JPH04305068A - 溶射用耐火粉末 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は転炉その他の窯炉の炉
壁補修材等として使用するのに適した溶射用耐火粉末に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】特公昭６０−５３２７３号公報には、Ｍ
ｇＯを主成分とする粉末状の耐火材をフラックスと共に
火炎により溶射して炉壁に溶射層を形成する窯炉の火炎
射補修方法が開示されている。

【０００３】特公昭６３−５３１５３号公報には、アル
ミニウム化合物とマグネシウム化合物を適当に調合して
１０００〜１６５０℃で焼成した後に平均粒径３０〜１
００μｍに粉砕するスピネル質溶射材が開示されている
。

【０００４】特公昭６１−１０４１８号公報には、平均
粒径１０μ以下の耐火材料からなる一次粒子を有機質バ
インダによって結合した平均粒径３０〜５００μｍの二
次粒子を構成した組織からなる溶射材料が開示されてい
る。

【０００５】また、特開昭６１−１８６２５８号公報に
は、粒径２００〜１０μｍに調整された高融点耐火材料
粉末の粒子表面を平均粒径１０〜０．１μｍの易焼結性
酸化物超微粉末で被覆した火炎溶射用耐火粉末が開示さ
れている。

【０００６】さらに、特開昭６１−１１８１３１号公報
には、無機組成粉末を燃焼域で溶融して溶融粒子とし、
それらを冷却域で急速に冷却し、融着を防止して独立の
球状粒子にする粒子製造用燃焼炉装置が示されている。

【０００７】従来、窯炉用の炉壁補修材として使用され
る耐火粉末は、アルミナ、クロム、マグネシア等を主成
分にして溶融性を高め、作業性や接着性を改善するため
に耐火材料を加熱処理して造粒化し、比表面積を拡大し
たり、転炉スラグや鉄粉を添加したり、あるいは耐火材
料表面への低融物の被覆等の処理を施してきた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
造粒化や耐火材料表面への被覆等の処理は、溶射材料の
製造コストの増加を招く欠点がある。

【０００９】そこで、本発明は、容易かつ安価に製造で
き、しかも耐食性に優れた溶射用耐火粉末を提供するこ
とを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、焼結マグネシ
アクリンカー、電融マグネシアクリンカー、焼結スピネ
ル、ドロマイトクリンカー、ライムクリンカーの１種又
はそれらの組合わせと、ガーネットを混合した耐火材料
からなることを特徴とする溶射用耐火粉末を要旨として
いる。

【００１１】ガーネットの粒度範囲は好ましくは５００
〜２５μｍに調整する。

【００１２】

【作用】本発明においては、焼結マグネシアクリンカー
、電融マグネシアクリンカー、焼結スピネル、ドロマイ
トクリンカー、ライムクリンカーの１種又はそれらの組
合せを塩基性耐火原料として使用し、しかも、ガーネッ
トを混合しているので、後述するガーネットの特異な熱
膨張曲線がそのような塩基性耐火原料に相乗的に作用し
て、溶射用耐火粉末として良好な結果をもたらす。

【００１３】本発明は、ガーネットの熱的特性を巧みに
利用したものであり、炉壁煉瓦への接着性や溶融層の緻
密化を向上させるものである。塩基性骨材原料とガーネ
ットを混合した溶射材料は、火炎中を通過するときに火
炎によりガーネットの異常膨脹が始まり、比表面積が拡
大し、溶融性に富む状態となる。その結果、比表面積が
小さく溶着性に欠ける炉壁に骨材を容易に付着させるこ
とが可能となる。すなわち、造粒化等の前処理によって
比表面積を拡大したものを溶射するのではなく、異常膨
脹で全面に広がったガーネットの溶融面に骨材粒子を溶
着させて付着性を向上させるのである。

【００１４】

【実施例】本発明は、塩基性耐火原料として焼結マグネ
シアクリンカー、電融マグネシアクリンカー、焼結スピ
ネル、ドロマイトクリンカー、ライムクリンカーの１種
又はそれらの組合わせを使用し、天然に産するガーネッ
トを混合した耐火材料からなることを特徴とする溶射用
耐火粉末である。

【００１５】塩基性耐火原料は粒径を３００〜２５μｍ
にするのが好ましい。その理由は、３００μｍを超える
と、粒子表面が溶融性に欠けがちになり、接着性や緻密
な溶着層の形成が比較的困難となり、耐食性が低下する
からである。逆に粒径が２５μｍ未満であると、溶射バ
ーナ部への詰まりや飛散が激しくなりすぎて、補修箇所
への適切な溶射の設定が困難となり、溶着層の形成が困
難となり、流動性に劣るためにノズルからの噴出が脈動
して溶射体の密度が層の厚さ方向に不均一となることが
多くなるからである。

【００１６】塩基性耐火原料の添加量は６０〜９５重量
％に限定するのが好ましい。その理由は、耐火原料が６
０重量％未満になると、耐食性が低下して所望の耐用条
件が得られず、逆に９５重量％を越えると、溶着体の焼
結性や炉壁煉瓦への接着性を損ねる結果になりがちであ
るためである。

【００１７】耐火原料は窯炉条件や操業条件の変化に応
じて１種を使用したり、２種以上を組み合わせたりして
使用するのが望ましい。

【００１８】また、アルミナ、クロマイト等の市販原料
も添加可能である。

【００１９】ガーネットは、半導体基板、ブラウン管、
光学レンズ、プリズム、板硝子等の研磨に広く使用され
ているものが最適である。このようなガーネットは、炉
壁耐火物への高い接着強度の付与と緻密な溶着層の形成
に大きな役割を果たす。

【００２０】また、ガーネットは金剛砂や柘榴石と一般
に呼ばれており、新モース硬度１０の比較的硬度の高い
天然原料である。ガーネットの組成はアルミナ質ガーネ
ットとライム質ガーネットに大別されるが、本発明にお
いては両方のガーネットが使用可能である。

【００２１】ガーネットの粒径は５００〜２５μｍに調
整するのが最適である。５００μｍを超える粒径のガー
ネットを添加すると、高速火炎中を溶射粉末が通過する
時間が極めて短時間であるため、火炎中で瞬時に溶融し
がたく、そのため、接着性が低下したり、得られる接着
層が強度や耐食性を欠く場合がありうる。逆に粒径が２
５μｍ未満であると、塩基性耐火原料のところでも説明
したように、良好な作業条件や溶着層の形成が困難にな
りがちである。

【００２２】ガーネットの熱特性は、たとえばアルミナ
質柘榴石の場合、１０５０℃で直線的な可逆的膨脹を示
し、１０５０℃を超えると直立に近い異常膨脹を呈し、
１１２０℃で膨脹が停止すると、反転して急収縮に移る
。他方、石灰質柘榴石の場合は、９００〜９５０℃で第
一段の熱膨脹を示し、それが終熄すると、１１５０℃か
ら第二段の異常膨脹を起こし、１１８０℃付近で反転し
て収縮に移り、溶融が始まる。

【００２３】このように、ガーネットは比較的低温で分
解及び溶融を起こし、冷却しても元のガーネットを再生
しないという熱特性を有する。

【００２４】ガーネットの添加量は接着性や耐食性を緩
和して最適に決める。添加量が１重量％未満であると、
接着性や耐食性が低下し、良好な溶着層の形成が困難に
なりがちである。逆にガーネットの添加量が４０重量％
を超えると、付着性は良好であるが、接着性や耐食性が
劣ることが多くなり、補修材の量を増加させる必要が生
じ、原単位の悪化を招く。したがって、ガーネットの添
加量は１〜４０重量％の範囲が好ましいのである。その
中でもガーネットの最適の添加量は付着性及び耐食性の
観点から５〜２５重量％である。

【００２５】ただし、本発明は前述のような塩基性耐火
原料およびガーネットの添加量に限定されるものではな
い。

【００２６】本発明をさらに具体的に示すために実施例
１〜５と比較例１〜３を説明する。実施例１〜５および
比較例１〜３の原料組成および試験結果は、表１に示す
とおりである。

【００２７】表１において、付着性とは、付着しなかっ
た材料を差し引いたものの割合である。接着性とは、接
着層と煉瓦（ＭｇＯ−Ｃｒ２Ｏ３）とのせん断力を測定
したものである。耐食性とは、溶着層を回転侵食機にか
けて試験を行い、その侵食寸法を示したものである。

【００２８】

【実施例１】原料は、マグネシアクリンカーと、ドロマ
イトクリンカーと、アルミナ質ガーネットからなり、塩
基性骨材として添加するマグネシアクリンカーは６８重
量％であり、ドロマイトクリンカーは３０重量％である
。ガーネットは２重量％である。これらの原料を混合し
て溶射材料を得た。この溶射材について付着性、接着性
及び耐食性を試験した。

【００２９】実施例１の付着性は６０重量％で、接着性
は４．０ｋｇｔ／ｃｍ２で、侵食量は１０ｍｍであった
。

【００３０】

【実施例２】塩基性骨材としてマグネシアクリンカー４
５重量％とドロマイトクリンカー５０重量％を添加し、
さらにアルミナ質ガーネットを５重量％添加し、それら
を混合して溶射材を得た。その溶射材の試験を行ったと
ころ、付着性は７０重量％で、接着性は５．３ｋｇｔ／
ｃｍ２で、侵食量は１２ｍｍであった。

【００３１】

【実施例３】塩基性骨材としてマグネシアクリンカー４
０重量％およびドロマイトクリンカー５０重量％を添加
し、さらにアルミナ質ガーネットを１０重量％添加し、
それらを混合して溶射材を得た。その溶射材の試験結果
は、付着性が８０重量％で、接着性が８．８ｋｇｔ／ｃ
ｍ２で、侵食量は１２ｍｍであった。

【００３２】

【実施例４】塩基性骨材としてマグネシアクリンカー６
０重量％およびドマイトクリンカー１５重量％を添加し
、さらにアルミナ粉末５重量％を添加し、さらにアルミ
ナ質ガーネットを２０重量％添加して、溶射材を得た。 その試験結果は、付着性が８０重量％で、接着性が７．
５ｋｇｔ／ｃｍ２で、侵食量が１５ｍｍであった。

【００３３】

【実施例５】骨材としてマグネシアクリンカー５０重量
％とアルミナ粒子１０重量％を混合し、さらにアルミナ
質ガーネット４０重量％を添加して、それらを混合して
溶射材料を得た。この溶射材料の試験結果は、付着性が
８０重量％で、接着性が７．５ｋｇｔ／ｃｍ２で、侵食
量は２２ｍｍであった。

【００３４】以上の実施例１〜５においては付着性、接
着性及び侵食量がすべて良好な結果であった。

【００３５】次に比較例１〜３について説明する。

【００３６】

【比較例１】骨材としてマグネシアクリンカー７０重量
％およびアルミナ粒子３０重量％を混合して、溶射材を
得た。ガーネットの添加は全くなかった。このような溶
射材について試験を行ったところ、試験結果は、付着性
が３８重量％で、接着性が０．８ｋｇｔ／ｃｍ２で、侵
食量が３８ｍｍであった。つまり、付着性と接着性が悪
かった。

【００３７】

【比較例２】骨材としてマグネシアクリンカー３０重量
％およびアルミナ粒子２０重量％を混合し、さらにアル
ミナ質ガーネットを５０重量％添加したうえ、それらを
混合して溶射材を得た。この溶射材の試験結果は、付着
性が８０重量％で、高い特性が得られた。しかし、接着
性は０．３ｋｇｔ／ｃｍ２であり、また、耐食量が４５
〜５０ｍｍであって、接着性と侵食量は本発明のいずれ
の実施例１〜５よりも著しく劣る試験結果であった。

【００３８】

【比較例３】骨材としてマグネシアクリンカー２０重量
％とドロマイトクリンカー３５重量％を添加し、さらに
アルミナ質ガーネットを４５重量％添加したうえ、それ
らを混合して溶射材を得た。この溶射材の試験結果は前
述の比較例２と同様に付着性が優れていたが、接着性と
耐食性が本発明の実施例に比較して劣っていた。すなわ
ち、比較例３の付着性は８０重量％で、接着性が１．２
ｋｇｔ／ｃｍ２で、侵食量が４７ｍｍであった。

【００３９】

【実施例６】骨材としてマグネシアクリンカー７０重量
％とドロマイトクリンカー１５重量％を混合し、さらに
アルミナ質ガーネットを１５重量％添加し、それらを混
合して溶射用耐火粉末を得た。この溶射用耐火粉末を実
際の転炉補修部への補修材として使用し、溶射施工した
。その耐用時間を測定したところ、比較のため行った従
来の溶射材の補修部分に比べて約２倍の耐用性を得るこ
とが判明した。

【００４０】また、事前に転炉の補修時と同じ条件で煉
瓦パネル部へ溶射吹き付けを行って溶着層の特性を調査
したところ、本発明の溶射材が従来の溶射材に比較して
溶着性、物理特性において極めて優れていることが判明
した。すなわち、本発明の溶着層は、見掛気孔率が１．
１〜１．６で、吸水率が０．３〜０．５％で、接着率が
８５％であったのに対し、従来の溶射体は、見掛気孔率
が８〜１２％で、吸水率が２〜２．５％で、接着率が８
０％であった。

【００４１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は焼結マグネシアクリンカー、電融マグネシアクリンカ
ー、焼結スピネル、ドロマイトクリンカー、ライムクリ
ンカーの１種又はそれらの組合わせと、ガーネットを混
合した耐火材料からなることを特徴とする溶射用耐火粉
末であるので、転炉等の補修材として使用した時、従来
のものに比較して付着性、接着性及び侵食量のいずれの
点においても格段に優れている。

【００４２】また、本発明によれば、市販の一般原料を
使用できるため、従来のように加熱処理や造粒化処理等
の前処理を一切行う必要がなく、所望の耐火粉末を安価
に製造できる。

【００４３】さらに、本発明によれば、原料メーカから
産出する一般定型耐火物や不定形耐火物に使用不可能な
いわゆる不要粒度の原料も適切な材料として十分に利用
することが可能となる。その点でも製造コストの低減が
はかれる。

【表１】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　焼結マグネシアクリンカー、電融マグ
   ネシアクリンカー、焼結スピネル、ドロマイトクリンカ
   ー、ライムクリンカーの１種又はそれらの組合わせと、
   ガーネットを混合した耐火材料からなることを特徴とす
   る溶射用耐火粉末。