JP7215010B2 - Blast furnace tuyere and manufacturing method thereof - Google Patents

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JP7215010B2 JP2018146416A JP2018146416A JP7215010B2 JP 7215010 B2 JP7215010 B2 JP 7215010B2 JP 2018146416 A JP2018146416 A JP 2018146416A JP 2018146416 A JP2018146416 A JP 2018146416A JP 7215010 B2 JP7215010 B2 JP 7215010B2
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Description

本発明は、高炉用羽口およびその製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a tuyere for a blast furnace and a manufacturing method thereof.

高炉用羽口(以下、単に「羽口」ともいう。)は、高炉の炉内に突き出ており、この突き出た先端部は高温雰囲気に曝されているため、優れた耐熱性が求められる。また、羽口の先端には、炉内の鉱石やコークスが衝突することがあるので、優れた耐摩耗性も求められる。 Blast furnace tuyeres (hereinafter also simply referred to as "tuyeres") protrude into the furnace of the blast furnace, and the protruding tip is exposed to a high-temperature atmosphere, so excellent heat resistance is required. In addition, since ore and coke in the furnace may collide with the tip of the tuyere, excellent wear resistance is also required.

羽口本体部には、内部に水路が設けられ、その水路に冷却水を流すことによって高炉内に突き出た先端付近の温度が低減される。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。しかしながら、羽口の内部を水冷するだけでは先端の温度を十分には低減できないこと、および、銅は硬度が低く、耐摩耗性の点では劣ることから、羽口先端には耐熱性および耐摩耗性を高めるための保護層が設けられる。保護層を設けることによって羽口の寿命は延長されるものの、それでもなお、長期間使用すると先端が損傷し、羽口の交換が必要になる。羽口を交換するためには高炉を休風する必要があるため、羽口が損傷するとその交換費用のみならず、溶銑の生産量も低下してしまう。 A water channel is provided inside the tuyere main body, and the temperature near the tip protruding into the blast furnace is reduced by flowing cooling water through the water channel. The material of the tuyere main body is usually copper or a copper alloy with excellent thermal conductivity. However, water-cooling the inside of the tuyere alone cannot sufficiently reduce the temperature at the tip, and copper has low hardness and is inferior in terms of wear resistance. A protective layer is provided to enhance durability. Although the provision of a protective layer increases the life of the tuyeres, long-term use nevertheless leads to tip damage and the need to replace the tuyeres. Since the blast furnace must be shut down to replace the tuyeres, if the tuyeres are damaged, not only the replacement cost but also the production of hot metal will decrease.

羽口の保護層には、ニッケル系の材質が用いられることが多い。ニッケル合金は高温における強度、耐食性に優れ、また、マトリックス中に硬質の金属間化合物を析出させたり、炭化物、窒化物などを混合させることによって硬度を増したりできるのがその理由である。保護層に高硬度のニッケル合金を適用する場合には、例えば、特許文献1~3に記載されるように、羽口本体である銅との接合性が高い金属の保護層を設けることで、高硬度の保護層の密着性を高めることができる。 A nickel-based material is often used for the protective layer of the tuyere. The reason for this is that nickel alloys are excellent in strength and corrosion resistance at high temperatures, and the hardness can be increased by precipitating hard intermetallic compounds in the matrix or by mixing carbides, nitrides, etc. When a nickel alloy with high hardness is applied to the protective layer, for example, as described in Patent Documents 1 to 3, by providing a protective layer of a metal that has a high bondability with copper, which is the main body of the tuyere, Adhesion of the high-hardness protective layer can be enhanced.

特開昭59-15374号公報JP-A-59-15374 特開平4-246113号公報JP-A-4-246113 特開平11-217610号公報JP-A-11-217610

特許文献1では、ニッケルもしくはニッケル合金またはステンレス鋼の薄板材を熱間等方圧加圧処理によって、銅製羽口本体に拡散接合し、その薄板材の上に耐熱性、耐摩耗性材料を肉盛溶接にて保護層を設けることが記載されている。 In Patent Document 1, a nickel or nickel alloy or stainless steel thin plate material is diffusion-bonded to a copper tuyere body by hot isostatic pressing, and a heat-resistant and wear-resistant material is applied on the thin plate material. It is described that a protective layer is provided by fill welding.

特許文献2では、Ni-Cr合金の肉盛層の上に、Ni-Mo合金の肉盛層を設けた保護層が記載されている。また、特許文献3には、羽口母材表面(またはさらに中間層上)に、ニッケルなどの金属マトリックスにセラミックス粒子を散在状態で含む硬化肉盛材を溶着させた保護層が記載されている。これらの文献の発明のように、溶接肉盛層を重ねることで、羽口の耐熱性および耐摩耗性を向上できる。しかし、炉内の温度変動や溶融物からの熱衝撃を受けて、最外層には繰り返し応力が加わるため、疲労特性にも注目する必要がある。疲労によるき裂が発生し伝播する、また、これらのき裂発生個所に炉内の鉱石やコークスが衝突すれば、よりき裂が伝播しやすくなると、広い範囲で保護層の剥離が生じ、羽口を交換せざるを得なくなる。 Patent Document 2 describes a protective layer in which a build-up layer of Ni--Mo alloy is provided on a build-up layer of Ni--Cr alloy. Further, Patent Document 3 describes a protective layer in which a hard facing material containing ceramic particles dispersed in a metal matrix such as nickel is welded to the surface of the tuyere base material (or further on the intermediate layer). . As in the inventions of these documents, the heat resistance and wear resistance of the tuyeres can be improved by stacking the weld surfacing layers. However, it is necessary to pay attention to fatigue characteristics because the outermost layer is subjected to repeated stress due to temperature fluctuations in the furnace and thermal shock from the melt. Cracks caused by fatigue occur and propagate, and if ore or coke in the furnace collides with these crack initiation sites, the cracks propagate more easily. I have no choice but to change my mouth.

本発明は、このような従来技術の問題を解決するためになされたものであり、耐熱性および耐摩耗性に優れ、且つ、炉内熱変動に対する耐疲労性に優れる高炉用羽口およびその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the problems of the prior art, and provides a blast furnace tuyere having excellent heat resistance, wear resistance, and fatigue resistance against thermal fluctuations in the furnace, and its manufacture. The purpose is to provide a method.

羽口本体部の外表面に設ける保護層は、常温では硬い保護層であるが、高炉の稼働中に温度が上昇すると、硬さが低下し、耐摩耗性が劣化する。前述のように、羽口本体部には、内部に設けられた水路に冷却水を流すことによって高炉内に突き出た先端付近の温度を低減しており、これによって保護層の温度も低減できる。 The protective layer provided on the outer surface of the tuyere main body is a hard protective layer at room temperature, but when the temperature rises during operation of the blast furnace, the hardness decreases and wear resistance deteriorates. As described above, the tuyere main body has cooling water flowing through the water channel provided inside to reduce the temperature near the tip protruding into the blast furnace, which can also reduce the temperature of the protective layer.

よって、第一に、高炉稼動時の保護層の温度上昇を避けるためには、保護層を複層構造とし、内層に、羽口本体部との密着性に優れ、かつ熱伝導率が高い材料で構成した保護層を設け、外層に、炉内の鉱石やコークスとの衝突に耐えうる耐摩耗性に優れる材料で構成した保護層を設けるのが有効である。このような材料については、従来、様々な検討がなされており、一定の効果が確認されている。 Therefore, first, in order to avoid the temperature rise of the protective layer during operation of the blast furnace, the protective layer should have a multi-layer structure, and the inner layer should be made of a material that has excellent adhesion to the tuyere body and high thermal conductivity. It is effective to provide a protective layer composed of and as the outer layer, a protective layer composed of a material having excellent wear resistance that can withstand collisions with ore and coke in the furnace. Conventionally, various studies have been made on such materials, and certain effects have been confirmed.

ここで、高い熱伝導率と優れた耐摩耗性を有する保護層を形成しても、高炉操業中の繰り返しの熱変動により、疲労損傷を受ける。このような疲労損傷を受けたときに、疲労によるき裂が発生し、伝播することによって、保護層の広範囲が羽口本体部から脱落しやすい場合には、高炉用羽口の寿命が短くなり、補修および交換作業の頻度が高くなり、結果として高炉の操業効率を低下させる。 Here, even if a protective layer having high thermal conductivity and excellent wear resistance is formed, it is subject to fatigue damage due to repeated thermal fluctuations during blast furnace operation. When such fatigue damage occurs, cracks due to fatigue occur and propagate, and if a wide area of the protective layer tends to fall off from the tuyere main body, the life of the tuyere for blast furnaces will be shortened. , the frequency of repair and replacement work increases, resulting in a decrease in the operating efficiency of the blast furnace.

そこで、本発明者らは、高炉羽口の先端に、肉盛溶接によって保護層を設ける場合において、保護層の広範囲な脱落につながる損傷形態を調査した。損傷形態の一つに、疲労などによって保護層の表面に発生したき裂が、表面に垂直方向(保護層の厚さ方向)に進展し、第一保護層と第二保護層の界面に到達した後、界面に沿うように伝播し、広範囲な剥離につながっていることが観察された。この損傷形態に対して、本発明者らは、羽口本体部との密着性に優れる材料で構成される第一保護層と、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に優れる第二保護層との二層構造の保護層において、疲労などによってき裂が発生した場合でも、その伝播を極力抑制し、広範囲な剥離を防止することについて検討した。そして、第二保護層を、二種類以上の肉盛溶接部が混在した層とすることにより、仮に高炉操業時に保護層にき裂が発生した場合でも、き裂の伝播が肉盛溶接部の界面で止まり、保護層の脱落範囲を小さくすることができる。その結果、保護層全体としての寿命を向上させ、ひいては高炉用羽口の寿命を長くすることに成功した。 Therefore, the present inventors investigated the form of damage that leads to the extensive drop-off of the protective layer when the protective layer is provided at the tip of the blast furnace tuyere by overlay welding. In one form of damage, a crack that occurs on the surface of the protective layer due to fatigue, etc., propagates in the direction perpendicular to the surface (thickness direction of the protective layer) and reaches the interface between the first protective layer and the second protective layer. After that, it was observed to propagate along the interface, leading to extensive delamination. With respect to this form of damage, the present inventors have proposed a first protective layer made of a material with excellent adhesion to the tuyere main body and a structure that can withstand collisions with ore and coke in the furnace during operation of the blast furnace. In the two-layered protective layer with the second protective layer, which has excellent abrasion resistance, even if cracks occur due to fatigue, we investigated how to suppress the propagation of cracks as much as possible and prevent extensive delamination. By making the second protective layer a layer in which two or more types of build-up welds are mixed, even if a crack occurs in the protective layer during operation of the blast furnace, the crack propagation will occur at the build-up weld. It stops at the interface and can reduce the fall-off range of the protective layer. As a result, the life of the protective layer as a whole was improved, and the life of the tuyeres for blast furnaces was extended.

本発明の要旨は、下記の通りである。
〔A〕下記の(1)および(2)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拡散接合または肉盛溶接により第一保護層を設ける工程、および、
(2)前記第一保護層の表面の少なくとも一部に、溶接材料の種類を順次変更して、二種類以上の肉盛溶接部が混在した第二保護層を設ける工程。
The gist of the present invention is as follows.
[A] A method for manufacturing a tuyere for a blast furnace, comprising the following steps (1) and (2).
(1) providing a first protective layer on the outer surface of the tuyere body including at least the tip by diffusion bonding or overlay welding;
(2) A step of providing a second protective layer in which two or more types of build-up welds are mixed by sequentially changing the type of welding material on at least a portion of the surface of the first protective layer.

〔B〕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、
上記〔A〕の高炉用羽口の製造方法。
[B] In the step (1),
wherein the first protective layer is made of Ni or a Ni—Cr alloy;
The method for manufacturing a tuyere for a blast furnace according to the above [A].

〔C〕前記(2)の工程において、
溶接材料が、NiまたはNi合金に、炭化物、窒化物、酸化物および硼化物から選択される一種以上の硬質粒子を分散させた材料を含む、
上記〔A〕または〔B〕の高炉用羽口の製造方法。
[C] In the step (2),
The welding material comprises a Ni or Ni alloy dispersed with one or more hard particles selected from carbides, nitrides, oxides and borides.
The method for manufacturing a tuyere for a blast furnace according to the above [A] or [B].

〔D〕前記(2)の工程において、
溶接材料が、前記硬質粒子の含有量が異なる二種類以上の材料を含む、
上記〔C〕の高炉用羽口の製造方法。
[D] In the step (2) above,
The welding material includes two or more materials with different contents of the hard particles,
The method for manufacturing a tuyere for a blast furnace according to the above [C].

〔E〕前記(2)の工程において、
溶接材料が、Ni-Cr合金からなる材料を含む、
上記〔A〕~〔D〕のいずれかの高炉用羽口の製造方法。
[E] In the step (2) above,
The welding material includes a material made of a Ni-Cr alloy,
A method for manufacturing a tuyere for a blast furnace according to any one of [A] to [D] above.

〔F〕先端が高炉内に突出する銅または銅合金からなる羽口本体部と、
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拡散接合または肉盛溶接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、
前記第二保護層が、二種類以上の肉盛溶接部を混在させた肉盛溶接層である、
高炉用羽口。
[F] a tuyere body portion made of copper or a copper alloy, the tip of which protrudes into the blast furnace;
a first protective layer made of diffusion bonding or overlay welding covering the outer surface of the tuyere main body including at least the tip;
a second protective layer consisting of a build-up welding layer that covers at least part of the surface of the first protective layer,
The second protective layer is a build-up weld layer in which two or more types of build-up welds are mixed,
Blast furnace tuyeres.

〔G〕前記第一保護層が、NiまたはNi-Cr合金からなる、
上記〔F〕の高炉用羽口。
[G] the first protective layer is made of Ni or a Ni—Cr alloy;
The above [F] tuyere for blast furnace.

〔H〕前記第二保護層が、NiまたはNi合金に、炭化物、窒化物、酸化物および硼化物から選択される一種以上の硬質粒子を分散させた肉盛溶接部を含む、
上記〔F〕または〔G〕の高炉用羽口。
[H] The second protective layer includes an overlay weld in which hard particles of one or more selected from carbides, nitrides, oxides and borides are dispersed in Ni or Ni alloys.
The above [F] or [G] tuyere for blast furnace.

〔I〕前記第二保護層が、前記硬質粒子の含有量が異なる二種類以上の肉盛溶接部を含む、
上記〔H〕の高炉用羽口。
[I] the second protective layer includes two or more types of build-up welds with different contents of the hard particles;
The above [H] tuyere for blast furnace.

〔J〕前記第二保護層が、Ni-Cr合金からなる肉盛溶接部を含む、
上記〔F〕~〔I〕のいずれかの高炉用羽口。
[J] the second protective layer includes a build-up weld made of a Ni—Cr alloy;
A tuyere for a blast furnace according to any one of [F] to [I] above.

本発明によれば、耐熱性および耐摩耗性に優れ、且つ、炉内熱変動に対する耐疲労性に優れる高炉用羽口が得られる。 According to the present invention, it is possible to obtain a tuyere for a blast furnace that is excellent in heat resistance, wear resistance, and fatigue resistance against thermal fluctuations in the furnace.

本発明に係る高炉用羽口の製造方法を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the manufacturing method of the tuyere for blast furnaces which concerns on this invention. 平坦化した第一保護層の断面形状を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the cross-sectional shape of the flattened first protective layer. 本実施形態に係る高炉用羽口の断面形状を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the cross-sectional shape of the tuyere for blast furnaces which concerns on this embodiment. 本発明に係る第二保護層(種類の異なる肉盛層を平行に配置した例)の断面形状を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing a cross-sectional shape of a second protective layer according to the present invention (an example in which build-up layers of different types are arranged in parallel). 本発明に係る第二保護層(種類の異なる肉盛層を同一線上に配置した例)の断面形状を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing a cross-sectional shape of a second protective layer according to the present invention (an example in which build-up layers of different types are arranged on the same line). 本発明に係る第二保護層(種類の異なる肉盛層を同一線上に配置した別の例)の断面形状を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing a cross-sectional shape of a second protective layer according to the present invention (another example in which build-up layers of different types are arranged on the same line). 本発明に係る第二保護層(種類の異なる肉盛層を同一線上に配置した層を二層重ねた例:一層目の溶接方向と二層目の溶接方向が平行である例)の断面形状を示す模式図である。Cross-sectional shape of the second protective layer according to the present invention (an example of stacking two layers in which different types of overlay layers are arranged on the same line: an example in which the welding direction of the first layer and the welding direction of the second layer are parallel) It is a schematic diagram showing. 本発明に係る第二保護層(種類の異なる肉盛層を同一線上に配置した層を二層重ねた例:一層目の溶接方向と二層目の溶接方向が直角である例)の断面形状を示す模式図である。Cross-sectional shape of the second protective layer according to the present invention (an example of stacking two layers in which different types of overlay layers are arranged on the same line: an example in which the welding direction of the first layer and the welding direction of the second layer are perpendicular) It is a schematic diagram showing. 本発明に係る第二保護層(種類の異なる肉盛層を同一線上に配置した層を三層重ねた例:三層全ての溶接方向が平行である例)の断面形状を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing a cross-sectional shape of a second protective layer according to the present invention (an example in which three layers in which different types of overlay layers are arranged on the same line are stacked: an example in which the welding directions of all three layers are parallel). . 本発明に係る第二保護層(種類の異なる肉盛層を同一線上に配置した層を三層重ねた例:一層目の溶接方向と三層目の溶接方向が平行であり、一層目の溶接方向と二層目の溶接方向が直角である例)の断面形状を示す模式図である。Second protective layer according to the present invention (an example of three layers in which different types of overlay layers are arranged on the same line: the welding direction of the first layer and the welding direction of the third layer are parallel, and the welding direction of the first layer Fig. 3 is a schematic diagram showing a cross-sectional shape of an example in which the direction and the welding direction of the second layer are perpendicular to each other. 本発明に係る第二保護層(種類の異なる肉盛層を三層重ねた例)の断面形状を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing a cross-sectional shape of a second protective layer according to the present invention (an example in which three build-up layers of different types are stacked).

1.高炉用羽口の製造方法について
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、および、第二保護層を設ける工程を備える。以下、第一保護層を肉盛溶接によって設ける場合を例にとって、各工程について説明する。
1. Method for Manufacturing Tuyeres for Blast Furnace The method for manufacturing tuyeres for blast furnace according to the present invention comprises a step of providing a first protective layer and a step of providing a second protective layer. Each step will be described below taking as an example the case where the first protective layer is provided by build-up welding.

(1)第一保護層の形成
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。
(1) Formation of First Protective Layer Referring to FIG. 1(a), in this step, a first protective layer 3a is formed on the outer surface of the tuyere body 1 including at least the tip (not shown) by overlay welding. It is a step of providing. As the material of the first protective layer 3a, a material having excellent adhesion to the tuyere main body 1 and high thermal conductivity can be selected. As the material of the first protective layer 3a, for example, Ni or a Ni--Cr alloy can be selected. Specific materials will be described later.

肉盛溶接方法は、公知の方法を採用することができ、例えば、被覆アーク溶接法、MAG溶接法、炭酸ガスアーク溶接法、MIG溶接法、TIG溶接法、サブマージアーク溶接法などが挙げられる。中でも、三次元的に曲面形状である羽口先端へのNiまたはNi-Cr合金の溶接作業性を高めるためには、TIG溶接法を採用するのが好ましい。 As the overlay welding method, a known method can be adopted, and examples thereof include shielded arc welding, MAG welding, carbon dioxide gas arc welding, MIG welding, TIG welding, and submerged arc welding. Among them, it is preferable to adopt the TIG welding method in order to improve the workability of welding Ni or Ni—Cr alloy to the tip of the tuyere, which has a three-dimensional curved shape.

なお、第二保護層3bを設ける前に、第一保護層3aの表面を平坦化する工程を設けてもよい。図1(b)を参照して、この工程は、第一保護層3aの表面を研削または研磨して、平坦化する工程である。同図の破線が平坦化前、実線が平坦化後の模式図である。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。 A step of flattening the surface of the first protective layer 3a may be provided before providing the second protective layer 3b. Referring to FIG. 1(b), this step is a step of grinding or polishing the surface of the first protective layer 3a to planarize it. In the figure, the dashed line is a schematic diagram before flattening, and the solid line is a schematic diagram after flattening. Flattening can use, for example, lathes, milling machines, machining centers, and the like. Moreover, you may planarize by grinding with a grinder.

平坦化した第一保護層3aの表面は、谷底と、前記谷底に隣接する山頂との高さの最大値(最大谷深さ)を0.20mm以下とすることが好ましい。ここで、図2を参照して、谷底と、前記谷底に隣接する山頂との高さとは、例えば、図2中の符号h、hおよびhであり、図2に示す例では、最大谷深さは、hである。この最大谷深さが大きすぎると、その後に第二保護層3bを形成したときに、界面に空隙(未溶着部)が増加し、界面熱抵抗を増加させる。この最大谷深さは、0.15mm以下が好ましく、0.10mm以下がより好ましい。 The planarized surface of the first protective layer 3a preferably has a maximum height (maximum valley depth) of 0.20 mm or less between a valley bottom and a peak adjacent to the valley bottom. Here, referring to FIG. 2, the heights of the valley bottom and the peaks adjacent to the valley bottom are, for example, symbols h 1 , h 2 and h 3 in FIG. The maximum valley depth is h2 . If this maximum valley depth is too large, voids (unwelded portions) will increase at the interface when the second protective layer 3b is formed later, increasing the interfacial thermal resistance. The maximum valley depth is preferably 0.15 mm or less, more preferably 0.10 mm or less.

なお、上記最大谷深さは、第一保護層3a厚さ方向を含む断面を観察して、測定することもできるし、第一保護層3aの平坦化後に、その表面から、表面粗さ計、三次元形状測定器などを用いて表面形状を測定することもできる。 The maximum valley depth can be measured by observing a cross section including the thickness direction of the first protective layer 3a. , a three-dimensional shape measuring instrument, or the like can be used to measure the surface shape.

以上、主として、肉盛溶接により第一保護層3aを設ける場合を説明したが、第一保護層3aは、拡散接合によって設けてもよい。拡散接合によって第一保護層3aを設ける場合には、羽口本体部1の形状に沿った形状に加工した板材を羽口本体部1に貼り付け、その状態で加熱し、界面を拡散接合するのがよい。 Although the case where the first protective layer 3a is provided by build-up welding has been described above, the first protective layer 3a may be provided by diffusion bonding. When the first protective layer 3a is provided by diffusion bonding, a plate material processed into a shape along the shape of the tuyere main body 1 is attached to the tuyere main body 1, heated in that state, and the interface is diffusion-bonded. It's good.

(2)第二保護層の形成
図1(c)を参照して、この工程は、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を設ける際には、溶接材料の種類を順次変更して、二種類以上の肉盛溶接部30,31が混在した第二保護層3bを設けることが重要である。また、先に隙間を空けて1つの溶接材料を肉盛溶接しておき、溶接材料の種類を変更して、隙間に肉盛溶接して設けることも可能である。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。
(2) Formation of Second Protective Layer Referring to FIG. 1(c), this step is a step of providing a second protective layer 3b by build-up welding on at least part of the surface of the first protective layer 3a. When providing the second protective layer 3b by build-up welding on at least a part of the surface of the first protective layer 3a, the type of welding material is sequentially changed so that two or more types of build-up welds 30 and 31 are mixed. It is important to provide the second protective layer 3b. Moreover, it is also possible to first open a gap and overlay-weld one welding material, and then overlay-weld the gap with a different type of welding material. The material of the second protective layer 3b is located in the outer layer of the protective layer 3, and has wear resistance (specifically, Vickers hardness of 180 Hv or more) that can withstand collisions with ore and coke in the furnace during operation of the blast furnace. ) and high thermal conductivity (specifically, 10 W/mK or more) can be selected. For example, a material in which hard carbides such as TiC are dispersed in Ni can be used. Specific materials will be described later.

第二保護層3bは、第一保護層3aの表面の少なくとも一部に設けられておればよい。例えば、羽口の下部は、高炉の操業時に、炉内の鉱石やコークスが衝突しにくい箇所であるため、この部分には第二保護層3bを設けなくてもよい。よって、第一保護層3aの表面の少なくとも一部とは、具体的には、高炉内に設置された羽口において、少なくとも最上部を含む部分の表面を意味する。特に、高炉内に設置された羽口において、上側半分を構成する部分の表面に第二保護層3bが設けられていることが好ましい。このとき、第二保護層3bが設けられていない部分の第一保護層3aの厚さと、第二保護層3bが設けられている部分の第一保護層3aおよび第二保護層3bの合計厚さとが実質的に同一であることが好ましい。 The second protective layer 3b may be provided on at least part of the surface of the first protective layer 3a. For example, since the lower part of the tuyere is a place where ore and coke in the furnace are unlikely to collide during operation of the blast furnace, it is not necessary to provide the second protective layer 3b on this part. Therefore, at least a portion of the surface of the first protective layer 3a specifically means the surface of a portion including at least the uppermost portion of the tuyeres installed in the blast furnace. In particular, it is preferable that the second protective layer 3b is provided on the surface of the portion constituting the upper half of the tuyere installed in the blast furnace. At this time, the thickness of the first protective layer 3a in the portion where the second protective layer 3b is not provided, the total thickness of the first protective layer 3a and the second protective layer 3b in the portion where the second protective layer 3b is provided are substantially the same.

肉盛溶接方法は、公知の方法を採用することができ、例えば、被覆アーク溶接法、MAG溶接法、炭酸ガスアーク溶接法、MIG溶接法、TIG溶接法、サブマージアーク溶接法などが挙げられる。中でも、三次元的に曲面形状である羽口先端へのNiまたはNi合金の溶接作業性を高めるためには、TIG溶接法を採用するのが好ましい。 As the overlay welding method, a known method can be adopted, and examples thereof include shielded arc welding, MAG welding, carbon dioxide gas arc welding, MIG welding, TIG welding, and submerged arc welding. Among them, it is preferable to adopt the TIG welding method in order to improve the workability of welding Ni or Ni alloy to the tip of the tuyere, which has a three-dimensional curved surface shape.

2.高炉用羽口について
図3~図11を参照して、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。肉盛溶接層3bの溶接方向には特に制約がないが、羽口本体部1を構成する筒状態の周方向に一致していることが好ましい。図4~図11それぞれの(a)における左右方向が羽口本体部1の周方向に一致するものとして説明する。
2. Blast Furnace Tuyere Referring to FIGS. and a second protective layer 3b consisting of a layer. Although there is no particular restriction on the welding direction of the overlay welding layer 3b, it is preferable that the welding direction coincides with the circumferential direction of the cylinder constituting the tuyere main body 1. As shown in FIG. Description will be made on the assumption that the horizontal direction in (a) of each of FIGS.

(1)羽口本体部
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。
(1) Tuyere Main Body The tuyere main body 1 is arranged in the blast furnace such that the tip 1b protrudes from the inner wall of the blast furnace, and the tip 1b is exposed to high temperatures during operation of the blast furnace. A water channel 2 is provided inside the tuyere body 1, and cooling water is caused to flow through the water channel 2 to reduce the temperature near the tip 1b. The tuyere main body 1 has a cylindrical shape, and hot air having a high temperature (for example, about 1200° C.) is blown into the cylinder during operation of the blast furnace. The material of the tuyere main body is usually copper or a copper alloy with excellent thermal conductivity.

(2)第一保護層
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。
(2) First Protective Layer The first protective layer 3a is a build-up weld layer that covers the outer surface 1a of the tuyere main body 1 including at least the tip 1b. As the material of the first protective layer 3a, a material having excellent adhesion to the tuyere main body 1 and high thermal conductivity can be selected. From the viewpoint of adhesion with the tuyere main body 1, a material having a coefficient of thermal expansion close to that of copper or a copper alloy used for the tuyere main body 1, specifically, a coefficient of thermal expansion (linear expansion coefficient) of 13 to Materials can be selected that are in the range of 16×10 −6 /°C. A material with high thermal conductivity is, for example, a material with thermal conductivity in the range of 10 W/(m·K) or more. As the material of the first protective layer 3a, for example, Ni or a Ni--Cr alloy can be selected.

より具体的には、質量%で、Cr:0~40.0%、Mn:0~4.0%、Ti:0~3.0%、Al:0~3.0%、Nb:0~3.0%、Fe:0~9.0%を含み、残部がNiおよび不純物からなる材料である。不純物とは、NiまたはNi合金を工業的に製造する際に、鉱石、スクラップ等の原料その他の要因により混入し、本発明の効果を阻害しない範囲で許容される成分を意味する。 More specifically, in mass %, Cr: 0 to 40.0%, Mn: 0 to 4.0%, Ti: 0 to 3.0%, Al: 0 to 3.0%, Nb: 0 to 3.0%, Fe: 0 to 9.0%, the balance being Ni and impurities. The term "impurity" means a component that is allowed to enter into Ni or a Ni alloy from raw materials such as ores, scraps, and other factors in the industrial production of Ni or Ni alloys as long as it does not impair the effects of the present invention.

Crは、耐食性を向上させるので、第一保護層3aの材料中に含まれていてもよい。その含有量が過剰な場合には、溶接時に割れが発生するので、その上限は40.0%とする。上記の効果を発揮させるためには、その含有量を5.0%以上とするのが好ましく、10.0%以上とするのがより好ましい。さらに好ましいのは、14.0%以上である。また、上限は、35.0%とするのが好ましく、30.0%とするのがより好ましく、25.0%とするのがさらに好ましい。 Since Cr improves corrosion resistance, it may be contained in the material of the first protective layer 3a. If the content is excessive, cracks will occur during welding, so the upper limit is made 40.0%. In order to exhibit the above effect, the content is preferably 5.0% or more, more preferably 10.0% or more. More preferably, it is 14.0% or more. Moreover, the upper limit is preferably 35.0%, more preferably 30.0%, and even more preferably 25.0%.

Mnは、溶接時の湯流れ性を高め溶接欠陥の発生を抑制するので、第一保護層3aの材料中に含まれていてもよい。その含有量が過剰な場合には、延性およびじん性が低下して割れ易くなるので、その上限は4.0%とする。上記の効果を発揮させるためには、その含有量を0.5%以上とするのが好ましく、1.0%以上とするのがより好ましく、1.5%以上とするのがさらに好ましい。また、上限は、3.5%とするのが好ましく、3.0%とするのがより好ましく、2.5%とするのがさらに好ましい。 Mn enhances fluidity during welding and suppresses the occurrence of weld defects, so it may be contained in the material of the first protective layer 3a. If the content is excessive, the ductility and toughness are lowered and cracks are likely to occur, so the upper limit is made 4.0%. In order to exhibit the above effect, the content is preferably 0.5% or more, more preferably 1.0% or more, and even more preferably 1.5% or more. Also, the upper limit is preferably 3.5%, more preferably 3.0%, and even more preferably 2.5%.

Tiは、Niと金属間化合物を形成して保護層の硬さを高め、耐摩耗性を向上させるので、第一保護層3aの材料中に含まれていてもよい。その含有量が過剰な場合には、延性およびじん性が低下して割れ易くなるので、その上限は3.0%とする。上記の効果を発揮させるためには、その含有量を0.5%以上とするのが好ましく、1.0%以上とするのがより好ましく、1.5%以上とするのがさらに好ましい。また、上限は、2.5%とするのが好ましく、2.0%とするのがより好ましく、1.5%とするのがさらに好ましい。 Ti forms an intermetallic compound with Ni to increase the hardness of the protective layer and improve wear resistance, so it may be contained in the material of the first protective layer 3a. If the content is excessive, the ductility and toughness are lowered and cracks are likely to occur, so the upper limit is made 3.0%. In order to exhibit the above effect, the content is preferably 0.5% or more, more preferably 1.0% or more, and even more preferably 1.5% or more. Also, the upper limit is preferably 2.5%, more preferably 2.0%, and even more preferably 1.5%.

Alは、Niと金属間化合物を形成して保護層の硬さを高め、耐摩耗性を向上させるので、第一保護層3aの材料中に含まれていてもよい。その含有量が過剰な場合には、延性およびじん性が低下して割れ易くなるので、その上限は3.0%とする。上記の効果を発揮させるためには、その含有量を0.5%以上とするのが好ましく、1.0%以上とするのがより好ましく、1.5%以上とするのがさらに好ましい。また、上限は、2.5%とするのが好ましく、2.0%とするのがより好ましく、1.5%とするのがさらに好ましい。 Al forms an intermetallic compound with Ni to increase the hardness of the protective layer and improve wear resistance, so it may be contained in the material of the first protective layer 3a. If the content is excessive, the ductility and toughness are lowered and cracks are likely to occur, so the upper limit is made 3.0%. In order to exhibit the above effect, the content is preferably 0.5% or more, more preferably 1.0% or more, and even more preferably 1.5% or more. Also, the upper limit is preferably 2.5%, more preferably 2.0%, and even more preferably 1.5%.

Nbは、Niと金属間化合物を形成して保護層の硬さを高め、耐摩耗性を向上させるので、第一保護層3aの材料中に含まれていてもよい。その含有量が過剰な場合には、延性およびじん性が低下して割れ易くなるので、その上限は3.0%とする。上記の効果を発揮させるためには、その含有量を0.5%以上とするのが好ましく、1.0%以上とするのがより好ましく、1.5%以上とするのがさらに好ましい。また、上限は、2.5%とするのが好ましく、2.0%とするのがより好ましく、1.5%とするのがさらに好ましい。 Nb forms an intermetallic compound with Ni to increase the hardness of the protective layer and improve wear resistance, so it may be contained in the material of the first protective layer 3a. If the content is excessive, the ductility and toughness are lowered and cracks are likely to occur, so the upper limit is made 3.0%. In order to exhibit the above effect, the content is preferably 0.5% or more, more preferably 1.0% or more, and even more preferably 1.5% or more. Also, the upper limit is preferably 2.5%, more preferably 2.0%, and even more preferably 1.5%.

Feは、Ni合金中に固溶することで保護層の強度を向上させ、耐摩耗性を向上させるので、第一保護層3aの材料中に含まれていてもよい。また、Nbと複合添加した場合には、Nbと金属間化合物を形成して保護層の硬さを高め、耐摩耗性を向上させる。その含有量が過剰な場合には、延性およびじん性が低下して割れ易くなるという問題があるので、その上限は9.0%とする。上記の効果を発揮させるためには、その含有量を0.5%以上とするのが好ましく、1.0%以上とするのがより好ましく、1.5%以上とするのがさらに好ましい。また、上限は、8.5%とするのが好ましく、8.0%とするのがより好ましく、7.5%とするのがさらに好ましい。 Fe may be contained in the material of the first protective layer 3a because Fe improves the strength of the protective layer and improves the wear resistance by forming a solid solution in the Ni alloy. Further, when Ni is added in combination with Nb, it forms an intermetallic compound with Nb to increase the hardness of the protective layer and improve wear resistance. If the content is excessive, there is a problem that ductility and toughness are lowered and cracks are likely to occur, so the upper limit is made 9.0%. In order to exhibit the above effect, the content is preferably 0.5% or more, more preferably 1.0% or more, and even more preferably 1.5% or more. Also, the upper limit is preferably 8.5%, more preferably 8.0%, and even more preferably 7.5%.

第一保護層3aの厚さ(平均厚さ)は、2.0~6.0mmとするのが好ましい。2.0mm未満では、十分な耐摩耗性を維持することが困難となる場合があり、6.0mmを超えると、羽口先端を十分に冷却することが困難となる場合があるからである。 The thickness (average thickness) of the first protective layer 3a is preferably 2.0 to 6.0 mm. If it is less than 2.0 mm, it may be difficult to maintain sufficient wear resistance, and if it exceeds 6.0 mm, it may be difficult to sufficiently cool the tip of the tuyere.

(3)第二保護層
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またはNi合金に、炭化物、窒化物、酸化物および硼化物から選択される一種以上の硬質粒子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。種類の異なる溶接材料とは、マトリックスを構成するNiまたはNi合金の化学組成が異なる場合のほか、硬質粒子の種類が異なる場合、硬質粒子の含有量が異なる場合などが含まれる。
(3) Second Protective Layer The second protective layer 3b is a layer made of a build-up weld layer that covers the surface of the first protective layer 3a. The material of the second protective layer 3b is located in the outer layer of the protective layer 3, and has wear resistance (specifically, Vickers hardness of 180 Hv or more) that can withstand collisions with ore and coke in the furnace during operation of the blast furnace. ) and high thermal conductivity (specifically, 10 W/mK or more) can be selected. For example, a material in which hard particles of one or more kinds selected from carbides, nitrides, oxides and borides are dispersed in Ni or Ni alloys can be used. Examples of carbide include TiC, WC, NbC, and VC, among which TiC is preferred. This is because TiC has a high hardness and is a material that is extremely effective in improving wear resistance. The welding materials of different types include, in addition to the case where the chemical composition of Ni or Ni alloy constituting the matrix is different, the case where the hard particles are different in kind, the hard particle content is different, and the like.

図4を参照して、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を設ける際には、任意の溶接材料を用いて肉盛溶接し、線状に肉盛溶接部30を設けた後、種類の異なる溶接材料を用いて肉盛溶接し、その肉盛溶接部30に沿うように別の種類の肉盛溶接部31を肉盛溶接する。この作業を繰り返して、線状の肉盛溶接部30と線状の肉盛溶接部31とを混在させた第二保護層(肉盛溶接層)3bが得られる。これにより、耐摩耗性を確保しつつ、仮に、肉盛溶接部30、31のいずれかにき裂が発生し、伝播しても、狭い範囲で制限できるので、広い範囲での保護層の脱落を防止できる。 Referring to FIG. 4, when the second protective layer 3b is provided by build-up welding on at least a part of the surface of the first protective layer 3a, the build-up welding is performed using an arbitrary welding material to form a linear build-up. After the build-up weld 30 is provided, build-up welding is performed using a different kind of welding material, and another type of build-up weld 31 is build-up welded along the build-up weld 30 . By repeating this operation, the second protective layer (overlay welding layer) 3b in which the linear build-up welds 30 and the linear build-up welds 31 are mixed is obtained. As a result, even if a crack occurs and propagates in one of the build-up welds 30 and 31 while ensuring wear resistance, it can be limited to a narrow range, so that the protective layer falls off over a wide range. can be prevented.

図5および図6を参照して、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を設ける際には、任意の肉盛溶接層30を肉盛溶接し、その肉盛溶接部30と同一線上に別の種類の肉盛溶接部31を肉盛溶接する。得られた肉盛溶接部30,31に沿うように、上記と同様の方法により、任意の溶接材料を用いた肉盛溶接部30と同一線上に別の溶接材料を用いた肉盛溶接部31を肉盛溶接する。この作業を繰り返して、同一線上に肉盛溶接部30と肉盛溶接部31とを混在させた第二保護層(肉盛溶接層)3bが得られる。図5および図6に示す肉盛溶接層は、図4に示す肉盛溶接層よりも、各肉盛溶接部30,31を小さくすることができるので、き裂の伝播をより小さい範囲に抑制することができる。 5 and 6, when the second protective layer 3b is provided by build-up welding on at least a part of the surface of the first protective layer 3a, an arbitrary build-up weld layer 30 is build-up welded, Another type of build-up weld 31 is build-up welded on the same line as the build-up weld 30 . Along the obtained overlay welds 30 and 31, a overlay weld 31 using another welding material is formed on the same line as the overlay weld 30 using an arbitrary welding material by the same method as described above. is overlay welded. By repeating this operation, a second protective layer (overlay welding layer) 3b in which the overlay welding part 30 and the overlay welding part 31 are mixed on the same line is obtained. The overlay weld layers shown in FIGS. 5 and 6 can make each overlay weld 30, 31 smaller than the overlay weld layer shown in FIG. can do.

図7および図8を参照して、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を設ける際には、任意の肉盛溶接層30を肉盛溶接し、その肉盛溶接部30と同一線上に別の種類の肉盛溶接部31を肉盛溶接する。この作業を繰り返して、同一線上に肉盛溶接部30と肉盛溶接部31とを混在させた肉盛溶接層(一層目の肉盛溶接層)が得られる。その後、さらに、一層目の肉盛溶接層上で同じ作業を繰り返し、二層目の肉盛溶接層を形成して、二層構造の第二保護層(肉盛溶接層)3bが得られる。このとき、一層目の肉盛溶接層の溶接方向と、二層目の肉盛溶接層の溶接方向とは、同じでもよいし(図7)、異なっていてもよい(図8)。また、二層の肉盛溶接層の厚さの合計は、単層の肉盛溶接層の厚さに比べて、各層の厚さを薄くすることができる。図7および図8に示すような複層構造の肉盛溶接層は、図5および図6に示す単層構造の肉盛溶接層よりも、さらに、各肉盛溶接部30,31を小さくすることができるので、き裂の伝播をより小さい範囲に抑制することができる。 7 and 8, when providing the second protective layer 3b by build-up welding on at least part of the surface of the first protective layer 3a, any build-up weld layer 30 is built-up welded, Another type of build-up weld 31 is build-up welded on the same line as the build-up weld 30 . This operation is repeated to obtain a build-up weld layer (first build-up weld layer) in which the build-up welds 30 and the build-up welds 31 are mixed on the same line. After that, the same operation is repeated on the first build-up weld layer to form a second build-up weld layer, thereby obtaining a second protective layer (build-up weld layer) 3b having a two-layer structure. At this time, the welding direction of the first overlay welding layer and the welding direction of the second overlay welding layer may be the same (FIG. 7) or different (FIG. 8). In addition, the total thickness of the two overlay welding layers can be made thinner than the thickness of a single overlay welding layer. 7 and 8, the weld overlays 30 and 31 are made smaller than the overlay weld layers with the single layer structure shown in FIGS. 5 and 6. Therefore, crack propagation can be suppressed to a smaller extent.

図9および図10を参照して、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を設ける際には、任意の肉盛溶接層30を肉盛溶接し、その肉盛溶接部30と同一線上に別の種類の肉盛溶接部31を肉盛溶接する。この作業を繰り返して、同一線上に肉盛溶接部30と肉盛溶接部31とを混在させた肉盛溶接層(一層目の肉盛溶接層)が得られ、さらに、得られた肉盛溶接層上で同じ作業を繰り返すことにより、二層目および三層目の肉盛溶接層を形成して、三層構造の肉盛溶接層が得られる。このとき、全ての肉盛溶接層の溶接方向は、同一でもよいし、異なっていてもよい。図9に示す例は、一層目~三層目全ての肉盛溶接層の溶接方向が一致している例であり、図10に示す例は、一層目の肉盛溶接層の溶接方向と、二層目の肉盛溶接層の溶接方向とが異なっており、一層目の肉盛溶接層の溶接方向と、三層目の肉盛溶接層の溶接方向とが同一である。また、三層の肉盛溶接層の厚さの合計は、二層の肉盛溶接層の厚さに比べて、各層の厚さを相対的に薄くすることができる。図9および図10に示す肉盛溶接層は、図7および図8に示す肉盛溶接層よりも、さらに、各肉盛溶接部30、31を小さくすることができるので、き裂の伝播をより小さい範囲に抑制することができる。 9 and 10, when the second protective layer 3b is provided by build-up welding on at least part of the surface of the first protective layer 3a, an arbitrary build-up weld layer 30 is built-up welded, Another type of build-up weld 31 is build-up welded on the same line as the build-up weld 30 . By repeating this work, a build-up weld layer (first build-up weld layer) in which the build-up weld 30 and the build-up weld 31 are mixed on the same line is obtained. By repeating the same operation on the layers, second and third build-up weld layers are formed to obtain a build-up weld layer with a three-layer structure. At this time, the welding directions of all overlay welding layers may be the same or different. The example shown in FIG. 9 is an example in which the welding directions of all the first to third overlay welding layers are the same, and the example shown in FIG. The welding direction of the second build-up weld layer is different, and the welding direction of the first build-up weld layer is the same as the welding direction of the third build-up weld layer. In addition, the total thickness of the three overlay welding layers can be made relatively thinner than the thickness of the two overlay welding layers. The overlay weld layers shown in FIGS. 9 and 10 can further reduce the size of the weld overlays 30 and 31 compared to the overlay weld layers shown in FIGS. can be suppressed to a smaller range.

図11を参照して、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を設ける際には、任意の肉盛溶接層33を肉盛溶接し、一層目の肉盛溶接層33が得られる。次に、一層目の肉盛溶接層33上に、別の溶接材料を用いて肉盛溶接し、二層目の肉盛溶接層34が得られ、さらに二層目の肉盛溶接層34上に、別の溶接材料を用いて肉盛溶接し、三層目の肉盛溶接層35が得られる。このとき、各肉盛溶接層33、34、35として、例えば、NiまたはNi合金に、炭化物、窒化物、酸化物および硼化物から選択される一種以上の硬質粒子を分散させた材料を用いる場合には、硬質粒子の含有量を、内層側の含有量よりも外層側の含有量を多くするのがよい。図11に示す例では、一層目よりも二層目、二層目よりも三層目を多くする、すなわち、一層目肉盛溶接層33中の硬質粒子の含有量<二層目肉盛溶接層34中の硬質粒子の含有量<三層目肉盛溶接層35中の硬質粒子の含有量とするのがよい。これにより、肉盛溶接層を外層に近づくほど硬質となり、耐摩耗性を向上できるとともに、また、第二保護層内でき裂が伝播しても、狭い範囲で制限できるので、広い範囲での保護層の脱落を防止できる。 Referring to FIG. 11, when the second protective layer 3b is provided by build-up welding on at least a part of the surface of the first protective layer 3a, an arbitrary build-up weld layer 33 is built-up welded, and the first layer A built-up weld layer 33 is obtained. Next, on the overlay welding layer 33 of the first layer, another welding material is used for overlay welding to obtain the overlay welding layer 34 of the second layer, and further on the overlay welding layer 34 of the second layer Then, another welding material is used for build-up welding to obtain a third built-up weld layer 35 . At this time, when using a material in which hard particles of one or more kinds selected from carbides, nitrides, oxides and borides are dispersed in Ni or Ni alloy, for example, as the overlay welding layers 33, 34, and 35 For this purpose, it is preferable that the content of hard particles on the outer layer side is higher than that on the inner layer side. In the example shown in FIG. 11, the second layer is larger than the first layer, and the third layer is larger than the second layer. The content of hard particles in the layer 34<the content of hard particles in the third build-up weld layer 35 is preferable. As a result, the overlay weld layer becomes harder as it approaches the outer layer, improving wear resistance, and even if a crack propagates in the second protective layer, it can be restricted within a narrow range, so it can be protected in a wide range. It is possible to prevent layers from coming off.

第二保護層3bの肉盛溶接層として、NiまたはNi合金に、炭化物、窒化物、酸化物および硼化物から選択される一種以上の硬質粒子を分散させた材料を溶接した肉盛溶接層と、Ni-Cr合金からなる材料を溶接した肉盛溶接層を含むものを用いると、耐摩耗性を硬質粒子で維持しつつ、延性をNi-Cr合金で維持できるので、保護層が脱落しにくい構成とすることができる。 As the overlay welding layer of the second protective layer 3b, a overlay welding layer obtained by welding a material in which hard particles of one or more kinds selected from carbides, nitrides, oxides and borides are dispersed in Ni or Ni alloy. , When using a material including a build-up weld layer in which a material made of Ni-Cr alloy is welded, wear resistance can be maintained with hard particles, and ductility can be maintained with the Ni-Cr alloy, so the protective layer is difficult to fall off. can be configured.

第二保護層3bの材料中の炭化物は、均一に分散している状態が好ましい。炭化物の粒径が大きすぎると、均一に分散させることが困難となるので、炭化物の粒径の最大値は、200μm以下とするのが好ましい。また、炭化物の平均粒径は40~100μmの範囲とするのが好ましい。また,炭化物の体積率が高すぎても均一に分散させることが困難となるので、第二保護層3bの材料中の炭化物の体積率の最大値は30%以下とするのが好ましく、5~25%とするのがさらに好ましい。 It is preferable that the carbides in the material of the second protective layer 3b are uniformly dispersed. If the particle size of the carbide is too large, it becomes difficult to uniformly disperse the particles. Therefore, the maximum particle size of the carbide is preferably 200 μm or less. Also, the average particle size of the carbide is preferably in the range of 40 to 100 μm. In addition, even if the volume ratio of carbides is too high, it becomes difficult to disperse them uniformly. 25% is more preferable.

第二保護層3bの厚さは、3.0~6.0mmとするのが好ましい。3.0mm未満では、十分な耐摩耗性を維持することが困難となる場合があり、6.0mmを超えると、羽口先端を十分に冷却することが困難となる場合があるからである。 The thickness of the second protective layer 3b is preferably 3.0 to 6.0 mm. If the thickness is less than 3.0 mm, it may be difficult to maintain sufficient wear resistance, and if it exceeds 6.0 mm, it may be difficult to sufficiently cool the tip of the tuyere.

第一保護層3aの厚さTと第二保護層3bの厚さTとの和(T+T)は、6.0~9.0mmとするのが好ましい。6.0mm未満では、十分な耐摩耗性を確保できないという問題が生じるおそれがあり、9.0mmを超えると、羽口先端を十分に冷却できないという問題が生じるおそれがあるからである。 The sum (T a +T b ) of the thickness T a of the first protective layer 3a and the thickness T b of the second protective layer 3b is preferably 6.0 to 9.0 mm. This is because if it is less than 6.0 mm, there is a risk that sufficient wear resistance cannot be ensured, and if it exceeds 9.0 mm, there is a risk that the tuyere tip cannot be sufficiently cooled.

10 高炉用羽口
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
30 肉盛溶接層
31 肉盛溶接層
33 肉盛溶接層(一層目)
34 肉盛溶接層(二層目)
35 肉盛溶接層(三層目)
10 Tuyere for blast furnace 1 Tuyere main body 1a Outer surface 1b Tip 2 Channel 3 Protective layer 3a First protective layer 3b Second protective layer 5 Unwelded portion 30 Overlay weld layer 31 Overlay weld layer 33 Overlay weld layer ( first layer)
34 overlay welding layer (second layer)
35 Overlay welding layer (third layer)

Claims (10)

下記の(1)および(2)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拡散接合または肉盛溶接により第一保護層を設ける工程、および、
(2)前記第一保護層の表面の少なくとも一部に、溶接材料の種類を順次変更して、二種類以上の肉盛溶接部が混在した第二保護層を設ける工程であって、前記第一保護層の表面で且つ前記羽口本体部の最上部を含む上側半分に前記第二保護層を設け、前記羽口本体部の外表面の下側半分には前記第二保護層を設けない
A method for manufacturing a tuyere for a blast furnace, comprising the following steps (1) and (2).
(1) providing a first protective layer on the outer surface of the tuyere body including at least the tip by diffusion bonding or overlay welding;
(2) A step of providing a second protective layer in which two or more types of build-up welds are mixed by sequentially changing the type of welding material on at least a part of the surface of the first protective layer, The second protective layer is provided on the surface of one protective layer and on the upper half including the top of the tuyere main body, and the second protective layer is not provided on the lower half of the outer surface of the tuyere main body. .
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。
In the step (1) above,
wherein the first protective layer is made of Ni or a Ni—Cr alloy;
The method for manufacturing a tuyere for a blast furnace according to claim 1.
前記(2)の工程において、
溶接材料が、NiまたはNi合金に、炭化物、窒化物、酸化物および硼化物から選択される一種以上の硬質粒子を分散させた材料を含む、
請求項1または2に記載の高炉用羽口の製造方法。
In the step (2) above,
The welding material comprises a Ni or Ni alloy dispersed with one or more hard particles selected from carbides, nitrides, oxides and borides.
The method for manufacturing a tuyere for a blast furnace according to claim 1 or 2.
前記(2)の工程において、
溶接材料が、前記硬質粒子の含有量が異なる二種類以上の材料を含む、
請求項3に記載の高炉用羽口の製造方法。
In the step (2) above,
The welding material includes two or more materials with different contents of the hard particles,
The method for manufacturing a tuyere for a blast furnace according to claim 3.
前記(2)の工程において、
溶接材料が、Ni-Cr合金からなる材料を含む、
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。
In the step (2) above,
The welding material includes a material made of a Ni-Cr alloy,
A method for manufacturing a tuyere for a blast furnace according to any one of claims 1 to 4.
先端が高炉内に突出する銅または銅合金からなる羽口本体部と、
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拡散接合または肉盛溶接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、
前記第二保護層が、二種類以上の肉盛溶接部を混在させた肉盛溶接層であり、前記第一保護層の表面で且つ前記羽口本体部の最上部を含む上側半分に設けられており、前記羽口本体部の外表面の下側半分には設けられていない
高炉用羽口。
a tuyere main body made of copper or a copper alloy, the tip of which protrudes into the blast furnace;
a first protective layer made of diffusion bonding or overlay welding covering the outer surface of the tuyere main body including at least the tip;
a second protective layer consisting of a build-up welding layer that covers at least part of the surface of the first protective layer,
The second protective layer is a build-up weld layer in which two or more types of build-up welds are mixed , and is provided on the surface of the first protective layer and in the upper half including the top of the tuyere main body. and not provided on the lower half of the outer surface of the tuyere body ;
Blast furnace tuyeres.
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。
wherein the first protective layer is made of Ni or a Ni—Cr alloy;
A tuyere for a blast furnace according to claim 6.
前記第二保護層が、NiまたはNi合金に、炭化物、窒化物、酸化物および硼化物から選択される一種以上の硬質粒子を分散させた肉盛溶接部を含む、
請求項6または7に記載の高炉用羽口。
wherein the second protective layer comprises an overlay weld in which hard particles of one or more selected from carbides, nitrides, oxides and borides are dispersed in Ni or Ni alloys;
A tuyere for a blast furnace according to claim 6 or 7.
前記第二保護層が、前記硬質粒子の含有量が異なる二種類以上の肉盛溶接部を含む、
請求項8に記載の高炉用羽口。
The second protective layer includes two or more types of build-up welds with different contents of the hard particles,
The tuyere for blast furnace according to claim 8.
前記第二保護層が、Ni-Cr合金からなる肉盛溶接部を含む、
請求項6から9までのいずれかに記載の高炉用羽口。
The second protective layer includes a build-up weld made of a Ni—Cr alloy,
A tuyere for a blast furnace according to any one of claims 6 to 9.
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