JPH0261436B2 - - Google Patents
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- JPH0261436B2 JPH0261436B2 JP59177353A JP17735384A JPH0261436B2 JP H0261436 B2 JPH0261436 B2 JP H0261436B2 JP 59177353 A JP59177353 A JP 59177353A JP 17735384 A JP17735384 A JP 17735384A JP H0261436 B2 JPH0261436 B2 JP H0261436B2
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Description
（産業上の利用分野）
本発明は、窯炉および溶融金属容器の使用中に
発生する目地切れ、亀裂、煉瓦の剥離等の局部的
な炉壁損傷部をプラズマ溶射によつて補修する際
に使用する溶射材料に関するものである。 （従来の技術およびその問題点） 従来、加熱炉、コークス炉等の窯炉およびタン
デイツシユ、取鍋、二次処理炉等の溶融金属容器
では、使用途中に炉壁に局部的な損傷が発生した
場合には耐火材料を吹き付けて補修し、再使用す
ることが一般的であつた。そして、この場合に使
用する吹付材料としては、SiO2、Al2O3等よりな
る骨材に、結合剤として水と例えば水ガラス、リ
ン酸塩、粘土等の無機バインダーを配合したもの
が使用されていた。 しかし、このような吹付材料を用いた場合に
は、結合剤に含まれる添加水分に起因する弊害の
ために付着性が劣り、その結果、補修回数が多く
なり効率的な炉命の延長を図ることができなかつ
た。 最近では、前記したような補修部分に耐火材料
を溶射する技術が採用されるようになつてきた
が、これらは主に耐火材料（以下「溶射材料」と
云う）としてSiO2、AlO3等の高融点の酸化物を
使用するため、酸化物の内部に未溶融部分が残つ
た状態で溶着され、容易に剥離し易く、また、こ
の溶射材料を完全に溶融せんとして高温で溶射す
れば、炉壁損傷部が熱衝撃によつて破損し易くな
るという問題があつた。このため通常の場合は特
開昭53−99208号に開示されているように溶射材
料中に低融点の酸化物を配合し、溶融温度の低い
補修体を形成していた。 この溶射材料は作業性が良く、付着力が大きい
ために従来の剥離し易いという欠点を解消できた
ものである。 （問題点を解決するための手段） 本発明者は、先に述べた問題点を解決すること
を目的として低融点酸化物の添加とは別の種々の
実験を行つた結果Arガスプラズマの流量100に対
してN2ガスを５〜10の流量比で任意に添加して
なるプラズマ熱源を用い、SiO270〜95wt％、
Al2O35〜30wt％未満の耐火骨材で溶射補修する
に際して使用する溶射材料であつて、上記骨材
に、100〜50μｍの粒径範囲のもので、Alを含ま
ず且つ融点が1000℃以上となるSiもしくはSi系金
属粉を１〜20wt％配合した高シリカ質溶射材料
は、適度な粘性を有し、かつ金属相および非晶質
相を形成した高い溶着性と施工後の稼動過程にお
ける耐火性とを備えたものであることを知見し
た。 本発明において、酸化物系耐火骨材に、金属珪
素あるいは／および珪素成分を含有する合金を添
加する理由は下記の如くである。 すなわち、金属珪素やこれの合金の融点は1500
℃以下であり、主成分である酸化物系耐火骨材の
融点（例えば、SiO2；1710℃）より低い為、溶
射材料内部の未溶融粒子にも溶着性を付与せしめ
ることができ、更に、溶射後の補修体は表面相か
ら酸化してSiO2を主成分とした酸化物に変質し、
耐火骨材相互間の付着力と気密性を良好ならし
め、かつ非晶質化した溶射材料にも靭性を付与す
る働きをもつからである。特に、SiO2が主成分
である母材煉瓦に、SiO2を主成分とした酸化物
系溶射材料を充当する場合、母材のSiO2は炉温
（800〜1200℃）に応じてトリジマイト相に変質し
てていることを考慮すれば、溶射材料もSiO2を
主成分とし、かつトリジマイトへの転移を容易に
すること望ましい。すなわち、溶射材料として可
能な限りトリジマイト相と共存し得る組成を付与
することが望ましいのである。また、作業性から
考えた場合には、溶射材料の溶融温度は少しでも
低いほうが良く、かつ溶射後に高融点物質に化学
変化し得る材料を選択しなければならない。 このような条件を満足せしめるために、金属珪
素あるいは／およびこれの合金の組成と含有率が
決定されるものである。 すなわち、金属珪素あるいは／および珪素成分
を含有する合金を一種もしくは二種以上配合して
なるものの粒径を100〜50μｍとし、かつ、その
含有量を１〜20wt％とするのである。 これらの金属元素の含有率が1wt％未満の場合
には、溶射された補修体の付着性が悪くなつて補
修の効果が期待できず、また、20wt％を超えた
場合には、溶射材料全体の融点が低くなり、溶射
後に操業中の炉温で補修層が溶け落ちる可能性が
高くなるからであり、このような状況では亀裂を
接合した補修層の接合強度十分とは言えない。 また、50μｍ未満の細粒の場合には、特公昭49
−46364号に記載されているように溶射時のプラ
ズマ火災によつて金属粉は、大半が酸化燃焼され
て骨材粒子を結合する金属相が形成されず、所要
の目的が達成されない。100μｍを超える粗粒の
場合には、溶射層内に独立した金属相が形成され
易くなつて溶射層の結合強度の低下を招くからで
ある。特に、金属相が溶射層内で偏在すれば、先
に述べたように溶け落ちて補修効果が不十分とな
る。 前記金属粉中の合金元素としては、Si−Cr系、
Si−Ca系およびSi−Al系等が適当である。フエ
ロアロイとしては、Fe含有量は5wt％以下である
ことが必要である。特にSiO2を主成分とする煉
瓦は、Feで侵食され易いからである。また、Mn
含有量も同様に、酸化後のMnOは1000℃以下の
低温域でも液相を残し易く強度低下を招くため、
5wt％以下に調整することが必要である。更に、
Ｃは酸化して溶射層中に気泡を生じ易く極力除去
する必要があるため、その含有量を0.1wt％以下
にする必要がある。 すなわち、本願発明溶射材料中の金属粉は、
1500℃を限度として1000℃以上の融点を有する材
料の１〜２種以上の混合物でなければならない。 なお、前述した特性を顕著ならしめるために
は、酸化物系耐火骨材の成分を次の如く設定する
ことが望ましい。 すなわち、SiO2の配合量は70〜95wt％とし、
Al2O3の配合量は５〜30wt％とすることが望まし
い。SiO2は耐摩耗性を向上させ、COガス等気相
に対して安定であることから配合する。また、
Al2O3はSiO2より高融点の物質であるが、融液の
粘性が低いことから配合する。 ここで、SiO2分が95wt％を超えた場合すなわ
ちAl2O3分が5wt％未満の材料では、溶射時に形
成される融液が高粘性で、先に述べた金属粉を添
加しても凹凸の著しい溶射層が形成され易い。ま
た、Al2O3分が30wt％を超えた場合すなわちSiO2
分が70wt％未満の材料では、溶射層表面は平滑
で緻密な補修層を形成するものの、層内にムライ
ト相が形成され易いからである。すなわち、ムラ
イト相を含む溶射層自体は初期強度は高いが、非
晶質相あるいはこれが変質したシリカ相と熱膨張
特性が全く異なるために、稼動過程の温度変動に
よりクラツクが発生し、補修層としての寿命を短
くする要因となるためである。 また、前記した成分の酸化物系耐火骨材として
は、0.5〜0.05mmの粒径のものが好ましい。理想
としては、200μｍ〜100μｍの範囲が適当である
が、粒径分布を広くとることはコスト面で有利で
ある。 （実施例） 以下本発明の実施例について説明する。珪砂、
石英、仮焼珪石、ロウ石、シリカフラワー等の耐
火材料に、金属シリコン、フエロシリコン、カル
シウムシリコン、シリコマンガン、シリコクロム
等の粉末を夫々任意に選択し、本発明に係る溶射
材料を製造した。 １次ガスのAr流量100に対し、２次ガスのN2
流量を５〜10の流量比の作動ガスでプラズマジエ
ツトを発生させ、1000℃に予熱した珪石煉瓦もし
くはロウ石煉瓦に対して溶射した。基材形状は中
30×100mmで、中30の片側端面に厚さ15〜20mmの
溶射体を積み上げたものを試料として強度測定し
た。すなわち、図面に示すように試料１を固定
し、該試料１を構成する母材煉瓦２と溶射材料３
との接合界面４を境界として抗折力Ｆを作用さ
せ、前記溶射材料３が母材煉瓦２から剥離すると
きの剪断応力を求めた。なお図中５は試料１の受
台である。 なお、抗折時の試料１温度も1000℃の雰囲気で
測定を行つた。 測定結果を下記表に示す。表中の見掛気孔率
は、各々の試料において抗折テスト後の破片を、
JIS−R2205に準拠して測定した結果である。 下記表より明らかなように、本発明に係る溶射
材料は、従来の溶射材料と比較した場合、気孔率
の改善が著しく、かつ付着性がすぐれている。
発生する目地切れ、亀裂、煉瓦の剥離等の局部的
な炉壁損傷部をプラズマ溶射によつて補修する際
に使用する溶射材料に関するものである。 （従来の技術およびその問題点） 従来、加熱炉、コークス炉等の窯炉およびタン
デイツシユ、取鍋、二次処理炉等の溶融金属容器
では、使用途中に炉壁に局部的な損傷が発生した
場合には耐火材料を吹き付けて補修し、再使用す
ることが一般的であつた。そして、この場合に使
用する吹付材料としては、SiO2、Al2O3等よりな
る骨材に、結合剤として水と例えば水ガラス、リ
ン酸塩、粘土等の無機バインダーを配合したもの
が使用されていた。 しかし、このような吹付材料を用いた場合に
は、結合剤に含まれる添加水分に起因する弊害の
ために付着性が劣り、その結果、補修回数が多く
なり効率的な炉命の延長を図ることができなかつ
た。 最近では、前記したような補修部分に耐火材料
を溶射する技術が採用されるようになつてきた
が、これらは主に耐火材料（以下「溶射材料」と
云う）としてSiO2、AlO3等の高融点の酸化物を
使用するため、酸化物の内部に未溶融部分が残つ
た状態で溶着され、容易に剥離し易く、また、こ
の溶射材料を完全に溶融せんとして高温で溶射す
れば、炉壁損傷部が熱衝撃によつて破損し易くな
るという問題があつた。このため通常の場合は特
開昭53−99208号に開示されているように溶射材
料中に低融点の酸化物を配合し、溶融温度の低い
補修体を形成していた。 この溶射材料は作業性が良く、付着力が大きい
ために従来の剥離し易いという欠点を解消できた
ものである。 （問題点を解決するための手段） 本発明者は、先に述べた問題点を解決すること
を目的として低融点酸化物の添加とは別の種々の
実験を行つた結果Arガスプラズマの流量100に対
してN2ガスを５〜10の流量比で任意に添加して
なるプラズマ熱源を用い、SiO270〜95wt％、
Al2O35〜30wt％未満の耐火骨材で溶射補修する
に際して使用する溶射材料であつて、上記骨材
に、100〜50μｍの粒径範囲のもので、Alを含ま
ず且つ融点が1000℃以上となるSiもしくはSi系金
属粉を１〜20wt％配合した高シリカ質溶射材料
は、適度な粘性を有し、かつ金属相および非晶質
相を形成した高い溶着性と施工後の稼動過程にお
ける耐火性とを備えたものであることを知見し
た。 本発明において、酸化物系耐火骨材に、金属珪
素あるいは／および珪素成分を含有する合金を添
加する理由は下記の如くである。 すなわち、金属珪素やこれの合金の融点は1500
℃以下であり、主成分である酸化物系耐火骨材の
融点（例えば、SiO2；1710℃）より低い為、溶
射材料内部の未溶融粒子にも溶着性を付与せしめ
ることができ、更に、溶射後の補修体は表面相か
ら酸化してSiO2を主成分とした酸化物に変質し、
耐火骨材相互間の付着力と気密性を良好ならし
め、かつ非晶質化した溶射材料にも靭性を付与す
る働きをもつからである。特に、SiO2が主成分
である母材煉瓦に、SiO2を主成分とした酸化物
系溶射材料を充当する場合、母材のSiO2は炉温
（800〜1200℃）に応じてトリジマイト相に変質し
てていることを考慮すれば、溶射材料もSiO2を
主成分とし、かつトリジマイトへの転移を容易に
すること望ましい。すなわち、溶射材料として可
能な限りトリジマイト相と共存し得る組成を付与
することが望ましいのである。また、作業性から
考えた場合には、溶射材料の溶融温度は少しでも
低いほうが良く、かつ溶射後に高融点物質に化学
変化し得る材料を選択しなければならない。 このような条件を満足せしめるために、金属珪
素あるいは／およびこれの合金の組成と含有率が
決定されるものである。 すなわち、金属珪素あるいは／および珪素成分
を含有する合金を一種もしくは二種以上配合して
なるものの粒径を100〜50μｍとし、かつ、その
含有量を１〜20wt％とするのである。 これらの金属元素の含有率が1wt％未満の場合
には、溶射された補修体の付着性が悪くなつて補
修の効果が期待できず、また、20wt％を超えた
場合には、溶射材料全体の融点が低くなり、溶射
後に操業中の炉温で補修層が溶け落ちる可能性が
高くなるからであり、このような状況では亀裂を
接合した補修層の接合強度十分とは言えない。 また、50μｍ未満の細粒の場合には、特公昭49
−46364号に記載されているように溶射時のプラ
ズマ火災によつて金属粉は、大半が酸化燃焼され
て骨材粒子を結合する金属相が形成されず、所要
の目的が達成されない。100μｍを超える粗粒の
場合には、溶射層内に独立した金属相が形成され
易くなつて溶射層の結合強度の低下を招くからで
ある。特に、金属相が溶射層内で偏在すれば、先
に述べたように溶け落ちて補修効果が不十分とな
る。 前記金属粉中の合金元素としては、Si−Cr系、
Si−Ca系およびSi−Al系等が適当である。フエ
ロアロイとしては、Fe含有量は5wt％以下である
ことが必要である。特にSiO2を主成分とする煉
瓦は、Feで侵食され易いからである。また、Mn
含有量も同様に、酸化後のMnOは1000℃以下の
低温域でも液相を残し易く強度低下を招くため、
5wt％以下に調整することが必要である。更に、
Ｃは酸化して溶射層中に気泡を生じ易く極力除去
する必要があるため、その含有量を0.1wt％以下
にする必要がある。 すなわち、本願発明溶射材料中の金属粉は、
1500℃を限度として1000℃以上の融点を有する材
料の１〜２種以上の混合物でなければならない。 なお、前述した特性を顕著ならしめるために
は、酸化物系耐火骨材の成分を次の如く設定する
ことが望ましい。 すなわち、SiO2の配合量は70〜95wt％とし、
Al2O3の配合量は５〜30wt％とすることが望まし
い。SiO2は耐摩耗性を向上させ、COガス等気相
に対して安定であることから配合する。また、
Al2O3はSiO2より高融点の物質であるが、融液の
粘性が低いことから配合する。 ここで、SiO2分が95wt％を超えた場合すなわ
ちAl2O3分が5wt％未満の材料では、溶射時に形
成される融液が高粘性で、先に述べた金属粉を添
加しても凹凸の著しい溶射層が形成され易い。ま
た、Al2O3分が30wt％を超えた場合すなわちSiO2
分が70wt％未満の材料では、溶射層表面は平滑
で緻密な補修層を形成するものの、層内にムライ
ト相が形成され易いからである。すなわち、ムラ
イト相を含む溶射層自体は初期強度は高いが、非
晶質相あるいはこれが変質したシリカ相と熱膨張
特性が全く異なるために、稼動過程の温度変動に
よりクラツクが発生し、補修層としての寿命を短
くする要因となるためである。 また、前記した成分の酸化物系耐火骨材として
は、0.5〜0.05mmの粒径のものが好ましい。理想
としては、200μｍ〜100μｍの範囲が適当である
が、粒径分布を広くとることはコスト面で有利で
ある。 （実施例） 以下本発明の実施例について説明する。珪砂、
石英、仮焼珪石、ロウ石、シリカフラワー等の耐
火材料に、金属シリコン、フエロシリコン、カル
シウムシリコン、シリコマンガン、シリコクロム
等の粉末を夫々任意に選択し、本発明に係る溶射
材料を製造した。 １次ガスのAr流量100に対し、２次ガスのN2
流量を５〜10の流量比の作動ガスでプラズマジエ
ツトを発生させ、1000℃に予熱した珪石煉瓦もし
くはロウ石煉瓦に対して溶射した。基材形状は中
30×100mmで、中30の片側端面に厚さ15〜20mmの
溶射体を積み上げたものを試料として強度測定し
た。すなわち、図面に示すように試料１を固定
し、該試料１を構成する母材煉瓦２と溶射材料３
との接合界面４を境界として抗折力Ｆを作用さ
せ、前記溶射材料３が母材煉瓦２から剥離すると
きの剪断応力を求めた。なお図中５は試料１の受
台である。 なお、抗折時の試料１温度も1000℃の雰囲気で
測定を行つた。 測定結果を下記表に示す。表中の見掛気孔率
は、各々の試料において抗折テスト後の破片を、
JIS−R2205に準拠して測定した結果である。 下記表より明らかなように、本発明に係る溶射
材料は、従来の溶射材料と比較した場合、気孔率
の改善が著しく、かつ付着性がすぐれている。
【表】
【表】
（発明の効果）
以上述べた如く、本発明に係る溶射材料は、実
験結果より明らかなように、従来の溶射材料と比
較して、気孔率の改善が著しく、付着性も良好で
あり、ひいては炉壁損傷部に溶射した場合にも剥
離しにくく効率の良い炉命の延長を計ることがで
きる。
験結果より明らかなように、従来の溶射材料と比
較して、気孔率の改善が著しく、付着性も良好で
あり、ひいては炉壁損傷部に溶射した場合にも剥
離しにくく効率の良い炉命の延長を計ることがで
きる。
図面は本発明溶射材料と従来の溶射材料の接着
強度を測定する方法を示した図面である。
強度を測定する方法を示した図面である。
Claims (1)
- １ Arガスプラズマの流量100に対してN2ガス
を５〜10の流量比で任意に添加してなるプラズマ
熱源を用い、SiO270〜95wt％、Al2O35〜30wt％
未満の耐火骨材で溶射補修するに際して使用する
溶射材料であつて、上記骨材に、100〜50μｍの
粒径範囲のもので、Alを含まず且つ融点が1000
℃以上となるSiもしくはSi系金属粉を１〜20wt
％配合したことを特徴とする炉壁補修用高シリカ
質溶射材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17735384A JPS6158867A (ja) | 1984-08-24 | 1984-08-24 | 炉壁補修用高シリカ質溶射材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17735384A JPS6158867A (ja) | 1984-08-24 | 1984-08-24 | 炉壁補修用高シリカ質溶射材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6158867A JPS6158867A (ja) | 1986-03-26 |
| JPH0261436B2 true JPH0261436B2 (ja) | 1990-12-20 |
Family
ID=16029483
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17735384A Granted JPS6158867A (ja) | 1984-08-24 | 1984-08-24 | 炉壁補修用高シリカ質溶射材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6158867A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3743011B2 (ja) * | 1994-11-28 | 2006-02-08 | Ｊｆｅスチール株式会社 | コークス炉火炎溶射補修層の形成方法 |
| HRP950552B1 (en) * | 1994-11-28 | 2000-04-30 | Glaverbel | Production of a siliceous refractory mass |
| JP4493404B2 (ja) * | 2004-05-26 | 2010-06-30 | 品川リフラクトリーズ株式会社 | 溶射材料 |
| JP4109663B2 (ja) * | 2004-09-30 | 2008-07-02 | 黒崎播磨株式会社 | 工業窯炉補修用溶射材 |
| JP4464804B2 (ja) * | 2004-11-30 | 2010-05-19 | 黒崎播磨株式会社 | 工業窯炉補修用溶射材 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5659679A (en) * | 1979-10-13 | 1981-05-23 | Sumitomo Metal Ind | Flame spray material for furnace wall repair |
| JPS59107981A (ja) * | 1982-12-09 | 1984-06-22 | 新日本製鐵株式会社 | 流し込み用耐火材料およびその施工方法 |
-
1984
- 1984-08-24 JP JP17735384A patent/JPS6158867A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5659679A (en) * | 1979-10-13 | 1981-05-23 | Sumitomo Metal Ind | Flame spray material for furnace wall repair |
| JPS59107981A (ja) * | 1982-12-09 | 1984-06-22 | 新日本製鐵株式会社 | 流し込み用耐火材料およびその施工方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6158867A (ja) | 1986-03-26 |
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