JPH07187822A - 火炎溶射材 - Google Patents
火炎溶射材Info
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 火炎溶射材の耐食性および耐スポーリング性
を改善する。 【構成】 仮焼アルミナ30〜85wt%、化学成分で
Cr2O3を35wt%以上含有するクロム鉄鉱10〜5
0wt%、マグネシア5〜30wt%を配合した火炎溶
射材。Cr2O3の融点がきわめて高いことから、Cr2
O3成分の多いクロム鉄鉱の使用によって仮焼アルミナ
の溶融過度による溶射体組織の多孔質化が抑制される。
また、Cr2O3成分が多いことでMgO成分と反応し、
Cr2O3−MgO系スピネルを生成し、その生成に伴う
体積膨張で溶射体組織が緻密化する。
を改善する。 【構成】 仮焼アルミナ30〜85wt%、化学成分で
Cr2O3を35wt%以上含有するクロム鉄鉱10〜5
0wt%、マグネシア5〜30wt%を配合した火炎溶
射材。Cr2O3の融点がきわめて高いことから、Cr2
O3成分の多いクロム鉄鉱の使用によって仮焼アルミナ
の溶融過度による溶射体組織の多孔質化が抑制される。
また、Cr2O3成分が多いことでMgO成分と反応し、
Cr2O3−MgO系スピネルを生成し、その生成に伴う
体積膨張で溶射体組織が緻密化する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、耐食性および耐スポー
リング性に優れた火炎溶射材に関するものである。
リング性に優れた火炎溶射材に関するものである。
【0002】
【従来の技術】転炉、AOD炉、取鍋、真空脱ガス炉な
どの工業窯炉の内張り損傷を火炎溶射法をもって補修す
ることが知られている。この方法は、耐火物微粉末を高
速・高温の火炎中に通し、溶融または半溶融状態にして
損傷部分に溶射するものであり、緻密かつ高強度の補修
体組織が得られる。
どの工業窯炉の内張り損傷を火炎溶射法をもって補修す
ることが知られている。この方法は、耐火物微粉末を高
速・高温の火炎中に通し、溶融または半溶融状態にして
損傷部分に溶射するものであり、緻密かつ高強度の補修
体組織が得られる。
【0003】従来、この火炎溶射に使用される溶射材と
して、アルミナ−クロム鉄鉱質が提案されている。例え
ば特開昭57−126964号公報に見られるとおりで
ある。 アルミナの付着性とクロム鉄鉱の耐食性とが相
まって、優れた耐用性が得られる。
して、アルミナ−クロム鉄鉱質が提案されている。例え
ば特開昭57−126964号公報に見られるとおりで
ある。 アルミナの付着性とクロム鉄鉱の耐食性とが相
まって、優れた耐用性が得られる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、最近の炉操業
の過酷化と耐火物原単位の低減指向から、上記従来材質
では十分なものではなく、さらに高寿命の溶射材が要求
されている。アルミナ−クロム鉄鉱質は付着性に優れる
が、耐食性および耐スポーリング性の点で改善の余地が
ある。
の過酷化と耐火物原単位の低減指向から、上記従来材質
では十分なものではなく、さらに高寿命の溶射材が要求
されている。アルミナ−クロム鉄鉱質は付着性に優れる
が、耐食性および耐スポーリング性の点で改善の余地が
ある。
【0005】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明の特徴と
するところは、仮焼アルミナ30〜85wt%、化学成
分でCr2O3を35wt%以上含有するクロム鉄鉱1
0〜50wt%、マグネシア5〜30wt%を配合した
火炎溶射材である。
するところは、仮焼アルミナ30〜85wt%、化学成
分でCr2O3を35wt%以上含有するクロム鉄鉱1
0〜50wt%、マグネシア5〜30wt%を配合した
火炎溶射材である。
【0006】アルミナは耐食性および容積安定性に優れ
ていることから、溶射材原料の主流となっている。ま
た、その付着性の向上を目的として、アルミナは溶融性
に富む仮焼品が使用されることが多い。しかし、仮焼ア
ルミナを使用すると溶射時に溶融過度になるためか溶射
材は多孔質部分が層状に介在した組織となり、耐食性に
劣る。この溶射体組織の多孔質化の問題は、仮焼アルミ
ナを使用する以上、アルミナ−クロム鉄鉱質の溶射材で
あっても同じである。
ていることから、溶射材原料の主流となっている。ま
た、その付着性の向上を目的として、アルミナは溶融性
に富む仮焼品が使用されることが多い。しかし、仮焼ア
ルミナを使用すると溶射時に溶融過度になるためか溶射
材は多孔質部分が層状に介在した組織となり、耐食性に
劣る。この溶射体組織の多孔質化の問題は、仮焼アルミ
ナを使用する以上、アルミナ−クロム鉄鉱質の溶射材で
あっても同じである。
【0007】本発明は、アルミナ−クロム鉄鉱質の溶射
材において、マグネシアを特定量添加し、同時にクロム
鉄鉱のCr2O3含有量を35wt%以上に限定すること
により、溶射体組織の多孔質化を防止し、その耐食性を
向上させたものである。しかも、マグネシアと高Cr2
O3のクロム鉄鉱との組合せは、耐スポーリング性の向
上にもきわめて効果的である。
材において、マグネシアを特定量添加し、同時にクロム
鉄鉱のCr2O3含有量を35wt%以上に限定すること
により、溶射体組織の多孔質化を防止し、その耐食性を
向上させたものである。しかも、マグネシアと高Cr2
O3のクロム鉄鉱との組合せは、耐スポーリング性の向
上にもきわめて効果的である。
【0008】アルミナ−クロム鉄鉱質にマグネシアを添
加することは特開昭59−97584号公報の実施例の
欄に記載されている。しかし、そこで使用されるクロム
鉱のCr2O3の含有割合については述べられていない。
加することは特開昭59−97584号公報の実施例の
欄に記載されている。しかし、そこで使用されるクロム
鉱のCr2O3の含有割合については述べられていない。
【0009】クロム鉄鉱はその品質の違いでCr2O3含
有量が大きく異なる。低いものは30wt%以下であ
る。高いものは50wt%を超えるものもある。しか
し、高純度品はもっぱら金属用あるいは化学用である。
溶射材用としては、Cr2O3の量よりもCr2O3+Al
2O3の合量が重視されること、さらには溶融付着性の面
から、Cr2O3は30wt%程度のものが使用される。
有量が大きく異なる。低いものは30wt%以下であ
る。高いものは50wt%を超えるものもある。しか
し、高純度品はもっぱら金属用あるいは化学用である。
溶射材用としては、Cr2O3の量よりもCr2O3+Al
2O3の合量が重視されること、さらには溶融付着性の面
から、Cr2O3は30wt%程度のものが使用される。
【0010】本発明の材質により得られる溶射体組織は
緻密質であり、耐食性に優れている。これは、Cr2O3
の融点がきわめて高いことから、Cr2O3成分の割合が
多いクロム鉄鉱の使用によって仮焼アルミナの溶融過度
による溶射体組織の多孔質化が抑制されるためと思われ
る。また、Cr2O3成分が多いことにより、溶射時の高
温雰囲気でマグネシアのMgO成分と反応し、Cr2O3
−MgO系スピネルを生成すること、さらには、その生
成に伴う体積膨脹などによって溶射体組織が緻密化する
ためと考えれる。
緻密質であり、耐食性に優れている。これは、Cr2O3
の融点がきわめて高いことから、Cr2O3成分の割合が
多いクロム鉄鉱の使用によって仮焼アルミナの溶融過度
による溶射体組織の多孔質化が抑制されるためと思われ
る。また、Cr2O3成分が多いことにより、溶射時の高
温雰囲気でマグネシアのMgO成分と反応し、Cr2O3
−MgO系スピネルを生成すること、さらには、その生
成に伴う体積膨脹などによって溶射体組織が緻密化する
ためと考えれる。
【0011】Cr2O3成分は熱膨脹率が小さいことか
ら、クロム鉄鉱はCr2O3の含有量の増加に伴って熱膨
脹率が小さくなる。一方、マグネシアは熱膨脹率の大き
い材質である。本発明の材質が耐スポーリング性に優れ
ているのは、この両者の熱膨脹差によって溶射体組織に
微細キレツが発生し、熱膨脹応力がこの微細キレツに吸
収されるためと思われる。なお、このキレツはきわめて
微細であり、かつ不連続なために耐食性の低下を招くこ
ともない。
ら、クロム鉄鉱はCr2O3の含有量の増加に伴って熱膨
脹率が小さくなる。一方、マグネシアは熱膨脹率の大き
い材質である。本発明の材質が耐スポーリング性に優れ
ているのは、この両者の熱膨脹差によって溶射体組織に
微細キレツが発生し、熱膨脹応力がこの微細キレツに吸
収されるためと思われる。なお、このキレツはきわめて
微細であり、かつ不連続なために耐食性の低下を招くこ
ともない。
【0012】図1は、後述した実施例1の配合組成の溶
射材Iにおいて、クロム鉄鉱の種類のみを変化させ、ク
ロム鉄鉱のCr2O3含有量と溶射材の耐食性との関係を
グラフ化したものである。耐食性は指数で示し、クロム
鉄鉱のCr2O3含有量が35wt%の場合の指数を1と
し、数値が少ないほど耐食性に劣る。このグラフから、
クロム鉄鉱のCr2O3含有量の増加に伴って溶射材の耐
食性が向上していることが確認される。
射材Iにおいて、クロム鉄鉱の種類のみを変化させ、ク
ロム鉄鉱のCr2O3含有量と溶射材の耐食性との関係を
グラフ化したものである。耐食性は指数で示し、クロム
鉄鉱のCr2O3含有量が35wt%の場合の指数を1と
し、数値が少ないほど耐食性に劣る。このグラフから、
クロム鉄鉱のCr2O3含有量の増加に伴って溶射材の耐
食性が向上していることが確認される。
【0013】図2は、後述した実施例1の配合組成の溶
射材Iとマグネシアを添加しない比較例4の配合組成の
溶射材IIにおいて、クロム鉄鉱の種類のみを変化させ、
クロム鉄鉱のCr2O3の割合と溶射材の耐スポーリング
性の関係をグラフ化したものである。このグラフから、
マグネシアを添加した材質では、クロム鉄鉱のCr2O3
の増加に伴って耐スポーリング性が向上することがわか
る。
射材Iとマグネシアを添加しない比較例4の配合組成の
溶射材IIにおいて、クロム鉄鉱の種類のみを変化させ、
クロム鉄鉱のCr2O3の割合と溶射材の耐スポーリング
性の関係をグラフ化したものである。このグラフから、
マグネシアを添加した材質では、クロム鉄鉱のCr2O3
の増加に伴って耐スポーリング性が向上することがわか
る。
【0014】本発明で使用する仮焼アルミナは、ボーキ
サイトからバイヤー法で製造された水酸化アルミニウム
を1000℃前後の低温で焼成されたものである。強焼
されていないために、わずかな加圧力で微粒子に解砕さ
れる。1800〜2000℃程度で強焼される焼成アル
ミナと違って溶融性に富み、溶射材の付着性に効果があ
る。
サイトからバイヤー法で製造された水酸化アルミニウム
を1000℃前後の低温で焼成されたものである。強焼
されていないために、わずかな加圧力で微粒子に解砕さ
れる。1800〜2000℃程度で強焼される焼成アル
ミナと違って溶融性に富み、溶射材の付着性に効果があ
る。
【0015】仮焼アルミナの配合割合は、30wt%未
満では付着性に劣り、85wt%を超えると耐食性に劣
る。
満では付着性に劣り、85wt%を超えると耐食性に劣
る。
【0016】クロム鉄鉱は、産出地による違い、選鉱処
理などによって各種の品質がある。本発明では、Cr2
O3含有量が多い35wt%以上、さらに好ましくは3
8wt%以上のものを使用する。Cr2O3含有量が35
wt%未満では、本発明の耐食性および耐スポーリング
性の効果が得られない。Cr2O3含有量の上限は特に限
定されないが、コスト面も含めた工業的生産性から60
wt%程度が限度である。 クロム鉄鉱の配合割合は、
10wt%未満では耐食性および耐スポーリング性にお
いて本発明の効果が得られない。50wt%を超えると
付着性に劣る。また、このCr2O3含有量が35wt%
以上のクロム鉄鉱を少なくとも10wt%配合すれば、
Cr2O3含有量が35wt%未満のクロム鉄鉱と併用し
てもよい。しかし、その場合も、付着性の面からクロム
鉄鉱の合量は50wt%を超えないようにする必要があ
る。
理などによって各種の品質がある。本発明では、Cr2
O3含有量が多い35wt%以上、さらに好ましくは3
8wt%以上のものを使用する。Cr2O3含有量が35
wt%未満では、本発明の耐食性および耐スポーリング
性の効果が得られない。Cr2O3含有量の上限は特に限
定されないが、コスト面も含めた工業的生産性から60
wt%程度が限度である。 クロム鉄鉱の配合割合は、
10wt%未満では耐食性および耐スポーリング性にお
いて本発明の効果が得られない。50wt%を超えると
付着性に劣る。また、このCr2O3含有量が35wt%
以上のクロム鉄鉱を少なくとも10wt%配合すれば、
Cr2O3含有量が35wt%未満のクロム鉄鉱と併用し
てもよい。しかし、その場合も、付着性の面からクロム
鉄鉱の合量は50wt%を超えないようにする必要があ
る。
【0017】マグネシアは、仮焼品、焼結品、電融品の
いずれでもよい。また、天然品、合成品を問わない。し
かし、安定供給、コストなどから、海水から抽出した水
酸化マグネシウムを強焼した焼結マグネシアクリンカー
が最も好ましい。その配合割合は、5wt%未満では耐
食性および耐スポーリング性に本発明の効果が得れな
く、30wt%を超えるとマグネシア自身の高膨脹性に
よって耐スポーリング性に劣る。
いずれでもよい。また、天然品、合成品を問わない。し
かし、安定供給、コストなどから、海水から抽出した水
酸化マグネシウムを強焼した焼結マグネシアクリンカー
が最も好ましい。その配合割合は、5wt%未満では耐
食性および耐スポーリング性に本発明の効果が得れな
く、30wt%を超えるとマグネシア自身の高膨脹性に
よって耐スポーリング性に劣る。
【0018】本発明は、従来の溶射材と同様に、溶融助
剤、固体燃料、スピネル、炭素、炭化物、窒化物、酸化
リチウム、金属粉などを適量配合してもよい。溶融助剤
としては、スラグ、金属鉱石、タルク、K2O、Na
2O、Fe2O3、FeOなどであり、付着性に効果があ
る。固体燃料は、石炭、コークスなどであり、酸素ガス
との組合せによる燃焼反応で溶融促進作用をもつ。配合
量の具体例は、30wt%未満が好ましい。
剤、固体燃料、スピネル、炭素、炭化物、窒化物、酸化
リチウム、金属粉などを適量配合してもよい。溶融助剤
としては、スラグ、金属鉱石、タルク、K2O、Na
2O、Fe2O3、FeOなどであり、付着性に効果があ
る。固体燃料は、石炭、コークスなどであり、酸素ガス
との組合せによる燃焼反応で溶融促進作用をもつ。配合
量の具体例は、30wt%未満が好ましい。
【0019】溶射材の粒径は従来材質と特に変わりな
い。ノズルからの噴出性、火炎による溶融性などを考慮
して、1mm以下、好ましくは平均で10〜500μm
である。 溶射方法は従来どおり、プロパンガス、アセ
チレン、水素、灯油などの気体または液体燃料やコーク
スなどの固形燃料を熱源とする高速・高温火炎溶射装置
を用いて行う。溶射材の搬送ガスは、例えば酸素、空
気、窒素、CO、CO2、天然ガス、アルゴンなどから
選ばれる一種または二種以上が使用できる。また、転炉
ガス、熱風炉ガス、コークス炉ガスなどの、工場からの
各種の排ガスなどを使用することもできる。
い。ノズルからの噴出性、火炎による溶融性などを考慮
して、1mm以下、好ましくは平均で10〜500μm
である。 溶射方法は従来どおり、プロパンガス、アセ
チレン、水素、灯油などの気体または液体燃料やコーク
スなどの固形燃料を熱源とする高速・高温火炎溶射装置
を用いて行う。溶射材の搬送ガスは、例えば酸素、空
気、窒素、CO、CO2、天然ガス、アルゴンなどから
選ばれる一種または二種以上が使用できる。また、転炉
ガス、熱風炉ガス、コークス炉ガスなどの、工場からの
各種の排ガスなどを使用することもできる。
【0020】本発明の火炎溶射材は、例えば転炉、AO
D炉、取鍋、タンデッシュ、真空脱ガス炉、混銑車、電
気炉、焼却炉などの工業窯炉の内張り形成、内張りに対
する被覆または補修の他、耐火物品の形成、被覆、補修
などにも使用できる。
D炉、取鍋、タンデッシュ、真空脱ガス炉、混銑車、電
気炉、焼却炉などの工業窯炉の内張り形成、内張りに対
する被覆または補修の他、耐火物品の形成、被覆、補修
などにも使用できる。
【0021】
【実施例】以下に本発明実施例およびその比較例を示
す。表1は各例で使用した配合原料の化学分析値であ
る。表2は本発明実施例、比較例と同時にその試験結果
を示したものである。
す。表1は各例で使用した配合原料の化学分析値であ
る。表2は本発明実施例、比較例と同時にその試験結果
を示したものである。
【0022】溶射にはプロパン−酸素の火炎溶射装置を
使用した。火炎温度は最高温度部位で約2500℃であ
る。溶射材は平均粒径100〜150μmに調整し、3
Kg/分の速度で火炎中に供給した。被溶射面はアルミ
ナ質不定形耐火物より内張りされた垂直面とした。
使用した。火炎温度は最高温度部位で約2500℃であ
る。溶射材は平均粒径100〜150μmに調整し、3
Kg/分の速度で火炎中に供給した。被溶射面はアルミ
ナ質不定形耐火物より内張りされた垂直面とした。
【0023】付着性;リバウンドロス分を差し引いて、
付着率を求めた。
付着率を求めた。
【0024】耐食性;溶射後の溶射材を切りだし、回転
侵食にて溶損寸法を求めた。侵食剤は鋼片と転炉スラグ
を重量比1:1で組合せたものとした。比較例1の溶損
寸法を100とした指数で示し、数値が大きいほど溶損
寸法が大きい。
侵食にて溶損寸法を求めた。侵食剤は鋼片と転炉スラグ
を重量比1:1で組合せたものとした。比較例1の溶損
寸法を100とした指数で示し、数値が大きいほど溶損
寸法が大きい。
【0025】耐スポーリング性;溶射材が被溶射面に付
着した状態で切り出し、溶射材が付着した面を1500
℃の電気加熱炉に10分間暴露して急加熱し、その後、
電気加熱炉から取り出して強制空冷し、この加熱−空冷
をくり返し、溶射材が被溶射面から分離するまでの回数
を求めた。
着した状態で切り出し、溶射材が付着した面を1500
℃の電気加熱炉に10分間暴露して急加熱し、その後、
電気加熱炉から取り出して強制空冷し、この加熱−空冷
をくり返し、溶射材が被溶射面から分離するまでの回数
を求めた。
【0026】耐用性(実機試験);300t溶鋼取鍋の
補修を行い、耐用チャージ数を求めた。
補修を行い、耐用チャージ数を求めた。
【0027】
【表1】
【0028】
【表2】
【0029】表2に示す試験結果からも明らかなよう
に、本発明実施例は耐食性、耐スポーリング性に優れ、
付着性についても従来材質に比べてそん色がない。実機
試験においても、その効果は確認される。また、Cr2
O3含有量が特に多いクロム鉄鉱を使用した実施例7、
8は、耐食性および耐スポーリング性に格段に優れてい
る。 これに対し、クロム鉄鉱の割合が多い比較例1は
付着性に劣る。クロム鉄鉱の割合が少ない比較例2は、
耐食性および耐スポーリング性に劣る。マグネシアの割
合が多い比較例3は、耐スポーリング性に劣る。マグネ
シアを配合しない比較例4は、耐食性および耐スポーリ
ング性に劣る。Cr2O3含有量が少ないクロム鉄鉱を使
用した比較例5は、耐食性および耐スポーリング性に劣
る。アルミナに焼結アルミナを使用した比較例6は、付
着性に劣る。
に、本発明実施例は耐食性、耐スポーリング性に優れ、
付着性についても従来材質に比べてそん色がない。実機
試験においても、その効果は確認される。また、Cr2
O3含有量が特に多いクロム鉄鉱を使用した実施例7、
8は、耐食性および耐スポーリング性に格段に優れてい
る。 これに対し、クロム鉄鉱の割合が多い比較例1は
付着性に劣る。クロム鉄鉱の割合が少ない比較例2は、
耐食性および耐スポーリング性に劣る。マグネシアの割
合が多い比較例3は、耐スポーリング性に劣る。マグネ
シアを配合しない比較例4は、耐食性および耐スポーリ
ング性に劣る。Cr2O3含有量が少ないクロム鉄鉱を使
用した比較例5は、耐食性および耐スポーリング性に劣
る。アルミナに焼結アルミナを使用した比較例6は、付
着性に劣る。
【0030】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明の火炎溶射
材は耐食性、接着性および耐スポーリング性を兼ね備え
ることにより、優れた補修効果を発揮する。その結果、
本発明の溶射材を使用しての補修は、補修工数および補
修材の低減、さらには工業窯炉の稼動率向上などその効
果はきわめて大きい。
材は耐食性、接着性および耐スポーリング性を兼ね備え
ることにより、優れた補修効果を発揮する。その結果、
本発明の溶射材を使用しての補修は、補修工数および補
修材の低減、さらには工業窯炉の稼動率向上などその効
果はきわめて大きい。
【図1】クロム鉄鉱のCr2O3の割合と、溶射材の耐食
性との関係をグラフ化したものである。
性との関係をグラフ化したものである。
【図2】クロム鉄鉱の種類のみを変化させ、クロム鉄鉱
のCr2O3の割合と溶射材の耐スポーリング性の関係を
グラフ化したものである。
のCr2O3の割合と溶射材の耐スポーリング性の関係を
グラフ化したものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋和男 兵庫県高砂市荒井町新浜1丁目3番1号 ハリマセラミック株式会社内 (72)発明者 前田一夫 富津市新富20−1 新日本製鐵株式会社技 術開発本部内 (72)発明者 加山恒夫 富津市新富20−1 新日本製鐵株式会社技 術開発本部内 (72)発明者 津田秀行 福岡県北九州市八幡西区東浜町1番1号 黒崎窯業株式会社内 (72)発明者 松尾正孝 福岡県北九州市八幡西区東浜町1番1号 黒崎窯業株式会社内
Claims (1)
- 【請求項1】 仮焼アルミナ30〜85wt%、化学成
分でCr2O3を35wt%以上含有するクロム鉄鉱1
0〜50wt%、マグネシア5〜30wt%を配合した
火炎溶射材。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5331557A JPH07187822A (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 火炎溶射材 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5331557A JPH07187822A (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 火炎溶射材 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07187822A true JPH07187822A (ja) | 1995-07-25 |
Family
ID=18244999
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5331557A Pending JPH07187822A (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 火炎溶射材 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07187822A (ja) |
-
1993
- 1993-12-27 JP JP5331557A patent/JPH07187822A/ja active Pending
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20001003 |