JPH0375492A - 円筒耐火材の補修方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は溶融金属や雰囲気炉における吐出孔、還流導管
のように耐火材料を内張すした円筒耐火材のＣＡＳラン
ス、浸漬ノズル等の補修方法に関するものである。

［従来の技術］ 耐火材料を内張すした円筒部の補修施行法についてはい
くつかの公知例がある。

例えば「転炉出綱孔の補修方法及びその装置」　（特開
昭６１−１１０７１１号公報）如く、ローラー拡径装置
にて補修材を押し広げ圧着するものである。

ところが、この方法は管状芯材を用いるため、拡径後管
状芯材が元の径にもどるいわゆるバックリング現象を起
こし圧着後に耐火物形状が保たれない。又、この現象は
施行厚が厚くなればなるほど顕著に表われ、特に熱可塑
硬化性の補修材料の場合、被補修体側の含熱で施行でき
るが、補修材の内側すなわち、ローラー拡径側は受熱が
なく成形体がほうかいする。又は、補修材が外側と内側
に分解され、耐火物補修材の耐用は極めて低下する。

さらに熱可塑性硬化性材料と常温硬化性の二層構造も考
えられるが、その二層構造の境界部が分離する弱点とな
る。

この他に従来技術として、圧入法（特公昭６１−８１２
４号公報）、吹付法（特開昭６０−２４３１１号公報）
等があるが、いずれも補修施工後の緻密性が少なく、耐
摩耗性、体格損性が低く、耐用回数が劣る。

［発明の解決しようとする課題］ 本発明は従来技術の泥状耐火材料の圧入や、吹付けに起
因するＭ！Ｉ密性ならびに耐摩耗性の低下、乾燥時間の
延長、割れや亀裂発生の防止の困難さ、材料の多量のリ
バウンドロスなどの欠点を解決し、耐用性が高く、施工
の省力化・軽労化が図れる円筒内張り耐火材料の補修方
法の提供を目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上述の課題を有利に解決したものであり、その
要旨は、 １、円筒耐火材を補修するに際し、予め設計した熱可塑
硬化材の円筒体を、熱硬化材が熱可塑性となるに充分な
顕熱を有する被補修円筒耐火材の内側に挿入し、次いで
熱可塑性を呈した円筒体に形状変化をもたらすに充分な
圧力を与える傾斜したスクイズ面を有する拡径治具の移
動により、円筒体を拡径し、円筒耐火材を補修すること
を特徴とする円筒耐火材の補修方法。

２、前項１の円筒耐火材の補修に際し傾斜したスクイズ
面を有する拡径治具に振動を与えながら引き抜くことを
特徴とする円筒耐火材の補修方法。

３、前項１の円筒耐火材の補修に際し傾斜したスクイズ
面を有する拡径治具を回転しながら引き抜くことを特徴
とする円筒耐火材の補修方法。

４、前項１の円筒耐火材の補修に際し傾斜したスクイズ
面を有する拡径治具を振動及び回転を与えながら引き抜
くことを特徴とする円筒耐火材の補修方法。

である。

（作　　　用） 以下本発明の詳細な説明する。

先ず本発明に於て、圧着補修材として用いる熱可塑硬化
材について説明する。

本発明における熱可塑硬化材における耐火材としては次
記に例示するものから適宜に選択使用される。

ＣＡＳランス ボーキサイト−グラファイト（９０−１０）ムライト−
アルミナ　（７０−３０） 浸漬ノズル ジルコニア　（１００） ジルコニア−アルミナ−グラファイト （２５−５５−２０） ジルコニア−ジルコン　（３０−７０）アルミナ−炭化
珪素−グラファイトー金属Ａ文（８５−６−６−３） 転炉出鋼孔用 マグネシア−グラファイト−金属Ａ２ （８７−１０−３） マグネシア−ドロマイト−金属＾文 （４７−５０−３） カルシア−マグネシア−グラファイト−金属Ｍｇ　（４
７−４８−５） ＲＨ，ＤＨ浸漬管 転炉出鋼孔と同材質 アルミナ−グラファイト−（９３−７）アルミナ−炭化
珪素−グラファイトー金属Ａ文（７１−１５−１０−４
） これらの耐火材に、熱可塑性樹脂、及び又はピッチ等を
所要の熱可塑性を得る量添加して補偉材とする。

熱可塑性樹脂としては ・粒径が０．１〜１ｍｍの範囲のフェノール樹脂が有利
であり、レゾール型、ノボラック型いずれでもよい、さ
らに前記フェノール樹脂の各種変性樹脂も有効に使用可
能である。

・ピッチも粒径が０．１〜１　ｍｍの範囲にあれば、石
油系、石炭系いずれのピッチも使用できる。粒径が０．
１　ｚ　１　ｍｍ有利である理由は、０．１ｍｍ以下で
は熱間での保形性が低下し、１ｍｍ以上では、施工時に
加圧しない場合に、フェノール樹脂やピッチの存在して
いた部位が空孔となり、物性の低下原因となる傾向があ
るからである。

・而して、上述の熱可塑性樹脂の添加量は、耐火骨材１
００重量部に対して３〜１２重量部が好適である。３重
量部より少ないと補修後の施工体の強度が低下し、１２
重量部以上になると、過度の流動性を示し、目的部位へ
の補修効率が低下するので好ましくない。

・ピッチの添加量は、耐火骨材１００重量部に対して、
５〜１８！ｉ量部が好適である。５重量部より少ないと
、圧力を加えた際の見掛気孔率の低下などの物性の向上
がそれほど認められず、また、１８重量部以上になると
、保形性が十分でなく、得られる施工体の物性も低下す
るので好ましくない。

次に被補修円筒耐火材について説明する。

本発明に於て、被補修円筒耐火材は、主体装置の操業中
、或は操業サイクル間の熱間で有利に補修するものであ
り、この被補修円筒耐火材の保有する顕熱により、挿入
される補修熱硬化材円筒体が所要の熱可塑性を呈し、次
いで行われる傾斜面を有する拡径治具のスクイズにより
有効は加圧され、均一緻密な補修層を簡潔に且つ短時間
に構成できるものである。

また、被補修耐火物が冷却した場合、もしくは、円筒体
に充分熱を与えることができない程度に温度が下がった
場合、被補修耐火物を加熱し、円筒体に充分熱を与える
ことができる程度に温度を上げれば、熱間で補修するる
のと同様の施工体を得ることができる。そして、被補修
耐火物が円筒体に充分熱を与えることができない場合で
も、その温度降下が小さく、プラグの加熱により円筒体
に充分熱を与えることができる場合には、プラグを加熱
することにより有効に実施できる。この様な場合被補修
耐火物とプラグの両方を加熱してもよい。

次に以上の様な条件下で熱可塑円筒体の形状設計につい
て述べる。

（ａ）被補修耐火材の円筒部をドリリングし形状を整え
た場合、第１図（ａ）　、　（ｂ）において、補修材（
熱可塑硬化材の円筒体）の施工前の内径、及び外径を夫
々ｄ、、ｄ２とし、施行後の内径、及び外径を夫々ｄｌ
＋ｄ２゛とすると、補修材２の施工後の得たい施工厚ｄ
１ｄ２“／２（補修材の溶損速度と目標耐用回数等から
施工厚決定）よりｄ、、ｄ２を決定する。

ｄ１″は操業実績より決定し、ｄｌ　、ｄ２は適正施行
領域より適宜に組み合せ選択するが円筒耐火材容積１に
対し、円筒体容積が略１．２程度になるようｄ、、ｄ、
を決定することが望ましい。

（ｂ）被補修耐火材の円筒部をドリリングを行わず第１
図（Ｃ）に示す如く施行前に適宜のセンサー３等を用い
残存補修材４の体積を計算し、必要体積分の補修体積、
施工厚から（ａ）と同様の設計要因を加味して補修円筒
体の形状を設計する。

次じ熱可塑性を呈した円筒体に形状変化をもたらして充
分な圧力を与える傾斜したスクイズ面を有する拡径治具
（以下プラグと称す）について説明する。このプラグは
第２図に例示する如く傾斜したスクイズ面５を有し移動
方向（弓抜き方向）に対し角Ｑを有する。このＱは補修
円筒体の圧着力、熱塑性、被補修材の熱量等の条件によ
り選定されるが５〜１４°が好適範囲である。被補修円
筒耐火材から補修円筒体への伝熱量が充分でないときは
このプラグを適宜の方法で加熱し、又伝熱量が大きい場
合はプラグを冷却することは有効であり、補修円筒体が
十分な熱可塑性を得るようにして拡径するものである。

又このプラグの傾斜面で加圧するためのプラグの引抜き
条件は、施工する厚み、円筒耐火材の熱量、面状態等、
補修円筒体の熱可塑する速度等から決定する。

施工に際し補修材の引抜き長手方向への流出を止め、又
端部形状を成形する為に補修円筒耐火材の端部にストッ
パーを用いることは有効であるが、ストッパーを用いず
に過剰の補修材を流出させて施工してもよい。但しこの
場合は補修材の容量を予測流出分を加えた量とする。

尚このプラグの引抜きに当り、補修材内面との摩擦力を
軽減し、かつ表面状態を良好にするため、適宜の油滑剤
層をプラグ表面に施すことは有効である。

又、本発明において、施工に際し、プラグに接続した引
き抜きロッド、若しくはプラグに振動を与えながら引き
抜くことにより、更に補修材の充填率を高く（気孔率を
小さく）シ、これに基づく諸効果を有利に得ることがで
きる。

加振装置としては、超音波振動装置（２０Ｈｚ〜５０　
ｋＨｚ　、振動子をプラグロッド途中又はプラグロッド
終端に付設する）、バイブレーション装置等が使用でき
る。

又、施工に際し、プラグ又はプラクに接続しにロッドに
回転力を与えながら引き抜くことにより、同様補修材の
充填率を高くし、且つ引き抜き抵抗を減少せしめ、有利
に施工することができる。

回転を与える装置としては、電動モーター（回転トルク
：　３０〜５００ｋｇｆ−ｍ）が適宜使用できる。

更に、上述の振動と回転を同時に与えつつプラグを引き
抜くことは更Ｃ有効であり、この目的のために例えば油
圧モーター（回転トルク＝３０〜５００ｋｇｆ−ｍ、回
転数５〜１１００ｒｐ、振動数２０　Ｈｚ　〜５０　ｋ
）Ｉｚ）が有利上使用できる。

以下、本発明を実施態様例を第３図〜第５図によって更
に詳細に説明する。

本発明の補修方法は第１図に示す如く、熱可塑硬化材料
を円筒状に事前成型した円筒体２を、プラグ５のロッド
６に装着したマンドレルＭを補修する円筒耐火材２に挿
入する０図中５−１はプラグのテーバ部、７は必要に応
じてプラグ５を加熱する発熱体、８はストッパー　９は
鉄皮を示す。

その後第４図のようにストッパー８を固定する。

さらに第５図のようにロッド６を引き抜き、テーパ一部
５−１がストッパー８に接触する直前まで円筒体２はテ
ーパ一部５−．に沿って径が拡大する。最後にはストッ
パー８が固定を解除、プラグ５を抜き、施工は完了する
。この間施工は加熱−可塑一圧着一硬化し、健全な施工
体が得られる。

本発明で重要なことは、発熱体から補修材への伝熱であ
り、加圧力と補修材の流れを防止しつつ拡径することで
ある。

本発明においては円筒耐火材からの伝熱が充分でないと
好適な熱可塑が生ぜず、均一な亀裂のない施工体が得ら
れない、従って円筒の設計において円筒耐火材容積と、
円筒体容積がバランス、を考慮しなければならない、そ
の比は円筒耐火材容積１に対して円筒体容積１．２程度
が施工上有利である０円筒体容積が少ないと長手方向に
空間が生ずることと、伝熱が充分でなく熱可塑の状態に
なら”ないこと、又円筒体容積が多すぎると、第４図に
示すような円筒体２の挿入が不可能となる。

プラグ５の引き抜きに当り、傾斜面５−、にょる円筒２
への加圧力は円筒体を均一に、且つ緻密に圧着する上で
適正な範囲が存在する。すなわち圧着力が多すぎると、
装置強度をあげなければならず経済的に不利であり、円
筒体の流出も生じる。圧着力が少なすぎると円筒体が有
効に補修面に圧着しない。この圧着力の好適範囲は２〜
２００　ｋｇ／ｃｍ２である。

又、本発明で圧着力に強い影響を与えるのは、プラグの
テーパー角度θである、第６図に本発明におけるテーパ
ー角度、引き抜き力（圧着力）の関係を示す。

テーパー角度θの引き抜き力（装置コンパクト化）と圧
着力との関係から、５〜１３°が好適範囲である。

次に本発明の引き抜き圧着方式にストッパー８の適用は
有効である。すなわち、引き抜くことにより、圧着力も
生じるが当然円筒体へ剪断力も働く、この剪断力により
円筒体が長手方向へ流れ現象を起こすのを有効に阻止す
る作用を行う。

このストッパー８は拡縮径可能なものを使用し、第３図
〜第５図において施工初期の円筒体径と同一となること
でストッパの役を果たし、第５図の施工末期においては
プラグ５の引き抜きを可能としなければならない。

本発明はこのようにすることにより以下の如き優れた効
果を示す。

■　円筒体内面は、緻密で滑らかであり、内部亀裂は、
皆無となる。円筒体先端形状は、前後ともに正確な円筒
体形状をなしている。また、肉厚を２５ｍａ＋とじたこ
とで、従来の２倍である略２０ｃｈにも及ぶ耐用性が得
られる。

■　施工時間は１分１０秒と短時間であり、簡潔に施工
できた。そのため、従来に比べて頻度多く補修可能であ
るが、耐用性が向上したため、補修頻度は減った。しか
し、母材のスリーブ煉瓦の耐用性が従来の３００ｃｈに
比べて３０００ｃｈと向上する。

■　出鋼孔径のバラツキが、従来３０〜６０ｍｍであっ
たのを１０〜２０ｍｍとなった。これにより出鋼温度降
下を４℃防止し、転炉稼動率は２％向上する。

■　出鋼流の形態が目視によると従来より８０％向上し
、乱れが激減した。さらに地金取り回数が半分は減った
ことで、出鋼温度降下を約４℃防止できた。

■　円筒中子が不要なため、補修材の購入費が約３０％
低減する。

■　その他補修の省力化６８６エ／炉代、補修材の原単
位削減０．０１　ｋｇ／Ｔ等有利な効果が得られる。

（実　施　例） 実施例−１ 本発明の円筒内張り耐火材料（円筒体）の施工方法を転
炉出鋼孔（円筒耐火材）補修に通用した。転炉のヒート
サイズは１６０Ｔ／ｃｈ　、出鋼孔の基準内径はφ１５
０ｍｍで被施工体材質はタール含浸焼成マグネシア貢で
、補修前向径φ２００ｍｍであった。

使用した円筒体組成及び物性を次に示す。

転炉築炉後、出鋼孔スリーブ煉瓦を施工。

５チヤージ吹錬出鋼後、補修部の温度吹錬中８００℃、
非吹錬中転炉出鋼孔温度約６００℃の状態で本発明の実
施態様例で示した補修装置の上述の熱可塑硬化材料をセ
ットする。マンドレルＭのプラグは潤滑剤としてダイヤ
シール（商品名）を表面に予め塗布する。

用いた円筒体形状は、内径１０５ｍｍφ、外径１７０ｍ
ｍφ、長さ３００ｍｍで施工時３ケ使用し、全長さ９０
０ＩＩＩＩｍとする。

転炉出鋼孔に円筒体をセットしマンドレルＭを挿入する
。

この時のマンドレルＭの形状はブラック径１５０ＩＩｌ
ｆｆＩφ、長さ４００ｍｍ　、テーパ一部θ＝９°　ロ
ッド径９０ｍｍφ、長さ２０００ｍｍである。

ストッパー径を９５ｍｍφとして固定、引き抜きを開始
しくこの時の引き抜き力は３Ｔ、施工時間１分１０秒）
最後にストッパーを９５ｍｍφ−１５５＋ｎｍφに解除
して施工を完了した。この間の施工時間は１分１０秒、
以下、スリーブ煉瓦１炉代（３ｏｏｏｃｈ）交換するこ
となく、２０　ｃｈ毎に吹錬中、非吹錬中施し、補修を
くり返した。１炉代６５補修中、吹錬中４２回、非吹錬
中２３回行った。

実施例−２ 実施例１の実施態様において、プラグロッドに超音波振
動装置により、２０　ｋＨｘの振動を与えつつプラグを
引き抜いた結果、充填率が更に３％上がった（気孔率が
下がった）。その結果を第７図に示す。

実施例−３ 実施例−１の実施態様において、プラクに電動モーター
により、トルク１００ｋｇｆ−ｍ、回転数３　ｏ　ｒｐ
ｍ　、の回転を与えつつ引き抜いた結果充填率が更に２
．５％上がった。その結果を第８図に示す。

実施例−４ 実施例−１の実施態様において、プラグに油圧モーター
により、トルク１００ｋｇｆ−ｍ、回転数３０　ｒｐｍ
　ｓ振動数２０　ｋＨｚの振動及び回転を与えながら引
き抜いた結果、充填率が更に４％上がった。その結果を
第９図に示す。

［発明の効果］ 本発明方法は次の如き顕著な効果がある。

■　円筒体の耐用性は、円筒体内面のＭｌｖＥ性、耐摩
耗性の向上、内部亀裂皆無、円筒体先端形状の改善およ
び肉厚施工により従来の２倍である２ｃｈにも延長でき
る。

■　又、施工が簡潔、短時間であるため、従来に比べて
頻度多く補修可能であり、母材のスリーブ煉瓦も飛躍的
に耐用性が向上する。

■　これにより出鋼孔径のバラツキが従来の３Ｃ１〜６
０ｖｎを１０〜２０ｍｍとすることが可能となり、出鋼
時の温度降下防止効果は＋４℃、転炉稼動率は２％も向
上する。

■　出鋼孔先端形状の高精度化により出鋼流の乱れが激
減し、地金取り回数が半減、出ｍ温度の降下も略４℃低
減できる。

■　従来の圧着法に比較して、円筒中子が不要であり、
補修材の購入費が約３０％低減する。

■　その他補修の省力化６８６エ／炉代、補修材の原単
位削減０．０１　ｋｇ／Ｔなどの効果が得られ、又、自
動出鋼も可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）は本発明におけ
る熱可塑硬化円筒体の設計のための説明図、第２図は本
発明における拡径治具（プラグ）の説明図、第３図は本
発明の実施態様例における円筒体セット状態を示す説明
図、第４図は同円筒体が出鋼孔に挿入された状態を示す
説明図、第５図は同円筒体の施工中を示す状態図、第６
図は引き抜き（圧着力）とテーパー角度の関係を示した
図、第７図、第８図、第９図は夫々本発明の実施例２，
３．４の実施結果を示す図である。 １：円筒耐火材　　　　２：円筒体 ３：センサー　　　　　５ニブラグ ５−！：テーパ一部　　　６：ロツド ７：発熱体　　　　　　８：ストッパー９：鉄皮 他４名 第 １ 図 （ａ） （ｂ） （Ｃ） ６：ロット 第 図 第 図 第 図 ０　　　　　２ｏＯ （炉内）← ４００　　　　　６００ 出鋼孔長さ（ｍｓ） ００ →（炉外） 第 図 第 図 第 図 ００ ００ ００ ００ （炉内）鴫− 出鋼孔長さ（ｆｉｌｍ） →（炉外） 第 図 （炉内）婦− 出鋼孔長さ（肋） −（炉外） 手 続 補 正 書 千歳 ／年り月十日 平成 １年 特 許 願 第１？？／２Ｓ−号 ３゜ 補正をする者 事件との関係 出 願 人 氏 名（名称） 新日本製鐵株式會社 ４゜ 代 理 人 住 所 東京都千代田区丸の内２丁目６番２号丸の内へ重洲ビル
３３０第 図 ７　　８　　９　１０　　１＋　　１２テ一パー角度（
°） ３ ４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　円筒耐火材を補修するに際し、予め設計した熱可塑
   硬化材の円筒体を、熱可塑硬化材が、熱可塑性となるに
   充分な顕熱を有する被補修円筒耐火材の内側に挿入し、
   次いで熱可塑性を呈した円筒体に形状変化をもたらすに
   充分な圧力を与える傾斜したスクイズ面を有する拡径治
   具の移動により、円筒体を拡径 し、円筒耐火材を補修することを特徴とする円筒耐火材
   の補修方法。 ２　請求項１の円筒耐火材の補修に際し傾斜したスクイ
   ズ面を有する拡径治具に振動を与えながら引き抜くこと
   を特徴とする円筒耐火材の補修方法。 ３　請求項１の円筒耐火材の補修に際し傾斜したスクイ
   ズ面を有する拡径治具を回転しながら引き抜くことを特
   徴とする円筒耐火材の補修方法。 ４　請求項１の円筒耐火材の補修に際し傾斜したスクイ
   ズ面を有する拡径治具を振動及び回転を与えながら引き
   抜くことを特徴とする円筒耐火材の補修方法。