JPH0718320A - 転炉排ガスフード用冷水式スカート - Google Patents

転炉排ガスフード用冷水式スカート

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JPH0718320A
JPH0718320A JP5162574A JP16257493A JPH0718320A JP H0718320 A JPH0718320 A JP H0718320A JP 5162574 A JP5162574 A JP 5162574A JP 16257493 A JP16257493 A JP 16257493A JP H0718320 A JPH0718320 A JP H0718320A
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Yoshio Harada
良夫 原田
Kenichi Hara
謙一 原
Masato Asada
正人 浅田
Shinichi Kubota
伸一 窪田
Yoshichika Kubo
善睦 久保
Hideki Yamahata
秀樹 山端
Masahiro Utsunomiya
正弘 宇都宮
Masaoki Katsuta
優興 勝田
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Kobe Steel Ltd
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Tocalo Co Ltd
Kobe Steel Ltd
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    • Y02P10/25Process efficiency

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  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ダストによる摩耗損傷および腐食を長期間防
止することができる転炉排ガスフード用冷水式スカート
を提供する。 【構成】 転炉排ガスフード用冷水式スカートの内側表
面に、炭化物サーメットからなるアンダーコート層8お
よび耐酸化性合金からなるトップコート層9によって構
成される保護層を形成したものであることを特徴とする
転炉排ガスフード用スカートである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、耐ダストエロージョン
性に優れた転炉排ガスフード用冷水式スカートに関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】図3および図4は転炉排ガスフード用冷
水式スカートの概略図を示したものである。転炉1の上
部を臨む排ガスフード4の下端開口部にはスカート2が
設けられており、冷却水は給水ヘッダー6からスカート
チューブ3に供給され、スカート2全体に行き渡った
後、排水ヘッダー7から排出される。従って熱的損傷に
ついては一応の対策が講じられているが、機械的損傷に
関しては次の様な問題がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】吹錬中の転炉頂部には
ダストや溶融金属の飛沫等が激しく舞い上がっており、
スカートチューブ3はダストおよび地金の衝突に曝さ
れ、機械的損傷(例えば摩耗)の進行が著しい。そのた
め、チューブの滅肉により冷却水の漏出事故を生じる危
険があり、頻繁な溶射肉盛による補修を繰り返してい
る。従って、転炉操業の操業計画に支障を来たしたり、
全体的な稼働率の低下を招くという問題が発生してい
る。またチューブの滅肉が進行して肉盛溶接による補修
では対応できない事態まで進むと、チューブ部分を切断
して新品と交換する必要も生じることがあった。
【0004】このような転炉排ガスフード用冷水式スカ
ートに関連した出願として特公平4−80089号に
は、フードチューブの表面にC=0.03〜0.3%、
Si=0.2〜1.2%、Mn=0.3〜2.6%、N
i=0.1〜6.0%、Cr=8.0〜15.0%、M
o=0.05〜4.0%、V=0.1〜0.3%、残部
鉄を含む合金鋼を、その厚みが0.5〜1.5mmにな
るように溶射肉盛することが提案されている。この様な
合金鋼の表面に生成される酸化被膜(Cr23)は比
較的良好な耐酸化性を示すが、母材(スカート)に対す
る密着性が低くなるため好ましくない。本発明は上記の
欠点を解決しようとするものであり、その目的は、ダス
ト等による機械的刺激に基づく摩耗損傷および腐食を長
期間防止することが可能な転炉排ガスフード用冷水式ス
カートを提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の転炉排ガスフー
ド用冷水式スカートは、該スカートの内側表面に、炭化
物サーメットからなるアンダーコート層および耐酸化性
合金からなるトップコート層によって構成される保護層
を形成することを要旨とするものである。
【0006】
【作用】図1は本発明スカートの要部を拡大して示す断
面構造の一例であり、図を参照しながら本発明を詳細に
説明する。本発明のスカートでは、複数のスカートチュ
ーブ3をフィン5で結ぶことによって図4に示したスカ
ートチューブ3の集合体が形成されており、スカートの
内側表面にはアンダーコート層8およびトップコート層
9がそれぞれ積層されている。本発明はこれらの構成を
ポイントとするものであり、これらの積層形成の方法を
制限するものではないが、好適な成形方法を例示してお
くと、まずスカートチューブ3の表面をアルミナ粒子で
ブラストした後、硬質の炭化物サーメットからなるアン
ダーコート層8を積層する。炭化物サーメットの種類は
特に限定されないが、Cr32 、TiC、WCなどの
炭化物に、Co、Cr、Niなどの耐熱性を有する金属
成分をマトリックス成分として含んだCr32 −Ni
Cr、TiC−Ni、またはWC−NiCrであること
が好ましく、中でもCr32−(20〜30%)Ni
Cr、TiC−(20〜30%)Ni、またはWC−
(20〜30%)NiCrであることがより好ましく、
例えばCr32 −25%NiCr、TiC−25%N
i、またはWC−28%NiCrが挙げられる。炭化物
の種類としては、上記成分以外にZrC、HfC、V
C、TaC、NbC、B4 C、あるいはこれらと同じま
たはこれらと前記好適炭化物との混合物なども用いられ
る。上記アンダーコート層の硬さは500〜1000m
Hvであり、スカートチューブの材料である炭素鋼管
(STB35)の硬さが110〜140mHvであるの
に比べて非常に硬いが、これは炭化物が一般に硬質かつ
脆弱であるうえ、溶射条件下においても溶融現象があま
り見られないことに起因している。尚、溶射法によって
形成したアンダーコート層の表面を顕微鏡で詳細に観察
すると、溶射時の衝突によって粉砕された炭化物粒子が
林立状態を呈して適度な表面アラサを有している(20
〜50μm)ことがわかる。このため、上記アンダーコ
ート層はその上に溶射されるトップコート層と良好な密
着性を示すようになる。
【0007】このように炭化物サーメットからなるアン
ダーコート層は、硬質かつ密着性に優れているため、単
独で用いても耐ダストエロージョン性に優れているが、
炭化物サーメットは高価であるため、本発明ではこの層
を可能な限り薄く成膜してアンダーコート層として用い
ることにした。従って、このようなアンダーコート層の
上に被覆されているトップコート層が摩耗損傷してアン
ダーコート層が露出した場合でも、アンダーコート層の
優れた耐ダストエロージョン性によって、スカートチュ
ーブの噴破による事故を防ぐことが可能である。
【0008】好適な実施態様ではアンダーコート層の厚
みは0.01〜0.1mmである。アンダーコート層の
厚みが0.01mm未満では耐ダストエロージョン性が
低くなるため好ましくなく、一方0.1mmを超えると
耐ダストエロージョン性には優れるが溶射施工に長時間
を要し、高価な炭化物サーメットを大量に使用すること
になるため、コストが高くなり、経済的に好ましくな
い。
【0009】次に、上記アンダーコート層8の上に耐酸
化性合金からなるトップコート層9を積層する。本発明
に用いられる耐酸化性合金は特に限定されないが、好ま
しくはCr、Al、Ta、Y、Ni、およびCoよりな
る群から選択される少なくとも2種の金属を含み、例え
ばCr−Al−Ni、Cr−Al−Ta−Ni−Coな
どが挙げられる。
【0010】好適な実施態様では、上記耐酸化性合金の
組成の含有量はCr:15〜30重量%、Al:5〜1
6重量%、Ta:0.5〜8重量%、Y:0.1〜1.
0重量%、残部がNiまたはNi−Coであり、Niに
ついては80重量%以下、Coについては70重量%以
下であることが望まれる。これらの合金組成のうち、C
rおよびAlは高温環境下において強固な酸化被膜を形
成し、耐酸化性と耐ダストエロージョン性を高めるのに
寄与する。CrおよびAlの含有量がそれぞれ、30重
量%および16重量%を超えると被膜は非常に脆弱にな
るため、好ましくなく、一方15重量%および5重量%
未満の場合には耐酸化性が低下するため、好ましくな
い。また、TaおよびYは単独では大気中における耐熱
性および耐酸化性が低いが、これらをCr、Al、C
o、Niなどと共存させると高温環境下における合金の
機械的強度が増加し(特にTaではこの共存効果が優れ
ている)、耐酸化性を長期間にわたって維持することが
でき(特にYではこの効果が優れている)、その結果耐
ダストエロージョン性が高められる。TaおよびYの含
有量がそれぞれ、8重量%および1.0重量%を超える
と溶射被膜が脆弱になり、アンダコート層の密着力が低
下するうえ、材料費が高くつくため好ましくなく、一方
0.5重量%および0.1重量%未満の場合には機械的
強度や母材に対する密着性が低くなるため、好ましくな
い。また、NiおよびCoは溶射被膜において機械的強
度を高めるのに寄与し、NiおよびCoの含有量がそれ
ぞれ80重量%および70重量%を超えると、機械的強
度や母材に対する密着性が低くなるため好ましくない。
【0011】上記トップコート層の厚みは、好ましくは
0.03〜0.8mmである。0.03mm未満では耐
ダストエロージョン性が乏しくなるため好ましくなく、
一方0.8mmを超えると耐ダストエロージョン性には
優れるが溶射施工に長時間を要し、またこ高価な溶射材
料を大量に使用するためコストが高くなり、経済的に好
ましくない。
【0012】硬質の炭化物サーメットからなるアンダー
コート層の表面は、上述したように適度の表面アラサを
有するため、その上に積層されたトップコート層は、ス
カートの内側表面に直接積層された場合(すなわち、ア
ンダーコート層がない場合)に比べて、被膜の密着性が
向上するうえに、被膜を構成する粒子の相互結合力(粒
子間結合力)が強化されるため、スカートの耐ダストエ
ロージョン性も向上するという利点を有する。すなわ
ち、噴射された粒子が固体面に衝突した際、固体面が軟
質な場合には粒子の衝突エネルギーが吸収されるため、
粒子間結合に消費されるエネルギーが小さくなるが、本
発明に用いられる炭化物サーメット被膜のような硬質面
上では粒子の衝突エネルギーはすべて、被膜の密着性向
上と粒子間結合のために有効に利用されることになる。
【0013】本発明のスカートを作成する方法として
は、プラズマ溶射法が最適であるが、その他に可燃性ガ
スを熱源とする高速フレーム溶射法、爆発溶射法なども
使用することができる。以下に実施例を挙げて本発明を
さらに詳細に説明するが、これは代表的例示を示すため
のものであり、本発明を限定する主旨ではない。
【0014】
【実施例】
(実施例1〜3および比較例1〜3)転炉排ガスフード
用冷水式スカートの内側表面に、表1に示す組成および
厚みを有するアンダーコート層ならびにトップコート層
をそれぞれ積層することにより、本発明および比較例の
スカートを作成した。なお、表中の括弧内の数値は重量
%を示す。
【0015】
【表1】
【0016】各スカートを実操業環境下で使用したとこ
ろ、比較例のスカートでは使用開始から3か月目で被膜
の消耗が著しく進み、6か月目では完全に消耗したのに
対して、本発明のスカートでは使用開始から1年経過後
でも、トップコート層の一部は消耗しているものの大部
分はスカート上に残存しており、良好な耐ダストエロー
ジョン性を維持することが確認された。 (実施例4〜5)表2に示す組成および厚みを有するア
ンダーコート層ならびにトップコート層を用いたこと以
外は実施例1と同様にして、本発明のスカートを作成し
た。
【0017】
【表2】
【0018】各スカートを実操業環境下で使用したとこ
ろ、使用開始から8か月後においてもトップコート層は
ほとんど残存していた。本実施例のトップコート層の組
成はそれぞれ、比較例1および2と同じであることか
ら、アンダーコート層として炭化物サーメットからなる
被膜を作成しておけば、耐ダストエロージョンに優れた
スカートが得られることが確認された。
【0019】
【発明の効果】本発明のスカートは、アンダーコート層
として硬質かつ密着性に優れた炭化物サーメットを用い
ているので、トップコート層の被膜が緻密になるととも
に、被膜を構成する粒子の相互結合力が向上するため、
耐ダストエロージョン性に優れている。
【0020】本発明のスカートは、転炉排ガスフード用
冷水式スカートに用いられるほか、スカートと同様の環
境下に置かれているフード、輻射部(ダクト部)などに
も利用され得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の転炉排ガスフード用冷水式スカートの
断面図である。
【図2】本発明のスカートの内側表面に積層されたトッ
プコート層およびアンダーコート層の断面図である。
【図3】転炉排ガスフード用冷水式スカートの概略図で
ある。
【図4】弦炉排ガスフード用冷水式スカートの断面図で
ある。
【符号の説明】
1 転炉 2 スカート 3 スカートチューブ 4 フード 5 フィン 6 給水ヘッダー 7 排水ヘッダー 8 アンダーコート 9 トップコート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浅田 正人 兵庫県加古川市金沢町1番地 株式会社神 戸製鋼所加古川製鉄所内 (72)発明者 窪田 伸一 兵庫県加古川市金沢町1番地 株式会社神 戸製鋼所加古川製鉄所内 (72)発明者 久保 善睦 兵庫県加古川市金沢町1番地 株式会社神 戸製鋼所加古川製鉄所内 (72)発明者 山端 秀樹 兵庫県加古川市金沢町1番地 株式会社神 戸製鋼所加古川製鉄所内 (72)発明者 宇都宮 正弘 兵庫県加古川市金沢町1番地 株式会社神 戸製鋼所加古川製鉄所内 (72)発明者 勝田 優興 兵庫県加古川市金沢町1番地 株式会社神 戸製鋼所加古川製鉄所内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 転炉排ガスフード用冷水式スカートの内
    側表面に、炭化物サーメットからなるアンダーコート層
    および耐酸化性合金からなるトップコート層によって構
    成される保護層を形成したものであることを特徴とする
    転炉排ガスフード用冷水式スカート。
  2. 【請求項2】 前記炭化物サーメットがCr32 −N
    iCr、TiC−NiまたはWC−NiCrである請求
    項1に記載のスカート。
  3. 【請求項3】 前記耐酸化性合金がCr、Al、Ta、
    Y、Ni、およびCoよりなる群から選択される2種以
    上の金属を含む請求項1または2に記載のスカート。
  4. 【請求項4】 前記耐酸化性合金はCr:15〜30重
    量%、Al:5〜16重量%、Ta:0.5〜8重量
    %、Y:0.1〜1.0重量%、残部がNiまたはNi
    −Coである請求項3に記載のスカート。
  5. 【請求項5】 Niが80重量%以下の割合で含有され
    る請求項4に記載のスカート。
  6. 【請求項6】 Coが70重量%以下の割合で含有され
    る請求項4または5に記載のスカート。
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