカース硬さで180Hv以上)に優れるとともに、熱伝導率が高い材料(具体的には10W/mK以上)を選択することができる。例えば、Niに硬質のTiCなどの炭化物を分散させた材料を用いることができる。具体的な材質については後段で説明する。
本実施形態に係る高炉用羽口10は、羽口本体部1と、肉盛溶接層からなる第一保護層3aと、肉盛溶接層からなる第二保護層3bとを備える。
羽口本体部1は、先端1bが高炉の内壁から突出するよう、高炉内に配置され、先端1bは、高炉の操業時に高温に曝される。羽口本体部1の内部には、水路2が設けられており、水路2に冷却水を流すことによって、先端1b付近の温度を低減している。羽口本体部1は、円筒状であり、高炉の操業時には筒内に高温(例えば1200℃程度)の熱風が流される。羽口本体部の材質は、通常、熱伝導性に優れた銅または銅合金である。
第一保護層3aは、羽口本体部1の少なくとも先端1bを含む外表面1aを覆う肉盛溶接層からなる層である。第一保護層3aの材質は、羽口本体部1との密着性に優れるとともに、熱伝導率が高い材料を選択することができる。羽口本体部1との密着性の観点からは、羽口本体部1に用いられる銅または銅合金の熱膨張率に近い材料、具体的には、熱膨張率(線膨張率)が13~16×10-6/℃の範囲である材料を選択することができる。また、熱伝導率が高い材料とは、例えば、熱伝導率が10W/(m・K)以上の範囲にある材料である。第一保護層3aの材質としては、例えば、NiまたはNi-Cr合金からなるものを選択できる。
第二保護層3bは、第一保護層3aの表面を覆う肉盛溶接層からなる層である。第二保護層3bの材質は、保護層3の外層に位置し、高炉の操業時に、炉内の鉱石やコークスとの衝突に耐えうる耐摩耗性(具体的には、ビッカース硬さで180Hv以上)に優れるとともに、熱伝導率が高い材料(具体的には10W/mK以上)を選択することができる。例えば、Niに硬質の炭化物を分散させた材料を用いることができる。炭化物としては、TiC、WC、NbC、VCなどが例示されるが、中でもTiCが好ましい。これは、TiCが、硬さが大きく、耐摩耗性の向上に極めて有効な材料だからである。
本発明の高炉用羽口10において、第一保護層3aと第二保護層3bとの界面を観察したとき、未溶着部が存在している長さの全観察長さに対する割合が、10%以下であることが最も重要である。すなわち、図4を参照して、第一保護層3aと第二保護層3bとの界面を観察したとき、未溶着部5が存在している場合には、その長さの合計(=d1+d2+d3)の全観察長さLに対する割合〔=(d1+d2+d3)/L×100〕が、大きすぎると、界面熱抵抗が高くなり、保護層3の表面の十分な冷却ができなくなる。よって、この割合は、10%以下とする。この割合は、低ければ低いほど好ましく、8%以下、さらには、6%以下であることが好ましい。下限は0%である。
本発明の高炉用羽口10において、第一保護層3aおよび第二保護層3bの界面熱抵抗は、10-2Km2/W以下であることが好ましい。界面熱抵抗が高いと、保護層3の温度上昇を避けるのが難しくなり、高炉操業中に保護層3の耐磨耗性の低下を招く。このため、界面熱抵抗は10-2Km2/W以下であることが好ましく、8×10-3Km2/W以下であることがより好ましく、6×10-3Km2/W以下であることがさらに好ましい。
1 羽口本体部
1a 外表面
1b 先端
2 水路
3 保護層
3a 第一保護層
3b 第二保護層
5 未溶着部
Claims (8)
- (1)羽口本体部の少なくとも先端を含む外表面に肉盛溶接により第一保護層を設ける工程、
(2)前記第一保護層の表面を切削または研削して、平坦化する工程、および、
(3)前記平坦化した第一保護層の表面の少なくとも一部に肉盛溶接により第二保護層を設ける工程を備え、
前記第一保護層および前記第二保護層の界面熱抵抗が、10 -2 Km 2 /W以下である、
高炉用羽口の製造方法。
- 前記(1)の工程において、
前記第一保護層が、NiまたはNi-Cr合金からなる、
請求項1に記載の高炉用羽口の製造方法。
- 前記(2)の工程において、
前記平坦化した第一保護層の表面において、谷底と、前記谷底に隣接する頂部との高さの最大値が0.20mm以下である、
請求項1または2に記載の高炉用羽口の製造方法。
- 前記(3)の工程において、
前記第二保護層が、NiにTiCを分散させた材料からなる、
請求項1から3までのいずれかに記載の高炉用羽口の製造方法。
- 前記第一保護層と前記第二保護層との界面を観察したとき、未溶着部が存在している長さの全観察長さに対する割合が、10%以下である、
請求項1から4までのいずれかに記載の高炉用羽口の製造方法。
- 先端が高炉内に突出する羽口本体部と、
前記羽口本体部の少なくとも前記先端を含む外表面を覆う肉盛溶接層からなる第一保護層と、
前記第一保護層の表面の少なくとも一部を覆う肉盛溶接層からなる第二保護層とを備え、
前記第一保護層と前記第二保護層との界面を観察したとき、未溶着部が存在している長さの全観察長さに対する割合が、10%以下であり、
前記第一保護層および前記第二保護層の界面熱抵抗が、10 -2 Km 2 /W以下である、
高炉用羽口。
- 前記第一保護層が、NiまたはNi-Cr合金からなる、
請求項6に記載の高炉用羽口。
- 前記第二保護層が、NiにTiCを分散させた材料からなる、
請求項6または7に記載の高炉用羽口。
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JP2018134718A JP7087756B2 (ja) | 2018-07-18 | 2018-07-18 | 高炉用羽口およびその製造方法 |
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JP2015100818A (ja) | 2013-11-26 | 2015-06-04 | 株式会社戸畑製作所 | 耐摩耗性被覆用溶加棒 |
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JPH04327371A (ja) * | 1991-04-25 | 1992-11-16 | Nippon Kyoryo Kk | 多層盛り溶接方法 |
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JP2015100818A (ja) | 2013-11-26 | 2015-06-04 | 株式会社戸畑製作所 | 耐摩耗性被覆用溶加棒 |
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