JPH06206776A

JPH06206776A - 溶射用耐火粉末

Info

Publication number: JPH06206776A
Application number: JP3208982A
Authority: JP
Inventors: Kazuaki Matsuo; 和昭松尾; Hisahiro Indo; 寿浩印藤; Tadashi Aoki; 忠青木; Shigeki Yagi; 重器八木; Yoshikazu Kubo; 吉一久保; Atsumori Mizuguchi; 篤盛水口
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd; Toshiba Ceramics Co Ltd
Current assignee: Coorstek KK; Nippon Steel Corp
Priority date: 1991-05-17
Filing date: 1991-05-17
Publication date: 1994-07-26
Anticipated expiration: 2011-10-30
Also published as: JP2549035B2

Abstract

(57)【要約】【構成】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、アルミナ、クロマイト、シャモットの
１種又はそれらの組合わせと、頁岩又は真珠岩を混合し
た耐火材料からなることを特徴とする溶射用耐火粉末。【効果】本発明は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。所望の耐火粉末を
安価に製造できる。

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、アルミ
ナ、クロマイト、シャモットの１種又はそれらの組合わ
せと、頁岩又は真珠岩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】頁岩又は真珠岩の粒度範囲は好ましくは５
００〜２５μｍ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、アルミナ、クロマ
イト、シャモットの１種又はそれらの組合せを耐火原料
として使用し、しかも、頁岩又は真珠岩を混合している
ので、後述する頁岩又は真珠岩の特異な熱膨張曲線がそ
のような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、頁岩又は真珠岩の熱的特性を巧
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。骨材原料と頁岩又は
真珠岩を混合した溶射材料は、火炎中を通過するときに
火炎により頁岩又は真珠岩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頁岩又は真珠岩の溶融面に骨
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、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、アルミナ、
クロマイト、シャモットの１種又はそれらの組合わせを
使用し、頁岩又は真珠岩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】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】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６０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、耐火原料は市販原料も添加可能であ
る。

【００１９】上記耐火原料に添加される頁岩又は真珠岩
は、比較的低融点の原料であり、例えば表１に示すよう
な組成を有する。この原料が炉壁耐火物への高い接着強
度と緻密な溶射層を形成するのに大きな役割を果たす。
頁岩又は真珠岩は、いずれも９００〜１２００℃の急加
熱により異常膨脹を起こす。

【００２０】真珠岩は火山を作る岩石の一種で、珪酸分
（ＳｉＯ_２）の多い酸性の岩石に属し、天然に産する一
種のガラスである。その化学成分は、産地によっても異
なるが、大体、珪酸分（ＳｉＯ_２）とアルミナ分（Ａｌ
_２Ｏ_３）の和が８０％以上、アルカリ分（Ｎａ_２Ｏ、Ｋ
_２Ｏ）を多少含むほか、常に結晶水（Ｈ_２Ｏ）を２〜５
％持っている。

【００２１】比重は２．３〜２．５で、常に真珠光沢が
あり、やや透明で一見淡い煙水晶のような色や、灰色を
呈しているものが多い。

【００２２】また、原石を紛砕、焼成膨脹させたもの
は、パーライトと呼ばれ、断熱材関係や建築用材料関係
に広く使用されている。

【００２３】焼成された真珠岩すなわちパーライトが急
激に加熱されると膨脹する理由は、原石に含まれている
水分や揮発性成分が加熱されることによって爆発的な逸
散を起こし、これに伴って内部に真空状の多数の気泡を
もつガラス質の軽石が作られるためである。

【００２４】頁岩は地表の岩石が風、流水、雨水の作用
のため砕砕され、微細な粘土粒となって海洋や湖底に堆
積し、さらに固結した堆積岩の一種で、地層として分布
することが多く、褐色ないし暗黒色を呈する。

【００２５】化学成分は、産地によって異なるが、いず
れも加熱によって粘土がガラス化し、内部で発生したガ
スを包蔵している。そのガスが、頁岩中の有機物、硫化
物、酸化物に作用して、炭酸ガスや無水硫酸ガスなどが
発生することによって膨脹するといわれている。

【００２６】このように真珠岩と頁岩は、比較的低融点
の原料であって、９００〜１２００℃の温度で原料の溶
融化に伴う異常膨脹の現象が見られる。

【００２７】頁岩又は真珠岩の粒径は３００〜２５μｍ
に調整するのが最適である。３００μｍを超える粒径の
頁岩又は真珠岩を添加すると、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２５μｍ未満であると、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。

【００２８】このように、頁岩又は真珠岩は比較的低温
で分解及び溶融を起こし、溶射材の接着性を著しく向上
させる役割を果たす。

【００２９】頁岩又は真珠岩の添加量は接着性や耐食性
の点から１〜４０％が好ましい。添加量が１重量％未満
であると、付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。逆に頁岩又は真珠岩の添加
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。その範囲中で
も頁岩又は真珠岩の最適の添加量は付着性及び耐食性の
点から５〜２５重量％が最も好ましい。

【００３０】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２に示す
とおりである。

【００３１】表２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−Ｃｒ_２Ｏ_３）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。

【００３２】

【実施例１】原料は、焼結マグネシアクリンカーと、ド
ロマイトクリンカーと、真珠岩からなり、耐火原料とし
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。真珠岩は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。

【００３３】実施例１の付着性は７５重量％で、接着性
は４．２ｋｇｆ／ｃｍ^２で、侵食量は１５ｍｍであっ
た。

【００３４】

【実施例２】塩基性骨材として焼結マグネシアクリンカ
ー４５重量％とドロマイトクリンカー５０重量％を添加
し、さらに真珠岩を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８５重量％で、接着性は６．８ｋｇｆ／ｃｍ^２で、
侵食量は１２ｍｍであった。

【００３５】

【実施例３】耐火原料としてアルミナ８０重量％および
シャモット１５重量％を添加し、さらに真珠岩を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
の試験結果は、付着性が９５重量％で、接着性が１０．
２ｋｇｆ／ｃｍ^２で、侵食量は２２ｍｍであった。

【００３６】

【実施例４】耐火原料として焼結マグネシアクリンカー
７５重量％と、真珠岩２５重量％を添加し、それらを混
合して溶射材を得た。その試験結果は、付着性が９７重
量％で、接着性が７．１ｋｇｆ／ｃｍ^２で、侵食量が１
８ｍｍであった。

【００３７】

【実施例５】骨材として焼結マグネシアクリンカー６０
重量％と、頁岩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９５重量％で、接着性が３．９ｋｇｆ／ｃｍ^２で、侵
食量は２０ｍｍであった。

【００３８】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。

【００３９】次に本発明の範囲外である比較例１〜３に
ついて説明する。

【００４０】

【比較例１】骨材として焼結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。頁岩又は真珠岩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０．８ｋｇｆ／ｃ
ｍ^２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。

【００４１】

【比較例２】骨材として焼結マグネシアクリンカー５５
重量％と、真珠岩を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、付着
性が９３重量％で、高い特性が得られた。しかし、接着
性は２．３ｋｇｆ／ｃｍ^２であり、また、侵食量が４３
ｍｍ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。

【００４２】

【比較例３】骨材としてのシャモット５０重量％と、頁
岩を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９５重量％で、接着性が１．８ｋｇｆ／ｃｍ^２で、
侵食量が６８ｍｍであった。

【００４３】

【実施例６】骨材として焼結マグネシアクリンカー７５
重量％とドロマイトクリンカー１５重量％を混合し、さ
らに真珠岩を１０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。

【００４４】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０．
８〜１．４で、吸水率が０．２〜０．４％で、接着率が
９６％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９
３％であった。

【００４５】

【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
ンカーアルミナ、クロマイト、シャモットの１種又はそ
れらの組合わせと、頁岩又は真珠岩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。

【００４６】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。

【００４７】溶射層の形成を既存原料と天然に産する比
較的低融点の原料の混合のみで可能にした。

【００４８】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】

【表２】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者青木忠愛知県刈谷市小垣江町南藤１番地東芝セラミックス株式会社刈谷製造所内 (72)発明者八木重器和歌山県和歌山市湊1850番地住友金属工業株式会社和歌山製鉄所内 (72)発明者久保吉一和歌山県和歌山市湊1850番地住友金属工業株式会社和歌山製鉄所内 (72)発明者水口篤盛大阪府大阪市中央区北浜４−５−33 住友金属工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【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、アルミナ、クロマイト、シャモ
ットの１種又はそれらの組合わせと、頁岩又は真珠岩を
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。